ПОВЫШЕНИЕ  НАДЕЖНОСТИ  УПРАВЛЯЮЩИХ  СИСТЕМ  ПРИ  ПРОЕКТИРОВАНИИ

Барбашин  Димитрий  Иванович

аспирант,  ИжГТУ,  г.  Ижевск

Е-mail:  enerjiser@rambler.ru

С  развитием  и  совершенствованием  технических  средств  ввода/вывода  информации  получили  развитие  новые  способы  человеко-машинного  взаимодействия.  По  мере  совершенствования  вычислительной  техники  и  программного  обеспечения  открываются  новые  возможности  для  решения  задач,  которые  ранее  был  не  разрешимы  в  силу  ряда  факторов  (недостаточная  вычислительная  мощность,  большие  объемы  информации  и  др.).  При  такой  тенденции  спектр  задач  и  информационный  поток  к  оператору  постоянно  увеличивается,  хотя  его  пропускная  способность  практически  остается  неизменна.  Так  проблема  взаимодействия  человека  и  машины,  оператора  и  электронной  системы  (ЭС)  с  развитием  техники  не  теряет  своей  актуальности.  Скорее  наоборот,  с  ростом  сложности  технических  средств  ужесточаются  и  требования  к  деятельности  оператора.

Одна  из  основных  целей  проектировщика  технической  системы  –  это  обеспечение  наибольшей  (заданной)  ее  надежности.  Надежность  сложной  системы,  состоящей  из  множества  подсистем,  в  большой  степени  определяется  согласованной  (своевременной)  работой  этих  подсистем.  Так  согласованная  работа  оператора  и  ЭС  во  многом  определяет  безошибочность  работы  системы  «оператор-ЭС»,  а  значит  и  ее  надежность  [2].  Таким  образом,  один  из  путей  повышения  общей  надежности  системы  заключается  в  обеспечении  оптимального  взаимодействия  ее  элементов,  то  есть  оператора  и  технических  средств.  В  процессе  тренировок  оператор  обретает  навык  работы  с  системой  –  адаптируется  к  ней.  Степень  согласования  подсистем  повышается.  С  другой  стороны  повышать  степень  согласованности,  а  значит  и  надежность  всей  системы  «оператор-ЭС»  можно  путем  адаптации  ЭС  под  оператора.  Наиболее  эффективная  работа  обоих  подсистем  (оператора  и  ЭС)  возможна  при  их  взаимном  согласовании,  то  есть  взаимной  адаптации  -  одновременной  адаптации  оператора  к  системе  и  системы  к  оператору. 

Как  правило,  электронная  система  (технические  средства)  и  оператор  работают  в  диалоговом  режиме.  Такое  взаимодействие  осуществляется  в  виде  последовательности  чередующихся  вопросов  (от  системы  к  пользователю)  и  ответов  (обратно),  то  есть  в  форме  диалога  «человек-машина».  Средством  общения,  общим  «языком  общения»,  на  котором  понятен  обмен  информации  обоим  «абонентам»  -  выступает  человеко-машинный  интерфейс.  Главное  назначение  диалога  –  дать  возможность  оператору  оказывать  оперативное  влияние  на  процесс  управления  в  динамике  [1].  Обеспечение  высокой  эффективности  человеко-машинного  интерфейса  –  комплексная,  многокритериальная  задача.  В  число  основных  критериев  человеко-машинного  интерфейса  входят:  доступность  для  различных  категорий  пользователей,  удобство  работы,  оперативность  –  малое  время  реакции  оператора  на  стимул,  гибкость  –  способность  к  перестройке  и  изменению  параметров  диалога  в  процессе  функционирования  [1].

В  качестве  основных  показателей  оптимальности  конструкции  приборных  панелей  (ПП)  пультов  управляющих  систем  выделяют  [2]  :  1)  минимальное  время  поиска  компонентов  и  2)  минимальное  число  ошибок  оператора.  В  этой  связи  рассматривается  возможность  применения  адаптивного  интерфейса  для  повышения  степени  согласованности,  эффективности  функционирования  систем  «человек-машина»  с  точки  зрения  минимизации  времени  поиска  элементов  ПП,  а  при  жестких  временных  ограничениях,  как  следствие  –  уменьшении  числа  ошибок  совершаемых  оператором.  Под  адаптивным  пользовательским  интерфейсом  (АПИ)  понимают  взаимосвязанную  совокупность  программных  и  технических  средств,  позволяющую  конечному  пользователю  наиболее  эффективно  использовать  все  предоставленные  системой  возможности  путем  автоматически  настраиваемого  интерфейса  под  конкретного  пользователя  [6].  Время  поиска  элемента  воздействия  на  соответствующий  ему  стимул  будет  минимально  в  случае,  если  элемент  воздействия  и  стимул  находятся  в  одной  точке  поля  ПП.  В  качестве  одного  из  методов  реализации  может  быть  использован  сенсорный  экран  –  когда  проекции  стимула  и  элемента  воздействия  на  плоскость  ПП  совпадают.  Так  для  создания  адаптивной  части  всей  приборной  панели  может  быть  использован  сенсорный  экран.

Процесс  настройки  АПИ  возможен  в  двух  режимах  адаптации  [5]:  1.  Пассивная  адаптация  -  ручная  настройка  пользователем  структуры  интерфейса  исходя  из  его  личных  требований  и  предпочтений  к  организации  работы;  2.  Активная  адаптация  -  автоматическая  адаптация  структуры.  Применительно  к  управляющим  системам  можно  выделить  следующие  общие  цели  адаптации  системы:  1.  Выявление  общих  трендов  и  моделей  в  поведении  групп  пользователей,  для  настройки  и  оптимизации  адаптивной  графической  части  интерфейса;  2.  Пополнение  наборов  правил  адаптации  на  основе  анализа  действий  пользователя;  3.  Советующие  функции  и  контекстная  помощь.  Набор  методов,  принципов  и  технических  приемов  формируют  инструментарий  адаптивной  системы  и  могут  использоваться  в  качестве  основных  концепций  для  проектирования  и  разработки  АПИ.  Выделяют  следующие  основные  средства  адаптации  [7]:  1.  Предоставление  каждому  пользователю  индивидуальной  независимой  копии  интерфейса;  2.  Создание  механизма  внесения  изменений  в  модель  интерфейса  независимо  от  исходного  содержания;  3.  Динамическое  построение  интерфейса  на  основе  заданных  правил  или  исходя  из  предпочтений  пользователя;  4.  Сквозная  идентификация  и  аутентификация  пользователей;  5.  Возможность  активного  изменения  свойств  копии  интерфейса  пользователем;  6.  Сохранение  адаптированных  индивидуальных  особенностей  системы  для  каждого  отдельного  пользователя;  7.  Быстрое  отключение/включение  (нажатием  одной  клавиши)  интеллектуального  блока  интерфейса  при  необходимости  выполнения  нестандартных  операций. 

Наличие  адаптивного  интерфейса  позволит  обеспечить  каждого  пользователя  наиболее  удобной  диалоговой  структурой  из  всех,  предусмотренных  в  данной  системе.  Основной  проблемой  при  создании  адаптивных  диалоговых  систем  является  выделение  признаков,  которые  необходимо  использовать  для  внесения  изменений  в  интерфейс.  Система  должна  идентифицировать  пользователя  и  формировать  для  него  индивидуальный  интерфейс  так,  чтобы  обеспечить  максимальную  эффективность  взаимодействия.  [4].  Оператор  и  электронное  средство  могут  рассматриваться  как  две  отдельные  подсистемы,  в  совокупности  образующие  общую  систему  «оператор  -  ЭС».  Для  того,  чтобы  одна  подсистема  (оператор)  могла  взаимодействовать  с  другой  (электронное  средство),  в  ней  должны  содержаться  модель  второй  подсистемы  и  модель  взаимодействия  с  данной  конкретной  подсистемой  [3].  В  свою  очередь,  модель  взаимодействия  подсистемы  ЭС  должна  содержать  две  группы  других  моделей:  моделей  тех  подсистем,  с  которыми  она  потенциально  может  взаимодействовать  (область  ее  компетенции  –  модели  групп  операторов)  и  модель  текущей  сессии  взаимодействия.  В  зависимости  от  случая  частной  решаемой  задачи  –  один  из  возможных  маршрутов  обслуживания  системы  «оператор  -  ЭС».  Таким  образом,  общая  модель  адаптивного  интерфейса,  как  элемента  связи  между  оператором  и  ЭС,  включает  в  себя  следующие  модели:  модели  групп  пользователей,  модели  решаемых  задачи  (текущей  сессии  взаимодействия),  и  модель  взаимодействия  системы  с  пользователем. 

Адаптивный  графический  интерфейс  может  обеспечить  наибольшую  согласованность  оператора  и  технических  средств,  благодаря  подстройке  под  конкретные  особенности  оператора.  В  результате  чего  увеличится  вероятность  безошибочной  работы  оператора,  и  надежность  всей  системы  «оператор-ЭС». 

Список  литературы:

1.Алиев  А.С.,  Восков  Л.С.,  Ильин  В.Н.  Интеллектуальные  САПР  технологических  процессов  в  радиоэлектронике.  -  М.:  Радио  и  связь,  1991.  –  264  с.

2.Барбашин  Д.И.  Разработка  математических  моделей  и  алгоритмов  для  автоматизированного  проектирования  передних  панелей  информационно-измерительных  систем.//  Измерения,  контроль  и  диагностика:  докл.  I  Всерос.  науч.  конф  .–  Ижевск:  Проект–2010.

3.Васильева  Е.И.  Адаптивный  интерфейс  -  новый  этап  в  человеко-машинном  взаимодействии.//  Научная  сессия  МИФИ-2000.  Сборник  научных  трудов.-2000.-  -  Т.3.

4.Дикарев  С.Б.,  Гура  В.В.,  Целых  А.Н.  Некоторые  подходы  к  проектированию  адаптивных  систем.//  Вестник  компьютерных  и  информационных  технологий.-  2006.-  №  \5.

5.Микулич  Л.И.  Онтологии  в  системах  с  интеллектуальным  интерфейсом.//  Научная  сессия  МИФИ  -  2000.  Сборник  научных  трудов.  -2000.-  Т.3.

6.Харач  О.Г.,  Чумаченко  П.Ю.  Особенности  проектирования  интеллектуальных  элементов  человеко-машинного  взаимодействия.//  Оборонный  комплекс  —  научно-техническому  прогрессу  России.-2007.-  №4.

7.Ходаков  В.Е.,  Ходаков  Д.В.  Адаптивный  пользовательский  интерфейс:  проблемы  построения.//  Автоматика.  Автоматизация.  Электротехнические  комплексы  и  системы.-2003.-  №1.