Лекция 15п. Особенности эргономических решений при проектировании системы управления производством.

Диспетчерское управление. Термин диспетчерское управление отражает тесную аналогию между характеристиками взаимодействия руководителя со своими подчиненными и человека с «интеллектуальными» автоматизированными подсистемами. Термин интерпретируется довольно широко и применим к таким областям, как управление транспортными средствами, непрерывными процессами и планирование действий роботов и выполнение дискретных заданий.

В самом строгом смысле он означает, что один или более операторов устанавливают начальные условия для выполнения того или иного вида работ, время от времени корректируют процесс и принимают информацию от компьютера, который сам замыкает цепь обратной связи с внешними датчиками, рабочими органами и средой выполнения задания (соединяет с ним оператора). В более широком смысле подразумевает использование компьютера, который обеспечивает сложное преобразование данных для их последующего воспроизведения в интегрированном (сжатом) виде или транслирует команды оператора в детальные управляющие воздействия.

Существенное различиями между этими двумя толкованиями заключается в том, что в более строгом определении компьютер может действовать при приеме новой информации без участия диспетчера, а во втором – только посредством ЧО.

Появление диспетчерского управления в технических системах. На протяжении всей истории развития техники одной из главных проблем, конечно, было то, как наилучшим образом расширить возможности ЧО. С конца 50х годов стали использовать компьютеры. Диспетчерское управление начинает внедряться в различных формах в самых разных отраслях промышленности. Оно привлекло всеобщее внимание в середине 1970х годов и интерес к нему продолжает возрастать. Роли ЧО:

- планирование в автономном режиме того, что нужно сделать и как;

- обучение (программирование) компьютера на решение запланированной задачи;

- оперативный контроль автоматического выполнения задачи с целью удостовериться, что все идет по плану, и выявить возможные неисправности;

- вмешательство (вывод из режима авторегуляции), когда диспетчер снова берет на себя управление по достижении требуемого целевого состояния и в аварийных ситуациях с целью задания нового целевого состояния или перепрограммирования системы на выполнение новой процедуры;

- самообучение, предназначенное для улучшения решения будущих задач. При выполнении заданий эти роли обычно реализуются во времени последовательно.

Компьютер для взаимодействия с человеком, расположенный в непосредственной близости от человека в диспетчерской или кабине пилота, может обмениваться информацией (через временной или пространственный «барьер») с большим количеством компьютеров взаимодействия с задачами, которые, возможно, представляют собой микропроцессоры, распределенные по заводу или самолету. Эти процессоры тесно связаны, как правило, с искусственными сенсорами и исполнительными механизмами, работают на языке низкого уровня и предназначены для замыкания относительно жестких контуров управления, в которые входят объекты и события физического мира.

Работа с индикаторами обнаружения неисправностей. Считается, что обнаружение и диагностика неисправностей – главная задача диспетчерского управления. Чаще всего диспетчер не знает всех тонкостей процесса, которым он управляет.

В традиционных диспетчерских и кабинах пилотов, как правило, стремятся предоставить человеку-диспетчеру (пилоту) отдельный или независимый индикатор для каждой переменной, причем многие из них оснащаются дополнительными аварийными индикаторами, которые загораются в случае, когда соответствующая переменная приближается к определенному значению или превышает его. Так, например, в кабине современного самолета может быть установлено более 1к индикаторов, а в диспетчерской современного химического завода или электростанции – более 5к.

Ясно, что ни один человек не в состоянии справиться с таким потоком информации, поступающей одновременно из такого множества, казалось бы, не связанных между собой источников. В атомной энергетике сейчас требуется оснастить все АЭС «системами отображения параметров, гарантирующими безопасность» (СОПГБ). Идея СОПГБ заключается в том, чтобы выбрать небольшое число (6-10) переменных,, в наиболшей степени определяющих безопасность работы АЭС, отображать их в «интегрированном» виде, чтобы ЧО с одного взгляда мог определить любое отклонение от нормы и степень его отклонения.

Вмешательство и надежность человека. Диспетчер вмешивается в процесс управления в тех случаях, когда компьютер завершил выполнение задачи и должен быть переобучен либо когда он столкнулся с трудностью и требует принятия решения о том, в каком направлении двигаться, либо когда диспетчер решает остановить автоматическому выполнение, так как, по его мнению, рабочие параметры системы вышли из нормы. Именно тут ошибки человека проявляются наиболее сильно.

Ошибки, вносимые человеком, начинают сказываться после того, как автоматическая система начинает функционировать, поэтому очень важно для диспетчера-человека вовремя вмешаться и предпринять действия.

Существуют несколько факторов, оказывающих влияние на решение вмешаться, принимаемое диспетчером, и на успех вмешательства:

- компромисс между желанием собрать как можно больше информации и вовремя предпринять необходимые действия. Чем больше информации собрано и чем большее число источников использовано, тем более надежным будет решение о причине неполадки и о том, какие действия следует предпринять;

- риск. Диспетчер может действовать либо в соответствии с критерием измежания риска, либо руководствуясь более нейтральным критерием ожидаемого значения;

- умственная нагрузка. Эта проблема стоит наиболее серьезно. Когда системы диспетчерского управления функционирует в автоматическом режиме, нагрузка на диспетчера практически равна нулю. Однако в случае неожиданной неисправности, когда требуется быстрое вмешательство, нагрузка на диспетчер может быть значительно выше, чем при обычном ручном управлении.

Социальные последствия и будущее диспетчерского управления. Почти нет сомнений в том, что по мере совершенствования компьютеров, датчиков и дисплеев диспетчерское управление будет становиться все более превалирующим. Развитие будет происходить в двух направлениях:

- выполнение все больше числа полуавтоматических задач будет контролироваться одним диспетчером;

- будут совершенствоваться когнитивные средства поддержки, включая экспертные системы для планирования, обучения, контроля, обнаружения неисправностей и самообучения.

Наиболее важные проблемы:

- безработица;

- десоциализация (личные контакты будут заменяться общением посредством ЭВМ);

- удаленность труда (нет контакта с обрабатываемым изделием);

- дисквалификация;

- боязнь сделать что-то не так;

- дискомфорт ответственности;

- техническая безграмотность;

- мистификация;

- осознание неэффективности собственного труда;

- безответственность.

Все вместе можно назвать «отчужденностью».

Технический и эргономический аспект автоматизированного производства. АПС являются социотехническими системами, поэтому для эффективного проектирования таких систем требует как знание технических аспектов, так и учет ЧФ. Для определения функция человека в подобной системе необходимо знать особенности технических систем, с которыми взаимодействует человек.

АПС – системы, обеспечивающие эффективное использование ЭВМ для административного управления, контроля и эксплуатации производственного оборудования. Базовые элементы АПС – станки с ЧПУ. Другое достижение – гибкая производственная система (ГПС).

ЭВМ используется:

- прямым образом (ЧПУ);

- косвенным образом (планирование, программирование и др).

Преимущества АПС:

- производительность;

- качество;

- короткий производственный цикл;

- исключение рутины и опасности.

Базовые элементы АПС:

- механические оборудование;

- устройства контроля;

- транспортные устройства;

- ЭВМ (контроллеры);

Все вместе – ГПС.

Преимущества ГПС - все то же самое. Основной сдерживающий фактор – крупные капительные вложения.

Проектирование эргономических требований к СУ воздушным движением. Проблема состоит в обеспечении эффективного, безопасного, регулярного и четкого управления воздушным движением осуществляется посредством сложной СЧМ, в которой роль человека – решающая для успешной работы с целом. Авиадиспетчеры очень зависимы от индикационного оборудования.

Они должны уметь успешно взаимодействовать не только с упомянутым оборудованием, но также с обширной сетью персонала – пилоты, другие диспетчеры, метеорологи, инспекторы. Работа СУВД настолько важна для обеспечения безопасности, что индивидуальная ответственность и обязанности каждого диспетчера должны тщательно учитываться при проектировании систем.

СУВД:

- общая сеть ВД страны;

- навигационное оборудование, диспетчерские службы;

- аэропорты и посадочные площадки;

- полетные карты и информационные службы; - правила, инструкции, процедуры;

- техническая информация, персонал и материальные средства.

Управление воздушным движением было и сейчас находится в процессе непрерывного развития. Наступила пора развития автоматизации.

Ключевые условия работы современного авиадиспетчера:

- крайне высокая личная ответственность;

- стабильная и высокая работоспособность;

- работа состоит из легко проверяемых, тщательно контролируемых заданий;

- огромное число координаций между коллегами, руководителями полетов и пилотами;

- сложности с опознаванием и формированием ответа на особые комбинации условий;

- наличие серии операционализированных подразделений, характер и режим работы которых требует творческого потенциала и умения быстро принимать правильные решения;

- динамизм обрабатываемой информации;

- критическая зависимость от оборудования.

СУВД должна работать не только хорошо, но и стабильно. Надежность и готовность – важнейшие требования. Работоспособность обеспечивается путем схемного элементного резервирования, запаса мощности и т.д. Важно обеспечить ремонт и профилактику.

ГОСТ 7.32-2001