6.4. Распределение функций между оператором и машиной
Наиболее сложной задачей, решаемой в процессе проектирования человеко-машинной системы управления, является рациональное распределение функций между человеком и машиной.
Методы, позволяющие рационально распределить функции между человеком-оператором и машиной, состоят в следующем: строится модель функций человеко-машинной системы управления в виде списка функций и для каждой функции решается, должна ли она быть передана человеку-оператору или машине. Естественно, что такое решение носит весьма условный характер и не дает гарантий безошибочности.
Для более обоснованного распределения функций известен метод, классифицирующий функции на основании особенностей человека и машины. Для этого сначала анализируют функции человеко-машинной системы управления, описывая их как действия, расчеты, сообщения и решения, а затем приписывают этим функциям такие параметры, как частота, скорость, стабильность, точность, значимость, исходя из предварительно установленной шкалы оценки. После этого устанавливают индексы и формулы, теоретически позволяющие обнаружить избыток или недостаток нагрузки на оператора или машину. Поскольку шкала оценки все-таки носит приблизительный и субъективный характер, то это и определяет неубедительность получаемых результатов.
Второй метод базируется на том, что человек-оператор вмешивается только в тех случаях, когда в процессе преобразования между входом и выходом системы управления переменные претерпевают существенные изменения. Иными словами, человек включается в систему каждый раз, когда появляется неуверенность в том, каким образом следует перерабатывать информацию. В этом методе используются модели типа моделей связи, что выгодно отличает этот метод от методов, основанных на моделях типа перечней (списков) функций.
Несмотря на недостатки списков, перечисляющих распределение функций между человеком-оператором и машиной, все же они часто бывают полезными при проектировании сложных человеко-машинных систем управления.
6.5. Моделирование человеко-машинных систем управления
Основными методами моделирования человеко-машинных систем управления являются динамическое моделирование и натурно-математическое моделирование.
При динамическом моделировании человеко-машинной системы управления применяются технически реализованная модель пульта представления информации и управления, реальный временной масштаб прохождения информации и человек-оператор. Моделирование необходимо производить с предельно возможным числом операторов, соответствующим образом отобранных и подготовленных.
Динамическое моделирование характеризуется следующими особенностями:
в контур модели включен человек, имеющий большую вариативность параметров;
моделирование ведется во временном масштабе, принятом для моделируемой системы;
возможно многократное повторение каждого эксперимента, что обеспечивает получение статистически достоверных результатов.
Пример установки динамического моделирования человеко-машинной системы управления приведен на рис. 6.4. Эта установка в процессе проектирования сложной человеко-машинной системы управления решает следующие задачи:
отработка в реальном масштабе времени алгоритмов обмена информации между оператором и технической частью проектируемой системы управления;
Рис. 6.4. Схема установки динамического
моделирования человеко-машинной системы управления
выбор метода оптимального кодирования и представления информации оператору;
выбор устройств отображения информации, органов управления и рациональной компоновки рабочего места оператора;
получение экспериментальной количественной оценки основных характеристик оператора.
Установка моделирования человеко-машинной системы управления состоит:
из испытательного пульта оператора;
пульта инструктора;
специализированной УВМ;
психофизиологической аппаратуры;
ЭВМ.
Испытательный пульт оператора представляет собой перестраиваемую конструкцию, построенную с использованием модулей индикации и органов управления и позволяющую изменять состав и расположение как устройств отображения информации, так и органов управления. Специализированная УВМ служит для имитации технической части проектируемой человеко-машинной системы управления. ЭВМ обеспечивает обработку информации, получаемой в процессе эксперимента, и оценку основных характеристик проектируемой человеко-машинной системы управления.
Процесс взаимодействия оператора и технической части проектируемой человеко-машинной системы управления осуществляется в режиме диалога.
В своем составе специализированная УВМ имеет:
устройство управления;
временное устройство (таймер);
устройство управления работой устройств отображения информации;
регистрирующее устройство.
Управление и наблюдение за проведением испытаний осуществляется с пульта инструктора. На пульте инструктора для этой цели имеются:
индикаторы, фиксирующие прохождение программы испытаний, правильность действия человека-оператора, а также служебную информацию;
органы управления, с помощью которых выбирается режим работы установки и осуществляется оперативное вмешательство инструктора в процесс эксперимента.
На регулирующем устройстве фиксируются:
номер программы;
номер органа управления, которым манипулирует оператор;
время, затрачиваемое оператором на выполнение операции управления.
Временная привязка процесса прохождения программы к процессам, регистрируемым психофизиологической аппаратурой, осуществляется с помощью меток, подаваемых специализированной УВМ.
Натурно-математическое моделирование человеко-машинных систем управления не требует создания специальной моделирующей установки, позволяет одновременно реализовать многовариантный режим работы человеко-машинной системы управления за счет параллельной работы алгоритмов, имитирующих работу тех или иных технических устройств. Недостаток натурно-математического моделирования человеко-машинных систем управления состоит в непредсказуемости временных затрат, т. е. времени на обучение оператора при внедрении человеко-машинных систем управления.