Роль инженерной психологии в обеспечении

 надёжности и безопасности

Работа конструктора, разрабатывающего технические устройства и сложные энергосистемы такова, что ему приходится отвечать за обеспечение в разработке всех требуемых техническими условиями параметров и характеристик, включая надежность. Разработку оптимальной конструкции, выбор её формы, цвета, условий эксплуатации, обслуживания, управления, ремонта необходимо вести с учетом человеческих (антропологических, психологических и др.) возможностей и ограничений. Влияние человеческого фактора на обеспечение надежности сложных систем (объектов) весьма велико. Например, частота отказов устройств, систем по вине человека колеблется от 20 до 80%. Показатель надежности всей системы P _S (вероятность безотказной работы) определяется по формуле

P_S (t)= P _Ч (t) P _О (t),

где P _Ч – показатель надежности человека,

P _У – показатель надежности устройства.

Существует естественная связь между инженерной психологией и надежностью как областями науки, обе эти области связаны с прогнозированием и улучшением параметров и характеристик систем, но оперируют они различными способами и средствами. Специалист по инженерной психологии воздействует на технические факторы, оказывающие непосредственное влияние на психофизические возможности оператора, к ним относятся уровень шума, освещённость, уровень воздействия факторов окружающей среды и т.п. Специалист по надежности варьирует конструкцию, материалы, схемы, уровни нагрузок. Человек – более сложная система, чем машина, ему присуща меньшая стабильность, на работу его организма оказывает влияние большое число различных факторов. Надежность оператора может быть рассмотрена и рассчитана по аналогии с элементами технической системы с использованием входных и выходных параметров. Действия, поведение человека можно охарактеризовать тремя параметрами: входным сигналом (S), внутренней реакцией (R), откликом на выходе (O), и рассматривать их комбинации. Упрощенная математическая модель поведения человека изображается следующим образом: S ↔ R ↔ O ↔ E, где S – изменение условий окружающей среды, воспринимаемых оператором (например, загорание сигнальной лампы); R – восприятие и обработка человеком физического сигнала (фиксация, запоминание, обдумывание и т.д.), О – ответное действие человека, обусловленное его внутренней реакцией на поступивший физический сигнал (движение, речь, нажатие кнопки и т.п.), Е – изменение в системе, вызванное действием оператора.

    Сложность анализа заключается в том, что поведение человека определяется действием на него многих цепей S ↔ R ↔ O. Для того, чтобы оператор был в состоянии откликнуться должным образом, сигналы должны им восприниматься и требовать отклика, который оператор способен произвести. Необходимо учитывать ограничения, налагаемые ростом и весом человека, временем его реакции на сигналы. Кроме того, человек должен получать подтверждения о последствиях отклика, т.к. не видя результаты своей деятельности, испытывает неуверенность.

Из сказанного следует, что аппаратура должна обеспечивать оператора входными сигналами и сигналами, передаваемыми по каналу обратной связи. Конструктор должен предусмотреть средства ввода информации оператору и при этом не перегрузить каналы его восприятия. Вопрос выбора автоматического режима, использования оператора или промежуточного варианта не имеет однозначного решения. Как правило, желательно наличие оператора, если в процессе возможны неожиданные события, так как только человек обладает гибкостью и способен принять нужные решения, связанные с появлением этих событий.

Оценка надежности человека, машины и системы «человек-машина» в целом проводится на этапе проектирования энергосистемы. При выборе конкретных типов органов управления, индикаторов и т.д. используют справочные данные по надёжности. Органы управления, индикаторы имеют конечное число размерных параметров, связанных с оценкой надежности (табл.1). Различный набор параметров гарантирует разную надежность работы человека. Например, следует учитывать, что надёжность устного распоряжения или выполнения записи равна 0,9996. Надёжность мыслительных операций (принятия решения) 0,999. 

Таблица 1

Параметр управляющего устройства	Значение параметра	Вероятность безотказной работы P(t)
Размер (длина) ручки, мм	152-128	0,9963
Длина перемещения ручки, мм	30-40	0,9975
Сопротивление управлению		0,9999

 

Пример 1. Требуется оценить, стоит ли конструировать управляющее устройство, обеспечивающее вероятность его безотказной работы (эксплуатации) Р_Э(t) =0,994. Исходные данные приведены в табл.1.

Пример 2. Необходимо оценить надежность операции нажатия на кнопку оператора Р_Ч(t) при загорании сигнальной зеленой лампочки, предварительно рассчитав вероятность нажатия кнопки Р_О(t), зажигания лампы Р_S(t) при заданной вероятности обдумывания возможных действий оператором  Р _R (t) =0,999. Исходные данные приведены в табл.2

Таблица 2

Кнопка (технические данные)	Вероятность безотказной работы P(t)	Лампочка (технические данные)	Вероятность безотказной работы P(t)
Диаметр кнопки (миниатюрная)	0,9995	Диаметр лампочки 6,4-12,7	0,9997
Один ряд	0,9997	Количество лампочек 3-4	0,9975
Расстояние между кнопками 10-13 мм	0,9993	Индикация непрерывная	0,9996
Отсутствие фиксации	0,9998

Примечание: Надежность операции нажатия на кнопку человека(оператора) при загорании сигнальной зеленой лампочки определяется вероятностью нажатия им на кнопку, которая определяется с учетом вероятностей нажатия кнопки, зажигания лампы и обдумывания возможных действий оператором.

Специалист по безопасности, в отличие от специалиста по надёжности, должен иметь психологию «диверсанта», т.е. грамотно думать, как проще всего привести систему в опасное состояние, в отличие от специалиста по надёжности, думающего о сохранении её работоспособности. Двойственность этих подходов не равноценна, так как для некоторых серьёзных систем (например, склад боеприпасов) практически даже невозможно сформулировать понятие их работоспособности, в то же время – не представляет большого труда составить сценарий их перехода в опасное состояние (например, взрыв этого склада).

 

РЕЗЮМЕ