2.3. Системы автоматизированного управления
Системы ручного управления обладают существенным недостатком: наличие человека-оператора в прямой цепи управления влечет большую информационную и моторную нагрузку на него, что приводит к ошибкам, цена которых очень велика. Для того чтобы избежать этого, человека-оператора выводят во внешний контур управления, перепоручив его функции во внутреннем контуре автоматике. При этом человеку-оператору остаются функции контроля над ходом процесса управления с возможностью вмешаться в него при необходимости. Такое распределение функций между человеком-оператором и технической частью системы приводит к полуавтоматическим системам управления (рис.4). Если мысленно повернуть рис.4 на 900 по часовой стрелке, то человек-оператор окажется сверху, т.е. на более высоком уровне иерархии, где, как известно из теории многоуровневых иерархических систем, ответственность за принятие решений больше, а информационная нагрузка – меньше. В принципе те же соображения используются и в автоматизированных системах управления (АСУ), однако эти системы являются значительно более сложными по своей структуре и здесь не рассматриваются.
Рис. 4. Блок схема полуавтоматической системы управления
2.4. Проблемы эргономического подхода к проектированию систем с человеком-оператором
Анализ задач человека в СУ и способов его связи с другими компонентами системы. При этом наибольшее внимание уделяется проблемам точности, надежности, быстродействия звена – человек-оператор.
Исследование групповой деятельности операторов, обслуживающих систему управления.
Анализ структуры деятельности человека-оператора: определяются требования, которым должен удовлетворять оператор с точки зрения инженерной психологии (эргономики). В отдельных случаях требования к оператору могут быть удовлетворены после соответствующей подготовки (тренировки).
Исследование факторов, влияющих на эффективность работы операторов.
Проблемы, связанные с деятельностью человека-оператора, его чувствительных элементов:
Изучение процесса приема человеком информации;
Анализ процесса переработки информации, ее хранении и формирование решений человеком оператором.
Исследование управляющих действий человека-оператора (моторный выход человека-оператора – информация передается от мозга к мышцам).
2.5. Упрощенная передаточная функция человека-оператора в режиме компенсаторного слежения
Американские исследователи Макраэ и Крэндол (McRuer, Crandall, …) получили для режима компенсаторного слежения (см. рис. 5) передаточную функцию деятельности человека-оператора следующего вида:
.
Здесь отдельные составляющие описывают различные характерные особенности восприятия и переработки информации человеком и его реакции на нее.
Рис. 5. Структура передаточной функции человека-оператора по Макраэ и Крэндолу
Первый блок (1) описывает сенсорный вход человека, который связан с процессом получения и восприятия им информации. Во-первых, этот блок отражает наличие у человека фактически не одного, а нескольких входов (зрение, слух, осязание, обоняние, вкус, – соответственно различным органам его чувств). Так для зрительного анализатора, например, чувствительным элементом является сетчатка глаза. Требуется некоторое время на отображение картинки на сетчатке, преобразование графической информации в электрические сигналы, их передачу по глазному нерву в мозг и, наконец, распознавание поступившей информации. Именно этот интервал времени и описывает звено чистого запаздывания. Итак, сенсорный вход характеризует процесс восприятия информации. Причем данная модель учитывает пропорциональное замедление процесса восприятия релевантной (важной) информации по некоторому входу, если по другим входам одновременно поступает также релевантная, но другая информация. Это замедление отражает коэффициент n в показателе экспоненты звена чистого запаздывания. Иначе говоря, если различная полезная информация поступает одновременно на органы зрения и слуха, то восприятие пойдет в 2 раза медленнее, чем если бы это была только видеоинформация или только звук.
Второй блок (2)
характеризует переработку информации
и принятие решения. Соотношение постоянных
времени переработки информации
соответствует неподготовленному
оператору, а для подготовленного это
соотношение приближается к единице:
.
Третий блок (3) –
описывает моторный выход человека
