Зависимость надежности оператора от условий деятельности

Надежность деятельности оператора не остается величиной постоянной, а меняется с течением времени. Это изменение обусловлено как изменением условий деятельности, так и колебаниями внутреннего состояния оператора.

Все это приводит к необходимости рассматривать критерии надежности оператора как случайные функции времени, или иными словами — при оценке надежности применять процессуальный подход. В качестве отдельных реализаций случайной функции выступают характеристики отдельных операторов либо характеристики одного оператора для различных дежурств его за пультом управления. Графически такая случайная функция показана на рис. 51, где X(t) означает какой-либо изучаемый критерий надежности оператора.

Основными характеристиками случайной функции являются математическое ожидание m(t) и дисперсия σ²(t), которые есть неслучайными функциями времени:

ф(10 .64)

ф(10.65)

где f[X(t)] ¾ функция плотности вероятности критерия Х в момент времени t.

К сожалению, описание критериев надежности таким образом связано с серьезными затруднениями в связи со слабой изученностью влияния различных факторов на надежность оператора и изменения этих факторов во времени. Поэтому при исследовании надежности приходится выбирать только наиболее характерные для данного вида деятельности факторы, с каждым из них связывать определенное состояние системы «человек — машина» и для каждого из них определять конкретное значение изучаемого показателя надежности. Этот показатель является неслучайной величиной для каждого из рассматриваемых состояний СЧМ. При такой постановке критерий X(t) представляет собой дискретную случайную величину, косвенно зависящую от времени через выбранные условия деятельности (факторы надежности).

В качестве примера на рис. 52 показана динамика изменения состояния СЧМ во времени. Система может принимать состояния N=1, 2, 3... В каждом из этих состояний показатель надежности, например, вероятность безошибочной работы оператора, принимает соответственно значения Р_оп1, Р_оп2, Р_{оп3 ….} Состояния СЧМ перенумерованы таким образом, что P_оп1 <Р_оп2 <Р_оп3и т.д. Например, в промежутки времени 0—t₁, t₂—t₃ система находится в состоянии, условно обозначенном N=4. Это состояние обусловлено действием определенных факторов. При этом надежность работы оператора равна Р_оп4 . Под действием других факторов СЧМ находится в других состояниях, каждому из которых соответствует определенное значение надежности работы оператора.

Определим вероятность безошибочной работы оператора с учетом действия одного фактора — информационной перегрузки, под которой будем понимать тот факт, что в течение некоторого промежутка времени предъявленное количество информации превосходит возможности человека. При этом возможны два вида перегрузки: переполнение оперативной памяти и дефицит времени. В первом случае общее время, отводимое на решение задачи, может быть достаточным, однако часть информации теряется из-за ограниченных возможностей оперативной памяти. Во втором случае общее количество информации может и не превышать объем памяти, однако время решения задачи, реально имеющееся у оператора, меньше требуемого. В этом случае также возможны потери информации, так как оператор не успевает обработать ее в заданное время [92].

Среднее значение и дисперсия вероятности безошибочной работы в этом случае равны:

ф(10.66)

ф(10.67)

где Р₁ — вероятность переполнения оперативной памяти;

Р₂ — вероятность возникновения дефицита времени;

Р₃ — вероятность отсутствия информационной перегрузки;

Р_{оп i}— условная вероятность безошибочной работы в i-ом состоянии; N = 3 — число рассматриваемых состояний СЧМ.

Вероятности Pi могут быть определены путем анализа одноканальной системы массового обслуживания, проведенного во второй главе. В результате анализа могут быть найдены: вероятность P_k того, что длина очереди равна k, и вероятность Р_τ того, что время ожидания в очереди превысит некоторую величину τ₀. Эти вероятности определяются формулами (2.22) и (2.23). Зная их, можно определить вероятности интересующих состояний СЧМ. Вероятность переполнения оперативной памяти

ф(10.68)

где k₀ — объем оперативной памяти.

Дефицит времени возникает при условии, если время, реально имеющееся у оператора, меньше требуемого для обслуживания данного сообщения, т. е. если

ф(10.69)

Тогда вероятность возникновения дефицита времени при отсутствии переполнения оперативной памяти равна:

Р₂ = (1 —Р₁)Р_τ. (10.70)

Вероятность отсутствия информационной перегрузки

Р₃ = (1-Р₁) (1-Р₂).(10.71)

Нетрудно убедиться, что в рассматриваемом случае вероятности Р₁ Р₂, Р₃ характеризуют полную группу несовместных событий. Однако вычисление их проведено при целом ряде ограничивающих условий относительно законов распределения времени обслуживания (обычно он отличается от экспоненциального) и входящего потока, а также механизма обслуживания и характера деятельности оператора. Для более широкого класса условий вычисление этих вероятностей может быть проведено методом статистического моделирования.

Условные вероятности Р_опi можно получить в результате анализа деятельности оператора либо экспериментально. Этот эксперимент можно проводить с помощью тестовых методик без применения специальной аппаратуры.

При проектировании СЧМ весьма важно определить, какие нежелательные состояния СЧМ (виды информационной перегрузки) будут встречаться наиболее часто. Для этого, как уже рассматривалось в гл. III, определяют параметры (X_l, Х₂.. . Х_n), которые могут характеризовать те или иные проявления информационной перегрузки, а также максимально допустимые значения этих параметров (x_1доп, x_2доп, … x_nдоп). Вероятность возникновения i-го состояния (i= 1, 2, ..., n)

ф(10.72)

В качестве величин Х_i могут быть использованы рассмотренные в предыдущем параграфе параметры:

1) коэффициент загруженности,

2) период занятости,

3) длина очереди,

4) время ожидания,

5) коэффициент очереди,

6) лимит времени.

Максимально допустимые значения этих параметров, полученные на основании анализа закономерностей операторской деятельности, определяются неравенствами (10. 53). Следовательно, выражение (10. 72) представляет собой вероятность нарушения одного из этих неравенств.

Вероятности Q_i можно вычислить путем анализа одноканальной системы массового обслуживания либо методом статистического моделирования. В последнем случае

ф(10.73)

где n_i— число случаев возникновения перегрузки за счет 1-го фактора;

N — общее число реализаций.

В качестве примера в табл. 11 приведены результаты статистического моделирования одной из проектируемых Таблица 11

СЧМ при различных плотностях потока сигналов λ для N = 3000 реализаций [92].

Как следует из таблицы, в проектируемой системе наиболее возможны следующие состояния перегрузки: переполнение оперативной памяти (n₃) и дефицит времени (n₆). Влиянием остальных факторов можно пренебречь. Это позволяет уже на стадии проектирования предъявить определенные требования к профессиональному отбору операторов.