Устройство для моделирования деятельности человека- оператора систем "человек-машина

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИ:РрВДНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА:ОПЕРАТОРА СИСТЕМ ЧЕЛОВЕК-МАШИНАj , содержащее генератор случайного потока икотульсов, первый, второй и третий триггеры, три элемента И, /генератор импульсов со случайным - : интервалом следования, таймер, преобразователь временной интервалкод , -первый и второй счетчики, сумматор, причем выход генератора случайного потока импульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом первого триггера , а выход первого элемента И подключен к входу первого счетчика и второму входу второго элемента И, выход второго элемента И соединён с единичным входом второго , триггера, прямой .выход которого подключен к входу преобразователя временной интервал - код, выход которого соединен с входом сумматора , первый вход таймера, нулевой вход третьего триггера и единичньЕй вход первого триггера объединены и являются входом запуска .. устройства, первый выход таймера соединен с единичным входом третьего триггера, прямой выход которого йодключей к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора им .пульсов со случайным интервалом следо ния, с нулевым входом второ-. го триггера и входом второго счетчика , а выход третьего элемента И соединен с вторым входом таймера и нулевым входом первого триггера, о т л и ч а ю щ е ее я тем, что, с целый повышения точности оценки качества деятельности человекаоператора путем учета адаптации и утомляемости, оно дополнительно содержит блок временной задержки, причем первый вход блока временной заде|эжки соединен с выходом второго элемента И, второй вход подключен к второ 4у выходу таймера, третий вход блока временной задержки соединен с прямым выходом первого триггера, а четвертый вход подключен к инверсному выходу третьего .триггера, выход. бЛока врёменнрй задержки соединен с входом генератора импульсов со случайным интервалом -следования, первый вход второго элемента И соединен с инверсным выходом второго триггера, 2. Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что, блок временной задержки содержит две . схемы сравнения кодов, сумматор, две группы элементов И, два генератора импульсов, регистр, реверсивный счетчик, четыре элемента И, элемент НЕ, триггер и элемент ИЛИ, причем первые группы входов обеих схем сравнения кодов объединены и являются вторым входом блока, вторая группа входов первой схемы сравнения кодов подключена соответственно к первой группе выходов сумматора , первая группа входов которого подключена к выходам элементов И первой группы, а вторая группа входов сумматора соединена соответственно с выходами элементов И второй группы, установочный вход сумматора соединен с выходом пер

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(51) 6 06 " 1 5/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВЪГ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ):3450212/18-24 (22) 11.06.82 (46) 07.11.83 Вюл. Ф 41 (72) В.М.Герасимов, B.Н.Немтинов, Г.П.Попов и Ю.П.Проценко (53) .681.3 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 450178, кл.. Q Об 15/20, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР йо заявке Р 3250540/18-24, кл. G 06 Р 15/20, 1981 (прототип) . (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИ ° . РОВАИИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА,ОПЕРАТОРА СИСТЕМ ЧЕЛОВЕК-МАШИНА содержащее генератор случайного потока импульсов, первый, второй и третий триггеры, три элемента И,,генератор импульсов со случайным интервалом следования, таймер, преобразователь временной интервалнод, первый и второй счетчйки, сумматор, причем выход генератора случаййого потока импульсов соеди- . нен с первым входом первого элемента И, второй вход которого сое. динен с прямым выходом первого триггера, а выход первого элемента

И подключен к входу первого счетчика и второму входу второго элемента И, выход второго элжюента И соединен с единичным входом второго триггера, прямой,.выход которого подключей к входу преобразователя временной интервал — код, выход которого соединен с входом сумматора, первый вход таймера, йулевой вход третьего триггера и единичный вход первого триггера объединены и являются входом запуска устройства, первый виход таймера соединен с единичным входом третье-. го триггера, прямой выход которого подключен к первому входу третьего . элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора им.пульсов со случайным интервалом . следоцрния, с нулевым входом второ-. го триггера и входом второго счетчика, а выход третьего элемента И соединен с вторым входом таймера и нулевым входом первого триггера, о т л н ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности.оценки качества деятельности человекаоператора путем учета адаптации и .",: утомляемости, оно дополнительно содержит блок временной задержки, причем первый вход блока временной задержки соединен с выходом второго элемента И, второй вход подключен . к второму выходу таймера, третйй вход блока временной задержки соединен с прямым выходом первого Е

Ф триггера, а четвертый вход подключен к инверсному выходу третьего .триггера, выход. блока временной за- . дарннн орндннан о вводом генератора С импульсов со случайным интервалом следования, первый вход второго элемента И соединен с инверсным . выходом второго триггера.

2. Устройство по п..1, о .т, л ич а ю щ е е с я тем, что, блок временной задержки содержит две схемы сравнения кодов, сумматор, две группы элементов Й, два генератора импульсов, регистр, реверсивный счетчик, четыре элемента И, элемент НЕ, триггер и элемент ИЛИ, причем первые группы входов обеих схем сравнения кодов объединены и являются вторым входом, блока, вторая группа входов первой схемы сравнения кодов подключена соответственно к первой группе выходов сумматора, первая группа входов которого подключена к выходам. элементов И первой группы, а вторая группа входов сумматора соединена соответственно с выходами элементов

И второй группы, установочный вхОд сумматора соединен с выходом пер1053109 вой схемы сравнения кодов, с выходом первого элемента И и 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 под" ключен к выходу элемента ИЛИ, входу элемента НЕ и первому входу третьеИзобретение относится к вычисли» тельной технике и, в частности, к устройствам для моделирования деятельности человека-оператора систем человек-машина (СЧИ). 5

Известно устройство для моделирования систем массового обслуживания (СИО), содержащее первый генератор случайного потока импульсов, схему ЗАЛРЕТ, реверсивный счетчик, i0 многоканальный блок случайных временных задержек, первую и вторую схему ИЛИ, блок сравнения, второй генератор случайного потока импульсов, схему И, первый, второй и третий счетчики, многовходовую схему И, генератор импульсов. Устройство позволяет определять вероятност ные характеристики CNO (1) .

Однако устройство не дает возмож20 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

CN0 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 элемента

И объединены и являются первым входом блока, второй вход перво о элемента.И соединен с выходом элемента НЕ, второй вход четвертого элемента И соединен с выходом первого генератора импульсов, третий вход - с инверсным выходом триггера, а четвертый вход второго элемента И явяяется третьим входом блока, выходы реверсивного счетчика соединены соответственно с входами элемента ИЛИ и с первыми входами элементов И второй группы, вторые входы которых объединены и подключены к выходу третьего элемента И и объеди-. ненным первым входам элементов И пер. вой группы, вторые входы которых соединены с вторыми входами блока.

Однако устройство не позволяет учитывать психофизиологические характеристики, человека»оператора, для которого время решения задач s зависииостФ от времени непрерывной

Работы изменяется по следующему закону

k44+C1 044 1, 8 t аф ад. с где Kg К, В, С и С2» коэффициенты, учитывающие характеристи ки.опера-:. тора

Ок Ь с - период адаптации 4 1 — период устойчивой работы Ь» % — период утомляемости .

Отсутствие учета данных характеристик оператора приводит к снижению точности оценки качества деятель-: ности оператора.

Целью изобретения является повышение точности опенки качества деятельности человека-оператора в СЧМ путем учета адаптации °

Поставленная 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 и

1053109 и 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 элемента

И соединен с выходом элемента НЕ, второй вход четвертого элемента Й соединен с выходом первого генератора импульсов, третий вход — с инверсным выходом триггера, а четвертый вход второго элемента И является третьим входом блока, выходы реверсивного счетчика соединены соответственно с входами элемента ИЛИ и с первыми входами злементбв И второй группы, вторые входы которых объединены и подключены к выходу третьего элемента 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 — вре- . менные диаграммы, на фиг. 3 — схема

Устройство содержит генератор 1 случайного 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 H 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 26, элемент HE 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, причем выход генератора случайного потока импульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом первого триггера, а выход первого элемента И соединен с входом первого счетчика и вторым входом второго элемента И, а второй элемент И соединен с единичным входом второго триггера, прямой выход которого подключен к входу преобразователя временной интервал — код, вы- " ход которого соединен с входом сумматора, первый вход таймера, нулевой вход третьего триггера и 15 единичный вход первого триггера объединены и являются входом запуска устройства, первый выход таймера соединен с единичным входом третьего триггера, прямой выход которого g(} подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов . со случайным интервалом следования, с нулевым входом вто- 25 рого триггера и входом второго счетчика, а выход третьего элемен-: та И соединен с вторым входом тай- . мера и нулевым входом первого триггера, дополнительно введен блок временной задержки., причем первый вход блока временной задержки соединен с выходом второго-элемента И, второй .вход подключен к второму выходу таймера, третий вход блока временной задержки соединен с прямым выходом первого триггера, а четвертый вход — с инверсным выходом третьего триггера, выход блока временной задержки соединен с входом генератора импульсов со 40- блока временной задержки. случайным интервалом следования, а первый вход второго элемента И сое; динен с инверсным выходом второго триггера.

Кроме того, блок, временной задержки содержит две схемы сравнения кодов, сумматор, две группы элементов И, два генератора импульсов регистр, реверсивный счетчик, четыре элемента И, элемент НЕ, триггер н элемент ИЛИ причем первые группы входов обейх схем сравнения кодов объединены и являются вторым входом блока, вторая группа входов первой схемы сравнения кодов под-. 55 ключена соответственно к первой группе выходов сумматора, первая группа входов которого подключена к выходам элементов И первой группы, а вторая группа входов суммато- <0 ра соединена соответственно с выходами элементов И второй группы, установочный вход сумматора соединен с выходом первой схемы сравнения кодов, с выходом первого элемента И . 65

1053109 сы со случайн" периодом повторения-/

Первый счетчик 2 считает общее число поступивших заявок на обслуживание оператору. Второй счетчик 13 считает количество заявок, обслуженных оператором. Генератор 5 имитирует случайное время обслуживания заявки оператором от момента запуска до выработки импульса. Сумматор 12 подсчитывает время работы оператора по обслуживанию заявок. Таймер б - 10 задает общее время моделирования, .а также с него снимается показание текущего времени моделирования в виде параллельного двоичного кода.

Блок 14 временной задержки осу- 35 ществляет увеличение времени обслуживания заявки в соответствии с законом адаптации и усталости (Фиг.

2 б) °

Сператор представляется одноканальной CNO c отказами.

Устройство работает следующим . образом.

В исходном состоянии на первом

2 и втором 13 счетчиках сумматоров

12 и 16 записан нуль. Триггеры

4,9 и 25 находятся в нулевом состоянии. Предварительно на таймере 6 набирается примерное время моделирования, на реверсивном счетчике 19 — код.начального speмени задержки .z, на регистр 20 заносится код времени Ц начала момента усталости {фиг. 2 б и в) .

По сигналу "Пуск таймер б начинает отсчитывать время моделирова- Ç5 ния, двоичный код времени моделирования снимается с второго выхода . таймера 6 и поступает на второй вход блока 14 задержки. Этим же сигналом триггер 9 устанавливается 40 в единичное состояние, а триггер 7 в нугевое, обеспечивая подачу на элемент И 8 запрещающего потенциала с прямого выхода, а с инверсного выхода — разрешающего потенциала 45 на четвертый вход блока 14 (элемент

И 24) . Разрешающий потенциал с прямого выхода триггера 9поступает на третий вход блока 14 (элемент И 23) и элемент И 10, открывая его для прохождения импульсов с.генератора

1, которые поступают на первый счетчик 2 и второй вход элемента И 3.

В исходном состоянии, когда триггер 4 находится в нулевом состоянии, на элемент И 3 подается разрешающий потенциал, поэтому первый импульс с генератора 1 пройдет его и перебросит триггер 4 s единичное. состояние, а также поступит на первый вход блока 14 временной задерж- 60 ки. На втором входе элемента И 3 появится потенциал с инверсного выхода триггера 4, запрещающий прохождение заявок через элемент И 3 во время обслуживания заявки. 65

Блок 14 временной задержки обеспечивает дополнительную задержку . импульса, величина которой зависит от этапа работы оператора (адаптации, устойчивой работы и усталости) .

Блок аппроксимирует линейно изменяющуюся от времени работы задержку дискретно изменяющейся ступенькой (фиг. 2 в) .

Блок работает следующим образом.

При наличии на одном из выходов реверсивного счетчика 19 единичного потенциала на первый вход. элементов

И 23 и 26 будет поступать разрешающий потенциал с многовходового элемента ИЛИ 22, а через элемент НЕ 27запрещающий на первый вход элемента

И 28. Входной импульс с первого входа блока 14 пройдет через .элемент И 26 на вторые входы групп элементов И

17 и 18, обеспечиная считывание кода текущего времени моделирования с таймера б и кода времени задержки с реверсивного счетчика 19 на сумматор 16. Двоичный код суммы хранится на.сумматоре 16 и сравнивается на схеме 15 сравнения с кодом текущего времени моделирования, поступающего на второй вход схемы 15 сравнения с таймера б. IIpH совпадении схема сравнения 15 выдает импульс который сбросит сумматор 16 в нулевое состояние и пройдет на выход блока.

Время задержки блока 14 определяется кодом временй задержки, который

Формируется на реверсивном счетчике 19. В начальный период времени от =О до t t« (период-адаптации) показания счетчика изменяются от величины1 ндо нуля. Для того, чтобы за время 1«™ установить счетчик 19 в нуль, необходимо подать на вычитающий вход счетчика 19 число импульсов, равное величине кода >,.

Для этого на вычитающий вход счетчика 19 поступают импульсы с генератора 29, при этом элемент И 28открыт, так как íà его входы поступают разрешающие потенциалы с ин- . версного выхода триггера 25, многовходового элемента ИЛИ 22 и прямого выхода. триггера 9. Частота импульсов генерато а 29 устанавливается равной "-1 ) где«. - максимально. возможное вре7. тах мя задержки; начальное время задержки

1,Н. решения задачи оператором

j -го типа;

4 — время окончания периода адаптации; и — число разрядов реверсивного счетчика.

Например, о„= 31 с, и = 5, 6

10c, Ь =10мин, -1 « «

3 = —.«Ос — - — «/с, 31с 600 60

1053109 код, который поступает на вход умматора 12.

По окончании времени моделирования гпредварйтельно установленного на таймере б, сигнал с первого выхоа таймера б установит триггер 7 единичное 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, соответствующий1 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 останавливается, фиксируя точное время моделирования. Процесс моделирования закончится. В результате на счетчике 2 окажется зафиксированным общее число заявок и, на счетчике 13 -. число обслуженнкх заявок Из, .в таймере б — время моделирования и на сумматоре 12 - время работы оператора с учетом напряженности и адаптации

1 п и

Ьр = ». 4 „ где С - время решения а -ой заявки.

С помощью этих данных можно вычислить следующие характеристики . деятельности человека-оператора:. вероятность своевременного решения эадачи Р = вЂ,,загруженность

„св= и

6р оператора Р = в, среднее время !

t моА ср и решения задачи оператором пъ

Таким образом, устройство позволяет учесть увеличение времени обслуживания заявки в период адаптации и утомпяемости. Это повышает точность оценки качества деятельности человека-оператора. При этом ; будет состоять иэ -двух составляющих

П п

< -" ñâç "лвэ где à — составляющая блока слу свр чайной временной задержт.е. через каждые 60 с время задерж. в ки будет уменьшаться на 1 с, при . c этом в момент = 10 мин задержка будет равна О, что соответствует нулевому показанию. счетчика 19.

В момент 11 показание счетчика 5 д

19 будет равно О, на вход элемен- в та И 23 поступит запрещающий потен" циал с многовходового элемента ИЛИ д

22, и импульсы с генератора 29 не пройдут на вход реверсивного счет- 10 чнка 19. На элементе И 28 будет разрешающий потенциал, и импульсы с входа блока 14 будут проходить . на.выход беэ задержки (что соответствует периоду устойчивой работы оператора} в течение всего периода

, 1 2

При совпадении кода, записаиноГо на регистре 20 с кодом текущего вре« . мени моделирования (момент 1 = 1 ), поступающего на второй вход схемы 21 сравнения кодов, схема 21 выдаст импульс, который установит триггер 25 в единичное состояние. Разрешающий потенциал с прямого выхода триггера м

25 откроет элемент И 24 (так как. на втором его входе разрешающий потенциал с триггера 7 ) для прохождения. импульсов с генератора 30 на суммирующий вход реверсивного счетчика

19, а запрещающий сигнал с инверсного выхода триггера 25 закроет элемент .И 23,. При этом импульсы; проходящие на вход блока 14, будут задерживаться на время в соответст.вии с кодом времени задержки, сФор 35 мирсаанный на реверсивном счетчике

19,.содержимое счетчика будет соот» ветствовать времени задержки в ае риод утомляемости. Работа схемы. аналогична периоду от 1 = 0 до Ф 1, щ тодько показания счетчика будут изменяться от О до t, где t kзадержка .за счет усталости в конце моделирования (фиг. 2б и в) . Часто- . та генератора 30 устанавливается..рав-45 ной

1 = — 1,„

", где 1 — время конца моделирования, Ь2 — момент начала периода утомляемости (фиг.2б и в).

При этом подразумевается, что: время .О « к= 1 . где1к — момент времени,когда1, „ь 1 „„„.Импульс с . выхода блока 14 временной задержки поступает на вход генератора 5.. Че- .. рез случайное время задержки ои вы-. рабатывает импульс, который перебро-. сит первый триггер 4 в. нулевое.о@стояние, а также увеличит содержи- 60 мое счетчика 13. на .единицу. Время обслуживания заявки, соответствующеЕ времени единичного состояния триггера 4, в преобразователе 11 времен ной интервал — код преобразуется 65

1053109

181

1 б ки — имитация случайного времени обслуживания заявки в период устойчивой работы, ;8 — составляющая блока менн и адержки, 5 обеспечивающая увеличение времени обслуживания в период адаптации и утомляемости, в период устойчивой 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 технической реализации, а также уменьшение материальных и ,временных затрат при оценке деятельности человека-оператора.

1053109

Составитель В.Фукалов

Редактор О.Юрковецкая Техред T.Ìàòî÷êà Корректор A.ÇHMoêîñoâ

Заказ 8873/47 Тираж 706 Подписное

ВНИКНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открнтий .

113035, Москва, Х-35,.Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Гроектная, 4