Устройство для моделирования системы человек-машина Советский патент 1990 года по МПК G06N7/08 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам для моделирования деятельности человека-оператора системы человек - машина

Цель изобретения - повышение точности оценки качества деятельности путем учета влияния загруженности на надежность его работы.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Схема содержит генератор 1 случайного потока импульсов заявок,счетчик 2 поступивших заявок, второй элемент И 3, первый триггер 4, блок 5 случайной временной задержки, датчик 6 интервалов времени, третий триггер 7, четвертый элемент И 8,четвертый триггер 9, первый элемент И 10, первый преобразователь временной интервал - код 11, первый сумматор 12, счетчик 13 обслуженных заявок, датчик 14 случайных чисел, преобразователь 15 код - напряжение, первый триггер Шмитта 16, второй триггер 17, третий элемент И 18, первый 19 и второй 20 элементы задержки, первый блок элемента И 21, третий элемент задержки 22, второй преобразователь временной интервал - код 23, второй блок элемента И 24, второй сумматор 25, третий блок элементов И 26, дешифратор 27, третий 28 и четвертый 29 элементы ИЛИ, пятый триггер 30, четвертый 31, пятый 32 и шестой 33 элементы задержки, пятый 34 и шестой 35 элементы И, четвертый элемент ИЛИ 36,

ot

о

4 О Јь 4ь

второй триггер Шмитта 37, первый 38 и второй 39 элементы ИЛИ.

Оператор представляется однокгг- нальной системой массового обслуживания с отказами.

Генератор I случайного потока импульсов имитирует входной поток заявок, счетчик 2 считает общее число поступивших на обслуживание оператору заявок. Блок 5 случайной временной задержки имитирует случайное время обслуживания заявки оператором. Сумматор 12 подсчитывает общее время работы оператора по обслуживанию заявок. Общее время моделирования и период контроля с целью определения текущей загруженности оператора задаются с помощью датчика 6 временных интервалов. Датчик 14 случайных чисел, преобразователь код - напряжение 15 и триггер Шмитта имитируют процесс безошибочной (ошибочной) работы оператора. Сумматор 25 подсчитывает время работы оператора в пери- оде контроля с целью определения текущей загруженности оператора. Дешифратор 27 расшифровывает значение текущей загруженности оператора и с помощью триггера 30 обеспечивает учет влияния загруженности оператора на надежность его работы.

Устройство работает следующим об разомо

В исходном состоянии триггеры 8, 30 находятся в нулевом состоянии, триггеры 4, 7 находятся в единичном состоянии. На датчике 6 интервалов времени набирается примерное время моделирования и период контроля рабо- ты оператора для определения его текущей загруженности. По сигналу Пуск датчик 6 начинает отсчитывать время и вырабатывать импульсы с периодом контроля. Этот же сигнал Пуск поступает на триггеры 7, 9, причем он перебрасывает триггер 7 в нулевое состояние, а триггер 9 - в единичное, обеспечивая подачу разрешающего потенциала на элемент И 10. Генератор 1 случайного потока импульсов имитирует входной поток заявок в виде серии импульсов, разделенных случайными временными интервалами, имеющий любой требуемьй закон распределения. Импульсы с генератора 1 через открытый элемент И 10 поступают на счетчи 2, который подсчитывает их общее количество, и на элемент И 3. На второ

0

5

0

5 Q

0

5

45

50

55

вход элемента И 3 с выхода триггера 4 подается разрешающий потенциал, поэтому первый импульс генератора 1 проходит через элемент И 3, перебрасывает триггер 4 в нулевое состояние, запускает блок 5 случайной временной задержки и датчик 14 случайных чисел и устанавливает триггер 17 в нулевое состояние. Теперь с выхода триггера 4 на второй вход элемента И 3 подается запрещающий потенциал и пока триггер 4 будет находится в нулевом состоянии (имитируется процесс решения оператором задачи) на один импульс, формируемый генератором 1, не пройдет через элемент И 3, т.е. пока генератор занят решением очередной задачи, всем последующим, возникающим в это время, будет отказано в обслуживании. Преобразователи временной интервал - код 11 и 23 преобразовывают время, в течение которого триггер 4 находится в нулевом состоянии, в код, соответствующий времени работы оператора над решением задачи.

Точность решения задачи оператором определяется с одной стороны его индивидуальными особенностями, а с другой стороны - информационным потоком, который определяет его загруженность. С точки зрения субъективных факторов величина ошибки, допускаемая оператором, обычно распределена по нормальному закону. Поэтому датчик 14 случайных чисел по импульсу с выхода элемента И 3 формирует код числа, распределенного по нормальному закону. Этот код с помощью преобразователя код - напряжение 15 преобразовывается в напряжение, которое поступает на входы триггеров Шмитта 16 и 37. Датчик 14 импульсом с выхода элемента И 3, задержанным с помощью элемента задержки 19 на время преобразования кода в напряжение, устанавливается в исходное состояние. Считается, что оператор решил задачу правильно, если величина допущенной им ошибки не превысила какого-то допустимого (порогового) значения.Так как перегруженность и недогруженность оператора способствуют снижению точности его работы, то естественно, что оптимальной загруженности оператора (0,2 Ј р 0,75) соответствует один порог (допустимое значение ошибки, при которой правильное решение

задачи еще возможно), а загруженности, лежащей в пределах р - 0, 75 и f 0,2, соответствует другой порог, по величине меньший чем первый. Два таких пороговых значения хранят два триггера Шмитта 16 и 37, причем порог срабатывания триггера 16 по величине меньше порога срабатывания триггера 37.

Предполагается, что в начале работы оператор недогружен, поэтому разрешающий потенциал триггера 30, находящегося в нулевом состоянии, будет поступать только на элемент И 34 9 а триггер 17 в этом случае может переброситься в единичное состояние только при срабатывании триггера Шмитта 16. Последний срабатывает только в том случае, если амплитуда импуль- са напряжения, поступающего на его вход с выхода преобразователя код - напряжение 15, превысит величину порога, хранимого им. Срабатывание триггера Шмитта 16 произойдет по перед- нему фронту импульса входного напряжения, чем обеспечится установка через открытый элемент И 34 и элемент ИЛИ 36 триггера .17 в единичное состояние . По срезу импульса входного напряжения триггер Шмитта 16 установится в исходное состояние. Таким образом, когда оператор недогружен (перегружен), то вероятность возникновения ошибки у него больше, чем в оптимальных условиях, поэтому для определения возможности безошибочного решения задачи его ошибка сравнивается с меньшим пороговым значением„ Если величина напряжения превысит пороговое значение, хранимое триггером Шмитта 16, то триггер 17 перебросится в единичное состояние и на вход элемента И 13 будет подаваться запрещающий потенциал.

Для определения текущей загруженности датчик 6 интервалов времени вырабатывает импульсы, следующие с постоянным периодом Так как период контроля постоянен, то о загруженности оператора можно судить по времени работы оператора в периоде контроля.

Время работы оператора в периоде контроля определяется следующим образом.

Пусть импульс контроля датчик 6 интервалов времени выработал в момент времени, когда триггер 14 находится в нулевом состоянии, т.е. оператор

0

5

0

5

решает очередную чадачу Этот импульс поступает на элемент И 24, чем обеспечивается подача кода времени работы оператора в данном периоде контроля с преобразователя временной интервал - код 23 на суммирующий вход сумматора 25. Через время задержки, определяемое элементом задержки 31, этим же импульсом преобразователь временной интервал - код обнулится с тем, чтобы продолжать преобразовывать время работы оператора, но уже в следующем периоде контроля. После того, как на сумматоре 25 закончилось суммирование (это время определяет элемент задержки 32), код времени работы оператора в данном периоде контроля через открытый, элемент И 26 поступит на вход дешифратора 27. Сумматор 25 импульсом с элемента задержки 33 установится в нулевое состояние .

Логика работы дешифратора 27 следующая. Если на его вход поступает код времени работы оператора, изменяющийся в пределах от 0 до 0,2 Тц или от 0,75 Tk до Тк, то возбуждаются те его выходы, которые подключены к элементу ИЛИ 28, ив этом случае триггер 30 устанавливается в нулевое состояние. Тем самым обеспечивается моделирование деятельности оператора с большей вероятностью совершения им ошибки. Если на вход дешифратора 27 поступает код, изменяющий в пределах от 0,2 Т к до 0,75 Тк, то возбуждают

ся выходы дешифратора 27, подключенные к элементу ИЛИ 29, ив этом случае триггер 30 устанавливается в единичное состояние. Тем самым обеспечивается моделирование деятельности оператора в оптимальных (с точки зрения загруженности) условиях.

Установленный в нулевое состояние преобразователь временной интервал - код 23 в силу того, что на его выход продолжает поступать разрешающий потенциал с выхода триггера 4, снова начнет преобразовывать время работы оператора, но уже для очередного периода контроля. По окончании решения очередной задачи оператором блок 5 случайной временной задержки выработает импульс}который: перебросит триггер 4 в единичное состояние, в результате чего преобразователи временной интервал - код 11 и 23 остановятся, причем на преобразователе

ii будет зафиксирован код времени работы оператора при решении очередной задачи, а на преобразователе 23 - код времени занятости оператора р текущем периоде контроля; обеспечит передачу этих кодов на суммирующие входы сумматоров 12 и 25 соответственно, в результате чего на сумматоре 2 получится сумма времени работы оператора, а на сумматоре 25 - сумма времени работы оператора в текущем периоде контроля,и поступит на один из входов элемента И 18. На другой вход элемента И 18 может поступать как разрешающий, так и запрещающий потенциал с выхода триггера 17 независимости от условий моделирования безошибочной деятельности. Поэтому этот импульс пройдет на счетный код счетчика 13 и увеличит количество своевременно и безошибочно обслуженных задач на единицу, если триггер 17 будет находится в нулевом состоянии; поступит на один из входов элемента И 8, но пока время моделирования не закончилось, на второй вход элемента И 8 с выхода триггера 7 будет поступать запрещающий потенциал и этот импульс дальше не прой- дет задержавшись на элементах задержки -20 и 22, установит в нулевое состояние преобразователи временной интервал - код 11 и 23 соответственно.

С приходом очередного импульса контроля с датчика 6 интервалов времени код времени работы оператора в данном периоде контроля с сумматора 25 поступит на вход дешифратора 27. Б зависимости от значения этого кода триггер 30 установится в одно из двух устойчивых состояний, что в свою очередь определит условия моделирования безошибочной деятельности в следующем периоде контроля.

По окончании времени моделирования, предварительно установленного на датчике 6, последний вырабатывает импульс, который перебрасывает триггер 7 в единичное состояние. В результате этого на элемент И 8 с выхода триггера 7 поступает разрешающий потенциал. После этого устройство готово закончить процесс моделирования. Но моделирование заканчивается только после окончания обслуживания заявки, т.е. только после того, как импульс с блока 5 проходит через открытый элемент И 8 и поступает

5

0

5

на датчик 6 и триггер 9. Датчик 6 останавливается, фиксируя точное время моделирования, триггер 9 перебрасывается -в нулевое состояние, в результате чего на элемент И 10 подается запрещающий потенциал. На этом процесс моделирования заканчивается. Вероятные характеристики работы устройства определяются известными методами по показаниям счетчиков.

Формула изобретения

Устройство для моделирования системы человек - машина,, содержащее генератор.случайного потока импульсов заявок, первый, второй, третий и четвертый триггеры, первый, второй, третий и четвертый элементы И, блок случайной временной задержки, датчик интервалов времени, первый преобразователь временной интервал - код, счетчик поступивших заявок, счетчик обслуженных заявок, первый сумматор, датчик случайных чисел, преобразователь код - напряжение, первый триггер Шмитта и первый элемент задержки, причем выход генератора случайного потока импульсов заявок соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика поступивших заявок и . первым входом второго элемента И, выход которого соединен с единичным входом первого триггера, входом блока случайной временной задержки, с нулевым входом второго триггера, с входом запуска датчика случайных чисел и входом первого элемента задержки, выход которого подключен к установочному входу датчика случайных чисел, выход которого соединен с входом преобразователя код - напряжение, выход которого подключен к входу первого триггера Шмитта, прямой выход второго триггера соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика обслуженных заявок, а второй вход третьего элемента И соединен с выходом блока случайной временной задержки, с первым входом четвертого элемента И и нулевым входом первого триггера, прямой выход которого соединен с вторым входом второго элемента И и с входом запуска первого преобразователя временной интервал - код, вход запуска датчика интервалов

0

5

0

5

5

времени, нулевой вход третьего триггера и единичный вход четвертого тригера объединены и являются входом запуска устройства, выход окончания времени моделирования датчика интервалов времени соединен с единичным входом третьего триггера, прямой выход которого подключен к второму входу четвертого элемента И, выход которого соединен с входом сброса датчика интервалов времени и с нулевым входом четвертого триггера, прямой выход которого подключен к второму входу первого элемента И, отличающееся тем, что, с целью повышения точности оценки качества деятельности путем учета влияния загруженности оператора на надежность его работы, оно дополнительно содержит второй триггер Шмитта, три блока элементов И, пятый и шестой элементы И, второй преобразователь временной интервал - код, второй сумматор, дешифратор, шесть элементов ИЛИ пятый триггер и с второго по шестой элементы задержки, пргчем выход блока случайной временной задержки через второй элемент задержки подключен к входу сброса первого преобразователя временной интервал - код, а непосредственно - к управляющему входу первого блока элементов И, информационные входы которого соединены соответственно с. выходами первого преобразователя временной интервал - код, а выходы первого блока элементов И соединены с информационными входами первого сумматора, прямой выход первого триггера соединен с входом запуска второго преобразователя временной интервал - код, вход сброса которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого через третий элемент задержки подключен к выходу блока случайной времен

10

15

20

5

ной задержки и первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход первого элемента ИЛИ через четвертый элемент задержки соединен с тактовым выходом датчика интервалов времени, вторым входом второго элемента ИЛИ и входом пятого элемента задержки, выходы второго преобразователя временной интервал - код соединены соответственно с информационными входами второго блока элементов И, вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, выход пятого элемента задержки подключен к управляющему входу третьего блока элементов И и входу шестого элемента задержки, выход которого соединен с установочным входом второго сумматора, информационные входы которого соединены с выходами второго блока элементов И, а выходы - с информационными входами третьего блока элементов И, выходы которого подключены соответственно к входам дешифратора, первая группа выходов которого подключена к входам третьего элемента ИЛИ, а вторая группа выходов - к входам четвертого элемента ИЛИ, выходы которых соединены с нулевым и единичным входами пятого триг- соответственно, нулевой выход которого соединен с первым входом пятого элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого триггера Шмитта, а выход пятого элемента И подключен к первому входу четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к единичному входу второго триггера, второй вход четвертого элемента ИЛИ подключен к выходу шестого элемента И, первый вход которого соединен с единичным выходом пятого триггера, а второй вход - с выходом второго триггера Шмитта, выход ., которого подключен к выходу преобразователя код - напряжение.

0

5

0

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для имитации операторской деятельности. Целью изобретения является повышение точности оценки качества деятельности путем учета влияния загруженности оператора на надежность его работы. Эта цель достигается введением в устройство второго триггера Шмитта, пятого и шестого элементов И, трех блоков элементов И, второго преобразователя "временной интервал-код", второго сумматора, дешифратора, пяти элементов ИЛИ, пятого триггера и пяти элементов задержки. Сущность изобретения заключается в том, что на основе периодического определения текущей загруженности оператора выявляются условия его деятельности. В зависимости от степени загруженности оператора по разному моделируется деятельность оператора по безошибочному решению задачи. 1 ил.