Понятие и особенности эргатических (человеко-машинных) систем управления
Эргатические системы управления (ЭСУ) — это системы, которые включают в качестве элементов как технические системы, так и людей, взаимодействующих с этими системами. Для эффективного функционирования подобных систем необходимо выбирать рациональные способы взаимодействия людей с техникой на основании выводов эргономики. Различают два основных типа АСУ: системы организационно-экономического, или административного, управления и системы управления техническими процессами. Для первых объектами управления являются предприятия, отрасли народного хозяйства, министерства, ведомства, т.е. коллективы людей, которые используют различные машины, процессы, приборы, устройства. В АСУ технологическими процессами основной формой передачи информации являются различные сигналы (электрические, световые, механические и др.), в системах же организационно-экономического управления основная форма передачи информации — документ. В настоящее время наметилась тенденция слияния двух видов систем в единые интегрированные системы управления, тем самым грани между ними, до известной степени, стираются (подробнее см. [3.6]). Особенностью эргатических систем является то, что в контур управления, т.е. в управляющую систему, включен сам человек-оператор или коллектив людей-операторов. Закон управления для таких систем также может быть спроектирован заранее с гарантией качества управления, как и в технических системах. Если функционирование ЭСУ происходит в условиях неопределенности, то качество управления обеспечивается качеством работы человека-оператора. Более содержательное обобщение особенностей ЭСУ представлено в табл. 1.7.
Таблица 1.7 - Особенности эргатических систем управления
| Группы особенностей | Особенности и их сущность |
| Функциональные | Наличие общей задачи и единой цели функционирования для всей системы. Сложность поведения, связанная со случайным характером внешних воздействий и большим количеством обратных связей внутри системы. Устойчивость к внешним и внутренним помехам и наличие самоорганизации и адаптации к различным воздействиям. Надежность системы в целом, построенной из неабсолютно надежных компонентов. Способность к развитию, выражающаяся в способности изменять функции и структуру |
| Структурные | Большое количество взаимодействующих частей или элементов, составляющих систему — целостное образование. Возможность выделения групп взаимодействующих элементов-подсистем, имеющих свое специальное назначение и цель функционирования. Наличие иерархической структуры связей подсистем и иерархии критериев качества функционирования всей системы. Высокая степень неоднородности состава элементов. Большая территориальная рассредоточенность подсистем (элементов). Динамичность структуры |
| Изготовления | Значительные затраты на разработку и изготовление. Многообразие возможных допустимых вариантов построения и функционирования системы. Необходимость привлечения для проектирования, создания системы многих научных дисциплин. Несоответствие проектных решений, определенных в документации, реализованным проектным решениям из-за расхождения моделей разработчиков на этапах проектирования. Необходимость ввода в строй одновременно всех элементов |
| Эксплуатационные | Большой объем циркулирующей в системе информации, эффективная обработка которой вручную практически невозможна. Осуществление прогноза последствий нештатных (аварийных) ситуаций. Невозможность достоверно прогнозировать воздействие на систему непрерывно изменяющейся окружающей среды вследствие неполноты информации о возможных изменениях в среде за период жизненного цикла системы. Необходимость развитой инфраструктуры, обеспечивающей ремонт и восстановление компонентов ЭСУ. Многократное частичное изменение структуры и состава системы в процессе ее функционирования, связанной с непрогнозируемыми изменениями внешней среды, уточнением параметров самой системы и целей ее функционирования |
| Эргономические | Основной функцией человека в ЭСУ является управление. Способность человека оперировать нечеткими представлениями, воспринимать сложные объекты, процессы или явления как единое целое. Умение творчески, гибко действовать в сложных непредвиденных ситуациях в условиях недостаточной или не полностью достоверной информации. Способность переходить от одних технологий управления к другим в зависимости от конкретных управленческих ситуаций. Непредсказуемость поведения, настроения, работоспособности человека. Субъективный характер принимаемых человеком решений, особенно в условиях острого дефицита времени и отсутствия достаточно полной информации, возможность случайных и преднамеренных ошибок при обработке информации или формировании информационных сообщений. Низкая вычислительная мощность человека, неспособность воспринимать большое число вариантов исходов, прогнозировать результаты принятых решений. |
Задачи анализа и синтеза эргатических систем управления Задачи анализа ЭСУ решаются, как правило, на стадиях их эксплуатации и утилизации. Анализ используется также для исследования вариантов вновь создаваемых ЭСУ с целью выбора лучшего варианта. Задачи синтеза ЭСУ решаются на этапах их проектирования и создания. К задачам синтеза ЭСУ относится процесс принятия решения о целесообразности того или иного нововведения и обоснованного выбора направлений предпроектных исследований. При разработке сложных эргатических систем управления наиболее ответственным этапом является процесс принятия решения о целесообразности того или иного нововведения и обоснованного выбора направлений и методов предпроектных исследований. Основной целью деятельности на этом этапе является снижение неопределенности и степени риска, связанных с внедрением дорогостоящих нововведений. Под нововведением понимается деятельность, направленная на изменение ЭСУ на всех стадиях ее жизненного цикла и приводящих при этом к разнообразным последствиям в различных видах окружения ЭСУ. Принятие решения о внедрении нововведения связано со знанием притиворечий, которые необходимо разрешить в процессе создания новых систем. Анализ основных тенденций в создании перспективных ЭСУ позволяет сформулировать ряд противоречий, от разрешения которых существенно зависит как облик системы, так и работа по ее созданию. В табл. 1.8 приведены типовые противоречия, разрешаемые в процессе создания новых ЭСУ.
Таблица 1.8 - Типовые противоречия, разрешаемые в процессе создания новых ЭСУ
| Тип противоречия | Смысл противоречия |
| Потребность — возможность | С одной стороны, существует потребность в создании новой системы, а с другой — отсутствует возможность ее создания. Это может быть вызвано различными причинами, например, отсутствием материальной базы |
| Необходимость предвидеть будущее — неопределенность будущего | При создании ЭСУ необходимо спроектировать ее облик, однако человеку не дано видеть то, чего еще нет в природе (в частности, невозможно предвидеть все последствия от производства и применения создаваемой системы) |
| Срок создания — темп морального старения | Новизна и сложность создаваемой системы требуют увеличения срока создания, но с другой стороны, высокий темп НТП ведет к ее быстрому моральному старению |
| Темпы роста сложности систем — темпы развития методов их проектирования | Темпы роста сложности технических систем (ТС) преобладают над развитием методов их проектирования. В среднем по всем отраслям техники число подсистем ТС удваивается каждые 15 лет. При этом производительность труда в проектировании с начала века выросла всего на 20\% (в производстве — на 1000\%) |
| Сложность — надежность | С повышением степени сложности создаваемых ТС падает их надежность |
| Уникальность ЭСУ — необходимость индустриального подхода | Большинство ЭСУ являются единственными в своем роде, но требование высокой надежности вынуждает применять индустриальный подход к их созданию, основанный на массовости, стандартизации, унификации комплектующих изделий и технологических операций |
Содержание нововведений зависит от глубины реорганизации системы или создания более перспективных систем (табл. 1.9).
Таблица 1.9 - Содержание нововведений в зависимости от глубины реорганизации ЭСУ
| Уровень реорганизации | Содержание нововведения |
| Параметрическая реорганизация системы | Изменение свойств, параметров системы или ее элементов |
| Функциональная реорганизация системы | Изменение функций, содержания решаемых задач, состава целей, оперативных направлений для отдельных элементов существующей системы |
| Структурная реорганизация системы | Изменения организационного или пространственного построения элементов существующих систем (варьирование структуры, направления, характера и количества связей; пересмотр мест дислокации и базирования и т.д.) |
| Полная реорганизация системы проектирования | Создание более перспективных систем, комплексов и отдельных образцов техники, предполагающих формирование новых или преобразование существующих организационных подразделений, осуществляющих обслуживание и применение систем подобного типа |
Общую схему разрешения противоречий в процессе создания новых ЭСУ можно представить в виде последовательности формирования ответов на вопросы, стоящие перед исследователем. Предлагая некое нововведение (например, замысел новой ЭСУ) исследователь задается тремя вопросами. Первый вопрос— нужно ли оно (нововведение)? Если в результате анализа потребности на текущий момент и прогнозирования ее изменений в перспективе выясняется, что потребность устойчива или перспективна, то делается вывод о необходимости нововведения. Если потребность оказывается кажущейся или мнимой, то фиксируется отрицательный ответ. При положительном ответе на первый вопрос исследователь переходит ко второму вопросу. Второй вопрос — возможна ли реализация этого нововведения? Если в результате анализа возможности на текущий момент и прогнозирования ее изменений в перспективе выясняется, что возможность устойчива или перспективна, то на вопрос дается положительный ответ, в противном случае — отрицательный ответ. При положительном ответе на второй вопрос исследователь переходит к третьему вопросу. Третий вопрос— каковы возможные последствия этого нововведения? Если в результате анализа последствий на ближайшее будущее и прогнозирование их изменений на отдаленную перспективу выяснится, что последствия устойчиво негативны или становятся таковыми в будущем, то характер нововведений отрицательный. При положительных ответах на поставленные вопросы исследователь может перейти к уточнению характеристик нововведения и к ответам на вопросы: 1) какие конечные цели могут быть достигнуты посредством создаваемой ЭСУ; 2) какую роль будет играть создаваемая ЭСУ в данной сфере деятельности; 3) какими свойствами и строением может обладать ЭСУ при данных предположениях; 4) какие принципы и стратегии могут быть положены в основу процесса создания и применения ЭСУ; 5) какова степень технического и экономического риска, связанного созданием ЭСУ. Ответы на эти вопросы позволят исследователю перейти к формированию проблематики и комплексной программы НИР по выбранным направлениям.
Дата добавления: 2015-02-07; просмотров: 1020;