Введение к работе
Актуальность работы. В последние годы основным принципом создания производственных систем является принцип интеграции. Интегрированные производственные комплексы по типу продуктов являются информационно-производственными эрготехническими системами (ШЭТС): система управления выдает информационный продукт в виде сменно-суточных заданий, документации, управляющих воздействий и т.д., а техническое'оборудование на основе информационных продуктов выдает материальные продукты. Эффективность ШЭТС существенно зависит от уровня компьютеризации информационных и технологических процессов. Знания о компыотери- зации ИПЭТС монно сгруппировать в четыре блока: принципы, методы, техника и технология. Именно информационной технологии ШЭТС посвящено данное исследование.
'Информационная технология (ИТ) как наука стала формироваться сравнительно недаЕно, в основном, под влиянием специалистов в области АСУ: В.М.Глушкова, В.И.Скурихина, А.А.Стогния, А.Г. Мамиконова, В.В.Кульбы, В.А.Литвинова, Б.Н.Паныпина и др. Но до настоящего времени участие человека в ИТ, безусловно признаваемое всеми учеными, не-было предметом систематического исследования. Причины этого - в трудностях концептуального, методического, вычислительного и экспериментального характера.
Научный базис для решения проблемы. К настоящему времени трудами Ананьева Б.Г., Ахутина В.М., Венды В.Ф., Войненко В.М., Губинского А.И., Галактионова А.И., Зараковского Г.М., Зинчен-ко В.П., Зинченко Т.П., Евграфова В.Г., Кобзева В.В., Королева Б.А., Крылова А.А., Леонтьева А.Н., Ломова Б.Ф., Маныпина Г.Г., Медведева В.Н., Мунипойа В.М., Павлова В.В., Пятибратова А.А., Рыбакова Ф.И.', Суходольского Г.В., Чабаненко П.П., Шлаена П.Я., .Фокина Ю.Г. и многих другій ученых сформировалось научное направление "Эргономика" как область 'знания, комплексно изучающая трудовую деятельность человека в системах "человек-техника-среда" с целью обеспечения ее эффективности, безопасности и комфорта. В работах проф.Губинского А.И. и его учеников получены ватные результаты в теории эффективности, качества и надежности ИПЭТС; в работах проф.Шлаена II.Я., проф.ЕвграфоЕа В.Г.,
проф.ЭДунипова В.М., их школ и их учеников решены многие задачи -методологии, теории и практики эргономического проектирования систем управления различного назначения. Эти работы создали '__'.'_ предпрсылки для преодоления вышеуказанных трудностей. Проблему эргономического проектирования ИГ в ИПЭТС можно реиить, используя и развивая арсенал концепций, методов и средств эргономики.
Объектом исследования настоящей работы являются процессы переработки информации на промышленных предприятиях, рассматриваемых Как информационно-производственные эрготехнические системы. _
' Предметом исследования являются роль, содержание и качество деятельности человека-оператора при компьютеризации процессов переработки информации. .
Цель работы состоит в разработке основ теории эргономического обеспечения проектирования компьютерной технологии обработки информации (К'ГОИ) в дискретных информационно-производственных системах, т.е. теоретико-методологических положений эр--гономичности КТОИ ИПЭТС, инструментария реализации концепции -моделей для исследования, методов и средств обеспечения эрго- : номичности и апробация концепции и инструментария при создании КТОИ в ИПЭТС.
Задачи исследований. Для достижения поставленной цели ре-' шены следующие задачи: I. Сформулирована концепция пяти поколений компьютерных технологий обработки информации, выполнен их эргономический анализ, выявлены и обоснованы актуальные задачи эргономического проектирования К'ГОИ (глава I). 2. Разработаны модели ИПЭТС, необходимые для решения задач эргономического проектирования КТОИ (глава 2). 3. Решена многокритериальная задача распределения функций между операторами и техникой в КТОИ (глава 3). 4. Разработана квалиметрическая модель деятельности оператора КТОИ как активного элемента,-и на основе этой модели решена задача повышения качества информации, в ИІІЗТС путем игрового моделирования интересов операторов и "центра" и включения механизма мотивации операторов (глава 4). 5) Разработаны новые методы и средства повышения информированности лиц, принимающих решения, путем создания информационной технологии
организационной диагностики, ориентированной на информационные
. модели состояний технико-экономических процессов (глава 5).
6. Автоматизированы новые процедуры эргономического проекти
рования КТОИ (глава 6). 7. Решен ряд задач эргономического
проектирования КТОИ для разных систем, производств, отраслей
' (глава 7). '
Автор защищает;
комплекс моделей информационно-производственной ЭТС, необходимых для эргономического проектирования КТОИ, методы их построения и оценки истинности моделирования;
метод и средства распределения функций между операторами-и техникой в компьютерных технологиях обработки информации при нескольких критериях;
методы и.средства повышения качества обработки информации в ШЭТС; основанные на квалиметрической модели деятельности оператора, учете мотивации, использовании механизма психи-ческой саморегуляции оператора и средств автоматизации инфор- ' мационных технологий;
методы и средства повышения информированности лиц, принимающих решения, на базе информационной технологии организационной диагностики;
инфологические модели предметной области банка эргономических данных о качестве деятельности оператора;
результаты по эргономическому проектированию КТОИ в конкретных системах и производствах.
Научная новизна. В диссертации впервые разработаны концептуальные, методические, инструментальные положения и изложены практические результаты, в совокупности составляющие основу теории эргономического обеспечения проектирования компьютерной технологии обработки информации в дискретных информационно-производственных ЭТС. Новизна результатов исследования заключается в 'следующем:
I. Впервые сформулирована концепция пяти поколений информационных технологий в ШЭТС, основанная на сравнительном анализе распределения функций между человеком-оператором и машиной в технологических моделях. Эта концепция в отличие от известных результатов, (в области эргономичного интерфейса ме;*ду человеком
и ЭВМ, создания средств взаимодействия и различных элементов ИГ) направлена на системный анализ не отдельных элементов, а технологических систем в целом под углом зрения эргономики.
-
Выполнен эргономический анализ компьютерных технологий обработки информации, позволивший вьшвить актуальные задачи эргономического проектирования КТОИ.
-
Предложенная проф.Губинским А.И. обобщенная модель ЭТО развита и содержательно интерпретирована применительно к конкретному классу - информационно-производственным ЭТС. Содержательная интерпретация состояла в том, что были предложены: уровни описаний ИЛЭТС; способ формирования компонентно-функциональной структуры ИПЭТС и морфолого-временной структуры задач. Развитие состояло в разработке моделейпредставления знаний о структуре задач ' и технологии их решения в виде семантических сетей и в разработке квалитетных структур понятий качества КТОИ..
-
Предложенный в работе метод выделения функциональных компонент ИПЭТС отличается от других методов декомпозиции производственных систем существенно мг'тьшим объемом' информационных связей между функциональными блоками.
-
В отличие от принятых в СЧМ однокритериальных моделей распределения функций мегду человеком и машиной поставлена и решена многокритериальная задача распределения функций между операторами и техникой в КТОИ. В отличие от моделей своевременности реализации варианта распределения функций, основанных на обобщенном структурном методе, в силу специфики КТОИ предложены модели, основанные на выделении групп функционального отказа.
-
В отличие от известных моделей деятельности операторов, связывающих результаты труда с характеристиками выполнения отдельных этапов (действий, операций), предложенная квалиметриче-ская модель деятельности оператора КТОИ ввязывает.объем и безошибочность обработанной информации с оплатой труда. Новая мо-\. дель расширяет множество технологических моделей операторской деятельности.
-
Разработанный организационно-программный комплекс управления качеством ^ОПК УК) обработки информации, реализующий квалиметрическуи модель деятельности оператора, в отличие от известных принудительных средств регуляции деятельности основан на мотивации, психической саморегуляции деятельности оператора
и инструментальных средствах обратной связи.
8. В отличие от известных систем стимулирования труда,
основанных на инженерно-интуитивных соображениях и используемых в сфере материального производства, предложенной ОПК УК. предназначен для регуляции деятельности операторов информационных технологий.
9. В отличие от известных систем информационной поддержки,
принятия решений, копирующих существующие схемы распределения
информации между лицами, принимающими решения (ЛПР), создан
ная и реализованная система основана на принципе удовлетворе
ния объективных информационных потребностей, выявленных по
специальной методике на основе "дерева целей'' деятельности ЛПР.'
10. Функционально развиты известные'системы интеллектуаль
ной поддержки (СИП) принятия решений за счет включения новой
части-диагностического блока (ДБ). ДБ как информационно-распо
знающая система в отличие от аналогичных систем в технической
и медицинской диагностике реализует новую информационную тех-, нологию организационной диагностики и основан на принципе формирования и анализа информационных моделей состояний организационно-экономических процессов, что до сих пор не имело прецендента' в ИПЭТС.
-
В дополнение к принятым показателям управляемости СЧМ разработаны показатели информированности ЛПР; для этих показателей в отличии от близких по смыслу показателей информатйв^" ' пости информационных моделей, разработана модели оценки с учетом ценности информации.
-
В дополнение к известной модели действий эргономиста-проектировщика СЧМ при решении задач, связанных с проектированием дискретной операторской деятельности, разработана его модель действий с использованием банка эргономических данных. Но-
. вая модель позволила сформировать требования к базе данных о качестве деятельности операторов (КДО).
13. В отличие от вербального описания проведено информа
ционно-логическое моделирование предметной области данных о
качестве выполнения оператором типовых действий и операций и
области данных об ошибках операторов, что позволило создать со
ответствующую информационную систему в составе межотраслевого
банка эргономических данных.
-
Автоматизированы новые процедуры эргономического проектирования компьютерных технологий обработки информации.
-
Реализация разработанных методов и средств обеспечила дополнительные доводы в пользу выделения проблематики "человеческого фактора" в информационной технологии.
Достоверность результа- эв обеспечена следующим: доказательством выдвинутых утверждений; аналитическими выводами зависи- мостей, используемых в моделях; разработкой специального метода оценки истинности моделирования ИПЭТС; корректным применением- методов и моделей теории многоуровневых иерархических систем,- принципов эргономики и инженерной психологии, теории надежности, теории вероятностей, восстановления,, полумарковских управляемых процессов, теории активных систем, теории игр, методов представления знаний; экспериментальными исследованиями; опытом использоі. .Лия результатов при проектировании многочисленных ШЭТС в различных отраслях народного хозяйства; рпытом-эксплуатации автоматизированных систем, созданных с учетом или на основе результатов диссертационных исследований.
Практическое значение. Сформулированные в работе положения очерчивают круг проблем, связанных с эргономическим проектиро-" ванием КТОИ в ШЭТС, показывают актуальные направления повышения эргономического качества КТОИ. Использование Методов и средств, изложенных в диссертации, позволяет еще на стадии технического и рабочего проектирования автоматизации ИПЭТС обеспечить необходимые качество и эргономичность КТОИ, а именно: оптимальным образом распределить функции между-операторами и техникой .при множестве критериев и тем самым обеспечить надежность и эргономичность компьютерных технологий; повысить без- , ошибочность обработки информации на основе новых моделей регуляции деятельности операторов с использованием мотивации и инструментально обеспечиваемой обратной связи по качеству выходной информации; поеысить информированность ІПР за счет: создания систем информационной поддерик.и принятия решений на. основе удовлетворения объективно необходимых информационных потребно- ' стей; включения в системы интеллектуальной поддержки принятия решений новой функциональной части - диагностического блока, реализующего информационную технологию организационной диагностики; снизить трудоемкость ряда процедур эргономического про-
ёктирования КТОИ за счет: разработки иерархии моделей ШЭТС , для эргономического проектирования, включая модели прецставле-, ния знаний, создания банка данных о качестве деятельности оператора, автоматизации ряда процедур эргономического проектирования.
Выполненные разработки и сделанные рекомендации применимы для ИПЭТС любой отрасли и любого иерархического уровня, позволяют эффективно внедрять достиления эргономики в народное хозяйство.
Реализация результатов работы.
1. Комплекс моделей информационно-производственных ЭТС, не
обходимых для целей эргономического проектирования КТОИ, внед
рен при разработке АСУ предприятий горнорудной, металлургиче
ской, приборостроительной промышленности, гражданской авиации,
при созданий автоматизированных обучающих систем в ВВМУРЭ им.
А.С.Попова, в отраслевые рекомендации Минстанкопрома СССР "Про
ектная оценка качества выполнения функций АСУ ГПС з учетом дей
ствий операторов АРМ" (1989 г.).
2. Методы эргономического анализа КТОИ использованы для
повышения качества обработки информации на приборостроительном
. заводе, для технико-экономического обоснования систем поддерж-
ки принятия решений на предприятиях среднего машиностроения
и основной химии.
3. Методы и средства многокритериального распределения
функций между операторами и техникой в КТОИ, регуляции деятель
ности оператора на основе механизма мотивации, повышения инфор
мированности ЛПР на основе систем информационной и интеллекту
альной .поддержки принятия решений внедрены в период 1970-1992 г.
при компьютеризации производства более, чем в 30 организациях
СНГ; 17 из них подтвердили экономический эффект. Эти разработки
использованы при создании 60 систем и подсистем АСУ отраслей,
производственных объединений, предприятий, объектов непромыш
ленной сферы, всего в 14 отраслях народного хозяйства.
4. Банк эргономических данных о качестве выполнения опе
ратором типовых действий и операций и об ошибках операторов ис
пользован Харьковским ОКБА НПО "Хит/автоматика", ЛЭТИ, Кишинев
ским политехническим институтом, ВВМУПП (г.С.-Петербург), орга-
низацией "Эргоцентр" (г.Тверь).
5. Теоретико-методологические, инструментальные и практические результаты, полученные в работе, использованы в учебном процессе 9 вузов при чтении 4 курсов, например, "Надежность и эффективность АСУ", "Организация механизированной обработки экономической информации", "Информационно-поисковые системы", для специальностей 0646 "АСУ", 0608 "ЭВМ", 0606 "Автоматика и телемеханика", 1738 "Организация механизированной обработки экономической информации", проведении лабораторных работ, практических занятий, учебной.деловой игры, курсовом и дипломном -проектировании.
6. От внедрения собственно рекомендаций по обеспечению качества функционирования с учетом деятельности Человека в практику создания АСУ получен реальный годовой экономический . эффект более I млн.руб. Ожидаемый экономический эффект от комплекса работ, включающих диссертационные результаты, Подтвержден в размере 1629 тыс.руб. Прямой экономический эффект достигнут за счет: сокращения сроков, проектирования КТОИ и ускорения от- , дачи от капитальных вложений; снижение трудоемкости проектирования КТОИ; ускорения оборачиваемости оборотных средств, до-' стигнутого путем выбора рационального варианта распределения функций между человеком и техникой; уменьшения потерь, связанных с недостоверностью информации, путем мотивации за безошибочность обработки информации; уменьшения потерь, связанных с несвоевременностью и неполнотой информации, исходной для принятия решений, путем создания систем поддержки принятия решений; уменьшения потерь, связанных с дестабилизирующими факторами, .путем создания информационно-распознающих систем. Косвенный экономический эффект достигнут за счет выбора более оптимальных вариантов КТОИ и принципиального повышения качества ИГ за счет-явного учета эргономических факторов.
Апробация работы. Основные положения работы- докладывались и обсуждались в течение 1968-1992 г.г.. более чем на. 30 республиканских, всесоюзных и международных конференцйТ, совещаниях симпозиумах по проблемам синтеза АСУ, эффективности, качеству и надежности-слокных систем, в т.ч. систем "человек-техника", эргономике и инженерной психологии, автоматизации
проектирования и получили положительную оценку.
Публикации. Основные результаты диссертации содержатся в 117 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы, включающего 170 наименований, двух приложений. Основная часть работы изложена на 401 странице машинописного текста. Работа содержит . 82 рисунка и 51 таблицу.
