Система Человек-машина

     Надежность характеризует безошибочность (правильность) решения стоящих

перед СЧМ задач. Оценивается она вероятностью правильного  решения задачи,

которая, по статистическим данным, определяется отношением

P_пр=1 – m_ош / N

где m_ош и 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= I_н - I_оп

где I_н — истинное или номинальное значение параметра; I_оп

— 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:

Т_доп

Р_св = Р {Т_ц < Т_доп} =  © φ (Т) dT,

0

где φ (Т) — функция плотности времени решения задачи

системой «человек — машина».

Эта же вероятность  по статистическим данным оценивается по выражению

Р_св= 1 – m_нс / N

где m_нс — число несвоевременно решенных СЧМ задач.

При определении  величин m_ош и m_нс, а следовательно, и при

оценке вероятностей P_пр и Р_св не 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 (Р_пр) и

своевременного (Р_св) решения задачи

Р_смч= P_прР_{св ,}

Такой показатель используется, например, при применении обобщенного

структурного  метода оценки надежности СЧМ [см. 31].

     Безопасность труда человека в СЧМ оценивается вероятностью безопасной работы

n

Р_счм= 1 - ∑ P_{воз I} P_{ош I} ,

i=1

где Р_{воз i} — вероятность возникновения опасной или

вредной для человека производственной ситуации  i-го  типа; Р_ОШ

_i — 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 Р_бт.

     Степень автоматизации СЧМ характеризует относительное количество

информации, перерабатываемой автоматическими устройствами. Эта величина

определяется  по формуле

K_a= 1 – Н_оп / Н_смч ,

где Н_оп — количество информации, перерабатываемой оператором;

Н_счм — общее количество информации, циркулирующей в системе

«человек —  машина».

Для каждой СЧМ  существует некоторая оптимальная  степень автоматизации (k_o

_пт), 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.

    

 

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 С_и, затрат

на подготовку операторов С_оп и эксплуатационных расходов С_э

. По отношению  к процессу эксплуатации затраты  С_и и С_оп

являются, как  правило, капитальными. Тогда полные приведенные затраты в СЧМ

определяются  выражением

Wсчм=С_э + Е_н(С_оп + С_и),

где Е_н  — нормативный коэффициент экономической эффективности

капитальных затрат.

При заданной величине W_счм  путем перераспределения затрат между

отдельными  составляющими С_и, С_оп и С_э 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 W_счм или получение максимума эффективности при заданной

величине W_счм) путем перераспределения затрат С_и, С

_оп и С_э .

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

Э_i= E_i / E_{max i}

для понижающих показателей

Э_i= E_i / E_{min i}

где Э_i и E_i — соответственно нормированное и абсолютное

значение i-го частного показателя; E_{max i} и e_min

_i — максимальное (минимальное) значение

i-гo частного  показателя, которое имеет существующая или проектируемая

аналогичная система.

Эффективность системы представляется как некоторая  совокупность частных

показателей. Чаще всего применяется аддитивная функция

n

Э_счм= ∑   a_i Э_i

i=1

где а_i- — «весовые» коэффициенты, сумма которых должна быть равна

единице; n — число учитываемых частных показателей.

При выполнении рассмотренных условий величина Э_cчм

принимает 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