З. В. Альметова Организация состоит из людей. Каждый человек имеет свои интересы, потребности и возможности. Возможности работника это его профессиональные знания, умения и навыки, которые определяют его способност

МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ИНФОРМАЦИОННОЙ ПЕРЕГРУЗКИ ОПЕРАТОРА В ПРОЦЕССЕ УПРАВЛЕНИЯ МАШИНОЙ В.К. Глемба, К.В. Глемба, Ю.И. Аверьянов Человек в системе управления является наиболее важным и одновременно менее надежным звеном. Он легко отвлекается, сравнительно быстро утомляется, его поведение подвержено влиянию многих непредсказуемых факторов, в силу чего он не может безошибочно выполнять работу в течение продолжительного времени. Частота отказов в системах управления по причине ошибочных действий человека составляет от 20 до 95 %. Такие отказы в системе управления оператор-машина-среда представляют большую угрозу, в первую очередь, для безопасности человека в технологическом процессе. Именно поэтому особое значение придается оценке информационной перегрузки оператора мобильных машин [1]. Применительно к оператору понятия надежности и отказа имеют более широкое значение, чем для механических систем. Они охватывают отказы не только механических систем, но и отказы, связанные с изменением состояния организма оператора и его психофизиологических показателей [2]. У оператора отказами являются ошибки при восприятии и опознании объектов, принятии решений, выполнении управляющих воздействий, которые могут создать аварийную обстановку, а также прекращение работы под влиянием стрессовых ситуаций. Ощущения, получаемые водителем с помощью анализаторов – органов чувств, являются первой ступенью обработки поступающей информации о состоянии и изменении окружающей среды. Для операторов мобильных машин особенно большое значение имеет зрительный анализатор, через который он получает до 80…90 % всей информации [3]. Способность человека к восприятию, переработке и хранению информации имеет количественное выражение и может оцениваться в битах (двоичная система информации, при которой определяется, сколько альтернативных выборов надо сделать, чтобы получить правильный ответ). Изучая процесс восприятия и оценки объема информации, поступившей оператору, необходимо учитывать свойство апперцепции, которая вырабатывается в процессе профессиональной деятельности и зависит от знаний, навыков, умений и опыта, и обеспечивает адекватное управляющее действие в сложных условиях [1, 3]. Для неопытного оператора большинство внезапно возникающих опасных ситуаций являются неожиданными. мера неожиданности есть количество информации в сигнале, поэтому время реакции и число ошибок на неожиданный сигнал всегда больше, чем на ожидаемый (рис. 1) [3]. В процессе восприятия оператором условий производственного процесса можно выделить несколько этапов: обнаружение, опознание, расшифровка, осмысливание и формирование ответного действия. Чем раньше эта информация будет воспринята, тем больше вероятность ее правильной переработки. Продолжительность всех последующих стадий зависит от сложности производственного процесса и общей информационной загрузки оператора. Передача информации по различным каналам связи, которыми являются наши органы чувств, происходит с различной скоростью и определяется пропускной способностью [1]. 1 2 0 40 80 120 Топ , мин Тр , с 1,4 1,0 0,6 Рис. 1. Изменение времени реакции Тр в зависимости от времени проведения опыта Топ: 1 – сигнал без предупреждения; 2 – сигнал с предупреждением (по В.Н. Пушкину и Л.С. Нерсесяну) Пропускная способность человека как максимальная его возможность обработки потока информации определяется различными авторами со значительными отклонениями. Так, например, по данным Д.С. Миллера, В.Ю. Глезера, Н.И. Цукермана, она изменяется в пределах от 6 до 70 бит/с. Различна пропускная способность и отдельных каналов связи: по А.Н. Романову пропускная способность зрительного канала составляет 20…70 бит/с, слухового – 0,6…0,8 бит/с. Установлено, что человек не может решить простую задачу на распознание единичных сигналов, если их число более 7…9. Опыт же показывает, что одновременно человек может воспринимать 4…6 простых объектов (буквы, цифры, точки и т. п.). Но если воспринимаемые объекты связаны смыслом и являются элементами целого, то они могут быть восприняты в большем объеме [1, 2, 3]. На производительность и надежность оператора оказывают влияние его индивидуальные особенности, в частности условия деятельности и особенности потока информации. Пути повышения надежности работы оператора лежат в устранении двух противоположных, но одинаково отрицательно влияющих на производительность условий его работы – высокой или низкой информационной нагрузки. Уверенный прием информации оператором зависит от чувствительности органов, определяемой минимальной величиной раздражения, которые оказывают существенное влияние на обеспечение надежности его работы. Скорость поступления информации прямо пропорциональна количеству объектов, требующих внимания, количеству информации, которую несет каждый элемент, скорости движения машины и обратно пропорциональна глубине информационного поля, т. е. расстоянию, на котором оператор оценивает ситуацию [1]: , (1) где С – скорость поступления информации, бит/с; i – количество информации, которое дает каждый элемент информационного поля водителя, бит; n – количество элементов информационного поля водителя; V – скорость автомобиля, м/с; L – глубина информационного поля, м. В условиях интенсивного ведения технологического процесса имеют место информационные перегрузки (рис. 2, область 3). Возникает недостаток времени, в результате которого оператор не успевает воспринять, переработать поступающую информацию и своевременно выполнить необходимые управляющие воздействия. Кратковременные информационные перегрузки, при которых скорость поступления информации может быть близкой к пропускной способности ее переработки, переносится оператором безболезненно за счёт использования резервных возможностей организма и практически не вызывает снижения надежности работы (рис. 2, область 2). Однако продолжительная работа при такой нагрузке недопустима вследствие снижения надежности оператора в связи с развитием утомления [1, 3, 4]. недостаток информации также оказывает отрицательное влияние на работоспособность (рис. 2, область 1). 1 2 3 0,01 0,1 1,0 10 С1 , бит/с С2 , бит/с 10 0,1 Рис. 2. Зависимость надежности восприятия водителем информации С2 от скорости поступления С1: 1 – сенсорный голод; 2 – нормальная нагрузка; 3 – перегрузка Исследования показывают, что наибольшей надежности работы оператора соответствует оптимальный уровень его психического напряжения, формирующийся в процессе управления. К числу факторов, оказывающих большое влияние на степень психического напряжения, относят светотехнические условия восприятия, структурную характеристику фона, объем внимания и размеры поля концентрации внимания [3, 5]. В исследованиях Б.А. Щита было определено, что для обеспечения наивысшей надежности работы и снижения утомления оператора продолжительность пребывания его в состоянии оптимального напряжения должна быть более 80 %, в состоянии перегрузки – менее 5 %, в состоянии информационной недогрузки – менее 15 %. Причем продолжительность непрерывного пребывания в состоянии перегрузки или сенсорного голода не должна превышать 2…4 мин. Показательным является сравнение среднего коэффициента риска травмирования и продолжительности пребывания водителя в состоянии оптимального эмоционального напряжения (рис. 3). Основными постоянно действующими факторами, вызывающими информационную перегрузку оператора и чрезмерно высокий уровень эмоционального напряжения, являются сложность, скорость и условия управления производственным процессом. Следует учитывать индивидуальные качества оператора, условия его деятельности и особенности потока информации. Часто операторы допускают ошибки не в момент возникновения аварийной ситуации, а через некоторое время после благополучного выхода из нее [3, 4]. 1 2 20 40 60 80 , %  , % 0,75 0,50 0,25 0 Рис. 3. Зависимость коэффициента риска травмирования  от продолжительности  пребывания оператора в состоянии оптимального эмоционального напряжения: 1 – условия ограниченной видимости; 2 – монотонные условия По современным представлениям методы оценки информации для биологических систем, заимствованных из теории связи, не совсем точно отражают процесс восприятия, т.к. не учитывается важное свойство – ценность информации. Для избегания разногласий методов количественной оценки информации применительно к анализу психической деятельности при оценке способностей сенсорной системы человека следует оперировать не абсолютными, а относительными показателями с целью установления динамики изменения пропускной способности оператора [5]. Исследованиями Е.М. Лобанова в области работоспособности оператора установлено, что скорость переработки информации изменяется в пределах 4…60 бит/с в зависимости от степени напряженности работы. Причем наивысшая надежность в переработке информации обеспечивается при скоростях от 8 до 16 бит/с. Наряду с психофизиологическими измерениями проводилось психологическое тестирование, далее определялась информационная емкость теста с помощью формулы К. Шеннона [3]: , (2) где I – суммарная информация, бит; k – количество разных знаков; ni – количество одинаковых знаков; pi – вероятность встречи данного знака. В области теории информации существуют механизмы вычисления количественной оценки приема и передачи информации. Так, для оценки количества поступающей оператору информации У. Хик применил формулу К. Шеннона и получил линейную связь между временем реакции и информационной емкостью сигнала. Информационная модель формирования времени реакции определяется математической гипотезой Хика (закон Хика): , (3) где tp – время реакции, с; n – количество равновероятных альтернатив; а – постоянная. Закон Хика неоднократно проверялся и подтверждался исследованиями, но все же имеет ограниченное применение в связи со сложностью самообучающейся системы. При управлении технологическим процессом необходимо обеспечивать операторов мобильных машин оптимальными условиями восприятия информации с целью повышения технической и психофизиологической безопасности [2, 3, 5]. В результате проведенных исследований нами выведена закономерность, с помощью которой можно учесть косвенную информационную перегрузку и определить степень и характер изменения уровня критерия риска травмирования в зависимости от профессионализма оператора. Так, наиболее интенсивный рост уровня показателя квалификации оператора происходит в первые шесть лет работы, в период от 6 до 10 лет рост квалификации существенно замедляется, а со стажа 10 лет – практически не возрастает. Повысить уровень показателя квалификации можно за счет увеличения циклов тренажирования [6]. В результате повторных циклов тренажирования определено, что каждый последующий цикл дает меньший прирост уровня показателя квалификации, чем предыдущий. Экспериментальные данные аппроксимированы линейной зависимостью: , (4) где ∆Pi+1 – прирост показателя квалификации за цикл тренажа; Pi – показатель квалификации оператора перед тренажом. Модель процесса тренажирования представлена зависимостью: , (5) где Pi – показатель квалификации после i-го цикла тренажа; P0 – начальный показатель квалификации оператора; i – номер цикла тренажа. С целью достижения задаваемого показателя квалификации P* необходимо определить число повторностей циклов тренажирования: , (6) где P* – задаваемый показатель квалификации; Т – стаж работы оператора. Результаты экспериментальных данных показывают, что рациональное число повторностей тренажа находится в пределах 5...6 раз. По значениям уровня показателя квалификации оператора, количеству циклов повторностей тренажа и параметров функциональной возможности подсистемы «оператор» (время и правильность выполнения операций) можно определить критерий риска травмирования [6]: . (7) где n – количество выполненных управляющий воздействий с учетом косвенной информационной перегрузки оператора; PК – показатель квалификации оператора, учитывающий правильность управления технологическим процессом; PТ – показатель квалификации оператора, учитывающий техническую готовность машины. Графические зависимости (рис. 4, 5) дают общее представление связи величины уровня риска со степенью изменения количества циклов тренажа и стажем работы оператора. По рис. 4 можно определить, что для снижения уровня риска травмирования следует увеличивать количество циклов тренажа, причем после шестого цикла при разном стаже оператора прирост величины критерия риска меняется незначительно. На рис. 5 видно общее снижение величины критерия риска с увеличением стажа. При стаже свыше 10 лет эффект тренажа не дает такого весомого прироста величины критерия риска, как у малоопытных операторов. В результате анализа и проведенных исследований можно сделать следующие выводы: на вероятность правильной переработки информации оператором влияет ее неожиданность поступления и более раннее восприятие; на работоспособность оператора негативно влияют как информационные перегрузки, так и недостаток информации; оценку величины риска травмирования следует проводить с учетом информационной перегрузки оператора, стажа его работы и числа повторностей циклов тренажирования. R i 1 2 3 4 5 Рис. 4. Зависимость изменения уровня риска травмирования с увеличением числа повторностей циклов тренажирования при стаже T: 1 – без стажа; 2 – 2 года, 3 – 4 года, 4 – 6 лет, 5 – 20 лет R Т, лет 1 2 3 4 5 Рис. 5. Зависимость изменения уровня риска травмирования с увеличением стажа работы оператора Т при наращивании циклов тренажирования i: 1 – без повторностей; 2 – 1 раз, 3 – 2 раза, 4 – 3 раза, 5 – 6 раз Библиографический список 1. Мишурин, В.М. Надежность водителя и безопасность движения / В.М Мишурин, А.Н. Романов. – М.: Транспорт, 1990. – 167 с. 2. Гаврилов Э.В. Эргономика на автомобильном транспорте / Э.В. Гаврилов. – Киев.: Техника, 1976. – 152 с. 3. Лобанов, Е.М. Проектирование дорог и организация движения с учетом психофизиологии водителя / Е.М. Лобанов. – М.: Транспорт, 1980. – 311 с. 4. Ломов, В.Ф. Человек и техника. Очерки инженерной психологии / В.Ф. Ломов. – М.: Советское радио, 1966. – 464 с. 5. Романов, А.Н. Автотранспортная психология / А.Н. Романов. – М.: «Академия», 2002. – 224 с. 6. Горшков, Ю.Г. и др. Показатель уровня квалификации оператора мобильной сельскохозяйственной машины / Ю.Г. Горшков, Ю.И. Аверьянов, О.Ф. Скорняков, К.В. Глемба и др. – Тр. и сельскохоз. машины. – 2005. – №3. – С. 32.

Похожие:

	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... В 6 классе это звено состоит из изучения развития общества, его структуры (сфер) и взаимодействия людей в обществе, что является...		Уже с давних времён непременным атрибутом праздничного стола были О его огромной разрушительной силе и о тех последствиях физического и нравственного характера, к которым ведёт излишнее его употребление....
	Урок по физике в 7-б классе «Скорость в нашей жизни» Учебный проект – это возможность делать что-то интересное самостоятельно, в группе или самому, максимально используя свои возможности;...		Реферат по теме: «Влияние Интернета на жизнь современного человека» Каждый человек имеет дома компьютер, каждый второй человек имеет компьютер, подключенный к Интернету. В наше время нельзя обойтись...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Проблемы, которые включены в данный курс, позволят каждому учащемуся почувствовать личностную значимость правовых знаний, помогут...		Рабочая программа по дисциплине В. В лингвострановедение Живой язык существует в мире его носителей и изучение его без знания этого мира, т е фоновых знаний превращает его в мертвый, лишая...
	Программа работы по формированию устойчивого интереса к изучению... Изменился, в частности, и статус школы: она стала общественно-государственной, отражающей интересы, как государства, так и общества...		План урока Законопослушный человек. Противозаконное поведение. Причины... «законопослушное поведение», что это нормальное, обычное поведение большинства людей; развивать познавательные интересы учащихся,...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Дать знания, умения и навыки, возможности их применения для решения разнообразных задач		Методическая разработка урока черчения: «Технический рисунок и его... В настоящее время графические умения учащихся – важнейший аспект обучения. Графическая грамотность расширяет возможности учащихся,...
	"Разработка и создание компьютерной презентации средствами программы Power Point" Образовательная рассмотреть возможности программы Power Point, выработать умения и навыки создания и оформления компьютерной презентации,...		«Действительный человек есть ряд его деяний. Если совокупность его... ...
	«Действительный человек есть ряд его деяний. Если совокупность его... ...		Реферат "Урок основная форма производственного обучения" Именно под его руководством учащиеся приобретают профессиональные знания, умения и навыки, участвуют в создании, учатся творческому...
	«Искусство складывания» автор программы Оригами развивает различные навыки и способности учащихся. Занятия оригами позволяют детям удовлетворить свои познавательные интересы,...		Уроках математики Возможности индивидуального и возрастного развития детей поистине поразительны. И эти природные безграничные возможности ребенка...