CC BY
3
Попов Егор Сергеевич, магистрант, [email protected], Россия, Иркутск, Иркутский государственный университет путей сообщения
APPROACH TO CONSTRUCTING THE LEONTIEFFUNCTION WITH NONLINEAR PREDICTORS
S.I. Noskov, E.S. Popov
The paper proposes a method for constructing a Leontief production function with nonlinear transformations of independent variables. It is based on an algorithm previously developed by one of the authors for the formation of a regression that is additive in parameters and superior in its approximation characteristics to its corresponding linear model. This method reduces to a linear-Boolean programming problem when using the least modulus method to determine unknown parameters. A simple numerical example is solved to demonstrate that the resulting nonlinear Leontief function provides a significant reduction in the sum of error modules compared to its standard analogue.
Key words: Leontief function, variable transformations, parameter additive regression, linear-Boolean programming problem, least modulus method.
Noskov Sergey Ivanovich, doctor of technical sciences, professor, sergey.noskov.57@mail. ru, Russia, Irkutsk, Irkutsk State Transport University,
Popov Egor Sergeevich, master, popov_es@irgups. ru, Russia, Irkutsk, Irkutsk State Transport University
УДК 629.1.01
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-2-108-109
ВОЗМОЖНОСТЬ ИНФОРМАТИЗАЦИИ «ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ФАКТОРА»
В.В. Новиков, Т.П. Бажина, А.Е. Литвинов, О.В. Якунькина
Человеческим фактором характеризуются те возможные ошибки работников, где чаще всего происходит взаимодействие человека и машины. На сегодняшний день профессии технического направления по типу «человек-машина» или «человек-техника» включают в себя сотни профессий, которые характерны для различных отраслей промышленности: машиностроение и металлообработка, топливная промышленность, энергетическая отрасль, автомобилестроение, системы связи и информационные технологии, космическая промышленность, строительная отрасль, легкая и пищевая промышленность, сельское хозяйство, медицина и нанотехнологии и др.
Ключевые слова: человеческий фактор, цифровизация, безопасность труда, охрана труда, психофизиологические параметры, оператор, область машиностроения.
Для работы с техническими устройствами человек должен обладать определенными профессиональными качествами и личностными особенностями. Некоторые из них показаны в таблице 1.
Возможно ли провести информатизацию тех или иных человеческих качеств для предотвращения травматизма, несчастных случаев и аварий?
Например, на современном этапе для контроля состояния водителей применяют программно-аппаратные комплексы, позволяющие дистанционно проводить медицинские осмотры для определения артериального давления и пульса, температуры тела, паров этанола в выдыхаемом воздухе, насыщения крови кислородом. Медработник утверждает решение о допуске водителей на маршрут усиленной квалифицированной электронной цифровой подписью. Видеозапись процесса контролирует правильность проведения медицинских осмотров. [1,2]
Проведение медосмотров в таком формате позволяет медработнику контролировать несколько организаций независимо от их месторасположения, стоимость такого медосмотра около 40 рублей, кроме того сводится к минимуму риск обмана со стороны водителей.
Вместе с тем состояние здоровья работника может измениться в течение смены, и медицинский контроль перед рейсом не всегда может гарантировать появление переутомления или приступа заболевания в течение рабочей смены.
Фитнес-трекеры позволяют измерить пульс, температуру, потоотделение и транслировать эти данные на мобильные устройства. Если показатели угрожающего уровня, то подается звуковой сигнал работнику, что позволит выиграть время и предотвратить аварию. Сбор информации о состоянии здоровья позволит создать систему здоровья работника и предупредить хронические заболевания [1-5].
Для идентификации и снижения влияния человеческого фактора в обеспечении надежности специалиста предлагаются различные методы, методики и технологии в международной и отечественной науке (таблица 2).
В работах [1-8] уточнено понятие надежности персонала как количественная характеристика безопасности труда для отдельного подразделения. Предложена методика расчета групповой надежности персонала, основанная на использовании экспертных оценок и теории квалиметрии.
Однако характеристика требований надежности человека для каждой профессии особая, предписывающая применение информационных систем и технологий.
Таблица 1
Качества, необходимые для работы с техническими устройствами_
Личностные особенности Профессиональные качества Основные трудовые функции
Точное зрительное и слуховое восприятие Конструкторское мышление Монтаж ремонт конструкций, сооружений
Развитое воображение Изобретательность Починка и сборка аппаратов, приборов
Хорошая координация движений Точность и определенность действий Ремонт и обслуживание электрооборудования
Развитое логическое мышление Дисциплинированность и исполнительность Обслуживание механического оборудования и установок
Ответственность Дисциплинированность и точность действий Управление транспортными средствами
Высокая концентрация мышления Решение сложных задач Производство и обработка металлов
Хорошая память Применение приобретенных навыков Ремонт и сборка механического оборудования
Развитая моторика рук Скорость действий Обслуживание оборудования
Способность переключать мышление Изобретательность и конструкторское мышление Сборка приборов, ремонт и обслуживание аппаратов
Таблица 2
Методы, методики и технологии, применяемые в международной и отечественной науке, для идентификации _и снижения влияния человеческого фактора в обеспечении надежности специалиста_
Сокращенное название метода Перевод названия метода Краткое описание
ASEP Accident Sequence Evaluation Program Программа оценки последовательности несчастного случая Критические задачи разбивают на подзадачи, которые размещают на дереве событий. Стандартные действия делят на критические и проводят диагностику нарушений. Основан на экспертных оценках и допускает быстрый предварительный выбор важных задач
AIPA Accident Initiation and Progression Analysis Анализ инициирования и прогрессии несчастного случая Описание методов и приемов, используемых при анализе рисков. Выбор события, построение дерева событий, оценка вероятности, оценка последствий и представление результатов
APJ Absolute Probability Judgement Вывод абсолютной вероятности Реализован подход количественного определения надежности путем использования нескольких экспертных оценок: 1 - совокупность отдельных экспертных заключений, на основе которых вычисляются геометрические показатели надежности; 2 - для получения решения задачи определяется совокупность последовательных опросов экспертов; 3 - эксперты имеют возможность обсудить неодинаковые оценки для определения итогового значения показателя; 4 - совместная выработка экспертами согласованного итогового показателя
ATHEANA A Technique for Human Error Analysis Техника анализа ошибки человека Идентифицирует события отказа человеческого фактора, анализирует сценарии опасных событий. Отказы человеческого фактора включают ошибки, вызывающие опасные события, их определяют количественно, объединяя вероятности действий и их последствий. Основан на экспертных оценках
CAHR Connectionism Assessment of Human Reliability Оценка связанности надежности человека Состоит: 1 - структурированной формы сбора данных; 2 - качественного анализа сбора данных; 3 - оценка надежности человеческого фактора. Для выполнения оценки необходимы данные эксплуатации или поведения людей
ŒSA Commission Errors Search and Assessment Писк и оценка ошибок поручения Анализ надежности персонала на основе идентификации ошибок на уровне событий, связанных с человеческим фактором. Интеграция ошибок в вероятностную оценку безопасности и количественную оценку активной роли оператора - отказа или недоступности компонента
CM Confusion matrix Матрица беспорядка Матрица беспорядка или матрица путаницы (ошибок) - особый формат таблицы, который позволяет представить производительность алгоритма (каждое сочетание измерения и класса является переменной в таблице непредвиденных обстоятельств)
œDA Conclution from Occurrences by Discriptions of Actions Заключения по описаниям действий Анализ заключается в составлении списка опасностей, который могут привести к травмам или заболеваниям, если их не контролировать. Определение факторов, которые могут повлиять на вероятное возникновение опасности. Возможность их предотвратить, устранить или снизить до приемлемого уровня
COGENT Cognitive Event Tree Дерево когнитивного события Метод графического представления для адаптации существующей технологии - деревьев событий анализа надежности человека, используемых для поддержки логических структур и вычислений последовательности событий - для включения представления базовой когнитивной деятельности и соответствующих ошибок, связанных с деятельностью человека
COSIMO Cognitive Simulation Model Модель когнитивного моделирования Когнитивная модель - сочетание информационных механизмов и процессов, происходящих в сознании человека. Способность использовать человеческий интеллект для объединения его характерных особенностей с инженерными приложениями (когнитивные компьютеры, когнитивные базы знаний, когнитивное моделирование работы человеческого разума, когнитивные роботы)
CREAM Cognitive Reliability and Error Analysis Method Метод когнитивной надежности и анализа ошибок Анализ ошибок, нахождение путей их снижения. Метод применим для анализа и прогноза надежности специалистов, которых разделяют на генотипы (фенотипы): 1 - имеющие прямую или косвенную связь с поведением; 2 - касающиеся человеко-машинного взаимодействия и ин-
терфейса; 3 - символизирующие организацию, окружение. Для каждой группы определяются оценочные показатели и выдаются рекомендации для повышения их эффективности
DNE Direct Numerical Estimation Прямая числовая оценка Числовая оценка настроена таким образом, что может стать надежным инструментом для прогнозирования заведомо сложных задач с большой точностью
DREAMS Dynamic Reliability Technique for Error Assessment in Man-machine Systems Техника динамической надежности для анализа ошибки в системах «человек-техника» Методика поведения человека зависит от рабочей среды, в которой действует оператор, и его психологического состояния, связанного со стрессом, эмоциональными факторами, недостатка знаний. Вероятность ошибочных действий и восстановления является функцией общей корреляции «стресс в действии», который представляет влияние стресса на поведение оператора. Проводится оценка мгновенных вероятностей человеческой ошибки или восстановления, которые динамически оцениваются во время последовательности взаимодействия человека и машины
ESAT Экспертная система для таксономии задач Определение рейтинга надежности по шкале от 1 до 10 с помощью оценок, частично определяющими экспертами, частично - вероятностью реализации и критичностью ошибки на основе вероятностей появления ошибок и величины последствий
FACE Framework for Analysing Commission Errors Матрица анализа ошибок поручения Представляет собой пятишаговую последовательность: 1 - сбор информации; 2 - формирование перечня опасностей; 3 - оценка рисков выявленных опасностей; 4 - разработка мер по устранению опасностей; 5 -документирование процедуры оценки
HCR Human Cognitive Reliability Когнитивная надежность человека Метод разработан на основе экспериментов по определению надежности оператора. В задачах, описанных в процедурах для зависящих и не зависящих от времени отказов, их причина известна. Рассматривают восемь механизмов ошибок. Приведены рекомендации для моделирования дерева принятия решений
HEART Human Error Assessment and Reduction Technique Техника оценки и уменьшения ошибки человека Метод предназначен не для элементарных, а для общих задач системы. Номинальное значение выбирают на основе сравнения задачи с перечнем восьми основных задач, для которых определены значения. Затем заменяют рейтингом, определенным по перечню из 38.
HORAAM Human and Organisational Reliability Analisis inAccident Management Анализ человеческой и организационной надежности в управлении несчастным случаем Метод учитывает аспекты человеческой и организационной надежности при управлении авариями, основан на методе дерева решений. Экспертное заключение использовалось для проверки, ранжирования и оценки значений факторов, чтобы упростить количественную оценку «дерева».
HRMS Human Reliability Management System Система управления надежностью человека Метод анализа надежности человека связан с прогнозированием и оценкой системных сбоев, которые являются результатом неправильных действий или бездействий человека, а не отказа физического элемента в системе. Метод учитывает компоненты, характеризующие человеческие ошибки с использованием различных критериев
JHEDI Justified Human Error Data Information Информация о данных оправданной ошибки человека
MAPPS Maintenance Personnel Performance Simulation Моделирование исполнения работы персонала Модель поведения человека, разработана для оценки показателей эффективности работы технического персонала в отношении человек-машина, человек-окружающая среда, человек-человек. Основные показатели производительности: вероятность успешного завершения интересующей задачи; время продолжительности задачи, выявление наиболее вероятных элементов, подверженных ошибкам, профили стресса во время выполнения задачи. Модель подвергается ряду оценок, направленных на ее практичность, приемлемость, полезность и обоснованность. Методы включали подход кейс-метода, консенсусную оценку и сравнение с наблюдаемыми показателями выполнения задач
MERMOS Method d'Evaluation de la Realisation des Missions Operateur pour la Surete (Assessment method for the performance of safety operation) Метод оценки для исполнения операции безопасности Метод основан на оценке исполнения операции безопасности, неотложных действий в течение первых часов после инцидента
MMTH/PRA Метод основан на трех конструкциях: базовая надежность человека зависит от общей природы задачи; в комфортных условиях уровень надежности склонность к последовательному достижению вероятности в определенных пределах; условия не всегда допустимые, надежность человека может снижаться как функция степени, к которой может приблизиться идентифицированная зависимая от условий ошибка
OATS Operator Action Tree System Дерево системы действий оператора Метод качественной и количественной оценки надежности персонала. Этот метод позволяет выявлять, моделировать и оценивать задачи, влияющие на риск возникновения аварий в рамках количественного анализа риска
OHPRA Operation Human Performance Reliability Analusis Анализ надежности операционной деятельности человека Метод оценки деятельности человека, который разрабатывается в практических и эффективных инструментах для улучшения работы человека, общей производительности и безопасности системы. Он ориентирован не на вычисление вероятностей человеческих ошибок, а на практический анализ деятельности человека, чтобы помочь руководству в выявлении открытых и решаемых проблем с закрытыми проблемами и представлении информации о важности и характере потенциальных улучшений. В
разработке модели используется уникальный подход к выявлению экспертных стратегий для оценки производительности
PHRA Probabilistic Human Reliability Assessment Вероятностная оценка надежности человека Метод аналогичен аппаратным методам. Задача, которую необходимо выполнить, разбивается на ряд элементов, и составляется модель сбоя (аналогично дереву событий или дереву неисправностей), которая определяет различные сбои и способы их устранения. Вероятности человеческих ошибок из банка данных модифицируются с учетом условий эксплуатации и затем присваиваются каждому элементу задачи в модель сбоя. Они могут быть дополнительно изменены, чтобы отразить зависимости между элементами задачи. Затем эти вероятности объединяются, используя стандартные математические правила, чтобы получить общую вероятность для задачи в целом
SHARP Systematic Human Action Reliability Procedure Процедура надежности систематических действий человека Структура метода состоит из семи отдельных шагов: 1 - идентификация человеческих взаимодействий; 2 - формулировка ключевых предположений; 3 - сосредоточение внимания на ключевых взаимодействиях между людьми; 4 - их подробное описание; 5 - учет влияния действия человека на события, смоделированные в исследованиях; 6 - количественная оценка воздействия; 7 - документирование результатов
SLIM-MAUD Success Likelihood Index Methodology, Multi-attribute Utility Decomposition Методология индекса вероятности успеха, декомпозиция утилиты с несколькими атрибутами Эксперты определяют соответствующие задачи и назначают конечные точки по шкале от 1 до 9. На каждой шкале отмечают точку идеальной работы и используют ее для повторного ранжирования. Индекс возможности успеха вычисляют на основе общей суммы взвешенных рангов и преобразуют в вероятностную шкалу
SPAR-H Simplified Plant Analysis Risk Human Reliability Assessment Оценка упрощенного заводского анализа риска надежности человека Состоит из двухступенчатого процесса идентификации номинальных вероятностей ошибок человека и последующего изменения ошибки человека на основе суммарного уровня факторов работы и их зависимости
STAHR Socio-Technical Assessment of Human Reliability Социотехническая оценка надежности человека Модель количественно определяет влияние ошибок, возникающих из-за знаний, способностей и среды выполнения задач, в сочетании с факторами, описывающими сложность действий. Оценка надежности системы позволяет интерактивно манипулировать моделью человеческих ошибок в соответствии со сценариями высокого уровня
TESEO Tecnica Еmpirica Stima Errori Operatori (Empirical Technique to estimate operator errors) Эмпирическая техника оценки ошибок оператора Метод оценивает вероятность человеческой ошибки, возникающей при выполнении конкретной задачи. На основе такого анализа можно принять меры для снижения вероятности ошибок, возникающих в системе, и повысить общий уровень безопасности. Модель основана на времени, описывает вероятность отказа как мультипликативную функцию пяти основных факторов: тип задачи, которую необходимо выполнить; время, доступное оператору для выполнения задачи; уровень опыта или характеристики оператора; настроение оператора; преобладающие экологические и эргономические условия. Используя эти функции, рассчитывается вероятность человеческой ошибки
THERP Technique for Human Error Rate Prediction Техника прогноза частоты ошибки человека Стандартные задачи раскладываются на подзадачи, в которых большая единица анализа определяется как независимый от предыдущих действий шаг. Прогнозируются типовые ошибки и устанавливаются вероятности правильного выполнения задачи, что позволяет увеличить и контролировать надежность легкоуязвимых подзадач
Заключение. Моделирование и количественная оценка надежности человека - это сложная проблема, включающая множество параметров, связанных с поведением человека и взаимодействием между человеком и системами предприятия.
Как показывает широкая вариативность результатов, полученных с помощью различных методов оценки человеческой ошибки, цифровизация надежности человека является развивающейся наукой. Анализ человеческой надежности улучшит согласованность, последовательность и воспроизводимость полученных результатов. При циф-ровизации альтернативного моделирования логики действий человека и количественной оценке ошибок возможно обеспечить необходимый уровень безопасности на предприятиях.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Кубанского научного фонда в рамках научного проекта № МФИ-20.1/56.
Список литературы
1. Якунькина О.В., Новиков В.В., Левчук А.А. О повышении мотивации личностного потенциала работника-оператора в процессе обучения персонала по охране труда // Научный потенциал вуза - производству и образованию / III Международная научно-практическая конференция, посвященная 75-летию Победы в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг. 2020.
2. Новиков В.В. Теоретические основы качественной (интегральной или обобщенной) оценки состояния бт на предприятиях с использованием квалиметрических методов / В Новиков В.В., Литвинов А.Е., Дудкин М.В., Стягун Д.И. // В сборнике: Механика, оборудование, материалы и технологии. Электронный сборник научных статей по материалам международной научно-практической конференции. Краснодар, 2022. С. 259-265.
3. Solod S.A. Structuring information on the state of labor safety at mechanical engineering enterprises / Solod S.A., Novikov V.V., Litvinov A.E., Chukarin A.N. // В сборнике: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Сер. "International Scientific and Practical Conference Environmental Risks and Safety in Mechanical Engineering, ERSME 2020" 2020. С. 012112.
4. Finochenko, T. Risk Management in Transportation Safety System/ Finochenko, T., Yizkov, I, Dergacheva, L // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2021. Volume 2. С. 144-145. DOI: 10.1088/17551315/666/2/022050.
5. Borisova А.У. The Use of the Expert Method in Solving the Issues of Choosing the Instrumentation of the Procedure for Controlling Production Factors/ Borisova, А.У., Finochenko, T.A., Finochenko, У.А. // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science; IOP Publishing ([Bristol, UK], England), 2021. Volume 666 № 2. DOI: 10.1088/17551315/666/2/ 022022.
6. Новиков В.В. Управление персоналом на предприятиях машиностроения с применением процессного подхода / Новиков В.В., Согомонян Т.К., Солод С.А. // Главный механик. 2019. № 7. С. 55-62.
7. Согомонян Т.К. Улучшение состояния промышленной безопасности посредством применения процессного подхода / Согомонян Т.К., Солод С.А., Солод А. А. // Технические науки - от теории к практике // Сборник статей по материалам XLVI Международной научно-практической конференции. Новосибирск: Изд. «СибАК», 2015. №5 (42). С. 87-91.
8. Согомонян Т.К. Процессный подход к информатизации управленческой деятельности промышленного предприятия./ Согомонян Т.К., Солод С.А. // Среда, окружающая человека: природная, техногенная, социальная. Материалы IV Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной 85-летию БГИТА (Брянск, 3-5 июня 2015 г.). Брянск, Изд-во БГИТА, 2015. С. 351-356. EDN: WOKGUH.
Новиков Валерий Владимирович, д-р техн. наук, профессор, novikiv_v.v@mail. ru, Россия, Краснодар, Кубанский государственный технологический университет,
Бажина Татьяна Петровна, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Краснодар, Кубанский государственный технологический университет,
Литвинов Артем Евгеньевич, д-р техн. наук, профессор, [email protected], Россия, Краснодар, Кубанский государственный технологический университет,
Якунькина Олеся Владимировна, аспирант, Россия, Краснодар, Кубанский государственный технологический университет
POSSIBILITY OF INFORMATIZATION OF THE «HUMANFACTOR» V. V. Novikov, T.P. Bazhina, A.E. Litvinov, O. V. Yakunkinan
The human factor is characterized by those possible errors of workers where interaction between man and machine most often occurs. Today, technical professions of the "man-machine " or "man-technology" type include hundreds of professions that are typical for various industries: mechanical engineering and metalworking, fuel industry, energy industry, automotive industry, communication systems and information technology, space industry, construction industry, light and food industries, agriculture, medicine and nanotechnology, etc.
Key words: human factor, digitalization, labor safety, labor protection, psychophysiological parameters, operator, mechanical engineering.
Novikov Valery Vladimirovich, doctor of technical sciences, professor, [email protected], Russia, Krasnodar, Kuban State Technological University,
Bazhina Tatyana Petrovna, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Krasnodar, Kuban State Technological University,
Litvinov Artyom Evgenievich, doctor of technical sciences, professor, [email protected], Russia, Krasnodar, Kuban State Technological University,
Yakunkina Olesya Vladimirovna, postgraduate, Russia, Krasnodar, Kuban State Technological University
