Вопросы эргономики на АЭС - Распределение функций в системе «человек-машина»

Сказанное свидетельствует о том, что качество управления СЧМ, сильно влияющее на эффективность ее функционирования, во многом зависит от идеологии ЧМИ, и в частности - оптимальности распределения функций управления между человеком и автоматикой. Эта задача обычно первой встает перед создателями сложной СЧМ. Интуитивно понятно, что задача разделения функций заключается в том, чтобы решить - что в управлении системой необходимо возложить на человека, а что можно доверить автоматическим устройствам.  Сегодня в распоряжении разработчиков имеется два типа автоматических устройств - с жестко заданной логикой функционирования (САУ, САР) и с гибкой, программируемой логикой (компьютеры и системы, выполненные на их основе).
Неоспоримыми достоинствами автоматики являются: высокое быстродействие и точность работы; длительный ресурс и продолжительность непрерывной работы; неограниченное число каналов параллельной обработки сигналов; большой объем памяти; высокая надежность и жесткий самоконтроль. Перечисленные качества в гораздо меньшей степени присущи человеку - он быстро устает, его ресурсы (память, быстродействие) крайне ограничены, он подвержен стрессам, его действия могут быть неточными, а работа в целом менее надежной. Все это говорит в пользу полной автоматизации системы.
Однако основным ограничением автоматики является детерминированность алгоритма ее работы. Это означает, что все возможные действия должны быть заранее предусмотрены и описаны. Но, как уже отмечалось ранее, одним из признаков сложной системы является тот факт, что ее поведение в некоторых случаях может оказаться для нас неожиданным. Другими словами, для сложной системы нет полностью адекватной модели, что, в свою очередь, делает невозможной полную автоматизацию процесса управления и, следовательно, требует наличия в контуре управления человека-оператора. Никакая автоматика сегодня не может превзойти человека в его способности к быстрому изменению алгоритма управления, возможности прогнозировать развитие событий на основе собственного опыта и интуиции, способности ориентироваться в условиях неполной или искаженной информации.
Итак, мы выделили первый фактор, влияющий на разделение функций: возможность формализованного описания процесса управления - назовем его «технологическим» фактором. Руководствуясь этим критерием, задачу распределения функций можно решить довольно просто. Нужно передать машине все то, что она способна выполнить, а остальное возложить на человека. Подобный подход предполагает, что развитие технических возможностей компьютеров и программного обеспечения позволит автоматизировать все большее число функций управления, постепенно вытесняя человека. Это приведет к уменьшению нагрузки на оператора и численности оперативного персонала, высвобождению операторов от многочисленных «мелких» забот, исключению малозначащих ошибок и ряду других положительных результатов. Хотя оператор по-прежнему будет иметь высший приоритет, однако, перестав быть постоянным активным участником процесса управления и находясь в роли пассивного наблюдателя, человек-оператор может стать источником серьезных инцидентов. Причиной этого явления служат негативные психические состояния, вызванные монотонней, возникающей из-за недостаточной информационной и эмоциональной нагрузки. В условиях моногонии возможно понижение внимания оператора, снижение уровня квалификации из-за длительных периодов «безделья», нежелание критически оценивать ситуацию и свои действия. В результате — человек не всегда может переключиться, собраться и принять правильное решение [52]. Данный аспект автоматизации демонстрирует наличие еще одного важного фактора, подлежащего учету при разделении функций: адекватность психофизиологическим особенностям человека — назовем его «психологическим» фактором.
Психологический и технологический факторы (см. рис. 1.1) составляют лишь верхний уровень иерархии факторов, таких как объемы перерабатываемой информации, скорости протекания процессов, сложность задач, уровень профессиональной подготовки, личностные качества, мотивация и др. Формирование оптимальных ролевых установок человека и машины в СЧМ возможно лишь при условии комплексного анализа и учета всех этих факторов.
Распределение ролей между человеком и автоматикой довольно часто служит критерием классификации СЧМ. Так, в соответствии с классификацией, предложенной в монографии [67], различаются следующие виды эргатических систем:
целеустремленные - системы, в которых процесс функционирования определяется человеком;
целенаправленные - системы, в которых на отдельных этапах или при определенных условиях человек лишен возможности вмешаться в процесс функционирования системы;
целесообразные - системы, в которых человек не имеет возможности управлять процессом функционирования, но за ним сохраняются функции обеспечения процесса функционирования или прекращения его в случае аварийных или непланируемых ситуаций.
В целом, АЭС является целеустремленной СЧМ. Однако с ростом автоматизации и усилением требований к безопасности во многих странах мира принято правило, согласно которому в течение первых 30 мин после начала аварии исключается вмешательство оперативного персонала в технологический процесс. Такие АЭС следует отнести к категории целенаправленных СЧМ.

В ряде работ предлагается различать СЧМ по достигнутой в них степени автоматизации, зависящей от того, кому - человеку или автоматике - предписано выполнение задачи. Так, в основе предложенной в работе [192] классификации лежит распределение инициативы между человеком и компьютером, в соответствии с которым выделяются пять видов взаимодействия между ними: полностью управляемое человеком; направляемое человеком; равноправное; направляемое компьютером, полностью управляемое компьютером. Более наглядно подобная классификация выполнена в работе [182] (табл. 1.1), а авторы доклада [122] детализировали описание распределения функций для каждой из четырех фаз решения задачи: фазы мониторинга, фазы генерации решений, фазы выбора решения и фазы исполнения (табл. 1.2). Для удобства все перечисленные в данном параграфе классификации СЧМ сведены в табл. 1.3.
Завершая параграф, сделаем следующие выводы:

1. АЭС представляет собой сложную целенаправленную производственную СЧМ, объединяющую технический, биологический и интеллектуальный компоненты;
2. СЧМ является системой с замкнутым контуром автоматического и ручного управления с обратной связью;
3. ЧМИ предназначен для взаимной адаптации требований к оператору и реальных возможностей человека;
4. 4) ЧМИ отражает роли человека и машины и воплощает концепцию разделения между ними функций управления.

Таблица 1.1. Градации степени (глубины) автоматизации СЧМ (Т.Шеридан, [182])

Таблица 1.2. Классификация СЧМ по степени автоматизации [122]
Таблица 1.3. Классификация эрратических систем

Разделение функций было проблемой на протяжении всей истории СЧМ. По-существу, «облик» системы всегда зависел от того, в чем состояла операторская деятельность и каким образом она была организована. Различные идеи и подходы к решению этой задачи составили целые исторические этапы развития СЧМ. Рассмотрим их.