Супервизорное управление роботизированными системами
Концепции, модели и области применения супервизорного управления представлены в гл. 6 т. 3. Человек может следить за работой робота одним из следующих двух способов:
1) он может работать рядом с роботом, однако такой тип контроля крайне нежелателен ввиду большой вероятности несчастных случаев и потенциально опасных воздействий на психологическое и умственное здоровье; оправданием такого рода деятельности в какой-то мере может служить лишь наличие не вполне надежных роботов, что требует значительного внимания со стороны оператора;
2) роботы могут быть частью гибкой производственной системы (ГПС) (рис. 7.10). Супервизорное управление такой системы могло бы осуществляться совместно человеком и ЭВМ; при этом человек-диспетчер должен находиться за терминалом и оказывать воздействие на функционирование отдельных частей системы.
Для осуществления супервизорного управления промышленными роботами рекомендуется второй режим.
7.7.1. Концепция супервизорного управления
Единственным оправданием присутствия человека в роли диспетчера ГПС являются соображения надежности. На рис. 7.11 приведены показатели надежности полностью автоматизиро-
|
Фирма Standard Modern Машина дпя пайки Волной^ Загрузка и выгрузка |
|
Машина для Пайки твердым лрипоем |
|
[--- Контроль пайки |
|
Организующая программа |
|
ТГ Черновая токарная обработка |
|
Mb! Ummate |
|
[Фирма Marposs Gage) |
|
Чистовая токарная обработка Роботиіированная линия фирмы Xerox |
|
Рис. 7.10. Пример роботизированной гибкой конвейерной линии, иа которой детали должны пройти через все машины, а линия в целом управляется комбинированной системой принятия решений, сочетающей в себе ЭВМ и оператора, взаимодействующего с системой через терминал. (Перепечатано с разрешения Общества промышленных инженеров, Journal of Manufacturing Systems, 1, 1, 1982, Copyright 1982.) |
|
LA Шлифоваль- U—|_J Ная машина 1-1 V^ РобоТ фиР - У-------- |
Робот фирмы Unimate
Ванных систем с различной кратностью резервирования в сравнении с системой с резервирующим элементом, которым является хорошо подготовленный человек.
Человек должен ощущать, что управление конкретным объектом с помощью соответствующих программных средств ЭВМ находится в его руках. Однако он должен иметь возможность воздействовать на управляемый процесс, игнорируя машину, если сочтет это необходимым. Это требование обусловлено способностью человека ориентироваться в новых для него ситуациях эффективнее, чем машина. Важно, чтобы роль человека была логически ясной. Выполнение этого условия необходимо обеспечить еще на начальных стадиях проектирования, когда задачи системы распределяются между человеком и ЭВМ (рис. 7.12). На рис. 7.12 показано, что между уровнем мотивации, производительностью труда и степенью удовлетворения работой существует зависимость, графически отображаемая выпуклой функцией.
Если оператору, наблюдающему за работой ГПС с помощью ЭВМ, мало что нужно делать, он начинает скучать, что
приводит к ухудшению его исполнительской деятельности и снижению производительности труда. В то же время, если оператор чрезмерно загружен, наступает умственная перегрузка, следствием которой являются точно такие же результаты.
Таким образом, максимальные эксплуатационные показатели оператора реализуются при некотором среднем значении интеллектуальной нагрузки, лежащем между крайними ее значениями (см. рис. 7.12). Салвенди [24] предположил, что содержательные рабочие задания чреваты меньшим утомлением и психологическим стрессом, нежели простые. Дело в том, что простые задания требуют меньшей нагрузки в смысле принятия решений.
|
Ду^шров<ш, ая_ система Тем,, . ---- |
|
Дни |
|
Рис 7 11 Надежность навигационной системы с резервированием, при котором одним из резервных контуров является человек (штриховая линия), в сравнении с надежностью систем различной кратности резервирования, в которых все контуры резервирования построены только на машинах (сплошные линин) [11]. (Copyright American Institute of Aeronautics and Astronautics, перепечатано с разрешения.) |
|
I |
При определении функций людей в рамках ГПС необходимо учитывать, что содержательные задания предполагают и больший объем ответственности за принятие решений, тогда как простые задания подразумевают низкий уровень интеллектуальной активности и минимальную деятельность по принятию решений. Следовательно, при распределении ответственности между людьми и ЭВМ в ГПС необходимо знать уровень
|
|
Умственная перегрузка
Мотивация
Рис. 7.12. Если выполнение задачи требует низкого уровня мотивации, то от человека требуется лишь небольшое внимание, при этом производительность труда уменьшается. Высокие уровни мотивации приводят к умственной перегрузке и снижению производительности труда. Для каждого задания и каждого отдельного человека существует оптимальный уровень мотивации, дающий максимальную производительность труда. (Перепечатано С Разрешения Общества промышленных инженеров, Proceedings of the 13th International Symposium on Industrial Robotics/Robots 7, Copyright 1983.)
Интеллектуальной мотивации человека и объем деятельности по принятию решений в различных заданиях.
На рис. 7.13 показано, что распределение функций между людьми и машинами производится после разделения выполняемых ими задач. Кроме того, для увеличения надежности и эффективности ГПС можно допустить некоторое перекрытие задач, выполняемых человеком и ЭВМ. При распределении задач между машиной и человеком большую помощь могут оказать таблицы, отображающие возможности человека и машины. Такие таблицы, помогающие решить, какие задачи в ГПС лучше отдать машине, а какие — человеку, были разработаны авторами работы [14]. На начальных стадиях распределения оператору необходимо отдавать наиболее логически осмысленные задачи.
