CC BY
16
TECHNICAL SCIENCES
Ergonomic principles technology distribution functions between
the user and means of automation in internal affairs 1 2 Stahno R. , Alekseev S. (Russian Federation)
Эргономические принципы технологии распределения функций между пользователем и средствами автоматизации
в органах внутренних дел 12 Стахно Р. Е. , Алексеев С. А. (Российская Федерация)
1Стахно Роман Евгеньевич /Stahno Roman - кандидат технических наук; 2Алексеев Сергей Алексеевич /Alekseev Sergey - доктор технических наук, кафедра математики и информатики, Санкт-Петербургский университет МВД России, г. Санкт-Петербург
Аннотация: в статье рассмотрены вопросы эргономического обеспечения проектирования автоматизированных рабочих мест (АРМ). Рациональное распределение (и согласование) функций между пользователем и средствами автоматизации АРМ. Abstract: in the article reviewed the questions provide ergonomic design of workstations (AWS). Rational distribution (and coordination) functions between the user and automation tools of workstation (A WS).
Ключевые слова: проектирование, интегрированная АСУ, автоматизация, управление.
Keywords: projecting, integrated ACS (automatic control system), automation, control.
Из всех вопросов эргономического обеспечения проектирования АРМ наиболее важным является вопрос рационального распределения (и согласования) функций между пользователем и средствами автоматизации АРМ. Именно поэтому этот вопрос является исходным при обосновании эргономического облика АРМ, уровня его автоматизации и должен решаться на самых ранних стадиях проектирования.
Необходимо уточнить понятие «упрощение» операций, как для пользователя, так и для средств автоматизации АРМ. Возможные пути «упрощения» операций следующие:
- снижение требований к безошибочности и быстродействию пользователя (средств автоматизации) по выполнении операции;
- упрощение содержания операции;
- перестановка операций в алгоритме деятельности пользователя (работы средств автоматизации);
- выделение операций, которые смогут выполнять специально создаваемые средства автоматизации;
- повышение требований к уровню квалификации (подготовки) пользователя, передача операции либо пользователю, либо средствам автоматизации, исходя из требований к процессам, средствам и условиям функционирования системы «пользователь - АРМ» и возможностей пользователя и средств автоматизации АРМ.
Основой для метода качественного (предварительного) распределения функций являются четыре базовых принципа [1, 2]:
1. принцип преимущественных возможностей пользователя или средств автоматизации АРМ;
2. принцип соответствия загрузки пользователя его возможностям;
3. принцип ответственности пользователя за результаты решения задачи управления функциональной подсистемой;
4. принцип мотивации пользователя на выполнение управляющих действий.
Может быть предложена балльная экспертная оценка реализации перечисленных принципов в ходе решения задачи распределения функций. 10 баллов - принцип реализован полностью, а имеющие место отклонения практически не влияют на успешность управления функциональной подсистемой. Оценка 6 баллов соответствует случаю некоторого снижения успешности решения задачи управления из-за неполной реализации принципа. Оценка 3 балла выставляется в том случае, если из-за ошибок в эргономическом обеспечении проектирования приняты эргономические решения, которые значительно снижают эффективность управления функциональной подсистемой. Если какой-либо из принципов вообще не рекомендуется без всякого обоснования, то выставляется оценка 0 баллов.
Так как принципы имеют неодинаковую значимость, необходимо использовать весовые коэффициенты ^ = 0,4; = 0,3; «3 = 0,2; = 0,1;
/=1
Итоговая экспертная оценка (аддитивная свертка) может быть вычислена по формуле
л т п
КРФ = 111 , (2>
Л 1=1 ]=1
где Крф - степень эргономичности решения задачи эргономического обеспечения проектирования - «распределение функций»; Пц - нормативный эргономический показатель по 1-му принципу у ¡-го эксперта; т = 4 - число принципов; N - число экспертов, проводящих оценку решения задачи распределения функций. Следует считать, что, если Крф > 8, то выбран рациональный вариант распределения.
Для оценки и выбора рационального варианта из ряда конкурирующих вариантов распределения функций может быть использован аналитический метод: обобщенный структурный метод функционально-структурной теории описания и оценки процессов функционирования человеко-машинных систем [2, 3, 4]. В результате применения названного метода можно получить согласованные оценки безошибочности и быстродействия реализации алгоритмов функционирования системы «пользователь -АРМ» по каждому из конкурирующих вариантов распределения функций, осуществленному в соответствии с приведенным алгоритмом оценки, и выбрать лучший с учетом установки деятельности пользователя АРМ конкретного назначения на безошибочность либо на быстродействие.
Следует подчеркнуть, что содержание разработанного алгоритма, как правило, будет корректироваться по результатам разработки информационной модели, интерфейса «пользователь - АРМ» и АРМ в целом.
Процесс разработки алгоритма функционирования должен быть реализован в пять этапов [3]:
На первом этапе осуществляется:
- составление перечня операций и действий, назначенных пользователю, и перечня операций, назначенных средствам автоматизации АРМ;
- анализ алгоритма функционирования, выполняющего подобные функции в прототипах;
- ориентировочная оценка требуемой эффективности выполнения алгоритма в целом и наиболее значительных операций и действий;
- форматирование варианта укрупненной схемы алгоритма функционирования на основе действий с указанием переходов, передачи управляющих воздействий от пользователя к внешним средствам деятельности и от них к пользователю.
На втором этапе осуществляется декомпозиция действий до уровня операций (включение тумблера, считывания информации со стрелочного индикатора и т. п.) и формирование варианта детализированной схемы алгоритма функционирования на уровне операций с указанием переходов, циклов.
Третий этап - этап оценки спроектированного алгоритма функционирования на основе исходных данных по безошибочности и быстродействию выполнения каждой операции с использованием выбранных соответствующих средств отображения информации, органов управления и средств вычислительной техники АРМ. При этом с использованием обобщенного структурного метода (ОСМ) могут быть получены значения следующих показателей:
- вероятности безошибочного выполнения алгоритма;
- математического ожидания времени выполнения алгоритма;
- дисперсии (среднего квадратического отклонения) времени выполнения алгоритма.
В зависимости от того удовлетворяют ли вычисленные значения показателей управления функциональной подсистемой, на четвертом этапе либо уточняются общие эргономические требования к параметрам выбранных средств отображения информации, органов управления и средств вычислительной техники и осуществляется переход к пятому этапу, либо, при неудовлетворительных значениях показателей, проводятся следующие мероприятия:
- замена средств отображения информации, органов управления и средств вычислительной техники на другие, имеющие более высокие временные и/или надежностные характеристики;
- осуществляется профессиональный отбор и подготовка пользователей с более высокими скоростными и надежностными характеристиками;
- проводится при возможности упрощение алгоритма функционирования за счет перегруппировки средств отображения информации и органов управления на лицевых панелях АРМ.
На пятом этапе должна быть оценена сложность алгоритма показателями:
- темповой напряженности, характеризующей соответствие требуемого для выполнения алгоритма функционирования времени ^гр) располагаемому пользователем (1рас) в ходе его реализации А( = / 1рас, значение которого должно лежать 0,75 <А1 < 1,0;
- логической сложности (Ал), зависящей от типа логических условий, реализуемых пользователем в ходе алгоритма функционирования, и рассчитываемая по формуле
1 А т ?
А =_1_ V ^, (3)
л ЛТ ¿-I т
и т.
где Ыл, - число операций в алгоритме функционирования; пл - число непрерывных групп логических условий; тм - число логических условий в 1-ой группе;
т. - общее число операций и логических условий в 1-ой группе, требуется, чтобы А» < 0,2.
- «стереотипности» алгоритма, оцениваемой по наличию в нем непрерывных последовательностей операций без логических условий
1 п т 2
Ас V ^ , (4)
N и т
где К - число операций в алгоритме функционирования;
пс - число групп, содержащих по одной непрерывной последовательности операций;
тС1 - число операций в 1-ой группе;
ш1 - общее число операций и логических условий в 1-ой группе, требуется, чтобы
0,25 <Ас < 0,85.
- загруженности пользователя, оценивающей относительное время выполнения им функции управления функциональной подсистемой в течение рабочего дня Аз ,
1 Д
где (у - время выполнения функции управления, (д - продолжительность рабочего дня, требуется, чтобы 0,5 <А3 < 0,75.
Сравнение конкурирующих вариантов разработанных алгоритмов функционирования может быть осуществлено с помощью группового показателя
А = Аз , приемлемое значение которого 0,25 <А < 0,35.
Различия в полученных оценках безошибочности, быстродействия, зависящих от темповой напряженности, логической сложности, стереотипности алгоритма функционирования и загруженности пользователя, приводят к различным видам алгоритмов функционирования:
1. алгоритмы функционирования, в которых ошибочные и/или несвоевременные действия пользователя не приводят к срыву или к снижению эффективности управления функциональной подсистемой, поскольку у пользователя есть достаточный резерв времени на контроль правильности выполнения алгоритма функционирования;
2. алгоритмы функционирования, в которых ошибочные и/или несвоевременные действия пользователя приводят к снижению эффективности управления функциональной подсистемой, поскольку у пользователя есть минимальный резерв времени для контроля правильности выполнения лишь части наиболее важных действий, входящих в алгоритм функционирования;
3. алгоритмы функционирования, в которых неправильные и/или несвоевременные действия пользователя приводят к срыву управления функциональной подсистемой из-за возникшего дефицита времени на выполнение алгоритма функционирования;
4. алгоритмы функционирования, в которых неправильные и/или несвоевременные действия пользователя приводят к возникновению аварийных ситуаций в ходе управления функциональной подсистемой из-за острого дефицита времени на выполнение алгоритма функционирования.
Для того чтобы не возникали третий и четвертый варианты выполнения алгоритмов функционирования, необходимо удовлетворение следующим общим эргономическим требованиям [4, 5]:
1. алгоритм функционирования не должен требовать от пользователя АРМ одновременного запоминания более трех значений текущих параметров процесса управления функциональной подсистемой, а также содержать более трех логический условий подряд;
2. алгоритм функционирования не должен предусматривать использование пользователем АРМ более двух органов управления одновременно;
3. в алгоритме функционирования должна быть исключена необходимость в вычислении или переводе в уме одних единиц измерения в другие и соблюдения временных интервалов без специального устройства (секундомера, реле времени и т. д.);
4. при выполнении алгоритма функционирования каждое управляющее действие пользователя (воздействие на органы управления) должно вызывать изменение в отображаемой на средствах отображения информации АРМ информационной модели;
5. алгоритм функционирования должен обеспечивать варианты работы пользователя по сокращенному алгоритму (исключения наименее важных операций или действий) при дефиците времени;
6. алгоритм функционирования должен обеспечивать по возможности равномерность поступления новой информации на информационную модель (или ее фрагменты) и примерное равенство числа управляющих воздействий для логически законченных участков алгоритма;
7. нельзя предъявлять пользователю информацию по двум информационным входам (анализаторам), если оба сообщения должны использоваться пользователем одновременно для реализации текущего участка алгоритма и если сообщения различаются по смысловому содержанию;
8. допускается предъявление пользователю АРМ информации одновременно по двум информационным входам, если одно сообщение дублирует другое по смысловому содержанию;
9. время ожидания ответа от средств автоматизации АРМ на запрос пользователя не должно превышать 1 с., в противном случае должна быть обеспечена достаточная продолжительность индикации экрана и/или ответа вплоть до реализации пользователем управляющих воздействий на органы управления;
10. последовательность восполнения пользователем АРМ действий по вводу -выводу информации должна быть слева - направо и сверху - вниз;
11. при разработке алгоритма функционирования должны быть предусмотрены операции функционального контроля пользователем правильности его выполнения и диагностического контроля исправности внешних средств его деятельности (средствах отображения информации, органах управления, средствах вычислительной техники).
Если значения показателей, характеризующих спроектированный алгоритм функционирования (с учетом приведенных рекомендаций), окажутся в пределах установленных норм, что должно быть отражено в техническом задании на проектирование АРМ, то можно приступать к разработке информационной модели и интерфейса «пользователь - средства вычислительной техники АРМ». Уточнение алгоритма функционирования может быть проведено только в ходе испытаний опытного образца АРМ или его функционального макета. В случае получения неудовлетворительных значений показателей необходимо выявлять причины и оценивать последствия, к которым они могут привести. В случае недопустимости таких последствий необходимо перерабатывать алгоритм функционирования, а, в крайнем случае, вновь перейти к этапу распределения функций.
Литература
1. Алексеев С. А. Технология эргономического обеспечения проектирования АРМ интегрированной автоматизированной системы управления / Известия вузов. Приборостроение, 2009 № 9. С. 6-11.
2. Алексеев С. А., Стахно Р. Е., Гончар А. А. Эргономический облик автоматизированного рабочего места территориальных органов внутренних дел // Проблемы современной науки и образования, 2016. № 7 (49). С. 41-45.
3. Алексеев С. А. Эргономические аспекты технологии распределения функций между пользователем и средствами автоматизации АРМ // Вестник развития науки и образования, 2009. № 5 С. 37-41.
4. Алексеев С. А. Технология проектирования функциональных подсистем интегрированной автоматизированной системы управления социальной организационно-технической системы // Экономика и управление, 2009. № 10. С. 105-108.
5. Зараковский Г. М. Эргономика в вопросах и ответах: Материалы понятийной базы эргономики / Г. М. Зараковский, В. М. Мунипов, П. Я. Шлаен. Тверь: Энергоцентр, 1993.
