Расчет показателей надежности оператора СЧМ

Основной показатель безошибочности — вероятность безошибочного выполнения работы оператором:

ъ=^. <^7ЛЗ>

где т — число правильно решенных задач (выполненных оператором дей­ствий);

Л^г— общее число решенных задач (выполненных оператором действий).

Для типовых, часто повторяющихся действий (операций) показателем безошибочности служит также интенсивность ошибок:

N,- - т_}
Kui=-Ju-jT> (7.14)

где N;, /я, — соответственно общее количество вьгаолиенных оператором действий (операций) и число безошибочных действий (операций) данного вида;

Tj — время, затрачиваемое на выполнение действий (операций) данного вида.

Формула (7.14) справедлива лишь для периода времени устойчивой работоспособности оператора.

Вероятность безошибочного выполнения всего алгоритма работы оператора (в случае безошибочного выполнения или интенсивности

'•miiboK при выполнении различных операций и действий) вычисляется
..... формуле:

' _N -i{\-Pi)^Ni -ivw

^бз=П^// =^{еМ =e}'⁼¹ > (7.15)

/=l

■ i. /',, I, — вероятность безошибочного выполнения и интенсивность ошибок

при пи пол нении операций /-го вида;

/V число выполненных операций (действий);

/ 1, 2, 3, ... г— число различных видов операций (действий)

/w; )ффициент готовности оператора к действию представляет собой

••• | и mi 11 юсть включения человека в работу в любой произвольный момент

и|" мши:

*_г=1-у" ^(7Л6)

• и /₍, время, в течение которого оператор не может принимать поступающую

• ••• mv iинформацию (перегружен, занят, не находится на рабочем месте);

/ общее время работы оператора.

< ^}< поеной показатель восстанавливаемости — вероятность исправления
.... p.i юром допущенной ошибки:

^исп ⁼^^обн^и(^гл)' (7.17)

• и 1\ вероятность выдачи системой контроля сигнала об обнаруженной

• ни и! it г;

/'_iiliM - вероятность обнаружения оператором сигнала системы контроля; /'„(/,) — вероятность исправления ошибки при повторном решении задачи

ни in..... кмIии действия) в течение времени /_л;

/,, лопустимый лимит времени на решение задачи.

11окл ттсль Р_исп связан с возможностью самоконтроля оператором

• м'.нч /к-пствий и своевременного исправления допущенных ошибок.

11р.жильные, но несвоевременные действия не приводят к достиже-1111 к > iii-mii, т.е. дают тот же результат, что и ошибка.

< ь ионной показатель своевременности —вероятность решения задачи
.... р.иором за время меньше допустимого:

^cb=^oii<^.}=J*(0*, (7.18)

О

•И о (функция плотности времени решения задачи;

<_1И нрсмя, затрачиваемое оператором на решение задачи.

Функцию Ф(Г) для эксплуатируемых СЧМ находят экспериментально, для проектируемых — одним из расчетных методов.

Формула (7.18) используется, если t_R является постоянной величиной.

Если Г_л и t_on — переменные величины, распределенные по нормаль­ному закону тогда

'св=^оп^0>0,5+ Ф₀

At

4J

(7.19)

Фг

А/

— интеграл Лапласа, значения которого приводятся в литературе

по теории вероятностей,

(7.20)

• средние квадратическис отклонения для величин А/, /_оп, /_л

соответственно.

По статистическим данным, вероятность своевременного решения задач определяется выражением:

^св=Ь

ю,

(7.21)

N— общее число решенных задач.

Общий показатель надежности СЧМ как вероятность правильного (безошибоч!юго) и своевременного решения задач управления системой определяется выражением:

(7.22)

^гбз ^гсъ'

Надежность деятельности человека изменяется с течением времени. Это обусловлено как изменениями условий деятельности, так и колеба­ниями состояния оператора. Под воздействием различных факторов СЧМнаходится в разных состояниях, которым соответствует определенное значение надежности работы оператора.

С учетом этого среднее значение вероятности безошибочной работы оператора равно:

2^ i on/h

(7.23)

•I- /*, вероятность наступления/-го состояния СЧМ;

/ ',„,/,- — условная вероятность безошибочной работы оператора в /-м состоянии и. и-мы (/= 1, 2... п)\

п число рассматриваемых состояний СЧМ.

< h иовными переменными факторами, от которых зависят результаты |. и пиыюсти оператора, является поток информационных сообщений и •ч 11i.i насмые им состояния информационной перегрузки: переполнение

• •и» р.иивной памяти и дефицит времени.

И i лком случае полная группа несовместных событий характеризуется

• г- ми вероятностями:

/'i - вероятностью переполнения оперативной памяти; /', - вероятностью возникновения дефицита времени в отсутствии ■ и р< полнения оперативной памяти;

/\ вероятностью отсутствия информационной перегрузки. 11рп этом

Р1=Р{К>К₀}=1-%Рк> (7.24)

k=o

• ••• 1\ вероятность наличия в очереди к сообщений;

А,, объем оперативной памяти.

/'₂=(1-/»₁)Р_/> (7.25)

< ■• /', вероятность того, что время ожидания информацией начала обслужи -"»111 ni 111)свысит некоторую допустимую величину.

3=(1-ф(1-Р₂). (7.26)

И<роитности Р_к и P_t можно определить методами теории массового •••». чужинания.

П<1 >( >ятности P_ou/j могут быть получены в результате анализа деятель-
>.... и оператора по формуле (7.15) или экспериментально.

Г.и-смотренные характеристики деятельности оператора СЧМ в зна-Miii 'и.мой степени зависят от способа выполнения этой деятельности,

• • «и штыков и умений оператора, а также от мотивов его поведения и
и и к пепин условий выполнения деятельности.

Глава 8

ЭРГОНОМИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

СИСТЕМ «ЧЕЛОВЕК-МАШИНА»

8Л. Цели и задачи эргономического проектирования систем «человек—машина»

В современном производстве должна быть задействована техника, учитывающая возможности и особенности работающего с ней человеки (или группы людей). Разработку и оценку проектных предложений но созданию удобной, надежной и безопасной техники выделяют в особую область — эргономическое проектирование человеко-машинных систем, Оно направлено на обеспечение заданных эргономических свойств системы, формирование средств и способов поддержания необходимой квалификации и работоспособности людей. При этом проектируется система «человек—машина—среда», а не только технические средства, которые лишь после подгонки к человеку становятся компонентами СЧМ. На этом пути открываются принципиально новые возможности повышения эффективности труда человека и функционирования системы в целом. По мере развития эргономического проектирования выявилась и необходимость в особом специалисте — проектировщике-эргономисте, владеющем не только специальными знаниями, но и особым инструмен­тарием (методами, средствами и др.).

Эргономическое проектирование должно обеспечить повышение эффективности и качества труда, удобство эксплуатации и обслужива­ния технических средств, улучшение условий труда и сокращение сро­ков освоения техники, экономию физической и нервно-психической энергии работающего человека, максимально возможного приспосо­бления оборудования к функциональным возможностям и особен­ностям человека.

Эргономическое проектирование рабочего места предусматривает:

• оптимизацию распределения функций между компонентами СЧМ;

• организацию рабочих мест с учетом антропометрических данных человеческого тела;

• соответствие технических средств психофизиологическим, био­механическим и антропометрическим требованиям;

• обеспечение оптимальных значений факторов внешней среды на р.иючем месте.

Методические принципы эргономического проектирования включают:

• сочетание неформальных (интуитивных, творческих, эвристиче-

•i их) процедур с формальными (расчетными, математическими). Это

•i к >с:обствует рождению новых проектных идей и принятию нестандарт-иих решений, учитывающих в большинстве своем неформализуемые н.ф.чктеристики человека, доведению идей и решений до количественной

•и in 1ки конкретных вариантов технических решений;

• взаимозависимое использование методов эргономического про-

• i шрования процесса, средств и условий деятельности человека, что
но шоляет учитывать влияние на эффективность и качество деятельности
Ф vi i кциональных состояний человека и находить рациональные способы
'•игепечения его работоспособности;

• процедуры системной оптимизации, позволяющие находить наи-
imuk'c целесообразные проектные решения по выбранным критериям

• учетом закономерностей деятельности человека, его физического и
ц« ихологического состояния, а также технических, экономических,
и мографических и других ограничений.

Эргономическое проектирование — составная часть общего процесса м|>< актирования СЧМ (рис. 8.1). Оно начинается с анализа деятельности •и поиска и функционирования эргатической системы в целях определе-мни общей психофизиологической структуры деятельности человека в и. и, характеристик человеческих факторов. Для наиболее полного учета и<»«можностей и особенностей работающего человека необходимо точно и i.i i ь причины неудовлетворенности работой, иметь ясное представле­ние о том, в каком направлении следует модифицировать конструкции мм I ических средств. Большое значение имеет выявление недостатков во и мимодействии человека и техники, определение требований, которые и i ш ы и вид деятельности предъявляет к техническим средствам системы и in ихофизиологическим характеристикам человека.

)ргономический анализ деятельности прототипов и аналогов про-

•i i пруемого объекта, атакже нормативно-технической документации in» иыбранной или специально разработанной методике — первый и mi работы. При проектировании больших по масштабам систем

•" мтчтвляют также функциональное и математическое моделиро-и ник' процессов (или элементов) деятельности человека. Для углу-'"I. иной проработки эргономического проекта создают поисковый

Замысел, техническое задание, проект, образец системы «человек—машина»

Составление (уточнение)

перечня задач и способов

их решения

Условия деятельности оператора

Оценка психофизиоло­гической структуры деятельности оператора

Оценка психофизиологи­ческого состояния организма оператора

Распределение функций

между оператором

и техникой и между

операторами

Характеристики окружающей среды

Алгоритмы деятельности hi

Характеристики спецснаряжения

Характеристика

информационной модели

органов управления

Характеристики

вспомогательного

оборудования

Конструкция рабочего места

Режимы труда и отдыха,

способы поддержания

работоспособности

операторов

Способы и средства подготовки операторов

Критерии и средства отбора операторов

Экономическая или социальная оценка

варианта системы и принятие

решения о внедрении

Рис. 8.1. Основные этаггы эргономического проектирования

макет проектируемого объекта в натуральную величину из недорогих материалов, который представляет собой модель оборудования или ыкжа системы. Поисковый макет можно использовать для выбора оптимального оборудования, его эргономической оценки, органи-иции рабочего места, проверки размещения органов управления па vhoGctbo пользования ими, проверки точности и скорости считывания показаний приборов и др.

На этой же стадии можно создать функциональный макет, который в <»тничие от поискового имитирует функционирование аппаратуры, но не < >(>и зательно внешний вид объекта. Деятельность человека на этом макете организуется так, чтобы основные характеристики соответствовали ее параметрам в реальной системе. Поэтому в качестве функционального макета используют тренажеры, возможности которых значительно рас­ширяют ЭВМ.

Функциональный макет можно использовать для сравнения альтер­нативных вариантов объекта или проверки выбранного проекта, а также опенки отдельных характеристик технических устройств. Эргономиче-« кая оценка варианта проекта человеко-машинной системы по специ-.шьной методике подводит итог всей работы и включает определение « ущественных эргономических критериев, выявление параметров, свя-иипых с ними и подлежащих количественной оценке с помощью изме­рений или экспертным путем. Значения отдельных параметров сводят в

• линую шкалу, что позволяет сделать вывод об уровне эргономического
i ачества проектируемой системы.

Тенденция проектирования уже не отдельных объектов, а крупных i омплексов и систем (например, централизованного диспетчерского \ правления) накладывает отпечаток и на эргономическое проектирова-i пн*. Очевидно, что те проектные решения, которые были оптимальными мча отдельного объекта, могут перестать быть ими в комплексе. Если проектируется не отдельный прибор, а система приборов, с которыми в рам I мх комбинациях будет одновременно работать оператор, то их нуж-i ю согласовать друг с другом, объединить общим алгоритмом действий, ■ i ночными правилами компоновки, укомплектовать однотипными

•'pi апами управления и средствами отображения информации. Если не '.•ппмвать факторы системного использования приборов, оптималь-и.м м. каждого из них в отдельности окажется мнимой, так как сумма

•им имальностей не приведет к оптимуму целого. Иными словами, вы-

•«a or фгопомическое качество отдельного объекта не равнозначно его

• >'к с I ну как элемента системы. Этот принцип следует иметь в виду при
•pi < шомическом проектировании систем управления.

Следует отметить также, что проектирование системы «человек машина—среда» почти никогда не начинается с нуля. Чаще всего реи. идет о реформировании более или менее радикальным образом уже существующей системы. Наиболее важные этапы:

• анализ производственного процесса на входе, внутри и на выходе» системы;

• эргономический анализ функционирования системы с помощью эргономических контрольных карт;

• анализ задач, выполняемых человеческим звеном;

• анализ мнений персонала системы, связанного с выполнением различных заданий.

Затем определяют цели системы, се ограничения, функции, не обходимые для их достижения. При этом не указывается, кто и что выполняет и как следует выполнять определенные функции. На еле дующем этапе функции распределяют между человеком и машиной. Традиционные критерии этого распределения — возможности и осо бенности человека и машины, расходы и обоснование, действительно ли такое распределение обеспечит человеку решение интересных и интегрированных задач.

На стадии разработки опытных образцов, макетов оценивают систему или отдельные ее части. При этом важно, чтобы в оценке мог принять участие заказчик (пользователь). При практической реализации проекта проводится его окончательная эргономическая оценка.

Важнейшее средство реализации методологических принципов эр гономики в проектных задачах — разработка концептуальных моделей деятельности на основе общенаучных положений системного подхода л эргономического описания функциональных структур проектируемых видов деятельности. Реализация принципов осуществляется по еле дующей схеме: эргономическая теория, разработка концептуальных моделей деятельности, эргономическое проектирование конкретных видов деятельности.

Наоснове проекта формируют требования не только к используемым техническим средствам, но и к профессиональному отбору и обуче нию, техническим средствам подготовки, тренажа и контроля знаний обслуживающего персонала. Проектирование человеческой деятель ности опирается на фундаментальные психологические исследования и моделирование высших психических функций: восприятия, памяти, мышления (образного и понятийного). Эти функции — внутренние средства (психологические инструменты) деятельности человека. К их числу относятся опыт, знания, программы и схемы поведения человека

оператора, составляющие в совокупности его профессиональный облик. 11<>г юянные и оперативные образно-концептуальные модели, лежащие и о( пове процесса принятия решения и управляющей деятельности пмсратора, формируются на основе внутренних средств деятельности. < исциальное формирование и тренировка внутренних средств влияют ii.i >ффсктивностьдеятельности.

11оясним такие используемые здесь и далее термины, как концепту-,/ \ышп модель и информационная модель. В человеко-машинной системе \ 11 ра вления оператор, как правило, лишен возможности непосредственно маыиодать управляемый объект (предмет труда) и может судить о нем i ии |,ко опосредованно, через информацию, поступающую к нему по раз-'пгшым средствам связи. В этом случае под информационной моделью по-11 и мают организованное в соответствии с определенной системой правил и поражение управляемого объекта, системы управления им, внешней

•рели и способов воздействия на них. Материально информационную чп/к'ль реализуют с помощью разных индикаторных приборов, табло и лругих средств отображения информации. Информационная модель in.il ivnacT в качестве источника и основы для формирования концеп-т\ч1<н,ной модели совокупности представлений оператора о состоянии \ праилясмого им объекта, системы и внешней среды, сложившихся на

•>. попе информационной модели, ранее накопленных знаний и опыта применительно к решаемой задаче. В концептуальную модель входят "i.|u щы существующей ситуации и ситуации из прошлого опыта, а |.ц. ,ке образы прогнозируемой ситуации и программы преобразова­ния существующей ситуации в прогнозируемую. Очевидно, одна и та i с информационная модель, в зависимости от решаемой оператором мпачи, может порождать в его сознании различные концептуальные чомсли. Однако информационную модель нельзя считать незыблемой "< помой формирования концептуальной модели. Опыт показывает, что и i ia неисправности индикаторов в информационной модели может i и >л mi i ься недостоверная или неполная информация. В таких ситуациях i «им ir 11туальная модель выступает как средство контроля достоверности информационной модели.

I Ir посредственно используя в процессе труда внутренние средства,

... pa i ор опирается и на внешние средства деятельности — информаци-

.... i.ic модели, реализуемые с помощью средств отображения (экранов,

i пню, мнемосхем и др.) или в форме документа, средств программного "»н. печения (при решении задач на ЭВМ) и других вспомогательных

•р' -и i и, органов управления и средств связи. Таким образом, цель про-

•i i и роиа11 ия деятельности — согласовать внешние и внутренние средства,

ИНФОРМАЦИОННАЯ"ЭТАПЫ ПРИНЯТИЯ \ РЕАЛИЗАЦИЯ
ПОДГОТОВКА I РЕШЕНИЙ I РЕШЕНИЯ

Долговременная образно-концептуальная модель

11сихофизиологи-

ческий отбор

и подготовка

оператора

Дифферен­циально-личностные качества, мотивация

Оперативная

концептуальная

модель

Перцептивная деятельность

Приемы, решения,

логика, эвристика,

прогнозирующие

механизмы

Интеллектуальная деятельность

Навыки управления и исполнитель­ных действий

Моторная деятельность

Социально-политические, экономические и научно-технические факторы

Эффективность деятельности

Функциональ­ные состояния

Условия обитаемости,

комфорт,

воздействия

среды

Информационные

модели

ЭВМ, алгоритм

совместного

решения

(человек—машина

и (или) человек—человек)

Средства

и органы

управления

Условия обитаемости,

комфорт,

воздействия

среды

Рис. 8.2. Структурная схема проекпгрсвакия средств деятельности оператора

и пгриую очередь информационные и концептуальные модели, полно-

• i мо использующие психологические возможности человека-оператора
ии приема и переработки информации и принятия решений.

И зависимости от целей и задач большее внимание уделяется либо in ичпним, либо внутренним средствам. Например, качество некоторых ин-фирмационных моделей, условно называемых моделями-изображениями (л >рофотоснимков, отображений на экране дисплея и др.), определяется илиическими возможностями средств сбора и регистрации информации. >ртиомические рекомендации в этом случае должны касаться уровня «и тчценности, контраста, режима работы модели, а основная задача про-

• ь i и рования состоит в анализе и учете внутренних средств деятельности.
I i ми оператор должен иметь дело не с первичной, а с предварительно

< I» >работанной информацией, поступающей из ЭВМ, основное внимание
мри проектировании обращают на разработку и формирование внешних

•ргдетв деятельности, а внутренние средства должны быть направлены м.| процесс принятия решений (интеллектуальный уровень). Значит, для 111 и актирования средств деятельности человека необходимо знать ее объ-

•»•. i и иную структуру, на основе которой разрабатывают информационные м» шели, и другие средства, адекватные как реальной ситуации, так задачам и характеру работы оператора в СЧМ.

Концепцию проектирования средств деятельности оператора можно 111 поставить в виде структурной схемы (рис. 8.2). На ней изображены основ-111 .к* ш 1утрснние (верхняя часть схемы) и внешние (нижняя часть) средства,

• hi юсенные ктрем основным этапам деятельности человека — информаци-

< «иной подготовке, принятию решений и их реализации. Выделены факторы,
и'шиющие (через внешние и внутренние средства или непосредственно) на
•ффективность деятельности и основные механизмы деятельности, реали-
»\ ющие согласование внешних и внутренних средств.

8.2. Проектирование транспортных эргатических систем

Все без исключения системы управления на железнодорожном транс-i мр гс — и те, в которых используется электронная вычислительная техни-i .1, и те, в которых до внедрения ЭВМ дело еще не дошло, —принадлежат i ь пассу эргатических. Кэргатическим можно, например, отнести систе­мы локомотив—машинист; диспетчер — напольные устройства участка, « мена, работающая на станции; диспетчерский центр управления и др. I 'и mi» человека в них различна. Понятие эргатическая система достаточно i к нию охватывает практически всю деятельность людей, занятых управ-41 пнем перевозочным процессом на железнодорожном транспорте.

Эргатические системы представляют собой высшую форму сипем управления, более общий класс, чем информационные, так как и \\\\\ осуществляются все формы взаимодействия объектов друг с другом Все остальные системы управления реализуют только часть возможный отношений между объектами. Человек влияет на все отношения в :>pi и тической системе управления. Например, он может отключить люоуш автоматическую подсистему и взять управление на себя.

Как бы ни была сложна система, всегда можно построить такую >р гатическую систему, в которую она войдет в качестве составляющей, т.г. будет участвовать в ее работе как подчиненный элемент.

В любой эргатической системе (например, приведенной на рис. К..\) можно выделить датчик, с похмощью которого человек получает ин­формацию о состоянии объекта управления. Такими датчиками служи i органы чувств — рецепторы, центральная нервная система оператора. Воздействуют на объект управления эффекторы —двигательные органы человека. Датчики формируют информационную модель, с помощью которой оператор наблюдает за состоянием объекта управления и чп результатами своих действий. СОИ позволяют оператору сравнивать текущее состояние x(f) объекта с заданным y{t). Индикаторы и СОИ де­лают управляемый процесс наблюдаемым; они, в сущности, усиливаю! или заменяют рецепторы.

Исполнительный механизм, с помощью которого на объект упранж» ния передается управляющее воздействие эффектора, представляет собой пульт непосредственных локальных орудий труда. Он призван усилить ил и

Рис 8 3. Структурная схема эргатической системы

и мснить эффектор и делает объект воздействия управляемым. Исполни-н щ.ныс механизмы и индикаторы в эргатических системах могут быть |м |улируемыми и нерегулируемыми. Индикаторами называют некоторые инструменты, с помощью которых измеряют состояние управляемого

•и» i ,екта, а результаты измерений выдают оператору в виде наблюдаемого

•in нала (сигнала, который человек может распознать, расшифровать и и i которого может выделить нужную информацию). Часть структуры эр-i л i и ческой системы — вспомогательный механизм, с помощью которого чпкшек может принять правильное решение, если ситуация многоаль-м-риативная. Вспомогательный механизм призван усилить, а в некоторых

•чучляхдаже заменить центральную нервную систему человека. Наконец,

•и»i.ckt управления определяет поведение всей эргатической системы.

Вспомогательный механизм — это чаще всего ЭВМ, которая использу-

■ ют качестве контролера или советчика оператора. Под вспомогатель-
нмм механизмом можно понимать и обобщенный аппарат, с помощью
i шорого выполняют логические или арифметические операции, даже
мни этот аппарат — простой набор формул.

11ри исследовании и проектировании эргатических систем необходи-м< > описать их особенности, выявить основные количественные и каче-

• i псиные характеристики, подобрать соответствующий математический
нитрат, т.е. сделать возможным расчет числовых значений их параме-
||мж. Но прежде всего необходимо рассмотреть вопросы, связанные с
i 'мгеификацией эргатических систем. В эргатическую систему можно
ш- 'почить несколько человек. Взаимосвязь их влияет на характеристики
- m 1смы по-разному. Так, если несколько операторов одновременно
имполняютв системе № 1 операции^, А₂,'.., А_п> где п — число операто-
I и »и, каждая операция А_{оценивается показателем х₍₁ а все п показателей
чара ктеризуют критерии качества системы X, то очевидно, что экстре­
мум функции F(x) зависит от трудовой деятельности всех п операторов.
1< мерь попробуем описать эргатическую систему № 2, в которой тоже
// операторов, однако их работу можно представить по-иному. Пусть в
i. i -к л м й данный момент в системе работает только один оператор. По про-
iiii-i i ни и 11екоторого времени операторы меняются (например, по графику
к /курсгва или при наступлении усталости). Ясно, что в данном случае

■ ip.iK геристики системы в среднем (а усреднение ведется по выбранному
им к*риалу времени) зависят от работы одного оператора. Система № 2

• и .шчается от системы № 1 не только формально (числом операторов),
ми и по существу. Здесь необходимо учитывать психологическую со­
йме ( i имость людей, поскольку она всегда существенно сказывается при
i in к*in,ной работе обособленного коллектива.

При классификации эргатических систем будем исходить из следуй» тих критериев:

• количества операторов в системе;

• степени непрерывности участия человека в процессе управлении,

• вида связи оператора с объектом управления.

В соответствии с этими исходными предпосылками можно подра i делять системы на моноэргатические, в которых работает один человек, и полиэргатические, обслуживаемые коллективом людей. Например, система управления горочными замедлителями — моноэргатическая, и система управления движением поездов на участке — полиэргатическаи Моноэргатических систем, как правило, больше, чем полиэргатических, в том числе и на железнодорожном транспорте, поэтому они чаще ci a новятся объектами исследования.

По степени непрерывности участия человека в управлении можно рассматривать группы транспортных систем, в которых человекработае i в режиме немедленного обслуживания, совершает преимущественно управляющие действия, руководствуясь инструкциями с полным ни* бором всех ситуаций и решений (например, машинист, управляющий локомотивом), и втак называемом режиме отсроченного обслуживании, характерном для большинства АСУ. По виду связи оператора с объектом управления системы подразделяют в зависимости оттого, находится ли человек непосредственно на объекте управления (например, подвижном) или управляет им на расстоянии. Первые, в которых оператор непо средственно связан с управляемым объектом, можно назвать системами прямого действия, а вторые — системами с дистанционной связью.

Эргатические системы можно классифицировать и с других позиций, например, по роли и месту человека в их контурах. Оттого, принимае; ли он участие в выработке решения и формировании управляющего ноч действия или сам служит объектом, на который это воздействие напрпн лено, во многом зависит характер взаимоотношений между элементами системы. Определяющим может быть и тип задачи управления.

Наконец, важной отправной точкой классификации служит чист» целей, для достижения которых предназначена эргатическая система Это позволяет выделить два больших класса систем: одноцелевые и много целевые. Многие эргатические системы — иерархические. Дело в том, что, осуществляя процесс управления, отдельные части их выполняю! самые разные функции. Однако не только функции, но и этапы, на ко торых система с помощью разнообразных средств и способов достигаем целей управления, неравнозначны. Каждое предыдущее действие влече i за собой последующие: не будет причины — не будет и следствия. 'От

• и пивной принцип иерархических систем, построенных по признакам
подчинения, важности отдельных этапов работы.

Главная проблема иерархических систем — координация принятия решений. Дело в том, что в любой из них несколько подсистем нижнего \ | юння управляют отдельными процессами, составляющими общий про­месс управления, и подчинены системе более высокого уровня. Скажем, лежурные стрелочных постов и составительские бригады подчинены ма­невровому диспетчеру станции. Такие двухуровневые системы в качестве и iдельных блоков или модулей входят в большие и сложные системы управления. Причем каждая подсистема нижнего уровня может пред-i i лвлять собой человеко-машинную систему, обладающую определенной еж>бодой действий при выборе управляющих решений и в пределах своей ишпетенции, пользующуюся этой свободой для решения конкретной ицлчи. Критерий эффективности этого решения задает вышестоящая подсистема. Чтобы управляющие воздействия низших подсистем смогли привести к оптимальному решению задач (в общем случае однородных но одним показателям и разнородных — по другим), подсистема выше-

• iнищего уровня должна предварительно оптимизировать задаваемый
11 илним подсистемам набор критериев эффективности. Только при этом
\еловии будет решена общая задача всей системы управления. Значит,
вышестоящей подсистеме предстоит определять стратегию взаимодей-

< i впя подсистем нижнего уровня. Следует учитывать также, что младшие
иолсистемы обладают ограниченными воздействиями, поэтому общую
иллчу управления можно представить последовательностью частных
».|лач, и ее решение зависит от решения частных.

Координация подсистем имеет два аспекта: самоорганизация (изме­не 11! 1С структуры) и управление (выбор координирующего вмешательства при фиксированной структуре). В эргатических системах влияние под-« меч смы высшего уровня на низлежащие чаще выражается в координации \\\ деятельности, чем в изменении их внутренней структуры. Человек в иерархической эргатической системе может занимать любой уровень.

< к лжем, СЧМ следует оценить иерархически как более высокую по срав-
неиию с биосистемой «человек». Чем выше степень организованности,
i e м более сложна координация деятельности подсистем — основной вид
\ ирлвляющего воздействия в эргатических системах.

'•)ргатическая система состоит из разнородных элементов («живых» и к чпических). Формализация, т.е. некоторое изолированное рассмотрение i л а дого из них, помогает разработать модель системы и процессов, про-п клющих в ней, изучить структуру и функционирование эргатической

• in Юмы. Длительное время разрабатывались теория и практика объекта

«машина», несколько позже заинтересовались объектами «человек» и «сре­да». И хотя эти объекты изучены еще недостаточно полно, объем сведений о них велик. К сожалению, не все из них можно использовать для новых целей. Так, много лет исследовали деятельность операторатолько с точки зрения его информационных связей с машиной. Однако действительное место и роль оператора в системе «человек—машина—среда» наиболее полно отражают именно эргатические системы. Исследование должно носить комплексный характер и учитывать взаимовлияние всех составляю­щих системы. В эргономике и теории эргатических систем сделана попытка оригинального подхода к исследованию системы «человек—машина». Рассмотрим его основные положения.

Функциональное единство системы, естественно, требует единого описания всех ее элементов, единого рассмотрения процессов управ­ления. Из функционального единства взаимодействующих живых и неживых элементов следует практическая возможность одинаковой точности детализации протекающих в них процессов и во всей системе в целом. Это значит, что всегда могут быть определены те предельные значения точности выполнения функций каждым элементом системы (в том числе и человеком), которые не противоречат общей постановке задачи — изучению деятельности всей системы. Последнее положение чрезвычайно важно, так как определить необходимую точность, от­влекаясь от конструирования эргатической системы, нельзя. А любое рассогласование в детализации описания процессов в составляющих систему элементах может сделать эту задачу неразрешимой.

Единство описания всех сторон процессов управления в эргатических системах составляет основу теории этих систем. Предмет исследования данной теории: анализ и синтез структур эргатических систем, опреде­ление обобщенных рабочих характеристик человека как звена замкнутой системы управления, эффективности и рационального распределения функций между человеком и техническими устройствами, оптимальное согласование характеристик «человеческого» звена системы с ее техни­ческими характеристиками и др.

Теорией пока сделан первый шаг на пути поиска тех математических методов, с помощью которых можно было бы аналитически описать функционирование системы, переложить по возможности наиболее точно словесную форму описания свойств эргатических систем в матема тическую. Эти методы должны позволять строить математические модели систем, обладающих вполне конкретными свойствами. Представление физически реальных объектов в виде математической модели универ­сально и позволяет исследовать системы практически любой физической

и i •• 11 юл и. Эргатическая система замкнута, т.е. в ней совершается полный

•ни i переработки информации. В то же время часть этой информации •н|. i к.к-т возмущение внешней среды, в которой действует система, а ■ч -м ишь реальную систему от этой среды невозможно. Поэтому в про-||-«< <• исследования можно зафиксировать текущее состояние элементов

•if i ем 1,1, а каждый ее элемент описать своей собственной математической |" п-пмо. До тех пор, пока в процессе передачи информации участвует и 'ннц-к (например, передающий в устной или письменной форме, по и к «| и )i iy или радиосвязи выработанные машиной команды на линейную

•i мнимо или поездной бригаде), повысить надежность системы в целом и. ни 1М()жно. При современных средствах автоматики и телемеханики с м. »м« чпыо ЭВМ работа поездного диспетчера физически становится менее

i им м i ельной. Однако она связана с большим умственным напряжением. 1.и'м с того, если, например, график движения поездов нарушится вслед-

• i пне аварии, неисправности подвижного состава или пути, умственное
н нфчжение резко и внезапно возрастает. Весь ход рассуждений об эр-

... i »мических проблемах в системе «человек—машина» применительно

i пк мпчеру вполне приемлем и к персоналу автоматизированных со-1'М1|ижочиых станций, машинистам современных локомотивов и др.

Можно схематически наметить (рис. 8.4) наиболее вероятный метод

• т. моим ыс этапы разработки новых транспортных СЧМ. Разработка на-
мш.кчеи с анализа прежних систем, выработки основной концепции и

• i .1 in Huiei 1ия главной цели разрабатываемой системы. Затем необходимо
» разграничить функции человека и машины. На машину следует

• и. i >м >ж и i ь те функции, которые она выполняет лучше человека, а за че-
|"|ц I им оставить действия, с которыми он справляется лучше машины,
и м но ткже исследовать надежность контакта человека с машиной, т.е.
м. |н чачи информации, и повысить ее.

I l.i следующем этапе необходимо по возможности исключить те не-|". |,||ки оборудования, которые могут привести к ошибкам человека, м «и м с а к'чить оптимальную рабочую среду как для него, так и для машины. и и|ю|11шюм случае персонал, постоянно работающий с машинами

• •и. пищ системе, будет испытывать дополнительную умственную нагрузку
и и. помучит от автоматизации никакого облегчения условий труда. Сле-
i \. i но 1а6отиться и о том, чтобы излишне не усложнять систему вводом

•.... о(>орудования или действий, которые не являются необходимыми.

I м и<- необязательные добавления часто отражают необоснованные ч" "оп.ншя местных работников, которые склонны придерживаться

• i i| м мних методов работы. Иногда дополнения вносит и разработчик,

• Mm п'рееованный в развитии новой техники собственной разработки.

Рис 8 4. Основные этапы разработки транспортных эргатичсских систем

Клжно, чтобы в новой системе не возросли нагрузка работников и

• и. мо бесполезных побудителей, поэтому не следует упускать из виду
нр.пшльный выбор средств отображения информации. В новой СЧМ
мч 11 ч 11 ис поведения человека на эффективность работы заметно усилится.
11|ипильная расстановка персонала, его подготовка и систематическое
г\ i оподство им особенно важны в модернизированной железнодорож­
ниц системе. От персонала, занятого в автоматизированных процессах,
••мм i о рабочей квалификации в старом смысле этого понятия, требуются
мни обности более высокого уровня.

Персонал следует специально отбирать, проверяя способности, не-

• •••чодимые для работы в автоматизированных системах. Испытания
|и1|.|.,иы включать психологические и физиологические тесты высокого
. iмчи 1я. Все работники обязаны пройти достаточно серьезный курс тео-
I" i и чес кого обучения и практической подготовки.

11(Ч)бходимо правильно оценивать функции машины, чтобы вводить в мм i к*обходимую информацию и получать нужные данные; поддерживать mi чомжном уровне работоспособность персонала, который, несмотря ■ м илпообразие работы (если преобладающим видом деятельности ста-iMHiiiini наблюдение), обязан не терять бдительность. В случае аварии,

•• «I .па оборудования или других нарушений работы системы от nepcoi iana

•с щчогся быстрота и гибкость в обдумывании и принятии решений.

Ч тбы обеспечить гибкость при эксплуатации системы управления,

• п л VI* г учесть, что модернизация порождает некоторые проблемы, ко-
|"|ч.1\ не существовало ранее. Важно исключить такое положение, при

...... «ром человекявляется придатком машины или считает себя таковым.

г и" и i! и ки оперативных служб должны быть убеждены в том, что человек —

• | шьож'с важное звено системы и именно он управляет машиной.

Можно предложить следующие меры, которые нужно применять и iipniireec повседневного руководства персоналом:

I <)г персонала, занятого в модернизированной системе только на-

...... /in i нем и контролем за машинами, требуется постоянно поддерживать

■ и i ипшые способности на высоком уровне, однако, если приходится

...... i| к-мя выполнять однообразную работу, это трудно делать только по

"«'• шитой инициативе. Следует проводить специальные тренировки и пи иных способностей операторов, например, разбирать планы ма-н. i.pnn, пропуска поездов по участку при всякого рода отклонениях от п..|.ч.нм.иых условий или различные регулировочные мероприятия.

' 11огкольку работа в результате модернизации часто становится -м. . монотонной, у персонала уменьшается возможность проявить п. .и i п.ишфикацию и способности. Люди утрачивают интерес к работе,

а следовательно, перестают ощущать ценность своего вклада в оГжпт дело. Надо предоставить эксплуатационщикам возможность чаще оо щаться с руководством, сблизить управленческий и эксплуатационный персонал, допуская последний к участию в планировании и принятии решений.

3. Автоматизация увеличивает объем работы, который работник дом жен выполнять в контакте с машиной вместо взаимодействия с другими работниками, уменьшает возможность перемещений между рабочими местами и ослабляет связи между людьми. Однако, поскольку коллск тивный метод работы необходим (особенно в аварийных случаях) дм и обеспечения надежности работы системы в целом, заслуживает внимай и и предложение о предоставлении персоналу больших возможностей дли общения между собой.

Роль человека в кибернетической системе на железнодорожном транс порте, безусловно, более значительна, чем функции технических средсти Возможности человека и техники будут использованы полностью только в том случае, если их взаимодействие окажется настолько гармонич!i ы м, что позволит человеку полностью раскрыть свои способности.

8.3. Распределение функций между человеком и машиной

Теперь, когда в основе производства находится не просто машина, а система, или комплекс машин, подчиненных единой конечной цели, оптимально рассматривать распределение функций контроля и упрам ления. Речь идет об оптимальной в каком-либо смысле степени авто мл тизации этих функций в каждом конкретном случае.

Отечественный и зарубежный опыт создания и эксплуатации слож пых СЧМ свидетельствует о том, что возможности современной вычие лительнои техники, используемой в автоматизированных системах дли контроля, значительно превосходят возможности человека при приеме, переработке, хранении и отображении информации. В то же время при планировании и управлении человек способен адаптироваться к^сло виям неполной или недостоверной информации, в непредвиденных и непредусмотренных должностными инструкциями ситуациях и др. Поэтому принятие управляющих решений в АСУ целиком возложено на человека. Это и обусловило появление такой крупной и припаи пиальной проблемы, как распределение функций между человеком и техникой в АСУ.

В современных условиях в связи с повышенными требованиями к управлению необходимо соблюдать общие эргономические условия

и проектируя надежность не только машины, но и работы человека, мр.жильно распределять функции между ними с учетом соответствия » 11 ручки человека его возможностям, мотивации деятельности в системе. 11 u писимости от назначения системы на человека могут быть возложены p.i шичные функции, в частности:

• обнаружения сигналов, наблюдения и обобщения информации — обна-
р\ жгпие, наблюдение, классификация сигналов по признакам, которые
и« могут учесть автоматические устройства; обобщение информации, се

• • >i пасование с пропускной способностью каналов связи, возможностями
|| идачами потребителей и др.;

- командно-диспетчерские — ввод исходных данных, выдача команд ил пуск системы, принятие решений в неопределенных ситуациях, про-i шмирование обстановки при недостаточности информации, контроль |м- »ультатов работы системы и др.;

- связи — выбор каналов и технических средств связи в зависимости

• и обстановки; классификация информации, ее передача и др.;

• технологические — контроль за выполнением технологических опе-
р.ший, реализуемых в автоматическом режиме; принятие решения об их
и. рсноде на ручное управление и др.

11ервые попытки решить проблему распределения функций относят-

• i к 40—50-м гг. XX в. В частности, тогда был сформирован принцип,

• »• моианный на сравнении преимуществ и недостатков человека и ма­
шины при выполнении некоторых функций, и разработан конкретный
м« ргчень, в котором сопоставлены достоинства и недостатки человека
и м.ипины (табл. 8.1).

Таблица 8.1 Сравнение преимуществ человека и машины

Окончание табл. S I

Этот перечень постоянно дополняется. К настоящему времени определен ряд сравнимых функциональных характеристик человека и машины (табл. 8.2).

Таблица 8.2