Г. М. Система «человек-машина»

Вид материала

Документы

Содержание Система "человек - машина" По характеристикам человеческого звена По типу машинного звена По типу взаимодействия компонентов системы Надежность системы «человек-машина» Перечень основных государственных стандартов

Подобный материал:

• 2. общетеоретические основы охраны труда, 184.97kb.
• Палочки, 47.7kb.
• Утверждено утверждаю, 22.85kb.
• Доклад. Технология подготовки, 153.37kb.
• Шлифовальная машина со101м назначение изделия, 100.44kb.
• "Может ли машина мыслить?" были представлены различные варианты ответа на вопрос, 136.83kb.
• Машина для нарезки отходов текстиля: Модель 550, 25.03kb.
• Статья рассматривает вопросы в области информационных технологий в системах: человек-машина,, 261.17kb.
• Олимпиадные задания по предмету «Человек и мир» для учащихся 3-х классов, 112.23kb.
• Ведение два класса ЭВМ. Принцип действия ЭВМ, 1873.09kb.

Москва, 2005 Махов Г.М.

СИСТЕМА «ЧЕЛОВЕК-МАШИНА»


На определенном этапе своего развития для удовлетворения своих все возрастающих материальных и духовных потребностей человек начинает создавать искусственные орудия труда - “машины”. Получив в свое распоряжение огромные запасы энергии, новую технику и технологии, он неузнаваемо изменил свою жизнь, но вместе с тем оказался перед сложнейшей задачей - обеспечить эффективное, устойчивое и безопасное управление этой техникой.

Система “человек-машина-среда” представляет собой сложную многофункциональную систему, включающую неживую, живую материю и общество.

Система “человек-машина-среда” структурно включает в себя:

 машины – все то, что искусственно создано руками человека для удовлетворения своих потребностей (технические устройства, информационное обеспечение и т.д.);

 человека - человека-оператора, который при взаимодействии с машиной выполняет определенные функции управления для достижения поставленной цели;

 среду, которую условно можно разбить на два вида – окружающую среду и социальную среду.

Окружающая среда характеризуется в основном такими параметрами, как микроклимат, шум, вибрация, освещенность, запыленность, загазованность и т.д. Социальная среда характеризуется социально–экономическими и политическими отношениями в обществе.

Человек и машина, при своем взаимодействии, составляют подсистему в рамках системы “человек-машина-среда”, которая называется система “человек-машина”.

СИСТЕМА "ЧЕЛОВЕК - МАШИНА" - сложная система, в которой человек-оператор (группа операторов) взаимодействует с техническим устройством в процессе производства материальных ценностей, управления, обработки информации и т.д. Система "человек-машина" является предметом исследования системотехники, инженерной психологии, эргономики [1].

Система «человек-машина» представляет собой частный случай управляющих систем, в которых функционирование машины и деятельность человека связаны единым контуром регулирования.

В основу классификации систем «человек-машина» могут быть положены четыре группы признаков:

• целевое назначение системы;
  
• характеристики человеческого звена;
  
• тип машинного звена;
  
• тип взаимодействия компонентов системы.
  

По целевому назначению системы «человек-машина» делятся на:

 управляющие, в которых основной задачей человека является управление машиной (или комплексом);

 обслуживающие - в которых задачей человека является контроль за состоянием машины (поиск неисправностей, настройка, ремонт);

 обучающие - предназначенные для выработки у человека определенных навыков;

 информационные - предназначенные для поиска, накопления или получения необходимой информации;

 исследовательские - предназначенные для анализа тех или иных явлений.

Особенность управляющих и обслуживающих систем заключается в том, что объектом целенаправленных воздействий в них является машинный компонент системы. В обучающих и информационных системах «человек-машина» направление воздействий противоположное — на человека. В исследовательских системах воздействие имеет и ту, и другую направленность.

По характеристикам человеческого звена системы «человек-машина» делятся на:

 моносистемы, в состав которых входит один человек;

 полисистемы, в состав которых входит целый коллектив и взаимодействующий с ним комплекс технических устройств.

Полисистемы можно подразделить на паритетные и иерархические (многоуровневые). В паритетных системах в процессе взаимодействия людей с машинными компонентами не устанавливается какая-либо подчиненность и приоритетность отдельных членов коллектива. В иерархических системах «человек-машина» устанавливается организационная или приоритетная иерархия взаимодействия человека с техническими устройствами.

По типу машинного звена условно можно выделить два вида признаков:

 информационные - машины, обеспечивающие обработку информации и решающие задачи духовного плана;

 материальные (инструментальные) – машины, обрабатывающие материальные носители и в состав которых в качестве технических устройств входят инструменты и приборы;

По типу взаимодействия компонентов системы в системах «человек-машина» выделяют два вида:

 информационное – взаимодействие, обусловленное передачей информации от машины к человеку;

 сенсомоторное – взаимодействие, направленное от человека к машине для выполнения поставленной цели.

Помимо этого, в основу классификации в системах «человек-машина» по типу взаимодействия человека и машины может быть положена степень непрерывности этого взаимодействия. По этому признаку различают системы непрерывного и эпизодического взаимодействия. Последние, в свою очередь, делятся на системы регулярного взаимодействия. Примером системы регулярного взаимодействия может служить система «оператор — ЭВМ». В ней ввод информации и получение результатов определяются характером решаемых задач, т. е. режимы взаимодействия во времени регламентируются характером и объемом вычислений. Стохастическое эпизодическое взаимодействие имеет место в таких системах, как «оператор - система централизованного контроля», «наладчик - станок» и т. п.

Следует отметить, что рассмотренная классификация систем «человек-машина» не является единственно возможной.

Однако, несмотря на большое разнообразие систем «человек-машина», они имеют целый ряд общих черт и особенностей. Эти системы являются, как правило, динамическими, целеустремленными, самоорганизующимися, адаптивными.

Системы «человек-машина» относятся к классу сложных динамических систем - систем, состоящих из взаимосвязанных и взаимодействующих элементов различной природы и характеризующихся изменением во времени состава структуры и взаимосвязей. Из этого следуют характерные особенности, присущие системе «человек-машина» как сложной динамической системе:

- разветвленность структуры (или связей) между элементами (человеком и машиной);

- разнообразие природы элементов (в состав системы могут входить человек, коллектив людей, автоматы, машины, комплексы машин и т.д.);

- перестраиваемость структуры и связей между элементами (например, при нормальном ходе технологического процесса оператор лишь следит за ходом его протекания, т. е. включен в контур управления как бы параллельно; при отклонении от нормы оператор берет управление на себя, т. е. включается в контур управления последовательно);

- автономность элементов, т. е. способность их автономно выполнять часть своих задач.

Системы «человек-машина» относятся также к классу целеустремленных систем. В общем случае считается, что система действует целеустремленно, если она продолжает преследовать одну и ту же цель, изменяя свое поведение при изменении внешних условий. Существенной особенностью целеустремленных систем является их способность получать одинаковые результаты различными способами. Системы этого класса могут изменять свои задачи; они выбирают как сами задачи, так и средства их реализации. Целеустремленность систем «человек-машина» обусловлена тем, что в нее включен человек. Именно он ставит цели, определяет задачи и выбирает средства достижения цели.

Системы «человек-машина» можно рассматривать и как адаптивные системы. Свойство адаптации заключается в приспособлении системы «человек-машина» к изменяющимся условиям работы, в изменении режима функционирования в соответствии с новыми условиями. Для повышения эффективности системы «человек-машина» необходимо предусмотреть возможность адаптации как внутри самой системы, так и по отношению к внешней среде. До недавнего времени свойство адаптации систем «человек-машина» реализовалось благодаря приспособительным возможностям человека, гибкости и пластичности его поведения, возможности его изменения в зависимости от конкретной обстановки. В настоящее время разрабатываются системы «человек-машина», в которых свойство адаптации реализуется путем соответствующего программно-технического обеспечения. Речь идет о создании таких технических средств, которые могут изменять свои параметры и условия деятельности в зависимости от текущего конкретного психофизиологического состояния человека и показателей эффективности его деятельности.

И наконец, системы «человек-машина» можно отнести к классу самоорганизующихся систем, т. е. систем, способных к уменьшению энтропии (неопределенности) после вывода их из устойчивого, равновесного состояния под действием различного рода возмущений. Это свойство становится возможным благодаря целенаправленной деятельности человека, способности его планировать свои действия, принимать правильные решения и реализовывать их в соответствии с возникшими обстоятельствами.

Способность к адаптации и самоорганизации обусловливает такие важные свойства систем «человек-машина», какими являются их быстродействие, надежность и живучесть.

Надежность системы «человек-машина» - долгосрочный показатель работоспособности технических систем, которые актуально обслуживаются людьми, во всевозможных условиях ее функционирования [2].

Надежность системы «человек-машина» - совокупная характеристика техники и обслуживающих ее людей, обеспечивающая функционирование этой системы в рамках установленных для нее требований, безотказность и восстанавливаемость технических средств, их периодическую профилактику, безошибочность действий оператора, его медико-биологическую надежность, удовлетворение потребности в отдыхе, возможность восстановления работоспособности, готовность технических средств и операторов к работе. В качестве общего показателя надежности системы «человек-машина» может использоваться вероятность своевременного безошибочного и безотказного применения (функционирования) антропотехнической системы. Надежность системы «человек-машина» зависит от условий и режимов работы людей, выполняемых ими функций, конструкции, режимов, а также особенностей функционирования технических средств.

Учет инженерно-психологических требований необходим для обеспечения рационального распределения функций в системе «человек-машина»: организации рабочего места; соответствия технических средств возможностям человека по приему и переработке информации и осуществлению управляющих воздействий, оптимальных для работоспособности человека.

Принципы согласования системы “человек-машина” построены на основе инженерно-психологических и эргономических требований к системам «человек-машина». Часть этих требований, определяемых характеристиками человека-оператора и машины, стандартизована [см. Приложение] и должна учитываются в процессе проектирования, производства и эксплуатации системы. Причем требования предъявляются как к различным элементам, так и к системе в целом.

Следует отметить, что с понятием система «человек-машина» связаны понятия человеко-машинного интерфейса (HMI – human machine interface) и языка «человек-машина» (MML - manmachine language) - cредства выражения, используемого при связи между пользователем и системой. Этот язык разработан Международным консультативным комитетом по телефонии и телеграфии (МККТТ) для программно-управляемых систем и систем эксплуатации и техобслуживания.

Таким образом, рассмотренные особенности систем «человек-машина» определяются наличием в их составе человека, его возможностью правильно решать возникающие задачи в зависимости от конкретных условий и обстановки. Это лишний раз показывает, что исходным пунктом анализа и описания системы «человек-машина» должна быть целесообразная деятельность человека.

Приложение

Перечень основных государственных стандартов

1. ГОСТ  21480-76  Система "Человек-машина". Мнемосхемы. Общие эргономические требования.
   
2. ГОСТ  21752-76  Система "Человек-машина". Маховики управления и штурвалы. Общие эргономические требования.
   
3. ГОСТ  21753-76  Система "Человек-машина". Рычаги управления. Общие эргономические требования.
   
4. ГОСТ  21786-76  Система "Человек-машина". Сигнализаторы звуковые неречевых сообщений. Общие эргономические требования.
   
5. ГОСТ  21829-76  Система "Человек-машина". Кодирование зрительной информации. Общие эргономические требования.
   
6. ГОСТ  21889-76  Система "Человек-машина". Кресло человека-оператора. Общие эргономические требования.
   
7. ГОСТ  21958-76  Система "Человек-машина". Зал и кабины операторов. Взаимное расположение рабочих мест. Общие эргономические требования.
   
8. ГОСТ  22269-76  Система "Человек-машина". Рабочее место оператора. Взаимное расположение элементов рабочего места. Общие эргономические требования.
   
9. ГОСТ  22613-77  Система "Человек-машина". Выключатели и переключатели поворотные. Общие эргономические требования.
   
10. ГОСТ  22614-77  Система "Человек-машина". Выключатели и переключатели клавишные и кнопочные. Общие эргономические требования.
    
11. ГОСТ  22615-77  Система "Человек-машина". Выключатели и переключатели типа "Тумблер". Общие эргономические требования.
    
12. ГОСТ  22902-78  Система "Человек-машина". Отсчетные устройства индикаторов визуальных. Общие эргономические требования.
    
13. ГОСТ  23000-78  Система "Человек-машина". Пульты управления. Общие эргономические требования.
    

Литература

1. Большой Энциклопедический Словарь, ссылка скрыта
   
2. Психологический словарь
   
3. Основы инженерной психологии. (Под ред. Ломова), Москва, 1986г.
   
4. Шемакин Ю.И. Семантика самоорганизующихся систем. М.: Академический проект, 2003
   
5. Информатика (Под ред. Данчула), М.: РАГС, 2004 г.