1.1.8 Система “Человек-машина-среда”

Совершенно очевидно, что БЖД человека
определяется его взаимодействием с
окружающей средой. Согласно определению
Международной комиссии по окружающей
среде и развитию, созданной под эгидой
ООН, окружающая (человека) среда —
это то, где мы все живем [14].

Вся совокупность видов человеческой
активности образует понятие деятельности.
Деятельностью занимаются все – дети,
взрослые, старики. Поэтому безопасность
имеет прямое отношение ко всем людям.

Модель процесса деятельности в наиболее
общем виде можно представить состоящей
из трех элементов: «человек — машина –
среда», имеющих прямые и обратные связи.
Обратные связи обусловлены всеобщим
законом реактивности материального
мира. Система «человек – машина – среда»
(«Ч-М-С») является двухцелевой. Одна цель
состоит в достижении определенного
положительного эффекта, вторая – в
исключении нежелательных последствий.

Опыт свидетельствуют, что любая
деятельность потенциально опасна. Это
утверждение носит аксиоматический
характер. В то же время уровнем опасности
(риском) можно управлять. Это утверждение
привело к концепции приемлемого риска.
Эта концепция основана на понимании
недостижимости абсолютной безопасности.

Безопасность– это состояние
деятельности, при котором с определенной
вероятностью исключено проявление
опасностей.

Безопасность– это цель,БЖД–
принципы, методы и средства, средства
достижения безопасности. Таким образом,БЖД – научная дисциплина изучающая
опасности и защиту от них.

Рассматривая человека в неразрывной
связи и в непрерывном обменном
взаимодействии с окружающей средой,
выделим объектом изучения БЖД систему
«Ч-М-С», а предметом изучения — опасности
и их воздействие на человека в процессе
функционирования и развития системы
«Ч-М-С».

С позиций БЖД главным в системе «Ч-М-С»
является безопасность человека. Выполним
декомпозицию системы «Ч-М-С», используя
функционально-структурный подход и
представляя «человека» тремя
составляющими частями: Ч1 — человек,
выполняющий определенные целенаправленные
действия (управление технологическим
оборудованием, уборка квартиры,
приготовление завтрака и др. ), Ч2 — человек,
рассматриваемый с точки зрения
непосредственного влияния на среду
(тепло- и влаговыделение, потребление
кислорода и др.), Ч3 — человек с точки
зрения своего психо-физиологического
состояния под влиянием внешних воздействий
(усталость, неприятные ощущения при
жаркой погоде и др.). На рис.1.2 приведена
обобщенная структурная схема системы
«Ч-М-С» [6]. При анализе конкретной системы
«Ч-М-С» необходимо «наполнять» реальным
содержанием элементы этой системы и
связи между ними.

Система
«Ч-М-С» применяется для анализа условий
жизнедеятельности человека и для
разработки защитных мер, обеспечивающих
безопасность человека. Возможны следующие
условия жизнедеятельности:

• комфортные— условия, когда все
  элементы системы «Ч-М-С» обеспечивают
  объективное состояние и субъективное
  чувство удовлетворения человека при
  безопасной жизнедеятельности;

• некомфортные— условия, когда
  состояние хотя бы одного из элементов
  системы «Ч-М-С» существенно отклоняется
  от нормы;

• невыносимые— условия, созданные
  элементами системы «Ч-М-С», в которых
  человек не может существовать.

Между
комфортными и некомфортными условиями
жизнедеятельности существует
психологическая граница и человек может
приспособиться к некомфортным условиям.
Между некомфортными и невыносимыми
условиями жизнедеятельности существует
физиологическая граница, определяемая
физиологическими ограничениями для
человека, поэтому в невыносимых условиях
человек без отрицательных последствий
для себя не может существовать вообще
или же может, но весьма ограниченное
время.

Внешняя среда

‘’Человек‘’

9

Ч1 Ч2 Ч3

12

А 8 1
7 Б

10 11 2 6

3
“Предмет труда”

4
13

“Среда” 14 “Машина”

5

Влияния: 1 — «человека» на «среду»;
2 — «среды» на состояние «человека»;
3 — «среды» на действия «человека»;
4 — «машины» на состояние «среды»;
5 — «среды» на работу «машины»;
6 — «машины» на состояние «человека»;
7 — «предмета труда» на состояние
«человека»; 8 — состояния «человека»
на его деятельность; 9 — деятельности
«человека» на его взаимодействие
со «средой»; 10 — деятельности
«человека» на его состояние; А
–внешней среды на систему «Ч-М-С»; Б
–системы «Ч-М-С» на внешнюю среду;

целенаправленные воздействия: 11
–“человека” на “машину”; 12 –”человека”
на “предмет труда”; 13 –“машины” на
“предмет труда”; 14 – “машины” на
”среду”.

Рисунок 1.2 — Система
«Ч-М-С»:

В1.4. Приведите пример конкретной
системы «Ч-М-С”.

О.______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

При исследовании системы «Ч-М-С» важно
правильно определить границы этой
системы. Если система «Ч-М-С» слишком
ограничена, то можно «потерять»
существенные источники отрицательных
воздействий на человека, а еслислишком
обширна– анализ значительно
усложняется.

Систему «Ч-М-С» можно рассматривать
с позиций выполнения системой своих
функций, например, производительности,
безотказности и других (подробнее о
системе «Ч-М-С» см. [6]).

Требования к системе «человек — машина — среда»

А.И. Сафонов
Техноэкология. Курс лекций
Донецк: ДонНУ, 2014. – 107 с.

Содержание статьи:

• 1 5. Человек и техническая система
  • 1.1 5.4. Требования к системе «человек — машина — среда»

Под системой в общей теории систем понимается комплекс взаимосвязанных между собой элементов, предназначенный для решения единой задачи.

Система «человек-машина-среда» (СЧМС), или, проще, «человек-машина», по существу – абстракция, а не физическая конструкция. Система представляет собой концепцию, поскольку связана с преобразованиями (входных сигналов в входные), которые невозможно наблюдать, а можно увидеть лишь результаты преобразований. Концепция СЧМ должна быть основана на определенных допущениях. Основные из них, принятые в системе «человек-машина», хорошо сформулированы одним из известных американских ученых в области актуальных проблем человеческих факторов Д. Мейстером. Автор допущений исходит из принципа безусловного соответствия требований системы потребностям человека, управляющего этой системой, что несомненно имеет глубокий этический и гуманистический смысл. Основные допущения (по Д. Мейстеру), принятые в системе «человек-машина»:

1. Категория «человек-машина» образует систему (СЧМ), элементы которой – человек, машина и среда – представляют собой подсистемы, организованные определенным образом и подчиняющиеся общим требованиям системы.

2. Элементы СЧМ взаимодействуют между собой, влияя друг на друга и на систему в целом.

3. Будучи искусственным образованием, система целенаправленно (посредством предъявляемых к ней требований) программируется на получение определенных результатов (на основе заранее заданных входных данных):

  а) общие требования системы обуславливают работу подсистемы и определяют входные характеристики;

  б) работа системы активируется и направляется необходимостью выполнения этих требований;

  в) система функционирует адекватно только в том случае, если эти требования выполняются;

  г) невыполнение требований, предъявляемых к системе, приводит к изменениям ее функционирования.

4. Как и другие «живые» системы, СЧМ и ее подсистемы функционируют во времени и пространстве и поэтому зависят от изменений, происходящих в указанных измерениях.

5. Выходные параметры всех подсистем должны обеспечивать получение требуемого результирующего продукта на выходе системы в целом; в противном случае работа подсистем становится неэффективной.

6. В той мере, в какой это допускается структурой ее построения, система осуществляет самонастраивание с целью оптимизации соотношений входных и выходных параметров в соответствии с общесистемными требованиями.

Разработка системы включает обычное проектирование входящих в нее отдельных компонентов, но на этом не заканчивается. Поскольку работа каждого отдельного элемента системы является частично функцией других входящих в систему элементов, а также и функцией общей задачи системы, необходимо выработать метод представления и создания системы как единого целого. Система включает в себя человека, машину и работает как одно целое для выполнения поставленной задачи. Поэтому определение системы можно считать условным и зависящим от цели, для которой она создана.

СЧМ является «живой системой», поскольку ею управляет человек. Системам такого типа присущи общие характеристики, к наиболее важным из которых специалисты относят следующие: 1) все элементы системы взаимодействуют друг с другом, 2) каждый элемент системы оказывает влияние на другие элементы и на систему в целом, 3) функционирование системы сопровождается преобразованием энергии и вещества из одного вида в другой.

Не следует путать анализ и оценку системы – это процессы разные. Анализ должен дать представление о структуре и функциях системы: показать компоненты системы, пути и процессы их взаимодействия.

Для того чтобы система отвечала своему назначению и работала эффективно с точки зрения экономичности и охраны здоровья человека, необходимо в самом начале проектирования учитывать факторы человека, его возможности и способности как главного звена системы. Это требование системы «человек-машина» должно быть отправным.

Человек-оператор представляет собой подсистему СЧМ, его поведение должно быть подчинено выполнению общих целей системы. Поэтому для описания системы целесообразно учитывать те данные, в которых характеристики и поведение оператора соотнесены с требованиями системы, например, в виде выходных параметров системы.

Подсистему «оператор» следует проектировать в соответствии с требованиями, предъявляемыми ко всей системе. Для этого необходимо использовать различные способы, например, создание оборудования рабочего места и методов управления, учитывающих антропометрические, психофизиологические и другие данные оператора, отбор операторов по признакам их профессиональных и личных качеств. Вместе с тем прогнозирование поведения человека оператора надо вести методами, совместимыми с описаниями действия машины. Это в первую очередь методы моделирования и прогнозирования поведения оператора как подсистемы СЧМ.

Исследует систему «человек – машина — среда» (СЧМС) и такая наука, как инженерная эргономика, которая ставит своей целью оптимизацию орудий и процессов производства, условий труда и окружающей среды. Три составляющие системы: человек, машина и среда – рассматриваются как сложное целое, в котором доминирующая роль отводится человеку. Будучи одновременно научной и проектно-конструкторской дисциплиной, инженерная эргономика включает в свою задачу системный анализ, изучение объективных закономерностей процессов и средств взаимодействия человека, техники и среды с целью приложения их к проектированию и конструированию техники, управляемой человеком.

Для решения проблемы оптимизации СЧМС надо организовать исследовательские работы на таком уровне, чтобы иметь возможность синтезировать данные всех областей знания, например, конструирования и практики эксплуатации машин, психофизиологии, математики. Рассматривая задачу создания благоприятных и высокопроизводительных условий труда человека-оператора в машиностроении, необходимо прежде всего уяснить ряд вопросов. Во-первых,  чем обусловлен процесс изменения психофизиологических характеристик человека-оператора с течением времени и насколько он неизбежен? Во-вторых, не лучше ли создавать автоматические устройства, в совершенстве реализующие управление машинами, чем изучать проблему «человек-машина»? В-третьих, каковы методологический аспект проблемы и какие философские категории и закономерности определяют его? Рассмотрим эти вопросы.

  Человек-оператор, выполняя функции управления машиной, находится во взаимодействии с окружающей средой и управляемым объектом – машиной. при этом он неизбежно включается в цепь возникающих причинно-следственных связей, отражающих различные субъектно-объектные отношения. Постоянно взаимодействия с окружающей средой, человек не может быть изолирован от процессов, протекающих в ней. Различные виды энергии – механическая, тепловая, химическая, электрическая, электромагнитная и др. – действуют на него, вызывая снижение начальных функциональных характеристик организма. Поэтому, исследуя причины вредных воздействий, надо выявить сущность процессов, формирующих преждевременное утомление и снижающих работоспособность  человека-оператора, изучить реакцию его на влияние производственной среды и на основании этого создать такие рабочие места в СЧМ, которые позволяют выполнять необходимые функции без спадов производительности, не принося в период рабочего времени (смены) ущерба здоровью работающего.

Следует учитывать, что длительное воздействие на человека таких вредных факторов, как шум, вибрация, запыленность, загазованность и т.п. (даже в пределах допустимых концентраций и уровней), может привести к снижению не только функциональных возможностей организма, но и к качественным изменениям в нем. Физиологическая реакция организма на эти изменения проявляется в синдроме утомления.

Снижение работоспособности во времени вследствие развития утомления – процесс естественный. Исключить полностью нежелательные явления вредных воздействий невозможно. Однако мы можем увеличить период высокой производительности, работоспособности, снизить утомляемость – иными словами, изменить отклонение качественных показателей функционального состояния организма так, чтобы они находились в течение рабочего времени в допустимых пределах. Идеальными были бы условия, при которых технический уровень управления и всего комплекса параметров рабочего места соответствовал оптимуму психофизиологических возможностей каждого человека. Однако большая часть средств и орудий труда увеличивает информационную нагрузку на человека, вызывая преждевременное утомление и переутомление. В такое ситуации облегчить положение оператора можно двумя путями: либо внедрением автоматов, либо созданием управляющих устройств или систем на основе науки об учете человеческого фактора в СЧМ.

Человеко-машинные системы: конструкция, характеристики и классификация

РЕКЛАМА:

Человеко-машинные системы: конструкция, характеристики и классификация!

Человеческий фактор – это система, связанная с отношениями между людьми, рабочим местом или рабочей средой и машинами. Все человеко-машинные системы производятся с определенной целью.

Эта цель всегда четко определена, и система разработана таким образом, чтобы достичь цели как можно более успешно. В связи с этим должны быть четко определены эксплуатационные функции как компонентов, так и составных частей, т. е. человека и машины.

ОБЪЯВЛЕНИЯ:

Есть еще один аспект человеко-машинной системы, который, хотя и не является строго ее частью, в значительной степени влияет на производительность системы. Это системная среда или то, что мы называем условиями работы. Правильная интеграция человека и машины, которая полезна для человека-оператора и повышает общую производительность системы, является основной целью дисциплины эргономики.

1. Характеристики человеко-машинной системы: :

(1) Человеко-машинная система состоит из человека, машины и системной среды.

(2) Он по своей природе искусственный и специально разработан для достижения какой-либо цели или конкретной цели.

(3) Он имеет определенные входы и выходы, которые должным образом сбалансированы.

ОБЪЯВЛЕНИЯ:

(4) Он различается по размеру и сложности, а также динамичен по производительности.

(5) Подсистемы системы человек-машина взаимодействуют с другими частями и воздействуют на них.

(6) Человеко-машинная система становится более эффективной, когда входы и выходы адекватно сбалансированы.

(7) Факторы окружающей среды или системная среда влияют на производительность системы.

2. Классификация человеко-машинных систем:

ОБЪЯВЛЕНИЯ:

В зависимости от размера и сложности человеко-машинные системы бывают следующих трех типов:

(1) Ручные системы:

По сути, это системы, управляемые человеком. Они гибкие по своей природе и небольшие по размеру. Используются простые инструменты и оборудование, а эффективность зависит от человеческого фактора. В ручной системе возможна большая вариативность, поскольку каждый работник может выбирать разные методы для выполнения одной и той же работы.

(2) Механические системы:

ОБЪЯВЛЕНИЯ:

Они более сложны и негибки по своей природе, чем ручные системы. Машинный компонент приводится в действие силой, а человеческая деятельность — это обработка информации, принятие решений и контроль, иногда известные полуавтоматические системы, у них есть компоненты, которые хорошо интегрированы. Это особенность, которая делает эти системы довольно негибкими. Автомобиль и станок, управляемый водителем или оператором, являются хорошими примерами этого класса.

(3) Автоматические системы:

Сложная система, в которой все рабочие функции выполняются автоматическими устройствами, известна как автоматическая система. Операционные функции – это сенсорная обработка информации, принятие решений и действие. Он совершенно негибок по своей природе и не может быть адаптирован для использования иначе, чем тот, для которого он был разработан.

Человеческий элемент/компонент выполняет работу по мониторингу, программированию функций, техническому обслуживанию и поддержанию в рабочем состоянии. Автоматическая телефонная станция, цифровая вычислительная машина и автоматы для нарезки винтов являются хорошими примерами автоматических систем. Совершенно надежной автоматической системы в настоящее время не существует.

Анализ воздействующих факторов системы человек-машина-среда в системе производственной логистики

Заголовки статей

Исследование выбора района решает проблему реформы и реструктуризации китайских железных дорог

стр. 5864

Исследование минерально-сырьевого кризиса и промышленного экономического развития на основе информационных технологий

стр.5868

Проблемы и решения стратегического управления брендом

стр.5872

Оценка способностей выпускника на основе исследования случайной выборки с использованием информационных технологий

стр.5876

Анализ воздействующих факторов системы человек-машина-среда в системе производственной логистики

стр.5880

Оценка связи между экономическим ростом и загрязнением окружающей среды

стр. 5884

Нечеткий подход к программированию с ограничениями правдоподобия для управления водными ресурсами в сельском хозяйстве

стр.5889

Создание зеленого бренда: пример из практики

стр.5893

Эмпирический анализ взаимосвязи между уровнем урбанизации и уровнем занятости на основе модели VAR

стр.5897

Главная Прикладная механика и материалы Прикладная механика и материалы Vols. 644-650 Анализ воздействующих факторов…

Предварительный просмотр статьи

Резюме:

В системе производственной логистики человеко-машинно-средовые факторы воздействия в основном имеют модуль микроклимата (температура воздуха, влажность, атмосферное давление, содержание кислорода, углекислый газ, задымленность и скорость движения воздуха), модуль шума (шум в реальном времени и интегральный шум). ), модуль освещения (освещение в реальном времени), модуль физической работы человека (артериальное давление и частота сердечных сокращений человека) и так далее. Мобильная платформа может быть спроектирована с помощью программного обеспечения SolidWorks, и на ней могут быть установлены соответствующие датчики и линии передачи сигналов, чтобы формировать аппаратные условия системы человек-машина-окружающая среда. Соответствующий модуль обнаружения может быть разработан программным обеспечением LabVIEW. Необходимо провести трехкратное обнаружение, чтобы продемонстрировать достоверность данных в процессе эксперимента. Выяснилось, что данные соответствуют относительным стандартам, а результаты достоверны.

Доступ через ваше учреждение

Вас также могут заинтересовать эти электронные книги

Предварительный просмотр

* — Автор, ответственный за переписку

Рекомендации

[1]
Чен Лифен, Чен Сяосян, Ван Чжэн, Чанг Сяомин, Реализация человеко-компьютерного интерфейса измерителя влажности и температуры в LabVIEW, китайский журнал Scientific InStrument, vol. 30, стр. 114–117, октябрь (2009 г.).

Академия Google

[2]
Дакджун Ким, Сан-Хун Джи и Кван-Хи Ли, Разработка симулятора динамики и управления для мобильного устройства КТ и его реализация, 14-я Международная конференция по моделированию и моделированию, 2012 г., стр. 301-305.

DOI: 10.1109/уксим.2012.50

Академия Google

[3]
Сеппянен О., Фиск В. Дж., Фолкнер Д. Анализ рентабельности вентиляционного охлаждения в ночное время.