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

Система

0,10

Г

Е одо

^ 0Д0

------ С участием человека

---- Вез участия чело -

Века

Г

0,80

Диспетчерское управление в автоматизированном производстве

Надежность системы Hs~- I,O

Надежность человека Я.

Rs = 0,90 Rs = 0,80 Rs = 0,70

■ ' 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].


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


Смена та

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


Человек

Гпс

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

Внутрицеховая диспетчеризация

Том

Управление том

Робо-

Управление конт­рольными устрой­ствами

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"


Человек

ГПС

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

Управление потоками

Управление вход - Способность ным потоком де­талей, 0,5—10 де­таль/ч

Управление рабо­чей нагрузкой

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

ГПС

Компьютеризированное устройство

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

Человек

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


Продолжение

Гпс

Компьютеризированное

Устройство

Человек

Ремонт Может диагностировать ис - Выполняет задачи ремонта

Точиики проблем в порядке вручную

Их приоритетои Система зависит от степе-

Наиболее серьезные пробле - ни участия человека в вы-

Мы вызывают немедленную полнении ремонтных работ,

Остановку системы, менее Человек останавливает си-

Серьезные требуют вмеша - стему и выполняет ремонт тельства оператора

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]


Человек

Функция

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

Большое Обычно соответствует ско­рости срабатывания реле Мощность практически не ограничена

Отсутствует, исключая фи­зические факторы (нагрев, коррозия и т. п.) Ограничены только проект­ными спецификациями

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

Выходные данные

Входные дан­ные

Диалог чело­века и 38(1


Устройство вывода

Оцени­вание

Распределение Задач

Требования к информации


Формат отображения

Принятие решений

Прозрач­ность

Характеристи­ки диалога

I

Устройство ввода

Ошибка, ввода.

Проблемы синтак­сической структуры


Формат входных данных

Проблемы {'/правления

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-

I

Прозрачность

Распределение задач

Оценивание

Рт Modem 9 срШти г рсш Звм -- 1 р-

Принятие решений


Г

Характеристики Характеристики Характеристики решения пользователя ЗВН


Компетенция

Обязанности Пользователя


Характеристики нагрузка На. Задачи. пользователя


Важность 7т

Временные ограничения


Важность

Временные ограничения

Обязанности птоботт

Трудность

Возможности планируемой ЭВМ


Ара определении роли человека и ЭВМ 128].

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

Ограничители

Структура команд

Позиционные или управляемые клавиатурой аргументы


Гибкость

Мощность

Простота


I

Словарь

Модификации пользователя

Форматы

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

Почти исключительное не - Управление преимуществен - пользование непрямого уп - но прямое с преобладанием равления ручного управления

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.

ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ФАКТОР

Этапы проектирования программного обеспечения интерфейса человек — ЭВМ

Проектирование качественного программного обеспечения ин­терфейса человек —ЭВМ не является жестким, статическим процессом. Характер и содержание каждого интерфейса варьи­руются в соответствии с конкретной областью его использова­ния, и в группах разработчиков часто …

Оценка эффективности человеко-машинных систем

Существует целый ряд общих методов оценки эффективности для различных уровней характеристик человеко-машинных сис­тем, однако оценка эффективности распознавания речи в слож­ней задаче управления, связанной с отображением информации, представляется задачей более трудной …

Потребность в документации

Соответствующая документация необходима для обеспечения эффективных и экономичных процедур разработки, использо­вания и сопровождения программных систем в целях организа­ции систематического обмена информацией между управленчес­ким персоналом, разработчиками системы и пользователями на всех …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.