7-2. Prakseologiczne ujęcie projektowania          układów antropotechnicznych

dr inż. Leonard Hempel - Politechnika Gdańska

7-2.7. Rozdział funkcji między człowieka i obiekt techniczny

W obecnych czasach pojawiły się obiekty techniczne (maszyny), mogące wypełniać niektóre intelektualne funkcje człowieka (myślenie, sterowanie, organizacja). Doprowadziło to do tego, że w niektórych zadaniach możliwości człowieka i maszyn w systemach stały się współmierne, co wymaga podziału funkcji między człowieka i maszynę

7-2.7.1. Porównanie możliwości człowieka i maszyny

W celu porównania możliwości człowieka i maszyny stosuje się następujące kryteria (7-2. fol.12) [12], [14]:

- komórka nerwowa potrzebuje 10-2 s na przyjęcie informacji, a EMC uzyskuje tę czynność w 10-7 s (obecnie nawet szybciej), a więc szybkością, dokładnością i objętością przyjmowania poszczególnych sygnałów współczesna EMC wielokrotnie przewyższa człowieka. Jednak jednoczesne opracowanie informacji przez mózg w znacznym stopniu kompensuje tę przewagę i daje nadal człowiekowi pierwszeństwo w przyjmowaniu złożonych kompleksów sygnałów i obrazów, ponieważ człowieka cechuje stałość przyjmowania (rozmiarów, formy, światła), powodująca odbiór niezależnie od warunków przedstawienia przedmiotu (oddalenia, położenia w polu widzenia czy oświetlenia)
- ogólną objętość ludzkiej pamięci szacuje się na setki milionów bitów, a EMC przekazuje taką liczbę informacji, których nie potrafi człowiek; jednocześnie w pamięci człowieka każdy wskaźnik pracy systemu zwykle jest włączony w taką liczbę rozmaitych połączeń, których jeszcze nie potrafi realizować żadna EMC (przewaga maszyny pojawia się przy danych jednoimiennych; pamięć maszyny można całkowicie wymazać, natomiast pamięć człowieka ? nie)
- maszyna nie dysponuje taką liczbą różnych programów przeobrazowania (przetworzenia) oraz połączenia informacji, jaką dysponuje człowiek i nie potrafi rozwiązać zadań o dużej nieokreśloności, lecz przy rozwiązywaniu pojedynczych zadań z dużą liczbą jednorodnych i wzajemnie powiązanych danych maszyna znacznie przewyższa możliwości człowieka
- w takich zadaniach ruchowych (motorycznych), jak: szybkość czy dokładność, maszyna bezwarunkowa przewyższa człowieka, ale „wejścia” i „wyjścia” człowieka są bardziej elastyczne niż maszyny
- człowiek w systemie występuje jako składnik zdolny w dużym stopniu do samoorganizacji na różnych poziomach; potrafi znaleźć drogę do zachowania pracy systemu w celu osiągnięcia celu i wykorzystuje swoje doświadczenie
- charakter oddziaływań zewnętrznych i wewnętrznych, jakim podlegają człowiek i maszyna jest krańcowo różny; człowiek szybko się męczy i wymaga okresowego odpoczynku, nie jest w stanie przez długi czas koncentrować uwagi na określonym obiekcie, jest wrażliwy na różne stresowe sytuacje i podlega wpływowi różnych subiektywnych czynników, ale jest zdolny do samokontroli stanu zdrowia i zapobiegania wielu niesprawności organizmu, a maszyna tego nie potrafi.

Funkcje człowieka w procesie sterowania

Człowiek w procesie sterowania powinien:

- rozpoznawać sytuację w całości według licznych, złożenie powiązanych charakterystyk oraz przy niepełnej informacji o niej
- rozwiązywać zadania, w których brak algorytmu i nie ma wyraźnych zasad przetwarzania informacji
- indukcyjne myśleć, czyli tworzyć uogólnienia na podstawie pojedynczych faktów, szczególnie przy niepełnej informacji o zadaniu,
- rozwiązywać zadania, w których jest wymagana elastyczność i dostosowanie do zmieniających się warunków, szczególnie zdań, które wcześniej trudno jest przewidzieć
- rozwiązywać zadania o dużej odpowiedzialności, w których cena pomyłki jest także duża.

Funkcje maszyny w procesie sterowania

Maszynie celowe jest powierzanie następujących funkcji [4]:

- wypełnienie wszelkich rodzajów obliczeń matematycznych (szybkość działania, dokładność)
- wykonywanie jednakowych, powtarzających się operacji według zadanego algorytmu
- przechowywanie w pamięci jednorodnych informacji w celu wykorzystania w obliczeniach i szybkiego przekazywania odpowiedzi na pytania operatora
- rozwiązywanie zadań wymagających dedukcyjnego myślenia, tj. otrzymania na podstawie ogólnych reguł rozwiązań dla szczególnych przypadków
- wykonanie działań wymagających szybkiej reakcji na rozkaz

 

7-2.7.2. Zasady rozdzielenia funkcji między człowieka i maszynę

N. Wiener w żartobliwej formie powiedział: „oddajcie człowiekowi to co ludzkie, a maszynie cyfrowej to co maszynowe, w tym powinna zamykać się istota prowadzenia prac przy organizowaniu wspólnych działań ludzi i maszyn” [4].

Podstawowa trudność to rozpoznanie, która funkcja w systemie sterowania jest „ludzka”, a która „maszynowa”.

Rozpoznanie takie ułatwiają następujące zasady (7-2. fol.13)[4]:

- przeważających możliwości – zasada ta opiera się na przeświadczeniu, że kto lepiej wykonuje daną funkcję, temu należy ją zlecić; zasada ta wymaga zastosowania zbioru wskaźników funkcjonowania całego systemu (działalność, szybkość działania, niezawodność, koszt realizacji tych rezultatów, efektywność działania) w celu określenia badanej przewagi
- maksymalizacja wskaźników całego systemu – zasada ta opiera się na przeświadczeniu, że najlepszy rozdział funkcji to taki, dzięki któremu uzyskuje się wysokie wskaźniki pracy całego systemu (a nie oddzielnie maszyny i ludzi). Pojawia się tu problem polioptymalizacji rozwiązań elementów systemu i jego struktury
- optymalizacji objętości informacji w systemie sterowania – zasada ta przewiduje taki udział funkcji, przy którym liczba informacji napływającej do człowieka i maszyny oraz szybkość jej zaprezentowania odpowiada możliwościom zarówno człowieka, jak i maszyny w jej przyjmowaniu i przetwarzaniu, uwzględniając obciążenie człowieka i maszyny w danej chwili w systemie sterowania. Należy pamiętać o stopniu nieokreśloności poszczególnych zadań - im więcej czynników należy uwzględniać przy dawaniu odpowiedzi, tym większa przewaga człowieka
- wzajemnego dopełnienia – zasada ta polega na wykorzystaniu w procesie wspólnych możliwości człowieka i maszyny, a w przypadku konieczności rozdzieleniu między nimi poszczególnych funkcji podczas pracy. Wprowadzenie do współczesnych systemów C – OT – O środków i systemów technicznej kontroli parametrów psychofizycznych i fizjologicznych organizmu pozwoli, za ich pomocą, na dostosowanie maszyny do aktualnych możliwości człowieka. Takie systemy mogą, np.:

- filtrować błędne działania człowieka (komputer pyta czy na pewno skasować tekst?)
- włączać techniczne rezerwowanie czynności człowieka, jeżeli ten zawiedzie (przy utracie świadomości przez maszynistę pociągu automat włącza hamulce)
- zmieniać formę przedstawiania informacji i jej zawartości w zależności od psychofizycznego stanu człowieka
- odpowiedzialności – zasada ta przewiduje uwzględnienie podziału „odpowiedzialności” między człowieka i maszynę przy rozwiązywaniu zadań; zasada uwarunkowana jest z jednej strony niezawodnością obiektów technicznych, a z drugiej strony
- szerokością i elastycznością zdolności człowieka do przystosowaniu się do warunków, jego zdolności do szukania optymalnych rozwiązań w warunkach nieokreśloności i w nieprzewidywanych sytuacjach, dlatego najbardziej odpowiedzialne zadania w systemach sterowania należy powierzać człowiekowi
- aktywności i zadowolenia operatora – zasada ta wynika z naturalnego dążenia człowieka do aktywnej „samorealizacji” w działalności i „samopotwierdzenia” na podstawie wyników wykonywanej pracy. Dlatego nie wystarczy zostawić człowiekowi tylko te funkcje, z którymi nie może sobie poradzić maszyna, lecz należy specjalnie obciążyć go wypełnieniem tych zadań, przy których może się aktywnie wykazać, natomiast maszyna może robić wszystkie rutynowe i nietwórcze zadania. Nie należy jednak nigdy zapominać, że zadania niebezpieczne dla zdrowia człowieka należy przekazać maszynie
- łatwości nauczania operatora i formowania jego indywidualnego stylu - zasada ta
wymaga, aby przy określaniu funkcji człowieka brać pod uwagę czynnik strat środków i czasu potrzebnego do wyboru i szkolenia operatorów oraz możliwości wyrobienia sobie przez nich swojego stylu działania.

Omówiony problem rozdziału funkcji istnieje tylko w sferze procesów informacyjnych i decyzyjnych. Rozdział funkcji z punktu widzenia strat energetycznych jest rozwiązywany w prosty sposób: człowiekowi zostawia się takie zadania ruchowe, które nie przeciążają go i jednocześnie stwarzają wymagany poziom aktywności i motoryczności.

Rozdział funkcji jest procesem wieloetapowym, zawiera etap wstępnego rozdziału i wiele etapów korekcji tego rozdziału, w miarę zwiększania się danych o pracy systemu i zadań człowieka w tym systemie