Jump to content

Улучшенный инструмент интеграции исследований производительности

ОТПЕЧАТЛЕНИЕ
Разработчик(и) Alion Science and Technology, Армейская исследовательская лаборатория , Центр данных и анализа CCDC армии США
Стабильная версия
4.6.60.0
Написано в .NET Framework , C#
Операционная система Microsoft Windows
Тип Дискретное моделирование событий
Веб-сайт www .microsaintsharp /дом /инструменты

Инструмент интеграции исследований улучшенной производительности (IMPRINT) — это набор программных инструментов, разработанный Управлением человеческих исследований и инженерии (HRED) Исследовательской лаборатории армии США. IMPRINT предназначен для анализа взаимодействия между солдатами, системами и миссиями, помогая оценить эффективность солдат в различных сценариях. Эта оценка способствует оптимизации военных систем и программ обучения. [ 1 ]

Он разработан с использованием .NET Framework . IMPRINT позволяет пользователям создавать симуляции дискретных событий в виде визуальных сетей задач с логикой, определенной с использованием языка программирования C# . IMPRINT в основном используется Министерством обороны США для моделирования когнитивной нагрузки своего персонала при взаимодействии с новыми и существующими технологиями для определения потребностей в рабочей силе и оценки производительности человека. [ 2 ]

IMPRINT позволяет пользователям разрабатывать и запускать стохастические модели производительности операторов и команд. ИМПРИНТ включает в себя три различных модуля: 1) Операции, 2) Техническое обслуживание и 3) Силы. В модуле «Операции» пользователи IMPRINT создают сети дискретных событий (задач), которые выполняются для достижения результатов миссии. Эти задачи связаны с рабочей нагрузкой оператора, которую пользователь назначает с помощью инструкций в IMPRINT. После того как пользователь разработал модель, ее можно использовать для прогнозирования вероятности успеха миссии (например, достижения определенных целей или выполнения задач в течение заданного периода времени), времени завершения миссии, рабочей нагрузки, которую испытывают операторы, и последовательность задач (и сроки) на протяжении всей миссии. Используя модуль «Обслуживание», пользователи могут прогнозировать потребности в рабочей силе для технического обслуживания, требования к укомплектованию персоналом и эксплуатационную готовность, а также другие важные факторы технического обслуживания. Модели обслуживания состоят из сценариев, сегментов, систем, подсистем, компонентов и задач ремонта. Базовая встроенная стохастическая модель обслуживания моделирует поток систем по сегментам сценария и выполнение действий по обслуживанию для оценки человеко-часов обслуживания для определенных систем. Модуль Forces позволяет пользователям прогнозировать комплексные и многоуровневые потребности в рабочей силе для крупных организаций, состоящих из разнообразного набора должностей и ролей. Каждая силовая единица состоит из набора мероприятий (плановых и внеплановых) и должностей. Эта информация, если ее смоделировать, помогает спрогнозировать количество рабочей силы, необходимой для выполнения рутинной и незапланированной работы, выполняемой подразделением.

IMPRINT помогает пользователям оценить интеграцию персонала и производительность системы на протяжении всего жизненного цикла системы — от концепции и проектирования до полевых испытаний и обновлений системы. Кроме того, IMPRINT может помочь спрогнозировать влияние подготовки или кадровых факторов (например, в соответствии с военной профессиональной специальностью) на работоспособность человека и успех миссии. IMPRINT также имеет встроенные функции для прогнозирования влияния стрессоров (например, жары, холода, вибрации, усталости, использования защитной одежды) на производительность оператора (время выполнения задания, точность задания).

Модуль IMPRINT Operations использует сеть задач, ряд функций, которые разбиваются на задачи, для создания моделей деятельности человека. [ 3 ] Функции и задачи в моделях IMPRINT обычно представляют собой атомарные единицы более крупного поведения человека или системы. Одной из основных особенностей IMPRINT является его способность моделировать рабочую нагрузку человека. Пользователи могут указывать уровни зрительной, слуховой, когнитивной и психомоторной нагрузки для отдельных задач, что позволяет измерять общую рабочую нагрузку людей в системе и влиять на выполнение задач. [ 4 ] [ 5 ]

Инструмент IMPRINT вырос из проблем с кадрами, персоналом и обучением (MPT), выявленных в середине 1970-х годов ВВС, ВМФ и армии США. ВМС США первыми разработали методологию сопоставимости HARDMAN (HCM), при этом HARDMAN представляет собой оборудования и сочетание рабочей силы . Затем армия адаптировала ручной HCM, который стал известен как HARDMAN I, для применения в широком спектре систем вооружения, а позже разработала автоматизированную версию HARDMAN II. [ а ] HARDMAN II.2 был впервые выпущен Научно-исследовательским институтом армии (ARI) в 1985 году. VAX-11 Для выполнения набора аналитических процессов требовался компьютер . Обновленная версия была выпущена в 1990 году.

В HARDMAN I и II не было прямой связи между MPT и производительностью. Чтобы напрямую исправить этот недостаток, армия США в середине 1980-х годов начала разработку набора модулей программного анализа. [ 6 ] Этот набор модулей назывался HARDMAN III, и хотя название было таким же, в нем использовался принципиально иной подход к решению проблем MPT, чем в предыдущих методах, путем обеспечения явной связи между переменными MPT и производительностью системы солдат. [ 7 ]

HARDMAN III был крупной разработкой Лаборатории системных исследований Армейского научно-исследовательского института (ARI). Контракт, поддерживающий работы, был передан в трехэтапный процесс разработки. [ 8 ] HARDMAN III принадлежал правительству и представлял собой набор автоматизированных средств, помогающих аналитикам проводить анализ MANPRINT. Будучи программным обеспечением на базе PC DOS, HARDMAN III предоставлял средства для оценки ограничений и требований MPT для новых систем вооружения на самом раннем этапе процесса приобретения. Среда DOS наложила несколько ограничений на набор инструментов HARDMAN III. Самой серьезной проблемой было ограничение ОЗУ в 640 КБ ; оригинальные инструменты HARDMAN III были разработаны для того, чтобы фрагменты анализа помещались в эти блоки ОЗУ. Ограничения оперативной памяти привели к ограничению 400 задач эксплуатации и 500 задач обслуживания.

Девять модулей в HARDMAN III были:

  1. Средство оценки системы на основе рабочей силы (MAN-SEVAL), которое использовалось для оценки рабочей нагрузки человека.
  2. Средство оценки системы на основе персонала (PER-SEVAL), которое использовалось для оценки работы экипажа с точки зрения времени и точности.
  3. Средство оценки производительности системы и критериев оперативной памяти (SPARC), которое помогло армейским разработчикам боевых действий определить комплексные и однозначные требования к производительности системы, необходимые для выполнения различных задач.
  4. Помощник по анализу трудовых ресурсов (MANCAP), который помог пользователям оценить потребности в человеко-часах обслуживания на уровне системного блока.
  5. Симулятор человека-оператора (HOS), который использовался для разработки улучшенных оценок времени и точности выполнения задачи.
  6. Помощь в ограничении рабочей силы (M-CON), которая определяет максимальную численность бригады для операторов и специалистов по техническому обслуживанию, а также максимальное количество человеко-часов прямого производственного ежегодного обслуживания (DPAMMH).
  7. Помощь в кадровых ограничениях (P-CON), которая оценивала важные характеристики персонала, которые описывали и ограничивали возможности вероятного контингента солдат, из которого выйдут операторы и специалисты по обслуживанию новой системы.
  8. Помощь в ограничении обучения (T-CON), которая была разработана для использования правительством для определения типов программ обучения, которые могут быть доступны для поддержки новых систем.
  9. Средство анализа сил (FORCE), которое обеспечивало оценку численности личного состава и ограничений в масштабах всей армии на основе оценки количества людей и воздействия по типам людей (например, оценка ASVAB и MOS ).

IMPRINT первоначально назывался Integrated MANPRINT Tools и был впервые выпущен в 1995 году. Это было приложение для Windows, которое объединило функциональные возможности 9 инструментов HARDMAN III в одно приложение. В 1997 году IMPRINT был переименован в Enhanced Performance Research Integration Tool – название изменилось, но аббревиатура IMPRINT осталась прежней. В период с 1995 по 2006 год в IMPRINT было внесено несколько усовершенствований и стали доступны новые версии (версии со 2 по 6). IMPRINT Pro был представлен в 2007 году. Он отличался новым дизайном интерфейса и полной интеграцией с механизмом моделирования Micro Saint Sharp . Он имел расширенные аналитические возможности и превратился из армейского инструмента в инструмент тройного назначения. С самого начала IMPRINT продолжал развиваться, постоянно добавлялись новые улучшения, а новые версии стали свободно доступны сообществу пользователей. У IMPRINT более 800 пользователей, поддерживающих армию, флот, военно-воздушные силы, морскую пехоту, НАСА, DHS, DoT, Joint и другие организации по всей стране.

Дискретное моделирование событий в IMPRINT

[ редактировать ]

Моделирование или Миссии, как их называет IMPRINT, содержат сеть задач, называемую сетевой диаграммой. Сетевая диаграмма содержит ряд задач, связанных путями, определяющими поток управления. Системные объекты, называемые сущностями, проходят через систему, создавая симуляцию. IMPRINT также включает в себя более низкоуровневые функции, такие как глобальные переменные и подпрограммы, называемые макросами. [ 9 ]

Узел задачи является основным элементом, определяющим результат моделирования. Узлы задач моделируют поведение системы, допуская задаваемые программистом эффекты, продолжительность задачи, частоту отказов и путь. Эффекты задачи — это определяемые программистом выражения C#, с помощью которых программисты могут манипулировать переменными и структурами данных при вызове задачи. Продолжительность задачи может быть указана программистом как конкретное значение, через распределение вероятностей или с помощью выражения C#. Программисты также могут аналогичным образом указать успешность выполнения задачи. Успех задачи влияет на эффекты узла задачи и путь объекта. Последствия неудачи включают в себя повторение задачи, изменение задачи и провал миссии, среди других вариантов. Поток управления и путь также могут быть указаны программистом. IMPRINT предоставляет ряд других узлов, которые включают специальные функции:

Узлы включают в себя:

  • Стартовый узел: генерирует первый объект в модели, обозначая начало выполнения моделирования. [ 9 ]
  • Конечный узел: получает объект, обозначающий конец моделирования. [ 9 ]
  • Узел цели: излучает сущность при достижении указанной цели, активируя вторичную сеть задач. [ 9 ]
  • Монитор рабочей нагрузки: визуальный узел, не подключенный к сети задач, который отображает значение рабочей нагрузки и количество активных задач, связанных с конкретным Warfighter. [ 9 ]
  • Функциональный узел: создает диаграммы подсетей, которые позволяют пользователям модульно разбивать сложные сети на конкретные задачи. [ 9 ]
  • Узел запланированных функций: узел функций, который позволяет пользователю указывать время начала и окончания выполнения задач подсети. [ 9 ]

Сущности

[ редактировать ]

Сущности — это динамические объекты, которые попадают в систему и перемещаются по сети задач. Сущности переходят от одной задачи к другой в зависимости от логики пути задачи. Когда сущность входит в задачу, срабатывают эффекты задачи. Когда задача завершается, сущность переходит к следующей задаче. Один объект создается по умолчанию в начале моделирования. Дополнительные объекты могут быть созданы в любой точке моделирования на основе логики, заданной программистом. Когда все объекты достигают конечного узла или уничтожаются, симуляция завершается. [ 9 ]

События — это события, которые происходят в определенный момент смоделированного времени в IMPRINT и меняют глобальное состояние системы. Это может быть прибытие или уход сущности, завершение задачи или какое-то другое событие. События сохраняются в главном журнале событий, в котором фиксируются все происходящие события и моделируемое время их возникновения. Из-за стохастической природы моделирования дискретных событий событие часто вызывает генерацию случайной величины, чтобы определить, когда в следующий раз произойдет то же самое событие. Таким образом, по мере возникновения событий в моделировании журнал событий изменяется. [ 9 ]

Поток управления

[ редактировать ]

После завершения задачи вызывающий объект перемещается на другой узел, который напрямую связан с текущим узлом в сети задач. Узлы могут подключаться к любому количеству других задач, поэтому IMPRINT предоставляет ряд вариантов пути для определения задачи, к которой перемещается сущность. [ 9 ]

  • Вероятностное определение пути позволяет программисту указать процентную вероятность того, что объект будет перемещен в соседние узлы, введя точные вероятности, в сумме равные ста, для каждого узла. [ 9 ]
  • Тактическое определение пути позволяет программисту использовать предикаты C# для определения пути объекта к каждому соседнему узлу. Если более одного выражения имеют значение true, сущность пойдет по первому пути с истинным выражением. [ 9 ]
  • Множественный путь ведет себя точно так же, как тактический путь, но направляет объекты к любому соседнему узлу с выражением, имеющим значение true. [ 9 ]

Переменные и макросы

[ редактировать ]

IMPRINT имеет ряд глобальных переменных, используемых системой во время моделирования. IMPRINT предоставляет общедоступную глобальную переменную Clock, которая отслеживает текущее время моделирования. IMPRINT также имеет частные переменные, такие как значения рабочей нагрузки оператора. IMPRINT позволяет разработчику моделей создавать собственные глобальные переменные, к которым можно получить доступ и изменить их в любом узле задачи. Переменные могут быть любого типа, встроенного в C#, но программное обеспечение предоставляет список предлагаемых типов переменных, включая примитивные типы данных C# и базовые структуры данных. IMPRINT также предоставляет программисту возможность создавать глобально доступные подпрограммы, называемые макросами. Макросы работают как функции C# и могут задавать параметры , манипулировать данными и возвращать данные. [ 9 ]

Моделирование производительности человека

[ редактировать ]

Возможности IMPRINT по управлению рабочей нагрузкой позволяют пользователям моделировать реалистичные действия оператора в различных условиях рабочей перегрузки. [ 5 ] IMPRINT позволяет пользователям указывать бойцов, которые представляют людей-операторов в моделируемой системе. Каждая задача в IMPRINT связана как минимум с одним бойцом. Боевым бойцам можно поручить любое количество задач, включая задачи, выполняемые одновременно . [ 5 ] Задачам IMPRINT могут быть назначены значения рабочей нагрузки VACP. [ 4 ] Метод VACP позволяет разработчикам моделей определять визуальную , слуховую , когнитивную и психомоторную нагрузку каждой задачи IMPRINT. В задаче IMPRINT каждому ресурсу может быть присвоено значение рабочей нагрузки от 0 до 7, где 0 — это минимально возможная рабочая нагрузка, а 7 — максимально возможная рабочая нагрузка для этого ресурса. Шкала VACP для каждого ресурса обеспечивает вербальные привязки для определенных значений шкалы. Например, визуальная нагрузка 0,0 соответствует «отсутствию зрительной активности», а визуальная нагрузка 7,0 — непрерывному визуальному сканированию, поиску и мониторингу. [ 10 ] Когда Warfighter выполняет задачу, его рабочая нагрузка увеличивается с использованием значения VACP, назначенного этой задаче. В 2013 году был предложен подключаемый модуль IMPRINT, чтобы улучшить оценку когнитивной нагрузки в IMPRINT и сделать общий расчет менее линейным. [ 11 ] Специальная функция отчетов IMPRINT позволяет разработчикам моделей просматривать временную нагрузку на Warfighters в своих моделях. Узлы мониторинга рабочей нагрузки позволяют разработчикам моделей просматривать рабочую нагрузку конкретного истребителя во время выполнения симуляции. [ 9 ]

Исследовать

[ редактировать ]

IMPRINT использовался учеными Армейской исследовательской лаборатории для изучения беспилотных авиационных систем . [ 12 ] загруженность экипажей истребителей, [ 13 ] [ 14 ] и взаимодействие человека и робота . [ 15 ] и ВВС США Технологический институт ВВС использовали IMPRINT для изучения автоматизированных систем . [ 16 ] [ 17 ] интеграция человеческих систем , [ 18 ] и адаптивная автоматизация [ 19 ] среди прочего. В частности, Технологический институт ВВС использует IMPRINT для исследования прогнозирования производительности операторов, умственной нагрузки, ситуационной осведомленности, доверия и усталости в сложных системах. [ 20 ]

Примечания

[ редактировать ]
  1. ^ HARDMAN II ранее назывался MIST (Технология интегрированных систем человека).
  1. ^ Митчелл, Дайан К. (1 сентября 2003 г.). Инструмент интеграции улучшенных исследований производительности (IMPRINT) Разработка модели испытательного стенда технологии Vetronics (отчет). Форт Бельвуар, Вирджиния: Центр технической информации Министерства обороны.
  2. ^ Руснок, Кристина Ф; Гейгер, Кристофер Д. (2013). Использование дискретно-событийного моделирования для когнитивного моделирования рабочей нагрузки и оценки системы . Ежегодная конференция ИИЭ. Слушания. Норкросс. стр. 2485–2494. ПроКвест   1471959351 .
  3. ^ Смех, Ромн (1999). «Использование дискретно-событийного моделирования для моделирования деятельности человека в сложных системах». Материалы 31-й конференции по зимнему моделированию – мост в будущее – WSC '99 . Том. 1. С. 815–820. дои : 10.1145/324138.324506 . ISBN  978-0-7803-5780-8 . S2CID   18163468 .
  4. ^ Jump up to: а б Митчелл, Дайан К. (сентябрь 2003 г.). Инструмент интеграции расширенных улучшенных исследований производительности (IMPRINT) Разработка модели испытательного стенда технологии Vetronics . Армейская исследовательская лаборатория. ДТИК ADA417350 .
  5. ^ Jump up to: а б с Руководство пользователя IMPRINT PRO Том 1. http://www.arl.army.mil/www/pages/446/IMPRINTPro_vol1.pdf
  6. ^ Каплан, JD (1991) Синтез эффектов рабочей силы, персонала, обучения и человеческой инженерии. У Э. Бойля. Дж. Янни, Дж. Истерли, С. Харпер и М. Корна (ред. Человеко-ориентированная технология для удобства обслуживания: материалы семинара (AL-TP-1991-0010) (стр. 273-283). Авиабаза Райт-Паттерсон, Огайо : Лаборатория Армстронга
  7. ^ Аллендер Л., Локетт Дж., Хедли Д., Промисел Д., Келли Т., Сальви Л., Ричер К., Митчелл Д., Фенг Т. «HARDMAN III and IMPRINT» Отчет о проверке, валидации и аккредитации». Подготовлено для исследовательской лаборатории армии США, Управления человеческих исследований и инженерии, декабрь 1994 г.».
  8. ^ Адкинс, Р. и Даль (Арчер), С.Г., «Итоговый отчет по HARDMAN III, версия 4.0». Отчет E-482U, подготовленный для исследовательской лаборатории армии США, июль 1993 г.
  9. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот Руководство пользователя IMPRINT PRO, том 2. http://www.arl.army.mil/www/pages/446/IMPRINTPro_vol2.pdf
  10. ^ Митчелл, ДК (2000). Инструменты моделирования умственной нагрузки и нагрузки ARL (ARL-TN-161). Абердинский полигон.
  11. ^ Кассенти, Дэниел Н.; Келли, Трой Д.; Карлсон, Ричард Алан (2013). Различия в производительности при изменении умственной нагрузки как основа предложения подключаемого модуля IMPRINT . 22-я ежегодная конференция по представлению поведения в моделировании и симуляции, BRiMS 2013 — проводится совместно с Международной конференцией по когнитивному моделированию. стр. 24–31. ISBN  978-162748470-1 .
  12. ^ Ханн, Брюс П.; Хейкерот, Отто Х. (февраль 2006 г.). Модель теневого беспилотного летательного аппарата (БПЛА) с улучшенными характеристиками инструмента интеграции исследований (IMPRINT), поддерживающая будущие боевые системы . Армейская исследовательская лаборатория. ДТИК ADA443567 .
  13. ^ Сальви, Люсия (2001). Разработка улучшенного инструмента интеграции исследований производительности (IMPRINT) Факторы снижения производительности для программы Air Warrior . Армейская исследовательская лаборатория. ДТИК ADA387840 .
  14. ^ Митчелл, Дайан К. (сентябрь 2009 г.). Анализ рабочей нагрузки экипажа Abrams V2 SEP: базовая модель IMPRINT этапа I. Армейская исследовательская лаборатория. ДТИК ADA508882 .
  15. ^ Помранки, Р.а. (2006). Взаимодействие робототехники с человеком. Цель армейских технологий. Анализ и моделирование задач малого беспилотного летательного аппарата Raven. АРЛ-ТР-3717.
  16. ^ Коломби, Джон М.; Миллер, Майкл Э.; Шнайдер, Майкл; МакГроган, майор Джейсон; Лонг, полковник Дэвид С.; Плага, Джон (декабрь 2012 г.). «Прогнозирующее моделирование умственной нагрузки для проектирования полуавтономных систем: последствия для систем систем». Системная инженерия . 15 (4): 448–460. дои : 10.1002/sys.21210 . S2CID   14094560 .
  17. ^ Стори, Элис А.; Рамирес, Хосе Мигель; Кирос, Дэниел; Берли, Дэвид В.; Аддисон, Дэвид Дж.; Уолтер, Ричард; Андерсон, Атолл Дж.; Хант, Терри Л.; Афины, Дж. Стивен; Хюйнен, Леон; Матисоо-Смит, Элизабет А. (19 июня 2007 г.). «Радиоуглеродные и ДНК-доказательства завоза полинезийских кур в Чили доколумбовой эпохи» . Труды Национальной академии наук . 104 (25): 10335–10339. Бибкод : 2007PNAS..10410335S . дои : 10.1073/pnas.0703993104 . ЧВК   1965514 . ПМИД   17556540 .
  18. ^ Миллер, Майкл; Коломби, Джон; Тварянас, Энтони (2013). «Интеграция человеческих систем». Справочник по промышленной и системной инженерии, второе издание . Промышленные инновации. Том. 20131247. стр. 197–216. дои : 10.1201/b15964-15 . ISBN  978-1-4665-1504-8 .
  19. ^ Буке, Даниэль К; Миллер, Майкл Э; Руснок, Кристина Ф; Боргетти, Бретт Дж (2015). Изучение индивидуального целевого прогнозирования рабочей нагрузки с обратной связью для адаптивной автоматизации . Ежегодная конференция ИИЭ. Слушания. Норкросс. стр. 1437–1446. ПроКвест   1791990382 .
  20. ^ Руснок, Кристина Ф.; Бубен, Джейсон Г.; Джаметта, Джозеф Дж.; Гудман, Тайлер Дж.; Хиллесхайм, Энтони Дж.; Ким, Сонбин; Мейер, Дэвид Р.; Уотсон, Майкл Э. (2016). «Роль моделирования в разработке систем автоматизации человека». Основы расширенного познания: нейроэргономика и операционная нейронаука . Конспекты лекций по информатике. Том. 9744. стр. 361–370. дои : 10.1007/978-3-319-39952-2_35 . ISBN  978-3-319-39951-5 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 987a911d8b133c78feeff4e523a9f134__1718932500
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/98/34/987a911d8b133c78feeff4e523a9f134.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Improved Performance Research Integration Tool - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)