автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Разработка и исследование системы методов повышения эффективности средств оперативного контроля и управления РЛС

Введение.

Глава I. Современное состояние проблемы построения средств оперативного контроля и управления PJIC.

1.1. Функции операторов в современных системах управления сложными техническими системами.

1.2. Влияние психологических факторов на деятельность операторов.

1.3 Факторы, обуславливающие сложность решения оперативных задач.

1.4. Выводы по анализу литературных данных, постановка задачи исследований.

Глава И. Теоретические и методические разработки по повышению эффективности оперативного контроля и управления

2.1. Обобщенная структура взаимодействия оператора и сложной технической системы.

2.2. Модельный анализ деятельности системы "оператор-сложная техническая система".:.

2.3. Влияние избыточности информации на процесс решения оперативных задач.

2.4. Методы отбора информации, выносимой на средства отображения. Оптимизация объема отображаемой информации.

Выводы по главе 2.

Глава III. Экспериментальные исследования и вопросы практического использования результатов решения задач оперативного контроля и управления.

3.1. Экспериментальное сравнение индивидуальных и групповых органов управления

3.2. Влияние динамических свойств объекта на деятельность оператора.

3.3. Ошибки оператора в инженерно-психологическом эксперименте.

3.4. Реализация полученных закономерностей в аппаратуре обработки радиолокационной информации.

Выводы по главе 3.

Актуальность темы. Интенсивное развитие современной техники и технологии характеризуется резким усложнением задач оперативного управления сложными техническими объектами [1-3]. В настоящее время на основе использования средств вычислительной техники созданы такие системы оперативного контроля и управления, которые выполняют массу логических операций, могут ориентироваться в сложнейшей производственной и технологической обстановке, активно приспосабливаться к изменениям и достаточно гибко управлять сложнейшими техническими системами и технологическими процессами [4-6].

Однако, несмотря на все совершенство автоматизированных систем оперативного управления, они были, есть и будут только составными элементами эргатических систем. Требования высокого качества и надежности действий человека-оператора, обеспечивающих наиболее полное и эффективное использование возможностей оборудования и аппаратуры, неразрыв» но связано с созданием комфортных эксплуатационных условий для работы человека, с необходимостью учета в создании средств оперативного контроля его психофизиологических особенностей и биомеханических возможностей [7-10]. В этом смысле создание комплексов средств отображения информации (СОИ), являющихся информационной моделью объектов [1,6,7,9], и играющих важнейшую роль в процессах восприятия информации человеком-оператором, не может быть эффективно решено без учета в проектировании психофизиологических функций оператора. Решение проблемы требует глубокого анализа сенсомоторных реакций человека-оператора и приводит к необходимости повышения их эффективности как на основе полного учета психофизических и биомеханических функций человека, так и на основе совершенствования компоновочных, функциональных, конструктивно-технологических и композиционных характеристик СОИ PJIC.

В развитие научных направлений связанных с созданием систем оперативного контроля и управления сложными эргатическими системами, большой вклад внесли отечественные ученые. Необходимо назвать Ломова Б.Ф., Венду В.Ф., Галактионова А.И., Тутушкина М.К., и др. активно развивавших исследования в области создания СОИ и на основе достижений инженерной психофизиологии. Успехи в области эргономики, эффективности и надежности систем "человек - машина - производственная среда" обеспечены результатами исследований Зинченко В.П., Мунипова В.М., Рыльского Г.И., Сухо-дольского Г.В., Федорова В.К., Фокина Ю.Г. и др.

Характерной тенденцией развития систем оперативного контроля и управления на современном этапе является резкое усложнение структуры, увеличение объема и интенсивности представления информации, необходимой для переработки человеком-оператором. Отсутствие, при этом проектных инженерно-психологических рекомендаций по проектированию систем оперативного контроля и управления приводит к тому, что задача исследования комплексов работы операторов при контроле и управлении сложными t техническими системами и, в частности, PJIC становятся необходимой составной частью их проектирования и эксплуатации. В настоящей работе рассматриваются особенности деятельности оператора PJ1C как важнейшего звена эргатической системы с точки зрения функционирования в системе управления воздушных движением (обнаружения воздушных целей и т. п.) и создания для него эффективных с компоновочной, конструктивно-технологической и композиционных позиций технических средств - сложных групповых комбинированных СОИ.

Целью работы является разработка теоретических и проектных принципов повышения эффективности средств оперативного контроля и управления PJIC на основе методов инженерной психологии и эргономики.

Задачи исследований. Для достижения цели необходимо:

- изучить влияние избыточности информации на процесс решения оперативных задач;

- разработать средства отображения информации и управления, соответствующие специфике объектов РЭА, учитывая особенности приема и обработки информации человеком-оператором;

- установить границы применимости и сформулировать рекомендации по использованию групповых средств отображения информации и управления;

- оптимизировать и усовершенствовать оборудование, используемое в системах оперативного контроля и управления сложными системами.

Научная новизна. К новым результатам полученных в ходе проведения исследований по теме диссертации относятся:

1. Теоретически обоснована необходимость комплексного инженерно-психологического подхода к проектированию эргатических систем с учетом тенденции перехода от индивидуальных приборов контроля параметров PJ1C к групповым СОИ с использованием средств вычислительной техники.

2. Впервые предложено формализованное описание действий оператора по управлению PJTC, позволяющее оценивать быстродействие и надежность работы оператора со сложными СОИ.

3. Разработан метод объективного сравнения групповых и индивидуальных СОИ и систем управления PJIC по показателям решения реальных оперативных задач, алгоритмы которых выявлены в ходе анализа операторской деятельности.

4. Теоретически обоснованы, экспериментально подтверждены, созданы и внедрены в производство и эксплуатацию образцы групповых СОИ РЛС.

5. Впервые показано, что при решении вопроса информативности входных параметров системы и их идентификации с использованием основных положений теории распознавания образов наиболее существенны два фактора - выбор критерия полезности и выбор оптимального способа обследования совокупности признаков по данному критерию.

Практическая значимость заключается в том, что на основе результатов исследований проведены конкретные технические разработки, направленные на повышение эффективности РЭА специального назначения. Полученные закономерности использованы при разработке и создании систем оперативного контроля и управления современных PJIC.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных конференциях "XXVII Га-гаринские чтения" (Москва, 2001 г.), "XXVIII Гагаринские чтения" (Москва, 2002), Научно-технической конференции "4 ГЦМП - основоположник развития отечественного ракетостроения" (Москва, 2001), научно-технических семинарах кафедры "Наукоемкие технологии радиоэлектроники" "МАТИ" -Российского государственного технологического университета им. К.Э.Циолковского (Москва, 1999, 2000, 2001, 2002 г.г.) и научно-технических советах ФГУП "Конструкторское бюро "Лира".

Выводы по работе

1. Обоснована необходимость комплексного инженерно-психологического подхода к проектированию эргатических систем с учетом тенденции перехода от индивидуальных приборов контроля параметров РЛС к групповым СОИ и органам управления с использованием вычислительной техники.

2. Впервые предложено формализованное описание действий оператора по управлению РЛС, позволяющее оценивать быстродействие и надежность работы оператора со сложными СОИ.

3. Разработан метод объективного сравнения групповых и индивидуальных СОИ и систем управления РЛС по показателям решения реальных оперативных задач, алгоритмы которых выявлены в ходе анализа операторской деятельности.

4. Теоретически обоснованы, экспериментально подтверждены, созданы и внедрены в производство и эксплуатацию образцы групповых комбинированных СОИ РЛС.

5. Показано, что при решении вопроса информативности входных параметров системы и их идентификации с использованием основных положений теории распознавания образов наиболее существенны два фактора - выбор критерия полезности и выбор оптимального способа обследования совокупности признаков по данному критерию.

6. На основе полученных экспериментально результатов сформулированы рекомендации по комбинированному использованию индивидуальных и групповых органов управления сложной технической системой.

7. Полученные результаты внедрены в производство и реализованы в системах оперативного контроля и управления современных РЛС.