Устройство для моделирования деятельности человека-оператора Советский патент 1985 года по МПК G06N7/08 

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

подключен к второму установочному входу сумматора и второму входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом счетчика выполненных операций и установочным входом счет-чика 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 счетчика выполненных опе:раций соединен с входом третьей схемы сравнения.

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

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устр ствам для моделирования деятельности человека-оператора системы Человек-машин а.. Целью моделирования реальной деятельности оператора является априорная количественная оценка качеств функционирования проектируемой системы; При этом эффективность систем управления в целом зависит как от к чества деятельности оператора, так и от качества функционирова мя ее технологической части. Результаты моделирования деятельности позволят наиболее рационально разделить функ ции в системе Человек-машина, раз работать рабочие места операторов, осуществить оптимальную компоновку панелей управления и контроля соответствующими органами, количественно обосновать требуеьые значения временных нормативов для выполнения задач управления и т.д. Известно устройство для моделирования деятельности человекаоператора системы Человек-машина, содержащее генератор случайного пот ка импульсов, первый и второй счетчики, первый, второй и третий элеме ты И, первый, второй и третий триг геры, блок случайной временной задержки , датчик интервалов времени, преобразователь временной интервалкод и сумматор И . Наиболее близким 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 случа11ных импульсов соединен с другим входом третьего элемента И, выход которого подключен к входу первого .счетчика, выход первого элемента И через 15лок временной задержки подключен к входу блока случайной временной задержки, выход которого соединен с другим входом первого триггера, входом второго счетчика и другим входом второго элемента И, вторые выходы таймера и второго триггера соединены с соответствую1цим 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 нео(3служенных заявок. 3 Однако известное устройство позв ляет моделировать сравнительно уэки класс типов деятельности операторов а именно операторов, выполняющих диспетчерские функции. Этот недоста ток характерен для моделей аппарата теории систем массового обслуживания, где человек-оператор отождествляется с -обслуживающим органом. Допущения о возможности использования данных моделей для оценки деятельности операторов автоматизированных систем управления (АСУ) могут быть оправданы в том случае, когда для обслуживания поступившей заявки оператору требуется вы. полнить ограниченное число управляю пях воздействий. В этом случае результаты исследования позволят оп..ределить допустимую плотность входя щего потока заявок, необходимое чис ло операторов для обслуживания сист мы и т.д. Для деятельности операторов АСУ характерен тот факт, что для достижения цели управления им необходимо выполнить алгоритм управления, содержащий значительное число операций управления. В этом случае нельзя процесс обслуживания заявки мо делировать только задавая случайное время ее обслуживания, поскольку в этом случае каждая поступившая заявка признается обслуженной и тер ется ряд важных показателей, характеризующих выполняемый алгоритм управления и особенности деятельнос ти оператора. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования режима работы с частичными отказами в выпо нении системы операций. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделиров ния деятельности человека-оператора содержащее генератор импульсов со случайной длительностью, преобразов тель временной интервал-код, выход которого соединен первым информационным входом сумматора, счетвдк ошибок, элемент И, счетчик правиль но выполненных операций и триггер, первый вход которого является входо запуска устройства, введены три схе мы сравнения счетчик выполненных операций, блок регистрации, генератор равномерно распределенных чисел дифференцирующий элемент, первьй и 64 второй элементы ИЛИ, блок памяти, выходы которого подключены соответственно 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 генераторов 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 которой подключены соответственно к второму выходу регистра памяти и 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 регистра памяти, а выход первого элемента задержки подключен к первому входу разрешения считывания блока памяти , второй вход разрешения считывания блока памяти соеданен с первым выходом первой схемы сравнения, информационным входом счетчика ошибок, первым входом первого элемента ИШ и первым установочным входом сумматора, второй информационный вход которого и информационный вход счетчи-ка правильно выполненных операций подключены к второму выходу первой схемы сравнения и первому входу элемента И , второй вход которого соединен с первым выходом второй схемы сравнения, а выход элемента И подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, второй вход которрго соединен с первым входом тригге- . а, второй вход которого подключен к первому выходу третьей схемы сравения, второй выход которой соедиен с установочным входом счетчика ЕШбок, входом считывания сумматора первым входом второго элемента ЛИ, второй вход которого подключен выходу триггера, а выход второго лемента ИЛИ соединен с вторым вхоом разрешения считывания регистра

памяти, второй выход второй схемы сравнения подключен к второму установочному входу сумматора и второму входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом счетчика выполненных 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 счетчика,выполненных операций соединен с входом третьей схемы сравнения.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит блок 1 памяти, второй элемент ИЛИ 2, регистр 3 памяти, третий элемеит 4 ИЛИ, первый элемент 5 задержки, второй элемент 6 задержки, третий элемент 7 задержки, генератор 8 импульсов со случайной длительностью распределенной 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 ШШ, счетчик 17 выполненных операций, счетчик 18 отказов третью схему 19 сравнения, блок 20 регистрации, триггер 21, элемент И 22 и вход 23 запуска устройства моделирования.

Елок I 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 йсех последующих операций алгоритма, а при появлении сигнала на втором его входе в регистр вьщаются данные только о первой операции алгоритма, что соответствует началу новой peaлизации алгоритма при условии, что предыдущая реализация была завершена безуспешно, другиьи словами, onjратор не выполнил этот раз задачи управления.

Блок 1 памяти разделен на две зоны, 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 алгоритма - Р- , которые позволяют моделировать безошибочность,и продолжительность действий оператора с учетом компоновки панелей управления и индикации соответствую1цими органами.

Эти параметры характеризуют операционную составляющую, а порядок их следования в соответствии с очередностью выполнения элементарных операций - управляющую составляющую моделируемого алгоритма деятельности.

Регистр 3 осуществляет хранение и выдачу на первый выход значения математического ожидания и дисперсии, а на второй - значение Р„ соответствующих типов элементарных операций.

Элементы 5, 6 и 7 задержки предназначены для организации надежной записи и считыва1шя данных из блока 1 памяти в регистр 3.

.Генератор 8 формирует последовательность импульсов CGi случайной длительностью, распределе:нных по необходимому закону с параметрами, выдаваемыми блоком памяти.

Геи.ератор 9 равномб:рно распределенных в интервале 0- чисел вырабатывает значения этих чисел.

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

Элемент 10 выделяет импульсы начал-а и окончания имггульсов, формируемых генератором 8 для дальнейшего преобразования отрезка времени в код, в преобразователе 11.

Сумматор 12 осуществляет суммирование всех значений временных, интервалов выполнения одераций как за одну, так и за все операции алгоритма, и за все его реализации. При этом в случае, если

7 :

при выполнении алгоритма оператором допущена ошибка, т.е. алгоритм не выполнен, значения всех предьщущих 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 Xj, выработанного ранее по команде с выхода третьего элемента 7 задержки, генератором 9, со значением вероятности безошибочного выполнения операции данного типа Р/, переписанного в схему сравнения с регистра 3. В результат сравнения этих чисел определяется безошибочность выполнения текущей операции алгоритма. В случае, если XtoS Pf, то операция считается выполненной правильно, в противном случае засчитывается ошибка, на этом моделирование данной реализаци прекращается, сигнала на второй вход блока 1 памяти обеспе-. чиваётся моделирование очередной реализации с первой операции алгоритма.

Счетчик 14 подсчитывает число правильно 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 перед началом моделирования и определяется исходя из требуемой точности результатов моделирования.

Счетчик 18 подсчитывает число ошбок, допущенных при выполнении алгоритма, что соответствует числу безуспешных реализаций, т.е. попыто выполнения алгоритма.

Блок 20 регистрирует по окончании моделирования число безуспешных попыток выполнения алгоритма, т.е. содержимое счетчика 18, а также знаА7268

чение общего времени мbдeлиpoвa raя всех успешных реализаций алгоритма, т.е. содержимое сумматора 12.

Триггер 21 управляет включением 5 и выключением устройства.

Устройство функционирует следующим образом.

После подачи на вход 23 устрой ft ства сигнала Пуск, включаются генераторы 8 и 9, первый из которых подготавливается к формированию последовательности импульсов случайного- числа, а второй - к генерации случайных равномерно распределенных чисел. Кроме того, им11ульс запуска через элемент 4 ИЛИ поступает 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 первьй вход блока 1 памяти производится считывание данных из обеих зон в регистр 3 для моделирования выполнения первой операции. Кроме того, сигнал с элемента 5 задержки поступает на второй элемент 6 задержки. Время задержки выбирается

30 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 второй 5 вход регистра 3, по этому сигналу осуществляется перезапись значений параметров-моделируемой операции и в генератор 8 и схему 13 сравнения, соответственно. Генератор 8 начинает

0 формирование случайной последовательности импульсов, которые поступают на вход элемента 10. Величина задержки времени элемента 7 обеспечивает надежное считывание информации из

5 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 преобразова0. теля М временной интервал - код, а сигнал Конец - на второй его вход, формируя код продолжительности временного интервала. Одновременно сигнал Конец дает команду на сравне5 кие первой схемы 13 сравнегшя. В ней сравнивается случайное равномерное распределенное число Xjj со значением вероятности безошибочного выполнения операции данного типа i X.«5Pf. В том случае, если Х.ц Р, операция считается выполненной безошибочно и импульс с первого выхода схемы 13 сравнения поступает на вход элемента И 22. При наличии сигнала на дру гом входе элемента И 22, т.е. если не все операцииаалгоритма вьтолнены происходит подача этого сигнала на вход элемента 4 ИЛИ и весь цикл работы устройства, но уже для моделирования второй опера1щи алгоритма, повторяется. Кроме того, импульс с выхода схемы 13 сравнения поступит на вход сумматора 12 и вход счетчика 14. Сумматор состоит из двух бло ков, в первом подсчитывается время моделирования текущей реализации, а во втором - время предыдущих, успешно выполненных реализаций. Если реализация завершена успешно, то вр 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 третьей входе сумматора обнулит содержимое первого блока. С выхода счетчика 14 число успешных операций поступает в схему 15 сравнения,,с первого выхода которой Снимается по стоянный единичный сигнал до тех пор, -пока не будут -Выполнены все операции алгоритма управления. Когда все операции алгоритма будут вьтолнены успешно, единичный импуль со второго выхода схемы 15 сравнен поступит через элементы 16 ИЛИ на счетчик 17 для подсчета общего числа реализаций, одновременно сигнал с выхода элемента 16 ИЛИ поступит н вход счетчика 14 и обнулит его содержимое, подготовив его тем самым к подсчету числа успешных операций в очередной реш1изации. С выхода сх мы 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 13 сравнения , операция считается невыпол6ненной. В этом случаи сигнал с ее первого выхода поступит на счетчик 18 для подсчета числа безуспешных реализаций, на вхо; элемента ИЛИ 16 для подсчета общего числа реализаций в счетчике 17 и обнуления счетчика 14 для подготовки его к новой реализации сигналом с выхода элемента 16 ИЛИ на вход первого счетчика 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 ля моделирования очередной реализации. Когда число реализаций алгоритма достигнет требуемого числа, сигнал с выхода схемы 19 сравнения поступает на вход третьего счетчика 18 для считывания информации в блок 20 регистрации j а также на вход сумматора 12, по сигналу которого суммарное время Tj(,j,j всех успешных реализаций переписано таюке в блок 20 регистрации. Полученные данные в блоке 20 регистрации позволят оценить основные характеристики качества деятельности оператора АСУ: Р - вероятность безошибочного выполне1ния алгоритма Б где п - общее число реализаций алгоритма, т.е. попыток выполнения алгоритма; е - число успешньих попыток; Т),- нормативное значение времени выполнения алгоритма .Т,.. Полученные данные позволят оценить качество деятельности оператора в разрабатываемой АСУ и разработать рекомендации по повьш1ению эффективности ее функционирования. Устройство расширяет функциональные возможности известного устройства, существенно расширяя круг исследования деятельности операторов различных типов.