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 структуры 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);

Рис. 23-2. Классификация СЧМС

 

– 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 процессам, 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_ц – время задержки (обработки) информации в i -ом звене 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.

3. 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.

4. 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.

5. Безопасность труда человека в СЧМС – оценивается вероятностью безопасной работы:

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

6. 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).