Л. Имитационные методы

Имитационные методы занимают промежуточное положение между леспериментальными и математическими. По способу получения данных о деятельности операторов в СЧМ имитационные методы относятся к математическим, а по характеру их получения и использования копируют жепериментальный метод.

Имитационное моделирование заключается в многократной реализа-иии с помощью ЭВМ изучаемого процесса на основе имитации воздей­ствия случайных факторов на деятельность оператора и функционирова-11 ис СЧМ. Для применения имитационного моделирования в эргономике необходимо соблюдать следующие условия:

1) последовательность действий оператора в СЧ М может быть опреде-лена или детерминированно, или вероятностно;

2) действия оператора в СЧМ должны описываться упрощенно — через вероятность действий и время их выполнения;

3) имитационные модели в СЧМ обязаны учитывать психологические качества оператора (память, реакцию, способность к взаимодействию с другими операторами, эмоциональную устойчивость), которые могут быть выражены в моделях с помощью законов распределения.

В структуры имитационных моделей входят блоки:

• имитации средств и условий деятельности;

• имитации собственной деятельности и общения;

• генерации задачи;

• определения и задания начальных условий;

• регистрации и обработки результатов моделирования;

• управления моделью.

Их совокупность образует модель макета исследуемой СЧМ (рис. 1.5).

При решении эксплуатационных задач имитационные методы при­меняют для описания деятельности оператора. В СЧМ имитационные методы подразделяются на два основных вида:

1) решение оператором отдельной конкретной задачи;

2) функционирование оператора в условиях потока задач (модели обслуживания).

В моделях первого вида на основе многократного моделирования производят расчет главных характеристик задачи: среднего времени ре­шения (выполнения операции), среднеквадратического отклонения этого времени и вероятности своевременного выполнения задачи (рис. 1.6).

Макет рабочего места

Информационно-логическое устройство

Устройство управления и контроля

Рис. 1.5. Обобщенная структура функционального макета оборудования стационарной СЧМ

1. Диаграмма (структура)

последовательности

выполнения операций

2. Характеристики каждой операции,

закон распределения времени

выполнения операций, вероятность

правильного выполнения

3. Характеристики оператора

5. Многократное

(ТУраз) моделирование

процесса решения

задачи оператором

4. Временные ограничения,

характеристики срочности,

лимит времени

6. Выдача результатов, закон распределения /, v_M, p_cl

Рис. 1.6. Структурная схема моделирования деятельности оператора

В моделях второго вида характеристики решения оператором конкрет­ных задач считаются известными, они являются исходными данными. Кроме того, исходными данными являются:

• поток задач, решаемых оператором;

• поток ошибок оператора;

• индивидуальные психофизиологические характеристики операто­ров, влияющие на деятельность;

• особенности протекания процесса управления (временные ограни­чения, ограничения очереди и т.п.).

В результате моделирования вычисляют характеристики деятель­ности оператора: степень загрузки, период занятости, своевременность решения задач и др. Эти характеристики позволяют оценить загрузку оператора в СЧМ.

Этапность моделирования деятельности показана на рис. 1.7.

Сущность метода моделирования заключается в изучении реальной деятельности и построении на основе этого изучения психологической, математической или статистической модели. Трем названным видам моделей соответствуют три вида моделирования деятельности оператора: психологическое, математическое и статистическое.

Психологическое моделирование заключается в замещении реальной деятельности некоторой ее модификацией. Это замещение осуществля­ется с помощью специальных моделирующих устройств, в роли которых могут выступать имитаторы, макеты, испытательные стенды и т.д. Пси­хологическое моделирование может быть двух видов:

Формулировка цели и задачи моделирования СЧМ

Задание требований к средствам моделирования

j

т

Выбор методов оценки подобия модели

X

i

Отбор и подготовка операторов-испытуемых

х

Проведение моделируемых испытаний

Обработка экспериментальных данных

Оценка вариантов СЧМ и принятие решения по ее корректировке

Рис. 1.7. Общая схема организации работ по подготовке и проведению

моделирования

1) внешнее воспроизведение, имитация реальной деятельности и рабочего места; примером такого моделирования является исследование работы на тренажерах, воспроизводящих реальные пульты управления;

2) воспроизведение тех или иных характерных сторон реальной деятельности при отсутствии внешнего сходства между моделируемой и реальной деятельностью; примером такого моделирования служит ис­следование групповой деятельности по гомеостатической методике.

Основное требование к психологическим моделям работы оператора — воспроизведение психологической структуры реальной деятельности, а не только ее внешняя имитация. При невыполнении этого требования результаты инженерно-психологического эксперимента не будут соот­ветствовать реальной деятельности.

Другое требование к психологическому моделированию (как и к лю­бому экспериментальному исследованию) заключается в правильном выполнении всех этапов проведения эксперимента. К числу таких этапов относятся постановка задачи, планирование эксперимента, собственно экспериментирование и обработка полученных результатов (см. рис. 1.7). Неполное или неточное выполнение этих этапов приводит зачастую к

невозможности (или ограниченной возможности) использования полу­ченных данных.

Математическое моделирование заключается в исследовании деятель­ности оператора с помощью математических моделей, под которыми понимается некоторый математический объект (формула, уравнение, неравенство и т.д.), поставленный в соответствие реальному процессу. Математическая модель есть результат формального описания (форма­лизации) деятельности оператора. Изучение деятельности оператора или каких-либо процессов, сопровождающих ее, заключается в исследовании тех или иных формул либо решений определенных уравнений, их систем, которые в необходимых случаях проводятся при ряде ограничений, налагаемых в виде системы неравенств. В основу формализованного описания деятельности оператора может быть положен разный матема­тический аппарат.

Математические модели находят применение не только при проекти­ровании СЧМ, но и при исследовании деятельности оператора в реальных условиях, осуществляемых по двум направлениям:

1) математические модели строятся для получения априорных данных об исследуемой деятельности;

2) математические модели получаются как результат эксперименталь­ного исследования, и дальнейший анализ проводится над этими моделями без продолжения эксперимента.

Под статистическим моделированием понимают имитацию деятель­ности оператора при помощи ЭВМ с учетом воздействия случайных факторов, обусловленных влиянием условий деятельности, процесса управления и самого оператора.

К достоинствам метода статистического моделирования по сравне­нию с психологическим относят возможность применения его на любых стадиях проектирования СЧМ, а по сравнению с математическим — возможность учета основных психофизиологических закономерностей деятельности оператора. Наряду с достоинствами метод статистического моделирования обладает и рядом недостатков, ограничивающих область его применения. Этот метод является численным, поэтому результаты, полученные при моделировании, соответствуют определенным услови­ям и исходным данным. Для других условий моделирование необходимо проводить заново.

На самых ранних этапах проектирования используют преимуществен­но методы математического и статического моделирования; па более поздних, по мере уточнения характеристик и конструкции СЧМ, — метод психологического моделирования. На этапе эксплуатации наиболее цен-

Глава 2

Поиск по сайту: