Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ степени влияния человеческого фактора при организации управления охраной труда и производственными рисками. цели и задачи исследования 18
1.1 Концептуальные подходы к оценке организации системы управления охраной труда и производственными рисками 18
1.2 Анализ причин производственного травматизма и мероприятий по его предупреждению 26
1.2.1 Оценка соответствия предупредительных мероприятий причинам производственного электротравматизма 42
1.3 Сравнительный анализ методов оценки характеристик человеческого фактора. Выбор метода анализа характеристик человеческого фактора 46
1.3.1 Методы анализа производственного травматизма и его показатели 48
1.4 Обоснование возможности применения теории информационных цепей для оценки характеристик человеческого фактора 61
1.5 Анализ понятия человеческий фактор и определение места информационного сопротивления, информационной памяти, информационной ригидности 69
1.5.1 Влияние человеческого фактора на управление рисками 76
1.6 Постановка цели и задач исследования 81
2 Моделирование процессов организации охраны труда с учетом человеческого фактора 83
2.1 Процессы управления охраной труда как составные части системы менеджмента качества организации 83
2.2 Автоматизированные карты процессов системы управления охраной труда на основе методологии IDEF0 92
2.2.1 Атрибуты функциональной диаграммы 98
2.2.2 Атрибуты, процесса «Выявление потребности в обучении и компетентности персонала» 104
2.2.3 Символьная форма описания системы управления охраной труда 110
2.4 Оценка человеческого фактора с применением комплексных чисел 114
3 Экспериментальное определение характеристик человеческого фактора 118
3.1 Планирование и метод экспериментального применения 118
3.2 Методика автоматизированной оценки информационных характеристик человеческого фактора 124
Выводы и результаты 137
Список использованных источников 139
Приложения А 151
- Анализ причин производственного травматизма и мероприятий по его предупреждению
- Автоматизированные карты процессов системы управления охраной труда на основе методологии IDEF0
- Оценка человеческого фактора с применением комплексных чисел
- Методика автоматизированной оценки информационных характеристик человеческого фактора
Введение к работе
Известно [33], что «современное состояние условий и охраны труда в Российской Федерации характеризуется высоким уровнем производственного травматизма и профессиональной заболеваемости». Отсутствие необходимых знаний, умений (навыков) и несоответствие психофизиологических особенностей работников условиям и характеру выполняемой работы нередко приводят к различным ошибкам и неадекватным действиям, которые, в конечном счете, являются главными источниками опасных ситуаций, аварий и несчастных случаев, при этом травмируются как неопытные работники, так и работники со стажем, адаптировавшиеся к опасностям и переставшие их «бояться».
Среди множества причин выделяют «человеческие ошибки» [43], которые связаны с незнанием, неверной оценкой или недооценкой персоналом потенциальных опасностей на рабочих местах, неумением их избегать или защищаться от них, стремлением получить определенную выгоду, использованием недостоверной или неполной информации при принятии решений, отсутствием на предприятии порядка в организации безопасного производства работ, контроля за их выполнением, незнанием или игнорированием правил безопасности без выяснения возможных последствий их нарушения, низким уровнем трудовой и производственной дисциплины, неудовлетворительным психофизическим состоянием работников. Недобросовестным и небрежным исполнением ими обязанностей, самоуверенностью, суетливостью, то есть человеческим фактором [40].
«Человеческие ошибки», которые проявляются в производственной деятельности и оказывают существенное влияние на организацию процессов охраны труда, являются предметом изучения теории «домино» [43]. Один из основоположников выше упомянутой теории Хайнрих утверждал, что важно исследовать не только ошибочные действия людей, но и совокупность тех условий, в которых эти действия совершаются. Эти условия, по оценкам Хайнриха, ответственны за каждую пятую аварию (он предложил пользоваться «правилом 80:20», по которому 80% причин аварийных ситуаций связаны с опасными действиями персонала, а 20% - с опасными условиями производства) [89].
Производственная деятельность и организация охраны труда предусматривают нештатные ситуации. Согласно теории «домино», в развитии нештатной ситуации можно выделить пять стадий. Первая стадия обусловлена наследственностью человека и той социальной средой, в которой он находится, совершая действия, необходимые для данного производственного процесса. На второй стадии оказываются личные недостатки человека и характерные для него ошибки (например, плохая память или замедленная реакция - что является психофизиологическими характеристиками человека). Третья стадия охватывает непосредственно опасные действия, которые может совершать человек. Четвертая стадия представляет саму аварию, а пятая - связанный с ней ущерб, включая несчастные случаи [43].
Среди ученых, развивавших теорию «домино», следует отметить Э. Адамса, Ф. Бёрда и Р. Лофтаса.
Существенные разработки в области охраны труда, связанные с проблемами определения роли и степени влияния человеческого фактора на уровень производственного травматизма и вопросами разработки принципов построения системы управления охраной труда, представлены в работах В.Ф. Бухтоярова. В его трудах влияние человеческого фактора в области охраны труда определяется как [33] «совокупность приемов анализа частот в области воздействия людей на показатели работы системы, при помощи которых определяется влияние ошибок человека на надежность», где выявляется необходимость улучшения знаний, умений и компетентности служащего в области охраны труда.
В производственной деятельности важное значение также имеют вопросы, связанные с исследованием влияния психофизиологических характеристик ЧФ, которые представлены в трудах А.И. Сидорова [72]. В названных выше работах отсутствует количественная оценка характеристик ЧФ и комплексный анализ процессов охраны труда. В тоже время известны методы количественной оценки, определяющие характеристики ЧФ включающие в себя информационное сопротивление, информационную память и информационную ригидность, позволяющие оценить знания и опыт в области охраны труда и пути их улучшения.
В обобщенном виде информационные характеристики ЧФ определили в теории информационных цепей А.А. Денисов и Д.Н. Колесников [54].
Опыт применения теории информационных цепей в области взаимодействия абонента и провайдера сети в условиях рынка информационных услуг освещается в трудах ученых B.C. Жабреева, М.Н. Устюгова, В.В. Прокопенко [70,82], рассматривавших процесс передачи и переработки информации в виде информационной цепи на постоянном информационном токе (Пат. 2203511 (РФ). Способ определения информационных параметров оператора службы провайдера сети при взаимодействии с абонентом / Прокопенко В.В., Устюгов М.Н. Опубл. 20.02.2007).
Современный уровень информационных и технических средств позволяет решать аналогичные задачи на высоком уровне автоматизации . В области менеджмента широкое распространение получили CASE-технологии, в частности, методологии IDEF0 и IDEF3 [55,87].
Методология функционального моделирования IDEF0 — это технология описания системы в целом как множества взаимозависимых действий или функций. Важно отметить функциональную направленность IDEF0 - функции системы исследуются независимо от объектов, которые обеспечивают их выполнение [87].
IDEF0 сочетает небольшую по объему графическую нотацию, содержащую только два обозначения: блоки и стрелки, со строгими и четко опре 1 Автоматизированная система управления предназначена для обеспечения эффективного функционирования объекта управления путем автоматизированного выполнения функций управления [13]. деленными рекомендациями для построения качественной и понятной модели системы.
Наиболее часто, IDEF0 применяется как технология исследования и проектирования систем на логическом уровне, используется на ранних этапах разработки проекта, до IDEF3 моделирования для сбора данных и моделирования процесса «как есть». Результаты IDEF0 анализа применяются при проведении проектирования с использованием моделей IDEF3 и диаграмм потоков данных DFD.
Методология описания бизнес-процессов IDEF3 — способ описания процессов, основной целью которого является обеспечение структурированного метода, используя который эксперт в предметной области описывает положение вещей как упорядоченную последовательность событий с одновременным описанием объектов, имеющих непосредственное отношение к процессу. В отличие от большинства технологий моделирования бизнес-процессов, IDEF3 не имеет жестких синтаксических или семантических ограничений, делающих неудобным описание неполных или нецелостных систем [87].
Описанные выше методологии в комплексе позволяют эффективно разрабатывать модели, проектировать процессы организации деятельности в учреждениях и на предприятиях на высоком научном системном уровне, хотя в области охраны труда эти методологии не получили широкого распространения.
Автоматизация методологий в настоящее время обеспечивается эффективными программными средствами, включающими Microsoft Visio, AllFu-sion Process Modeler и т.д. [70].
Изложенное определило актуальность работы, выполненной по хоздоговору в Челябинском институте путей сообщения - филиале государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Уральский государственный университет путей сообщения» (ЧИПС Ур-ГУПС) по теме «Разработка автоматизированной системы обеспечения охра ны труда и информационная оценка человеческого фактора с использованием CASE - средств моделирования систем» [83].
Объектом научного исследования являются организация системы управления охраной труда и информационные характеристики человеческого фактора.
Предметом научного исследования являются процессы организации системы управления охраной труда и способы оценки информационных характеристик человеческого фактора (информационное сопротивление, информационная память и информационная ригидность).
Исходя из выше изложенного, целью диссертационной работы является создание автоматизированных средств организации системы управления охраной труда и оценки информационных характеристик человеческого фактора при обучении в области охраны труда на основе системного подхода.
Задачи исследования:
1. Анализ степени влияния характеристик человеческого фактора на производственный травматизм и выбор методов их оценки.
2. Разработка электронной карты (атласа) процессов организации охраны труда.
3. Оценка информационных характеристик человеческого фактора на основе комплексных чисел применительно к охране труда.
4. Экспериментальная оценка информационных характеристик человеческого фактора в процессе обучения по вопросам охраны труда.
Методы исследования: математические методы оценки производственного травматизма путем обработки статистических данных, методологии IDEF0 и IDEF3, автоматизированное моделирование процессов, теория информационных цепей, принципы менеджмента качества, процессный подход (ГОСТ Р ИСО 9000-2005). Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Осуществлена визуализация организации процессов системы управления охраной труда на основе системы автоматизации AllFusion Process Modeler (BPwin, стандарт IDEFO, IDEF3).
2. Получены уравнения для информационной цепи с применением комплексных чисел на основе разложения в ряд Фурье импульсного речевого сигнала.
3. Предложено обобщение экспериментальных данных с помощью двух видов матриц, в столбцах каждой матрицы указываются фамилии обучающихся, в строках - номер группы вопросов различных уровней сложности, элементы матрицы содержат соответственно среднее время и частоту правильных ответов на вопросы в каждой группе.
Практическая ценность полученных результатов заключается в том, что разработанные электронные карты организации охраны труда на основе идеологии IDEF0 и IDEF3 с применением компьютерной программы AllFusion Process Modeler (BPwin), основанной на процессном подходе, позволяют на каждой промежуточной стадии (подпроцессе) отслеживать взаимосвязи между подпроцессами и уровни безопасных условий труда, контролировать состояние системы управления охраной труда и вносить необходимые изменения на любом из этапов, а также отслеживать непрерывный многоуровневый характер проведения инструктажей и обучения по безопасности труда.
Разработан новый способ определения информационных характеристик человека, на который подана заявка на изобретение №2007141842/14(045819) от 12.11.2007 «Способ определения информационных параметров обучаемого или тестируемого человека». Принято положительное решение. На основе разработанного способа предложена методика оценки информационных характеристик человеческого фактора с применением комплексных чисел.
Рекомендуемая область применения — служба охраны труда в организации, в частности, автоматизированная система управления охраной труда (электронные карты основных процессов охраны труда) внедрена в службе охраны труда в ЧИПС УрГУПС и в НПО «Интеграл». Способ определения информационных характеристик человека может быть применен на предприятиях Южно-Уральской железной дороги - филиале ОАО «РЖД», в образовательном учреждении при обучении.
Достоверность и обоснованность результатов подтверждается корректным применением теории информационных цепей и комплексных чисел; экспериментальным исследованием путем тестирования различных групп обучающихся.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Электронная карта (атлас) процессов организации системы управления охраной труда.
2. Электронная карта (атлас) реализации процессов обучения.
3. Уравнения для информационной цепи с применением комплексных чисел.
4. Обоснование необходимости оценки информационных характеристик человеческого фактора.
5. Способ оценки информационных характеристик человеческого фактора на основе комплексных чисел.
На основе оценки информационных характеристик представлена методика определения рационального времени для заданного объема изучаемого материала по вопросам охраны труда, позволяющая определить максимальное время, необходимое для осмысления материала и принятия решения (ответ на поставленный вопрос). Расчет информационных параметров на основе теории переменного информационного тока с применением компьютерной программы Mathcad дает возможность вычислить рациональное время для полного усвоения (запоминания) заданного объема изучаемого материала.
Анализ причин производственного травматизма и мероприятий по его предупреждению
Основополагающими принципами функционирования информационно-управляющих систем являются опережающее реагирование на отклонения в контролируемом пространстве системы "человек - объект - среда" и предупреждение опасных ситуаций.
Таким образом, для разработки адекватных и эффективных мероприятий по предупреждению производственного травматизма необходимо точно знать причины данного явления, частоту их повторяемости при выполнении тех или иных видов работ. От истинности причин несчастных случаев зависит характер и направленность разрабатываемых предупредительных мер, а также частота повторяемости аналогичных случаев.
Для обобщенного анализа причин производственного травматизма были использованы материалы расследования электротравм, происшедших на предприятиях Южно-Уральской железной дороги (акты формы Н-1), за период с 1989 по 2002 гг. [33].
Мероприятия по предупреждению производственного травматизма должны разрабатываться с учетом всех факторов, в том числе случайного характера, влияющих на риски, причем во внимание необходимо принимать наиболее значимые. Для их идентификации и взаимовлияния могут быть использованы методы вероятностных и экспертных оценок.
Оценка этих материалов показала следующее. В каждом акте встречается в среднем по одной - трем однотипным причинам независимо от вида выполняемых работ. Наибольшее количество этих причин связано с нарушениями правил безопасности при эксплуатации электроустановок. Причем в отдельных актах в качестве причин указаны нарушения правил безопасности, а в ряде актов приводятся отдельные виды этих нарушений. Во многих актах вместо причин указываются факторы и условия, которые всего лишь способствовали появлению несчастных случаев, но не являлись их непосредственными основными причинами, например, неисправность электрооборудования, пробой изоляции обмотки трансформатора. Сами по себе указанные факторы, нельзя считать основными причинами, поскольку, во-первых, они не могут служить основанием для возникновения электротравм, во-вторых, такой подход противоречит самой сущности производственной травмы, полученной работником на производстве и вызванной несоблюдением требований правил безопасности.
На основании проведенных исследований установлено (рисунок 1.2.3), что большинство несчастных случаев (около 75%) при эксплуатации электроустановок происходит при аварийном и текущем ремонтах, а также при монтажно-демонтажных работах (около 13%).
При аварийном ремонте зафиксировано более половины всех несчастных случаев со смертельным исходом, что составляет 86% по отношению к общему количеству случаев при данном виде работ. В то время как при текущем ремонте удельный вес электротравм со смертельным исходом составляет приблизительно в два раза меньше общего количества несчастных случаев при данном виде работ. Следует отметить, что при монтажно-демонтажных работах около 80% случаев имели смертельный исход.
Учитывая наиболее высокий уровень производственного электротравматизма при ремонтных и монтажно-демонтажных работах, рассмотрен анализ причин при этих видах работ (рис. 1.2.4-1.2.6), выявленных в процессе расследования.
Из рисунков следует, что при выполнении аварийных ремонтов имеет место наибольшее количество причин, затем, в порядке убывания, - текущих ремонтов и монтажно-демонтажных работ. Причины несчастных случаев по актам формы і і-1// S Приблизительно две трети всех причин несчастных случаев при аварийном ремонте составляют нарушения правил безопасности, должностных инструкций и трудовой дисциплины, самовольные действия и несогласованность действий персонала.
При текущих работах около 70% всех причин связаны с нарушениями правил безопасности, отсутствием контроля со стороны инженерно-технического персонала (лиц, ответственньгх за безопасность, руководителей работ и т.д.), не обеспечением безопасных условий труда и самовольными действиями. При монтажно-демонтажных работах преобладают такие причины, как невыполнение технических мероприятий, обеспечивающих безопасность производства работ в электроустановках, и неудовлетворительная организация этих работ.
Анализ причин, связанных с отказом электрооборудования, показал, что при аварийных работах их в два раза больше, чем при текущих ремонтах.
Следует заметить, что при выполнении ремонтных и монтажно-демонтажных работ преобладают причины, зависящие в основном от самогопострадавшего (самовольные действия, алкогольное опьянение, халатное отношение к своим прямым обязанностям). Они составляют в общей сложности 50-60 %.
Всё встречающееся в актах формы Н-1 многообразие причин несчастных случаев условно подразделено на 6 основных групп: неудовлетворительная организация безопасного производства работ, низкий уровень качества обучения, нарушение правил безопасности, правил технической эксплуатации, неправильные действия персонала, нарушение трудовой и производственной дисциплины, эксплуатация неисправного оборудования. Причем количество типов причин несчастных случаев отдельных групп различно и находится в пределах от 8 до 18. Удельный вес (Рк) причин, входящих в отдельную группу, рассчитывается по формуле:
Автоматизированные карты процессов системы управления охраной труда на основе методологии IDEF0
Система управления охраной труда в организациях - это часть общей системы управления (менеджмента) организации, обеспечивающая управление рисками в области охраны здоровья и безопасности труда, связанными с деятельностью организации, и формирующаяся с учетом Государственного стандарта ССБТ ГОСТ Р 12.0.006-2002. «Общие требования к управлению охраной труда в организации» [8]. Одним из основных звеньев этой системы является служба охраны труда. Служба охраны труда организации создается ее руководителем в форме самостоятельного структурного подразделения и подчиняется непосредственно руководителю организации или по его поручению одному из его заместителей.
Разработка и внедрение системы управления охраной труда в организации, как части общей системы менеджмента качества, как отмечалось ранее, должно отвечать требованиям международных стандартов, в том числе IDEF (информационное обеспечение) - IDEFO, IDEF3 и DFD [99].
Методология функционального моделирования IDEF0 - это технология описания системы в целом, как множества взаимозависимых действий или функций. Действие, обычно в IDEF0 называемое функцией, обрабатывает или переводит входные параметры (сырье, информацию и т.п.) в выходные, т.е. описывает определенный процесс. Важно отметить функциональную направленность IDEF0 - функции системы исследуются независимо от объектов, которые обеспечивают их выполнение. «Функциональная» точка зрения позволяет четко отделить аспекты назначения системы от аспектов ее физической реализации. Поскольку модели IDEF0 представляют систему как множество иерархических (вложенных) функций, в первую очередь должна быть определена функция, описывающая систему в целом - контекстная функция. Функции изображаются на диаграммах как поименованные прямо угольники, или функциональные блоки. Имена блоков обозначают действие и описываются с использованием глаголов или отглагольных существительных. Любой блок может быть декомпозирован на составляющие его блоки. Декомпозицию часто ассоциируют с моделированием «сверху вниз», однако это не совсем верно. Функциональную декомпозицию корректнее определять как моделирование «снаружи вовнутрь», в котором рассматривается система наподобие луковицы, с которой последовательно снимают слои [44,87].
Наиболее часто IDEF0 применяется как технология исследования и проекгирования систем на логическом уровне. По этой причине он, как правило, используется на ранних этапах разработки проекта, до IDEF3 моделирования для сбора данных и моделирования процесса «как есть». Результаты IDEF0 анализа могут применяться при проведении проектирования с использованием моделей IDEF3 и диаграмм потоков данных DFD.
В идеологии IDEF0, как и в практике менеджмента, устоялось представление процесса, представленного на рисунке 2.2.1. [44].
Рисунок 2.2.1 - Схема представления процесса Управляющие процессы - это те процессы, которые порождают ограничивающие рамки для оперативного управлении процессом. Например, требования политики организации, Законов РФ, государственных стандартов, стандартизированных методик и т.п. Эти требования «ограничивают» наши возможности в управлении процессом. В этом смысле они «управляющие».
Поддерживающие процессы - те процессы, которые порождают воздействие на процесс для достижения им заданных целей. По существу - это ресурсы управления. Изменяя их при управлении процессом, тем самым обеспечивается движение к цели. Например, повышая квалификацию персонала, изменяя организацию работы, вид сырьевого или производственного ресурса (оборудование), объем финансирования и т.п., осуществляется управление процессом.
В качестве выходов процессов СМК (системы качественного менеджмента) следует брать те цели, которые должны быть достигнуты при реализации процесса. Именно для достижения этих целей и осуществляется сам процесс и управление процессом. К сожалению, при создании СМК в качестве выходов стремятся указать все возможные (основные, неосновные, второстепенные и вообще не определяющие качество процесса) факторы. Это существенно усложняет управление процессами и нередко вызывает справедливое недовольство системой со стороны персонала (чисто психологический аспект отторжения излишнего документирования деятельности).
Очевидно, что СМК (система качественного менеджмента) - это организационная система, основная задача которой - организация управления деятельностью с позиции обеспечения ее качества. Следует заметить, что при отсутствии четко поставленной цели невозможно управлять процессом и всей системой в целом.
Процесс в соответствии со стандартом ISO 9001:2000 [11] рассматривается как деятельность по обеспечению требований, предъявляемых к процессу, т.е. на входе процесса - те требования, которые предъявляются к процессу, а на выходе - мера удовлетворения этих требований. Фактически на входе процесса нет ничего, автор «прикладывает» ко входу требования, которые предъявляет «к выходу» процесса. Например, если нужно выполнить определенные требования ко всему процессу, то эти требования рассматриваются как входные. А по существу, это не входные потоки в производственный процесс, а входная информация для управленца, в соответствии с кото рой он должен строить свою управленческую деятельность. И это главное в системе менеджмента - обеспечить выполнение предъявляемых требований к процессу. Таким образом, сам продукт процесса (материальный, информационный и пр.) не является главным, а главное - деятельность, что, как отмечалось ранее, является основой идеологии IDEF0. Требования к деятельности, т.е. к процессу, могут быть шире, чем к продукту. Требования к продукту являются частным случаем общих требований к процессу. Основными требованиями к процессу как к деятельности являются, как правило, обеспечение заданных показателей производительности, себестоимости, рентабельности, сроков выполнения работы, качества продукта и пр. Здесь управление реализуется по-другому: расстановкой персонала в соответствии с квалификацией, распределением ресурсов (не только сырьевых, но и производственных фондов) и пр.
Согласно ГОСТ 12.0.006-2002 ССБТ «Общие требования к системе управления охраной труда в организации» [8], СУОТ предназначена управлять рисками в области охраны здоровья и безопасности труда, связанными с деятельностью организации, т.е поддержание рисков на приемлемом уровне. Таким образом, основной целью создания системы управления охраной труда является обеспечение деятельности безопасности и гигиены труда в целях сохранения работников в процессе трудовой деятельности [61].
Оценка человеческого фактора с применением комплексных чисел
Информация, передаваемая человеком при речевом сигнале, характеризуется тем, что представляет собой импульсный сигнал, так как слова отделяются уровнем звука, либо паузой и кроме средней составляющей, пропорциональной составляющей, которая содержит спектр, содержит первую гармоническую составляющую, амплитуда которой пропорциональна количеству информации. Уровнеграмма речевого сигнала представлена на рисунке 2.4.1 [91]., сигнал является импульсным, его средняя составляющая и амплитуда гармонической составляющей пропорциональны количеству информации, поэтому амплитуда несет количественное значение информации.
Информативность модели выше, т.к. для информационных цепей на переменном токе несет в себе информацию о частоте. Так, для информационной цепи постоянного тока количество информации определяется как среднее (или действующее) значение при речевом сигнале /=/ф, для информационной цепи переменного тока I=A sin(ct t+ р).
При восприятии информации каждое слово характеризуется определенной количественной характеристикой (например, бит). При этом следует учитывать, что «емкость» каждого слова не одинаковая. Часть информации является совершенно новой для слушателя, поэтому возникают определенные трудности при ее восприятии (I sincot + р).
Определенный объем информации (частный набор слов, отрывок текста) воспринимаются человеческим мозгом через какой-то определенный промежуток времени, по мере их обработки сознанием, таким образом, данную картину можно представить в виде импульсов (не равномерные), которые можно представить в виде разложения в ряд Фурье [45] и описать некоторой средней составляющей I(t).
Рассматривая первую гармонику, можно охарактеризовать ее следующими параметрами — круговой частотой со и периодом Т.
Для расчета информационных параметров человеческого фактора используются уравнения для информационных токов и информационных напряжений с применением комплексных чисел в соответствии с уравнениями для постоянного информационного тока, последние из которых обоснованы в теории информационных цепей А.А. Денисовым и Д.Н. Колесниковым:
Сущность метода [57] состоит в том, что уравнения электрического состояния мгновенного значения информационного тока и напряжения на всех участках заменяются комплексными. Мгновенное значение напряжение на резисторном участке с сопротивлением R заменяется комплексом UR= RI по фазе совпадающим с током /. Мгновенное напряжение на участке с индуктивностью L заменяется комплексом jcoLI. Оператор j, здесь как множитель, указывает на то, что вектор напряжения UL повернут на угол +я72 по отно шеиию к вектору /. Следовательно, если на комплексной плоскости вектор напряжения UL направлен по оси действительных значений, то вектор тока / направлен по мнимой оси -j. При этом, если вектор UL занимает любое другое положение на комплексной плоскости, вектор тока / будет занимать по отношению к вектору Ui положение, определяемое углом -ПІ2.
Контурное уравнение электрического состояния цепи при последовательном соединении элементов т, L, и п, записанное с применением комплексных чисел, имеет видгде Z- комплексное сопротивление цепи.
Чтобы освободиться от мнимых составляющих в знаменателе, необходимо умножить и разделить правую часть уравнения на сопряженный комплекс сопротивления:Таким образом, информационное сопротивление с применением комплексных чисел представлено:Выводы
Преимущества оценки информационных параметров с применением комплексных чисел:1. Оценка человеческого фактора с применением комплексных чисел позволяет учесть импульсный характер информационного процесса (потока), например, при обучении и тестировании — «вопрос - ответ».2. Оценка человеческого фактора характеризуется одним параметром, который объединяет три основных характеристики человеческого фактора - информационное сопротивление ( .информационную ригидностью (L) и информационную память (п).3. Это позволяет рассчитывать сложные информационные цепи с учетом импульсных характеристик процессов, для теоретических расчетов и моделирования, включающих человека.4. Скорость передачи информации (I) оценивается не как средняя характеристика, а посредством первой гармонической составляющей речевых импульсов / = /max s\n((Dt + (р), при этом одновременно оцениваются круговая частота передачи импульсной речи (со), cos ср, учитывающий соотношение между L и п и амплитуда информационного тока, содержащая информацию об информационном сопротивлении.5. Предлагается наиболее простой и нетрудоемкий способ определения комплексного сопротивления Z, путем деления информационного напряжения на информационный ток:где АН - информационное напряжение на основе комплексных чисел; /—информационный ток на основе комплексных чисел. 6. Наличие сдвига (смещения) - cos(cp), позволяет определить соотношение информационной ригидности L и информационной памяти п.
Методика автоматизированной оценки информационных характеристик человеческого фактора
При проведении эксперимента в качества источника информации были использованы тесты, разработанные на основании «Типовой инструкции по охране труда для операторов и пользователей персональных электронно-вычислительных машин (ПЭВМ) и работников, занятых эксплуатацией ПЭВМ и видеодисплейных терминалов (ВДТ)» [19]. В качестве приемника информации выступали студенты 1 и 2 курсов общетехнического факультета ЧИПС и слушатели факультета повышения квалификации.
Для определения и исследования информационных параметров человека был проведен эксперимент, состоящий из двух частей.
Рисунок 7 — Структура последовательности решения задач экспериментаСхема замещения информационной цепи при взаимодействии приемника информации (опрашиваемых) с источником информации (тестом) представлена на рисунке 3.2.2 [62].
В первой части эксперимента перед студентами была поставлена задача ответить на тестовые вопросы, фиксировалось время с момента прочтения вопроса до момента дачи правильного ответа. При этом следует заметить, что студент не запоминает сам вопрос, а также ответ на этот вопрос, он читает его (время т) и затем начинает осмысливать его, находя знакомые слова (речь идет об информационной ригидности L — чем больше знаний понятийного аппарата тестируемого, чем больше знаний у него о данному предмету, тем меньше его информационная ригидность, следовательно, требуется меньше времени на ответ при этом повышается вероятность правильность ответа). Суть данной части эксперимента состояла в следующем:1. Для проведения эксперимента были разработаны тестовые вопросы, которые разбиты на 4 группы (по 12 вопросов в каждой). Причем вопросы относились к той или иной группе по следующему признаку: 1 группа - до 20 слов, 2 группа - 20-30 слов, 3 группа - 30-40 слов, 4 группа - свыше 40 слов.2. Измерялось время, которое исчислялось с момента прочтения вопроса, до момента формирования ответа, и включающее время на обдумывание материала и принятие решения. Затем проводилась проверка ответов и учитывалось только время правильных ответов. Далее, время усреднялось по каждой группе ответов и в результате были получены 4 временных отрезка - Ть Т2, Т3, Т4 - время реакции обучаемого на полученную информацию при тестировании в виде последовательности «вопрос-ответ», задаваемых с различной круговой частотой со, = 2л/Т. Это является особенностью данного способа.3. Экспериментальные данные обобщаются с помощью двух видов матриц, в столбцах каждой матрицы указываются фамилии обучающихся, в строках — номер группы вопросов, различных уровней сложности, элементы матрицы содержат соответственно среднее время и частоту правильных ответов на вопросы в каждой группе (ПРИЛОЖЕНИЕ Б).4. По результатам измерения времени определялись характеристики информационных процессов в замкнутой системе с помощью метода информационного анализа систем, а именно - информационное сопротивление т; информационная ригидность L, информационная память п тестируемого человека.
Следует заметить, в результате математических преобразований получено следующее выражение:тгде АН - информационное напряжение источника, / - информационный ток, Т— временной отрезок последовательности «вопрос-ответ».
В качестве единиц напряжения используются биты, получающиеся если использовать двоичные логарифмы, поскольку это обеспечивает хорошо интерпретируемую размерность всех других информационных величин [54].
При однократном достижении цели, т.е. при правильном ответе на вопрос, сквозь замкнутую систему проходит информация тц, численно равная напряжению источника: но- выбор начальных условий неизвестных величин. Они должны располагаться в действительной области и быть соизмеримы с корнями. Рассмотрим решение системы N нелинейных уравнений с m неизвестными [64]. Результаты расчетов приведены в ПРИЛОЖЕНИИ В.где х - вектор, составленный из переменных хьх2,.. . ,XN,b - вектор, составленный из правых частей уравнений,f(x) — соответствующая векторная функция их левых частей.Для решения систем в Mathcad применяется специальный вычислительный блок Given/Find (Дано/найти), состоящий из трех частей, идущих последовательно друг за другом:Given — ключевое слово;система, записанная логическими операторами в виде равенств и, возможно, неравенств;Find(xi, Х2...,Хщ) — встроенная функция для решения системы уравнений относительно переменных Xi, ..., xm.
Так как уравнение имеет бесконечное количество корней , MathCAD находит (с заданной точностью) только один из них, х0, лежащий наиболее близко к заданному начальному условию. Таким образом, для поиска корня средствами MathCAD требуется его предварительная локализация. Это свя
