4.2. Этапы и временные параметры операторской деятельности

Рассмотрим основные этапы деятельности оператора при управлении дистанционной автоматизированной системой, когда оператор не видит непосредственно управляемый объект (УО), а оценивает его состояние на основании восприятия информационной динамической модели (СОИ), наглядно имитирующей реальное состояние объекта или процесса. Такую модель в эргономике называют информационной моделью (ИМ). Очевидно, что будущее за такими системами управления.

Процесс деятельности состоит из следующих четырёх этапов: восприятие (приём) информации, её оценка и преобразование, принятие решения, приведение принятого решения к исполнению.

Первый этап–восприятие информации (t₁,c) включает три качественно различные операции (стадии):

• обнаружение–стадия в ходе которой оператор выделяет сигнал или объект на основе возникающих ощущений, т.е. на уровне рецепторов, но ещё не может судить о его признаках;

• различение-стадия восприятия, когда оператор может выделить отдельные признаки и сигналы, например, шкала, стрелки или указатели на СОИ, мигающие радиолокационные сигналы на экранах СОИ и т.д.;

• опознавание объекта восприятия. На этой стадии определяется принадлежность сигнала или объекта к определённому классу на основании качественных признаков, знание и представление о которых сформировано на основе эталонов памяти, полученных во время тренировки и обучения, таким образом формируется чувственный (перцептивный) образ-эталон, хранящийся в оперативной памяти. Для знакомой ситуации процесс восприятия информации является одномоментным и целостным, благодаря единым оперативным единицам восприятия. В операторской деятельности они называются оперативными единицами деятельности и делятся на технологические (установки, оборудование, технологические участки, направление потоков и т.д.), функциональные (включение–отключение, увеличение–уменьшение, подъём–спуск и т.д.) и информационные (информационные модели) и т.д.

В случае нестандартной и незнакомой ситуации продолжительность этапа зависит от сложности воспринимаемой информации, количества сигналов или признаков–n и определяется по формуле: , где а–коэффициент, отражающий степень сложности оценки ситуации, для АСУ принимается а=0,057; b–постоянная, зависящая от характера действия оператора. При раздельных манипуляциях оператора (регулировка, включение, контроль одного показателя и т.д.) b=0,920; при одновременном выполнении нескольких действий (регулировка ОУ и визуальный контроль нескольких объектов, СОИ и т.д.) b=1,330.

Воспринятая с помощью рецепторов (в основном зрительными) ИМ поступает в ЦНС, в результате чего в сознании оператора формируется образ УО, который называется концептуальной моделью (англ. Концепт-представление, понятие).

Видеотерминалы (дисплеи) играют важную роль в формировании концептуальной модели УО, успешном поиске решений различного рода задач с помощью ЭВМ. Таким образом, эффективность взаимодействия между человеком и ЭВМ в значительной степени зависит от рациональность средств ввода и вывода информации.

Второй этап–переработка информации (t₂,c) состоит из процессов оценки или анализа, обобщения информации и основан на сравнении КМ полностью и образов-эталонов, отображающих оптимальное состояние УО. В результате сравнения у оператора формируется оперативный образ ситуации.

На скорость протекания этого этапа влияет метод кодирования информации, степень сложности ИМ и скорость изменения информации, отображаемой на ИМ.

Третий этап–принятие решений (t₃,c) подразумевает стратегическое и тактическое планирование последовательности выполнения операций на основе прогностического анализа возможного развития ситуации в случае изменения технологических параметров процесса, нарушающих состояние объекта управления. Всё множество проблем при принятии решений делится на формально–математические, вычислительные и концептуальные. Первые решаются с помощью алгоритмов, математических моделей и реализуются технической системой. Концептуальные решения может принимать только человек, т.к. данные проблемы зачастую уникальны, вследствии отсутствия прототипов и схожих ситуаций в прошлом опыте, и для их решения используется профессиональная подготовка и эрудиция. Этот этап является определяющим в деятельности оператора и его продолжительность зависит от следующих показателей:

• количества целей управления и соответствующих критериев оптимальности;

• временных ограничений и их влияния на критерии оптимальности. В данном классе факторов различают статические (независящие от времени) и динамические (зависящие и изменяющиеся во времени) задачи принятия решений. При наличии неопределённости принятие решений называется информационным поиском с отсроченным обслуживанием;

• наличия ограничивающих факторов или признаков типа "определённость–риск–неопределённость". Различают три группы риска: в условиях определённости (детерминированные), когда любое решение имеет однозначный исход; рискованное (стохастическое) предполагающие знание оператором вероятных результатов в множестве альтернативных вариантов решения; принятие решения в условиях неопределённости, когда каждый вариант решения имеет неизвестный (гипотетический) исход. Для каждой потенциально возможной ситуации должна определяться степень или доля риска от принятия неправильных решений и ответственность за риск должна распределяться между оператором–системой и между операторским рерсоналом в целом. Например, для некоторых АСУ от 20 до 55% всех отказов приходиться на долю операторов. Вероятность аварийной ситуации возрастает тогда, когда в сложных обстоятельствах оператор неточно воспринимает показания приборов, путает приборы или органы управления, не успевает во время отреагировать на сигнал, информацию, команду.

Исследования в области числа альтернативных логических вариантов перерабатываемых для принятия оптимального решения оператором свидетельствуют, что с увеличением числа вариантов до трёх–четырёх резко возрастает длительность этапа и вероятность совершения ошибочных действий. Применение автоматизированных вычислительных комплексов в управлении позволяет в значительной мере уменьшить нервную и умственную нагрузки оператора и свести к минимуму его ошибочные действия.

Четвёртый этап–управляющие действия (t₄,c) заключается в физической реализации принятого решения органами движения (эффекторами) или голосом. Наиболее распространенно управление системой моторными компонентами, воздействующими на ОУ. В последнее время применяется дублирование команд голосовым сигналом, биоэлектрическими импульсами мышечных тканей оператора.

Итак, общее время реакция оператора с учётом четырёх этапов деятельности составляет: , где t₁–время восприятия информации; t₂–время преобразования информации; t₃ –время принятия решения; t₄–время приведения решения в исполнение. На этом заканчивается один цикл регулирования системы Т_ц под которым понимается промежуток времени от момента изменения объекта управления до его перевода в новое (требуемое) состояние.

В описанной деятельности оперативного персонала используются такие когнитивные качества как: понимание, запоминание, внимание, мышление, прогнозирование, время реакции. От длительности протекания этих процессов зависит продолжительность цикла регулирования, быстродействие, а следовательно и эффективность работы системы управления. Особенно важную роль временные показатели играют в экстремальных и аварийных ситуациях. В совокупности длительность процесса управления зависит от временных и так называемых динамических характеристик как оператора, так и системы. Рассмотрим эти характеристики более подробно.

Для АСУ динамические характеристики системы "Ч–М" наиболее часто отражаются линейной последовательностью выполнения операций:

,

где: Т_ро–время реакции оператора; k–количество действий оператора; Т_r– время задержки сигнала в машинных звеньях системы. Оно явялется известной величиной, так как приводится в паспортных данных каждого i-го звена; n– общее количество машинных звеньев.

В обобщённом виде эту формулу можно представить следующим образом:

, где Т_оi–оперативное время, состоящие из времени получения сигнала i-го сигнала t₁ и моторного ответа на него t₄, т.е. Т_о=t₁+t₄; Т_пр–время принятия решения, зависящая от времени анализа информации, сравнения её с образами-эталонами t₂ и принятия окончательного решения t₃, т.е. Т_пр=t₂ + t₃.

Таким образом, общее время цикла составит:

С учётом количества контролируемых СОИ и ОУ оперативное время реакции оператора можно выразить формулой:

где: t_i– время на считывание (фиксацию) показаний i–го СОИ (см. табл. ); k–количество контролируемых приборов; n_i–число однотипных СОИ; t_pi–время перевода взгляда с одного СОИ на другой. Определяется линейным и угловым пространственным расположением приборов; t_im–время выполнения моторного ответа; m–общее количество ОУ; _л–время латентного (скрытого) периода реакции оператора.

Периоды фиксации t_i зависят от сложности решаемой задачи, от способа предъявления информации. Среднестатистические показатели периодов зрительных фиксаций для различных условиях поиска приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1.

Приём информации

Зрительный стимул	Время фиксации сигнала, с
Фиксация включения–выключения экрана СОИ	0,28
Считывание показателей с СОИ цифрового типа:
оптическое табло	0,45
на газоразрядных лампах	0,73
стрелочного типа	0,40–1,00
при мерцании цели	10,60
мерцание отсутствует	26,80
Цифро–буквенный формуляр:
восприятие семизначного числа	1,20
восприятие одного сигнала	0,57
Восприятие оперативной единицы информации: условных знаков	0,25–0,33
простых геометрических знаков	0,18–0,20
букв и цифр алфавита в таблицах	0,30
одного знака из четырёх	0,60
Счёт условных знаков	0,52
Обнаружение изменений в информации, обозначенной условными знаками	0,55-0,64
Перемещение взгляда на угол , 0	0,020+0,040
Выбор между: чёрным и белым	0,20
красным и оранжевым	0,27
Чтение слова, состоящего из n букв	0,022+0,009n

Латентным (скрытым) периодом реакции _л называется период временной инерции ощущения. Он характеризует динамические качества оператора и определяется как скрытое время от момента возникновения раздражителя до момента реакции на него и зависит от интенсивности раздражителя. С увеличением интенсивности подачи сигналов и пространственных характеристик _л уменьшается. Учёт скрытого времени имеет особенно большое значение в случае необходимости выполнения оператором экстренных действий (например, деятельность водителей различных видов транспорта, работа в условиях дефицита времени и т. д.). Продолжительность _l зависит от вида модальности ощущения, основные из которых приведены в табл. 4.2.

При одновременном воздействии зрительного и звукового сигнала _л двигательной реакции уменьшается с 0,34 до 0,26с. Следовательно, при управлении системой, особенно в экстремальных ситуациях рекомендуется дублирование сигналов.

Таблица 4.2.

Скрытый период реакции для разных органов чувств

Анализатор (модальность)	лат, с
Зрительный (свет):	0,15—0,32
в области центрального зрения	0,10–0,20
в области периферического зрения	0,10—0,32
реакция на движение	0,15–0,17
Слуховой (звук)	0,12—0,18
Тактильный (прикосновение)	0,09—0,22
Кинестетический (движение руки)	0,12-0,16
Вестибуломоторная реакция (вращение)	0,40
Температурный (тепло и холодно)	0,28—1, 60
Болевой	0,10 — 0,89
Обонятельный (запах)	0,31—1,00

С учётом времени реакции оператора полная формула цикла регулирования системы "Ч–М" составит:

В обстановке, жёстко детерминированной временными параметрами работы, безопасность и надёжность системы "Ч–М" обеспечивается при выполнении условия: