Между оператором и машиной

Наиболее сложной задачей, решаемой в процессе проектирования человеко-машинной системы управления, является рациональное распределение функций между человеком и машиной.

Методы, позволяющие рационально распределить функции между человеком-оператором и машиной, состоят в следующем: строится модель функций человеко-машинной системы управления в виде списка функций и для каждой функции решается, должна ли она быть передана человеку-оператору или машине. Естественно, что такое решение носит весьма условный характер и не дает гарантий безошибочности.

Для более обоснованного распределения функций известен метод, классифицирующий функции на основании особенностей человека и машины. Для этого сначала анализируют функции человеко-машинной системы управления, описывая их как действия, расчеты, сообщения и решения, а затем приписывают этим функциям такие параметры, как частота, скорость, стабильность, точность, значимость, исходя из предварительно установленной шкалы оценки. После этого устанавливают индексы и формулы, теоретически позволяющие обнаружить избыток или недостаток нагрузки на оператора или машину. Поскольку шкала оценки все-таки носит приблизительный и субъективный характер, то это и определяет неубедительность получаемых результатов.

Второй метод базируется на том, что человек-оператор вмешивается только в тех случаях, когда в процессе преобразования между входом и выходом системы управления переменные претерпевают существенные изменения. Иными словами, человек включается в систему каждый раз, когда появляется неуверенность в том, каким образом следует перерабатывать информацию. В этом методе используются модели типа моделей связи, что выгодно отличает этот метод от методов, основанных на моделях типа перечней (списков) функций.

Несмотря на недостатки списков, перечисляющих распределение функций между человеком-оператором и машиной, все же они часто бывают полезными при проектировании сложных человеко-машинных систем управления.

Моделирование человеко-машинных

Систем управления

Основными методами моделирования человеко-машинных систем управления являются динамическое моделирование и натурно-математическое моделирование.

При динамическом моделировании человеко-машинной системы управления применяются технически реализованная модель пульта представления информации и управления, реальный временной масштаб прохождения информации и человек-оператор. Моделирование необходимо производить с предельно возможным числом операторов, соответствующим образом отобранных и подготовленных.

Динамическое моделирование характеризуется следующими особенностями:

§ в контур модели включен человек, имеющий большую вариативность параметров;

§ моделирование ведется во временном масштабе, принятом для моделируемой системы;

§ возможно многократное повторение каждого эксперимента, что обеспечивает получение статистически достоверных результатов.

Пример установки динамического моделирования человеко-машинной системы управления приведен на рис. 6.4. Эта установка в процессе проектирования сложной человеко-машинной системы управления решает следующие задачи:

§ отработка в реальном масштабе времени алгоритмов обмена информации между оператором и технической частью проектируемой системы управления;

Рис. 6.4. Схема установки динамического

моделирования человеко-машинной системы управления

§ выбор метода оптимального кодирования и представления информации оператору;

§ выбор устройств отображения информации, органов управления и рациональной компоновки рабочего места оператора;

§ получение экспериментальной количественной оценки основных характеристик оператора.

Установка моделирования человеко-машинной системы управления состоит:

§ из испытательного пульта оператора;

§ пульта инструктора;

§ специализированной УВМ;

§ психофизиологической аппаратуры;

§ ЭВМ.

Испытательный пульт оператора представляет собой перестраиваемую конструкцию, построенную с использованием модулей индикации и органов управления и позволяющую изменять состав и расположение как устройств отображения информации, так и органов управления. Специализированная УВМ служит для имитации технической части проектируемой человеко-машинной системы управления. ЭВМ обеспечивает обработку информации, получаемой в процессе эксперимента, и оценку основных характеристик проектируемой человеко-машинной системы управления.

Процесс взаимодействия оператора и технической части проектируемой человеко-машинной системы управления осуществляется в режиме диалога.

В своем составе специализированная УВМ имеет:

§ устройство управления;

§ временное устройство (таймер);

§ устройство управления работой устройств отображения информации;

§ регистрирующее устройство.

Управление и наблюдение за проведением испытаний осуществляется с пульта инструктора. На пульте инструктора для этой цели имеются:

§ индикаторы, фиксирующие прохождение программы испытаний, правильность действия человека-оператора,
а также служебную информацию;

§ органы управления, с помощью которых выбирается режим работы установки и осуществляется оперативное вмешательство инструктора в процесс эксперимента.

На регулирующем устройстве фиксируются:

§ номер программы;

§ номер органа управления, которым манипулирует оператор;

§ время, затрачиваемое оператором на выполнение операции управления.

Временная привязка процесса прохождения программы к процессам, регистрируемым психофизиологической аппаратурой, осуществляется с помощью меток, подаваемых специализированной УВМ.

Натурно-математическое моделирование человеко-машинных систем управления не требует создания специальной моделирующей установки, позволяет одновременно реализовать многовариантный режим работы человеко-машинной системы управления за счет параллельной работы алгоритмов, имитирующих работу тех или иных технических устройств. Недостаток натурно-математического моделирования человеко-машинных систем управления состоит в непредсказуемости временных затрат, т. е. времени на обучение оператора при внедрении человеко-машинных систем управления.