КОМПЬЮТЕРНЫЙ ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ ОПЕРАТОРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

В последнее время, подготовка персонала привлекает все больше внимания руководства организаций. От качества подготовки зависит успешность любой фирмы, соответственно разрабатываются и внедряются различные технологии, системы обучения персонала, как для оценки текущего уровня подготовки оперативного персонала, так и для его повышения. На практике применяются различные виды обучения: инструктажи, мастер-классы, тренинги, обучение с применением компьютерных тренажеров и стендов.

Компьютерные тренажеры или симуляторы — это имитаторы, компьютерные или механические, которые управляют каким-либо процессом, аппаратом или транспортным средством. Можно также сказать что, компьютерный тренажер — это средство эффективного обучения, с помощью которого можно повысить его качество.

Актуальность разработки компьютерных тренажеров заключается в двух трендовых тенденциях последних лет. Во-первых, ощущается потребность качественного улучшения подготовки операторского персонала, которая вызвана постоянным усложнением технологических процессов и появлением новых информационных систем управления. Во-вторых, постоянно движущиеся вперед информационные технологии, которые создают отличную возможность для создания новых систем для тренировки на компьютерном тренажере, превосходящих по эффективности все известные формы обучения, включая не всегда доступные и потенциально опасные тренировки на реальных объектах.

Для оперативного персонала выгодно то, что большую часть рабочего времени он проводит в комфортабельных условиях, так как системы АСУ ТП исключают его из активной производственной деятельности. Такой характер труда приводит к тому, что квалификация работника приобретается через 3—5 лет работы на одном рабочем месте и надежность работы оперативного персонала постепенно теряется. В то же время деятельность операторов связана с восприятием большого объема информации, многие решения приходится принимать в условиях повышенного риска за короткий промежуток времени для реализации. На производстве ответственность за результат деятельности оператора очень высока, поэтому при подготовке персонала необходимо четко формировать знания и навыки для управления технологическими процессами, как в аварийных и нормальных условиях. Компьютерный тренажер помогает оперативному персоналу не только быстро среагировать, но и оперативно принять решения и реализовать их.

В основе обучения с использованием компьютерного тренажера должно лежать формирование у персонала полной ориентировки в целях, условиях выбора и выполнении профессиональной задачи. Другими словами, у пульта управления объектом должен стоять человек, который обладает профессиональными знаниями и навыками, позволяющими ему оперативно решать возникающие проблемы.

Как же обучать оперативный персонал и каким образом поддерживать необходимый уровень подготовки? Выход из такой ситуации можно найти, задействовав в подготовке персонала современные методики и технологии, например обучающий тренажер. Использование тренажеров для поддержания квалификации персонала на должном уровне способствует своевременному выявлению необходимости повышения профессионального уровня.

Компьютерный тренажер для оператора технологического процесса включает в себя:

• наличие высокоточных математических моделей широкого круга процессов, обладающих ярко выраженной технологической и управленческой спецификой;
• реализацию указанных моделей в режиме имитации (или динамического моделирования) с использованием специальных методов численного решения высокоразмерных систем алгебра — дифференциальных уравнений;
• воссоздание рабочего места обучаемого оператора процесса, подобного (психологически и, отчасти, физически) его рабочему месту в реальном процессе, включая организацию операторского интерфейса и органов управления;
• создание соответствующего рабочего места инструктора обучения, осуществляющего контроль и управление тренингом;
• наличие методической и дидактической базы компьютерного обучения, учитывающей специфику процессов принятия решений, научения и переноса навыков операторами ТП;
• разработку методов анализа и оценки результатов тренинга, методов тарификации и сертификации операторов по результатам обучения на тренажерах.

В процессе разработки компьютерных тренажеров основная сложность состоит в крайней мобильности технологии компьютерного тренинга, в которой каждый элемент системы должен быть смоделирован на высоком уровне. Действительно, обладая совершенными математическими моделями процессов и не решив проблемы их связи с обучаемым оператором в режиме реального времени, невозможно добиться эффективного формирования навыков управления. В то же время, располагая и моделями и мощной аппаратно-программной тренажерной платформой, но, не имея адекватной методики компьютерного тренинга, нельзя рассчитывать на закрепление и перенос приобретаемых навыков и умений в реальную практику.

Другая проблема, состоит в том, что обучающие компоненты, тренажерных систем нельзя искать только в технических рамках, потому что формирование, закрепление и положительный перенос приобретаемых навыков определяется, прежде всего, степенью подобия деятельности оператора в технологическом процессе. Вместе с тем существует определенный разрыв между разработками в области моделирования динамических процессов, создания пользовательских интерфейсов и средств поддержки инструктирования, с одной стороны, и, когнитивными исследованиями механизмов формирования и переноса навыков — с другой.

Под когнитивным подходом к исследованию человеко-машинного взаимодействия понимают установку на выявление механизмов восприятия и расшифровки информации, получаемой человеком от технической системы, а также переработки этой информации в процессе принятия решений.

В этих условиях теоретически обоснованная постановка и решение задачи построения типового технологического процесса, оптимально сочетающего стандартные и уникальные компоненты системы, а также создание методологии компьютерного тренинга операторов, представляются весьма актуальными.

Чтобы создать качественно новые системы подготовки операторского персонала технологических процессов, естественно, нужно изучить методы исследования, которые базируются на использовании аппарата математического моделирования процессов и аппаратов химико-технологического типа, теории автоматического управления, теории искусственного интеллекта, методов когнитивного инжиниринга и статистической обработки данных.

Научная новизна проделанной работы по внедрению компьютерных тренажеров состоит в том, что: дано содержательное определение, выявлен состав и исследована спецификация технологического процесса в сравнении с тренажерными системами в других отраслях; поставлена задача разработки типового технологического процесса; разработана типовая модель системы управления, включающая основные элементы реальных систем управления процессами — исполнительные механизмы, средства измерения и преобразования информации.

Практическая ценность полученных результатов от компьютерных тренажеров подтверждается их использованием при создании и внедрении более 60 тренажерных моделей в рамках десяти тренажерных проектов на крупнейших отечественных технологических площадках.

Например, в ООО «Энергоавтоматика» разработан тренажер оператора магистрального продуктопровода, который имитирует функционирование всего продуктопровода, системы измерения, обработки и передачи информации. Математический модуль тренажера моделирует функционирование продуктопровода, системы измерения и датчиков, алгоритмы обработки информации в контроллерах нижнего уровня, процесс передачи данных по каналам связи и функционирование базы данных верхнего уровня. Этот тренажер функционирует совместно с системой управления на базе MicroSCADA германской фирмы ABB. Собственно, у данной компании есть также разработки совместно с другими SCADA: MOTOROLA SCADA, MMG SCADA, Infinity SCADA.

В Калининграде существует «Отраслевой научно-тренажерный центр». Центром разработаны АСУ и тренажеры-имитаторы по бурению, добыче газа, транспорту, переработке газа и газового конденсата, нефтегазопереработке, распределению газа. По транспорту газа создано более тридцати тренажеров-имитаторов АСУ, одним из которых является АСУ «Эксплуатация линейной части магистрального трубопровода».

В заключение всего вышесказанного, можно отметить, что разработанные тренажеры, их информационное, математическое, программное и методическое обеспечение позволяют резко удешевить и повысить качество обучения операторов технологических процессов, и, таким образом, увеличить отдачу от компьютерного тренинга.