Человек как звено технических систем

Функционирование технической системы и человека принципиально различно. Человек более сложная система, чем любая машина, и взаимосвязь психофизиологических факторов недостаточно изучена, нежели механизмов. Человеку внутренне свойственна меньшая стабильность чем машине, на его работу оказывает влияние большее число факторов.

Надежность оператора может быть рассчитана как элемент технической системы путем использования входных и выходных параметров. Поведение человека можно характеризовать комбинацией трех параметров: входного сигнала (S), внутренней реакции (R), отклика на выходе (O).

Упрощенную математическую модель поведения человека представим в следующем виде:

S→R→O→Е (7.66)

где S – изменение окружающих условий, воспринимаемых оператором (например, загорание сигнальной лампы);

R – восприятие и обработка физического сигнала (запоминание, обду-

мывание и т.д.);

О – действие, обусловленное внутренней реакцией человека на сигнал (например, речь, нажатие кнопки);

Е – изменение в машине (системе), вызванное действием оператора.

Сложность заключается в том, что поведение человека определяется действием многих цепей S→ R→O, переплетенных между собой. Человек допускает ошибку, когда какой-либо элемент цепи оказывается неисправным. Например:

- физические изменения  окружающих условий не воспринимаются  как сигнал S;

- сигналы неразличимы;

- сигнал принят, но неправильно  понят;

- сигнал принят, понят, но  правильный отклик неизвестен  оператору;

- правильный отклик находится, за пределами возможностей человека;

- отклик выполняется неправильно, не в требуемой последовательности.

Применительно к конструированию аппаратуры это означает следующее: чтобы оператор был в состоянии откликнуться соответствующим образом, сигналы должны восприниматься оператором и требовать отклика, который оператор способен произвести. Характеристики аппаратуры должны быть приспособлены к возможностям оператора, должны учитывать ограничения, налагаемые ростом человека, его весом, временем реакции на сигнал. Для четкой работы системы, оператор должен получить подтверждение о последствиях отклика по каналам обратной связи. Не имея возможности видеть результаты своей деятельности, оператор не может быть уверен в их правильности, его реакция будет характеризоваться большой изменчивостью.

Для конструктора это означает, что аппаратура должна обеспечивать оператора входными сигналами, и сигналами, передаваемыми по каналу обратной связи. Конструктор должен предусмотреть средствами для ввода информации оператору без перегрузки каналов его восприятия. Задачи автоматизации надо решать на основе анализа распределения функций

между человеком и машиной.

Вопрос, выбрать ли автоматический вариант, использовать оператора или выбрать промежуточный вариант, решается на основе сравнения характеристик надежности машины и оператора. Однозначного решения нет.

Наличие оператора желательно, если в процессе могут произойти неожиданные события, т.к. только человек обладает гибкостью необходимой для принятия необходимого решения, связанное с неожиданными событиями.

На этапе проектирования производится оценка надежности человека, машины и системы человек-машина в целом. В качестве руководства при выборе конкретного типа органа управления индикаторов и т.д.используются опытные данные по надежности. Каждый орган управления и индикатор имеет конечное число (см. табл. 6.1) размерных параметров, каждый

из которых связан с оценкой надежности. Различный набор параметров гарантирует разную надежность работы человека. Необходимо учитывать, что надежность устного распоряжения или выполнения записи равна 0,9998. Надежность мыслительных операций (принятия решения) равна 0,999.

Пример 7.4. Сконструировать ручку управления, обеспечивающую вероятность безотказной эксплуатации Рэ(t) = 0,994. Исходные данные приведены в табл. 7.3.

Исходные данные к примеру 6.3

Параметр	Значение	P (t)
Длина ручки	152…128	0,9963
Величина перемещения	30…40	0,9975
Сопротивление управления	2,3…4 кг	0,9999

Вероятность безотказной эксплуатации ручки управления равна:

Рэ(t) = 0,9963* 0,9975* 0,999 = 0,9937.

Используя опытные данные по надежности работы человека, можно проигнорировать вероятность колебания ошибок человека при выполнении контрольного задания.

Пример 7.5. Рассчитать надежность операции нажатия на кнопку операторов при загорании зеленой лампочки. Исходные данные приведены в табл. 7.4. Расчленим операции на элементы: S – зажигание лампы, R – обдумывание, О – нажатие кнопки.

Исходные данные к примеру 7.5

№	Кнопка	P (t)	Лампочка	P (t)
1	Диаметр кнопки	0,9995	Диаметр лампочки 6,4-12,7 мм	0,9997
2	Один ряд	0,9997	Количество лампочек 3-4	0,9975
3	Расстояние между кнопками 10-13 мм	0,9993	Индикация непрерывная	0,9996
4	Отсутствие фиксации	0,9998

 

РO = 0,9995*0,9997*0,9993*0,9998 =0 ,9983;

РS = 0,9997*0,9975*0,9996=0,9968.

Вероятность нажатия на кнопку оператором определится из выражения:

Рч(t) = РS(t)*РR(t)*РO(t) = 0,9968*0,999*0,9983 ≈ 0,9941.

 

 

 

 

Заключение

Независимо от уровня профессиональной подготовки, навыков, психофизиологического и эмоционального состояния ни один человек не застрахован от выполнения им ошибок при эксплуатации машин.

Причинами ошибок могут стать как личностные качества человека, так и условия окружающей среды или недочеты в самой технике.

Для прогнозирования возникновения ошибок и их предотвращения необходим комплексный анализ возникновения частоты и интенсивности ошибок, который основывается на экспериментальных, эксплуатационных и субъективных базах данных.

Исследовав данную проблему в целом можно сделать следующий вывод, что для повышения безошибочности действий человека необходимо учитывать:

1. Основные функциональные, антропометрические  и энергетические возможности  человека-оператора;

2. Характеристики человека-оператора, связанные с видами его деятельности  и влиянием нежелательных факторов  окружающей среды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

1. Акимов В.А., Лапин В.Л., Попов В.М., Пучков В.А., Томаков В.И., Фалеев М.И. Надежность технический систем и техногенный риск. – М.: ЗАО ФИД «Деловой экспресс», 2002 – 368 с.
2. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности./Под ред. С.В. Белова. 3-е изд. – М.: Высшая школа, 2001.
3. Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности. - М.: Наука, 1966.
4. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия, термины и определения.
5. Ветошкин А.Г. Надежность технических систем и техногенный риск. – Пенза: Изд-во ПГУАиС, 2003. – 154 с.
6. Костерев В.В. Надежность технических систем и управления риском. учебное пособие. – М.: МИФИ, 2008. – 280 с.
7. Тевлин С.А.Культура безопасности на АЭС (конспект лекций)// Бюллетень центра общественной информации по Атомной энергии. 1997. № 2. С. 18—29; № 3. С. 16—21; № 4. С. 25—31.
8. Хенли Э.Дж., Кумамото Х.Надежность технических систем и оценка риска. / Пер. с англ. В.С. Сыромятникова, Г.С. Деминой; Под общ. ред. В. С. Сыромятникова. — М.: Машиностроение, 1984. — 528 с.
9. Лапин В.Л., Попов В.М., Рыжков Ф.Н., Томаков В.И. Безопасное взаимодействие человека с техническими системами. - Курск, КГТУ, 1995.
10. Шубин Р.А. Надежность технических систем и техногенный риск: учебное пособие / Р.А. Шубин. – Тамбов: Изд-ва ФГБОУ ВПО «ТГПУ», 2012. – 80 с.

1 Тевлин С. А. Культура безопасности на АЭС (конспект лекций) // Бюллетень

центра общественной информации по Атомной энергии. 1997. № 2.

С. 18—29; № 3. С. 16—21; № 4. С. 25—31.

2 Хенли Э. Дж., Кумамото Х. Надежность технических систем и оценка риска

/ Пер. с англ. В. С. Сыромятникова, Г. С. Деминой; Под общ. ред.

В. С. Сыромятникова. — М.: Машиностроение, 1984. — 528 с.