Реферат: Система человек-машина

--PAGE_BREAK--              Содержание инженерно-психологического обеспечения СЧМ
Этап жизненного цикла



Аспект инженерно-психологического обеспечения



целевой



организационно-методический



Проекти­рование



Определение функций че­ловека    в    проектируемой СЧМ и оценка его психофи­зиологических возможностей по их выполнению   (инже­нерно-психологическое про­ектирование)



Разработка    нормативных и      справочно-методических материалов   по   инженерно-психологическому    проекти­рованию  деятельности   опе­ратора. Организация труда  коллек­тива проектировщиков



Производ­ство



Учет   психофизиологиче­ских свойств человека в про­цессе  производства   (усло­вия труда, режимы труда и отдыха, взаимосвязи опера­торов в групповой деятель­ности и т. п.)



Разработка   нормативных и      справочно-методических

материалов по учету челове­ческого фактора в процессе производства



Эксплуа­тация



Учет   психофизиологиче­ских возможностей челове­ка  при эксплуатации  тех­ники      (профессиональный отбор, обучение, трениров-•гки, формирование оператор­ских коллективов, организа­ция их труда)



Разработка    методик    по профессиональному    отбору (если это необходимо) и под­готовке операторов, подбору коллективов,      организации труда.    Разработка    норма­тивных   документов,   регла­ментирующих      применение этих методик





         Он включает в себя разработку необходимых справочно-методических материалов, с по­мощью которых можно выполнять эти работы, а также разработку нормативных документов, регламентирующих (в частности, утверждающих) степень и полноту учета че­ловеческого фактора при проектировании, производстве и эксплуатации СЧМ.

              При отсутствии таких документов проведение работ по учету человеческого фактора не будет являться обязательным мероприятием, и поэтому задача инженерно-психологического обеспечения не может счи­таться полностью решенной.
 2.
Показатели качества системы «человек – машина».

Любая СЧМ призвана удовлетворять те или иные по­требности человека и общества. Для этого она должна обладать определенными свойствами, которые заклады­ваются при проектировании СЧМ и реализуются в про­цессе эксплуатации. Под свойством СЧМ понимается ее объективная способность, проявляющаяся в процессе эксплуатации. Количественная характеристика того или иного свойства системы, рассматриваемого применительно к определенным условиям ее создания или эксплуатации, носит назва­ние показателя качества СЧМ.

            В нашей стране разработана определенная номенкла­тура показателей качества промышленной продукции. Она включает в себя 8 групп показателей, с помощью кото­рых можно количественно оценивать различные свойства продукции. К ним относятся: показатели назначения, на­дежности и долговечности, технологичности, стандартиза­ции и унификации, а также эргономический, эстетический, патентно-правовой и экономический показатели.

         Не рассматривая подробно все показатели, остановимся лишь на тех из них, которые влияют на деятельность чело­века в СЧМ или зависят от результатов его деятельности.

         Быстродействие (время цикла регулирования Tц) опре­деляется временем прохождения информации по замкну­тому контуру «человек — машина»:

          k

Тц=∑  ti

                           i=1

где Tц — время задержки (обработки) информации в i-м звене СЧМ; k— число последовательно соединенных звеньев СЧМ; в качестве их могут выступать как техниче­ские звенья, так и операторы.

        Надежность характеризует безошибочность (правиль­ность) решения стоящих перед СЧМ задач. Оценивается она вероятностью правильного решения задачи, которая, по статистическим данным, определяется отношением 

                 

        Pпр=1 – mош/ N
где mоши  N— соответственно число ошибочно решенных и общее число решаемых задач.

           Важной характеристикой деятельности оператора яв­ляется также точность его работы. На этой характеристике следует остановиться особо, ибо в ряде случаев происхо­дит некоторое смешение ее с надежностью. В каче­стве исходного понятия для определения обеих характери­стик используется понятие «ошибка оператора», для расчета обеих характеристик предлагаются одинаковые фор­мулы и т. д. Фактически же надежность и точность пред­ставляют собой различные показатели, характеризующие разные стороны деятельности оператора. Правильное тол­кование обоих этих показателей дается в работе.

              Под точностью работы оператора следует понимать сте­пень отклонения некоторого параметра, измеряемого, уста­навливаемого или регулируемого оператором, от своего истинного, заданного или номинального значения. Коли­чественно точность работы оператора оценивается величи­ной погрешности, с которой оператор измеряет, устанавли­вает или регулирует данный параметр:

 

        
Y
= Iн— Iоп
где Iн— истинное или номинальное значение параметра; Iоп— фактически измеряемое или регулируемое операто­ром значение этого параметра.

Величина погрешности может иметь как положитель­ный, так и отрицательный знак. Понятия ошибки и погреш­ности не тождественны между собой: не всякая погреш­ность является ошибкой. До тех пор пока величина погрешности не выходит за допустимые пределы, она не является ошибкой, и только в противном случае ее следует считать ошибкой и учитывать также при оценке надежности. Понятие погрешности наиболее важно для тех случаев, когда измеряемый или регулируемый оператором параметр представляет непрерывную величину. Так, например, мож­но говорить о точности определения координат самолета оператором радиолокационной станции и т. д.

               В работе оператора следует различать случайную и си­стематическую погрешности. Случайная погрешность опе­ратора оценивается величиной среднеквадратической по­грешности, систематическая погрешность — величиной математического ожидания отдельных погрешностей. Ме­тоды их определения приведены в работах.

         Своевременность решения задачи СЧМ оценивается вероятностью того, что стоящая перед СЧМ задача будет решена за время, не превышающее допустимое:

                                      Тдоп

     Рсв = Р {Тц < Тдоп} =  ©φ(Т) dT,

                                            0

где φ
(Т)— функция плотности времени решения задачи системой «человек — машина».

Эта же вероятность по статистическим данным оцени­вается по выражению


        Рсв= 1 – mнс / N
где mнс — число несвоевременно решенных СЧМ задач.

При определении величин mош и mнс, а следовательно, и при оценке вероятностей Pпри Рсвне имеет значения, за счет каких причин (некачественной работы машины или некачественной деятельности оператора) неправильно или несвоевременно решена задача системой «человек — ма­шина».

        Поскольку большинство СЧМ работают в рамках опре­деленных временных ограничений, то несвоевременное решение задачи приводит к недостижению цели, стоящей перед системой «человек — машина». Поэтому в этих слу­чаях в качестве общего показателя надежности исполь­зуется вероятность правильного (Рпр) и своевременного (Рсв) решения задачи

        Рсмч= PпрРсв ,

 

   Такой показатель используется, например, при приме­нении обобщенного структурного метода оценки надежно­сти СЧМ [см. 31].

        Безопасность труда человека в СЧМ оценивается веро­ятностью безопасной работы
                                     n

           Рсчм= 1 — ∑ PвозIPошI,

                         i=1                              

где Рвоз i— вероятность возникновения опасной или вред­ной для человека производственной ситуации  i-го  типа; РОШi— вероятность неправильных действий оператора в  i-й  ситуации; n — число возможных травмоопасных ситуаций.

        Опасные и вредные ситуации могут создаваться как тех­ническими причинами (неисправность машины, аварийная ситуация, неисправность защитных сооружений), так и нарушениями правил и мер безопасности со стороны лю­дей. При этом, в условиях автома­тизированного производства, когда контакт человека с ра­бочими частями машин и оборудования сравнительно неве­лик, большая роль в возникновении опасных и вредных для человека ситуаций принадлежит психофизиологическим факторам. Их влияние также нужно учитывать при опреде­лении показателя Рбт.

       Степень автоматизации СЧМ характеризует относи­тельное количество информации, перерабатываемой авто­матическими устройствами. Эта величина определяется по формуле

 

     Ka= 1 – Ноп / Нсмч ,
где Ноп— количество информации, перерабатываемой опе­ратором; Нсчм — общее количество информации, цирку­лирующей в системе «человек — машина».

        

              Для каждой СЧМ существует некоторая оптимальная степень автоматизации (koпт), при которой эффективность СЧМ становится максимальной. При этом чем сложнее СЧМ, тем больше потери эффективности из-за неправильного выбора степени автоматизации. Это видно из сравнения кривых 1 и 2 на рис.  Оптимальная сте­пень автоматизации устанавливается в процессе решения задачи распределения функций между человеком и ма­шиной.

<img width=«576» height=«327» src=«ref-1_432042759-21281.coolpic» v:shapes="_x0000_s1028">


 
Зависимость эффективности СЧМ от сте­пени автоматизации: 1 — для    простых    систем;    2 — для    сложных    систем


          Экономический показатель характеризует полные за­траты на систему «человек — машина». В общем случае эти затраты складываются из трех составляющих: затрат на создание (изготовление) системы Си, затрат на подго­товку операторов Соп и эксплуатационных расходов Сэ. По отношению к процессу эксплуатации затраты Си и Соп являются, как правило, капитальными. Тогда полные при­веденные затраты в СЧМ определяются выражением

   Wсчм=Сэ + Ен(Соп + Си),

гдеЕн  — нормативный коэффициент экономической эффек­тивности капитальных затрат.

       При заданной величине Wсчм  путем перераспределения затрат между отдельными составляющими Си, Сопи Сэ можно получить различные значения общей эффективно­сти СЧМ. И, наоборот, заданная эффективность СЧМ мо­жет быть обеспечена с помощью различных затрат в зависимости от распределения их между отдельными состав­ляющими. Методы технико-экономической оптимизации СЧМ (получение заданной эффективности при минимуме Wсчмили получение максимума эффективности при задан­ной величине Wсчм) путем перераспределения затрат Си, Соп и Сэ.

           Большое значение при анализе и оценке СЧМ имеют эргономические показатели. Они учитывают совокупность специфических свойств системы «человек — машина», обеспечивающих возможность осуществления в ней дея­тельности человека (группы людей). Эргономические по­казатели представляют собой иерархическую структуру, включающую в себя целостную эргономическую характе­ристику (эргономичность СЧМ), комплексные (управляе­мость, обслуживаемость, освояемость и обитаемость СЧМ), групповые (социально-психологические, психологические, физиологические, антропометрические, гигиенические) и единичные показатели.

        С помощью рассмотренных показателей можно оценить одно или несколько однотипных свойств СЧМ. Иногда их может оказаться недостаточно для решения инженерно-психологических задач (например, при выборе одного из нескольких конкурирующих вариантов СЧМ). В этом слу­чае нужно дать интегральную оценку качества системы «человек — машина» как совокупности всех ее основных свойств. Для этого используется понятие эффективности СЧМ, под которой понимается степень приспособленности системы к выполнению возложенных на нее функций. При определении эффективности СЧМ необходимо учесть сле­дующие правила:для получения полной интегральной оценки следует учитывать всю совокупность частных показателей каче­ства СЧМ;

частные показатели должны входить в общую оценку с некоторым «весом», характеризующим их важность в данной системе;

поскольку частные показатели имеют различный физи­ческий смысл и измеряются в разных величинах, они дол­жны быть приведены к безразмерному и нормированному относительно некоторого эталона виду.

При этом следует отметить, что все частные показа­тели с точки зрения их влияния на эффективность могут быть повышающими (надежность, безопасность, своевре­менность и т. п.) или понижающими (затраты, время решения задачи и др.)- Поэтому нормирование производится следующим образом:

        для повышающих показателей

                        Эi= Ei / Emax i

       для понижающих показателей

                        Эi= Ei/ Emini
где Эiи Ei— соответственно нормированное и абсолютное значение i-гочастного показателя; Emaxiи emini— макси­мальное (минимальное) значение

 i-гoчастного показа­теля, которое имеет существующая или проектируемая аналогичная система.

Эффективность системы представляется как некоторая совокупность частных показателей. Чаще всего применя­ется аддитивная функция

                                       n        


                 Эсчм= ∑   aiЭi                                

                           i=1                               
где аi— — «весовые» коэффициенты, сумма которых должна быть равна единице; n— число учитываемых частных по­казателей.

При выполнении рассмотренных условий величина Эcчмпринимает значения в пределах от нуля до единицы и пред­ставляет собой своеобразный «коэффициент полезного действия» системы «человек — машина».

 3.
Оператор в системе «человек машина».

         Как уже отмечалось, независимо от степени автомати­зации СЧМ, человек остается главным звеном системы «человек — машина». Именно он ставит цели перед систе­мой, планирует, направляет и контролирует весь процесс ее функционирования. Поэтому деятельность оператора является исходным пунктом инженерно-психологического анализа и изучения СЧМ. Деятельность оператора имеет ряд особенностей, определяемых следующими тенденци­ями развития современного производства.

         1. С развитием техники увеличивается число объектов (и их параметров), которыми необходимо управлять. Это усложняет и повышает роль операций по планированию и организации труда, по контролю и управлению производ­ственными процессами.

         2. Развиваются системы дистанционного управления. Человек все более удаляется от управляемых объектов, о динамике их состояния он судит не по данным непосред­ственного наблюдения, а на основании восприятия сигна­лов от устройств отображения информации, имитирую­щих реальные производственные объекты. Осуществляя дистанционное управление, человек получает необходимую информацию в закодированном виде (т. е. в виде показа­ний счетчиков, индикаторов, измерительных приборов и т. д.), что обусловливает необходимость декодирования и мысленного сопоставления полученной информации с со­стоянием реального управляемого объекта.

        3. Увеличение сложности и скорости течения производ­ственных процессов выдвигает повышенные требования к точности действий операторов, быстроте принятия реше­ний в осуществлении управленческих функций. В значи­тельной мере возрастает степень ответственности за совер­шаемые действия, поскольку ошибка оператора при выпол­нении даже самого простого акта может привести к нару­шению работы всей системы «человек — машина», создать аварийную ситуацию с угрозой для жизни работающих людей. Поэтому работа оператора в современных чело­веко-машинных комплексах характеризуется значитель­ными увеличениями нагрузки на нервно-психическую дея­тельность человека, в связи с чем по-иному ставится проб­лема критериев тяжести операторского труда. Основным критерием становится не физическая тяжесть труда, а его нервно-психическая напряженность.

        4. В условиях современного производства изменяются условия работы человека. Для некоторых видов деятельно­сти оператора характерно ограничение двигательной ак­тивности, которое не только проявляется в общем умень­шении количества мышечной работы, но и связано с преи­мущественным использованием малых групп мышц. Иногда оператор должен выполнять работу в условиях изоляции от привычной социальной среды, в окружении приборов и индикаторов. И если эти устройства спроектированы без учета психофизиологических особенностей оператора либо выдают ему ложную и искаженную информацию, то воз­никает ситуация, которую образно называют «конфлик­том» человека с приборами .

        5. Повышение степени автоматизации производствен­ных процессов требует от оператора высокой готовности к экстренным действиям. При нормальном протекании про­цесса основной функцией оператора является контроль инаблюдение за его ходом. При возникновении нарушений оператор должен осуществить резкий переход от монотон­ной работы в условиях «оперативного покоя» к активным, энергичным действиям по ликвидации возникших отклоне­ний. При этом он должен в течение короткого промежутка времени переработать большое количество информации, принять и осуществить правильное решение. Это приводит к возникновению сенсорных, эмоциональных и интеллек­туальных перегрузок.

         Рассмотренные особенности операторского труда поз­воляют выделить его в специфический вид профессиональ­ной деятельности, в связи с чем для его изучения, анализа и оценки недостаточно классических методов, разработан­ных психологией и физиологией труда и используемых для оптимизации различных видов работ, не связанных с ди­станционным управлением по приборам.

           Деятельность оператора в системе «человек — ма­шина» может носить самый разнообразный характер. Не­смотря на это, в общем виде она может быть представлена в виде четырех основных этапов.

    продолжение
--PAGE_BREAK--