Устройство для оценки надежности работы оператора

(12) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ ОПЕРАТОРА(71) Заявитель Военная академия Республики Беларусь(73) Патентообладатель Военная академия Республики Беларусь(57) Устройство оценки надежности работы оператора, содержащее пульт оператора, первый блок сравнения, первый сдвиговый регистр, счетчик, блок индикации, первый элемент ИЛИ, причем первый выход первого блока сравнения подключен ко входу записи первого сдвигового регистра, ко второму входу первого элемента ИЛИ и к первому входу пульта оператора, второй вход которого объединен со вторым выходом первого блока сравнения и с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу сдвига первого сдвигового регистра, выход младшего разряда которого подключен ко входу счетчика,выход пульта оператора подключен ко входу первого блока сравнения, отличающееся тем, что в него введены пульт контроля, первая и вторая группы элементов И, группа элементов ИЛИ, второй и третий элементы ИЛИ, второй сдвиговый регистр, генератор тактовых импульсов, первый и второй элементы задержки, второй и третий блок сравнения, первый, второй и третий регистры, сумматор и делитель чисел,причем второй вход пульта контроля подключен ко входу записи первого сдвигового регистра, а первый вход пульта контроля подключен к выходу первого элемента ИЛИ, соответствующие группы выходов пульта контроля подключены к соответствующим группам входов соответствующих регистров первой группы регистров, входы записи которых объединены и подключены к выходу пульта контроля, ко входу установки в единицу младшего разряда второго сдвигового регистра, ко второму входу третьего элемента ИЛИ и ко входу установки в ноль второго регистра, группы выходов соответствующих регистров первой группы регистров подключены к соответствующим элементам И первой группы элементов И, группы выходов которой подключены к первой группе входов группы элементов ИЛИ, вторая группа входов которой подключена к соответствующим выходам элементов И второй группы элементов И, соответствующие группы входов которой подключены к соответствующим группам выходов регистров второй группы регистров, первая группа выходов второго 321 сдвигового регистра, образующаяся из выходов с нечетными номерами, подключена к соответствующим первым входам элементов И первой группы элементов И, вторая группа выходов второго сдвигового регистра, образующаяся из выходов с четными номерами, подключена к соответствующим первым входам элементов И второй группы элементов И, к группе входов второго элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу первого элемента задержки, выход которого подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ и ко входу разрешения сравнения третьего блока сравнения, выход которого подключен ко входу записи второго регистра, группа выходов которого подключена к первой группе входов сумматора и к первой группе входов третьего блока сравнения, вторая группа входов которого объединена с группой входов второго регистра и подключена к группе выходов первого регистра и к первой группе входов второго блока сравнения, вторая группа входов которого объединена с группой входов первого регистра и с группой выходов группы элементов ИЛИ, выход второго блока сравнения подключен ко входу разрешения записи первого регистра, вход установки в единичное состояние которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, выход генератора тактовых импульсов подключен ко входу сдвига второго сдвигового регистра, выход старшего разряда которого подключен ко входу второго элемента задержки, выход которого подключен ко входу разрешения записи третьего регистра, группа выходов которого подключена ко второй группе входов делителя чисел и ко второй группе входов сумматора, группа выходов которого подключена к группе входов третьего регистра, первая группа входов делителя чисел подключена к группе выходов счетчика, а группа выходов подключена к группе входов блока индикации.(56) 1. А.с. СССР 1361603, МКИ 409 В 9/00. Устройство для обучения операторов// Опубл. 23.12.87., Бюл.47. - 1987. 2. А.с СССР 785887, МКИ 409 В 9/00. Обучающее устройство// Опубл. 07.12.80., Бюл.45.- 1980. 3. А.с. СССР 1256076, МКИ 409 В 9/00. Устройство для оценки профессиональной пригодности операторов АСУ // Опубл. 07.09.86., Бюл.33.- 1986 (прототип). 4. Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интеллекта / под общ. ред. Поспелова Д. А - М. Наука, 1986.С.312. 5. Дружинин Г., Сергеева И., Стрельникова Н. Повышение надежности и качества функционирования технологических систем за счет разработки и развития систем поддержки операторов. // Надежность и качество. Ежемесячное приложение к журналу Стандарты и качество. - 1990. -6.-.43-46. 6. Вопросы инженерной психологии в автоматизированных системах управления / под ред. Сафаряна С.Н. - издательство ленинградского университета.-1972. - 144 с. Устройство относится к техническим средствам контроля работы операторов и может быть использовано в тренажерах для оценки надежности работы оператора при нечеткой оценке отказов. Известно устройство для обучения операторов, содержащее пульт оператора, элемент ИЛИ, блок регистрации, формирователь импульсов, формирователь многоальтернативной вероятностной последовательности 1. Известно обучающее устройство, содержащее блок выдачи информации, логический блок, блок ввода, блок индикации, блок корреляции количества задач и правильных решений, блок оценки, блок выдачи правильных решений, счетчик числа импульсов, преобразователь код-напряжение, логический элемент ИЛИ 2. Недостатком данных устройств является низкое качество оценки работы оператора. Наиболее близким по своей сущности к заявляемому устройству является устройство для оценки профессиональной пригодности операторов АСУ 3. Устройство-прототип содержит сдвигающий регистр (СР),счетчик отказов от воздействия, формирователь сигналов оценки, блок индикации, элемент ИЛИ, пульт оператора и блок сравнения (БС). Однако данное устройство оценивает качество работы оператора по числу отказов за последнее количество воздействий. В современных системах человек-машина не всегда последствия от каждого отказа,произошедшего по вине оператора, одинаковы. Поэтому оценивать качество работы оператора по последнему количеству отказов не всегда целесообразно. Предлагается давать оценку надежности работы оператора сразу по нескольким критериям, например по стоимости устранения отказа, по времени устранения отказа,по последствиям, которые повлек за собой отказ, и т.д. Оценка дается с помощью интегральной свертки, так как для большинства отказов характерна взаимосвязь между их показателями, что не всегда дает возможность применять линейную свертку для точной оценки отказа 4, стр.95. 321 Пусть- множество критериев, по которым оценивается отказ, Н - функция изв 0,1, т.е. функция, показывающая, как отказ оценивается по каждому из критериев,- нечеткая мера критериев. Тогда отказ можно оценить по множеству критериевс помощью нечеткого интеграла по формуле 4, стр.213,1,где- оценка отказа по множеству критериев- количество элементов множества- определяется по формуле 4, стр.86 где 1,2,3 определяется из условия нормировки 4, стр. 87. Если просуммировать оценки 1, 2, 3, отказов первого, второго, третьего и т.д. соответственно и разделить эту сумму на общее количество отказов, то получим обобщенную оценку надежности работы оператора за последнее количество воздействий. Задача полезной модели - расширение области применения устройства за счет оценки каждого отказа по множеству критериев с помощью интегральной свертки. Техническим результатом предлагаемой полезной модели является возможность повышения надежности систем человек-машина за счет оценки и снижения количества ошибок оператора в процессе функционирования рассматриваемых объектов. Поставленная задача достигается следующим образом в устройство, содержащее пульт оператора, первый БС, первый СР, счетчик, блок индикации, первый элемент ИЛИ, причем первый выход первого БС выход сигналов отказов от воздействия оператора - подключен ко входу записи первого СР, ко второму входу первого элемента ИЛИ и к первому входу пульта оператора, второй вход которого объединен со вторым выходом первого БС и с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу сдвига первого СР, выход младшего разряда которого подключен ко входу счетчика, выход пульта оператора подключен ко входу первого БС, введены пульт контроля, первая и вторая группы элементов И, группа элементов ИЛИ, второй и третий элементы ИЛИ, второй СР, генератор тактовых импульсов (ГТИ), первый и второй элементы задержки (ЭЗ), второй и третий БС, первый, второй и третий регистры, сумматор и делитель чисел, причем второй вход пульта контроля подключен ко входу записи первого СР, а первый вход пульта контроля подключен к выходу первого элемента ИЛИ, соответствующие группы выходов пульта контроля подключены к соответствующим группам входов соответствующих регистров первой группы регистров, входы записи которых объединены и подключены к выходу пульта контроля, ко входу установки в единицу младшего разряда второго СР, ко второму входу третьего элемента ИЛИ и ко входу установки в ноль второго регистра, группы выходов соответствующих регистров первой группы регистров подключены к соответствующим элементам И первой группы элементов И, группы выходов которой подключены к первой группе входов группы элементов ИЛИ, вторая группа входов которой подключена к соответствующим выходам элементов И второй группы элементов И, соответствующие группы входов которой подключены к соответствующим группам выходов регистров второй группы регистров, первая группа выходов второго СР, образующаяся из выходов с нечетными номерами, подключена к соответствующим первым входам элементов И первой группы элементов И, вторая группа выходов второго СР, образующаяся из выходов с четными номерами, подключена к соответствующим первым входам элементов И второй группы элементов И, к группе входов второго элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу первого ЭЗ, выход которого подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ и ко входу разрешения сравнения третьего БС, выход которого подключен ко входу записи второго регистра, группа выходов которого подключена к первой группе входов сумматора и к первой группе входов третьего БС, вторая группа входов которого объединена с группой входов второго регистра и подключена к группе выходов первого регистра и к первой группе входов второго БС, вторая группа входов которого объединена с группой входов первого регистра и с группой выходов группы элементов ИЛИ, выход второго БС подключен ко входу разрешения записи первого регистра, вход установки в единичное состояние которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, выход ГТИ подключен ко входу сдвига второго СР, выход старшего разряда которого подключен ко входу второго ЭЗ, выход которого подключен ко входу разрешения записи третьего регистра,группа выходов которого подключена ко второй группе входов делителя чисел и ко второй группе входов сумматора, группа выходов которого подключена к группе входов третьего регистра, первая группа входов делителя чисел подключена к группе выходов счетчика, а группа выходов подключена к группе входов блока индикации. На фигуре представлена структурная схема устройства для оценки надежности работы оператора. 321 Устройство для оценки надежности работы оператора содержит пульт оператора 1, первый 2, второй 3 и третий 4 БС, первый 5, второй 6 и третий 7 элементы ИЛИ, первый 8 и второй 9 СР, счетчик 10, делитель чисел 11, блок индикации 12, сумматор 13, первый 14, второй 15 и третий 16 регистры, пульт контроля 17,первую 181-18 и вторую 191-19 группы регистров, первую 201-20 и вторую 211-21 группы элементов И,ГТИ 22, группу элементов ИЛИ 231-23, первый 24 и второй 25 ЭЗ, причем первый выход первого БС 2 выход сигналов отказов от воздействия оператора - подключен ко входу записи первого СР 8, ко второму входу первого элемента ИЛИ 5 и к первому входу пульта оператора 1, второй вход которого объединен со вторым входом первого БС 2 и с первым входом первого элемента ИЛИ 5, выход которого подключен ко входу сдвига первого СР 8, выход младшего разряда которого подключен ко входу счетчика 10, выход пульта оператора 1 подключен ко входу первого БС 2, второй вход пульта контроля 17 подключен ко входу записи первого СР 8, а первый вход пульта контроля 17 подключен к выходу первого элемента ИЛИ 5, соответствующие группы выходов пульта контроля 17 подключены к соответствующим группам входов соответствующих регистров первой группы регистров 181-18, входы записи которых объединены и подключены к выходу пульта контроля 17, ко входу установки в единицу младшего разряда второго СР 9, ко второму входу третьего элемента ИЛИ 7 и ко входу установки в ноль второго регистра 15, группы выходов соответствующих регистров первой группы регистров 181-18 подключены к соответствующим элементам И первой группы элементов И 201-20, группы выходов которой подключены к первой группе входов группы элементов ИЛИ 231-23, вторая группа входов которой подключена к соответствующим выходам элементов И второй группы элементов И 211-21, соответствующие группы входов которой подключены к соответствующим группам выходов регистров второй группы регистров 191-19, первая группа выходов второго СР 9, образующаяся из выходов с нечетными номерами, подключена к соответствующим первым входам элементов И первой группы элементов И 201-20, вторая группа выходов второго СР 9, образующаяся из выходов с четными номерами, подключена к соответствующим первым входам элементов И второй группы элементов И 211-21, к группе входов второго элемента ИЛИ 6, выход которого подключен ко входу первого ЭЗ 24, выход которого подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ 7 и ко входу разрешения сравнения третьего БС 4, выход которого подключен ко входу записи второго регистра 15, группа выходов которого подключена к первой группе входов сумматора 13 и к первой группе входов третьего БС 4,вторая группа входов которого объединена с группой входов второго регистра 15 и подключена к группе выходов первого регистра 14 и к первой группе входов второго БС 3, вторая группа входов которого объединена с группой входов первого регистра 14 и с группой выходов группы элементов ИЛИ 231-23, выход второго БС 3 подключен ко входу разрешения записи первого регистра 14, вход установки в единичное состояние которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ 7, выход ГТИ 22 подключен ко входу сдвига второго 9, выход старшего разряда которого подключен ко входу второго ЭЗ 25, выход которого подключен ко входу разрешения записи третьего регистра 16, группа выходов которого подключена ко второй группе входов делителя чисел 11 и ко второй группе входов сумматора 13, группа выходов которого подключена к группе входов третьего регистра 16, первая группа входов делителя чисел 11 подключена к группе выходов счетчика 10, а группа выходов подключена к группе входов блока индикации 12. Устройство работает следующим образом в регистрах группы регистров 191-19 записаны величины нечетких мер , предварительно вычисленные по формуле (2), причем в первом регистре записана величина нечеткой меры (1), во втором регистре - (2) и т.д. Количество регистров в группе регистров 181-18 равно количеству регистров в группе регистров 191-19 и равно количеству критериевмножества критериев . Количество выходов 9 равно 2, а количество групп выходов пульта контроля 17 равно количеству регистров в группе регистров 181-18. Количество элементов И в группах элементов И 211-21 и 201-20 равны между собой и равны . Оператор работает за пультом оператора 1, при этом сигналы, характеризующие воздействия оператора,поступают на БС 2, где производится сравнение сигналов воздействия оператора с эталонными. С первого выхода БС 2 поступают сигналы правильного воздействия, а со второго - сигналы отказов от воздействия оператора на пульт оператора для информирования оператора о допущенных им ошибках. Сигналы отказов поступают также на вход записи 8 и на второй вход элемента ИЛИ 5, на первый вход которого поступают сигналы правильного воздействия оператора. С входа элемента ИЛИ 5 сигналы идут на вход сдвига СР 8. В результате в нем будет записываться комбинация 1,0,0,1,1,0,. Это означает, что от первого воздействия произошел отказ, второе и третье воздействия правильны, от четвертого и пятого - отказ и т.д. С выхода младшего разряда СР 8 эта комбинация поступает на счетчик отказов 10, который подсчитывает количество единиц в СР 8 и на выходе это количество представляет в виде двоичного числа. На первый вход пульта контроля 17 поступают сигналы правильного воздействия и сигналы отказов от воздействия, на второй вход поступают сигналы отказов. Это дает возможность человеку-контролеру определить, от какого воздействия оператора произошел отказ. Человек-контролер, определив это, вводит с пульта контроля 17 соответствующие числа, которые характеризуют оценку отказа по множеству критериев . С первой группы выходов поступает число, характеризующее оценку отказа по первому критерию 1 множества критериев ,4 321 со второй группы выходов - число, характеризующее оценку отказа по второму критерию 2 множества критериев , и т.д. Когда человек-контролер введет все числа, характеризующие оценку отказа по множеству критериев , он дает команду с пульта контроля 17. Сигнал этой команды поступает с выхода пульта контроля 17 на входы разрешения записи регистров группы регистров 181-18, в результате чего в регистры этой группы запишутся числа, введенные человеком-контролером. Сигнал этой команды поступает также на вход записи единицы в младший разряд СР 9 и единица записывается туда под воздействием тактового импульса с выхода ГТИ 22 на вход записи нуля в регистр 15 и на второй вход элемента ИЛИ 7, с выхода которого дается сигнал на вход записи единиц в разряды регистра 14, в результате чего регистр устанавливается в единичное состояние. Когда единица появиться в младшем разряде СР 9, она поступит на первый вход первого элемента И группы элементов 201-20 и с выхода этого элемента И информация поступит на первую группу входов группы элементов ИЛИ 231-23 и с группы выходов этой группы элементов ИЛИ информация поступает на вторую группу входов БС 3 и на группу входов регистра 14. В случае, если двоичное число, поступившее на БС 3, меньше содержимого регистра 14, то БС 3 дает команду на регистр 14 на запись поступившей информации. Под действием следующего тактового импульса ГТИ 22 происходит сдвиг единицы в СР 9 на один разряд в сторону старших разрядов, и эта единица появится на первом выходе второй группы входов СР 9 и поступит на элемент ИЛИ 6 и на первый вход первого элемента И группы элементов И 211-21, тогда через этот элемент будет разрешено прохождение числа (1), записанного в первом регистре группы регистров 191-19, на вторую группу входов группы элементов ИЛИ 231-23. С группы выходов этой группы элементов ИЛИ число поступает на БС 3 и на группу входов регистра 14. В случае, если поступившая информация меньше содержимого регистра 14, то БС 3 выдает команду на регистр 14 на запись поступившей информации. Таким образом будет реализована формула (1), (1) и результат будет записан в регистре 14. Одновременно с этими процессами сигнал с выхода элемента ИЛИ 6 поступает на ЭЗ 24, сигнал с выхода которого разрешает сравнение БС 4 содержимого регистров 14 и 15. В случае, если содержимое регистра 14 больше содержимого регистра 15, то БС 4 дает команду на перезапись в регистр 15 содержимого регистра 14. Одновременно с этим сигнал с выхода ЭЗ 24, задержавшись на элементе ИЛИ 7, поступит на вход записи единиц в регистр 14. С приходом следующего тактового импульса на вход сдвига СР 9 процесс работы устройства повторяется аналогично описанному до тех пор, пока на выходе старшего разряда СР 9 не появится высокий потенциал. С его появлением в регистре 14 будут записаны во все разряды единицы, а в регистре 15 будет записан результат вычисления формулы (1), т.е. будет записана оценка первого отказа по множеству критериев . Величина поступает на первую группу входов сумматора 13, где суммируется с содержимым регистра 16 (для первой оценки его содержимое равно нулю). Сигнал с выхода старшего разряда СР 9, задержавшись на ЭЗ 25, поступает на вход записи регистра 16 и разрешает запись в этот регистр результата суммы. Если человек-контролер производит оценку каждого отказа по множеству критериев , то результаты оценок будут суммироваться сумматором 13 и сумма будет записываться в регистр 16. С группы выходов регистра 16 его содержимое поступает на вторую группу выходов делителя чисел 11, на первую группу входов которого поступает информация о количестве отказов от воздействия оператора с группы выходов счетчика отказов 10. Делитель чисел 11 производит деление суммы оценок на количество отказов, таким образом получается обобщенная оценка надежности оператора за последнее количество воздействий. С группы выходов делителя чисел 11 эта оценка поступает на отображение в блок индикации 12. Для аппаратурной реализации рассмотренного устройства использованы элементы 1. ГТИ 22 - генератор тактовых импульсов на 4-х элементах 2 И-НЕ, 133 ЛАЗ 2. Первый 14, второй 15 и третий 16 регистры, первая 181-18 и вторая 191-19 группы регистров,133 ИР 13 3. Первый 8 и второй 9 СР, 133 ИР 8 4. Первая 201-20 и вторая 211-21 группы элементов И, 133 ЛИ 13 5. Первый 24 и второй 25 ЭЗ, 133 ЛН 1 (два включенных последовательно элемента) 6. Первый 5, второй 6, третий 7 элементы ИЛИ, группа элементов ИЛИ 231-23, 133 ЛД 1 7. Первый БС 2, 155 ИПЗ 8. Второй 3 и третий 4 БС, 555 СП 1 9. Счетчик 10, 133 ИЕ 4 10. Сумматор 13, 133 ИЕ 4 11. Блок индикации 12, АЛС 324 12. Делитель чисел 11, КР 580 ВМ 80 А 13. Пульт оператора 1,ГЕЗОТАЙП-4, приведенный в 6 на стр. 134 14. Пульт контроля 17, ГЕЗОТАЙП-4, приведенный в 6 на стр. 134. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 5