Устройство для моделирования деятельности человека- оператора

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА , содержащее генератор импульсов со случайной длительностью, преобразователь временной интервал-код, выход которого соединен с первым информационным входом сумматора, счетчик ошибок, первый элемент И, счетчик правильно выполненных операций и триггер, первый вход которого является входом запуска устройства , отли чающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования режима работы с частичными отказами в выполнении системы операций, оно дополнительно содержит три схеM .I сравнения, счетчик выполненных операций, блок регистрации, генератор равномерно распределенных чисел, дифференцирующий элемент, первый и второй элементы ИЛИ, блок.памяти, выходы которого подключены соответ ственно к разрядным входам регистра памяти и последовательно соединенные третий элемент ИЛИ, первый элемент задержки, второй элемент задержки и третий элемент задержки , первый информационный выход регистра памяти соединен с входом запуска генератора импульсов со случайной длительностью, выход которого соединен с входом дифференцирующего элемента, первый выход которого подключен к входу запуска преоб-. разователя временной интервал-код, .. вход останова которого соединен с вторым выходом дифференцирующего элемента и входом разрешения сравнения первой схемы сравнения, первыйи второй информационные входы которой подключены соответственно к второму выходу регистра памяти и (Л выходу генератора равномерно распределенных чисел, вход запуска которого и установочный вход регистра памяти подключены к выходу третьего элемента задержки, выход второго элемента задержки соединен с первым входом разрешения считывания регистО5 4i ра памяти, а выход первого элемента задержки подключен к первому входу разрешения считывания блока памяти, 1ч9 второй вход разрешения считывания 05 блока памяти соединен с первым выходом первой схемы сравнения, информационным входом счетчика ошибок, первым входом первого элемента ИЛИ и первым установочным входом сумматора , второй информационный вход которого и информационный вход счетчика правильно выполненных операций подключены к второму выходу первой схемы сравнения и первому входу элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом второй схемы

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4(51) G 06 F 15 20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3687247/24-?4 (22) 09.01.84 (46 ) 30 .06 .85. Б)0п . Ф 24 (72) В.И.Балабай, Б.А.Смирнов, В.Ф.Тютерев, Е.А.Михеев, Н.A.Николаев, В.М,Мачульский и В.Б,Лисаченко (53) 681.3(088.8)) ,(56) 1,. Авторское свидетельство СССР .М 966701, кл . G 06 F 15/20, 1980, 2. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 3450212, кл .G 07 F 15/20, 1982 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА, содержащее генератор импульсов со случайной длительностью, преобразователь временной интервал-код, выход которого соединен с первым информационным входом сумматора, счетчик ошибок, первый элемент И, счетчик правильно выполненных операций и триггер, первый вход которого является входом запуска устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования режима работы с частичными отказами в выполнении системы операций, оно дополнительно содержит три схема сравнения, счетчик выполненных операций, блок регистрации, генератор равномерно распределенных чисел, дифференцирующий элемент, первый и второй элементы ИЛИ, блок. памяти, выходы которого подключены соответ1 ственно к разрядным входам регистра памяти и последовательно соединенные третий элемент ИЛИ, первый элемеп; задержки, второй элемент задержки и третий элемент задержки, первый информационный выход регистра памяти соединен с входом запуска генератора импульсов со случайной длительностью, выход которого соединен с входом дифференцирующего элемента, первый выход которого подключен к входу запуска преобразователя временной интервал-код, . вход останова которого соединен с вторым выходом дифференцирующего элемента и входом разрешения сравнения первой схемы сравнения, первый и второй информационные входы которои подключены соответственно к второму выходу регистра памяти и выходу генер атор а р авномерно р аспределенных чисел, вход запуска которого и установочный вход регистра памяти подключены к выходу третьего элемента задержки, выход второго элемента задержки соединен с первым входом разрешения считывания регист-. ра памяти, а выход первого элемента задержки подключен к первому входу разрешения считывания блока памяти, второй вход разрешения считывания блока памяти соединен с первым выходом первой схемы сравнения, информационным входом счетчика ошибок, первым входом первого элемента ИЛИ и первым установочным входом сумматора, второй информационный вход которого и информационный вход счетчика правильно выполненных операций подключены к второму выходу первой схемы сравнения и первому входу элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом второй схемы

ll64726

25 сравнения, а выход элемента И подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с первым входом триггера, второй вход которого подключен к первому выходу третьей схемы сравнения, второй выход которой соединен с установочным входом счетчика ошибок, входом считывания сумматора и первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу триггера, а выход второго элемента

ИЛИ соединен с вторым входом разрешения считывания регистра памяти, второй выход второй схемы сравнения

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам для моделирования деятельнос и ти человека-оператора системы Челом век-машин а. 5

Целью моделирования реальной деятельности оператора является априорная количественная оценка качества функционирования проектируемой системы; При этом эффективность системы управления в целом зависит как от качества деятсльности оператора, так и от качества функционирования ее технологической части. Результаты моделирования деятельности позволят t5 наиболее рационально разделить функи tp ции . в системе Человек-машина, разработать рабочие места операторов, осуществить оптимальную компоновку панелей управления и контроля сост- 20 ветствующими органами, количественно обосновать требуемые значения временных нормативов для выполнения задач управления и т.д.

Известно устройство для моде- лирования деятельности человекаоператора системы "Человек-машина", содержащее генератор случайного потока импульсов, первый и второй счетчики, первый, второй и третий элементы И, первый, второй и третий триггеры, блок случайной временной задержки, датчик интервалов времени, преобразователь временной интервалкод и сумматор jl) .

35 подключен к второму установочному входу сумматора и второму входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом счетчика выполненнь|х операций и установочным входом счетчика правильно выполненных операций, выход которого подключен к входу второй схемы сравнения, выход сумматора соединен с первым входом блока регистрации, второй вход которого подключен к выходу счетчика ошибок, а выход счет— чика выполненнь1х операций соединен с входом третьей схемы сравнения.

Наиболее близитм к изобретению является устройство для моделирования деятельности человека-оператора, содержащее последовательно соединенные таймер, второй триггер, второй элемент И, третий триггер, третий элемент И, первый элемент И, первый триггер, преобразователь временной интервал — код и первый сумматор, выход генератора случайных импульсов соединен с другим входом третьего элемента И, выход которого подключен к входу первого. счетчика, выход перного элемента И через блок временной задержки подключен к входу блока случайной временной задержки, выход которого соединен с другим входом первого триггера, входом второro счетчика и другим входом второго элемента И, вторые выходы таймера и второго триггера соединены с соответствующим входом блока временной задержки, а входы таймера, вторые входы второго и третьего триггеров объединены и являются входом устройства, выход первого триггера подключен к другому входу первого элемента И. |2).

Устройство позволяет оценить такие характеристики деятельности оператора, как вероятность своевременного решения задачи, загруженность оператора среднее время работы оператора, число необслуженных заявок. з 1164 72б 4

Однако известное устройство позво- второй элементы ИЛИ, блок памяти, ляет моделировать сравнительно узкий выходы которого подключены соответкласс типов деятельности операторов, ственно к разрядным входам регистра а именно операторов, выполняющих . памяти и последовательно соединенные диспетчерские функции. Этот недоста- 5 третий элемент ИЛИ, первый элемент ток характерен для моделей аппара- задержки, второй элемент задержки та теории систем массового обслужи- и третий элемент задержки первый

У вания, где человек-оператор отожде- информационный выход регистра памяствляется с обслуживающим органом. ти соединен с входом запуска генераДопущения о возможности использова- 0 торов импульсов со случайной длиния данных моделей для оценки дея- тельностью, выход которого соединен тельности операторов автоматизиро- с входом дифференцируюшего элемента

1 ванных систем управления (АСУ) мо- первый выход которого подключен к гут быть оправданы в том случае, входу запуска преобразователя вреtf II когда для обслуживания поступив-. 5. менной интервал — код, вход останова шей заявки оператору требуется вы- которого соединен с вторым выходом ,.полнить ограниченное число управляю- дифференцирующего элемента и входом щих воздействий. В этом случае ре- разрешения сравнения первой схемы зультаты исследования позволят оп- сравнения, первый и второй информа- . .,ределить допустимую плотность входя- ционные входы которой подключены сощего потока заявок, необходимое чисответственно к второму выходу регило операторов для обслуживания система и т.д. стра памяти и выходу гене ато а аву н систе номерно распределенных чисел, вход

Для деятельности операторов АСУ запуска которого и установочный вход аракт рен тот факт, что для доети- > регистра памяти подключены к выхожения цели управления им необходимо ду третьего элемента задержки, вывыполнить апгоритм управления соУ ход второго элем а орого элемента задержки держащий значительное число опера- соединен с первым в ервым входом разрешения ций управления. В этом случае кель- считывания регист а регистра памяти, а вызя процесс "обслуживания" заявки мо- ход первого элемен а

30 мента задержки подделировать только задавая случайное

tl ключен к пер о н к первому входу разрешения время ее обслуживания", поскольку считывания б о я лока памяти, второй в этом случае каждая поступившая

l вход р as ð еше ни р шения считывания блока заявка признается обслуженной и теря- памяти соединен с первым выходом ется ряд важных показателей, харак- пеРвой схемы сравнения, информацион- теризующих выполняемый алгоритм З5 ным входом ным входом счетчика ошибок, первым управления и особенности деятельное- входом первог э ервого элемента Vuuf и перти oneðàòîðа. вым установочным входом сумматора, Цель изобретения — расширение второй информаци орой ин ормационныи вход которофункциональных возможностей устрой- го и информацио и ин ормационныи вход счетчи- ства эа счет моделирования режима 40 ка правильно вып вильно выполненных операций работы с частичными отказами s выцол- подключены к вто к второму выходу первой ненни системы операций, По схемы сравнения и первому вхо ду оставленная цель достигается элемента И, второй вход которого тем, что в устройство для моделирова- соединен с первым выходом второй ния деятельности человека-оператора, 45 схемы сравнения, а выход элемента содержащее генератор импульсов со И подключен к первому входу третьеслучаинои длительностью, преобразова- го элемента ИЛИ, второй вход которотель временной интервал-код, выход ro соединен с первым входом тригге-. которого соединен первым информа- ра, второй вход которого подключен ционным входом сумматора, счетчик 5О к первому выходу третьей схемы сравошибок элемент И с

У счетчик правиль- нения, второи выход которой соедино выполненных one a р ций и триггер, нен с установочным входом счетчика первый вход которого является входом ошибок, входом считывания сумматора запуска устройства, введены три схе- и первым входом второго элемента мы сравнения счетчик выполненных 55 ИЛИ, второй вход которого подключен операции, блок регистрации, генера-- . к выходу триггера, а выход второго тор равномерно распределенных чисел, элемента ИЛИ соединен с вторым входифференцирующий элемент, первый и дом разрешения считывания регистра

1164726 памяти, второй выход второй схемы сравнения подключен к второму установочному входу сумматора и второму входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом счетчика BblIIOJIHeBHblx операций и установочным входом счетчика правильно выполненных операций, выход которого подключен к входу второй схемы сравнения, выход сумматора сое- 10 динен с первым входом блока регистрации, второй вход которого подключен к выходу счетчика ошибок, а выход счетчика, выполненных операций соединен с входом третьей схе- 1Э мы сравнения, На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит блок 1 памяти, второй элемент ИЛИ 2, регистр

3 памяти, третий элемент 4 ИЛИ, первый элемент 5 задержки, второй элемент 6 задержки, третий элемент

7 задержки, генератор 8 импульсов со случайной длительностью (распре- 5 деленной по требуемому закону), генератор 9 равномерно распределенных чисел, дифференцирующий элемент 10, преобразователь 11 временной интервал — код, сумматор 12, первую схему 13 сравнения, счетчик

14 правильно выполненных операций, вторую схему 15 сравнения, первый элемент 16 ИЛИ, счетчик 17 выполненных операций, счетчик 18 отказов, третью схему 19 сравнения, блок 20

ЭЗ регистрации, триггер 21, элемент

И 22 и вход 23 запуска устройства моделирования.

Блок 1 памяти предназначен для хранения и выдачи в регистр 3 параметров алгоритма управления. В нем хранятся данные об управляющей и операционной. составляющих алгоритма деятельности, выполнение которого моделируется ° Считывание этих данных осуществляется путем подачи сигналов на его входы, при этом при появлении сигнала на его первом входе производится выдача параметров первой и всех последующих операций алгоритма, а при появлении сигнала на втором его входе в регистр выдаются данные только о первой операции алгоритма, что соответствует началу новой реа- эМ лиэации алгоритма при условии, что предыдущая реализация была завершена безуспешно, другиит словами, oneратор не выполнил этот раэ задачи упр авления, Блок 1 памяти разделен на две эоны, причем в первой его зоне хранятся значения математического ожидания и среднего квадратичного отклонения времени выполнения каждого типа элементарных операций алгоритма. Данные значения размещены в порядке следования операций при выполнении алгоритма управления. Во второй зоне располагаются значения вероятности безошибочного выполнения соответствующего типа элементарных операций алЬ горитма — Р;, которые позволяют моделировать безошибочность.и продолжительность действий оператора с учетом компоновки панелей управления и индикации соответствующими органами.

Эти параметры характеризуют операционную составляющую, а порядок их следования в соответствии с очередностью выполнения элементарных опер аций — у пр авляющую сост авл яющую моделируемого алгоритма цеятельности.

Регистр 3 осуществляет хранение и выдачу на первый выход значения математического ожидания и дисперсии,,6 а на второй — значение Р,. соответству1 ющих типов элементарных операций, Элементы 5, 6 и 7 задержки пред- назначены для организации надежной записи и считывания данных из блока

1 памяти в регистр 3. . Генератор 8 формирует последовательность импульсов сс случайной длительностью, распределенных по необходимому закону с параметрами, выдаваемыми блоком памяти.

Генератор 9 равномерно распределенных в интервале 0-1 чисел вырабатывает значения этик чисел.

Питание на генераторы 8 и 9 подается по сигналу, запускающему работу устройства, цепи подачи питания на схеме устройства не показаны.

Элемент 10 выделяет импульсы начала и окончания импульсов, формируемых генератор м 8 для дальнейшего преобразования отрезка времени в код, в преобразователе 11.

Сумматор 12 осуществляет суммирование всех значений временных интервапов выполнения операций как за одну, так и за все операции алгоритма, и за все успешные em реапизации. При этом в случае, если

1164726 8

Блок 20 регистрирует по оконча- 55 нии моделирования число безуспешных попыток выполнения алгоритма, т.е. содержимое счетчика 18, а также знапри выполнении алгоритма оператором допущена ошибка, т. е. алгоритм не выполнен, значения всех предыдущих до данной операции временных затрат стираются и с безошибочными реализациями не суммируются.

В схеме 13 сравнения, при поступлении от элемента 10 импульса "Конец" производится сравнение случайного .числа Х, выработанного ра- 10 нее по команде с выхода третьего элемента 7 задержки, генератором

9, со значением вероятности безошибочного выполнения операции данноS го типа Р„, переписанного в схему 15 сравнения с регистра 3. В результате сравнения этих чисел определяется безошибочность выполнения текущей операции алгоритма. В случае, если

Хь» Р, то операция считается ны- 20

Б

1 полненной правильно, н противном случае засчитывается ошибка,.на этом моделирование данной реализации прекращается, подачей сигнала на второй вход блока l памяти обеспе-, 25 чивается моделирование очередной реализации с первой операции алгоритма, Счетчик 14 подсчитывает число пранильно выполненных операций для дальнейшего сравнения схемы 15 сравнения с числом операций, содержащихся в алгоритме управления, что позволяет определить момент завершения выполнения задачи управления оператором и переход к новой реализации. Число операций моделируемого алгоритма устанавливается в схеме 15 сравнения перед началом моделирования.

Счетчик 17 подсчитывает число проведенных реализаций, причем как успешных, так и ошибочных для сравнения в схеме 19 сравнения с требуемым числом реализаций. Это число записывается в схему 19 сравнения также перец началом моделирования и определяется исходя иэ требуемой точности результатов моделирования.

Счетчик 18 подсчитывает число ошибок, допущенных при выполнении алгоритма, что соответствует числу безуспешных реализаций, т.е. попыток выполнения алгоритма. чение общего времени моделирования всех успешных реализаций алгоритма, т,е. содержимое сумматора 12.

Триггер 21 управляет нключением и выключением устройства.

Устройство функционирует следующим образом.

После подачи на нход 23 устройства сигнала "Пуск", включаются генераторы 8 и 9, первый иэ которых подготавливается к формированию последовательности импульсов случайного. числа, а второй — к генерации случайных равномерно распределенных чисел. Кроме того, импульс запуска через элемент 4 ИЛИ посту-, пает на первый элемент 5 задержки, время задержки которого устанавливаются в зависимости от выхода на заданный режим работы генераторов

8 и 9. После поступления сигнала с первого элемента 5 задержки на первый вход блока 1 памяти производится считывание данных нз обеих зон в регистр 3 для моделирования вы- полнения первой операции. Кроме того, сигнал с элемента 5 задержки поступает на второй элемент 6 задержки. Время задержки выбирается исходя из продолжительности перезаписи информации из блока 1 в регистр .

3. Сигнал с выхода второго элемента

6 задержки поступает на вход третьего элемента 7 задержки и на второйвход регистра 3, по этому сигналу осуществляется перезапись значений параметров моделируемой операции и в генератор 8 и схему 13 сравнения, соответственно. Генератор 8 начинает формирование случайной последовательности импульсов, которые поступают на вход элемента 10. Величина задержки времени элемента 7 обеспечивает надежное считывание информации из регистра 3. При поступлении сигнала с выхода элемента 7 на вход регистра

3 производится обнуление регистров.

Сигнал "Начало" с элемента 10 поступает на первый вход преобразователя 11 временной интервал — код, а и 11 сигнал Конец — на второй его вход, формируя код продолжительности временного интервала. Одновременно сиги и нал Конец дает команду на сравнение первой схемы 13 сравнения. В ней сравнивается случайное равномерное распределенное число Х со значением вероятности безошибочного вы1164726 10 ненной. В этом случае сигнал с ее первого выхода поступит на счетчик

18 для подсчета числа безуспешных реализаций, на вход элемента ИЛИ 16 для подсчета общего числа реализаций в счетчике 17 и обнуления счетчика 14 для подготовки его к новой реапизации сигналом с выхода элемента 16 ИЛИ на вход первого счетчи10 ка 14. Кроме того, сигнал на входе сумматора 12 обнулит содержимое первого блока времени сумматора, затраченного на текущую реализацию.

Сигнал с выхода схемы 13, сравнения поступает на вход блока 1 памяти и обеспечивает выдачу в регистр 3 данных первой операции для моделирования очередной реализации.

Когда чнсло реапизаций алгоритма достигнет требуемого числа, сигнал с выхода схемы 19 сравнения поступает на вход третьего счетчика 18 для считывания информации в блок 20 регистрации; а также на вход суммато25 ра 12, по сигналу которого суммарное вр емя Т А всех успешных р еапиэаций переписано также в блок 20 регистр ации .

Полученные данные в блоке 20

30 регистрации позволят Оценить Основные характеристики качества деятельности оператора АСУ: P> — вероятность

Б безошибочного выполнения алгоритма

Р> =е/п д у .З5 где n — общее число реализаций алгоя ритма, т.е. попыток выполнения алгоритма; е — число успешных попыток;

T> — нормативное значение времени выполнения алгоритма

9 . полнения операции Р. данного типа 1

&;

В том случае, ест X!Iç Р;, операция.

Ь считается выполненной безошибочно и импульс с первого выхода схемы 13 сравнения поступает на вход элемента И 22. При наличии сигнала на другом входе элемента И 22, т.е. если не все операциилапгоритма выполнены происходит подача этого сигнала на вход элемента 4 ИЛИ и весь цикл работы устройства, но уже для моделирования второй операции алгоритма, повторяется. Кроме того, импульс с выхода схемы !3 сравнения поступит на вход сумматора )2 и вход счетчика 14. Сумматор состоит ив двух блоков, в первом подсчитывается время моделирования текущей реализации, а во втором - время предыдущих, успешно выполненных реализаций. Если реализация завершена успешно, то вре мя ее моделирования просуммировано с содержимым второго блока за счет появления сигнала на его четвертом входе, в противном случае, т,е, при неуспешной реализации, сигнал на третьеМ входе сумматора обнулит содержимое первого блока. С выхода счетчика 14 число успешных операций поступает в схему l5 сравнения,,с первого выхода которой снимается постоянный единичный сигнал до тех пор, пока не будут Выполнены все операции алгоритма управления. Когда все операции алгоритма будут выполнены успешно, единичный импульс со второго выхода схемы !5 сравнени поступит. через элементы 16 ИЛИ на счетчик 1.7 для подсчета общего числа реализаций, одновременно сигнал с выхода элемента 16 ИЛИ поступит на вход счетчика 14 и обнулит его содержимое, подготовив его тем самым к подсчету числа успешных операций в очередной реализации ° С выхода схемы сравнения 19 через первый вход элемента ИЛИ 2 на вход регистра 3 поступает команда до тех пор, пока не выполнено требуемое число реализаций.

° В том случае, если при сравнении значений в схеме !3 сравнения

XRъPo операция считается невыполТ„Т„„/е.

Полученные данные позволят оценить качество деятельности оператора в разр абатываемой АСУ н р азр абот ать рекомендации по повышению эффективности ее функционирования.

Устройство расширяет функциональные возможности известного устройства, существенно расширяя круг исследования деятельности операторов различных типов..1164726

Составитель В.Фукалов

Техред М. Гергель

Корректор Г. Решетник

Редактор Л.Авраменко

Филиал ППП "Патент"., .г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 4188/46 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д. 4/5