Статистическое моделирование деятельности оператора

Метод статистического моделирования занимает промежуточное положение между методами физического и математического моделирования и является вещественно-знаковым методом. Последнее означает, что модель деятельности оператора заложена в алгоритме и программе моделирования (знаковой системе) и в определенной структуре ЭВМ (вещественной системе). Метод позволяет заменить дорогостоящие реальные эксперименты имитацией процессов (в данном случае деятельности, оператора) с помощью ЭВМ, поэтому иначе называется «машинным экспериментом»

При формализации деятельности оператора могут быть учтены многие психофизиологические закономерности операторской деятельности: недоступность обслуживания, процессы памяти, возникновение напряженности и утомления, возникновение ошибок и их исправление, взаимодействие операторов, динамика работоспособности и др. [92]

Недоступность обслуживания обусловлена периодами недоступности, наличие которых объясняется тем, что часть рабочего времени оператора представляется ему для отдыха, кроме того, у него могут быть и иные обязанности, непосредственно не связанные с обслуживанием поступающей информации. Периоды недоступности задаются законом распределения и вероятностью появления их в течение определенного промежутка времени.

При описании процессов памяти рассматриваются основные процессы, связанные с хранением и воспроизведением информации. В этих процессах участвуют два вида памяти: долговременная и кратковременная. Любая поступающая информация поступает в кратковременную память, имеющую определенный объем k₀. Информация сохраняется в течение времени, не превышающего длительность следа кратковременной памяти.

Информация, вытесненная из кратковременной памяти, с определенной вероятностью направляется в долговременную память либо теряется. Информация, находящаяся в кратковременной памяти, а также направленная в долговременную, воспроизводится полностью и без потерь. Однако время обслуживания в последнем случае увеличивается на величину τ_п — время поиска информации в долговременной памяти, или время обращения к долговременной памяти. Вероятность потери, вероятности обслуживания кратковременной и долговременной памятью, время поиска используются в качестве исходных данных и определяются либо экспериментально, либо расчетным путем с использованием моделей памяти [91].

Напряженность в работе оператора может быть двух типов: операциональная и эмоциональная. При формализации деятельности оператора учитывается обычно только операциональная напряженность, возникающая вследствие сложности выполняемой работы за пультом управления. Эмоциональная напряженность не рассматривается из-за трудностей количественного описания степени напряженности такого вида.

При моделировании вводятся две степени состояния оператора: ненапряженное (нормальное) и напряженное состояние, которое является источником дополнительных ошибок.

Нормальное состояние имеет место, когда число поступивших сигналов не превышает объем кратковременной или оперативной памяти и не возникает дефицит времени при обработке информации. При нарушении любого из этих условий возникает напряженность. Условия возникновения этих состояний можно записать следующим образом:

а)

ф(2.24)

б)

ф(2.25)

где τ_ож ¾ время ожидания начала обслуживания данного сигнала;

τ_пр.доп — допустимое время пребывания сигнала на обслуживании, или лимит времени, отводимый на обслуживание данного сигнала. Очевидно, чем больше τ_ож , тем меньше времени отводится для обслуживания.

Из выражений (2. 24) и (2. 25) следует, что дефицит времени возникает тогда, когда оператор видит, что оставшегося времени (τ_доп — τ_ож) ему не хватит для своевременной обработки сигнала, если он будет работать с нормальной скоростью. Это требует от него более интенсивной (т.е. напряженной) работы и связано обычно с увеличением числа ошибок.

Взаимодействие операторов в процессе обслуживания поступающей информации может оказать как положительное, так и отрицательное влияние на результаты деятельности исследуемого оператора. Положительное влияние проявляется в возможности дублирования (резервирования) работы оператора. Резервирование приводит к уменьшению вероятности совершения ошибки при некотором увеличении времени обслуживания.

Отрицательное влияние взаимодействия заключается в выполнении оператором дополнительной работы, связанной с контролем действий других операторов, проверкой получаемых от них данных, ответами на запросы, исправлением их ошибок и т. д. Для учета этого во входящий поток вводится дополнительный поток требований, обусловленный взаимодействием.

При рассмотрении динамики работоспособности оператора учитывается влияние «вхождения» в работу (врабатываемости) и утомления. Для учета этих явлений основные характеристики, деятельности оператора задаются в функции времени его работы за пультом управления.

Для учета возможности совершения оператором ошибочных действий и их исправления требуется решение нескольких задач: моделирование события, «возникновение ошибки», решение вопроса о судьбе сообщения, при обслуживании которого было допущено ошибочное действие; учет последствия потока ошибок.

Моделирование ошибок заключается в следующем. В результате экспериментальных исследований определяется вероятность совершения ошибки р_ош, после чего по жребию выбирается соответствующий результат для получения события «возникновение ошибки при обслуживании данного сообщения». Это имеет место при выполнении условия

р_ош < ξ, (2.26)

где ξ — число, равномерно распределенное в интервале [0,1], вырабатываемое ЭВМ.

В процессе решения вопроса о судьбе требования, при обслуживании которого совершено ошибочное действие, обычно принимается следующий вариант: при совершении ошибки обслуживание прекращается и возобновляется только после ее исправления.

Последействие потока ошибок определяет взаимную зависимость вероятностных характеристик потока для двух непересекающихся между собой интервалов времени. С целью введения последействия р_ош задается как функция длины очереди. При этом последействие проявляется в том, что совершение ошибки и необходимость ее исправления приводят к увеличению длины очереди, а следовательно, и к увеличению вероятности ошибки при обслуживании последующих требований. Проведенные исследования показывают, что зависимость p₀m—f(k) носит линейный характер.

Для моделирования на ЭВМ необходимо преобразовать построенную

модель исследуемого процесса (процесса функционирования оператора) в специальный моделирующий алгоритм, в соответствии с которым в машине вырабатывается информация, описывающая элементарные явления исследуемого процесса с учетом их связей и взаимных, влияний. Укрупненная блок схема алгоритма приведена на рис.10.

В соответствии с принятыми обозначениями арифметические блоки изображены светлыми линиями, логические — жирными. Если условие, проверяемое логическим блоком, выполнено, то управление передается по стрелке с индексом 1, в противном случае — по стрелке с индексом 0.

Принцип работы схемы заключается в следующем. Блок 1 формирует моменты поступления t_j очередных сообщений в соответствии с заданным законом распределения. Блок 2 производит подсчет числа k сообщений, одновременно находящихся на обслуживании. Блок 3 проверяет условие р_сов<ξ (где р_сов — вероятность совместного обслуживания двумя операторами). Выполнение этого условия свидетельствует о наличии резервирования при обслуживании данного сообщения. Блоки 4 и 5 производят вычисление основных характеристик деятельности оператора. Эти характеристики различны при резервировании и отсутствии резервирования и являются функциями от длины очереди и времени. Блок 6проверяет условия возникновения напряженности в соответствии с выражениями (2.25) и (2.26). В зависимости от результатов этой проверки блоки 7 и 8 моделируют процесс обслуживания в нормальных и напряженных условиях.

Блок 9 подсчитывает количество проделанных реализаций N *, а блок 10 сравнивает его с числом N — количеством реализаций, необходимым для достижения заданной точности моделирования. При N* < N моделирование продолжается, при N* = N — заканчивается и блок 11 выдает результаты моделирования на печать. В зависимости от целей моделирования на печать могут быть выданы различные характеристики деятельности оператора: вероятностные характеристики очереди и времени ожидания, продолжительность пауз между обслуживанием сообщений и т. д.