Проблема надійності при участі людини-оператора в процесі прийняття рішень по керуванню об’єктами енергетики
В наш час розробка проблеми надійності складних систем здійснюється, зазвичай, з позицій чисто технічного підходу. У цьому підході в поле зору потрапляє лише «машинний» компонент складної системи, і підвищення надійності забезпечується за рахунок заходів, спрямованих на вдосконалення технічних ланок...
Збережено в:
| Дата: | 2020 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2020
|
| Назва видання: | Математичне та комп'ютерне моделювання. Серія: Технічні науки |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/181487 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Проблема надійності при участі людини-оператора в процесі прийняття рішень по керуванню об’єктами енергетики / О.А, Дячук, Ю.О. Фуртат // Математичне та комп'ютерне моделювання. Серія: Технічні науки: зб. наук. пр. — Кам’янець-Подільський: Кам'янець-Подільськ. нац. ун-т, 2020. — Вип. 21. — С. 61-75. — Бібліогр.: 25 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-181487 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1814872021-11-19T01:26:05Z Проблема надійності при участі людини-оператора в процесі прийняття рішень по керуванню об’єктами енергетики Дячук, О.А, Фуртат, Ю.О. В наш час розробка проблеми надійності складних систем здійснюється, зазвичай, з позицій чисто технічного підходу. У цьому підході в поле зору потрапляє лише «машинний» компонент складної системи, і підвищення надійності забезпечується за рахунок заходів, спрямованих на вдосконалення технічних ланок. Однак складні системи — це людино-машинні системи, надійність функціонування яких більшою мірою залежить від «людського фактора». Наприклад, на тепловій електростанції через помилки операторів відбувається близько чверті всіх порушень. Nowadays, the development of the problem of reliability of complex systems is carried out, as a rule, from the standpoint of a purely technical approach. In this approach, only the «machine» component of a complex system is in the field of view, and the increase in reliability is provided by measures aimed at improving the technical units. However, complex systems are human-machine systems, the reliability of which depends to a greater extent on the «human factor». For example, at a thermal power plant due to operator errors, about a quarter of all violations occur. 2020 Article Проблема надійності при участі людини-оператора в процесі прийняття рішень по керуванню об’єктами енергетики / О.А, Дячук, Ю.О. Фуртат // Математичне та комп'ютерне моделювання. Серія: Технічні науки: зб. наук. пр. — Кам’янець-Подільський: Кам'янець-Подільськ. нац. ун-т, 2020. — Вип. 21. — С. 61-75. — Бібліогр.: 25 назв. — укр. 2308-5916 DOI: 10.32626/2308-5916.2020-21.61-75 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/181487 004.042;004.5 uk Математичне та комп'ютерне моделювання. Серія: Технічні науки Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
В наш час розробка проблеми надійності складних систем здійснюється, зазвичай, з позицій чисто технічного підходу. У цьому підході в поле зору потрапляє лише «машинний» компонент складної системи, і підвищення надійності забезпечується за рахунок заходів, спрямованих на вдосконалення технічних ланок. Однак складні системи — це людино-машинні системи, надійність функціонування яких більшою мірою залежить від «людського фактора». Наприклад, на тепловій електростанції через помилки операторів відбувається близько чверті всіх порушень. |
| format |
Article |
| author |
Дячук, О.А, Фуртат, Ю.О. |
| spellingShingle |
Дячук, О.А, Фуртат, Ю.О. Проблема надійності при участі людини-оператора в процесі прийняття рішень по керуванню об’єктами енергетики Математичне та комп'ютерне моделювання. Серія: Технічні науки |
| author_facet |
Дячук, О.А, Фуртат, Ю.О. |
| author_sort |
Дячук, О.А, |
| title |
Проблема надійності при участі людини-оператора в процесі прийняття рішень по керуванню об’єктами енергетики |
| title_short |
Проблема надійності при участі людини-оператора в процесі прийняття рішень по керуванню об’єктами енергетики |
| title_full |
Проблема надійності при участі людини-оператора в процесі прийняття рішень по керуванню об’єктами енергетики |
| title_fullStr |
Проблема надійності при участі людини-оператора в процесі прийняття рішень по керуванню об’єктами енергетики |
| title_full_unstemmed |
Проблема надійності при участі людини-оператора в процесі прийняття рішень по керуванню об’єктами енергетики |
| title_sort |
проблема надійності при участі людини-оператора в процесі прийняття рішень по керуванню об’єктами енергетики |
| publisher |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| publishDate |
2020 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/181487 |
| citation_txt |
Проблема надійності при участі людини-оператора в процесі прийняття рішень по керуванню об’єктами енергетики / О.А, Дячук, Ю.О. Фуртат // Математичне та комп'ютерне моделювання. Серія: Технічні науки: зб. наук. пр. — Кам’янець-Подільський: Кам'янець-Подільськ. нац. ун-т, 2020. — Вип. 21. — С. 61-75. — Бібліогр.: 25 назв. — укр. |
| series |
Математичне та комп'ютерне моделювання. Серія: Технічні науки |
| work_keys_str_mv |
AT dâčukoa problemanadíjnostípriučastílûdinioperatoravprocesíprijnâttâríšenʹpokeruvannûobêktamienergetiki AT furtatûo problemanadíjnostípriučastílûdinioperatoravprocesíprijnâttâríšenʹpokeruvannûobêktamienergetiki |
| first_indexed |
2025-07-15T22:42:58Z |
| last_indexed |
2025-07-15T22:42:58Z |
| _version_ |
1837754618742833152 |
| fulltext |
Серія: Технічні науки. Випуск 21
61
УДК 004.042;004.5
DOI: 10.32626/2308-5916.2020-21.61-75
О. А. Дячук*, канд. техн. наук,
Ю. О. Фуртат**, канд. техн. наук
* ДУ «Інститут економіки та прогнозування НАН України», м. Київ,
** Інститут проблем моделювання в енергетиці
імені Г. Є. Пухова НАН України, м. Київ
ПРОБЛЕМА НАДІЙНОСТІ ПРИ УЧАСТІ
ЛЮДИНИ-ОПЕРАТОРА В ПРОЦЕСІ ПРИЙНЯТТЯ
РІШЕНЬ ПО КЕРУВАННЮ ОБ’ЄКТАМИ ЕНЕРГЕТИКИ
В наш час розробка проблеми надійності складних систем
здійснюється, зазвичай, з позицій чисто технічного підходу. У
цьому підході в поле зору потрапляє лише «машинний» компо-
нент складної системи, і підвищення надійності забезпечується за
рахунок заходів, спрямованих на вдосконалення технічних ланок.
Однак складні системи — це людино-машинні системи, надій-
ність функціонування яких більшою мірою залежить від «людсь-
кого фактора». Наприклад, на тепловій електростанції через по-
милки операторів відбувається близько чверті всіх порушень.
Відомо, що у зв’язку із широким впровадженням автома-
тики у виробництво і успіхами кібернетики в 60-ті роки
XX століття ставилося питання про повне виключення людини
з контуру керування. Однак ідея повної автоматизації зазнала
поразки, коли виникла необхідність у створенні пристроїв, які
мали б здатність знаходити вихід з непередбачених ситуацій.
Висока гнучкість і здатність пристосовуватись до зміни
умов, інтуїція, здатність до прогнозування, передбачення роз-
витку подій, прийняття рішень у складних ситуаціях при наяв-
ності декількох суперечливих або невизначених критеріїв є
чисто людськими якостями. Це визначає місце людини в лю-
дино-машинних системах і характер покладених на неї функ-
цій: прийняття рішень, а також включення резерву техніки на
випадок її відмови. Однак відведення людині головної, інтеле-
ктуальної ролі в людино-машинних системах само по собі не
знімає проблем, пов’язаних з їх надійністю.
Розрив між можливостями людини, як керуючої ланки, і зрос-
таючими потребами системи в керуючих впливах аж ніяк не ско-
рочується й змушує людину працювати на грані його «червоної
межі». Однак інженерно-психологічний підхід дозволяє методо-
логічно обґрунтувати шлях вирішення цієї проблеми.
Ключові слова: людино-машинна система, автоматизо-
вана система, прийняття рішень, інженерно-психологічний
підхід, когнітивний підхід.
© О. А. Дячук, Ю. О. Фуртат, 2020
Математичне та комп’ютерне моделювання
62
Вступ. Методологічною базою, що забезпечує можливість вра-
хування ролі людини при вирішенні задач надійності систем енерге-
тики, може служити інженерно-психологічний підхід до проектуван-
ня людино-машинних систем (ЛМС). Згідно із цим підходом доміну-
ючим компонентом будь-якої технічної системи вважається людина.
«Машинна» частина, незалежно від ступеня її досконалості, розгля-
дається як підлеглий елемент — знаряддя праці суб’єкта [1].
Ця концепція пронизує будь-які інженерно-психологічні заходи
щодо аналізу і синтезу властивостей ЛМС. Так, зокрема, при проекту-
ванні нових людино-машинних комплексів першим етапом стає скла-
дання проекту діяльності оператора. Цей проект виступає як фундамент
для вирішення інших задач: від визначення принципової схеми до конк-
ретного оформлення панелей, шкал приладів і т.д. [1, 2].
Головним критерієм оптимальності ЛМС повинно бути найкра-
ще використання властивостей, властивих біологічним ланкам, у
комбінації з перевагами, що одержуються системою завдяки наявнос-
ті в ній технічних елементів і підсистем. Цей критерій можна інтерп-
ретувати як принцип синтезу систем, що забезпечує підвищення на-
дійності «людського» компонента. Суть його зводиться до наступно-
го: компенсація недоліків людини за рахунок переваг машин, а також
створення таких технічних засобів, які дозволили б повністю викори-
стовувати переваги людини [3]. Питання про компенсацію недоліків
людини формулюється як задача про раціональний розподіл функцій.
Існують детальні переліки переваг у порівнянні з недоліками людей
і машин, які дозволяють ефективно розв’язувати такі ситуації. Напри-
клад, комп’ютеру відводяться дії, що вимагають швидкодію, точність,
стійкість до значних навантажень тощо. При розподілі функцій врахо-
вуються особливості виробництва, ступінь автоматизації системи, що
розглядається, ієрархічний рівень, який займає в системі оператор.
Норми щодо питання розподілу функцій не є строго фіксованими.
Вони залежать від рівня розвитку науки й техніки. Зі зростанням автома-
тизації виробництва оператор буде переходити на більш високі рівні ке-
рування. Тому вже зараз ставиться питання про необхідність створення
техніки, яка забезпечувала б можливість максимальної реалізації творчих
потенціалів людини. Мова повинна йти не стільки про обмежені здатнос-
ті людини, скільки про обмежені можливості обчислювальних систем [3].
Основна частина. Одним з напрямків, що забезпечують вирішення
зазначеної проблеми, є створення адаптивних людино-машинних ком-
плексів. Синтез цих систем здійснюється на основі принципу адекватно-
сті, що передбачає узгодження основних конструктивних параметрів і
«управлінських» характеристик біологічних і технічних елементів сис-
тем, а також принципу ідентифікації інформаційного середовища, що
вимагає узгодження властивостей інформаційних потоків, які циркулю-
ють між технічними і біологічними елементами.
Серія: Технічні науки. Випуск 21
63
Оскільки властивості людської ланки системи не інваріантні до
впливу зовнішніх і внутрішніх факторів, такі системи мають подвій-
ну адаптацію: до зміни зовнішнього середовища і ситуації (зовнішню
адаптацію), а також «внутрішню адаптацію», коли технічні елементи
системи або цілі підсистеми змінюють свої характеристики як і фун-
кції зміни стану біологічних елементів.
Залежно від конкретного ходу вирішення задачі, стану оператора і
труднощів, з якими він зустрічається, технічна система виконує наступні
функції: виробляє оптимальні форми представлення сигнальної інфор-
мації, «дає поради» у вигляді довідкових даних, інструкцій, підказок, аж
до пред’явлення алгоритму деякого резервного розв’язку; нормалізує
стан оператора шляхом інформаційного керування; відсторонює опера-
тора у випадку втрати працездатності, переводячи функції керування на
дублера або автоматизованої системи керування. Особлива увага в цих
системах приділяється питанню подання інформації оператору [1-4].
Великий інтерес представляють адаптивні системи з динаміч-
ною моделлю ситуації й динамічною моделлю об’єкта, що дозволя-
ють оптимізувати алгоритм керування. У цьому випадку інформація
про ситуацію після надходження до системи класифікується (порів-
нюється з відомою системою); у випадку ж виникнення принципово
нової ситуації модель ситуацій коригується блоком коригування і
надходить у блок навчання, що вдосконалює програму розвитку си-
туацій. Програма розвитку ситуацій пропонує через модель ситуації
варіанти розвитку взаємин між керованим об’єктом і навколишнім
середовищем. Оператор при цьому виробляє відповідні керуючі
впливи, які реалізуються на динамічній моделі об’єкта й надходять у
блок оцінки якості керування. У випадку досягнення оптимальної
якості керуючих команд вони надходять у блок формування керую-
чих команд для реального об’єкта. Таким чином, в адаптивних сис-
темах є цілий ряд технічних засобів, які полегшують операторові ви-
бір вірного розв’язку, залишаючи за ним право прийняття рішення.
Підвищення надійності ЛМС може бути забезпечене за рахунок
удосконалення структури трудової діяльності оператора. Існуюча
нині структура діяльності формувалася переважно стихійно. Відомо,
що при традиційному підході до проектування систем це питання, як
правило, не входить до числа задач, що розглядались. Про людину
згадують на етапі експлуатації системи, коли виявляється неузгодже-
ність «людської» і «машинної» ланок. Це приводить у найкращому
разі до проведення заходів щодо пристосування техніки до людини, а
в найгіршому разі до «адаптації» людини під техніку, що може ство-
рити неприйнятні умови роботи для оператора й стати причиною по-
яви систематичних помилок і «зривів» на рівні людської ланки.
Шляхом проб і помилок, на базі багаторічного досвіду експлуатації
систем поступово сформувалася сучасна структура діяльності оператора,
Математичне та комп’ютерне моделювання
64
яка не позбавлена недоліків. І це не випадково, оскільки під контролем
оператора при керуванні складними системами перебувають тисячі па-
раметрів. Наприклад, під контролем оператора енергоблоку сучасної
теплової електростанції (ТЕС) перебувають близько 1500 різних параме-
трів, що характеризують роботу парогенератора, турбіни й електричного
генератора, 69 автоматичних регуляторів, 361 об’єкт дистанційного ке-
рування, 90 технологічних захистів і близько 300 сигналізацій на табло.
Однак, як показали дослідження, ця структура далеко не досконала.
Зокрема, алгоритм діяльності людини-оператора, що здійснює форму-
вання дискретних команд керування, містить наступні операції: перегляд
інформаційної моделі (системи відображення інформації); перенесення
погляду на моторне поле, зоровий пошук необхідного органу керування;
переміщення руки до органу керування; перемикання органу керування;
перенесення погляду на інформаційну модель; контроль результату.
Аналіз даного алгоритму дозволив виявити ряд операцій [5-7], що харак-
теризуються високою ймовірністю помилкових дій і більшим часом ви-
конання. Крім того, ці операції є причиною виникнення фактора психо-
логічної складності в роботі оператора — кількаразового відволікання
уваги людину від системи відображення інформації.
У зв’язку із цим був розроблений новий алгоритм діяльності, у
якому дані операції відсутні. У цьому випадку структура діяльності
включає всього три етапи:
1) перегляд інформаційної моделі;
2) перемикання органу керування;
3) контроль результату дії по сигналу зворотного зв’язку.
Також відсутній фактор психологічної складності, тому що увага
оператора постійно сконцентрована на інформаційній моделі об’єкта. Як
показали експериментальна перевірка й оцінка функціонування підсис-
теми «людина — пристрій введення інформації», робота оператора за
даним алгоритмом забезпечує підвищення надійності системи в цілому.
Як відзначалося вище, проект діяльності оператора є основою всьо-
го інженерно-психологічного проектування. Відповідно до цього синте-
зований алгоритм діяльності «підказав» загальну схему перспективного
класу пристроїв вводу. Таким чином, ще на етапі проектування системи
було вирішено питання про узгодження «машинної» і «людської» ланок.
Забезпечення надійної роботи системи керування за участю лю-
дини включає кілька взаємозалежних шляхів. Поряд з раціональним
розподілом функцій, пристосуванням машини до людини, удоскона-
люванням структури діяльності велике значення має шлях підвищен-
ня надійності «людської» ланки за рахунок проведення заходів щодо
професійного відбору й навчанню операторів.
Ці методи спрямовані на формування контингенту осіб, що во-
лодіють психологічними якостями, необхідними для успішного ви-
Серія: Технічні науки. Випуск 21
65
конання роботи. Так, наприклад, до числа професійно важливих яко-
стей оперативного персоналу відносяться: розвинене оперативне ми-
слення, стійка концентрація й розподіл уваги, низька стомлюваність,
гарна пам’ять, стійкість до впливу стрес-факторів [8].
Існує велика кількість тестів і методик діагностування психофі-
зіологічного стану людину [9-13]. Для відбору операторів застосову-
ються як професійні методи, так і оперативне тестування. При опера-
тивній діагностиці психофізіологічного стану оператора перевіряєть-
ся час реакції, увага, логічне мислення, координація роботи з перифе-
рійними пристроями робочого місця, уміння ухвалювати розв’язки в
умовах швидкої зміни обстановки. Одним з найбільш популярних
підходів при цьому є проведення тестування для осіб, що випробо-
вуються і одержанні діагностичних параметрів, що порівнюються
потім з еталонним зразком необхідного фахівця.
Найбільш комплексний аналіз професійної придатності може
бути проведений із залученням до тестування досвідчених психоло-
гів, однак фахівців високого класу поки ще недостатньо, тоді як кіль-
кість фахівців-операторів безупинно зростає. У зв’язку із цим велико-
го значення набувають автоматизовані системи тестування. При цьо-
му такі системи повинні вирішувати задачі, пов’язані як з розробкою
тестів, так і з їхньою комп’ютерною реалізацією [14].
Слід особливо виділити оперативне тестування на робочому мі-
сці, оскільки воно, з одного боку, повинно забезпечувати задану гли-
бину тестування, а з іншого — враховувати обмеження, які є в
комп’ютеризованому робочому місці оператора.
По-перше, тестування не повинно відволікати оператора від ви-
конання основної функції на робочому місці, а тому повинно прово-
дитися у фоновому режимі (за винятком початкового тестування при
допуску до робочого місця).
По-друге, у силу комп’ютеризованості робочих місць операторів
для більшості спеціальностей самі тести також повинні являти собою
комп’ютерну програму, що вимагає максимальної формалізації про-
цесу побудови тестів і власне тестування. Формалізація також дозво-
лить уникнути надмірності тестів і інформації, що отримується в ре-
зультаті тестування.
Методика тестування й адаптація операторів при цьому виглядає так:
1) перед початком роботи здійснюється перевірка стану оператора,
висновок про допуск до роботи робиться за результатами тесту;
2) якщо результати тесту виявляються незадовільними, то прово-
диться адаптація оператора шляхом повторення тестів кілька раз
із урахуванням результатів кожного тесту;
3) періодично у фоновому режимі перевіряється стан оператора.
Математичне та комп’ютерне моделювання
66
Методика й програмні засоби оперативного тестування є осно-
вою також і для професійного відбору. Крім того, вони служать для
одержання еталонних значень діагностичних параметрів і дослідни-
цької роботи з оцінки якості тестування. Програмна реалізація опера-
тивного тестування організована за модульним принципом, що до-
зволяє змінювати й нарощувати кількість тестів залежно від конкрет-
них вимог і умов тестування.
При цьому й самі тести, які є основою оперативного тестування,
повинні бути реалізовані програмно.
Основними етапами створення програмного тестового забезпе-
чення є:
1) вибір і формування складу тестів;
2) розробка програмних засобів реалізації тестів;
3) формування мінімального простору інформаційних діагностичних
параметрів;
4) одержання еталонних значень діагностичних параметрів і правил
прийняття рішень;
5) формування й видача інформації про результати тестування.
Пункти 1 і 4 тісно пов’язані із психологічними аспектами (напри-
клад, можна використовувати існуючі методики професійного відбору);
пункти 2 і 5 відносяться до програмування. Багато в чому вони залежать
від специфіки комп’ютеризованого робочого місця, на якому буде про-
водитись тестування; пункт 3 розкриває можливість оптимізації процесу
тестування за рахунок вибору мінімально необхідного набору парамет-
рів і використання ефективних алгоритмів роботи з ними.
Діагностичні параметри. Перспективним є вибір таких параме-
трів оцінки психофізіологічного стану: відношення оператора до ри-
зику, оперативна пам’ять, увага. При цьому час реакції на тестовий
вплив і помилки у відповідях повинні дозволити оцінювати зібра-
ність і координацію дій оператора, оскільки вони залежать від цих
особистісних властивостей.
В основі методики оцінки відношення оператора до ризику ле-
жать такі поняття як виправданий і невиправданий ризик, надмірна
обережність. Результат залежить від імовірності настання несприят-
ливих наслідків у випадку ухвалення певного рішення і їх величини.
Методика оцінки оперативної пам’яті оператора полягає у відс-
теженні здатності оператора запам’ятовувати послідовності образів
(символів, цифр) і реагувати на доповнення послідовності (напри-
клад, вказуючи скільки разів зустрічається певний образ).
Методика дослідження обсягу уваги значною мірою подібна
оцінці оперативної пам’яті, але від оператора потрібно прийняти пев-
ний розв’язок на підставі інформації, що короткочасно відображаєть-
ся на дисплеї робочого місця оператора.
Серія: Технічні науки. Випуск 21
67
Самі методики вже досить добре вивчені й математизовані [10,
11], що дозволяє без особливих зусиль реалізувати їх як частину про-
грамного забезпечення.
Розглянемо окремо методику оцінки кожного з названих пара-
метрів.
Тест для діагностики відношення оператора до ризику. Велику
роль при прийнятті рішення відіграє ступінь виправданості ризику
[10] — імовірності того, що здійснення деякої поведінки спричинить
певні несприятливі наслідки для суб’єкта. Поведінку, що пов’язана з
деяким ступенем ризику, прийнято називати ризикованою.
Ризик — явище об’єктивне, і суб’єкт може здійснювати ризико-
вану поведінку навіть не підозрюючи про це. Суб’єктивним же може
бути не ризик як такий, а лише оцінка його ступеня. Причому
суб’єктивною є не будь-яка оцінка, а та, яка приналежна саме тому,
хто здійснює ризиковану поведінку.
Суб’єктивна оцінка ступеня ризику може, як збігатися з об’єктив-
ною, так і відхилятися від неї в більшій або меншій мірі. При цьому під
об’єктивною оцінкою мається на увазі оцінка, яка може бути обчислена
на основі аналізу фізичних (а іноді й психологічних) факторів ситуації,
що можуть стати або вже стали джерелом несприятливих наслідків. Іс-
тотну роль в об’єктивному оцінюванні відіграє врахування відносної
частоти виникнення несприятливих наслідків в умовах багаторазового
стереотипного повторення даної або аналогічних ситуацій у минулому.
Класифікація ризику за параметром виправданості-невиправданості
не залежить також від ступеня усвідомленості суб’єктом ризикованості
дії. Можливі випадки виправданого прийняття ризику, заснованого на
інтуїції, що виключає можливість усвідомлення всіх істотних аспектів
ситуації. Тривале ж обмірковування ситуації може призвести до прий-
няття об’єктивно невиправданого ризику.
Поряд з виправданим і невиправданим ризиком, існує також не-
виправдана обережність. Таким чином, при оцінці відношення опера-
тора до ризику, крім усього іншого, необхідно одержати досить точні
відповіді на два питання:
1) чи є в оператора на даний момент схильність до невиправданого
ризику;
2) чи володіє він здатністю піти на виправданий ризик.
У нашому випадку головною функцією математичної моделі си-
туації ухвалення рішення є чітке розмежування ситуацій виправдано-
го й невиправданого прийняття ризику, а також умов, при яких дії
оператора слід класифікувати як прояв надмірної обережності.
Тест для діагностики оперативної пам’яті. Оперативна пам’ять
визначається як пам’ять, де інформація повинна зберігатися до закінчен-
Математичне та комп’ютерне моделювання
68
ня виконання якоїсь (поточної) операції, після чого пам’ять очищається
для прийняття і зберігання нової порції інформації. У чомусь вона поді-
бна короткочасної пам’яті, але існують і відмінності.
Основною відмітною рисою оперативної пам’яті є її своєрідна пер-
манентність. Оперативна пам’ять, зазвичай, є досить тривалим і непере-
рвним процесом, у якому операції сприйняття, збереження, переробки,
відтворення й забування певних порцій інформації переплітаються й
чергуються один з одним. При цьому об’єктом запам’ятовування стають
не тільки сигнали, що надходять ззовні, але й власні попередні дії опера-
тора, у тому числі продукти уявної й інженерної переробки сприйнятої
раніше інформації. Спряженість оперативної пам’яті з іншими психіч-
ними процесами, її включення до діяльності щодо керування складними
виробничими і транспортними системами обумовлює особливо високі
вимоги до точності і надійності її функціонування.
При цьому методика оцінки якості (діагностики) оперативної
пам’яті в цілому доволі проста. Від особи, що тестується потрібно
лише швидко й точно вказати з появою на екрані деякого символу з
набору — скільки разів даний символ уже з’являвся на екрані. Після
правильної відповіді послідовність продовжиться, і на екрані
з’явиться новий символ. У випадку ж помилки, послідовність поч-
неться спочатку (або ж буде видане попередження для декількох пе-
рших помилок). При цьому фіксуються наступні величини:
кількість коректно виконаних мнемонічних операцій — С;
тривалість безпомилкового функціонування — T сек.;
темп виконання завдання ;
C
A
T
ефективність роботи
2
.
C
E
T
Тест дослідження обсягу уваги оператора. У ході цього тесту ви-
значається можливість оператора короткочасно утримувати в пам’яті
ситуацію на екрані й видавати керуючий вплив згідно із цією ситуацією.
Одночасно контролюється координація й швидкість реакції оператора.
При цьому сама методика тестування, як і в попередньому випа-
дку, проста. Оператору на короткий час демонструється квадратне
поле із сірих клітинок, частина яких позначена яким-небудь додатко-
вим кольором, утворюючи «змійку». Потім усі клітки стають сірими,
і оператору пропонується послідовно відновити «змійку» за допомо-
гою керуючих клавіш. З кожним успіхом «змійка» стає довшою. У
випадку помилки випробування починається спочатку (або ж буде
видане попередження для декількох перших помилок). Довжина
останньої успішно відновленої «змійки» і швидкість, з якою оператор
впорався із завданням, дозволяють оцінити його обсяг уваги.
Серія: Технічні науки. Випуск 21
69
Можна видозмінювати завдання, експериментуючи з різними
кольорами і їх комбінаціями, що дозволяє додатково оцінити сприй-
нятливість оператора до певного кольору, або ж замінити «змійку»
довільною комбінацією зафарбованих полів (упорядкованих, напри-
клад, за допомогою номерів або порядку появи на екрані).
Розв’язуючі правила. Крім задачі створення тестів, існує задача
обробки їх результатів. Для цього необхідно одержати еталонні зна-
чення діагностичних параметрів, з якими будуть порівнюватися ре-
зультати тестування, і побудувати розв’язуючі правила, що дозволяють
обґрунтовано ухвалити рішення щодо стану людини, що тестується.
Один із способів полягає в експериментальному одержанні ета-
лонних значень діагностичних параметрів (профілю спеціальності).
Для цього необхідні «еталонні» фахівці, професійна придатність яких
визначена іншим способом.
У загальному вигляді одна із процедур одержання еталонних
значень складається з наступних етапів:
1) формується група фахівців, що добре вирішують професійні за-
вдання;
2) в результаті перевірки цієї групи на множині тестів визначаються
математичне очікування і коваріаційна матриця діагностичних па-
раметрів;
3) на основі апроксимації області розсіювання діагностичних пара-
метрів будуються розв’язуючі правила.
Більш складна процедура одержання розв’язуючих правил поля-
гає у виділенні групи, що містить два класи фахівців — «гарні» і «по-
гані» фахівці. На основі обробки результатів тестування цієї групи мо-
жна побудувати розв’язуючі правила, що дозволяють із заданою ймо-
вірністю віднести особу, що тестується до класу «поганих» або «гар-
них» фахівців. У цьому випадку для обробки результатів тестування
залучаються методи теорії розпізнавання образів [12, 15]. Однак сама
методика побудови правил не відрізняється від вище описаної.
Автоматизована система тестування, таким чином, може бути
представлена у вигляді програмної надбудови над робочим місцем
оператора СППР, що складається із власне модуля тестування (поча-
ткового і фонового) і бази знань, що містить профілі операторів і
розв’язуючі правила. При цьому повинна бути можливість наповнен-
ня бази знань як ззовні (результати професійного психологічного тес-
тування), так і в результаті тестування операторів.
Для наочності така надбудова представлена у вигляді діаграми
потоків даних (рис. 1).
Програмно така система може бути реалізована за допомогою ре-
зидентного модуля (для фонового тестування необхідна постійна актив-
ність паралельно із процесами робочого місця оператора) або бібліотеки,
Математичне та комп’ютерне моделювання
70
що динамічно підключається (тоді виклик може відбуватися безпосеред-
нього з робочих програм автоматизованого робочого місця оператора).
Рис. 1. Діаграма потоків даних автоматизованої системи тестування
При цьому, у зв’язку зі зростаючою потребою автоматизованого
виробництва в операторах, основне завдання профвідбору полягає не
у звуженні контингенту осіб, що відбираються, а в його розширенні,
що може бути забезпечене за рахунок ретельного контролю психофі-
зіологічних якостей людей і складання прогнозу щодо можливості їх
подальшого розвитку. Такий підхід використовується, зокрема, у на-
вчально-тренувальному центрі підготовки операторів теплових енер-
гоблоків, створеному при Трипільської ГРЕС.
У цьому центрі розроблена й радикальна програма підготовки опе-
раторів, реалізована за допомогою сучасних засобів навчання з викорис-
танням обчислювальної техніки. Традиційний спосіб підготовки опера-
торів, що займає 2-3 роки і полягає в проходженні «новачком» усіх слу-
жбових сходинок — від чергового по насосах до оператора енергоблоку,
замінюється тут трьома етапами навчання. На першому етапі за допомо-
гою програмованих посібників і технічних засобів (проекторів, магніто-
фонів тощо) під керівництвом інструкторів засвоюються знання про ке-
ровану техніку, режими роботи окремих агрегатів і всього енергоблоку в
цілому. На другому етапі на спеціальних тренажерах виробляються опе-
ративні вміння по керуванню окремими вузлами енергоблоку. На тре-
тьому етапі — на тренажері-імітаторі енергоблоку здійснюється об’єдна-
ння знань і навичок, освоєння стратегії керування [16].
В операторів, що пройшли навчання по цій програмі, спостеріга-
ється зниження числа аварій в 4-4,5 рази [17].
Професійне
психологічне тестування
Вирішальні
правила
Обробка результатів тестування
Автоматизоване робоче
місце оператора
(робочий інтерфейс)
Профілі
користувачів
Модуль тестування
Поточний профіль
Вирішальні правила Еталонні
профілі
Профілі
Результати тестів
Сигнали від робочого місця
Дані
про стан
користувача
Проходження тестів
Коригування профілю
Серія: Технічні науки. Випуск 21
71
Однак зниження числа аварій в ЕЕС призводить до зниження
майстерності операторів. Без практики в них притупляється гострота
реакції, погіршується оперативне мислення і як наслідок, губиться
кваліфікація й професіоналізм. Тому необхідні відповідні тренування
оперативного персоналу в умовах, близьких до реальних, на тренаже-
рах, при розборі конкретних рольових ігор і т.п. Підтримці робочого
тонусу оператора сприяють і поточні протиаварійні тренування, які
проводяться в різних ланках ЕЕС. Наприклад, щоквартальні диспет-
черські (системні й мережні), станційні, цехові, підстанційні трену-
вання, а також тренування на окремих ділянках.
Керує тренуванням досвідчений оператор з більшим стажем ро-
боти. Їм задаються початкові умови аварії і визначається її подаль-
ший розвиток. У випадку здійснення невірних дій або їх значної за-
тримки, що також прирівнюється до помилки, ситуацію ускладнюють
і роблять більш важкою. Гра протікає в реальному масштабі часу й
будується відповідно до закономірностей розвитку аварій у системах.
Основною емоційно-вольовою якістю, яку повинен мати оператор,
що керує енергетичним об’єктом, є готовність до екстрених дій. Оператор
повинен уміти мобілізувати всі свої сили в момент настання аварії [8].
Широке впровадження автоматики у виробництво перетворює
оператора в пасивний елемент. Цьому сприяє й підміна реального
об’єкта інформаційною моделлю (мнемосхемою, табло) керованої
машини, що відчужує оператора від реального об’єкта. Реальна мета
дій — керування об’єктом — зберегти або створити задане розташу-
вання індексів на приладовій панелі, що знижує значимість основної
мети й міру відповідальності за вчинені дії.
Пасивний оператор, що втратив пильність, може не тільки пропус-
тити момент настання аварії й зробити грубі помилки, але й, як свідчать
факти, відмовитися продовжити роботу і залишити пункт управління в
момент найбільшої небезпеки. У зв’язку із цим в інженерній психології
виникла концепція активного оператора. Згідно із цією концепцією, ке-
рування об’єктом повинно бути комбінованим, тобто здійснюватися й
автоматично, і вручну. У випадку явної відсутності необхідності в руч-
ному керуванні оператору потрібно час від часу задавати ігрові ситуації,
які він повинен відпрацьовувати як реальні. Інші рекомендації зводяться
до активізації діяльності по прогнозуванню ситуації: візуально сконцен-
трувати увагу оператора на тих зонах інформаційної моделі, які дозво-
ляють припустити погіршення поточної ситуації, і зобов’язати оператора
програти на моделі об’єкта можливі варіанти виходу з неї.
Сучасна техніка, як правило, обслуговується не окремими опе-
раторами, а групами операторів. Процес керування технікою — це не
проста сума паралельних дій, які виконуються окремими оператора-
ми незалежно один від одного. Його істотним моментом є взає-
мозв’язок і взаємодія операторів. При цьому ступінь узгодженості дій
Математичне та комп’ютерне моделювання
72
операторів суттєво впливає на надійність складних систем [18]. У
правильно скомплектованій групі, що включає оптимальну кількість
працівників і керівника (неформальний лідер групи) і має продуману
організаційну структуру, забезпечується нормальний психологічний
клімат, трудова активність особистості й погодженість дій операторів
усієї групи. Таким чином, надійність складної системи може бути
підвищена за рахунок соціально-психологічних заходів, спрямованих
на вдосконалення трудових колективів.
Практика експлуатації систем показує, що проведення перерахо-
ваних заходів щодо врахування «людського» фактора не може гаран-
тувати абсолютну надійність «людської» ланки ЛМС. Людина завжди
залишається людиною: у будь-якого здорового оператора, що володіє
необхідними професійними знаннями, навичками і уміннями, можуть
наступати несприятливі психічні стани, що ведуть до більшого або
меншого порушення якості його роботи.
«Шкала» цих станів має широкий діапазон: від стану підвище-
ного збудження (ейфорії) до крайнього ступеня стомлення [19].
Ефективним способом підвищення надійності і ефективності ді-
яльності оператора, що базуються на «машинній», а не на «людській»
частині ЛМС, є адаптивні комплекси. Вони також дозволяють додат-
ково персоналізувати роботу оператора в готовій системі керуван-
ня — в той час як інші «технічні» інженерно-психологічні методи
застосовуються в основному на етапі проектування систем.
Самі технічні елементи систем керування (ЕОМ, елементи візу-
ального представлення, системи датчиків тощо) досить важко адап-
тувати до конкретних операторів, але це можна зробити з інформа-
ційними потоками, що надходять від них.
Експериментально встановлено, що мозок людини здатен
сприймати і точно обробляти інформацію зі швидкістю не більше
25 біт за секунду. Перевищення цього значення може призвести до
феномена «перманентної часткової уваги», зниження зосередженості.
Проблема ефективного сприйняття інформації людиною активно
вирішується для технічних систем, особливо для керування система-
ми військового призначення. Основним підходом до розв’язання
проблеми було застосування ергономічних методів, розрахованих на
деякі середні показники можливостей і умов для людини сприймати
інформацію від програмно-технічних засобів: гострота зору, час фік-
сації сигналу, розташування інформації, яка надається, частота миго-
тінь, яскравість, розмір, кодування, тип шрифту, структурований і
неструктурований текст (у т.ч. довжина повідомлень — 7-11 слів),
переваги до представлення у вигляді діаграм, графіків [20].
Застосування ергономічних методів на етапі розробки систем
дійсно дозволяє частково розв’язати проблему інформаційного пере-
вантаження операторів, але при сучасних значних обсягах інформації
Серія: Технічні науки. Випуск 21
73
й необхідності прийняття термінових і важливих рішень в режимі
реального часу цього недостатньо. Тому й виникла необхідність в
адаптивному керуванні інформаційним комплексом.
Збільшення зручності взаємодії користувача і комп’ютера фоку-
сується на представленні інформації. Одна зі стратегій представлення
даних — адаптивна, полягає в співставленні інтерактивної поведінки
системи з індивідуальними потребами користувачів, тобто в адаптації
інтерфейсу.
Оператор взаємодіє із зовнішнім середовищем, сприймаючи си-
мвольну інформацію, обробляючи й кодуючи її для зберігання в дов-
гостроковій пам’яті, на основі знань у якій він і будує свою поведінку
в конкретній ситуації.
При цьому слід враховувати, що інформаційний потік, що над-
ходить до оператора, має певні характеристики (інтенсивність, рівень
складності, форма представлення тощо), як і знання в довгостроковій
пам’яті оператора (визначаються особистими якостями оператора,
рівнем його підготовки).
В дослідженнях зі сприйняття нових знань неодноразово підкрес-
лювалося, що респонденти засвоюють той самий матеріал з різною шви-
дкістю і з різною якістю [21-24]. Причиною є віднесення людини до різ-
них типів особистості. Відмінності у швидкості і якості визначаються:
а) каналами сприйняття (візуальний, аудіальний, кінестетичний) б) сти-
лями мислення (конкретний-абстрактний, індуктивний-дедуктивний
тощо). Із цього погляду, не може бути універсально зрозумілої інформа-
ції й універсального ефективного способу асиміляції знань.
Індивідуальні особливості переробки інформації, стратегій за-
своєння, структуризації, організації й актуалізації засвоєного матері-
алу можуть бути зведені до переваги операторами тих або інших пер-
цептивних і когнітивних стратегій. У цьому випадку вони є проявом
когнітивних стилів — конструктів для позначення образів сприйнят-
тя, мислення і дії, які переважно використовуються людиною [25].
Висновки. Когнітивно-орієнтований підхід підкреслює стабіль-
ний вплив когнітивного стилю на організацію і представлення інфор-
мації в процесі мислення і навчання. Коли певний стиль збігається зі
змістом і представленням інформації, яку необхідно сприйняти, люди-
на сприймає завдання як більш легке, ніж тоді, коли стиль і представ-
лення не збігаються. У тому випадку, коли існує така розбіжність, лю-
дина може полегшити завдання шляхом розвитку стратегій навчання
для роботи з інформацією, яка спочатку була несумісна з її стилем.
Система, у свою чергу, може «піти назустріч» оператору, змі-
нюючи властивості інформаційних потоків для більшої відповідності
когнітивному стилю конкретного оператора. Для реалізації такого
механізму може бути створена автоматизована керуюча система, що
працює з базою когнітивних стилів, індивідуальних особливостей
Математичне та комп’ютерне моделювання
74
операторів, що аналізує і модифікує інформаційні потоки системи
керування. Очевидно, що оптимально така система буде працювати в
якості надбудови над інтерфейсною частиною систем керування.
Полегшення сприйняття оператором інформації від системи зни-
зить рівень інформаційного стресу і дозволить приймати ефективні-
ше правильні рішення по керуванню системою.
Реалізації на основі існуючих систем керування автоматизова-
них систем оперативного тестування оператора й адаптації інформа-
ційних потоків до його когнітивних особливостей здатні значно під-
вищити надійність «людського» компонента ЛМС (на додаток до
інших інженерно-психологічних методів).
Список використаних джерел:
1. Інженерна психологія: теорія, методологія, практичне застосування / під
ред. Б. Ф. Ломова та ін. М.: Наука, 1977. 182 с.
2. Крилов А. А. Людина в автоматизованих системах керування. Л.: Вид-во
ЛДУ, 1972.192 с.
3. Смолян Г. Л. Людина і комп’ютер. М.: Политиздат, 1981. 192 с.
4. Ахутін В. М. Адаптивні біотехнічні системи. Психологічні проблеми взаємної
адаптації людини і машини в системах керування. М.: Наука, 1980. С. 77-123.
5. Меньшов І. А. Основи інженерної психології. Л., 1969. 171 с. (ЛВіА
ім. А. У. Можайського).
6. Галактіонов А. І. Основи інженерно-психологічного проектування АСУ
ТП. М.: Енергія, 1978. 208 с.
7. Нілерян Е. А. Емоційно-вольові компоненти надійності оператора. Нари-
си психології праці оператора. М.: Наука, 1974. С. 5-83.
8. Питання професійної придатності оперативного персоналу енергосистем /
під ред. Б. М. Теплова, К. М. Гуревича. М.: Освіта, 1966. 219 с.
9. Методика і техніка досліджень операторської діяльності / відп. ред.
В. М. Волков. М.: Наука, 1985.
10. Завдання і методи професійної психодіагностики / під ред. В. І. Войтко,
Ю. З. Гільбуха. Київ, 1981.
11. Воробйов Г. Автоматизована система профорієнтаційного тестування на
ПЕОМ. АН СРСР. Наукова рада з комплексної проблеми «Кібернетика».
М.: Препринт, 1988.
12. Анастазі А., Урбіна С. Психологічне тестування. СПб., 2001. 688 с.
13. Бодалев А. А., Столін В. В. Загальна психодіагностика. СПб., 2000. 440 с.
14. Гадецька З. М., Ус М. Ф. До питання про автоматизацію побудови тестів
успішності навчання. Матеріали XXVI науково-технічної конференції
«Моделювання». Київ: ІПМЭ НАНУ, 2007. С. 20-21.
15. Русін В. П. Структурно-лінгвістичні методи розпізнавання зображень у
реальному часі. Київ: Наукова думка, 1986. 128 с.
16. Аварії по сценарію. Наука й життя. 1982. № 9. С. 90-96.
17. Тренажерні системи. М.: Машинобудування, 1981. 256 с.
18. Основи інженерної психології. М.: Высш. шк., 1977. 335 с.
19. Гримак Л. Д., Пономаренко В. А. Психічні стани й надійність діяльності
оператора. Питання кібернетики. М., 1982. С. 145-155.
Серія: Технічні науки. Випуск 21
75
20. Кляуззе В. Ергономічне забезпечення Web-Дизайну. URL: http://www.osp.ru/-
pcworld/2002/05/163334/.
21. Брусиловський П. Л. Моделі учня, в інтелектуальних навчальних систе-
мах. УCіМ. 1992. № 7/8. С. 109-119.
22. Петрушин В. А. Експертно-навчальні системи. Київ: Наук. думка, 1992. 196 с.
23. Сороко В. М., Журавльов О. В. Автоматизовані навчаючі системи з еле-
ментами штучного інтелекту. Київ: НМК В, 1992. 244 с.
24. Петрушин В. А. Інтелектуальні навчальні системи: архітектура й методи
реалізації (огляд). Технічна кібернетика. 1993. № 2. С. 164-189.
25. Лібин А. В., Париліс С. Є. Стильові характеристики індивідуальності.
Методологічні й теоретичні проблеми сучасної психології. М., 1988.
Вып. 2. С. 119-129.
THE PROBLEM OF RELIABILITY WITH THE PARTICIPATION
OF A HUMAN OPERATOR IN THE DECISION-MAKING
PROCESS FOR THE MANAGEMENT OF ENERGY FACILITIES
Nowadays, the development of the problem of reliability of complex
systems is carried out, as a rule, from the standpoint of a purely technical
approach. In this approach, only the «machine» component of a complex
system is in the field of view, and the increase in reliability is provided by
measures aimed at improving the technical units. However, complex sys-
tems are human-machine systems, the reliability of which depends to a
greater extent on the «human factor». For example, at a thermal power
plant due to operator errors, about a quarter of all violations occur.
It is known that in connection with the widespread introduction of automa-
tion in production and the success of cybernetics in the 60s of XX century, the
question of the complete exclusion of man from the control circuit. However,
the idea of full automation was defeated when there was a need to create devic-
es that would have the ability to find a way out of unforeseen situations.
High flexibility and the ability to adapt to changing conditions, intuition,
the ability to predict, predict developments, decision-making in difficult situ-
ations in the presence of several conflicting or uncertain criteria are purely
human qualities. This determines a person’s place in the human-machine sys-
tems and the nature of the functions assigned to him: decision-making, as
well as the inclusion of a reserve of equipment in case of failure. However,
assigning a person the main, intellectual role in the human-machine systems
does not remove the problems associated with its reliability.
The gap between the capabilities of man as a control link and the grow-
ing needs of the system in control influences is not reduced and forces a
person to work on the verge of his «red line». However, the engineering-
psychological approach allows to methodologically substantiate the way to
solve this problem.
Key words: human-machine system, automated system, decision mak-
ing, engineering-psychological approach, cognitive approach.
Отримано: 10.09.2020
|