Учет эргономических факторов

Успешное применение по назначению СЭО и ЭСА зависит не только от безотказности их работы, но от того, насколько безошибочны и своевременны действия обслуживающего персо­нала. В связи с этим в процессе технической эксплуатации, особенно в процессе технического использования, судовые тех­нические средства и обслуживающий персонал необходимо рас­сматривать как единую СЧМ и учитывать психологические и физические возможности обслуживающего персонала на раз­личных этапах деятельности (восприятие и оценка информации, принятие и исполнение решений) и влияние всевозможных фак­торов на эффективность этой деятельности.

Под отказом СЧМ понимают событие, приводящее к невы­полнению стоящих перед системой задач, заключающееся в от­казе технического средства или человека либо в ошибке или в несвоевременных действиях оператора (или в их комбинации). Тогда в качестве основного показателя надежности СЧМ мож­но принять вероятность безотказного, безошибочного и своевре­менного выполнения задачи системой. Эта вероятность опреде­ляется через показатели надежности оператора и технических средств с учетом их взаимного влияния.

Показатели надежности оператора. Оценку надежности оператора как звена СЧМ производят с помощью следующих основных показателей:

1. Вероятность безошибочной работы опера­тора

где Pi - вероятность безошибочного выполнения i-й операции; k -число операций.

Для оценки этой вероятности по статистическим данным, по­лученным в процессе эксплуатации, используется формула

где Ni - общее число выполненных операций 1-го типа; ni - число ошибок, допущенных оператором при выполнении опера­ций i-го типа.

2. Вероятность исправления оператором допущенной ошибки

где Р_к -вероятность выдачи сигнала схемой контроля; Р_об - вероятность обнаружения оператором сигнала контроля; Р_и -вероятность исправления ошибочных действий при повторных действиях оператора.

3. Вероятность своевременных действий оператора

где t_Л - лимит времени, отводимого на выполнение задачи; f()-функция распределения времени решения задачи опера­тором.

Если оператор выполняет правильные, но несвоевременные действия (время решения задачи им превысит лимит времени , то это равносильно совершению ошибки, что может при­вести к отказу CЧМ.

4. Показатель готовности оператора

где Тот - время, в течение которого оператор по каким-либо причинам не находится на рабочем месте, т.е. не может при­нять поступившую информацию; Т_об - общее время работы опе­ратора.

Показатели надежности СЧМ определяются в зависимости от особенностей реализуемых в системе процессов управления.

В СЧМ непрерывного типа процесс управления протекает непрерывно. При нормальном течении процесса оператор на­блюдает за его ходом, а в случае отклонения процесса от нор­мы он своими действиями восстанавливает его. К таким СЧМ относятся системы с высокой степенью автоматизации всех процессов (проверки, подготовки, применения по назначению). Системы предъявляют высокие требования к готовности опера­тора к экстренным действиям.

Поставленную задачу СЧМ непрерывного типа выполнит в следующих случаях: технические средства находятся в работоспособном состоянии; произошел отказ технических средств, но оператор безошибочно и своевременно устранил его; оператор допустил ошибочные действия, но своевременно их исправил. С учетом этих ситуаций, используя общие правила нахожде­ния вероятностей сложных событий, вероятность безотказного, безошибочного и своевременного протекания процесса управ­ления для СЧМ непрерывного типа можно представить в виде

где P_T(t) - вероятность безотказной работы технических средств.

В СЧМ дискретного типа проводится дискретное решение отдельных задач технического использования. В перерывах между ними оператор находится в режиме ожидания и подго­товки к решению очередной задачи. В таких системах работа оператора совпадает по времени с работой технических средств.

Поставленную задачу СЧМ дискретного типа выполнит в следующих случаях: технические средства находятся в работо­способном состоянии и не отказывают во время выполнения задачи, а действия оператора безошибочны и своевременны; от­казавшие технические средства были своевременно восстанов­лены, оператор при решении задач не допускал ошибок; техни­ческие средства работали безотказно, оператор допустил ошиб­ку, но своевременно её исправил.

С учетом этих ситуаций вероятность безотказного, безоши­бочного и своевременного решения задачи для СЧМ дискрет­ного типа может быть рассчитана так:

где Кг - коэффициент готовности технических средств; Р_в - ве­роятность своевременного восстановления работоспособности технических средств.

Количественные характеристики обслуживающего персонала. Работу обслуживающего персонала можно характеризовать рядом параметров, определяемых психофизиологическими особенностями человеческого организма и условиями окружающей среды. Эти характеристики необходимо учитывать в процессе технической эксплуатации СЭО и ЭСА. О характере изменения надежности работы оператора на протяжении рабочего дня можно судить по количеству ошибок оператора в единицу времени на протяжении рабочего дня (рис. 8.2). Участок I соответствует фазе врабатывания, участок II - фазе устойчивой работоспособности и участок III - фазе утомления.

Рис. 8.2. Зависимость количества ошибок оператора от времени на протяжении рабочего дня

Рис. 8.3. Зависимость вероятности безотказной работы оператора от количества поступающих сигналов

Оптимальная переработка информации, поступающей к оператору, происходит в том случае, если она по количеству согласована с его характеристиками (рис.8.3). Наивысшие показатели безошибочности работы оператора отмечаются при поступлении к нему около 400 простейших сигналов в час, К_и =400 сиг./ч. При поступлении до 40 или более 400 сигнален в час число ошибок оператора увеличивается.

Быстродействие оператора характеризуется временем решения задачи _оп от момента появления сигнала до реакции на него оператора. Это время (в секундах) обычно линейно зависит от количества Н преобразуемой информации:

где а 2 с -скрытое время реакции от момента появления сигнала до реакции на него оператора; 5 = 0,15...0,35 с/бит - величина, обратная скорости переработки информации опера­тором.

При поступлении нескольких сигналов, при наличии очере­ди, т.е. оператор не сразу приступает к обработке сигнала, а спустя время _ож, тогда время пребывания информации на об­служивании

Требуемое быстродействие оператора определяется продол­жительностью цикла управления, которое обычно задается:

где -время задержки сигнала в i-м звене машины.

При заданном Т_ц и известном ; от оператора требуется быстродействие

Во время работы оператор около 90 % информации получа­ет путем зрительного восприятия, 9 % -слухового и 1 % - осязания.

Оптимальное расстояние глаза от объекта наблюдения зави­сит от линейных размеров рассматриваемого объекта и остро­ты зрения. При необходимости рассмотреть мелкие детали, в том числе с помощью лупы, наилучшие результаты получаются при работе в положении сидя, с опорой на локоть (для людей с хорошим зрением) с расстояния 12...15 см.

Тонкую работу -сборку мелких деталей, черчение - мож­но выполнять сидя и стоя с расстояния 25...35 см. Обычная ручная работа может выполняться сидя и стоя с расстояния 35...50 см, так как к зрительному различению деталей предъ­являются меньшие требования. Монтаж больших деталей, гру­бую ручную работу с инструментом и т.п. выполняют с рас­стояния 50 см и выше.

Острота зрения в пределах эффективного поля зрения (60°) максимальна в направлении прямого видения на оси зрения и сравнительно быстро и равномерно снижается к границам поля зрения. Человеческий глаз различает, предметы при частоте мелькания 10 имп./с раздельно, и свыше 20 имп./с - слитно.

Контраст света в ноле зрения - важная характеристика. Например светимость двух и более поверхностей, когда отно­шение их контрастности более 1:10, вызывает зрительно не­приятную обстановку, а при отношении 1:100 -почти полное ослепление.

Если при дневном освещении и длительной работе человека принять его выработку за 100%, то при желтом свете она со­ставляет лишь 93 %, при зеленом - 92 %, при голубом - 78 %, при красном и оранжевом - 76 %.

Звуковые колебания человек с нормальным слухом разли­чает с частотой от 16 Гц до 20 кГц. Область наибольшей чув­ствительности человеческого уха проявляется на частоте 4100 Гц; эта область является так же критической и самой не­приятной для слуха. Звук и шум при уровне звукового движе­ния свыше 120 дБ человек воспринимает как боль. Время реак­ции человека на звук составляет 120...150 мкс.

Шум с частотой более 500 Гц мешает в работе. Шум с пере­менным уровнем звукового давления, например 40...70 дБ, бо­лее вреден, чем звук с постоянным уровнем звукового давления, например 80 дБ. Инфразвуки с частотой 2...15 Гц снижают внимание человека, увеличивают время реакции и затрудняют мышление.

Сильный шум вызывает трудности в оценке расстояния и времени, в расположении цветовых сигналов, снижает быстро­ту восприятия цвета, остроту зрения, зрительную реакцию в ночное время, приводит к снижению производительности труда на 5...12%. Длительное воздействие шума с уровнем звуково­го давления около 90 дБ снижает производительность труда на 30...60%.

При физической работе максимальная рабочая частота дви­жения руки человека (например, сжатие, натяжение, колеба­ние, качание) составляет в минуту примерно 80 раз, движения ноги- 45 раз, движения тела - 30 раз. Частота движения в се­кунду: пальцев - 6 раз, ладони - 3 раза, предплечья - 1 раз.

Точность движения рук у стоящего человека оптимальна в зоне на высоте от пола, составляющей 60…70 % роста челове­ка, и перед собой на расстоянии от вертикальной оси тела, со­ставляющей 57 % его роста, и впереди на расстоянии, состав­ляющем 20 % его роста. Наибольшей скорости и ловкости дви­жений руками при работе стоя можно достичь в пространстве, расположенном на 50...100 мм ниже уровня локтей, т.е. в по­ложении рук, согнутых под углом 90...100°.

Диапазон скорости движения рук в большинстве производ­ственных операций составляет 5...800 см/с. При прочих рав­ных условиях движения рук в направлении к телу быстрее, чем в обратном направлении, но последние более точны. Скорость движения в вертикальной плоскости больше, чем в горизонталь­ной; вращательные движения совершаются примерно в 1,5 раза быстрее, чем поступательные; скорость движения слева напра­во больше, чем в обратном направлении.

Производительность труда человека колеб­лется в течение дня и других интервалов времени. Наиболее продуктивным периодом рабочего времени считается время су­ток с 7 до 9 часов. С 18 ч начинается второй продуктивный пе­риод. В период с 14 до 15 ч наступает критический спад днев­ной производительности труда. С точки зрения психической деятельности в зимнее время работоспособность повышается. Например, наивысшая производительность умственного труда отмечается в декабре и январе, в конце августа происходит ее спад. Для физической работы наиболее эффективный период применительно к центральной части Европы - половина ию­ня - конец июля.

Вибрация вызывает повышенное утомление человека. Вред от вибрации зависит от амплитуды, частоты, энергии, скорости и силы колебаний. Внутренние органы человека могут быть подвержены частоте колебаний не более 5Гц, позвоночник и ребра -11Гц, глаза-75Гц, челюсть-100 Гц. Если часто­та превысит критический уровень, то орган начинает бескон­трольно вибрировать с небезопасной большой амплитудой ко­лебаний. Диапазон ощущения вибрации челове­ком составляет от 6...8 до 8200 Гц.

Нормальный тепловой режим для человека - температура окружающей среды 18...20°С и относительная влажность -40...60%. При температуре 25 °С и относительной влажности более 70 % снижается эффективность работы, при температу­ре 30 °С и влажности более 80 % повышается усталость и на 35% снижается эффективность работы. При относительной влажности 70...90 % человек работает без интереса и произ­водительность труда падает на одну треть. Относительная влажность воздуха 25 % и ниже вызывает неприятное ощуще­ние сухости в верхних дыхательных путях.