Система «человек—машина—среда»

Система «человек—машина—среда» состоит из человека-оператора (группы опера­торов), машины (технических устройств, орудий труда), посредством которой опера­тор осуществляет трудовую деятельность, и среды (внешних условий труда), в кото­рой эта деятельность осуществляется. В «Справочнике по инженерной психологии» (1982) человек-оператор определяется как человек, осуществляющий трудовую дея­тельность, основу которой составляет взаимодействие с предметом труда, машиной и внешней средой посредством информационных систем (моделей) и органов управле­ния.

Все многочисленные системы «человек—машина—среда» имеют ряд общих черт. Они, как правило, являются;1) сложными динамическими системами, состоящими из взаимодействующих эле­ментов различной природы и характеризующихся изменением во времени структу. ры и (или) взаимосвязей компонентов;

2) целеустремленными системами, то есть преследующими заданную цель путем изменения своего поведения при изменении внешних условий, что обусловлено вклю­чением в систему человека;

3) адаптивными системами, способными приспосабливаться к изменяющимся усло­виям работы благодаря гибкости и пластичности поведения человека и адаптивности технических звеньев системы;

4) самоорганизующимися системами, способными к уменьшению энтропии (не­определенности) после вывода системы из устойчивого, равновесного состояния под действием различного рода возмущений, что определяется целенаправленной дея­тельностью человека.

Таким образом, все рассмотренные особенности СЧМС определяются наличием в их составе человека, его возможностью правильно решать возникающие задачи в зависимости от конкретных условий и обстановки.

Основу классификации СЧМС (рис. 23-2) составляют четыре группы признаков: целевое назначение системы, характеристики человеческого звена, тип и структура машинного звена и тип взаимодействия компонентов системы.

По целевому назначению можно выделить следующие классы систем:

- управляющие (задачей человека является управление машиной — автомобилем, самолетом, прокатным станом и др.);

- обслуживающие, к которым относятся контрольно-измерительные и ремонтные системы (задачей человека является контроль состояния техники, поиск неисправ­ностей и их устранение);

- обучающие, например тренажеры и имитаторы (обеспечивают выработку у че­ловека определенных навыков);

- информационные — локационные и информационно-поисковые системы (обес­печивают поиск, накопление и получение необходимой человеку информации);

- исследовательские — информационно-экспертные системы, моделирующие стенды, измерительные приборы (используются при анализе тех или иных явлений, при поиске новой информации).

По характеристикам человеческого звена СЧМС делятся на моносистемы (в их состав входит один человек и одно или несколько технических устройств) и полиси­стемы (состоят из коллектива операторов, взаимодействующих с комплексом техни­ческих устройств),

По характеристикам машинного звена можно выделить:

1) инструментальные системы (в их состав в качестве технических устройств вхо­дят инструменты и приборы);

2) простые системы (включают стационарное и нестационарное техническое устрой­ство и человека, использующего эти устройства);

3) сложные системы, например энергетическая установка, вычислительный ком­плекс (включают помимо человека совокупность технологически связанных, но раз­личных по своему функциональному назначению устройств и машин для получения единого продукта);

4) системотехнические комплексы (наиболее сложные СЧМС с коллективом опе­раторов, участвующим в использовании этих систем, и не полностью определенными связями).

По типу функциональных связей человека и машины СЧМС подразделяются на системы непрерывного взаимодействия, в которых человек ведет постоянный конт­роль и управление движущимся объектом или технологическим процессом, и системы эпизодического взаимодействия, в которых контроль и управление осуществляются регулярно («оператор—ЭВМ») или вероятностно («оператор — система целенаправ­ленного контроля», «наладчик—станок»).

Любая СЧМС должна обладать заданными свойствами, которые закладываются в нее при проектировании и реализуются в процессе эксплуатации. Под свойствами СЧМС понимаются ее объективные особенности, проявляющиеся в процессе экс­плуатации. Количественные характеристики того или иного свойства называются по­казателями качества СЧМС. Существует ряд показателей качества, влияющих на деятельность человека в СЧМС и в то же время зависящих от его деятельности:

1. Быстродействие (время регулирования) — определяется временем прохожде­ния информации по замкнутому контуру СЧМС:

где Т_i — время задержки (обработки) информации в i-ом эвене СЧМС, k — число последовательно соединенных звеньев СЧМС, в качестве которых могут выступать как технические звенья, так и операторы.2. Надежность — характеризует безошибочность (правильность) решения стоящих перед СЧМС задач. Оценивается вероятностью правильного решения задачи, кото­рая по статистическим данным определяется отношением:

где М_ош и N — соответственно число ошибочно решенных и общее число решаемых задач.

2. Точность работы оператора — определяется степенью отклонения некоторого параметра, регулируемого или измеряемого оператором, от заданного или номиналь­ного значения. Количественно точность работы оценивается величиной погрешно­сти, с которой оператор измеряет, устанавливает или регулирует данный параметр:

где П_н — номинальное или заданное значение параметра, П_оп— фактически измеряе­мое или регулируемое оператором значение этого параметра.

3. Своевременность решения задачи СЧМС — оценивается вероятностью того, что задача будет решена за время, не превышающее допустимое:

где Р_св — вероятность своевременного решения, М_нс — число несвоевременных реше­ний, N — общее число решений задач.

4. Безопасность труда человека в СЧМС — оценивается вероятностью безопасной работы:

где Р_воз — вероятность возникновения опасной или вредной для человека производ­ственной ситуации i -типа, Р — вероятность неправильных действий оператора в i -ситуации, п — число возможных травмоопасных ситуаций.

5. Степень автоматизации СЧМС — характеризует относительное количество ин­формации, перерабатываемой автоматическими устройствами, и определяется по формуле:

где К_а — коэффициент автоматизации, Н_оп — количество информации, перерабатыва­емой оператором, Н_счмс — количество информации, циркулирующей в СЧМС.

Большое значение при анализе и оценке СЧМС имеют эргономические показате­ли — эргономичность системы, ее управляемость, обслуживаемость, освояемость и обитаемость. Они учитывают совокупность специфических свойств СЧМС, обеспечи­вающих возможность осуществления в ней эффективной деятельности оператора (группы операторов). Общие методические рекомендации по определению этих пока­зателей приведены в работе («Руководство по эргономическому обеспечению», 1979).