Общая модель Ч-подсистемы (модели эргономических показателей технических систем на основе аксиоматической теории надежности)

В инженерной психологии при оценке эргономических показателей качества используется несколько подходов. К ним относятся дискурсивный, функциональный, нормативный и структурный подходы. Между подходами наблюдается различие по виду используемых математических моделей. Но человек как объект подходов един по своей природе, и возникает вопрос синтеза подходов на основе АТН.

Дискурсивный подход использует естественные языки, построенные на буквах и словах или на их кодовых эквивалентах — знаках, символах, условных обозначениях, числах, понятиях психологии (потребностях, эмоциях и др.).

Если иметь в виду, что язык может быть охарактеризован как размытое множество Qg нечетких понятий и вероятностно-взвешенных представлений (согласно вероятностной модели на основе вероятностной логики), то дискурсивному подходу присуща логико-статистическая (вероятностная) модель вида

где 5Л, Sc множество логических и статистических (вероятностных) отношений, заданных на Qg.

Вероятность выключения тумблера летчиком определится из следующего выражения:

В функциональном подходе широко применяется множество (2Ф свойств: пространственных L (длины пальцев, расстояния между ними), массовых М (вес), временных Т (время реакции и ее длительность, период повторения), световых Wv (яркость, светлота), электрических VE (биоэлектрические показатели, электромагнитные солитоны), химических Wx (запах, вкус), тепловых W( (тепло, холод), а также и других свойств, в том числе скомбинированных из приведенных (например, давление):

Для описания этих свойств в форме возможных связей ощущений со стимулами используется множество функциональных отношений 5Ф, проявляющихся в виде степенных, логарифмических и графических зависимостей. Они действуют, например, как закон Вебера — Фехнера — эмпирический психофизиологический закон, в соответствии с которым интенсивность ощущения пропорциональна логарифму интенсивности стимула. Имеются соотношения, описывающие рефлексы, законы поведения, созданы модели взаимодействия человеческих факторов (свойств).

С учетом записи (9.2) обобщенная теоретико-множественная модель Хф функционального подхода принимает вид

Структурный подход состоит в описании с помощью определенной системы символов и правил их комбинаций взаимосвязей между различными сторонами изучаемого явления.

Для структурного описания интеллекта, памяти, эмоций, процессов коммуникационных взаимодействий и т.д. создают и применяют множество моделей. В их числе имеются следующие модели — психическая, концептуальная, эмоциональных состояний оператора в гипнозе и многие другие, сводимые в конечном счете к информационным моделям. Так как в моделях широко используется многозначный термин «информация» и, кроме того, информационная терминология буквально наводнила психологическую литературу, проанализируем содержание этого важного термина.

Под информацией следует понимать: 1) сообщение, выделенное из некоторого множества сообщений; 2) запись выбора между двумя равновероятностными простыми альтернативами; 3) особый вид энергии, меру неоднородности в ее (или вещества) распределении в пространстве и времени или в виде тех или иных полей, воспринимаемых человеком с помощью органов чувств, различной измерительной аппаратуры; 4) количество воспринятых сообщений или любую монотонную функцию от их числа;

5) заданную функционалом количественную меру устранения неопределенности посредством энтропии или негэтрогши; 6) определяемую алгоритмом на основе условной энтропии и логико-статистических отношений меру, позволяющую однозначно преобразовать один объект (множество) в другой объект (множество); 7) при оценке эмоциональной деятельности оператора: «значимость — ценность и значимость — тревожность»; 8) эвристическую меру неформализуемых систем, определяемых комбинацией определений 1—7, являющуюся математической моделью. И наконец, информация определяется как «сведения сообщения, данные независимо от формы их представления» согласно Федеральному закону от 27 июля 2006 г. № 149-ФЗ «Об информации, информационных технологиях и оза- щите информации» (ред. от 6 июля 2016 г.).

Из приведенных определений информации можно сделать вывод, что термин «информация», как и термин «информационные модели», основывается на множествах: 1) пространственных L, массовых Л/, энергетических W свойств, что следует из определений, сгруппированных под цифрой 2 (см. гл. 1, 2), статистических Sc, логических 5Л, функциональных 5Ф отношений и их комбинаций, это следует из определений 1 —7, которые можно синтезировать в рамках теоретико-множествен ной модели Х„:

Отметим, что с точки зрения математических моделей «непроходимой пропасти» между подходами не существует. Так, от функциональных моделей возможен гибкий переход к статистическим и комбинированным моделям: функционально-статистическим ХФС, логико-статистическим А.лс и т.п.

О тенденции к комбинированию и слиянию моделей свидетельствует тот факт, что трактовка некоторых психофизических понятий со временем претерпела изменения. Например, порог чувствительности ранее определялся как точка в континууме стимулов, а теперь он определяется как зона в стимульном пространстве, т.е. имеют место модели

Другие факты, подтверждающие тенденцию к слиянию моделей, таковы. Это привлечение к рассмотрению проблемы шкалирования теории статистических решений, использование номинальных шкал. По об этом уместнее говорить при рассмотрении нормативного подхода.

Задачей нормативного подхода является определение наиболее эффективного, оптимального пути достижения поставленной цели. Этот подход применяется при анализе процессов принятия решений человеком, при выборе оптимальной стратегии поведения в тех или иных операциях (ситуациях) и т.п.

Математическим инструментом нормативного подхода служит планирование эксперимента (ПЭ). Известны примеры его использования в решении проблемы выявления психологических механизмов целеобразования и алгоритмизации их функционирования, при анализе попыток формализации процесса принятия решений и многих других. ПЭ является, по сути, основой психологических экспериментов.

В ПЭ широко используются модели, обогащается само понятие «модель». В основе любой модели лежат предпосылки, постулаты, аксиомы и др., которые подразумеваются или непосредственно формулируются. Взгляд на модель в процессе развития ПЭ претерпевал изменения по мере становления его как научного направления. Вначале логическое обоснование с применением логико-статистической модели породило статистическую теорию ПЭ. Затем ПЭ вступило в стадию функциональных моделей, использующих дифференциальные уравнения. После этого последовала стадия полиномиального моделирования, характеризующаяся применением статистических, логических, функциональных моделей, их комбинаций. Были выполнены работы в области предварительного планирования экспериментов, разработки методологии ПЭ, сформировался взгляд на модель как на нечеткое многозначное понятие. Это понятие составляет пирамиду ПЭ, характеризуемую множеством научных связей с другими теориями. Затем возник паттерн-анализ, в котором используется множество динамических моделей ХА для предсказания будущих событий. Из сказанного можно заключить, что ПЭ выступает как обобщение предыдущих применений математических моделей в инженерной психологии, которое можно записать в форме теоретико-множественной модели X = (Q, 5), где Q = {Qg, L, М, Т, Wv, WE, Wx, Wt} — множество свойств; S = {б'с, 5Л, 5Ф, 5д} — множество отношений.

Граф переменных эргономических показателей качества такой же, как a-граф переменных Q-модели качества ТС (рис. 9.3), а граф модели оценки эргономических показателей качества аналогичен (3-графу методов оценки качества и надежности ТС Q-модели (рис. 9.4).

а-Граф переменных Q-модели качества ТС

Рис. 9.3. а-Граф переменных Q-модели качества ТС:

М, Г, L, W, Р — подмножества соответственно массовых, топологических (пространственных), временных, энергетических и функциональных свойств ТС

P-Граф методов оценки качества и надежности ТС на этапах разработки, производства и эксплуатации

Рис. 9.4. P-Граф методов оценки качества и надежности ТС на этапах разработки, производства и эксплуатации:

qji — множество логических моделей; <уф — множество функциональных моделей; <7С — множество статистических моделей; — множество динамических моделей

При разработке обобщенного подхода к оценке качества продукции приходится сталкиваться с гносеологическими вопросами. В поисках ответов на эти вопросы не лишним является использование работ классиков естествознания, а также трудов известных социологов. В связи с этим заметим без доказательства, что обобщенный подход пересекается с философским подходом по следующим вопросам:

  • • использование понятия «качество» в категориальном и некатегориальном значениях;
  • • методологическое требование — связь категории «качество» с системой категорий «вещь — свойство — отношение», а не с каждой категорией в отдельности;
  • • связь категории «качество» с подсистемами «качество — количество — мера»;
  • • метризация научного знания.

Существенным отличием обобщенного подхода от чисто философского является его большая конструктивность, которая, в частности, проявляется при решении вопросов классификации показателей качества и отношений между ними в системе моделей надежности.

Конструктивность обобщенного подхода в АТН проявляется при решении вопроса о классификации методов оценки качества продукции, некоторых вопросов, касающихся терминологии. Представления обобщенного подхода о логическом, статистическом, динамическом и функциональном описании качества и надежности ТС легли в основу классификации методов оценки качества продукции. Эти описания, если рассматривать их как математические модели, позволяют предложить метамодель классификации qM в виде множества простых логических дл, статистических qc> динамически х <7д и функциональных дф моделей и их комбинаций:

Выражение (9.3) может быть использовано для образования комбинированных терминов, таких как «динамико-статистический», «логикостатистический» и т.п. Эти комбинированные термины удобны с лингвистической точки зрения. Суть метода передается в них комбинированием сочетаний некоторого минимального числа исходных базовых терминов: «логический», «функциональный», «динамический» и «статистический». Дополнительным удобством для восприятия является введение в терминах ясных для понимания соответствующих букв (Л, С, Д, Ф) в целях краткости изложения и представления. Выражение (9.3) можно считать базовым для построения системы моделей описания и оценки качества и надежности микроэлектронных и других ТС, в том числе изделий микросистемной техники (микросистем).

Граф методов оценки показателей качества ТС с учетом их жизненного цикла приведен на рис. 9.5. Концептуальная схема оценки показателей качества, надежности и безопасности ТС может быть представлена в виде объединенного (комбинаторного) графа, один из вариантов которого показан на рис. 9.6. Он позволяет отслеживать ТС от ее зарождения (идеи) до окончания жизненного цикла.

Граф методов оценки показателей качества ТС с учетом их жизненного цикла

Рис. 9.5. Граф методов оценки показателей качества ТС с учетом их жизненного цикла:

<7Л — множество логических моделей; г/ф — множество функциональных моделей; qcмножество статистических моделей; г/д — множество динамических моделей

Один из вариантов комбинаторного графа, объединяющего а-граф и р-граф

Рис. 9.6. Один из вариантов комбинаторного графа, объединяющего а-граф и р-граф

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >