Устройство для моделирования деятельности человека оператора

ока па разрешения счивторой вход раблока памяти с ан ти,я ешени динен иты вы- нфорервь и схемы сравн ходом счетчик м и х м а ошибокемента ИЛИ ионным ходом су нный вхо и первы че ОСУаю СТВЕНКЫЙ КОМИткт СССО ДЕЛдМ ИЗОБ ЕТЕНИй И ОТКРЫти,(56).1,. Авторское св ельство СССРВ 966701, кл, О 06 Е 20, 1980,2, Авторское свидетельство СССРпо заявке У 345022, кл,О 07 Р 15/21982(прототип),(54)(571 УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА, содержащее генератор импульсовсо случайной длительностью, преобразователь временной интервап-код,выход которого соединен с первыминформационным входом сумматора,счетчик ошибок, первый элемент И,счетчик правильно выполненных операций и триггер, первый вход которого является входом запуска устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования режима работы с частичными отказами в выполнении системы операций,оно дополнительно содержит три схемы сравнения, сче 1 чик выполненныхопераций, блок регистрации, генератор равномерно распределенных чисел,дифференцирующий элемент, первый ивторой 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 генератора импульсов со случайной длительностью, выход которого соединен с входом дифференцирующего элемента, первый выход которого подключен к входу запуска преобразователя временной интервап-код, вход останова которого соединен с вторым выходом дифференцирующего элемента и входом разрешения срав" нения первой схемы сравнения, первый и второй информационные входы которои подключены соответственно к второму выходу регистра памяти и выходу генер атор а р авномерно р аспределенных 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 регист-. ра памяти, а выход первого элемента задержки подключен к первому входу вым входом первого м установочным а, второй информацикоторого и информационныи вход с тчика правильно выполненных операцийподключены к второму выходу первойсхемы сравнения и первому входу элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом второй схемы11 Ь 472 Ь 25 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 первымвходом второго элемента ИЛИ, второйвход которого подключен к выходутриггера, а выход второго элементаИЛИ соединен с вторым входом разрешения считывания регистра памяти,второй выход второй схемы сравнения 1Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устрой. ствам для моделирования деятельности человека-оператора системы Челомвек-машин а, 5Целью моделирования реальной деятельности оператора является априорная количественная оценка качества функционирования проектируемой системы; При этом эффективность системы 10 управления в целом зависит как от качества деятельности оператора, так и от качества функционирования ее технологической части, Результаты моделирования деятельности позволят 15 наиболее рационально разделить функи / ции . в системе Человек-машина, разработать рабочие места операторов, осуществить оптимальную компоновку панелей управления и контроля сост ветствующими органами, количественно обосновать требуемые значения временных нормативов для выполнения задач управления и т.д. Известно устройство для моде-лирования деятельности человекаоператора системы "Человек-машина",содержащее генератор случайного пото.ка импульсов, первый и второй счетчики, первый, второй и третий элемен.ты И, первый, второй и третий триггеры, блок случайной временной задержки, датчик интервалов времени,преобразователь временной интервалкод и сумматор Я ,35 подключен к второму установочномувходу сумматора и второму входу первого элемента ИЛИ, выход которогосоединен с входом счетчика выполненных операций и установочным входомсчетчика правильно выполненных операций, выход которого подключен квходу второй схемы сравнения, выходсумматора соединен с первым входомблока регистрации, второй входкоторого подключен к выходусчетчика ошибок, а выход счет -чика выполненнь 1 х операций соединен с входом третьей схемысравнения,2Наиболее близитм к изобретениюявляется устройство для моделирования деятельности человека-оператора,содержащее последовательно соединенные т аймер, вт ор ой три ггер, втор ойэлемент И, третий триггер, третийэлемент И, первый элемент И, первыйтриггер, преобразователь временнойинтервал - код и первый сумматор,выход генератора случайных импульсовсоединен с другим входом третьегоэлемента И, выход которого подключенк входу первого .счетчика, выход перного элемента И через блок временнойзадержки подключен к входу блокаслучайной временной задержки, выходкоторого соединен с другим входомпервого триггера, входом второгосчетчика и другим входом второгоэлемента И, вторые выходы таймера ивторого триггера соединены с соответствующим входом блока временнойзадержки, а входы таймера, вторыевходы второго и третьего триггеровобъединены 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 необслуженных заявок.з 1164726 4Однако известное устройство позво- второй элементы ИЛИ, блок памяти,ляет моделировать сравнительно узкий выходы которого подключены соотнеткласс типов деятельности операторов, ственно к разрядным входам регистраа именно операторов, выполняющих . памяти и последовательно соединенныедиспетчерские функции. Этот недоста третий элемент ИЛИ, первый элементток характерен для моделей аппара- задержки, второй элемент задержкита теории систем массового обслужи- и третий элемент задержки первыйУвания, где человек-оператор отожде- информационный выход регистра памяствляется с обслуживающим органом. ти соединен с входом запуска генераДопущения о возможности использова торов импульсов со случайной длиния данных моделей для оценки дея- тельностью, выход которого соединентельности операторов автоматизиро- с входом дифференцируюшего элемента1ванных систем управления (АСУ) мо- первый выход которого подключен кгут быть оправданы в том случае, входу запуска преобразователя вре 9когда для обслуживания поступив-. 5. менной интервал - код, вход остановашей заявки оператору требуется вы" которого соединен с вторым выходомполнить ограниченное число управляю- дифференцирующего элемента и входомщих воздействий. В этом случае ре- разрешения сравнения первой схемызультаты исследования позволят оп- сравнения, первый и второй информа.,ределить допустимую плотность входя- ционные входы которой подключены сощего потока заявок, необходимое чисответственно к второму выходу регило операторов для обслуживания система и т.д.стра памяти и выходу гене ато а аву н систеномерно распределенных чисел, входДля деятельности оператор он АСУ запуска которого и установочный входаракт рен тот факт, что для доети-регистра памяти подключены ыыжения цели управления им необходимо ду третьего элемента задержки, вывыполнить апгоритм управления соУ ход второго элем аорого элемента задержкидержащий значительное число опера- соединен с первым вервым входом разрешенияций управления, В этом случае кель- считывания регист арегистра памяти, а вызя процесс "обслуживания" заявки мо- ход первого элемен а30мента задержки подделировать только задавая случайноеключен к пер он к первому входу разрешениявремя ее обслуживания", поскольку считывания б оя лока памяти, второйв этом случае каждая поступившая вход раэрещенир щения считывания блоказаявка признается обслуженной и теря- памяти соединен с первым выходомется ряд важных показателей, харак- первой схемы сравнения, информацион-теризующих выполняемый алгоритм З 5 ным входомным входом счетчика ошибок, первымуправления и особенности деятельное- входом первог эервого элемента Изц 1 и перти оператора. вым установочным входом сумматора,Цель изобретения - расширение второй информациорой ин ормационныи вход которофункциональных возможностей устрой- го и информациои ин ормационныи нход счетчиства эа счет моделирования режима 40 ка правильно выпвильно выполненных операцийработы с частичными отказами в выпол- подключены к вток второму выходу первойненни системы операций,Посхемы сравнения и первому вхо дуостанленная цель достигаетсяэлемента И, второй вход котороготем, что в устройство для моделирова- соединен с первым выходом второйния деятельности человека-оператора, 45 схемы сравнения, а выход элементасодержащее генератор импульсов со И подключен к первому входу третьеч чслучаинои длительностью, преобразова- го элемента ИЛИ, второй вход которотель нременной ннтервал-код, выход го соединен с первым входом тригге-,которого соединен первым информа- ра, второй вход которого подключенционным входом сумматора, счетчик 50 к первому выходу третьей схемы сраношибок элемент И ссчетчик правиль- нения, второи выход которой соедично выполненных опе ар ций и триггер, нен с установочным входом счетчикапервый вход которого является входом ошибок, нходом считывания сумматоразапуска устройства, введены три схе- и первым входом второго элементамы сравнения счетчик выполненных 55 ИЛИ, второй вход которого подключенчоперации, блок регистрации, генера- к выходу триггера, а выход второготор равномерно распределенных чисел, элемента ИЛИ соединен с вторым нходифференцирующий элемент, первый и дом разрешения считывания регистрапамяти, второй выход второй схемысравнения подключен к второму установочному входу сумматора и второму входу первого элемента ИЛИ,выход которого соединен с входом эсчетчика 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, авыход счетчика, выполненных операций соединен с входом третьей схе Эмы сравнения,На чертеже представлена схемаустройства,Устройство содержит блок 1 памяти, второй элемент ИЛИ 2, регистр3 памяти, третий элемент 4 ИЛИ,первый элемент 5 задержки, второйэлемент 6 задержки, третий элемент7 задержки, генератор 8 импульсовсо 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, счетчик14 правильно выполненных операций,вторую схему 15 сравнения, первыйэлемент 16 ИЛИ, счетчик 17 выполненных операций, счетчик 18 отказов,третью схему 19 сравнения, блок 20ЭЗрегистрации, триггер 21, элементИ 22 и вход 23 запуска устройствамоделирования.Блокпамяти предназначен для ф 11 хранения и выдачи в регистр 3 параметров алгоритма управления, В нем хранятся данные об управляющей и опе.рационной,составляющих алгоритма деятельности, выполнение которого фф 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 фф всех последующих операций алгоритма, а при появлении сигнала на втором его входе в регистр выдаются данные только о первой операции алгоритма, что соответствует началу новой реа- ээ лиэации алгоритма при условии, что предыдущая реализация была завершена безуспешно, другиию словами, оператор не выполнил этот раэ задачиупр авления,Блок 1 памяти разделен на двеэоны, причем в первой его зоне хранятсязначения математического ожидания исреднего квадратичного отклонениявремени выполнения каждого типа элементарных операций алгоритма, Данныезначения 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 беэошибочность,и продолжительность действий оператора с учетом компоновки панелей управления ииндикации соответствующими органами .Эти параметры характеризуют операционную составляющую, а порядок ихследования в соответствии с очередностью выполнения элементарных операций - управляющую составляющую моделируемого алгоритма цеятельности .Регистр 3 осуществляет хранение ивыдачу на первый выход значения математического ожидания и дисперсии,,Ба на второй - значение Р соответствующих типов элементарных операций,Элементы 5, 6 и 7 задержки пред-назначены для организации надежнойзаписи и считывания данных из блока1 памяти в регистр 3.. Генератор 8 формирует последовательность импульсов со случайной длительностью, распределенных по необходимому закону с параметрами, выдаваемыми блоком памяти. Генератор 9 равномерно распределенных в интервале 0-1 чисел вырабатывает значения этик чисел.Питание на генераторы 8 и 9 подается по сигналу, запускающему работу устройства, цепи подачи питания на схеме устройства не показаны.Элемент 10 выделяет импульсы начала и окончания импульсов, формируемых генераторм 8 для дальнейшего преобразования отрезка времени в код, в преобразователе 11.Сумматор 12 осуществляет суммирование всех значений временных интервапов выполнения операций как за одну, так и за все операции алгоритма, и за все успешные его реапизации, При этом в случае, если35 Блок 20 регистрирует по окончании моделирования число безуспешныхпопыток выполнения алгоритма, т.е,содержимое счетчика 18, а также зна. при выполнении алгоритма операторомдопущена ошибка, т.е. алгоритм невыполнен, значения всех предыдущихдо данной операции временных затрат стираются и с безошибочнымиреализациями не суммируются.В схеме 13 сравнения, при поступлении от элемента 10 импульса "Конец" производится сравнение случайного .числа Х, выработанного ранее по команде с выхода третьегоэлемента 7 задержки, генератором9, со значением вероятности безошибочного выполнения операции данноБго типа Р, переписанного в схему 15сравнения с регистра 3. В результатесравнения этих чисел определяетсябезошибочность выполнения текущейоперации алгоритма. В случае, еслиХ Р , то операция считается ныБполненной правильно, н противномслучае засчитывается ошибка,.наэтом моделирование данной реализациипрекращается, подачей сигнала навторой вход блока 1 памяти обеспе-, 25чивается моделирование очереднойреализации с первойоперации алгоритма,Счетчик 4 подсчитывает числопранильно выполненных операций длядальнейшего сравнения схемы 15 сравнения с числом операций, содержащихся в алгоритме управления, что позволяет определить момент завершения выполнения задачи управленияоператором и переход к новой реализации. Число операций моделируемого алгоритма устанавливается в схеме 15 сравнения перед началом моделирования.40Счетчик 17 подсчитывает числопроведенных реализаций, причем какуспешных, так и ошибочных для сравнения в схеме 19 сравнения с требуемым числом реализаций. Это числозаписывается в схему 19 сравнениятакже перец началом моделированияи определяется исходя иэ требуемойточности результатов моделирования,Счетчик 18 подсчитывает число оши.бок, допущенных при выполнении алгоритма, что соответствует числубезуспешных реализаций, т.е, попытоквыполнения алгоритма. чение общего времени моделирования всех успешных реализаций алгоритма, т,е, содержимое сумматора 12.Триггер 21 управляет включением и выключением устройства,Устройство функционирует следующим образом,После подачи на нход 23 устройства сигнала "Пуск", включаются генераторы 8 и 9, первый иэ которых подготавливается к формированию последовательности импульсов случайного числа, а второй - к генерации случайных равномерно распределенных чисел. Кроме того, импульс запуска через элемент 4 ИЛИ посту-, пает 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 первый вход блока 1 памяти производится считывание данных нз обеих зон в регистр 3 для моделирования вы-полнения первой операции. Кроме того, сигнал с элемента 5 задержки поступает на второй элемент 6 задержки. Время задержки выбирается 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 . вход регистра 3, по этому сигналу осуществляется перезапись значений параметров моделируемой операции и в генератор 8 и схему 13 сравнения, соответственно. Генератор 8 начинает формирование случайной последовательности импульсов, которые поступают на вход элемента 10, Величина задержки времени элемента 7 обеспечивает надежное считывание информации из регистра 3. При поступлении сигнала с выхода элемента 7 навход регистра 3 производится обнуление регистров,Сигнал "Начало" с элемента 1 О поступает на первый вход преобразователя 11 временной интервал - код, аи 11сигнал Конец - на второй его вход, Формируя код продолжительности временного интервала, Одновременно сиг 1 инал Конец дает команду на сравнение первой схемы 13 сравнения. В ней сравнивается случайное равномерное распределенное число Хя со значением вероятности безошибочного вы164726 10ненной. В этом случае сигнал с еепервого выхода поступит на счетчик18 для подсчета числа безуспешныхреализаций, на вход элемента ИЛИ 16для подсчета общего числа реализаций в счетчике 17 и обнуления счетчика 14 для подготовки его к новойреапизации сигналом с выхода элемента 6 ИЛИ на вход первого счетчиО ка 14, Кроме того, сигнал на входесумматора 12 обнулит содержимое первого блока времени сумматора, затраченного на текущую реализацию.Сигнал с выхода схемы 3, сравненияпоступает на вход блока 1 памяти иобеспечивает выдачу в регистр 3 данных первой операции дпя моделирования очередной реализации.Когда чнсло реализаций алгоритмадостигнет требуемого числа, сигналс выхода схемы 19 сравнения поступает на вход третьего счетчика 18 длясчитывания информации в блок 20 регистрации; а также на вход сумматора 12, по сигнапу которого суммарное время ТА всех успешных реапиэаций переписано также в блок 20 регистрации.Полученные данные в блоке 2030 регистрации позволят оценить основныехарактеристики качества деятельности оператора АСУ: Р - вероятностьБбезошибочного выполнения алгоритма6Р, =е/иА.З 5где п - общее число реализаций апгоя ритма, т.е. попыток выполнения алгоритма;е - число успешных попыток;Т - нормативное значение временивыполнения алгоритма 9. полнения операции Р. данного типа 1ЬВ том случае, ест Х. Р операция.Ь считается выполненной безошибочно и импульс с первого выхода схемы 13 сравнения поступает на вход элемента И 22. При наличии сигнала на другом входе элемента И 22, т.е. если не все операциидапгоритма выполнены происходит подача этого сигнала на вход элемента 4 ИЛИ и весь цикл работы устройства, но уже для моделирования второй операции апгоритма, повторяется. Кроме того, импульс с выхода схемы 3 сравнения поступит на вход сумматора 12 и вход счетчика 14. Сумматор состоит из двух блоков, в первом подсчитывается время моделирования текущей реализации, а во втором - время предыдущих, успешно выполненных реализаций, Еслиреализация завершена успешно, то вре мя ее моделирования просуммировано с содержимым второго блока за счет появления сигнала на его четвертом входе, в противном случае, т,е, принеуспешной реапизации, сигнал на третьеМ входе сумматора обнулит содержимое первого блока, С выхода счетчика 14 число успешных операций поступает в схему 15 сравненияс первого выхода которой снимается постоянный единичный сигнал до тех пор, пока не будут Выполнены все операции алгоритма управления, Когда все операции алгоритма будут выполнены успешно, единичный импульс со второго выхода схемы 5 сравнени поступит через элементы 16 ИЛИ на счетчик 1.7 для подсчета общего числа реализаций, одновременно сигнал с выхода элемента 6 ИЛИ поступит на вход счетчика 14 и обнулит его содержимое, подготовив его тем самым к подсчету числа успешных операций в очередной реализацииС выхода схемы 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 сравнения8ХъР, операция считается невыполт Т /е.Полученные данные позволят оценить качество деятельности оператора в разр абатываемой АСУ н р азр абот ать рекомендации по повышению эффективности ее функционирования.Устройство расширяет функциональные возможности известного устройства, существенно расширяя круг иссле. дования деятельности операторов различных типов.1164726 Составитель В.фуТехред М. Гергел ректор Г.Решетник едактор Л.Авраменк Тираж 710 ПодписноГосударственного комитета СССРделам изобретений и открытийква, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Заказ 4188/46 НИИ л 30 лиал ППП "Патент"., г. Ужгород, ул. Проектная, 4