ОСОБЕННОСТИ  АРХИТЕКТУРЫ  АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ  ОБУЧАЮЩЕЙ  СИСТЕМЫ  ОПЕРАТОРОВ  ПЕРЕГРУЗОЧНОЙ  МАШИНЫ

Полевщиков  Иван  Сергеевич

аспирант  кафедры  ИТАС  ПНИПУ,  г.  Пермь

E-mail: 

PECULARITIES  OF  ARCHITECTURE  OF  AUTOMATIC  TRAINING  SYSTEM  OF  FUELLING  MACHINE  OPERATORS

Ivan  Polevshchikov

Postgraduate  student  of  the  department  of  Information  Technologies  and  Computer-based  Systems,  Perm  National  Research  Polytechnic  University,  Perm

АННОТАЦИЯ

Статья  посвящена  актуальной  проблеме  обучения  операторов  перегрузочных  машин.  Приведено  современное  определение  автоматизированной  обучающей  системы  (АОС).  Предложена  организация  автоматизированного  обучения  операторов  перегрузочных  машин  с  помощью  трехзвенной  архитектуры  и  роль  отдельных  составляющих  этой  архитектуры  в  процессе  обучения.

ABSTRACT

The  paper  is  devoted  to  the  topical  issue  of  training  of  fuelling  machine  operators.  There  is  given  an  up-to-date  definition  of  automatic  training  system  (ATS).  There  is  also  proposed  the  organization  of  automatic  training  of  fuelling  machine  operators  using  three-tiered  architecture  as  well  as  the  role  of  specific  elements  of  this  architecture  during  training  process.

Ключевые  слова:  перегрузочная  машина,  профессиональное  обучение,  автоматизированная  обучающая  система,  трехзвенная  архитектура.

Keywords:  fuellingmachine,  vocationaltraining,  automatic  training  system,  three-tiered  architecture

Проблема  обучения  операторов  перегрузочных  машин  является  актуальной,  т.  к.  работы,  связанны  с  перемещением  грузов,  востребованы  во  многих  отраслях  экономики  России,  а  также  в  сфере  обороны  страны,  и  являются  достаточно  трудоемкими. 

Автоматизированное  обучение  с  использованием  компьютерных  тренажеров  используется  при  обучении  специалистов  во  многих  отраслях  экономики,  где  обучение  на  реальном  оборудовании  на  первых  этапах  является  сложным,  опасным,  неэффективным. 

В  настоящее  время  на  кафедре  информационных  технологий  и  автоматизированных  систем  (ИТАС)  Пермского  национального  исследовательского  политехнического  университета  (ПНИПУ)  выполняются  научно-исследовательские  работы  по  созданию  нового  класса  тренажеров  операторов  перегрузочных  машин  —  компьютерных  тренажеров.  В  рамках  данных  научно-исследовательских  работ  достаточно  детально  рассмотрены  вопросы  математического  моделирования  физических  процессов  [1],  3D-моделирования  [3],  разработки  аппаратного  обеспечения  [6],  тестирования  знаний  обучаемых  [4],  оценки  умений  и  навыков  обучаемых  в  ходе  выполнения  упражнений  на  тренажере  [5]  и  т.  д. 

Однако,  как  следует  из  сказанного  выше,  были  рассмотрены  лишь  отдельные  аспекты  автоматизированного  обучения  операторов  перегрузочных  машин.  Поэтому  важной  задачей  является  построение  архитектуры  автоматизированной  обучающей  системы  (АОС)  операторов  перегрузочных  машин  в  целом  (с  точки  зрения  современного  понимания  термина  «АОС»)  и  определение  функциональных  возможностей,  которые  будут  предоставлены  обучаемому  и  инструктору  благодаря  использованию  данной  архитектуры. 

В  настоящее  временя  под  автоматизированной  обучающей  системой  (АОС)  понимают  организованный  на  базе  ЭВМ  комплекс  средств  технического,  лингвистического,  учебно-методического  и  программного  обеспечения,  предназначенный  для  диалогового  учебного  взаимодействия  и  образующий  программную  оболочку,  приспособленную  для  заполнения  учебным  материалом  пользователем-непрограммистом  [2].

Рассмотрим  организацию  обучения  с  помощью  предложенной  трехзвенной  архитектуры  АОС  операторов  перегрузочных  машин  и  роль  отдельных  составляющих  этой  архитектуры  в  процессе  обучения.

Изначально  разрабатывается  база  данных,  содержащая  множество  учебных  модулей.  Для  каждого  обучаемого  при  прохождении  учебного  курса  генерируется  индивидуальная  траектория  обучения  в  зависимости  от  результатов  входного  контроля  знаний,  умений  и  навыков  (ЗУН),  предпочтений  обучаемого,  его  будущей  специализации  (крановщик,  стропальщик  и  т.  п.)  и  т.  п.  Со  временем  траектория  может  перестраиваться,  в  зависимости  от  результатов  обучения.  Индивидуальная  траектория  обучения  —  это  последовательность  модулей,  которые  нужно  изучить  для  овладения  компетенциями.

Автоматизированный  учебный  курс  оператора  перегрузочной  машины  может  быть  разбит  на  три  этапа  (теоретический,  практический  статический  и  практический  динамический),  для  каждого  из  которых  характерен  определенный  тип  учебных  модулей.

Теоретический  этап  обучения  состоит  из  теоретических  модулей.  Каждый  их  таких  модулей  представляет  собой  некоторую  новую  информацию  по  изучаемой  теме,  представленную  в  виде  текста,  изображений,  видеофрагментов,  и  тест  на  проверку  знаний,  содержащий,  как  правило,  задания  закрытого  типа  и  задания  на  установление  правильной  последовательности.  Цель  данного  этапа  —  получение  первоначальных  знаний  о  перегрузочной  машине  и  принципах  работы  на  ней  (назначение,  внешний  вид  и  месторасположение  на  машине  различных  устройств;  техника  безопасности  при  подготовке  к  перегрузочным  работам  и  во  время  перегрузочных  работ  и  т.  п.).

Практический  статический  этап  обучения.  Цель  данного  этапа  —  получение  знаний  о  работе  как  с  отдельными  устройствами  перегрузочной  машины  (например,  управление  пультом  крановщика,  включение  станции  питания),  так  и  выполнении  определенных  технологических  операций  в  целом  (например,  погрузка  единицы  груза,  разгрузка  единицы  груза). 

Практический  динамический  этап  обучения  состоит  из  практических  модулей,  каждый  из  которых  представляет  собой  выполнение  определенной  упражнения  с  использованием  имитаторов  реальных  органов  управления  перегрузочным  процессом  (пультов)  и  3D-графики  с  целью  приобретения  обучаемым  первоначальных  умений  и  навыков.  Упражнение  соответствует  выполнению  какого-либо  технологического  процесса  на  реальной  машине  (например,  погрузки  единицы  груза,  разгрузки  единицы  груза  и  т.  п.)

Опишем  роль  различных  элементов  трехзвенной  архитектуры  в  процессе  обучения: 

1.Сервер  базы  данных  хранит  учебные  модули,  результаты  работы  обучаемого  и  т.  д.

2.Сервер  приложений  фактически  осуществляет  управление  процессом  обучения  (формирует  индивидуальную  траекторию  обучения;  в  соответствии  с  траекторией  предоставляет  обучаемому  необходимые  модули  из  базы  данных;  управляет  ходом  тестирования  знаний  обучаемого;  управляет  ходом  выполнения  упражнения;  анализирует  результаты  выполнения  обучаемыми  тестов  и  упражнений  и  выдает  инструктору  соответствующие  рекомендации).

3. Клиенты:

·Персональный  компьютер  (ПК)  обучаемого,  предназначенный  для  прохождения  обучаемым  теоретического  этапа  и  практического  статического  этапа.

·ПК  обучаемого,  предназначенный  для  прохождения  обучаемым  практического  динамического  этапа.  К  данному  персональному  компьютеру  должны  быть  предъявлены  повышенные  требования  для  возможности  создания  высокого  уровня  подобия  синтезируемого  изображения  оригиналу  и  высокого  уровня  соответствия  синтезируемого  звукового  окружения;

·ПК  инструктора  обеспечивает  инструментальную  среду  для  создания  упражнений,  тестовых  заданий  и  для  анализа  учебного  материала  и  успеваемости  обучаемых  и  т.  д.

Таким  образом,  была  предложена  организация  автоматизированного  обучения  операторов  перегрузочных  машин  с  помощью  трехзвенной  архитектуры  и  роль  отдельных  составляющих  этой  архитектуры  в  процессе  обучения.

Изложенные  выше  результаты  были  использованы  в  рамках  НИР  №  2010/293  от  19  августа  2010  г.,  выполняемых  кафедрой  ИТАС  ПНИПУ  для  ОАО  «Мотовилихинские  заводы»  (г.  Пермь).

Список  литературы:

1. Долгова  Е.В.,  Файзрахманов  Р.А.,  Курушин  Д.С.,  Кротов  Л.Н.,  Федоров  А.Б.,  Хабибуллин  А.Ф.,  Шилов  В.С.,  Ромин  Е.А.,  Бакунов  Р.Р.,  Бикметов  Р.Р.,  Полевщиков  И.С.  «Моделирование  динамики  перемещения  груза  в  компьютерном  тренажере  погрузочно-разгрузочного  устройства  /  Вестник  МГОУ,  серия  «Физика-математика»,  №  2,  2012.
2. Карпова  И.П.  Исследование  и  разработка  подситемы  контроля  знаний  в  распределенных  автоматизированных  обучающих  системах:  дис.  канд.  тех.  наук:  05.13.13.  —  М.,  2002.
3. Файзрахманов  Р.А.,  Бакунов  Р.Р.,  Мехоношин  А.С.  Создание  трехмерных  моделей  для  системы  визуализации  тренажерного  комплекса  //  Вестник  ПГТУ.  Электротехника,  информационные  технологии,  системы  управления.  —  2011.  —  №  5.  —  С.  62—69.
4. Файзрахманов  Р.А.,  Курушин  Д.С.,  Рустамханова  Г.И.,  Слаутин  Ю.А.,  Полевщиков  И.С.  Разработка  требований  к  составлению  тестовых  вопросов  для  курсантов,  обучающихся  на  тренажерном  комплексе  //  Вестник  ПГТУ.  Электротехника,  информационные  технологии,  системы  управления.  —  2011.  —  №  5.  —  С.  161—167.
5. Файзрахманов  Р.А.,  Полевщиков  И.С.  Оценка  качества  выполнения  упражнений  на  компьютерном  тренажере  перегрузочной  машины  с  использованием  нечетких  множеств  //  «Инженерный  Вестник  Дона»,  2012,  №  4.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4t1y2012/1265  (Доступ  свободный)  —  Загл.  с  экрана.  —  Яз.  рус.
6. Файзрахманов  Р.А.,  Федоров  А.Б.  Разработка  аппаратной  части  тренажера  оператора  портального  крана  //  Вестник  ПГТУ.  Электротехника,  информационные  технологии,  системы  управления.  —  2010.  —  №  4.  —  С.  119—123.