2.3 Классификация авт0маизированных систем управления (асу) и их инженернопсихологическии анализ

Уровень автоматизации систем “человек техника“ меняет функции управления, реализуемые человеком - оператором сложность деятельности человека – оператора в основном за счет сенсорного и логического компонентов деятельности. Организация же деятельности человека – оператора форма и содержание самой деятельности определяются целевым назначением машины или системой управлении. Классификация автоматизированных систем управления основывается на следующих критериях: • целевое назначение системы; • особенности оперативных задач; • особенности переменных процесса управления; • особенности компонент пульта управления; • условия работы человека-оператора. Перечисленные критерии обусловливают уровень автоматизированной системы управления. позволяющий более целенаправленно решать вопросы учета человеческого фактора при конструировании технических устройств. Наиболее характерны автоматизированные системы управления движущимся объектом; диспетчерского типа; средствами сбора информация (наблюдения за обстановкой); энергетическими установками; технологическими процессами циклического типа. Рассмотрим перечисленные типы подробнее. Автоматизированные системы управления движущимся объектом. Для них характерны два основных вида: • управляющая система (включая человека-оператора) расположена на самом движущемся объекте; • управляющая система размещается стационарно, вне движущегося объекта. Целью управляющей системы является обеспечения достижения объектом управления заданного пункта а течение заданного времени. Этой цели подчинено решение оперативных задач. Главными на них являются достижение и удержание заданных или выбор и удержание оптимальных значений переменных движения, а также обеспечение безопасности движения. Основными управляющими переменными являются курс, скорость, высота (глубина), крен, дифферент я т. д. Человек-оператор должен получать информацию о параметрах внешней среды, характеризующих метеорологические условия, о наличии объектов в движения. их характеристиках и т. п. Наиболее характерными индикаторами в системах управления движущимся объектом до недавнего времени были шкальные (стрелочные), контрольно-измерительные приборы. Отклонение указателя давало возможность оператору сразу же оценивать направление изменения переменной, примерную его величину и развертывание во времени. В результате регулирующие действия человека-оператора осуществлялись на основе наглядно представленных признаков. Изучение деятельности человека показывает, что в этом случае его временные задержки значительно меньше, чем при получении и сопоставлении числовых в связи с возрастанием скорости движения объектов потребовался переход к комплексным средствам отображения информации с сохранением усилением наглядности основных признаков. Органы управления в рассматриваемых системах должны обеспечивать плавные, легко дозируемые по скорости и амплитуде движения человека. В основном для этой цели используются органы управления вращательно-рычажного типа. Работа операторов, управляющих движением объекта, имеет характерные особенности. Эти особенности обусловлены высокой скоростью изменения переменных движения, внезапным развитием предельных состояний или критических ситуаций, высокой вероятностью развития неожиданных изменений внешних условий в зоне движущегося объекта и т. д. Для операторов, находящихся на самом движущемся объекте, указанные особенности имеют важное значение в генезисе эмоциональной напряженности. Кроме того, операторы подвергаются воздействию ускорения, перепадов, давлении, температуры вибрации, качки, шума т. в., которые могут оказывать существенное неблагоприятное действие на организм человека. Следует также отметить, что, жесткие ограничения габаритов поста управлении создают иногда весьма серьезные трудности для наиболее рационального размещения оборудования обеспечения оператору возможности оптимального наблюдения и действий. Нередко условия работы требуют специального снаряжения для оператора (скафандр), которое может вызвать изменения как отдельных рабочих характеристик, так и в целом работоспособности. Наконец, следует указать, что рабочий процесс операторов систем управления движущимся объектом наряду с высокоактивными периодами может включать в себя и монотонные, однообразные малоактивные периоды. Они характерны для режимов работы с использованием автоматов (автопилот, авторулевой и т. д.) или при наличии однообразных условий (подобно тем, которые, например, имеют место на малооживленных междугородних автомобильных трассах особенно в ночное время). Очевидно, что к операторам, управляющим движущимися объектами, предъявляются жесткие требования со стороны системы. Необходимо наличие у них таких развитых общепсихогических качеств, как решительность способность быстрой оценки обстановки, и принятию решении, эмоциональная устойчивость способность к распределению внимания, способно сохранять высокую готовность к действию, высокие сенсорные качества и доведенные, до автоматизации определенные двигательные навыки. Самые высокие требования следует предъявлять к состоянию здоровья и физической подготовленности, операторов систем, особенно при размещении поста управления на движущемся объекте. Диспетчерские автоматизированные системы управления. Наиболее характерными являются, транспортные и диспетчерские системы распределения энергии. Их целевое назначение — обслуживание заявок. Основными оперативными задачами являются • прием заявок на обслуживание; • установление очередности обслуживания; • контроль загрузки каналов обслуживания; • контроль исполнения команд. Оператор должен получать информацию, позволяющую ему принимать решение, во-первых, о значимости той или иной заявки (например, курс, высота, удаленность, тип и состояние самолета, запрашивающего разрешение на посадку); во-вторых, состоянии каналов обслуживания в связи с этим наиболее характерными средствами отображения информации являются экраны, планшеты, и мнемосхемы, которые позволяют получать наглядную картину ситуации. Конкретные характеристики объектов могут сообщаться оператору -диспетчеру в виде цифровых или буквенных формуляров, каждый знак которых обозначает определенное свойство объекта. В качестве основных органов управления на пульте диспетчера используются переключатели для большинства диспетчерских систем характерно наличие каналов двухсторонней радиотелефонной связи. Работа операторов - диспетчеров в течение всей смены обычно бывает очень интенсивной (иногда с колебаниями в зависимости от времени суток или времени года). При этом наблюдается неравномерность поступления заявок на обслуживание, исключающая возможность ритмичности в работе. Деятельность диспетчера в большинстве случаев характеризуется большим эмоциональным напряжением, связанным с высокой ответственность. К оператору-диспетчеру предъявляются высокие требования прежде всего в отношении объема внимания и оперативной памяти, тактического и стратегического мышления и, наконец, способности быстрого принятия решений. Оператор диспетчерских систем должен обладать высокой эмоциональной устойчивостью. В противном случае оператор оказывается не в состоянии принять решение в критической ситуации. Для операторов систем с двухсторонней радиотелефонной связью большую роль играет дикция (разборчивость и выразительность речи). Автоматизированные системы управления средствами сбора информации (наблюдения за обстановкой). Предназначены для получения информации о наличии объектов в определенных зонах воздушной или водной среды. Главными оперативными задачами человека является: обнаружение объекта, его опознание и наблюдение за изменениями местоположения объектов в пределах границ контролируемого пространства. В отличие от диспетчерских, в системах наблюдения за обстановкой оператор в большинстве случаев не имеет возможности как-либо влиять на перемещение объекта или устанавливать с ним контакт в виде, например, обмена радиосообщениями. Поэтому рабочий процесс осуществляется как управление средствами сбора информации в системе «технические детва наблюдения -человек». Характерными средствами отображения информации в системах наблюдения за обстановкой являются индикаторные устройства экранного типа, обеспечивающие круговой или секторный «обзор» пространства. На индикационных устройствах отображается либо сигнал, посланный системой наблюдения и отраженный от объекта (радиолокационные станции), либо сигнал, генерируемый самим объектом наблюдения (например, шум винтов судна). Оператору наглядно представляется взаимное расположение объектов, их передвижение и обеспечивается возможность измерения их удаленности и координат. Органы управления в системах наблюдения за обстановкой представлены в основном разного рода настроечными вращательными рукоятками, маховичками и т.п. Условии работы в таких системах требуют постоянного внимания. Как правило, наблюдение за крапом ведется при пониженной внешней освещенности, так как сигнал имеет малую, яркость. Пониженная освещенность в помещении способствует повышению чувствительности зрения, а уменьшение внешней засветки экрана повышает контрастные яркостные отношения сигнал — фон. Однако при пониженной освещенности ухудшаются условия выполнения других действий. Кроме того, в силу необходимости местной подсветки других элементов оборудования возникает неравномерность яркости поля зрения, вызывающая дополнительную нагрузку на механизмы адаптации зрительной системы человека. В течение смены могут быть резкие перепады интенсивной и малоактивной, монотонной деятельности. Оператор системы наблюдения должен обладать способностью к длительной концентрации внимании, 6ольщм объемом оперативной памяти, достаточно развитыми органами чувств, прежде всего зрением и слухом. Автоматизированные системы управления энергетическими установками. Различают автоматизированные системы управления энергетическими установками транспортных средств и стационарные. Целевое назначение систем данного типа — обеспечение работы машины -источника энергии в оптимальном или заданном режиме в течение определенного времени. Оперативные задачи в системе можно представить как контроль и регулирование энергетического оборудования, контроль и регулирование нагрузки, контроль энергоресурсов, защита энергетической установки. Основными переменными контроля и регулирования для оператора являются переменные (напряжение, сила тока, давление, температура и т. п.) и переменные оборудования (техническое состояние и рабочее положение отдельных элементов скорость вращения, изоляция, сопротивление, вибрация средствам и отображения информации в системах явления энергетическими установками являются мнемосхемы, а также цифровые и стрелочные контрольно- измерительные приборы. Мнемосхемы обеспечивают оператору наглядное представление об отдельных элементах системы и их взаимосвязи. Они призваны оптимизировать процессы технической диагностики (ввиду сложности систем) и выбора правильного решения при вмешательстве в технологический процесс, особенно в критических ситуациях. Однако в работе оператора, управляющего энергетической установкой. Пожалуй, большее место, чем в работе операторов других систем, занимают операции измерения переменных. Это связано с необходимостью точного учета моторесурсов, времени работы и т. п. Измерения обеспечиваются в основном стрелочными и цифровыми контрольно- измерительными приборами. Наиболее характерными органами управления в данных системах являются различные переключатели и регуляторы. Условия работы характеризуются достаточно большим однообразием в силу высокой (как правило) степени автоматизации. Основной функцией управления, реализуемой оператором, является контроль. В условиях такой деятельности остро стоит проблема сохранения готовности к действию в критических ситуациях. От оператора требуется быстрое принятие решения, основывающееся на правильном техническом диагнозе. Именно поэтому посты операторов энергетических установок располагаются в непосредственной близости от самих агрегатов. Это связано с возможным неблагоприятным воздействием шума, вибраций, высокой температуры и т. п. Такие условия чаще всего характерны для постов управления энергетическими установками транспортных средств. Операторы могут также подвергаться воздействиям ускорения, качки, изменения климатических, погодных и других физических условий внешней среды. Оператор автоматизированной системы управления энергетической установкой должен обладать глубокими знаниями устройства оборудования, взаимодействия отдельных узлов. Он должен хранить в памяти множество количественных характеристик различных переменных и параметров, уметь реализовать эти данные при постановке технического диагноза, уметь осуществлять РЧ Управление. Работа на транспорте энергетических установках выдвигает дополнительные требовании к состоянию здоровья оператора. Автоматизированные системы управления технологическими процессами циклического типа. Широко используются во всех отраслях промышленного производства. Предназначаются обычно для массового выпуска каких-либо изделий или веществ. В течение одного цикла технологического процесса начальная форма продукта может (в зависимости от особенностей производства) доводиться либо до конечной (изделие, определенной количество вещества), либо до промежуточной формы, пригодной для последующей обработки. В качестве оперативных задач человека, управляющего технологическими процессами такого типа, выдвигаются: регулирование работы блоков автоматического оборудования; выполнения отдельных операций с использованием механизированных блоков оборудования; обеспечение заданного ритма циклов технологического процесса; контроль качества продукции. Основными параметрами контроля и регулирования в автоматизированных системах управления технологическими процессами циклического типа являются: переменные физического состояния продукта (температура, размер, вес, цвет и т. п.) и Переменные состояния оборудования. В качестве средств отображения информации наиболее часто используются световые и звуковые сигнализаторы, а также шкальные индикационные устройства. Типичными органами управления, используемыми на постах управлении систем данного типа, являются кнопки, педали, маховички и рычаги. Условия работы оператора характеризуются монотонностью, выраженной тем сильнее, чем чаще осуществляются циклы технологического процесса. При этом монотонностью связана с выполнением однообразных, повторяющихся действий или в осуществлении функций контроля. Монотонность нередко сочетается с высокой загрузкой оператора, что заставляет предъявлять требований устойчивости его рабочих характеристик, быстроте действий концентрации внимания. Анализ автоматизированных систем с позиции специалиста по инженерной психологии позволяет убедиться в наличии как структурных, так и функциональных особенностей организации и реализации процессов управления. С этим связаны существенные различия форм конкретной деятельности человека-оператора, причем различие касается прежде всего действий человека по приему переработки и выдаче информации. Особенности приема переработки и выдачи информации в рабочих процессах специалистов оперативного профиля могут быть взяты и качестве основы для классификации видов деятельности. В целом можно отметить, что существенные различия в конкретной деятельности операторов систем различного целевого назначения и различия в требованиях, предъявляемых к операторам, обусловливают строго дифференцированный подход к решению вопроса о согласовании характеристик человека и техники.