РАЗДЕЛ 2
ФУНКЦИОНАЛЬНО-ИНФОРМАЦИОННАЯ СТРУКТУРА КОМПЬЮТЕРНОГО ТРЕНАЖЕРА
Синтез КТ предполагает определение его функционально-информационной структуры и разработку стандартных компонентов, а также создание методик построения уникальных компонентов тренажера. При этом критерием качества синтезированной системы является подобие процесса обучения процессу реального труда, достигаемое за счет приближения динамики тренажерной модели к динамике реального технологического процесса и адекватного воссоздания реальной среды управления в операторском интерфейсе тренажере. Кроме того, на стадии разработки структуры тренажера должны учитываться принципы компьютеризованного инструкторского обучения.
2.1. Структура тренажерной системы
Разработанная схема модульной компьютерной тренажерной системы (рис.2.1) состоит из трех основных частей: рабочего места оператора, имитатора и автоматизированной системы обучения. Дисплейный модуль выполняет функции систем отображения информации и средств управления технологическим процессом. На экран дисплейного модуля выносятся задания, тексты, информация о ходе технологического процесса с изображением мнемосхем, графики и таблицы. Пакет программ имитации имеет набор моделей для моделирования системы в различных режимах функционирования технологического процесса. Автоматизированная система обучения состоит из генератора заданий, программ контроля и оценки действий обучаемого.
Функциональная структура модульного КТ (рис.2.2), являющаяся блочной и обеспечивающая выполнение всех задач обучения, включает в себя основную управляющую программу, редактор, интерпретатор ввода-вывода,
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОБУЧЕНИЯ
генерацияоценкаситуацийзаданийколичественныекомментариикачественные
ИМИТАТОР
нормальный
режимпускостановаварийные ситуации
мнемосхемы
печать
графикитаблицысистема отображения
информацииорганы
управления
РАБОЧЕЕ МЕСТО ОПЕРАТОРА
Рис. 2.1. Схема компьютерной тренажерной системы
Рис. 2.2. Функциональная структура модульного компьютерного
тренажерного комплекса
базу данных, программу управления обучением и имитатор. Основная управляющая программа определяет порядок выполнения и взаимодействия программ в различных режимах работы тренажера. Пакет программ имитации функционирования технологической системы предназначен для имитации динамических и статических режимов ее работы в условиях нормальной эксплуатации, при пуске и остановках, в различных предаварийных и аварийных ситуациях. Программа управления обучением выполняет управление обучением на двух уровнях: на верхнем уровне определяет порядок выполнения заданий для обучаемого, количество выполненных однотипных заданий и т.п.; на нижнем уровне управление обучением ведется в процессе выполнения задания, определяется необходимость остановки или продолжения выполнения задания, усложнения или упрощения его, изменения темпа выполнения задания, предоставления обучаемому дополнительных поясняющих сообщений и т.п. Программа управления обучением определяет рациональный вариант решения в заданной ситуации и показатели качества работы оператора в ходе выполнения различных заданий, интегральные оценки по заданиям и формирует квалификационные характеристики за цикл обучения. База данных служит для оперативного хранения информации, необходимой для обеспечения функциональных возможностей решающих блоков системы. В базу данных входят данные об обучаемых и обучении, регламентные и текущие параметры, данные характеристик оборудования, задания, обучающие тесты и т.д.
Для выполнения поставленных целей обучения операторов и реализации всех функций работы модульного КТ разработана специализированная экспертная система.
Обычно ключевую роль в реальных приложениях экспертных систем в обучении играют эмпирические знания и эвристики ?45,46?. В отличие от других экспертных систем использование в экспертной системе для обучения операторов чисто эмпирического подхода не является достаточным, что обусловлено рядом причин:
- многие неполадки сопровождаются нестандартными ситуациями, не
обеспеченными предыдущим опытом;
- для новых, реконструированных или переоборудованных предприятий может не быть подходящих экспериментальных знаний;
- знания в области исследования технологических процессов недостаточно сильно формализованы и структурированы.
Последнее обстоятельство позволяет использовать в экспертных системах для обучения операторов технологических процессов результаты математического моделирования. Такого рода экспертные системы называют гибридными. Они наряду с неформальными знаниями специалистов содержат знания, полученные в результате расчетов математического моделирования. Такой подход к решению задач обучения операторов стал возможен благодаря развитию новых информационных технологий ?47,49? и, в первую очередь, благодаря созданию промышленных систем, основанных на знаниях.
Гибридная, объектно-независимая экспертная система, в которой в отличие от существующих экспертных систем наряду со знаниями экспертов содержатся знания, полученные на основе результатов обучения, быстро и просто перестраивается для различного класса технологических объектов и способна к простой реконфигурации. Разработка систем указанного класса имеет целью встроить в программное обеспечение экспертной системы большую часть цикла имитационного моделирования и создание модели "идеального" инструктора. Применение таких систем делает возможным обучение операторов без специальной подготовки в области языков программирования.
Данная гибридная экспе