Модель оценки влияния человека на функционирование человеко-машинных систем

УДК 658.5

В. А. Аксенов, А. М. Завьялов

МОДЕЛЬ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА НА ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ЧЕЛОВЕКО-МАШИННЫХ СИСТЕМ

Статья рассматривает возможный подход к построению модели оценки влияния человека на функционирование человеко-машинных систем. Формализация процедур по анализу влияния человека в системе «человек -машина - среда» для их дальнейшей интеграции в систему управления рисками, внедряемую в настоящее время в ОАО «РЖД», позволит повысить качество оценки и анализа рисков и, соответственно, обеспечить требуемый уровень безопасности на железнодорожном транспорте.

Учет человеческого фактора является неотъемлемой частью проектирования, создания и эксплуатации машин и технических систем, необходимым условием повышения производительности труда и качества продукции. Рассмотрение деятельности человека в системе «человек - машина - среда» (ЧМС) (рисунок 1) позволяет точнее конкретизировать участие и роль человека в нежелательных событиях, возникающих в процессе функционирования ЧМС.

Основательное развитие работ, посвя-

А

щенных исследованию человеко-машинных систем в нашей стране, началось со средины прошлого века, когда началось осуществление перехода к комплексным системам автоматизации технологических процессов. На этой стадии выяснилось, что при автоматизации управления рационально часть работ оставлять человеку-оператору. Исследованию и формализации операторских функций человека в человеко-машинных системах посвящены работы А. И. Губинского, Е. Б. Цоя, М. А. Котика, Г. В. Дружинина и многих других ученых [1 - 3]. Стоит отметить, что в большинстве научных исследований центральным звеном в системе ЧМС является связь «человек -машина». Оптимальная организация данного взаимодействия обеспечивает эффективность функционирования всей системы ЧМС. При этом в большей степени рассматривались физиологические характеристики человека с реализацией его возможностей как оператора сложной автоматизированной системы.

В авиации для представления взаимодействия между различными компонентами авиационной системы используется разработанная профессором Элвином Эдвардсом модель SHELL (рисунок 2) [4, 5], которая по своей сути является аналогом ЧМС. Изначальная концептуальность данных моделей не предполагала дальнейшей их формализации, но реализация такой возможности помогает углубить исследование влияния человеческого фактора в ЧМС.

В данной модели совпадающие или несовпадающие границы блоков (интерфейсы) так же важны, как и характеристики самих блоков. Несовпадение границ может быть источником ошибок.

Окружающая среда

м ч

Система «человек - машина»

Социальная среда

Рисунок 1 - - Система «человек - машина - среда»

Рисунок 2 - Модель «SHELL»: S - установка

116 ИЗВЕСТИЯ Транссиба № 1(17) 2014

- _ = Е Е

В центре модели SHELL находится субъект (человек) как наиболее критический и гибкий компонент, а остальные компоненты модели должны быть соответствующим образом согласованы с этой центральной частью модели.

Анализ причин нарушения безопасности движения поездов и производственного травматизма, проведенный на основании анализа состояния безопасности движения на железных дорогах ОАО «РЖД» в 2012 г. и анализа состояния условий и охраны труда в ОАО «РЖД» за 2012 г., показывает, что основной причиной данных происшествий на железнодорожном транспорте является нарушение человеком технологии производства работ. Это выражено как в непосредственном нарушении технологического процесса, так и в нарушении трудовой и производственной дисциплины, неприменении средств индивидуальной защиты, использовании неисправного оборудования, машин, механизмов и т. п. Таким образом, технология должна являться ключевым звеном модели оценки влияния человека на функционирование человеко-машинной системы с учетом взаимосвязей и закономерностей вышеобозначенных моделей (рисунок 3).

Окружающая среда

Объект

CC

Социальная среда

Установка

Субъект

Окружающая среда ( С

Техника М

Человек

Социум

Рисунок 3 - Формирование модели оценки «человеческого фактора»

Формализацию данной модели можно реализовать с применением теории графов. Для представленной модели матрица смежности изображена на рисунке 4.

Ч Т С М Л

0 1 0 0 0

Т 1 0 1 1 1

С 0 1 0 0 0

М 0 1 0 0 0

Л 0 1 0 0 0

Рисунок 4 - Матрица смежности модели

Ч

И ИЗВЕСТИЯ Транссиба 117

Представленная на рисунке 4 модель отражает идеальный сценарий, когда работник идеально выполняет все требования технологического процесса. Тогда происходящие нежелательные события будут вызваны причинами, не связанными с ошибочными действиями человека, реализующего технологический процесс. К таким причинам будут относиться как непосредственно несовершенство технологического процесса, так и конструктивные недостатки, несовершенство, ненадежность машин, механизмов, подвижного состава, воздействие природных факторов, противоправные вмешательства и т. д. Как показывает ежегодно проводимый на железнодорожном транспорте анализ, происшествий, вызванных данными причинами, происходит в разы меньше, чем происшествий, вызванных причинами, связанными с ошибочными действиями человека. Поэтому более точной является модель, представленная на рисунке 5 в виде взвешенного графа и его матрицы смежности.

Wrr

^WWH—-

Wтч-

Ч

Wлч

Ч Т С М Л

0 Wтч Wсч Wm Wлч

Т w„ 0 Wмт Wлт

С Wсч 0 0 0

М Wмч Wмт 0 0 0

Л Wлч млт 0 0 0

Рисунок 5 - Взвешенный граф модели оценки влияния человеческого фактора

Здесь появившиеся связи (ребра графа) с весами WC4, Wm, Жлч обусловлены нарушениями работником технологии производства работ. Так, например, весовой коэффициент W^ определяет нарушения, связанные с неприменением средств индивидуальной и коллективной защиты и т. п.; Wm - применение неисправного оборудования, машин, механизмов и т.п.; Wa4 связан с неудовлетворительной организацией производства работ и т. п.

Значения весовых коэффициентов Wy е {0, 1} для конкретной профессии определяются на основе статистических данных по расследованиям произошедших нежелательных событий.

Уточняя данную модель в части раскрытия факторов, определяющих вершины графа (так, человека характеризуют антропометрические, физиологические, психологические, психосоциальные и другие факторы), можно расширить возможности учета влияния человеческого фактора в части более глубокого анализа причинно-следственных связей, обусловливающих ошибочные действия человека, которые в конечном итоге приводят к нарушению безопасности движения и производственному травматизму.

Интеграция данного подхода в систему управления рисками [6, 7], активно внедряемую на железнодорожном транспорте, позволит на основе результатов такого анализа производить формирование адресных корректирующих действий, направленных на обеспечение правильности и точности выполнения технологического процесса, что даст возможность существенно снизить вероятность наступления нежелательных событий, вызванных человеческим фактором в ходе реализации технологических процессов.

Список литературы

1. Информационно-управляющие человеко-машинные системы: Исследование, проектирование, испытания: Справочник [Текст] / А. Н. Адаменко, А. Г. Ашеров и др.; Под общ. ред. А. И. Губинского и В. Г. Евграфова. - М.: Машиностроение, 1993. - 528 с.

2. Котик, М. А. Природа ошибок человека-оператора [Текст] / М. А. Котик, A. M. Емельянов. - М.: Транспорт, 1993. - 252 с.

118 ИЗВЕСТИЯ Транссиба №.1

3. Дружинин, Г. В. Учет свойств человека в моделях технологий [Текст] / Г. В. Дружинин / МАИК «Наука/Интерпериодика». - М., 2000. - 327 с.

4. Основные принципы учета человеческого фактора в руководстве по проведению проверок безопасности полетов [Текст] / Междунар. организация гражданской авиации (ИКАО). -Монреаль, Канада, 2002. - 224 с.

5. Роль человеческого фактора в обеспечении безопасности производственных процессов на транспорте [Текст] / В. А. Аксенов, А. М. Завьялов и др. // Восточноукраинский нац. ун-т им. В. Даля / Вюник СНУ ïm. В. Даля. - Луганск. - 2013. - № 18 (207). - Ч. 2. -C.151 - 155.

6. Аксенов, В. А. Совершенствование системы управления рисками для решения задач по обеспечению безопасности производственных процессов [Текст] / В. А. Аксенов, Д. Л. Раенок, А. М. Завьялов // Надежность. - М. - 2013. - № 3 (46). - C. 103 - 111.

7. Аксенов, В. А. Пути повышения эффективности содержания объектов инфраструктуры железных дорог [Текст] / В. А. Аксенов, А. М. Завьялов // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2013. - № 2 (14). - С. 113 - 117.

V™ ИЗВЕСТИЯ Транссиба 119