31. Структура человеко-машинной системы и оценка влияния человека на надёжность её работы. Основные причины снижения надёжности системы, вызываемые человеком.

В информационных процессах автоматизированных систем принимает участие человек, который может быть источником информации, посылающим системе команды, оператором, преобразующим воспринятую информацию в соответствующие двигательные или звуковые реакции, или лицом, принимающим управленческое решение.

Рис.5.1. Структура человеко-машинной системы, содержащей контур автоматического управления через технические обратные связи и два контура через биологические обратные связи.

Биологические обратные связи передают сигналы, воспринимаемые органами чувств человека. По техническим обратным связям передаются сигналы от датчиков состояния объекта управления. Например, датчики количества материальных ресурсов, датчики времени, давления и т.д. Все датчики вырабатывают сигналы как аналоговой, так и дискретной формы. Возмущения могут дестабилизировать работу человека. Человек воздействует на управляющую систему. Коррекция алгоритмов управления

{G_Ч} - управляющее воздействие от человека

Информационный контур - замкнутый путь информации между двумя объектами. Информационный контур всегда замыкает обратные связи, без которых не может быть управления. (I) информационный контур - контур автоматического управления. (2) и (3) информационные контуры - контуры, замыкаемые через человека.

Человек может визуально контролировать техническое состояние управляющей системы и объекта управления. Поэтому такой контроль позволит сократить или уменьшить количество элементов, в которых возможен потенциально внезапный отакз. Человек с помощью технических средств может обнаружить функциональные узлы управляющей системы близкие к отказу и принять решение о либо коррекции алгоритмов управления в упрощенной системе, либо о самостоятельном воздействии на объект управления. Для работы в подвижных ЧМС помимо профессиональных умений должен выполняться набор специалистов, обладающих такими качествами, как психологическая устойчивость, живой ум, нестандартность мышления, изобретательность, широта кругозора, человечность. Вместе с этим человек так же подвержен воздействиям из окружающей среды, которые могут дестабилизировать его работу и быть источником неправильных действий, например в случаях нарушения цветового или звукового восприятия, усталости, внутренней отвлекаемое™. Недостаточно подготовленный к профессиональной работе человек бывает неспособен увидеть или выделить главное в наблюдаемом процессе на фоне различных воздействий из внешней среды. В таких случаях человек в контуре управления может стать источником недостоверной, а также несвоевременной информации, что сделает невозможным формирование им правильных решений. До 80% отказов и аварий в человеко-машинных системах могут быть вызваны неправильными действиями человека.

Согласно структурной схеме ЧМС человек дублирует частично работу управляющей системы и ее' отдельных звеньев по способу общего и раздельного ненагруженного функционального резерва, что обеспечивает повышение надёжности. Оценку влияния человека на надежность работы человеко-машинной системы можно сделать вероятностными методами. Для этого обозначим соответственно через Рч(t) И Qч(t) = 1 - Рч(t) вероятности правильных и неправильных действий человека, а через Рy(t) и Qy(t) = 1 - Py(t) - вероятности правильного и неправильного функционирования управляющей системы, дублируемой человеком.

Отказ в дублированной человеком управляющей системе будет иметь место, если будут неправильно выполнять свои функции и человек, и управляющая система. Следовательно, вероятность её отказа к какому-то фиксированному моменту времени выразиться по правилу совпадения случайных событий так

а вероятность правильной работы дублированной человеком управляющей системы будет

Если обозначить через Р₀ вероятность безотказной работы объекта управления, то вероятность правильного функционирования человеко-машинной системы выразится

Без участия человека в процессах управления вероятность безотказной работы технической системы выразится согласно

Каждое звено дублированной управляющей системы может быть высоконадежным и малонадежным. Поэтому в рассматриваемой структуре можно выделить, в общем случае, четыре комбинации звеньев, характеризующих надежность дублированной системы человека и управляющей системы:

Малонадёжным является звено, у которого вероятность безотказной работы к заданному моменту' времени будет не более, например, 0.9 или другой величины, оговорённой в технических характеристиках звена.

Даже при небольшой вероятности правильного выполнения функций человеком возможно существенное увеличение надежности дублирующей системы, следовательно, при разработке и эксплуатации АС необходимо обеспечивать такие условия работы человека, чтобы вероятность безотказной работы Рч—> 1.0.

Для этого необходимо выявлять и учитывать все внутренние и внешние факторы, вызывающие неправильные действия человека, резервирующего управляющую систему и сводить к минимуму влияние этих факторов.

Основные задачи обеспечения надежности работы человека в АС

Можно выделить две системные задачи:

• Недопускать условия в работе, вызывающие неправильные действия человека.

• Недопускать в работе человека переутомление, которе приводит к ошибочным действиям:

  • физическое утомление

  • умственное утомление

  • психическое утомление

В нормальном состоянии человек может совершить ошибочные действия, если:

• имеет малый опыт в работе

• новое изделие

• отвлекается на внешние воздействия различной природы

• имеет место спонтанная отвлекаемость

Переутомление возникает:

• В случае несовершенства рабочего места и невыполнения требований эргономики

• Вследствие нарушения правил охраны труда

• Информационное воздействие на человека превышают его физические возможности по восприятию и переработке этой информации