ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ФАКТОР

Диспетчерское управление в автоматизированном производстве

Учет познавательных (когнитивных) способностей

Согласно поддерживаемой Шериданом [44] концепции о коге­рентной роли человека при использовании его в оперативно-дис­петчерском управлении (ОДУ), надзор в ГПС может привести

Рнс. 8.11. Влияние надежности человека и оборудования на надежность всей системы (R.xRk=Rx) [31].

1,00

"лГ - система

Г

Е одо

^ 0Д0

------ С участием человека

---- Вез участия чело -

Века

■ ' І

10

Рис. 8.12. Надежность дублированной навигационной системы, в которой одним из авеньев является человек (штриховая линия), в сравнении с на­дежностью систем с различной кратностью резервирования, в которых все компоненты механические (сплошная линия) [11].

(С разрешения фирмы Taylor And Francis)

Компьютеризированное

Устройство Человек

Физическая работа Загрузка и раз­грузка системы

Робот может манипулиро­вать деталями массой до 900 кг

Сообщает тип детали, ее шифр и количество штук Предоставляет в темпе с процессом информацию о том, как должна быть ори­ентирована деталь Определить ориентацию де­тали при помощи робота затруднительно

Максимальная нагрузка вручную <30 кг; сильно за­висит от типа движения и направления нагрузки

Мощность:

2 л с в течение 10 с; 0,5 л с — 120 с; 0,2 л с — непрерывно до утомления субъекта; может различаться в условиях ста­тической и динамической нагрузок

Проверяет информацию о детали, информирует ЭВМ о том, что деталь установ­лена

Устаноика изделия на станок

Установка инстру­мента (на нерабо­тающем оборудо­вании)

Инструмен-

Весьма затруднительно уста­новить деталь, если она предварительно не закреп­лена на палете Необходимо устройство ис­кусственного зрения Использует фиксирующее приспособление для закреп­ления детали на палете

Высокая точность при слож­ной геометрии детали не­достижима

Автоматическая смена мага­зина инструментов занимает 5 мин

Одиночный инструмент за­меняется за 2 с Центральная ЭВМ «знает», когда требуется магазин и информирует ЭВМ робота о необходимости выполне­ния этой работы

Выполняет медленно, тре­буется навык распознавания образов для сложных де­талей

Человек надежно выполня­ет эту задачу

Точность позиционирова­ния:

Относительная (с использо­ванием обратной связи); вы­сокая—0,1 мм; абсолютная (без использования обрат­ной связи); очень низкая — 3... 8 см

Движение подчиняется за­кону Фитта

Заменяет инструмент вруч­ную

Проверяет инструмент при поступлении сигнала от ЭВМ

Компьютеризированное устройство

Эвристические алгоритмы для ЭВМ могут обеспечи­вать хорошую диспетчери­зацию

Комбинаторный подход не дает гарантии оптимального решения

Моделирование на ЭВМ позволяет оценить качество диспетчеризации Выводит количество палет, необходимых в течение пе­риода диспетчеризации

Управление оборудованием

Управление ста - Система ЧПУ управляет ночным инструмен - осевыми и шпиндельными двигателями, устройствами смены инструмента, палет и др. ЭВМ ПЦУ загружает управляющую программу в ЭВМ системы ЧПУ Работает быстрее и точнее человека

Позволяет заранее програм­мировать движение режу­щего инструмента Контроллер робота управ­ляет движениями робота Сенсорные устройства (на­пример, камера искусствен­ного зрения, датчики струк­туры, Тензодатчики и др.) обеспечивают данные обрат­ной связи

ЭВМ управления системой загружает управляющую программу робота и рабо­чие инструкции Обладает ограниченной обу­чаемостью и адаптируемо­стью к оборудованию ЭВМ способна управлять автоматическими измери­тельными и калибровочны­ми устройствами Предоставляет результаты контроля для анализа и уп­равления качеством Ограниченный диапазон воз­можностей по адаптирова­нию к конкретным нуждам Способно работать с допус­ком менее ±0,03 мм

Интуиция человека помо­гает в отыскании алгоритма Человек и ЭВМ помогают определить оптимальное решение

Человек вводит данные о нагрузке и использует моде­лирование на ЭВМ, чтобы узнать результаты диспет­черизации

Человек взаимодействует с ЭВМ при модификации уп­равляющей программы Следит за износом станоч­ного инструмента, отслежи­вая прежде всего состояние станка

Человек обучает робота при помощи ЭВМ, которая осу­ществляет «передачу» ин­теллекта человека роботу Человек хорошо справля­ется с распознаванием об­разов

Поддается обучению и гиб­ко адаптируется к цеховому оборудованию

Человек устанавливает кри­терии для контрольных устройств

Способен к абсолютным оценкам

Наименьший различаемый

Порог 2,5-10"

Компьютеризированное устройство

К восприятию информации весьма высо­кая, ограничена только про­пускной способностью кана­ла

ЭВМ использует информа­цию о календарном плане выпуска продукции и объ­еме производства для опре­деления интенсивности вход­ного потока

Физическая подача деталей происходит при выполнении функции загрузки ЭВМ способна оптимизиро­вать транспортировку де­талей, крепежных приспо­соблений и инструмента в системе

Корректность управления потоками зависит от чувст­вительности обратной связи При некорректной информа­ции ЭВМ может допускать ошибки

Для перемещения объектов в системе используются ав­томатические транспортные устройства, механические и тросовые конвейеры и др.

Ограниченная способность к восприятию информации (10—20 бит/с)

Человек следит и выявляет необычную интенсивность потока

Определяет предельные зна­чения интенсивности — мак­симальное и минимальное

Человек вырабатывает хоро­шую относительную оценку для корректировки управле­ния потоками

Программирует контроллер для транспортирования объ­ектов в системе Хорошо распознает неадек. ватное управление потоками Может распознавать отлич­ную от нормальной интен­сивность потока, среднее время реакции 113—528 мс

Текущий контроль за системой

Износ инструмента ЭВМ фиксирует время ис­пользования инструмента. Когда суммарное время превышает норму (30— 60 мин), ЭВМ информиру­ет систему управления о необходимости смены ин­струмента

Датчики следят за износом инструмента и его полом­кой. Довольно трудно из­мерить минутный износ по­верхности инструмента Управление каче - ЭВМ анализирует измене - ством ния качества продукции, оп­

Ределяет износ оборудова­ния и оценивает изменение других условий

Человек помогает отследить момент износа инструмента, вводя запросы в базу дан­ных

Может контролировать про­цесс износа инструмента, т. е. способен менять про­грамму при возникновении аварийной ситуации

Человек принимает решения Относительно управления ка­Чеством

Может выбирать и опреде­лять новые планы управ­ления качеством

Сообщает человеку инфор­мацию для принятия реше­ний

Сравнивает геометрию по­лучаемой детали с требуе­мой и вычисляет необходи­мые поправки для коррек­ции

Состояние системы Проверяет и обновляет со­стояние системы ие реже одного раза в минуту ЭВМ информирует об отка­зах оборудования и способ­на быстро и точно выпол­нить диагностическое тести­рование

Сообщает о сбоях в потоке деталей или переадресует деталь, если это возможно

Человек следит за состоя­нием всей системы, имея возможность гибко прини­мать решения

Запрашивает ЭВМ при от­казе системы

Вычислительная способность низкая (5 бит/с)

Прочие функции переработки информации

Хранение управ­ляющих программ для станков

Учет инструментов и деталей

Установление при­оритетности работ

Управление в экс­тренных ситуациях

Обслуживание

ЭВМ способна хранить ог­ромное количество программ для станков и роботов Программы могут быть за­гружены со скоростью от 10 бит/с до нескольких мил­лионов байт в секунду Надежность может быть повышена путем использо - иания резервных запоминаю­щих устройств Поддерживает обширную базу данных об инструмен­тах

Обновленные данные могут обрабатываться автоматиче­ски или вручную ЭВМ может следовать за­ранее установленному пра­вилу присвоения приорите­тов

ЭВМ способна отключить систему в запрограммиро­ванной последовательности

Способна придерживаться плана обслуживания Обновляет содержимое ба­зы данных о состоянии си­стемы через определенный промежуток времени

Человек просматривает ин­формацию о хранимых в ЭВМ программах Решает, требуется ли ввод новых программ или моди­фикация имеющихся Увеличивает надежность хранения программ, прини­мая решение о создании ко­пий

Человек обновляет содержи­мое базы данных об инстру­ментах и деталях, добавля­ет записи в базу данных

Человек подготавливает программное обеспечение, используемое для назначе­ния приоритетов Время реакции 0,25—0,33 с Хорошее обнаружение/кор­рекция ошибок за счет ре­зервирования

Человек определяет стан­дарт обслуживания Выполняет периодическое обслуживание в соответст­вии с данными визуального контроля

К повышенному вниманию и значительному использованию спо­собностей человека. Роль диспетчера следует четко отделить от функций оператора в соответствии с качеством отображаемой и подлежащей обработке информации в отличие от ее анализа только в связи с возникающими проблемами. Характеристики ГПС предполагают, что человек лучше подходит для активного вовлечения в управление системой, чем для пассивной роли, когда активные действия предпринимаются только в случае ка­кого-либо сбоя в системе. Последнее обстоятельство сводит за­дачу исключительно к текущему контролю, т. е. к работе, с которой человек обычно справляется плохо. Способности к по­знанию, которые могли бы дать человеку существенное преиму­щество (табл. 8.4) по сравнению с компьютеризированной си­стемой управления ГПС, включают: 1) гибкость, в частности, при возникновении непредвиденных событий; 2) распознавание образов для классификации событий в системе, абстрактного выделения подобного в этих событиях, пренебрежения инфор­мацией, кажущейся противоречивой, использования графичес­кой информации; 3) способность обучать путем вмешательства с помощью средств программного обеспечения типа основанных на системе правил экспертных систем (см. гл. 3 тома 3) и ро­ботов, когда человек имеет возможность наблюдать за движе­ниями робота, выполняемыми под управлением его собственной ЭВМ, получающей информацию от ЭВМ системы управления ГПС; 4) индуктивную логику, позволяющую выработать общие правила поведения человека в зависимости от происходящих событий или распознанных образов, которые определяются по полученной буквенно-цифровой или графической информации о состоянии системы; 5) настройку системы изменением приори­тетов; 6) диагностику системных отказов на основе информа­ции, предоставляемой ЭВМ, и 7) принятие решений, предписы­вающих вид и уровень (автоматизированного) контроля. Мно­гие из перечисленных функций ОДУ сводятся в ГПС к способно-

Таблица 8.4. Распределение функций между человеком ■ оборудованием [30]

Механизм/ЭВМ

Гибкость

Способность к обобщению

Чувствительность

Способность к те­кущему контролю Изменения в эф­фективности рабо­ты

Время реакции Физическая сила Усталость

Требования к ра­бочей среде

Информационная пропускная спо­собность

Работа с перегруз­кой

Выживаемость

Вычислительные способности Дедуктивная логи­ка

Ло-

Индуктивная гика

Рассеянность

Способен действовать в не­предвиденных ситуациях Способен распознавать со­бытия как принадлежащие данному классу, учитывать сходство, игнорировать конфликтные характеристи­ки

Способен к одновременному восприятию различных ви­дов информации в широком диапазоне

Плохая Значительные

Относительно (200 мс)

Относительно слаб

От умеренной до высокой и хронической

Приемлем довольно узкий диапазон производственных условий Ограничена

Постепеиное снижение про­изводительности, может противостоять временным перегрузкам без полного отказа

Опасные ситуации вызыва­ют стресс и снижение рабо­тоспособности Плохие

Правильные посылки при­водят иногда к ложным за­ключениям

Способен выводить обоб­щенные правила пли зако­ны из частных случаев Легко рассеивается внима­ние при воздействии посто­ронних раздражителей

Ограниченная гибкость Ограниченная способность

Порог несколько выше, мо­жет воспринимать воздейст­вия в том же спектре, что и человек, но обычно вос­принимает только одни вид воздействий Хорошая

Слабые

Ограничена только проект­ными решениями

При фиксированной способ­ности к переработке инфор­мации перегрузки приводят к разрушению системы

Не подвержены влиянию каких-либо факторов

Отличные

Отличная

Слабая

Не подвержены

Интерфейс рабочего и ЭВМ

I [8] I

Роль человека в срав­нении с ролью ЭвМ

Входные дан­ные

Диалог чело­века и 38(1

Распределение Задач

Требования к информации

Характеристи­ки диалога

I

Проблемы синтак­сической структуры

Рис. 8.13. Источники информации, используемые при проектировании работ Для персонала, взаимодействующего с ЭВМ [28].

Сти трудной выработки удовлетворительных компромиссов. Другие системы, реализующие КИП, например автоматизиро­ванные (конвейерные) системы, подающие изделия на вход производственной системы и изымающие их с ее выхода и от­ветственные в первую очередь за сортировку и соблюдение мар­шрута |[47], вероятнее всего, потребуют использования некоторо­го подмножества перечисленных выше способностей человека.

Источники информации для проектирования диспетчерских функций человека

Оперативно-диспетчерское управление в ГПС может рассмат­риваться как часть более широкой проблемы взаимодействия человека и ЭВМ (рис. 8.13—8.15). Результат влияния особен­ностей физической реализации интерфейса человека и ЭВМ [9], например особенностей операционной системы, стиля диалога, устройств ввода и отображения информации, требует учета. Однако факторы, определяющие роль человека, которые рас­сматриваются этими авторами, являются более критичными для проектирования. Хотя в производственных кругах нет единоду­шия, взгляды их некоторых представителей противоположны концепции когерентной роли, обсуждавшейся выше. В отчете, опубликованном фирмой Kearney and Trecker Corp., отмеча-

Рт Modem 9 срШти г рсш Звм -- 1 р-

Принятие решений

Г

Характеристики Характеристики Характеристики решения пользователя ЗВН

Обязанности Пользователя

Характеристики нагрузка На. Задачи. пользователя

Временные ограничения

Возможности планируемой ЭВМ

Способности Нагрузка предполагаемого на Системі/ пользователя 8.14. Источники информации, используемые

Диалог человека и ЭВМ

Проблемы' Характеристики Проблемы синтак - управлетя диалога сической структуры

Управление со сто - Ответ в сво - роны человека или водной форме ЗВМ или ограничен­

Ный выбор

Структура команд

Позиционные или управляемые клавиатурой аргументы

Простота

Структура команд

Объем получен­ной. информации.

Представляемой пользователем информация Вднородность Словарь

Формата

Рис. 8.15. Источники информации, используемые при разработке диалога человек —ЭВМ [28].

Ется: «Управление (гибкой производственной системой) явля­ется полным. Будучи однажды введена в действие с указанием всех эксплуатационных и производственных характеристик, сис­тема способна управлять и оперировать своей производственной деятельностью непрерывно и без вмешательства извне. Только В экстраординарных ситуациях система требует принятия реше­ний». В ГПС на заводе Fuji в Японии [18], вероятно, крупней­шей действующей в настоящее время системе, роль диспетчера сводится к текущему контролю, а единственная цель — обнару­жение условий неправильного функционирования оборудования с помощью телевизионных мониторов.

Действительная цель части производителей, предполагаю­щих или уже проводящих автоматизацию, очевидно, заключа­ется в том, чтобы человек играл все меньшую роль в реальном производственном процессе. Следует, однако, как минимум со­знавать, что такой подход может также иметь недостатки. Во - первых, когда человек не вовлечен активно в процесс управле­ния системой, эффективность его реакции на критические события, вероятно, будет снижена, или, хуже того, возникнове­ние таких событий может пройти незамеченным. Во-вторых, не удается использовать способности в обработке информации (обсуждавшиеся ранее), которыми обладает человек и которых так не хватает системе управления ГПС иа основе ЭВМ. Со­
стояние системы может, следовательно, изменяться, что затруд­няет управление для системы на основе ЭВМ с ее предопреде­ленной логической структурой, но, возможно, оказывается относительно более простым для человека, особенно при под­держке с помощью ЭВМ процесса принятия решений. В-третьнх, с точки зрения экономики, этот способ проектирования крайне неэффективен, поскольку приводит к существенному недоисполь­зованию ресурсов человека. Если диспетчеры-контроллеры при­нимают на себя ответственность за функционирование отдель­ных систем и подсистем, недоиспользование людских ресурсов может оказаться тем более серьезной проблемой, чем большее ■число аспектов в серийном производственном процессе автома­тизируется и оказывается взаимозависимым. Наконец, стратегия ■проектирования, отрицающая роль человека в принятии реше­ний, связана с более фундаментальной проблемой качества. производственной жизни. В предварительном исследовании уп­равления процессами [7] показано, что удачное представление информации о процессе, высокая сложность процесса и его вы­сокая управляемость — все эти характеристики связаны с низ­ким уровнем стрессов и хорошим состоянием здоровья. Высокая управляемость процесса, хорошая эргономичность интерфейса, разнообразный и меняющийся набор видов деятельности ассо­циируются с ощущением больших достижений. Эти выводы предполагают позитивную взаимосвязь между активной дея­тельностью по контролю и качеством трудовой жизни. Коммен­тируя степень удовлетворенности рабочих в процессе внедрения автоматизации, автор статьи [28] отмечает: «Если и существует какая-либо движущая сила, превосходящая в современном про­мышленном мире автоматизацию, то это потребность современ­ного рабочего в реализации своих способностей и навыков, что обусловливает соответствующее изменение состава и условий работы».

В исследовании нескольких ГПС [4] показано, что выгода от использования ГПС, состоящая в увеличении коэффициента использования оборудования (отношения времени фактической работы оборудования к теоретически возможному), даже с уче­том фактора удовлетворенности обслуживающего персонала, его мотивации, мобилизующих мер и проектирования групповой работы, является очевидной. Авторы исследования отмеча­ют, что, несмотря на тенденцию отчуждения человека от произ­водственного процесса, использование ГПС (по данным авторов) потребовало отхода от традиционной классификации работ в пользу создания сильных организационных связей между слу­жащими, взаимодействующими с ГПС. Авторы рассматриваемой работы допускают, что «основной эффект, ощущаемый людьми при работе (гибкой производственной) системы, оказывается связанным с видом их действий в ответ на требования системы о загрузке сырья, обслуживании, устранении неисправностей, вызванных аномалиями в работе оборудования. До тех пор, пока приведение оборудования в работоспособное состояние не сможет быть выполнено автоматикой при приемлемой стоимости и система не сможет самостоятельно обеспечивать себя сырьем и распоряжаться конечными продуктами, изменение условий работы персонала будет оставаться важным фактором».

Достижению именно этой конечной цели посвящают свои, усилия в области систем КИП многие руководители производ­ства. Вывод относительно диспетчерской роли человека меняет­ся на противоположный, поскольку вполне разумно предпола­гать необходимость такой роли. Возможно, правы именно те, кто неохотно допускает вмешательство человека в работу столь сложной системы, какой является ГПС. Хотя ОДУ экстенсивно исследовалось на примере управления непрерывными процесса­ми [6], сведения о возможностях ОДУ в условиях серийного производства довольно скудные. Наличие характерных разли­чий в ОДУ между этими двумя случаями (табл. 8.5) усиливает сомнения в способности человека управлять системами типа ГПС. Косвенная природа управления человека и отсутствие прямых связей между входом и выходом системы в большой степени ослабляют его способность работать как система с об­ратной связью Более того, структура систем типа ГПС делает его поведение относительно непредсказуемым при изменении входной информации или возмущениях в системе (например, при поломке оборудования), затрудняя эффективное использо­вание априорных навыков человека. Однако, как указывалось ранее, эти системы позволяют использовать способности чело­века в распознавании образов, индуктивную логику и др.

Понимание преимуществ и ограничении человека в диспет­черском управлении в производстве отдельных деталей являет­ся основой эффективного проектирования роли человека. Даль­нейшее обсуждение показывает, что разумным подходом к ре­шению проблемы было бы использование автоматизированной системы поддержки принятия решений для компенсации свой­ственных человеку ограничений, которые являются функцией структурных характеристик системы (см. табл. 8.5).

Экспериментальный подход к проектированию диспетчерской роли человека в гибких производственных системах

Способности и ограничения человека в управлении системой.

При попытке оценить роль человека-диспетчера в ГПС исполь­зовались различные подходы Нрко^чры^ из нчх [42] основыва­ются на характерных различиях п ОЛУ, обсуж/тавшихсч ранее (см. табл. 8.5), и сосредоточивают внимание на способностях и.

Таблица 8.5. Различия в диспетчерском управлении между человеком и ЭВМ при управлении непрерывным и дискретным производством [15]

Рассматриваемые Производство дискретных Непрерывный производственный

Характеристики компонентов процесс

Прямое управле­ние в сравнении с непрямым управ­лением

Качественные оцен­ки в сравнении с количественными оценками

Предсказуемость

Влияние размеров производства

Влияние выхода

Стратегия управ­ления

Оценка системы в большей степени качественная; вос­приятие основывается, как правило, на распознавании образов

Предсказание эффекта уп­равляющих воздействий и запаздывания между пода­чей воздействия и реакцией системы затруднено Более крупные и более сложные системы могут полностью менять исполь­зуемую стратегию управле­ния

Различные возмущения в системе не обязательно представляют опасность для работоспособности системы При определении текущей стратегии управления выход системы используется в большей степени эвристиче­ски

Оценка состояния системы часто основывается на конт­ролируемых величинах и скоростях их изменения; восприятие основывается на обнаружении Более явная взаимосвязь между управляющим вхо­дом и выходом системы обеспечивает более точное и надежное предсказание Ограниченное влияние более крупных и более сложных систем на выбор стратегии управления

Различные возмущения час­то оказывают серьезное воздействие на процесс в целом

Выходные данные системы используются обычно для корректировки значений па­раметров, задающих отно­шение между входом и вы­ходом

Ограничениях человека в активном управлении такими система­ми. Была создана интерактивная модель ГПС на основе микро - ЭВМ, позволяющая проводить моделирование в реальном мас­штабе времени. Моделировались различные экспериментальные условия для представления гипотетически существующей много­мерности в умственной деятельности человека (см. гл. 5 тома 4). Наличие графического дисплея в ГПС расширяет возможности человека в распознавании образов (использование которых не­явно обсуждалось ранее при рассмотрении типов используемого для управления оборудования). По результатам этого исследо­вания можно предположить, что люди лучше справляются с управлением ГПС в условиях увеличивающейся активности в системе (т. е. обрабатывается большее количество деталей

И возрастает вероятность поломки оборудования) по сравнению со случаем, когда нагрузка человека регулируется его внутрен­ними побудительными мотивами. Это объясняется необходимо­стью осознания человеком дополнительной цели наряду с реше­нием основной задачи. Более удивительно, что графическая поддержка процесса принятия решений, обеспечивающая отоб­ражение в реальном масштабе времени относительного рас­пределения деталей в системе, не проявила себя как достаточ­но эффективная. Вообще имеются указания на то, что особен­ности, свойственные исключительно оборудованию ГПС, усложняют диспетчерское управление. Однако представляется также вероятным, что тщательно спроектированная поддержка принятия решений и соответствующая подготовка могут позво­лить человеку занять важное место в управлении ГПС.

Использованная в этом исследовании методология позволи­ла получить: 1) полезную концептуальную основу для проекти­рования экспертных систем (см. гл. 3 тома 3), используемых для ОДУ в рамках ГПС, и 2) основные данные для создания обобщенного тренажерного имитатора ГПС. Полностью модуль­ная интерактивная модель ГПС на ЭВМ предоставляет возмож­ность проводить альтернативное проектирование систем, оцени­вая варианты в отношении ОДУ. Независимо изменяющимися параметрами проекта могут быть количество и тип станков, их взаимное расположение, тип используемых транспортных систем, присутствие роботов и т. п. Подобный имитатор позво­лит в производственной сфере оценить возможности ОДУ под­ходящей (Конфигурации, одновременно избегая риска экономи­ческих последствий обучения персонала на реальной системе. Изменения интерфейса человек — ГПС сделают возможным дать оценку различным устройствам системы поддержки при­нятия решений, стилю диалога и разным последовательностям управляющих воздействий с целью обеспечения интерфейса, оп­тимального в отношении как ГПС, так и человека. Распределение задач между человеком и ЭВМ. Используя свой подход к разработке диспетчерской роли человека в ГПС, Хуанг и Салвенди [17] сосредоточили внимание на основополагающих данных для проектирования, а именно: 1) на числе единиц обо­рудования, за работой которого человек способен эффективно следить, и 2) на проблеме оптимального распределения задач между человеком и ЭВМ. Проведено моделирование двух типов ГПС, различающихся только степенью автоматизации. В менее автоматизированной ГПС от человека требовалось проверять, не переполнены ли очереди к станку и доступен ли необходимый для обработки данного типа деталей инструмент. В системе с более высокой степенью автоматизации состояние потоков де­талей и доступность инструмента отслеживались автоматически, причем решение задач более высокого уровня было возложено На ЭВМ. Значения оценок нагрузки и стрессов оказались более чувствительными к уровню разделения задач, а не к числу стан­ков в предположении, что 1) зависимость нагрузки от числа единиц оборудования не может считаться критичным фактором (на стадии проектирования ГПС), и 2) индивидуальный уровень стрессов может служить удобным индикатором степени ответст­венности за принятие решений, по которому производится раз­деление функций между человеком и ЭВМ. Социотехнический подход. Предложенный Розенброком [36] подход к проектированию функций человека в ГПС предпола­гает не принимать во внимание начальные технологические ус­ловия, а учитывать поведенческий и технический аспекты. Такой подход позволяет исключить многие проблемы, возникающие при попытке адаптировать человека к особенностям технологии. Розенброк с коллегами в настоящее время проводит исследо­вания по программе, имеющей целью развитие ГПС как в со - циотехническом [34], так и в экономическом плане, и выполне­ние которой будет иметь следующие последствия: 1) позволит достичь удовлетворительного функционирования системы, 2) обеспечит экономически жизнеспособную систему и 3) будет содействовать повышению квалификации рабочих, активно вза­имодействующих с ГПС. Гибкая производственная система от­носительно невелика и состоит из токарного и фрезерного стан­ка с ЧПУ, робота Unimate и мини-ЭВМ типа PDP 11/34.

Одна из концепций, которой придерживаются авторы этого исследования, идет вразрез с существующей практикой и за­ключается в том, что человек выполняет в ГПС обработку пер­вой детали в партии и программирует систему ЧПУ, находя­щуюся недалеко от соответствующего станка. Информация о подлежащей изготовлению детали может быть получена непо­средственно с дисплея, подключенного к интерфейсу между САПР и ГПС, в форме, независимой от типа используемого оборудования. Рабочий (на уровне цеха) может использовать свой опыт для принятия решения о том, какой из возможных станков следует применить, а также ввести ли при программи­ровании непосредственную обратную связь для определения необходимости дальнейшего редактирования программы или динамического моделирования траектории инструмента. Данный подход предполагает, что управляющие программы составляет специалист в этой области, который не может эффективно ис­пользовать знание цеховых особенностей в общем процессе про­ектирования детали и технологии ее изготовления. Если метод проектирования системы не учитывает значения целостности знаний и навыков человека, неэффективное использование обо­рудования, вызванное сегментированием навыков человека, без­условно, будет иметь место. В своей методологической програм­ме Розенброк [38] настаивает на том, что программирование робота должно осуществляться этими рабочими, частично с по­мощью терминала (подключенного к локальной ЭВМ, исполь­зуемой для составления и проверки управляющих программ), частично вручную, при непосредственном управлении оборудо­ванием. Человек, вероятно, должен также нести ответственность за продуктивность и диспетчеризацию производства. В своих программах исследователи выражают надежду на то, что на примере ГПС удастся выработать основу общей методологии, согласно которой вновь возникающие технологии не только будут интегрировать существующие знания и навыки человека, но и позволят развить их в новые типы применительно к новым технологиям.

Помощь человеку в диспетчерском управлении

Действия при возникновении непредвиденных событий. Автор работы [2] отмечает, что в случае управления процессами внед­рение автоматизации делает роль человека-оператора более важной. В отношении воздействия автоматизации допустима некоторая полезная аналогия между ОДУ при производстве от­дельных деталей и ролью человека-оператора при управлении процессом. Например, в условиях возникновения непредвиден­ных событий при управлении процессом требуется весьма ква­лифицированный оператор. В условиях предшествующего те­кущего контроля за автоматизированным процессом при внезап­но возникающей необходимости перехода на ручное управление различные факторы способствуют снижению эффективности управления со стороны оператора [2]: «...весьма опытный опе­ратор, осуществлявший текущий контроль автоматизированного процесса, часто действует в подобной ситуации как новичок. При чрезмерном управляющем воздействии оператора процесс может войти в колебательный режим. Оператор может оказать­Ся вынужденным ждать реакции обратной связи, вместо того чтобы управлять системой при разомкнутом контуре. А по дан­ным обратной связи различить, функционирует ли что-либо в системе неправильно или же оператор просто недооценил соб­ственное управляющее воздействие, довольно затруднительно. Необходимо вводить новые воздействия для компенсации пре­дыдущего чрезмерного воздействия, что только увеличивает нагрузку на оператора». Другие факторы, влияющие на способ­ность человека «преодолеть» ситуацию, включают извлечение данных из долговременной памяти, а также использование ра­бочей памяти, которая содержит последовательные результаты предсказаний и принятых решений о процессе, и кратковремен­ной памяти, хранящей информацию о текущем состоянии сис­темы. Для эффективного управления системой в условиях воз­никновения непредвиденных событий необходим весьма квали­фицированный оператор, непрерывно взаимодействующий с Системой в течение продолжительного времени. Этот вывод ка­жется противоречащим целям автоматизации, которые заклю­чаются в удалении оператора из системы управления. Поддержка принятия решений с помощью ЭВМ: подготовка персонала. Действия в условиях непредвиденных или сложных событий приводят к выводу о необходимости подготовки опера­торов по диспетчерскому (супервизорному) управленню. Вряд ли человек может быть подготовлен к особым ситуациям в ГПС, поскольку они, как правило, контекстно зависимы, а число возможных контекстов бесконечно. Поэтому подготовка персо­нала должна основываться прежде всего на изучении общей стратегии, а не на рассмотрении специфических управляющих воздействий в каждом частном случае и должна учитывать по­тенциальное влияние системы поддержки принятия решений на Базе ЭВМ. Следует выделить два аспекта: 1) необходимые ти­пы устройств отображения информации, которая должна быть доступна человеку, и 2) распределение ответственности за при­нимаемые решения между человеком и ЭВМ (рис. 8.14).

В соответствии с изложенным возникает отчетливое интуи­тивное противопоставление метода отображения, основанного на системе меню и предоставляющего в основном количествен­ную информацию (о различных компонентах системы), методу графического отображения, который обеспечивает информацию символьного типа с целью подчеркивания пространственных отношений между компонентами системы. Кроме того, следует дополнить пространство параметров отображаемой информации еще одним измерением, которое также требует серьезного вни­мания: таким измерением является время; при этом должна обеспечиваться возможность отображения не только текущей, но и прогностической информации (основанной на текущем состоянии системы или на каком-либо другом методе предска­зания).

Всем описанным выше подходам свойственны свои пробле­мы, которые могут снижать эффективность использования сис­темы поддержки принятия решений. При противопоставлении пространственного и основанного на системе меню методов представления информации наличие зависимости одного типа информации от другого может выявить (безотносительно к те­кущему состоянию системы) нецелесообразность использования принятой стратегии [42]. Дополнительная сложность возникает при анализе утверждения о том, что порядок предъявления н Обработки пространственной и основанной на системе меню ин­формации может быть критичным, что представляет собой еще один возможный фактор, снижающий эффективность системы поддержки принятия решений. Аналогичные многочисленные трудности возникают и при отображении прогностической ин­формации. Авторы работы [46] исследовали использование про­гностической поддержки при управлении выпуском продукции на модели работы цеха. Такая поддержка позволяет человеку наблюдать влияние любых допустимых воздействий на будущее состояние системы и, следовательно, получать ответ на вопросы типа: «Что будет, если...?» Авторам не удалось обнаружить су­щественных различий между действиями группы, использовав­шей прогностическую поддержку, и группы, работающей без нее. Это явление объясняется тем фактом, что поддержка использу­ется прежде всего для кратковременной коррекции ошибок в противоположность глубокому поиску (возможно, отражающему ограниченность возможностей в обработке информации, усугуб­ляемую относительной сложностью интерактивной задачи дис­петчеризации).

При использовании предсказывающего или, точнее, прогно­стического отображения информации оказалось возможным прогнозировать пространственное взаимодействие компонент системы на 3 или 8 мин в зависимости от выполняемой произ­водственной задачи [42]. Такое отображение, по-видимому, упрощает формирование человеком внутренней модели проис­ходящего на основе сопоставления текущего и будущего состоя­ний системы. Однако снижение эффективности системы под­держки принятия решений вновь оказывается существенным фактором. На какой срок следует прогнозировать поведение системы? Прогноз, очевидно, оказывается тем менее точным, чем большим выбирается интервал времени прогнозирования. Опре­деление интервала времени прогнозирования (или вообще отказ от прогнозирования) зависит как от внутренней динамики сис­темы, так и от контекста текущего состояния системы. До тех пор, пока не будет ясного понимания влияния механизмов под­держки принятия решений, следует считаться с возможностью того, что попытки снизить нагрузку на человека до уровня, по­зволяющего получить оптимальную реакцию системы, могут в действительности привести к увеличению нагрузки на человека, а оптимальная стратегия управления, по всей вероятности, не будет достигнута.

Поддержка принятия решений с помощью ЭВМ: распределение ответственности за принятие решений. Еще один аспект системы поддержки принятия решений на базе ЭВМ в автоматизирован­ном производстве связан со стратегией распределения ответст­венности за принятие решений между человеком и ЭВМ (см. табл. 8.2). Эта область исследований развивалась от 1) страте­гии полностью статического распределения при таком, напри­мер, подходе к автоматизации, как составление «списка обязан­ностей», где человеку и ЭВМ назначаются свои задачи или функции, которые каждый из них способен выполнять наилуч­шим образом (в табл. 8.4 приведены основные данные для та­кого подхода), через 2) предположение Ликлидера [27] о том, что человек и ЭВМ образуют «кооперативную ассоциацию», ко­торая позволяет расширить функции ЭВМ с целью упрощения задач формального мышления человека, до 3) концепции Роуза [39, 41] адаптивного распределения ответственности за принятие решений между человеком и ЭВМ, предполагающей стратегию полностью динамического распределения.

Последняя концепция представляет весьма сложный меха­низм поддержки принятия решений и является не одномерной, а в значительной мере зависящей от имеющихся знаний. Напри­мер, ЭВМ может потребоваться «узнать», чем человек занят в настоящий момент, или даже что он планирует делать посред­ством явного или неявного общения с человеком. Преимущества динамического подхода к распределению задач включают: 1) возможность доступа человека к информации, касающейся всей системы; 2) более рациональную загрузку человека, обус­ловленную способностью ЭВМ адаптироваться к запросам сис­темы, и 3) более эффективное использование ресурсов системы [35]. В практическом отношении методология поддержки при­нятия решений, основанная на политике динамического распре­деления, порождает так много вопросов, что единственным ре­шением проблемы можно считать дальнейшее развитие аппарат­ных и программных средств ЭВМ. Кроме того, эти схемы распределения представляются наиболее подходящими для уп­равления процессами и для решения задач непрерывного управ­ления, где представление о динамическом распределении ответ­ственности за принятие решений интуитивно кажется подходя­щим. Представляется как минимум возможным, что ЭВМ способна, используя технику искусственного интеллекта и ос­новываясь на статистическом распознавании образов [10], оп­ределить, чем занят человек. Однако развитие автоматизиро­ванных производственных систем неизбежно потребует и более развитых систем искусственного интеллекта с тщательно про­работанными схемами представления знаний [3]. Недостаточная предсказуемость, свойственная таким системам (табл. 8.5), строго обусловливает использование потенциально полезных методологий искусственного интеллекта, основанных на знаниях, а не на статистических законах, что приводит к выводам о не­обходимости разработки и применения экспертных систем. Эти выводы в свою очередь делают весьма полезным обсуждение вопроса о том, следует ли направлять усилия на развитие адап­тивных систем поддержки на основе ЭВМ или на полное уст­ранение человека от функций первичного диспетчерского управ­ления системой.