SU754465A1 - Устройство для оценки деятельности операторов систем управления 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к тренажной технике, может быть использовано при обучении операторов систем управления на тренажерах.

Известны устройства для контроля дея- ⁵ тельности операторов систем управления, основанные на последовательном выполнении оператором ряда действий по решению задачи [1].

К недостаткам устройств следует отнес- '0 ти то, что они предназначены лишь для контроля деятельности оператора путем фиксации и определения количества его ошибочных действий и не позволяют вырабатывать оценку деятельности, характеризующую уровень подготовки оператора.

Известны также устройства для контроля деятельности операторов систем управления, в которых предусмотрена возможность оценки операторской деятельности в процессе тренировки [2]. 20

К недостаткам этих устройств следует отнести то, что они либо позволяют оценивать деятельность оператора при решении им ограниченного числа задач, например

2

только диагностических или только по управлению конкретным объектом, либо оценка вырабатывается в них по конечному результату операторской деятельности, как частность правильных решений задачи.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для контроля деятельности операторов систем управления, содержащее блок управления, который через блок задания программы подключен ко входам блока предъявления информации и вычислителя ошибок измерения, а через блок задания эталонов — к первым входам блока сравнения, вторые входы которого через вычислитель ошибок измерения и непосредственно подключены к выходам блока ввода ответных действий оператора, а выходы — через блок совпадения ко входу блока фиксации суммарных ошибок оператора, счетчик времени и вычислитель суммарной оценки, соединенный с блоком регистрации [3].

Недостатком известного устройства является то, что оценка, вычисленная им по

конечным результатам деятельности как

частность правильного решения задачи, имеет низкую точность при том количестве тре3

754465

нировок, которое необходимо для достижения требуемого уровня обученности оператора. Поэтому возникает необходимость увеличения числа тренировок для получения оценки с достаточной точностью.

Цель изобретения — повышение точности оценки.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок управления, подключенный через блок задания эталонов к блоку сравнения, через блок задания программы обучения — к блоку предъявления информации и через первый вычислитель - к блоку ввода ответных действий оператора и к блоку сравнения, соединенному с блоком ввода ответных действий оператора и с блоком совпадения,подключенным к блоку фиксации суммарных ошибок оператора, второй вычислитель, соединенный с блоком регистрации, и счетчик времени, введены блок ввода консультативной информации и последовательно включенные блок моделирования процесса решения задачи оператором, дополнительный блок совпадения, блок памяти и два дополнительных вычислителя, один из которых соединен непосредственно с блоком фиксации суммарных ошибок оператора, а другой — через счетчик времени — с основным блоком совпадения, подключенным к блоку задания эталонов, блок выдачи консультативной информации соединен с блоком сравнения, блок моделирования процесса решения задачи оператором подключен ко второму основному вычислителю.

В качестве оценки операторской деятельности принята вероятность правильного решения задачи за заданное время, вычисляемая как частота благоприятных исходов на модели обучающегося оператора. Модель имеет структуру подобную структуре деятельности оператора, определяющуюся видом отрабатываемой им задачи. Параметры модели соответствуют показателям эффективности операторской деятельностивероятностям правильного выполнения отдельных действий и функциям распределения времени выполнения этих действий. Эти показатели вычисляются в ходе тренировки по результатам контроля за деятельностью оператора и присваиваются соответствующим параметрам модели. Таким образом осуществляется подстройка параметров модели, т.е. модель является адаптивной. На построенной модели проводится серия статистических испытаний, каждое из которых представляет собой имитацию деятельности оператора по решению им отрабатываемой задачи. Для случаев правильного решения задачи вычисляется общее время решения.

В результате серии испытаний получается зависимость частоты правильного решения задачи от продолжительности решения, по которой определяется оценка операторской деятельности.

На чертеже представлена схема устройства для оценки деятельности оператора систем управления.

Она состоит из блока 1 задания программы обучения, содержащего набор программ, соответствующих отрабатываемым оператором 2 задачам. Каждая программа определяет последовательность и параметры информационных сигналов, предъявляемых оператору 2 на информационной панели блока 3 предъявления информации, вход которого соединен с выходом блока 1 задания программы обучения. Данные, отображаемые на информационной панели, определяют характер деятельности оператора, который формирует свои исполнительные действия с помощью органов управления блока 4, ввода ответных действий оператора. Выходы блока 4 непосредственно и через вычислитель 5, соединенный с блоком 1, подключены ко входам блока 6 сравнения, служащего для контроля последовательности выполнения действий и точности измерения параметров сигналов. Другие входы блока 6 соединены с выходами блока 7 задания эталонов, в котором хранятся эталонные последовательности действий оператора и допустимые значения ошибок измерения параметров предъявляемых ему сигналов. Выходы блока 6 подключены ко входу блока 8 ввода консультативной информации, предназ наченного для выдачи обучающемуся подсказки в случае его неправильных или неточных действий, ко входу блока 9 памяти, где хранятся параметры модели оператора, и через блок 10 совпадения — ко входам блока 11 моделирования процесса решения задачи оператором, выходы которого подключены к последовательно соединенным вычислителю 12 и блоку 13 регистрации. Другие выходы блока 6 сравнения связаны со входами блока 14 совпадения, который через блок 15 фиксации суммарных ошибок оператора подключен к вычислителю 16, через счетчик 17 времени — к вычислителю 18 и непосредственно к блоку 7 задания эталонов. Вычислитель 16 и вычислитель 18 предназначены для определения параметров модели оператора и подключены через блок 9 памяти и блок совпадения ко входам блока 11. Входы блока 1 и блока 7 задания эталонов соединены с блоком 19 управления.

Устройство для оценки деятельности операторов систем управления работает следующим образом.

Руководитель обучения осуществляет выбор и задание совокупности предъявляемых оператору 2 сигналов путем ввода через блок 19 управления в блок 1 задания программы обучения и в блок 7 задания эталонов номера программы обучения. Последовательность сигналов, выработанных блоком 1 в соответствии с введенным в него номером программы, индицируется на информационной пане5

754465

ли блока 3 предъявления информации. Сигналы о результатах ответных действий оператора 2, реализуемых с помощью органов управления блока 4 ввода ответных действий оператора,поступают на вход блока 6 сравнения для контроля правильности последовательности действий оператора и на вход вычислителя 5, где определяется величина ошибки, допущенной обучающимся при измерении параметров предъявляемых ему сигналов. Истинные значения измеряемых параметров подаются на второй вход вычислителя 5 с выхода блока 1 задания программы обучения.

В блоке 6 сравнения выполненные оператором действия сравниваются с эталонной последовательностью и фактические ошибки измерения, поступившие из блока 5, с допустимыми величинами. Соответствующие элементы эталонной последовательности и допустимые ошибки измерения поступают в блок 6 сравнения из блока 7 задания эталонов. Если выполненное действие соответствует требуемому и достигнутая точность измерения параметров сигналов находится в допустимых пределах, считается, что действие выполнено оператором правильно. В этом случае блок 6 вырабатывает два выходных сигнала, поступающих в блок 14 совпадения, на одном из выходов которого появляется обобщенный сигнал «Верно», проходящий через блок 15 фиксации суммарных ошибок оператора в вычислитель 16, поступающий в счетчик 17 времени для его остановки, обнуления и повторного запуска, а также использования для выбора в блоке 7 задания эталонов величин, соответствующих следующему действию эталонной последовательности. При этом из блока 6 сравнения выдается сигнал на вход блока 9 памяти для выбора параметров модели оператора, соответствующих выполненному действию и вычисленных при предыдущем решении задачи обучающимся. По сигналу из блока 14 совпадения в счетчике 17 времени определяется время выполнения оператором очередного действия, которое затем поступает в вычислитель 18. А выбранные в блоке 9 памяти предыдущие значения параметров модели поступают в вычислитель 16 и вычислитель 18, где используются для определения текущих значений параметров, характеризующих уровень подготовки оператора на данном этапе процесса обучения. Полученные значения параметров модели запоминаются в блоке 9. Если при решении оператором задачи им либо нарушена требуемая последовательность действий, либо превышена допустимая погрешность измерения, т.е. совершена ошибка, то один или оба сигнала на входе блока 14 совпадения отсутствует, что вызывает появление на его втором выходе сигнала «Неверно». Этот сигнал запоминается в блоке 15 фиксации суммарных ошибок оператора. Кроме того, в случае ошибки появляется сигнал на входе блока 8. По этому сигналу обучающемуся выдается рекомендация по исправлению допущенной им ошибки в виде поступающих из блока 6 сравнения подлежащего выполнению эталонного действия и (или) допустимой ошибки измерения. При исправлении ошибки появляется сигнал на первом выходе блока 14 совпадения, по которому зафиксированный в блоке 15 фиксации суммарных ошибок оператора сигнал «Неверно» проходит в вычислитель 16. где используется вместе с пришедшим из блока 9 предыдущим значением для вычисления текущего значения вероятности.

Предусмотренная в устройстве возможность исправления допущенных оператором ошибок позволяет продолжать процесс решения задачи и всегда доводить его до конца, что является необходимым условием работы модели. Когда оператором выполнено последнее действие предписанного алгоритма, из блока 6 сравнения 5 выдается сигнал «Конец задачи». Этот сигнал открывает блок 10, который пропускает из блока 9 памяти в блок 11 всю совокупность вычислений на данном этапе обучения параметров модели оператора. На построенной таким образом модели в блоке 11 проводится серия статистических испытаний, имитирующих процесс решения задачи оператором с параметрами, присущими ему после проведенных тренировок. Моделирование сводится к получению реализаций дискретных случайных величин, принимающих значения «1» с вероятностями, вычисленными в блоке 16, или «О», что соответствует правильному или неправильному выполнению действия, и непрерывных случайных величин, имеющих функции распределения, вычисленные в блоке 18. Если в данном испытании все действия выполнены правильно, то определяется общее время решения задачи, число правильных решений для полученного времени увеличивается на единицу и проводится следующее испытание. Если хотя бы одно действие выполнено неправильно, то считается, что вся задача решена моделью неверно и сразу начинается новый цикл статистического моделирования. После проведения всей серии испытаний полученные статистические данные поступают в вычислитель 12, где используются для вычисления значений оценки операторской деятельности — вероятности правильного решения задачи за заданное время. За такую оценку принимается отношение числа правильных решений за заданное время к общему числу испытаний. В результате после каждого решения задачи оператором получается зависимость вероятности правильного решения от времени, характеризующая уровень подготовки обучающегося после проведенных тренировок. Полученная оценка выдается в блок 13 регистрации.

754465

По сравнению с известными предлагаемое устройство обладает широкими возможностями при оценке деятельности оператора, проходящего на тренажере обучение решению большого числа различных задач по управлению обслуживаемой системой. Оно позволяет без дополнительного вмешательства в процесс обучения получать на основании автоматического контроля операторской деятельности исходные данные для вычисления значений оценки и проводить эти вычисления на любом этапе процесса обучения. Причем моделирование (оптические испытания) проводится в ускоренном масштабе времени, что дает возможность в короткое время между тренировками провести достаточное для получения оценки с требуемой точностью количество испытаний.

Таким образом, предлагаемое устройство свободно от недостатков известных устройств, формирующих оценку по конечному результату, в которых основные расчеты проводятся после завершения процесса деятельности. Кроме того, использование устройства с адаптивной моделью приводит к повышению точности получаемой оценки по сравнению с известными устройствами, предназначенными для вычисления оценки непосредственно по результатам решения задачи оператором. Так при оценке деятельности оператора, уже достигшего сравнительно высокого уровня обученности, обеспечивается выигрыш в точности в (1,5—2) раза при отработке задач, состоящих не более чем из 10 действий, причем этот выигрыш растет с увеличением числа действий, т.е. для получения оценки с той же степенью достоверности предлагаемое устройство требует меньшего числа наблюдений (числа решений задачи). Это дает возможность повысить эффективность обучения по сравнению с известными устройствами путем сокращения примерно на 30% числа тренировок, необходимых для достижения нормативного уровня обученности оператора. Оценка, формируемая предлагаемым устройством, характеризует процесс развития навыка, в ней находит отражение динамика изменения параметров обучаемого по мере накопления опыта, что позволяет руководителю обучения определить предел его возможностей в овладении данным навыком и своевременно закончить обучение оператора. Эта оценка является достаточно наглядной и не требует дополнительной обработки при ее дальнейшем использовании. Применение предлагаемого устройства в тренажерах позволит сократить сроки и повысить качество подготовки операторов систем управления.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для оценки деятельности операторов систем управления, содержащее блок управления, подключенный через блок задания эталонов к блоку сравнения, через блок задания программы обучения — к блоку предъявления информации и через первый вычислитель — к блоку ввода ответных действий оператора и к блоку сравнения, соединенному с блоком ввода ответных действий оператора и с блоком совпадения, подключенным к блоку фиксации суммарных ошибок оператора, второй вычислитель, соединенный с блоком регистрации, и счетчик времени, отличающееся тем, что, с целью повышения точности оценки, оно содержит блок ввода консультативной информации и последовательно включенные блок моделирования процесса решения задачи оператором, дополнительный блок совпадения, блок памяти и два дополнительных вычислителя, один из которых соединен непосредственно с блоком фиксации суммарных ошибок оператора, а другой через счетчик времени — с основным блоком совпадения, подключенным к блоку задания эталонов, блок выдачи консультативной информации соединен с блоком сравнения, блок моделирования процесса 'решения задачи оператором подключен ко второму основному вычислителю.