Учет человеческого фактора в организационно-технических системах

Вместе с тем каждому уровню технического комплекса или комплекса ЛА (см. рис. 1.1) для приведения их в действие и обеспечение функционирования соответствует определенная функция человека (людей), определяемая задачей которую он решает с помощью данного комплекса. Таким образом, в основе взаимодействия людей и техники в процессе ее эксплуатации и применения лежит понятие системы «человек – машина» (СЧМ) [6,11,12,16,17]. Понятие СЧМ в этом случае относиться как к системе, в которой человек управляет одной машиной, так и к системам, содержащим другие сочетания людей и машин (группа людей – группа машин, группа людей – одна машина и т.д.). Под термином «машина» здесь понимается любое оборудование, с помощью которого человек достигает заданную цель. Понятие «человек» в СЧМ в равной степени охватывает как человека, выполняющего физическую работу, так и человека, контролирующего ход автоматизированного процесса, отражающего энергетическую и информационную сторону его деятельности в СЧМ. Характеристиками переработки информации человеком в СЧМ являются быстродействие, надежность и точность. При деятельности в составе ОТС человек образует эргатическую систему (от греч. ergtes – действующее лицо), в частности человек – оператор. К эргатическим системам можно отнести системы управления комплексами космических аппаратов, воздушными и морскими судами, сложными технологическими процессами. Эргатические системы являются одними из основных объектами исследования эргономики (греч. ergon – работа и nomos – закон) – науки, изучающей человека (или групп людей) и его (их) деятельность в условиях современного производства с целью оптимизации результатов труда. Таким образом, в самом общем случае понятие эргономичность можно определить как степень приспособленности объекта к эргономическим свойствам человека – оператора.

Эргономические свойства человека – это комплекс антропометрических, физиологических, психофизиологических свойств человека, обусловливающих эффективность его деятельность в системе человек – объект – среда, в рассматриваемом случае в ОТС.

В процессе разработки, производства и эксплуатации объекта к нему предъявляются эргономические требования, т.е. требования с учетом свойств человека с целью оптимизации его деятельности в определенной внутренней и внешней среде. К числу эргономических требований относят следующие:

-гигиенические, определяющие условия жизнедеятельности и работоспособности человека при его взаимодействии с объектом (орудием труда) и средой (материалы изделия, его конструкция, безопасность, условия работы – температура, влажность, шум и др.);

-антропометрические, определяющие соответствие объекта антропометрическим свойствам человека, т.е. размерам его тела и его отдельных частей (длина рук, ног, угол поворота головы и др.);

-физиологические, определяющие соответствие объекта физиологическим свойствам человека (силовым, скоростным, информационным и др.)

-психофизиологические, определяющие соответствие изделия особенностям функционирования органов чувств человека (порог слуха и зрения, порог осязания и т.д.);

-психологические, определяющие соответствие объекта психологическим особенностям человека (память, чувства, воля, особенности восприятия, мышления, образования, закрепления навыков и др.).

Для оценки степени соответствия объекта эргономическим требованиям используются следующие эргономические показатели качества: эргономический, гигиенический, антропометрический, физиологический, психофизиологический и психологический.

Важность учета эргономических показателей в эргатических системах обусловлена неразрывной связью между качеством труда человека – оператора и качеством объекта. Она заключается в том, что самые совершенные объекты могут оказаться бесполезными, а иногда опасными и вредными, если их эксплуатируют операторы, не обладающие требуемой профессиональной подготовкой, и наоборот, операторы не смогут обеспечить эффективное функционирование некачественных объекта.

Таким образом, для обеспечения требуемых качественных и эргономических показателей ОТС, их эффективного функционирования, необходимо иметь определенный уровень профессиональной подготовки операторов.

Проблеме надежности и эффективности сложных систем уделяется большое внимание. Практика все чаще ставит вопрос о деятельности не машины в отдельности, а комплекса «человек – машина – среда». Человечество всегда создавало эргатические системы, то есть системы «человек – машины» (эргатические системы – любые физические системы, осуществляемые при участии человека).

В настоящее время операторам все более сложных машин часто приходится сталкиваться со сверхскоростными мощностными характеристиками машин, работать в условиях различных температур при остром дефиците оперативного времени, а также испытывать неизвестные ранее воздействия внешней среды (невесомости, больших ускорений, высоких температур, вибраций и т.д.).

Поэтому вопрос не только о «подгонке» техники к человеку и человека к технике, внутреннем балансе биотехнического комплекса «оператор – машина – среда», но и о качестве и надежности эргатических систем приобретает важное значение. Именно практической необходимостью объясняется образование науки – эргономики, изучающей надежность и эффективность биотехнического комплекса, распределение функции и оценку качества взаимодействия между человеком и машиной, разработку требований по надежности с учетом эргатических средств оператора, обеспечение наилучшей совместимости оператора, машины и среды во всех аспектах – информационном, биофизическом, пространственно – антропометрическом, экономическом, технико – эстетическом и т.д.

Эргономика — наука о рациональной организации человеческой деятельности.

Деятельность человека в СЧМ в процессе работы, скорость освоения им новой техники, затраты его энергии, производительность и интенсивность при конкретных видах деятельности изучает эргономика.

Эргоно́мика (от др.-греч. ἔργον — работа и νόμος — закон) — соответствие труда физиологическим и психическим возможностям человека, обеспечение наиболее эффективной работы, не создающей угрозы для здоровья человека и выполняемой при минимальной затрате биологических ресурсов. Эргоно́мика — это научная дисциплина, комплексно изучающая человека в конкретных условиях его деятельности в современном производстве. Основной объект исследования эргономики — система «человек — машина — среда». Современная эргономика подразделяется на микроэргономику, мидиэргономикуимакроэргономику.

Ми́кроэргономика занимается исследованием и проектированием систем «человек — машина». В частности, проектирование интерфейсов программных продуктов находится в ведении микроэргономики. Микроэргономика занимается изучением человека – оператора.

Ми́диэргономика занимается изучением и проектированием систем «человек — коллектив», «коллектив — организация», «коллектив — машина», «человек — сеть». Именно мидиэргономика исследует производственные взаимодействия на уровне рабочих мест и производственных задач. К ведению мидиэргономики, в частности, относится проектирование структуры организации и помещений; планирование и установление расписания работ; гигиена и безопасность труда.

Ма́кроэргономика занимается исследованием и проектированием более общих систем, таких как «человек — общество», «организация — система организаций», то есть ОТС различных уровней.

Современная эргономика исследует следующие виды совместимости среды и системы «человек – машины».

Антропометрическая совместимость — учёт размеров тела человека, возможности обзора внешнего пространства, положения оператора при работе.

Сенсомоторная совместимость — учёт скорости моторных операций человека и его сенсорных реакций на различные виды раздражителей.

Энергетическая совместимость — учёт силовых возможностей человека при определении усилий, прилагаемых к органам управления.

Психофизиологическая совместимость — учёт реакции человека на цвет, цветовую гамму, частотный диапазон подаваемых сигналов, форму и другие эстетические параметры машины.

На уровне микроэргономики к основным факторам, влияющим на работоспособность человека в ОТС, относятся температура, влажность, влажность и загрязненность воздуха, механические колебания и шум, освещенность рабочего места.

Повышение и понижение температуры и влажности воздуха нарушает термическое нарушение организма, что ведет к падению работоспособности, притуплению внимания. Резкие колебания температуры, также снижают производительность труда. Существует оптимальное соотношение температуры и влажности, так называемая зона комфорта (рис. 1.6). Предельное значение работы нормируется в зависимости от значений указанных выше факторов. На рис. 1.7 в частности один из таких графиков [17].

Конструкция и расположение средств отображения информации, предупреждающих о возникновении опасных ситуаций, должны обеспечивать безошибочное, достоверное и быстрое восприятие информации. Акустические средства отображения информации следует использовать, когда зрительный канал перегружен информацией, в условиях ограниченной видимости, монотонной деятельности.

Рис. 1.6. Зона комфорта Рис. 1.7. Зависимость

предельного времени работы

от температуры

В общем случае наибольшее влияние на результаты деятельности операторы в СЧМ оказывает характер поступающего к нему информационного потока. Поэтому наибольший интерес представляет использование для проведения динамической оценки предельно допустимых норм, характеризующих значения информационной нагрузки оператора. К ним относиться коэффициент загруженности, период занятости, длина очереди, время пребывания информации на обработки, скорость поступления информации [6,7,12].

Коэффициент загруженности определяется по формуле

, (1.14)

где - общее время, в течение которого оператор не занят обработкой поступающей информации, - общая продолжительность работы. Время пребывания информации на обработке не должно превышать допустимого значения, определяемого выражением

, (1.15)

где - время обработки сигнала (сообщения) оператором, - время ожидания начала обслуживания. Из этого условия следует

. (1.16)

Информационная перегрузка будет иметь место если фактические показатели работы оператора будут превышать соответствующие допустимые значения, тогда в соответствии с предикатом (1.6) можно записать

, (1.17)

где - фактическое значение -го показателя (коэффициент загруженности, период занятости и т.д.), - предельно допустимое значение -го показателя, определяемое на основании психологических и психофизических закономерностей деятельности оператора.

При выполнении условий (1.17) должны учитываться алгоритмы деятельности оператора, характеристики рабочего места (от них зависят такие показатели такие как и и другие, входящие в выражение определения предельно допустимых норм), психофизиологических характеристик оператора, (например, объем памяти), характер изменения информационного потока. Следовательно, проверка выполнения условия (1.17) дает динамическую оценку рабочего места.

Таким образом, вероятность информационной перегрузки, например оператора, с учетом предиката (1.17) составит

. (1.18)

В общем случае информационная перегрузка оператора в СЧМ, характеризуется такими показателями, как оперативность и надежность. Оператор, как правило, работает в рамках временных ограничений. Время выполнения им задания в общем случае определяется его психофизиологическими характеристиками, загруженностью, условиями работы, что, в конечном счете, определяет быстродействие как оператора, так и СЧМ в целом. В силу множества случайных факторов, время выполнения задания оператором является случайной величиной, характеризуемой плотностью распределения вероятности .

Тогда вероятность своевременного работы (задания) оператором за заданное время запишется следующим образом:

. (1.19)

Формула (1.19) носит название функции своевременного выполнения работы, в частности работы по обнаружению и ликвидации и устранения неисправностей (отказов).