автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.20, диссертация на тему:Методы и средства эргономического проектирования компьютерных технологий обработки информации в дискретных информационно-производственных эрготехнических системах

18-133

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

АШЕРОВ Акива Товиевич

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЭРГОНОМИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ В ДИСКРЕТНЫХ ИНФОРМАЦИОННО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЭРГОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

Специальность: 05.02.20 — эргономика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени ' доктора технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1992

Работа выполнена в Харьковском инженерно-педагогическом институте.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук профессор Кобзев В. В. доктор технических наук профессор Ротштейн А. П. доктор психологических наук профессор Суходольский Г. В.

Ведущая организация — «Эргоцентр», г. Тверь

на заседании специал , . . ербург-

ского государственного электротехнического университета по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Защита состоится

часов

Автореферат разослан

199 с2 Г.

Ученый секретарь специализированного совета

Юлдашев 3. М.

«J..

-V ' ' ■ • i^, ' ....

ч/ • ...,! -------

■ ¿л

I. ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБО'Ш

Актуальность работы. В последние годы основным принципом создания производственных систем является принцип интеграции. Интегрированные производственные комплексы по типу продуктов являются информационно-производственными эрготехническими системами (ШЭТС): система управления выдает информационный продукт в виде сменно-суточных заданий, документации, управляющих воздействий и т.д., а техническое'оборудование на основе информационных продуктов выдает материальные продукты. Эффективность ШЭТС существенно зависит от уровня компьютеризации информационных и технологических процессов. Знания о компыотери- • зации ШЭТС монно сгруппировать в четыре блока: принципы, методы, техника и технология. Именно информационной технологии ШЭТС посвящено данное исследование.

'Информационная технология (ИТ) как наука стала формироваться сравнительно недаЕно, в основном, под влиянием специалистов в области АСУ: В.М.Глушкова, В.И.Скурихина, А.А.Стогния, А.Г. Мамиконова, В.В.Кульбы, В.А.Литвинова, Б.Н.Паныпина и др. Но до настоящего времени участие человека в ИТ, безусловно признаваемое всеми учеными, не-было предметом систематического исследования. Причины этого - в трудностях концептуального, методического, вычислительного и экспериментального характера.

Научный базис для решения проблемы. К настоящему времени трудами Ананьева Б.Г., Ахутина В.М., Вевды В.Ф., Войненко В.М., Губинского А.И., Галактионова А.И., Зараковского Г.М., Зинчен-ко В.П., Зинченко Т.П., Евграфова В.Г., Кобзева В.В., Королева Б.А., Крылова A.A., Леонтьева А.Н., Ломова Б.Ф., Маныпина Г.Г., Медведева В.Н., Мунипова В.М., Павлова В.В., Пятибратова A.A., Рыбакова Ф.И.', Суходольского Г.В., Чабаненко П.П., Шлаена П.Я., .Фокина Ю.Г. и многих других ученых сформировалось научное направление "Эргономика" как область 'знания, комплексно изучающая трудовую деятельность человека в системах "человек-техника-среда" с целью обеспечения ее эффективности, безопасности и комфорта. В работах проф.Губинского к.Л. и его учеников получены ватные результаты в теории эффективности, качества и надежности ИПЭТС; в работах проф.Шлаена II.Я., проф.ЕвграфоЕа В.Г.,

проф.ЭДунипова В.М., их школ и их учеников решены многие задачи -методологии, теории и практики эргономического проектирования систем управления различного назначения. Эти работы создали предпрсылки для преодоления вышеуказанных трудностей. Проблему эргономического проектирования ИГ в ШЭТС можно реиить, используя и развивая арсенал концепций, методов и средств эргономики.

Объектом исследования настоящей работы являются процессы переработки информации на промышленных предприятиях, рассматриваемых Как информационно-производственные эрготехнмческие системы. _ •

' Предметом исследования являются роль, содержание и качество деятельности человека-оператора при компьютеризации процессов переработки информации. .

Цель работы состоит в разработке основ теории эргономического обеспечения проектирования компьютерной технологии обработки информации (К'ГОИ) в дискретных информационно-производственных системах, т.е. теоретико-методологических положений эр--гономичности КТОИ ШЭТС, инструментария реализации концепции -моделей для исследования, методов и средств обеспечения эрго- : номичности и апробация концепции и инструментария при создании КТОИ в ШЭТС.

Задачи исследований. Для досттения поставленной цели ре' шены следующие задачи: I. Сформулирована концепция пяти поколений компьютерных технологий обработки информации, выполнен их эргономический анализ, Еыявлены и обоснованы актуальные задачи эргономического проектирования К'ГОИ (глава I). 2. Разработаны модели ШЭТС, необходимые для решения задач эргономического проектирования КТОИ (глава 2). 3. Решена многокритериальная задача распределения функций между операторами и техникой в КТОИ (глава 3). 4. Разработана квалиметрическая модель деятельности оператора КТОИ как активного элемента,-и на основе этой модели решена задача повышения качества информации в ШЭТС путем игрового моделирования интересов операторов и "центра" и ■ включения механизма мотивации операторов (глава 4). 5) Разработаны новые методы и средства повышения информированности лиц, принимающих решения, путем создания информационной технологии

организационной диагностики, ориентированной на информационные • . модели состояний технико-экономических процессов (глава 5). 6. Автоматизированы новые процедуры эргономического проектирования КТОИ (глава 6). 7. Решен ряд задач эргономического проектирования КТОИ для разных систем, производств, отраслей ' (глава 7). '

Автор защищает:

- комплекс моделей информационно-производственной ЭТС, необходимых для эргономического проектирования КТОИ, методы их построения и оценки истинности моделирования;

- метод и средства распределения функций между операторами-и техникой в компьютерных технологиях обработки информации при нескольких критериях;

- методы и.средства повышения качества обработки информации в ШЭТС; основанные на квалиметрической модели деятельности оператора, учете мотивации, использовании механизма психической саморегуляции оператора и средств автоматизации инфор- ' мационных технологий;

- методы и средства повышения информированности лиц, принимающих решения, на базе информационной технологии организационной диагностики;

- инфологические модели предметной области банка эргономических данных о качестве деятельности оператора;

- результаты по эргономическому проектированию КТОИ в конкретных системах и производствах.

Научная новизна. В диссертации впервые разработаны концептуальные, методические, инструментальные положения и изложены практические результаты, в совокупности составляющие основу теории эргономического обеспечения проектирования компьютерной •технологии обработки информации в дискретных информационно-про-из.водственных ЭТС. Новизна результатов исследования заключается в 'следующем:

I. Впервые сформулирована концепция пяти поколений информационных технологий в ИПЭТС, основанная на сравнительном анализе распределения функций между человеком-оператором и машиной в технологических моделях. Эта концепция в отличие от известных результатов (в области эргономичного интерфейса ме;*ду человеком

и ЭВМ, создания средств взаимодействия и различных элементов ИГ) направлена на системный анализ не отдельных элементов, а технологических систем в целом под углом зрения эргономики.

2. Выполнен эргономический анализ компьютерных технологий обработки информации, позволивший выявить актуальные задачи эргономического проектирования КТОИ.

3. Предложенная проф.Г^бинским А.И. обобщенная модель ЭТО развита и содержательно интерпретирована применительно к конкретному классу - информационно-производственным ЭТО. Содержательная интерпретация состояла в том, что были предложены: уровни описаний ИПЭТС; способ формирования компонентно-функциональной структуры ИПЭТС и морфолого-временной структуры задач. Развитие состояло в разработке моделей■представления знаний о структуре задач ' и технологии их решения в вице семантических сетей и в разраб-тке квалитетных структур понятий качества КТОИ..

4. Предложенный в работе метод выделения функциональных компонент ИПЭТС отличается от других методов декомпозиции производственных систем существенно мг,тыпим объемом' информационных связей между функциональными блоками.

5. В отличие от принятых в СЧМ однокритериальных моделей распределения функций мегду человеком и машиной поставлена и решена многокритериальная задача распределения функций между операторами и техникой в КТОИ. В отличие от моделей своевременности реализации варианта распределения функций, основанных на обобщенном структурном методе, в силу специфики КТОИ предложены модели, основанные на выделении групп функционального отказа. •

6. В отличие от известных моделей деятельности операторов, связывающих результаты труда с характеристиками выполнения отдельных этапов (действий, операций), предложенная квалиметриче-ская модель деятельности оператора КТОИ ввязывает объем и безошибочность обработанной информации с оплатой труда. Новая мо-\. дель расширяет множество технологических моделей операторской деятельности.

7. Разработанный организационно-программный комплекс управления качеством (,0ПК УК) обработки информации, реализующий квалиметрическуи модель деятельности оператора, в отличие от известных принудительных средств регуляции деятельности основан на мотивации, психической саморегуляции деятельности оператора

и инструментальных средствах обратной связи.

8. В отличие от известных систем стимулирования труда,

• основанных на инженерно-интуитивных соображениях и используемых в сфере материального производства, предложенной ОПК УК. предназначен для регуляции деятельности операторов информационных технологий.

9. В отличие от известных систем информационной подчеркни, принятия решений, копирующих существующие схемы распределения информации между лицами, принимающими решения (ЛПР), созданная и реализованная система основана на принципе удовлетворения объективных информационных потребностей, выявленных по специальной методике на основе "дерева целей** деятельности ЛПР.'

10. Функционально развиты известные систеш интеллектуальной поддержки (СИП) принятия решений за счет включения новой части-диагностического блока (ДБ). ДБ как информационно-распознающая система в отличие от аналогичных систем в технической

и медицинской диагностике реализует новую информационную тех, нологию организационной диагностики и основан на принципе формирования и анализа информационных моделей состояний организационно-экономических процессов, что до сих пор не имело прецендента' в ИПЭТС.

11. В дополнение к принятым показателям управляемости СЯМ разработаны показатели информированности ЛПР; для этих показателей в отличии от близких по смыслу показателей информатйв^" ' иости информационных моделей, разработана модели оценки с учетом ценности информации.

12. В дополнение к известной модели действий эргономиста-проектировщика СЧМ при решении задач, связанных с проектированием дискретной операторской деятельности, разработана его модель действий с использованием банка эргономических данных. Но. вая модель позволила сформировать требования к базе данных о

качестве деятельности операторов (ВДО).

13. В отличие от вербального описания проведено информационно-логическое моделирование предметной области данных о качестве выполнения оператором типовых действий и операций и области данных об ошибках операторов, что позволило создать соответствующую информационную систему в составе межотраслевого банка эргономических данных.

14. Автоматизированы новые процедуры эргономического проектирования компьютерных технологий обработки информации.

15. Реализация разработанных методов и средств обеспечила дополнительный доводы в пользу выделения проблематики "человеческого фактора" в информационной технологии.

Достоверность результа- эв обеспечена следующим: доказательством выдвинутых утверждений; аналитическими выводами зависи- • мостей, используемых в моделях; разработкой специального метода оценки истинности моделирования ИПЭТС; корректным применением- методов и моделей теории многоуровневых иерархических систем,- принципов эргономики и инженерной психологии, теории надежности, теории вероятностей, восстановления,, полумарковских управляемых процессов, теории активных систем, теории игр, методов представления знаний; экспериментальными исследованиями; опытом использо1. ания результатов при проектировании многочисленных ШЭТС в различных отраслях народного хозяйства; опытом эксплуатации автоматизированных систем, созданных с учетом или на основе результатов диссертационных исследований.

Практическое значение. Сформулированные 6 работе положения очерчивают круг проблем, связанных с эргономическим проектиро-" ванием КТОИ в ШЭТС, показывают актуальные направления повышения эргономического качества КТОИ. Использование Методов и средств, изложенных в диссертации, позволяет еще на стадии технического и рабочего проектирования автоматизации ШЭТС обеспечить необходимые качество и эргономичность КТОИ, а именно: оптимальным образом распределить функции между,операторами и . техникой .при множестве критериев и тем самым обеспечить надежность и эргономичность компьютерных технологий; повысить без- , ошибочность обработки информации на основе новых моделей регуляции деятельности операторов с использованием мотивации и инструментально обеспечиваемой обратной связи по качеству выходной информации; поеысить информированность ЛПР за счет: создания систем информационной поддержки принятия решений на. основе удовлетворения объективно необходимых информационных потребно- ' стей; включения в системы интеллектуальной поддержки принятия решений новой функциональной части - диагностического блока, реализующего информационную технологию организационной диагностики; снизить трудоемкость ряда процедур эргономического про-

ёктирования КТОИ за счет: разработки иерархии моделей ШЭТС , для эргономического проектирования, включая модели прецставле-, ния знаний, создания банка данных о качестве деятельности оператора, автоматизации ряда процедур эргономического проектирования.

Выполненные разработки и сделанные рекомендации применимы для ИПЭТС любой отрасли и любого иерархического уровня, позволяют эффективно внедрять достижения эргономики в народное хозяйство.

Реализация результатов работы.

1. Комплекс моделей информационно-производственных ЭТС, необходимых для целей эргономического проектирования КТОИ, внедрен при разработке АСУ предприятий горнорудной, металлургической, приборостроительной промышленности, гражданской авиации, при созданий автоматизированных обучающих систем в ВВМУРЭ им. А.С.Попова, в отраслевые рекомендации Минстанкопрома СССР "Проектная оценка качества выполнения функций АСУ ГПС з учетом действий операторов АРМ" (1989 г.). '

2. Методы эргономического анализа КТОИ использованы для повышения качества обработки информации на приборостроительном

. заводе, для технико-экономического обоснования систем поддерж-

• ки принятия решений на предприятиях среднего машиностроения и основной химии.

3. Методы и средства многокритериального распределения функций между операторами и техникой в КТОИ, регуляции деятельности оператора на основе механизма мотивации, повышения информированности ЛПР на основе систем информационной и интеллектуальной .поддержки принятия решений внедрены в период 1970-1992 г. при компьютеризации производства более, чем в 30 организациях СНГ; 17 из них подтвердили экономический эффект. Эти разработки

• использованы при создании 60 систем и подсистем АСУ отраслей, производственных объединений, предприятий, объектов непромышленной сферы, всего в 14 отраслях народного хозяйства.

4. Банк эргономических данных о качестве выполнения оператором типовых действий и операций и об ошибках операторов использован Харьковским ОКБА НПО "Хит/автоматикаи, ЛЭТИ, Кишиневским политехническим институтом, ВВШШ1 (г.С.-Петербург), орга-

низацией "Эргоцентр" (г.Тверь).

• 5. Теоретико-методологические, инструментальные и практические результаты, полученные в работе, использованы в учебном процессе 9 вузов при чтении 4 курсов, например, "Надежность и эффективность АСУ", "Организация механизированной обработки экономической информации", "Информационно-поисковые системы", для специальностей 0646 "АСУ", 0608 "ЭВМ", 0606 "Автоматика и ■ телемеханика", 1738 "Организация механизированной обработки экономической информации", проведении лабораторных работ, практических занятий, учебной.деловой игры, курсовом и дипломном -проектировании.

6. От внедрения собственно рекомендаций по обеспечению качества функционирования с учетом деятельности человека в практику создания АСУ получен реальный годовой экономический . эффект более I млн.руб. Ожидаемый экономический эффект от комплекса работ, включающих диссертационные результаты, Подтвержден в размере 1629 тыс.руб. Прямой экономический эффект достигнут за счет: сокращения сроков, проектирования КТОИ и ускорения от- , дачи от капитальных вложений; снижение трудоемкости проектирования КТОИ; ускорения оборачиваемости оборотных средств, до-' стигнутого путем выбора рационального варианта распределения функций между человеком и техникой; уменьшения потерь, связанных с недостоверностью информации, путем мотивации за безошибочность обработки информации; уменьшения потерь, связанных с несвоевременностью и неполнотой информации, исходной для принятия решений, путем создания систем поддержки принятия решений; уменьшения потерь, связанных с дестабилизирующими факторами, путем создания информационно-распознающих систем. Косвенный экономический эффект достигнут за счет выбора более оптимальных вариантов КТОИ и принципиального повышения качества ИГ за счет-явного учета эргономических факторов.

Апробация работы. Основные положения работы- докладывались и обсуждались в течение 1968-1992 г.г.. более чем на. 30 республиканских, всесоюзных и международных конференцйТ, совещаниях симпозиумах по проблемам синтеза АСУ, эффективности, качеству и надежности-слокных систем, в т.ч. систем "человек-техника", эргономике и инженерной психологии, автоматизации

проектирования и получили положительную оценку.

Публикации. Основные результаты диссертации содержатся в 117 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы, включающего 170 наименований, двух приложений. Основная часть работы изложена на 401 странице машинописного текста. Работа содержит . 82 рисунка и 51 таблицу.

2. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Эргономический анализ компьютерных технологий обработки информации

а

В данной работе понятие ИГ используется ь узком смысле, а именно применительно к .переработке информации в информационно-• производственных ЭТС на основе средств ВТ и экономико-математических методов. Такая трактовка ИГ в настоящей работе получила название компьютерной технологии обработки информации.

Первая Глава посвящена выявлению и обоснованию ■актуальных задач эргономического проектирования КТОИ в информационно-производственных ЭТС. Новизна полученных результатов состоит в следующем. Впервые сформулирована концепция пяти поколений ИГ, основанная на сравнительном анализе распределения функций между человеком-оператором и машиной в технологических моцелях; показано усложнение и,обновление роли человека в поколениях ИГ. Выполнен эргономический анализ КТОИ в целом, а не по отдельным элементам, как было ранее, что позволило выявить актуальные задачи эргономического проектирования КТОИ и сформули-'ровать требования к содержания данных, необходимых для проектирования. Достоверность полученных результатов подтверждается использованием фундаментальных положений эргономики при эргономическом анализе КТОИ и математическим анализом статистических данных. Практическая значимость результатов состоит в следующем: очерчен круг проблем, связанных с эргономическим,, проектированием КТОИ в ИПЭТС; показаны актуальные направления ' повышения эргономического качества КТОИ; выявлен характер ыето-

цов решения актуальных задач эргономического проектирования.

. Анализ работ по вопросам ИГ и поколений ЭВМ позволил выдви* нуть концепцию поколений КТО И. Суть концепции состоит в том, что' с момента возникновения ЭВМ можно выделить определенные, достаточно длительные периоды, характеризуемые стабильными технологическими процессами обработки дачных (технологическими моделями): использованием отдельных ЭВМ (50-е годы); использованием ЭВМ совместно с периферийными устройствами сбора информации и удаленной подготовки данных на машинных носителях (60-е годы); использованием ассоциаций ЭВМ в вице многомашинных однородных или разнородных комплексов, появление терминальных станций и удаленного доступа (70-е годы); локальные сети мини-, микро-, персональных ЭВМ (60-е годы); распределенные сети обработки данных на базе вычислительных систем пятого поколения (ВСДД) (90-е годы). Перечисленные технологические модели по аналогии с поколениями ЭВМ названы поколениями {{ТОЙ. Каждая модель характеризуется достаточно устойчивым набором значений признаков и технологических пуп!?дур. ,

В жизненном циАпе КТ0И каждого поколения выделяются три фазы: зарождение, скачкообразный рост и .постепенное достижение ' предельных возможностей. Зависимость между эффективностью КТ0И и затратами на кагдой фазе мочно отразить логистической ( 5 -об-' разной) кривой. Переход от одного поколения КТ0И к другому происходит скачком (имеет кесто технологический разрыв). Подтверяс-дением скачков является появление новых информационных продуктов в каждом поколении КТ0И, Появление технологических разрывов означает, что данная КТОИ достигла своих предельных возможностей или по функции обработки, или по функции коммуникации. В недрах КТОИ сформировалось противоречие между "центром" и "периферией", вызванное или предельными возможностями средств ВТ данного поколения, или сложиешимся распределением функций между человеком и ВТ, или тем или другим вместе. Технологический разрыв означает не только появление нового информационного продукта, но и появление у персонала новых функций и обновление роли человека как объекта и субъекта социального управления. Этот факт побутдает исследовать эргономические особенности КТОИ. Анализ проведен в следующих направления«:

- виды операторской деятельности для операторов-техноло-

гов, операторов-контролеров, операторов-руководителей; место . лиц, принимающих решения (ЛПР), в КТОИ; форш совместной деятельности персонала КТОИ;

- виды и структура действий операторов в КТОИ;

- условия труда операторов КТОИ (организация рабочих мест, рабочая среда, операционная и эмоциональная напряженность труда, мотивация безошибочной работы);

- информационные модели, их релевантность и степень нн$ор-мированности ЛПР;

- ошибки и отказы (виды, законы распределения, причины);

- эргономические предпосылки повышения качества КТОИ;

- содержание показателей эргономичности КТОИ и их связь с показателями эргономичности СЧМ.

Анализ особенностей реализации КТОИ по мере изменения средств ВТ '¿.программного обеспечения позволил выделить задачи эргономического проектирования (ЭЛ), соотнесенные к эргономическим требованиям, которые объективно необходимы для эффектив-' ного санкционирования КТОИ в каждом поколении ИТ. В работе основное внимание уделено задачам эргономического проектирования .. третьего и четвертого поколений ИГ. Анализ состояния проблемы . эргономического проектирования позволил еыявить а к т у а л ь-■ н ы е задачи, явившиеся.предметом диссертационного исследования. Это - следующие задачи: разработка комплекса моделей представления данных и знаний о компонентах ШЭТС и об-организации ИЛЭТС для целей ЭИ КТОИ; распределения функций и ресурсов ме^-ду человеком-оператором и техникой при нескольких критериях; регуляция деятельности человека-оператора на основе включения механизма мотивации с целью поддержания кгчества выходной информации; разработка новой разновидности систем интеллектуальной поддерт.ки - систем с диагностическим блоком, реализующих информационную технологию организационной диагностики; разработка автоматизированного банка данных о безошибочности и времени выполнения типовых действий оператора и о качестве деятельности-оператора. Названные задачи определены требованиями к представлению знаний об объектах. ЭП, требованиями к организации СЧТС и к деятельности операторов, требованилми к автоматизации процедур ЭЛ.

2;3. Модели информационно-производственных ЭТО,

необходимые для эргономического проектирования КТОИ

Втор-а я глава посвящена разработке моделей ИПЭТС, в которых отражаются разнообразные сведения о назначении ИПЭТС и ее отдельных элементов, г составе решаемых.задач и реализуемых функциях, о характеристиках качества ее материальных и информационных продуктов, о технической базе, участии персонала, требованиях к безошибочности и своевременности решения задач и : т.д. Новизна полученных результатов состоит в следующем. Предложенная проф.Губинским А.И. обобщенная модель ЭТС развита и . содержательно интерпретирована применительно к конкретному' классу - информационно-производственным ЭТС. Содержательная интерпретация состояла в том, что были предложены уровни описания ИПЭТС, спос б формирования функциональных элементов, способы построения компонентно-функциональной структуры ИПЭТС и мор-фялого-временной структуры задач. Развитие состояло, в разработ- . ке новых моделей представления знг-гий о структуре задач и тех- ' нологии их решения в виде семантических сетей й квалитетных структур понятий качества и эффективности использования КТОИ на основе нового подхода - выделении эргономических свойств КТОИ.

Достоверность полученных результатов доказана специальной Процедурой оценки истинности моделирования и соответствием логико-методологических оснований квалитетных структур общепринятым принципам системного исследования.

Практическая значимость .моделей ИПЭТС состоит в том, что они позволяют перейти к решению задач эргономического проектирования КТОИ.

Для эргономического проектирования (ЭП) КТОИ необходимо иметь модели структур и модели организации ИПЭТС. Модели структур вводятся с целью описания состава компонент И включают компонентно-системную, компонентно-функциональную, компонентно-олементную.и квалигетные структуры. Модели организации вводятся с целью описания процессов функционирования и включают модели структуры целей, морфолого-временной структуры задач и технологии решения каждой задачи.

Компонентно-системная структура (КСС) необходима-для пред-

ставления информации о том, в.какую метасистему входит, с ка-• ^ к ими окружающими системами взаимодействует и из каких локаль- . ных ЭТС состоит исследуемая ЭТО. Моделью КСС является граф ти- . па "дерево". Компонентно-функциональная структура (КФС) необходима для представления информации о множестве реализуемых групповых функциях персонала. Моделью КФС является семейство ' графов, вершинами которых являются функциональные блоки, а ду- ' ги реализуют отношения информационного следования и подчиненности. Моделью функционального блока является двухуровневая схема экономического регулятора. Компонентно-элементные и квали-тетные структуры моделируются графами типа "дерева" или канони-. ческими предикатными уравнениями.

■ Морфолого-временная структура задач (МВСЗ) необходима для ■ представления информации о составе задач, последовательности их решения и характеристиках. Эта информация представлена в виде семантической сета на двух уровнях: в базе знаний и в базе данных. В базе знаний хранится интенсиональная семантическая сеть, которая описывает общую структуру задач на основе обобщенных понятий: ЗАДАЧА с именем X , ЗАДАЧА с именем У , ХАРАКТЕРИСТИКИ, ОГРАНИЧЕНИЯ, отношений-условий ОйДУЕГ-ЗА и ПРЕДШЕСТВУЕТ. В.базе данных хранится экстенсиональная семантическая сеть, •которая содержит конкретные значения понятий-атрибутов и факты отношений. На основе свойств вышеназванных отношений эта сеть может быть•представлена ориентированным графом 6 , в котором множество вершин соответствует задачам, множество дуг реализует отношение информационного следования, и каждая вершина нагружена значениями характеристик и ограничений. Для того, чтобы обеспечить неразрывность информационных связей мед,чу отдельными задачами,'агрегирование учетной и аналитической информации (от участков до заводоуправления), декомпозицию плановой информации по иерархии групповых функций персонала, необходимо обеспечить совместность ШСЗ. Граф совместной ШСЗ цолкен быть прогрессивно-конечным, не содержать контуров и гамильтоновых путей. В работе покадано, что этот граф б мо-хет единственным образом быть представлен в ярусно-параллелькой форме, которая и обеспечивает вышеназванные требования.

Процедура перевода исходного нетранзитивного графа МВСЗ

в ярусно-параллельнуто форму включает два основных этапа: а)по-иск и разрыв замкнутых информационных путей; б) установление рангов задач (разбиение задач по информационным ярусам). Разработанные алгоритмы решения задач а) - б) эффективно реализуются на дВИ. ...

Предложена процедура пазбиения ИПЭТС на компоненты для целей ЭП, основанная на итеративном процессе вертикально-горизонтальной декомпозиции. Выделение эшелонов.соответствует формированию компонентно-системной структуры, выделение слоев в эшелонах - компонентно-функциональной структуры, выделение страт - морфолого-временной структуры задач. Отличие предложенного метода выделения функциональных компонент ЙПЭТС .от других методов декомпозиции сложных систем состоит в устранении из- • быточности информационных связей ме;кду функциональными блоками, характерно*1, например, для типовых функциональных подсистем АСУЛ.

Дня оценки достоверности КОС, КФС и МВСЗ, которые являются базовыми при проектировании КТОИ, разработан специальный метод оценки истинности моделирования. Необходимость оценки определяется тем, что модель ИПЭТС в виде описаний КСС, КФС,■ ■ МВСЗ имеет элементы субъективизма. Субъективизм определяется ■. тем, что элементы и связи системы содержат нечеткость, проявляемую в размытости границ между системой и средой, между функциональными подсистемами и функциональными блоками, в нечеткости. целей, приписываемых элементам системы, в зависимости полноты набора функциональных блоков от компетенции исследователя и т.д.

Метод оценки истинности моделирования состоит в числен- • ной оценке сопоставления эмпирической (реальной) системы и ее модели как по отдельным структурам, так и в форме лингвистического описания в целом. Это Сопоставление осуществляется путем сравнения протоколов испытаний для каждого проявления системы. Функцию принадлежности нечеткого отношения мечду проявлениями системы следует воспринимать как значение истинности высказывания, что данная структура интерпретирует определенный набор проявлений реальной Системы. Истинность моделей в целом предложено оценивать методом лингвистического экспертного оценивания (по методам лингвистической средней или ''бла-

горазумного" взвешивания). Получены оценки истинности модели, рования КФС и ЦВСЗ для центральной системы приборостроительного и металлургического заводов.

Знания и данные о технологии решения каждой задачи содержат: перечень технологических операций (ТО), которые необходимо реализовать для решения задачи; морфолого-временную структуру. ТО; знания о характеристиках ТО (объеме перерабатываемой информации, временных требованиях, видах контролей и т.д.); знания о способах выполнения каждой ТО. Эта информация представлена в виде семантических сетей. Интенсиональная семантическая сеть описывает кагдуа задачу на основе понятий ТЕХНОЛО-ГИЧЕСКАЯ-ОПЕРАЦИЯ-Х (или У ), СПОСОБ-РЕАЛИЗАЦИЯ, ХАРАКТЕРНОЙ*- ' КИ; отношения-условия ПРЕДШЕСТВУЕТ; свойства ШЕЬТ. Понятие СШООВ-РЕАЛИЗАЦИЛ имеет собственную внутреннюю структуру, включающую: понятия ТЕШЛОПтЖОДДЕРЩИЯ-Х, КОМЛОНЕНТ-А (или В), . ХАРАКТЕРИСТИКИ, ДЕЙСТВИЯ,' ТФЕ; свойство ИМЕЕТ; отношение-условие "если"; события ВЫПОЛНЯЕТ, ВЗАШОДЕЙСТВУЕГ, ОПИСЫВАЕТ, РЕА-- ЛИЗУЕТ.

Понятие ХАРАКТЕРИСТИКИ (компонент) должно включать в себя показатели эффективности, качества и надежности персонала, орудий и предметов труда, интерфейсов, формирующих КТОИ. Знания об . . этих показателях представлены в виде компонентно-квалитетных и квалитетно-норфологических структур. Для их разработки введено и определено понятие "эргономичность КТОИ", что в свою очередь потребовало разработки концепции качества КТОИ. В рамках этой концепции выделены основные группы показателей качества КТОИ: по цели и области применения, по приспособленности к эксплуатации и сохранению работоспособности, по рациональности решений. Показатели эргономичностй КТОИ входят во вторую группу. . Дана новая интерпретация показателям эффективности К'ГОИ.

2.Л. Распределение функция между операторами и

техникой в компьютерных'технологиях обработки .информации при нескольких критериях

Третья глава посвящена разработке метода и средств (моделей, алгоритмов, программной документации, методик) распределения функций'ме-'.ду операторами и техникой в КТОИ

при нескольких критериях. Ноьнзна полученных результатов состоит в том, что в отличие от принятых в СШ однокритериальных моделей поставлена и решена многокритериальная задача Рб мехду операторами и техникой в.КТОй. Кроме того, известные модели оценки своевременности реализации функций, основанные на обобщенном структурном методе, дополнены новой моделью, основанной на выделении групп функционального отказа в системе с временной избыточностью. Достоверность результата обеспечена аналитическим выводом моделей оценки показателя своевременности реализации варианта РЗ, доказательством'выдвинутых утверждений о числе вариантов Р5, корректным применением теории многокритериального выбора, обобщенного структурного метода, теории восстановления, Опытом использования результатов при практическом РФ в ТЕШ на многих предприятиях. Практическая значимость результата состоит в том, что он позволяет оптимальным образом распределить функции между операторами и техникой в' ИПЭТС при множестве противоречивых надежностных, экономических . и эргономических требований.

Задача распределения функций меэду человеком-оператором (в. дальнейшем, Ч) и машиной (Ш является классической задачей ЭЯ. На настоящее Еремя известны решения этой задачи или на основе перечней преимущественных возможностей Ч и М (типа перечня 3>ит-са), или в оптимизационной'однокритериальной постановке, что не позволяет получить решение с учетом всех системных и эргономических требований. Б работе излагается новый подход к РФ как на зад--чу назначений человека или техники на операции КТОИ'при множестве критериев. -

■ Введем следующие обозначения: X = II [| - матрица назначений д -х компонент ( ^ =1,Т ) на 1-ые ТО ( ( =1, П ) ;'"{)~множ~е-ство всех (1хП) матриц X , отвечающих рдду условий и ограничений, в т.ч. совместимости компонент на соседних операциях, профессиональных возможностей персонала, напряженности труда, ограниченности ресурсов и др.; £(Х)-(£|(Х), Бг(Х),...,Е^(Х)) -лектор критериев; Л * (о^ , ... .^щ ) - вектор целей, состоящий из наилучших, но одновременно недостижимых .значений критериев £г(Х) (2 =_1,т); (А - некоторая метрика на множестве значений вектора Е (X). Тогда задача РФ в КТОИ имеет ввд: в_об-ласти Ю найти матрицу X* , минимизирующую расстояние с! (Е ),

т.е. Х* = ага тСпс1(Е ы). <. <1>

3 хеп

• Выбор метода решения задачи (I) определен следующими ¿¡акторами: наличие одновременно недостижимых целей, вытекающих из целей автоматизации ИПЭТС; невозможность агрегирования в единый физический критерий несколько разнородных критериев; возможность ЕЫделения«области П&рето; участие в решении задач нескольких субъектов: постановщика задач компьютеризации ИПЭТС, исследователя-эргономиста, ЛЛР и экспертов, дифференцировано обладающих информацией о разных элементах модели (I). Метод решекля - диалоговая процедура, состоящая из трёх последовательных этапов: ■ формирование вариантов РФ цечцу Ч.и М; оценка критериев Еа(Х); выбор варианта РЭ, рационального с позиции некоторого принципа согласования интересов.

Задача генерации вариантов Р1 решается на основе знаний и данных, сгруппированных в два блока: знания о локальной ЭТС, для которой решается задача РФ (блок А); знания о технологии решения каждой задачи (блок. Б), Блок А составляют знания, отраженные в компонентно-функциональной структуре ИПЭТС и в морфоло- ■ го-временной структуре задач. Блок Б содержит информацию о составе ТО, возможных компонентах для реализации ТО, составе и -характеристиках компонент, о связях различной природы, которые . должны существовать между компонентами для реализации конкретного ТПОИ, ограничениях на компоненты или ТО. Форма представления знаний - канонические предикатные уравнения и семантические сети.

. : 'Процедура генерации вариантов К? основана на просмотре всех компонентов-претендентов для.выполнения 1-й ТО, выделении тех компонент, которые удовлетворяют .всей ограничениям, включая условия■совместимости с компонентами, выделенными для ( ¿. -1)-й операции. Процедура генерации позволяет синтезировать варианты с желаемыми свойствами, если они оговорены заранее, например, чтобы некоторые операции выполнялись одним и тем яе персоналом или разные ТО выполнялись конкретным компонентом, или время работы оператора за видеотерминалом не должно превышать некоторое заданное и т.д. Если при всех сформулированных требованиях не формируется ни один вариант го последовательно

снимаются критичные требования.

В работе определена верхняя граница, числа вариантов

На основании анализа целей автоматизации ртдельдах функций (задач) ИПЭТС и целей создания автоматизированных ТФИ выделены две группы критериев РФ между Ч и' U: системные и эргоно-. " мические. К системным критериям относятся: вероятность безошибочного выполнения функции (решения ¡задачи) Е4 (X)2 Bi,вероятность своевременного выполнения функции (решения задкчи) E¡(X) ' s Ег i трудоемкость ñjUHEj » затраты ЕЧ(Х)=Щ • К эргономическим критериям относятся: нормированный коэффициент стереотипности E¿ , нормированный коэффициент логической сложности E¿ , коэффициент загруженности оператора Ef ,.один из показателей информационной нагрузки оператора . Используются традиционные методы .расчета критериев. Однако для вероятности Еi своевременного выполнения функции потребовалось разви- , тие известных моделей, для случая, когда структура ТШЙ не монет, быть описана в терминах функциональных сетей. Разработаны еле- . дующие вероятностные модели: для оценки математического ожицат-ния и дисперсии Бремени решения задач при необесцекивающих от-казаз; для оценки Е2 при кестких сроках-на окончание какдой ТО при обесценивающих отказах' то же 'при местком сроке только на окончание последней ТО. Модели используют положения теории восстановления.

Примем, что решение Ха предпочтительнее решения Y¿ « если V-? Ег(Ха.)& Ej (Xg) и хотя бы одно неравенство строгое. Из анализа метода решения (I) установлено, что исследователю-эргономисту ни вектор целей 5 , ни вектор максимально возможных значений критериев (X)априори неизвестны. Поэтому постулируется существование некоторой глобальной целевой функции F(E) , вырач:аемой_череэ вектор частных критериев Е такой, что если' p(Eay_>F(Éj) > то набор критериев £а предпочтительнее набора Е. , т.е. _ _ - . •

' Ee(X)^E{(X)^FÍ£j>F(EÉ). (2)

Явный виц функции F (Е ) неизвестен ,и информация'ó ней посту-' пает от ЛПР.

В зависимости от того, кто является постановщиком задачи РФ, а кто - ЛПР, Енделены различные модели поведения ЛЛР и по-

становщика, различающиеся Полнотой информации, получаемой от ' них при Ёыявлении предпочтений (2). Ситуация "постановщик-ЛПР" л модель поведения ЛЛР позволяют выбрать один из подходов к устранению несравнимости критериев. Подход, в свою очередь i позволяет выбрать модели многокритериального выбора. Например, при стремлении ЛИР устранить и полно представить предпочтения путем введения единого критерия разугио использовать ли£о аксиоматические, либо прямые модели (постановщик задает форму зависимости результирующей полезности альтернативы Ха от ее оценок по многим критериям; параметры этой зависимости оценивает ЛЛР). В этом случае при ЛИР, приме.шющем линейную (компенсационную) стратегию, будет использовано пра-вилб "минимума суммы потерь оптимальности", Так, в одной из задач РФ было сгенерировано 8 вариантов ТПОИ при четырех критериях: fJ , 1г2_(час.), Е3 (чел.час.); Еч (тыс.руб.). Вектор £ имел вид: £ = (тая £,, mûi f2Тmin nnVi ^j = (0,9978; 5,7; 15,5; 152,7), правило имело вид

. opi Ê «f Ë | mro Z (f- ^в)]П

. где Его - нормализованные значения критериев, Е*"- область Парето.

Правило обеспечило выбор варианта X с Е(Х) = (0,9937; 5,7; 23,0; 152,7).

При решении задачи Р$ фактор нацетности был учтен критериями Е, и Е2 , которые, в свою очередь, формируются с учетом отказов техники и ошибок персонала. Но в ИПЭТС не менее 50 % нештатных ситуаций вызывается дестабилизирующими воздействиями с большим временем восстановления - организационными отказами. Для устранения их влияния целесообразно осуществлять функциональное резервирование - закрепление дополнительных функций за компонентами системы. Поставхзна и решена задача функционального резервирования.

• Описанные в ri.2.4 результаты помимо публикаций были изложены в двух специальных инженерных методиках. Первая методика была посЕящена расчету показателей Е1 и 62 , что было не-обходимр для анализа целесообразности перераспределения функций в КТОИ, уже сложившихся на предприятиях. Вторая методика

была посвящена," \ собственно РЕ. Методики были использованы бо-- лее чем в ¿0 организациях стран СНГ.

Для примера е строке I табл.1 приведены результаты расчетов критериев КТОИ в подсистеме оперативного управления добычей и транспортом газа, а в строке 2 - результаты РФ Для ДЭТС, реализующей 8 функций по учету производства, отгрузки и реализации металлопродукции.

Таблица I

№ Темп решения . задачи Тип исследования К-во вариантов Р5 К-во компонент Значения критериев

СЧМ Ч Е1 ч Е3. чел час Е4 тыс руб

I 2 часа анализ 2 21 2 9 09974 0,935 - - .

2 смена, синтез '51 9 38 18 09976 0£54 130 §92

сутки

2.5. Регуляция деятельности оператора КТОИ '

.на основе включения механисма мотивации

Ч етвертая г .. а в а посвящена разработке методов повышения качества информации в ИПЭТС на основе включения механизма мотивации операторов КТОИ. Имеющиеся в литературе результаты в этой области получены в" рамках определенных иняенер-но-иингуитивных соображений, не позволяющих строить модель регуляции деятельности оператора (МРДО) с учетом механизмов мотивации и психической саморегуляции. Научная новизйа результата со-состоит в том,что впервые разработаны квалиметрическая модель деятельности .оператора ¡{ТОЙ и организационно-программный компзшс управления качеством (ОПК УК).реализующий эту модель.. Достоверность результата обеспечена аналитическим выводом квалиметриче-ских моделей, игровых моделей взаимодействия операторов с управляющим органом (УО), корректным примененем теории активных систем, теории.игр с непротиворечивыми интересами, опытом использования моделей для повышения качества- обработки информации на.многих предприятиях и во многих отраслях. Практическая значимость результата, состоит в-возможности

повысить качество выходной информации КТОИ. Автоматизация процедур эргономического проектирования и контроля достоверности информации делает, более технологичным процесс проектирования и контроля функционирования ИПЭТС.

Актуальность исследований в направлении учета и использования мотивации - побуждения к качественной работе через введение дополнительных стимулов подтверждают исследования, проведенные по задания ГИВЦ ШМ УССР на 8 металлургических заводах Украины. Исследования показали: 80-90 % всех ошибок в информацию в КТОИ вносит человек, особенно на этапах ее подготовим; 18 % ошибок вызвано мотивационными факторами-и 15 % - психологическими особенностями человека. Расчеты, проведенные по результатам этого обследования, показали, что материальное стимулирование, основанное на учете мотивации качества подготовки информации, позволит устранить 70 % всех дестабилизирующих воздействий.

Исследования, изложенные в этой главе, проведены в три этапа. На первом этапе разрабатывается МРДО в общем виде, связывающая показатели количества и качества труда оператора КТОИ с оплатой этого труда и названная поэтому квалиметрической. На втором этапе в модель вводится фактор мотиваций. На третьем этапе разрабатывается 0Ш УК, основанный на квалиметрической модели.

В настоящее время разработано большое число моделей операторской деятельности, но среди этого многообразия отсутствуют модели операторов ИГ, аналитически связывающие качество труда с его оплатой. По функциональному назначению квалиметрическая модель относится к моделям производственной деятельности, по принципу построения - к теоретико-вероятностным, по языку описания - к аналитическим, по целевому назначению - к технологическим. Квалиметрическая модель представлена уравнением

где - ресурс, которым располагает У0 для оплаты поощрения оператора; V - мера объема перерабатываемой информации; Ш - мера качества обработки информации, в частности, математическое ожидание количества ошибок в еыходных даннж; V -плановое задание по V ; M~|V|(V) ~ математическое отдание

числа ошибок при объеме V • ^ - оплата за единицу объема перерабатываемой информации; - дополнительная оплата за единицу объема перерабатываемрй сверхплановой информации; - оплата (или поощрение) за качество обработки информации. В диссертации к дель исследуется с позиции ее использования УО для повышения качества ИГ за счет рационального выбора параметров модели.

£ункция ({,-£},( V, т) в виде (3) как функция двух переменных V и т представляет собой квадратичную форму с нулевым индексом инерции. Следовательно, график функции представляет собой гиперболический параболоид. •

Для анализа модели использован метод классификации частных случаев. В качестве классификационных признаков выбраны следующие: расположение асимптот сечений гиперболического параболоида плоскостями, параллельными координатной плоскости; тактика управляющего органа по использованию ресурса. Каждый вариант расположения асимптот модели в комбинации С тактикой УО позволяет сформировать частную квалиметрическую модель (итого 20 моделей), в которой выделяются определенные зоны управления оператором КТОИ со стороны УО, что и является главны»! результатом первого этапа исследования. •

Учет мотивации в диссертации осуществляется на концептуальной основе теории активных систем, развиваемой. В.Н.Бурковым и-его школой, а в системотехническом плане отражается как введение обратной связи (ОС) по функциональной надежности оператора. В работе предложено различать и инструментально обеспечивать два вида ОС: мотигоционную, побуждающую персонал корректировать свои действия, и инструктивную, предоставляющую персоналу информацию о характере и числе его ошибок.

Основная задача при разработке механизма функционирования мотиЕационной ОС состоит в Еыборе параметров ОС, связывающих величину стимула, предъявляемого АЭ через ОС, с результатами его деятельности. Ситуация носит конфликтный характер и требует игрового подхода. Для решения задачи разработана модель игры с непротивополо'-'ными интересами и с рефлексией поведения АЭ, учитывающая: несовпадающие цели АЭ и.координатора, наличие у координатора ограниченной информации о возможностях АЭ, а у АЭ-о ресурсах координатора, стохастическую связь параметров закона управления, необходимость участия оператора в определении

плановых значений вектора качества и др. Ввиду наличия в модели неформализуемых элементов решение ищется методом деловой игры, которая выступает как блок действующей системы управления надежностью персонала ШЭТС (т.е. не в традиционном смысле). Разработаны информационное, программное и организационное обеспечение деловой игры "Стимул". В результате деловой игры определяются параметры мотивационной ОС, в частном случае, коэффициенты стймулирующей функции или шкала_ премирования за показа-■ тели безошибочности или своевременности с учетом производительности. Это является главным результатом второго этапа исследования. -

>. С целью автоматического сбора данных об ошибках операторов КТОИ и последующей обработки-^ ЭВМ разработана, автоматизированная система сбора и анализа данных о качестве обработки информации операторами (САДКО). САДКО реализует инструктивную обратную связь, оформлена как пакет программ и сдана в Государственный фонд алгоритмов и программ (регистрационный № 5649). Слияние организационных, математических и программных средств в единый комплекс позволило'создать организационно-программный комплекс управления качеством подготовки информации, который ■представляет собой замкнутую систему регулирования с отрицательными обратными связями. Задача комплекса - регулирование характеристик функциональной надежности АЭ. Этот комплекс разработан как составной элемент типовой подсистемы учета и контроля выполнения договорных обязательств поставщиками сырья и ' топлива в отрасли "черная металлургия". Его эксплуатация позволяет повысить достоверность информации за счет механизмов 'психической саморегуляции и мотивации деятельности. Так, эксплуатация части названного комплекса в ГВЦ ¡.ITA показала, что за 3 месяца число ошибок в группе кодирования снизилась в 2,5 •раза. ОГК УК использован в ряде организаций и в проектных решениях по компьютеризации ЭТС.

2.6. Диагностика состояний организационно-экономических процессов на основе систем интеллектуальной подцертки управленческого персонала ШЭТС

Пятая глава посвящена создан™ информационной технологии организационной диагностики, ориентированной на фор-

2 4

мирование и анализ информационных моделей состояний организационно-экономических процессов. Новизна полученных результатов состоит в том, что они не имеют аналогов в системах интеллектуальной поддержки (СИП), используемых в промышленности. Достоверность результатов обеспечена: учетом результатов психологйче-ской теории решений в формализованной схеме снятия неопределенности знания у ЛПР; испрльзованием положений, доказанных в теории полумарковских процессов, распознавания образов, теории графов, представления знаний; аналитическим выводом моделей; опытом использования СИП на ряде предприятий. Практическая з н а с чимость результатов' в том, что они позволяют конструировать новую разновидность систем интеллектуальной поддержки принятия решений - СИП с диагностическим блоком, который формирует для ЛПР принципиально новую информацию - информацию о состоянии объекта.

Диагностическая составляющая СИП является оригинальной разработкой, связанной с новым подходом к формированию информационных моделей (ИМ). Актуальность нового подхода определена тем, , что информационные потребности ЛПР в некомпьютеризированных системах управления удовлетворяются в среднем только на 60-70 %. ■

Задача обеспечения информированности пользователя СИЛ формулируется следующим образом. Задана КФС исследуемой части системы на множестве ФБ. Выбор пользователем СИЛ управляющего воздействия зависит от состояния ФБ. Состояние определяется параметрами объекта управления, управляющей части й потоков дестабилизирующих воздействий, могут быть нормальными (¿н) и аномальными Требуется создать ИТ, позволяющую пользователю СИП в любой момент времени , р= 1,2, ... определить состояние любого ШБ и, если 2"н • то упорядочить по вероятности причины , породившие аномальное состояние, и дать возможность пользователю просмотреть цейь развития нарушений, Для реализации сформулированной ИГ организационной диагностики предлагается СИП функционально дополнять специально разработанным диагностическим блоком (ДБ). Синтез ДБ достигается путем последовательного решения следующих задач: концептуализации состояний (I); выбора классов состояний (2); выбора эффективной меры диагностической ценности технико-экономических показателей (3); реконструкции системы учета и выбора эффективного

подмножества признаков (4); выбора оптимальной системы диагностических порогов (5); распознавания состояний (6); выбора оптимальной частоты проведения диагностических процедур (7); определения причин аномальных состояний экономических процессов (8). Для решения задач,3,4,5 и 6 могут.быть использованы методы теории распознавания образов и технической диагностики, поэтому новые методы их решения в диссертации не рассматриваются. Задачи '7 и 8 в рамках СИП в ИПЭТС имеют сври принципиальные особенности. Вместе с тем даче комплексное решение задач 1-6 для це- ' лей организационной диагностики является полезной оригинальной, разработкой. В работе это показано-на примере дифференциальной диагностики затрат на производство продукции горнорудного предприятия.

Задача 7 выбора оптимальной частоты диагностической процедуры основана на модели функционирования ЕВ в ввде управляемого полумарковского процесса с конечным числом состояний и пере<-хсдов за интервал планирования и с переоценкой. Решение задачи сводится к выбору оптимальных однородных стратегий. В каждый момент [р стратегия задает конкретное управление им^, следующей проверки. Модель реализуется субблоками связи (I), организации (2), диагностирования (3) и управления (4). Субблок I связи осуществляет связь ДБ со средой: подключает ДБ к внешней' информационной базе (базе СИП), представляет ЛЛР доступ к ДБ. Субблок 2 организации и ведения внутримашинной информационной базы организует на жестком диске и обновляет данные, корректирует параметры, модели объекта в процессе обучения, обеспечивает. доступ к информационной базе. Субблок 3 диагностирования собственно реализует задачи 6,8, т.е. по значениям диагностических признаков, выбранным ранее решающим правилам и заложенной модели объекта диагностирования определяет его состояния (задача 6) и причины, вызвавшие отклоне-ия от нормы-(задача 8). Субблок 4 управления осуществляет координацию функционирования' субблоков, в т.ч. решают задачу 7 выбора оптимальной частоты диагностических процедур. Задача 8, реализуемая субблоком 3, решается на основе знаний о развитии нарушений.. Эти знания ■представляются в виде семантической сети на двух уровнях: в базе знаний и в базе данных. В базе знаний хранится-интенсиональная. семантическая сеть, описывающая общую структуру моде-

лируемой предметной области на основе: обобщенных понятий ПЕРВОПРИЧИНА, ПГОЖЗЭТОЧНАЯ ПРИЧИНА, ПРОМЕЖУТОЧНОЕ СЩСТВИЕ, КОНЕЧНОЕ СЛЕДСТВИЕ, АПР1ЮРНАЯ ВЕРОЯТНОСТЬ; события ВЫЗЫВАЕТ; свойств • ИМЕЕТ, ЕСТЬ ОДНОВРЕ.ЩШО, СИПА СВЯЗИ; свойства-адресата ОТНОСИТЕЛЬНО КАЖДОГО КОНЕЧНОГО СЛЕДСТВИЯ. Экстенсиональная семангиче- . екая сеть, являясь как бы "фотографией" процесса развития нару-' шений в конкретной сфере деятельности ЛПР, содержит конкретные . значения понятий-атрибутов и факты отношений. Определенные свойства отношения ВЫЗЫВАЕТ позволяют представить экстенсиональную семантическую сеть в виде ориентированного графа,.в котором множество вершин соответствует нарушениям, а множество луг-причинно-следственным связям.. ' .

СИП с ДБ работает следующим образом. Алгоритм распознавания по текущим значениям диагностических признаков распознает состояния и выдает информацию о номере состояния с расшифровкой границ параметров. Алгоритм встроенного комментария границ параметров'позволяет установить выходные точки сети (следствия). Алгоритм определения причин отклонений решает задачу поиска , источников дестабилизации. В результате работы ДБ персонал может получить информацию о состоянии экономического процесса и . о причинах его дестабилизации.

Разработано программное обеспечение опытного образца ДБ -и сдано в Государственный фонд алгоритмов и программ.(per. № П006563). Характеристики системы следующие: количество различаемых состояний - 3, рассматриваемых причин отклонений - 45, различаемых симптомов - 8, вершин IICCC - 87, диагностических признаков - 5. Язык программирования - ГШ/1, операционная среда - ОС.ЕС, V.M.4.I.

2.7. Автоматизация процедур эргономического проектирования КТО И

Шестая глава посвящена автоматизации новых ■ процедур эргономического проектирования КТОЛ. Суть полученных результатов состоит в том, что автоматизированы новые процедуры эргономического проектирования компьютерных технологий обработки информации. Эти результаты включают следующее;

- установлен общий порядок действий эргономиста-проекти-

ров-дика СЧМ при решении задач, связанных с проектированием дискретной операторской деятельности в КТОИ, с.использованием банка эргономических данных. Это позволило сформировать требования к базе данных о качестве деятельности операторов;

- разработаны инфологиЧеские модели данных о качестве выполнения оператором типовых цеЙстЕий и операций и об ошибках оператора; • .

- создана межотраслевая информационная система "Качество выполнения оператором типовых действий и операций" в двух реализациях: на базе ЭВМ типа CM-I420 (C'í-4, CM-I600) в среде СУБД СЕГОР-СМ-РАБЗИТИЕ и на базе IBM PC/AT в среде MS DOS ;

>. - разработана и автоматизирована процедура селекции данных для информационной системы с посицИи их достоверности (ДВК-3, Бейсик); *

- автоматизированы процедуры: генерации вариантов распределения функций ме-кду операторами и техникой в КТОН; расчета критериев выбора; собственно многокритериального выбора рационального варианта распределения функций. Программное обеспечение сдано вРосФАП, per. № П005512, инв.номер 5493 в украинском отделении (г.Киев);

- разработано информационное и программное обеспечение инструктивной и мотивационной обратной связи по качеству деятельности операторов, что позволило создать организационно-программный комплекс управления качеством обработки информации. Этот комплекс представляет собой замкнутую систему регулирования с • отрицательными обратными сеязями на основе механизма мотивации. Программное обеспечение инструктивной обратной связи сдано в ГосФАП (инв. № 5849, г.Киев);

- создана информационная система поддержки принятия решений на основе выявления объективно необходимых информационных запросов управленческого персонала ИПЭТС. Программное обеспечение системы сдано в ФАЛ Минхимпрома СССР. На базе опыта этой системы разработаны и утверждены типовые проектные решения для отрасли;

- на принципах организационной диагностики создан диагностический блок (информационно-распознающая система) как функциональная часть СИП. Программное обеспечение сдано в Гос$АП (per. № П006563, г.Киев).

НоЕизна полученных результатов заключается в' следующем:■

- в дополнение к известной модели действий эргономиста-проектировщика СЧМ при решении задач, связанных с проектированием дискретной операторской деятельности, разработана его модель действий с использованием БЭД. Новая модель позволяет сформировать требования к базе данных о КВО ТДО;

- в отличие от вербального описания проведено информационно-логическое моделирование предметной области данных о КВО ТДО и области данных об ошибках операторов, что позволило создать соответствующую информационную систему в составе межотраслевого БЭД;

- созданы новые программные продукты, автоматизирующие нетрадиционные процедуры эргономического проектирования КТОИ.

Достоверность результатов подтверждается: работоспособностью прогреми и их приемом в фонд алгоритмов и программ; работоспособностью систем и их промышленной эксплуатацией.

Практическая значимость полученных результатов состоит в следующем: существенно снижается трудоемкость ряца , процедур эргономического проектирования КТОИ; реализуются на практике эргономические принципы компьютеризации;повышается эфг фективность функционирования ИПЭТС.

3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЩОВАНИЯ

В соответствии с предметом и задачами исследований и принятой программой теоретических исследований программа экспериментальных исследований включала следующие этапы: I. Разработку инженерной методики построения иерархии моделей, необходимых для эргономического Проектирования КТОИ. 2. Проверку возможности идентификации причин дестабилизирующих факторов; построение моделей потоков срывов функционирования компонент ИПЭТС и анализ характеристик этих моделей. 3. Разработку инженерной методики и программного обеспечения анализа вариантов РФ по критериям надежности обработки информации и многокритериального выбора рационального варианта РФ. 4. Разработку программного и организационного обеспечений деловой игры "Стимул", системы автоматизированного сбора данных о качестве работы операторов ■ (САДКО), организационно-программного комплекса управления ка-

чесгвом подготовки йнфзрмации. 5. Проверку возможности и инженерной методики определения информированности промышленного персонала. Тестовую проверку алгоритмов отдельных задач ДБ. Решение задачи постановки организационного диагноза на конкретных данных. Разработку организационного, информационного и программного обеспечения ДБ СИП. 6. Разработку опытных баз данных о КВО ТДО и об ошибках операторов в составе БЭД.. 7. Срав- ' нительную'оценку типовости полученных инженерных решений разного уровня и с разным характером производства. 8. Анапиз возможности использования полученных инженерных решений на разных стадиях технического и рабочего проектирования КТОИ. 9. Разви- . тие некоторых положений "Отраслевых руководящих методических материалов по созданию АС/П в черной металлургии" в направлении обеспечения эргономического качества КТОИ на этапе проектирования. 10. Проверку возможности использования разработок по КЗ? в учебных курсах вузов по специальности 0646 , 0606, 0608, 1738.

Намеченная программа была реализована в порядке выполнения хоздоговорных, работ и работ по договорам о научно-техническом сотрудничестве за период 1967-1992 г.г. Внедрение подтвердило инженерную пригодность методов и средств и их межотраслевой характер. Характеристика экспериментальных исследований я внедрения изложена в главе 7.

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты работы состоят в следующем:

А. Теоретико-методологические результаты:

- разработана концепция поколений информационных технологий и выполнен эргономический анализ их особенностей;

- разработан иерархический комплекс моделей информационно-производственных эрготехнических систем, необходимых для решения задач эргономического проектирования компьютерных технологий обработки информации;

- поставлена и решена многокритериальная задача распределения функций между операторами и техникой в компьютерных технологиях обработки информации;

- разработан метод повышения качества информации ь ИПЭТС

на основе включения механизма мотивации операторов;

- разработан метод повышения информированности лиц, принимающих решения, на основе информационной технологии организационной диагностики; разработаны принципы и функциональная структура диагностического блока системы интеллектуальной поддержки принятия решений управленческим персоналом ИПЭТС;

- разработаны информационно-логические модели предметных областей данных о качестве выполнения оператором типовых действий и операций и об ошибках оператора для банка эргономических данных. - _

Б. Инструментальные результаты:

- разработаны новые средства•(методики, алгоритмы, программные продукты) многокритериального распределения функций ме>ду операторами и техникой в КТОИ;

■- разработаны новые средства (модели, алгоритмы, программы, деловая игра, организационно-программный комплекс) регуляции деятельности оператора в КТОИ на основе механизмов мотивации и психической саморегуляции, что способствует повышению , качества обработки информации б КТОИ;

- поставлены и решены задачи выбора параметров диагностического блока системы интеллектуальной поддержки принятия решений и параметров системы информационной поддержки принятия" решений; разработано информационное, математическое и программное обеспечение систем;

- разработан сценарий диалога пользователя с банком эргономических данных.

В. Экспериментальные и прикладные результаты:

- на практическом материале проверена конструктивность идей и инженерная пригодность методов и средств эргономического обеспечения качества КТОИ;

- разработан ряд инженерных.методик по эргономическому обеспечению качества КТОИ на стадиях проектирования и эксплуатации ИЛЭТС; эти методики переданы на предприятия и в организации стран СНГ;

- разработано программное обеспечение ряда задач эргономического обеспечения качества КТОИ и передано в ГосФАП;

- решен ряд задач эргономического обеспечения проектирования КТОИ для предприятий черной металлургии, газоЕой промыш-

ленности, гражданской авиации, приборостроения и других отраслей и обеспечен значительный экономический эффект.

Результаты диссертации можно квалифицировать как новое крупное достижение и развитие перспективного направления - направления эргономического обеспечения проектирования информационно-производственных эрготехнических систем.

Результаты нестоящего исследования отражены в 117 опубликованных работах, в том числе: •

1. Ашеров А.Т. Концепция эффективности функционирования автоматизированных систем организационного управления. - Управляющие системы и машины, 1977, № I, с.13-?0.

2. \\шеров А,Т. Обеспечение эффективности функционирования АСУ на этапе проектирования. - Экономика и математические методы, 1975, № I, с.178-179.

3. Ашеров А.Т. Анализ проектов информационно-вычислительных систем по критериям надежности обработки информации. - Управляющие системы и машины, 1976, Г° 4, с.3-10.

4. Ашеров А.Т. Синтез структур технологических процессов обработки информации с учетом показателей надежности. - Управляющие ' системы и машины, 1970, J? 3, с.10-15.

5. Ашеров А.Т. Аксиоматика критериев эффективности функционирования АСУ. - В кн.: Автоматизированные системы управления. Межвузовский сборник. Вып.4. - Л.: Изд-во при Ленингр.ун-те, 1977, с.3-9.

6. Ашеров А.Т. Обеспечение своевременности обработки информации в АСУ (обзор). - Управляющие системы й машины, 1974, № 2;

с.7-16.

7. Ашеров А.Т. Модель системы организационного управления для исследования и эффективности ее функционирования. - Управляющие' системы и машины, 1974, Л» 3, с. 15-22.

8.. Ашеров А.Т. Информационные ранги задач автоматизированной системы управления предприятием. - Механизация и автоматизация управления,- 1971, № 6, с.18-20. 9. Ашеров А.Т. Экспериментальные исследования дестабилизирующих воздействий в системе управления предприятием. - Механизация . и автоматизация управления, 1970, № 3, с.5-8.

10. Кошарский Б.Д., Ашеров А.Т., Скоробогатов М.С. О ко'-флинтных задачах управления. - Экономика и математические методы,1970,

№ 6, с.910-917.

II, Ашеров А.Т., Кошарский В.Б. Дифференциальная диагностика производственных затрат.в АСУЛ. - Известия ВУЗов. Горный журнал, 1973, .¥4, с.34-40.

,12. Ашеров А.Т. Об .одном методе оценки истинности моделирования ' организационных систем. - Журнал "Известия вузов. Черная металлургия", 1983, V '8, с.129-133.

13. Ашеров А.Т. Концепция надежности АОШ (элементы расчета, свойства надежности, отказы). - В кн.: Автоматизированные ■ системы управления и приборы автоматики: Респ.мечдувед. научн.-техн.сборник. Вып.74. - Харьков: Вида школа. Изд-во при Харьк.ун-те,.1985, с.98-104.

14. Ашеров А.Т. Концепция надежности АСУП (показатели надежности). Там те, вып.75, 1985, с.119-126.

15. Ашеров А.Т. Выбор надекной человеко-технической структуры, процесса обработки данных в условиях неполноты исходной информации. -Там -ке, вып.77, 1986, с.59-64.

16. Ашеров А.Т., Бурц Б.В., Литевер Л.В. Диагностическая.система информирования для руководителей. - Журнал "Управляющие си- • стемы и машины"', 1985, ff' 3, с. 12-16.

17. Ашеров А,Т., .Андросов А..л., Слуцкий Б.М., Якимчук П.С. Диалоговая информационная система для руководителей производственного объединения. - Я'урнал "Управляющие системы и машины", 1988, К* 2, C.I07-III.

18. Ашеров А.Т., Гусарова И.Г. Модель развития нарушений для системы поддержки управленческих решений. - Журнал "Управляю' пие системы и машины", 1989, № 5, с.3-9.

19. • Jud/va Ásherov' Information l!echnolo£U ßenerations and. TUair

ür^onomifi Design .- Y/Ork With Display Units. Abstract Book. Berlin, 1-4 September 1992. TU, s.I.iA-1.55-

20. Akiva Aserov, I.Plenoovio. Ioeledovanija struktur' i soder-zaniyu ponyatia "informirovanosf lio, prinimayuscih reseniya'.1

Novinarstvo i .Europa - 92¡ Zbornik raáova. - Zagreb, Alinea, 1991, S.13B-143.