Преимущества и недостатки человека и машины в системе человек — машина

Человек	Машина
Может воспринимать не запрограммированные заранее данные и сообщать о неожиданных явлениях и событиях	Не может обнаруживать и воспринимать явления, не входящие в число тех, на которые она рассчитана при конструировании
На работоспособность не влияют помехи электромагнитного характера	Можно полностью вывести из строя или ухудшить работу с помощью электромагнитных помех, особенно в диапазоне радиочастот
На фоне шумов способен выделять полезные сигналы	Конструирование машины, способной выделять полезные сигналы на фоне шумов, сопряжено с большими трудностями
Относительно медленно и неточно производит математические операции	Очень быстро и с большой точностью производит математические расчеты
Большой объем памяти и длительное время хранения информации с различной скоростью ее воспроизведения (выдачи)	Ограниченный объем памяти и непродолжительное хранение информации с большой скоростью ее воспроизведения (выдачи)
Работоспособность ухудшается со временем; для сохранения оптимальной работоспособности необходим отдых	Рабочие характеристики не зависят от времени; требуется периодический осмотр и технический уход
Чувствителен к действию различных стрессоров космического полета и космических условий	Может быть сконструирована для оптимальной работы при воздействии большинства факторов космического пространства
Обладает малым весом и «энергопотреблением»	Возрастание веса с ростом сложности задач и требований надежности, умеренное потребление энергии
Эмоционален, легко устает, индивидуально неповторим	Лишена чувств Может быть воспроизведена
Обладает большим «сроком службы», но требует продолжительного обучения и тренировки	Конструируется и изготавливается в зависимости от назначения
Может оперировать как субъективными, так и объективными данными	Может обрабатывать только ту информацию, на которую рассчитана
Реагирует на раздражители со значительной задержкой во времени	Реагирует на сигналы почти мгновенно

По-видимому, человек не может идеально выполнять многие работы на космическом корабле, но зато он действительно обладает рядом весьма чувствительных элементов, «смонтированных» в очень малом объеме. Его глаза, например, несмотря на чувствительность лишь к видимому участку спектра электромагнитных колебаний, могут ясно воспринимать объемное многоцветное изображение в поле зрения, охватывающем приблизительно 180° по горизонтали и 130° по вертикали. Все предметы, лежащие в этом поле зрения, находятся в фокусе, если они отстоят от глаза на расстоянии от нескольких сантиметров до бесконечности, даже в тех случаях, когда их освещенность изменяется в миллионы раз. Было бы исключительно трудно получить столь высокие и многосторонние качества подобного анализатора, используя оптическую систему на фотоэлементах.

Поскольку человек обладает множеством таких качеств, которые легко перестраиваются и приспосабливаются к изменяющимся условиям, то очевидно, что на космическом корабле именно он должен производить наблюдения и описывать их, быть оператором и принимать решения. Таким образом, ему целесообразно поручать выполнение следующих заданий: производить точную регулировку и настройку органов управления, работать с аппаратурой для научных исследований и фиксировать полученные им объективные и субъективные данные, на основе полученного опыта вносить изменения в программу действий, а также производить ремонт и техническое обслуживание оборудования, предназначенного для выполнения задач, лежащих за пределами физических и умственных способностей человека.

Наконец, необходимо рассмотреть вопрос о возможностях повышения надежности работы всей системы человек — машина путем дублирования ее компонентов. Обнаружив слабые места технической системы, мы можем повысить ее надежность путем введения в нее дополнительных схем и механических электронных и прочих узлов или деталей. Если один из узлов выйдет из строя, то другой будет продолжать работать, вероятность же того, что они оба одновременно выйдут из строя, станет гораздо меньше. Точно так же можно ввести в состав экипажа космического корабля дополнительного космонавта. Система человек — машина от этого тоже выиграет, поскольку каждый космонавт внесет в выполнение поставленной задачи свою долю знаний и опыта. Иначе говоря, одна голова хорошо, а две лучше, особенно в космическом корабле. Такой метод дублирования может быть развит и дальше для гарантии успеха очень продолжительных космических полетов, например к Марсу.

Виды совместимости среды «человек-машина»

• Антропометрическая совместимость — учёт размеров тела человека (антропометрии), возможности обзора внешнего пространства, положения оператора при работе.

• Сенсомоторная совместимость — учёт скорости моторных операций человека и его сенсорных реакций на различные виды раздражителей.

• Энергетическая совместимость — учёт силовых возможностей человека при определении усилий, прилагаемых к органам управления.

• Психофизиологическая совместимость — учёт реакции человека на цвет, цветовую гамму, частотный диапазон подаваемых сигналов, форму и другие эстетические параметры машины.

Надежность системы человек - машина

Проблема надежности системы человек-машина занимает сейчас в теории и технике надежности центральное место. Это вытекает главным образом из того, что для нынешних систем, особенно крупных, характерен симбиоз человека и машины, состоящий в том, что элементы машин (технических конструкций) иногда встречаются в живых системах (биологических конструкциях), а живые компоненты являются неотъемлемыми составными частями машин. Укажем для примера, что в Польше кардиологи поставили больным 711 сердечных стимуляторов (около 500 больных живут только благодаря этим устройствам), 1160 электродов и 211 искусственных клапанов.

С точки зрения теории надежности человек в такой системе может считаться одним из многих составляющих ее элементов; сама же система может иметь какую угодно сложную структуру надежности, характерную для ее пространственно-временной организации. На рис. 3 приведены два примера структуры надежности в простейших системах человек-машина с соотношением: один человек - одна машина. Характерной чертой такой системы с параллельной структурой (рис. 3, б) является то, что она может правильно выполнять свои задания и без участия человека (автомат), а присутствие его желательно лишь в целях повышения надежности системы. Напротив, в системе, показанной на рис. 3, а, присутствие человека необходимо с функциональной точки зрения.

Рис. 3. Структура надежности систем: а - последовательная, б - параллельная.

Симбиоз человека и машины чрезвычайно ярко проявляется в процессе промышленного производства, при полете космических кораблей с экипажем, вождении воздушного и морского транспорта (ночная навигация самолетов или подводных лодок), при автоматической медицинской диагностике, при управлении железнодорожной сетью и т. д.

Одним из основных видов деятельности человека в системе человек-машина является управление машиной или группой машин, т. е. выполнение функций оператора. Работа оператора заключается в следующем:

- поддержание определенного состояния машины по показаниям приборов на пульте управления, т. е. прием определенного входного сигнала X;

- реакция на принятый сигнал (обработка информации, которую несет сигнал X);

- принятие конкретного решения в виде выполнения определенного действия на пульте управления, т. е. передача выходного сигнала Y.

Практика повседневной жизни показывает, что работа оператора зависит даже от малейших конструктивных деталей машины. Например, при снятии показаний с круглых циферблатов возникает 35% ошибок, с применением же указателей так называемого окошечного типа (в окошке появляются отдельные цифры показаний) процент ошибок снижается до 0,5. Таким образом, в зависимости от способа размещения различных органов управления, от характера надписей, от величины и формы индикаторов, от степени их освещенности работа оператора становится более или, менее надежной.

Для иллюстрации затронутых вопросов рассмотрим следующий пример. Зажигается сигнальная лампочка (сигнал X). В результате этого оператор нажимает клавишу управления машиной (сигнал У). Какова вероятность, что оператор выполнил данное действие правильно (какова надежность оператора) ?

Надежность приема оператором входного сигнала X для данной машины можно определить по следующей таблице:

Рабочий элемент машины	Степень надежности
Диаметр сигнальной лампочки 6,4-12,7 мм	0,9997
Количество лампочек, зажигающихся одновременно: 3-4	0,9975
Непрерывный способ сигнализации	0,9996
Произведение	0,9968

Надежность работы оператора в области мыслительного процесса, т. е. обработки принятой информации, составляет 0,9990.

Надежность выполнения выходной операции У, т. е. вероятность правильного нажатия соответствующей клавиши машины, приведена ниже:

Рабочий элемент машины	Степень надежности
Миниатюрная клавиша	0,9995
Один ряд	0,9997
Расстояние	0,9998
Отсутствие блокады	0,9998
Произведение	0,9983

Перемножая вычисленные величины, получим степень надежности оператора при выполнении рассматриваемой операции:

сигнальная лампочка (0,9968) X мыслительный процесс (0,9990) X клавиша (0,9983) =0,9941.

Для определения надежности оператора, выполняющего целый ряд операции в продолжение длительного времени (например, в течение рабочего дня), нужно перемножить отдельные показатели надежности этих операций. Тогда в конечном результате мы получим степень надежности оператора, выполняющего комплексное задание.

Ошибка оператора иногда может оказаться катастрофической или привести к значительным экономическим потерям. Например, ошибка дежурного на железнодорожной станции в Зомбковицах, по сообщению прессы, обошлась больше чем в миллион злотых. При осмотре диспетчерской в Зомбковицах выяснилось, что клавиши, служащие для включения маневровых кругов, должны были иметь белый цвет, а клавиши параллельных сигналов - черный. В Зомбковицкой же диспетчерской все клавиши были одинакового цвета - черные. Это создавало еще большую опасность ошибки. Только после катастрофы клавиши поворотных кругов получили обязательную белую окраску. К сожалению, слишком поздно!