Логико-лингвистическая модель аварийности и травматизма в человеко-машинных системах - файл n1.docx

приобрести
Логико-лингвистическая модель аварийности и травматизма в человеко-машинных системах
скачать (34.2 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.docx37kb.18.10.2009 10:10скачать

n1.docx

Содержание:
Введение…………………………………………………………………….2

1.Основные принципы моделирования процессов в техносфере……….3

2.Характеристика логико-лингвистического моделирования…………..5

3.Основные этапы реализации логико-лингвистического моделирования……………………………………………………………………7

4.Логико-лингвистическая модель аварийности и травматизма в человеко-машинных системах………………………………………….………9

Заключение………………………………………………………………..13

Список использованной литературы…………………………………….14


Введение
Для учета и исследования наиболее существенных факторов аварийности и травматизма, количественной оценки степени их влияния на возможность появления происшествий в техносфере необходимы более совершенные модели, учитывающие все наиболее существенные свойства системы «человек—машина—среда». Сложность построения таких моделей связана с тем, что они должны включать большое число реально существующих факторов, в том числе формализуемых вследствие нечетко определенной природы, определять эффективность мероприятий, направленных на совершенствование безопасности их функционирования.

Общая задача принятия решений относятся к слабоструктурированным задачам. В настоящее время для их решения интенсивно создаются методы обработки знаний (логико-лингвистического моделирования) в рамках новой научной дисциплины - инженерии знаний. Такие методы обеспечивают преобразование данных и вывод допустимых решений, как в аналитической форме, так и в форме выражений естественного языка. При этом используются все известные теоретические модели представления, а также неформализуемый опыт специалистов-практиков.

Естественно, что большое число факторов затрудняет использование аналитических и других традиционных методов моделирования. Наиболее перспективным подходом к решению исследуемой проблемы является логико-лингвистическое моделирование, появление которого стало возможным с развитием компьютеров, способов представления нечетко определенных переменных, основными достоинствами указанного метода обычно считают гибкость и целенаправленность, возможность учета большого числа существенных факторов, оперативность характера реакции системы на предполагаемое изменение, отдельных свойств ее элементов или их совокупностей.
1.Основные принципы моделирования процессов в техносфере
Важное место в исследовании опасных процессов в техносфере занимает их моделирование. Дело в том, что полученные при этом результаты являются основной для последующего системного анализа условий проявления техногенных происшествий и системного синтеза мероприятий по их предупреждению и или снижению возможного ущерба.

Без особого преувеличения можно сказать, что в своей осознанной жизни человек имеет дело с большим количеством самых различных моделей. При этом чаще всего он их использует в качестве аналога своего или чьего-то будущего поведения либо какого - либо реального процесса или объекта.

Обычно термин модель используется для обозначения устройства, воспроизводящего строение или действие какого - либо другого устройства (уменьшенное, увеличенное или в натуральную величин), аналога (чертежа, плана, графика, описания) конкретного явления, предмета или процесса.

Важное место при составлении всех моделей принадлежит уменьшению людей строить соответствующие гипотезы и пользоваться аналогиями.

Гипотезы и аналоги, в определенной мере отражающие реальный, объективно существующий мир, должны обладать наглядностью или сводится к удобным для человека логическим схемам. Вот почему моделями также считают некоторые образы или логические схемы, упрощающие рассуждения и логические построения или позволяющие проводить такие эксперименты, которые уточняют представления людей об окружающем их мире. Другими словами, модель обычно играет роль как бы некоторого заменителя реального объекта и используется для его изучения.

Модель - такой материальный или мысленно представляемый объект, который в процессе познания (изучения) замещает объект-оригинал, сохраняя некоторые его важные для данного исследователя типичные черты. Моделирование - процесс построения и использования модели.

Как следует из данных определений, все модели и методы моделирования с определенной условностью могут быть разделены на следующие наиболее общие классы: материальные (реально существующие) и идеальные (мысленно воображаемые). Примерами материальных моделей служат лабораторные установки, макеты автомашин, манекенщицы, а идеальных - описание или представление любых явлений, процессов и предметов с помощью графических и математических символов и даже слов. Кроме того, среди моделей последней группы иногда выделяют когнитивный тип модели, понимая под ним мысленный образ конкретных объектов.

Поскольку один и тот же объект может восприниматься разными людьми по-разному, то и создаваемая ими модель зависит от множества субъективных факторов - объема и качества знаний, особенностей мышления и эмоционального состояния, ряда других причин, зачастую не доступных рациональному осознанию.

Человеко-машинная система или система “человек—машина” - система, состоящая из людей и техники, причем все ее элементы (и человек, и машина) взаимно дополняют друг друга, используя, таким образом, преимущества и того, и другого. Основное преимущество человека — в его творческом разуме, умении подходить к решаемым задачам нестандартно, эвристически. Но человек уступает машине в быстродействии, способности точно выполнять однообразные вычисления.

Итак, наиболее перспективным является логико-лингвистическое моделирование. Основными достоинствами этого метода обычно считают гибкость и целенаправленность, возможность учета большого числа существенных факторов, оперативность характера реакции системы на предполагаемое изменение, отдельных свойств ее элементов или их совокупностей.
2.Характеристика логико-лингвистического моделирования
Логико-лингвистическое моделирование как направление отражает такую особенность человеческого мышления, как работа на лингвистических

шкалах, относящихся к классу порядковых шкал. Логико-лингвистическое моделирование применяется преимущественно в ситуациях, когда необходимо передать системе (обучить) неформализуемые знания, накопленные человеком и выраженные им на естественном для человека языке. Задача обучения системы как задача формирования человеко-машинного интерфейса – градуировка метрической шкалы, используемой техническим устройством, во взаимно однозначном соответствии с лингвистической шкалой, интуитивно градуированной человеком.

Одно из направлений развития логико-лингвистического моделирования, опирающееся на аппарат теории нечетких множеств, основано на предложенной Л. Заде концепции лингвистической переменной. В рамках этого подхода смысл (значение) представляется нечетким подмножеством, как правило – нечетким числом, определяемым как унимодальное, нормальное и выпуклое подмножество числовой оси. Смысл всего высказывания вычисляется по правилам арифметики. Этот подход был успешно применен при решении ряда практических задач, например, для предсказания загрузки узлов телекоммуникационных сетей, управления в реальном времени работой сложных радиотехнических комплексов, медицинской диагностики и ряда других.

Представление смысла лингвистической переменной нечетким подмножеством предъявляет повышенные требования к вычислительной мощности процессора, что имеет следствием использование по преимуществу «удобных» с точки зрения вычислительной процедуры моделей, например, треугольных и, как результат, ограничение гибкости и применимости реализуемой модели. Более того, рассматривая задачу реализации логико-лингвистической модели не изолированно, а в рамках комплексной проблемы выбора парадигмы создания системы, должно иметь в виду необходимость реализации в системе таких атрибутов человеческого интеллекта, как обучаемость, образность мышления, ассоциативность мышления.

Перечисленные атрибуты, вкупе с работой на лингвистических шкалах, относятся в первую очередь к «правополушарным информационным процессам», реализация которых вызывает наибольшие трудности в рамках классического (компьютерного) подхода к проблеме систем в силу принципиальной невербализуемости и неалгоритмизуемости таких процессов В частности, многие исследователи обращают внимание на наличие сильнейшего внутреннего противоречия, скрытого в понятии «моделирование образов». Между тем, общепризнанно, что именно правополушарные информационные процессы в значительной степени определяют интеллектуальные способности индивида.

3.Основные этапы реализации логико-лингвистического моделирования
Центральное место в разработке и апробации концепции вероятностной логики занимают способы построения специальных логических моделей систем, в качестве которых рекомендуются логико-лингвистические и логико-вероятностные методы моделирования процесса возникновения отказов, основанные на том, что их возникновение является следствием развития причинной цепи предпосылок, инициаторами и составными частями которых являются неполадки и отказы оборудования, нерасчетные воздействия внутренних и внешних факторов, ошибочные действия экипажа.

Процедура реализации логико-лингвистического моделирования включает следующие основные этапы:

а) описание исследуемого процесса или явления на качественном уровне с применением логических условий и лингвистических переменных;

б) последующую формализацию, т.е. представление этого процесса в диаграмме причинно-следственных связей типа «сеть»;

в) разгрузку компьютерного алгоритма исследования, чаще всего имитационного;

г) проведение серии машинных экспериментов.

Возможность применения традиционных логико-лингвистических моделей для анализа функционирования сложных систем основано на допущении, что временные показатели функционирования систем не зависят от того, в какой конкретно последовательности происходят события отказов и восстановлений элементов. Это ограничивает область их применения при анализе систем жизнеобеспечения, так как в моделях многих подсистем существуют жесткие причинно-следственные детерминированные зависимости последовательностей ряда элементарных событий во времени. Такие зависимости проявляются в том, что некоторые события в системе вообще отсутствуют (т.е. не могут или произойти, или не произойти), если не свершилось некоторое предыдущее событие-условие возникновения рассматриваемого отказа. Этот вид зависимостей оказывает сложное и противоречивое влияние на технологические процессы, приводящие к существенному изменению логических моделей функционирования системы, её работоспособности, изменению множества состояний исследуемой системы.

Представляется, что использование логико-лингвистического моделирования для исследования человеко-машинных систем должно основываться на учете как влияния психофизиологических свойств персонала на реализацию ими алгоритмов деятельности, и тех факторов, которые определяются эргономичностью и нежностью оборудования, комфортностью рабочей среды и качеством технологии проведения производственных операций.
4.Логико-лингвистическая модель аварийности и травматизма в человеко-машинных системах
Итак, такой системный подход позволяет создавать стохастические сети и использованные на них имитационные модели процесса возникновения предпосылок и перерастания их в причинную цепь происшествия.

Представим одну из таких логико-лингвистических моделей: несчастный случай, авария, поломка, катастрофа – это происшествия и нестандартные ситуации. Реализация каждого из этих событий имеет случайный характер и может быть осуществлена различными способами. Основание и другие элементы сети также могут быть образованы событиями и свойствами человеко-машинной системы для связями между ними. В модели учитываются также и организационно-технические мероприятия по предупреждению происшествий в ходе выполнения конкретных работ.

До описания характера взаимодействия отдельных компонентов данной модели заметим, что идея подобного моделирования происшествий основана на учете влияния свойств исследуемой системы на качество выполнения человеком таких основных этапов операторской деятельности, как: восприятие и дешифровка информации о ходе выполнения работ; структурирование полученных данных в соответствии с задачей; обнаружение отклонений процесса от требований технологии работ; оценка необходимости и способов вмешательства в нее человека; сравнение возможных решений и выбор из них конкурентоспособных; прогнозирование степени их приемлемости и эффективности; реализация решения на корректировку работ при необходимости.

Перечисленные элементы алгоритма и процесса возникновения при этом причинной цепи возможного происшествия представляются как точными действиями, бездействием человека, полным или частичным устранением, устранение невозможно, приемлем возможный риск.

Взаимодействие элементов представленной модели на примере возникновения причинной цепи происшествия в ходе технологической операции, выполняемой одним работающим на отдельном образце соответствующего оборудования. При этом реальные условия характеризуются возможностью появления неисправности средств индикации о состоянии используемого оборудования, которая может привести к несоответствию между имеющейся у человека информационной моделью и реальным состоянием операции.

Кроме этого, человек, руководствуясь знанием технологии работ и имеющимся у него опытом, обычно создает когнитивную модель выполняемой операции, позволяющую ему после выполнения конкретных действий ожидать определенную информацию и подготовиться к следующим. Однако в силу указанной выше и других причин действительная информация о состоянии работ может оказаться от информации, ожидаемой человеком, и это несоответствие может им восприниматься или не восприниматься, следовательно, в результате восприятия и дешифровки информации о состоянии рассматриваемых работ и сравнения ее с ожидаемой, возможны следующие альтернативные исходы: - действительная информация идентична ожидаемой и правильно воспринята работающим;

- действительная информация не идентична ожидаемой, но правильно (без искажений) понята человеком;

-оба вида информации в действительности идентичны, однако реальная информация искажена работающим;

-оба вида информации в действительности не идентичны,
при этом реальная информация дополнительно искажена человеком.

Указанные четыре события представляют собой полную группу возможных (после приема и дешифровки информации) и располагаются после соответствующего стохастического узла сети. В трех последних случаях уместно утверждать о появлении возмущений в исследуемой системе, приводящих к нарушению ее равновесия; тогда как первый исход можно считать успешным завершением выполняемых работ. Появление состояния динамического равновесия предполагает переход к следующей технологической операции.

Если в исследуемой системе нарушается равновесие, то принципиально возможны следующие альтернативные исходы: его полное или частичное восстановление, а также невозможность своевременного устранения возмущения и предупреждения вследствие эго опасных последствий. В случае обнаружения человеком факта утраты равновесия у него может возникнуть потребность в принятии решения о необходимости и характере вмешательства в возникшую нестандартную ситуацию с целью ее корректировки. При принятии решений о порядке действий в таких условиях человек обычно руководствуется субъективно оцененной им опасности и собственными возможностями, определяемыми психофизиологическими качествами — оперативностью, знанием порядка действий в подобных нестандартных ситуациях, способностью прогнозировать последствия и уровнем ориентации. С учетом этого он выбирает «оптимальную» для него альтернативу и осуществляет наилучшие в его представлении действия, которые в действительности могут быть либо точными, ошибочными. Отказ от каких-либо действий вследствие замешательства или потери самообладания рассматривается в качестве отдельного исхода как бездействие человека после соответствующего стохастического узла-разветвления.

Если же принятое решение и действия работающего окажутся точными, то они могут привести человеко-машинную систему в состояние равновесия — за счет адаптации к возникшему возмущению. В других случаях в ней возникнет опасная ситуация. К ее возникновению в системе могут также привести отказы ответственных элементов оборудования или опасные внешние воздействия на человека и технику со стороны рабочей среды.

Появившаяся в системе «человек—машина—среда» опасная ситуация иногда может перерасти в критическую, т.е. привести к взаимному совмещению незащищенных элементов системы и зоны действия возникшей опасности либо завершиться ее адаптацией к опасной ситуации. Возможность такой адаптации будет зависеть от особенностей возникшей ситуации: качества и взаимной совместимости конкретных компонентов рассматриваемой системы — надежности технических средств защиты, обученности персонала точным действиям в нештатных ситуациях и т. п.

Подобно обстоит дело и с критической ситуацией. Она может завершиться либо адаптацией системы, либо появлением аварийности или травматизма. Конкретный вид происшествия (несчастный случай, катастрофа, авария или поломка) будет определяться спецификой возникшей ситуации: каков потенциал опасного фактора, какие элементы оказались в зоне его действия и подверглись воздействию. Например, при низком потенциале опасного фактора и воздействии его на незащищенные элементы технологического оборудования и рабочую среду возможны поломки или аварии, иногда сопровождающиеся загрязнением окружающей природы.

При воздействии же опасности на людей возможны несчастные случаи, включая их гибель. В тех случаях, когда существует жесткая связь между выходом из строя одних компонентов человеко-машинной системы и безотказностью функционирования других (имеет место так называемый каскадный эффект), а также при очень больших энергетических потенциалах опасного фактора могут возникать катастрофы. Возможность влияния одних происшествий на другие, иногда называемая «эффектом домино», изображена в правой части модели пунктирной линией, идущей от верхних событий сети к нижним.
Заключение
В завершение рассмотрения описанной выше логико-лингвистической модели процесса возникновения техногенных происшествий можно привести несколько доводов, подтверждающих ее правильность.

Описанный характер возникновения и развития причинной цепи предпосылок при выполнении работ в техносфере (в ходе целенаправленного функционирования человеко-машинной системы) соответствует современным представлениям о закономерностях возникновения техногенных происшествий. Свидетельства тому, например, сделанный анализ обстоятельств возникновения аварийности и травматизма на производстве и транспорте. Кроме того, полученная здесь семантическая модель учитывает в качестве лингвистических переменных достаточно большое число реально действующих факторов, большинство из которых имеет нечетко определенную природу. Однако данная модель представляет собой пока лишь первый этап, реализация которого необходима для последующего имитационного моделирования процесса возникновения происшествий в человеко-машинных системах. Его проведение требует дальнейшей формализации данной модели, а затем и разработки соответствующего машинного алгоритма.

Независимо от степени автоматизации производства человек остается главным звеном системы «человек – машина». Именно он ставит цели перед системой, планирует, направляет и контролирует весь процесс ее функционирования.

Список использованной литературы:





1.Антонов А.В. Системный анализ. М., 2004г.

2.Анфилатов В.С., Емельянов А.А., Кукушкин А.А., Емельянов А.А. Системный анализ в управлении. М., 2002г.




3.Белов П.Г. Системный анализ и моделирование опасных процессов в техносфере. М., 2003г.

4.Денисов А.А. Современные проблемы системного анализа. СПб., 2005г.

5.Рябинин   И.А.   Надежность   и   безопасность   структурно-сложных систем. СПб., 2000г.



Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации