Система "человек-машина"

                                      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_oпт), 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 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 и наблюдение 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.

       1. Прием информации. На этом этапе осуществляется восприятие поступающей информации об объектах управления и тех свойствах окружающей среды и СЧМ в целом, которые важны для решения задачи, поставленной перед системой «человек — машина». При этом осуществляются такие действия, как обнаружение сигналов, выделение из их совокупности наиболее значимых, их расшифровка и декодирование; в результате у оператора складывается предварительное представление о состоянии управляемого объекта: информация приводится к виду, пригодному для оценки и принятия решения.