Лекция_№4_Эргнономическое_проектирование_систем_СЧМ (2)

1.

Лекция №4
Эргономическое проектирование
систем «человек-машина»
План лекции
1.Цели и задачи эргономического проектирования систем
«человек-машина». (Эргономика на ж.д. транспорте: Учебное пособие / Г.М.
Грошев, М.В. Иванов, И.Ю. Романова, Ф.Н. Сапежинский, Я.В. Кукушкина, О.А.
Никифорова; Под ред. Г.М. Грошева, М.В. Иванова – М: ГОУ УМЦ ЖДТ., 2009. – 390 с.,
{далее Учебное пособие} стр. 134-141)
2. Проектирование транспортных эргатических систем. Учебное
пособие} стр. 141-150)
3. Распределение функций между человеком и машиной. Учебное
пособие} стр. 150-161)
4. Построение и оптимизация информационных моделей.
(Учебное пособие стр. 161-169)
1

2.

4.1. 1.Цели и задачи эргономического
проектирования систем «человек-машина».
Понятие системы человек-машина и роль человекаоператора в ней
Система – комплекс
взаимосвязанных и
взаимодействующий между собой
элементов, предназначенных для
решения единой задачи.
2

3. Система СЧМ (человек-машина среда)

ВНЕШНЯЯ СРЕДА
Системы СЧМ –
физические,
Машина
целенаправленно Человек
(орудие труда)
замкнутые системы,
АРМ
включающие в себя
СЧМ
человека в качестве
управляющего
Объект
звена.
(предмет труда)
ВНЕШНЯЯ СРЕДА
3

4. Рис. 4.1. Структурная схема системы управления

Д
F
Объект
управления
Х(t)
М
Д
F – внешне воздействие.
И
Д – датчики, определяющих
U(t)
состояние объекта управления;
И
Х(t) – информация от объекта;
М – модель объекта управления, отражающая
состояние объекта управления;
Р – блок принятия решений;
U(t) – управляющее воздействие;
И – исполнительные органы;
Р
4

5.

Эргономическое проектирование рабочего
места предусматривает:
• оптимизацию распределения функций
между компонентами СЧМ;
• организацию рабочих мест с учетом
антропометрических данных человеческого
тела;
• соответствие технических средств
психофизиологическим, биомеханическим и
антропометрическим требованиям;
• обеспечение оптимальных значений
факторов внешней среды на рабочем месте.
5

6.

Наиболее важные этапы эргономического
проектирования:
• анализ производственного процесса на
входе, внутри и на выходе системы;
• эргономический анализ функционирования
системы с помощью эргономических
контрольных карт;
• анализ задач, выполняемых человеческим
звеном;
• анализ мнений персонала системы,
связанного с выполнением различных
заданий.
6

7.

Информационная модель - организованное в
соответствии с определенной системой правил
отображение управляемого объекта, системы
управления им, внешней среды и способов
воздействия на них.
Концептуальная модель - совокупность
представлений оператора о состоянии
управляемого им объекта, системы и внешней
среды, сложившихся на основе
информационной модели, ранее накопленных
знаний и опыта применительно к решаемой
задаче.
7

8.

4.2. Проектирование транспортных
эргатических систем
Эргатические системы представляют собой
высшую форму систем управления, более
общий класс, чем информационные, так как в
них
осуществляются
все
формы
взаимодействия объектов друг с другом.
8

9.

Основные этапы разработки эргатических систем
9

10.

Особенности функционирования систем:
1. Функционирование в реальном
масштабе времени;
2. Необходимость разработки модели
управляемого объекта
(отсутствие модели не позволяет
выработать альтернативные
варианты управляющих решений);
10

11.

3. Замкнутость системы –
управляющее воздействие
приводит к изменениям
объекта управления –
изменения отображаются на
датчиках (Д).
11

12.

4.3. Распределение функций между человеком и машиной
(сводная таблица оптимизации взаимодействия в системе СЧМ)
12

13.

Наименова
ние
типа системы
Не
автоматическое
Роль человека
Управление в
системе
Восприятие
данных
объекта
органами
чувств
Воздействие
органами
деятельности
на органы
управления
объекта
Работа на токарном
станке
Диапазон
применения
системы
Работа
токаря
на
станке …
Управле
ние
коллекти
вом
сотрудни
ков.
13

14.

Токарно-винторезный станок
мод. 16К20
14

15.

Наименование
типа системы
Роль человека
Автомати- Восприятие
информации с
ческое
Управление в
системе
Диапазон
применения
системы
Передача
Регулятор
управляюскорости
(Д), на базе
транспор
щего
заложенной
воздействия тного
модели
на исполни средства
поведения
…
тельные
объекта (М)
вырабатывается органы (И)
Система
Системотехниче управляющее
управлеский комплекс решение – (Р).
ракетной
ния
Наблюдение за
установки
полетом
правильностью
ракеты.
функционирова
ния всей
15
системы.

16.

Автоматический сбор
информации
об объекте
Управляющее
воздействие,
передаваемое через
ПУ ОУ-я
Формирование образа
объекта на основании
информ. модели
Информационная
модель на СОИ
Первая степень автоматизации
простая АСУ
16

17.

Поездной диспетчер НОД-3 Октябрьской ж.д. (2004)
Поездной диспетчер
17

18.

Вторая степень автоматизации АСУ:
Оценка
информационной
модели
на основе
концептуальной модели
Исходные данные
для выраб. упр-х
решений на основе
заранее заложенной
модели управления
Работа
модели,
заложенной
в системы
Роль человека – оценка рассогласования реальной
траектории изменения параметров объекта с
желаемой траекторией, при которой достигается
наибольшая эффективность управления.
18

19.

Примеры – системы управления
технологическими процессами,
энергетическими агрегатами,
диспетчерское управления на ж.д.
транспорте.
Роль человека – оперативное
управление объектом, процесс
выработки управленческого
решения.
19

20.

«Современный АРМ
(элементы СОИ)»
АРМ диспетчера в
метрополитене
«Старый пульт»
20

21.

Третья степень автоматизации АСУ (системы советчики):
Утвержде
Оценка
информационной
модели + вариант
решения
Выбор
варианта
решения
ние
предлага
емого.
решения
Ввод
собствен
ного
решения
Согласие
«машины»
с решением
оператора
Роль человека – оперативное и в большей степени
тактическое управление.
21

22.

Диспетчерский центр
в Лейпциге
АРМ поездного
диспетчера
АРМ ДЦ-МПК
22

23.

АРМ системы
«ДИАЛОГ»
(РГОТУПС)
АРМ системы
«ЮГ»
23

24.

Четвертая степень автоматизации АСУ - выбор
человеком возможных моделей поведения объекта.
Выбор
модели
разрешения
критической
ситуации на
объекте (Р)
Закладка МР
в АСУ в
аппар.прогр.
комплекс
(АПК)
На основе
МР АПК
отображение
инф. модели
возможных
ситуаций
Роль
человека
–
выработка
управления (системы САПР).
Утверждение
варианта,
либо поиск
оптимально
го
посредством
измен. МР
стратегии
24

25.

Система КОМПАС-3D
предназначена для создания
трехмерных
параметрических моделей
отдельных деталей и
сборочных единиц,
Data Manager
(Менеджер данных)
позволяет вам сохранять,
создавать и адаптировать
проектную информацию для
систем КИП
25

26.

Особенности деятельности
оператора:
1. Увеличение числа объектов
управления с развитием техники;
2. Развитие систем дистанционного
управления;
3. Увеличение сложности и скорости
течения производственных
процессов;
26

27.

Особенности деятельности
оператора:
4.
Изменение условий деятельности
оператора;
5. Повышенные требования к
действиям в экстремальных
ситуациях;
27

28.

6.
Назначение ответственного за
вопросы эргономики и извещение
персонала об опасных нагрузках;
7.
Анализ факторов риска на
конкретном рабочем месте;
8.
Привлечение профессионалов в
области здравоохранения для
оценки ситуации и наблюдения за
её последующим развитием.
28

29. Схема решения задачи оператором

Восприятие
Информационный
поиск
Выбор
стратегии
управления
Выработка
управляющего
воздействия
Обнаружение
Идентификация
Решение о
ситуации
Выбор действия
Опознание
Решение о
методе
Действие
29

30.

4.4. Построение и оптимизация
информационных моделей
К работе по созданию эргономических
информационных моделей (ИМ) предъявляются
требования:
по содержанию — ИМ должны адекватно
отображать объекты управления, рабочие
процессы, окружающую среду и состояние
системы управления;
по количеству информации - информационный
баланс;
по форме и композиции – ИМ должны
соответствовать возможностям человека по
приему, анализу, оценке информации и
осуществлению управляющих воздействий.
30

31.

Информационная модель - организованная в
соответствии с определенной системой
правил
совокупность
информации
о
состоянии и функционировании объекта
управления и внешней среды.
31

32. Физически информационная модель реализуется с помощью разнообразных СОИ Дорожный Центр управления перевозками в Екатеринбурге

32

33.

Порядок работы по построению
информационной модели
1) определение задач системы и очередности
их решения;
2) определение источников информации,
методов решения задач, затрат времени на их
решение, требуемой точности;
3) составление перечня типов объектов
управления, определение их количества;
33

34.

4) составление перечня признаков объектов
управления разных типов, учет которых
необходим при решении задач;
5) распределение объектов и признаков по
степени важности; выбор критичных объектов
и признаков, учет которых необходим в
первую очередь;
6)
распределение
функций
между
техническими средствами и операторами;
34