ЧЕЛОВЕКО-МАШИННЫЕ СИСТЕМЫ

Разработка и использование мехатронных технологических объектов в условиях компьютеризированного производства вносит свой вклад в развитие человеко-машинных систем.

Характерной особенностью мехатронных объектов является построение их систем управления на базе или с применением методов искусственного интеллекта. Если ранее основной задачей компьютеризации был сбор, хранение и обработка информационных данных, то современные условия требуют введения систем, основанных на сборе, хранении и обработке знаний. Во всех сферах человеческой деятельности информационные представления основываются не столько на вычислениях и обработке данных, сколько на методах, позволяющих рассуждать и, обобщая опыт, принимать решения.

Можно говорить теперь о ветви человеко-машинных систем – человеко-мехатронных системах. Если в первом случае понималось взаимодействие человека и ЭВМ, то во втором взаимодействие человека с рабочей машиной, имеющей компьютерное управление и выполняющей механические движения с целью преобразования энергии и материалов, в том числе, в технологических целях.

На современном этапе взаимодействие человека с мехатронной системой можно рассматривать в следующих аспектах:создание новых человеко-мехатронных систем,их эксплуатация,

совершенствование, в том числе, модернизация существующих

мехатронных систем.

Современные мехатронные системы, создаваемые для сферы производства, при удовлетворении требований по таким категориям качества, как быстродействие, точность, надежность и пр., обеспечиваются новыми свойствами. К таким свойствам относятся способность перестраиваться при изменяющихся технологических условиях, адаптироваться к ставящимся целям, учитывать состояние самих мехатронных объектов, т.е. выполнять неформализуемые или трудноформализуемые задачи. В этих случаях им требуется обладать функциями принятия решений и управления, близкими к интеллектуальным функциям человека.

При создании интеллектуальных систем управления мехатронными технологическими объектами роль человека определяется известными функциями коллектива разработчиков: эксперта в соответствующей предметной области, инженера по знаниям, программиста и пользователя.

Деловая характеристика эксперта кроме высоко профессиональных знаний, навыков, умений в конкретной предметной области включает его знакомство с методологией искусственного интеллекта и интеллектуального управления. Для экспертов в области обрабатывающих технологических мехатронных систем важен высокий уровень знаний не только технологии, свойств

ихарактеристик технологического оборудования, но и знаний систем управления этого оборудования.

Человек и мехатронный объект должны «понимать» возможности друг друга и одновременно четко «осознавать свои цели» в системе.

Сценарии совместной работы в процессе эксплуатации

исовершенствования должны быть доступны и понятны пользователям.

Среда

ПЕРЕЧЕНЬ ФУНКЦИЙ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ НЕКОТОРОЙ ОПЕРАЦИИ ЧЕЛОВЕКО-МАШИННОЙ СИСТЕМОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

НАЗНАЧЕНИЯ

1.Постановка глобальной цели, целевая установка.

2.Диагностика состояния внешней среды

3.Материальное оснащение машины (М).

4.Энергетическое оснащение М.

5.Диагностика состояния М.

6.Принятие стратегических решений управления М.

7.Постановка локальных целей и задач.

8.Адаптация к условиям внешней среды и состоянию М.

9.Выработка алгоритма действий (тактика).

10.Формирование управляющих воздействий.

11.Выполнение движений рабочих органов.

12.Анализ результатов действий и выполнения задач.

13.Коррекция функций (п.п. 6 - 10) для решения последующих задач.

14.Обучение и самообучение на базе опыта.

15.Техническое обслуживание М текущее.

16.Обмен сигналами и информацией с внешней средой и другими машинами.

АВТОНОМНОСТЬ МЕХАТРОННОГО ОБЪЕКТА

Автономность (от греч. autonomia - независимость) – самостоятельность, самоуправление; способность самостоятельно действовать, выполнять задачи в определенное время (например, беспилотный

летательный аппарат или космический манипулятор).

Под автономностью МО понимается его способность самостоятельно выполнять поставленную человеком задачу (целевую установку) без непосредственного участия человека в процессе функционирования объекта.

Автономность объекта одно из важнейших свойств, выражающееся в его способности функционировать

независимо, без помощи каких-либо вспомогательных внешних систем. При этом пространственные и

временные рамки выполнения задач определены человеком, дающим целевую установку.

Коэффициент автономности

где Кm – количество функций в определенной человеко-машинной системе, выполняемых МО самостоятельно, Кf - общее количество функций, выполняемых человеко-машинной системой и Ko - количество функций, выполняемых человеком (оператором).

Если оценить коэффициент автономности с учетом того, что 1-я функция (постановка глобальной цели или целевая установка) выполняется непременно человеком, а не машиной, получим следующее выражение:

Уровень интеллектуальности может быть оценен

следующей зависимостью:

где Io – объем принимаемых решений человеком (оператором),

Im – объем принимаемых решений интеллектуальной системой

управления мехатронного объекта.

Если оценку объема принимаемых решений заменить оценкой соответствующего количества интеллектуальных функций из общего вышеприведенного перечня функций, выполняемых человеко- машинной системой, то получим коэффициент уровня интеллектуальности в виде:

где Kio - количества интеллектуальных функций управления,

выполняемых человеком,

Кim - количества интеллектуальных функций, выполняемых системой управления МО.

ПЕРЕЧЕНЬ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ

•Постановка глобальной цели, целевая установка.

•Диагностика состояния внешней среды.

•Диагностика состояния М.

•Принятие стратегических решений управления М.

•Постановка локальных целей и задач.

•Адаптация к условиям внешней среды и состоянию М.

•Выработка алгоритма действий (тактика).

•Формирование управляющих воздействий.

•Анализ результатов действий и выполнения задач.

•Коррекция функций для решения последующих задач.

•Обучение и самообучение на базе опыта.

•Обмен сигналами и информацией с внешней средой и другими машинами.

Так, например, из данных приведенной выше таблицы следует, что мехатронный объект IV имеет коэффициент уровня интеллектуальности ki равный 0,33, а объект V – 0,92.