10.3. Эргономика  и информатика в  проектировании  систем отображения аварийной информации

Реальные значения таких важнейших факторов, обусловливающих сложность решения оперативных задач, как число элементов н связей между ними, которые оператор включает в процесс решения возникшей аварийной задачи, в существенной степенизависят от целеустремленности человека на этапе сбора исходнойинформации. Правильный предварительный выбор зоны распо-ложения релевантных элементов, основанный на целостной оценкесостояния объекта, во многом определяет дальнейший ход реше-ния задачи, уровень ее субъективной трудности для оператора.Для облегчения общей оценки состояния объекта служат инте-гральные системы отображения информации. В настоящее времяизвестно значительное число вариантов интегральных системотображения информации. Примеры таких систем отображенияинформации приведены в работе [16]. Общая их идея заключаетснв следующем. Мгновенное состояние управляемого технологиче-ского объекта, характеризующееся параметрами, можно выра-зить как вектор X = \хх           хп\. В статике это состояние может

быть представлено также через связи между параметрами, при этом каждый параметр рассматривается как функция всех п — остальных параметров. Очевидная информационная избыточность такого представления определяется взаимосвязаииостью явлений в технологическом объекте и, следовательно, отображающих их параметров.

На основе принципа матричного индикатора отклонений, разработанного Ю. А. Ивашкиным, специально для комбинированного использования с ассоциативными системами отображения информации типа мнемосхем крупных технологических объектов и для облегчения ориентирования в мнемосхемах разработано компактное сигнальное устройство компас-табло [16]. Компас-табло позволяет оператору следить в ограниченной зоне непосредственно на пульте за общим состоянием объекта, воспринимать комплексные обобщенные сигналы о различных нарушениях режима, сравнивать сигналы по важности (по отклонению), выстраивать сигналы в очередь для обслуживания, выбирать наиболее критичные н быстро находить зону на мнемосхеме, где сосредоточена деятельная информация о возникшей оперативной задаче т. е. образно говоря, служить компасом в сложной обстановке, характеризующейся множеством технологических параметров и связей между ннмн.

Применение такого информационного устройства направлено на уменьшение реальных значений факторов Kjp, обусловливающих сложность оперативных задач.

Оценка эффективности применения шмпаса-табло в комбинации с мнемосхемой проводилась экспериментально. В опытах использовались те же задачи я аппаратура, что и в исследованиях, описанных выше. Критерием оценки в данном эксперименте наряду с общим временем решения и числом ошибок служило время предварительной оценки состояния объекта, определения очередности обслуживания, поиска иа мнемосхеме детальной информации, относящейся к данной оперативной задаче. В экспериментах участвовало восемь испытуемых — две группы по четыре человека. В первой серки опытов одна группа начинала эксперименты с обнаружения отклонившегося параметра по звуковому сигналу и загоранию символов на мнемосхеме, а другая группа при решении тех же оперативных задач имела дополнительное информационное средство — компас-табло. Во второй серии опытов группы испытуемых менялись информационными средствами.

К^дая серия состояла из 50 экспериментальных задач. Данные экспериментов показывают, что время выбора и обнаружения иа мнемосхеме критического Параметра уменьшается при наличии компаса-табло в среднем на 30 % (доверительная вероятность результата 0,95).

Проектируя систему отображения информации, необходимо стремиться обеспечить не только снижение длительности первоначального этапа поиска оператором зоны системы отображения информации, где сосредоточена детальная информация, но н процесса сбора и оценки всей информации, относящейся к возникшей задаче. Для этого был предложен способ разделения во времени информации об объекте в зависимости от того, какая часть объекта, какой технологический контур со всей относящейся к нему информацией на мнемосхеме интересует оператора в связи с конкретной возникшей задачей. Данный способ реализован посредством так называемых сменных мнемосхем [14 ], которые могут быть представлены, например, на системе отображения информации типа графического дисплея путем поочередного вывода комплексов информации (графических файлов, подготовленных в ЭВМ специально, чтобы облегчить оператору решение данной оперативной задачи),

В некоторых случаях интегральная система отображения информации не только позволяет следить в целом за состоянием объекта, но н отображает одновременно всю информацию, необходимую для решения оперативной задачинконтроля за результатами управляющих воздействий оператора на объект, например, при дистанционном регулировании технологических параметров.

Эта идея может быть реализована, в частности, в виде групповой динамической информационно» модели (ГДИМ) ядерного энергетического реактора П6]. Наряду с ГДИМ и стандартными приборами — стрелочными указателями положения --■ в экспериментах использовались также специально разработанные многострелочные приборы.

Хронометраж деятельности операторов АЭР показал, что активные действия с органами управления, связанные с точным считыванием показаний приборов, занимают лишь 10—15 % рабочего времени. Основную часть времени оператор использует грубые качественные данные, притом не столько об отдельных органах, сколько об объекте в целом.

ГДИМ представляет собой стилизованный вертикальный разрез ядерного реактора с перемещающимися вертикально (как и в натуре) символами органов управления.

Экспериментальные исследования показали, что применениеинтегральных систем отображения информации типа компаса-табло нлн ГДИМ в комбинации с детальными информационнымисредствами может служить средством повышения эффективностирешения аварийных оперативных задач 116].  - ■ ■<'

Проектирование н формирование в ЭВМ информационной модели начинается с отбора событий, информация о которых должна предстанляться оператору дли работы в различных режимах работы управляемого объекта, в первую очередь при авариях. Среди проектировщиков весьма распространено ошибочное мнение, в соответствии с которым оператору необходимо вынестн информацию о всех принципиально возможных событиях, часто без учета их относительной частоты, важности и необходимости для оперативного управления. Наряду с удержанием информационной системы такой подход приводит к перегрузке оператора излишней информацией н, в конечном счете, падению эффективности его работы. Ряд подобных случаев на реальных н лабораторных примерах проанализирован в работе [16]. В связи с этим требование лаконичности мы считаем одним нз исходных при построении системы отображения информации.

При создании системы отображения информации сложной системы, в которой возможны аварии, нельзя применять выработанный в системотехнике принцип явлений с малой вероятностью, который не предусматривает приспосабливаемость характеристик системы к ситуациям, вероятность возникновения которых очень мала.

Важен учет не только вероятностей событий, но н среднего ущерба в случае, если оператор не сможет эффективно ликвидировать нарушение режима работы системы из-за отсутствия необходимой информации на системе отображения.

Вопрос отбора выносимой на систему отображения информации решается совершенно по-разному для детерминированных и недетерминированных (стохастических) систем. Рассмотрим эти варианты на примере крупных энергетических объектов.

Для отбора информации в детерминированной системе разработай метод анализа достаточности информации, представляемой оператору на мнемосхеме энергетического блока для контроля за действиями управляющей вычислительной машины [16].

Вопрос отбора информации в случае недетерминированных функций оператора решался на примере деятельности диспетчеров объединенной энергосистемы при ликвидации аварий.

Критерием оценки оперативного управления объединенной энергосистемой (ОЭС) в аварийных режимах можно считать минимум ущерба от ограничения подачи электроэнергии потребителям. Этот частный критерий согласуется с общим критерием эффективности работы ОЭС, который определяется как минимум затрат на производство и распределение энергии.

Метод определения объема необходимой информации в ОЭС основан на общих принципах информационного анализа систем централизованного контроля [161.

Рассматривая для энергосистемы т конкретных аварийных ситуаций и учитывая, что каждая из них имеет вероятность р (&) н ожидаемый ущерб (в относительных единицах) Yh можно

составить матрицу размера k х т (см. табл. 10.4), достаточную для расчета полного информационного критерия по всем т ситуациям:

Это выражение представляет математическую модель энергосистемы, которая позволяет аналитически определить объем информации, необходимый для управления ОЭС в аварийных режимах, исходя нз требования минимизации общего ущерба системы прн возникновении и ликвидации всех т аварий прн разных наборах отображаемых параметров h\s.

Задачу определения этого объема можно сформулировать следующим образом: найти состав параметров М}, максимизирующий С прн следующих ограничениях:

где  R — минимальное  число информационных  элементов для обеспечения надежного диагностирования н ликвидации дне пет-; чером конкретной аварнн: s—ограничение по одновременному восприятию и обработке диспетчером потока входящих сигналов."* Ограничение и метод определения значения «опт обоснованы' в работе 116].

Отметим, что выражение (10.1) представляет собой запись задачи целочисленного линейного программирования, что позво» Ляет решить его для конкретных случаев с использованием ЭВМ.: Пример расчета различных составляющих, входящих в уравнен нне (10.1), для фрагмента конкретной объединенной энергосистему^ прн возникновении аварии рассмотрен в работе 116].    » ?

Определен состав параметров п, информация о которых необходима диспетчеру прн ликвидации рассматриваемой аварии. Следующим этапом является расчет коэффициентов ai}l определяющих информационную меру каждого параметра

Прн использовании изложенной методики был проведен анализ 140 типичных дли ОЭС аварийных ситуаций, имевших место в течение ряда лет. Они включают аварии, связанные с перегрузкой основных транзитных линий, потерей устойчивости, понижением напряжения и частоты, аварийным снижением мощности на станциях, отключением транзитных линий (в нормальных и ремонтных режимах). Важно, чтобы анализируемые аварии охватывали все основное оборудование, находящееся в оперативном управлении и ведении диспетчера ОЭС.

Для определения результирующего объема информации необходимо просуммировать все столбцы матрицы п X т с учетом коэффициентов ущерба и вероятностей аварий. В результате мы получим ряд параметров с различными весовыми коэффициентами, определяющими их важность. Распределив параметры по степени убынання важности, можно отобрать наиболее существенные нз них и определить общий объем отображаемой на системе отображения информации, введя ограничения k и s. Величина k определяется в процессе анализа способов выннлення и устранения различных аварийных ситуаций. Прн этом самостоятельное значение имеет вопрос последовательности отображения аварийных данных.

Рассмотрим метод последовательного предъявления и зрительного выделения контуров на мнемосхеме как средство повышения эффективности решения задач.

Количество элементов и структура обычной мнемосхемы остаются неизменными во всех режимах работы объекта и в любой момент отображают информационную модель объекта полностью. На самом деле оператор в каждом случае работает лишь с частью объекта (скажем, его пусконой схемой, схемой регулирования параметров в стабильном режиме и т. п.). Части в отдельных случаях могут быть функционально разделены и отображены в разные периоды работы объекта, по отдельности нли в различных комбинациях (в том числе и в виде полной мнемосхемы). Сменные мнемосхемы основаны иа принципе отображения актуальных контуров, соответствующих конкретным оперативным задачам.

Опыт показывает, что практически у каждого объекта часть его схемы участвует во всех режимах и переключениях. Эта часть схемы может играть роль постоянного, базового элемента сменной мнемосхемы (нли другого типа системы отображения информации), общего для всех вариантов, что облегчает оператору переход от одного варианта отображения к другому и синтетическое восприятие всех их как единого управляемого объекта.

Заметим, что применение сменных систем отображения информации помогает не только сосредоточить внимание оператора на актуальном контуре объекта, но и добиться динамичности системы отображения за счет изменения его структуры. Это, в свою очередь, обусловливает ориентировочную реакцию, так как является дополнительным средством повышения готовности оператора. Следует, однако, иметь в виду, что этот и любой другой вид динамичности* системы отображения информации может служить постоянно действующим фактором повышения готовности оператора, если изменения системы отображения информации требуют активных ответных действий оператора (иначе динамичность может превратиться в индифферентный раздражитель, оказывающий отрицательное действие на человека).

Любая нз сменных мнемосхем представляет собой часть общей мнемосхемы. Все элементы сменной системы отображения информации располагаются на определенных постоянных местах. На каждой сменной мнемосхеме указано наименование типа оперативных задач, для решения которых предназначена схема.

Эксперименты показали, что последовательное предъявление н особенно зрительное выделение контуров и участков мнемосхем являются эффективными средствами снижения сложности оперативных задач [161.

Разделения интегральной и детальной информации при решении аварийных оперативных задач. Эксперименты со сменными мнемосхемами [16, 21 ], в которых одни и те же задачи решались испытуемыми при разных коэффициентах избыточности информации, подтвердили, что наличие избыточной информации является одним из существенных факторов, обусловливающих сложность решения оперативных задач. Таким образом, снижение избыточности отображаемой информации является важным средством повышения эффективности деятельности операторов. На практике необходимо выбрать оптимальный способ снижения избыточности информации на системе отображения информации. Принципиально возможно много таких способов, однако почти все они являются частными разновидностями двух основных: в одних осуществляется разделение во времени, в других — разделение в пространстве.

Для сравнения эффективности использования двух этих способов нри построении мнемосхем сложных систем было предпринято экспериментальное исследование. В качестве примера была выбрана  мнемосхема  крупной ОЭС,

Целью исследования было экспериментальное сравнение процессов решения диспетчерских задач по трем вариантам мнемосхемы ОЭС: 1) основанного на разделении информации во времени; 2) традиционного — с постоянным совмещенным отображением полной схемы (и сетей, и объектов); 3) основанного па разделении интегральной и детальной информации в пространстве.

Принцип действия 1-го варианта мнемосхемы состоит в следующем: в нормальном режиме отображается лишь постоянная, основная часть системы — схема соединения объектов (электрические сети); энергетические объекты обозначены при этом лаконичнымн прямоугольными символами. Те из объектов, которые включены в возникшую задачу, отображаются подробно; на месте символа высвечивается планшет с детальной информацией о схеме объекта н состоянии его агрегатов.

В вариантах 2 и 3 состав мнсмосимволон во времени не изменяется, меняется лишь сигнализация состояния агрегатов и линий электропередачи.

Оценка мнемосхем проводилась моделированием деятельности диспетчера по ликвидации ав:1гни- Известно, что несмотря на большое разнообразие аварийных нарушений в ОЭС. все они могут быть сведены к следующим пилам, падение частоты, понижение напряжения, перегрузка транзитных линий, исчезновение напряжения на шннач главной схемы электростанций, дссннхронмзаинн энергосистем и распад ОЭС на части. В случае серьезных аварий присутствуют сразу несколько указанных нарушений, поэтому в качестве аварийной задачи диспетчерам предъявлялась специально разработанная службой режимов ситуация, связанная с отключением оборудования крупной электростанции, понижением частоты н напряжения, выключением линий и разделом ОЭС Эта задача предварительно была подробно разобрана и были определены оптимальный вариант последовательности действий диспетчера по ликвидации аварии и допустимые отклонения от этого алгоритма.

В экспериментах принимали участие шесть диспетчеров, не знакомых с аварийной зя:;ачей: они были распределены на три группы по два человека на каждую мнемосхему Затем менялись состав групп и варианты мнемосхемы, и эксперименты повторялись со второй задачей.

Результаты экспериментов показали, что среднее время оценки ситуации по исследовавшимся вариантам мнемосхемы имеет следующие значения- вариант 1 — 32.5 с; вг.рнлпт 2 — 63.5 с; вариант 3 — 80 с. По скорости оценки ситуации вариант 1 мнемосхемы в 1.93 раза превосходит вариант 2 и в 2.47 раза вариант 3. Здесь сказалось то, что в построении мнемосхемы 1 предусмотрено че]кое отображение тех станций, на которых выключено оборудование, так что актуальнее элементы обнаруживаются без помех. Они представлены планшетами, контрастирующими но цвету с фоном мнемосхемы. Па варианте мнемосхемы 3, так же как н на мнемосхеме, существующей на диспетчерском пункте (вариант 2), диспетчеру необходимо разыскивать те станции, где имеется выключенное оборудование, ориентируясь только на телесигнализацию, ч\о фактически требует поочередною осмотра всех стаппнй.

Результаты также свидетельствуют, что по числу затребованных консультаций вариант I мнемосхемы в 2,09 раза лучше, чем вариант 2, и в 1.27 раза лучше, чем вариант 3, По показателю полноты информации о состоянии объектов вариант 1 мнемосхемы в 1,42 раза лучше, чем вариант 2, н в 2.1 раза лучше, чем вариант 3. По легкости оценки общей ситуации -■ - отображению гннамкки — вариант ! в 1,7 раза превосходит вариант 2 и в 2.46 раза вариант 3.

Результаты общего подсчета отклонений от оптимального алгоритма решения обеих аварийных задач по каждому варианту мнемосхемы приведены в табл. 10.5

Результаты проведенных экспериментов показали, что в пределах задач и критериев опенки деятельности и условий, в которых проводились данные экспериментальные исследования, мнемосхема с меньшей избыточностью информации за счет разделения во времени детальной информации по всем показателям имеет преимущество перед мнемосхемами с постоянным полным отображением детальной и интегральной информации как прн нх композиционном совмещении (вариант 2), так н прн пространственном разделении (вариант 3) 116, 21].

Описанные исследования выявили необходимость придания информационной системе гибкости, позволяющей изменять состав и структуру элементов н связей системы в зависимости от конкретных оперативных задач для снижения избыточности отображаемой информации.

Рассмотрим влияние структуры мнемосхемы на процесс обучения человека-оператора. Как показали исследования процессов решения оперативных задач, в ходе обучения при многократных повторных предъявлениях однотипных задач происходит свертывание процесса решения. Наблюдается оно н при решении испытуемыми оперативных задач но мнемосхемам. При этом постепенно сводится к нулю корреляция между структурой системы отображения информации н стратегией решения задач испытуемыми. Это явление заслуживает особого внимания, поскольку время свернутого решения задач может быть меньше времени, определяемого с учетом теоретических оптимальных значении факторов, обусловливающих сложность обычного, развернутого решения н скорость обучения.

Для проверки этого предположения было проведено экспериментальное исследование процессов решения испытуемыми ограниченного набора оперативных задач по вариантам мнемосхемы одного объекта, различающимся компоновкой. Причем для возможности анализа процессов обучения с каждым испытуемым должно быть проведено достаточное число опытов с повторением задач до достижения свертывания процессов нх решения. Очевидно, что изучение влияния компоновки мнемосхемы объекта ва скорость свертывания процесса решения непосредственно связано с задачей экспериментального сравнения вариантов компоновки мнемосхем, имеющей самостоятельное практическое значение.

Использование прн создании мнемосхемы психологических принципов компоновки системы отображения информации не означает, конечно, что в результате будет найдена ее единственная структура. Напротив, практика показывает, что проектировщиками предлагается обычно несколько вариантов, выбор наилучшего нз которых без применения объективных методов сравнения весьма затруднен. Необходимость в применении таких методов возникала каждый раз, когда создавалась мнемосхема сложного объекта нлн системы н в не меньшей степени — прн поиске общих принципов компоновки мнемосхем [161.

При анализе результатов исследований ставились следующие основные цели:

выявить общую стратегию и тактику построения маршрутов обзора мнемосхемы в условиях решения испытуемым-оператором конкретных задач по управлению объектом;

последить за динамикой изменений зрительной деятельности оператора по мере совершенствования навыков работы с мнемосхемой;

установить корреляцию между моторикой глаз оператора и последовательностью выполняемых им логичных операций;

определить, чем обусловлены в одних случаях быстрые и точные действия оператора, в других — замедленные и ошибочные;

провести сравнительный анализ вариантов мнемосхемы по всем перечисленным выше пунктам, выявив сравнительные результаты окулографического анализа с результатами проведенной ранее экспериментальной проверки тех же вариантов мнемосхемы, уточнить возможности окулографии в качестве методики для объективной оценки преимуществ и недостатков компоновочных решений мнемосхем.

На основе результатов серии экспериментальных исследований [14, 16, 1121 сделаны следующие выводы.

В процессе совершенствования навыка работы с мнемосхемой происходит упрощение маршрутов движения глаз от запутанных, хаотичных, избыточных к четким, строго упорядоченным, целенаправленным и коротким. Динамика обучения зависит от структуры мнемосхемы. На стадии выработки навыка информационный поиск в условиях работы с мнемосхемой детерминирован структурой мнемосхемы.

Окулографическнй анализ дает возможность проследить за динамикой процессов решения в ходе обучения, выявить логику процесса информационного поиска, осуществляемого с помощью мнемосхемы, установить причины наиболее характерных ошибок и задержек в работе.

На основании результатов объективного экспериментального сравнения вариантов мнемосхемы выявлены бесспорные преимущества командно-информационного варианта перед другими. Несмотря на очевидные ограничения, накладываемые на применение командно-информационных систем отображения информации, они могут быть практически использованы в некоторых случаях, там, где допустимо и целесообразно свертывание процесса решения оперативных задач.

Существенным недостатком многих современных систем отображения информации, предназначенных для контроля и наладки оборудования, является их перегруженность разноплановой информацией, в том числе несущественными с точки зрения конкретных функции этих операторов технологическими деталями и подробностями. Кроме того, способ подачи и структура отображения информации часто не согласованы с логикой и структурой действий оператора. Например, операторы, осуществляющие техническое обслуживание систем, как правило, вынуждены в настоящее время пользоваться в своей работе формулярами и печатными инструкциями, в которых перечисляются последовательности контрольных операций.

Было проведено экспериментальное сравнение эффективности действий операторов при использовании традиционных печатных инструкций и новых графических средств типа комаидио-информа-циоиных мнемосхем (КИМ).

Построение этих мнемосхем основано иа идее условно-абстрактных средств отображения информации [14]. Система отображения информации может быть построена как знаковая модель на основе формализации подробных данных об управлении объектами. Исходя из теории подобия, мы вправе утверждать, что оно может отражать два или несколько различных объектов, последовательности операций управления которыми совпадают.

При условии абстрагирования от свойств конкретных объектов может быть составлен универсальный алгоритм — система правил манипулирования знаками информационных оперативных моделей, верная для некоторого обозримого класса систем управления. Причем в ряде случаев действия, производимые оператором со знаками, могут им вообще конкретно физически ие интерпретироваться.

Любая модель объекта, в том числе его информационная модель, основана на обобщении структуры объекта, абстрагировании от его многих несущественных подробностей, некотором отвлечении от детального физического и технологического содержания происходящих в нем процессов. При расшифровке поступающей информации оператор может мысленно воссоздавать это содержание, скрытое за панелью системы отображения информации, более или менее подробно в зависимости от того, какая доля сведений, достаточных для принятия и реализации оперативных решений, приходится на непосредственно воспринимаемую информационную модель.

На основе теории моделей и экспериментального материала по психологии удалось доказать, что теоретически возможно построение системы отображения информации как системы знаков с простым и ясным алгоритмом манипулирования безотносительно к содержательной интерпретации знаков, т. е. к физико-техноло-гнческому существу объекта, и в этом смысле абстрактной системы, представляющей новый обширный класс систем отображения информации.

Такое абстрагирование системы отображения информации может быть практически полезно в следующих случаях применения абстрактных систем отображения информации:

если учет физико-техиологических особенностей объекта не повышает эффективность труда оператора и такая информация оказывается иррелевантной. На систему отображения ннформации можно частично вынести обобщенную структуру и алгоритм управления, отрабатывая их для ввода в автомат. Происходит «самоуничтожение» операторской профессии, соответствующей низшей ступени иерархической системы управления;

если абстракция снижает нервно-эмоциональную напряженность оператора или способствует проявлению индивидуальностей операторов, в том числе по характеру ассоциаций, аналогий, творческих подходов к задачам;

если снижаются требования к квалификации операторов, упрощается их подготовка.

В экспериментах выявлено, что при использовании отображения вместо обычных многочисленных физических параметров объекта комплексных отвлеченных показателей, характеризующих в целом состояние объекта или его узла (такие параметры в теории моделирования называют инвариантами-комплексами), резко снижается уровень сложности задач оперативного управления многосвязпыми объектами. Кроме того, было предложено в некоторых случаях иа операторских и диспетчерских пунктах применять быстродействующие модели управляемых объектов, с тем чтобы операторы при необходимости могли предварительно проигрывать возможные (в том числе совершенно новые) варианты оптимизирующего воздействия на объект, сравнивать их по некоторым критериям эффективности и затем уже реалнзовывать иа объекте [161.

Подводя итог, можно указать на то, что теперь уже выявляется возможность существенно расширить область поиска оптимальных в каждом случае типов системы отображения информации. Наряду с широко применяемыми в настоящее время ассоциативными системами отображения информации в практике оперативного управления могут быть в дальнейшем использованы и абстрактные системы отображения информации.

Ассоциативные системы отображения информации служат для облегчения соотнесения знаний оператора об объекте с информацией, поступающей к нему и характеризующей состояние объекта в каждый момент времени. В этом случае оператор должен обладать глубокими знашгими об управляемом технологическом процессе, чтобы при решении оперативных и плановых задач восстановить необходимую часть знаний в памяти (проанализировать), сложить и сопоставить их с данными, получаемыми от системы отображения информации.

Абстрактные системы отображения информации служат сенсорной опорой для выполнения человеком логических или математических операций при управлении объектом. Глубокое знание человеком технологического существа объекта в этом случае ие является обязательным условием успешного оперативного управления; важно, чтобы он владел достаточно общими правилами манипулирования знаками — алгоритмами управления в зави

симости от тех или иных комбинаций поступающих сигналов, конкретной воспринимаемой информации.

Относительно тонким является вопрос отображений целей оперативного управления при использовании абстрактных систем отображения информации. Очевидно, не всегда можно и целесообразно разъяснять каждому оператору цели функционирования всей системы, которые в общем случае могут широко варьироваться; важно, что эти цели либо заранее определены коллективом разработчиков, либо находятся под контролем диспетчеров на более высоких иерархических ступенях системы управления.

Необходимо заметить, что деление системы отображения информации на ассоциативные и абстрактные основано ие только и даже не столько на различиях их собственных, в том числе конструктивных, характеристик, сколько на различиях в структуре деятельности операторов. Ассоциативная система отображения информации служит прежде всего опорой для воссоздания психологической модели конкретного объекта и происходящих в нем процессов. Оператор суммирует данные, полученные от такой системы отображения информации, а априорными знаниями об объекте целеустремленно добирает недостающую оперативную информацию с помощью других средств, подчиненного ему персонала или личным обследованием объекта. Таким образом, ассоциативная система отображения информации служит посредником в сенсорных и мыслительных процессах между оператором и объектом.

Абстрактная система отображения информации отображает полную информацию, необходимую для оперативного управления, и сама может условно выступать в качестве объекта управления.

Таким образом, необходимо исследовать два существенно различных вида деятельности операторов {с системой отображения информации как полной и неполной информационной моделью объекта управления) и разработать методы оптимизации структуры сенсорной и мыслительной деятельности операторов для таких случаев выбора адекватных структур системы отображения информации.

В этом плане необходимо исследовать относительное значение для деятельности операторов: 1) конкретного существа (физики) технологических процессов, протекающих в объекте, и 2) более отвлеченной оперативной схемы — структуры взаимодействия параметров объекта.

Анализ результатов экспериментов показал, что эффективность действий испытуемых в указанных двух вариантах, которая определялась по среднему зиачеиию интегрального критерия оценки качества процессов регулирования и времени решения задач, была одинаковой.

В дополнительной серии экспериментов третья группа испытуемых осуществляла те же функции регулирования, но этим испытуемым ничего не говорилось о технологической сути объекта,

однако предъявлялись требования к нх компетенции в области теории автоматического регулирования, поскольку они должны были легко разбираться в лапласовых изображениях передаточных функций. Эта группа испытуемых достигала таких же показателен, как и первые две, причем их начальное обучение шло более быстро и целенаправленно, поскольку для них объект регулирования был воспроизведен на системе отображения информации в более явной форме, чем иа мнемосхеме.

Необходимо заметить, что повышение квалификации операторов, особенно нх знаний в области теории автоматического управления и математического моделирования объектов, является необходимым условием дальнейшего совершенствования систем нейтрализованного управления, внедрения новых типов системы отображения информации н более полного использования опыта операторов прн составлении различного рода программ для автоматов. Отмирание старых операторских профессий, полное алгоритмическое описание которых получено, и появление новых, характеризующихся, как правило, иа первых порах разнообразием творческих задач, обреченность любого конкретного вида операторского труда и принципиальная неуничтожимое*].ь операторского труда как такового — характерные черты исторического развития этого вида деятельности. В процессе такого развития наряду с традиционной деятельностью операторов-эксплуатационников, работающих преимущественно по утвержденным инструкциям н пользующихся апробированными приемами управления, должна получить распространение и обрести права гражданства деятельность операторов-исследователей. Причем это относится не только к научным экспериментальным комплексам, но н  к промышленности.

Операторы-исследователи, прошедшие специальный отбор н расширенную практическую и научно-теоретическую подготовку, должны па специальных опытно-промышленных объектах, наделенных статусом экспериментальных., творчески искать н отрабатывать прогрессивные методы оперативного управления, осваивать новые типы систем отображения информации. Являясь полноправными членами коллективов, проектирующих перспективные информационно-управляющие системы, операторы-исследователи могут во многом способствовать ускорению доводки алгоритмов автоматического управления, осуществлять обратную связь, часто еще нарушаемую прн разработке систем оперативного управления этих систем, с тем чтобы полнее использовался опыт работы операторов.

Какоз же вывод из описанного эксперимента? Управляемый объект (точнее, математическая модель, воспроизведенная на аналоговых вычислительных машинах) был один н тот же во всех трех сериях, а интерпретация его технологического существа испытуемыми в первых двух сериях изменялась, а в третьем вообще не оговаривалась. Однако это обстоятельство ие отразилось иа эффективности действий испытуемых. Таким образом, можно считать, что содержательная интерпретация человеком информации, поступающей от системы отображения, не является обязательным компонентом психологического моделирования управляемого объекта, а следовательно» отображение физико-технологического существа объекта не является обязательным и при информационном моделировании. В отличие от этого знание человеком информации об оперативных свойствах объекта и отображение ее на системе отображения во всех случаях оказывают решающее воздействие на качество управления объектом. Учитывая это обстоятельство, системы отображения информации, которые человек использует в процессе оперативного управления, следует для большей строгости называть оперативно-информационными моделями.

Подобный вывод вовсе не означает, что во всех случаях системы отображения информации не должны отражать технологического существа объекта или что следует предлагать оператору версию об ином объекте. Это оправдано и возможно лишь в исключительных случаях.

Практическое значение вывода состоит в том, что иа системе отображения информации в первую очередь н но возможности максимально ясно должна выноситься информация об оперативных свойствах объекта Информация о физико-химических свойствах технологических процессов, конструктивных особенностях объектов и других параметрах должна дополнять первую, помогая оператору там, где это необходимо, запоминать динамические свойства объектов и взаимозависимость входов и выходов, находить решения сложных и оригинальных задач, т. е. успешно выполнять свои функции.

Структура отображения информации должна быть адекватна стратегиям решения оперативных задач, оптимальным для данного контингента операторов нлн конкретного индивида в зависимости от выбранного уровня адаптации системы отображения информации.

Практический смысл применения абстрактных СОИН заключается в том, чтобы освободить оператора от всякой избыточной информации, в том числе от содержательной информации о чрезвычайно сложном физико-технологическом характере контролируемых процессов, поскольку оператор по уровню своей квалификации не может (а по задачам и не должен) в ней разбираться Однако существенная оперативная информация должна прн этом отображаться в лаконичной н наглядной форме. Причем принцип командно-информационных средств отображения предполагает воспроизведение на панели не только сигналов о состоянии объекта, но и алгоритмов реализации решений, процесс принятия которых свернут уже на стадии разработки системы отображения информации. Алгоритмы могут быть представлены, например, в виде цепочек контрольных операций с указанием их очередности, нормальных зкачеянй параметров оборудования в различных режимах проверки и т.п. [161.

Результаты экспериментов показывают, что применение командно-информационных мнемосхем позволяет повысить эффективность действий операторов по сравнению е использованием текстовых инструкций иа всех уровнях их профессиональной подготовки. Даже операторы, длительно обучавшиеся по текстовым инструкциям, более успешно выполняли знакомые им задания при переходе на командно-информационную мнемосхему (хотя разница, естественно, при этом меньше по сравнению е другими сериями опытов).

На основании результатов экспериментов комаидио-ииформа-циоиные мнемосхемы рекомендованы для систем контроля радиооборудования вместо традипиоиных текстовых инструкций.

Анализ деятельности операторов ряда объектов и результаты экспериментальных исследований показывают, что искусственное свертывание процессов принятия решений за счет специального построения системы отображения информации может служить эффективным средством улучшения показателей деятельности операторов, сокращения сроков нх подготовки, снижения требований к обслуживающему персоналу и высвобождения квалифицированных операторов для решения более сложных, творческих задач, алгоритмы которых неизвестны.

Кроме описанных случаев командно-информационные средства отображения (КИСО) могут применяться для следующих целей,

1.         Для обеспечения высокой скорости и точности аварийныхпереключений, выполняемых оператором, в том числе при под-страховке (дублировании) оператором блокировочных аварийныхавтоматов; КИСО может быть при этом компонентом сменнойсистемы отображения информации,

2,         Для выполнения соответствующей заранее известной после-довательности управляющих действий в ответ на любой появив-шийся сигнал нлн для планового изменения режима работыобъекта.

Практика дает немало примеров того, что алгоритм управления объектом может быть известен, но нет средств автоматизации для реализации этого алгоритма. Часто применение существующих автоматов нецелесообразно, если данные операции выполняются очень редко. Примером может служить, скажем, пуск насосов на перекачивающих станциях. Если станция ие автоматизирована полностью, то имеющемуся на ней дежурному персоналу можно вменить в обязанность выполнение этих редких операций. Применение при этом КИСО аиачительио облегчит функции оператора и практически исключит возможность ошибок

Общая идея практического применения КИСО заключается в том, чтобы сообщить оператору в наиболее ясной и наглядной форме все, что известно разработчикам об управлении объектом, способах и порядке действии в той или иной ситуации. Это особенно важно, если оператору предстоит работать в условиях дефицита времени (например, при выходе из строя автоматических устройств срочно принимать меры по предотвращению аварий или включаться в контур управления).

При необходимости в процессе выполнения человеком известной последовательности операций непрерывно нлн периодически оценивать общую обстановку, учитывать разнообразную информацию, не относящуюся непосредственно к управляемому процессу, вести контроль при высоком уровне шумов в информационной системе, опознавать сложные образы, В этом случае имеется в виду, что функции контроля не могут быть автоматизированы» поскольку неизвестны их алгоритмы; действик же, следующие за приемом и оценкой информации на каждом этапе, известны. На системе отображения информации они должны быть обозначены с указанием их последовательности в зависимости от результатов оценки поступающей информации на каждом этапе выполнения всей операции. Задача наглядного отображения алгоритмов остро стоит, например, в энергетике (оператор при пуске блока мощностью 200—300 МВт производит до ЮООопераций).

Для повышения быстродействий всей комплексной системы управления желательно уплотнять ввод команд оператора в машину. Однозначно определенная последовательность операций может вводиться как пакет сообщений нажатнем одной кнопки с обращением к памяти вычислительной машины или, если применяются обычные средства автоматизации, с блокировкой операций,

Для предварительной проверки и отработки человеком-оператором алгоритмов работы автоматического управлкющего устройства. В этом случае КИСО следует комбинировать с обычной системой отображения информации (например, мнемосхемой), обеспечивающей оператора содержательной информацией для решения принципиально новых задач либо задач, ошибочно не включенных разработчиками в алгоритмы автоматического управления и потому не отображенных на КИСО,

В исключительных случаях для поэлементного контроля за действиями технологических автоматов со стороны человека-оператора (вообще же такой контроль, требующий длительной концентрации внимания н чрезвычайно утомительный, должен быть автоматизирован).

Резюмируя сказанное, можно отметить, что свертывание процессов решения задач, обеспечивающее максимальную скорость оперативного управления в хорошо изученных ситуациях, может быть достигнуто наглядным представлением требуемого результата решения — алгоритма его реализации — в виде командно-информационного средства отображения или многократного повторения задач в ходе обучения, длительность которого зависит от структуры средств представлении оператору исходных условий задач.

В большинстве сложных систем, характеризующихся огромным числом возможных оперативных задач, явление свертывания процесса решения, как правило, ие наблюдается. Учитывая это, лабораторное сравнение вариантов системы отображения информации объекта по показателям деятельности испытуемых должно проводиться в тот период их обучения, который ближе всего соответствует уровню обученяостн реальных операторов. Выбор этого момента может быть осуществлен либо в ходе специального планирования экспериментов (расчета стохастической модели обучения), либо проведением контрольных экспериментов с участием опытных операторов,