В своих исследованиях авторы приводят различные причины возникновения аварийных ситуаций на производстве, однако большинство из них сходятся во мнении, что основной причиной является человеческий фактор. Так D. Richard Kuhn в своем исследовании отмечает, что причиной более 59 % аварий для автоматизированных систем управления обусловлены некорректными действиями операторов [13]. К.Б. Пуликовский по результатам анализа аварийности и случаев травматизма на опасных производственных объектах установил, что человеческим фактором обусловлены более 70 % аварий [10].
Именно поэтому при подборе персонала на должность оператора встают вопросы, связанные с оценкой профессиональной пригодности и способности к совершенствованию их профессиональных качеств. В связи с тем, что при профессиональном отборе операторов для управления подвижными объектами в эргатических системах имеют место ограничения на время и стоимость предварительных испытаний, становится актуальным использование информационных технологий для этих целей. Наиболее эффективными, по мнению современных исследователей, представляется применение систем поддержки принятия решений [9]. Составной частью базы данных такой системы становится комплекс тестов, необходимых для оценки профессионально важных качеств (ПВК) оператора. Одним из наиболее важных является оценка времени реакции на изменение пространственного положения объекта [6].
Цель исследования – разработка метода оценки способности к обучению операторов человеко-машинных систем, что позволит улучшить подбор кадров на операторские должности.
Материалы и методы исследования
Одним из наиболее важных параметров, характеризующих эффективность операторской деятельности, является способность оператора корректировать свои действия [8], поддерживая на выходе заданные параметры объекта управления. Для оценки этой способности широко используется метод определения времени реакции на движущийся объект (РДО), что позволяет оценить способности к саморегуляции и прогнозированию, уровень взаимоотношения процессов возбуждения и торможения в нервной системе человека [2, 12].
Для оценки времени реакции на движущийся объект испытуемому на экране видеомонитора предъявляют окружность, на которой помещена метка и точечный объект. Точечный объект движется с заданной скоростью по окружности, в момент предполагаемого совпадения положения движущегося точечного объекта с меткой испытуемый нажимает кнопку фиксации положения точечного объекта. Движение точечного объекта прекращается, а затем возобновляется через заданное время. Вычисляют ошибку несовпадения зафиксированного положения точечного объекта и метки – время ошибки запаздывания с положительным знаком или упреждения с отрицательным знаком. Оценку времени реакции Тр человека на движущийся объект вычисляют как среднеарифметическое значение по формуле [5]:
где ti – i-я ошибка запаздывания с положительным знаком или упреждения с отрицательным знаком, мс; n – число остановок точечного объекта в области положения метки.
В процессе тестирования испытуемый, оценивая результат своего текущего действия с учетом предыдущего, вносит коррективы в свои действия, стремясь достичь совмещения положения точечного объекта с меткой. Это соответствует рассматриваемой в теории управления замкнутой системе с обратной связью (ОС). При этом сложно оценить влияние ОС на результат регулирования, так как не представляется возможным оценить характеристики разомкнутой системы.
В то же время рассмотренный способ тестирования РДО, как отмечает А.В. Песошин [7], вследствие указанных выше причин не позволяет определить истинный уровень соотношения процессов возбуждения и торможения в нервной системе человека.
С этой целью А.В. Песошиным и соавт. предложен способ оценки времени реакции человека на движущийся объект, в котором при фиксации испытуемым положения точечного объекта в момент предполагаемого совпадения его положения с меткой величина отклонения положений точеного объекта и метки определяется, но движение точечного объект по окружности не останавливается [4]. В теории управления это соответствует разомкнутой системе без ОС.
Из анализа рассмотренных способов тестирования следует, что при тестировании без ОС испытуемый фиксирует момент предполагаемого совпадения положений точечного объекта и метки, исходя из своих генетически обусловленных характеристик восприятия времени и пространства. При использовании метода с ОС испытуемый оценивает каждый свой текущий результат, корректирует его, тем самым приобретает некоторый навык, то есть обучается.
Для оценки обучаемости предложено выполнить тестирование времени РДО в два этапа. На первом этапе тестирование выполняется без ОС, на втором этапе – с ОС. Оценка способности к обучению вычисляется по формуле [11]
где Тp1 – оценка времени реакции человека на движущийся объект в тесте без ОС; Тp2 – оценка времени реакции человека на движущийся объект в тесте с ОС.
Схема процесса зрительно-моторного слежения, типичного для теста РДО, учитывающая влияние обучения, представлена на рис. 1.
Рис. 1. Схема процесса зрительно-моторного слежения в тесте РДО. Обозначения величин в тексте
Согласно представленной схеме, функцией оператора является анализ и управление положением объектом управления (ОУ) – движущимся точечным объектом на экране. Параметрами процесса слежения являются:
– К1 – передаточная функция, определяемая врожденными генетически обусловленными характеристиками оператора;
– К2 – передаточная функция, определяемая на основе приобретаемого в процессе управления опыта оператора;
– x(t) – задающее воздействие (действие оператора), фиксирующее положение метки на экране компьютера;
– y(t) – результат попытки теста, т.е. величина несовпадение положений точечного объекта и метки;
– e(t) – корректирующее воздействие, формируемое в процессе работы оператором;
– g1(t) – воздействие внешней среды.
Результаты исследования и их обсуждение
Для реализации способа оценки способности к обучению разработана компьютерная программа тестирования на базе открытой графической библиотеки OpenGL. В качестве аппаратной платформы был использован системный блок Mac mini на базе двухъядерного процессора с частотой 2,5 ГГц с установленной на нем операционной системой Mac OS X. Для отображения информации в процессе тестирования использовался сенсорный монитор DELL ST2220T. В качестве пульта испытуемого было применено USB-совместимое устройство ввода.
В обследовании приняли участие 74 необученных практически здоровых испытуемых в возрасте от 19 до 22 лет с нормальным или скорректированным зрением. На каждом этапе испытуемые выполнили в соответствии с рекомендациями [3] серии по 13 измерений, 3 начальных результата из анализа и обработки исключались. Измерения проводились в светлое время суток в первой половине дня с 9 до 12 часов.
Статистическая обработка результатов измерений выполнялась с использованием электронных таблиц Microsoft Excel.
Для оценки групповых результатов оценок способности к обучению в соответствии с ГОСТ Р ИСО 16269–7–2004 [1] вычислена точечная оценка медианы распределения результатов вычислений М, равная 1,39, и доверительный интервал для медианы при уровне доверия 95 % [1,14; 1,95].
Результаты обработки измерения способности к обучению в группе испытуемых представлены на диаграммах.
а
б
Рис. 2. Диаграммы распределения результатов измерений: а – вариационный ряд результатов теста РДО без ОС, мс; б – значение способности к обучению принятия решения; N – номер испытуемого в вариационном ряде
а
б
Рис. 3. Диаграммы распределения результатов измерений: а – вариационный ряд результатов теста РДО c ОС, мс; б – значение способности к обучению принятия решения; N – номер испытуемого в вариационном ряде
Для оценки корреляции значений теста РДО без ОС со способностью к обучению рассчитан коэффициент корреляции Пирсона, который оказался равным –0,44, что свидетельствует о слабой корреляции результатов.
Для оценки корреляции значений теста РДО с использованием ОС был рассчитан коэффициент корреляции Пирсона, который оказался равным –0,02, что практически свидетельствует об отсутствии корреляции результатов.
Таким образом, на основании показателя корреляции способности к обучению от теста без ОС, показано, что есть основание предположить, что существует зависимость способности к обучению от соотношения процессов возбуждения и торможения в центральной нервной системе.
Заключение
Разработан метод оценки способности операторов к обучению, позволяющий производить проверку профессиональной пригодности. Данные эксперименты и полученные зависимости позволяют при тестировании оценить целесообразность обучения.
Таким образом, показано, что соотношения процессов возбуждения и торможения в центральной нервной системе оказывают существенное влияние на способность оператора корректировать свои действия в процессе обучения. Испытуемые с преобладающими процессами торможения обладают наименьшей способностью к обучению, чем люди с уравновешенным или высоким показателем нервного возбуждения. Наилучшие результаты показали испытуемые, обладающие уравновешенными процессами возбуждения и торможения.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и образования Российской Федерации в рамках реализации ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы» (государственный контракт № 16.552.11.7089 от 12 июля 2012 г.) с использованием оборудования ЦКП «ЭБЭЭ» ФГБОУ ВПО ПГТУ.
Рецензенты:Роженцов В.В., д.т.н., профессор кафедры проектирования и производства электронно-вычислительных средств, ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет», г. Йошкар-Ола;
Рябов И.В., д.т.н., профессор кафедры проектирования и производства электронно-вычислительных средств, ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет», г. Йошкар-Ола.
Работа поступила в редакцию 14.10.2013.
Библиографическая ссылка
Курасов П.А. ОЦЕНКА СПОСОБНОСТИ К ОБУЧЕНИЮ ПРИ ЗРИТЕЛЬНО-МОТОРНОМ СЛЕЖЕНИИ // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 10-8. – С. 1694-1698;URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=32645 (дата обращения: 19.04.2024).