Требования к проектированию АСУ

Стремительное развитие возможностей компьютерной техники и ее внедрение в автоматизированные системы управления обостряет одну из ключевых инженерно-психологических проблем – распределение функций между человеком и автоматикой. Несмотря на то, что автоматика предназначена для облегчения и упрощения трудовой деятельности человека, уменьшения допускаемых им ошибок, снижения численности персонала, повышения эффективности и безопасности процессов управления, именно автоматизация является причиной многих аварий и катастроф. Они происходят в различных областях техники, в том числе таких, как авиация, космонавтика, атомная энергетика и т.д.

При разработке новых технических объектов существует тенденция к полной автоматизации, жесткому контролю за действиями операторов, что объективно приводит к вытеснению человека из процессов управления. В частности, в космонавтике это выражается в приоритете автоматических режимов управления, считающихся основными, штатными, над полуавтоматическими и ручными режимами; например, в авиации внедряются новые технологии управления, в которых автоматика может вмешиваться в действия экипажа.

С развитием автоматизации роль человека в управлении меняется и приобретает черты диспетчера, планировщика автоматики. оператор вводит в компьютер общие цели, получая информацию о выполнении поставленных задач на дисплеях, а компьютер реализует непосредственное управление. Поэтому, исключая из деятельности операторов относительно простые исполнительные операции, автоматизация приводит к необходимости выполнения новых, более сложных действий, связанных с программированием средств автоматики. Соответственно возникают и новые виды ошибок. Развитие автоматизации и возникающие при этом психологические проблемы определяют актуальность поиска новых решений проблемы распределения функций между человеком и автоматикой.

Высокий уровень автоматизации производственных процессов порождает ряд специфических психологических проблем в сфере человеко-машинного взаимодействия, связанных с пассивностью и снижением ведущей роли операторов в управлении.

Во-первых, даже новейшие автоматизированные системы не свободны от ложных срабатываний сигнализации предупреждения об опасности. Это увеличивает напряженность в деятельности операторов и приводит к снижению безопасности.

Во-вторых, срывы автоматического оборудования вызывают недоверие к нему операторов. Если пользователь имеет свободу выбора, он обычно не выбирает то, чему он не доверяет. операторы могут не доверять автоматике даже при ее нормальном функционировании и стремиться выполнять управление в ручном режиме.

В-третьих, в связи с автоматизацией возрастают требования к квалификации операторов. Они должны уметь работать с оборудованием как в ручном, так и в автоматическом режиме. Кроме того, чисто автоматический режим лишает оператора практики ручного управления. Эта потеря профессионализма может стать причиной затруднений в ситуации, когда необходимо использовать ручной способ управления системой.

В-четвертых, проектировщикам не всегда удается предусмотреть все новые проблемы, создаваемые автоматизированными системами, и обеспечить должное качество их работы при определенном сочетании негативных факторов. А оператор, полностью доверяющий автоматике, может не обнаружить даже, казалось бы, очевидное несоответствие ее функционирования характеру сложившейся ситуации. Он излишне полагается на автоматику и не замечает возникшие отклонения в ее работе. На практике именно это обстоятельство приводило к трагическим последствиям.

В-пятых, автоматизация превращает операторов скорее в наблюдателей, чем в активно управляющий персонал. Оператор может оказаться психологически неподготовленным к тому, чтобы взять на себя управление в неожиданно возникшей аварийной ситуации.

Общая тенденция развития индустрии заключается в быстрой и непрерывной централизации, что означает рост размеров и сложности систем. конструкторы больших и сложных промышленных установок рассчитывают на те инструкции, которые регламентируют функции операторов, и на освоение ими этих функций в ходе тренировок. Они склонны отвергать другие пути приспособления машины к естественным возможностям человека. объяснения самых крупных происшествий в промышленности по причине человеческих ошибок часто строятся на основе поверхностного анализа. В результате выдвигаются требования администрации: "Лучше тренируйте операторов и строже контролируйте точность выполнения инструкций". Ясно, что эти меры не решат проблемы, а требования к недопущению всякого рода происшествий становится все более жесткими. Эти требования сводятся к тому, что большие установки должны быть сконструированы и построены таким образом, чтобы вероятность угрозы сбоев и потерь была минимальной, а свобода действий операторов - как можно больше ограничена.

Такой простейший практический подход к задаче распределения функций можно назвать техноцентрическим подходом. Он заключается в том, чтобы передать как можно больше функций машине. Однако с этим подходом связан довольно значительный риск. Если человек не наделен функциями, когда система работает нормально, маловероятно, что он сможет действовать эффективно при ручном дублировании в аварийной ситуации.

Машиноцентрическому или техноцентрическому подходу к распределению функций между человеком и машиной в сложных системах противопоставляется антропоцентрический подход к человеку и технике. Его ключевое положение заключается в том, что проектировать следует не систему «человек – машина», а систему деятельности человека-оператора.

Проект должен создаваться на основе системы критериев, учитывающих базовые свойства человека. При таком подходе вначале проектируется деятельность человека и вытекающие из нее функции, и лишь после этого разрабатываются технические устройства как средства, орудия труда. Машина должна обеспечивать усиление функций человека, обеспечивать эффективное протекание сформированной деятельности и как ее результат – наиболее целесообразное использование системы для достижения заданных целей.

Однако на пути внедрения антропоцентрического подхода имеются существенные препятствия; вообще еще неясно, как по заданному проекту деятельности построить адекватную этому проекту машину.

В то же время разработаны и другие концепции. Так называемый равнозначный подход к автоматизации определяет, что при автоматизации техники разработчики (через создаваемые ими программы автоматики) и операторы должны попеременно осуществлять ведущую роль в управлении, нести равную ответственность и иметь равную значимость в обеспечении надежности управления.

на надежность современной сложной техники в непредвиденных ситуациях негативно влияют недостатки программ автоматики, с помощью которых разработчики реализуют свои представления о процессах управления, в том числе осуществляемых человеком. Преодолеть указанные недостатки можно за счет резервирования или замены автоматики оператором. Однако в силу изначальной неизвестности непредвиденных ситуаций даже профессионалы также могут принимать в них неправильные решения, которые будут связаны с высокой субъективной сложностью деятельности. В этих случаях необходимо осуществление такой функции техники, как резервирование оператора автоматикой в ходе выполнения им профессиональных функций. Тем самым распределение функций между оператором и автоматикой должно строиться по логике их взаимного резервирования.

Считается, что принцип взаимного резервирования представляет собой новое решение проблемы распределения функций между оператором и автоматикой и позволяет формировать гибкую стратегию изменения степени автоматизации в процессах управления сложной техникой. Резервирование автоматики оператором происходит в случае возникновения отказов техники или непредвиденных ситуаций посредством снижения им степени автоматизации; обратное резервирование оператора автоматикой осуществляется при превышении предельно-допустимой субъективной сложности деятельности путем принудительного повышения степени автоматизации процессов управления. Как следствие, полуавтоматические режимы в процессах управления должны быть основными. Автоматические и ручные режимы должны быть резервными, используемыми для страховки оператора и автоматики соответственно.

4. ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ ПРИ ПРОФЕССИОНАЛЬНОМ

ОТБОРЕ СПЕЦИАЛИСТОВ АСУ