Показатели эффективности СЧМ

Категория:
Эргономика


Показатели эффективности СЧМ

Наличие человека-оператора в СЧМ придает определенную специфичность этой системе, с точки зрения оценки ее эффективности. Качественные различия между человеком и машиной не исключают возможности рассматривать их в строго определенном отношении как звенья единой системы — СЧМ. Именно такой подход и лежит в основе эргономики. Он вовсе не требует -отождествлять деятельность человека с работой машин или приписывать последним характеристики, свойственные только человеку. Он позволяет при оценке эффективности рассматривать человека-оператора как специфическую «подсистему» более общей системы «человек-машина». Следует остановиться еще на одном моменте, связанном с понятием эффективности СЧМ. В эргономике почти не принято говорить об эффективности деятельности человека-оператора. В большинстве случаев речь ведут о качестве выполнения им тех или иных действий. При этом вводится та или иная мера качества (характеристики точности, время исполнения, характеристики надежности и т. д.). С точки зрения оценки степени приспособленности человека-оператора к выполнению поставленных задач понятие качества адекватно понятию эффективности. Поэтому в дальнейшем эти понятия используются как равноценные.

Изложенные выше особенности человека-оператора как подсистемы СЧМ приводят некоторых исследователей к необходимости характеризовать человеческую деятельность в составе какой-либо системы ее надежностью. Отсюда может возникнуть опасность смешения (и даже взаимного исключения) понятий эффективности и надежности. Чтобы не допустить ошибки, необходимо иметь в виду, что эффективность всегда связана с задачей, возлагаемой на систему, тогда как надежность связана с функционированием системы (элемента). Совершенно очевидно, что можно создать систему в высшей степени безотказную, восстанавливаемую и долговечную, однако из-за конструктивных недостатков она все же будет малоэффективной. Другой вопрос, когда речь идет об оценке влияния надёяйюсти как определенного свойства системы, связанного с отказами, на эффективность системы. Действительно, можно спроектировать весьма эффективную по своим возможностям систему, но если в ней будет много отказов, то в процессе эксплуатации она окажется малоэффективной. Следовательно, эффек-тивность^СЧМ существенно зависит и от надежности ее элементов. Сама по себе надежность элементов в отрыве от эффективности СЧМ не представляет какого-либо интереса. Поэтому судить о надежности или ненадежности элементов (подсистем) СЧМ следует по изменению показателей эффективности.

Рис. 1. Структура эргономических показателей

Полезность такого подхода состоит в том, что представляется возможность оценивать влияние надежности непосредственно на качество” выполнения частных и общих задач системы. Более того, представляется возможность разрабатывать определенные требования по надежности как к элементам, так и к системе в целом. Однако при этом не следует забывать, что не всегда удается легко найти взаимосвязь характеристик надежности и показателей эффективности.

Следует также отметить, что стремление производить оценку СЧМ в терминах надежности приводит к еще одной трудности, связанной с определением факта наступления отказа. Если учитывать не только полные отказй (работает, не работает), но и частичные (работает с выходом за допустимый уровень качества), то возникает проблема определения этих уровней. Если СЧМ строго детерминирована и работает в условиях неизменной среды без внешних воздействий (помех), то, исходя из заданной эффективности СЧМ в целом, указанные уровни могут быть определены и зафиксированы. В этом случае факт наступления отказа^может быть установлен сравнительно легко. Однако в большинстве случаев СЧМ работает в постоянно меняющейся среде и при наличии случайных воздействий (помех), поэтому допустимые уровни качества, определяющие факт наступления отказов, непрерывно изменяются. В этом случае следует осуществлять контроль не только за управляемым (контролируемым) параметром, но и за тем уровнем качества, который определяет наступление отказа.

Особенно трудно определить понятие частичного отказа в сложных системах, когда характеристики деятельности оператс^а многократно трансформируются в общий показатель СЧМ.

Эти замечания должны предостеречь специалистов по эргономике от излишнего оптимизма при оценке деятельности человека-оператора в СЧМ в терминах надежности.

Для оценки эффективности СЧМ необходима мера, выражающая в количественном отношении степень приспособленности системы к выполнению стоящей перед ней задачи. Мера эффективности называется показателем эффективности. Учитывая, что во многих источниках меру эффективности называют «критерием», можно считать, что понятия «показатель» и «критерий» в данном случае тождественны.

Выбор показателя эффективности в процессе проектирования системы, так же, как и формулировка задачи, является довольно сложным и ответственным делом. Наибольшую сложность при решении рассматриваемого вопроса представляет «множественность» показателя эффективности, обусловленная двумя причинами. Первая связана с его зависимостью от аналогичных показателей подсистем, определяющих иерархическую структуру СЧМ, а вторая — с необходимостью его оценки применительно ко всем задачам, возлагаемым на систему.

На рис. 2 изображена связь между техническими параметрами Р, частными* показателями подсистем 5 и показателем эффективности всей системы W. Если не ограничивать себя количеством подсистем, то можно оказаться перед необходимостью увязать большое количество частных показателей в общий показатель эффективности системы, что не всегда легко достигается. Но дело не только в этом. При попытке учесть множество показателей и технических параметров проектировщик сталкивается с непреодолимой трудностью решения многомерной задачи по оптимизации системы, требующей обоснования таких уровней частных показателей и значений технических параметров, при которых общий показатель системы достигает максимума (минимума).

Вторая причина возникновения указанных трудностей может быть проиллюстрирована следующим примером. Пусть организации, занимающейся воздушными пассажирскими перевозками, требуется заказать (приобрести) быстроходный и комфортабельный самолет. Какие трудности возникают при этом с точки зрения выбора показателя? Первая трудность состоит в том, что отсутствует достаточно обоснованная количественная мера понятия «комфортабельности». Однако даже если бы и была такая мера, то она имела бы единицы измерения, отличающиеся от единиц измерения скорости самолета. Последнее обстоятельство и является той главной причиной, которая не дает возможности поставленные две задачи (быстроходность и комфортабельность) оценивать одним общим показателем.

При выборе показателя эффективности целесообразно руководствоваться следующими положениями:
1. Выбранный показатель эффективности должен объективно характеризовать качество выполнения системой конкретной задачи, стоящей перед ней.
2. Показатель должен иметь ясный и однозначный физический смысл. Отсутствие физического смысла, например, в показателях типа отношения или произведения разноразмерных членов, приводит в конце концов к невозможности использования такого показателя в интересах оптимизации системы.
3. Показатель должен быть чувствительным (критичным) к тем параметрам и характеристикам, которые необходимо оптимизировать. Вместе с тем он должен быть достаточно прост для того, чтобы его можно было сравнительно легко вычислить и проанализировать.
4. Если структура построения СЧМ носит многоуровневый характер, то на каждом уровне системы должны быть сформулированы свои задачи и соответствующие им показатели (частные).
5. Частные показатели должны в той или иной мере характеризовать качество выполнения общей задачи системы. Иначе говоря, они должны быть выбраны таким образом, чтобы можно было «увязать» их в общий показатель. Общее число частных показателей не должно быть велико, так как в противном случае очень трудно «увязать» их в общий показатель и решить задачу оптимизации.

Рис. 2. Структура показателей эффективности.

В зависимости от специфики разрабатываемой СЧМ этот список может быть расширен, поэтому указанные требования нельзя абсолютизировать и их следует рассматривать только как рекомендации.

Что касается самой процедуры выбора показателей, то здесь нет какой-либо установившейся методики. Можно сформулировать лишь несколько общих положений. Выше отмечалось, что значения эффективности системы из-за различных обстоятельств являются случайной величиной.

Поэтому при формулировке задачи СЧМ в виде «достигнуть определенного результата» (при недостижении этого результата задача считается невыполненной) по схеме «все или ничего» за показатель эффективности можно принять вероятность выполнения задачи. Если обозначить через А событие, состоящее в том, что задача выполнена, то показатель эффективности есть вероятность появления события А:

W — Р (А). (1.2)

Из теории вероятностей известно, что при любом значении W в пределах 0 <№< 1 выполнение задачи может наступить, а может и не наступить. Однако чем выше значение W (чем оно ближе к 1), тем чаще (или быстрее) будет выполняться задача. Следовательно, W может характеризовать степень приспособленности системы к выполнению поставленной задачи. Рассмотренный показатель широко распространен, так как формулировка задачи в указанном виде встречается довольно часто.

Если задача сформулирована в виде «обеспечить максимум выпуска какого-либо продукта» (по схеме «чем больше, тем лучше»), то за показатель эффективности принимается среднее значение (или математическое ожидание) количества указанного продукта

W — М (У). (1.3)

Иногда в качестве показателя эффективности выбирается не абсолютное, а относительное значение W (например, процент обслуженных заявок в системах массового обслуживания). Рассматриваемый показатель применяется довольно широко, особенно в тех случаях, когда СЧМ может быть представлена как система массового обслуживания.

Одним из распространенных показателей является отношение эффективности к стоимости (отношение результатов к затратам)

К = W/C. (1.4)

При использовании этого показателя необходимо иметь в виду, что одна из двух величин (W или С) должна выступать в роли ограничения («дисциплинирующего условия»), так как с помощью этого показателя можно решать лишь две задачи: первая сводится к оценке возможности достижения максимума эффективности при заданной стоимости (стоимость—«дисциплинирующее условие»), вторая — к оценке возможности достижения заданной эффективности при минимальной стоимости (эффективность—«дисциплинирующее условие»).

При отсутствии «дисциплинирующих условий» показатель «эффективность — стоимость» может привести к принятию неверных решений

и оказаться несовместимым с показателями на высших уровнях иерархической структуры.

Особенно следует быть осторожным с этим показателем при принятии ответственных решений с серьезными последствиями. Например^ при рассмотрении малоэффективного оружия «с копеечной» стоимостью показатель «К» может быть довольно высоким. Однако может оказаться, что боевое использование такого оружия потребует либо огромных армий, либо огромных средств ( малоэффективного оружия потребуется большое количество), превышающих возможности государства. И тогда принятое решение на основе максимизации показателя приведет к нежелательным последствиям.

Несмотря на указанные недостатки показателя «эффективность — стоимость», правильное использование его позволяет в ряде случаев получить необходимые исходные данные для оценки системы.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум