Общие понятия о системном анализе

МИНОБРНАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение  высшего образования

«Тверской государственный технический университет»

Кафедра «Технологические машины и оборудования»

Реферат

по дисциплине: «Управление техническими системами»

на тему: «Общие понятия о системном анализе»

Выполнил:

студент 4 курса группы ТТ

Федотов Д.Б

Принял(а):

старший преподаватель

Купорова А.В.

Тверь 2020

Содержание:

Введение ……………………………………………………………………...….3

1.   Система «человек-машина-среда»…………………………………...…….. 4

2.   Основы классификации СЧМ…………………………………………….…5

3.   Цели науки……………………………………………………………………8

4.   Задачи науки………………………………………………………………….8

5.   Свойства эргономичности………………………………………….…...…..10

6.   Процессы связи…………………………………………………….…..……13

7.   ЧеловеккакзвеноСЧМ………………………………………………..…..16

8.   Заключение……………………………………………………………….....18

Список литературы……………………………………………………………..22

Введение

На определенном этапе своего развития для удовлетворения своих все возрастающих материальных и духовных потребностей человек начинает создавать искусственные орудия труда - “машины”. Получив в свое распоряжение огромные запасы энергии, новую технику и технологии, он неузнаваемо изменил свою жизнь, но вместе с тем оказался перед сложнейшей задачей - обеспечить эффективное, устойчивое и безопасное управление этой техникой.

1.   Система «человек-машина-среда»

Система “человек-машина-среда” - СЧМС представляет собой сложную многофункциональную систему, включающую неживую, живую материю и общество,  машину,  посредством которой он осуществляет трудовую деятельность, и среду на рабочем месте.

Рассмотрение человеко-машинной системы требует определенного семантического подхода. Прежде всего необходимо выделить ее основные компоненты на  (рис. 1).

Р и с. 1. Система “человек – машина – среда”

Структура СЧМС состоит из:

На рисунке наглядно представлены компоненты системы, соединенные между собой стрелками, символизирующими их влияние друг на друга.

Человек в системе «человек-машина-среда» (в производственных системах используется термин «человек-оператор») – человек, осуществляющий трудовую деятельность, основу которой составляет взаимодействие с объектом воздействия, машиной и средой на рабочем месте при использовании информационной модели и органов управления.

Машина в системе «человек-машина-среда» – это совокупность технических средств, используемых человеком-оператором в процессе деятельности.

Среда в системе «человек-машина-среда» – совокупность физических, химических, биологических и психологических факторов, воздействующих на человека на его рабочем месте в ходе его деятельности.

Окружающая среда характеризуется такими основными параметрами, как микроклимат, шум, вибрация, освещенность, запыленность, загазованность и т.д.

Социальная среда характеризуется социально– экономическими и политическими отношениями в обществе.

Человек и машина, при своем взаимодействии, составляют подсистему в рамках СЧМС, которая называется система “человек-машина” - СЧМ.

2.   Основы классификации СЧМ

Составляют четыре группы признаков:

1. целевое назначение системы;

2. характеристики человеческого звена;

3. тип машинного звена;

4. тип взаимодействия компонентов системы.

По целевому назначению СЧМ делятся на:

· управляющие, в которых основной задачей человека является управление машиной;

· обслуживающие, в которых задачей человека является контроль за состоянием машины;

· обучающие - выработка у человека определенных навыков;

· информационные - поиск, накопление или получение необходимой информации;

· исследовательские - анализ тех или иных явлений.

По характеристикам человеческого звена СЧМ делятся на:

·    моносистемы, в состав которых входит один человек;

· полисистемы, в состав которых входит целый коллектив и взаимодействующий с ним комплекс технических устройств.

Полисистемы можно подразделить на паритетные и иерархические (многоуровневые).

В паритетных системах между членами коллектива нет подчиненности и приоритетности. В иерархических СЧМ устанавливается организационная или приоритетная иерархия взаимодействия человека с техникой.

Деятельность человека-оператора представляет собой процесс достижения поставленных перед СЧМ целей, состоящий из упорядоченной совокупности выполняемых им действий.

Различают несколько типов операторской деятельности:

· оператор-технолог – человек непосредственно включен в технологический процесс;

· оператор-манипулятор – основная роль деятельности человека это сенсомоторная регуляция (управление манипуляторами, железнодорожным составом и т.д.);

· оператор-наблюдатель – классический тип оператора (диспетчер транспортной системы, оператор радиолокационной станции и т.д.);

· оператор-исследователь – исследователи любого профиля;

· оператор-руководитель – организаторы, руководители различных уровней, лица принимающие ответственные решения.

По типу машинного звена условно можно выделить два вида признаков:

· информационные - машины, обеспечивающие обработку информации и решающие задачи духовного плана;

· материальные – машины, обрабатывающие материальные носители.

По типу взаимодействия компонентов системы в СЧМ выделяют два вида:

· информационное – взаимодействие, обусловленное передачей информации от машины к человеку;

· сенсомоторное – взаимодействие, направленное от человека к машине для выполнения поставленной цели.

Трудовую деятельность человека в системах «Человек – машина – окружающая среда» (СЧМ) изучает наука эргономика.

Предмет исследования – конкретная трудовая деятельность человека, использующего машины.

3.  Цели науки

1. Повышение эффективности СЧМ, особенность системы достигать поставленной цели в заданных условиях и с определенным качеством (достижение достаточной производительности с минимальными затратами энергии, материалов и без потерь, являющихся результатом ошибок). Достигается путем изначального проектирования относительно безошибочно действующих СЧМ – создания эргономически совершенной техники, подготовки хорошо обученных кадров.

2. Обеспечение безопасности труда: неучитывание человеческого фактора при эргономическом проектирование оборудования может привести к опасным действиям человека – оператора, из-за невозможности правильного и своевременного выполнения операций (по вине подобных просчетов происходит: 75% авиационных катастроф; 80% дорожных происшествий; 90% аварий на железнодорожном транспорте).

3. Обеспечение условий для развития личности человека в процессе труда, которое может быть достигнуто грамотным распределением функций между человеком и машиной.

4.  Задачи науки

1. Эргономическое обеспечение проектирования СЧМ, которое включает:

– анализ трудовой деятельности оператора;

– распределение функций между человеком и машиной;

– оптимальная организация рабочего места;

– выбор технических средств в соответствии с предъявляемыми к ним требованиям;

– учет факторов производственной среды;

– определение социально-экономической эффективности проектирования СЧМ.

2. Разработка эргономических основ эксплуатации СЧМ:

– контроль и поддержание функционального состояния человека-оператора;

– организация рациональных режимов труда и отдыха.

3. Эргономическая оценка качества СЧМ: разработка критериев и показателей эффективности надежности СЧМ.

Основные направления эргономических исследований применительно к железнодорожному транспорту:

1. Снижение психологических нагрузок: автоматизация и централизация систем регулирования и контроля; обеспечение безопасности труда; надежность работы оборудования; снижение объема информации до нормы.

2. Обеспечение комфортной рабочей среды: приток свежего воздуха; комфортный световой и цветовой климат; отсутствие шума и вибрации; улучшение производственного интерьера.

3. Обеспечение удобства работы: удобное оборудование; удобная мебель; удобный инструмент; удобная спецодежда.

4. Рациональная организация производства: рациональное размещение оборудования; правильная организация рабочих зон; правильная организация труда и отдыха и бытового обслуживания.

5. Работа с кадрами: профессиональный отбор; обучение, обмен опытом; повышение квалификации.

6. Снижение физиологических нагрузок: автоматизация и механизация процессов производства; правильная организация рабочего места; правильный выбор и размещение органов управления; централизация процессов управления.

5.  Свойства эргономичности

– управляемость: свойство техники изменять эффективность выполнения человеком основной и вспомогательной работы при обеспечении необходимых технологических операций над предметом;

– обслуживаемость: свойство техники изменять эффективность выполнения человеком трудовых операций по приведению её в состояние готовности к функционированию и поддержанию этого состояния во времени;

– освояемость: характеризует эффективность приспособления техники к быстрому и высококачественному овладению её техническим и управляющим персоналом;

– обитаемость: эргономическое свойство техники, приближающее условия её функционирования к оптимальным с точки зрения жизнедеятельности работающего человека параметрам среды, а также обеспечивающее уменьшение или ликвидацию вредных последствий её воздействия на окружающую среду.

Показатели эргономические – показатели уровня качества изделия, используемые для определения соответствия изделия эргономическим требованиям и характеризующие систему «человек-машина-среда».

Эргономические свойства системы «человек-машина-среда» – свойства структурных функциональных элементов системы, обусловленные характеристиками человека; подразделяются на базовые (анатомические, биомеханические, физиологические, психофизиологические, социокультурные) и производные (социальные ориентации и мотивационные установки, знания, умения, навыки, характеристики психофизиологических систем адаптации к определенным условиям деятельности – ее интенсивности, микроклиматическим факторам, социальным факторам, уровню риска).

Эргономическая норма – функциональный оптимум, под которым понимают протекание всех процессов в системе «человек-машина-среда» с наиболее возможной слаженностью, надежностью, экономичностью и эффективностью.

Для достижения эргономической нормы необходимы в каждом конкретном случае изучение, проектирование и формирование таких эргономических свойств процесса, средств и условий трудовой деятельности человека, которые обеспечили бы необходимое качество этой деятельности по критериям ее результативности и минимизации расхода человеческого ресурса – уровней психологического и физиологического напряжения, времени профессиональной подготовки, сохранности здоровья, удовлетворенности трудом.

Критерии эргономичности – показатели использования живого труда человека:

1. Производительность труда: затраты времени на выполнение человеком единицы труда.

2. Качество труда: точность и безошибочность выполнения единицы труда;

3. Тяжесть (напряженность) труда: степень совокупного воздействия всех факторов рабочей среды на здоровье и работоспособность человека.

Любая подобная система – это своего рода микроэлемент макросистемы, в роли которой выступает система производительных сил или производственная социотехническая система (любая организационная и техническая система, содержащая в себе в качестве элемента человека либо учитывающая его в составе производственного коллектива). Поэтому в системе «человек-машина-среда» проявляется ряд общих закономерностей развития производительных сил, которые обусловлены наличием в них материального (прежде всего технического) и субъективного (человеческого) начал. Одна из таких закономерностей касается определяющих моментов производительности общественного труда. Производительность общественного труда на каждом уровне развития производительных сил определяется, во-первых, совершенством техники, а во-вторых, накопленным производственным опытом людей, их навыками к труду. Все это находит свое отражение в эффективности системы «человек-машина-среда».

Так как человек и техника являются основными элементами производительных сил, проблему «человек-машина» можно считать центральной проблемой научно-технической революции. Эта проблема решается исходя из анализа трудовой деятельности человека и может исследоваться как проблема «субъект труда – средства труда».

Субъект – философское обозначение такой позиции человека в его деятельности, которая выражается в его активности, основанной на сознании и самосознании, на целеполагании и избирательности, осуществляемыми свободно, а не под влиянием биологических потребностей; тем самым субъект есть социокультурное образование, выражающее практическую и духовную позиции человека, обретенные им в историческом процессе выделения общества из животного мира и обретаемые индивидом всякий раз в процессе его социализации, приобщения к культуре.

Техника представляет собой совокупность материальных искусственных средств целесообразной деятельности людей. Развитие техники на определенном этапе наталкивается на ограничение психофизиологических возможностей человека, и тогда происходит скачок в развитии техники, сущность которого – передача человеком техническому средству выполнения соответствующей функции своей деятельности. Точнее, человек передает техническому средству не сами функции производственной деятельности, а их непосредственное выполнение. Человек перемещается из сферы непосредственного участника в производственном процессе в сферу опосредованного участия.

В эргономическом исследовании трудовой деятельности обобщаются различные частные описания этой деятельности как системы, образованной предметом, средствами, субъектом и связывающим их в единое целое процессом труда. Базируясь на фундаменте психологии, эргономика рассматривает труд в виде двух взаимодействующих планов: внешнего и внутреннего. Во внешнем плане субъект труда предстает как организатор процесса труда, обеспечивающий в меру своей работоспособности и квалификации определенное количество и качество труда. Результатом являются разнообразные продукты, полученные путем технологических преобразований предмета труда в процессе материальных и информационных взаимодействий с субъектом труда, опосредованных орудиями труда. Во внешнем плане деятельности реконструируется и материализуется также и ее внутренний план, представляющий собой образно-понятийную модель деятельности субъекта.

Эргономическое проектирование деятельности обосновывает выбор средств и путей обеспечения высокопроизводительного и одновременно гуманного труда, гарантирующего высокое качество продукции.

Функционирование системы «человек-машина-среда» происходит в определенных социальных условиях. Отношения системы и социальных условий выступают как отношения содержания и формы. Социальные условия образуют историческую форму ее существования, функционирования и развития. Как и любая форма по отношению к содержанию, социальные условия не могут изменить логику развития системы – они могут лишь ускорить либо замедлить это развитие. Поэтому анализ системы можно проводить до некоторой степени абстрагируясь от социальных условий, однако ее развитие может быть полностью понято лишь в контексте целостного развития общества.

6.  Процессы связи

Взаимодействие – процесс влияния тел друг на друга, наиболее общая, универсальная форма изменения их состояния. Взаимодействие определяет организацию системы, в которой оно проявляется. Во всякой целостной системе взаимодействие тел сопровождается взаимным отражением свойств. При описании человека, машины и среды в условиях их взаимодействия (в условиях системы) мы наблюдаем их взаимное влияние и взаимную перестройку, так как и человек, и машина, и среда тоже представляют собой системы, только более низкого порядка.

Для большинства систем характерно наличие в них процессов передачи информации и управления. Система «человек-машина-среда» высокоорганизованная, а ее управление является функцией такого рода систем. Управлению присущи сбор и обработка информации, ее анализ, установление цели деятельности и выработка способа ее достижения, а также контроль за деятельностью.

Информация представляет собой меру организации системы. Если в предмете происходят изменения, отражающие воздействия другого предмета, то можно сказать, что первый предмет становится носителем информации о втором предмете. Без информации невозможна обратная связь как основной элемент управления, означающий обратное воздействие управляемого процесса на управляющий орган, будь то человек или машина. Здесь основную роль в переработке информации в рамках системы «человек-машина-среда» играет человеческий мозг, свойство которого отражать и познавать внешний мир предстает как звено в развитии процессов, связанных с передачей и переработкой информации.

Деятельность человека-оператора – процесс, осуществляемый оператором для достижения поставленных перед данной системой целей и состоящий из упорядоченной совокупности действий человека. Процесс деятельности протекает как ряд элементов деятельности в последовательности, соответствующей иерархии «цель – программа действий». Каждой цели соответствует программа действий более высокого порядка. Модель действия определяется как «сравнение – измерение – обратная связь».

Качество деятельности человека-оператора – совокупность свойств деятельности оператора, обусловливающих ее выполнение в конкретных условиях.

Надежность человека-оператора – свойство человека сохранять работоспособное состояние в течение требуемого интервала времени. Надежность обеспечения своевременной деятельности оператора (P_св) определяется по формуле:

где N_н.р.з – количество несвоевременно решенных задач, N – общее число решаемых задач.

Ошибка оператора – неправильное выполнение или невыполнение оператором предписанных действий.

Надежность безошибочной (предписанной) деятельности оператора (P_пр) определяется по формуле:

где N_ош – количество ошибочно решенных задач, N – общее число решаемых задач.

Рабочее место оператора – часть пространства в системе «человек-машина-среда», оснащенная средствами отображения информации, органами управления, вспомогательным оборудованием и предназначенная для осуществления деятельности оператора.

Постоянное рабочее место – место, на котором работник находится большую часть своего рабочего времени (более 50 % времени смены или более 2 ч непрерывно).

Непостоянное рабочее место – рабочее место, на котором человек-оператор находится меньшую часть своего рабочего времени (менее 50 % времени смены или менее 2 ч непрерывно).

Средство отображения информации – это устройство в системе «человек-машина-среда», предназначенное для восприятия оператором сигналов о состоянии объекта воздействия, всей системы, а также управления ими.

Средства отображения информации предназначены для различных анализаторов человека-оператора (зрительный, слуховой, тактильный и т. п.) и предоставляют собой сигнализаторы, мнемосхемы, мониторы персональных компьютеров.

Орган управления – техническое средство в системе «человек-машина-среда» для передачи управляющих воздействий от оператора к машине.

Технические средства разрабатываются в расчете на различные части тела человека-оператора (руки, ноги, пальцы и т. д.). К ним относятся кнопки, тумблеры, выключатели, педали, руль, мышь, джойстик, тачпад, трекбол.

7.   Человек как звено СЧМ

Человек — двойственен по своей природе, также как и окружающий мир, он состоит из двух составляющих материальной (физиологии) и духовной (психологии).

Человек, это очень сложная информационно-энергетическая система, которая только на несколько процентов состоит из физического тела и на 95% - из информационно-энергетических слоев подсознания.

Катастрофичность пути человеческой жизни сама по себе есть следствие, а не причина. Это лишь последствие нарушения законов через их неведение или ложное толкование.

Внешний мир по отношению к человеку пассивен. Сам человек своей волей действует на него. Поэтому враждебность или благоприятность какого-либо фактора внешнего мира зависит от самого человека. Он может сделать соприкосновение с этим фактором гармоничным или негармоничным.

В качестве основной физиологической характеристики человека рассматриваются: его ощущения, которые преобразуют сигналы окружающей среды в количественные и качественные показатели процесса приема и частичной переработки информации человеком, а также управляющие движения, обеспечивающие взаимодействие человека с окружающей средой.

К группе психологических характеристик, относятся две наиболее важные — память и мышление.

Очень важным элементом, формирующим направление деятельности человека, является цель.

Цель — это регулятор деятельности человека — это то, чего еще реально нет, но что должно быть получено в итоге деятельности. Цель выступает как опережающее отражение будущего результата этой деятельности. Чтобы преобразовать предмет труда в продукт, человек должен не только представлять себе будущее состояние этого предмета, но и получать информацию о его изменениях в процессе преобразования.

Прием информации представляет собой процесс, имеющий, два уровня:

Первый (материальный) -- это уровень восприятия физических явлений, выступающих в роли материальных носителей информации (показания приборов и пр.).

Второй (идеальный) -- это уровень, который обеспечивает декодирование воспринятых сигналов и формирование на этой основе информационной модели управляемого процесса и условий, в которых этот процесс протекает. Информационная модель представляет собой синтез воспринимаемой информации и информации, извлекаемой из памяти.

Заключение

Уровень решения проблем обеспечения безопасности жизнедеятельности человека в любом современном государстве может служить наиболее достоверным и комплексным критерием для оценки как степени экономического развития и стабильности этого государства, так и для оценки нравственного состояния общества.

Это объясняется тем, что глубокое и всестороннее решение сложных проблем, порожденных научно-техническим прогрессом, требует громадных капиталовложений и высокой культуры производства, а следовательно, под силу только экономически высокоразвитому, стабильному государству, обладающему мощным научно-техническим и интеллектуальным потенциалом.

С другой стороны, решение проблем безопасности требует активного участия всех членов общества, высокого гражданского самосознания, готовности к ущемлению сегодняшних интересов, а иногда к определенному ограничению индивидуальных свобод, во имя жизни человека и развития будущих поколений.

Это возможно только в обществе, организованном на принципах высокой нравственности и культуры. Реализация этих принципов может быть достигнута на основе тщательно проработанной и организованной непрерывной системы образования и воспитания, охватывающей все ступени образования от дошкольного воспитания до системы повышения квалификации и переподготовки кадров.

Особо остро проявляются проблемы обеспечения безопасности человека непосредственно на предприятиях, где зоны формирования различных опасных и вредных факторов практически пронизывают всю производственную среду, в которой осуществляется трудовая деятельность персонала.

В то же время проблемы обеспечения безопасности рабочих на современном предприятии можно условно разделить на проблемы, характерные для любого объекта хозяйственной деятельности, и проблемы, связанные со спецификой технологических процессов, организации производства и дислокации предприятий.

Так, характерной особенностью современного производства является применение на одном предприятии, в цехе, а часто и на производственном участке самых разнообразных технологических процессов, сложных по своей физико-химической основе, реализуемых на современном высокопроизводительном оборудовании с использованием широкой номенклатуры технологических материалов. При этом современному производству свойственна также быстрая смена технологий, обновление оборудования, внедрение новых процессов и материалов, которые часто недостаточно изучены с точки зрения негативных последствий их применения.

На большинстве предприятий широко применяются высокотоксичные, легковоспламеняющиеся вещества, различного рода излучения, технологические процессы зачастую сопровождаются значительными уровнями шума, вибрации, ультра- и инфразвука, жесткими и стабильными параметрами микроклимата, большинство операций производится в условиях высокого зрительного напряжения, запыленности и загазованности.

В то же время на многих предприятиях используются высокомеханизированное и автоматическое оборудование, оснащенное электронно-вычислительной техникой, поточно-механизированные линии, роботы и манипуляторы с программным управлением и другие современные станки и оборудование. В связи с этим увеличивается потенциальная опасность возникновения травмоопасных ситуаций, степень риска возникновения профессионального заболевания, существенного воздействия условий труда на состояние здоровья работающих.

Иными словами, все это разнообразие, сложность и новизна технологий определяют в свою очередь многообразие, сложность и новизну проблем безопасности, причем решать их часто приходится в сжатые сроки, не прерывая производство.

Сложность технологических процессов, высокие требования к точности технологических режимов в значительной мере исключают возможность непосредственного воздействия на технологические процессы для повышения безопасности, т. е. исключается «борьба в источнике».

Поэтому центр тяжести мероприятий переносится на создание новых технологий, а также устройств, снижающих вредное влияние технологических процессов на обслуживающий персонал, на создание эффективных организационных и управленческих воздействий.

Таким образом, учитывая вышеизложенное, можно говорить об актуальности, необходимости и одновременно значительной методологической сложности изучения проблем производственной безопасности.

Из огромного объема информации должен быть выбран материал, изучение которого позволит сформировать у обучаемого четкое понимание источников возникновения конкретной опасности, а также устойчивые знания методов и средств ее минимизации. Очевидно, для методически правильного выбора изучаемого материала необходимо опираться на концептуальные предпосылки, важнейшими из которых являются следующие:

Первая -- все проблемы возникают в системе «человек -- машина -- среда», следовательно, для их понимания необходимо изучить все звенья этой системы, имея в виду, что каждое может являться источником опасности.

Вторая -- последовательность решений проблем производственной безопасности состоит из реализации трех групп задач: анализ, прогнозирование, моделирование источников возникновения опасностей, разработка методов и средств защиты и, наконец, ликвидации последствий ее проявления.

Третья -- для обеспечения высокого уровня безопасности технологических процессов и благоприятных условий труда на производстве необходимо использовать все методы и средства, включая технические, организационные, правовые и экономические.

Учет этих концептуальных предпосылок может облегчить выбор информационного материала, и методически оправдано излагать его для изучения всего комплекса вопросов, обеспечивающих эффективное решение проблем производственной безопасности и охраны труда.

Список литературы:

1. Белов С. В. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для ВУЗов/ С. В. Белов, И. В. Ильницкая и др.; 7-е издание; М.: Высшая школа, 2007 г. — 616с.

2. Кукин П. П. Безопасность жизнедеятельности. Безопасность технологических процессов и производств (Охрана труда): Учеб. пособие для вузов / П. П. Кукин, В. Л. Лапин, Н. Л. Пономарев и др. - 2-е изд., испр. и доп. М.: Высш. шк., 2002. - 319 с.

3. http://www.grandars.ru/shkola/bezopasnost-zhiznedeyatelnosti/sistema-chelovek-sreda-obitaniya.html

4. http://www.humanecology.ru

5. http://slovari.yandex.ru

6. http://library.tuit.uz/lectures/biotexn_sist/logistika.htm