Системный подход к обеспечению надёжности

 ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

 

 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

 ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

 «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра ФАИТ

«Основы эргономики и дизайна»

 

 

 

 

Реферат на тему:

 Системный подход к обеспечению надёжности.

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: Студент ЗФ 5 курс группа№13

А.И. Устинов

 

 

 

 

 

Самара

Самарский государственный технический университет

2014

Содержание

Введение…………………………………………………………….………….…3

Системный подход к обеспечению надёжности в эргономике….…..…….…..9

Надёжность эргономических систем………………………………….……….13

Заключение……………………………………………………..……..…………17

Список литературы…………………………………………..………….………22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Эргономика – это научно-прикладная дисциплина, комплексно изу-

чающая человека (группу людей) в конкретных условиях его (их) трудо-

вой деятельности, связанной с использованием машин или механизмов

с целью повышения эффективности функционирования таких систем пу-

тем оптимизации средств, условий и процесса труда, а также профес-

сионального мастерства.

Эргономика является одновременно и исследовательской и проекти-

ровочной дисциплиной, так как одной из её задач является разработка

методов учета человеческих факторов при проектировании новой и мо-

дернизации старой техники и технологии, а также существующих усло-

вий труда.

Эргономика, как и любая наука, характеризуется:

· объектом исследования;

· предметом изучения;

· принципами, положенными в основу научных исследований;

· задачами, стоящими перед наукой;

· методами исследования и решения поставленных задач.

Объектом исследования эргономики является система «человек–ма-

шина–среда» (СЧМ). Структурная схема СЧМ приведена на рис. 2.

Эргономика рассматривает СЧМ как сложное функционирующее це-

лое, в котором главная, ведущая роль принадлежит человеку.

Предмет эргономики – конкретная трудовая деятельность человека,

использующего технические средства.

Эргономика рассматривает технический и человеческий аспекты в

неразрывной связи. Сочетание способностей человека и возможностей

машины существенно повышает эффективность функционирования

СЧМ. Поэтому решение прикладных проблем эргономики предполагает

движение одновременно в двух направлениях – от требований человека

к машине и условиям ее функционирования и, наоборот – от требований

машины и условий ее функционирования к человеку. Оптимальные ре-

шения находятся, как правило, на пересечении этих направлений. Тем

самым эргономика решает задачи рациональной организации деятель-

ности людей в СЧМ, целесообразного распределения функций между

человеком и машиной.

Следует особо подчеркнуть, что эргономика изучает определенные

свойства СЧМ, которые получили название человеческих факторов. Они

представляют собой интегральные характеристики связи человека и ма-

шины, проявляющиеся в конкретных условиях их взаимодействия при

функционировании системы.

Знание человеческих факторов позволяет формулировать требова-

ния к профессиональному отбору и обучению персонала, техническим

средствам подготовки, согласованию внешних средств трудовой дея-

тельности и способов ее осуществления. Увеличивается роль челове-

ческих, факторов применительно к задачам проектирования, создания и

использования технически сложных изделий культурно-бытового назна-

чения (персональные компьютеры, теле- радиоаппаратура, магнитофо-

ны, бытовая техника и др.).

Человеческие факторы всесторонне проявляются и фиксируются в та-

кой целостной эргономической характеристике СЧМ, как эргономичность.

Под эргономичностью понимают свойство техники изменять эффек-

тивность трудовой деятельности в СЧМ в зависимости от степени ее со-

ответствия физическим, биологическим и психическим свойствам чело-

века. Эргономичность формируется на базе таких свойств техники, как

управляемость, обслуживаемость, освояемость и обитаемость.

Управляемость – свойство техники изменять эффективность выпол-

нения человеком основной и вспомогательной работы при обеспечении

необходимых технологических операций над предметом труда.

Обслуживаемость – свойство техники изменять эффективность вы-

полнения человеком трудовых операций по приведению техники в со-

стояние готовности к функционированию и поддержанию этого состоя-

ния во времени.

Освояемость – характеризует эффективность приспособления тех-

ники к быстрому и качественному овладению техникой техническим и

управляющим персоналом.

Обитаемость – эргономическое свойство техники, приближающее

условия её функционирования к оптимальным биологическим парамет-

рам внешней среды, при которых работающему человеку обеспечивается

нормальное развитие, хорошее здоровье и высокая работоспособность.

Качественными показателями эргономичности являются:

· по управляемости: а) среднее время или коэффициент занятости

человека-оператора выполнением определенной единицы технологиче-

ского процесса; б) вероятность выполнения человеком-оператором еди-

ницы технологического процесса с заданным качеством; в) производи-

тельность или норма времени на единицу труда;

· по обслуживаемости: а) среднее оперативное время занятия чело-

века подготовкой техники к её применению; б) среднее оперативное вре-

мя занятостью восстановлением или профилактикой техники;

· по освояемости: а) среднее календарное время профессиональной

подготовки человека-оператора; б) уровень квалификации человека, не-

обходимый для обслуживания техники.

Говоря о задачах эргономики необходимо вести речь о комплексе за-

дач, стоящих перед эргономикой и решаемых ею.

Одна из важнейших задач эргономики состоит в том, чтобы при про-

ектировании новой и модернизации существующей техники заранее и с

максимально доступной полнотой учитывать возможности и особенности

людей, которые будут ею пользоваться, как с позиции повышения про-

изводительности труда и наилучшего выполнения функций человеком-

пользователем, так и обеспечения для него удобства и комфортности.

Можно сказать, что основная задача эргономики – оптимизация условий

труда, для чего изучаются возможности и особенности различных кате-

горий индивидов с целью учета полученных результатов при проектиро-

вании оборудования рабочих мест. Эргономика, в том числе, приобрета-

ет все большее значение и в решении комплексной проблемы реабили-

тации лиц, в той или иной мере утративших работоспособность. С этой

же целью в эргономике изучаются психофизические возможности и осо-

бенности людей пожилого возраста. Таким образом, эргономика создает

научную базу для решения важной социальной проблемы по вовлече-

нию в производительный труд указанной части населения.

Эргономика призвана решать ряд проблем, связанных с оценкой точ-

ности, надежности и стабильности работы, исследованием влияния пси-хической напряженности, утомления, эмоциональных факторов и особен-

ностей нервно-психической организации оператора на эффективность его

деятельности в системе «человек-машина», изучение приспособитель-

ных и творческих возможностей человека. В практическом отношении это

проблема организации всестороннего и профессионального учета эрго-

номических факторов на различных этапах создания систем (проектиро-

вания, изготовления, испытаний, внедрения) и их эксплуатации.

Одно из основных направлений эргономики связано с изменением

менталитета инженеров, проектировщиков, конструкторов, которые дол-

жны ориентироваться не на собственные представления о физических и

психических характеристиках человека, а на точное знание того, как че-

ловек видит, слышит, думает, как далеко он может дотянуться рукой, на-

сколько он может согнуться, как повлияет определенный уровень вибра-

ции на его зрительное восприятие, эмоциональные реакции и т. д.

С этой целью создаются многостраничные справочники по конкретным

характеристикам человека и его возможностям действовать в тех или

иных средах, проводится большая работа по стандартизации эргономи-

ческих норм и требований, вводятся в инженерные вузы дополнитель-

ные курсы по эргономике и человеческим факторам.

Большое значение имеет создание эргономического обеспечения на-

учной организации и безопасных условий труда. С этой целью должна

продолжаться разработка эргономических норм и требований, а также

эргономической оценки качества промышленной продукции.

В отличие от инженерной психологии и психологии труда эргономика

изучает взаимодействие человека и техники не только в сфере произ-

водства, но и в сферах досуга и быта. Активное воздействие на разви-

тие эргономики оказали возросшая конкуренция в производстве товаров

и услуг и принятие законодательства, защищающего права потребителя.

Юридическая ответственность за качество и безопасность своих изде-

лий побудила предпринимателей привлекать эргономистов к разработке

новых изделий еще на стадии проектирования.

Эргономика должна решать также ряд задач методологического ха-

рактера. Это связано с тем, что она как наука находится в стадии ста-

новления, активного развертывания исследований. Разработка методо-

логических проблем способствует построению теории эргономики и тем

самым обогащает практику конкретных исследований.

Выявление направлений исследований и круга решаемых задач по-

зволяет сформулировать общую цель, или главную задачу, эргономики.

Главная цель эргономики формулируется как единство трех аспектов

исследования и проектирования:

1) повышения эффективности деятельности  и соответственно функ-

ционирования человеко-машинных систем;

2) охраны здоровья людей;

3) всестороннего развития личности  людей, участвующих в трудовом

процессе. Принятие тезиса о триедином характере главной цели эрго-

номики позволяет избежать отрыва эргономических исследований от

конкретных задач развития производства.

Можно сформулировать и основные задачи эргономических разрабо-

ток, реализуемые при решении любой эргономической задачи.

1. Анализ и синтез деятельности  оператора в СЧМ. В процессе  ана-

лиза изучается структура деятельности оператора, выявляются цели,

мотивы и способы выполнения трудовой деятельности, рассматривают-

ся возможные режимы работы и оценивается их влияние на результаты

труда. На основании этих исследований определяются необходимые

требования к характеристикам человека-оператора.

2. Изучается комплекс эргономических  свойств (характеристик) чело-

века-оператора. Исследуется работа органов чувств человека, его цен-

тральной нервной системы, моторно-двигательного аппарата и т. д.

Причем рассматриваются только оптимальные значения этих характе-

ристик, а не экстремальные.

3. Организация рабочего места  оператора с учетом комплекса  его

эргономических свойств, определенных ранее. Разрабатываются тре-

бования, предъявляемые к рабочему месту в целом и к отдельным его

элементам, с целью обеспечения максимальных удобств и эффектив-

ности работы.

4. Профессиональная подготовка  операторов, включающая в себя

профотбор, профобучение, тренировку и формирование коллективов.

5. Эргономическое проектирование  и оценка СЧМ.

6. Определение экономического эффекта  эргономического обеспечения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Системный подход к обеспечению надёжности в эргономике.

 

Разработка методологии эргономики осуществляется соответственно

трем уровням методологического анализа, выделяемым в философии.

В эргономике можно различить три типа методологических средств:

1) методологические средства мировоззренческого  характера; 2) обще-

научные методологические средства; 3) специально-научные или кон-

кретно-научные методологические средства. Методологические средст-

ва в процессе исследовательской практики органически слиты, включе-

ны в соответствующие эргономические представления, конкретизирова-

ны применительно к различным сферам практической и теоретической

деятельности. В эргономике, учитывая характер ее возникновения, ши-

роко используются методологические средства смежных дисциплин,

особенно психологии.

Основными методологическими принципами, используемыми в эрго-

номике, являются:

1) принцип единства сознания  и деятельности. Он означает, что  со-

знание и деятельность не противоположны друг другу, но и не тождес-

твенны, а образуют единство. Сознание образует внутренний план дея-

тельности, ее программу. Именно в сознании образуются динамические

модели и образы действительности, позволяющие ориентироваться че-

ловеку в окружающей среде и обеспечивать успешность достижения це-

лей деятельности;

2) принцип гуманизации труда  означает, что ведущая, творческая

роль в процессе труда принадлежит человеку. При решении таких важ-

нейших практических вопросов, как повышение производительности, эф-

фективности и качества труда эргономика исходит, прежде всего, из тре-

бований, предъявляемых человеком к технике, из его возможностей и

особенностей деятельности. Противоположным ему является принцип

симпфликации (упрощения), при реализации которого стремятся к макси-

мальному упрощению деятельности человека, выхолащиванию из нее

всех творческих элементов, а сам человек низводится до придатка маши-

ны, оставаясь исполнителем лишь механических действий и движений;

3) принцип активного оператора. Согласно этому принципу при  оп-

ределении роли человека в СЧМ очень важно, чтобы оператор осущест-

влял активные действия, имел свое личное отношение к выполняемым

действиям, активно стремился к цели. Это связано с тем, что при пас-

сивной позиции оператора его переход к активным действиям требует

значительной затраты сил, однако эффективность его деятельности при

этом может оказаться невысокой, что наблюдается, например, в работе

машиниста. При активной же позиции оператора эффективность его

деятельности достигает более высокого значения, а его психофизиоло-

гические затраты оказываются меньшими. Поэтому необходимо уже на

стадии проектирования СЧМ определить характер будущей деятельно-

сти и уровень активности оператора;

4) принцип проектирования деятельности. Проект деятельности

должен выступать как основа решения всех остальных задач построения

СЧМ. При разработке СЧМ наряду с техническими устройствами должна

проектироваться деятельность оператора, который будет пользоваться

этими устройствами. В свою очередь, эти устройства должны разраба-

тываться на основе и с учетом проекта будущей деятельности операто-

ра. Таким образом, к техническим устройствам нужно подходить как к

средствам сознательной деятельности человека-оператора;

5) принцип последовательности и  непрерывности учета требо-

ваний эргономики. Учет эргономических требований должен пронизы-вать все этапы существования СЧМ: проектирования, производства и

эксплуатации. Реализация данного принципа на практике означает

внедрение системы эргономического обеспечения СЧМ на всех этапах

ее существования;

6) принцип комплексности. Уже в  самом определении эргономики

как научной дисциплины предусматривается реализация данного прин-

ципа. Он обеспечивает комплексное изучение человека (группы людей)

в конкретных условиях его (их) деятельности, связанной с использова-

нием машин. Это достигается развитием междисциплинарных связей эр-

гономики, взаимодействием её с другими науками о человеке и технике.

Основой для практической реализации рассмотренных принципов яв-

ляется применение системного подхода, который образует методологи-

ческую базу эргономики. Сущность системного подхода достаточно про-

ста: все элементы системы и все операции в ней должны рассматри-

ваться только как одно целое, только в совокупности, только во взаимо-

связи друг с другом.

Идеи системного подхода определяют многие исходные установки и

теоретические положения эргономики: стремление к целостному рас-

смотрению человеко-машинных систем, системно-динамический взгляд

на их структуру, включение деятельности человека в предмет научного

рассмотрения, тенденция к научному синтезу различных аспектов ис-

следования, стремление выявить возможные последствия деятельности

человека. Применение системного подхода к СЧМ позволяет выявить

различные характеристики связи человека и машины в конкретных усло-

виях их взаимодействия. Сложность этого заключается в том, что чело-

век-оператор, будучи сам сложной специфической системой, функцио-

нирует в более сложной системе, состоящей из ряда подсистем со

сложными взаимосвязями между ними и своими внутренними противо-

речиями. Таким образом, системный подход позволяет по-новому ста-

вить и решать многие задачи эргономики.

Методологическое значение имеет также ряд теоретических положе-

ний, разработанных либо непосредственно в эргономике, либо в смеж-

ных с ней дисциплинах и органично вошедших в ее состав: различие

коррективной и проективной эргономики; гипотеза иерархической орга-

низации деятельности оператора; гипотеза оперативного образа и др.

В эргономических исследованиях широко используются методы (и

конкретные методики), сложившиеся в эргономике, а также в других,

смежных с нею дисциплинах (в социологии, психологии, физиологии и

гигиене труда, кибернетике, математике и др.).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Надёжность эргономических систем.

 

Важнейшим условием для повышения качества и эффективности про-

изводства является обеспечение высокой надежности работы всей эрга-

тической системы.

Под надежностью СЧМ следует понимать способность системы решать

возложенные на него функции своевременно и точно на протяжении задан-

ного времени с минимальными затратами сил, средств, энергии.

Определяя надежность эргатической системы, необходимо учитывать

следующее:

– единые для всех звеньев системы показатели надежности должны по

возможности включать в себя в явном виде показатели ее отдельных

звеньев – человека и техники;

– использование математического аппарата и методов расчета теории

надежности технических средств при оценке деятельности человека имеет

ограниченный характер;

– универсальное выражение для определения надежности эргатиче-

ских систем вряд ли возможно из-за различия протекающих в этих систе-

мах процессов управления.

Критерии надежности можно объединить в группы: безотказность, вос-

станавливаемость, готовность и своевременность. В качестве основных они

включают показатели: вероятность безотказной работы, среднее время без-

ошибочной работы, частота отказов, среднее время восстановления, коэф-

фициент готовности, вероятность своевременного выполнения задания.

Любые нарушения в работе системы, вызывающие частичную или пол-

ную утрату ее работоспособности, определяются как отказ.

Результатом самоконтроля человеком своих действий и исправления

допущенных им ошибок служат показатели восстанавливаемости.

Показатели своевременности действий используют потому, что пра-

вильные, но несвоевременные действия не приводят к достижению цели,

т. е. дают тот же результат, что и ошибка. Исследования ошибок и отказов

человека – одно из актуальных направлений современных научных иссле-

дований. Под ошибкой понимают элемент, нарушающий целенаправленное

протекание деятельности и приводящий к нежелательному результату.

Все ошибки, допускаемые человеком, условно делят на группы: по вре-

мени выполнения действий, самим действиям и грубые. Грубые ошибки ха-

рактеризуются замещением одних действий другими. Чаще всего они обу-

словлены утомлением оператора, расстройством его здоровья, детрениро-

ванностью. Ошибки человека можно классифицировать как закономерные и

случайные. К закономерным относят ошибки, которые могут быть устране-

ны при создании оптимальных условий для деятельности, к случайным –

ошибки, вызванные вероятностным характером поведения человека.

По характеру проявления ошибки бывают систематическими, обусловлен-

ными неучтенными факторами, личностными причинами, а также случай-

ными, обусловленными нестабильностью условий труда или действий че-

ловека, различием индивидуальных качеств людей.

Отказ – состояние, при котором человек не может выполнять возло-

женные на него функции из-за утомления, временной утраты работоспо-

собности и др. Отказ может быть временным неустойчивым – ошибкой;

временным устойчивым, для устранения которого требуется предоставле-

ние специального времени или условий; окончательным – неустранимым;

оперативным – цель не достигнута из-за дефицита времени.

Ошибки и отказы используют в расчетах показателей надежности че-

ловека и системы в целом.

Основной показатель безошибочности – вероятность безошибочного

выполнения работы:

Pб / о = m/ N

где т – число правильно решенных задач (действий); N – общее число

решаемых задач (действий).

В деятельности человека можно выделить ряд функций, которые он

выполняет с неодинаковой надежностью. Это прием информации, приня-

тие решения, формирование результата, реализация решения.

При приеме информации диспетчер, например, часто допускает ошиб-

ки из-за сбоя внимания: рассеянности, неправильного его распределения,

отвлечении (в течение 1 ч активной сосредоточенной работы за пультом

ДЦ диспетчер допускает свыше 30 отвлечении общей продолжительно-

стью свыше 45 мин). Большое число ошибок происходит из-за отказов ор-

ганов чувств.

Даже при высокой квалификации, идеальной конструкции технических

средств, рациональной организации труда нормальный здоровый человек

допускает одно-два ошибочных действия на сотню. При современной высо-

кой социальной и стоимостной значимости человеко-машинных систем та-

кой объективный уровень надежности человека недостаточен.

Одна из основных причин ошибок человека – высокий динамизм условий

его деятельности. Наиболее характерно это для работы железнодорожных

диспетчеров, и прежде всего тех, кто руководит движением поездов на уча-

стках. Поэтому важная особенность функционирования эргатической сис-

темы – зависимость ее надежности от времени, необходимого на реализа-

цию человеком алгоритма. Несмотря на работоспособное состояние техни-

ческих средств и человека, могут появиться отказы от недостатка времени

на выполнение ряда операций внутри алгоритма.

При расчетах надежности эргатических систем необходимо учитывать

и качественные характеристики надежности, которые обусловлены:

– эргономическим соответствием техники и характера решаемых задач

возможностям и потребностям человека;

– обученностью человека, соответствием его профессионального уров-

ня сложности и требованиям выполняемой работы;

– индивидуальными особенностями человека (здоровье, состояние нерв-

ной системы и др.) и их согласованностью с требованиями профессии.

После вычисления частных количественных показателей в соответст-

вии с общими правилами нахождения вероятностей сложных событий оп-

ределяется вероятность выполнения задачи всей системой Pсчм.

Pсчм = Pч×Pт 

где Pч – вероятность выполнения задачи (надежность) человеком-опе-

ратором; Pт – вероятность выполнения задачи (надежность) техниче-

скими устройствами.

Недостаточная надежность существующих технических средств и не-

достаточное их число компенсируются только возрастающим использова-

нием возможностей человека. Неудовлетворительная организация и про-

ектирование СЧМ маскирует увеличение загрузки и, следовательно, износ человека. Пока успешно решаются лишь начальные этапы помощи опера-

тору: машинные сбор, представление и документирование информации.

Однако они не снижают плотности потока сообщений, а только преобра-

зуют его. Именно по этой причине или по крайней мере в большей степени

из-за нее оператор параллельно с машинами обрабатывает информацию.

Это дань реальному уровню развития техники, главным образом, ее на-

дежности. Но полная надежность техники неосуществима, поэтому един-

ственный выход – развитие технических устройств управления, передача

им все большей части объема обработки информации, предоставление

комплексной информации в сжатой форме. И всё-таки человек останется

единственным (а иногда единоличным) звеном, от которого зависят на-

дежность и эффективность человеко-машинной системы в целом. Требо-

вания к таким его личным качествам, как производительность, точность,

надежность и эффективность, будут расти и постоянно повышаться.

 

 

 

 

 

 

Заключение.

Перспективы развития эргономики. Эргономика относится к тем наукам, которые можно различать по предмету и специфическому сочетанию методов, применяемых в них.

Методологическую базу эргономики составляет системный подход. Он позволяет использовать в эргономическом исследовании в том или ином сочетании методы различных наук, на стыке которых возникают и решаются качественно новые проблемы изучения систем «человек и машина». Таким образом, эргономика в значительной мере использует методы исследований, сложившиеся в психологии, физиологии и гигиене труда.

Проблема состоит в координации различных методических приемов при решении той или иной эргономической задачи, в последующем обобщении и синтезировании полученных с их помощью результатов. В ряде случаев этот процесс приводит к созданию новых методов исследований в эргономике, отличных от методов тех дисциплин, на которые она возникла.

Рассуждая о методах эргономического анализа, Е.Б.Моргунов выделяет следующие критерии для их типологии:

С точки зрения целей методы могут быть:

— аналитическими;

— проектировочными. [4, с.124].

При этоманалитические методы должны применяться раньше проектировочных, т.к. в начале проводится выявление структуры деятельности, а уж потом разрабатываются мероприятия, делающие деятельность пользователя более эффективной.