5.2. Надежность эргатических систем

Важнейшим условием для повышения качества и эффективности про-

изводства является обеспечение высокой надежности работы всей эрга-

тической системы.

Под надежностью СЧМ следует понимать способность системы решать

возложенные на него функции своевременно и точно на протяжении задан-

ного времени с минимальными затратами сил, средств, энергии.

Определяя надежность эргатической системы, необходимо учитывать

следующее:

– единые для всех звеньев системы показатели надежности должны по

возможности включать в себя в явном виде показатели ее отдельных

звеньев – человека и техники;

– использование математического аппарата и методов расчета теории

надежности технических средств при оценке деятельности человека имеет

ограниченный характер;

– универсальное выражение для определения надежности эргатиче-

ских систем вряд ли возможно из-за различия протекающих в этих систе-

мах процессов управления.

Критерии надежности можно объединить в группы: безотказность, вос-

станавливаемость, готовность и своевременность. В качестве основных они

включают показатели: вероятность безотказной работы, среднее время без-

ошибочной работы, частота отказов, среднее время восстановления, коэф-

фициент готовности, вероятность своевременного выполнения задания.

91

Любые нарушения в работе системы, вызывающие частичную или пол-

ную утрату ее работоспособности, определяются как отказ.

Результатом самоконтроля человеком своих действий и исправления

допущенных им ошибок служат показатели восстанавливаемости.

Показатели своевременности действий используют потому, что пра-

вильные, но несвоевременные действия не приводят к достижению цели,

т. е. дают тот же результат, что и ошибка. Исследования ошибок и отказов

человека – одно из актуальных направлений современных научных иссле-

дований. Под ошибкой понимают элемент, нарушающий целенаправленное

протекание деятельности и приводящий к нежелательному результату.

Все ошибки, допускаемые человеком, условно делят на группы: по вре-

мени выполнения действий, самим действиям и грубые. Грубые ошибки ха-

рактеризуются замещением одних действий другими. Чаще всего они обу-

словлены утомлением оператора, расстройством его здоровья, детрениро-

ванностью. Ошибки человека можно классифицировать как закономерные и

случайные. К закономерным относят ошибки, которые могут быть устране-

ны при создании оптимальных условий для деятельности, к случайным –

ошибки, вызванные вероятностным характером поведения человека.

По характеру проявления ошибки бывают систематическими, обусловлен-

ными неучтенными факторами, личностными причинами, а также случай-

ными, обусловленными нестабильностью условий труда или действий че-

ловека, различием индивидуальных качеств людей.

Отказ – состояние, при котором человек не может выполнять возло-

женные на него функции из-за утомления, временной утраты работоспо-

собности и др. Отказ может быть временным неустойчивым – ошибкой;

временным устойчивым, для устранения которого требуется предоставле-

ние специального времени или условий; окончательным – неустранимым;

оперативным – цель не достигнута из-за дефицита времени.

Ошибки и отказы используют в расчетах показателей надежности че-

ловека и системы в целом.

Основной показатель безошибочности – вероятность безошибочного

выполнения работы:

m

Pб

=

/ о

, (5.1)

N

где т – число правильно решенных задач (действий); N – общее число

решаемых задач (действий).

Для типовых, часто повторяющихся действий показателем безошибоч-

ности служит также интенсивность ошибок:

92

( N − m)

λб

=

/ о

, (5.2)

N ⋅ T

где T – среднее время выполнения данного действия.

Необходимо отметить, что эта формула справедлива лишь для време-

ни устойчивой работоспособности оператора.

Основной показатель восстанавливаемости – вероятность исправления

ошибки:

P

= P ⋅ P

⋅ P (t )

исп

к

обн

и

, (5.3)

где Рк – вероятность выдачи контрольного сигнала системой; Робн – вероят-

ность обнаружения оператором этого сигнала; Ри(t) – вероятность исправ-

ления ошибки при повторном решении задачи в течение времени t.

Показатель готовности оператора — коэффициент готовности, т. е. ве-

роятность включения человека в работу в любой произвольный момент

времени:

T

K

о

оп = 1 −

, (5.4)

T

где То – время, в течение которого оператор не может принимать поступаю-

щую к нему информацию (перегружен, занят и др.); T – общее время работы.

Формула для определения этого показателя не позволяет учесть влия-

ние врабатываемости или утомления, и поэтому ее применяют только для

периода устойчивой работоспособности оператора.

Правильные, но несвоевременные действия обычно приводят к недос-

тижению цели системой. Основной показатель своевременности – вероят-

ность своевременного выполнения работы:

св

P

= P{ tоп < Tл}, (5.5)

где tоп – время решения задачи; Tл – лимит времени, превышение которого

рассматривается как ошибка.

По статистическим данным эту вероятность можно определить по

формуле

N − m

P

нс

св =

, (5.6)

N

где mнс – число несвоевременно решенных задач.

93

В деятельности человека можно выделить ряд функций, которые он

выполняет с неодинаковой надежностью. Это прием информации, приня-

тие решения, формирование результата, реализация решения.

При приеме информации диспетчер, например, часто допускает ошиб-

ки из-за сбоя внимания: рассеянности, неправильного его распределения,

отвлечении (в течение 1 ч активной сосредоточенной работы за пультом

ДЦ диспетчер допускает свыше 30 отвлечении общей продолжительно-

стью свыше 45 мин). Большое число ошибок происходит из-за отказов ор-

ганов чувств.

Даже при высокой квалификации, идеальной конструкции технических

средств, рациональной организации труда нормальный здоровый человек

допускает одно-два ошибочных действия на сотню. При современной высо-

кой социальной и стоимостной значимости человеко-машинных систем та-

кой объективный уровень надежности человека недостаточен.

Одна из основных причин ошибок человека – высокий динамизм условий

его деятельности. Наиболее характерно это для работы железнодорожных

диспетчеров, и прежде всего тех, кто руководит движением поездов на уча-

стках. Поэтому важная особенность функционирования эргатической сис-

темы – зависимость ее надежности от времени, необходимого на реализа-

цию человеком алгоритма. Несмотря на работоспособное состояние техни-

ческих средств и человека, могут появиться отказы от недостатка времени

на выполнение ряда операций внутри алгоритма.

При расчетах надежности эргатических систем необходимо учитывать

и качественные характеристики надежности, которые обусловлены:

– эргономическим соответствием техники и характера решаемых задач

возможностям и потребностям человека;

– обученностью человека, соответствием его профессионального уров-

ня сложности и требованиям выполняемой работы;

– индивидуальными особенностями человека (здоровье, состояние нерв-

ной системы и др.) и их согласованностью с требованиями профессии.

После вычисления частных количественных показателей в соответст-

вии с общими правилами нахождения вероятностей сложных событий оп-

ределяется вероятность выполнения задачи всей системой Pсчм.

с

P чм = ч

P ⋅ т

P , (5.7)

где Pч – вероятность выполнения задачи (надежность) человеком-опе-

ратором; Pт – вероятность выполнения задачи (надежность) техниче-

скими устройствами.

Недостаточная надежность существующих технических средств и не-

достаточное их число компенсируются только возрастающим использова-

нием возможностей человека. Неудовлетворительная организация и про-

ектирование СЧМ маскирует увеличение загрузки и, следовательно, износ

94

человека. Пока успешно решаются лишь начальные этапы помощи опера-

тору: машинные сбор, представление и документирование информации.

Однако они не снижают плотности потока сообщений, а только преобра-

зуют его. Именно по этой причине или по крайней мере в большей степени

из-за нее оператор параллельно с машинами обрабатывает информацию.

Это дань реальному уровню развития техники, главным образом, ее на-

дежности. Но полная надежность техники неосуществима, поэтому един-

ственный выход – развитие технических устройств управления, передача

им все большей части объема обработки информации, предоставление

комплексной информации в сжатой форме. И всё-таки человек останется

единственным (а иногда единоличным) звеном, от которого зависят на-

дежность и эффективность человеко-машинной системы в целом. Требо-

вания к таким его личным качествам, как производительность, точность,

надежность и эффективность, будут расти и постоянно повышаться.