Лекция 2. Система «человек - машина» 1. Особенности и

Лекция 2. Система «человек - машина»
1. Особенности и классификация СЧМ.
2. Показатели качества СЧМ.
3. Основные концепции анализа и проектирования СЧМ.
4. Конфликт в системе «человек-машина» и способы их решения
Под
системой
взаимосвязанных
и
в общей
теории систем
взаимодействующих
понимается
между
собой
комплекс
элементов,
предназначенный для решения единой задачи.
Классификация СЧМ по степени участия человека в работе системы:
автоматические, автоматизированные и неавтоматические системы. Работа
автоматической
системы
осуществляется
без
участия
человека.
В
неавтоматической системе работа выполняется человеком без применения
технических устройств. В работе автоматизированной системы принимает
участие как человек, так и технические устройства (система «человекмашина»).
Критерии
классификации
СЧМ:
целевое
назначение
системы,
характеристики человеческого звена, тип и структура машинного звена, тип
взаимодействия компонентов системы.
Классификация СЧМ по целевому назначению:
управляющие, в которых основной задачей человека является
управление машиной (или комплексом);
обслуживающие,
в
которых
человек
контролирует
состояние
машинной системы, ищет неисправности, производит наладку, настройку,
ремонт и т.п.;
обучающие, т.е. вырабатывающие у человека определенные навыки
(технические средства обучения, тренажеры и т.п.);
информационные, обеспечивающие поиск, накопление или получение
необходимой для человека информации (радиолокационные, телевизионные,
документальные системы, системы радио- и проводной связи и др.);
исследовательские, используемые при анализе тех или иных явлений,
поиске новой информации, новых заданий (моделирующие установки,
макеты, научно-исследовательские приборы и установки).
Классификация СЧМ по характеристике «человеческого звена»:
- моносистемы, в состав которых входит один человек и одно или
несколько технических устройств;
- полисистемы, в состав которых входит некоторый коллектив людей и
взаимодействующие с ним одно или комплекс технических устройств.
Полисистемы в свою очередь можно подразделить на «паритетные»
(«коллектив людей - устройства жизнеобеспечения») и иерархические
(многоуровневые) (например, система жизнеобеспечения на космическом
корабле или подводной лодке).
Классификация СЧМ по типу и структуре машинного компонента:
- инструментальные СЧМ, в состав которых в качестве технических
устройств входят инструменты и приборы;
- простейшие человеко-машинные системы, которые включают
стационарное и нестационарное техническое устройство (различного рода
преобразователи энергии) и человека, использующего это устройство;
-
сложные
человеко-машинные
системы,
включающие
помимо
использующего их человека некоторую совокупность технологически
связанных,
но
аппаратов,
устройств
определенного
различных
и
продукта
по
своему
машин,
функциональному
предназначенных
(энергетическая
для
назначению
производства
установка, прокатный
стан,
автоматическая поточная линия, вычислительный комплекс и т.п.);
-
системотехнические
комплексы,
представляющие
сложную
техническую систему с не полностью детерминированными связями и
коллектив людей, участвующих в ее использовании.
Классификация СЧМ по степени непрерывности взаимодействия
человека и машины:
-
системы непрерывного взаимодействия (система «водитель –
автомобиль»);
-системы эпизодического взаимодействия, которые, в свою очередь,
делятся на системы регулярного и стохастического взаимодействия.
Примером системы регулярного взаимодействия может служить система
«оператор – ЭВМ». Стохастическое эпизодическое взаимодействие имеет
место в таких системах, как «оператор - система централизованного
контроля», «наладчик – станок» и т.п.
Под инженерно-психологическим обеспечением понимается весь
комплекс мероприятий, связанных с организацией учета человеческого
фактора в процессе проектирования, производства и эксплуатации СЧМ.
Проблема инженерно-психологического обеспечения имеет два основных
аспекта: целевой и организационно-методический. Первый из них связан с
непосредственным выполнением работ по учету человеческого фактора на
каждом из этапов жизненного цикла СЧМ. Второй аспект связан с
организационно-методическим обеспечением работ по учету человеческого
фактора.
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.
1.
Быстродействие (время цикла регулирования) определяется
временем прохождения информации по замкнутому контуру «человекмашина.
2.
Надежность
характеризует
безошибочность
(правильность)
решения стоящих перед СЧМ задач. Оценивается она вероятностью
правильного решения задачи.
3.
Под точностью работы оператора следует понимать степень
отклонения некоторого параметра, измеряемого, устанавливаемого или
регулируемого
номинального
оператором,
значения.
от
своего
Количественно
истинного,
точность
заданного
работы
или
оператора
оценивается величиной погрешности, с которой оператор измеряет,
устанавливает или регулирует данный параметр.
4.
Своевременность
решения
задачи
СЧМ
оценивается
вероятностью того, что стоящая перед СЧМ задача будет решена за время, не
превышающее допустимое.
5.
Безопасность труда человека в СЧМ оценивается вероятностью
безопасной работы
6.
Степень автоматизации СЧМ характеризует относительное
количество информации, перерабатываемой автоматическими устройствами.
Для каждой СЧМ существует некоторая оптимальная степень автоматизации
(kопт), при которой эффективность СЧМ становится максимальной.
7.
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.
Причины конфликтов в системе «человек-машина»:
- противоречие между требованиями решаемых оператором задач и его
возможностями по их решению;
-
ситуация
несоответствия
средств
отображения
информации
психофизиологическим возможностям человека по ее приему и переработке
(конфликт человека с прибором);
- перегрузка или недогрузка оператора информацией;
- наличие стрессовых ситуаций;
- неудобная рабочая поза;
- выполнение оператором деятельности в затрудненных, особых
условиях и др.
Последствия конфликтов в СЧМ: падение работоспособности и
ухудшение функционального состояния организма, а в случаях их
длительного и частого повторения - возникновение профессиональных
заболеваний.
Основные задачи инженерной психологии:
- разработка способов предотвращения возможных конфликтов и их
разрешения в случае, если они все же возникли;
- максимально возможное приспособление техники к человеку путем
учета его возможностей при создании и эксплуатации техники и в
приспособлении человека к технике за счет профессионального отбора,
обучения и тренировок.
В автоматизированных системах управления (АСУ) наиболее часто
возникают
конфликтные
ситуации
в
технологических
процессах,
работающих в режиме реального времени. Здесь под конфликтной ситуацией
понимается такая, которая возникает в системе управления технологическим
процессом в случае рассогласования действительного и требуемого
состояний системы, и связана с необходимостью принятия оперативного
решения оператором.
Причины возникновения конфликтных ситуаций следующие:
ненадежность элементов системы, выход их из строя;
несовершенство
неполнотой
и
процесса
неточностью
управления,
информации
об
которое
объекте
обусловлено
управления,
недостатками и ошибками оперативного персонала и т.п.;
ограниченные ресурсы и возможности системы управления;
необходимость преодоления многозначности, возникающей в процессе
управления;
неспособность системы управления к решению возникающих задач.