Устройство для моделирования систем "человек-машина Советский патент 1984 года по МПК G06N7/08 

ны к соответствующим входам второй схемы сравнения, выход которой подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вхоа которого подключен к выходу первой схемы сравнения, а соединен с управляющим входом зл&мента запрета, отличающееся тем, что, с целью повышения точности оценки качества групповой деятельности операторов путем осуществления равномерного распределения заявок между операторами с учетом загруженности каналов, оно дополнительно содержит бло сравнения чисел, а в каждом канале моделирования - датчик кода номера канала, второй элемеэят НЕ и группу элементов И, причем разрядные выходы реверсивного счетчика и выходы датчика кода

номера канала соединены с первыми входами соответствующих элементов И группы своего канала моделирования, вторые входы которых объединены и подключены к выходу первого элемента И своего канала моделирования, а выходы элементов И группы каждого канала моделирования подключены к соответствующей группе входов блока сравнения чисел, управляющий вход которого соединен с четвер,тым выходом таймера , а соответствующий выход блока сравнения чисел соединен с информационным входом элемента запрета соответствующего канала моделирования, выход второго элемента ИЛИ подключен через второй элемент НЕ к второму входу первого элемента И.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ ЧЕЛОВЕК-МАШИНА, содержащее генератор случайного потока импульсов, счетчик, первый и второй общие элементы И, первый триггер, таймер, группу каналов моделирования, каждый из которых содержит блок случайной временной задержки, элемент запрета, счетчик импульсов, четыре элемента И, два сумматора, второй триггер, регистр, две схемы сравнения, первый элемент НЕ, реверсивный счетчик, два элемента ИЛИ, вход таймера является входом запуска устройства и соединен с единичным входом первого TpHrrepaj нулевой вход которого соединен с первым выходом таймера, а прямой выход подключен к первому входу первого общего элемента И, второй вхоц которого соединен с выходом генератора спучайнсго потока . импульсов, выход первого общего элемента И подключен к входу первого сче-рчика и первому входу первого элемента И каждого канала моделирования, а в каналах моделирования выход второго элемента И соединен с входом блока Бй«,. случайной временной задержки и единич-. ным входом второго триггера, нулевой вход которого подключен к выходу блока случайной временной задержки, инверсный выход второго триггера соединен с первым входом второго элемента И, а прямой выход соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключив к второму выходу таймера, выход третьего элемента И соединен с входами первого и второго сумматоров, управляющий вход второго сумматора подключен к третьему выходу таймера, а разрядные выходы второго сумматора соединены соответственно с разрядными 1 входами регистра, разрядные выходы которого подключены соответственно к первой группе входов первой схемы сравнения, вторая группа входов которой является установочным входом канала модеs с; лирования, вход счетчика соединен с выходом элемента запрета и с суммируклцим входом реверсивного счетчика, вычитающий вход которого подключеи к выходу 00 00 блока случайной временной задержки, разрядные выходы реверсивного счетчика соединены соответственно с входами пер.вого элемента ИЛИ, выход которого подел ключен к второму входу второго элемента И и входу первого элемента НЕ, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера, выходы четвертых элементов И всех каналов моделирования подключены соответственно к входам второго общего элемента И, выход которого соединен с входом останова таймера, разраз оные выходы реверсивного счетчика . каждого канала моделирования подключи

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам для моделирования групповой деятельности человека-dnера тора систем человек-машина (СЧМ).

Известно устройство аля моделирования систем массового обслуживания (СМО). Это устройство содержит первый генератор слу чаиного потока импульсов, схему ЗАПРЕТ, реверсивный счетчик,

многоканальный блок случайных временных задержек, первую и вторую схему ИЛИ, блок сравнения, второй генератор случайного потока импульсов, схему И, первый, второй и третий счетчики, многовходовую схему И, генератор импульсов. Данное устройство позволяет определить вероятагые характеристики СМО с отказами обслуживающего прибора Cl3 .

Однако это устройство не позволяет определить загруженность канала, а также моделировать СМО с ограниченной очередью

Известно также устройство для моделирования деятельности человека-онера- тора систем человек - машина, которое содержит генератор случайного потока импульсов, первый, второй и третий триг геры, три элемента И. блок случайной временной задержки, таймер, преобразователь временной интервал - код, первый и второй счетчики, сумматор. В устройств ве оператор представлен оцноканальной

СМО с отказами. Устройство позволяет определить вероятные характеристики деятельности человек оператора, а также йпределить загруженность 2 .

Однако данное устройство не позволяет моделировать групповую деятельность операторов.

Наиболее близким к изобретению я&ляется устройство для моделирования систем человек - мащина, которое соаер.«ит генератор случайного потока импульсов, первый триггер , первый счетчик, общий элемент И, таймер, каналы моделирования, содержащие блок случайной временной задержки, элемент запрета, счетчик импульсов, два элемента И, два сумматора, триггер, регистр и схему сравне1Ия, вход таймера $шляется входом запуска устройства и соединен с единичным входом первого триггера, прямой выход которого подключен к первому входу общего элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора случайного потока импульсов, выход общего элемента И подключен к входу перьвого счетчика, а в каналах моделирования выход первого элемента И соединен с входом блока случайной временной задержки и единичным входом триггера, нулевой вход которого подключен к -выходу блока случайной временной задержки, прямой выход триггера соединен с первым входом второго элемента И, второй 3 вход которого подключу к первому выхооу таймера, выход второго элемента И соединен с входами первого и второго сумматоров, управляющий вход второго j сумматора подключен к второму выходу таймера, а разрйдные выходы второго сумматора соединены соответстВй1но с разрядными входами регистра, разрядные выходы которого подключены соответственно к первой группе входов схемы сравнения, вторая группа входов которой является установочными входами каналов моделирования, вход счетчика импульсов соединен с выходом элемента запрета. информационный вход которого подключен к выходу общего элемента И, дополнитепы ный элемент И, в каждом канале моделирования реверсивный счетчик, вторую схему сравнения, два элемента ИЛИ, третий элемент И, элемент НЕ, К-й канал моделирования (К 21,hJ дополнительно включает четвертый элемент И, в каждом канале моделирования выход элемента запрета соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, вычитаюший выход которого подключен к выходу блока случайной -временной задержки, разрядные выходы реверсивного счетчика соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу первого элемента И и входу элемента НЕ, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с инверсным входом первого триггера, выходы третьих элементов И всех каналов моделирования подключены соответственно к входам дополнительного элемента И, выход которого соединен со «входом останова таймера, разрядные выходы реверсивного счетчика каждого канала подключены к ссзответ ствующим входам второй схемы сравнения, выход которой подключен к первому вкоду второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу пе{ вой схемы сравнения, выход второго элемента ИЛИ соединен с управляющим входом элемента запрета, а в К-м канале моделирования выход четвертого элемента И соединен с информационным входом элемента запрета, первый вход четг вертого элемента И соединен с выходом общехч) элемента И, а второй вход чеч вертого элемента И подключен к выходу второго элемента ИЛИ (К-1)-1Ч) кангша моделирования з.

Распределение .заявок между операторами в устройстве осуществляется следующим образом. 1О8

вым выходом таймера, а прямой выход подключен к первому входу первого общего элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора случайного потока импульсов, выход первого общего элемента И подключен к входу первого счетчика и первому входу первого элемента И каждого канала моделирования, а в каналах моделирования выход второго элемента И соединен с входом блока случайной временной за держки и единичным входом второго триггера, нулевой вход которого подклкх чен к выходу блока случайной временной , инверсный выход второго триггера соединен с первым входом второго элемента И, а прямой выход соединен с первым входом третьего элемента Hj второй вход которого под5 ключен к . ,второму выходу таймера, выход третьего элемента И соединен с входами первого и второго сумматоров, управляющий вход второго суммато4О5 Первоначально заявки поступают в первый канал (оператору) и только при полном заполнении очереди первого канала или при превыщении допустимой загруженности ( Я ) канала открывается второй и .д. Таким образом, первые каналы работают с большей загрузкой по отнощению к последним, т.е. заявки распределяются неравномерно между каналами, что неадекватно реальной работе группы операторов (например, операторов сопровождения АСУ управления воздушным движением). Целью изобретения является повьпив ние точности оценки качества групповой деятельности операторов в системе человек-машина путем осуш.ествления рав- номерного распределения заявок между операторами з учетом загрунсенности каналов. Цель достигается тем, что устройство аля моделирования систем человек машина, содержащее генератор случайно- го потока импульсов, счетчик, первый и второй общие элементы И, первый триггер, таймер, группу каналов моделирования, каждый из которых содержит блок случайной временной задержки, элемент запрета, счетчик импульсов, четыре эл&мента И, два сумматора, второй триггер, регистр, две схемы сравнения, первый элемент НЕ, реверсивный счетчик, два элемента ИЛИ,, вход таймера является входом запуска устройства и соединен с единичным входом первого триггера. нулевой вход которого .соединен с перpa подключен к третьему выходу таймера, а разрядные выходы второго сумма тора соединены соответственно с.разрядными входами регистра, разрядные выходы которого подключены соответственно к первой группе входов первой схемы сравнения, вторая группа входов которой является установочным входом канала моделирования, вход счетчика соединен с выходом элемента запрета и с суммирукядим входом реверсивного счетчика, вычитающий вход которого подключен к выходу блока случайной временной задержки, разрядные выходы реверсивного счетчика соединены соответственнб с входами первого ИЛИ, выход которого поаключбн к второму входу второго элемента И и входу первого эле мента НЕ, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера, выходы четвертых элементов И всех каналов моа лирования подключены соответственно к входам второго общего элемента И, выХОД которого соединен с входом останова таймера, разрядные выходы реверсивного счетчика каждого канала моделирования подключены к соответствующим входам второй схемы сравнения, вькоц которой подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которо го подключен л выходу первой схемы ссравнения, а выход соединен с управляюшим входом элемента запрета, дополнительно содержит блок сравнения чисел, а в каждом канале моделирования - датчик кода номера канала, второй элемент НЕ и группу элементов И, причем разрядные выходы реверсивного счетчика и выходы датчика кода номера канала соединены с первыми входами соот ,ветствующих элементов И группы своего ка нала моделирования,вторые входы которых соедю1ены и подключены к выходу первого элемента И канала, а выходы эл&ментов И группы каждого канала подклк чены к соответствующей группе входов блока сравнения чисел, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом таймера , а соотвегствующий выход блока сравнения чисел соединен с информационным входом элемента запрета соот- ветствуюшего канала моделирования, выход второго элемента.ИЛИ подключен через второй элемент НЕ к второму вхоay первого элемента И. На фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг. 2 структурная схема блока сравнения чисел. Устройство содержит генератор 1 случайного потока импульсов, счетчик 2, второй элемент И 3, второй триггер 4, блок 5 случайной временной задержки, таймер 6, первый триггер 7, третий элемент И 8, элемент 9 запрета, первый элемент И Ю, четвертый элемент И 11, первый сумматор 12, счетчик импульсов 13, реверсивный счетчик 14, регистр 15, вторую и первую схему 16 и 17 . сравнения, второй сумматор 18, первый и второй элеметгт ИЛИ 19 и 20, элемент НЕ 21, первый и второй общие элементы И 22 к 23, датчик 24 кода номера канала, группу элементов И 25, второй элемент НЕ 26, блок 27 сравнения чисел, Блок 27 сравнения чисел (фиг. 2) содержит m групп по п блоков 28 опроса, п блока 29 анализа, iVi +1 элемеятов ИЛИ ЗО. Каждый из блоков 28 onjpo- са состоит из h -разрядного регистра 31, элементов И 32 и 33, элемента ИЛИ 34, а каждый блок 29 анализа имеет М элементов НЕ 35 и элемент И 36, информационные входы 37, выходы 38, первый вход 39 блока сравнения. Совокупность блоков 3-5, 8-21;. 24-26 образует канал моделирования. Генератор 1 случайного потока импульсов имитирует входной поток заявок. Генератор генерирует импульсы со слу чайным периодом повторения. Счетчик 2 считает общее число поступивших заявок на обслуживание группе операторов. Счетчики 13 считают количеств, во заявок, поступивших на обслуживание к i-му оператору. Реверсивные счетчики 14 имитируют очередь заявок к 1 -му оператору. Блоки 5 случайной временной задержки имити{уют случайное время обслужи j, заяво операторами. Сумматоры 12 подсчитывают обшее время работы оператора йо обслуживанию заявок. Сумматор 18 подсчитывает общее время работы операторов по обслуживанию заявок за периоды контроля загруженТаймер 6 задает общее время мод&лирования, а также является источником временных меток ( f-j ), импульсов контроля с периодом Tq, ( f )i а также управлякяиих импульсов, так тирующих работу блока 27 (вход 39), Оператор представляется СМО с ограниченной очередью. Блок 27 сравнения чисел осушесгвляет выделение открытого (по схеме ЗАПРЕТ 9) канала с минимальной очерецью. Рассмотрим работу устройства на примере -го канала ( i 1 ... m ). гае m - количество каналов-операторов В исходном состоянии на реверсивном счетчике 14 , регистре 15, первом 2 и втором 13 счетчике, первом 12 и вторым 18 сумматоре записан Нуль. Триггеры 4 и 7 находятся в нулевом состоянии. Предварительно на таймере 6 на6и рвется примерное время моделирования. По сигналу Пуск таймер 6 начинает отсчитывать время моделирования, мет времени с частотой f (например, секундные импульсы) со второго выхода таймера 6 поступают на вторые входы элементов И 8, с третьего выхода тайм ра 6 импульсы с частотой 2 периодом контроля TO поступают на считывающие входы вторых сумматоров 18, с четвертого выходы таймера 6 поступают тактирующие импульсы на вход 39 блока 27. Сигнал ТГуск переводит триггер 7 в единичное состояние. Высокий потен- циал с прямого выхода триггера 7 откр вает элемент И 22 для импульсов г&нератора 1 случайного потока импульсо которые поступают на первый счетчик 2 и на первый вход элемента И Ю каж дого канала. Элемент И Ю в случае наличия разрешающего потенциала с выхода элемента НЕ 2.6 (отсутствие запрещающег сигнала на выходе эп&леятй 2О на элемент 9 запрета, т.е. отсутствие п&регрузки канала и наличие свободных мест в очереди) открывает группу элементов И 25. Через открытые группы элементов И 25 обратные коды величины очереди, снимаемые с информационных выходов реверсивных счетчиков 14, и обратные коды номера канала, снимаемые с датчи 24 кода номера канала (в качестве кот рого может быть использован регистр, на котором устанавливается код номера Аанала) поступают на -тый п-разрядный вход блока 27 сравнения чисел 2 , где п - число разрядов реверсивного счетчика 14, П2 -чис разрядов датчика кода номера канала 1 058 24). Блок 27 сравнения чисел выполнен по извесгаой схеме и осушествляет. выделение открытого канала (канал закрывается для доступа заявок через элемент 9 запрета а случае отсутствия мест в очереди или превьшения допустимой загрузки f 7 f доп), с минимальной величиной очереди заявок. Для выделения минимального числа на блок 27 подаются обратные коды величин очереди каналов, являющиеся старшими разрядами п -разрядного кода, подаваемого с каждого канала. Лля устранения неоднозначности в случае рав«1ства нескольких чисел (величин очереди каналов), например в начальный момент, когца величины очередей всех, каналов равны нулю, в п разрядный код сравниваемых чисел добаэляются П2 -разрядов кода номера канала, являющихся младшими разрядами h -разрядного кода, тем самым отдается предпочтение (пЬсьшается. заявка) каналу с минимальным номером (так как сравниваются обратные коды), например в начальный момент первому каналу. Величины кода номера канала могут и не соот ветствовать порядковой очередности каналов, тем самым задается предпочтение (относительный приоритет) определенным каналам (в случае равенства величин очереди). Блок 27 работает слерукядим образом: п -разрядный код с выхода каждого канала моделирования поступает на мационные входы 37 блоков опроса старшего разряда 1-той группы ( i 1... щ) Каждое число X под действием управляющего сигнала (поступающего на вход 39 блока 27 с четвертого выхода таймера) проходит через свою группу блоков 28 опроса на соответствующие аходы элементов ИЛИ ЗО. Алгоритм работы блока 27 сравнения заключается в следующем. Если все j -е разряды ( J 1 ... г ) сравниваемых в J -том такте чисел равны нулю или единице, то все числа передаются для сравнения в j+1 такте. ЕСЛИ для некоторых X :| j 1 / j -тый разряд i -го числа), а для других X : О, то послед: ние i -1ые числа в дальнейщем сравнении не участвуют и не передаются в блоки опроса j +1 разрядов. Эту логику работы осуществляет блок 28 опроса, в котором элементы И 32 и 33 через элементы ИЛИ 34 по импульсам управления осуществляют списывание с регистров 31 чисел в (Следующий цикл опроса, где происасоаит сравнение j+l разряаа. Блок 29 анализа разрешает конфликтную ситуа дню при всех нулях в j -том разраае и выдает сигнал разрешения, который чере элемеитм И 33, ИЛИ 34 осуществляет перепись чисел с регистра 31. Таким образом, на входы элементов ИЛИ ЗО придут импульсы только того канала, га было записано минимальное число. Для работы устройства моделирования достаточно иметь только импульс по соотввтствукнцей шине для подачи импуль са заявки в соответствующий канал, а не величину кода минимальйого числа, поэтому V-тыв элементы ИЛИ ЗО обьединяют выходы соответствующих блоков 28 опроса, в результате импульс будет только на выходе одного элемента ИЛИ ЗО. Импульс с выхода последнего элементе ИЛИ 30, объединякхцего выходы друг элементов ИЛИ ЗО, производит обнулени всех регистров 31, подготовляя блок 27 для дальнейшей работы. Сигнал с выхода блока 27 пройдет через элемент 9 запрета.соответствую- шего канала на второй счетчик 13 и суммирующий вход реверсивного счетчика 14, имитируя занятие заявками мест в очереди. Сигнал перехода из нулевого состояния счетчика 14 в первое (число один) пройдет через многовходовой элемент ИЛИ 19, элемент И 3 и запустит блок 5 случайньхх временных задержек, а также переведет триггер 4 в единично состояние. При наличии заявок в очереди (не нулевое состояние реверсивного счетчика 14) на первом входе элемента И 3 появляется разрешающий потенциал элемента ИЛИ 19, а блок 5 случайной временной задержки запускается сигналом п& рехода из единичного состояния в нулевое трвятера 4, прошедшим через элемент ИЗ. Высокий потенциал с прямого выхода триггера 4 открывает элемест И В, ч&рез второй вход которого метки времени с таймера 6 поступают на первый 12 и второй 18 сумматоры, подсчитьюая время обслуживания заявок каналом (опе .ратором). Через случайное время задерж ки блок 5 вырабатывает импульс, который перебрасьюает триггер 4 в нулевое состояние, а также уменьшает содержи мое реверсивного счетчика 14 на единицу. Импульс контроля с третьего выхода таймера 6 осуществляет считьюанне и обнуление второго сумматора 18. Код : суммарного времени работы канала (оператора) Т( по обслуживанию заявок в период от t О цо t Т переписывается в регистр 15, где хранится до следующего импульса контроля до t 2Т5 . Второй сумматор 18 после обнуления подсчитывает суммарное время работы канала за новый период контроля от 4 Т до t 2Т0 и так далее. Схема 17 сравнения сравнивает в& личину кода Т, и Т(. ;7,То J3 доп, поступаквдего с установочного входа устройства, в случае Тр Т вьгаает спгнал, который через элемент ИЛИ 20 закроет элемент ЗАПРЕТ 9 на период для следующего импульса контроля (следующего сравнения). Контроль суммарного времени Тр обслуживания заявок за период Т между двумя поступлениями импульсов KOH1W .роля и сравнения его с величиной Т обеспечивает поддержание текущей нагрузки оператора на уровне, не превышающем РАОП счет прекращения доступа заявок в канал. Имитируя заполнение всех мест в очереди f первый блок 16 сравнения выдает сигнал, который через элемент ИЛИ 20 закрьтает элемент 9 запрета соответ ствующего канала по причине заполнения аюреди. В случае, если закрыты элементы 9 запрета каждого из Каналов из-за загруженности оператора или занятости ради - заявки получат отказ. По окончании времени моделирования сигнал со второго выхода таймера 6 перебросит триггер 7 в нулевое состояние, закрьюая элемент И 22 и тем самым поток заявок в каналы. Высокий потенциал с инверсного выхода триггера 7 поступает на вторые входы эл. ментов И 11.. После выбора всея заявок из очереди на выходе элементов И 11 появится высокий потенциал (так как на выходе элемента НЕ 21 появить. ся высокий потенциал), который подается на входы элемента И 23. Сигнал перекода реверсивного счетчика 14 из , единичного состояния в нулевое канала . последним завершившего обслуживание, пройдет через элемент НЕ 21, элемент И 11, элемент И 23 и поступит на второй вход таймера 6, фиксируя окончательное время моделирования Т

Это время равняется времени, предварительно набранному на таймере, плюс время на цообслуживание заявок во всех каналах.

По .окончании моделирования на сче1ь чике 2 окажется зафиксированным обшее число поступивших заявок N ; на счер чиках 13 - число обслуженных заявок N,- I-тым каналом} на первых сумматорах 12 - время рабо1ы i-го канала I (оператора) по обслуживанию заявок

.

Используя эти данные, могут быть

вычислены следующие показатели качесрва работы группы гп-опера то ров: вероятность обслуживания заявок группой операторов среднее время обслуживания заявки; загруженность i -го оператора; среднюю загруженность операторов.

С помощью устройства можно решать следующие задачи проектирования групповой деятельности: определение численности коллективе операторов;, определение квалификации операторов.

Численность коллектива операторов определяется путем оценки достаточности Ю -операторов для рвиения задач управления с заданным качеством (о сл при условии, что их информационная загрузка не превышает предельное знач- Чение.

Определшие квалификации операторов заключается в одределшии требуемой ступени обуч шости. Считая, что обученное п влияет на временные характеристики решения задачи оператором, требование х квалификации операторов задается таким образом, чтобы обеспвчивался максимум качества деятельности при заданной информационной нагрузке. При этом варьируются временные характеристики р цения задач оператором (параметры блока случайной временю и задержки).

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известым позволяет равномерно расправлять поток заявок между операторами, что соответстаует реальной работе группы операторов (например, операторов сопровождения), тем самым повышая точность оценки групповой деятельности операторов.

Преимуществом изобретения по сравнению с базош 1М объектом, в качестве которого выбран моделирующий комплекс в составе ЭВМ и программного обеспечения, реализующие моделирование деятель кости человека - оператора, являются: простота технической реализации; уменьшение материальных и временных затрат при исследовании деятельности операто 1 ского типа..

4

и «

О