Обеспечение взаимодействия человека-оператора в системе человек-машина

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Конструкторско-технологическое обеспечение  производства ЭВМ

 

«Обеспечение  взаимодействия человека-оператора

в системе  человек-машина»

 

 

 

 

2012 г.

 

Оглавление

 

1. Введение          3
2. Деятельность человека-оператора в системе человек-машина   4
3. Режимы работы оператора        5
4. Распределение функций между человеком и машиной    6-7
5. Особенности проектирования систем человек-машина    8-9
6. Инженерно-психологическая оценка взаимодействия 
   человека с машиной в человеко-машинных системах    10-12
7. Заключение          13
8. Список использованной литературы      14

 

Введение

 

В системах на основе ЭВМ значительное место занимают специфические вопросы  согласования работы человека-оператора - и технологической части системы - машины. Как самостоятельная проблема «человек-машина» возникла в явном виде совсем недавно. Обусловлено ее возникновение целым рядом факторов научно-технического прогресса: бурное развитие ЭВМ и информатизация общества ставят совершенно новые задачи перед разработчиками систем, базирующихся на ЭВМ; значительное расширение круга операторских профессий, в которых ту или иную роль играют комплексы на основе ЭВМ; человека-оператора нельзя исключить ни из одной системы, сколь бы автоматизированной она ни была; машины могут предъявлять к человеку «нечеловеческие» требования.

В результате стали раздаваться  голоса, что «человеческий фактор»  становится тормозом процесса. Однако автоматы, как оказалось, могут не все, а человек кое в чем  превосходит машины: он хорошо учитывает  случайный характер явлений, может предсказать их развитие.

 

Деятельность человека-оператора  в системе человек-машина

 

Оператор – любой человек, управляющий машиной, связанный с оперативным управлением процессами, причем, главным образом, в механизированных и автоматизированных системах управления. Для целей эргономического анализа выделяют пять классов операторской деятельности.

1. Оператор-технолог. Непосредственно включен в технологический процесс, работает в режиме немедленного обслуживания, совершает преимущественно исполнительные действия, руководствуясь при этом инструкциями с полным набором ситуаций и решений. Основными в его деятельности являются функции формального перекодирования и передачи информации.
2. Оператор-манипулятор. К числу его функций относится управление манипуляторами, роботами, машинами.
3. Оператор-наблюдатель, контролер. Это операторы слежения радиолокационных станций, диспетчеры энергетических, транспортных систем и т.п. Классический тип оператора, наиболее исследованный и описанный в литературе, для которого характерен большой объем информационных потоков, работает в режиме немедленного или отсроченного обслуживания.
4. Оператор-исследователь. Это пользователи вычислительных систем, дешифровщики объектов или изображений и т.д. с характерным использованием аппарата понятийного мышления и опыта, заложенных в образно-концептуальных моделях.
5. Оператор-руководитель. Он управляет не техническими компонентами системы или машины, а другими людьми, как непосредственно, так и опосредствованно – с помощью технических средств и каналов связи. Большое значение в его деятельности имеет учет не только возможностей и ограничений машинных компонентов системы, но и особенностей подчиненных. Основной режим деятельности оператора-руководителя – оперативное мышление.

 

Режимы работы оператора

 

Нормальный (оптимальный) режим работы осуществляется в комфортных условиях, при нормальной работе технических устройств. Обстановка является привычной, рабочие действия осуществляются в строго определенном порядке, мышление носит алгоритмический характер. В оптимальных условиях промежуточные и конечные цели труда достигаются при невысоких нервно-психических затратах. Обычно здесь имеют место длительное сохранение работоспособности, отсутствие грубых нарушений, ошибочных действий, отказов, срывов и других аномалий. Труд в оптимальном режиме характеризуется высокой надежностью и оптимальной эффективностью.

Под критическими режимами работы понимаются режимы, ведущие к полной, либо частичной утрате системой выполняемых функций, либо утрате объекта, либо утрате объекта и гибели оператора (экипажа). Предупреждение критических режимов осуществляется за счет оказания помощи оператору по действиям в сложных и аварийных ситуациях. Эти ситуации характеризуются высокой вероятностью перехода в необратимые (катастрофические) ситуации.

Аварийные условия требуют от работающего максимального напряжения физиологических и психических функций, резко выходящего за пределы физиологической нормы.

Экстремальный режим в самом общем смысле — это режим работы в условиях, выходящих за пределы оптимума. Отклонения от оптимальных условий деятельности требуют повышенного волевого усилия или, иначе говоря, вызывают напряжение.

 

Распределение функций между  человеком и машиной

 

Создание эффективной системы человек-машина заключается в поиске оптимального сочетания возможностей машины и человека. В таблице 1 приведена иллюстрация различий, присущих основным элементам такой системы.

 

Таблица 1. Основные функциональные характеристики человека и машины.

На человека следует возлагать выполнение функций по:	Машине следует поручать:
распознаванию ситуации в целом по её многим сложно связанным характеристикам, а также при неполной информации о ней;	выполнение всех видов математических расчётов;
осуществлению функций индуктивного вывода, т.е. обобщению отдельных фактов в единую систему;	выполнение однообразных, постоянно повторяющихся операций, реализуемых по заданному алгоритму;
решению задач, в которых отсутствует единый алгоритм или нет четко определённых правил обработки информации;	хранение и динамическое представление больших объёмов однородной информации;
решению задач, в которых требуется гибкость и приспособляемость к изменяющимся условиям, особенно задач, появление которых заранее трудно предвидеть;	решение задач, требующих дедуктивного вывода, т.е. получения на основе общих правил решений для частных случаев;
решению задач с высокой ответственностью в случае возникновения ошибки.	выполнение действий, требующих высокой скорости реакции на команду.

 

Всё в действительности гораздо сложнее, требует тонкого анализа содержания деятельности оператора и учёта возникающих артефактов. Несмотря на значительный прогресс в создании сложных технических систем, человек во многих случаях незаменим. Особенно это касается его возможностей по работе в условиях неполноты информации и использовании эвристических методов решения проблем. Кроме того, только человек обладает способностью учитывать разнокачественный, в том числе и социальный, опыт для достижения своих целей.

В инженерной психологии сформулирован принцип преимущественных возможностей. Согласно этому принципу, рациональное распределение функций между человеком и машиной должно осуществляться так, чтобы человеку поручались те функции, которые позволяют ему наиболее эффективно реализовать свои возможности, а машине — те, которые требуют выполнения стереотипных операций, высокого быстродействия и точности. Другими словами, возникает необходимость сравнения человека и машиной в отношении возможностей приема, хранения и переработки информации. Анализ позитивных и негативных сторон человека и машины привел некоторых исследователей к выводу, что машина будущего должна основываться на тех же принципах обработки информации, какими пользуется человек.

В то же время следует иметь в виду, что если в математико-логическом аспекте машине можно передать любую трудовую функцию, для которой составлена программа ее выполнения, то с психологической точки зрения (в отличие от этого) машине могут быть переданы только те функции, которые формализованы и психологически характеризуются тем, что они фиксированы и однозначно определены. Требуется еще значительная работа по определению критериев «психологической целесообразности» передачи ЭВМ той или иной трудовой функции человека. Интересные приложения для решения задачи распределения функций могут возникнуть в связи с идеей создания так называемых «сбалансированных» систем «человек—машина», т. е. систем, где оба партнера являются активными.

Решение задачи распределения функций тесно связано с психологическим исследованием основных функций, выполняемых оператором в АСУ. Одной из наиболее важных функций, как известно, является функция принятия решений, посредством которой оператор выявляет проблемы, осуществляет диагностику, прогноз и планирование. Понятно, что уровень изученности процесса принятия решений человеком будет во многом определять пути и методы организации эффективного взаимодействия человека и машины.

 

Особенности проектирования систем человек-машина

 

Проектирование систем человек-машина занимает видное место в работах по инженерной психологии. Само проектирование СЧМ традиционно анализируется по основным блокам: средства отображения информации (сокращенно - СОИ), органы управления или средства ввода информации (сокращенно - СВИ), рабочее место оператора. Рассмотрим каждый из этих блоков подробнее.

Средства отображения информации (СОИ)

Сами СОИ различаются по следующим критериям:

• по способу использования СОИ: контрольные, быстрые ("да-нет"); качественные (насколько возрастает или падает параметр); количественное чтение информации (численные значения в аналоговой или цифровой форме) - это для больших СОИ;
• по форме сигнала: цифровые, буквенные, фигурные;
• по степени детализации: интегральные или детальные.

Выделяются основные подходы в совершенствовании СОИ:

• структурно-психологический (в основе - статистика, позволяющая выбирать наиболее оптимальные стратегии, совершать предпочтительные выборы при построении информационных образов объекта);
• системно-лингвистический (построение оптимальных языков, диалоговых систем);
• графоаналитический (табличное программирование, экспертная оценка, теория графов - строится "картинка" распределения потоков информации).

Перспективные подходы в совершенствовании СОИ:

• разработка многоканальных (многофункциональных) индикаторов;
• разработка полисенсорных (полимодальных) СОИ, т.е. воздействующих на различные органы чувств;
• объемное отображение информации ("плюс" - со стереоскопическим эффектом);
• разработка индикаторов с возможностью предсказания дальнейшего развития процесса - выход на совместное принятия решения человеком и машиной.

Органы управления или средства ввода информации - СВИ.

Можно выделить общую схему инженерно-психологического проектирования:

1. Анализ характеристик объекта управления: анализ статистических характеристик; анализ динамических характеристик; определение целей и задач системы.
2. Распределений функций между человеком и техникой: анализ возможностей человека и техники; определение критерия эффективности системы; определение ограничивающих условий; оптимизация критерия эффективности.
3. Распределение функций между операторами: выбор структуры группы; определение числа рабочих мест; определение задач на каждом рабочем месте; организация связи между операторами.
4. Проектирование деятельности конкретного оператора: определение структуры и алгоритма деятельности; определение требований к характеристикам человека (ПВК); определение требований к обученности; определение допустимых норм деятельности.
5. Проектирование технических средств деятельности операторов: синтез информационных моделей; конструирование органов управления; общая компоновка рабочего места.
6. Оценка системы "человек - машина": оценка рабочего места и условий деятельности; оценка характеристик деятельности оператора; оценка эффективности системы в целом.

 

Инженерно-психологическая оценка взаимодействия человека с машиной в человеко-машинных системах

 

В инженерной психологии разработан ряд методологических принципов. Выполнение их на практике способствует повышению результативности инженерно-психологических исследований и разработок.