Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Менеджмент в сфере информационных технологий. Учебное пособие.pdf
к измерениям характеристик состояния системы, способы формирования модели контроля.
Сложность объекта проверки требует создания подходящих
инструментальных (технических и программных) средств, например, специальных утилит, экспертных систем, применения различных методов получения данных (анализ документов, устные
опросы, письменные отчеты, тестирование прикладных систем,
специальные испытательные системы и технологии и т. п.).
В ИС как объекте обслуживания назначение норм эксплуатационных показателей (нормы долговечности и технологического
обслуживания, распределение норм надежности по компонентам
системы) вызывают сложности. Однако система технического обслуживания может быть построена в составе подсистем профилактики и восстановления. На основе теории надежности из условия достаточности можно определить нормы запасных элементов,
а также выполнить расчет экономически оптимальных норм запасных элементов.
В связи с большой ценностью накопленных на предприятии
данных необходимо организовать и постоянно осуществлять менеджмент данных, задачами которого являются: участие в формировании структур данных, совершенствование информационных
структур, прием и занесение данных в соответствующие компоненты информационной структуры (банки данных, базы знаний и
др.), устранение выявленных (возникших) ошибок в данных,
обеспечение адекватной комплексной защищенности данных,
предоставление копий блоков данных в соответствии с ИТ, контроль данных, предоставляемых для размещения в банках данных,
создание и ведение каталога данных и иных средств сервиса,
предлагаемых потребителям данных.
За осуществление менеджмента данных отвечает администратор данных, в распоряжении которого находится специальная
технология работы с данными, на технологическом уровне реализующая функции менеджмента. Средства ведения каталога, формирования структуры (архитектуры) данных, анализа данных по
различным аспектам, менеджмента копирования, выдачи, приема,
занесения, корректировки, обслуживания пользователя путем локализации и защиты его данных, предоставления инструменталь-
81
ных средств, проектирования и создания банков данных обеспечивают такую технологию.
Обеспечение защищенности данных, которое входит в проблему обеспечения комплексной защищенности ИС, является одной из основных проблем менеджмента данных. Стратегия менеджмента данных в условиях катастроф должна быть выработана
на каждом предприятии.
6.4. Системы человек – машина
Значительное место в системах на основе ЭВМ занимают специфические вопросы согласования работы человека – оператора – и
технологической части системы – машины. Обусловлено возникновение проблемы человек – машина следующими факторами:
1) несмотря на автоматизацию системы человека-оператора
исключить из неё нельзя, хотя бы один человек должен остаться;
2) системный подход к изучению трудовой деятельности поз-
волил в качестве самостоятельного поля научной деятельности
выделить пограничную среду контакта человек – машина или систему человек – машина (СЧМ), привел к появлению науки эргономики, объектом исследования которой стала система человек –
машина – среда;
3) перед разработчиками систем, базирующихся на ЭВМ, но-
вые задачи ставят развитие ЭВМ и информатизация общества;
4) повышение надежности человеко-машинных или эргатиче-
ских систем является одной из основных проблем таких систем;
5) значительное расширение круга операторских профессий,
в которых определенную роль играют комплексы на основе ЭВМ;
6) общее углубление представлений о взаимодействии в про-
цессе трудовой деятельности человека и машины;
7) неопределенность информации, которая лежит на стыке
наук (или сфер);
8) возможное предъявление человеку машинами «нечеловеческих» требований (учет случайного характера явлений, предсказание их развития и др.);
9) вопросам создания ЭВМ проектировщиками уделяется гораздо больше внимания, чем организации контакта человек – машина;
10) возрастание цены ошибки оператора при невозможности
все автоматизировать по требованиям обеспечения надежности и
соблюдения разумной стоимости.
82
Те или иные аспекты взаимодействия человека и машины
рассматриваются в инженерной психологии, теории эргатических
систем, эргономике, технической эстетике, системах отображения
информации и др.
Проблемы, касающиеся контакта человек – ЭВМ:
1) проектирование систем на основе ЭВМ с учетом челове-
ческого фактора, т. е. эргономическое проектирование систем;
2) инженерно-психологические исследования работы на ЭВМ;
3) определение рационального разделения функций между
человеком-оператором и программно-технической средой СЧМ.
По существу первой проблемы следует согласовать все вопросы ввода-вывода (темп, формы представления и др.) и отображения информации, клавиатуры и другие органы управлении,
средства коммуникации, конструктивное исполнение устройств с
человеческим фактором. Вопросы технической эстетики, целесообразного формирования предметно-пространственной среды
(формы и контуры устройств, компоновка основных блоков, специальная мебель для оснащения рабочего места оператора, формирование окружающего его пространства) в СЧМ играют важную роль. Для операторов, работающих в экстремальных условиях, должны создаваться специфические системы. С использованием различных технических средств разрабатываются в СЧМ специальные системы отображения информации (индикаторные и
информационные панели, экраны, проекторы, пульты и др.). Круг
этих вопросов сужается для пользователей универсальных ЭВМ
до вопросов формирования пользовательского интерфейса, экранных форм и др.
В инженерно-психологический аспект входит исследование физиологических процессов, которые обусловлены контактом человека
с машиной в СЧМ (производительность, утомляемость и др.), для
чего зрительный анализатор исследуется в биомеханическом,
нейрофизиологическом, кибернетическом и других аспектах.
Рассмотрение человека-оператора как элемента СЧМ дает
возможность определить его статистические, динамические, информационные, логические, энергетические и другие характеристики. Математическая модель оператора составляется в ряде
случаев на основе полученных данных. Возможны самые разные
варианты моделей. В некоторых случаях оператор может отображаться передаточной функцией, т. е. эквивалентной линейной ди-
83
намической системой, которая отражает его свойства: способность к прогнозированию, инерционность, запаздывание в ОИ,
например, передаточной функцией вида:
n
m
W
(s) = e
О
i=0 k=0
-sτ
[Σbis
m-i
] / [Σaks
n-k
],
где τ – время «чистого» запаздывания; ak, bi – коэффициенты.
В ряде ситуаций оператор может быть описан логической моделью, тем или иным автоматом, алгоритмом и др.
Такие модельные исследования позволяют сократить натурную
обработку системы, включающую и оператора, найти основные проектные решения по параметрам ЭВМ и оператора, т. е. предъявить
требования к его состоянию здоровья, физиологическим параметрам,
квалификации, характеру образования, подготовки.
Расширение в СЧМ функций ее программно-аппаратного
комплекса потребует изучения и моделирования происходящих
в системе процессов; дополнительных затрат потребуют алгоритмизация и программирование моделей; для реализации потребуется более мощная ЭВМ, что приведет к удорожанию СЧМ.
С расширением круга функций оператора возрастают требования к его квалификации, обученности, состоянию в процессе
деятельности. В ряде случаев по той или иной причине, в частности в экстремальных ситуациях, в деятельности оператора могут
происходить сбои (срывы).
Задача разделения функций между оператором и ЭВМ – задача оптимизационная. Можно рассматривать в качестве критерия
оптимальности надежность выполнения системой ее функций.
С расширением круга функций и у оператора, и у программноаппаратного комплекса снижается надежность.
6.5. Надежность систем человек – машина
В работе ИС возможны ситуации, приводящие к невыполнению системой ее функций, для упрощения описания которых и
повышения наглядности получаемых результатов могут быть
приняты следующие допущения:
1) взаимно независимые редкие случайные события (появле-
ние отказа технологической части и возникновение ошибки оператора);
84
2) взаимно независимые свойства оператора (его способность
работать без ошибок и возможность компенсации им возникших
за период времени t, t+∆t ошибок).
Вероятность безотказной работы используется в качестве характеристики надежности систем, с помощью известных преобразований на ее основе могут быть получены и все другие стандартные характеристики.
За счет роста потенциальной надежности технологической
части системы и за счет повышения надежности работы оператора
может повышаться надежность систем.
В какой-то момент или на интервале времени человекомашинная система исправна, если оператор не допустил ошибки,
и при этом технологическая часть системы исправна. Вероятность
р
, ∆t) безотказной работы СЧМ на интервале времени ∆t от
1(t1
момента времени t
до момента времени t2=t1+∆t определяется вы-
1
ражением:
р
, ∆t)=р1(t1, ∆t)p0(∆t), (6.5)
1(t1
где р
сти системы в течение интервала времени (t
, ∆t) – вероятность безотказной работы технологической ча-
1(t1
, t1+∆t); p0(∆t) – вероят-
1
ность безошибочной работы оператора на интервале времени ∆t,
определяемая при условии, что технологическая часть системы работала при этом безотказно; t
– полное время, которое прошло от
1
начала использования системы до начала рассматриваемого интервала ∆t (например, рабочая смена в комплексной системе, сеанс связи, время выполнения в системе того или иного приложения).
В формуле (6.5) невозрастающими функциями являются оба
сомножителя. Уже в начальный момент t
р
, ∆t) может быть меньше единицы, так как отражает ресурс
1(t1
первый сомножитель
1
надежности системы, к этому моменту оставшейся у нее вследствие износа. Снижение со временем работоспособности оператора, обусловленное его утомлением, воздействием посторонних
факторов, увеличением в процессе работы объема информации,
подлежащей обработке для принятия решения, отражает сомножитель p
(∆t).
0
Для определения вероятности безотказной работы системы
с возможностью частичной компенсации ошибок оператора справедлива следующая формула:
p2(t1, ∆t)=pT(t1, ∆t){p0(∆t)+[1–p0(∆t)]ρ}, (6.6)
85
где ρ – вероятность устранения ошибки, допущенной оператором;
1–p
(∆t) – вероятность ошибки оператора; [1–p0(∆t)]ρ – вероят-
0
ность совмещения ошибки оператора и факта ее мгновенного
устранения, т. е. приращение вероятности безошибочной (или
безотказной) работы оператора в течение рассматриваемого интервала времени.
Частичная компенсация ошибок оператора означает, что опе-
ратор, который в работе допустил ошибку и вовремя заметил ее
появление, сразу же исправляет ее.
В системах с возможностью компенсации отказов технологической части системы при невозможности устранения ошибок
оператора предусматриваются специальные возможности для автоматического устранения некоторых из возможных отказов. Когда какое-то определенное число отказов, характерное для современных ЭВМ и их базовых программных средств, в частности
операционных систем, не приводит к нарушению работоспособности системы, тогда в системах обеспечивается свойство отказобезопасности. Чем мощнее комплекс, тем более развиты в нем
средства обеспечения отказобезопасности.
Все эти средства формируют величину p
, ∆t) в условиях
Т(t1
рассматриваемой задачи общей оценки надежности человекомашинных систем.
Отказ с позиции оператора проявляется в системе в виде выхода на недопустимое значение некоторого контролируемого параметра, который может быть векторным, комплексным или составным. Изменение данного параметра во времени представляет
собой случайный процесс η(τ). Можно представить вмешательство оператора в целях компенсации проявлений отказа в виде
некоторого случайного процесса η
ботки ситуации и выявления отказа требуется время τ
(τ). Если оператору для обра-
К
, то изме-
К
нения параметра после вмешательства оператора будут описываться случайным процессом:
Δη(τ)=η
(τ) –ηТ(τ–τК).
Т
Для каждой системы ее исправное состояние соответствует
пребыванию отклонения определяющего параметра Δη(τ) в заданной области D, т. е.
Δη(τ)∈D. (6.7)
86
Поскольку значение τК в каждой ситуации зависит от варианта комбинации состояния элементов и свойств оператора в части
определения отказа, оно является случайным и при эксплуатации
системы может быть недопустимо большим. В связи с этим оператор в состоянии компенсировать в приемлемое время только
некоторые отказы.
Описать приращения вероятности безотказной работы технологической части системы можно в виде условной вероятности
p
, ∆t, δ) безотказной работы этой части системы в течение ин-
y(t1
тервала (t
момент δ, где t
, t1+∆t), определяемой при условии, что в некоторый
1
<δ<t1+∆t, в нем произошел отказ, обнаруженный,
1
идентифицированный и компенсированный оператором.
Тогда для расчета вероятности безотказной работы системы
в таких условиях p
, ∆t) можно использовать следующую формулу:
3(t1
p3(t1, ∆t)=p0(∆t)[pT(t1, ∆t)+py(t1, ∆t, δ)]. (6.8)
Для определения вероятности безотказной работы системы с
коррекцией ошибок оператора и компенсацией отказа технологической части p
сомножителей p
выражения для них соответственно из формул (6.6) и (6.8):
, ∆t) на интервале (t1, t1+∆t) в формуле (6.8) в качестве
4(t1
(∆t) и pТ(t1, ∆t) следует использовать расширенные
0
p4(t1, ∆t)={p0(∆t)+[1–p0(∆t)]ρ}[pT(t1, ∆t)+py(t1, ∆t, δ)]. (6.9)
С учетом соотношений (6.5), (6.6) и (6.8) выражение (6.9)
можно представить в виде следующего равенства:
p
, ∆t)=p2(t1, ∆t)+py(t1, ∆t, δ){[1–p0(∆t)]ρ}=
4(t1
=p
, ∆t)+[1–p0(∆t)]ρ[pT(t1, ∆t)+py(t1, ∆t, δ)]=
3(t1
=p
, ∆t)+py(t1, ∆t, δ) p0(∆t)+[1–p0(∆t)]ρ pT(t1, ∆t)+py(t1, ∆t, δ)
1(t1
[1–p
(∆t)].
0
Члены p
(∆t) и pT(t1, ∆t) в приведенных выражениях отражают
0
характеристики надежности основных элементов систем и являются базовыми – на них строятся оценки достигнутого уровня
надежности и качества системы. Именно они характеризуют основной порядок значений вероятности и должны иметь значение,
близкое к единице. Величины ρ и p
, ∆t, δ) характеризуют фак-
y(t1
торы, позволяющие за счет использования специфических свойств
оператора как элемента системы в части его воздействия на технологические элементы комплекса СЧМ повысить надежность.
87
6.6. Выполнение работы к определенному сроку
Одна и та же работа может быть выполнена разными исполнителями совершенно по-разному и в разные сроки. Интервал
времени Т, в течение которого работа может быть выполнена реально, является случайной величиной, характеризующейся вероятностью события, состоящего в том, что время Т, которое затрачено на выполнение работы в конкретном испытании, меньше некоторого заданного времени t. Вероятность
Q(t)=P{T<t}
представляет собой функцию распределения случайной величины
Т. В условиях данной задачи функция Q(t) можно быть, например,
функцией совместимости, обладающей следующими свойствами:
1) Q(t)=0, т. е. мгновенно не может быть выполнена ни одна
работа;
2) Q(t) является непрерывной функцией заданного времени t;
3) Q(t)→1 при t→∞, т. е. любую работу может выполнить
любой исполнитель за предоставленное ему бесконечное время.
Плотность вероятности
q(t)=dQ(t)/dt
в ряде задач может использоваться как ведущая.
На своевременность выполнения работы влияет производительность работника В, изменяющаяся случайным образом и использующая в качестве основной вероятностной характеристики
функцию распределения:
F(t)=P{B<b},
плотность вероятности:
ƒ(b) = dF(b)/db.
Производительность работника ограничена снизу: для выполнения работы требуется определенная квалификация и производительность, не ниже минимально допустимой величины b
. Сверху произ-
н
водительность ограничена максимально возможной в данных условиях величиной b
, обусловленной организационно-технологи-
в
ческими условиями выполнения работы и физиологическими возможностями человека. Можно принять усеченное распределение,
которое характеризуется плотностью вероятности, в виде:
ƒ
(b)=dFУ(b)/db;
y
ƒ
(b)=0, b<bн, b>bв.
y
88
Продуктивным считается путь теоретической оценки параметров: на основании санитарно-гигиенических и технологических характеристик процессов, протекающих в системе b
том психофизиологических характеристик операторов b
н
.
в
; с уче-
Нестационарным случайным процессом является процесс выполнения к заданному сроку работы неслучайного объема:
V(t)=N+U(t–t
), (6.10)
0
где N – начальное значение; U – скорость изменения определяющего ход выполнения работы параметра.
При регулярных условиях выполнения работ N и U, являющиеся в общем случае случайными функциями, принимаются
в виде случайных величин. Тогда выражение (6.10) описывает линейные случайные функции, называемые полюсными или веерными (при N=const), а точка (t
, N) называется полюсом.
0
Процесс выполнения работы можно наглядно описать на основе графика веерного случайного процесса (6.10) при N=0 – пучка прямых линий (исходящих из нуля). Каждая из этих линий соответствует возможностям отдельно взятого работника, имеющего разную производительность труда (U), т. е. функции:
V(t)=Ut.
Окончание работы при неслучайном заданном объеме работы
v отражает точка с абсциссой t=T
полнения работы характеризует множество точек T
. Все возможные варианты вы-
к
. Если при-
к
нять U=const, то время выполнения работы данным исполнителем
составит:
Т
=v/UK.
К
Менеджер, опираясь на приведенное или аналогичное описание условий выполнения производственных заданий, может
вполне корректно обосновать требования к квалификации персонала, различные производственные нормативы.
Выводы
На любом уровне ИС, будь то рабочее место рядового работника или глобальная система, необходимо эффективное использование ресурсов.
Значительное место в системах на основе ЭВМ занимают специфические вопросы согласования работы человека – оператора – и
технологической части системы – машины, т. е. вопросы, связанные
89
с проблемой человек – машина (надежность систем человек – машина, выполнение работы к определенному сроку и др.).
Вопросы для самопроверки
1. Охарактеризуйте специфику проблемы эффективности
информационных ресурсов.
2. Перечислите макро- и микрокритерии, характеризующие
эффективность информационных систем.
3. Что означает использование информационных ресурсов
по времени? по мощности?
4. Охарактеризуйте типовую структуру машинного времени
в разных типах технологических комплексов.
5. Как построить систему контроля показателей эффектив-
ности использования ресурсов системы и управления ими на основании принятой структуры машинного времен?
6. В чем заключается специфика эксплуатации информаци-
онных систем?
7. Опишите процесс формирования модели надежности систем человек – машина.
8. Назовите особенности эксплуатации систем человек – машина.
9. Каким может быть влияние оператора на показатели
надежности системы?
10. Каким образом формируется отказобезопасная система?
11. Опишите процесс формирования модели выполнения ра-
боты заданного объема к определенному сроку.
12. Какие математические модели для описания процесса
выполнения работы к заданному сроку могут быть использованы?
13. Каким образом может быть организован профессиональ-
ный отбор операторов?
14. Каковы критерии эффективности информационных ре-
сурсов?
15. Приведите классификацию видов износа систем.
16. Перечислите задачи менеджмента данных.
90