Критерии оценки деятельности оператора

Понятие о надежности работы человека при взаимодействии с техническими системами

Согласно данным, примерно 20–30 % отказов прямо или косвенно связаны с ошибками человека; 10–15 % всех отказов непосредственно связаны с ошибками человека.

С позиций безопасности производственных процессов одна из задач системного метода состоит в том, чтобы увидеть, как части системы функционируют в системе во взаимодействии с другими ее частями.

Анализ надежности реальных систем должен обязательно учитывать и человеческий фактор.

Надежность работы человека определяется как потребность успешного выполнения им работы или поставленной задачи на заданном этапе функционирования системы в течение заданного интервала времени при определенных требованиях к продолжительности выполнения работы.

Ошибка человека определяется как невыполнение поставленной задачи (или выполнение запрещенного действия), которое может явиться причиной повреждения оборудования или имущества либо нарушения нормального хода запланированных операций.

Можно утверждать, что там, где работает человек, появляются ошибки. Они возникают независимо от уровня подготовки, квалификации или опыта. Поэтому прогнозирование надежности оборудования без учета надежности работы человека не дает истинной картины явления.

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

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

,

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

b – время переработки одной единицы информации (0,15–0,35 м);

Н – количество перерабатываемой информации;

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

Пропускная способность (V _оп) характеризует время, в течение 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 оператора характеризует его безошибочность, готовность, восстанавливаемость, своевременность и точность.

Безошибочность оценивается вероятностью безошибочной работы, которая определяется как на уровне отдельной операции, так и в целом.

Вероятность Р_j, безошибочного выполнения операций j -го вида, интенсивность ошибок l _j допущенных при этом, применительно к фазе устойчивой работы определяется на основе статистических данных:

,

где N_j, C _{от j} – общее число выполняемых операций j -го вида и допущенное при этом число ошибок;

T_j – среднее время выполнения операции j -то вида.

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

,

где K_j – число выполняемых операций j -го вида;

r – число различных видов операций (j = 1, r).

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

,

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

Т – общее время работы человека–оператора.

Восстанавливаемость оператора оценивается вероятностью исправлений им допущенной ошибки:

,

где Р _к – вероятность выдачи сигнала контрольной системой;

Р _обн– вероятность обнаружения сигнала оператором;

Р _н – 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 f (t) – 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 N и N _нс общее и 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 А _и – истинное или номинальное значение параметра;

A _оп, – 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.

3.5. Оценка надежности системы «человек — машина»

Прежде чем приступить к рассмотрению надежности системы «человек–машина», следует пояснить основные положения теории надежности технических систем, поскольку эти понятия надежности (с учетом специфических особенностей человека) применимы к данной системе.

Под надежностью системы (или ее элемента) понимают свойство выполнять заданные функции в течение определенного времени при заданных условиях работы. Надежность следует понимать как совокупность трех свойств: безотказности, восстанавливаемости и долговечности. Фундаментальным понятием теории надежности является понятие отказа. Под отказом понимают случайное событие, состоящее в том, что система (элемент) полностью или частично утрачивает свою работоспособность, в результате чего заданные системе элементу функции не выполняются.

Если компенсация ошибок оператора и отказов техники невозможна, то вероятность безотказной работы системы:

,

где P _т(t ₀, t) – вероятность безотказной работы технических средств в течение времени (t ₀, t ₀+ t);

P ₀(t) – вероятность безошибочной работы оператора в течение времени t при условии, что техника работает безотказно;

t ₀ – общее время эксплуатации системы;

t – рассматриваемый период работы.

При «мгновенной» компенсации ошибок оператора с вероятностью р, вероятность безотказной работы системы:

.

В случае компенсации только отказов технических средств вероятность безотказной работы системы:

,

где Р _к(t ₀, t,d) – условная вероятность безотказной работы системы в течение времени (t ₀+ t) с компенсацией последствий отказов, при условии, что в момент d (t ₀< d < t ₀ + t) произошел отказ.

Вероятность безотказной работы системы с компенсацией ошибок оператора и отказов технических средств:

.

Выигрыш в надежности по вероятности безотказной работы G _p за cчет компенсации ошибок и отказов характеризуется отношением:

.

Выигрыш надежности увеличивается с ростом р и P _к(t ₀, t,d), т.е. с увеличением уровня натренированности оператора на компенсации отказов и ошибок.

Если рассматривать системы по степени непрерывности участия человека в процессе управления, то для каждого из этих типов существуют соответствующие критерии надежности. Для систем первого типа таким критерием является вероятность безотказного, безошибочного и своевременного протекания управляемого процесса в течение заданного времени t. Такое протекание процесса возможно в следующих случаях:

– технические средства работают исправно;

– произошел отказ технических средств, но при этом: оператор безошибочно и своевременно выполнил требуемые действия по ликвидации аварийной ситуации;

– оператор допустил ошибочные действия, но своевременно их исправил.

В соответствии с ранее принятыми обозначениями надежность системы «человек –машина» запишется в виде

.

Для СЧМ второго типа критерием надежности является вероятность безотказного, безошибочного и своевременного выполнения возникающей задачи. Задача системой может быть выполнена в том случае, если в требуемый момент времени оператор готов к приему поступающей информации и кроме того: 1) в течение паузы и времени решения задачи техника работала безотказно, оператор правильно и своевременно выполнял требуемые действия или 2) произошел отказ техники, но оператор своевременно устранил его и при решении задачи не допускал ошибок, или 3) при безотказной работе техники оператор допустил ошибку, но своевременно компенсировал её. Расчет надежности примет вид

,

где Р _вос – вероятность восстановления техники.

Для систем третьего типа критерий надежности такой же, как и во втором случае. Задача системой может считаться выполненной, если 1) в требуемый момент времени техника находится в исправном состоянии, не отказала во время выполнения задачи, действия операторов были безошибочны и своевременны, или 2) не готовая или отказавшая техника была своевременно восстановлена, а операторы не допустили ошибок; 3) при безотказной работе техники оператор допустил ошибку, своевременно компенсировал её. Расчет надежности этом случае можно вести по формуле

,

где К_r – коэффициент готовности техники.

Дата добавления: 2014-01-06