7-2. Prakseologiczne ujęcie projektowania układów antropotechnicznych |
|
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