7-5. Metody modelowe w projektowaniu układów         „człowiek-obiekt techniczny-środowisko”

dr inż. Leonard Hempel - Politechnika Gdańska

7-5.5. Metody opisu i analizy działalności operatora

Wyróżnia się dwie kategorie opisów działalności operatora:

• na poziomie systemu

• na poziomie poszczególnych (wydzielonych) operacji.

7-5.5.1. Opis i analiza działalności na poziomie systemu

Analiza dowolnej działalności przewiduje jej rozdzielenie na poszczególne składniki wg specjalnie wybranych kryteriów lub cech. W zależności od celu wykonuje się analizę o różnym stopniu detalizacji. Na przykład, podczas analizowania działalności operatora można mieć następujące cele:

• analiza istniejącej lub hipotetycznej działalności w celu stworzenia nowej bardziej nowoczesnej

• analiza istniejącej działalności w celu jej optymalizacji

• analiza istniejącej lub formowanej działalności w celu jej modelowania i opisania (a następnie wykorzystania tego opisu do dokładniejszego poznania działalności).

Każdy sposób może być wykorzystany również do węższego celu: przystosowania działalności człowieka do maszyny, przystosowania maszyny do człowieka.

Do opisu ogólnych zależności i właściwości działalności operatora na poziomie systemu można używać różnych metod:

• odzwierciedlania wykazu wykonywanych przez operatora funkcji (niekiedy z uwzględnieniem ich powiązań i warunków realizacji)

• odzwierciedlenia relacji, które łączą operatora z technicznymi ogniwami systemu

• jednoczesnego odzwierciedlenia wykazów funkcji i relacji.

Podstawowe metody opisu (analizy) działalności operatorów w systemach można wstępnie scharakteryzować następująco:

1. Metoda określania wykazu funkcji operatora w systemie (werbalne wyliczenie i opis działań)
   Na początku ustala się wykaz ogólny przewidywanych działań, które może wykonywać operator w danym systemie sterowania. Następnie dla każdego konkretnego sposobu wykorzystania tego systemu zaznacza się te funkcje, które faktycznie wykonuje operator. Po określeniu prawdopodobieństwa pojawienia się poszczególnych operacji można sporządzić wykaz podstawowych (zasadniczych) funkcji, które najczęściej wykonuje operator. W tabeli 1  (fol. nr 13) zamieszczono fragment wykazu sporządzonego przez G. Rabideau [4]. Autor dzieli funkcje operatora na odpowiednie grupy, wychodząc ze związanych z nimi procesów: percepcyjnych, decyzyjnych, komunikowania, motorycznych. W podobnych wykazach mogą być zestawione nie tylko prawdopodobieństwa wykonania poszczególnych funkcji, ale także wskaźniki dokładności i szybkości wykonania tej funkcji, prawdopodobieństwa pojawienia się błędów przy ich wykonywaniu, charakter tych błędów, stopień natężenia (napięcia) przy ich wykonywaniu itp.
   
   

   fol. nr 13 Tabela 1

2. Metoda wieloczynnikowego ważenia
   Istota tej metody polega na połączeniu w jednym ogólnym schemacie najbardziej istotnych czynników i wskaźników określających działalność operatora i przedstawiania tych zmiennych (różnych co do formy, zjawisk, zawartości itp.) z uwzględnieniem ich wag oraz związków w jednej standardowej formie. Metoda ta służy do przedstawienia, z uwzględnieniem hierarchii ważności i wzajemnych powiązań, działań wykonywanych przez operatora w badanym procesie. Aby przeprowadzić opis, należy wyróżnić wszystkie te wskaźniki działania i wszystkie czynniki, których wpływ na badaną działalność uważa się za najbardziej istotny. Następnie, należy określić wszystkie te różnorodne wskaźniki za pomocą bezwymiarowych liczb, np. współczynników wagi lub stopni. W zależności od przypisanego im poziomu hierarchii ważności w badanej funkcji nanosi się je w odpowiedniej podziałce na wykres, uzyskując charakterystyczny dendryt. Długość poszczególnych gałęzi symbolizuje wagę każdego kryterium lub czynnika w działalności operatora. Zasadę tworzenia dendrytu pokazano na foliogramie  fol. nr 14.
   
   

   fol. nr 14 Schemat wieloparametrowo - ważonego opisu systemu

3. Metoda opisu organizacji przestrzennej
   Celem opisu działania operatora jest ustalenie i analiza wzajemnego położenia operatora i technicznych elementów systemu oraz występujących między nimi połączeń informacyjnych. Przykłady stosowania tej prostej i wygodnej metody pokazano na foliogramach. Foliogram  fol. nr 15 ilustruje sposób prezentowania połączeń informacyjnych operatora sterującego zespołem obiektów technicznych Omawiana metoda może być również zastosowana do badania przebiegu informacji między grupą operatorów w systemie sterowania (załoga statku, załoga samolotu itp.).
   
   

   fol. nr 15 Metoda opisu organizacji przestrzennej 1

   Stosowaną przez M. de Montmollin metodę opisu organizacji przestrzennej pulpitu sterowania pokazano na foliogramie  fol. nr 16. Na foliogramie  fol. nr 17 przedstawiono schemat służący do analizy obciążenia kanałów łączności między członkami załogi samolotu, a na foliogramie  fol. nr 18 zamieszczono przykład formularza do oceny liczebności połączeń radiowych załogi samolotu w czasie określonego etapu lotu.
   
   

   fol. nr 16 Metoda opisu organizacji przestrzennej 2

   fol. nr 17 Metoda opisu organizacji przestrzennej 3

   fol. nr 18 Metoda opisu organizacji przestrzennej 4

   Po przeprowadzeniu odpowiedniej liczby badań wyniki można opracowywać statystycznie.

7-5.5.2. Podstawowe metody opisu (analizy) działalności operatorów                  na poziomie operacji

Na poziomie operacji można stosować następujące metody:

1. Metoda grafów

   Metoda ta służy do szybkiego przedstawienia poszczególnych charakterystyk działalności człowieka w systemie sterowania.

   Na przykład, graf oceny przez operatora wskazań czujnika przedstawiony na foliogramie  fol. nr 19 opisuje następujące czynności: operator zamierza włączyć czujnik (p), który może być włączony (A) lub wyłączony (B); jeżeli nie jest włączony, to go włącza (C), następnie sprawdza (q) zgodność wskazań z zadanym programem; jeżeli jest zgodność, to kontynuuje kontrolę pracy systemu (D), jeżeli nie ma zgodności (E), to steruje systemem (F), aby przywrócić zgodność z programem.

   fol. nr 19 Metoda grafów

   Można do takich schematów dołączyć skalę czasową i proces przetwarzania przedstawić w funkcji czasu.

2. Metoda diagramu etapów operatywnych

   W tej metodzie, opracowanej przez M. Kurke [7], sposoby przetwarzania informacji i działania operatora oznacza się geometrycznymi znakami, a linie łączące znaki obrazują następstwo działań  (fol. nr 20).

   fol. nr 20 Metoda diagramu etapów operatywnych

   
   
3. Metoda opisu algorytmicznego

   Algorytm pracy systemu jest rozumiany jako zbiór elementarnych operacji przetwarzania informacji i warunków logicznych, określających kolejność występowania tych operacji, który rozwiązuje postawione zadanie.

   Metoda ta daje najlepsze wyniki przy analizie istniejących systemów.

4. Metoda algorytmów (algorytmów organizacyjnych)

   Metoda ta pozwala graficznie przedstawić wszystkie logiczne warunki, które bierze się pod uwagę podczas rozwiązywania zadań w procesie sterowania. Na przykład, takim zadaniem może być wykrycie przez operatora przyczyny tego, że temperatura oleju w silniku przekroczyła dopuszczalną wartość. Przyczyna może być wykryta na drodze przeglądu warunków logicznych. Warunki i ich porządek (kolejność) przedstawia się na algorytmach organizacyjnych  (fol. nr 21).
   
   

   fol. nr 21 Metoda algorytmów (algorytmów organizacyjnych)


Przedstawione tu metody modelowania systemów "człowiek - obiekt techniczny - otoczenie (środowisko pracy)" należy traktować jako uproszczone przykłady. Przecież prawie we wszystkich modułach niniejszego pakietu edukacyjnego są wykorzystane różne modele omawianego systemu.