Человек как звено технических систем

типа, поскольку в меньшей степени подвержены влиянию субъективных

оценок, способных приводить к ошибкам. Однако необходимо иметь

в виду, что с какой бы тщательностью ни формировались подобные базы

данных, в них всегда присутствует значительный элемент субъективности.

Базы эксплуатационных данных: являются более реальными, чем базы

экспериментальных данных, однако сформировать такие базы довольно

трудно, поскольку для этого требуется тщательная регистрация действий

в реальных условиях эксплуатации. Подобные базы данных дают более

удовлетворительные результаты, чем лабораторные исследования, поскольку

в лабораторных условиях часто ставятся надуманные задачи.

Известны крупные базы эксплуатационных данных о параметрах

эксплуатации оборудования. Одной из них является «Система регистрации

и оценок данных о качестве работы (OPREDS)», позволяющая автоматически

следить за всеми действиями оператора. Однако она приемлема только

в некоторых ситуациях (например, в системах коммутации). Другим примером является «Банк данных о частоте ошибок по вине человека (SHERB)», созданный фирмой Sandy. Ниже, в качестве примера, приведены оценки ошибок операторов из документа WASH-1400 [69]2.

1. Выбор не простого переключателя, а управляемого с помощью ключа (это значение не учитывает ошибки принятия решения в случае, когда оператор неправильно воспринимает ситуацию и полагает, что данный ключ

выбран правильно) — частота ошибок 10–5.

2. Выбор переключателя (или  двух переключателей), непохожего

по форме или по расположению на нужный переключатель при условии отсутствия ошибки в принятии решения; например, оператор включает переключатель с большой рукояткой вместо малого переключателя — частота ошибок 10–4.

3. Обычная ошибка человека при выполнении операции (например,

неправильное считывание таблички и в результате выбор ошибочного переключателя) — частота ошибок 3_10–3.

4. Обычная ошибка (упущение) человека, если в зале управления  отсутствует сигнализация о состоянии параметра, упущенного оператором

(например, отказ, связанный  с невозвращением испытательного  клапана

с ручным переключением в исходное положение после завершения технического обслуживания) — частота ошибок 10–2.

5. Простые арифметические  ошибки при проведении самопроверки,

но без выполнения повторных вычислений — частота ошибок 3_10–2.

6. Частота ошибок 1/Х — при условии, что оператор дотягивается до неправильного переключателя (или пары переключателей) и выбирает похожий переключатель (или пару переключателей). Здесь Х — число неправильных переключателей (или пар переключателей), расположенных рядом с нужным переключателем. Формула 1/Х применима, если имеется до пяти или шести переключателей. При большем числе переключателей частота ошибок уменьшается, так как оператор тратит в этом случае больше времени, отыскивая нужный вариант. При числе переключателей до пяти или

шести оператор не думает об ошибке, и поэтому более вероятно, что он

не ведет тщательный поиск.

7. Персонал другой рабочей  смены не проверяет оборудование, если

только не дается письменной директивы или специального перечня для

проверки — частота ошибок 10–1.

8. Обычная частота ошибок  при условии напряженной работы  оператора, при которых очень быстро происходят опасные действия, — частота ошибок 0,2—0,3.

Базы субъективных данных: составляются на основе экспертных оценок. Создание таких баз обходится сравнительно дешево и не вызывает особых трудностей, поскольку большой объем информации может быть получен от небольшого числа опрошенных экспертов.

Чтобы базы субъективных данных можно было использовать при анализе надежности работы человека, необходимо:

— обеспечить требуемую точность данных; для баз субъективных данных характерны определенные погрешности, поэтому нужно иметь в виду, что их точность всегда меньше, чем точность баз экспериментальных

данных;

— гарантировать представительность экспертных оценок.  Субъективные данные должны поступать только от тех лиц, которые

считаются высококвалифицированными специалистами, способными справиться с этой работой и которые, кроме этого, могли бы наблюдать за

выполнением подобных заданий другими экспертами. Например, лучше получать данные от операторов, чем от специалистов по инженерной психологии; учитывать конкретный характер работы.

Необходимо очень тщательно выбирать используемый метод оценки с учетом характера оцениваемой работы; правильно установить уровень экспертного оценивания. Факторы, определяющие качество оцениваемой работы, должны выявляться на начальном этапе оценочной деятельности. Кроме того, необходимо четко определить типы ошибок, характерных для рассматриваемого процесса выполнения задания; четко определить процедуру оценивания.

Для получения субъективных оценок необходимо четко описать применяемую процедуру; например, это может быть метод парного сравнения. Основное преимущество базы субъективных данных состоит в широком охвате всех параметров, по которым требуется иметь данные об ошибках.

 

 

 

4. Показатели безопасности систем «человек – машина» (СЧМ)

Надежность характеризует безошибочность (правильность) решения стоящих перед СЧМ задач. Оценивается вероятностью правильного решения задач, которая, по статистическим данным, определяется соотношением

РПР = 1 - ,  (7.49)

где mот и N – соответственно число ошибочно решенных и общее число решаемых задач.

Точность работы оператора – степень отклонения некоторого параметра, измеряемого, устанавливаемого или регулируемого оператором, от своего истинного, заданного, или номинального значения.

Количественно точность работы оператора оценивается величиной по-

грешности, с которой оператор измеряет, устанавливает или регулирует данный параметр:

γ = IН – IОП , (7.50)

где IН – истинное или номинальное значения параметра;

     IОП – фактически измеряемое или регулируемое оператором значение этого параметра.

Не всякая погрешность является ошибкой, до тех пор, пока величина погрешности не выходит за допустимые пределы.

В работе оператора следует различать случайную и систематическую погрешности. Случайная погрешность оператора оценивается величиной среднеквадратической погрешности, систематическая погрешность –величиной математического ожидания отдельных погрешностей.

Своевременность решения задачи СЧМ оценивается вероятностью того, что стоящая перед СЧМ задача будет решена за время, не превышающее допустимое:

РСВ= Р {ТЦ ≤ ТДОП} = ∫φ(Т) * dT,

где ϕ (Т) – функция плотности времени решения задачи системой «человек-машина».

Эта вероятность по статистическим данным

 

где mнс – число несвоевременно решенных СЧМ задач.

В качестве общего показателя надежности используется вероятность правильного (Рпр) и своевременного (Рсв) решения задачи:

Рсчм = Рпр ∙ Рсв. (7.53)

Безопасность труда человека в СЧМ оценивается вероятностью безопасной работы:

Рбт = 1 - Σ Рвоз i ∙ Рот i (7.54)

где Рвоз.i – вероятность возникновения опасной или вредной для человека производственной ситуации i-го типа;

Рот.i – вероятность неправильных действий оператора в i-й ситуации; –

число возможных травмоопасных ситуаций.

Степень автоматизации СЧМ характеризует относительное количество информации, перерабатываемой автоматическими устройствами:

Ка = 1 -, (7.55)

где Ноп – количество информации, перерабатываемой оператором;

Нсчм – общее количество информации, циркулирующей в системе «человек-машина».

Экономический показатель характеризует полные затраты на систему «человек-машина». В общем случае эти затраты складываются из затрат на создание (изготовление) системы Си, затрат на подготовку операторов Соп и эксплуатационных расходов Сэ:

Wсчм = Ен (Си + Соп)+Сэ, (7.56)

где Ен – нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных затрат (Си+ Соп).

Эргономические показатели учитывают совокупность специфических свойств СЧМ и представляют иерархическую структуру, включающую в себя ценностную эргономическую характеристику (эргономичность СЧМ), комплексные (управляемость, обслуживаемость, освояемость и обитаемость СЧМ), групповые (социально-психологические, психологические,

физиологические, антропометрические, гигиенические) и единичные показатели.

Надежность оператора – свойство качественно выполнять трудовую деятельность в течение, определенного времени при заданных условиях. Ошибками оператора являются: невыполнение требуемого или выполнение лишнего (несанкционированного) действия, нарушение последовательности выполнения действий, неправильное или несвоевременное выполнение требуемого действия.

В зависимости от последствий ошибки могут быть аварийными и неаварийными. Надежность оператора характеризуется показателями безошибочности, готовности, восстанавливаемости и своевременности.

Показателем безошибочности является вероятность безошибочной работы. Для типовых, часто повторяющихся операций в качестве показателя безошибочности может использоваться интенсивность ошибок

, (7.57)

где Рj – вероятность безошибочного выполнения операций j-го типа;

λj – интенсивность ошибок j-го вида;

Nj, nj – общее число выполненных операций j-го вида и допущенное при этом число ошибок;

Тj – среднее время выполнения операций j-го вида.

Для участка устойчивой работоспособности оператора можно найти вероятность без ошибочного выполнения операций:

(7.58)

где kj – число выполненных операций j-го вида;

 r – число различных типов операций (j = 1, 2,... r).

Коэффициент готовности оператора представляет собой вероятность включения оператора в работу в любой произвольный момент времени:

Коп = (7.59)

где Т0 – время, в течение которого оператор по тем или иным причинам не находится на рабочем месте;

Т – общее время работы оператора.

Показатель восстанавливаемости – возможность самоконтроля оператором своих действий и исправления допущенных ошибок, т.е. представляет вероятность исправления оператором допущенной ошибки:

Рисп = Рк ∙ Роб ∙ Ри, (7.60)

где Рк – вероятность выдачи сигнала системой контроля;

Роб – вероятность обнаружения оператором сигнала контроля;

Ри – вероятность исправления ошибочных действий при повторном выполнении операций.

Основным показателем своевременности является вероятность выполнения задачи в течение времени τ < tл:

Рсв = Р{τ < tл }= ∫ f (τ) ∙ d τ, (7.61)

где f(τ) – функция распределения времени решения задачи оператором.

Надежность деятельности оператора не остается величиной постоянной, а меняется с течением времени. Это обусловлено как изменением условий деятельности, так и колебаниями состояния оператора.

Роп = ΣРᵢ ∙ Роп/ᵢ , (7.62)

где Рi – вероятность наступления i-го состояния СЧМ;

Роп/i – условная вероятность безошибочной работы оператора в i-м состоянии;

m – число рассматриваемых состояний СЧМ.

Для систем непрерывного типа показателем надежности является вероятность безотказного, безошибочного и своевременного протекания производственного процесса в течение времени t:

Рч.м.1(t ) = РТ (t ) + [1− РТ (t )]КОП [РОП ∙ РСВ + (1− РОП )РИСП (tл )], (7.63)

где Рт (t) – вероятность безотказной работы технических средств;

Коп – коэффициент готовности оператора;

РСВ – вероятность своевременного выполнения оператором требуемых действий;

Рисп – вероятность исправления ошибочных действий.

Для СЧМ дискретного типа:

Рч.м.2 = КГ ∙ РТ РОП РСВ + (1− РТ ∙КГ )РВОС ∙РОП ∙ РСВ + (1− РОП )РТ ∙ РИСП .(7.64)

где Кг – коэффициент готовности техники;

 Рвос – вероятность восстановления отказавшей техники.

Вероятность Рч.м.1 используется в случаях:

1) технические средства  работают исправно;

2) произошел отказ технических  средств, но при этом:

a) оператор безошибочно и своевременно выполнил требуемые действия по ликвидации аварийной обстановки;

б) оператор допустил ошибочные действия, но своевременно их исправил.

Показатель надежности Рч.м.2 используется, если:

1) в требуемый момент  времени техника находится в  исправном состоянии, не отказала  в течение времени выполнения  задачи, действия оператора были  безошибочными и своевременными;

2) неготовая или отказавшая  техника была своевременно восстановлена, операторы при решении задачи не допускали ошибок;

3) при безотказной работе  техники оператор допустил ошибку, но своевременно исправил ее.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Роль инженерной психологии в обеспечении надежности

Конструктор, разрабатывая аппараты, отвечает да обеспечение всех требуемых характеристик, включая надежность. При этом разработка конструкции, выбор формы, цвета, условий эксплуатации, оптимальных условий обслуживания, управления должны вестись с учетом человеческих возможностей и ограничений.

Роль человеческого фактора в снижении надежности очень высока. Частота отказов по вине человека колеблется от 20 до 80 %:

РS(t) = Pч(t) ∙ Рм(t), (7.65)

где РS - показатель надежности всей системы;

Pч - показатель надежности человека;

Рм - показатель надежности машины.

Надежность человека при проектировании машины должны также учитываться, как и надежность машины. Между надежностью и инженерной психологией как областями науки существует естественная связь. Обе области связаны с прогнозированием и улучшением характеристик систем, но действуют они разными способами и средствами. Специалист по надежности изменяет конструкцию, материал, схему, снижает нагрузки. Специалист по инженерной психологии воздействует на те технические факторы, которые оказывают влияние на возможности оператора: уровень шума, освещенность, уровень воздействия окружающей среды и т.д.