Спосіб моніторингу надійності оператора

1. Спосіб моніторингу надійності оператора, який полягає в оцінці якості переробки оператором складної інформації в модельованих умовах дефіциту часу послідовно протягом робочої зміни, який відрізняється тим, що оператор отримує тестові завдання з монітора комп'ютера у вигляді візуаль 3 дні психофізіологічні тести, що навантажують принципово різні складові операторської діяльності. При цьому, як відомо, тести з великим рівнем навантаження є більш інформативними щодо функціонального стану, працездатності та ефективності діяльності оператора. Аналогом даної розробки може служити, наприклад, «Спосіб визначення рівня функціональної рухливості нервових процесів людини» [2]. Тест на складну зорово-моторну реакцію з вибором двох сигналів з трьох пред'являється в режимі дефіциту часу, який моделюється шляхом скорочення кожної наступної експозиції сигналу на деяку задану величину у випадку правильної відповіді і подовження експозиції на таку ж величину у випадку невірної відповіді або пропуску завдання. Таким чином забезпечується максимальне навантаження на швидкісні характеристики роботи оператора професійно важливі функції його вищої нервової діяльності. Однак, цей тест заснований на вирішенні досить простого завдання - з більшим навантаженням на моторний компонент діяльності, ніж на інтелектуальний, і тому є недостатньо адекватним для умов сучасного виробництва, де обсяги інформації і складність вирішуваних завдань зростають. «Спосіб оцінки працездатності» [3] заснований на використанні тесту на увагу (на пропущений елемент) - однієї з професійно важливих функцій розумової діяльності оператора. Комп'ютерна реалізація тесту полегшує його доступність в умовах сучасного виробництва. Режим пред'явлення інформації та її обсяг може задаватися різний, в тому числі - і режим дефіциту часу, описаний вище. Однак, спосіб передбачає зіставлення ефективності роботи в тесті з показниками ефективності реальної виробничої діяльності оператора, що є рідко доступною можливістю і тому обмежує використання способу в умовах реального виробництва в масових операторських професіях. Прототипом розробки обране рішення, запропоноване на основі (А) суміщення тестування швидкісних функцій оператора при максимальному їх навантаженні (аналогічно [2]) і уваги оператора (аналогічно [3]) - також при значному навантаженні функції пам'яті - в одному завданні і (Б) аналізу динаміки ряду характеристик ефективності операторської діяльності протягом часу робочої зміни і доби [4]. За монітором комп'ютера оператору послідовно пред'являлися завдання, в кожному з яких треба було знайти пропущений елемент (колір) з 10 відомих і вказати його натисканням відповідної кнопки клавіатури. Завдання пред'являлися в режимі дефіциту часу зі зворотним зв'язком від правильності вирішення попереднього завдання: у разі правильного рішення експозиція наступного завдання зменшувалася на 10% від попередньої, у разі помилки або пропуску завдання - збільшувалася на 10%. Тестування проводилися періодично кілька разів на зміну на робочих місцях операторів. Сеанс тестування тривав 5,5 хвилин. Ефективність розумової діяльності розглядалася на підставі зіставлення добової і внутрішньозмінної динаміки ряду характеристик ефективності переробки тестової інформації, основними 49587 4 серед яких були: кількість правильно вирішених завдань за сеанс тестування, швидкість вирішення завдань і кількість неправильно вирішених завдань по відношенню до кількості непропущених завдань. Недоліком прототипу з позицій вирішення завдання даної розробки - способу моніторингу надійності оператора - є відсутність деякої шкали кількісної або однозначної оцінки надійності, що обмежує його використання на практиці. Суть корисної моделі. В основу розробки покладено завдання: розробити спосіб моніторингу надійності операторів, характер роботи яких передбачає розумові навантаження в умовах дефіциту часу, який був би доступний для реалізації в умовах реального виробництва і мав би достатній ступінь надійності та точності. Виходячи з визначення надійності оператора у відповідності з діючим стандартом [1], завданням даної розробки стала кількісна оцінка якості діяльності оператора протягом робочого часу (робочої зміни і доби за умов змінної праці) та її інтерпретація з позицій моніторингу надійності оператора. Така оцінка може бути розроблена на основі зіставлення обох характеристик якості переробки складної інформації в умовах дефіциту часу: кількості невірно вирішених і кількості пропущених завдань. Протягом тестування оператор отримує тестові завдання з монітору комп'ютера у вигляді візуальних символів, вирішує їх і надає відповідь на кожне пред'явлення натисканням відповідної кнопки клавіатури. Обраний режим пред'явлення тестових завдань (режим дефіциту часу зі зворотнім зв'язком від правильності їх вирішення) передбачає близько половини вірних рішень і близько половини - помилок (пропущених і невірних рішень у сумі). «Ідеальний оператор» не повинен допускатися невірних рішень: завдання повинно бути вирішене вірно або пропущене (за умов дефіциту часу). На практиці такий результат досягається дуже рідко і фактичне співвідношення кількості пропущених і невірних рішень змінюється. Статистична оцінка значищусті відмінностей цих двох величин дає можливість кількісної оцінки якості діяльності з достатнім ступенем надійності і точності. Ця обставина не розглядалася в прототипі і стає завданням даної розробки. Завдання корисної моделі вирішується таким чином. 1) Ситуації дефіциту часу моделюються за комп'ютером за допомогою програмно реалізованого тесту на пропущений елемент з відомого 10елементного алфавіту колірної гами (ускладнений варіант стандартного тесту на увагу за О.В. Карпенко), завдання якого пред'являються на моніторі послідовно в режимі дефіциту часу зі зворотним зв'язком від правильності вирішення попереднього завдання: у випадку вірного рішення час експозиції наступного завдання скорочується на 10%, у разі неправильного рішення або пропуску завдання збільшується на 10% (ускладнений режим пред'явлення тесту на сенсо-моторну реакцію за М.В. Макаренко). Програмно реєструється час і якість вирішення кожної тестової задачі. Використання 10-елементного алфавіту дозволяє моделювати досить великий обсяг інформації, і, відповідно, 5 відносно складні операторські завдання. Режим дефіциту часу зі зворотним зв'язком дозволяє моделювати дефіцит часу в роботі і утримувати працездатність оператора на її максимальному рівні протягом всього сеансу тестування (5,5 хвилин). Таким чином, даним тестом значно навантажуються як мінімум дві принципово різні професійно важливі функції операторської діяльності: увага та швидкість переробки інформації. Крім того, з огляду на великий обсяг утримуваної і перероблюваної інформації (10 елементів алфавіту), навантаженою є також функція пам'яті, переважно короткочасної. Близь-ко-5-хвилинна тривалість сеансу пред'явлення завдань тестує також здатність до утримання максимальної працездатності та надійного стилю діяльності протягом деякого періоду в екстремальних умовах дефіциту часу. 2) «Необхідний інтервал часу» роботи оператора розглядається як тривалість робочої зміни в умовах цілодобового виробництва. 3) Якість діяльності операторів обчислюється із співвідношення відносних величин кількості пропущених і невірно вирішених завдань під час тестування в такий спосіб. Для «необхідного інтервалу часу» роботи операторів (у даному випадку - 24 годин, складених з трьох 8-годинних робочих змін нічної, ранкової та вечірньої) обчислюється середня кількість пропущених завдань і середня кількість невірно вирішених завдань. Отримане значення в кожному випадку приймається за 100% і кожне фактично зареєстроване значення відповідної характеристики якості роботи операторів перераховується по відношенню до його середньодобової величини в процентному вираженні. 4) За кожен 2-годинний інтервал робочої зміни для кожної характеристики якості обчислюються показники варіабельності (середня і стандартна помилка), статистична значимість відмінностей двох характеристик якості за критерієм Ст'юдента, порівнюються їх середні величини і робиться висновок про зміни надійності оператора в умовах дефіциту часу протягом робочих змін в умовах цілодобового виробництва. В основу інтерпретації результатів покладені відомі межі статистичної значущості відмінностей показників, що широко використовуються у медико-біологічних дослідженнях (рівень значущості 5% свідчить про достовірні відмінності, 20% - про тенденції до змін) і положення про «надійного оператора» як такого, що не допускає невірні рішення або більше схильний пропустити завдання, ніж вирішити його невірно в ситуаціях дефіциту часу, і про «ненадійного оператора» як такого, що допускає відносно велику кількість невірних рішень або більше схильний вирішити завдання як-небудь, але не пропустити його в ситуаціях дефіциту часу, демонструючи таким чином аварійно-небезпечну поведінку (аварійно-небезпечний стиль діяльності). Порівняльний аналіз рішення, що заявляється, з прототипом показує, що спосіб, який заявляється, відрізняється тим, що зіставляються дві характеристики якості переробки інформації оператором в умовах дефіциту часу - кількість невірно вирішених і кількість пропущених завдань під час тестування. Розробка методу моніторингу надій 49587 6 ності операторів здійснюється таким чином: на підставі якісних сеансів тестувань обчислюються середньодобові величини відносної (до кількості пред'явлених завдань) кількості невірно вирішених і пропущених завдань; по відношенню до отриманих величин перераховуються відповідні результати кожного сеансу тестування; для кожного 2годинного інтервалу 8-годинної зміни в динаміці доби обчислюються відмінності між двома характеристиками якості і їх статистична значимість; інтерпретація отриманого результату здійснюється за 5-бальною шкалою. Спосіб дає можливість оцінити надійність оператора в умовах дефіциту часу з достатнім ступенем надійності та точності завдяки (1) використанню складного тестування, що істотно навантажує принципово різні професійно важливі функції операторської діяльності - швидкість переробки інформації, увагу і пам'ять; це дає можливість деякої комплексної оцінки ефективності реалізації складної операторської діяльності, наближеної до реальних виробничих завдань; (2) базуванню способу на визначенні надійності оператора у відповідності з діючим стандартом [1], що виділяє як об'єкт дослідження якість переробки інформації протягом необхідного інтервалу часу; (3) використанню обох характеристик якості операторської діяльності в умовах дефіциту часу; (4) співвіднесенню поточних характеристик якості операторської діяльності із середніми за весь «необхідний інтервал часу»; (5) використанню сучасної комп'ютерної технології реалізації методики дослідження, що передбачає реєстрацію відповідей обстежуваного з досить високою точністю; (6) використанню методів, що добре зарекомендували себе - психофізіологічних (тестування оператора в модельованих умовах дефіциту часу зі зворотним зв'язком від якості рішень; тестування уваги з навантаженням на пам'ять) та математико-статистичних методів (оцінки варіабельності показників і статистичної значущості їхніх відмінностей) на всіх етапах реалізації способу -досліджень, оцінки та інтерпретації отриманих даних. Доступність способу в умовах реального виробництва забезпечується його комп'ютерною реалізацією, допустимими витратами робочого часу оператора (близько 5 хвилин) і відсутністю необхідності залучення додаткового супроводжуючого персоналу. Запропонований спосіб моніторингу надійності операторів реалізовано в такий спосіб. В умовах цілодобового виробництва оператори тестувалися на робочих місцях кілька разів за зміну коли дозволяв технологічний процес. Після того, як загальний обсяг спостережень склав більше 400 сеансів (теоретично - близько 30 сеансів на кожен 2годинний інтервал доби було б за умов однакової частоти тестувань в різні періоди доби) при тому, що фактично не було інтервалу, на який би доводилося менше 3 якісних сеансів тестувань (оскільки в умовах реального виробництва неможливо досягти ідеального дизайну дослідження - рівної кількості спостережень в усі 2-годинні інтервали), був сформований єдиний банк даних і проведений наступний аналіз. 7 49587 На підставі програмно зареєстрованих результатів тестування кожного оператора обчислювалася кількість пред'явлених, пропущених, правильно і неправильно вирішених завдань за кожен сеанс тестування, кількість пропущених і невірно вирішених завдань у процентному вираженні по відношенню до кількості пред'явлених завдань (для нівелювання ефекту навчання та інших привхідних впливів). Відбраковувалися сеанси тестувань, в яких правильно вирішених завдань було менше 20. Далі обчислювалися середньодобові величини кількості пропущених і невірно вирішених завдань у процентному вираженні по відношенню до кількості пред'явлених завдань. Також для кожного 8 сеансу тестування відносна кількість пропущених завдань і відносна кількість невірно вирішених завдань перераховувалась відносно їх середньодобових величин, що приймалася за 100%. Для кожного 2-годинного інтервалу доби в межах 8-годинних змін (нічної, ранкової та вечірньої) обчислювалися показники варіабельності (математичне очікування і помилка) характеристик якості тестової діяльності операторів, статистична значимість відмінностей двох характеристик якості за критерієм Ст'юдента, порівнювалися їх середні величини. Інтерпретація отриманих результатів проводилася за 5-бальною шкалою (табл. 1). Таблиця 1 Інтерпретація відмінностей двох характеристик якості переробки інформації операторами в умовах дефіциту часу Зіставлення середніх Статистична значимість величин ПЗ % і НВЗ відмінностей (ПЗ % - НВЗ Бали Інтерпретація % %) за критерієм Ст'юдента ПЗ % > НВЗ % р НВЗ % 0,05 < р 0,20 3 Задовільний стиль операторської діяльності ПЗ % < НВЗ % 0,05 < р < 0,20 2 Стиль операторської діяльності межує з ненадійним Ненадійний, або аварійно небезпечний, стиль опеПЗ % < НВЗ % р < 0,05 1 раторської діяльності Примітка. НВЗ % - відносна (по відношенню до кількості пред'явлених задач) кількість невірно вирішених завдань по відношенню до їх середньодобової величини, прийнятої за 100%. ПЗ% - відносна (по відношенню до кількості пред'явлених задач) кількість пропущених завдань по відношенню до їх середньодобової величини, прийнятої за 100%. Аналіз коливань надійності операторів в умовах дефіциту часу протягом робочих змін при змінному режимі праці показав наступне (рис. 1 та табл. 2). Таблиця 2 Коливання стилю діяльності операторів цілодобового виробництва в ситуаціях дефіциту часу протягом робочих змін Період доби Нічна зміна: 0-2 год 2-4 год 4-6 год 6-8 год Ранкова зміна: 8-10 год 10-12 год 12-14 год 14-16 год Вечірня зміна: 16-18 год 18-20 год 20-22 год 22-24 год Зіставлення M m для ПЗ% и НВЗ% Статистична значимість відмінностей ПЗ% і НВЗ% за критерієм Ст'юдента Бали 99,2 3,4 ~ 99,9 43 90,5 5,3 80,1 9 105,5 1,1 > 14,6 7,5 р=0,49 р-0,06 р=0,02 р=0,00 3 2 5 5 105,8 0,8 > 44,1 10,3 104,7 0,7 > 47,3 6,1 98,4 1,9 61,3 6,6 99,6 1,6 ~ 94,1 19 104,1 1,1 > 66,4 16,4 86,3 ±6,5 < 251,9 80,2 р=0,00 р=0,39 р=0,02 р=0,04 5 3 5 1 9 Нічна зміна починалася з задовільного стилю роботи операторів, при якому відносна кількість пропущених і невірно вирішених завдань практично не відрізнялися. До середини ночі стиль роботи операторів погіршувався до такого, що межував з ненадійним. Це узгоджується з літературними даними щодо збільшення аварійності і травматизму в передранкові години. Проте, вранці стиль роботи операторів ставав надійним, що можна пов'язувати з проявом добових біоритмів, які забезпечують ранкову активацію організму. У першій половині ранкової зміни стиль роботи операторів був надійний. В післяобідній час він погіршувався і межував з ненадійним, що узгоджується з літературними даними про «післяобідній спад» в ефективності роботи людини. Наприкінці ранкової зміни стиль роботи операторів дещо покращувався і оцінювався як задовільний. Вечірня зміна починалася з надійного стилю роботи операторів, який змінювався на задовільний і знову - на надійний, різко погіршуючись до аварійно-небезпечного стилю о 22-24 годині. Час біля опівночі в літературі також описаний як період підвищеної аварійності і травматизму на промислових підприємствах, у тому числі - період найбільш великих за своїми наслідками техногенних аварій XX століття - на хімічному заводі в індійському місті Бхопал (0:40), на нафтовому танкері Ексон Вальдез (0:04), на Чорнобильській АЕС (1:23 - 1 година декретного часу - 1 година літнього часу = 23:23). Таким чином, виявлені нами коливання надійності операторів (стилю їх діяльності) узгоджуються з даними літератури про добові біоритми і коливання аварійності і травматизму в операторських професіях. В ідеальному випадку добові ритми не повинні позначатися на надійності оператора. Відображення відомих добових ритмів в коливаннях показників розумової діяльності може свідчити або про невисоку напруженість праці (і, як наслідок, про відсутність необхідності протистояти привхідним (по відношенню до діяльності) добовим ритмам), або про (хронічну) втому операторів (і, отже, неможливість або недостатність фізіологічного резерву для протистояння привхідним добовим ритмам). Зміни, які не узгоджуються з відомими добовими ритмами, можуть відображати додаткові несприятливі впливи умов праці, особливостей виробничого процесу, індивідуальних особливостей працюючих та інших чинників. Запропонований спосіб може бути використаний для моніторингу надійності групи операторів (і 49587 10 коливання, які виявляються в такому випадку, слід пов'язувати переважно з причинами організаційного характеру або іншими - що не належать до діяльності як такої та/або є загальними для групи працюючих) та/або для індивідуального моніторингу надійності кожного оператора (і коливання, які виявляються в такому випадку - при їх розбіжності з середньогруповими або більшості інших операторів, - слід пов'язувати з індивідуальними особливостями людини, організації її робочого місця та ін.). Використання запропонованого способу дозволяє виявляти періоди зниженої надійності операторів для цілеспрямованого проведення організаційних, оздоровчо-профілактичних заходів та оперативної оцінки їх ефективності, що сприяє підвищенню ефективності, надійності та безаварійності функціонування систем «людинамашина», збереженню здоров'я та продовженню професійного довголіття операторів. Джерела інформації: 1. ГОСТ 26387-84. Система «человекмашина». Термины и определения. - Взамен ГОСТ 21033-75, ГОСТ 21034-75, ГОСТ 21035-75, ГОСТ 21036-75. -Введ. 01.01.86. - М: Изд-во стандартов, 1986. - 6 с. 2. Макаренко М.В., Лизогуб B.C., Харченко Д.М., Петренко Ю.О., Пустовалов В.О., Яковлев М.Е. Спосіб визначення рівня функціональної рухливості нервових процесів людини. Деклараційний патент України на винахід № 61246 А. Опубліковано 17.11.2003. 3. Карпенко О.В. Спосіб оцінки працездатності. Патент України на винахід № 26270. Опубліковано 19.07.1999. 4. Бобко Н.А., Карпенко О.В., Чернюк В.І. Комбінований вплив робочої напруги, втоми та добових ритмів на ефективність розумової діяльності операторів // Фізіологічний журнал. - 1998. - 44, N 5-6. - С. 35-42. Перелік фігур креслення Фіг. Коливання показників якості переробки тестової інформації операторами цілодобового виробництва в ситуаціях дефіциту часу протягом робочих змін Товста лінія - відносна кількість невірно вирішених завдань, тонка лінія з маркерами - відносна кількість пропущених завдань. Вказані: середня (суцільні лінії) і помилка (пунктирні лінії). За 100% прийнято середньодобове значення відповідного показника якості переробки тестової інформації операторами. 11 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 49587 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601