Людино-машинні системи, їх класифікація
і властивості
Термін В«ЕргономікаВ» (грец. ergon - робота, nomos - закон) означає науку про взаємодії людини-оператора з машиною і середовищем, об'єднаних в єдину ергатичних систем. Ергономіка виникла на стику технічних наук, психології, фізіології та гігієни праці.
Інженерна психологія є галуззю ергономіки і ставить своїм завданням комплексне вивчення і проектування зовнішніх і внутрішніх засобів діяльності людини-оператора.
Художнє конструювання увазі використання основних законів ергономіки і технічної естетики при розробці конструкцій.
Найважливіший питання проектування ергатичних систем являє собою строго наукове розділення функцій між оператором і машиною в майбутній системі. Цього не може зробити ні психолог, ні фізіолог, ні гігієніст, оскільки вони не знають властивостей машини необхідних характеристик усієї системи. Це зобов'язаний зробити конструктор-розробник, що володіє знаннями ергономіки, знаючий можливості оператора в системі, рівень сучасної автоматики і реалізує загальні вимоги на систему.
Важливість розвитку цієї науки в областях радіотехніки та конструювання РЕА підкреслюється тим прикладом, що порівняльний аналіз ряду існуючих американських ракетних систем показав, що помилки людини-оператора складають 20-53% всіх відмов в системі. Неважко усвідомити, яку роль відіграє людина-оператор в сучасних системах літальних апаратів і автоматизованих системах контролю і виробництва.
Тому вивчення можливостей людини-оператора в замкнутій ергатичних системі, узгодження його апарату сприйняття з РЕА для оптимізації основною цільовою функції системи є не В«модоюВ», а такий же необхідною завданням, як і саме проектування технічних засобів.
У загальне поняття В«системаВ» входить сукупність елементів, взаємопов'язані функції яких координовані для виконання деякої загальної задачі.
ергатичних система (ЕС) - це система В«людина-машинаВ», що містить якісно різнорідні компоненти - людини і технічні засоби.
ергатичних системи надзвичайно різноманітні і ієрархічно. Наприклад, система В«командир корабля (перший пілот) - прилади, органи управління - літак В»і система В«Штурман-радист - радіоапаратура літакаВ» знаходяться не тільки у взаємозв'язку, але і підпорядковані загальній більш складній системі В«літак, що виконує завданняВ», яку обслуговують і ряд інших наземних систем і комплексів, які є також ерготична система.
Рис.1. Система управління
Рис.2. Система виявлення-контролю
а) Замкнута сервосистема
б) Аналогія стеження, здійснювана оператором
Рис.3. Сервосистема
В даний час системи В«людина-машинаВ» у зв'язку з розвитком технічних засобів все більше і більше перетворюється з систем контролю в системи управління, в яких людина-оператор займає домінуюче положення. Можна навести кілька прикладів моделювання як самої людини-оператора в ергатичних системах, так і самих систем в цілому. Наприклад, для систем управління пропонується одна схема (рис.1.), а для систем виявлення та контролю - інша схема (рис.2). Вельми часто проводиться аналогія між ергатичних системою і сервосистеми (Рис.3). Сервосистема - тип стежить системи, замкнута електромеханічна система, де на виході відтворюється змінена певним чином вхідні величина.
Класифікація ергатичних систем може бути проведена за низкою ознак. За основною цільовою функції вони діляться на контрольні, управління, пошукові, відновлюють і навчальні ергатичних системи.
У першому випадку вихідні сигнали оператора можна не вводити в спостережувану їм систему.
Оператор тут включений в систему В«як би паралельноїВ» (хоча на схемі малюнка це виглядає послідовно). Основна функція оператора - контроль, спостереження за системою, вимірювання її параметрів і т. п. Прикладом такої системи може бути робота оператора з індикатором кругового огляду ІКО.
У системі управління оператор стає безпосереднім учасником у виконанні системи її завдання і включений у систему В«як би послідовноВ» (за схемою малюнка - паралельно) з технічними елементами системи.
Основна функція оператора - регулювання, стеження, стабілізація і приведення координат виходу системи до їх заданому значенню. Ця система замкнута через оператора.
Системи управління мають два різновиди: систему стеження з компенсацією і систему стеження з переслідуванням. У першому випадку оператор спостерігає тільки неузгодженість між поточним вихідним показником (координатою) системи та необхідним значенням, і його завдання полягає в тому, щоб довести величину неузгодженості до нуля або до заданого рівня, тобто компенсувати помилку неузгодженості. Прикладом таких систем можуть бути системи регулювання самої РЕА, системи регулювання технологічних процесів і т. п.
При спостереженні з переслідуванням оператор спостерігає величину як вхідного, так і вихідного сигналу, і його завдання полягає в тому, щоб, керуючи машиною, змінювати вихід системи і тим самим як би В«переслідуватиВ» її вхід. Прикладами таких систем можуть являтися системи посадки літака, роботи бортової РЛС в режимі захоплення і супроводу мети та ін
Пошукова ЕС, як правило, виникає при відмові функціонуючої ЕС, коли потрібно втручання оператора для визначення причин і місця відмови в системі. Вона включає в себе оператора, перевіряється машину і пристрій пошуку.
Відновлююча ЕС виникає після визначення причини відмови, і головна функція оператора в такій системі - відновити систему шляхом ремонту або демонтажу несправного блоку.
Прикладами навчальних ЕС є різного роду тренажери, навчальні машини і т. п.
За типом інформаційної моделі ЕС поділяються на:
1) ЕС з диференціальної інформаційною моделлю,
2) ЕС з інтегральної інформаційною моделлю.
Диференціальна інформаційна модель (ІМ) включає в себе докладні відомості про окремих параметрах ЕС. Як правило, інформація від В«машиниВ» до оператора надходить первинна, без попередньої обробки.
При цьому оператор отримує точну кількісну оцінку стану окремих елементів технічної частини ЕС, її вихідних параметрів. Щоб отримати загальне уявлення про стан ЕС на основі показань детальної ІМ, оператору необхідно певний час для обробки всієї розрізненої інформації. При дефіциті часу це може призвести до прийняття неправильних рішень. Прикладом такої диференціальної моделі може служити сукупність контрольних шкальних приладів, що встановлюються раніше в кабіні льотчика.
Тому при сучасних швидкостях літаків прагнуть створювати суміщені індикатори (Рис. 4), однак, назвати їх інтегральної ІМ поки що не можна.
Інтегральна ІМ дає загальне, сумарне уявлення про функціонування ЕС, для цього в системі використовують додаткові блоки обробки первинної інформації.
Наприклад, розроблені т. н. коналогі (рис. 5) - індикатори, що дають умовні зображення злітно-посадкової смуги або В«дорогиВ» при русі об'єкта. Хоча зображення та проектується на електронно-променевому індикаторі, однак воно не є телевізійним.
Основне перевага коналогов полягає в тому, що вони дозволяють використовувати основне властивість сприйняття - предметність.
Крім цього, розглянутий вище тип коналога дозволяє звільнитися від восьми окремих індикаторів.
Інший особливістю коналогов є також те, що вони передбачають і отримання точної кількісної інформації або В«за викликомВ», або за допомогою додаткових периферійних індикаторів, що обрамляють коналог.
Рис. 4. Суміщений літаковий індикатор
Рис. 5. Суміщений літаковий індикатор коналог
Властивості ЕС визначаються властивостями основних її ланок,...
