Устройство для моделирования систем “человек-машина

Ю 88 О 05 ны к соответствующим входам второйсхемы сравнения, выход которой подключен к первому вхопу второго элементаИЛИ, второй вход которого подключен квыходу первой схемы сравнения, а выход соединен с управляющим вхоцом элемента запрета, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностиоценки качества групповой деятельностиоператоров путем осуществления равномерного распрепеления заявок междуоператорами с учетом загруженностиканалов, оно дополнительно соцержит блоксравнения чисел, а в каждом канале моделирования - цатчик кода номера канала, второй элемент НЕ и группу элементов И, причем разрядные выхоцы реверсивного счетчика и выходы датчика кода Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам для моделирования групповой цеятельности человека-бпера тора систем человек-машина (СЧМ ). 5Известно устройство для моцелирования систем массового обслуживания (СМО). Это устройство соцержит первый генератор случайного потока импульсов, схему ЗАПРЕТ, реверсивный счетчик, . 1 О многоканальный блок случайных временных задержек, первую и вторую схему ИЛИ, блок сравнения, второй генератор случайного потока импульсов, схему И, первый, второй и третий счетчики, много 15 вхоповую схему И, генератор импульсов. данное устройство позволяет опрецелить вероятные хара,ктерис тики СМО с отказами обслуживающего прибора Г 13Оцнако это устройство не позволяет 2 О определить загруженность канала, а .также моцелировать СМО с ограниченной очередью.Извес 1 но также устройство цля моделирования цеятельности человека-оператора систем человек - машина, которое содержит генератор случайного потока импульсов, первый, второй и третий триггеры, три элеменга И, блок случайной временной задержки, таймер, преобразо- ЗО ватель временной интервал - коппервый и второй счетчики, сумматор. В устройся ве оператор препставлен одноканальной номера канала соединены с первыми входами соответствующих элементов И группы своего канала моделирования, вторыевходы которых объединены и подключенык выходу первого. элемента И своегоканала моделирования, а выходы элементов И группы кажцого канала мопели 1рованияподключены к соответствующейгруппе вхоцов блока сравнения чисел,управляющий вход которого соединен счетвертым выходом таймера, а соответствующий выход блока сравнения чиселсоецинен с информационным вхоцом элемента запрета соответствующего каналамоделирования, выхоц второго элементаИЛИ подключен через второй элементНЕ к второму входу первого элемента И,СМО с отказами. Устройство позволяетопределить вероятные характеристикидеятельности человек оператора, а такжефОпределить загруженность2 3 . Однако цанное устройство не позволяет моделировать групповую деятельность операторов.Наиболее близким к изобретению является устройство цля моделирования систем человек - машина, которое соцер,кит генератор случайного потока импульсов, первый триггер, первый счетчик, общий элемент И, таймер, каналы моделирования, содержащие блок случайной временной зацержки, элемент запрета,счетчик импульсов, пва элемента И, цвасумматора, триггер, регистр и схему сравнения, вхоц таймера является входомзапуска устройства и соединен с епиничным входом первого триггера, прямой выход которого подключен к первомувходу общего элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератораслучайного потока импульсов, выхоц общего элемента И поцключен к вхоцу первого счетчика, а в каналах моделирования выхоц первого элемента И соецинен с входом блока случайной временнойзадержки и единичным входом триггера,нулевой вхоп которого поцключен к ,выхоцу блока случайной временной задержки,прямой выход триггера соединен с первым вхоцом второго элемента И, второй05Первоначально заявки поступают впервый канал (оператору) и только приполном заполнении очереди первого каналаили при превышении допустимой загруженности () канала открывается второйканал и т.ц, Таким образом, первые каналы работают с большей загрузкой поотношению к последним, т,е. заявки распределяются неравномерно между каналами, что неадекватно реальной работегруппы операторов (например, операторовсопровожцения АСУ управления возцушным движением).Белью изобретения является повышение точности оценки качества групповойдеятельности операторов в системе человек-машина путем осуществления равномерного распределения заявок межауоператорами с учетом загруженностиканалов,Бель достигается тем, что устройствоаля моделирования систем человек -машина, содержащее генератор случайного потока импульсов, счетчик, первый ивторой общие элементы И, первый триггер, таймер, группу каналов моцелиромния, каждый из которых соаержит блокслучайной временной задержки, элементзапрета, счетчик импульсов, четыре элемента И, цва сумматора, второй триггер,регистр, пве схемы сравнения, первыйэлемент НЕ, реверсивный счетчик, аваэлемента ИЛИ, вхоа таймера являетсявходом запуска устройства и соеаиненс единичным вхоаом первого триггера,нулевой вхоа которого .соединен с первым выходом таймера, а прямой выходподключен к первому входу первого общего элемента И, второй вход которогосоединен с выходом генератора случайного потока импульсов, выход первогообщего элемента И подключен к входупервого счетчика и первому входу первого элемента И каждого канала моделирования, а в каналах моделированиявыхоц второго элемента И соепинен свхоаом блока случайной временной за .держки и единичным вхоаом второготриггера, нулевой вхоа которого поаклю.чен к выходу блока случайной временной задержки, инверсный выхоа второготриггера соединен с первым вхопомвторого элемента И, а прямой выходсоединен с первым входом третьегоэлемента И; второй вхоа которого попключен к .,второму выхоау таймера,выход третьего элемента И соепиненс входами первого и второго сумматоров, управляюший вход второго суммато 10880 вход которого подключен к первому иыхо цу таймера, выхоц второго элемента И соецинен с входами первого и второго сумматоров, управляющий вхоа второгосумматора поцключен к второму выходу таймера, а разряцные выхоцы второго сумматора соеаинены соответственно с разрядными вхоаами регистра, разряаные выхопы которого попключены соответственно к первой группе вхоцов схемы сравне О ния, вторая группа вхоцов которой явля . ется установочными вхоаами каналов моделирования, вхоц счетчика импульсов соецинен с выходом элемента запрета, информационный вход которого подключен к выхоау общего элемента И, цополнитепг ный элемент И, в каждом канаде моделирования реверсивный счетчик, вторую схему сравнения, ава элемента ИЛИ, третий элемент И, элемент НЕ, К-й канал моделирования (К= 2,о) цополнительно включает четвертый элемент И, в кажпом канале мопелирования вь.ход элемента запрета соецинен с суммирующим входом реверсивного счетчика, вычитаюший выхоа 5 которого поцкдючен к выхопу блока случайной временной зааержки, разряаные выхопы реверсивного счетчика соединены с входами первого элемента ИЛИ, выхоц которого подключен к первому входу первого элемента И и входу элемента НЕ, выход которого попклкяен к первому вхоцу третьего элемента И, второй вхоа которого соединен с инверсным входом первого триггера, выхоаы третьих элемен. тов И всех каналов моделирования поц 35 ключены соответственно к вхоаам цонолнительного элемента И, выход которого соеаинен со фвхоцом останова таймера, разрядные выхоцы реверсивного счетчика40 кажаого канала подключены .к соответ ствуюшим входам второй схемы сравне ния, выхоц которой поцключен,к первому вхоцу второго элемента ИЛИ, второй вход которого поаключен к выходу пер45 вой схемы сравнения, выхоа второго элемента ИЛИ соединен с управляющим входом элемента запрета, а в К-м канале мопелирования выход четвертого эле мента И соединен с информационным вхо пом элемента запоета, первый вхоа четвертого элемента И соединен с выхоцом общего элемента И, а второй вхоц четвертого элемента И поцключен к выходу второго элемента ИЛИ (К)-го канала моделированияЯ.55Распределение:.заявок межцу операторами в устройстве осуществляется следующим образом.1088 ра поцключен к третьему выходу тайме ра, а разрядные выходы второго сумматора соединены соответственно с разрядными входами регистра, разрядные выходы которого подключены соответствен но к первой группе входов первой схемы сравнения, вторая группа входов которой является установочным входом канала моделирования, вход счетчика соединен с выходом элемента запрета и с сумми рующим входом реверсивного счетчика, вычитающий. вход которого подключен к выходу блока случайной временной зацержки, разрядные выходы реверсивного счетчика соединены соответственнО с входами первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к втОрому входу второго элемента И и входу первого элемента НЕвыход которого подключен к первому входу четвертого элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера, выходы четвертых элементов И всех каналов моделирования подключены соответственно к входам второго общего элемента И, вы ход которого соединен с входом останова таймера, разрядные выходы реверсивного счетчика каждого канала моделиро вания поцключены х соответствующим входам второй схемы сравнения, выход которой подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу первой схемы ссравнения, а выход соединен с управляющим входом элемента запрета, дополни" тельно содержит блок сравнения чисел,35 а в кажцом канале моделирования - датчик кода номера канала, второй элемент НЕ и группу элементов И, причем разрядные выходы реверсивного счетчика и выходы датчика кода номера канала соединены с первыми входами соот ,ветствующих элементов И группы своего канала моделирования, вторые входы которых соединены и подключены к выходу пер 45 вого элемента И канала, а выхоцы элементов И группы кажцого канала подклю чены к соответствующей группе входов блока сравнения чисел, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом50 таймера, а соответствующий выход блока сравнения чисел соединен с информационным входом элемента запрета соот- ветствуюшего канала моделирования, выход второго элемента.ИЛИ поцключен через второй элемент НЕ к второму входу первого элемента И.На фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг. 2 005 бструктурна я схема блока сравнениячисел.Устройство содержит генератор 1 случайного потока импульсов, счетчик 2,второй элемент И 3, второй триггер 4,блок 5 случайной временной задержки,таймер 6, первый триггер 7, третий элемент. И 8, элемент 9 запрета, первыйэлемент И 10, четвертый элемент И 11,первый сумматор 12, счетчик импульсов13, реверсивный счетчик 14, регистр15, вторую и первую схему 16 и 17сравнения второй сумматор 18, первыйи второй элемент ИЛИ 19 и 20, элементНЕ 21, первый и второй общие элементы И 22 и 23, датчик 24 кода номераканала, группу элементов И 25, второйэлемент НЕ 26, блок 27 сравнения чисел,Блок 27 сравнения чисел (фиг. 2)содержит в групп по и блоков 28 опроса, и блока 29 анализа, М +1 элементов ИЛИ 30, Каждый из блоков 28 опро-"са состоит из ь -разряцного регистра31, элементов И 32 и 33 элементаИЛИ 34, а каждый блок 29 анализа имеет Щ элементов НЕ 35 и элемент И36, информационные входы 37, выходы38 первый вход 39 блока сравнения,Совокупность блоков 3-5, 8-21",.24-26 образует канал моделирования.Генератор 1 случайного потока импульсов имитирует входной поток заявок.Генератор генерирует импульсы со случайным периодом повторения, Счетчик2 считает общее число поступившихзаявок на обслуживание группе операторов. Счетчики 13 считают количество заявок, поступивших на обслуживание к 4-му оператору. Реверсивныесчетчики 14 имитируют очередь заявокк-му операмру,Блоки 5 случайной временной задержки имитируют. случайное время обслуживания заявок операторами, Сумматоры12 подсчитывают общее время работыоператора яо обслуживанию заявок.Сумматор 18 подсчитывает общее времяработы операторов но обслуживаниюзаявок за периоды контроля загруженности. Таймер 6 задает общее время моделирования, а также является источником временных меток ( Е), импульсов контроля с периодом То. ( Е 2 ), а также управляющих импульсов, тактирующих работу блока 27 (вхоц 39).Оператор прецставляется СМО сограниченной очереаью.Блок 27 сравнения чисел осуществляет вьщеление открытого (по схемеЗАПРЕТ 9) канала с минимальной очереаью.Рассмотрим работу устройства напримере -го канала ( ) = 1п 1 ),гпе в - количество каналов-операторов.В исходном состоянии иа реверсивном 10счетчике 14, регистре 15, первом 2и втором 13 счетчике, первом 12 ивторым 18 сумматоре записан "Нуль".Триггеры 4 и 7 находятся в нулевомсос тоянии.15Прецварительно на таймере 6 набирается примерное время моделирования,По сигналу "Пуск" таймер 6 начинаетотсчитыва ть время моаелирования, меткивремени с частотой Е 1 (например,20секундные импульсы) со второго выхоаатаймера 6 поступают на вторые входыэлементов И 8, с третьего выхопа таймера 6 импульсы с частотой 1 и периоцом контроля Тпоступают на считываккцие вхоцы вторых сумматоров 18,с четвертого выходы таймера 6 поступают тактирующие импульсы на вхоа39 блока 27.Сигнал "Пуск" перевоаит триггер 7 30в ециничное состояние. Высокий потеяциал с прямого выхоца триггера 7 открывает элемент И 22 цля импульсов генератора 1 случайного потока импульсов)которые поступают на первый счетчик 352 и на первый вход элемента И 10 каждого канала,Элемент И 10 в случае наличияразрешающего потенциала с выхода элемента НЕ 26 (отсутствие запрещающего 40сигнала на выходе элемента 20 наэлемент 9 запрета, т.е. отсутствие пь.регрузки канала и наличие свобоцныхмест в очереци) открывает группу элмментов И 25, 453Через открытые группы элементовИ 25 обратные коды величины очереди,снимаемые с информационных выхоаовреверсивных счетчиков 14, и обратныекопы номера канала, снимаемые с аатчика 5024 кода номера канала (в качестве которого может быть использован регистр,на котором устанавливается коа номераканала) поступают на 1-тый и-разряцный вход блока 27 сравнения чисел(ц = п 1+ О, Гае 1 число разрядов реверсивного счетчика 14, о 2 -числоразрядов датчика кода номера канала 24). Блок 27 сравнения чисел выполнен по известной схеме и осуществляет ь, выцеление открытого канала (канал закрывается цля цоступа заявок через элемент 9 запрета в случае отсутствия мест в очереди или превышения допустимой загрузки рр аоп), с минимальной вели чиной очереаи заявок. Оля вьщеления минимального числа на блок 27 подаются обратные коды величин очереци каналов, являющиеся старшимн разрядами н -разряцного кода, подаваемого с кажаого ка нала, для устранения неоднозначности в случае равенства нескольких чисел (величин очереди каналов), например в начальный момент, когда величины очерепей всех каналов равны нулю, в о- разрядный код сравниваемых чисел добавляются и -разряпов кода номера канала, являющихся .младшими разряаами .ь -разрядного кода, тем самым отдается прецпочтение (посылается, заявка) каналу с минимальным номером (так как сравниваются обратные коцы), например в на чальный момент первому каналу. Величи ны коца номера канала могут и не соот ветствовать порядковой очереаности кана лов, тем самым задается прецпочтение (относительный приоритет) определенным каналам (в случае равенства величин очереди).Блок 27 работает следующим образом: о -разрядный код с выхода кажного ка нала моделирования поступает на инфор мационные вхоаы 37 блоков опроса старшего разряда 1-той группы (1 щ)Каждое число Х; ноц действием управляющего сигнала (поступающего на вход 39 блока 27 с четвертого выхода тайме ра) проходит через свою группу блоков 28 опроса на соответствующие входы элементов ИЛИ 30,Алгоритм работы блока 27 сравнения заключается в следующем, Если все ) -е разряды ( ) 1д ) сравниваемых в1 -том такте чисел равны нулю или единице, то все числа передаются цля сравнения в +1 такте. Если пля некоторых Х 1 = 1 /-тый разряд 1 -го3числа), а аля других Х ; = О, то последние 1-тые числа в аальнейшем сравнении не участвуют и не передаются в блоки опроса+1 разрядов. Эту логику работы осуществляет блок 28 опроса, в котором элементы И 32 и 33 через элеме)- ты ИЛИ 34 по импульсам управления осуществляют списывание с регистров 31 чисел в следующий цикл опроса, гае про1088005 9исхоаит сравнение 1+1 разряаа. Блок29 анализа разрешает конфликтную ситуа- .цию при всех нулях в 1-том разряде ивыдает сигнал разрешения, который черезэлемеитти И ЭЭ, ИЛИ 34 осуществляетперепись чисел с регистра 31. Такимобразом, на входи элементов ИЛИ 30прицут импульсы только того канала, гдебыло записано минимальное число.для работы устройства моделирования 0достаточно иметь только импульс посоответствующей шине ддя подачи импужса заявки в соответствующий канал, ане величину кода минимального числа,поэтому -тые элементы ИЛИ 30 обьециняют выходы соответствующих блоков28 опроса, в результате импульсбудет только на выходе одного элементаИЛИ 30,Импульс с выхода последнего элемен 20та ИЛИ 30, обьединяющего выходы цругихэлементов ИЛИ 30, производит обнулениевсех регистров 31, подготовляя блок 27для цальнейшей работы,25Сигнал с выхода блока 27 пройдетчерез элемент 9 эанрета соответствующего канала на второй счетчик 13 исуммирукщий вход реверсивного счетчика14, имитируя занятие заявками мест в 30очереци. Сигнал перехода иэ нулевогосостояния счетчика 14 в первое (числоодин) пройдет через многовхоаовой элемент ИЛИ 19, элемент И 3 и запуститблок 5 случайных временных задержек, З 5а также перевепет триггер 4 в епиничное,состояние. При наличии заявок в очереди (не щлевое состояние реверсивного счетчика 14) на первом входе элемента И 3 по является разрешающий потенциал элементе ИЛИ 19, а блок 5 случайной времен-. ной задержки запускается сигналом пе рехоаа из единичного состояния в нуле вое триггера 4, прошедшим через элемент И 3.Высокий потенциал с прямого выхода триггера 4 открывает элемент И 8, через второй вход которого метки времени с таймера 6 поступают на первый50 12 и второй 18 сумматоры, подсчитывая время обслуживания заявок каналом (опе, ратором). Через случайное время зааерж ки блок 5 вырабатывает импульс, который перебрасывает триггер 4 в нулевое состояние, а также уменьшает содержим мое реверсивного счетчи,ка 14 на единицу. Импульс контроля с третьего выходатаймера 6 осуществляет считывание иобнуление второго сумматора 18. Коа: суммарного времени работы канада(оператора) Т по обслуживанию заявокв период от Ф 0 ао= Т переписывается в регистр 15, гае хранитсяпо следующего импульса контроля цоС = 2 Т . Второй сумматор 18 послеобнуления подсчитывает суммарное время работы канала за новый периодконтроля от 1= Т цо 1= 2 Т и такдалее.Схема 17 сравнения сравнивает ведичину кода Т. и Тс,7 Я аоп,поступающего с установочного входаустройства, в случае Тр Т вьщает сиута.нал, который через элемент ИЛИ 20закроет элемент ЗАПРЕТ 9 на периоцдля сдецукщего импульса контроля(следующего сравнения),Контроль суммарного времени Тробслуживания заявок за период Тмежду двумя поступлениями импульсов контроля и сравнения его с величиной Тсобеспечивает поддержание текущей нагрузки оператора на уровне, не превышающем,п за счет прекращения цоступа заявок в канал,Имитируя заполнение всех мест .в очереди ", первый блох 16 сравнения вьщаетсигнал, который через элемент ИЛИ 20закрывает элемент 9 запрета соотвеествующего канала по причине заполненияочереди.В случае, если закрыты элементы 9запрета каждого иэ каналов из-эа эагруженности оператора или занятости очереди - заявки. получат отказ.По окончании времени моделированиясигнал со второго выхопа таймера 6перебросит триггер 7 в нулевое состояние, эахрывая элемент И 22 и тем самым поток заявок в канады, Высокийпотенциал с инверсного выхоца триггера 7 поступает на вторые входы элементов И 11 . После выбора всех заявок из очереди на выхоае элементовИ 11 появится высокий потенциал (таккак на выходе элемента НЕ 21 появится высокий потенциал), который подается на входы элемента И 23. Сигналперехоца реверсивного счетчика 14 иэединичного состояния в нулевое канала,последним завершившего обслуживание,пройдет через элемент НЕ 21, элементИ 11, элемент И 23 и поступит на второй вход таймера 6, фиксируя окончательное время моделирования Т. ниЭто время равняется времени, предварительно набранному на таймере, плюс время на дообслуживание заявок во всех каналах.По,окончании моделирования на счеэ 5 чике 2 окажется зафиксированным общее число поступивших заявок М ", на счетчиках 13 - число обслуженных заявок 8; 1 тым каналом; на первых суммато рах 12 - время работы 1-го канала(оператора) по обслуживанию заявок тд;,Используя эти данные, могут быть вычислены следующие показатели качест ва работы группы т-операторов: веро ятность обслуживания заявок группой операторов среднее время обслуживания заявки; загруженность 1 -го оператора; среднюю загруженность операторов.С помощью устройства можно решать "О следующие задачи проектирования груп новой деятельности: определение числен- . нос.ти коллектива операторов, определение квалификации операторов.Численность коллектива операторов определяется путем оценки достаточности В -операторов для решения задач управ ления с заданным качеством (Ро дЪР) при условии, что их информационная загрузка не превышает предельное энач ЗО ч ение. Определение квалификации операторовзаключается в определении требуемойступени обученности. Считая, что обученность влияет на временные характеристики решения задачи оператором,требование к квалификации операторовзадается таким образом, чтобы обеспечивался максимум качества деятельностипри заданной информационной нагрузке,При этом варьируются временные характерисжки решения задач оператором(параметры блока случайной временю йзадержки).Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяетравномерно распределять поток заявокмежду операторами, что соответствуетреальной работе группы операторов (например, операторов сопровождения), темсамым повышая точность оценки групповой деятельности операторов.Преимуществом изобретения по сравнению с базовым объектом, в качестве которого выбран моделирующий комплекс в .составе ЗВМ и программного обеспечения, реализующие моделирование деятельности человека - оператора, являются:простота технической реализации, уменьшение материальных и временных затратпри исследовании деятельности операторского типа,-З 5, Ра иал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектнаи,аказ 2674/46.ВНИИПИ Государс по цепам изобретен113035, Москва,699Подомитета СССРтийушская набю. 4 Г 5