Устройство для моделирования систем "человек-машина Советский патент 1986 года по МПК G06N7/08 

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к устройствам для моделирования деятельности человека-оператора систем человек - машина (СЧМ). .

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования работы оператора по обслуживанию разнотипных заявок из общего потока при учете адаптации, утомляемости и степени обученности человека-оператора.

На фиг. 1 дана структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы.

Устройство содержит генератор 1 i случайного потока импульсов, счетчик 2 заявок, третий элемент ИЗ, второй триггер 4, генератор 5 последовательности импульсов, таймер 6, первый триггер 7, шестой элемент И. 8, элемент 9 запрета, генератор 10 случайного числа, четвертый элемент И 11, второй сумматор 12, группу счетчика 13 обслуженных заявок, первый ревер- |сивный счетчик 14, регистр 15, вторую 16 и первую 17 схемы срав- .нения, первьй сумматор 18, первый 19 и второй 20 элементы ИЛИ, первый элемент НЕ 21, первый элемент И 22, второй элемент И 23, пятый элемент И 24, первый счетчик 25 импульсов, первую схему 26 сравнения кодов,первый блок 27 элементов И, второй 28 и первый 29 дешифраторы, группу счет чиков 30 заявок принятых к обслужива

нию, второй счетчик 31, восьмой элемент И 32, третий триггер 33, девятый элемент И 34, второй реверсивный счетчик 35, вторую схему 36 сравнения кодов, второй элемент НЕ 37, седьмой элемент И 38, второй блок 39 элементов И, регистр 40 памяти, четвертьш триггер 41, третий блок 42 элементов И.

Генератор 5 последовательности импульсов вырабатывает импульсы,распре- деленные по нормальному закону, и имитирует работу оператора по определению типа заявки. Генератор 10 случайного числа имитирует типа заявки и продолжительность ее обслуживания. Счетчик 31 подсчитывает время нормальной работы оператора (участок 2 фиг, 2), где t( - время полной адаптации оператора, t - время начала утомления оператора.

5

5

0

5

0

Сумматор 12 подсчитывает время работы канала (оператора) по обслуживанию заявок.

Регистр 40 служит для установки кода, соответствующего степени обученности оператора.

Устройство работает следующим,образом.

В исходном состоянии счетчики 2, 12, 13, 14, 25, 30 и 31 и триггеры 4,.. 7, 33 и 41 находятся в нулевом состоянии. На счетчик 35 заносится код, величина которого прямо пропорциональна разности д гС,.,, где Гд- время, затрачиваемое оператором на обслуживание заявки при максимальной .степени его обученности и при полной его адаптации к работе; , - время, затрачиваемое оператором на обслуживание заявки в начальный момент работы. В регистр 40 перед началом моделирования заносится число, величина которого обратно пропорциональна степени обученности оператора, причем величина кода в регистре 40 должна быть меньше величины кода на счетчике 35. .

Предварительно на таймере 6 устанавливается исходное время моделирования. По сигналу Пуск таймер 6 начинает: отсчитывать время моделирования. Метки времени с второго выхода таймера поступит на вход элемента И 8, с третьего выхода таймера 6 с периодом контроля Т поступа0

5

ют на считывающий вход сумматора 18, с четвертого выхода таймера 6 поступают элементы И 34 и 38.

Сигнал Пуск переводит триггер 7 в единичное состояние. Высокий потенциал с прямого выхода триггера 7 открьшает элемент И 22 для импульсов генератора 1.

Генератор 1 случайного потока импульсов вьфабатьшает импульсы со случайным периодом повторения по экспоненциальному закону. Эти импульсы имитируют входной поток заявок. Заявки фиксируются на счетчике 2 и через элемент 9 запрета поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 14, имитируя занятие заявками мест в очереди.

Сигнал перехода реверсивного счет- 5 чика 14 из нулевого состояния в первое (число 1) проходит через элемент ИЛИ 19 и поступает на вход элемента ИЗ, на второй вход которого подан

разрешающий потенциал с инверсного выхода триггера 4.

Пройдя через элемент И 3, импульс запустит генератор 10 случайного числа, поступит на обнуляющий вход счетчика 25 и на управляющий вход блока 39 э лементбв И, а также на нулевой вход триггера 41 и, кроме того, переведет триггер 4 в единично состояние. Триггер 4 будет находитьс в единичном состоянии в течение времени обслуживания заявки.

Теперь заявки с генератора 1 не будут проходить через элемент ИЗ, так как на второй его вход подан запрещающий потенциал с инверсного выхода триггера 4,

С приходом импульса с элемента И 3, генератор 10 случайного числа выдает число, величина которого случайно распределена в интервале от 1 до М (где М - максимальное количество типов ааявок), на вход схемы 26, а также на дешифратор 29, в результате чего содержимое соответствующего счетчика 30, считывающего количество

заявок по типам, поступивших на обслуживание, увеличится на единицу.

Этим же импульсом с элемента И 3 откроется блок 39 элементов И, в результате чего записанный на счетчике 35 код Д.С перепишется с инверсных выходов счетчика 35 на счетчик 25. Таким образом, на счетчике 25 окажет ся записанным содержимое счетчика 35 в обратном коде д .

Так как теперь с прямого выхода триггера 4 на элемент И 24 подается разрешающий потенциал, то последовательность импульсов с генератора 5

уменьшается f (., время обслЗгОкивания заявки оператор со степенью обученности ниже макси мальной при полной его адаптации к работе), которая тем меньше, чем вьш1е степень обученности оператора

начнет поступать на вход счетчика 25,40 максимапьной степени обученв результате чего счетчик начнет вести счет от дГ до переполнения, после чего импульс переполнения счетчика 25 переведет к единичное состояние, триггер 41 и высокий потенхщал 5 с выхода последнего откроет блок 42 элементов И. Так как счетчик 25 после переполнения продолжает подсчет импульсов с выхода генератора 5, то на второй вход схемы 26 сравнения 50 начнет поступать возрастающая последовательность чисел от 1 до М.

В момент совпадения кодов на обоих входах схемы 25 последняя выдает импульс, который, пройдя на нулевой 55 вход триггера 4, передает его в нулевое состояние, имитируя окончание обслуживания заявки и спишет единицу

t5

42979. 4

из реверсивного счетчика 14,имитируя изменение очереди заявок на единицу. Таким образом, время обслул ивания . заявки определяется типом заявок - (время подсчета импульсов от 1 до К, где К - код типа заявки) и степенью адаптации оператора (время подсчета импульсов от uf до переполнения счетчика 25, т.е. ). Этот же импульс }Q с выхода схемы 26, поступая на разрешающий вход блока 27, разрешает прохождение кода числа с выхода генератора 10 на дешифратор 28, в результате чего содержимое соответствующего счетчика 13 (подсчитьтающего числа обслуженных заявок по типам) увеличится на единицу.

В.дальнейшем при наличии заявок в очереди (на нулевое состояние реверсивного счетчика 14) на первом входе элемента И 3 будет разрешающий потенциал, а запуск генератора 10 случайного числа и обнуление счетчика 25 будут осуществляться сигналом перехода из единичного состояния в нулевое триггера 4, прошедшим через элемент И 3. Этот же импульс разрешит прохождение д со счетчика 25 через блок 39 на счетчик 25 и переведет триггер 41 в нулевое состояние, запрещая выдачу содержимого счетчика 25 на схему 26 на время Д ь .

В процессе работы системы в зоне 1 адаптации оператора величина й Г Г - Г

20

25

30

5

уменьшается f (.,- время обслЗгОкивания заявки оператором со степенью обученности ниже максимальной при полной его адаптации к работе), которая тем меньше, чем вьш1е степень обученности оператора.

0 максимапьной степени обученности стремится к «- , В промежуток времени (зона II) величина df остается постоянной, а поток начинает опять возрастать по линейному закону (Зона III утомления оператора)(фиг.2i

В устройстве эта зависимость реализуется следующим образом. Через открытый элемент И 38 на вычитающий вход реверсивного счетчика 35 с таймера 6 будут поступать метки времени с частотой fy (например 3-х минутные импульсы), в результате чего величина кода д с будет постепенно умень- шаться. В момент совпадения кода Л Г с кодом, записанным на тумблерном регистре 40, на выходе схемы 35 сравнения кодов появится высокий потенциал, который, пройдя через элемент

НЕ 37, закроет элемент И 38, прекратив дос туп импульсов f на вычитающий вход реверсивного счетчика 35, и фиксируя тем самым величину д и

Тот же потенциал с выхода схемы 35 откроет элемент И 32 и на счетчик 31 начнут поступать импульсы f с таймера 6 (частота f, выбирается так чтобы полное заполнение счетчика происходило в течение промежутка времени от t, до t). До момента переполнения счетчика 31 (т.е. до времени tj) код д. остается неизменным, так как элемент И 38 закрыт потенциалом с- выхода элемента НЕ 37. Импуль переполнения счетчика 31 переведет триггер 33 в единичное состояние, в результате чего с прямого выхода триггера 33 начнет поступать высокий потенциал на элемент И 34, открывая последний для импульсов f. Импульсы f г- начнут поступать на суммирующий вход реверсивного счетчика 35, вследствие чего код д Гопять начнет возрастать. Вычитающий вход реверсивного счетчика 35 по-прежнему бз дет закрыт для импульсов fy, но теперь уже потенциалом с инверсного выхода триггера 33.

В то время, когда заявка находится на обслуживании, на вход элемента И 8 подается разрешающий потенциал с прямого выхода первого триггера 4, следовательно, метки времени с таймера 6 через вход элемента И 8 будут поступать на сумматоры 12 и 18, подсчитывая время обслуживания заявок каналом.

Импульс контроля с третьего вьшо- да таймера 5 осуществит считывание cyм 1aтopa 18. Код суммарного времени работы канала (оператора) Тр по обслуживанию заявок за период перепишется в регистр 15, где будет храниться до следующего импульса контроля.

Схема 17 сравнения сравнивает величину кодов Т,

р Рдог

TO в

случае Тр Т,. схема 17 вьщает сигнал, который через элемент ИТШ 20 закроет элемент 9 запрета на период до следующего импульса контроля.

Контроль суммарного времени Тр обслуживания заявок за период между двумя поступлениями импульсов контроля и сравнения его с величиной обеспечивает поддержание загрузки оператора на уровне, не превьш1ающим

o

5

0

S

счет прекращелия доступа зая- ,вок в канал.

В случае полного заполнения реверсивного счетчика 14, что. означает занятие всех мест в очереди, на выходе схемы 16 сравнения появится разрешающий потенциал, который будет приложен к входу элемента И 23. Тот же потенциал через элемент ИПИ 20 закроет элемент 9 запрета.

Очередная заявка с генератора 1 случайного потока импульсов пройдет через элемент И 23, обнулит счетчик 25, переведет триггер 41.в нулевое состояние, перепишет код Т в счетчик 25 и в очередной раз запустит генератор случайного числа 10. Таким образом, прекращается обслуживание заявки, находящейся в данный момент на-обслуживании и осуществляется переход к обработке следующей заявки. Заявка с прерванным обслуживанием на счетчике 13 не фиксируется.

По окончании времени моделирования сигнал с второго выхода таймера 6 перебросит триггер 7 в нулевое состояние, закрывая элемент И 22 и тем самым поток заявок в канал.

Высокий потенциал с инверсного выхода триггера 7 доступает на вход элемента И 11. После выбора всех заявок из очереди сигнал перехода ре версивного счетчика 14 из единичного состояния в нулевое пройдет через элемент НЕ 21, элемент И 11 и поступит на второй вход таймера 6, фиксируя окончательное время моделирования. Это время равняется времени, предварительно набранному на таймере, плюс время на дообслуживание заявок,, стоящих в очереди, но не обсл живщихся за установленное время.

По окончании моделирования на счетчике 2 окгикется зафиксированным общее число поступивших заявок.

На счетчик€; 30 окажется число поступивших на обслуживание заявок каждого типа.

Па счетчиках 13 окажется число обслз женных заявок каждого типа.

На сумматоре 12 окажется время работы какала оператора по обслуживанию заявок.

0

S- Формула изобретения

Устройство для моделирования системы человек - машина, содержа

щее таймер, генератор случайного потока импульсов, счетчик заявок,счетчик импульсов, группу счетчиков об- служенных заявок,первый и второй де- .шифраторы,группу счетчиков заявок, принятых к обслуживанию,генератор последов ательн ости импульсов,генератор случайного числа, элемент запрета, первый реверсивный счетчик, с первого по шестой элементы И, блок элементов И, первый и второй элементы ИЛИ, первый элемент НЕ, первую и вторую схемы сравнения,регистр,первый и второй сумматоры,первую схему сравнения кодов,первый и второй триг теры, причем вход таймера соединен с входом запуска устройства, с единичным входом первого триггера, нулевой вхо которого соединен с первым выходом таймера, а прямой выход подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединер с выходом генератора случайного пото,ка импульсов, выход первого элемента И подключен к входу счетчика заявок, к первому входу второго элемента Инк информационному входу элемента запрета, выход которого соединен-с суммирующим входом первого реверсивного счетчика, разрядные выходы кот орого соединены с входами первого элемента ИЛИ,выход которого подключен к первому входу третьего элемента И и входу первого элемента НЕ, выход которого подключен к первому входу четверто- го элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера, выход четвертого элемента И соединен с входом останова таймера, второй выход которого подключен к управляющему входу первого сумматора, выход третьего элемента И подключен к единичному входу второго триггера и входу запуска генератора случайного

числа, прямой выход второго.триггера

соединен с первым входом пятого элемента И и с первым входом шестого элемента И, второй вход которого подключен к третьему выходу таймера,выход шестого элемента И соединен с входами первого и второго сумматоров, разрядные выходы первого сумматора соединены соответственно с разрядными входами регистра, разрядные выходы которого подключены соответственно к пер- вой группе входов первой схемы сравнения, вторая группа входов которой является установочным входом устрой15

20

25

0

0

5

0

ства, выход первой схемы сравнения соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, разрядные выходы реверсивного счетчика подключены к соответствующим входам второй схемы сравнения, выход которой подключен к второму входу второго элемента ИЛ1-1, выход которого подключен к управляющему входу элемента запрета, инверсный выход второго триггера подключен к второму входу третьего элемента И и вычитающему входу первого реверсив- ,ного счетчика, выход генератора последовательности импульсов подключен к второму входу пятого элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов, первая и вторая группы выходов генератора случайного числа подключены соответственно к группе входов блока элементов И и к группе входов первого дешифратора, выходы которого подключены соответственно к входам счетчика заявок, принятых к обслуживанию группы, третья группа выходов генератора случайного числа подключена соответственно к первой группе входов первой схемы сравнения кодов, выход которой соединен с вторым входом второго триггера и управляюю.им входом блока элементов И, группа выходов которого подключена к входам второго дешнфра.- тора, выходы которого подключены соответственно к входам второго дешифратора, выходы которого подключены соответственно к входам счетчиков обслуженных заявок группы, выход второй схемы сравнения подключен к второму входу второго элемента И, выход которого соединен с установочным входом сч.етчика импульсов и единичным входом второго триггера, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет моделирования работы оператора по обслуживанию разнотипных заявок с учетом адаптации утомляемости и степени обученности человека- оператора, оно дополнительно содержит- второй реверсивный счетчик, регистр памяти, вторую схему сравнения кодов, второй элемент НЕ, второй счетчик импульсов, седьмой, восьмой и девятый элементы И, второй и третий блоки элементов И, третий и четвертый триггеры, причем четвертьш выход таймера подключен к первому входу восьмого элемента И, выход которого ,

соединен со счетным входом второго счетчика импульсов, выход которого подключен к единичному входу третьего триггера, прямоый выход .которого подключен к первому входу девятого элемента И, выход которого соединен с суммирующим входом второго ревер- . сивного счетчик а, инверсные разрядные выходы которого, подключены соответственно к входам второго блока элементов И, а прямые разрядные выходы соединены соотв.етственно с первой группой входов второй схемы сравнения кодов, вторая группа входов которой соединена соответственно с разрядными выходами регистра памяти, выход второй схемы сравнения кодов соединен с вторым входом восьмого элемента И и входом второго элемента НЕ, выход которого подключен к первому входу седьмого элемента И, второй вход которого соединен с пятым

выходом и вторым входом девятого элемента И, .инверсный выход третьего триггера подключен к третьему входу седьмого элемента И, выход которого подключен к вычитающему входу второго реверсивного счетчика, вы-- ход второго элемента И соединен с первым входом четвертого триггера и

управляющим входом второго блрка элементов И, выходы которого подключены соответственно к разрядным .входам первого счетчика импульсов,разрядные ВЫХО/1Ы которого соединены соответственно с группой входов третьего блока элементов И, выходы которого соединены соответственно с входами второй группы первой -схемы сравнения кодов, выход переполнения первого счетчика

,импульсов подключен к второму входу четвертого триггера, прямой выход :которого соединен с упр.авлшощим входом третьего блока элементов И.

Редактор В. Иванава

Составитель В. Фукалов Техред М.Ходанич ,

Заказ 3707/49Тираж 671Подписное .

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

а

Корректор Е. Сиррхман:

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам для моделирования деятельности человека-оператора систем человек - машина. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования работы оператора по обслуживанию разнотипных заявок из общего потока при учете адаптации, утомляемости и степени обученности человека-оператора. Указанная цель достигается введением в устройство дополнительного реверсивного счетчика, регистра памяти, второй схемы сравнения кодов, второго элемента НЕ, второго счетчика импульсов, элементов И, блоков элементов И, триггеров. По окончании моделирования на соответствующих счетчиках окажется зафиксированным общее число поступивших заявок, число поступивших на обслуживание заявок каждого типа,число обслуженных заявок каждого типа, а,на одном из сумматоров - время работы канала оператора по обслуживанию заявок. 2 ил. us (Л ьэ . 1ЧЭ С0 ч QD