ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ФАКТОР

Автоматизация и фрагментирование работы

Предметом основных разногласий при прогнозировании и ана­лизе последствий компьютеризации и автоматизации производ­ства среди специалистов в области инженерной психологии является проектирование работ и связанные с этим вопросы. Фундаментальные изменения в проектировании работ, вызван­ные автоматизацией и механизацией производства, были отме­чены в период промышленной революции и являются серьезным аргументом в пользу пересмотра наметившихся направлений автоматизации [37]. Часто производственную задачу делят на подзадачи, в которых квалификация человека не является более определяющим фактором, вследствие этого происходит взаим­ная перестановка первых и вторых ролей, первоначально опре­деленных в человеко-машинных системах. Оставшиеся на долю человека виды работ оказались монотонной и лишенной твор­ческого начала деятельностью, но и их стараются полностью автоматизировать, если это технически возможно. Автор статьи [28] рассматривает эту ситуацию как ведущую к неудовлетво-

Рис. 8.9. Структура завода-автомата. (С разрешения фирмы General Nume­Ric.) [ПЭВМ—персональная ЭВМ; ППЭВМ — профессиональная ПЭВМ.] Ренности рабочих, обусловленной прерыванием логически свя­занной работы: «При внедрении автоматизации в промышленное производство, когда все то, что поддается автоматизации, авто­матизируется, некоторое число производственных задач остает­ся на долю человека. Привлекательным представляется собрать эти оставшиеся задачи воедино и представить их как единую работу. Такой подход близок к традиционному решению, когда человеку поручают выполнение некоторой немеханизированной части производственного процесса; однако упомянутый подход может оказаться нежелательным. Когда обязанности рабочих состоят в выполнении ряда несвязанных задач, их ошибки более вероятны, а рабочие оценивают свою работу как не приносящую удовлетворения». Теперь оказывается, что автоматизация опре­деляет «по умолчанию» функции рабочего как компоненты про­изводственной задачи, которые невозможно автоматизировать.

Распределение работ на примере роботов

Последствия использования роботов в производстве демонстри­руют до некоторой степени систематическое снижение роли ра­бочего. Иллюстрацией этого может служить процесс дуговой сварки, где робот оказывается в состоянии самостоятельно вы­полнять работу. Задача человека сводится в основном к извле­чению детали из фиксирующего устройства и в постановке на ее место новой. Функции рабочего при выполнении дуговой сварки, требующие действительно высокой квалификации в этом процессе, выполняет робот, а остальную часть работы современ­ное поколение роботов сделать не может. Автор обзора [5] за­метил, что при выполнении работ с использованием дуговой сварки или окраски распылением совместно человеком и робо­том рабочие-сварщики просят перевести их обратно на ручную сварку, а маляры отмечают, что такая деятельность приносит удовлетворение в меньшей степени, чем окраска вручную.

Приняв во внимание большую повторяемость и более высо­кую точность выполнения операций роботом по сравнению с оператором-человеком и экономический фактор, можно отчет­ливо проследить выгоду использования роботоз. Их применение для выполнения энергоемких, монотонных или опасных для че­ловека работ позволяет во многих случаях улучшить условия труда персонала. Нельзя, однако, игнорировать проблему чело­веческого фактора в отношении остальных видов пабот. Эти работы можно подразделить на четыре категории [51: загрузка, текущий контроль, ручное вмешательство в случае поломки ро­бота и выполнение функций робота вручную.

В дополнение і: проблемам неудовлетворенности рабочих и недоиспользования человеческих ресурсов отчуждение человека от общего управления задачей увеличивает вероятность ошибок человека, вызываемых неумением оператора выполнить работу вручную. Например, многие работы, связанные с загрузкой—■ выгрузкой материалов, которые проектировались для выполне­ния роботом, представляют значительный риск для человека, когда оказывается необходимым выполнить эту работу вручную из-за поломки робота. Множество других проблем, возникаю­щих при взаимодействии человека и робота, например проек­тирование способа представления информации о состоянии робота, относятся к общим проблемам создания человеко-ма­шинных систем. Для повышения эффективности использования систем типа человек—робот могут применяться различные фун­даментальные методы инженерной психологии. В работе [33] указана удобная схема анализа функций человека и машины в роботизированной системе, пригодная для проектирования си - нергических систем, в которых человек выполняет функции, к которым робот приспособлен в меньшей степени, так что эф­фективность их совместной работы превышает эффективность работы каждого.

Фрагментирование работы на примере ГПС

В производственных операциях, выполняемых над отдельными деталями, специализация навыков рабочих остро проявилась с появлением станков с ЧПУ. Под влиянием ПЦУ появились первые компьютеризованные интегрированные производства, непосредственные предшественники ГПС. Эти системы способны использовать ПЦУ, роботы, автоматизированные загрузочные устройства и расширенные возможности ЭВМ для выполнения как управляющих, так и организационных функций. Следова­тельно, ГПС предоставляют отличную возможность для иссле­дования и разрешения дилеммы, порождаемой автоматизирован­ными системами, повышающими эффективность и соответственно производительность в серийном производстве, и одновременно приводящими к фрагментированию действий человека и упро­щению его роли. Характерным эффектом внедрения автомати­зации в серийном производстве явилось поэтапное отчуждение рабочего от физического производственного процесса из-за уве­личения интеграции последнего с ЭВМ [23]. Хотя точное пред­сказание роли рабочего в серийном производстве будущего сильно зависит от изменения мощности ЭВМ и возможностей их программного обеспечения, идеализированная модель завода будущего предполагает участие в производственном процессе очень малого количества людей на уровне цехов. Полагают, что их основными задачами будут текущий контроль и надзор, когда большую часть рабочего времени люди проводят у компьютери­зованных пультов, с помощью которых осуществляется управле­ние рядом станков или систем [12].

Очевидно, что такой взгляд на роль человека, согласующий­ся с обсуждавшейся выше тенденцией упрощения его навыков, является спорным. В частности, ГПС позволяет выявить те же недостатки в отношении упрощения и фрагментации работы, которые присущи роботизированным системам и системам с ЧПУ. Детали по-прежнему подлежат загрузке в ГПС и выгруз­ке вручную, поскольку современные роботы пока не в состоянии выполнить эту работу. Однако автоматизация этих процессов — исключительно вопрос времени. Необходимость ручной замены изношенного инструмента также свойственна многим ГПС» Другие примеры потребности во вмешательстве человека, ко­торые могут рассматриваться как задачи, выполняемые «по умолчанию», включают: 1) очистку деталей, загрязнение кото­рых может приводить к затору транспортного потока; 2) пере­запуск программы ЧПУ с точки, где потребовалась замена ин­струмента; 3) выполнение по сигналу станка с ЧПУ действий по замене или заточке режущего инструмента. Альтернативный взгляд на роль человека в автоматизированном производстве

Существуют точки зрения, согласно которым эффект от исполь­зования КИП, проявляющийся в изменении труда рабочих, оказывается противоположным обсуждавшемуся выше. Прогноз будущего АПС [14] предполагает, что машиностроительная промышленность будет вынуждена создавать рабочие места с более высоким уровнем интеллектуальной деятельности чело­века. Основой подобного убеждения явилось предсказание не­обходимости рабочим стать более знающими в области вычис­лительной техники и вообще более образованными в области КИП. Новые знания, очевидно, потребуются для того, чтобы иметь возможность правильно управлять промышленными ро­ботами и другим относительно сложным оборудованием. Если КИП рассматривается в расширительном толковании, когда управление, проектирование и производственные функции вза­имно интегрируются с целью достижения высокой чувствитель­ности к управлению производственным комплексом в целом, то более высокая квалификация персонала не только оказывается по-прежнему необходимой, но и приобретает в такой ситуации дополнительную значимость [1]. Важным фактором становятся такие особенности человека, как приспособляемость, логическое мышление (особенно индуктивный метод поиска в случае неточ­ных оценок), сенсорные функции при выполнении действий, требующих точных пространственных ощущений (например, ориентирование детали), и хорошая координация движений («ловкость рук»), необходимая при выполнении операций, свя­занных с ремонтом оборудования. Хотя многие функции в ин­тегрированной производственной системе определяются алго­ритмами ЭВМ, сложность информации, относящейся к произ­водственным потокам, требует синхронизированного распознава­ния образов и навыков логического мышления, т. е. необходимо присутствие человека.

Однако действительные требования к интеллектуальным на­выкам человека, по-видимому, следует выводить из проблем, относящихся к проектированию. По утверждению Гана [13], «достоинства автоматизации в производственных кругах обычно понимают неправильно. Акцент делается почти исключительно на производственный процесс, а полную механизацию символи­зирует промышленный робот — машина, созданная для замены производственного рабочего. В действительности производствен­ная деятельность по созданию или сборке промышленных изде­лий — это, по-видимому, не то место, где механизация способна дать наибольший эффект... В настоящее время наибольшие из­менения и наибольшие возможности в повышении производи­тельности находятся в сфере организации, диспетчеризации и управления всеми функциями производственного предприятия — от разработки изделия до его производства, реализации и по­следующего технического обслуживания... По этой причине наи­более важным вкладом в повышение производительности пред­приятия, предлагаемым новыми технологиями обработки дан­ных, является их способность связать в единую систему процессы проектирования, управления и производства на базе общедоступной информации. Социальным эффектом организа­ции такой связи могут оказаться гораздо большие изменения в работе «белых воротничков» по сравнению с «синими воротнич­ками»». Для того чтобы такая связь стала реальностью, необ­ходимо не только значительно увеличить использование компь­ютерных технологий, но и внедрить их во все фазы производст­венной деятельности.

8.2.2. Уровни принятия решений человеком в автоматизированном производстве Исходя из вышесказанного, можно грубо определить три уровня деятельности по принятию решений человеком в КИП (табл. 8.1). На высшем уровне участвуют навыки планирования и организа­ционные навыки человека, которым при возрастающем исполь­зовании КИП следует уделять все более пристальное внимание. Общие цели деятельности человека хорошо известны. Первой задачей является проектирование подцелей, которые в свою очередь позволяют определять еще более мелкие подцели. Кон­цептуальное планирование может быть представлено в виде итеративного процесса, в рамках которого подцелями низкого уровня можно временно пренебречь в пользу осознанного пла-

Таблица 8Л'. Уровни квалификации человека в автоматизированном производстве

Навыки планирования и организации

Решение о номенклатуре и объеме выпуска производимых изделий Решение о приоритетах производимых изделий Распределение людских и материальных ресурсов Решение об автоматизации процессов

Координация производственных операций между станками Координация информации от следящих контроллеров Диспетчерское управление и навыки программирования

Планирование и проектирование процессов при помощи ЭВМ Специалисты по составлению управляющих программ Диспетчеры ГПС, роботизированных систем, автоматизированных тран­спортных систем и других подсистем Сборка, работа станков и навыки обслуживания Операторы по обслуживанию Операторні систем ЧПУ Совместная работа человека и робота Операторы сборочного производства

Нирования целей высокого уровня [20]. В конечном счете чело­век имеет дело с подцелью нижнего уровня. В этом случае для понимания и, следовательно, предсказания поведения человека необходима более четко описанная модель принятия решений человеком. Хотя такая четкая модель принятия решений необ­ходима и для оценки планирования человеком целей высокого уровня, цели этого уровня по своей сути определены менее чет­ко. В равной степени можно говорить о том, что внутренняя модель происходящего, т. е. представления человека о том, как входное возмущение передается на выход системы, оказывается тем менее определенной, чем выше мы продвигаемся по иерар­хии целей. Маловероятно, чтобы человек пытался оптимизиро­вать деятельность по планированию на верхнем уровне иерар­хии, скорее он, согласно [40], попытается найти удовлетвори­тельное решение.

Для проведения аналогии между уровнями принятия реше­ний (табл. 8.1) и идеализированным автоматизированным про­изводством Вильяме [49] предложил схему иерархической струк­туры автоматизированного процесса производства стали (рис. 8.10). Различные части схемы могут представлять систе­мы, подобные ГПС, автоматизированным складам, автоматизи­рованному транспортному оборудованию, роботизированным производственным участкам и т. п., включенные в координи­руемые, резервные или независимые процессы. При попытке найти удовлетворительное решение при интегрировании этих операций, человеку следовало бы создать план, основывающий­ся на информации от всех источников. Огромное и изменяю­щееся количество динамической информации предполагает ис­
пользование системы поддержки принятия решений на основе ЭВМ, поэтому потребность в способностях человека в приня­тии решений удерживается внутри границ, обусловленных его возможностями перерабатывать информацию (см. гл. 5). Необ­ходимость в системе поддержки принятия решений требует учета как распределения ответственности, так и форм взаимо­действия человека и ЭВМ (табл. 8.2). Выбор стратегии инте­рактивного взаимодействия при разработке зависит, кроме прочего, от характеристик задачи, таких, как скорость наступ­ления событий в системе, значения и стоимости принятия кор­ректных и некорректных решений.

Работы по сборке и обслуживанию, описанные на нижнем уровне иерархии (см. табл. 8.1), представляют навыки, которые, по-видимому, составят предмет автоматизации, но существую-

Таблица 8.2. Распределение ответственности за принятие решений между человеком и ЭВМ |45|

1. Человек рассматривает альтернативные решения, принимает и реализует принятое решение

2. ЭВМ предлагает ряд альтернативных решений, человек может их игно­рировать и вырабатывать свои решения

3. ЭВМ предлагает ограниченный ряд альтернативных решений, человек вы­бирает Одне из них и реализует его

4. ЭВМ предлагает ограниченный ряд альтернативных решений и указывает одно из них. Человек выбирает одно из альтернативных решений и реа­лизует его

5. ЭВМ предлагает ряд альтернативных решений и указывает одно из них, которое в случае получения подтверждения от человека реализуется под управлением ЭВМ

6. ЭВМ принимает решение и информирует человека заранее, за время, до­статочное для остановки действий по его реализации

7. ЭВМ принимает и реализует принятое решение, информируя человека о принятых мерах по окончании работы

8. ЭВМ принимает и реализует принятое решение, информируя человека о принятых мерах по окончании работы только в случае, если человек запрашивает об этом ЭВМ

9. ЭВМ принимает и реализует любое принятое решение, информируя че­ловека о принятых мерах по окончании работы только в случае, если считает необходимым сообщить ему об этом

10. ЭВМ принимает и реализует решение, если считает это необходимым, и сообщает человеку о принятых мерах по окончании работы только в случае, если считает нужным сообщить ему об этом

Щие технологические ограничения позволяют их только фраг - ментировать и упростить. Для определения основных компонент производственных операций технологии КИП необходимо вы­полнить анализ производственных заданий (см. гл. 4 тома 4). Информацию относительно возможностей и ограничений лю­дей, роботов и автоматизированных систем следует собрать воедино и представить в виде, обеспечивающем проектирова­ние рабочей системы для проведения сборки (или иных операций), — процесса, подлежащего дальнейшей оптимизации. Основы этого процесса описаны в работе [21]. Составление спис­ка преимуществ и недостатков человека и робота является не­обходимым шагом, который должен выполняться на ранней ста­дии процесса (см. гл. 7). Следует сопоставить сравнительные возможности человека, робота и средств автоматизации; пример попытки выполнения такой процедуры для рабочего места сбо­рочного производства приведен в статье [21].

Средний уровень иерархии (см. табл. 8.1) тесно связан с автоматизированными системами и подсистемами, которые по­рождают обобщенную выходную информацию для работы вы­шестоящего уровня. При данном относительно большом количе­стве автоматизированных компонентов надежность системы снижается [31], отсюда следует необходимость присутствия хотя бы одного человека для повышения надежности системы (рис. 8.11 и 8.12). Однако именно на этом уровне имеется наибольшая неопределенность в отношении описания естественной природы роли человека.

Если полагать, что система в действительности есть ГПС, роль человека как системного контроллера сведется скорее все­го к надзору (см. гл. 6 тома 3). Схема распределения задач между человеком и ЭВМ (в действительности для системы уп­равления ГПС на основе ЭВМ) разработана Хуангом, Барфил - дом, Ченгом и Салвенди для конкретной ГПС [16]. Для этой системы проведено сравнение относительных преимуществ и недостатков человека и ЭВМ при выполнении таких функций, как замена инструмента, диспетчеризация движения деталей, управление инструментом и материальными потоками, отслежи­вание жизненного цикла инструмента и состояния системы, установление приоритетности работ, действия в чрезвычайных ситуациях, ремонт и обслуживание оборудования (табл. 8.3).

Подтвердив, что использование ГПС оставляет рабочим оп­ределенные немногочисленные задачи, авторы работы [26] вы­ступают категорически против наиболее широко принятой орга­низационной политики, состоящей в создании иерархической и высокоспециализированной структуры работ. Вместо этого они предлагают однородную (т. е. без разделения труда) и расши­ренную структуру работ, на верхнем уровне квалификации ин­тегрируемую в ГПС с целью оказания противодействия фраг­ментации системы навыков, инициируемой самой ГПС.

Долгосрочные прогнозы жизнеспособности такого подхода зависят, как полагают авторы, от многих политических фак­торов. Достижения технологии, возможно, окажутся даже более значимыми, поскольку именно они способны изменить общепри­нятую точку зрения в отношении использования навыков чело­века в серийном промышленном производстве. В любом случае высказывание авторов в защиту однородной структуры работ подразумевает более рациональное использование таких особен­ностей человека, как гибкость и способность к адаптации. В то же время этот подход позволяет исключить проблему монотон­ности, которая часто возникает в случаях, когда структура ра­бот характеризуется значительным разделением труда.