Взаимодействие человека и техники в транспортных эргатических системах

Многие факторы и  условия  вполне конкретны, их можно  учесть  и на них воздействовать. Наименее всего изучены условия, значительно влияющие на характер деятельности диспетчера, и прежде всего на его загрузку. Под загрузкой диспетчера понимают затраты времени на выполнение тех или иных операций по управлению движением поездов за  период определенной продолжительности (10-минутный, получасовой, часовой) T_i или за смену – Т_общ. Так как почти все управляющие операции  диспетчера связаны с продвижением поездов по станциям участка (прибытие, стоянка, проследование, отправление), общее их число равно произведению числа станций на количество поездов, т.е. числу «поездо-станций». Отношение T_i к продолжительности Т_пер рассматриваемого периода i рабочего времени, выраженное в процентах, называется уровнем загрузки:

 

S_i  = 100 T_i / Т_пер.

 

Это понятие обеспечивает сопоставимость загрузки диспетчеров в периодах различной продолжительности, значительно облегчает анализ их деятельности. Очевидно, что особенности деятельности  человека определяются структурой системы, в которой он функционирует, поставленными перед ним целями и задачами, характеристиками объекта управления. Рассмотрим эти особенности на примере поездного диспетчера. Несмотря на то,  что на определенном  участке движением поездов руководит один диспетчер, процесс перевозок на полигоне сети поочередно контролируют многие диспетчеры на различных диспетчерских кругах. Диспетчеры соседних участков взаимодействуют на информационном уровне посредством телефонной связи. Поэтому деятельность их можно считать многофункциональной и полиэргатической.

Управляемые объекты (поезда, стрелки, светофоры) находятся вне  поля зрения диспетчера, что предает  опосредствованный характер его  деятельности, а «вклинивающимися» между диспетчером и объектами управления передачи информации позволяют определить ее как дистанционную. К тому же следует отметить, что дистанционная деятельность диспетчера носит двухступенчатый характер, так как диспетчер реализует управляющие воздействия не  непосредственно на локомотив, а через сигнальные устройства и людей (локомотивные бригады, дежурных по станциям).

Диспетчер, одновременно управляя движением нескольких поездов, взаимодействует с образами, заменяющими  ему управляемые объекты и окружающую среду, – с их информационной моделью он постоянно и в конкретной форме отражает в своем сознании как всю поездную ситуацию на участке, так и ее отдельные детали. При этом представления диспетчера системны и динамичны. При управлении движением поездов возникнуть ситуации, когда решения задачи либо вовсе нет, либо, несмотря на  необычность ее, диспетчер, комбинируя разные приемы в новых сочетаниях решает задачу. Такие ситуации позволяют отнести процесс управления движением поездов к классу недетерминированных, а деятельность в простейшем контуре эргатической системы –  умственной, эвристической.

Известно, что труд делится  на физический и умственный и что  физический труд находит все меньшее применение, особенно в процессах управления. Эти  два класса трудовой деятельности предъявляют свои требования к разным функциональным  системам человека. Умственная  деятельность затрагивает многие системы организма в зависимости от содержания работы и от нагрузки отдельных органов человека. Поэтому вопрос о физиологических основах умственного труда очень важен.

Диспетчер, управляющий  движением поездов, непрерывно получает разнообразную информацию. Он напрягает  зрение и слух, чтобы заметить и  различить световые и звуковые  сигналы. Хронометраж показал, что диспетчеры 80 – 98% рабочего времени практически без перерыва заняты приемом и передачей информации. С физиологической точки зрения воспринимаемый человеком поток информации представляет собой массу раздражителей, сигнализирующих о тех или иных явлениях в сфере производственного процесса. В связи с этим организму человека, работающего в системе управления, предъявляются серьезные требования. Например, у диспетчера должен быть совершенные анализаторские системы, дающие возможность точно и быстро принимать поступающую информацию. Принимать информацию и реагировать на нее приходится в условиях дефицита времени, а это вынуждает организм работать на пределе физиологических возможностей.

Плотность различного рода информации, которую должен воспринимать в течение дежурства диспетчер, темп поступления сообщений, соотношение важных и второстепенных сведений очень влияют на физиологические показатели диспетчеров. Работы, связанная с переработкой широкого потока информации, вызывает значительные изменения в динамике его высшей нервной деятельности.

Деятельность диспетчера отличается сложностью задач, большим  их числом и срочностью. Чтобы успешно  решать их, необходимо мобилизовать все  творческие способности, сложнейшую деятельность центральной нервной системы, работу мозга. Иными словами, требуется полная согласованность функционирования огромного количества подсистем человека и его центральной нервной системы.

Умственная творческая деятельность человека в значительной степени зависит от его эмоционального состояния. Эмоциональные переживания при разных видах работы по силе, яркости, напряжению изменяются от почти полного безразличия до сильного чувства. Эмоции отличаются и устойчивостью, или длительностью. Работа диспетчеров проходит на насыщенном эмоциональном фоне. Ответственность за жизнь людей и сохранность грузов, перевозимых по железной дороге, обусловливает высокое эмоциональное напряжение во время дежурства. Чем сложнее поездная обстановка на участке, чем больше допущено ошибок, тем чаще возникают различные, вплоть до вспышек аффекта, эмоциональные процессы. А это резко усугубляет и без того напряженную работу, сильно влияет на умственную деятельность.

Психофизиологические  исследования показал особую разновидность  производственного утомления диспетчеров. После дежурства у них обостряется слух и ослабляется тактильная чувствительность. Запись биотоков коры головного мозга отметила уменьшение в конце работы α-ритма, сокращение его амплитуды. Время двигательных реакций резко удлиняется, увеличивается число ошибочных действий.

О напряженности работы диспетчеров свидетельствуют также  значительные изменения физиологических функций в последние часы дежурства. Причем эти изменения повторяются каждую рабочую смену. А под влиянием утомления, как известно, работоспособность и связанная с ней надежность деятельности человека снижаются. Основная нагрузка в процессе работы приходится на высшую нервную деятельность и зрительный анализатор. Сочетание большой умственной нагрузки с часто повторяющимися эмоциональными возбуждениями вызывает перенапряжение нервных процессов. Следовательно, физиологическую сущность диспетчерского труда характеризуют:

большое напряжение ряда анализаторов (особенно зрения и слуха) и центральной нервной системы;

ярко выраженные эмоциональные  переживания;

преобладание умственных процессов в сложном комплексе  нервной деятельности.

Труд диспетчера требует  быстроты и оперативности мышления, одновременного наблюдения за несколькими изменяющимися во времени процессами, частого переключения внимания на разные объекты и быстрого принятия управляющих решений. На диспетчера действуют очень сложные раздражители, включающие как словесные, так и непосредственные компоненты информации (лампочки  на табло). От него требуется не только хорошо выраженное мышление, но и яркая образность представления. Такую мыслительную деятельность на переработке информации, очень трудно осуществлять одновременно на базе конкретно-образного мышления и на базе словесных сообщений.

Методологической основой  взаимосвязи деятельности человека  в системе управления и сопутствующих ей психических процессов служит принцип единства психики и деятельности. Психологические показатели выполняют регулирующие функции в работе и потому более тесно связаны с результатами деятельности. Поэтому очень важно оценить ту область деятельности диспетчера, которая связана с его психикой.

 

 

 

 

 

 

3. Человеческий  фактор в АСУЖТ

 

По мере усложнения электронной  вычислительной техники и процессов управления выдвигаются новые аспекты проблем «человек – машина», решение которых не  сводится только к оптимизации условий обслуживания машины человеком. Функции, которые выполняют ЭВМ, надо рассматривать включенными в систему деятельности человека, управляющего техникой. Как ни сложны и как технически ни совершенны машины, они остаются орудиями труда, пользуясь которыми, человек осуществляет сознательно поставленные цели. За машинами остаются те функции, которые представляют собой способы и средства реализации программируемых действий человека. Из этого следует, что главная задача заключается не в том, чтобы просто вписать человека в контур созданной технической системы, а в том, чтобы исходя из задач системы «человек – машина» разработать проект его деятельности и определить требования, необходимым для ее осуществления. Такой путь позволит повысить эффективность и надежность системы, научно, обоснованно определить уровень, на котором должна протекать трудовая деятельность человека.

В АСУ всегда органически  переплетаются функции человека и машины. Во-первых, участие человека в производственных процессах связано с социальными, психологическими, моральными и физиологическими факторами, которые не поддаются математическому описанию, не могут быть формализованы и запрограммированы, их может учесть только человек. Во-вторых, большие системы управления непосредственно влияют на экономическое положение страны, а следовательно, их функционирование должно быть подчинено вполне определенным идеологическим принципам общества этой страны, которые также трудно поддаются формализации. Идеологические принципы в управление вносит человек. В-третьих, характерная черта больших систем – необходимость в ряде случаев принимать решения в условиях неполной информации. Из-за сложности самой системы, многочисленных ее связей, необходимости учитывать незапрограммированные случаи такие решения опять-таки может принимать только человек, обладающий опытом и хорошо понимающий задачи, стоящие перед системой в целом. Основная особенность режима выработки решений – жесткие ограничения во времени, связанные с тем, что процесс управления идет в момент функционирования самой системы, и здесь роль человека также крайне важна.

Участие человека заставляет говорить о существенных особенностях процессов обработки информации в АСУ. В ходе обработки человек  использует большой набор информативных элементов различной природы: слова или фразы в звуковых системах, механические  воздействия, вибрация в механических. Как правило, чтобы получить одни и те же сведения, характеризующие то или иное явление, человек использует практически одновременно информативные элементы различной природы. Человеку присущи два способа восприятия: образное и элементарно-образное. И в том и в другом случае в мозгу человека хранится образ – цельный или элементарный. ЭВМ не может оперировать образами, а использует информацию, в определенной мере соответствующую некоторому образу. Поэтому первая отличительная особенность процесса обработки информации в АСУ заключается в структурной организации человеком информативного элемента и способа его восприятия.

Вторая особенность – характер поведения человека и ЭВМ в ходе этого процесса различен. В поведении человека можно выделить его стратегию и тактику. Как первое, так и второе формируется в процессе обработки информации. Существенно при этом то, что тактика и стратегия поведения человека могут значительно меняться. Поведение же ЭВМ ограничено заранее сформулированными алгоритмами обработки информации и правилами, определяющими последовательность выполнения этих алгоритмов. Такими правилами ограничены даже случаи ошибок, сбоев программ, некорректных заданий исходных данных и др. Значит, тактика поведения ЭВМ ограничена. Что касается стратегии, то она отсутствует вовсе. Машина не знает, что делать дальше, если сделано то, что было ей предписано. Конечно, можно объяснить отставание стратегии рядом технических причин: ограниченностью средств обработки информации, малыми ресурсами внутренней памяти и др.  Все это, действуя во взаимосвязи, существенно затрудняет возможности ЭВМ для выработки стратегических планов. А отсутствие стратегии вынуждает человека к постоянному и неразрывному сотрудничеству с машиной. Это сотрудничество может быть более или менее эффективно, что зависит от преодоления главного барьера, разделяющего их, – языкового. Ликвидация этого барьера позволит четко сформулировать возможности совместной деятельности человека и машины, делающих этот комплекс наиболее производительным.

  В неожиданных ситуациях, например, машине может прийти на помощь человек, он оценит ситуацию в  целом, направит процесс по наиболее целесообразному пути, сообразуясь с обстановкой, уточнит некоторые критерии, в ходе диалога с машиной проконтролирует ее решения, откорректирует их. Во многих случаях машина предоставляет человеку право реализации выбранного способа действия. Все же вычислительные операции ЭВМ выполняет без участия человека, она только обрабатывает информацию и готовит результаты, а человек использует их для управления процессом. Машина постоянно страхует человека, при невмешательстве его принимает решение согласно заданному алгоритму, а при ошибке может совсем прекратить процесс управления.

Очень часто ЭВМ считают  усилителем умственных способностей человека, забывая, что результат системы управления зависит от того, что подано на вход ЭВМ. При недостаточно направленной информации, если показатели какой-либо деятельности неразумны, использование машины может принести скорее вред, чем пользу. В ряде случаев система управления без ЭВМ при правильном использовании возможностей человека, его стремлений и целей может дать лучший результат, чем иная система, насыщенная электронными машинами. Это не следует, конечно, воспринимать как недооценку ЭВМ. Необходимость их широкого внедрения бесспорна. Но бесспорно и то,  что с их помощью можно поднять человека в системе управления.

Во всех управляющих  системах человек с его сложнейшими  характеристиками является главным звеном. В технических системах поэтому основная задача состоит в том, что наилучшим образом вооружить человека техническими средствами, с их помощью поставить его в условия спокойствия, обеспечить ему надежные принятие и реализацию решений. Человек является главным ресурсом в системе управления, и мобилизация всех его возможностей вместе с эффективным использованием технических средств значительно ускорит научно-технический прогресс транспорта. И сейчас, и в будущем человек останется главным инициатором и решающим звеном любой системы управления, особенно большой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Совершенствование  транспортных эргатических систем

 

Внедрение эргатических систем, прежде всего, зависит от возможности их реализации применительно к человеку-оператору. Человек как психофизиологический объект изучен недостаточно. Это подтверждается отсутствием удовлетворительных теорий, описывающих функционирование человеческого организма  как единого целого. Пока весьма несовершенна математическая модель человека, а не имея адекватной модели, возможности человека можно представить только очень приближенно. Они определяются, как правило, чисто экспериментальными, эмпирическими методами. Да и в целом состояние изученности эргатических систем управления не удовлетворяет. Поэтому к первоочередным задачам оптимизации реальных эргатических систем необходимо отнести следующие.