Устройство для оценки деятельности операторов автоматизированной системы управления Советский патент 1986 года по МПК G09B9/00 

Изобретение относится к техническим средствам исследования деятельности операторов в системе человек - машина (СЧМ) и предназначено для оценки целевой коорди- нируемости действий операторов в процессе совместного управления некоторой системой.

Целью изобретения является расширение дидактических возмож- устройства за счет учета величины целевой координируемос- ти операторов группы управления.

На фиг. 1 приведена структура предлагаемого устройства; на фиг. 2 - структура распределителя кодов для выдачи заданий операторам; на фиг. 3 - структура формирователя сигналов оценки (напряженности работы оператора); на фиг. 4 структура вычислителя оценок; на фиг. 5 - схема пульта преподавателя.

Устройство (фиг. ) содержит пульт 1 преподавателя, пульты 2 управления, коммутатор 3 пультов, фомирователь 4 сигналов оценки (напрженности работы руководителя группы) 5 вычислитель 5 оценок (действи операторов), блок 6 весовых усилитлей, сумматор 7, информационное табло 8, распределитель 9 кодов,: служащий для вьщачи заданий операторам.

Пульт 1 преподавателя предназначен для набора с помощью тумблерных регистров кодов, определяющих варианты отрабатываемых операторами задач и распределения операторов по должностям в формируемой группе управления АСУ. Кроме того, с помощью тумблеров, пульта преподаватель вьщает команды на начало считьшания исходных данных с блока выдачи заданий оператором на выдачу окончательных результатов оценки с сумма.тора устройства на информационное табло и на обнуление счетчиков и регистров устройства после окончания выполнения очередн го задания.

Пульты.2 управления предназначены для визуального отображения заданий, считываемых- с ра спределите- ля 9 для выполнения этиЧ заданий операторами и ввода путем нажатия соответствующих тумблеров команд о начале и конце выполнения работ, связанных с решением назначенных

2035702

задач. В совокупности пульты 2 образуют рабочие места операторов исследуемой группы управления АСУ. Распределение операторов по долж- ,. ностям определяет преподаватель. Результаты распределения с помощью тумблерного регистра вводятся в распределитель 9 и поступают на управляющие входы коммутатора 3 пуль- Q тов. В соответствии с принятым законом распределитель 9 выдает на п ульты 2 информацию, соответствующую штатно-должностному распределению операторов в группе. 5 Коммутатор 3 предназначен для коммутации команд о начале и конце выполнения работы операторами. При этом команды с рабочего места оператора назначенного преподава- ,,. телам руководителем группы коммутируются на входы формирователя 4. Команды с рабочих мест подчиненных операторов группы коммутируются коммутатором 3 па входы вычисли- 25 теля 5 в соответствии с их распределением по должностям.

Формирователь 4 предназначен для выработки напряжения, пропорционального величине темповой напряженности работы оператора, назнй.- ченного руководителем группы.

Вычислитель 5 предназначен для выработки напряжений, пропорцио- « нальных коэффициентам ритмичности работы подчиненных операторов группы.

Блок 6 и сумматор 7 обеспечивают суммирование напряжений, пропорциональных коэффициентам ритмичности. Коэффициенты усиления блока 6 могут быть изменены в процессе настройки устройства. Результаты сум гировакия отображаются на информационном табло 8 и определяют уровень целевой координируе- мости операторов группы при данном варианте их распределения по должностям и при решении задач по выбранному преподавателем варианту.

Распределитель 9 предназначен для записи, хранения и выдачи на пульты 2 заданий операторам в соответствии с их распределением, а также выдачи в формирователи 4 информации о величинах нормально- 55 го времени выполнения заданий операторами группы. При этом выдаваемые операторам задания представляются в совокупности как единый

30 .

35

40

45

50

процесс управления имитируемой АСУ. Варианты заданий определяют содержание различных типов задач управления АСУ.

Распределитель 9(фиг.2) содержит дешифратор 10 заданий, блок 11 памяти заданий, генератор 12 считывания, блок 13 памяти исходньк данных и дешифратор 14 распределения операторов. Дешифратор 10 предназначен для выработки управляющего напряжения на блок 11 по одному из выходов, соединенных с информационными входами блока 11, определяющего вариант задания выполняемого группой, код которого поступил на вход дешифратора 10 с тумблерного регистра пульта 1. Выходы дешифратора 10 подключены к входам дешифратора 14 распределения операторов, другие входы которого подключены к выходам тумблерного регистра пульта 1. В соответствии с кодовыми значениями сигналов на входах дешифраторов 14 формирует управляющее напряжение на о,цном из выходов, номер которого определяет выбранный преподавателем вариант задания и соответствует распределению операторов по должностям в группе управления АСУ задаваемому кодов, набираемым преподавателем на тумблерном регистре- пульта I. Выходы дешифратора 14 подключены к соответствующим информационным входам блока 13. Генератор 12 предназначен для синхронного считывания информации с блоков 11 и 13. При этом считьшание осуществляется с тех ячеек памяти, на.которые поступают управляющие напряжения с выходов дешифраторов 10 и 14. Процесс :считывания осуществляется последовательно, т.е вначале (по первому импульсу с генератора 12) считывается информация для рабочего места рукаводите- ля группы. Информация поступает с блока 11 на пульт 2 оператора, назначенного преподавателем руководителем группы. Одновременно, информация о нормальном времени выполнения задания считывается с блока 13 и поступает в формирователь 4. В последующий период считывание информации осуществляется для рабочих мест .и формирователей 4, подчиненных операторов группы. После опроса всех ячеек блока 11 /т.е. после считыва203570

НИН информации для всех операторов . группы с него на вход генератора 12 поступает импульс, срьшаюший его работу. Последуюпгий запуск генераг тора 12 может быть осуществлен по команде с пульта 1.

Формирователь 4 (фиг. 4) содержит элемент ИЛИ 13, генератор 16, элемент ИЛИ 17, счетчик 18, регистр 19,

(О узел 20 и преобразователь 21 код - напряжение. Генератор 16 предназначен для выработки импульсов, число которых будет пропорционально i величине времени, затраченного опера

15 тором на выполнение задания. Запуск генератора i 6 осуществляется в момент получения задания оператором , сигналом в виде постоянного напряжения, поступающим на вход гене2д ратора 16 с тумблера, соответствующего пульта 2. Другой вход генератора 16 подключен к выходу элемента 15, который имеет два входа. На один вход элемента 15 с соот25 ветствующего тумблера пульта 2 Посту пает команда на срьш работы генератора 16, на обнуление счетчика 18 и на выполнение операции деления в узле 20. На другой вход элемента 15 с другого тумблера пульта 2 поступает команда на срыв работы генератора 16 в случае временного прекращения работы оператором (например, в случае организации помощи другому оператору), Выход генерато- . 35 ра 16 подключен к входу счетчика 18 который подсчитывает, количество импульсов, пропорциональное времени выполнения задания оператором. Дру-. гой обнуляющий вход счетчика 18 coe- i динен с выходом элемента 17, который имеет два входа. Один вход подключен к входу элемента 15, а другой с оединен с обнуляю щим тумблером пуль- /та 1, при замыкании которого счетчик 18 обнуляется.. Выходы, счетчика 18 подключены к одним входам узла 20, другие входы которого подключены к выходам регистра 19. На , одни входы узла 20 поступает цифровой код делителя , а на другие - делимого. По сигналу на управляющем входе узла 20 производится деление чисел, хранимых в регистре 19 на число, записанное в счетчике 18.

55 Регистр 19 предназначен для хранения кода числа, соответствующего нормальному времени вьшолнения задания данным оператором, которое пос30

40

45

50

12035

тупает в блок 13 на одни входы регистра 19, на другой вход которого поступает Сигнал обнуления с пульта 1. Выходы узла 20 подключены к входам преобразователя 21. Таким образом на выходе преобразователя 21 вырабатывается напряжение, пропорциональное величине темповой напряженности работы оператора.

Вычислитель 5 содержит(п-1) идентичных каналов оценок действий подчиненных операторов, каждый из которых содержит Гфиг. А) формирователь 4 для оценки напряженности работы подчиненного -го оператора группы, -второй .вьгчитатель 22, квадратор 23, сумматор 24, первый вы- читатель 25, коммутатор 26, счет- чик 27, элемент ИЛИ 28 и датчик 29 эталонных напряжений.

На выходе формирователя 4 формируется напряжение, пропорциональное величине темповой напряженности работы подчиненного оператора при выполнении задания. Это напряжение поступает на один вход вычитателя 2 который формирует на выходе напряжение, равное разности напряжений на двух его входах, которое далее в квадраторе 23 возводится в квадрат. Управляющие входы коммутатора 26 подключены к выходам счетчика 27, на счетный вход которого поступают сигналы с элемента 28. Сигнал на выходе элемента 28 имеет место при поступлении на его входы информации о нормальном времени выполнения нового задания оператором. Счетчик 27 .предназначен для подсчета чис- ла ( mi,)заданий, выполняемых оператором совместно с руководителем группы.

Датчик 29 предназначен для выработки напряжения, уровень которого пропорционален 1.

Таким образом, на выходе вычитателя. 25 формируется напряжение, пропорциональное коэффициенту ритмичности работы отдельного оператора группы,

Пульт 1 (фиг. 5) содержит леры 30-32 и тумблерные регистры 33 и 34.. Тумблерный регистр 34 предназначен для набора кода, соответствующего номеру варианта вьшолняемого задания. Тумблерный регистр 33 пред назначен для набора кода, соответст вующего номеру выбранного варианта распределения операторов группы по

10

15

20

5

0

5

0

5

0

5

706

должностям. Тумблер 30 предназначен для вьщачи команды на генератор 12 о начале считывания информации из распределителя 9, Тумблер 31- предназначен для выдачи команды на сумматор 7 на суммирование коэффициентов ритмичности работы операторов группы. Тумблер 32 предназначен для выдачи команды обнуления на регистры и счетчики устройства.

После включени.я устройство работает следующим образом.

Для руководства группой преподавателем из числа операторов назначается руководитель и осуществляется распределение операторов по должностям согласно требований инструкции по эксплуатации некоторой реальной системой управления Кроме того, .каждому оператору указывается рабочее место (пульт 2) и выбирается вариант выполняемого операторами задания. С помощью тумблерных регистров 33 и 34 в распределитель 9 вводятся коды, соответствующие выбранному заданию и варианту распределения операторов. После этого, путем замыкания тумблера 30 выдается команда на считьгоание информации с блоков 12 и 13. С началом считывания на пультах 2 отображается информация, содержащая задания, предназначенные д/1Я совместного выполнения операторами группы, которые они выполняют под руководством преподавателя. С началом получения задания каждый оператор путем включения соответствуюя;его тумблера на Пульте 2 выдает команду Пуск, свидетельствующую о начале выполнения задания. После выполнения заданияоператор аналогично, путем замыкания тумблера на пульте 2 выдает команду Конец выполнения задания. В случае прерывания вьшолнения задания оператором включается специальный тумблер , вьщающий команду Стоп.

Перечисленные команды коммути- р-уются коммутатором 3 в соответствии с принятым преподавателем вариантом распределения операторов по должностям и рабочим местам, определяемый кодом, поступающим с тумблерного регистра 33 на управляющие входы коммутатора 3. Коммутация сигналов управления с пультов 2 осуществляется таким образом, что управляющие сигналы с

7

пульта 2 оператора, назначенного преподавателем руководителем группы, поступают на соответствующие первые входы формирователя 4 (ру- .ководителя группы),а сигналы с пультов 2 подчиненных операторов коммутируются коммутатором 3 на входы соответствующих штатно-долж- ностному распределению операторов блоков 5. Формирователь 4 выраба- тьгоает напряжение, пропорциональное темповой напряженности вьтол- нения им очередного задания. Для обеспечения работы формирователя 4 на его другие входы в момент получения задания с распределителя 9 поступает код, соответствующий нормальному времени выполнения данного задания руководителем. Аналогичные данные о работе подчиненных операторов поступают на входы вычислителя 5, который производит расчет коэффициентов ритмичности работы подчиненных операторов с руководителем группы, которые в виде соответствующих напряжений поступают на входы весовых усилителей. Руководитель групы и каждый оператор в соответстви о вьтолнении ими функциональными обязанностями в процессе исследований могут взаимно обмениваться информацией. Руководитель группы по полученному заданию корректирует и перераспределяет функциональные обязанности подчиненных операторов в соответствии с их индивидуальной подготовкой, добиваясь тем самым наиболее эффективного выполнения задания. Подобного рода руководство осуществляется голосом в процессе работы или до ее начала путем выдачи соответствующих указаний и установок. Смысл руководства операторами со стороны руководителя сводится к обеспечению целевой координации их действий во времени в соответствии с выполняемыми- ими функциональными обязанностями. При этом руководитель, корректируя или отдавая команду на выполнение той или иной операции, добивается равномерной загруженности операторов с учетом их индивидуальной подготоки.

В устройстве представляется возможность организации взаимопомощи между операторами в выполнении отдельных операций. Например, один

203570 8

из операторов в определенный момент тренировки может получить команду от руководителя о выполнении части задания другого оператора. При этом

5 время выполнения собственной программы работ оператором, оказывающим помощь, уменьшается на величину, равную времени вьшолнения части задания другого оператора, что в свою

10 очередь вызывает увеличение напряженности его работы. Для учета этого в момент получения от руководителя команды о выполнении о;цной или нескольких операций другого опера)5 тора оператор, получивший команду, путем нажатия кнопки на пульте 2 выдает команду Стоп на генератор 16 соответствующего формировате- ля 4, а после выполнения работ, не

20 связанных с выполнением собственных функциональных обязанностей, вьщает команду на запуск генератора 16. Таким образом, на счетчиках 18 для каждого из операторов

25 УДб записано истинное время выполнения задания. Учет уровней индивидуальной подготовки операторов наиболее рационально может быть выполнен при сравнительной оценке уровней |Темповой напряженности работы отдельных операторов, которые /оЛределяют степень соответствия структуры алгоритма деятельности каждого оператора, имеющего определенный уровень подготовки, тре буемому времени выполнения данной операции.

После выполнения всеми операторами группы нескольких эаданий в соответствии с планом их подготовки в данном составе по команде с пульта коэффициенты ритмичности отдельных операторов суммируются в сумматоре 7. Результаты суммирования отображаются на табло 8. Таким образом, напряжение на выходе сумматора 7 определяет уровень целевой координируемости группы операторов в данном варианте.

Вычислитель 5 работает следующим

50 образом.

В момент получения задания оператором на входы формирователя 4 t-ro оператора поступает информация о величине нормального време55 ни выполнения полученного им задания. После поступления от оператора команды об окончании выполнения задания на выходе формирователя

30

40

45

формируется напряжение, пропорциональное величине напряженности работы оператора при выполнении данного .задания, которое поступает на один вход вычитателя 22. На другой вход вычитателя 22 поступает напряжение с выхода формирователя 4 (фиг. l). Разность этих напряжений возводится в квадрат и поступает в сумматор 24, который производит суммирование напряжений с выхода Квадратора 23 по выполнению нескольких заданий оператором. Суммирование произво/щтся с одновременным изменением масштаба суммирования, изменяемого путем переключения коммутатором 26 сопротивлений в цепи обратной связи сумматора 24. Масштаб изменения коэффициента передачи сумматора 24 определяется:числом отработанных оператором заданий, количество которых записывается в .счетчике 27 по сигналам элемента 28. Напряжение с выхода сумматора 24 поступает на вход вычитателя 26, на выходе которого формируется напряжение, пропорциональное величине коэффициента ритмичности i -го оператора группы, ко тррое далее используется для вычисления величины целевой координируемости операторов группы.

Ритмичные изменения величин темповой напряженности работы операторов г руппы управления свидетельствуют о сложной, целенаправленной деятельности всего расчета операторов в целом,а наличие аритмии работы операторов говорит о направленном распределении функций между операторами или о неверной координации J1X действий.

Таким образом, изобретение позволяет расширить дидактические возможности устройства за счет учета целевой координируемости группы управления. Необходимость получения таких оценок в настоящее время определяется ростом влияния характеристик деятельности коллектива операторов на эффективность работы современных систем управления. Поэтому разработка устройств и способов оценки коллективной деятельности операторов в системах управлени является важной и актуальной задачей.

5

0

5

0

5

0

5

CI

При этом указанные устройства и способы оценок коллективной деятельности операторов должны обеспечивать не только оценку интегральной эффективности управления системой в целом, но и определять качество их взаимодействия и степень согласованности их действий в процессе достижения целей управления. Ранее известные устройства позволяют решать лишь первую группу задач, что не дает возможность в полной мере охарактеризовать качество работы операторов расчета с точки зрения оценки слаженности их действий. Отсутствие этих данных, в свою очередь, может служить причиной ошибок в оценке альтернативных решений об организационной структуре расчета операторов.

Реализуемый в предлагаемом устройстве метод оценки деятельности коллектива операторов позволяет производить оценку эффективности решения задач группой операторов по ее координируемости, определить степень подготовленности каждого оператора группы и степень эффективности взаимных связей между Операторами, кроме того, позволяет установить соответствия принятого варианта распределения функций между операторами структуре задач решае- операторами в системе управления.

Экспериментальная оценка-позволяет установить, что эффективному . (правильному и своевременному решению задач соответствуют уровни целевой координируемости, пре- вышаюш е значение, равное ср 0,6.

Применение предлагаемого устройства целесообразно при текущей оценке качества деятельности коллектива операторов , при формировании и комплектовании групп управления, при проведении инженерно- психологических исследований групповой деятельности операторов и т.п.

Формула изобретения

1. Устройство для оценк у деятельности операторов аптоматизи- 55 рованной систем. управления, содержащее пульт преподавателя, первый выход которого с.ордннен с. вхо- д(:1М кc1м yт;:iтopa пупьтоя, нходы

II

группы которого подключены к выходам соответствующих пультов управления , а выходы группы к соответствующим входам группы вычислителя оценок, информационное табло,|-;Вход которого соединен с выходом сумматора, вход которого подключен к второму выходу пульта преподавателя, отличающееся тем, что, с целью расширения его дидактических возможностей в него введены блок весовых усилит лей входы которого соединены с соответствующими выходами вычислителя оценок, а выходы - с соответствующими входами группы сумматора, формирователь сигналов оценки, первый вход которого подключен к выходу коммутатора пультов, выход к первому входу вычислителя оценок а второй вход, - к третьему выходу пульта преподавателя, соединенному с вторым входом вычислителя оценок и распределитель кодов, вход которого подключен к четвертому выходу пульта преподавателя, первый выход - к входам пультов управления, а второй выход - к третьим входам формирователя сигналов оценки и вычислителя оценок.

2, Устройство по п.I, отличающееся тем, что в нем формирователь сигналов оценки содержит последовательно включенные первый элемент ИЛИ, генератор, счетчик, узел деления кодов и преобразователь код - напряжетгив, выход которого является выход ом формирователя, регистр, выход которого соединен с вторым входом узла

10

15

20357012

деления кодов, и второй элемент ИЛИ, выход которо го подключен, к второму входу счетчика, второй генератора, первый и второй входы первого

5 элемента ИЛИ, первый вход второго элемента ИЛИ и третий вход узла деления кодов являются первым входом формирователя, первый вход регистра и второй вход второго элемента ИЛИ - BTopbiM входом формирователя, а второй вход регистра - третьим входом формирователя.

3. Устройство по П.1, о т л и- чающееся тем, что в нем вычислитель оценок содержит датчик эталонных напряжений, цепочки их последовательно включенных элементов ИЛИ, счетчика, коммутатора, сумматора и первого вычитателя, выход

2Q которого является выходом блока, а второй вход соединен с выходом соответствующего датчика эталонных напряжений, и цепочки из последов.атель- но включенных формирователя сигналов

25 .оценки, второго вычитателя и квадратора , выход которого соединен с входом соответствующего сумматора, выход которого подключен к второму входу соответствующего коммутатора, первые входы формирователей сигналов оценки являются соответствующими входами группы входов вычислителя, вторые входы вторых вычитателей - первым входом вычислителя, вторые входы формирователей сигналов оценки и счетчиков - вторым входом вычислителя, а третьи входы формировате- лей сигналов оценки и входы элементов ИЛИ - третьим вxoдo f вычислите-- ля.

30

35

/«,J

Составитель А.Карлов Редактор Г.Волкова Техред.Т.Тулик

Заказ 8422/54 Тираж 451Подписное

ВНШШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий П3035, Москва, Ж-35, Раушская наб. , д.4/5

«в-в

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул.Прректная,4

фиг.5

Корректор В. Синицкая

Изобретение относится к техническим средствам исследования деятельности операторов в человеко-машинных системах. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей известных устройств за счет учета целевой координируемости операторов группы управления. Изобретение позволяет производить оперативную оценку целевой координируемости операторов в процессе их совместной деятельности прИ управлении системой, определяемую взвешенной суммой коэффициентов ритмичности изменения их темповой напряженности относительно значений темповой напряженности руководителя группы. Полбжитель- ные качества устройства достигаются выдачей заданий операторам, введением распределителя кодов, расчетом напряженности работы операторов с учетом напряженности работы руководителя группы операторов, а также весовым учетом оценок. 2 з.п. ф-лы 5 ил. е tasA. Ю О1