Показатели надежности деятельности человека-оператора

В общем виде деятельность человека-оператора характеризуется быстродействием и надежностью.

Показателем быстродействия является время решения задачи, время от момента реагирования оператора на поступивший сигнал момента окончания управляющих воздействий. Обычно это время прямо пропорционально количеству преобразуемой человеком информации:

,

где – скрытое – время реакции, т.е. промежуток времени от момента появления сигнала до реакции на него оператора и его значений находятся в пределах 0,2-0,6с;

– время переработки одной единицы информации (0,15-0,35 мин);

– количество перерабатываемой информации;

– средняя скорость переработки информации (2-4 ед/с) или пропускная способность.

Пропускная способность характеризует время, в течении которого оператор постигает смысл информации. Зависит от его психологических особенностей, типа задач, технических и эргономических особенностей систем управления.

Надежность человека-оператора определяет его способность выполнять в полном объеме возложенные на него функции при определенных условиях работы. Надежность деятельности оператор; характеризует его безошибочность, готовность, восстанавливаемое своевременность и точность.

Безошибочность оценивается вероятностью безошибочной работ которая определяется как на уровне отдельной операции, так и в целом. Вероятность безошибочного выполнения операций -го вида интенсивность ошибок допущенных при этом, применительно фазе устойчивой работы определяется на основе статистических данных:

,

где –общее число выполняемых операций -го вида;

–допущенное число ошибок при выполнении операций -го вида;

– среднее время выполнения операции -го вида.

Вероятность безошибочного выполнения всей операции в целом определяется при экспоненциальном распределении времени:

,

где – число выполняемых операций -го вида;

– число различных видов операций.

Коэффициент готовности характеризует вероятность включения человека-оператора в работу в любой произвольный момент времени:

,

где – время, в течение которого человек не может принять поступившую к нему информацию;

– общее время работы человека-оператора.

Восстанавливаемость оператора оценивается вероятностью исправлений им допущенной ошибки:

,

где – вероятность выдачи сигнала системой контроля;

– вероятность обнаружения сигнала оператором;

– вероятность исправления ошибочных действий при повторном выполнении всей операции.

Этот показатель позволяет оценить возможность самоконтроля оператором своих действий и исправления допущенных им ошибок.

Своевременность действий оператора оценивается вероятностью выполнения задачи в течение заданного времени:

,

где –функция распределения времени решения задачи оператором;

– лимит времени, превышение которого рассматривается как ошибка.

Эта же вероятность может быть определена и по статистическим данным как:

,

где – общее выполненное число задач;

– несвоевременное выполненное число задач.

Точность - степень отклонения измеряемого оператором количественного параметра системы от его истинного, заданного или номинального значения.

Количественно этот параметр оценивается погрешностью, с которой оператор измеряет, устанавливает или регулирует данный параметр:

,

где – истинное или номинальное значение параметра;

– фактическое измеряемое или регулируемое оператором значение этого параметра.

Значение погрешности, превысившее допустимые пределы, является ошибкой и ее следует учитывать при оценке надежности.

Точность оператора зависит: от характеристик сигнала, сложности задачи, условий и темпа работы, функционального состояния нервной системы, квалификации, утомляемости и других факторов.

3.3.4 Оценка надежности системы «человек-машина»

Оценка надежности системы «человек – машина» может производиться различными методами: аналитическим, экспериментальным, имитационным. На этапах проектирования преобладаю расчетные методы, которые основаны на статистических данных о надежности и скорости выполнения заданных функций оператором, с надежности технических средств, влиянии различных факторов внешней среды на надежность техники, взаимном влиянии оператора и техники и пр.

В системотехническом методе оценки надежности «система-человек-машина» (СЧМ) человек представляется в виде компонента системы.

Необходимость разработки методов, которые позволяли бы осуществить количественную оценку надежности работы оператора и системы в целом, настоятельно диктуется потребностями практики. Наличие количественных оценок позволяет придать объективный характер решению различного рода вопросов, которые возникают в процессе проектирования, производства и эксплуатации системы.

Анализ качественных и количественных методов оценки и прогнозирования надежности человека-оператора приводится в [19]:

В основе метод AIR DATA разработанным Американским институтом исследований, лежит «банк данных» по характеристикам надежности выполнения человеком отдельных операций, которые могут входить в структуру его деятельности в системе. Метод преследует следующие цели:

- прогнозирование надёжности деятельности оператора;

- выявление ошибок, допущенных на этапе проектирования;

- выдача указаний по отбору и обучению операторов.

Данные были собраны на основании 164 лабораторных психологических экспериментов и приведены в виде вероятностей безошибочного выполнения отдельных операций, минимально необходимого времени для их совершения, а также в виде временных поправок, обусловленных индивидуальными характеристиками.

Техника использования метода сводится к определению надежности выполнения задачи путем последовательного перемножения вероятностей безошибочного выполнения входящих в него отдельных операций и расчёта суммарного времени выполнения задания по временным затратам на отдельные операции. Метод применим для задач дискретного типа и основан на предположении независимости входящих в структуру задания операций.

Метод THERP получил наибольшее распространение. Согласно этому методу анализ систем проводится с помощью построения вероятностного дерева, каждой ветви которого приписывается соответствующая вероятность её реализации. Вероятностное дерево для всей системы становится исключительно сложным и труднообозримым, поэтому метод применяется обычно на уровне подсистемы приблизительно для 50 ветвей и при условии довольно четкого понимания связей в системе. Исходные характеристики надежности могут браться из «банка данных», а сами расчеты возможно проводить с помощью вычислительной техники. В принципе метод позволяет учитывать как независимые, так и зависимые друг от друга операции.

Количественные методы продолжают уточняться и совершенствоваться, а некоторые из них уже сейчас дают обнадеживающие результаты. Однако, в целом, им могут быть адресованы серьезные замечания. Прежде всего это касается отсутствия проверки валидности методов, в большинстве случаев достаточно ощутимо присутствует элемент субъективизма.

У нас нет в настоящее время общепринятого метода прогнозирования и оценки надежности человека-оператора. Существует в этом смысле ряд методов, каждый из которых находит применение с учетом присущих ему ограничений.

Эволюцию взглядов и идей в отечественной инженерной психологии относительно количественных методов оценки прогнозирования надежности человека-оператора можно проследить по работам [3, 10].

В математических моделях обобщенно-структурного метода предусмотрена принципиальная возможность учёта самоконтроля оператора. Согласно принципу иерархического структурирования как одному из методических принципов обобщенно-структурного метода анализ конкретной деятельности человека-оператора осуществляется как бы «сверху вниз», с представлением её в виде структур на уровне совокупности решаемых задач (это высший уровень структурирования деятельности), затем на уровнях отдельной задачи, отдельного алгоритма, блока операций и, наконец, отдельной операции. При этом на каждом из перечисленных уровней рассмотрения применимы одни и те же критерии оценки: надёжность выполнения структуры и временные запреты на её выполнение.

Количественная же оценка целостной структуры деятельности оператора осуществляется в обратной последовательности, т.е. «снизу вверх», и поэтому уровень отдельных операций является тем исходным уровнем, на котором необходимо располагать соответствующими характеристиками надежности.

Численные значения выбранных критериев надежности человека (вероятность безошибочного выполнения отдельных операций и временные затраты на их осуществление) могут определяться либо на основании уже известных экспериментально-психологических данных, приведённых в литературе, либо путём проведения специальных испытаний на пульте управления или его макете. Усредненные характеристики надежности могут быть получены из эксперимента, поставленного на представительной выборке из соответствующей совокупности испытуемых.

Итак, исходные данные получаются в специально организованных для этой цели экспериментах. Но практика психологических исследований повседневно обогащается обширным эмпирическим материалом, получаемым при изучении специальных задач. Однако, в этих экспериментах, к сожалению, не всегда используются общепринятые количественные меры. В итоге это приводит к утрате количественных данных, характеризующих психологические аспекты деятельности человека, которые могли бы найти полезное применение при решении различных задач в области теории и практики проблемы надежности человека-оператора.

При оценке надежности человека специалисты предлагают учитывать следующие факторы:

- долговременную выносливость – сохранение человеком работоспособности на заданном уровне в течение определённого времени; с нарастанием утомления надёжность снижается за счет увеличения неточностей, ошибок, снижения внимания;

- устойчивость к воздействию факторов среды: температуры, влажности, давления, шума, ускорения, связанную с состоянием нервной системы оператора;

- работоспособность в экстремальных условиях, т.е. способность принимать правильные решения при дефиците времени, в аварийных ситуациях;

- помехоустойчивость – работоспособность оператора в условиях шумов, посторонней речи, движения посторонних предметов в поле зрения; она повышается за счет приобретения опыта работы, тренировок, улучшения условий труда;

- спонтанную отвлекаемость – отвлечение внимания в результате внутренних спонтанных колебаний внимания, в первую очередь, при длительном пассивном наблюдении;

- переключаемость – время «вхождения» в новую деятельность (при этом стереотипные решения предшествующих задач могут переноситься на вновь решаемые), определяется индивидуальными особенностями каждого человека.