4.Проектирование системы «Человек - Машина»

Одна из принципиальных проблем инженерной психологии заключается в распределении функций между человеком и машиной при проектировании систем, объединяющих «машинное» и «человеческое» звено, и определении оптимального уровня автоматизации.

Одним из современных методов получения характеристик проектируемой СЧМ является имитационное цифровое моделирование функционирования системы. Машинное моделирование представляет собой процесс построения логико-математической модели предполагаемой или существующей системы «человек – машина» и компьютерное экспериментирование с этой моделью. Имитационное моделирование позволяет с помощью вычислительных устройств воссоздать наиболее существенные черты процесса функционирования системы в заданном масштабе времени, предсказать поведение сложных человеко-машинных систем в том случае, когда натурный эксперимент затруднен или невозможен (в аварийных ситуациях, при отказах оборудования, ошибочных действиях оператора).

На основе алгоритма функционирования разрабатывается компьютерная программа, которая определяет последовательность действий по преобразованию входной информации. Исходными данными для решения задачи служат математические ожидания и дисперсии времени выполнения каждой отдельной операции, вероятности ошибок оператора или отказов технического устройства и законы их распределения, коэффициенты, учитывающие обучаемость операторов в процессе деятельности, взаимосвязь и взаимодействие операторов и т.д. Соответствующие статистические характеристики получают путем неформальных опытов с использованием секундомера, опросом мнений опытных операторов и из других доступных источников информации. Если это возможно, для получения исходных данных производится натурное моделирование работы системы с участием оператора на тренажере или на реальном рабочем месте, сопряженном с компьютером, программа которого имитирует воздействие внешней среды и работу машинного звена системы.

Устанавливается система критериев, по которым будет оцениваться эффективность моделируемого варианта распределения функций. Это может быть время выполнения рабочего цикла системы, время наработки на отказ, вероятность отказа в заданном интервале времени и т.п. Программа вместе с набором исходных данных вводится в память компьютера.

Имитационное цифровое моделирование осуществляется методом статистических испытаний. Программа вычислений предусматривает выработку наборов псевдослучайных чисел. Ввод их в качестве аргументов в заданные законы распределения вероятностей имитирует воздействие случайных факторов на исследуемый процесс. Многократное проигрывание деятельности системы соответствует многообразию условий, в которых протекает ее функционирование, и обеспечивает получение на выходе модели статистических показателей, характеризующих свойства исследуемой системы. Необходимая достоверность результатов достигается при выполнении 100-200 циклов компьютерного моделирования.

Для выбора оптимального варианта распределения функций или определения количества персонала, необходимого для их реализации, вводятся новые наборы исходных данных и задача проигрывается заново. Вариант, в наибольшей степени отвечающий выбранной системе критериев эффективности, принимается в качестве оптимального.