1.8. Пропускная способность человека-оператора

При эргономической оценке деятельности человека-оператора, заня-

того в системе управления, большое значение имеет пропускная спо-

собность оператора, и прежде всего его пропускная способность по при-

ему и переработке информации.

Прием информации – совокупность психических процессов, с помо-

щью которых осуществляется восприятие человеком сигналов внешнего

мира. Принято выделять 4 основных режима работы оператора при при-

еме информации: 1) поиск и обнаружение сигналов (выделение сигна-

лов из шума), 2) различение сигналов; 3) идентификация (установление

тождества сигналов); 4) опознание – соотношение поступающих сигна-

лов с заданной системой эталонов или признаков с последующим деко-

дированием сигналов.

Органы чувств человека воспринимают ограниченное количество ин-

формации, определяемое пропускной способностью человека. Пропуск-

ную способность человека в некоторых случаях можно выразить в и уни-

фицированных единицах, например в битах. Уменьшение частоты посту-

пления сигналов снижает активность оператора и увеличивает его ошибки

так же, как и увеличение количества поступающей в систему информации.

Оценка согласованности потока перерабатываемой информации про-

пускной способности человека является одной из важнейших задач эр-

гономики. Условие согласования количества информации, поступающе-

го к человеку Jвх (бит) и перерабатываемого им Jпер (бит) следующее

Jвх ≤ Jпер. (1.3)

Общее количество информации, поступающей к человеку-оператору

Jвх , воспринимаемой им перерабатываемой и передаваемой

Jвх = Jсои + J реч + Jпис , (1.4) 28

где Jсои – информация, поступающая на средства отображения инфор-

мации (СОИ); J реч – речевая информация, поступающая по селектору,

телефону, радиосвязи или лично в виде указаний, разрешений, приказов

и т. п.; Jпис – письменная информация, поступающая в виде приказов,

распоряжений, справок и т. п.

В эргономике при проектировании операторской деятельности с ин-

формационными моделями используют понятие потока информации,

и

F нф (бит/с), определяемого

Jвх

и

F нф =

, (1.5)

см

T

где Tсм – продолжительность рабочей смены, с.

Пропускная способность (скорость переработки) человека-операто-

ра – наибольший объем принимаемой и перерабатываемой информа-

ции, которую человек может пропустить «через себя» при заданной тех-

нической оснащенности рабочего места и определенных знаниях и уме-

ниях самого человека. Пропускная способность характеризует степень

приспособленности человека к потоку информации. Оптимальная ско-

рость приема и переработки информации V = 0,5 – 5 бит/с.

Условие согласования потока информации, поступающего на средст-

ва отображения информации и

F нф и перерабатываемого человеком-

оператором ч

F ел (бит/с) следующее

и

F нф ≤ ч

F ел . (1.6)

Если и

F нф > ч

F ел , то человек-оператор начинает пропускать сигна-

лы, задерживать их передачу или воспроизведение, т. е. допускать

ошибки, снижающие общую эффективность работы или вообще оста-

навливающие её.

Приняв поступающую информацию, оператор, так или иначе, её об-

рабатывает, и в процессе обработки информации решающая роль при-

надлежит памяти. Память – способность к воспроизведению прошлого

опыта, одно из основных свойств нервной системы, выражающееся в

способности хранить информацию о событиях внешнего мира и реакци-

ях организма. Память служит основой приобретения знаний, навыков и

умений и их последующего использования.

29

В зависимости от продолжительности закрепления и сохранения за-

поминаемого материала различают долговременную, кратковременную

и оперативную память.

Долговременная память – подсистема памяти, обеспечивающая

длительное, соизмеримое с продолжительностью жизни сохранение

временных связей (умений и навыков). Долговременная память устойчи-

ва к чрезвычайным воздействиям и не всегда доступна сознанию. Счи-

тается, что ёмкость долговременной памяти практически неограниченна.

Можно сказать, что принцип действия долговременной памяти «запом-

нил–помню».

Кратковременная память – подсистема памяти, обеспечивающая

непродолжительное сохранение материала после его восприятия.

Кратковременная память участвует:

– в получении и обработке информации извне;

– в извлечении информации из долговременной памяти;

– в выработке адекватных реакций.

Кратковременная память считается уязвимой к чрезвычайным воз-

действиям, которые приводят к ее нарушению и развитию ретроград-

ной амнезии. Принцип действия долговременной памяти «запомнил–

помню–забыл».

Оперативная память – подсистема памяти, которая непосредствен-

но включается в регулирование деятельности человека для удержания и

фиксации ее промежуточных результатов. По мере продвижения к ко-

нечному результату этот промежуточный материал может забываться.

Оперативная память складывается из актуальных на данный момент

образов, поступающих из долговременной и краткосрочной памяти. Счи-

тается, что объем оперативной памяти взрослого человека составляет

7 ± 2 смысловые единицы. Принцип действия оперативной памяти «за-

помнил–забыл», т. е. информация запоминается только на период вре-

мени, который требуется для решения конкретной задачи.

В связи с ограниченным объёмом оперативной памяти необходимо

при подаче сигналов следовать следующим правилам:

• количество информации, поступающей к человеку-оператору,

должно соответствовать объему его оперативной памяти ( 7 ± 2 смы-

словые единицы);

• так как информация к человеку-оператору поступает в основном в

закодированном виде, интервал между подачей порций информации дол-

жен быть не менее времени, необходимого на раскодирование сигнала;

• повышение надежности и скорости запоминания сигналов может

быть достигнуто путем сворачивания информации в крупные информа-

ционные структуры, которые при необходимости можно легко развер-

нуть и раскодировать;

30

• для устойчивого запоминания информации необходимо своевремен-

но освобождать оперативную память от ставшей ненужной информации.

Соотношение между видами памяти зависит от характера решаемых

задач, структуры деятельности оператора и степени важности воспри-

нимаемой и запоминаемой информации.

Пропускная способность является функцией большого количества

факторов. Она зависит от возможности органов чувств по обнаружению,

различению и опознанию сигналов, типа и характера решаемой задачи,

роли степени участия оператора в работе СЧМ, объёма и вида выводи-

мой на средства отображения информации, способа кодирования, зна-

чимости поступающих сигналов, наличия помех, уровня тренированно-

сти, работоспособности, состояния среды и других параметров.

В системах управления «человек–машина–среда» человек и техни-

ческое средство выступают как союзники, и их действия направлены на

достижение общей цели. В связи с этим СЧМ удобно рассматривать как

систему массового обслуживания (СМО), потоком требований (заявок)

для которой, на уровне пооперационного анализа, могут быть элементы

алгоритма трудовой деятельности. Прибором, обслуживающим требо-

вания, является человек-оператор. Тогда как в любой СМО оптимизи-

руемыми показателями функционирования такой системы могут быть

среднее время нахождения требования в ожидании обслуживания ( t ож )

и среднее время нахождения требования в системе в целом ( tс ).

Пропускную способность человека оператора в такой системе может

охарактеризовать коэффициент загрузки человека-оператора Кз, значе-

ние которого для эргатических систем диспетчерского типа не должно

превышать 0,75–0,8 (в зависимости от класса системы).

N

t

тр с

K =

≤ 0 75

,

0 8

,

з

÷

, (1.7)

Tтр

где Nтр – число требований, поступивших за период трудовой дея-

тельности; Tтр – продолжительность периода трудовой деятельности

(рабочая смена); tс – среднее время нахождения требования в системе.

Если условие K ≤ 0 75

,

0 8

,

з

÷

не выполняется, то сокращаются ре-

зервные возможности организма человека-оператора, что приводит к

снижению работоспособности и продуктивности трудовой деятельности,

увеличивает утомление и, соответственно, увеличивается количество

ошибок, цена которых в управляющих системах железнодорожного

транспорта очень высока.

31

Среднее время нахождения требования в системе ( tс ) определяется

по известной формуле теории массового обслуживания

tс = t обсл + t ож , (1.8)

где t обсл – среднее время обслуживания одного требования в системе;

t ож – среднее время ожидания обслуживания требования в системе.

Как уже было сказано, требованием в данном случае будет считаться

любой элемент алгоритма трудовой деятельности (элементарная опе-

рация или логическое условие). За среднее время обслуживания одного

требования в системе ( t обсл ) можно принять математическое ожидание

времени обслуживания M( t

)

обсл определяемое по формулам матема-

тической статистики

n

M( tобсл ) = ∑ ti pi , (1.9)

i =1

где ti – время обслуживания конкретного требования (заявки); pi – час-

тота встречаемости данного требования; n – общее число различных

требований по всем вариантам всех алгоритмов за весь период трудо-

вой деятельности (смену).

Среднее время ожидания обслуживания требования в системе зави-

сит, прежде всего, от закона распределения длительности времени об-

служивания t обсл . При этом работа ДСП во взаимодействии с органами

управления рассматривается как функционирование одноканальной сис-

темы массового обслуживания с одним обслуживающим прибором.

Тогда среднее время ожидания обслуживания требования в системе оп-

ределяется по следующим формулам:

а) при показательном распределении времени обслуживания

ρ

t ож = µ − λ ; (1.10)

б) при нормальном распределении времени обслуживания

ρ

t ож = (

; (1.11)

2 µ − λ )

32

в) при эрланговском распределении времени обслуживания

ρ(1+ k)

t ож =

; (1.12)

k

2 ( µ − λ)

г) при произвольном распределении времени обслуживания

2

ρ

t ож =

[ 2

1 + ν обсл ]; (1.13)

2 λ(1− ρ )

где λ – средняя интенсивность потока поступающих требований;

µ – интенсивность обслуживания; ρ – загрузка системы массового об-

λ

служивания, ρ =

ν

µ ; обсл – коэффициент вариации времени обслужи-

вания; k – параметр Эрланга;

По результатам расчета коэффициента загрузки Kз делается вывод

о способности человека-оператора принять и переработать всю необхо-

димую информацию, выполнить управляющие все действия и, в случае

необходимости, делаются предложения по снижению Kз .