Сетевое издание
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

THE HUMAN ROLE IN INTEGRATED CONTROL SYSTEMS. OPERATIONAL PERSONNEL OF ACS AND OPERATIONAL PERSONNEL OF ACS TP, ENSURING THE FUNCTIONING OF THE SYSTEM

Pakhomova O.I. 1
1 Samara state technical University
The automated control system is divided into two groups according to the role performed by it in the process of functioning of the system: operational personnel and operational. The operational staff are those directly involved in the decision-making process of management and execution functions of the system (in automated control system of technological processes - operators and operators-technologists, in automated enterprise management system, integrated automation, industrial automation and others as operators and decision makers). Operational personnel include persons who ensure the normal operation of the automated control system in accordance with the operating Instructions (performing maintenance work on the system). In addition to the staff of the automated control system, the operation of the automated control system also ensures that maintenance personnel directly in the functioning of the automated control system of not participating and performing repair of faulty technical equipment and troubleshoot software for automated control system - GOST 24.701-86 unified system of standards for automated control systems. Reliability of automated control systems. Fundamentals. So, the system * man-machine* (SMM) is a complex system in which a human operator (a group of operators) interacts with a technical device in the process of production of material values, management, information processing, etc.
the role of man in acs
man-the main link in the system
the system "man-machine"
operational personnel

Введение

Автоматизация производства и управления является инструментом совершенствования управления производства и повышения его эффективности. Она привела к появлению широкого класса человеко-машинных автоматизированных систем различного назначения, без которых невозможно представить современную организацию управления.

Дальнейшее повышение организационной и технической гибкости производства, уровня его автоматизации связано с комплексной автоматизацией управления промышленным предприятием на основе создания интегрированных автоматизированных систем управления, в которых объектом управления становится вся совокупность исследовательских, проектно - конструкторских, организационно - экономических, социальных, технологических, информационных процессов.[1] Бурное развитие техники приводит к тому, что деятельность человека в автоматизированных системах управления (АСУ) играет все большую роль как в развитии современного производства, повышения его эффективности, так и в безопасности людей. Легко понять, что это резко повысило роль человеческого фактора, который теперь выступает прежде всего как фактор психологический. Поэтому если когда-то проблема “человек – техника” решалась на основе простейших антропологических, физиологических и гигиенических данных или просто по здравому смыслу, то сейчас ее решение требует проведения сложных лабораторных экспериментально-психологических исследований. Это обстоятельство породило такую научную дисциплину как инженерная психология.

Состав АСУ ТП

Рассмотрим состав АСУ ТП, основные элементы и их роли. Основными элементами АСУ ТП являются:

  • комплекс технических средств (техническое обеспечение);
  • общесистемная техническая документация;
  • эксплуатационный персонал.

Комплексом технических средств (КТС) называют совокупность управляющих устройств, устройств передачи сигналов и данных, датчиков сигналов и исполнительных устройств, обеспечивающих выполнение функций АСУ ТП. КТС включает структурные элементы сбора и передачи информации, входящие в информационное обеспечение АСУ ТП. Структурные схемы КТС АСУ ТП приведены на рис. 1.

Рисунок 1 – Структурные схемы КТС АСУ ТП

Общесистемная техническая документация состоит из математического (МО) и организационного обеспечений АСУ ТП. В свою очередь МО подразделяется на алгоритмическое и программное обеспечение. Алгоритмическое обеспечение включает описание алгоритмов реализации отдельных функций и общего алгоритма функционирования АСУ ТП. Программное обеспечение (ПО) реализует алгоритмы функционирования и делится на стандартное (СПО) и прикладное (ППО)[3].

Эксплуатационный персонал, в первую очередь технолог-оператор АСУ ТП, является неотъемлемым элементом системы управления.

В АСУ ТП с разомкнутой схемой управления технолог-оператор осуществляет все функции управления либо исполнительными устройствами, либо устройствами локальной автоматики, пользуясь информацией о состоянии объекта и рекомендациями по рациональному управлению, вырабатываемыми ИВК (информационно-вычислительный комплекс). Вывод оперативной информации и рекомендаций (советов оператору) производится либо автоматически, либо по запросу оператора. В других разновидностях АСУ ТП технолог-оператор выведен из контура непосредственного управления, осуществляет контроль за работой системы и задает ей те или иные режимы работы и критерии функционирования. Действия оператора обеспечивают также адаптацию системы при наличии внешних возмущений технологического, производственного и экономического характера.

Роль человека в интегрированной автоматизированной системе управления.

Успех внедрения АСУ и ее эффективность во многом зависят от умелого распределения функций между человеком и машиной. Конечно, проектировщикам АСУ всегда приходится помнить о некоторой условности сравнения возможностей машины и чело­века, иметь в виду его несомненный приоритет в управлении. Тем не менее, вряд ли возможно получить оптимальный симбиоз че­ловека и машины в системе управления, если упускать из вида основные достоинства и недостатки человека и машины и роль человека в АСУ.

Нельзя забывать, что в условиях организационного управле­ния даже самая совершенная вычислительная машина по мно­гим своим "умственным" возможностям пока что на несколько порядков "слабее" среднего человека. Важнейшим и ценнейшим качеством человеческого мышления является его образность и интуиция. Человек мыслит образами, благодаря чему тренированный мозг в считанные секунды создает зрительный, мыслен­ный аналог самого сложного явления, в котором участвуют многие элементы. Для машины решения во многих случаях либо непосильны вообще из-за трудностей формализации задач, либо требуют таких боль­ших затрат машинного времени, что такой путь достижения цели становится бессмысленным. [4]

Очень ценным является то обстоятельство, что, владея интуицией, человек принимает в большинстве своем достаточно правильные решения при существенном недостатке исходных данных. В этом случае человек подсознательно, почти машинально, использует весь свой накопленный опыт.

Но следует иметь в виду, что современные задачи, особенно оперативного управления, очень сложны и часто выходят за рамки возможностей и образного мышления. Зрительный прав­доподобный образ даже опытному руководителю в ряде случаев создать не удается из-за отвлеченности понятий. В то же время слишком приближенные управленческие решения, как правило, недопустимы. Во всех этих случаях машина является незамени­мым помощником человека. Человек решает такие задачи в ин­терактивном режиме, т.е. в режиме человеко-машинного диало­га, используя эвристические и другие методы, весь свой опыт. Свойства человека, работающего в системе управления, учитываются конструктором устройств ЭВМ и организацион­ной техники, имея в виду главную цель — повысить качество принимаемых управленческих решений и при этом не превзойти физиологические возможности человека в восприятии подавае­мой ему информации. Так, приборы, за которыми следит опера­тор, должны устанавливаться в местах, удобных для обзора, кнопки и рычаги управления — на уровне руки и т.д.[2] Скорость и объемы передачи информации для нормального восприятия ее человеком увязываются с психофизиологически­ми возможностями оператора соответствующих устройств.

Человек – главное звено система «человек-машина»

Независимо от степени автоматизации, человек остается главным звеном системы «человек — машина». Именно он ставит цели перед системой, планирует, направляет и контролирует весь процесс ее функционирования. Поэтому деятельность оператора является исходным пунктом инженерно-психологического анализа и изучения. Деятельность оператора имеет ряд особенностей, определяемых следующими тенденциями развития современного производства.

Развиваются системы дистанционного управления. Человек все более удаляется от управляемых объектов, о динамике их состояния он судит не по данным непосредственного наблюдения, а на основании восприятия сигналов от устройств отображения информации, имитирующих реальные производственные объекты. Осуществляя дистанционное управление, человек получает необходимую информацию в закодированном виде, что обусловливает необходимость декодирования и мысленного сопоставления полученной информации с состоянием реального управляемого объекта.

Увеличение сложности и скорости течения производственных процессов выдвигает повышенные требования к точности действий операторов, быстроте принятия решений в осуществлении управленческих функций. В значительной мере возрастает степень ответственности за совершаемые действия, поскольку ошибка оператора при выполнении даже самого простого акта может привести к нарушению работы всей системы «человек — машина», создать аварийную ситуацию с угрозой для жизни работающих людей. Поэтому работа оператора в современных человеко-машинных комплексах характеризуется значительными увеличениями нагрузки на нервно-психическую деятельность человека, в связи с чем, по-иному ставится проблема критериев тяжести операторского труда. Основным критерием становится не физическая тяжесть труда, а его нервно-психическая напряженность.

В условиях современного производства изменяются условия работы человека. Для некоторых видов деятельности оператора характерно ограничение двигательной активности, которое не только проявляется в общем уменьшении количества мышечной работы, но и связано с преимущественным использованием малых групп мышц. Иногда оператор должен выполнять работу в условиях изоляции от привычной социальной среды, в окружении приборов и индикаторов. И если эти устройства спроектированы без учета психофизиологических особенностей оператора либо выдают ему ложную и искаженную информацию, то возникает ситуация, которую образно называют «конфликтом» человека с приборами.[7]

Процесс разработки и внедрения ИАСУ сопровождается психологическим барьером, преодоление которого во многом зависит от решения проблемы надёжности ИАСУ.[4]

Для нормального функционирования ИАСУ необходимы устойчивые отношения: между людьми и машинными компонентами системы, между людьми в системе управления в целом и её частях, между проектировщиками и персоналом автоматизированной системы. Эти отношения затрагивают область инженерной психологии, проблемы человеческого фактора в социально-психологическом объекте.

Деятельность человека в ИАСУ – это новый вид трудовой деятельности, характеризующийся тем, что в процессе управления человек имеет дело не с реальным объектом, а с его моделями, сохраняющими все свойства реальной системы с точки зрения управления.Человек может непроизвольно оказывать искажающее воздействие на информацию в результате влияния эмоционально-психологических факторов. Поэтому функционирование ИАСУ должно предусматривать разработку комплексных мер, направленных на повышение надёжности и ответственности работников, на их нравственное психологическое состояние.

Повышение степени автоматизации производственных процессов требует от оператора высокой готовности к экстренным действиям. При нормальном протекании процесса основной функцией оператора является контроль и наблюдение за его ходом. При возникновении нарушений оператор должен осуществить резкий переход от монотонной работы в условиях «оперативного покоя» к активным, энергичным действиям по ликвидации возникших отклонений. При этом он должен в течение короткого промежутка времени переработать большое количество информации, принять и осуществить правильное решение. Это приводит к возникновению сенсорных, эмоциональных и интеллектуальных перегрузок.

Рассмотренные особенности операторского труда позволяют выделить его в специфический вид профессиональной деятельности, в связи с чем, для его изучения, анализа и оценки недостаточно классических методов, разработанных психологией и физиологией труда и используемых для оптимизации различных видов работ, не связанных с дистанционным управлением по приборам.

Деятельность оператора

Деятельность оператора в системе «человек — машина» может носить самый разнообразный характер. Несмотря на это, в общем виде она может быть представлена в виде четырех основных этапов.[8]

Прием информации. На этом этапе осуществляется восприятие поступающей информации об объектах управления и тех свойствах окружающей среды и СЧМ в целом, которые важны для решения задачи, поставленной перед системой «человек — машина». При этом осуществляются такие действия, как обнаружение сигналов, выделение из их совокупности наиболее значимых, их расшифровка и декодирование; в результате у оператора складывается предварительное представление о состоянии управляемого объекта: информация приводится к виду, пригодному для оценки и принятия решения.

Оценка и переработка информации. На этом этапе производится сопоставление заданных и текущих (реальных) режимов работы СЧМ, производится анализ и обобщение информации, выделяются критичные объекты и ситуации и на основании заранее известных критериев важности и срочности определяется очередность обработки информации. Качество выполнения этого этапа во многом зависит от принятых способов кодирования информации и возможностей оператора по ее декодированию. На данном этапе оператором могут выполняться такие действия, как запоминание информации, извлечение ее из памяти, декодирование и т. п.

Принятие решения. Решение о необходимых действиях принимается на основе проведенного анализа и оценки информации, а также на основе других известных сведений о целях и условиях работы системы, возможных способах действия, последствиях правильных и ошибочных решений и т.д. Время принятия решения существенным образом зависит от энтропии множества решений. Если же каждому состоянию объекта могут быть поставлены в соответствие несколько решений, то при расчете энтропии нужно учесть еще и сложность выбора из множества возможных решений необходимого.

Реализация принятого решения. На этом этапе осуществляется приведение принятого решения в исполнение путем выполнения определенных действий или отдачи соответствующих распоряжений. Отдельными действиями на этом этапе являются: перекодирование принятого решения в машинный код, поиск нужного органа управления, движение руки к органу управления и манипуляция с ним (нажатие кнопки, включение тумблера, поворот рычага и т. п.). На каждом из этапов оператор совершает самоконтроль собственных действий. Этот самоконтроль может быть инструментальным или не инструментальным. Проведение любого вида самоконтроля способствует повышению надежности работы оператора.

Проблема распределения и согласования функций между человеком и машиной

Эффективное распределение функций базируется на максимальном учете возможностей человека и машины. Общего решения эта проблема не имеет, поскольку каждой системе присущи свои особенности управления и для каждого раза надо по-новому оценивать возможности человека и технических средств ее деятельности.[5]

Согласно предварительному сравнению возможностей, можно предложить следующий вариант распределения функций. Человек должен выполнять следующие функции:

  • индуктивного мышления, т.е. принятие решения на базе неполной информации,
  • обобщения различных фактов, дополняя информацию из собственного опыта;
  • распознавания ситуации в целом по ее отдельными характеристиками, а также неполной информацией о нем;
  • решения задач, относительно которых отсутствуют правила или алгоритмы;
  • решения задач большой ответственности; 
  • выбор средств решения задач в быстро меняющихся условиях, предполагает выявление гибкости и адаптивности

Машине целесообразно передать следующие функции:

  • дедуктивного мышления, т.е. нахождения решения для отдельных случаев на базе общих принципов и правил;
  • выполнения громоздких математических расчетов и выбор известных вариантов решений;
  • охранение большого количества информации;
  • осуществления однообразных операций по известному алгоритму действий;
  • выполнение быстрых действий в ответ на определенную команду

Эти рекомендации имеют обобщающий характер, в каждом же конкретном случае определяющим является эксперимент с моделированием конкретной системы, условий ее функционирования, а также применением определенных принципов. Следует заметить, что сейчас проблема распределения функций между человеком и машиной проявляется как проблема распределения функций между человеком и электронно-вычислительной техникой, которая очень быстро развивается. Кроме этого нужно дифференцировать проблемы, решаемые в реальных масштабах времени, и проблемы, при решении которых ЭВМ используют для научных расчетов и целей управления. Деление функций между составными частями было разным в течение исторического развития трудовых процессов. Сначала от человека к машине переходили двигательные функции, затем функции передачи информации, а теперь и ее приема, переработки и принятия решений. Но это уже проблема "искусственного интеллекта", которая связана с приближением машинных средств решения задач к человеческим.[7]

Заключение

Успешное функционирование автоматизированных систем во многом определяется человеческим фактором. В организационных АСУ в которых человек входит в контур управления и без него оно невозможно, требуется активизировать людей, чтобы они работали, проявляя максимум полезной инициативы. Человек здесь является главным звеном системы управления, его способности и собственно цели в значительной степени влияют на поведение системы, его инициатива и старание определяют объем полезной управляющей информации, вырабатываемой системой. Для стимулирования инициативы работника аппарата управления и интереса его к повышению квалификации очень важно при создании автоматизированных систем управления правильно выбрать критерии оценки труда. Поэтому проектирование ИАСУ помимо разработки информационного, математического, программного, а также технического обеспечения должно включать «машинную» и «человеческую» составляющую ИАСУ в инженерном, социально-психологическом, социологическом и юридическом аспектах.