Сравнение алгоритмов деятельности людей-операторов

При выполнении задачи необходимо, используя методы инженерной психологии, разработать варианты последовательности работы одного из алгоритмов деятельности человека-оператора и произвести сравнение двух алгоритмов на основе количественных характеристик трудовой деятельности оператора по этим алгоритмам.

Исходными данными к задаче являются варианты алгоритмов и среднее число реализаций этих алгоритмов в течение смены, продолжительность которой необходимо принять равной 12 часам (

с).

В содержании задачи нужно произвести анализ сложности алгоритма деятельности дежурного при пропуске поезда через обгонный пункт на двухпутном участке, оборудованном автоблокировкой.

Таблица 15 – Условные обозначения операторов

Алгоритмы для сравнения приводятся в таблице 16 и выбираются по последней цифре шифра студента.

Таблица 16 – Выбор алгоритмов для сравнения

Таблица 18 – Условные обозначения логических условий

Вариант сочетания логических условий необходимо принять по предпоследней цифре шифра согласно таблице 19.

Количество повторений алгоритма за смену принимается по таблице 20.

Таблица 19 – Варианты сочетания логических условий

Для варианта, соответствующего учебному шифру студента и базового, следует выполнить расчет показателей сложности частных алгоритмов и их сравнение, для чего определить:

д) среднюю скорость переработки информации (бит/с);

е) интенсивность выполнения алгоритма (операции/с).

После определения показателей алгоритмов необходимо сделать вывод о напряженности труда дежурного и учете возможности человека.

В инженерной психологии для описания структуры деятельности человека-оператора применяется целый ряд методов.

Одним из наиболее распространенных является метод алгоритмического описания, который опирается на положение о том, что всякое управление производится при помощи переработки информации, осуществляемой по соответствующим правилам – алгоритмам. Понятие «алгоритм» определяется как совокупность элементарных актов переработки информации.

В качестве простейших составляющих алгоритма берутся оперативные единицы, которые как нечто цельное используются человеком в его работе. Такими единицами (элементарными действиями) являются восприятие или извлечение из памяти образов, понятий, суждений, а также действия, простые или сложные, но имеющие законченность в деятельности человека.

Оперативные единицы могут быть двух видов. Во-первых, это логические условия (образ, понятие, суждение), которые фигурируют как информационные единицы в процессе формирования или выбора условия; во-вторых, «операторы», т. е. те или иные действия человека. Заметим, что понятие «оператор» как составляющая алгоритма берется в кавычки, понятие оператор применительно к человеку используется без кавычек. Рабочий процесс рассматривается как совокупность элементарных оперативных единиц переработки управляющей информации.

Для записи алгоритма применяются две основные формы: логическая и блочная, или структурная схема алгоритма.

В логической схеме алгоритма прописными (большими) латинскими буквами обозначаются «операторы», строчными (малыми) буквами – логические условия, определяющие выбор того или иного «оператора». Каждое логическое условие имеет два возможных исхода. От каждого символа логического условия начинается нумерованная стрелка (

), которая оканчивается у какого-либо другого символа (

). Работа логической схемы алгоритма начинается с того, что срабатывает самый левый член схемы. После этого определяется, какой элемент должен сработать следом за ним. Если первым был «оператор», то за ним должен сработать тот член схемы, который непосредственно следует за ним, т.е. второй. Если же первый член схемы – логическое условие, то возможны два исхода: или логическое условие выполняется (тогда срабатывает следующий член алгоритма), или же оно не выполняется. В этом случае срабатывает тот член, к которому ведет нумерованная стрелка, начинающаяся после данного логического условия. Дальнейшая работа схемы происходит аналогично. Если логическое условие выполняется, то оно равно 1, не выполняется – 0.

Анализ схемы алгоритма позволяет получить некоторые количественные характеристики трудовой деятельности оператора: показатели стереотипности, логической сложности, скорости переработки информации, динамической интенсивности.

Показатель стереотипности оценивается по наличию в алгоритме непрерывных последовательностей без логических условий, а также по длительности этих последовательностей. Этот показатель определяется по формуле

где

– число последовательных элементов в группе без логических условий из 1, 2, …, k членов;

Показатель стереотипности достигает максимального значения, равного k, когда в алгоритме нет логических условий, т.е. последовательность действий оператора однозначно детерминирована и не зависит ни от каких условий. Минимально возможное значение этого показателя равно 1. Такое значение получается в том случае, если после каждого «оператора» следует логическое условие. Следовательно, в этом случае

. Деятельность оператора при этом имеет максимальное число возможных вариантов действий, т. е. низкую стереотипность.

Показатель логической сложности определяется выражением

где

– число проверяемых логических условий в группе из 1, 2, …, m таких условий;

Этот показатель определяет необходимость перестройки системы действий в случае изменения системы сигналов. Он дает характеристику, обратную стереотипности, и может быть использован для оценки динамического компонента деятельности оператора. Возможные пределы изменения

Энтропия «операторов» всех видов, т.е. среднее количество информации, перерабатываемое человеком-оператором при выполнении управляющих действий (бит) вычисляется по формуле

где

– вероятность 1, 2, …, i -го вида «оператора».

Энтропия логических условий, т.е. среднее количество информации, перерабатываемое оператором при проверке логических условий в алгоритме, бит, определяется следующим образом

где

– вероятность 1, 2, …, j -го логического условия.

Средняя информация по всем шагам трудового процесса равна сумме энтропии «операторов» и логических условий. Последний показатель является характеристикой неопределенности ожидания различных членов алгоритма.

Средняя скорость переработки информации (бит/с) находится по формуле

Напряженность (интенсивность) выполнения алгоритма определяется числом элементарных оперативных единиц, выполняемых в единицу времени. Этот показатель, (операций/с) оценивается по формуле

где k – общее число элементарных действий в алгоритме;

m – общее число логических условий в алгоритме.

Рассмотренные показатели выполнения алгоритма определяют сложность работы оператора, позволяют дать количественную оценку деятельности человека и могут использоваться для сравнительной оценки однотипных видов операторской деятельности.

Однако при практическом использовании этих показателей нужно иметь в виду, что они определяют не столько сложность деятельности человека, сколько сложность записи алгоритма. Это ограничивает область применения алгоритмических методов в эргономике.

Необходимо определить количественные характеристики алгоритма деятельности дежурного по станции при приеме и отправлении поездов. Число повторений алгоритма равно 100.

Перепишем данный (базовый) алгоритм в упрощенном виде:

Как видно из приведенного алгоритма, в нем имеется 5 групп операторов, в том числе одна группа, состоящая из 3 операторов и 4 группы – по одному оператору.

Исходя из этого условия, пользуясь формулой (1) определим показатель стереотипности

Логические условия распределены по 4 группам: 2 группы – по два и 2 группы – по одному.

Отсюда показатель логической сложности по формуле (2) равен

Для вычисления значений энтропии «операторов» и логических условий примем вероятности для всех «операторов» и логических условий равными. Тогда формулы (3) и (4) примут вид

Вычисление двоичных логарифмов имеет определенные трудности. Можно воспользоваться заменой основания 2 на 10, т. е.

С учетом этого количество информации, перерабатываемое при выполнении управляющих действий

Количество информации, перерабатываемое при проверке логических условий:

Среднюю скорость переработки информации определим следующим образом: сумму энтропии «операторов» и логических условий умножим на число повторений алгоритма и разделим на продолжительность дежурства, т. е.

Интенсивность выполнения алгоритма определяется

Для сравнения характеристик двух алгоритмов деятельности все данные сводятся в таблицу 21.

Таблица 21 – Сравнение характеристик алгоритмов

Примечание. Алгоритм по шифру является менее сложным по основным показателям.

Деятельность человека – ведущий компонент производственного процесса. Любой конкретный вид трудовой деятельности осуществляется в рамках СЧМС. Это предопределяет наличие рабочих мест, приспособленных для выполнения определенных видов труда и для работников соответствующей квалификации с учетом их физических и психических возможностей и особенностей. В современном производстве имеет место исторически сложившиеся три типа труда: ручной, механизированный и автоматизированный, которые являются предметом исследования эргономики. Тем самым имеются объективные предпосылки для наличия большого количества профессий.

Профессиографические исследования рассматривают широкий круг вопросов. Прежде всего, проводится анализ условий среды и пространственной организации рабочего места.

Ниже приводится примерная схема проведения анализа пространственной организации рабочего места. Она включает [5]:

1) выделение основных типов сенсорной активности (зрительная, слуховая, зрительно-кинестетическая и т.п.);

3) пространственное определение зон сенсорной активности;

4) пространственное определение зон моторной активности;

5) составление эскиза расположения основного оборудования относительно работающего с указанием основных сенсорных и моторных зон;

6) составление эскиза расположения вспомогательного оборудования относительно работающего человека;

7) составление общего эскиза рабочего места;

Путем наблюдения за оператором определяются основные и вспомогательные типы оборудования, зоны моторной и сенсорной активности. Затем путем опроса и наблюдения выявляются основное рабочее место и позы работающего. На основании эскизов выявляются несоответствия существующей пространственной организации рабочего места психофизическим и антропометрическим характеристикам человека и даются рекомендации относительно оптимальных путей реконструкции рабочего места.

После этого приступают к профессиографическому анализу конкретного вида деятельности на данном рабочем месте. Такой анализ можно делать с помощью определенной схемы. В качестве типовой рекомендуется следующая схема профессиографической характеристики деятельности:

1) краткое описание основных рабочих операций и схема логических, временных и пространственных взаимосвязей между ними; потребное время на совершение операций; фактические временные затраты человека-оператора;

2) данные о функции анализаторов (органов чувств): какой анализатор ведущий; требования, предъявляемые к характеристике анализаторов (пороги восприятия, особенность распределения и переключения внимания и т.п.);

3) данные об оперативной и долговременной памяти (объем сведений, которые необходимо запоминать на короткие промежутки времени в процессе выполнения рабочих (технологических) операций, действий; характер материала долговременной памяти (преимущественно цифровой, образной и т.п.));

4) данные об основных способах переработки информации: автоматизированные реакции выбора, операции слежения; виды процессов принятия решения (связанные с преобразованием понятий, наглядно-образным мышлением, вычислительные, творческие и т.п.);

5) данные о функциях двигательного и речевого аппарата: положение человека-оператора при выполнении основных рабочих операций, частота изменения этого положения; характер рабочих движений рук и ног (силовая нагрузка, амплитуда, сложность координации и т.п.); характер речевой деятельности (специфичность лексикона, требования к громкости, дикции и т.п.);

6) волевая и эмоциональная напряженность: частота возникновения ситуаций, требующих больших волевых усилий (выполнение работы при неблагоприятных условиях внешней среды, при отвлекающих воздействиях и т.п.); вид и степень эмоциональной напряженности (ситуация опасности, большой ответственности, дефицита времени и т.п.);

7) наличие особых психических состояний (апатии, сенсорной депривации, тревожности и т.п.);

8) структура (организация во времени и в пространстве) действий оператора в основных режимах работы: схемы последовательных переключений внимания; совместимость сигналов и двигательных реакций.

Профессиографический анализ деятельности служит основой для разработки требований к профессионально важным качествам (свойствам, функциям) личности. Полученная на его основе профессиографическая характеристика деятельности используется для разработки профессиограммы человека-оператора. В качестве примера приведена схема типового содержания профессиограммы [14]. Профессиограмма содержит шесть разделов, отражающих деятельность оператора на конкретном рабочем месте в условиях окружающей среды.

1.1. Общая характеристика деятельности оператора

Цель деятельности (конечная цель, система частных промежуточных целей), специфический характер деятельности. Перечень основных операций, осуществляемых человеком-оператором для достижения цели.

Информационное и моторное поля рабочего места, рабочее сиденье. Информационные связи.

2. Краткая характеристика условий на рабочем месте

2.1. Особенности микроклимата и газовой среды

Температура, относительная влажность и скорость движения воздуха. Состав газовой среды, атмосферное давление, вредные вещества в воздушной среде. Уровень освещенности, организация освещения.

Механические колебания: вибрация, шум, ультразвук. Излучения: инфракрасные, ультрафиолетовые, ионизирующие, электромагнитные, волны радиочастот. Профессиональные инфекции и биологические агенты.

2.3. Физиолого-гигиенические характеристики одежды и защитных приспособлений

Наличие и вид рабочей одежды, ее удобство в физиолого-гигиеническом и эксплуатационном отношении в различные периоды года. Наличие защитных устройств и спецснаряжения, удобство работы при их использовании.

Светоцветовое оформление рабочего пространства и рабочего места, гармоничность звуковой среды, ароматичность запахов, интерьер рабочего места, эстетический уровень оборудования.

3. Данные о конструкции и организации рабочего места

3.1. Краткие сведения о конструкции и назначении рабочего места

Общее назначение рабочего места. Уровень механизации, специализации рабочего места. Приспособленность для конкретного вида труда и для работников определенной квалификации с учетом их физических и психических возможностей. Соответствие функциональным требованиям и предлагаемым условиям эксплуатации.Обеспечение быстроты, безопасности, простоты и экономичности обслуживания в нормальных и аварийных условиях. Рабочее сиденье и его конструкция.

Оснащение рабочего места средствами и предметами труда. Конфигурация и способ размещения панелей индикаторов и органов управления. Потребность в образе рабочего места (пульта). Необходимость использования рабочей поверхности для письма или других работ, для установки телефонных аппаратов, для хранения инструкций и других материалов. Размещение органов управления и других технических средств в зонах досягаемости. Организация информационного поля рабочего места, соблюдение углов обзора.

4.4.1. Краткое описание основных рабочих операций

Перечисление основных рабочих операций, схема логических, временных и пространственных взаимосвязей между ними. Потребное время на совершение операций. Фактические затраты времени человека-оператора.

Выделение ведущего анализатора. Требования, предъявляемые к характеристике анализаторов (пороги восприятия, особенности распределения и переключения внимания и т.п.).

4.4.3. Данные об оперативной и долговременной памяти

Объем сведений, подлежащий запоминанию на короткие промежутки времени. Условия изменения обстановки. Пространственные представления и их динамика. Характер материала долговременной памяти (цифровой, буквенный, образный и т.п.).

4.4.4. Данные об основных способах переработки информации

Указать основные способы переработки информации (операций слежения, логические операции и т.п.), виды процессов принятия решений (перекодирование и преобразование понятий, вычислительные, творческие т.п.).

4.4.5. Данные о функции двигательного и речевого аппарата

Рабочее положение и частота его изменения. Характер рабочих движений рук и ног (силовая нагрузка, амплитуда, сложность координации, гармоничность рабочих поз и трудовые движения, ритмичность движения и т.п.). Характер речевой деятельности: использование профессионального лексикона, требования к громкости и дикции и т.п.

Частота возникновения ситуаций, требующих больших волевых усилий (выполнение действий при неблагоприятных условиях внешней среды, при отвлекающих воздействиях и т.п.). Вид и степень эмоциональной напряженности (большая ответственность за выполнение задания, определенный риск, опасность для жизни, неожиданные ситуации и т.п.). Наличие особых психических состояний: апатии, тревожности и т.п.

4.5. Сведения о динамике психофизиологического состояния в процессе трудовой деятельности

4.5.1. Характер и степень изменения основных психофизиологических функций

Изменение основных психофизиологических функций при выполнении рабочих операций. Утомляемость оператора, снижение чувствительности анализаторов. Причины утомления.

4.5.2. Характеристика ошибок в работе оператора

Основные причины ошибок в зависимости от конструкции оборудования, размещения информационных элементов и органов управления, от тренированности, индивидуальных особенностей личности и т.п.

Отличительный признак деятельности оператора. Выявление наиболее слабого звена в деятельности. Предложения и рекомендации для профессионального отбора. Основные направления эргономической оптимизации.

Перед составлением профессиограммы студент должен на основе анализа разработать характеристику своей производственной деятельности и определить свои антропометрические данные (смотри рисунок 2 и таблицу 22). На основе этих параметров и в соответствии с рисунками 3, 4 и 5, а также таблицам 23, 24 и 25 определяются размеры рабочего места с регулируемыми и нерегулируемыми параметрами в зависимости от выполняемой работы. Это служит основой для разработки эскизного эргономического проекта компоновки рабочего места с указанием углов обзора и зон досягаемости. Примеры таких эскизных проектов приведены на рисунках 6 и 7.

Рисунок 2 – Антропометрические признаки в положении: а – стоя; б – сидя

Таблица 22 – Антропометрические данные (в сантиметрах) для определения размеров рабочих мест и зон досягаемости

Рисунок 3 – Зоны досягаемости моторного поля рабочего места:

а – в горизонтальной плоскости; б – в вертикальной плоскости; I - при работе в положении сидя; II - при работе в положении стоя; 1 – оптимальная зона; 2 – зона легкой досягаемости; 3 – зона досягаемости; 4 – край рабочей поверхности

Рисунок 4 – Схема определения высоты рабочей поверхности, сиденья и пространства для ног на рабочем месте

Рисунок 5 – Основные параметры диспетчерского пульта управления

Таблица 23 – Высота рабочей поверхности, сиденья и пространства для ног при работе сидя в зависимости от вида работы и роста работника на рабочем месте с регулируемыми параметрами

Таблица 24 – Высота рабочей поверхности при работе стоя в зависимости от тяжести работы и роста работника на рабочем месте с регулируемыми параметрами

Таблица 25 – Размеры рабочего места с нерегулируемыми параметрами

Рисунок 6 – Эскизный эргономичный проект компоновки КТС АРМ. Вид сверху.

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: