Устройство для моделирования систем человек-машина

 

Изобретение относится к вычисли- . тельной технике и может найти приме-. некие при моделировании систем человек - машина на этапе их разработки . Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования логической структуры алгоритма деятельности оператора в соответствии с типом поступившей заявки. Цель достигается тем, что устройство содержит блок задания алгоритмов, кольцевой регистр сдвига и блок генераторов импульсов. Устройство позволяет моделировать деятельность оператора по обслуживанию заявок различного типа с учетом конкретного состава и логической взаимосвязи выполняемых при этом операций. 7 ил.

СОЮЭ 00ВЕТСННХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

11771 А1 (19) (И) (51)4 С 06 F 15/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4186137/24-24 (22) 26.01.87 (46) 23.07.88, Бюл. В 27 (72) А.В.Кудрявцев и Л.Д.Потебня (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 966701, кл. С 06 Р 15/20, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Р 1185348, кл. С 06 F 15/20, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕИ ЧЕЛОВЕК вЂ” МАКИНА (5?) Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение при моделировании систем человек - машина на этапе их разработки. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования логической структуры алгоритма деятельности оператора в соответствии с типом поступившей заявки. Цель достигается тем, что устройство содержит блок задания алгоритмов, кольцевой регистр сдвига и блок генераторов импульсов. Устройство позволяет моделировать деятельность оператора по обслуживанию заявок различного типа с учетом конкретного состава и логической взаимосвязи выполняемых при этом операций.

7 ил.

1411771

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение при моделировании систем человек — машина на этапе их разработ5 ки, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования логической, структуры алгоритма деятельности опе- 1р ,ратора в соответствии с типом посту пившей заявки.

На фиг.1 приведена схема устрой| ,, ства; на фиг.2 — схема блока задания алгоритмов; на фиг.3 — схема узла мо-15 делирования неальтернативных операций; на фиг.4 — схема узла моделирования альтернативных операций; на фиг:5 — схема шифратора длительности ( операций; на фиг.6 и 7 — пример ком- 2п мутации контактных гнезд наборного поля блока задания алгоритмов и коммутационного поля шифратора длительности операции соответственно с целью задания двух возможных алгорит- 25 мов деятельности оператора, подлежяп1их моделированию.

Устройство содержит генератор 1, случайных импульсов заявок, третий элемент И 2, первый элемент И 3, пер- 3О вый триггер 4, пятый элемент И 5, счетчик 6 времени обслуживания заявок, счетчик 7 поступивших заявок, ( кольцевой регистр 8 сдвига, второй элемент И 9, счетчик 10 обслуженных заявок, третий триггер 11, блок 12 генераторов импульсов, многоканальный блок 13 случайной временной задержки, генератор 14 импульсов времени, четвертый элемент И 15, счетчик 16 вре- 40 мени моделирования, второй триггер

17, блок 18 задания алгоритмов. На структурной схеме также показаны. вход 19 запуска, входы 20 выбора алгоритма, входы логических условий 21, тактовый вход.22, информационные выходы 23 и выход 24 завершения алгоритма блока 18.

Блок 18 (фиг.2) содержит узлы 25 моделирования неальтернативных опера ций алгоритма, узлы 26 моделирования альтернативных операций алгоритма, шифратор 27 и группу элементов

И 28. На структурной схеме блока 18 изображены инфррмационные входы 29, тактовый вход 30, информационный выход 31 и выход 32 узла 25, информационные входы 33, тактовый вход 34, управляющий вход 35, информационные выходы 36 н 37 и выход 38 узла 26, установочный вход 39 узла 25, установочный вход 40 узла 26, контактные гнезда 41, каждое нэ которых соединено с выходом соответствующего элемента И

28, входы 42 шифратора 27.

Узел 25 (фнг.3) содержит элемент

ИЛИ 43 и 0-триггер 44.

Узел 26 (фиг.4) содержит элемент

ИЛИ 45, П-триггер 46, элемент И 47 и элемент 48 запрета.

Пифратор 27 (фиг.5) содержит коммутационное лоле 49, элементы ИЛИ 50.

Кроме того, на фиг.6 и 7 обозначены А; — 1-я неальтернативная операция моделируемого алгоритма деятельности, P> — j-я альтернативная операция моделируемого алгоритма деятельности, ь — средние временные затраты оператора на выполнение 1-й операции алгоритма деятельности.

Кольцевой регистр 8 сдвига имеет

m разрядов, по которым -под действием импульсов на его тактовом входе последовательно циркулирует единичный импульс, и предназначен для имитации поступления на обслуживание одной из

m возможных заявок путем формирования в случайный момент запуска блока 18 на одном нз т его входов 20 единичного сигнала на ее обслуживание по своему алгоритму.

Блок 12 генераторов с регулируемой скважностью импульсов служит для ииитации значений логических условий, проверяемых оператором в процессе выполнения алгоритма. С каждым логическим условием моделируемого алгоритма в блоке 12 сопоставлен соответствующий генератор импульсов, выход которого является выходом блока 12.

Факт проверки оператором логического условия имитируется путем, опроса блоком 18 состояния соответствующего выхода блока 12, Выполнение или невыполнение проверяемого логического, условия имитируется соответственно . наличием или отсутствием в момент опроса импульса на соответствующем выходе блока 12. Так как состояние выходов генераторов блока 12 опрашивается в случайные моменты времени, то, изменяя скважность импульсов на .выходе генераторов, можно задать требуемую вероятность выполнения логических условий моделируемых алгоритмов деятельности оператора.

3 14 1 17

Блок 13 случайной временной задержки имитирует случайные временные затраты оператора на выполнение отдельных операций алгоритма. Величина, задержки по каждому входу многоканального блока 13 определяется типом моделируемой операции, а общее число входов — количеством различных типов операций н совокупности алгоритмов деятельности оператора данной системы человек — машина.

Блок 18 задания алгоритмов предназначен для задания совокупности алгоритмов деятельности оператора мо- 15 делируемой системы человек — машина и воспроизведения любого из них в зависимости от типа заявки, поступающей на входы 20 блока. Отдельные операции алгоритмов деятельности one- 20 ратора моделируются узлами 25 и 26 блока 18.

Узлы 25 используются для моделирования чеальтернатинных операций, сопостанляемых с воздействиями one- 25 ратора на органы управления, либо с актами восприятия и (или) переработ-. ки информации оператором. При этом процесс выполнения неальтернативной операции отождествляется с пребыванием триггера 44 в единичном состоянии.

Узлы 26 служат для моделирования альтернативных операций, сопоставляемых с действиями оператора по выбору одной из возможных альтернатив даль35 нейшего поведения на основе проверки факта выполнения (невыполнения) соответствующих логических условий. При этом процесс выполнения альтернативной операции отождествляется с пре- . быванием триггера 46 в единичном состоянии.

Значение проверяемого логического условия задается состоянием (0, 45 или "1") входа 35 узла 26, которое определяется состоянием выхода ветствующего генератора блока 12.Следовательно, в процессе моделирования алгоритма деятельности значения логи50 ческих условий непрерывно изменяется с частотой следования импульсов, формируемых соответствующими генераторами блока 1?, т.е. в задействованных для моделирования узлах 26 блока

18 поочередно оказываются открытыми . 55 (для информационного сигнала с прямого выхода триггера 46) либо элемент

И 47, либо элемент 48 запрета. Поо

71 4 этому, если н момент поянления импульса на тактовом входе 34 узла 26 триггер 46 находится в единичном состоянии, то сигнал с его выхода может пройти либо через элемент И 47, либо через элемент 48 запрета на один из информационных выходов 36 или 37 узла 26 соответственно. Поскольку импульсы на тактовом входе 22 блока 18 (а следовательно, и на тактовых входах 34 узлов 26) формируются блоком

13 случайной временной задержки, то моменты их поступления случайны, В связи с этим вероятность появления сигнала на одном из информационных выходов 36 или 37, сработавшего в ходе носпроизнедения алгоритма деятельности узла 26, определяется относи" тельной (по отношению к периоду сле" донания импульсов с выхода соответстнующего генератора блока 12) продолжительностью открытого состояния элементов 47 и 48, т.е. скважностью импульсов соответствующего генератора 12 блока.

Иифратор 27 предназначен для сопоставления с каждой из моделируемых операций алгоритма соответствующего канала блока 13.

Рассмотрим функционирование блока

18 на примере

Пусть н моделируемой системе человек — машина оператором обслуживаются заявки двух типов. Представим алгоритмы деятельности оператора по их обслуживанию в виде следующих от-, меченных (взвешенных) логических схем алгоритмов (ЛСА):

L) = А,А Р, t А, А, Т Рт " г

1 2 3 "й 4

L = A(A A A„, а 4g (<,(где А — символ обозначающий i-ю

1 t неальтернативную операцию алгоритмов (А — конечная

k операция);

P — символ, обозначающий j-ю альтернативную операцию алгоритма; — средние временные затраты оператора на выполнение операции 1 -го типа.

Для задания с помощью блока 18 данных алгоритмов на этапе подготовки

5 устройства к моделированию необходимое количество узлов 25 и 26 блока

18 соединяют между собой в соответствии со структурой алгоритмов. При этом установочные входы 39 узлов 25, имитирующих первые неальтернативные операции А и А4 алгоритмов L< и L соответственно, соединяют с соответствующими контактными гнездами 41 .(фиг.б). Шифратор 27 программируют с использованием контактных гнезд его ( коммутационного поля 49 в соответст-! вии с разметкой заданной для алгоФ ритмов (фиг.7). Завершается подготовка блока 18 к работе установкой триггеров 44 и 46 всех его узлов 25 и

26 в нулевое состояние (цепи начальной установки триггеров не показаны) .

В процессе работы устройства в случайный момент времени на входе 19 запуска блока 18 появляется импульс.

Этот импульс поступает на входы элементов И 28 и обеспечивает выдачу информации с входов 20 блока 18 (с разрядных выходов кольцевого. регистра

8 сдвига) через элементы И 28 на контактные гнезда 41 наборного поля блока 18. В результате этого в триггер 44 одного из двух узлов 25, подключенных установочными входами 39 к контактным гнездам 41, с одного из . двух разрядов кольцевого регистра 8 сдвига записана единица. Таким образом, разыгрывается тип поступившей заявки. При этом для обеспечения устойчивой работы блока 18 необходимо, чтобы длительность импульса запуска, поступающего на его вход 19, была меньше периода следования импульсов, генерируемых генератором 14. После перехода триггера 44 одного из узлов

25 в единичное состояние с выхода 32 этого узла через шифратор 27 на соот ° ветствующий вход многоканацьного блока 13 поступает единичный потенциал.

Через случайный промежуток времени, имитирующий временные затраты оператора на выполнение текущей операции алгоритма, на выходе многоканального блока 13 появляется импульс, корый поступает на тактовый вход 22 блока 18 и далее на тактовые входы 30 и 34 узлов 25 и 26 соответственно.

В результате единичное состояние из возбужденного узла 25 передано в триггер 44 следующего, подключенного к нему при задании алгоритма, узла

11771 ь

25 (фиг.б). Далее цикл работы по мо- делированию следующей неальтернативной операции алгоритма повторяется.

В случае перехода в единичное состояние триггера 46 узла 26 моделируется соответствующая альтернативная операция алгоритма. При этом с помощью соответствующего генератора

55 блока 12 и элементов 47 и 48 данного узла дополнительно разыгрывается выбор направления передачи единичного состояния его триггера 46. Что и происходит с поступлением в случайный момент времени импульса на тактовый вход 34 этого узла 26.

После имитации всех операций алгоритма единичное состояние передано в триггер 44 узла 25, сопоставленного с операцией А алгоритмов. Это приводит к задействованию (через шифратор 27) соответствующего входа многоканального блока 13 и к появле" нию сигнала на выходе 24 завершения алгоритма блока 18 ° В результате по истечении имитации временных затрат на выполнение оператором операции

Ац на выходе многоканального блока 13 появляется импульс, который возвращает схему блока 18 в исходное состояние.

При подготовке устройства к работе в блоке 18 задают алгоритмы деятельности оператора по обслуживанию заявок различного типа и приводят узлы 25 и 26 блока 18 в исходное ° . состояние (эти процедуры описаны).

Генератор 1 настраивают на формирование случайных импульсов, распределенных по тому же закону, что и входящий поток заявок. Устанавливают требуемую скважность импульсов на выходе генераторов блока 12 Обнуляют счетчики 6, 7 и 10 и триггер 4, и младший разряд кольцевого регистра 8 сдвига устанавливается в единичное состояние.

В процессе моделирования устройство функционирует следующим образом.

После подачи импульса на вход запуска устройства триггер 11 и триггер 17 устанавливаются в единичное и в нулевое состояния соответственt но. При этом открываются элементы

И 2 и 15 и закрывается элемент И 9.

Счетчик 16 начинает отсчитывать вре- мя моделирования путем подсчета им" пульсов с генератора 14. Эти же импульсы, поступая на тактовый вход

1411771

40 кольцевого регистра Ы сдвига, вызывают циклический сдвиг по его разрядам единичного состояния младшего разряда. Так как триггер 4 находится

5 в нулевом состоянии, то первый же импульс с выхода генератора 1, пройдя открытые элементы И 2.и 3, пере ключает триггер 4 в единичное состояние и одновременно поступает на вход 19 запуска блока 18. Это приводит к тому, что в блоке 18 начинается воспроизведение одного из алгоритмов деятельности оператора, опре. деляемого типом поступившей на входы 15

20 блока 18 заявки, т.е. состоянием разрядных выходов кольцевого регистра 8 сдвига в данный момент времени.

Кроме того, триггер 4, перейдя в единичное состояние, закрывает эле- 20 мент И 3 до момента завершения отра1 ботки данного алгоритма деятельно-, сти. Тем самым имитируется отказ в обслуживании всем заявкам, поступающим в тот период времени, когда оператор занят обслуживанием ранее принятой заявки. Временные затраты на обслуживание заявки фиксируются в счетчике 6, заполняемом импульсами от генератора 14 через открытый на 30 это время сигналом с прямого выхода триггера 4 элемент И 5. В момент завершения имитации данного алгоритма на выходе 24 завершения алгоритма блока 18 появляется импульс, который увеличивает на единицу содержимое счетчика 10, фиксирующего количество обслуженных оператором заявок (инФормация об общем количестве поступивших за время моделирования заявок накапливается в счетчике 7).

Кроме того, импульс на выходе ?4 за- вершения алгоритма вызывает обнуление триггера 4, которое приводит к закрытию элемента И 5 и прекращению 45 подсчета счетчиком 6 импульсов времени, поступающих с генератора 14, а также открытие элемента И 3, что имитирует готовность оператора к обслуживанию очередной заявки. В момент истечения заданного времени моделирования импульс с выхода переполнения счетчика 16 переключает в единичное состояние триггер 17. Это приводит к появлению разрешающего сигнала на входе элемента И 9, и после окончания обслуживания последней заявки импульс с выхода 24 завершения алгоритма блока 18, пройдя открытый элемент

И 9, обнуляет триггер 11. В результате закрыты элементы И 2 и 15, что прекращает поступление в схему импульсов от генераторов 1 и 14 ° Процесс моделирования на этом заканчивается. Итогом моделирования является информация, накопленная в счетчиках 6, 7, 10 и 16. При этом в счетчике 16 оказывается зафиксированным число, пропорциональное времени, дополнительно затраченному на моделирование обслуживания последней заявки.

Таким образом, устройство позволяет моделировать деятельность оператора по обслуживанию заявок различного типа с учетом конкретного состава и логической взаимосвязи выполняемых при этом операций.

Формула изобретения

Устройство для моделирования систем человек — машина, содержащее генератор случайных импульсов заявок, генератор импульсов времени, счетчик поступивших заявок, счетчик обслуженных заявок, счетчик времени моделирования, счетчик времени об" служивания заявок, многоканальный блок случайной временной задержки,, с первого по третий триггеры, с первого по пятый элементы И, выход.первого элемента И соединен с единичьi""..1 входом первого триггера, инверсный выход которого подключен к первому входу первого элемейта И, первый вход второго элемента И подключен к пря1 мому выходу второго триггера,а выход второго элемента И соединен с нулевым входом третьего триггера, прямой выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора случайных импульсов заявок, а т выход третьего элемента И подключен к второму входу первого элемента И и к счетному входу счетчика поступивших заявок, выход генератора импульсов времени соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к прямому выходу третьего триггера, а выход — к первому входу пятого элемента И и к счетному входу счетчика времени моделирования, выход переполнения которого соединен с единичным входом второго триггера, второй вход пято1411771

)О

1 о элемента И подключен к прямому

«ыходу первого триггера, а выход пяфого элемента И сбединен со счетным фхофом счетчика времени обслуаивання аявок, нулевой вход второго триггеа и единичный вход третьего триггеа объединены и являются входом заска устройства, о т л,н ч а ю е е с я тем, что, с целью расшнния Функциональных возмошностей стройства за счет моделирования гической структуры алгоритма деяьности оператора в соответствии с ом поступившей заявки, оно дополтельио содерзят блок задания алгор мов,кольцеовй регистр сдвига и ок генераторов импульсов, блок зад ния алгоритмов содержит наборное и е, группу узлов моделирования неальт рнативных операций, группу узлов делирования альтернативных операц, шифратор и группу элементов И, к узел моделирования неальтерн тивных операций содержит Р-триггер и элемент HJR выход которого соедин н с Р-входом D-триггера, каждый у ел моделирования альтернативной о ерации содержит элемент ИЛИ, Рт иггер, элемент И и элемент запрет, причем в узле моделирования anbрнативных операций информационный в од элемента запрета и первый вход емеита И соединены с выходом

D триггера, D-вход которого подключ н к выходу элемента ИЛИ, выходы

Р риггеров узлов моделирования иеаю ьтернативных операций и узлов моделирования альтернативных операций п ены соответственно к входам ратора блока задания алгоритмов, ваМсоды шиФратора которого соединены соответственно с входами.многоканального блока случайной временной задерхки, выход которого подключен к тактовым входам D-триггеров, всех узлов моделирования альтернативных операций и узлов моделирования неальтернативных операций, первые входы элементов И группы блока задания

1О алгоритмов объединены с выходом первого элемента И устройства, а вторые входы элементов И группы подключены соответственно к разрядным вы-. ходам кольцевого регистра сдвига, 15 тактовый вход которого подключен к выходу четвертого элемента И устройства, выходы блока генераторов импульсов устройства соединены с вторым входом элемента И и управляющим

20 входом элемента запрета соответствукщего узла моделирования альтернативных операций, выходы элементов

И группы, блока задания алгоритмов, виход блока задания алгоритмов, ус2э тановочные входы D-триггеров узлов моделирования неальтернативних операций, входи элементов RllH и выходы элементов И и элементов запрета узлов мбделирования альтернативных oneЗО раций, входы элементов ИЛИ и выходы

D-триггеров узлов моделирования неальтернатнвных операций и узлов моделирования альтернативных операций соединены на наборном поле блока задания алгоритмов в соответствии с топологией моделируемах алгоритмов, выход блока задания алгоритмов подключен к счетному входу счетчика обслуиенных заявок, нулевому входу первого триггера и второму входу второго элемента И.

1411771

141177 t

Фиг4

14) 1771

Составитель В.Фукалов

Редактор Н.Бобкова Техред А.Кравчук Корректор С.Шекиар

Заказ 3656/46 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4