Введение к работе
Актуальность проблемы. Окружающий человека мир меняется каждый день. И происходит это не под воздействием сил природа, а благодаря активному и целенаправленному вмешательству людей в окружающее нас пространство. Мы изменяем его в соответствии со своими запросами и представлениями. Методы, которые человек использует при этом, не всегда соответствуют его сущности, как части живого мира.
Одним из наиболее ярких примеров такого несоответствия можно считать повсеместное внедрение цифровых систем. Человек, как и все окружающие нас живые организмы, эволюционно приспособлен к восприятию и обработке информации в аналоговой форме. Зрение, слух, обоняние и осязание позволяют нам тонко реагировать даже на незначительные изменения параметров внешней среды. При этом люди не нуждаются в преобразовании информации в цифровой вид. Техногенная среда, создаваемая сегодня, напротив, требует от человека умения воспринимать и оперативно обрабатывать потоки цифровых данных, производимых компьютерами. Конечно, люди пытаются реагировать на подобные вызовы и создают множество устройств обеспечивающих человеко-машинное взаимодействие в естественной для нас форме. Но пока эти усилия не приводят к снижению остроты проблемы. Более того, технический прогресс приводит к возникновению все новых областей, в которых взаимодействие человека с цифровыми системами становится критичным.
Успехи в развитии средств связи и компьютерной техники значительно интенсифицировали процессы интеграции управляющих систем. Современные мегаполисы не могут существовать без развитых распределенных систем обслуживания (РСО), которые обеспечивают безопасные и комфортные условия проживания в них. Ключевой фигурой подобных систем является диспетчер, человек, который отвечает за распределение имеющихся ресурсов между поступающими в систему заявками. Пожарные службы, медицина, коммунальное хозяйство используют в своей работе именно такую архитектуру систем управления. Большую роль в формировании тенденций развития подобных РСО играют такие объективные факторы, как урбанизация и новые технологии связи. Если раньше процессы централизации ограничивались возможностями обеспечения всех звеньев системы устойчивой двусторонней связью, то сегодня такой проблемы нет. Беспроводные технологии позволяют не только быстро организовывать, но и оперативно
реструктурировать связь при изменении архитектуры и иерархии системы.
Централизация управления ведет к возрастанию информационной нагрузки на операторов диспетчерских служб, что является причиной возникающего у них психологического стресса. Кроме увеличения числа объектов управления, повышается и частота информационных обменов между ними и центром управления. Наглядно проявляется эта тенденция на примере повсеместного внедрения технологии GPS, которая позволяет отслеживать текущие координаты исполнительных элементов с частотой в единицы Герц. Используя современные средства отображения информации можно уменьшить негативное воздействие возрастающих потоков информации на операторов.
Широкое распространение распределенных систем обслуживания и их интеграция определяют актуальность темы диссертации.
Для снижения уровня информационного стресса у операторов систем управления РСО в работе предлагается использовать динамическую визуализацию данных, позволяющую диспетчеру не снижать качество управления при пиковой нагрузке.
Цель работы и задачи исследования. Диссертационная работа посвящена вопросам повышения эффективности работы диспетчеров в системах управления РСО.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие основные задачи:
-
Анализ принципов функционирования диспетчерских пультов в системах управления РСО, работающих в различных областях человеческой деятельности.
-
Анализ методов реализации человеко-машинного взаимодействия.
-
Разработка структуры подсистемы визуализации диспетчерской информации.
-
Выбор среды и программная реализация экспериментальной подсистемы визуализации диспетчерской информации.
-
Проведение экспериментов, направленных на оценку эффективности методов динамической визуализации информации.
Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются процессы человеко-машинного взаимодействия при управлении распределенными системами обслуживания.
Предмет исследования составляют методы интеллектуальной поддержки принятия управленческих решений в диспетчерских системах, основанные на динамической визуализации данных и направленные на
снижение стрессовой нагрузки на операторов и повышение эффективности управления ресурсами.
Методы исследования. При решении поставленных задач были использованы положения общей теории систем, теории множеств, теории вероятностей, теории систем массового обслуживания и языки программирования.
Научная новизна. В диссертации исследованы методы отображения информации на пультах диспетчерских систем управления РСО, а также их влияние на процесс принятия решения. Разработана структура подсистемы визуализации диспетчерской информации, использующая динамическую визуализацию и обеспечивающая стабильное качество принимаемых решений при пиковой нагрузке. Подсистема визуализации может использоваться в качестве дополнения к автоматизированным системам поддержки принятия решений. Положения, выносимые на защиту.
1. Анализ методов представления информации на пультах
диспетчеров систем управления РСО, работающих в различных
областях человеческой деятельности.
-
Структура экспериментальной подсистемы визуализации диспетчерской информации.
-
Программная реализация экспериментальной подсистемы визуализации диспетчерской информации.
-
Результаты экспериментальных исследований эффективности динамической визуализации данных в диспетчерских системах.
Практическая значимость. Предложенная в работе структура
подсистемы визуализации диспетчерской информации может быть
использована в различных РСО: пожарных службах, скорой помощи,
органах общественной безопасности. Кроме того, аналогичный механизм
управления ресурсами имеют и ремонтные подразделения телефонных и
электроснабжающих компаний. Проведенные исследования
подтверждают возможность снижения утомляемости и стрессовой нагрузки диспетчеров, за счет предобработки исходных данных и динамической визуализации. Повышение обоснованности и точности, принимаемых операторами решений, приводит к повышению эксплуатационных характеристик объектов управления в целом.
Внедрение результатов. Результаты диссертационной работы используются на кафедре вычислительной техники МИЭТ при чтении лекций и проведении лабораторных работ по курсу «Операционные системы».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийских межвузовских научно-
технических конференциях студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика" - 2009, 2010, 2012, 2013, МИЭТ; Всероссийской межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, специалистов, преподавателей, аспирантов и студентов "Актуальные проблемы информатизации. Развитие информационной инфраструктуры, технологий и систем" - 2008, 2011, МИЭТ; международных научно-практических конференциях "Информационные технологии, электронные приборы и системы", Минск, 2010; "Современные информационные технологии и ИТ-образование", МГУ, 2010, 2012.
Публикации. 8 тезисов докладов и 7 статей, в том числе четыре в журналах, входящих в перечень ВАК. Получено свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ.
Структура и объём диссертационной работы. Рукопись диссертационной работы объемом 140 страниц состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 49 источников и трёх приложений.
