3.4.4. Оценка надежности системы «человек – машина». Пример построения «дерева событий»

Оценка надежности системы «человек – машина» может производиться различными методами: аналитическим, экспериментальным, имитационным.

В системотехническом методе оценки надежности системы «человек-машина» человек представляется в виде компонента системы при допущении, что отказы техники и ошибки оператора являются редкими, случайными и независимыми событиями, что появление более одного однотипного события за время работы системы от t_o до t_o + t практически невозможно, что способности оператора к компенсации ошибок и безошибочной работе – независимые свойства оператора.

при проведении количественного анализа надежности системы «человек – машина» удобно использовать графоаналитическое представление сценария развития опасной ситуации с помощью «дерева событий».

Рассмотрим различные случаи оценки надежности системы взаимодействия технических средств и человека-оператора.

Случай 1. компенсация ошибок оператора и отказов техники невозможна

Событие А – надежная работа техники	Событие В – надежная работа оператора
Pτ	Po
q =1 – Pτ	q =1 – Po

Рис. 5. Дерево событий для случая, когда компенсация ошибок оператора и отказов техники невозможна

Ветвь «У – успех» – соответствует успешной работе системы, а вероятность безотказной работы для этого случая определится выражением

P₁(t₀,t) = P_τ P_о. (3)

Случай 2. Возможность «мгновенной» компенсации ошибок оператора с вероятностью р

Событие А – надежная работа техники	Событие В – надежная работа оператора	Событие с – компенсация ошибок оператора
Pτ	Po	р
q =1 – Pτ	q =1 – Po	1 - р

р

1 – р

О

P_τ

1 – P_τ

P_o

P_о

1 – P_o

1 – P_o

У

P_τ P_о

У

О

О

P_τ (1 – P_о) р

Рис. 6. Дерево событий для случая, когда возможна «мгновенная» компенсация ошибок оператора с вероятностью р и невозможна компенсация отказов техники

Вероятность успешной работы в этом случае будет определяться как сумма:

P₂(t₀,t) = P_τ P_о + P_τ (1 - P_о) р. (4)

_{Случай 3. Возможность компенсации отказов технических устройств с вероятностью P}δ

Событие А – надежная работа техники	Событие В – надежная работа оператора	Событие D – компенсация отказов техники
Pτ	Po	Pδ
q =1 – Pτ	q =1 – Po	q =1 – Pδ

P_δ

1 – P_δ

О

P_τ

1 – P_τ

P_o

P_о

1 – P_o

1 – P_o

У

P_τ P_о

О

У

P_o(1 – P_τ)P_δ

О

Рис. 7. Дерево событий для случая, когда возможна компенсация отказов техники с вероятностью P_δ и невозможна компенсация ошибок оператора

В этом случае вероятность нормальной работы будет определяться выражением

Р₃(t₀,t) = P_τ P_о + P_o*(1 – P_τ). (5)

Построить дерево событий для случая 4, когда возможна компенсация отказов технических устройств с вероятностью P_δ и компенсация ошибок оператора с вероятностью р, предлагается читателю в качестве самостоятельного упражнения.

Событие А – надежная работа техники	Событие В – надежная работа оператора	Событие с – компенсация ошибок оператора	Событие D – компенсация отказов техники
Pτ	Po	р	Pδ
q =1 – Pτ	q =1 – Po	1 – р	1 – Pδ

Вероятность безотказной работы системы с компенсацией ошибок оператора и отказов технических средств может быть представлена в виде

Р₄(t₀,t) = P_τ P_о + P_τ (1 – P_o)р + P_o (1 – P_τ)P_δ + (1 – P_τ) (1 – P_o)рP_δ =

= P_τ[P_о + (1 – P_o)р] + P_δ [P_о + (1 – P_o)р] = [P_о + (1 – P_o)р](P_τ + P_δ). (6)

Выигрыш надежности увеличивается с ростом р и P_δ, т.е. с увеличением уровня натренированности оператора на компенсации отказов оборудования и собственных ошибок.

В качестве показателя надежности технических систем часто используют коэффициент готовности К_г:

, (7)

где τ_р – время работы оборудования; τ₀ – время простоя.

Аналогичным образом формируются показатели надежности работы оператора, например коэффициент готовности, характеризующий вероятность включения человека-оператора в работу в любой произвольный момент времени:

К_оп = 1 – Т_σ /Т , (8)

где Т_σ – время, в течение которого человек не может принять поступившую к нему информацию; Т – общее время работы человека-оператора.

Широкое и многообразное применение техники предъявляет все более высокие требования к ее соответствию человеческим возможностям. Современные человекомашинные системы следует рассматривать как сложные автоматизированные системы, в которых наряду с контурами чисто автоматического регулирования, состоящими только из технических звеньев, включены и функционируют контуры, замыкаемые через человеческое звено.

Система «человек – машина» в своем развитии проходит три стадии: проектирование, изготовление и эксплуатацию. Правильный и обоснованный учет человеческого фактора на каждой из этих стадий способствует достижению максимальной эффективности и безопасности.