Важнейшим понятием надежности является отказ. Под последним понимают частичную или полную утрату свойств технического устройства, которая существенным образом снижает или приводит к полной потере его работоспособности.
Эргономику интересует прежде всего надежность оператора и его влияние на надежность всей системы.
Под отказом оператора необходимо понимать такие его действия (или бездействия), которые ведут к отклонению выходных параметров системы за допустимые пределы или к нарушению норм, регламентирующих ее работу. Это говорит о том, что под отказом понимают не все ошибочные действия оператора, а лишь те предельные погрешности, которые приводят к нарушению функционирования системы.
Вероятность появления отказа в результате совершения ошибки можно определить из соотношения:
Где Qi. - вероятность появления отказа в результате совершения i-й ошибки;
Fi - вероятность того, что при совершении i ошибки произойдет отказ;
Рi. - вероятность i-й ошибки;
ni - число аналогичных операций.
Если появление отказа обусловлено сочетанием двух ошибок, то
Где P1 и Р2 - вероятность совершения этих ошибок.
Общая вероятность появления отказа определяется из выражения
Где QT - вероятность того, что в результате совершения человеком одной или нескольких ошибок, относящихся, по крайней мере, к одному из n классов ошибок, возникнут условия для появления отказов.
Данный метод расчета лучше всего подходит к анализу повторяющихся ручных операций.
Предлагаемый метод, как и все другие количественные методы определения надежности оператора, предусматривает предварительный сбор исходных данных о вероятности появления ошибок и отказов.
На рис. 3.2. приведены определенные аналогии между человеком и машиной при анализе отказов.
Сопоставляя проблему точности и надежности, необходимо обратить внимание на следующее. Когда речь идет о надежности, то упор делают на анализ возможности оператора функционировать в экстремальных условиях, а также на его способность выполнять заданные функции в течение определенного промежутка времени.
Рис. 3.2. Сравнительная схема свойств и состояний устройств (а) и человека (б).
Действительно, в нормальных условиях работы оператор может совершать ошибки, которые не выходят за допустимые пределы, т. е. обеспечивается заданная точность работы, а при неблагоприятных условиях внешней среды либо наличии эмоционального напряжения ошибки начинают выходить за допустимые пределы и их не обходимо учесть как отказы.
То, что в расчетах точности и надежности иногда используют одинаковые методы расчета, не является показателем идентичности проблемы точности и надежности. При определении точности деятельности опера тора в качестве исходных данных используют ошибки, а при расчете надежности - понятие "отказ".
В качестве количественных критериев при оценке надежности человека-оператора можно взять следующие показатели: среднее время между двумя отказами; общее число отказов за данный промежуток времени; вероятность удовлетворительной безотказной работы в течение определенного отрезка времени.
Выделяют три группы факторов, влияющих на надежность человека: совершенство аппаратуры с учетом инженерно-психологических требований; степень обученности персонала; индивидуальные различия по надежности.
Рассмотрим некоторые факторы, относящиеся к третьей группе.
1. Прежде всего это "долговременная выносливость", которая определяется как способность человека противостоять утомлению и сохранять работоспособность в течение заданного промежутка времени. Работоспособность - это способность человека выполнять определенные функции в течение определенного времени. Судить о работоспособности можно по утомлению. Чем выше утомление, тем ниже работоспособность. Работоспособность изменяется в процессе труда по определенным фазам. Можно выделить три основные фазы.
Первая фаза - вхождение в работу - характеризуется нарастанием работоспособности. До работы характеристики психических и физиологических функций не соответствуют требованиям работы. Скорость и точность действий оператора в этот период низкие.
Вторая фаза - период относительно устойчивой работоспособности. Деятельность оператора становится гармоничной, обеспечивающей оптимальную скорость и точность действий. Ее продолжительность определяется характером работы и под готовкой оператора.
Третья фаза характеризуется снижением работоспособности, вызванным утомлением, что проявляется в нарушении динамики психических процессов. При этом возрастает время реакции, снижается точность движений, ухудшаются сложные навыки, координация движений, сенсорные и интеллектуальные функции.
Необходимо учесть, что в процессе утомления не все функции снижаются в равной мере. В ряде случаев наблюдается ухудшение активных и улучшение неактивных функций. Это свидетельствует о том, что чередование различных видов деятельности (активный отдых) способствует более длительному сохранению работоспособности. Имеются специальные методы изучения состояний тех или иных психофизиологических характеристик, по которым можно судить о степени утомления. Сопоставив их с такими производственными показателями, как скорость, точность и т. д., можно сделать заключение об уровне работоспособности человека.
Методы повышения работоспособности человека различные. Это - рационализация режимов труда и отдыха, механизация тяжелых работ, снижение нагрузки на сенсорные и интеллектуальные компоненты деятельности и т. д.
2. Следующей индивидуальной характеристикой по надежности является устойчивость к факторам внешней среды (шум, вибрация, температура и т. д.). Здесь важное значение для решения задачи надежности имеет улучшение факторов внешней среды, обеспечение в определенной мере адаптации обслуживающего персонала к внешним условиям, а также профессиональный отбор, благодаря которому удастся подобрать персонал, лучше противостоящий тем или иным факторам.
3. Помехоустойчивость - способность человека противостоять отвлекающим факторам, в основе которых лежат свойства внимания, заключающиеся в способности поддерживать внимание на заданном уровне даже при наличии помех. Особое значение приобретает это качество в тех условиях, когда оператор должен выполнять заданную деятельность в условиях помех, которые по своему содержанию оказываются близкими к полезным сигналам. В связи с этим возникают две проблемы: первая связана с изучением структурных взаимоотношений сигнал - шум и возникающей в связи с этим необходимостью реорганизации труда; вторая - это собственно индивидуальные качества человека, связанные с помехоустойчивостью. Решаться она может либо с помощью обучения, либо путем профессионального отбора.
4. Спонтанная отвлекаемость также представляет собой свойство внимания. Однако в данном случае речь идет об отвлечении не в результате помех, а в результате спонтанных колебаний внимания, особенно в условиях монотонной работы. Это приводит к проблеме бдительности, под которой понимают готовность осуществлять нужную работу в режиме пассивного наблюдения.
5. Реакция на непредвиденные раздражители. В случае непредвиденного сигнала иногда наблюдается период "психической рефракторности", когда восприятие сужается и концентрируется лишь на источнике этого раздражителя, не замечая другие важные сигналы.
6. Переключаемость внимания. Сокращение времени на "вхождение" в деятельность по выполнению новой задачи.
7. Устойчивость к действию факторов среды (температуре, давлению, влажности, вибрации, шуму, ускорению и т.п.).
Важное значение в обеспечении надежности работы имеет эмоциональная устойчивость оператора, представляющая собой способность человека критически мыслить и принимать правильные решения в экстремальных условиях. Дело в том, что одной из основных характеристик надежности системы является способность сохранять свои функции в условиях определенных перегрузок. У человека это свойство проявляется в эмоциональной устойчивости.
С этой проблемой мы познакомились раньше. Данная характеристика, как известно, может быть выявлена в экспериментальных условиях. Критерием надежности по указанному фактору является, с одной стороны, сравнение работы оператора в обычных условиях и при наличии эмоциональных факторов. С другой стороны, предлагается анализировать отдельные компоненты деятельности, а затем, выявив их весовые коэффициенты, определить общий показатель надежности. Например, в условиях слежения за целью анализируется соотношение времени успешного выполнения задания и общего времени. Тогда коэффициент слежения r можно определить следующим образом:
Где t - время совпадения следящей системы с целью;
Т - общее время выполнения программы.
В дальнейшем сопоставляется коэффициент управления в нормальных условиях с коэффициентом в экстремальных условиях. Коэффициент надежности по данной функции определяется из выражения
б
Где rэ - коэффициент слежения в экстремальных условиях;
rо - коэффициент слежения в оптимальных условиях.
На основе величины R устанавливают оценку в баллах уровня квалификации w.
Общая оценка уровня квалификации (по критерию надежности, связанной с эмоциональной устойчивостью) определяется из соотношения
,
Где Wop - общая оценка квалификации в баллах;
k1, k2, … , kn - веса основных функций структуры;
ν10, ν20, … , νn0 - оценка в баллах эффективности выполнения каждой из функций;
n - количество функций.
В основном были рассмотрены качественные критерии надежности оператора Важное значение имеют и количественные критерии, которые могут дать результаты, сопоставимые с количественными методами оценки технических звеньев и всей системы в целом.
Количественно вероятность отказа технического устройства до момента t можно выразить функцией
Тогда функция надежности, описывающая вероятность безотказной работы как противоположное событие можно определить по выражению
Пример вычисления надёжности показан на рисунке 3.3., на котором приведены экспериментальные данные для элемента, рассчитанного на работу в течение 50 ч. Испытывалось 500 элементов. Регистрировалось число отказов и количество исправных элементов, работающих в течение каждого часа. Рассматривая надежность как долю времени, в течение которого работает каждый из них, ее можно выразить следующим образом:
Где F(t) - функция надежности;
S - число исправных элементов в данный промежуток времени;
N - общее число элементов.
На основе экспериментальных значений надежности можно построить эмпирическую кривую зависимости надежности от времени работы. Кривая имеет экспоненциальную форму и проходит очень близко от теоретической кривой, описываемой выражением (рис. 3.3.б)
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30
