Научная статья на тему 'Надежность эргатических составляющих морских тренажерно-обучающих систем'

Надежность эргатических составляющих морских тренажерно-обучающих систем Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
222
77
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТРЕНАЖЕРНО-ОБУЧАЮЩИЕ СИСТЕМЫ / НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМ «ЧЕЛОВЕК-МАШИНА» / НАДЕЖНОСТЬ ЭРГАТИЧЕСКИХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ / SIMULATION TRAINING SYSTEMS / RELIABILITY OF MAN-MACHINE SYSTEMS / RELIABILITY OF ERGATIC COMPONENTS OF TECHNICAL SYSTEMS

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Боран-кешишьян Анастас Леонидович, Хекерт Е. В.

В статье изложены основные методы и модели оценки надежности эргатических составляющих морских тренажерно-обучающих систем.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Боран-кешишьян Анастас Леонидович, Хекерт Е. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The article defines the general methods and models for reliability estimation of ergatic components of marine simulation training systems.

Текст научной работы на тему «Надежность эргатических составляющих морских тренажерно-обучающих систем»

УДК 623.592:519.718 А. Л. Боран-Кешишьян,

канд. техн. наук, доцент, ГМУ им. адм. Ф. Ф. Ушакова;

Е. В. Хекерт,

д-р техн. наук, профессор, ГМУ им. адм. Ф. Ф. Ушакова

НАДЕЖНОСТЬ ЭРГАТИЧЕСКИХ СОСТАВЛЯЮЩИХ МОРСКИХ ТРЕНАЖЕРНО-ОБУЧАЮЩИХ СИСТЕМ

RELIABILITY OF ERGATIC COMPONENTS OF MARINE SIMULATION TRAINING SYSTEMS

В статье изложены основные методы и модели оценки надежности эргатических составляющих морских тренажерно-обучающих систем.

The article defines the general methods and models for reliability estimation of ergatic components of marine simulation training systems.

Ключевые слова: тренажерно-обучающие системы, надежность систем «человек-машина», надежность эргатических составляющих технических систем.

Key words: simulation training systems, reliability of man-machine systems, reliability of ergatic components of technical systems.

НА сегодняшний день в современных международных требованиях и отечественных программах подготовки специалистов морского флота наиболее активно применяются и постоянно внедряются новые тренажеры. Применение данных сложных технических систем при профессиональной подготовке, переподготовке и повышении квалификации плавсостава вызывает необходимость решения проблем и задач, связанных не только с организационно-методическими аспектами профессионального обучения на тренажерно-обучающих системах (ТОС), но и с вопросами определения их структуры, классификации и эффективности применения. Одним из важнейших аспектов эффективности и оценки качества профессиональной подготовки моряков на ТОС является оценка их надежности. Вопросы оценки надежности технических систем и программного обеспечения могут быть представлены в терминах теории вероятностей, что предполагает точную числовую меру значения надежности указанных объектов. При этом расчет надежности технических систем базируется на трех основных допущениях: 1) предполагается взаимная независимость по надежности элементов техники, а следовательно, независимость возникновения отказов;

2) считается, что функционирование техники дискретно; 3) имеет место линейность, которая предполагает, что реакция технической системы на сумму входных сигналов равна сумме реакций на каждый выходной сигнал в отдельности. Исследования показывают [1, с. 358-367], что в отношении человека-оператора эти допущения не работают. Поэтому анализ надежности его работы должен включать в себя, кроме чисто количественного подсчета ошибок и нарушений и изучения их временного распределения, еще и качественный анализ ошибок и отказов по их характеру, важности и степени их влияния на конечный результат операторской деятельности. Поскольку основным условием надежности деятельности человека-оператора является поддержание заданного уровня работы на протяжении определенного отрезка времени, надежность работы человека-оператора может быть определена как особенность сохранять оптимальные рабочие параметры личности (индивида).

Из ряда количественных показателей, используемых при оценке надежности указанного класса систем, в область изучения надежности человека-оператора могут быть перенесены следующие:

Выпуск 2

Выпуск 2

1) вероятность нахождения человека-оператора в работоспособном состоянии в момент времени I, обозначаемая Р(0;

2) функция готовности Г() — вероятность того, что человек-оператор работоспособен в любой, случайно выбранный момент времени ^2 > ^ которая через некоторое время принимает постоянное значение, называемое коэффициентом готовности КГ;

3) среднее время между двумя отказами (безопасной работы) — 7];

4) среднее время пребывания человека-оператора в подмножестве работоспособных состояний после восстановлений — 72.

Кроме того, в качестве вспомогательных показателей можно использовать: общее число отказов (ошибок) за данный промежуток времени и процент выполненных (несорванных отказами) заданий.

В эргономике и инженерной психологии не принято рассматривать надежность собственно человека-оператора, а, как правило, рассматривается надежность системы «человек-машина» (СЧМ). В нашем случае это система «руководитель тренажерной подготовки-средства управления», которая характеризуется показателями структурной надежности Р(), КГ , 7], Т в отличие от функциональной, характеризуемой вероятностями безошибочного и ошибочного выполнения действий, математическим ожиданием и дисперсией времени их выполнения [2].

В любой момент времени система «человек-машина» СЧМ находится в некотором состоянии надежности X. из множества возможных X, х. Е X. Последовательность переходов системы из состояния в состояние представляет собой случайный процесс перемещения системы в пространстве состояний (траекторию). Подмножество Х0 < X означает подмножество неработоспособных (отказовых) состояний, а подмножество Хр = X / Х0 — работоспособных состояний, при ^ = 0 система находится в начальном состоянии х. Если система может перейти из /-го состояния в любое другое х. Е X, то множество X эргодичное. Выделение подмножеств Х0, Хр , состояния

X и установление факта эргодичности множества X всегда может предшествовать построению

Я.

моделей структурной надежности восстанавливаемых нерезервированных СЧМ. Предполагается, что потоки событий перехода системы из состояния в состояние являются простейшими, что позволяет получать оценки структурной надежности снизу, то есть фактические показатели всегда будут выше. При этом случайный процесс изменения состояний будет однородным марковским процессом с непрерывным временем.

В [3, с. 3-10] показано, что математические модели для оценки структурной надежности СЧМ зависят от степени автоматизации, вида функций человека-оператора и режима восстановления технической (машинной) и эргатичекой (человеческой) составляющих. С учетом этого СЧМ может находиться в следующих состояниях:

1) человек работоспособен, техника исправна (Ч, Т);

2) человек неработоспособен, техника исправна (Ч, Т);

3) человек работоспособен, техника неисправна (Ч, Т);

4) человек неработоспособен, техника неисправна (Ч, Т).

Надежность технической составляющей характеризуется интенсивностью отказов X и интенсивностью восстановления ц, а эргатической — интенсивностью отказов £ и интенсивностью восстановления работоспособности V. Графы на рис. 1 иллюстрируют виды СЧМ, состоящей из специалиста Ч, осуществляющего функции по управлению (оператора или эргатического резерва) или обслуживанию (ремонту) технической части Т.

В соответствии с определением СЧМ решение задач управления может осуществляться только при совместном участии оператора и технической части. Кроме того Ч может осуществлять восстановление Т и быть эргатическим резервом. Восстановление как Ч, так и Т может быть независимым (рис. 1, а) и зависимым, когда Т восстанавливается Ч, находящимся в работоспособном состоянии (рис. 1, б).

а

Рис. 1. Графы соответствующие различным видам СЧМ: а — с независимым восстановлением связи с эргатическим резервом, б — с зависимым восстановлением с и без эргатического резерва

Введены дополнительные безразмерные коэффициенты, характеризующие:

X _з

1) относительную структурную надежность техники р = — = 10 — 1;

Ц

I _3

2) относительную структурную надежность специалиста С0 = — = 10 —1;

V

X -з з

3) соотношение безотказности техники и специалиста К = — = 10 —10 .

Для расчета показателей структурной надежности для СЧМ с эргатическим резервом и независимым восстановлением можно воспользоваться следующей формулой:

1X0 =

*г =

Т1 =-. 1 %

Отнеся тренажерно-обучающие системы к представителям СЧМ, возникает задача оценки надежности эргатических звеньев (руководителя тренажерной подготовки и обучающихся). В эргономике и инженерной психологии рассматриваются два вида надежности эргатических звеньев СЧМ: функциональная (вероятностные показатели безошибочности и быстродействия) и структурная (вероятностные показатели готовности). Однако чаще всего рассматривается надежность функционирования и готовности СЧМ.

На основании вышесказанного можно сделать вывод о необходимости разработки новых методов и моделей расчета и анализа надежности сложных тренажерно-обучающих систем из-за неполной информации о надежности их эргатических элементов.

Список литературы

1. Небылицин В. Д. Надежность работы оператора в сложной системе управления / В. Д. Не-былицин // Инженерная психология. — М.: Изд-во МГУ 1964.

Выпуск 2

2. Попович П. Р. Эргономическое обеспечение деятельности космонавтов / П. Р. Попович, А. И. Губинский, Г. М. Колесников. — М.: Машиностроение, 1985. — 272 с.

3. Губинский А. И. Исследование эффективности судовых автоматизированных систем управления / А. И. Губинский, В. В. Кобзев, Ю. Б. Гречко // Тр. ЦНИМФ. — 1971. — Вып. 146.

4. Недзельский И. И. Морские навигационные тренажеры: проблемы выбора / И. И. Недзель-ский. — СПб.: ГНЦ РФ «Электроприбор», 2006. — С. 40.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.