Устройство для моделирования деятельности человека оператора систем “человек-машина

(5 П 606 Г 15 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ Д ИИОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ чик мен(22) 11.06,82 го триггера и входом второго счет(46) 07.11.83 Вюл. Ф 41 чика, а выход третьего элемента И(72) В.М.Герасимов, В,Н.Немтинов, соединен с вторым входом таймераГ.П,Попов и Ю.П.Проценкои нулевым входом первого триггера,(56) 1. Авторское свидетельство СССР что, с целью повышения точности сценр 450178, кл. 4 Об15/20, 1978. .ки качества деятельности человека 2. Авторское свидетельство СССР оператора путем учета адаптации ипо заявке Р 3250540/18-24, : ,. утомляемости, оно дополнительнокл, 5 06 Р 15/20, 1981 (прототип) .содержит блок временной задержки,(54)(57) 1. УСТРОйСтВО ДЛЯ ВрДЕЛИ . . причем первый вход блока временнойРОВАНИя дЕяТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА- задержки соединен с выходом второгоОПЕРАТОРА СИСТЕИ ЧЕЛОВЕК-МАШИНА, элейента И, втоРой вхоД поДключенсодержащее генератор случайного.,к второму выходу таймера, третййвход блока временной задержки соединен с прямым выходом первого,генератор импульсов со случайнымтриггера а четвертый вход подклюЮчен к инверсному выходу третьегоинте валом следования, таймер,интервалом следо ят рю . триггерами выход блока временной задержки соединен с входом генератораф . .: импульсов со случайным интерваломслучайного потока импульсов соеди- .ч йного потока импульсов соеди- следования, первый вход второгонен с первым входом первого элеым входом первого эле- элемента И соединен с инверсныммента И, второй вход которого сое- . выходом второго триггера.. динен с прямым выходом первого : 2, устройство по п. 1, о .т, л итриггера, а выход первого элемента . ч а ю щ е е с я тем, что, блокИ подключен к входу первого счет- временной задержки содержит двеа и второму входу второго эле-схемы сравнения кодов, сумматор,та И, выход второго элемента И . : две группы элементов Й, два генесоединен с единичным входом второго;: ратора импульсов, регистр, реверсивтриггера, прямой,.выход которого ный счетчик, четыре элемента И, элеподключен к входу преобразователя . мент НЕ, триггер и элемент ИЛИ,временной интервал - код выход причем первые группы входов обеихкоторого соединен с входом сумма- . схем сравнения кодов объединены иторау первый вход таймерами йулевой являются вторым входом блока, втовход третьего триггера и единич- рая группа входов первой схемы сравный вход первого триггера объеЛи-нения кодов подключена соответстнены и являются входом запуска ., венно к первой группе выходов сумустройства, первый виход таймера матора, первая группа входовкотосоединен с единичным входом третье- , рого подключеиа к выходам элеменго.триггера, прямой выход которого тов И первой группы, а вторая групподключен к первому входу третьего па входов сумматора соединена соэлемента И, второй вход которого ответственно с выходами элементовсоединен с выходом генератора им- . . И второй группы, установочный вход.пульсов со случайным интервалом сумматора соединен с выходом пер1053109 вой схемы сравнения кодов, с выходом первого элемента И и являетсявыходом блока, вторые входы второйсхемы сравнения кодов соединенысоответственно с разрядными выходами регистра, а выход ее подключенк первому входу триггера, прямойвыход которого подключен к первомувходу второго элемента И, второйвход которого соединен с выходомвторого генератора импульсов, атретий. вход второго элемента И является четвертым входом блока,выход второго элемента И соединенс суммирующим входом реверсивногосчетчика, вычитающий вход которогосоединен с выходом четвертого элемента И, первый вход которого под"ключен к выходу элемента ИЛИ, входуэлемента НЕ и первому входу третьеИзобретение относится к вычислительной технике и, в частности, к устройсвам для моделирования деятельности человека-оператора систем человек-машина СЧИ). 5Известно устройство для моделирования систем массового обслуживания (СИО), содержащее первый генератор случайного потока импульсов,схему ЗАЛРЕТ, реверсивный счетчик, 10 многоканальный блок случайных Временных задержек, первую и вторуюсхему ИЛИ, блок сравнения, второйгенератор случайного потока импульсов, схему И, первый, второй и третий счетчики, многовходовую схему И, генератор импульсов. Устройство позволяет определять вероятност ные. характеристики СИО Ц .Однако устройство не дает возмож 20 ности определить загруженность канала.Наиболее близким к изобретению является устройство для моделирования деятельности человека-оператора систем человек-машина, содержащее генератор случайного потока импульсов, первый, второй и третий триггеры, первый, второй и третий элементы И, блок случайной временной задержки, таймер, преобразователь временной интервал - код, первый и второй счетчики, сумматор, при этом оператор представлен одноканальной СМО с отказами. Устройство позволяет определять вероятностные характеристики деятельности человека-оператора, а также определять загруженность 2 . го элемента И, второй вход которого и первый вход первого элементаИ.объединены и являются первым входом блока, второй вход первоо элемента И соединен с выходом элемента НЕ, второй вход четвертогоэлемента И соединен с выходомпервого генератора импульсов, третийвход - с инверсным выходом триггера,а четвертый вход второго элемента Иявяяется третьим входом блока, выходы реверсивного счетчика соединены соответственно с входами элемента ИЛИ и с первыми входами элементов И второй группы, вторые входыкоторых объединены и подключены квыходу третьего элемента И и объеди-,ненным первым входам элементов И первой группы, вторые входы которыхсоединены с вторыми входами блока. Однако устройство не позволяет учитывать психофизиологические характеристики, человекаоператора, для которого время решения задач в зависииостФ от времени непрерывной работы изменяется по следующему закону к,ь+с, ос Л.,8сфДС, 1 1,где К, К, В, С и С коэФфициенты,учитывающиехарактеристики.оqера-:.тора,О 11, - период адаптации1 М,1 - период устой"чивой работыЬЗ - период утомляемости .Отсутствие учета данных характеристик оператора приводит к снижению точности оценки качества деятельности оператора.Целью изобретения является повышение точности опенки качества деятельности человека-оператора в СЧМпутем учета адаптацииПоставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор случайного потока импульсов, первый, второй и третий триг- геры, первый второй и третий элементы И, блок случайной временной задержки, таймер, преобразователь временной интервал - код, первый ии является выходом блока, вторые входы второй схемы сравнения кодов соединены соответственно с разрядными выходами регистра, а выход ее подключен к первому входу триггера, прямой выход которого подключен к первому входу второго элемента И,второй вход которого соединен с выходом второго генератора импульсов, а третий вход второго элемента И является четвертым входом блока, выход второго элемента И соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, первый вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, входу элемента НЕ и первому входу третьего элемента И, второй вход которого и первый вход первого элемента И объединены и:являются первым входом блока, второй вход первого элементаИ соединен с выходом элемента НЕ,второй вход четвертого элемента Йсоединен с выходом первого генерато"ра импульсов, третий вход - с инверсным выходом триггера, а четвертыйвход второго элемента И является третьим входом блока, выходы реверсивного счетчика соединены соответственно с входами элемента ИЛИ и спервыми входами злементбв И второйгруппы, вторые входы которых объединены и подключены к выходу третьегоэлемента И и объединенным первым входам эЛементов И первой группы, вторые входы которых соединены с вторыми входами блока.На фиг; 1 показана структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, на фиг. 3 - схема Устройство содержит генератор 1случайного потока импульсов, первый.счетчик 2, второй элемент Й 3, второй триггер 4, генератор 5 импульсов со случайным интервалом следования, таймер 6 третий триггер 7, третий элемент И 8, первый триггер 9, первый элемент Й 10, преобразователь 11 временной интервал-код, первый сумматор 12, второй счетчик 13, блок 14 временной задержки.Блок 14 временной задержки содержит. первую схему 15 сравнения кодов, сумматор 16, первую группу элементов И 17, вторую группу элементов И 18, реверсивный счетчик 19, регистр 20, вторую схему 21 сравнения кодов, элемент ИЛИ 22, четвертый элемент И 23, второй элемент И 24, триггер 25, третий элемент И 2 б, элемент НЕ 27, первый элемент И 28, первый генератор 29 импульсов, второй генератор 30 импульсов.Генератор 1 случайного потока импульсов имитирует входной поток заявок. Генератор генерирует импульвторой счетчики, сумматор, причемвыход генератора случайного потока импульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй входкоторого соединен с прямым выходом первого триггера, а выход первого элемента И соединен с входомпервого счетчика и вторым входомвторого элемента И, а второй элемент И соединен с единичным входомвторого триггера, прямой выход которого подключен к входу преобразователя временной интервал - код, вы- "ход которого соединен с входомсумматора, первый вход таймера,нулевой вход третьего триггера и . 15единичный вход первого триггераобъединены и являются входом запуека устройства, первый выход тайме"ра соединен с единичным входом третьего триггера, прямой выход которого20подключен к первому входу третьегоэлемента И, второй вход которогосоединен с выходом генератора импульсов . со случайным интерваломследования, с нулевым входом второго триггера и входом второгосчетчика, а выход третьего элемен-:та И соединен с вторым входом тай- .мера и нулевым входом первого триггера, дополнительно введен блоквременной задержки., причем первыйвход блока временной задержкисоединен с выходом второго-элемента И, второй,вхбд подключен к втОрому выходу таймера, третий входблока временной задержки соединенс прямым выходом первого триггера,а четвертый вход - с инверсным выходом третьего триггера, выходблока временной задержки соединенс входом генератора импульсов со 40 блока временной задержки.случайным интервалом следования, апервый вход второго элемента И сое; динен с инверсным выходом второготриггера.45Кроме того, блок, временной задержки содержит две схемы сравнениякодов, сумматор, две группы элементов И, два генератора импульсоврегистр, реверсивный счетчик, четыре элемента И, элемент НЕ, триггер н элемент ИЛИ причем первыегруппы входов обейх схем сравнениякодов объединены и являются вторымвходом блока, вторая группа входовпервой схемы сравнения кодов под-.55ключена соответственно к первойгруппе выходов сумматора, перваягруппа входов которого подключенак выходам элементов И первой группы, а вторая группа входов суммато- Щра соединена соответственно с выходами элементов И второй группы, установочный вход сумматора соединенс выходом первой схемы сравнениякодов, с выходом первого элемента И . 65сы со случайным периодом повторения.Первый счетчик 2 считает общее числопоступивших заявок на обслуживаниеоператору, Второй счетчик 13 считает количество заявок, обслуженныхоператором. Генератор 5 имитируетслучайное время обслуживания заявкиоператором от момента запуска довыработки импульса. Сумматор 12 подсчитывает время работы операторапо обслуживанию заявок. Таймер б10задает общее время моделирования,.а также с него снимается показаниетекущего времени моделирования ввиде параллельного двоичного кода,Блок 14 временной задержки осуществляет увеличение времени обслуживания заявки в соответствии с законом адаптации и усталости (Фиг.2 б)Сператор представляется одноканальной СМО с отказами,Устройство работает следующим .образом.В исходном состоянии напервом2 и втором 13 счетчиках сумматоров12 и 16 записан нуль. Триггеры4,9 и 25 находятся в нулевом состоянии. Предварительно на таймере 6 набирается примерное времямоделирования, на реверсивномсчетчике 19 - код.начального времени задержки 1,я, на регистр 20заносится код времени Ц началамомента усталости (Фиг. 2 б и в) .По сигналу "Пуск таймер б начинает отсчитывать время моделирования, двоичный код времени моделирования снимается с второго выхода .таймера б и поступает на второйвход блока 14 задержки. Этим жесигналом триггер 9 устанавливается 40в единичное состояние, а триггер 7в нугевое, обеспечивая подачу наэлемент И 8 запрещающего потенциалас прямого выхода, а с инверсноговыхода - разрешающего потенциалана четвертый вход блока 14 (элементИ 24) . Разрешающий потенциал с прямого выхода триггера 9 поступает натретий вход блока 14 элемент И 23)и элемент И 10 открывая его для50прохождения импульсов с.генератора1, которые поступают на первыйсчетчик 2 и второй вход элемента И 3.В исходном состоянии, когдатриггер 4 находится в нулевом состоянии, на элемент И 3 подается разрешающий потенциал, поэтому первый импульс с генератора 1 пройдет его иперебросит триггер 4 в единичноесостояние, а также поступит на первый вход блока 14 временной задержки. На втором входе элемента И 3появится потенциал с инверсноговыхода триггера 4, запрещающий прохождение заявок через элемент И 3 вовремя обслуживания заявки. 65 Блок 14 временной задержки обеспечивает дополнительную задержкуимпульса, величина которой зависитот этапа работы оператора (адаптации, устойчивой работы и усталости .Блок аппроксимирует линейно изменяющуюся от времени работы задержкудискретно изменяющейся ступенькой(Фиг. 2 в) .Блок работает следующим образом.При наличии на одном из выходовреверсивного счетчика 19 единичногопотенциала на первый вход элементовИ 23 и 26 будет поступать разрешающий потенциал с многовходового элемента ИЛИ 22, а через элемент НЕ 27 запрещающий на первый вход элементаИ 28. Входной импульс с первого входаблока 14 пройдет через .элемент И 26на вторые входы групп элементов И17 и 18, обеспечиная считывание кодатекущего времени моделирования стаймера б и кода времени задержки среверсивного счетчика 19 на сумматор 16. Двоичный код суммы хранитсяна.сумматоре 16 и сравнивается насхеме 15 сравнения с кодом текущеговремени моделирования, поступающегона второй вход схемы 15 сравненияс таймера б. При совпадении схемасравнения 15 выдает импульс который сбросит сумматор 16 в нулевоесостояние и пройдет на выход блока,Время задержки блока 14 определяется кодом временй задержки, которыйФормируется на реверсивном счетчике 19. В начальный период времениот=О до= 11(период-адаптации)показания счетчика изменяются отвеличины 1 ндо нуля, Для того, чтобыза время 11 установить счетчик 19в нуль, необходимо подать на вычитающий вход счетчика 19 число импульсов, равное величине кода 1Для этого на вычитающий входсчетчика 19 поступают импульсы с генератора 29, при этом элемент И 28,открыт, так как на его входы поступают разрешающие потенциалы с ин- .версного выхода триггера 25, многовходового элемента ИЛИ 22 и прямоговыхода, триггера 9. Частота импульсов генерато а 29 устанавливается- В 1 цавной 7."-1з,н +гдето - максимально возможное вре 1. тахмя задержки;начальное время задержкиЗ,Н.решения задачи оператором-го типа;1 - время окончания периодаадаптации;И - число разрядов реверсивного счетчика.Например,бо= 31 с, и = 5, 610 с, Ь = 10 мин,1код, который поступает на входумматора 12.По окончании времени моделирования гпредварительно установленного на таймере б, сигнал с первого выхоа таймера б установит триггер 7единичное состояние. В результате этого на элемент И 8 с прямого выхоа триггера 7 поступает разрешающий потенциал, а с инверсного выхода триггера 7 - запрещающий потенциал на элемент И 24 блока 14 временной задержки, и прохождение импульсов с генератора 30 импульсов на ревер-, сивный счетчик 19 будет прекращено, а на реверсивном счетчике 19 в этот момент будет .зафиксирован код, соответствующий 1 к . В этот момент в устройстве все готово, чтобы закончить моделирование, Йо моделирование закончится:после того, как закончится обслуживание заявки, т.е. только после того, как импульс с генератора 5 пройдет через открытый элемент И.8 и поступит на тайер б и на нулевой вход триггера 9 который устанавливается в нулевое состояние, в результате чего на элемент И 10 подается запрещающий потенциал. Таймер б останавливает" ся, Фиксируя точное время моделировайия. Процесс моделирования закончится. В результате на счетчике 2 окажется зафиксированным общее число заявок й , на счетчике 13 -. число обслуженнкх заявок Ич, .в таймере б - время моделированиями и на сумматоре 12 - время работы оператора с учетом напряженности и адаптации1 где С - время решения а -ой заявки.С помощью этих данных можно вычислить следующие характеристики . деятельности человека-оператора:. вероятность своевременного реше" ния задачи Р = ,загруженностьсе=о6 роператора= - , среднее времяооАсрл решения задачи оператором13Таким образом, устройство позволяет учесть увеличение времени обслуживания заявки в период адаптации и утомпяемости. Это повышает точность оценки качества деятельностичеловека-оператора. При этом 6; будет состоять иэ двухсоставляющих л л, = " свэф "вэ где Г - составляющая блока слусвэчайной временной задержт.е. через каждые 60 с время задерж вки будет уменьшаться на 1 с, при сэтом в момент 1 = 10 мин задержка.будет равна О, что соответствуетнулевому показанию. счетчика 19.В момент 11 показание счетчика 5 д19 будет равно О, на вход элемен- вта И 23 поступит запрещающий потен"циал с многовходового элемента ИЛИ д22, и импульсы с генератора 29 непройдут на вход реверсивного счетчнка 19. На элементе И 28 будетразрешающий потенциал, и импульсыс входа блока 14 будут проходить .на выход беэ задержки (что соответ.- ствует периоду устойчивой работы. 1оператора) в течение всего периода , 4 2При совпадении кода, записаиноГо.на регистре 20 с кодом текущего времени моделирования момент 1 = 1),поступающего на второй вход схемы 21сравнения кодов, схема 21 выдастимпульс, который установит триггер 25в единичное состояние. Разрешающийпотенциал с прямого выхода триггера 25 м25 откроет элемент И 24 так как. навтором его входе разрешающий потенциал с триггера 7 ) для прохождения.импульсов с генератора 30 на суммирующий вход реверсивного счетчика19, а запрещающий сигнал с инверс- ЗОного выхода триггера 25 закроетэлемент .И 23,. При этом импульсы;проходящие на вход блока 14, будутзадерживаться на время в соответст.вии с кодом времени задержки, сФор 35мированным на реверсивном счетчике19,.содержимое счетчика будет соответствовать времени задержки в аериод утомляемости. Работа схемы.аналогична периоду от 1 = 0 до 1 1, 4 Отодько показания счетчика будутизменяться от 0 до 6, где 1 сзадержка,за счет усталости в ксаще моделирования фиг. 2 б и в) . Часто- .та генератора 30 устанавливаетсярав нойу ", где 1 - время конца моделирования 12 - момент начала периодаутомляемости фиг.2 б и в).При этом подразумевается, что время 0 (к=1. где 1 к - моментвремени,когда 1, ь 1Импульс с .выхода блока 14 временной задержки поступает на вход генератора 5 Че- . рез случайное время задержки ои вы-. рабатывает импульс, который перебросит первый триггер 4 в. нулевое.оостояние, а также увеличит содержи мое счетчика 13. на .единицу. Время обслуживания заявки, соответствующеЕ времени единичного состояния триг" гера 4, в преобразователе 11 времен ной интервал - код преобразуется 65ки - имитация случайного времени обслуживания заявки в периодустойчивой работы, 6; - составляющая блокавременной задержки,обеспечивающая увеличение времени обслуживанияв период адаптации иутомляемости, в периодустойчивой работы= О. 10 Технико-экономическим преимуществом изобретения по сравнению с базовым объектом (моделирующий комплекс в составе универсальной ЭВМ и,программного обеспечения, реализующего моделированиа деятельности человека-оператора) является простота техническойреализации, а также уменьшение материальных и ,временных затрат при оценке деятельности человека-оператора.1053109 аз 8873/47 Тираж 706 ВНИКНИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открнтий,113035, Москва, Х,.Раушская наб., одписноеР 4 П "Патент", г. Ужгород, ул. Гроектная,или Составитель В.ФукаловРедактор О.Юрковецкая Техред Т.Маточка Корректор А.Зимокос