Показники ефективності, надійності й безпеки функціонування системи «людина – машина»

Будь-яка СЛМ покликана задовольняти певні потреби людини і суспільства. Для цього вона повинна мати відповідні властивості, які закладаються при проектуванні СЛМ і реалізуються в процесі експлуатації. Властивості СЛМ характеризуються її основними показниками, до яких відносять: швидкодію, надійність, точність діяльності оператора, своєчасність рішення задачі, вірогідність безпечної роботи, ступінь автоматизації, економічний показник.

Швидкодія (час циклу регулювання) визначається часом проходження інформації по замкнутому контуру «людина – машина»:

, (1)

де t_i – час затримки (обробки) інформації в i-ї ланці СЛМ; k – число послідовно сполучених ланок СЛМ, до яких можуть бути віднесені як технічні ланки, так і оператори.

Надійність характеризує безпомилковість (правильність) рішення завдань, які стоять перед СЛМ. Оцінюється вона вірогідністю правильного рішення задачі, що, за статистичними даними, визначається відношенням:

, (2)

де m _пом і N – відповідно число помилково вирішених і загальне число вирішуваних завдань.

Нині встановлено, що надійність напівавтоматичних систем на 20–30 % залежить від надійності людської ланки. Підраховано: якщо коефіцієнт надійності людини дорівнює 0,3, а техніка – 0,85, то загальний коефіцієнт надійності СЛМ дорівнюватиме 0,25.

Важливою характеристикою діяльності оператора є також точність його роботи. Під точністю роботи оператора слід розуміти міру відхилення певного параметра, вимірюваного, установлюваного або регульованого оператором, від свого істинного, заданого або номінального значення. Кількісно точність роботи оператора оцінюється величиною погрішності, з якою оператор вимірює, установлює або регулює цей параметр:

γ = I _н – I _оп, (3)

де I _н – істинне або номінальне значення параметра; I _оп – фактично вимірюване або регульоване оператором значення цього параметра.

Своєчасність рішення задачі СЛМ оцінюється вірогідністю того, що завдання, яке стоїть перед СЛМ буде вирішено за час, що не перевищує допустимий. Ця вірогідність за статистичними даними оцінюється вираженням:

, (4)

де m _нс – число несвоєчасно вирішених завдань СЛМ.

При визначенні величин m _пом, і m _нс, а отже, і при оцінці вірогідності Р _пр і Р _св не має значення, яких причин (неякісної роботи машини або неякісної діяльності оператора) неправильно або несвоєчасно вирішено завдання системою «людина – машина».

Безпека праці людини в СЛМ оцінюється вірогідністю безпечної роботи:

, (4)

де Р _вин. – вірогідність виникнення небезпечної або шкідливої для людини виробничої ситуації i -гo типу; Р _пом. – вірогідність помилкових дій оператора в i- ї ситуації; n – число можливих ситуацій, що супроводжуються травмами.

Небезпечні і шкідливі ситуації можуть створюватися як технічними причинами (несправність машини, аварійна ситуація, несправність захисних споруд), так і порушеннями правил і заходів безпеки з боку людей.

Міра автоматизації СЛМ характеризує відносну кількість інформації, яка переробляється автоматичними пристроями. Ця величина визначається за формулою:

, (6)

де Н _оп – кількість інформації, що переробляється оператором; Н_слм – загальна кількість інформації, яка циркулює в системі «людина – машина».

Для кожної СЛМ існує певна оптимальна міра автоматизації, при якій ефективність СЛМ стає максимальною. При цьому чим складніше СЛМ, тим більше втрати ефективності через неправильний вибір міри автоматизації.

Економічний показник характеризує повні витрати на систему «людина – машина». У загальному випадку ці витрати складаються з трьох складових: витрат на створення (виготовлення) системи С _і, витрат на підготовку операторів С _оп і експлуатаційних витрат С _е. Відносно процесу експлуатації витрати С _і і С _оп є, як правило, капітальними. Тоді повні приведені витрати в СЛМ визначаються за формулою:

W _слм = C _е + E _н (C _оп + C _и), (7)

де Е _н – нормативний коефіцієнт економічної ефективності капітальних витрат.

Для інтегральної оцінки якості системи «людина – машина», що включає сукупність усіх її основних властивостей, використовують поняття ефективності СЛМ, під якою розуміється міра пристосованості системи до виконання покладених на неї функцій. Ефективність визначається перерахованими вище окремими показниками, причому ці показники з точки зору їх впливу на ефективність можуть бути такими, що її підвищують (надійність, безпека, своєчасність тощо) або знижують (витрати, час рішення задачі та ін.). Ефективність системи уявляється як певна сукупність окремих показників. Найчастіше застосовується адитивна функція:

, (8)

де a _j – «вагові» коефіцієнти, сума яких має дорівнювати одиниці; n – число окремих показників, які враховуються.

Величина Е _слм набуває значень у межах від нуля до одиниці і є своєрідним «коефіцієнтом корисної дії» для системи «людина – машина».