По функционален признак системите “Човек – Машина” са

По функционален признак системите “Човек – Машина” са:

• 
  детерминирани – работата в тях протича по строго опре­делени условия и по предварително известни правила и програми. По зададен параметър в една точка могат да се прогнозират параметрите в други точки;
  
• 
  недетерминирани – вероятностни, стохастични, адаптив­ни, игрови.
  

• 
  работата им протича в случайни, предварително неизвест­ни и бързо променящи се условия;
  
• 
  приспособяване към изменящите се условия;
  
• 
  изработване на нови форми на поведение. Тук човекът е водещ в “игровата ситуация” за намиране на правилен изход от възникналата нерегламентирана ситуация;
  
• 
  информационните, логическите, изпълнителските проце­си са близки по време и човекът работи в остър дефицит от време;
  
• 
  необходима е сложна координация на работата на различ­ните компоненти на системата “Човек – Машина”;
  
• 
  налице са много обратни връзки, което позволява систе­мата да бъде управлявана за постигане на предвидените изходни параметри.
  

Полисистемите са паритетни (при тях всеки човек е равностоен и необвързан в дейността си с останалите) и йерархични (при тях съществува йерархия на взаимодействието на отделните хора с техническите устройства).

• 
  децентрализирани – управлението се извършва по места: човекът-оператор е непосредствено до машината;
  
• 
  централизирани – управлението се осъществява дистан­ционно и то на няколко места.
  

Всяка система “Човек – Машина” трябва да удовлетворява опреде­лени потребности на човека и обществото, да притежава качества и свойства, заложени при проектирането и реализирането й. Свойст­вата на системата “Човек – Машина” са обективна способ­ност, коя­то се проявява в процеса на експлоатацията й. Измерват се с количествени характеристики и те са показателите за качеството й [1,24].

Показателите за качество на технологичните изделия са: предназ­начение; надеждност, дълготрайност, технологичност, стандарти­зация, унификация, ергономичност, естетичност, патентно-правови и икономически показатели [7].

За системите “Човек – Машина” показателите, които определят нейните качества, но са и пряка функция от дейността на човека, са: бързодействие, надеждност, точност, своевременност, безопас­ност, степен на автоматизация, икономически показатели. [24]

t_i – време за обработка на информация в i^-тото звено на системата

n – брой на последователно свързаните звена в системата “Човек – Машина”, които могат да бъдат и оператори, и технически звена.

m_гр и N са съответно броят на грешните задачи и общия брой решавани задачи.

Грешката в точността може да е с положителен или отрицателен знак. Тази величина е различна от безпогрешността (в показателя за надеждност). Грешката в точността невинаги е грешно решена задача. Но това е до определени граници. Грешката в точността е особено важна в случаите на регулиране на параметри, пред­ставляващи непрекъснати величини (определяне координати на движещи се обекти на екран).

В работата на оператора се разглеждат случайни и систематични грешки в точността. Случайната грешка се измерва със средно­квадратичната стойност, а систематичната – с математичес­кото очакване (средна стойност) на отделните грешки [34].

Своевременност на решението на задачата на системата “Човек –Машина”. Оценява се с вероятността, задачата стояща пред сис­темата “Човек – Машина” да се реши в интервал от време, непревишаващ допустимото време - Т_доп:

(1.4)

φ(Т) – функция на плътността на времето за решаване на задачата на системата “Човек – Машина”.

Тази вероятност по статистически данни се оценява с израза

(1.5)

m_нсв – брой несвоевременно решени задачи.

При определяне на m_гр и m_нсв, а следователно и на Р_пр и Р_св, не се отчита причината за нерешената задача на системата “Човек – Машина” (дали е от човека или от машината).

Повечето системи “Човек – Машина” работят в рамките на ограни­чения във времето и несвоевременното решаване на задачите води до непостигане на целите на системата. Затова в тези случаи в качест­вото на общ показател за надеждност се използват и вероятностите за правилно (Р_пр) и за своевременно (Р_св) решаване на задачата:

Такъв показател се използва при прилагане на обобщен структурен метод за оценка на надеждността на системата “Човек – Машина”.

Р_{оп i} – вероятност за възникване на опасна или вредна за човека технологична ситуация от i- тип;

Р_{гр i} – вероятност за неправилни действия на оператора в i-та ситуация;

n – брой на възможните ситуации за травма.

Опасни и вредни ситуации се създават както по технически причини (повреди, аварии), така и при неспазване на мерките за безопасност. При системи с висока степен на автоматизация такива ситуации се създават и от психо-физиологични фактори, които се отчитат в общия критерий за безопасност на труда.

Степен на автоматизация– характеризира относителното количество информация, преработвано автоматично:

, (1.8)

Н_ЧО – количество информация, преработвано от човека-оператор (ЧО);

Н_СЧМ – общо количество информация, циркулиращо в системата
“Човек – Машина”.

За всяка система “Човек – Машина” съществува оптимална степен на автоматизация (k_opt), при която ефективността й е максимална (фиг.1.3.) Колкото по-сложна е системата “Човек – Машина”, толко­ва по-големи са загубите от неправилния избор на степента на автоматизация. Оптималната степен на автоматизация се установява в процеса на решаване на задачата с разпределение на функциите между човека и машината.

1 – за прости системи; 2 – за сложни системи

Е_н – е нормативен коефициент на икономическа ефективност на капиталните разходи.

При зададена величина W_СЧМС по пътя на преразпределение на разходите между съставящите С_пр, С_е, С_ЧО могат да се получат раз­лични значения на общата ефективност на СЧМС. И обратно търсе­ната ефективност на СЧМС може да се обезпечи с различни разходи в зависимост от разпределението между отделните съставки [32].

Ергономични показатели – отчитат редица специфични свойства на системата “Човек – Машина – Среда”, които дават възможност за осъществяване на дейността на човека (или на група хора). Ергономичните показатели имат йерархична структура, включваща: обобщен критерий за ергономичност; комплексни (управляемост, обслужваемост, обучаемост, обитаемост на СЧМС); групови (психологични, физиологични, антропометрични, хигиенни, социално-психологични); единични [6, 13].

Интегралната оценка за качество на системата “Човек – Машина –Среда” включва оценките за всички посочени качества. За тази цел се използва понятието: ергономична ефективност – това е степента на адекватност между проектирани и реализирани функции на СЧМС.

При определяне на ефективността на се отчитат следните правила:

• 
  при пълна, интегрална оценка се отчитат всички частни показатели за качество на СЧМС;
  
• 
  частните показатели участват в общата оценка със соб­ствени “тегла”, отговарящи на „важността” им в СЧМС;
  
• 
  частните показатели се изразяват в безразмерни, норми­рани величини, спрямо еталон, за да се преодолеят различия­та при измерването им (поради физическата им същност).
  

За повишаващ показател:

За понижаващ показател:

E_ef-i и E_i са съответно нормираната и абсолютната стойност на частния i^-ти показател на СЧМС.

Ергономичната ефективност на системата е величина, отчитаща влиянието на всички частни показатели [13]. Често това е сумираща функция:

(1.12)

a_i са тегловните коефициенти, сумата от които е 1;

n – брой на отчитаните показатели.

При изпълнение на изброените условия ергономичната ефективност на системата E_ef-СЧМ е в границите от нула до едно и е своеобразен “коефициент на полезно действие” на СЧМС [40].

Човекът-оператор е главното звено в системата “Човек – Машина” независимо от степента на автоматизация. Той поставя цели пред системата, планира, насочва, контролира целия процес на функ­циониране. Затова дейността на оператора е изходна точка при инженерно-психологичните и ергономичните анализ, изследване, проектиране на СЧМ [ 1].

1. 
   Увеличаване и усложняване на обектите (и техните пара­метри) за управление. Нарастване на отговорностите при контрол и управление на технологичните процеси.
   
2. 
   Развитие на системи с дистанционно управление. Човекът се отдалечава от управляваните обекти. За динамиката на състоянието им се съди не по данни от непосредствено наблюдение, а чрез възприемане на сигнали от устройства за представяне на инфор­мация, имитиращи реални технологични обекти. Човек получава информацията в закодиран вид (показания на броячи, индикатори, измервателни апарати), което налага необходимостта от декодиране и мислено съпоставяне на получената информация със състоянието на реалния управляем обект.
   
3. 
   Завишават се изискванията към дейността на човека-оператор по отношение на точност, бързина при вземане на решения и осъществяване на управленски функции. Нараства и степента на отговорността му за извършените действия; всяка грешка, дори и при най-простия акт, може да наруши функционирането на цялата система “Човек – Машина”, да създаде аварийна ситуация, заплаш­ваща живота на много хора. Затова работата на човека-оператор се характеризира със значително увеличаване на нервно-психичното натоварване [26].
   
4. 
   Човекът-оператор работи в условия на ограничена двига­телна активност, намалена работа на мускулите, като преобладава използването на малки групи мускули. На практика операторът е в условия на изолация от привична социална среда, в обкръжение на прибори, монитори и др. Ако тези устройства са проектирани без да се отчитат психо-физиологичните му особености, или подават изкривена информация, то възниква ситуация на “конфликт” на човека с техниката (машината).
   
5. 
   От човека-оператор се изисква висока степен на готовност за действие при екстремни ситуации. В нормален режим на работа операторът извършва контрол и наблюдение на системата. При въз­никване на нарушения той прави рязък преход от монотонна работа (оперативен покой) към активни, енергични действия за отстраня­ване на възникналите отклонения. В кратък интервал от време обра­ботва голям обем информация, приема и осъществява решенията си. Това води до сензорно, емоционално и интелектуално претоварване [27].
   

На функционално ниво дейността на човека в система “Човек – Машина“ преминава през четири основни етапа (фиг. 1.4):

Разгледана в структурен план, дейността на човека-оператор може да бъде представена като два процеса на формиране на информационен и концептуален модел (фиг.1.4.), изцяло обусловени от четирите функционални етапа.

Първите два етапа се определят като получаване на информация, а останалите два като реализацията й. Етапът на получаване на информация се разглежда като процес на формиране на информационен модел на управлявания обект [15].

Информационният модел е съвкупност от информация за състоянието на предметите на труда в системата “Човек – Машина – Среда”, организирана в съответствие с определени правила.

Така при първия процес на “получаване на информация” човекът-оператор възприема информационния модел за управлявания обект, състоящ се от физически параметри – показания на прибори, знаци, символи на екран, светлинни и звукови сигнали.

При втория процес – “реализация на получената информация” – се извършва декодиране на възприетите сигнали и на тази основа – формиране на “умствена картина” за управлявания процес и условията, в които той протича. Тази “умствена картина” се нарича концептуален модел.



Фиг. 1.4. Функционалнo-структурна схема на етапите от дейността

на човека в системата “Човек – Машина ”

Концептуалният модел е съвкупност от представите и компетентността на човека-оператор за целите и задачите на трудовата дейност, състоянието на предметите на труда в системата “Човек – Машина – Среда”, външната среда и начините на въздействие върху тях.

Концептуалният модел дава възможност на човека-оператор да обедини в едно цяло различните елементи на управлявания процес, да вземе правилно решение и да осъществи ефективни управляващи действия, т.е. правилно да реализира получената информация.

Ергономичното проектиране на системите „Човек – Машина” изис­ква оптимално разпределение на функциите между човека и маши­ната, като се дава предимство на човека там, където той превъзхожда машината и на машината, там където тя превъзхожда човека [14].

• 
  откриване на полезни сигнали, с нискоенергийни стой­ности;
  
• 
  чувствителност към изключително широк диапазон от стимули (температура, светлина, звук, налягане, аромати и др.);
  
• 
  използване на всеобща зависимост между предметите и явленията на базата на минал опит, с цел модифициране на поведението при различни операции;
  
• 
  способност за индуктивно мислене – извеждане на заклю­чения въз основа на отделни разпокъсани наблюдения;
  
• 
  способност за откриване на сигнали в условия на силен информационен шум;
  
• 
  способност за запазване на големи количества информа­ция в течение на дълъг период от време и използване на полезните сведения в необходимия момент;
  
• 
  способност за правене на заключения при непълна ин­формация;
  
• 
  гъвкавост и приспособяване към изменящи се обстоя­телства, опознаване на обектите в променени условия;
  
• 
  проявяване на оригиналност при решаване на проблемите – способност за намиране на нови решения;
  

• 
  способност за решаване на алтернативи с малка вероят­ност за настъпване – реагиране на непредвидени и слу­чайни явления;
  
• 
  способност за действие в условия на претоварване;
  
• 
  способност за извършване на сложни ответни действия;
  
• 
  възможност за изпълнение на задачите по различни начини за получаване на същия резултат;
  
• 
  способност за изпълняване на сложни и точни управлява­щи действия в зависимост от ситуацията.
  

• 
  контрол върху дейността както на човека, така и на машината;
  
• 
  чувствителност към стимули, извън сетивните възмож­ности на човека (радио-, инфрачервени-, ултравиолетови-, рентгенови лъчения, ултразвук и др.);
  
• 
  изпълнения на повтарящи се действия, еднообразна рабо­та, без “умора” и намаляване на надеждността;
  
• 
  дедуктивно “мислене” – способност на базата на общи правила да се изработват решения за частни случаи;
  
• 
  изпълнения на сложни изчисления бързо и с голяма точност;
  
• 
  съхранение в “паметта” на значително по-голямо коли­чество информация и бързо извличане на необходимите сведения;
  
• 
  способност за комплексна работа – машината изпълнява едновременно няколко функции, много по-надеждно от човека;
  
• 
  по-голяма устойчивост от човека към въздействия на външната среда, може да действа във вредни, дори невъзможни за живота на човека условия;
  
• 
  бърза реакция на сигнали – задръжката в машината е ня­колко микросекунди, а у човека е около 200 милисекунди;
  
• 
  наличие на принципна възможност за практически без­крайно увеличение на силовото въздействие;
  
• 
  броят на каналите за връзка могат да бъдат произволно увеличавани – това се ограничава само от конструкцията.
  

1. 
   Адамчук, Д., (1999), Эргономика, М.
   
2. 
   Ахутин, В. М., (1977), Поэтапное моделирование и синтез адаптивных биотехнических и эргатических систем, В кн. Инженерная психология: теория, методология, практическое применение, М.
   
3. 
   Бедный, Г.З., (1987). Психологические основы анализа и проектирования трудовых процессов, Киев.
   
4. 
   Биомеханика систем “человек-машина”, (1981), под ред. К.В.Фролова, М.
   
5. 
   Георгиев, Г.И., (1990), Инженерна ергономия и промишлено проектиране, С.
   
6. 
   Георгиев Г.И., Т. Димитрова, Д. Караманска, (1988), Ергономични фактори на компютъризираното обучение, С.
   
7. 
   Губинский, А.И., (1982), Надеждность и качество функционирования эргатических систем, Л.
   
8. 
   Дмитриева, М.А., А.А. Крылов, А.И.Нафтульев, (1979), Психология труда и инженерная психология, Л.
   
9. 
   Зинченко, В.П., В.М. Мунипов, (1980), Основы эргономики, М.
   
10. 
    Инженерная психология, (1976), под ред. Г.К.Середы, Киев.
    
11. 
    Инженерная психология: теория, методология, практическое применение, (1977), под ред. Б.Ф.Ломова, В,Ф. Рубахина,
    В.Ф. Венда, М.
    
12. 
    Йорданов, Д.Й., (1990), Инженерна психология, С.
    
13. 
    Караманска, Д., (1988), Модели и методики за ергономично изследване на системата “Човек – Компютър – Среда” в процес на обучение във ВУЗ”, С.
    
14. 
    Караманска, Д., (2000), Въведение в инженерната психология и ергономия, С.
    
15. 
    Караманска, Д., (2005), Човешки фактор в инженерната психология и ергономия, С.
    
16. 
    Леонова А.Б., (1984), Психодиагностика функциональных состояний человека, М.
    
17. 
    Лоос, В.Г., (1980), Промышленая психология, Киев.
    
18. 
    Мунипов, В.М., В.П. Зинченко, (2001), Эргономика: человеко­ориентиранное проектирование техники, програмных средств и среды, М.
    
19. 
    Мутафов, С., В. Шошева, Г. Станчев, (2000), Антропология, ергономия, робототехника, П.
    
20. 
    Небылицын, В.Д., (1976), Психофизиологические изследования индивидуальных различий, М.
    
21. 
    Никифоров, Г.С., (1977), Самоконтроль как механизм надежности человек-оператора, Л.
    
22. 
    Николаев, В.И., (1973), Информационная теория контроля и управления, Л.
    
23. 
    Обозов, Н.Н., (1979), Межличностные отношения, Л.
    
24. 
    Основы инженерной психологии, (1986), под ред. Б.Ф.Ломова, М.
    
25. 
    Оценка и прогнозирование функциональных состояний в прикладной физиологии, (1980), под ред. А.А.Айдаралиева, Фрунзе.
    
26. 
    Психологические состояния и эффективность деятельности, (1983), под ред. Ю.М. Забродина, М.
    
27. 
    Психологические проблемы взаимной адаптации человека и машины в системах управления, (1980), под ред. В.Ф.Венда, Ю.М. Забродина, Б.Ф.Ломова, М.
    
28. 
    Рабардель, П., (1999), Люди и технологии, М.
    
29. 
    Рыжков, А.П., (1976), Определение вероятностных характеристик вычислительного процесса, описываемого биологическом графом, М.
    
30. 
    Сингълтън, У.Т., (1975), Въведение в ергономията, С.
    
31. 
    Смирнов, Б.А., (1978), Моделирование деятельности человека-оператора с учетом характеристик оперативной памяти, Харков.
    
32. 
    Смирнов, Б.А., Б.А. Душков, Ф.П. Космолинский, (1983), Инженерная психология: экономические проблемы, М.
    
33. 
    Трощихин, В.А., (1978), Фуккциональная подвижность нервных процессов и профессиональный отбор, Киев.
    
34. 
    Холоч, И.И., (1989), Человек – живая система, Минск.
    
35. 
    Цибулевский, И.Е., (1981), Человек как звено следящей системы, М.
    
36. 
    Цымбал, В.П., (1982), Теория информации и кодирование, Киев.
    
37. 
    Шеридан, Т.Б., У.Р. Феррел, (1980), Системы “человек-машина”, М.
    
38. 
    Human engineering guide to equipment design,(1969), Ed. C.T. Morgan, A. Chapanis, MC Graw-Hill Book Company, New York-Toronto-London.
    
39. 
    Lange, W.,u.a., (2001), Kleine ergonomische Datensamling,
    TUV Reinland, Kin.
    
40. 
    Karamanska, D.,(1998), Ergonomic estimate of some factors of engineering training, IGIP –98, Band 1(39) pp.176-179.
    
41. 
    Shackel, B., (1990), “Human factors and Usability” in Preeca and Keller (eds) Human Computer Interaction. Prentice Hall,
    Hemel Hempstead.
    
42. 
    Shackel, B., (1986), ‘Ergonomics in Design for Usability’ in Harrison M D and Monk A F (eds) People and Computers: Designing for Usability, Proceeding of the Second Conference of the BCS HCI Specialist Group.