Модель Shell

Модель Shell — это концептуальная модель взаимодействия человека и техники, разработанная для анализа и оптимизации систем «человек — машина — среда». Модель описывает факторы, влияющие на безопасность, эффективность и надёжность работы человека в сложных технических системах, и используется в эргономике, инженерной психологии, управлении рисками и проектировании интерфейсов.

История возникновения

Модель Shell была предложена в 1972 году британским психологом и эргономистом Эдвардом Эдвардсом (Edward Edwards) для систематизации факторов, определяющих человеческую ошибку в авиации. Название модели является акронимом от первых букв английских названий её компонентов: Software (программное обеспечение, процедуры), Hardware (аппаратное обеспечение, техника), Environment (окружающая среда), Liveware (человек-оператор) и Liveware (человек-человек). Визуально модель представляется в виде блоков, напоминающих оболочки (shells), которые взаимодействуют друг с другом, образуя целостную систему.

Первоначально модель применялась в авиационной психологии для анализа авиационных происшествий. Впоследствии она была адаптирована для других отраслей, где присутствует человеко-машинное взаимодействие: атомная энергетика, железнодорожный транспорт, медицина, нефтегазовая промышленность, космонавтика.

Компоненты модели Shell

Модель Shell выделяет пять основных элементов (блоков), каждый из которых представляет собой определённую область взаимодействия. Центральным элементом является Liveware (человек-оператор), вокруг которого выстраиваются все остальные блоки.

Liveware (человек-оператор) — L

Это центральный элемент модели. Под ним понимается человек, непосредственно управляющий техникой или выполняющий технологические операции. Учитываются его физиологические, психологические, когнитивные и социальные характеристики: восприятие, внимание, память, мотивация, утомляемость, квалификация, опыт, эмоциональное состояние. Человек-оператор рассматривается как наиболее гибкий, но и наиболее уязвимый компонент системы.

Hardware (аппаратное обеспечение) — H

Включает в себя физические элементы техники: приборы, рычаги, кнопки, дисплеи, кресла, органы управления, инструменты. Ключевой аспект — эргономичность: соответствие конструкции антропометрическим данным человека, удобство доступа, читаемость индикации, логичность расположения элементов. Несоответствие между Hardware и Liveware (например, слишком маленькие кнопки или неудобное расположение рукояток) является частой причиной ошибок.

Software (программное обеспечение, процедуры) — S

Под этим термином понимаются не только компьютерные программы, но и любые нематериальные регламентирующие документы: инструкции, чек-листы, алгоритмы действий, правила, регламенты, стандарты, а также логика работы автоматизированных систем. Несоответствие Software и Liveware возникает, когда инструкции написаны сложным языком, содержат противоречия, не учитывают реальные условия работы или требуют от оператора действий, выходящих за пределы его когнитивных возможностей.

Environment (окружающая среда) — E

Охватывает все внешние условия, в которых работает человек: физические (температура, шум, вибрация, освещённость, влажность, давление), социальные (организационная культура, стиль руководства, отношения в коллективе), а также экономические и политические факторы (например, дефицит времени, высокая ответственность, конкуренция). Неблагоприятная среда (жара, шум, плохое освещение) напрямую снижает работоспособность и повышает риск ошибки.

Liveware (человек-человек) — L (второй)

Этот блок обозначает взаимодействие между людьми в системе: коммуникацию, распределение ролей, координацию действий, лидерство, командную работу. Включает как горизонтальные связи (между операторами, между членами экипажа), так и вертикальные (между оператором и руководителем, между инструктором и учеником). Проблемы в этой области (недопонимание, нечёткая передача информации, конфликты) являются одной из главных причин авиационных и производственных инцидентов.

Взаимодействие компонентов и типы несоответствий

Основная идея модели Shell заключается в том, что ошибки и аварии возникают не из-за изолированных дефектов одного компонента, а из-за несоответствий (mismatches) на границах между блоками. Модель выделяет четыре основных типа таких несоответствий:

1. L-H (человек — техника): Неудобное расположение приборов, нечитаемые дисплеи, неэргономичные органы управления, несоответствие физических усилий возможностям человека. Пример: пилот не может дотянуться до аварийного выключателя.
2. L-S (человек — процедуры): Сложные или противоречивые инструкции, нелогичные алгоритмы, отсутствие обратной связи от автоматики, несоответствие темпов работы человека и машины. Пример: оператор атомной станции пропускает шаг в чек-листе из-за его перегруженности.
3. L-E (человек — среда): Высокий уровень шума, мешающий переговорам, плохое освещение, высокая температура, вибрация, психологическое давление (стресс, дефицит времени). Пример: диспетчер не слышит радиосообщение из-за шума в зале.
4. L-L (человек — человек): Нечёткая передача команд, непонимание ролей, недостаточная координация, авторитарный стиль руководства, подавляющий инициативу. Пример: второй пилот не решается указать командиру на ошибку из-за субординации.

Применение модели Shell

Модель Shell широко используется в нескольких областях:

Авиация

В авиации модель является основой для анализа человеческого фактора при расследовании инцидентов и авиационных происшествий. Она помогает выявить, на каком этапе взаимодействия (L-H, L-S и т.д.) произошёл сбой. Используется при разработке кабинных интерфейсов, чек-листов, программ обучения пилотов и диспетчеров.

Атомная энергетика

В атомной отрасли модель применяется для оценки надёжности операторов блочных щитов управления, анализа проектных решений и разработки процедур действий в нештатных ситуациях. Особое внимание уделяется несоответствиям L-S (алгоритмы действий при авариях) и L-E (стрессовые условия).

Медицина

В здравоохранении модель Shell используется для анализа врачебных ошибок, особенно в хирургии, анестезиологии и интенсивной терапии. Рассматриваются несоответствия между врачом и медицинским оборудованием (L-H), между врачом и протоколами лечения (L-S), а также между членами операционной бригады (L-L).

Транспорт

На железнодорожном и автомобильном транспорте модель применяется для анализа действий машинистов и водителей, оценки эргономики кабин, разработки систем предупреждения и помощи водителю.

Критика и ограничения

Несмотря на широкое признание, модель Shell имеет ряд ограничений:

• Статичность: Модель описывает взаимодействие в определённый момент времени, но не учитывает динамику изменений (например, нарастание утомления, изменение стратегии поведения).
• Упрощение: Она не отражает всей сложности социальных и организационных факторов, таких как корпоративная культура, бюрократия, экономическое давление.
• Отсутствие количественных оценок: Модель является качественной и не позволяет точно измерить степень риска или вероятность ошибки.
• Центрированность на человеке: Критики отмечают, что модель, хотя и ставит человека в центр, всё же рассматривает его как элемент системы, а не как активного субъекта с собственной мотивацией и творческим потенциалом.

Тем не менее, модель Shell остаётся одним из базовых инструментов в области человеческого фактора, особенно в авиации и других высокорисковых отраслях, где она служит основой для обучения, расследования инцидентов и проектирования безопасных систем.

Источники

1. Edwards, E. (1972). Man and machine: Systems for safety. In Proceedings of the British Airline Pilots Association Technical Symposium, London.
2. Hawkins, F. H. (1987). Human Factors in Flight. Gower Technical Press.
3. Reason, J. (1990). Human Error. Cambridge University Press.
4. ICAO (International Civil Aviation Organization). (2018). Human Factors Training Manual (Doc 9683).
5. Wickens, C. D., Lee, J. D., Liu, Y., & Gordon-Becker, S. (2004). An Introduction to Human Factors Engineering (2nd ed.). Pearson.