Разработка компьютерной модели работы оператора технологического оборудования предприятий автомобильного транспорта

В данной статье представлены результаты разработки компьютерной модели работы оператора технологического оборудования предприятий автомобильного транспорта. Разработанная модель позволяет построить алгоритм деятельности оператора с любыми показателями стереотипности и логической сложности.

Ключевые слова: модель, оператор, алгоритм, стереотипность, логическая сложность.

Одним из наиболее эффективных инструментов для исследования деятельности операторов машин на стадии их проектирования является моделирование. Выделяется два перспективных направления в моделировании деятельности операторов [1, 2]:

-          знаковая или техническая имитация механизмов, процессов и результатов психической деятельности — моделирование психики;

-          организация того или иного вида человеческой деятельности путем искусственного конструирования среды этой деятельности — моделирование ситуаций, связывающих изучаемые психические явления.

Использование моделирования позволяет достичь наиболее адекватного решения проблемы проектирования деятельности. Однако, для того, чтобы достичь качественного результата, необходимо учитывать основные требования к разрабатываемым моделям [1, 2]:

1.         Модель должна быть непротиворечивой в рамках моделирования исследуемых процессов, способной вписываться в более общую модель и быть основой для детализации частных моделей.

2.         Модели должны адекватно отображать существенные свойства реальной познавательной и исполнительной деятельности. Лишь при этом условии создаваемые модели окажутся пригодными для прогноза эффективности того или иного вида деятельности, а также с точки зрения затрат и времени на создание модели.

3.         Модель должна выполнять определенные информационные функции, нести новые знания о структуре моделируемых процессов, обеспечивать прогноз их функционирования, выявление новых свойств этих процессов [1, 2].

Модели деятельности оператора можно классифицировать в зависимости от способа их построения на знаковые, вещественные и мысленные. В отдельный класс можно выделить имитационные модели.

Мысленные модели существуют исключительно в идеальном плане — в сознании оператора. К ним можно отнести планы, программы и цели предстоящей деятельности. Наиболее часто такого рода моделирование используется при тренировках операторов, когда исследуется, какие действия оператор будет предпринимать в рассматриваемой ситуации.

В знаковых моделях деятельность оператора описывается с помощью определенной системы знаков, которые подразделяются на словесные (вербальные), схематические, математические и символьные.

К главному недостатку знаковых моделей можно отнести то, что они рассматривают преимущественно внешнюю среду деятельности оператора, не погружаясь в содержание, которое является трудно формализуемым. Получая выигрыш в точности, знаковое моделирование отходит от реального протекания операторской деятельности в область абстракции.

Предметные модели представляют собой основные геометрические, физические, динамические и функциональные характеристики оригинала. Основным требованием при разработке данных моделей является сохраниение сущности реальной деятельности. Выделяют два класса предметных моделей: физические и эквивалентные.

Физическое моделирование предполагает процесс исследования путем замены составных частей реальной системы на другие объекты одной с ними физической природы. Т. е. оператор в данном случае — реальный человек, а технические звенья заменяются макетами. Данный вид моделирования позволяет достичь полного информационного представления свойств исследуемой системы и факторов деятельности оператора. При физическом моделировании производится замена исследуемого объекта неким аналогом, следовательно, точность моделирования определяется качеством такой замены.

Эквивалентное моделирование подразумевает тот факт, когда на модели производится реализация явлений, которые не подобны оригиналу в физической или математическом отношении, а эквивалентны ему (например, производят аналогичный результат).

Последним классом моделей деятельности оператора являются имитационные. С их помощью можно исследовать только подражание реальной деятельности, однако имеется возможность добиться удовлетворительной точности даже в условиях неопределенности исходных данных. Т.о., для моделирования деятельности оператора технологического оборудования предприятий автомобильного транспорта на стадии проектирования целесообразно использовать имитационные модели.

Для построения модели, нам необходимо выбрать способ описания деятельности оператора. В практике наиболее часто применяется пространственно-весовое и операционное описание деятельности оператора. Первый вид характеризует только общие характеристики деятельности без характеристики психологических особенностей, поэтому более перспективно использовать операционное описание.

Операционное описание может проводиться несколькими методами: алгоритмического описания, граф-схем, органинграмм, диаграмм оперативных планов. Метод диаграмм оперативных планов позволяет получать только последовательность передачи информации. Метод граф-схем применяется для схематичного изображения отдельных аспектов работы оператора, а, следовательно, не характеризует ее полностью. Метод органиграмм дает возможность получить наглядное представление всех логических условий и последовательность передачи информации, однако при его использовании нет возможности количественной оценки деятельности.

Выбираем алгоритмическое описание деятельности [3, 4], т. к. при его использовании имеется возможность численной оценки параметров деятельности посредством коэффициентов логической сложности и стереотипности [3–5].

Коэффициент стереотипности оценивается наличием в алгоритме непрерывных последовательностей без логических условий, а также по длительности этих последовательностей.

Коэффициент стереотипности принимает максимальное значение, когда в алгоритме отсутствуют логические условия, т. е. последовательность действий оператора однозначно определена и не зависит ни от каких условий. Минимальное значение этого коэффициента получается в том случае, когда после каждого оператора следует логическое условие.

Коэффициент логической сложности зависит от числа, а алгоритме непрерывных групп логических условий, соответственно его значение возрастает по мере увеличения количества таких групп.

В случае, когда имеется только одна группа операторов, коэффициенты обратно пропорциональны друг другу, т. е. чем больше логических условий, тем меньше единичных операторов.

Имитационную модель можно строить из набора таких групп с заранее заданными параметрами Z и L, получая, таким образом, алгоритм действий подобный исследуемому без необходимости построения физической или эквивалентной модели. Данный принцип был реализован в компьютерной программе " Виртуальный стенд для моделирования алгоритмов работы операторов технологических машин». Работа с моделью начинается с задания параметров одной группы операторов алгоритма (рис. 1).

Рис. 1. Задание параметров алгоритма

Виртуальный стенд имеет два прибора: со стрелочной и цифровой индикацией. Логическое условие реализуется вводом в окна большего из показаний двух приборов. Единичное действие реализуется вводом показания одного прибора:

Рис. 2. Реализация единичных действий алгоритма

Рис. 3. Реализация логических операций

После завершения текущей части алгоритма вводятся параметры следующей. Разработанная имитационная модель дает возможность:

1.         Строить модели работ операторов технологических машин на стадии проектирования посредством создания алгоритмов с любыми параметрами логической сложности и стереотипности;

2.         Вводить различные элементы интерфейс модели, чтобы привести в соответствие виртуальный стенд и реальный проектируемый объект.

Литература:

1.         Душков Б. А. Основы инженерной психологии [текст]: Учебник для вузов / Б. А. Душков. — М.: Академический проект, 2002. — 576 с.

2.         Бодров В. А. Психология и надежность. Человек в системе управления техникой [текст] / В. А. Бодров, В. Я. Орлов. — М.: Институт психологии РАН, 2002. — 176 с.

3.         Каран Е. Д. Алгоритмы труда операторов дорожных машин [текст] / Е. Д. Каран, Ю. О. Бобылев, Н.М Терентьева. — М.: МАДИ, 1981г. — 116 c.

4.         Основы инженерной психологии [текст] / Подред. Б. Ф. Ломова. — М.: Высшая школа, 1986. — 424 с.

5.         Васильев В. И. Анализ деятельности водителя в процессе управления автомобилем / В. И. Васильев, Дик И. И. // Темат. сб. науч. тр. — Челябинск: ЧГТУ, 1990. — с. 121–124.