Оценка эргономики транспортного средства на основе нечетких моделей

ОЦЕНКА ЭРГОНОМИКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА НА ОСНОВЕ НЕЧЕТКИХ МОДЕЛЕЙ

Н.А. Кореневский, В.И. Серебровский, В.И. Афанасьев

Аннотация. В статье дается оценка экономики транспортных средств на основе нечетких моделей. Ключевые слова-, эргономика, транспортные средства, нечеткие модели, критерий.

При решении задач оценки эффективности взаимодействия человека с техническими системами, включая транспортные средства, существенную роль играет эргономический фактор, который в значительной степени влияет и на возможные изменения в состоянии здоровья персонала.

Анализ литературных данных и проведенные исследования позволили выделить ряд наиболее существенных эргономических показателей, влияющих на качество взаимодействия человек - транспортное средство. К таким показателям относятся: уровень шума в кабине; параметры микроклимата, и прежде всего температура; уровень физической нагрузки на различных органах управления (рулевое колесо, рычаги, педали); антропометрические параметры сиденья водителя; уровни общей и локальной вибрации; уровень психоэмоционального напряжения и утомления, которые в свою очередь определяются такими факторами, как скорость движения, рельеф местности, нагрузки со стороны систем отображения информации, стиль вождения и т. д.

С математической точки зрения показатели эргономичности транспортного средства носят разнотипный характер и измеряются в различных несопоставимых шкалах, что требует их естественного нормирования. Существует достаточно большое количество операций нормирования, среди которых особое место занимает использование функций принадлежностей, которые при решении различных классификационных задач могут использоваться для синтеза соответствующих решающих правил. Например, для определения риска возникновения тех

или иных заболеваний от «неудачных» эргономических решений, для определения уровня комфортности кабины водителя и т. д.

Учитывая общие рекомендации по синтезу нечетких решающих правил, разработанные на кафедре биомедицинской инженерии Курского государственного технического университета [2,4], предлагается следующая технология определения эргономического уровня транспортного средства по каждой из составляющих.

Для простых показателей, которые можно непосредственно измерить (уровень шума в кабине(А^), температура в кабине (Х2), средний уровень нагрузки на руки (Х3), средний уровень нагрузки на ноги (Х4 ), вибрации всего тела (Х5), вибрация на руках (Х6), вибрация на ногах (Х7 ), угол наклона сиденья (^8), высота сиденья (Х9), расстояние до основных органов управления (Х10) и др.), уровень эргономичности будем определять как функцию принадлежности с носителем по шкале непосредственного измерения Хг - и3{Х 1). Причем значение единицы для ц{хі) следует присваивать на том интервале Xі, где создаются максимально эффективные условия для взаимодействия человека с техническим средством. В качестве примера на рисунке 1 показан фрагмент графика функции принадлежности к уровню эргономичности по шкале температура в кабине.

Для таких показателей, как уровень психоэмоционального напряжения, уровень утомления и др., которые в свою очередь определяются множеством признаков их описывающих, в

Информация об авторах

Кореневский Николай Алексеевич, доктор технических наук, профессор Курского государственного технического университета.

Серебровский Владимир Исаевич, доктор технических наук, профессор, проректор по учебной работе, заведующий кафедрой электротехники и механизации животноводства Курской государственной сельскохозяйственной академии имени И.И. Иванова, тел. (4712)39-40-28, факс: (4712) 53-84-36, E-mail: academy@kgsha.ru.

Афанасьев Владимир Иванович, председатель СХП.

качестве носителя удобно использовать некоторые интегральные показатели. Например, в работе [2] показано, как определить уровень психоэмоционального напряжения (ПЭН) с использованием тестов Айзенка, Тейлора, Спил-бергера-Ханина, показателей внимания и энергетических характеристик биологически активных точек, «связанных» с психоэмоциональной сферой. По этим составляющим рассчитывает-

ся коэффициент уверенности в том, какова степень ПЭН у испытуемого - КУ[]ЭН

Используя КУпЭН как носитель, можно установить уровень эргономичности от ПЭН через соответствующую функцию принадлежностей |ИЭ (КУ пэн ) . На рисунке 2 приведен график этой функции, при условии, что уровень ПЭН рассчитан по методике, приведенной в работе [1].

МэО^-г)

1,0-

0,5-

..........................................................................

8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 гУАг>гРа6

Рисунок 1 - Г рафик функции принадлежностей к уровню эргономичности по показателю температура

иэ

Рисунок 2 - Г рафик функции принадлежностей к уровню эргономичности по уровню ПЭН

Для объединения отдельных составляющих уровня эргономичности в один показатель может быть использован аддитивный критерий вида:

УЭ = ^а!-Мэ^!),

>1

где £ , - носитель соответствующих

функций принадлежностей (Х1,Хг,...,Х1,...,КУпзн,..)\ а, -весовые коэффициенты, характеризующие вклад каждой составляющей в общий показатель УЭК, определяемые методом экспертного оценивания.

Для перехода к нормированной величине УЭ может быть использована обобщенная функция принадлежностей к уровню эргоно-

мичности с носителем УЭ-]и%{УЭ), пример графика которой приведен на рисунке 3.

В другом варианте может быть введено несколько уровней эргономичности транспортного средства, определяемых через систему функций принадлежностей, например: неудовлетворительная эргономика- Цз(УЭ); удовлетворительная эргономика -ц^(УЭ); средняя -ц% (УЭ); хорошая - иї (УЭ); передовая -М%(УЭ); выше мирового уровня- Цэ (УЭ) .

На рисунке 4 приведен пример такого представления уровней эргономичности.

М°э(УЭ>

Рисунок 3 - Нормирование уровня эргономичности через функцию принадлежностей

ц°

Рисунок 4 - Формирование лингвистических понятий уровня эргономичности

Приведенные рассуждения показывают, что аппарат нечеткой логики принятия решений может быть использован для решения широкого спектра задач оценки и проектирования транспортных средств, качество которых оценивается многообразными эргономическими критериями

Список использованных источников

1 Иванков, Ю.А. Синтез нечетких решающих правил для прогнозирования и ранней диагностики заболеваний, вызываемых состоянием окружающей среды с учетом индивидуальных особенностей организма / Н.А. Кореневский, Ю.А. Иванков, Е.А. Яковлева, Н.Н. Савченко// Системный анализ и управление в биомедицинских системах.- 2007.- Т.6- №2.-С.395-401.

2 Кореневский, Н.А Проектирование нечетких решающих сетей, настраиваемых по структуре данных для задач медицинской диагностики // Системный анализ и управление в биомедицинских системах.-Т.4.-№1.-С. 12-20.

3 Коптева, Н.А Прогнозирование и ранняя диагностика заболеваний сельскохозяйственных рабочих на основе нечеткой логики принятия решений / Н.А. Кореневский, Н.А. Коптева, Р.А Крупчатников // Вестник Воронежского государственного технического университета.-2008.- Т. 4.- № 7.-С.86-89.

4 Проектирование систем поддержки принятия решений для медико-экологических приложений: монография / Н.А. Кореневский, B.C. Титов, И.Е. Чернецкая. - Курск: Курск, гос. техн. ун-т., 2004.-С. 180.