Особенности деятельности человека-оператора

В общем виде деятельность оператора в автоматизированной системе управления (АСУ), можно определить так: человек должен воспринимать и оценивать получаемую информацию, принимать своевременные и правильные решения, выполнять необходимую руководящую (командно-исполнительскую) деятельность (действие), оперируя при этом соответствующими органами управления. Оператор лишен возможности непосредственно наблюдать за объектами, которыми управляет, и вынужден пользоваться информацией, поступающей к нему каналами связи, то есть человек имеет дело не с реальными объектами управления, а с их отображением или информационными моделями.

Информационная модель — совокупность информации о состоянии и функционировании объекта управления и внешней среды, то есть она является тем источником информации, на основе которого оператор формирует образ реальной ситуации, анализирует и оценивает ее и принимает решения, обеспечивающие правильную работу системы. Физически информационная модель реализуют с помощью устройств отображения информации. Важнейшей особенностью работы человека с информационной моделью является необходимость сопоставления сведений, полученных с помощью приборов, экранов, табло, как между собой, так и с реальными объектами, которыми управляют. Если информационная модель неадекватно отражает реалии или не позволяет оператору быстро и точно воспринимать необходимые данные, то она непригодна. Информационные модели современных АСУ в большинстве случаев адекватно отражают объекты управления, но работа оператора с ними часто не соответствует требованиям точности и оперативности.

Деятельность оператора можно разделить на четыре основных этапа:

• 1. Восприятие информации — охватывает следующие операции:
  • — Выявление объекта восприятия;
  • — Выяснение в объекте отдельных признаков, отвечающих задаче, поставленной перед оператором;
  • — Ознакомление с выделенными признаками;
  • — Узнавание объекта восприятия.

Обнаружение — начальная фаза развития любого акта восприятия; одновременно с этой операцией происходит выделение в объекте отдельных признаков, таких как цвет, яркость, величина, форма и другое. Из множества выявленных признаков выделяют информативным и тесно связана с задачей оператора. В процессе ознакомления с выделенными признаками оператор устанавливает связи между отдельными свойствами, объекта восприятия, связывает их в единую схему, формирует собственные системы эталонов, на основании которых он может познать объект или ситуацию.

2. Оценки информации, ее анализ и обобщение на основе ранее заданных или сформированных критериев оценки. Оценка выполняется на основе сравнения воспринятой информационной модели со сложенной у оператора внутренней образно-концептуальной «моделью ситуации (системы управления).

Концептуальная модель — это результат осмысления оператором сложившейся ситуации, с учетом поставленных перед ним задач. В отличие от информационной модели она относится к внутренним психологическим средств деятельности оператора. К содержанию образно-концептуальной модели относятся образы и модели реальной и прогнозной ситуации, знание совокупности возможных действий, связанных с управлением, а также представления о цели и критерии функционирования системы, знания (ощущения) последствий решений, которые принимают. Соотношение элементов информационной модели образами и представлениями, входящих в состав концептуальной модели, является важным звеном переработки информации человеком. Главная сложность, которая возникает на этом этапе, связана с проблемой эффективного кодирования информации. Для каждого типа задач существуют свои способы эффективного кодирования. Экспериментальные исследования и опыт эксплуатации АСУ позволили выявить ряд категорий кодирования, соответствующие определенным задачам. Например, задаче обнаружения, или определения, места лучше соответствует цветовое кодирование, задаче познания — кодирование условными знаками, задаче определения количественных характеристик — цифровое кодирование.

Оператор должен иметь возможность, осуществляя минимальное количество запросов, получать информацию о критических (которые требуют немедленного вмешательства) состояния управляемого объекта или процесса. Следует различать постоянную (или медленно переменную) образно-концептуальную модель, хранящейся в долгосрочной памяти оператора, и оперативную (чрезвычайно подвижную), хранящейся в кратковременной или оперативной памяти. Если ситуация знакома, внешняя информационная модель вызывает в памяти оперативную концептуальную модель, и оператор немедленно начинает действовать. При незнакомой ситуации оперативная модель формируется из данных информационной модели и с постоянной концептуальной модели.

3. Принятие решения на основе проведенного анализа информационной и образно-концептуальной модели ситуации. В некоторых случаях задача оператора определяют ранее заданному, известным оператору алгоритмом решения. При этом акт решения сводится к выбору наилучшего, оптимального варианта. Процесс принятия решения оператором усложняется, если ситуация не предусмотрена заданным алгоритмом решения. В этом случае взаимодействие оператора с информационной моделью имеет уже две цели — постановку самой задачи и поиск Концептуальный — основан на какой-то системе доказательств определенного положения, системе взглядов на то или иное явление. Постановка задачи связана со специальным преобразованием информационной модели. Поэтому нужно создавать такие модели, максимально облегчающих восприятие ситуации как проблемной. Оператор также использовать информационную модель для проверки различных вариантов решения задачи. В процессе принятия решения оператор манипулирует преобразованной входной информацией. Но от оператора требуют формирования образа, адекватного не только к реальной ситуации и конкретной задачи, стоящей перед ним, но также и к тем способам решения таких задач, которые есть в его памяти. Поэтому важно уметь практически использовать принцип согласования информационной и концептуальной моделей при максимально возможном облегчении условий деятельности операторов.

4. Выполнение принятого решения с помощью определенной системы действий или издания соответствующих распоряжений. Первые два этапа деятельности оператора условно называют информационным поиском, который охватывает также и поиск проблемной ситуации, а последние два — объединяют понятием обслуживания. В реальной работе оператора необязательно присутствуют все перечисленные этапы. Может быть, и разная их последовательность. Порой этапы настолько переплетены, что из них трудно какой-либо выделить.

Следовательно, основной формой деятельности человека-оператора является использование и обработки информации. В общем случае деятельность человека-оператора состоит из четырех этапов: принятие информации, оценка и переработка, принятие решения, реализация принятого решения. Во многих формах интерактивной работы с машиной оператор должен обладать высоким уровнем оперативной памяти и внимания.

Рис. 1. Структурная схема СЧМ

На рис. 1 показана структурная схема системы «человек-машина» (СЧМ). Информация о состоянии объекта управления (ОУ) выдается устройством преобразования и обработки информации (УПОИ) в виде электрических сигналов на технические средства индикации (ТСИ). Средства индикации преобразуют сигналы в видимое изображение, т. е. в наглядный образ, имитирующий состояние ОУ — динамическую информационную модель. В случае наполовину автоматизированного производства сигналы от датчиков в машине передаются на информационную панель. Человек воспринимает информацию, перерабатывает и через пульт управления влияет на машину. При высоко автоматизированном производстве сигналы от датчиков поступают на устройство, которое изменяет выходные параметры и передаются на регулятор выхода программы. Человек-оператор воспринимает сигналы и обратной реакцией влияет на регулятор выхода программы, который через устройство, управляющий выходными программами, влияет на машину.

Все изменения управляемого объекта улавливаются с помощью датчиков, сигналы от которых преобразуются и подаются к приборам, за которыми наблюдает человек. Человек воспринимает показания приборов, расшифровывает их, принимает решение, выполняет соответствующие действия. Сигнал, возникающий в результате действий человека, превращается и поступает в управляемый объект, изменяя его состояние.

У человека можно выделить органы чувств, с помощью которых он воспринимает информацию и через проводящие пути доносит в мозг, а мозг после соответствующей обработки действует на органы движения. У машины, соответственно, средства массовой информации, управления и информационно-логический и вычислительное устройство. Деятельность оператора при приеме информации связана с получением данных о состоянии объекта и среду обитания, после чего необходимо найти, выделить и распознать нужные сигналы. При оценке информации деятельность оператора направлена на анализ и обобщение сигналов, поступающих сравнения необходимого и действительного состояния системы «Человек-машина». Оператор выполняет действия, связанные с запоминанием, добычей из памяти и расшифровкой информации. До принятия решения оператор сравнивает модель процесса с базой данных, содержащихся в памяти системы «человек-машина», которая сформирована на основе знаний и умений, полученных во время обучения и накопления опыта работы с оперативной моделью, произведенной им в процессе обработки информации, поступающей. В разных режимах технологического процесса оператор выполняет свои функции в системе, где управление в основном осуществляет автоматика. Для более полной характеристики операторского труда следует различать несколько режимов:

• — в нормальных условиях, при хорошо налаженном режиме установки человек с помощью средств отображения информации наблюдает за процессом и работой автоматики, не вмешиваясь в сам технологический процесс;
• — в аварийных ситуациях от оператора требуются быстрые и точные действия. Иногда в таких ситуациях труд оператора превращается в полуавтоматизированный или механизированный. Труд приводит к цели только в том случае, если оператор адекватно оценивает ситуацию и точно выполняет необходимые сенсомоторные действия. Запуск или остановка системы из-за неустойчивости технологического процесса по своей сложности и напряженности близки к крайним ситуациям;
• — когда технологический процесс еще идет в заданных пределах, но уже приближается к своим границам, задача оператора усложняется. Это уже не просто наблюдение и контроль — оператор теперь должен выполнить определенные действия, чтобы сместить процесс в более устойчивую зону или удержать его в требуемых технологией пределах. Собирая и анализируя информацию, выясняя причины смещения или раскачки процесса посредством размышлений или воздействий на систему, оператор стабилизирует управляемый процесс;
• — оператор строит режим работы установки самостоятельно, на новой основе, которая отличается от того, что задано производственной документацией. Такой режим иногда даже запрещен стандартной документацией. Это определяется совершенным знанием возможностей системы, выработанным за период самостоятельной работы по эксплуатации системы, стремлением оператора расширить климатические и погодные условия эксплуатации, сэкономить горючее и сберечь материальную часть, и, в конце концов, сэкономить собственные силы. По эксплуатации оборудования написаны многие тома, которые даются операторам конструкторами и испытателями. Однако по мере эксплуатации установки выясняется, что некоторые моменты так и остались не разъясненными. В таких случаях технология строится в процессе эксплуатации и оператор, с его знаниями, навыками и опытом, здесь играет одну из важнейших ролей. Выстраивая режим самостоятельно, «от нуля», оператор иначе видит его, чем при регулировании в соответствии с жестко заданными требованиями. Несомненно, что объем работы, выполняемой оператором в таком режиме, значительно больше, он выходит за пределы рабочей смены и предполагает совместную работу многих специалистов, разной квалификации и специализации.

Благодаря этому обогащается содержание труда, труд приносит большее удовлетворение исполнителю. В таком режиме могут работать только те операторы, у которых высок уровень интеллектуальной активности, глубокие и разносторонние знания и большой опыт работы. Здесь оператор уже выступает как специалист, которому возможности и особенности работы техники в условиях длительной эксплуатации известны лучше, чем тем, кто ее задумал, разработал, сконструировал, изготовил и испытал. Особенно следует подчеркнуть преимущественное положение оператора по отношению к тем, кто доопределяет наставления, правовые, технологические и медицинские нормы эксплуатации, строит систему и содержание подготовки и повышения квалификации.