автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.09, диссертация на тему:Методы и средства повышения эффективности функционирования операторов эргатических систем

ЛЕШПТАПСКЙП ОРДЕНА ЛЕ1Ш11Л Й ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕПО.ВДЙ ЭЛЕКТРОТЕЙМЧЕСШМ ИНСГППТГ ИМЕНИ В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕПИМ)

На правах рукописи

Савченко Владимир Владимирович

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОПЕРАТОРОВ ЭРРАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Специальность: 05.13.09 - Управления в биологических

и медицинских системах

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 1ЭЭ1

Работа выполнена в Институте технйческои кибернетики АН БССР

Научный руководитель - лауреат Государственной премии СССР Доктор

технических наук профессор НАНЬШИН Г.Г.

Официальные оппоНейты:

доктор технических Наук профессор ПОПЕЧИТЕЛЕЙ Е.П. кандидат технических Наук СИДОРОВ A.C.

Ведущая организация - Белорусский Государственный университет

им. D.H. Ленина

Защита состоится 1991 V. В ю- часов

на заседании специализированного совета Л 0R3.3G.n9 Ленинградскою ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции электротехнического института чм. В.И.Ульянова (Ленина) по адресу: 197376, г. Санкт-Петербург, yjw Проф.Попова, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института. Двто{юферат разослан ___199t г.

Ученый секретарь специализированного

совета

ШДАШЕВ з.м.

ОШЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

л 'Актуальность темы. Научно-технический прогресс, создание срэ-

1Томап;заиии приводят к ускорению интеллектуализации деяте-

льности оператора. Алгоритмы деятельности приобретают качественно иовыя характер, обусловленный изменением ого задач и .новыми формами взаимодействия с техническими компонентами биотехнических систем зргатического типа (БТС-Э). Одновременно возрастают степень отштстшнности оператора за выполняемые им до я стаи я и "цена" допускаемых ии ошибок. Энерговооруженность создаБае.чых БГС-Э неуклонно увеличивается, том самим увеличивая возможные негативные последствия при их сбоях и авариях.

В процессе функционирования БТС-Э, под воздействием дестабилизирующих факторов, в функциональном состоянии <СС) человека-оператора (40) происходят изменения, которые могут приводить и, в ряда случаев, приводят к нарушению или невыполнению статных алгоритмов деятельности 40. Примеров тому в практике эксплуатации БТС-Э достаточно. Так, по сообщениям ЛИС СССР основной причиной крушения на железнодорожном транспорте по-прежнему остаются проезда запрещающих сигналов, каждый шестнадцати!! проезд заканчивается крушением или аварией, всего в 1987 году допущено 179 проездов запреаэя-яшх сигналов. Основная причина - сниженный уровень бодрствования операторов-машинистов, приблизительно при каждом четвертом крушении наблюдался сон оператора-каииниста на рабочем мосте. По сообщениям ИГА СССР 83% авиационных происшествий связано с ошибками операторов (пилотов, диспетчеров УВД), эксплуатирующих технику. Мониторинг и превентивное управление ФС 40 с целью недопущения ухудшения его работоспособности сегодня являются актуальной задачей для широкого класса энэрговоорутенных 1ГГС-Э в различных отраслях народного хозяйства страны.

Опыт свюгэтельствуот, что даккэ ь&болыиио рациональные решения по учету iC 40 во время, выполнения алгоритмов деятельности могут оказаться более эффективными и целесообразными, чем крупные вложения средств в соворканстеоштке технических компонент БТС-Э.

Цель работы. Разработка и исследование метода повышения эффективности Функционирования операторов ЬТС-Э за счет контроля, упраздняя СС я контроля правильности выполнения Фрагментов алгоритмов даятольноггн.

Для достижения поли поставлены и роямлы следующие зэдач^.

1. Разработан я исследован алгоритм управления уровнем бодр-

ствования 40 непосредственно во время выполнения алгоритмов деятельности. Обоснован выбор типа и характеристик информационной биологической обратной связи (БОС).

2. Разработан и исследован алгоритм контроля восприятия 40 семантически бинарной релевантной информации (СБРИ).

3. Предложены алгоритм технологической подготовки (обучения) операторов прецизионных производств и способ релаксации операторов различного класса БТС-Э на основе биоуправлзния по параметрам тремора. Разработана формальная модель информационно-измерительной снстеш для преобразования амплитуда тремора в абсолютные единицы изморен«я.

4. Нродаохины способы продупроздэния И автоматической коррекции непосредственно в процессе деятельности ошибок 40, обуслов-лзниых тремором исполнительных органов оператора, для прецизионных опорашш, выполняемых на плоскости.

Киетои исследования в настоящей работо являхггея БТС-Э.

Предметом исследования является ФС 40, интерпротируемое через анализ психофизиологических параметров во взаимосвязи с алгоритмами дэятельносп:.

исс-едопаннл. При выполнении работы использовались теоретические и зкепориментальние метода исследования, которые базируются на теории биотехнических систем, .«ншнорноя психологии, ма-томатнчоскоя статистике, эргономике, метода имитационного иодали-ровзння^ анализа физиологических систем и системного анализа.

Научная новизна диссертации состоит в следующем:

1. С единых методологических позиций системного анализа пос-•тапои-л задачи поп-копия эффективности Функционирования операторов БТС-Э 5:ак нопоерэдетшнко во время выполнения алгоритмов деятельности, так и на этапе токологической подготойки (обучения). Задачи рошаэтея с использованием контроля и управления ФС 40 и контроля правильности сыполкония определенных Фрагнонтов алгоритмов деятельности.

2. Разработан и исслэдован алгоритм управления уровнем бодрствования 40 нопосродспзонно во время выполнения алгоритмов деятельности на основе методе: информационней БОС по кояшмпульеному шиораалу (НИ) поашо-гальашшчоскоп реакции (КГР). Получено техни- • ч-зскоо рсташй устройства душ реализации алгоритма управления.

Разработан и исследован алгоритм контроля восприятия 40 г">РП и опродрлона структура комплекса технических средств для его ^ реализации.

•!. Поставлена и ротона задача технологической подготовки (обучения) операторов прецизионных производств на основа биоуправления по пмплЛтуло тремора, разработана модель информационно-измерительное, с»стоны для преобразования амплитуды тремора в абсолютные единицы измерения, получено техническое решение датчика для сгвма парам,отров тремора в двух плоскостях.

5. Разработан способ релаксации (снятий напряжения) операторов БТС-Э на основе метода БОС по амплитуде и частоте тремора.

С. Продлохгомы способы предупреждения и автоматической коррекции непосредственно в процессе выполнения алгоритмов деяельностн ошибок 40, обусловленных тремором исполнительных органов оператора, для прецизионных операция, выполняемых на плоскости.

Практическая значимость. Полученные в диссертационной работе результат» вносят вклад в теорию биотехнических систем,' развивают метода погадэния эффективности Функционирования операторов БТС-Э как непосредственно во время выполнения алгоритмов деятельности, так и на этапе обучения (технологической подготовки).

Использование на практике разработанных алгоритмов, моделей и технических средств позволило:

повысить производительность выполнения алгоритмов деятельности 40;

повысить эффективность Функционирования .энерговооруженных ьтс-э.

Результаты работа целесообразно использовать при разработке методов и автоматизированных (автоматических) средств контроля и управления ?С 40 на этапах проектирования и эксплуатации различного класса БГС-Э.

Внодроние результатов работа. Результаты диссертационной работы использованы:

при разработке комплексной системы эргономических исследования (КСЗИ) в стандарте КАМЛК (1982-1988);

при выполнении НИР по теме 21, номер госрегистрации 81079860, проблема 0.11.027, (1983-1989);

при выполнении НИР по теме "Машиностроение-Ш" номер госрегистрации 01.8.80041543, проблема 1.11.1 (1908);

при выполнении ШР но теме "Машиностроение-.?", раздел 2.11, номер госрегистрации 101.9,10014138, проблема 1.11.1. Разработка теории, методов и программно-алгоритмических средств реиония задач анализа V! синтеза зргатических систем (1991;.

Научные результаты диссертационной работа использовались ря-

дом организаций: Главным управлением локомотивного хозяйств? МПС СССР, Белорусской железной дорогой МПС СССР, Белорусским управле-

..nr.»J ppuinuui mill -плинии НТ1ТГ п ПП Гппругптгп г^пузг-Гая штя.Пи-

дов.

Факты внедрения результатов работы подтверждены соответствую- ■ щими справками и актами, представленными в приложении к диссертации. Фактический экономический эффект составляет 156,092 тысяч рублей в год.

Апробация работы. Основные результаты работы демонстрировались, докладывались и обсуждались автором: на Второй всемирной выставке достижений молодых изобретателей "Экспо-91" (Болгария, Пловдив. 1931 г.); Всесоюзном симпозиуме с международным участием "Эффективность, качество, надежность систем "человек-техника" (Вороне», 1990 г.); Всесоюзной научной конференции "Проблемы совер-шнствования процессов технической эксплуатации авиационной техники, инженерно-авиационного обеспечения полетов в условиях ускорения научно-технического прогресса" (Москва, 1988 г.); ВДНХ СССР (Москва, 1990 г.); Всесоюзных школах-семинарах молодых научных работников по биотехническим системам "БИМК-87", "БИМК-88", "БИМК--89", "НИМК-90" (Ленинград, 1987-1990 г.г.); Всесоюзном научно-техническом семинаре "Опыт разработки и использования электронных и многопроцессорных систем повышения безопасности и экономичности транспорта" (Ленинград, 1991 г.); Республиканской научно-методиче-скоя кон1оронции "Эргономическое обеспечение проектирования и эксплуатации изделий маакностроения" (Минск, 1983 г.); VI научной конференции молодых ученых и специалистов НТК АН БССР "Теория и методы автоматизации проектирования сложных систем и автоматизации научных исследований" (Минск, 1987 г.); постоянно дэяствушэм семинаре "Качество эргатических систем" при ИТК АН БССР. Сделанные автором доклад) на Всесоюзных школах-семинарах молодых научных работников по биотехническим системам (19S8, 1989, 1990 г.г.) отмэ-чоцу Дипломами Научного Совета по комплексной проблеме "Кибернетика" All СССР.

Публикации. Основные результаты работа изложены в 16 опубликованных работах, ич mix 6 статей, 5 авторских свидетельств (из них 3 на способы) на мзобротения, 4 теэисов докладов, мзтодичес-кнх материалах.

Структура и сбызм работа. Диссертационная работа состоит из вводами, чотырэх глав, заключения, списка литературы, включающее V.'.i наименования, и трех приложения. Основная часть работы изложо-

- э -

кэ на 150 страницах машинописного текста. Работа содержит ИУ рисунков и 5 таблиц.

Автор защиГУйт постановку и решение задачи повышения эффективности функционирования операторов БТС-Э с использованием контроля И управления ФС 40 на основе метода БОС, а таюке контроля правильности выполнения определенных фрагментов алгоритмов деятельности.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна и практическая полезность работы, приведены структура и краткое содержание работы по главам,.

Первая глава содержит аналитический обзор известных методов И средств повышения эффективности функционирования операторов БТС-Э. Рассмотрены особенности объекта исследования как с точки зрения анализа БТС-Э в целом, так и с позиции выполнения оператором алгоритмов деятельности. С единых методологических позиций системного анализа сформулирована задача исследования, базирующаяся на новых способах контроля и управления ФС 40 и контроля правильности выполнения определенных этапов алгоритмов деятельности. Выполнена содеркательная постановка частных задач исследования. Оформулиро- -ваны ограничения, накладываем},га на реиаемые задачи.

Проблема повышения эффективности Функционирования операторов БТС-Э включает рэттение следующих основных вопросов: совершенствование конструкции и повышение надежности технических средств, входящих в БТС-Э, психофизиологически отбор и повышение профессиональной (технологической) подготовки операторов, соблюдение эргономических требований, предъявляемых к таким системам, предсменные осмотры технических средств и операторов, контроль и управление ФС 40 непосредственно в процессе деятельности, контроль правильности выполнения этапов алгоритмов деятельности и коррекция выявленных ошибок, совершенствование организационного обеспечения. .

Укажем ограничения, накладываемые на рассматриваемый в диссертационной работе подход к повышению эффективности функционирования операторов эргзтических систем.

По виду БТС-Э: рассматриваются лишь моноэргатические системы, т.е. системы, содержащие а контуре управления одного 40,

По типу съема психофизиологических параметров (контактный, бесконтактный): допускается использование контактных датчиков для съема психофизиологических параметров.

-tillo скорости обработки информации: электрические схомы красотки психофизиологических параметров, автоматической интерпретаций ФС и отображения информации должны работать в реальном масштабе времени.

Факторы внешней среда на рабочем месте 40 должны соответствовать эргономическим требованиям "ГОСТ 21035-75. Система "чело-вок-машина". Рабочая среда человека-оператора".

Во второй главе рассмотрены основные принципы управления ФС 40 на основе метода БОС и обобщенная методика выработки навыка на адаптивное преобразование состояния. Приведено обоснование использования параметров КГР для интерп^ютации ФС 40. Разработана методика и представлоны результаты экспериментальных исследований по выявлению динамики изменения параметров КГР при потере бдительности оператором и восприятии СБРИ. Представлен Формальный аппарат ■ для анализа психофизиологических параметров 40 с использованием корреляционных функции для установления связи между Функциональными системами 40 с целью идентификации реакции на стимул.

Экспериментальные исследования состояли из трех серий. В первой серии изучалось распределение МИ (МП) и амплитуда (Al) КГР испытуемых во время выполнения монотонною алгоритма деятельности. Во второй серии изучалось распределение МИ (МГ2) и амплитуда (А2) КГР испытуемых во время выполнения монотонного алгоритма деятельности, а также амплитуда КГР при воздействии на испытуемых звуковым (AZW) и электрическим (AT) раздражителями в случайные моменты врзмени. йзгисгрировалось наличие или отсутствие КГР в ответ на появление СБРИ и, при наличия Кгр, амплитуда импульса (ARI). В •т|ютшй серии исследовалось распределение МИ (MI3) и амплитуда (A3) КГР испытуемых, которым давалась инструкция на расслабление. Киистрировался максимальный МИ (MÍM), 1истограммы распределений изучаемых параметров КГР для всей выборки испытуемых представлены на рис.1.

Анализ КГР в трех сериях экспериментов ьыявили ее различия, обусловленные особенностями (целевыми устаногками испытуемым) каждой серии. Установлено, что даже при монотонных алгоритмах деятельное^ (имитирующих работу машиниста-локомотива) НИ испытуемых имзш небольшую величину, максимально зарегистрированное .значение Ml1-19,У с, а4№12=29,4 с для всей выборки испытуемых. В случае, когда у испытуемыу Фиксировалась тенденция к расслаблению их HIM во всех случаях превышал ВО с, что подтверждает данные, получен- , нио профессором Н.С.Кондрором, и позволяет использовать величину

t,C

20 15 1П

M-61,642±12.094 <r=63,999

M=-19,907+4,389 ^=23,224

M=7.976+1,364 M=6,806+0,674 c=7,473 «=3,504

Ш

rr-rr

Г

iZX'

M11 MI?

а) распределение НИ KIT;

ML?

10 П

8 7 Б 5 4 3

n iL

1

о

1ЫО,Г34?д1 .Г41 й-S,154

ПГГ711

«к?

<5-4, о;:з

V •

A41

M-5,413+0,510

М-2,481+0,! 47 «~П,765

ij^Tlíí

^''NTrv

«•wí.:..

j

v,s-* :

серии

мтм

.'ЭКСМерИ -

мен га

М-Я,120+0,115 .--0,631

AZW

Í.U--1

M

M~1,67]Ш,081 -=0,431

1

сории

Л2

б) распределение Л КГР:

A3 эксперимента

Рис. 1. Гистограмм!.: распределения парами рев KIP для вам выборки испытуемых: а )р определение К' ¡'ГР;* б »распределение А КГР.

О

- « -

МИ=60 с п качество пороговой при интерпретации уровня бодрствования операторов БТС-Э.

Для определения диапазона сигнала ЫА. HU МИ ИГР, ииильлуиии го при управлении уровнем бодрствования, были исследованы МИ для йсей выборки испытуемых, для каждого испытуемого, для первой группы испытуемых (достигших расслабления в третьей серии эксперимента) и для второй группы испытуемых (не> сумевших расслабиться а третьей серии экспериментов). Проведенные исследования показали, что при значениях МИ в диапазоне от 0 до 25-30 с целесообразно отображать статический сигнал БОС, интерпретируемый как "бодрствование" 40. Такой сигнал не привлекает внимания 40 и не от-влекаот от выполнения штатного алгоритма деятельности. При 25-30 с < МИ s 60 с необходимо отображать динамический сигнал БОС с частотой дискретизации 2 с.

В результате исследований также установлено, что при восприятии испытуемым СБРИ (которая обязывала испытуемого отработать дополнительный алгоритм деятельности) регистрировалось КГР. Фоновая А2, в среднем, более Чем в три раза меньше по абсолютной величине средней ARI, и соизмерима с такими сильными для испытуемого раз-ражителями, как удар электрическим током (AT) и воздействие (через наушники) звуком (AZW) в случайные моменты времени.

Определение. Под СБРИ, в данном случае, понимается информационный сигнал, принимающий одно из двух возможных смысловых значений и формирующий у 40 целевую фунцию на приоритетное выполнение определяемого этим информационным сигналом алгоритма деятельности.

В третьей главе представлены обоснование выбора типа БОС и результаты оптимизации ее параметров при управлении уровнем бодрствования 40, разработаны алгоритм управления уровнем бодрствования 40 с использованием информационной БОС, структурная схема устройства управления и описание его работы. Приведено обоснование использования параметров КГР для контроля восприятия 40 СБРИ, разработаны алгоритм контроля восприятия 40 СБРИ, структурная схема комплекса технических средств, обеспечивающих реализацию алгоритма, и структурная схема логического блока с описанием его работы.

Алгоритм управления уровнем бодрствования 40 предполагает мониторинг МИ КГР непосредственно во время выполнения алгоритмов-деятельности в составе БТС-Э, по значениям параметров которого интерпретируется уровень бодрствования. Для реализации управления организуется информационная БОС комбинированного типа: непрерывная визуальная и дискретная звуковая. Модальностью непрерывной ви-

- О -

зуальноа БОС является цвет: зоны зеленого, желтого и красного свечения.

Дискретная звуковая БОС используется в случае, когда НИ КГР 5 60 с (иЬтерпретируется как снижение уровня бодрствования), и одновременно звуковой сигнал является командой 40 для отработки дополнительной функции.

Таким образом. 40 имеет возмояшосЬ в любой Момент времени при выполнении алгоритма деятельности оценить, используя визуальную БОС с модальностью "цвет", в какой зоне ФС он находится. Если МИ КГР находится в "зеленой зоне", то состояние 40 интерпретируется как высокий уровень бодрствования, если в "»олтой зоне", то 40 выбирает момент времени для управления (саморегуляции) своим ФС , и если в конце "красной зоны", то раздается дискретный'звуковой сигнал, предписывающий отработку дополнительной функции. Если дополнительная Функция Не выполняется с требуемыми условиями, вырабатывается команда на перевод БТС-3- в аварийный режим функционирования.

Для управления уровнем бодрствования осуществляют мониторинг по ИИ КГР (х) и отображают динамику изменения х на индикаторной панели, сравнивают х с пудельно допустимым значением (шах х) и, если "X < тах х и х £ х. (гдо - значение МИ КГР в "зеленой -зоне"), управление уровнем бдительноеIи 40 не осуществляется. Прерывается контроль уровня бодрствования на время Д1;. , за которое проводится автоматическая диагностика правильности функционирования технических средств, обеспечивающих контроль (мониторинг) и управление уровнем бодрствования. В случае выявления нарушения алгоритма работы технических средств сообщение об этом выдается оператору БТС-Э. Если х > ших х, автоматически выдается звуковой сигнал, который является команд-!1 оператору для выполнения дополнительного алгоритма, по рэзулыага.м выполнения которого автоматически принимается решение о дальнейшем режиме функционирования БТС-Э.

Есл.ч х > х. , 40 принимает решение об управлении (саморегуляции) своим X, используй предварительно выработанный навык. Поскольку значения '-'И КГР инерии'.-:1ны (но и?ч«ня?П'-я мгновенно во ни-мони), существует определенный ипорвал времени и, за который х достигнет значения тах х, и 40 имеет возможность осуществлять управление в оптимальный дли него момент времени I из интервала л<;. Временем 1; будет являтся тот момент времени, когда оператор наименее загружен отработкой неп'. сродственно основного ал го-

- ]<) -

ритма деятельности в составе БТС-Э. Кроме того, 40 осознает, что если он не допустит выхода х на уровень шах х или превышающий

птп тп 11гу»гч:итгп ппп^гичмвгп п .-цщПшит ниш i «ни 1и Икипи фуиЦ-

иин, что является мотивацией - важным Фактором при управлении ФС оператора. •

При монотонных алгоритмах деятельности, там где существуют периоды информационного дефицита, динамика изменения сигнала БОС приобретает для 40 релевантную семантику и, таким образом, позволяет поддерживать 40 в некотором рабочем Напряжении, что сокращает время готовности 40 к экстренному действию и является средством противодействия развитию состояния монотонии. В соответствии с законом Дкоркса-Додсона для эффективного выполнения алгоритмов деятельности 40 должен находиться в определенной степени эмоционального возбуждения. Увеличение (или снижение) степени эмоционального возбуждения приводит к ухудаению качества деятельности. Задача подкормаиия 40 в готовности к экстренному действию актуальна для широкого класса БТС-Э.

Пропуск (невосприятие) 40 релевантного информационного сообщения о процессах функционирования БТС-Э приводит к невыполнению определяемого этим сообщением фрагмента алгоритма деятельности. В ряде исследований показано, что КГР является обязательным компонентом любой ориентировочной реакции оператора на релевантную информацию. Поскольку КГР сопровождает ориентировочную деятельность организма, изменение величины амплитуд (Л4 ) импульсов КГР зависит от значимости, новизны и силы раздражителя, в том числе информационного.

Если < дА1 - абсолютное значение амплитуд нескольких

импульсов КГР за определенное время, которое интерпретируется как эмоциональное возбуждение оператора) и I.+ Ы > ^ I Ц - момент времени появления (изменения) СБРИ на .устройствах отображения БТС-Э; лЬ - интервал врхзкэни, необходимый 40 для идентификации и оценки информационного сообщения; 1; - время появления импульса КГР), то констатируется, что информация, поступившая в момент времени ^ воспринята оператором. Интервал состоит из следующих компонентов: ^ - время возбуждения рецепт ортов и передача сигнала в сенсорные центры головного мозга; I. - восприняв и распознавание сигнала; 1;к - принятие решения; I - передача сигнала па исполнительные механизмы.

Если А4 й: дА4 , это интерпретируется как эмоциональнее возбуждение 40 (вне зависимости от того, выполняется или не выполняется

условно 1; * М г 1;4 ' I). В этом случае работу оператора БТС-Э и сроду, в которой он Функционирует, контролируют внешними по отношению к БТС-Э Средствами. Это может быть контроль с использованием, например', средств промышленного телевидения, переговорных устройств оператором более высокого уровня управления (диспетчер, начальник смены в иерархических БТС-Э). По результатам'контроля оператор болео высокого уровня управления принимает решение, например, о перераспределении Функций между операторами БТС-Э (если их несколько) или о переводе БТС-Э на .аварийный режим работы.

Если \ < лА4 и условие I + л1 > ^ > I не выполняется, то констатируется, что релевантная информация, отображенная в момент времени I,- 40 но воспринята. В этом случае осуществляют дуб^ лировзние предъявленной в момент времени 1 информации с последующим подтверздением 40 восприятия.

В четвертой главе проведан анализ факторов, обусловливающих ошибки 40 при выполнении прецизионных операций в алгоритмах деятельности, разработаны алгоритм технологической подготовки (обучения) операторов прецизионных производств, формальная модель информационно-измерительной системы- для съема и преобразования параметров тремора. Разработан способ релаксации операторов БТС-Э различного класса с использованием БОС по параметрам тремора. Разработан и описан датчик для регистрации параметров тремора в двух плоскостях. Представлена структурная схема аппаратно-программных средств для организации БОС по параметрам тремора. Предложены способы предупреждения и автоматической коррекции ошибок 40, обусловленных тремором исполнительных органов 40, для прецизионных операций, выполняем!« на плоскости, непосредственно в процессе выполнения алгоритмов деятельности.

В случае, когда рабочее место 40, выполняющего прецизионные операции, соответствует требовании» эргономики, и нет нарушения технологического процесса, ошибки могут быть обусловлены тремя факторами: неадекватным распознаванием ситуационной обстановки, тремором исполнительных органов или недостаточной квалификацией оператора. При выполнении прецизионных операций амплитуда (перемещение) тремора исполнительных органов 40 оказывает непосредственное влияние на точность выполнения операции.

Алгоритм технологической подготовки операторов прецизионных производств прх~>дназнзчен для формирования оптимального ФС 40,до нзчала деятельности и оперативного управления состоянием в процессе выполнения алгоритмов деятельности в том случае, если при из-

М8Н8НИИ ФС амплитуда (А) тремора исполнительных органов Чи начинает вносить недопустимые погрешности в выполнение Прецизионных one-' раций. Для реализации алгоритма параметры тремора преобразовывают из'аналоговой формы в цифровую; А тремора, характеризующую перемещения, переводят в абсолютные единицы измерения (ddt >,• По которым в совокупности с базовыми установленными значениями bbt (минимально возможное значение А для конкретного 40), сс1 (максимально возможное значение А для конкретного 40), ppt (максимально возможное значение перемещения исполнительных органов, не влияющее на качество выполнения алгоритмов 40 при заданном виде деятельности), формируют управляющее изображение (сигнал БОС). Общий вид управляющего изображения показан на рис 2.

Оператору дается инструкция уменьшить размеры изображения ddi .если cMt >ppt , до его размеров; если dc^s ppt, то управляющих во-' здойствий не требуется.

Рис. 2. Управляющее изобраяжшие в алгоритме технологической подготовки операторов прецизионных производств.

Способ релаксации операторов БТС-Э предназначен для снятия психофизиологического напряжения у операторов после окончания выполнения алгоритмов деятельности, что выражается в приведении (на основе метода БОС) параметров А и частота («) тремора к диапазону значений, полученному для конкретного 40 в состоянии релаксации. Для реализации способа вычисляют А и ш тремора ), по которым в совокупности с базовыми установленными значениями ЬЬ* (минимально возможное значение А и « для конкретного 40), ее* максимально возможное значение А и и для конкретного 40), П* (диапазон значений Ли«, соответствующий состоянию релаксации конкретного 40) формируют управляющее изображение (сигнал БОС). Общий вид управляющего изображения показан на рис 3.

Оператору дается инструкция совместить изменяющиеся границы изображения ей* с И1 в том случав, если оно не соответствует

- li -

íí1, тгс поззоляет привести параметры тремора Л и ^ к значениям, характеризующим релаксацию 40. Если изображение tía4 соответствует изображению 'tí' , то управляющих воздействий не требуется*

Рис. 3. Управляющее изображение в способе релаксации операторов БТС-Э.

Разработан датчик для регистрации параметров тремора, построенный на оптических принципах и отличающийся от известных тем, что позволяет проводить съем параметров тремора непосредственно во время выполнения 40 алгоритмов деятельности с любого участка тела человека и в двух плоскостях.

Способы предубеждения и автоматической коррекции ошибок .40, обусловленных тремором исполнительных органов, предназначены для использования в БГС-Э, где 40, при выполнении алгоритмов деятельности, использует операции перемещения управляемого объекта на плоскости, к которым предъявляются требования по точности их выполнения. Для реализации способа предупреждения ошибок 40 осуществляют мониторинг Л и и тремора исполнительных органов 40, выполняющих непосредственно процесс перемещения органов управления техническими средствами БТС-Э, скорости (7^) перемещения органов управления, амплитуды (Ан) и частоты ) колебания процесса, Формируемого органами управления. Операции способа предусматривают увеличение инерционности (создание тормозного усилия), органов управления в случае, если ^ бг,льш предельно допустимой дчя конкретной операции, тем самым ограничивают до предельно допустимой. Создание тормозного усилия, например, для видч деятельности типа "ввод опе-раторюм-кодировгщисом графической информации в ЭВМ", достигается путем .увеличения силы сцепления съемника координат, который содер-ркит вакуумные присоски, с полем планке-. 1 для ввода графической информации в ЭВМ.

Для идентификации и автоматической Коррекции ошибок Чи А и Л прообразовьташ в абсолютные единицы измерения (миллиметр!) и,

' » ^»Г* ' -пороговая величина длд киниршныл НрШШШЫ--

пых операция). Л и <»> сравнивают с Лп и ш соответственно. В случае совпадения с наперед заданным показателем точности констатируют ошибку, вызванную тремором, и автоматически корректируют ее. Характеристики тронора известны: в "норме" и = 3-30 ГЦ, А = 0.05-3 мм. Контролируя параллельно изменение колебаний параметров цифровой модели изображения Ао, <~>о и А, и, сравнивают Л в абсолютных единицах с Ао, также в абсолютных единицах. При их совпадении (с напзред заданным показателем точности) цифровую модель графического изображения аппроксимируют программными средствами ЭВМ на величину А.

ОСВОЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДУ

1. Разработан и исследован метод повышения эффективности функционирования операторов БТС-3 за счет контроля, управления ФС и контроля правильности выполнения фрагментов алгоритмов деятельности.

2. Поставлена и редана задача по управлению уровнем бодрствования 40 непосредственно во время выполнения алгоритма деятельности. с использованием информационной БОС по МИ КГР. Разработанные алгоритм и структурная схема устройства позволяют поддерживать ФС 40, необходимое для надежного выполнения алгоритмов деятельности.

3. Разработан и исследован алгоритм контроля восприятия 40 СПРИ и определена, структура комплекса технических средств для его ^.•алнзглши.

4. Поставлена и резона задача технологической подготовки (обучения) опора торов прецизионных производств, с использованием адаптивного биоуправлония по амплитуде тремора, чго позволяет повисит ь производительность 40. Разработана модель информационно-изморитольной систему для преобразования амплитуда тремора в абсолютные единицы измерения, предложено техническое решение датчика для сьоиа параметров тр«_-М'0ра в двух плоскостях.

5. Разработан способ релаксация (снятия напряжения) операторов, деятельность которых характеризуется повывенным эмоциональным нз;|р^кон:;см, на основа мотодз БОС по амплитуд» и частоте тремора.

в. Предложены способы предупреждения и автоматической коррекции ошибок 40, обусловленных тремором исполнительных органов

опортгора, для прецизионных операция, выполняемых на плоскости, и позволяющие повысить эффективность функционирования операторов.

Ochobhi ? результаты диссертации опубликованы в следующих работах :

1. Савченко В.В., Седова Е.Л. Метод управления функциональным состоянием человека-оператора на основе биологической обратной связи // Методы и средства обеспечения качества автоматизированных систем. - Минск: 1ГГК АН БССР, Í985.- С. 125-129.

2. Савчонно В.В., Мартышек Б.И. Надежность систем "Чэловок-Маяина": Методические материалы. - Минск: IfTK »MI БССР, 1385.- С. . 90-10G.

3. A.c. 1Г 1215GG4 СССР, lifül A Gl В Б/10. Датчик для регистрации тремора / Манцрин Г.Г., Мартннюк В.И., Савченко В.В. и др. -

!Г 3731565/20-14; Заявл. 14.02.01; Опубл. 07.03.86, БюлЛГ 9.

4. A.c. 17 1436930 СССР. МКИ Л 61 В 5/10. Способ устранения напряжения у оперэгоров / Маньшин Г.Г., Савченко В.В., Седова Ё.Л.-if 4165127/24-14; Заявл. 22.12.86: Опубл. 15.11.83, БюлЛГ 42.

5. Семенов O.A., Савченко В.В. Построение быстродействующих информационно-измерительных систем // Приборостроение. - Минск: Наука и техника, 1983. - Вып. 10.- С. 57-G0.

6. Мань'лин Г.Г., Савченко В.В. Активное прогнозирование в эр-гатических системах // Проблемы совершенствования процессов технической эксплуатации авиационной техники, инженерно-авиационного обеспечения полетов в условиях ускорения научно-технического прогресса: Тез. докл. Всес. науч. конф. 13-15 апр., 1В88 г. - М., 1388.- С. 115.

7. Савченко В.В., Семенов O.A., Гончарова Т.Е., Траулько Е.А. Управление уровнем бдительности человека-оператора в биотехнических системах эргатичоского типа // Эргономическое обеспечение проектирования и эсплуэтаини изделий машиностроения: Тез. докл. Рэсп. науч. конф. 1-2 док. 1988 г.- Минск,1938.- С. 85-8G.

8. Савченко В.В., Чучалина Ю.Л. Подход к разработке подсисте-»ял прогнозирования уровня самсрогулшии у оператор >в эргатических систем // Эргономическое обеспечение ироектированич и эксплуатации изделия машиностроения: Тез. докл. Росп. науч. конф. 1-2 дек. 1983 Г. - Нянек, 1988.- С. 86-83.

9. A.c. 1? 1571640 СССР, !Я(И G 09 В 9/00. Устройство дли про-дьяйлзния информации человеку -оператору /у.тъзяп г.г., Дапук в.п.,

Савченко В.Ё. и Др. - If 4470227/124-24; Заявл. il.08.88; Опубл. lS.D6.90, ВмЛ. К 22._

10. Савченко В.В. Контроль восприятия информации человеком-оператором b эргатическпх системах // Эргономическое и организационной обеспечение качества создаваемых и эксплуатируемых систем. -n;!!icic: НТК Ali БССР, 1989.- С. 6G-72.

.11. Савченко В.В., Семенов О.А., Гончарова Т.Е. Управление' уровнем бдительности человека-оператора в биотехнических системах эргатичаского типа // Эргономическое и организационное обеспечение качества создаваемых И эксплуатируемых систем. - Минск: КГК АН БССР, 1989,- С. 151-1Б9.

12. А.с. îf 1602463 СССР, МКИ А 61 В 5/16. Способ предупреждения оиибоК оператор« / Савченко В.В., Ианьдан Г.Г. -

li: 43Ш268/28-14; Заявл. 18.02.88; Опубл. 30.10.90, Бш. U 40.

13. А.с. tî 1683683 СССР, НИИ Л 61 В 5/16. Способ коррекции ошибок человука-оператора / Савченко В.В., Маньшин Г.Г. -

If 4724910/30-14; Заявл. 2Й.07.89; Опубл. 15.10.91, Бш. 38.

14. Савченко В.В. Адаптивное биоупраалеиие функциональным состоянием операторов эргатических систем // Теория и методы автоматизации проектирования сложных систем и автоматизации научных исследований. - Минск; 1ТГК АН БССР, 1990.- С. 96-102.

15. Савченко В.В. Ноеышэнкс эффективности Функционирования операторов прецизионных производств // Эффективность, качество, надежность систем "человек-техника"; Тез. докл. Всосоюзн. IX симп. с мэздунар. участ. 28-30 нояб. 1930 г. - Воронеж, 193J.- С. 7.

16. Саачонко В.В. Подход к рэзработко системы управления уро-ь'фя бдительности водителя автомобиля // Опыт разработки и использования злокггронпых и микропроцессорных систем повышения безопасности и экологичности транспорта. - Л., 1991.- С. 49-56.