Человек природная среда человек машина

Общие понятия о системе «человек-машина-среда».

Р и с. 1. Система “человек – машина – среда”

Структура СЧМС состоит из:

 машины (М) – все то, что искусственно создано руками человека для удовлетворения своих потребностей (технические устройства, информационное обеспечение и т.д.);

 среды, которую условно можно разбить на два вида – окружающую среду (ОС) и социальную среду (СС).

Окружающая среда характеризуется такими основными параметрами, как микроклимат, шум, вибрация, освещенность, запыленность, загазованность и т.д.

Социальная среда характеризуется социально– экономическими и политическими отношениями в обществе.

Основу классификации СЧМ составляют четыре группы признаков:

1. целевое назначение системы;

2. характеристики человеческого звена;

3. тип машинного звена;

4. тип взаимодействия компонентов системы.

По целевому назначению СЧМ делятся на:

 управляющие, в которых основной задачей человека является управление машиной;

 обслуживающие, в которых задачей человека является контроль за состоянием машины;

По характеристикам человеческого звена СЧМ делятся на:

 моносистемы, в состав которых входит один человек;

 полисистемы, в состав которых входит целый коллектив и взаимодействующий с ним комплекс технических устройств.

Полисистемы можно подразделить на паритетные и иерархические (многоуровневые).

В паритетных системах между членами коллектива нет подчиненности и приоритетности. В иерархических СЧМ устанавливается организационная или приоритетная иерархия взаимодействия человека с техникой.

Деятельность человека-оператора представляет собой процесс достижения поставленных перед СЧМ целей, состоящий из упорядоченной совокупности выполняемых им действий.

Различают несколько типов операторской деятельности:

 оператор-технолог – человек непосредственно включен в технологический процесс;

 оператор-манипулятор – основная роль деятельности человека это сенсомоторная регуляция (управление манипуляторами, железнодорожным составом и т.д.);

 оператор-наблюдатель – классический тип оператора (диспетчер транспортной системы, оператор радиолокационной станции и т.д.);

 оператор-исследователь – исследователи любого профиля;

 оператор-руководитель – организаторы, руководители различных уровней, лица принимающие ответственные решения.

По типу машинного звена условно можно выделить два вида признаков:

 материальные – машины, обрабатывающие материальные носители.

По типу взаимодействия компонентов системы в СЧМ выделяют два вида:

 информационное – взаимодействие, обусловленное передачей информации от машины к человеку;

 сенсомоторное – взаимодействие, направленное от человека к машине для выполнения поставленной цели.

Трудовую деятельность человека в системах «Человек – машина – окружающая среда» (СЧМ) изучает наука эргономика.

Предмет исследования – конкретная трудовая деятельность человека, использующего машины.

1. Повышение эффективности СЧМ, особенность системы достигать поставленной цели в заданных условиях и с определенным качеством (достижение достаточной производительности с минимальными затратами энергии, материалов и без потерь, являющихся результатом ошибок). Достигается путем изначального проектирования относительно безошибочно действующих СЧМ – создания эргономически совершенной техники, подготовки хорошо обученных кадров.

2. Обеспечение безопасности труда: неучитывание человеческого фактора при эргономическом проектирование оборудования может привести к опасным действиям человека – оператора, из-за невозможности правильного и своевременного выполнения операций (по вине подобных просчетов происходит: 75% авиационных катастроф; 80% дорожных происшествий; 90% аварий на железнодорожном транспорте).

3. Обеспечение условий для развития личности человека в процессе труда, которое может быть достигнуто грамотным распределением функций между человеком и машиной.

1. Эргономическое обеспечение проектирования СЧМ, которое включает:

– анализ трудовой деятельности оператора;

– распределение функций между человеком и машиной;

– оптимальная организация рабочего места;

– выбор технических средств в соответствии с предъявляемыми к ним требованиям;

– учет факторов производственной среды;

– определение социально-экономической эффективности проектирования СЧМ.

2. Разработка эргономических основ эксплуатации СЧМ:

– контроль и поддержание функционального состояния человека-оператора;

– организация рациональных режимов труда и отдыха.

3. Эргономическая оценка качества СЧМ: разработка критериев и показателей эффективности надежности СЧМ.

Основные направления эргономических исследований применительно к железнодорожному транспорту:

1. Снижение психологических нагрузок: автоматизация и централизация систем регулирования и контроля; обеспечение безопасности труда; надежность работы оборудования; снижение объема информации до нормы.

2. Обеспечение комфортной рабочей среды: приток свежего воздуха; комфортный световой и цветовой климат; отсутствие шума и вибрации; улучшение производственного интерьера.

3. Обеспечение удобства работы: удобное оборудование; удобная мебель; удобный инструмент; удобная спецодежда.

4. Рациональная организация производства: рациональное размещение оборудования; правильная организация рабочих зон; правильная организация труда и отдыха и бытового обслуживания.

5. Работа с кадрами: профессиональный отбор; обучение, обмен опытом; повышение квалификации.

6. Снижение физиологических нагрузок: автоматизация и механизация процессов производства; правильная организация рабочего места; правильный выбор и размещение органов управления; централизация процессов управления.

– управляемость: свойство техники изменять эффективность выполнения человеком основной и вспомогательной работы при обеспечении необходимых технологических операций над предметом;

– обслуживаемость: свойство техники изменять эффективность выполнения человеком трудовых операций по приведению её в состояние готовности к функционированию и поддержанию этого состояния во времени;

– освояемость: характеризует эффективность приспособления техники к быстрому и высококачественному овладению её техническим и управляющим персоналом;

– обитаемость: эргономическое свойство техники, приближающее условия её функционирования к оптимальным с точки зрения жизнедеятельности работающего человека параметрам среды, а также обеспечивающее уменьшение или ликвидацию вредных последствий её воздействия на окружающую среду.

Критерии эргономичности – показатели использования живого труда человека:

1. Производительность труда: затраты времени на выполнение человеком единицы труда.

2. Качество труда: точность и безошибочность выполнения единицы труда;

3. Тяжесть (напряженность) труда: степень совокупного воздействия всех факторов рабочей среды на здоровье и работоспособность человека.

Источник

Тема 2. СИСТЕМА «ЧЕЛОВЕК – МАШИНА – СРЕДА» И ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЖД ЧЕЛОВЕКА.

1 Система «человек – машина – среда» и основные факторы, влияющие на её эффективность. 2. Обеспечение БЖД в системе «человек – машина–среда».

Ситуации для анализа и задания.

Вопросы для самопроверки к разделу I.

1. Система «человек-машина-среда» и основные факторы влияющие на её эффективность. В предыдущей главе показано, что взаимоотношения человека, техники и ОС настолько тесно связаны и обусловлены друг с другом, что они вместе образуют единую систему. Кроме того, многие учённые (например, Н.П. Беневоленская[1]) считают необходимым включать в данную систему ещё два элемента: предметы труда и лица (коллектив) вне зоны действия машины, мы разделяем эту точку зрения. Поэтому необходимо исследовать и изучать все элементы этой системы, включая любые источники опасностей, разнообразные методы и средства, в том числе правовые, организационные, технические, экономические, защиты человека и окружающей среды, создания безопасности и комфортности условий труда.

Структурная схема взаимодействия в системе «человек-машина-предмет труда-внешняя среда» (ЧМС), с учётом внесённого дополнения, представлена на рис. 2.1. Она включает в себя человека, машину (или комплекс машин), предмет труда, трудовой коллектив вне зоны действия машины и окружающую среду (как внешнюю, так и внутреннюю). К предметам труда, как известно, относятся обрабатываемые изделия, почва (грунты), перевозимые грузы и т. д., которые существенно влияют на интенсивность и характер возникающих при работе машин факторов, а в ряде случаев и сами могут быть их источниками. Особую группу в представленной системе ЧМС представляют лица, вовлекаемые в неё, но не связанные с управлением, использованием или обслуживанием машины. Эта группа делится на четыре ступени: машина – микроколлектив, машина – макроколлектив, машина – регион, машина – популяция, в каждой из которых наблюдается своя специфика взаимоотношений, связей и задач.

Рис. 2. Структурная схема связей в «человек-машина-предмет труда- среда».

Рекомендуемые файлы

На рис. 2., где в общем виде представлена схема системы ЧМС, в центре которой поставлена машина, хотя весь смысл рассмотрения этой системы – Человек и определяющий его человеческий фактор (см. также рис. 1.). В дальнейших рассуждениях такой подход оправдан, тем более, что если бы не было элемента системы «машины», то все проблемы взаимоотношений «человек-среда» были бы принципиально иными (как это было до промышленной революции). Человек в этих схемах является активным участником процесса действия и динамики системы, поэтому БЖД человека (и как оператора, и как субъекта системы) здесь предусматривается в виде обобщенных понятий «охрана и гигиена труда» и «охрана ОПС».

Для понимания всей сложности взаимоотношений человека и машины, а значит, и его безопасности на производстве, в транспорте, в быту (где машин уже больше, чем на многих видах производственной деятельности) необходимо рассмотрение взаимосвязей составляющих человеческого фактора и машины как объекта техники.

Человек, с одной стороны, является системообразующим субъектом труда, без которого бездействует и бессмысленны любые другие компоненты системы ЧМС, а, с другой стороны, человек не может существовать без труда, так как это главная сфера его деятельности. Алгоритм взаимосвязей факторов в системе «человек-машина» приведён на рис. 3.

Рис. 3. Взаимосвязи человеческого фактора в системе «человек-машина».

В России действует ГОСТ 26387-84 «Система «человек-машина», который устанавливает термины и определения основных понятий в области системы «человек-машина» и её эргономическое обеспечение. В составе системы ЧМС очень важно представить классификацию связей внутри неё.

2. Обеспечение БЖД в системе «человек-машина-предмет труда-внешняя среда»

Обеспечение БЖД в системе «человек-машина- предмет труда- внешняя среда» представляет собой решение чрезвычайно сложной многокритериальной задачей. В качестве системных критериев используются следующие четыре параметра: сложность объекта; разновидность объекта; полезность и мажоритарность объекта. С учётом вышеуказанных критериев и применительно к потребностям человека, его характеристикам разрабатываются и реализовываются меры обеспечения комфортных зрительных условий, микроклимата, эргономические и инженерно-психологические рекомендации. Изучение характеристик опасных и вредных факторов и представление о механизме их действия на человека положено в основу выбора методов и разработки средств обеспечения безопасности и экологичности техники и техпроцессов.

Постоянно исследователи вносят новое в формирование понятий и теорий: новое появляется в представлениях о характеристиках и возможностях человека; успехи физиологии и психологии труда, а также токсикологии расширяют наше представление о механизме вредных и опасных факторов на организм человека, корректируя нормативы параметров условий труда. В области охраны ОПС уточняются методы расчёта загрязнений среды, допустимые нормативы загрязнений. Теоретические разработки и обобщения практики лежат в основе новых защитных устройств безопасности и экологичности машин и технологических процессов.

Особое внимание уделяется разработке прогноза и оценки индивидуального и социального риска, ЧС, обобщаются результаты анализа крупнейших катастроф и аварий, внедряется моделирование сложных процессов на объектах, исследование риска с помощью построения дерева отказов. В целях сертификации безопасности объектов, их экологической экспертизы разрабатывается методология оценки безопасности и экологичности объектов.

Закономерности развития аварии характеризуется тем, что опасность, или вероятность возникновения нежелательного события, существуют постоянно, она неизбежна и проявляется в результате неконтролируемого выхода энергии, накопленной в материалах, агрегатах, устройствах, технических системах в целом, в компонентах ОС, а также непосредственно в самом человеке (операторе).

Предупреждение отказов, а значит, повышение надёжности технической системы, предусматривает анализ причин возникновения аварии (см. рис. 4).

Рис. 4. Причины аварий и взаимосвязи человеческого фактора в системе «человек-машина»

В конечном итоге основной причиной аварии является человеческий фактор, который влечет и на любые причины, включая использование некачественных материалов, отклонения от проекта, стандартов, нормативов, неэффективность предупредительных мер, технические недостатки систем и т.д.

Анализ структуры факторов показывает, что эффективность функционирования системы ЧМС зависит не только от характеристик технической системы (машины), таких, как: технические, информационные, эксплуатационные, безотказность, экологичность и экономичность, а в большей мере от человеческого фактора, то есть нравственность и мораль, социально-психологическое, психологическое, физиологическое, психофизическое и профессиональное состояние человека.

Выводы по разделу I. Проблемы БЖД касаются всего человечества. Они могут быть космическими, глобальными, межгосударственными, внутри-государственными и личностными. Для решения этих проблем решается целый комплекс задач, позволяющих защитить мировое сообщество и личность от опасностей и угроз.

Объектами безопасности могут выступать: человек, общество, международное сообщество, природная среда, техносфера. При этом безопасность следует рассматривать с системных позиций, позволяющих изучать БЖД на основе определённых методов, принципов и процедур.

Представляя многообразие опасностей и угроз, выделяют основные направления БЖД, среди которых: безопасность ноосферы, региональная безопасность, геополитическая безопасность, военная и экономическая, экологическая и демографическая безопасности и др.

Безопасность общества, социальной группы включает способность населения защищать и отстаивать свои права, свободы и другие ценности. Общество должно помогать государству в решении этих проблем, контролируя и поправляя его.

[1] Беневоленская Н.П. Этюды по эргономике. – Новосибирск: Наука, Сиб. отд., 1977. – 141 с.

Источник

5. Человек и техническая система

5.4. Требования к системе «человек — машина — среда»

Под системой в общей теории систем понимается комплекс взаимосвязанных между собой элементов, предназначенный для решения единой задачи.

Система «человек-машина-среда» (СЧМС), или, проще, «человек-машина», по существу – абстракция, а не физическая конструкция. Система представляет собой концепцию, поскольку связана с преобразованиями (входных сигналов в входные), которые невозможно наблюдать, а можно увидеть лишь результаты преобразований. Концепция СЧМ должна быть основана на определенных допущениях. Основные из них, принятые в системе «человек-машина», хорошо сформулированы одним из известных американских ученых в области актуальных проблем человеческих факторов Д. Мейстером. Автор допущений исходит из принципа безусловного соответствия требований системы потребностям человека, управляющего этой системой, что несомненно имеет глубокий этический и гуманистический смысл. Основные допущения (по Д. Мейстеру), принятые в системе «человек-машина»:

1. Категория «человек-машина» образует систему (СЧМ), элементы которой – человек, машина и среда – представляют собой подсистемы, организованные определенным образом и подчиняющиеся общим требованиям системы.

2. Элементы СЧМ взаимодействуют между собой, влияя друг на друга и на систему в целом.

3. Будучи искусственным образованием, система целенаправленно (посредством предъявляемых к ней требований) программируется на получение определенных результатов (на основе заранее заданных входных данных):

а) общие требования системы обуславливают работу подсистемы и определяют входные характеристики;

б) работа системы активируется и направляется необходимостью выполнения этих требований;

в) система функционирует адекватно только в том случае, если эти требования выполняются;

г) невыполнение требований, предъявляемых к системе, приводит к изменениям ее функционирования.

4. Как и другие «живые» системы, СЧМ и ее подсистемы функционируют во времени и пространстве и поэтому зависят от изменений, происходящих в указанных измерениях.

5. Выходные параметры всех подсистем должны обеспечивать получение требуемого результирующего продукта на выходе системы в целом; в противном случае работа подсистем становится неэффективной.

6. В той мере, в какой это допускается структурой ее построения, система осуществляет самонастраивание с целью оптимизации соотношений входных и выходных параметров в соответствии с общесистемными требованиями.

Разработка системы включает обычное проектирование входящих в нее отдельных компонентов, но на этом не заканчивается. Поскольку работа каждого отдельного элемента системы является частично функцией других входящих в систему элементов, а также и функцией общей задачи системы, необходимо выработать метод представления и создания системы как единого целого. Система включает в себя человека, машину и работает как одно целое для выполнения поставленной задачи. Поэтому определение системы можно считать условным и зависящим от цели, для которой она создана.

СЧМ является «живой системой», поскольку ею управляет человек. Системам такого типа присущи общие характеристики, к наиболее важным из которых специалисты относят следующие: 1) все элементы системы взаимодействуют друг с другом, 2) каждый элемент системы оказывает влияние на другие элементы и на систему в целом, 3) функционирование системы сопровождается преобразованием энергии и вещества из одного вида в другой.

Не следует путать анализ и оценку системы – это процессы разные. Анализ должен дать представление о структуре и функциях системы: показать компоненты системы, пути и процессы их взаимодействия.

Для того чтобы система отвечала своему назначению и работала эффективно с точки зрения экономичности и охраны здоровья человека, необходимо в самом начале проектирования учитывать факторы человека, его возможности и способности как главного звена системы. Это требование системы «человек-машина» должно быть отправным.

Человек-оператор представляет собой подсистему СЧМ, его поведение должно быть подчинено выполнению общих целей системы. Поэтому для описания системы целесообразно учитывать те данные, в которых характеристики и поведение оператора соотнесены с требованиями системы, например, в виде выходных параметров системы.

Подсистему «оператор» следует проектировать в соответствии с требованиями, предъявляемыми ко всей системе. Для этого необходимо использовать различные способы, например, создание оборудования рабочего места и методов управления, учитывающих антропометрические, психофизиологические и другие данные оператора, отбор операторов по признакам их профессиональных и личных качеств. Вместе с тем прогнозирование поведения человека оператора надо вести методами, совместимыми с описаниями действия машины. Это в первую очередь методы моделирования и прогнозирования поведения оператора как подсистемы СЧМ.

Исследует систему «человек – машина — среда» (СЧМС) и такая наука, как инженерная эргономика, которая ставит своей целью оптимизацию орудий и процессов производства, условий труда и окружающей среды. Три составляющие системы: человек, машина и среда – рассматриваются как сложное целое, в котором доминирующая роль отводится человеку. Будучи одновременно научной и проектно-конструкторской дисциплиной, инженерная эргономика включает в свою задачу системный анализ, изучение объективных закономерностей процессов и средств взаимодействия человека, техники и среды с целью приложения их к проектированию и конструированию техники, управляемой человеком.

Для решения проблемы оптимизации СЧМС надо организовать исследовательские работы на таком уровне, чтобы иметь возможность синтезировать данные всех областей знания, например, конструирования и практики эксплуатации машин, психофизиологии, математики. Рассматривая задачу создания благоприятных и высокопроизводительных условий труда человека-оператора в машиностроении, необходимо прежде всего уяснить ряд вопросов. Во-первых, чем обусловлен процесс изменения психофизиологических характеристик человека-оператора с течением времени и насколько он неизбежен? Во-вторых, не лучше ли создавать автоматические устройства, в совершенстве реализующие управление машинами, чем изучать проблему «человек-машина»? В-третьих, каковы методологический аспект проблемы и какие философские категории и закономерности определяют его? Рассмотрим эти вопросы.

Человек-оператор, выполняя функции управления машиной, находится во взаимодействии с окружающей средой и управляемым объектом – машиной. при этом он неизбежно включается в цепь возникающих причинно-следственных связей, отражающих различные субъектно-объектные отношения. Постоянно взаимодействия с окружающей средой, человек не может быть изолирован от процессов, протекающих в ней. Различные виды энергии – механическая, тепловая, химическая, электрическая, электромагнитная и др. – действуют на него, вызывая снижение начальных функциональных характеристик организма. Поэтому, исследуя причины вредных воздействий, надо выявить сущность процессов, формирующих преждевременное утомление и снижающих работоспособность человека-оператора, изучить реакцию его на влияние производственной среды и на основании этого создать такие рабочие места в СЧМ, которые позволяют выполнять необходимые функции без спадов производительности, не принося в период рабочего времени (смены) ущерба здоровью работающего.

Следует учитывать, что длительное воздействие на человека таких вредных факторов, как шум, вибрация, запыленность, загазованность и т.п. (даже в пределах допустимых концентраций и уровней), может привести к снижению не только функциональных возможностей организма, но и к качественным изменениям в нем. Физиологическая реакция организма на эти изменения проявляется в синдроме утомления.

Снижение работоспособности во времени вследствие развития утомления – процесс естественный. Исключить полностью нежелательные явления вредных воздействий невозможно. Однако мы можем увеличить период высокой производительности, работоспособности, снизить утомляемость – иными словами, изменить отклонение качественных показателей функционального состояния организма так, чтобы они находились в течение рабочего времени в допустимых пределах. Идеальными были бы условия, при которых технический уровень управления и всего комплекса параметров рабочего места соответствовал оптимуму психофизиологических возможностей каждого человека. Однако большая часть средств и орудий труда увеличивает информационную нагрузку на человека, вызывая преждевременное утомление и переутомление. В такое ситуации облегчить положение оператора можно двумя путями: либо внедрением автоматов, либо созданием управляющих устройств или систем на основе науки об учете человеческого фактора в СЧМ.

Источник