Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ В СИСТЕМАХ «ЧЕЛОВЕК – МАШИНА» НА ОСНОВАНИИ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОПЕРАТОРОВ

Пильник Н.Б. 1 Куликова О.М. 1
1 ФГБОУ ВО «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
В статье приведен авторский алгоритм управления качеством в системах «человек – машина», базирующийся на условии, что функциональное состояние оператора влияет на точность его работы, безопасность и быстродействие эксплуатируемых технических устройств. Данный алгоритм построен на оценке функционального состояния оператора. Используется классификация функциональных состояний, разработанная В.А. Машиным. Допустимыми состояниями оператора считаются функциональные состояния «Норма» и «Норма с преобладанием вагуса». Авторский алгоритм содержит следующие этапы: входной анализ условий труда оператора технического устройства, определение класса условий труда оператора по условию напряженности его деятельности, разработка плана мониторинга и контроля функционального состояния оператора, разработка мероприятий по улучшению функционального состояния операторов и профилактике у них профессиональных заболеваний, оценка функционального состояния оператора на основании показателей вариабельности сердечного ритма, реализация профилактических и корректирующих мероприятий по улучшению параметров деятельности оператора через улучшение его психического и физического состояния. Применение данного алгоритма позволит повысить качество в системах «человек – машина».
система «человек – машина»
управление качеством
функциональные состояния
вариабельность сердечного ритма
1. Аксенов В.А. Модель оценки влияния человека на функционирование человеко-машинных систем // Известия Транссиба. – 2014. – № 1 (17). – С. 116–119.
2. Боуш Г.Д. Агентное моделирование процессов кластерообразования в региональных экономических системах // Экономика региона. – 2016. – Т. 12. – № 1. – С. 64–77.
3. Иляхинский А.В. Информационно-статистический анализ вариабельности сердечного ритма в оценке функционального состояния вегетативной нервной системы человека // Современные технологии в медицине. – 2015. – Т. 7. – № 3. – С. 67–72.
4. Куликова О.М. Агентные модели в рефлексивном анализе // Профессиональное образование в развитии региона и общества: традиции, творчество, технологии: материала Международной научно-практической конференций, посвященной 35-летию ФГБОУ ВПО «ОГИС». Омский государственный институт сервиса; под общ. ред. Д.П. Маевского. – 2012. – С. 50–51.
5. Иванов В.Н. Методика анализа внешней и внутренней среды предприятия для принятия оптимальных управленческих решений. – 2013. – № 1 (11). – С. 252–256.
6. Машин В.А. Психологическая нагрузка, психическое напряжение и функциональное состояние оператора систем управления // Вопросы психологии. – 2007. – № 6. – С. 86–96.
7. Машин В.А. К вопросу классификации функциональных состояний человека // Экспериментальная психология. – 2011. – Т. 4. – № 1. – С. 40–57.
8. Машин В.А. Трехфакторная модель вариабельности сердечного ритма в психологических исследованиях функциональных состояний человека-оператора (материалы к докторской диссертации, ред. 25.02.2010) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://mashinva.narod.ru/ (Дата обращения 15.04.2016).
9. Напряженность труда [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://edu.trudcontrol.ru/~3d/item/vo9dXbtT (Дата обращения 15.04.2016).
10. Руководство Р 2.2.2006-05 «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда» [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200040973 (дата обращения 15.04.2016).
11. Таранова Е.В. Лекции «человек-машина» [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://bittu.org.ru/umkd/sites/default/files/ % D0 % 9B % D0 % B5 % D0 % BA % D1 % 86 % D0 % B8 % D1 % 8F % 202. % 20 % D0 % A1 % D0 % B8 % D1 % 81 % D1 % 82 % D0 % B5 % D0 % BC % D0 % B0 % 20 % D1 % 87 % D0 % B5 % D0 % BB % D0 % BE % D0 % B2 % D0 % B5 % D0 % BA % 20- %20 %D0 %BC %D0 %B0 %D1 %88 %D0 %B8 %D0 %BD %D0 %B0_5.pdf (дата обращения 15.04.2016).

В настоящее время становятся актуальными вопросы повышения эффективности эксплуатации технических систем в условиях роста инновативности производственных процессов и увеличения числа подрывных инноваций, ведущих к сокращению периодов экономических циклов, росту точек экономических бифуркаций [2, 5]. Это способствует, с одной стороны, упрощению управления техническими системами путем создания автоматизированных систем управления с применением различных интеллектуальных методов, но с другой стороны, повышению требования к операторам данных устройств, поскольку возрастает чувствительность технических систем к человеческому фактору и ошибкам оператора.

Возникает необходимость разработки современных методов повышения эффективности и точности выполнения функций оператором технического устройства. Как показывают современные исследования, на эффективность и качество в системах «человек – машина» влияет функциональное состояние их операторов [1, 6, 9]. Операторы, находящиеся в состоянии стресса, эмоционального утомления, недостаточно эффективно управляют техническими устройствами, то есть снижается скорость и быстрота их реакции, оперативность и качество разрабатываемых управленческих решений, что отрицательно сказывается на управляемых ими технических устройствах [1, 3, 6, 7, 9].

Все вышесказанное определило цель исследования.

Цель исследования – разработать алгоритм управления качеством в системах «человек – машина» на основе оценки функционального состояния операторов технических устройств.

Материалы и методы исследования

Для разработки алгоритма управления качеством в системах «человек – машина» использованы методы оценки качества в данных системах, теория систем и системный анализ, теория хаоса, методы инженерной психологии и педагогики.

Для оценки условий труда операторов по напряженности трудовой деятельности используется Руководство Р 2.2.2006-05 «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда» [9, 10]. Классы условий труда определяются по 23 показателям, представленным в данном руководстве. По напряженности труда выделяют следующие классы условий труда [9, 10]:

– Оптимальный класс условий (напряженность легкой степени).

– Допустимый класс условий труда (напряженность легкой степени).

– Вредный класс (характеризуется наличием вредных факторов, уровни которых превышают гигиенические нормативы и оказывают неблагоприятное воздействие на организм оператора. Вредные условия труда условно разделяют по степени вредности: вредный класс 3.1, вредный класс 3.2, вредный класс 3.3, вредный класс 3.4).

Функциональное состояние операторов технических устройств оценивается по методике, разработанной В.А. Машиным, в основе которой лежит трехфакторная модель вариабельности сердечного ритма [6, 7, 8]. В основе данной модели использованы следующие показатели вариабельности сердечного ритма: SDNNn – среднее квадратическое отклонение R-R интервалов анализируемого временного ряда; b1n – тангенс угла наклона линии регрессии графа (независимая переменная массив RRn, зависимая RRn+1), Mo – мода, определяемая по значениям исследуемого временного ряда.

В результате проведенных исследований В.А. Машиным выделено восемь функциональных классов состояний операторов:

– Норма (SDNNn 5–9, b1n 1–4, Mn 5–9) – для обследуемых, относящихся к данному функциональному классу, характерно состояние покоя, глубокого расслабления, сна при сохранении функциональных резервов.

– Норма с преобладанием симпатической активности (SDNNn 5–9, b1n 1–4, Mn 1–4) – данный класс характерен для лиц с высоким тонусом активности в состоянии покоя, а также при экономичной регуляции сердечного ритма в процессе психической нагрузки.

– Эмоциональное возбуждение (SDNNn 5–9, b1n 5–9, Mn 5–9) – данные показатели характерны для эмоционального возбуждения, связанного с ожиданием выполнения ответственного задания, неопределенности предстоящих действий и повышенной вероятностью совершения ошибок.

– Эмоциональное возбуждение с преобладанием симпатической активности (SDNNn 5–9, b1n 5–9, Mn 1–4) – данные показатели характерны для функционального состояния индивидов с невротической симптоматикой когда эмоциональное возбуждение сопровождается выраженными психическими переживаниями по поводу конфликтной ситуации. Также данные показатели диагностируются у индивидов в ситуации ожидания ответственного задания.

– Психическое напряжение (SDNNn 1–4, b1n 5–9, Mn 1–4) – для данного функционального класса наблюдается снижение общего тонуса высшей нервной системы, рост надсегментарных структур и уменьшение влияния вагуса в регуляции сердечного ритма, что характерно при различных уровнях психической нагрузки и концентрации усилий индивида на решении сложных задач.

– Психическое напряжение с преобладанием активности вагуса (SDNNn 1–4, b1n 5–9, Mn 5–9) – данное функциональное состояние характерно для психического утомления с астено-невротической симптоматикой и может служить предиктором патологических процессов и вызванных ими ипохондрических мыслей.

– Психическое напряжение с преобладанием активности сегментарных структур (SDNNn 1–4, b1n 1–4, Mn 1–4) – критическое состояние, может служить предвестником развития сердечно-сосудистых заболеваний.

– Психическое напряжение с преобладанием активности вагуса и сегментарных структур (SDNNn 1–4, b1n 1–4, Mn 5–9) – данный функциональный класс характеризуется хроническим утомлением и глубоким снижением функциональных резервов [8].

Состояниями нормы являются первые два функциональных состояния «Норма» и «Норма с преобладанием симпатической активности». Появление остальных состояний у операторов свидетельствует о стрессе, переутомлении, снижении внутренних резервов и может являться предвестником сердечно-сосудистых заболеваний.

Результаты исследования и их обсуждение

На основании анализа литературных источников и практической деятельности операторов технических устройств разработан алгоритм управления качеством в системах «человек – машина» (рисунок).

Для оценки качества в системах «человек – машина» используются следующие показатели:

– быстродействие;

– надежность;

– точность работы оператора;

– своевременность решения человеко-машинной системы;

– безопасность;

– степень автоматизации;

– экономические показатели [11].

Разработанный алгоритм базируется на условии, что функциональное состояние оператора влияет на все показатели качества систем «человек – машина», за исключением последних двух показателей.

На первом этапе производится входной анализ условий труда оператора по критерию напряженности его труда (рисунок).

pic_75.wmf

Укрупненная схема управления качеством в системах «человек – машина»

На основании полученных результатов предыдущих этапов алгоритма на этапе «Составление плана контроля функционального состояния оператора и требований к его функциональному состоянию» разрабатывается план контроля функционального состояния оператора в заданные такты времени. Контроль функционального состояния оператора может проводиться до начала исполнения им функциональных обязанностей, во время управления техническим устройством, после окончания работы с техническим устройством. Запись может проводиться либо в течение заданного промежутка времени, либо во время управления оператором технического устройства, при этом результаты могут в режиме реального времени передаваться на компьютер аналитика или врача.

Оценка функционального состояния операторов по показателям вариабельности сердечного ритма осуществляется по результатам пульсометрии, записанной с учетом плана контроля. Например, оценка функционального состояния оператора не проводится при оптимальных условиях труда; при допустимом классе условий труда и вредном классе 3.1 функциональное состояние оператора оценивается перед началом управления им техническим устройством и после окончания работы с ним, при вредном классе 3.2 и 3.3 мониторинг функционального состояния может осуществляться в постоянном режиме с передачей данных на компьютер исследователя.

На данном этапе определяются критерии допустимых функциональных состояний оператора для управления им техническими устройствами, функциональные состояния, при которых требуется смена оператора технического устройства. В большинстве случаев вариантами нормы являются функциональные состояния «Норма» и «Норма с преобладанием симпатической активности». При функциональных состояниях операторов «Психическое напряжение с преобладанием активности вагуса», «Психическое напряжение с преобладанием активности сегментарных структур», «Психическое напряжение с преобладанием активности вагуса и сегментарных структур» требуется либо смена оператора, либо неотложное проведение корректирующих мероприятий, направленных на улучшение состояния оператора.

Затем на основании полученных результатов входного анализа и планирования и экспертного анализа деятельности операторов разрабатываются корректирующие и профилактические мероприятия по улучшению функционального состояния операторов и профилактике у них профессиональных заболеваний.

При контроле функционального состояния операторов технических устройств не только решается задача мониторинга их состояния, но определяется, какие корректирующие и профилактические мероприятия необходимо реализовать и в какие такты времени. А также решается задача оценки эффективности реализации планируемых и реализуемых мероприятий по улучшению состояния операторов и, следовательно, повышению, качества в системах «человек – машина». Результаты контроля вносятся в базу данных, которые могут быть проанализированы в любой такт времени с применением методов интеллектуального анализа данных.

Заключение

Разработанный алгоритм управления качеством в системах «человек – машина» позволит решать задачу обеспечения эффективности взаимодействия оператора с техническим устройством и, следовательно, эффективности управления и эксплуатации технических устройств. Повышение качества в системах «человек – машина» с применением разработанного авторского алгоритма осуществляется путем повышения эффективности деятельности оператора, которое зависит от его функционального состояния.

Также данный алгоритм может быть использован в управлении сложными техническими и производственными системами, в том числе с применением рефлексивного анализа [4, 5].


Библиографическая ссылка

Пильник Н.Б., Куликова О.М. АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ В СИСТЕМАХ «ЧЕЛОВЕК – МАШИНА» НА ОСНОВАНИИ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОПЕРАТОРОВ // Фундаментальные исследования. – 2016. – № 6-2. – С. 444-448;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=40440 (дата обращения: 23.10.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074