Надежность человека как звена сложной технической системы (стр. 2 из 3)
Tj - среднее время выполнен" операции j - го вида.
Вероятность безошибочного выполнения всей операции в целом определяется при экспоненциальном распределении времени:
,где
- число выполняемых операций j - го вида;r - число различных видов операций (j = 1, r).
Коэффициент готовности характеризует вероятность включения человека-оператора в работу в любой произвольный момент времени:
,где Тб - время, в течение которого человек не может принять поступившую к нему информацию;
Т - общее время работы человека-оператора.
Восстанавливаемость оператора оценивается вероятностью исправлений им допущенной ошибки:
,где РК - вероятность выдачи сигнала контрольной системой; Робн - вероятность обнаружения сигнала оператором; РН - вероятность исправления ошибочных действий при повторном выполнении всей операции.
Этот показатель позволяет оценить возможность самоконтроля оператором своих действий и исправления допущенных им ошибок.
Своевременность действий оператора оценивается вероятностью выполнения задачи в течение заданного времени:
,где f (t) - функция распределения времени решения задачи оператором; t" - лимит времени, превышение которого рассматривается как ошибка.
Эта же вероятность может быть определена и по статистическим данным как:
,где N и Nнс - общее и несвоевременное выполненное число задач.
Точность - степень отклонения измеряемого оператором количественного параметра системы от его истинного, заданного или номинального значения.
Количественно этот параметр оценивается погрешностью, с которой оператор измеряет, устанавливает или регулирует данный параметр:
,где Аи - истинное или номинальное значение параметра; Аон фактическое измеряемое или регулируемое оператором значение этого параметра.
Значение погрешности, превысившее допустимые пределы, является ошибкой и ее следует учитывать при оценке надежности.
Точность оператора зависит: от характеристик сигнала, сложности1,! задачи, условий и темпа работы, функционального состояния нервной системы, квалификации, утомляемости и других факторов.
Оценка надежности системы "человек-машина". Прежде чем приступить к рассмотрению надежности системы "человек - машина", следует пояснить основные положения теории надежности технических систем, поскольку эти понятия надежности (с учетом специфических особенностей человека) применимы к данной системе,
Под надежностью системы (или ее элемента) понимают свойство выполнять заданные функции в течение определенного времени при заданных условиях работы. Надежность следует понимать как совокупность трех свойств: безотказности, восстанавливаемости и долговечности. Фундаментальным понятием теории надежности является понятие отказа. Под отказом понимают случайное событие, состоящее в том, что система (элемент) полностью или частично утрачивает свою работоспособность, в результате чего заданные системе (элементу) функции не выполняются.
Оценка надежности системы "человек - машина" может производиться различными методами: аналитическим, экспериментальным, имитационным. На этапах проектирования преобладаю расчетные методы, которые основаны на статистических данных о надежности и скорости выполнения заданных функций оператором, с надежности технических средств, влиянии различных факторов внешней среды на надежность техники, взаимном влиянии оператора и техники и пр.
В системотехническом методе оценки надежности СЧМ чело представляется в виде компонента системы.
При этом выделяют следующие случаи оценки надежности системы при взаимодействии технических средств и человека-оператора при допущении, что отказы техники и ошибки оператора являются редкими, случайными независимыми событиями, что появление более одного однотипно; события за время работы системы от t0 до t0 + t практически невозможно, что способности оператора к компенсации ошибок и безошибочно работе - независимые свойства оператора.
Если компенсация ошибок оператора и отказов техники невозможна, то вероятность безотказной работы системы:
,где
- вероятность безотказной работы технических средств течение времени 
;P0 (t) - вероятность безошибочной работы оператора в течение времени t при условии, что техника работает безотказно;
t0 - общее время эксплуатации системы;
t - рассматриваемый период работы.
При "мгновенной" компенсации ошибок оператора с вероятностью р вероятность безотказной работы системы:
,В случае компенсации только отказов технических средств вероятность безотказной работы системы:
,где
- условная вероятность безотказной работы системы в течение времени (t0 + t) с компенсацией последствий отказов, при условии, что в момент 
произошел отказ.Вероятность безотказной работы системы с компенсацией ошибок оператора и отказов технических средств:
.Выигрыш в надежности по вероятности безотказной работы Gр за счет компенсации ошибок и отказов характеризуется отношением:
.Выигрыш надежности увеличивается с ростом р и
, т.е. с увеличением уровня натренированности оператора на компенсации отказов и ошибок.Если рассматривать системы по степени непрерывности участия человека в процессе управления, то для каждого из этих типов существуют соответствующие критерии надежности.
Для систем первого типа таким критерием является вероятность безотказного, безошибочного и своевременного протекания управляемого процесса в течение заданного времени t. Такое протекание процесса возможно в следующих случаях:
1) технические средства работают исправно;
2) произошел отказ технических средств, но при этом: оператор безошибочно и своевременно выполнил требуемые действия по ликвидации аварийной ситуации;
3) оператор допустил ошибочные действия, но своевременно их исправил.
В соответствии с ранее принятыми обозначениями надежность системы "человек - машина" запишется в виде
.Для СЧМ второго типа критерием надежности является вероятность безотказного, безошибочного и своевременного выполнения возникающей задачи. Задача системой может быть выполнена в то; случае, если в требуемый момент времени оператор готов к прием; поступающей информации и, кроме того:
1) в течение паузы и времени решения задачи техника работала безотказно, оператор правильно ц своевременно выполнял требуемые действия или 2) произошел отказ техники, но оператор своевременно устранил его и при решении задачи не допускал ошибок, или 3) при безотказной работе техники оператор допустил ошибку, но своевременно компенсировал ее. Расчет надежности примет вид
,где
- вероятность восстановления техники.Для систем третьего типа критерий надежности такой же, как и втором случае. Задача системой может считаться выполненной, если:
1) в требуемый момент времени техника находится в исправно состоянии, не отказала во время выполнения задачи, действия опера торов были безошибочны и своевременны, или 2) не готовая ил отказавшая техника была своевременно восстановлена, а операторы " допустили ошибок;
3) при безотказной работе техники оператор до пустил ошибку, своевременно компенсировал ее. Расчет надежности этом случае можно вести по формуле
,где
- коэффициент готовности техники.Широкое и многообразное применение техники предъявляет более высокие требования к ее соответствию человеческим возможностям. Современные человеко-машинные системы следует рассматривать как сложные автоматизированные системы, в которые наряду с контурами чисто автоматического регулирована состоящими только из технических звеньев, включены функционируют контуры, замыкаемые через человеческое звено.
Система "человек-машина" в своем развитии проходит три стадии: проектирование, изготовление и эксплуатацию. Правильный и обоснованный учет человеческого фактора на каждой из этих стадий способствует достижению максимальной эффективности и безопасности.