Надійність оператора при використанні автоматизованих систем

8.3 Надійність оператора при використанні автоматизованих систем

Надійність функціонування системи "людина-машина" обумовлена надійністю роботи, як оператора, так і технічних ланок системи. Якісно надійність можна розглядати, як здатність системи виконувати необхідні функції в заданий проміжок часу в певних умовах експлуатації. Кількісно надійність виражає вірогідність безвідмовної роботи пристрою протягом заданого проміжку часу за певних умов експлуатації.

Абсолютно надійних систем не існує. Тому надійність будь-якої системи менше одиниці.

В разі послідовного з'єднання елементів надійність системи дорівнює твору вірогідності безвідмовної роботи окремих ланок

де p_s - надійність всієї системи;

p₁, p₂ ., p_n - надійність окремих елементів системи.

Це свідчить про те, що у ряді випадків ускладнення системи спричиняє за собою зниження її надійності. Проте в принципі є можливість створити надійніші системи з менш надійних елементів. Одним з найважливіших методів підвищення надійності системи є резервування. Існують різні види резервування.

На мал. 3.1. показана схема резервування елементу В, послідовно сполученого з елементом А. Прі виході з буд В оператора уручну перемикає пристрій на резервний елемент В'. Вірогідність безвідмовної роботи системи ручного резервування можна визначити:

Де р_P - повна вірогідність безвідмовної роботи системи;

р_А - вірогідність безвідмовної роботи елементу А;

р₀ - вірогідність своєчасного використання резерву (залежить від людини);

р_в - вірогідність безвідмовної роботи елементу В;

р_в’ - вірогідність безвідмовної роботи елементу В'.

При холодному або автоматичному резервуванні функцію людини виконує технічний елемент С. Формула надійності аналогічна, проте замість р₀ фігурує р_с;

р_с - вірогідність безвідмовної роботи елементу С. Гаряче резервування полягає в паралельному підключенні декількох елементів. Повна вірогідність безвідмовної роботи системи визначається:

Існують і інші методи підвищення надійності, такі, як прироблення деталей системи перед постановкою в схему, профілактичний контроль, і так далі

Найважливішим поняттям надійності є відмова. Під останнім розуміють часткову або повну втрату властивостей технічного пристрою, яка істотним чином знижує або наводить до повної втрати його працездатності.

Ергономіку цікавить перш за все надійність оператора і його вплив на надійність всієї системи.

Під відмовою оператора необхідно розуміти такі його дії (або бездіяльності), які ведуть до відхилення вихідних параметрів системи за допустимі межі або до порушення норм, що регламентують її роботу. Це говорить про те, що під відмовою розуміють не всі помилкові дії оператора, а лише ті граничні погрішності, які наводять до порушення функціонування системи.

Вірогідність появи відмови в результаті здійснення помилки можна визначити із співвідношення:

де Q_i. - вірогідність появи відмови в результаті здійснення i-й помилки;

F_i - вірогідність того, що при здійсненні i помилки станеться відмова;

Р_i. - вірогідність i-й помилки;

n_i - число аналогічних операцій.

Якщо поява відмови обумовлена поєднанням двох помилок, то

Де P₁ і Р₂ - вірогідність здійснення цих помилок.

Загальна вірогідність появи відмови визначається з вираження

Де Q_T - вірогідність того, що в результаті здійснення людиною однієї або декількох помилок, що відносяться, принаймні, до одного з n класів помилок, виникнуть умови для появи відмов.

Даний метод розрахунку краще всього личить до аналізу ручних операцій, що повторюються.

Пропонований метод, як і всі інші кількісні методи визначення надійності оператора, передбачає попередній збір вихідних даних про вірогідність появи помилок і відмов. На мал. 3.2 приведені певні аналогії між людиною і машиною при аналізі відмов

Зіставляючи проблему точності і надійності, необхідно звернути увагу на наступне. Коли йдеться про надійності, то упор роблять на аналіз можливості оператора функціонувати в екстремальних умовах, а також на його здатність виконувати задані функції протягом певного проміжку часу. Дійсно, в нормальних умовах роботи оператор може здійснювати помилки, які не виходять за допустимі межі, тобто забезпечується задана точність роботи, а за несприятливих умов зовнішнього середовища або наявності емоційної напруги помилки починають виходити за допустимі межі і їх не обходжений врахувати як відмови. Те, що в розрахунках точності і надійності інколи використовують однакові методи розрахунку, не є показником ідентичності проблеми точності і надійності. При визначенні точності діяльності опера тора як вихідні дані використовують помилки, а при розрахунку надійності - поняття "відмова".

Як кількісні критерії при оцінці надійності людини-оператора можна узяти наступні показники: середній час між двома відмовами; загальне число відмов за даний проміжок часу; вірогідність задовільної безвідмовної роботи протягом певного відрізання часу.

Виділяють три групи чинників, що впливають на надійність людини: досконалість апаратури з врахуванням інженерно-психологічних вимог; міра виученої персоналу; індивідуальні відмінності по надійності.

Розглянемо деякі чинники, що відносяться до третьої групи.

1. Перш за все це "довготривала витривалість", яка визначається як здатність людини протистояти стомленню і зберігати працездатність протягом заданого проміжку часу. Працездатність - це здатність людини виконувати певні функції протягом певного часу. Судити про працездатність можна по стомленню. Чим вище стомлення, тим нижче працездатність. Працездатність змінюється в процесі праці по певних фазах. Можна виділити три основні фази.

Перша фаза - входження в роботу - характеризується наростанням працездатності. До роботи характеристики психічних і фізіологічних функцій не відповідають вимогам роботи. Швидкість і точність дій оператора в цей період низькі.

Друга фаза - період відносно стійкої працездатності. Діяльність оператора стає гармонійною, забезпечуючи оптимальну швидкість і точність дій. Її тривалість визначається характером роботи і під готуванням оператора.

Третя фаза характеризується зниженням працездатності, викликаним стомленням, що виявляється в порушенні динаміки психічних процесів. При цьому зростає час реакції, знижується точність рухів, погіршуються складні навики, координація рухів, сенсорні і інтелектуальні функції.

Необхідно врахувати, що в процесі стомлення не всі функції знижуються в рівній мірі. У ряді випадків спостерігається погіршення активних і поліпшення неактивних функцій. Це свідчить про те, що чергування різних видів діяльності (активний відпочинок) сприяє тривалішому збереженню працездатності. Є спеціальні методи вивчення станів тих або інших психофізіологічних характеристик, по яких можна судити про міру стомлення. Зіставивши їх з такими виробничими показниками, як швидкість, точність і т. д., можна зробити висновок про рівень працездатності людини.

Методи підвищення працездатності людини різні. Це - раціоналізація режимів праці і відпочинку, механізація важких робіт, зниження навантаження на сенсорні і інтелектуальні компоненти діяльності і так далі

2. Наступною індивідуальною характеристикою по надійності є стійкість до чинників зовнішнього середовища (шум, вібрація, температура і т. д.). Тут важливе значення для вирішення завдання надійності має поліпшення чинників зовнішнього середовища, забезпечення до певної міри адаптації обслуговуючого персоналу до зовнішніх умов, а також професійний відбір, завдяки якому удасться підібрати персонал, що краще протистоїть тим або іншим чинникам.

3. Перешкодостійкість - здатність людини протистояти відволікаючим чинникам, в основі яких лежать властивості уваги, що полягають в здатності підтримувати увагу на заданому рівні навіть за наявності перешкод. Особливе значення набуває цієї якості в тих умовах, коли оператор повинен виконувати задану діяльність в умовах перешкод, які за своїм змістом виявляються близькими до корисних сигналів. У зв'язку з цим виникають дві проблеми: перша пов'язана з вивченням структурних взаємин сигнал - шум і необхідністю реорганізації праці, що виникає у зв'язку з цим; друга - це власне індивідуальні якості людини, пов'язані з перешкодостійкістю. Вирішуватися вона може або за допомогою вчення, або шляхом професійного відбору.

4. Спонтанна відволікаємість також є властивістю уваги. Проте в даному випадку йдеться про відверненні не в результаті перешкод, а в результаті спонтанних коливань уваги, особливо в умовах монотонної роботи. Це наводить до проблеми пильності, під якою розуміють готовність здійснювати потрібну роботу в режимі пасивного спостереження.

5. Реакція на непередбачені подразники. В разі непередбаченого сигналу інколи спостерігається період "психічної рефракторності", коли сприйняття звужується і концентрується лише на джерелі цього подразника, не помічаючи інші важливі сигнали.

6. Перемиканість уваги. Скорочення часу на "входження" в діяльність по виконанню нового завдання.

7. Стійкість до дії чинників середовища (температурі, тиску, вологості, вібрації, шуму, прискоренню і тому подібне).

Важливе значення в забезпеченні надійності роботи має емоційна стійкість оператора, що є здатністю людини критично мислити і приймати правильні рішення в екстремальних умовах. Річ у тому, що однією з основних характеристик надійності системи є здатність зберігати свої функції в умовах певних перевантажень. У людини ця властивість виявляється в емоційній стійкості.

З цією проблемою ми познайомилися раніше. Дана характеристика, як відомо, може бути виявлена в експериментальних умовах. Критерієм надійності по вказаному чиннику є, з одного боку, порівняння роботи оператора в звичайних умовах і за наявності емоційних чинників. З іншого боку, пропонується аналізувати окремі компоненты діяльності, а потім, виявивши їх вагові коефіцієнти, визначити загальний показник надійності. Наприклад, в умовах стеження за метою аналізується співвідношення часу успішного виконання завдання і загального часу. Тоді коефіцієнт стеження r можна визначити таким чином:

Де t - час збігу стежачої системи з метою;

Т - загальний час виконання програми.

Надалі зіставляється коефіцієнт управління в нормальних умовах з коефіцієнтом в екстремальних умовах. Коефіцієнт надійності по даній функції визначається з вираження

би

Де rэ - коефіцієнт стеження в екстремальних умовах;

rо - коефіцієнт стеження в оптимальних умовах.

На основі величини R встановлюють оцінку в балах рівня кваліфікації w.

Загальна оцінка рівня кваліфікації (по критерію надійності, пов'язаної з емоційною стійкістю) визначається із співвідношення

Де Wop - загальна оцінка кваліфікації в балах;

k1, k2 ., kn - ваги основних функцій структури;

ν₁⁰, ν₂⁰, ., ν_n⁰ - оцінка в балах ефективності виконання кожній з функцій;

n - кількість функцій.

В основному були розглянуті якісні критерії надійності оператора Важливе значення мають і кількісні критерії, які можуть дати результати, порівнянні з кількісними методами оцінки технічних ланок і всієї системи в цілому.

Кількісно вірогідність відмови технічного пристрою до моменту t можна виразити функцією

Тоді функція надійності, що описує вірогідність безвідмовної роботи як протилежну подію можна визначити по вираженню

Приклад обчислення надійності показаний на малюнку 8.3.3., на якому приведені експериментальні дані для елементу, розрахованого на роботу протягом 50 ч. Випробовувалося 500 елементів. Реєструвалося число відмов і кількість справних елементів, що працюють протягом кожної години. Розглядаючи надійність як долю часу, протягом якого працює кожен з них, її можна виразити таким чином:

Де F(t) - функція надійності;

S - число справних елементів в даний проміжок часу;

N - загальне число елементів.

На основі експериментальних значень надійності можна побудувати емпіричну криву залежності надійності від часу роботи. Крива має експоненціальну форму і проходит дуже близько від теоретичної кривої, що описується вираженням (мал. 3.3.б)

Де l(t) - інтенсивність відмов.

Отримане вираження називається загальним законом надійності (експоненціальний закон надійності).

Функція l(t), визначена за результатами випробувань набирає вигляду:

Де (n - число пристроїв, що відмовили за час (t);

n(t) - середнє число пристроїв, що пропрацювали час (t).

За даними таблиці (мал. 8.3.3.а) обчислимо інтенсивність відмов l(t), тобто долю елементів, що вийшли з буд за одиницю часу. Для цього необхідно визначити середню чисельність елементів, що пропрацювали за певний проміжок часу.

Отримані показники дозволяють побудувати криву інтенсивності відмов (мал. 8.3.3.в) як функцію часу роботи.

З графіка видно, що на перших порах інтенсивність відмов більша. Проте в результаті приработочных відмов вона убуває. На другому етапі інтенсивність відмов невелика і відносно постійна. Елементи виходять з буд випадковим чином до кінця служби (50ч). Далі, унаслідок старіння, з'являються відмови зносу.

Для багатьох практичних випадків, зокрема для другого періоду (див. мал. 8.3.3.б), можна вважати інтенсивність відмов постійною величиною:

В цьому випадку формула експоненціального закону надійності набирає вигляду

Знаючи інтенсивність відмов l(t), за допомогою даної формули можна підрахувати вірогідність безвідмовної роботи пристрою за той або інший період часу.

Експоненціальний закон надійності володіє однією важливою властивістю. Вірогідність безвідмовної роботи на даному інтервалі (t, t+t) залежить не від часу попередньої роботи t₁, а лише від довжини інтервалу t. Іншими словами, якщо відомо, що елемент справний, то майбутнє його поведінка не залежить від минулого. Якщо ця властивість дотримується, то закон буде обов'язково експоненціальним.

Зважаючи на те що людина в системі управління виявляється схильним випадковостям, так само як і машина, до нього застосуємо загальний метод підходу, прийнятий в теорії надійності. У цих випадках інтенсивність відмови розглядається як відношення числа відмов оператора (n за час (t до lослідів N за даний проміжок часу. Звертає на себе увагу той факт, що три періоди інтенсивностs відмов збігаються до певної міри з трьома фазами працездатності. Знаючи інтенсивність відмов оператора, можна визначити вірогідність безвідмовної роботи його за час t.

Якщо оператор виконує всілякі операції і попередні помилки істотно не позначаються на появі помилок в подальших операціях, то, вважаючи їх розподіленими по біноміальному закону, отримаємо вірогідність р(х) їх появи з вираження

Де n - число повторень даної операції;

до - число допущених при цьому помилок;

b - вірогідність, яка при чималому числі дослідів може бути прийнята .

Показником надійності відмов інколи беруть середній час безвідмовної роботи Т_p.

Якщо працюють одночасно m операторів і опера тори i за час t_i допускає k_i. відмов, статистична частота f*_i(t) його відмов буде

Тоді час Dt_i між відмовами оператора i виходить

а середній час безвідмовної роботи Т_p всіх m опера торів визначиться

Необхідно відзначити, що для оператора характерний не лише відмовляти, але і усувати відмови технічних ланок. Імітуючи певні відмови, можна підрахувати вірогідність відмов окремих технічних ланок, що парирують. Це дозволяє підрахувати надійність системи з врахуванням можливостей оператора своєчасно виявляти і парирувати відмови в системі.

Похожие работы

Інформаційно-правові основи забезпечення безпеки мореплавства

Скачать

51411

0

0

... для пошуку та рятування на морі // Актуальні проблеми держави і права: Зб. наук. пр. – Одеса: Юрид. л-ра, 2005. – Вип. 26. – С. 246-254. АНОТАЦІЯ   Іванов Д.А. Інформаційно-правові основи забезпечення безпеки мореплавства. – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата юридичних наук за спеціальністю 12.00.07 – адміністративне право і процес; фінансове право; інформаційне право ...

Політологія

Скачать

763160

11

9

... іонери. Залежно від стилю керівництва й політичної системи, в якій функціонує лідер, відрізняють: диктаторський тип, демократичний тип, автократичний тип, плутократичний тип. В сучасній політології використовується типологія М. Дж. Херманн, де за основу виступає імідж, “образ”, візуальна привабливість лідера: прапороносець, який має особистий погляд на реальність, майбутнє; чітко викладає цілі, ...

Сутність, принципи і роль страхування

Скачать

212828

0

0

... орієнтовано як правило не на окремий збиток чи сукупність збитків, а на окремий вид страхування, що здійснює цедент, або на весь його страховий портфель. 10.4 Сутність та механізм дії співстрахування Співстрахування – це страхування, при якому два чи більше страховиків беруть участь визначеними частинами у страхуванні одного й того самого ризику. В співстрахуванні страховики поділяють ризик ...

Шпоры по международной экономике

Скачать

459297

0

0

... в другие граны. ИММИГРАЦИЯ - это обратный процесс, то есть выезд иностранных рабочих на работу в данную страну. Базовой формой организации внешней трудовой миграции, принятой в международной практике, являются двухсторонние соглашения между заинтересованными государствами, где, в частности, оговариваются социальное и трудовое равноправие между иммигрантами и гражданами страны пребывания. Важное ...