37. Надежность информационного звена человек-оператор

Среди характеристик человека-оператора, с позиций данного кур­са, особую значимость имеет его надежность. С одной стороны, опе­ратор, как звено по обработке информации, включен в контур управ­ления и характеризуется определенной надежностью. В этом плане обеспечение высокой надежности работы оператора, как и всей ав­томатизированной системы, является одной из важнейших задач инженерной психологии. Ее решение составляет существенное усло­вие повышения качества и эффективности функционирования АСОИУ. С другой стороны, человек-оператор принципиально отли­чается от прочих звеньев системы своими уникальными способнос­тями. Так, если скорость поступления сигналов превышает максималь­но допустимую частоту информационного технического звена, пос­леднее прекращает процесс нормального функционирования. В том случае, если скорость поступления входной информации превышает пропускную способность оператора, происходит его адаптация к бо­лее интенсивной деятельности (вплоть до увеличения скорости) и только спустя некоторое время — отказ от выполнения задачи. При­чем оператор, как интеллектуальное звено системы, осуществляет ло­гически осознанную фильтрацию входной информации с целью со­хранения своей работоспособности.

Человек-оператор способен фильтровать перемежающиеся отка­зы аппаратно-программных средств АСОИУ, что приводит к суще­ственному повышению надежности функционирования системы в целом.

При определении надежности звена человек-оператор исходят из известного постулата: показатели надежности должны быть едиными для всех звеньев АСОИУ. Поэтому создаваемые методики оценки надежности базируются на использовании показателей надежности, математического аппарата и методов расчета, разработанных в со­временной теории надежности технических устройств. При этом показатели надежности человеко-машинных комплексов включают в явном виде показатели надежности ее отдельных информационных звеньев: человека и аппаратно-программных средств.

Под надежностью оператора понимается его свойство качествен­но выполнять функции управления в течение определенного време­ни при заданных условиях. В основе оценки надежности оператора лежит понятие ошибки, под которой подразумевается любое нару­шение предписанного оператору алгоритма деятельности, повлекшее получение ошибочных результатов или отказ от выполнения соот­ветствующих действий. В общем случае ошибками являются: невы­полнение требуемого или выполнение лишнего (несанкционирован­ного) действия, нарушение последовательности выполнения дей­ствий, неправильное или несвоевременное выполнение требуемого действия. Совершаемые оператором ошибки различаются по своим последствиям. Они могут быть разными для человека-оператора, ап­паратно-программных средств и системы в целом (рис. 9.14). В зави­симости от этого ошибки могут быть неаварийными и аварийными. Последние непосредственно снижают надежность оператора и ком­пьютерного комплекса в целом. Обычно надежность оператора ха­рактеризуется показателями безошибочности, готовности, восстанав­ливаемости и своевременности.

Основным показателем безошибочности является вероятность безо­шибочной работы человека-оператора. Вероятность может вычислять­ся как на уровне отдельной операции, так и на уровне алгоритма его деятельности в целом. Для типовых, часто повторяющихся операций в качестве показателя безошибочности может использоваться также интенсивность ошибок. Эти показатели определяются, как правило, в расчете на одну выполненную операцию (алгоритм). По статистичес­ким данным, они могут быть вычислены следующим образом:

где Р — вероятность безошибочного выполнения операций j-го типа; λ—интенсивность ошибок j-го вида; N и n.— общее число выполнен­ных операций jго вида и допущенное при этом число ошибок; Тj — среднее время выполнения операции J-гo вида.

Рис. 9.14. Пример классификации ошибок оператора (по их последствиям)

Приведенные выше формулы справедливы лишь для режима ус­тойчивой работоспособности оператора. В этом случае, зная интен­сивность ошибок λпри выполнении различных операций и алгоритм работы оператора, можно найти вероятность безошибочного выпол­нения оператором этого алгоритма:

где к — число выполненных операций jго вида; r— число различных типов операций (j= 1, 2,r).

Важным показателем надежности является и коэффициент готовности оператора, представляющий собой вероятность включения оператора в работу в любой момент времени. Коэффициент готов­ности определяется выражением

где Г — время, в течение которого оператор по тем или иным причи­нам не смог принять поступившую информацию (например, не нахо­дился на рабочем месте); Т— общее время работы оператора.

Введение показателей восстанавливаемости связано с возможно­стью оператора контролировать свои действия и исправлять допу­щенные ошибки. Вероятность исправления оператором допущенной ошибки при наличии в системе схемы контроля равна

где Р_к — вероятность выдачи сигнала схемой контроля; Р_обн — вероят­ность обнаружения оператором сигнала контроля; Р_и — вероятность исправления ошибочных действий при повторном выполнении ал­горитма.

Показатели своевременности действия оператора вводятся в связи с тем, что правильные, но несвоевременные действия не приводят к достижению цели, т. е. дают тот же результат, что и совершенная ошибка. Поэтому, как правило, на выполнение определенных задач в человеко-машинных системах отводится определенный лимит вре­мени t_n, превышение которого рассматривается как ошибка.

Основным показателем своевременности является вероятность выполнения задачи в течение времени τ < tл. Эта вероятность равна

Где f(т) — функция распределения времени решения задачи челове­ком-оператором.

Время t_л может быть как постоянной, так и случайной величиной. В первом случае вероятность Р_св определяется приведенным выше выражением. Во втором Р_в вычисляется по очень сложным форму­лам. Поэтому используются упрощенные решения, базирующиеся, например, на предположении, что значения х и 1_л подчиняются нор­мальному закону распределения с параметрами τ,σи τ _л, σл, соответ­ственно (рис. 9.15).

Несвоевременное решение задачи управления может иметь мес­то также при исправлении допущенных ошибок. Очень часто такие ошибки обнаруживаются с помощью инструментального самоконт­роля. Существует большое количество способов исправления ошибок. Например, может быть принята одна из возможных схем, когда ошиб­ка обнаруживается только после выполнения всех действий и для ее исправления повторяют решение задачи. В этом случае обычно счи­тают, что первое решение задачи и все ее последующие повторения независимы. Следовательно, вероятность безошибочного решения при каждом повторении оценивается величиной Р_оп.

Надежность деятельности оператора не остается величиной посто­янной, а изменяется с течением времени и зависит от условий функ­ционирования. Эти изменения обусловлены как изменением парамет­ров режима деятельности оператора, так и изменением его работо­способности и состояния. Поэтому при определении надежности опе­ратора в каждом конкретном случае приходится выбирать те или иные факторы, наиболее характерные для данного вида деятельности. С каждым фактором связывается определенное состояние системы «че­ловек — машина», и для каждого состояния определяется конкретное значение изучаемого показателя надежности оператора.

В такой постановке показатель надежности оператора представ­ляет собой дискретную случайную величину, неявным образом зави­сящую от времени через выбранные условия деятельности (факторы надежности). Рисунок 9.16 иллюстрирует пример изменения состоя­ний системы «человек — машина» во времени.

Рис. 9.16. Динамика изменений состояния СЧМ во времени

В приведенном примере система может принимать несколько со­стояний t=l,2, 3..., каждому из которых соответствуют значения на­дежности оператора Р_оп1, Р_оп2, Р_опУ-- • Например, в промежутки време­ни 0 — t_v t_t — t_v t₄—1₅ система находится в состоянии, условно обозна­ченном i - 4. Это состояние вызвано действием определенных фак­торов, влияющих на надежность работы оператора, которая в дан­ном случае равна Р_оп4. При действии других факторов система нахо­дится в иных состояниях; каждому из них соответствует определен­ное значение надежности работы оператора.

С учетом рассмотренных предположений среднее значение веро­ятности безошибочной работы оператора равно

где Р. — вероятность наступления г-го состояния системы; P_on(i) ^_ ловная вероятность безошибочной работы оператора в t-м состоянии; т — число рассматриваемых состояний системы.