Надежность систем человек-машина

3.1. Система человек – машина

В настоящее время около 99 % всей полезной физической работы, необходимой для общества. осуществляется машинами, управляемыми человеком. Все больше функции человека на производстве сводятся к управлению, контролю, программированию.

Но в ряде случаев дальнейшее совершенствование машин не только не увеличивает производительность труда, а либо оставляет ее на прежнем уровне, либо даже снижает.

Возникла проблема психологическою. конфликта человек–техника, так как человечество подошло к так называемому психофизиологическому барьеру, т.е. к пределу человеческих возможностей принять и переработать обрушившийся на него поток информации.

Нервные перенапряжения человека недопустимы по положениям охраны труда, так как они ведут к снижению производительности труда, нервному истощению и к травматизму.

Следовательно, прежде чем ставить человека на работу к машине, необходимо машину «подогнать» к человеку так, чтобы обеспечить оператору наиболее благоприятные, оптимальные режимы работы и рабочее место.

В случае, когда управляющей системой является система человек–машина (СЧМ), они образуют единый контур регулирования. Человек–оператор представляет собой одно из звеньев этой системы.

Во всех случаях процесс управления имеет некоторые общие черты. Все изменения управляемого объекта улавливаются с помощью датчиков: сигналы от датчиков преобразуются и подаются к приборам, за которыми наблюдает человек. Он воспринимает показания приборов, расшифровывают их, принимает решение, выполняет управляющее действие. Сигнал, возникающий в результате действия человека, поступает к управляемому объекту, изменяя его состояние и т.д. На рис. 3.1. представлена элементарная структурная схема замкнутой системы человек–машина.

Процесс регулирования выступает как ряд переходов воздействии от одного звена к другому (x ₁, x ₂, x ₃, x ₄). Состояние любого звена влияет на все остальные н в свою очередь зависит от них, x ₄ – обратная связь– позволяет человеку контролировать себя в правильности своих действий при работе в системе.

С развитием автоматики функции регулирования передаются автоматам и система человек - машина выглядит иначе (рис. 3.2).

Рис. 3.1. Элементарная структурная схема системы человек–машина:

И – индикаторы; О – оператор; ОУ – орган управления; М – машина;

х ₁, х ₂, х ₃ – ряд переходов-воздействий от одного звена к другому;

х ₄ – обратная связь

Рис. 3.2. Структурная схема системы управления, включающей автоматический регулятор.

И – индикаторы; О – оператор; ОУ – орган управления; М – машина; САР – система автоматического регулирования;

х ₁, х ₂, х ₃, х ₅, х ₆, х ₇, х ₈ – ряд переходов-воздействий от одного звена к другому;

х ₄ – обратная связь

И в этом случае информация об управляемом объекте поступает на индикаторы, за которыми наблюдает человек. Основными задачами оператора являются: контроль за работой системы автоматического регулирования, предупреждение и профилактика аварии, выявление возникающих неисправностей и т.п.

Человек в системах «человек–машина» может выполнять различные функции Он может выступать в роли приемника осведомительной информации от объекта в роли ретранслятора, передающего информацию от одного звена к другому. Он может осуществлять анализ информации и принимать решения, т.е. вырабатывать управляющую, или командную информацию. Выполнять функцию программирования работы всей системы или её частей; осуществлять наблюдение и контроль за работой системы. Оператор может быть и исполнителем той или иной команды, т.е. выполнять действия, непосредственно направленные на преобразования управляемого объекта. Человек совмещает ряд функций, выполняя их последовательно или одновременно.

Для того, чтобы работа системы управления была обеспечена как целое, в нее обязательно должно быть включено звено, осуществляющее интеграцию всех остальных звеньев. Таким интегральным звеном является человек, чьи психофизиологические особенности должны быть тщательно учтены. Недоучет характеристик человека при конструировании систем управления ведет к тому, что система оказывается не в состоянии работать, или к частым нарушениям ее работы, которые иногда кончаются авариями, или оператор преждевременно утомляется.

Если выполняемая работа в силу требований высокого ритма, скорости, точности тяжела для человека, лучше в целях надежности и охраны труда заменить человека машиной.

Успехи техники создают возможность передать машине такие функции человека в системах управления, как прием, хранение, передача и переработка информации. В системе «человек–машина» человек частично заменяется «машинными звеньями». Однако чем большее число машин включается в процесс управления, тем более расширяется круг задач, которые способна решать система, тем большей становится необходимость интегрировать их работу. Таким интегральным звеном является человек, поскольку задачи интеграции наилучшим способом решаются благодаря его психическим свойствам.

Человек организует процесс регулирования, координируя работу всех элементов системы, связывая их в единое целое. Конечно, оператор значительно уступает машине по времени, в течение которого он способен непрерывно работать по заданной программе. Выполнение однообразных, монотонных операций утомляет человека, он начинает делать ошибки, может отвлекаться, забывать нужное и т.п. Человек уступает машине в скорости, частично точности выполнения операций, а также в возможности длительное время непрерывно сохранять заданный режим работы.

Но вместе с тем человек по сравнению с машиной обладает неоспоримыми преимуществами. Так, в отношении приема информации возможности человека в силу его пластичности и гибкости не ограничены каким-либо одним способом подачи сигнала.

Человек может получать информацию как непосредственно от регулируемого объекта, наблюдая за ним, так и посредством приборов. Он может правильно и точно оценивать сигналы, изменяющиеся в довольно широких пределах по тем или иным признакам. Человек может читать тексты, написанные любым почерком и напечатанные любым шрифтом. Даже наличие стертых букв не мешает человеку разбирать и читать текст.

Оператор может оценивать состояние регулируемых объектов также по сигналам, не предусмотренным схемой системы управления, по сигналам косвенным, которые не адресованы прямо человеку. Так, например, оператор не ограничивается только считыванием показаний приборов, но ориентируется еще и по шуму мотора, вибрации пола и т. д.

Машина же принимает лишь те сигналы, которые адресованы только ей и в определенной форме.

Неоценима способность человека схватывать маловероятные события, неожиданные с точки зрения задач данной системы. Практически безграничны возможности человека преобразовывать информацию из одной формы в другую, анализировать и синтезировать поступающие сигналы. В принципе для человека всегда остается возможность найти новый, не предусмотренный конструктором способ переработки информации.

Итак, достоинства человека в системе «человек – машина»:

универсальность и пластичность, способность к интегрированию, анализ синтезу.

Достоинства машины:

неутомимость, точность, быстрота в приеме и переработке простой информации.

Дата добавления: 2014-01-06