4.1. Сравнение алгоритмов деятельности людей-операторов

При выполнении задачи необходимо, используя методы инженерной психологии, разработать варианты последова­тельности работы одного из алгоритмов деятельности человека-оператора и произвести сравнение двух алгоритмов на основе количественных характеристик трудовой деятельности оператора по этим алгоритмам.

Исходными данными к задаче являются варианты алго­ритмов и среднее число реализаций этих алгоритмов в тече­ние смены, продолжительность которой необходимо принять равной 12 часам ( с).

В содержании задачи нужно произвести анализ сложности алго­ритма деятельности дежурного при пропуске поезда через обгонный пункт на двухпутном участке, оборудованном ав­тоблокировкой.

Полный алгоритм имеет вид:

Таблица 15 – Условные обозначения операторов

№ п/п	Символ	Содержание операторов
1	А	Ожидание дежурным сообщения об отправлении к нему поезда
2	В	Получение ожидаемой информации
3	Д	Запрос диспетчера о порядке пропуска поезда
4	Е	Команда о пропуске по главному пути
5	F	Команда о пропуске по боковому пути
6	G	Прием поезда на главный путь
7	Q	Прием поезда на боковой путь

Алгоритмы для сравнения приводятся в таблице 16 и выбираются по последней цифре шифра студента.

Таблица 16 – Выбор алгоритмов для сравнения

Цифра шифра	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Алгоритмы для сравнения	1 2	1 3	1 4	1 5	2 3	2 4	2 5	3 4	3 5	4 5

Таблица 17 – Алгоритмы для сравнения

№ алгоритма	Алгоритм для сравнения
1
2
3
4
5

Таблица 18 – Условные обозначения логических условий

№ п/п	Символ	Содержание логического условия
1	c	Удаление впереди идущего поезда достаточно
2	f	Главный путь свободен
3	h	Боковой путь для приема поезда имеется
4	l	Поезд по длине вмещается на боковой путь

Вариант сочетания логических условий необходимо принять по предпо­следней цифре шифра согласно таблице 19.

Количество повторений алгоритма за смену принимается по таблице 20.

Таблица 19 – Варианты сочетания логических условий

№ п/п	Символ логического условия	Значение логического условия по заданию										Базовый вариант
		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
1 2 3 4	с f h l	1 0 1 1	1 1 1 0	0 1 1 1	1 1 0 1	1 1 1 0	1 0 1 1	1 0 1 1	0 0 1 1	0 0 1 1	1 0 1 1	1 1 1 1

Таблица 20 – Выбор количества повторений

Предпоследняя цифра шифра студента	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Количество повторений алгоритма	50	100	200	300	400	500	450	350	250	150

Для варианта, соответствующего учебному шифру студента и ба­зового, следует выполнить расчет показателей сложности частных алгоритмов и их сравнение, для чего определить:

а) показатель стереотипности;

б) показатель логической сложности;

в) энтропию операторов;

г) энтропию логических условий;

д) среднюю скорость переработки информации (бит/с);

е) интенсивность выполнения алгоритма (операции/с).

После определения показателей алгоритмов необходимо сделать вывод о напряженности труда дежурного и уче­те возможности человека.

В инженерной психологии для описания структуры дея­тельности человека-оператора применяется целый ряд ме­тодов.

Одним из наиболее распространенных является метод ал­горитмического описания, который опирается на положение о том, что всякое управление производится при помощи пере­работки информации, осуществляемой по соответствующим правилам – алгоритмам. Понятие «алгоритм» определяется как совокупность элементарных актов переработки информа­ции.

В качестве простейших составляющих алгоритма берутся оперативные единицы, которые как нечто цельное использу­ются человеком в его работе. Такими единицами (элементар­ными действиями) являются восприятие или извлечение из памяти образов, понятий, суждений, а также действия, про­стые или сложные, но имеющие законченность в деятельно­сти человека.

Оперативные единицы могут быть двух видов. Во-первых, это логические условия (образ, понятие, суждение), которые фигурируют как информационные единицы в процессе фор­мирования или выбора условия; во-вторых, «операторы», т. е. те или иные действия человека. Заметим, что понятие «оператор» как составляющая алгоритма берется в кавычки, поня­тие оператор применительно к человеку используется без кавычек. Рабочий процесс рассматривается как совокупность элементарных оперативных единиц переработки управляющей информации.

Для записи алгоритма применяются две основные формы: логическая и блочная, или структурная схема алгоритма.

В логической схеме алгоритма прописными (большими) латинскими буквами обозначаются «операторы», строчными (малыми) буквами – логические условия, определяющие вы­бор того или иного «оператора». Каждое логическое условие имеет два возможных исхода. От каждого символа логического условия начинается нумерованная стрелка ( ), которая оканчивается у какого-либо другого символа ( ). Работа логической схемы алгоритма начинается с того, что срабаты­вает самый левый член схемы. После этого определяется, ка­кой элемент должен сработать следом за ним. Если первым был «оператор», то за ним должен сработать тот член схемы, который непосредственно следует за ним, т.е. второй. Если же первый член схемы – логическое условие, то возможны два исхода: или логическое условие выполняется (тогда срабатывает следующий член алгоритма), или же оно не выпол­няется. В этом случае срабатывает тот член, к которому ведет нумерованная стрелка, начинающаяся после данного логиче­ского условия. Дальнейшая работа схемы происходит аналогично. Если логическое условие выполняется, то оно равно 1, не выполняется – 0.

Анализ схемы алгоритма позволяет получить некоторые количественные характеристики трудовой деятельности опе­ратора: показатели стереотипности, логической сложности, скорости переработки информации, динамической интенсивности.

Показатель стереотипности оценивается по наличию в ал­горитме непрерывных последовательностей без логических ус­ловий, а также по длительности этих последовательностей. Этот показатель определяется по формуле

(1)

где – число последовательных элементов в группе без логических условий из 1, 2, …, k членов;

– вероятность появления таких групп.

Показатель стереотипности достигает максимального зна­чения, равного k, когда в алгоритме нет логических условий, т.е. последовательность действий оператора однозначно де­терминирована и не зависит ни от каких условий. Минималь­но возможное значение этого показателя равно 1. Такое значение получа­ется в том случае, если после каждого «оператора» следует логическое условие. Следовательно, в этом случае , , . Деятельность оператора при этом имеет максимальное число возможных вариантов действий, т. е. низкую стереотипность.

Показатель логической сложности определяется выраже­нием

(2)

где – число проверяемых логических условий в группе из 1, 2, …, m таких условий;

– вероятность появления таких групп.

Этот показатель определяет необходимость перестройки системы действий в случае изменения системы сигналов. Он дает характеристику, обратную стереотипности, и может быть использован для оценки динамического компонента деятель­ности оператора. Возможные пределы изменения .

Энтропия «операторов» всех видов, т.е. среднее количест­во информации, перерабатываемое человеком-оператором при выполнении управляющих действий (бит) вычисляется по формуле

(3)

где – вероятность 1, 2, …, i-го вида «оператора».

Энтропия логических условий, т.е. среднее количество ин­формации, перерабатываемое оператором при проверке логи­ческих условий в алгоритме, бит, определяется следующим образом

(4)

где – вероятность 1, 2, …, j-го логического условия.

Средняя информация по всем шагам трудового процесса равна сумме энтропии «операторов» и логических условий. Последний показатель является характеристикой неопреде­ленности ожидания различных членов алгоритма.

Средняя скорость переработки информации (бит/с) нахо­дится по формуле

где τ – время выполнения алгоритма.

Напряженность (интенсивность) выполнения алгоритма определяется числом элементарных оперативных единиц, вы­полняемых в единицу времени. Этот показатель, (операций/с) оценивается по формуле

где k – общее число элементарных действий в алгоритме;

m – общее число логических усло­вий в алгоритме.

Рассмотренные показатели выполнения алгоритма опреде­ляют сложность работы оператора, позволяют дать количественную оценку деятельности человека и могут использоваться для сравнительной оценки однотипных видов операторской деятельности.

Однако при практическом использова­нии этих показателей нужно иметь в виду, что они определяют не столько сложность деятельности человека, сколько сложность записи алгоритма. Это ограничивает область применения алгоритмических ме­тодов в эргономике.