ПЕРСПЕКТИВНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ В СОЗДАНИИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ОБУЧЕНИЯ СОТРУДНИКОВ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ И СТУДЕНТОВ ХИМИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ

A PROMISING DIRECTION IN THE CREATION OF AUTOMATED TRAINING SYSTEMS FOR EMPLOYEES OF CHEMICAL ENTERPRISES AND STUDENTS OF CHEMICAL SPECIALTIES

Dmitry Knyzev

Graduate student of the institute of Chemical Technologies and Engineering of the Federal state budgetary educational institution of Higher education “Ufa State Petroleum Technical University” (branch in the city of Sterlitamak), Russia, Sterlitamak

Rinat Tykhvatullin

Graduate student of the institute of Chemical Technologies and Engineering of the Federal state budgetary educational institution of Higher education “Ufa State Petroleum Technical University” (branch in the city of Sterlitamak), Russia, Sterlitamak

Sergey Zherebtsov

Graduate student of the institute of Chemical Technologies and Engineering of the Federal state budgetary educational institution of Higher education “Ufa State Petroleum Technical University” (branch in the city of Sterlitamak), Russia, Sterlitamak

Gyuzel Yagafarova

Candidate of Pedagogical Sciences, Associate Professor. Federal state budgetary educational institution of Higher education “Ufa State Petroleum Technical University” (branch in the city of Sterlitamak), Russia, Sterlitamak

Аннотация. Согласно названию, в статье описывается процесс создания тренажера, предназначенного для предоставления студентам химико-технологического профиля и работникам химических предприятий возможности практиковаться и совершенствовать свои профессиональные навыки в использовании систем автоматизированного контроля и управления технологическими процессами. Показано, что важные качества используемых компонентов в процессе обучения дают студентам возможность получить практические навыки, необходимые для их дальнейшей работы, без необходимости использования реального оборудования, которое довольно часто недоступно, или его использование связано с некоторыми трудностями.

Abstract. According to the title, the article describes the process of creating a simulator designed to provide students of chemical and technological profile and employees of chemical enterprises with the opportunity to practice and improve their professional skills in the use of automated control and process control systems. It is shown that the important qualities of the components used in the learning process give students the opportunity to gain practical skills necessary for their further work, without the need to use real equipment, which is often unavailable, or its use is associated with some difficulties.

Ключевые слова: автоматизированные системы обучения, управление, технологии, принципы.

Keywords: automated learning systems, management, technologies, principles.

В XX веке предпринимались многочисленные попытки автоматизировать производственные процессы в различных отраслях промышленности. В 1980-1990-е годы компьютеры стали доступными и получили широкое распространение, что вызвало бурное развитие автоматизированных систем управления технологическими процессами. В настоящее время такие системы широко применяются при автоматизированной сборке (автомобильная, электронная промышленность и т.д.), а также для управления технологическими процессами на химических и энергетических предприятиях.

Современная химическая промышленность активно использует системы автоматизированного управления технологических процессов, значительно повышая качество выпускаемой продукции, а также предоставляя своим сотрудникам удобные и простые в использовании инструменты для контроля технологических процессов и предотвращения чрезвычайных и экстремальных ситуаций. Несомненно, для того, чтобы пользоваться такими системами, персонал должен иметь определенную подготовку.

Сегодня существует множество программного обеспечения, предназначенного для обучения персонала промышленных предприятий – тренажеры, программы для тестирования и так далее. Внедрение таких программных пакетов на предприятии повышает качество подготовки персонала и способствует формированию навыков. Следует отметить, что компьютерное обучение предполагает использование визуальных методов; кроме того, оно очень удобно и просто в использовании. Тренажеры и обучающие программы стали очень популярными в химической и энергетической промышленности с тех пор, как сотрудники на предприятиях такого рода довольно часто в своей работе используются пульты дистанционного управления, эти операции легко выполняются с помощью программ-симуляторов.

Кроме того, применение программ-тренажеров представляется весьма перспективным при обучении студентов в высших учебных заведениях химико-технологического типа.

Для студентов очень важно обладать как теоретическими знаниями, так и практическими навыками, необходимыми для решения определенных производственных задач. Это может быть достигнуто за счет применения систем, имитирующих работу конкретных технологических линий. Таким образом, достигаются две цели: с одной стороны, студенты имеют более глубокое понимание изучаемого материала, так как представление характеристик устройств в динамике часто более информативно, чем текстовые описания и статические иллюстративные материалы; с другой стороны, студенты имеют возможность получить практические навыки, необходимые для их дальнейшей работы, без необходимости использования реального оборудования, которое довольно часто недоступно, или его использование связано с некоторыми трудностями. Очевидно, что в таких случаях использование тренажеров является, практически, уникальным способом дать студентам необходимые знания и навыки.

Перспективным направлением в создании автоматизированных систем обучения сотрудников химических предприятий и студентов соответствующих специальностей является использование SCADAsystem,а также пакет программ ChemStation в качестве среды реализации. С его помощью можно создавать тренажеры, взаимодействие, с помощью которого полностью имитируется работа за пультом управления на реальном производственном предприятии, оснащенном аналогичной системой. Это позволяет стажеру получить навыки, во многом схожие с практической работой на заводе. Еще одним преимуществом SCADAsystems для создания тренажеров является то, что почти все базовые сетевые отчеты интегрированы в системы этого класса, включая TCP/IP.

Разработанные системы включает в себя следующие компоненты:

1. Виртуальный симулятор рабочего места оператора, управляющего работой пигментного устройства.

2. Модуль тестирования обучаемых, обеспечивающий проверку знаний моделируемых технологических процессов и химических технологий в целом.

3. Справочная система, включающая описание моделируемой технологии производства. Учебный модуль представляет собой набор виртуальных инструментов, созданных в системе LabVIEW.

Он состоит из двух основных компонентов: тренажера, предназначенного для отработки действий в случае чрезвычайной ситуации, и тренажера, имитирующего штатную работу технологического контура.

Тренажер представляет собой виртуальный инструмент, предназначенный для улучшения действий персонала в случае чрезвычайной ситуации, созданной на основе существующего Плана локализации чрезвычайной ситуации (PEL) завода. Он представляет собой комплекс, включающий в себя переднюю панель, панель предварительных настроек, подсистемы обработки ответов и вывода результатов тестирования.

Основными особенностями системы “ ” являются:

– соответствие навыков, сформированных с помощью тренажера, навыкам, полученным в процессе трудовой деятельности (это обеспечивается тем фактом, что тренажер основан на существующем PEL который является основным документом, регулирующим поведение ответственных лиц в случае возникновения чрезвычайной ситуации) и, таким образом, обеспечивает идентичность между действиями, которые оператор обязан предпринять в случае реального сбоя, и теми, которые он выполняет во время обучения на тренажере;

– подавление навыков, дающих отрицательный эффект при применении в реальных условиях, когда обучаемый узнает об ошибке или неправильном ответе, что помогает ему избежать подобной ошибки при дальнейшем тестировании;

– возможность варьировать условия тестирования; это обеспечивается двумя временными режимами тестирование и возможность выбора стадии технологического процесса, его условий и вида аварийной ситуации;

– регистрация результатов, необходимых для дальнейшего анализа; они представлены внутри программы в виде диаграммы, показывающей правильные и неправильные ответы, и в виде внешнего файла, содержащего полную информацию о тестировании;

– методическая целесообразность тренажера, охватывающего все возможные варианты возникновения и развития чрезвычайной ситуации, как это предусмотрено в PEL и наборе упражнений для студентов.

Вторым компонентом учебного модуля является система, имитирующая панели управления комбинированных технологических схем Симулятор основан на рабочих режимах изготовления изделий. Органы управления расположены на передней панели тренажера, что позволяет контролировать движение рабочей среды по контуру, работу приводов смесительных устройств, а также индикаторы уровня среды в устройствах. С помощью этого тренажера обучаемый имеет возможность получить навыки управления реальной технологической системой без использования реального оборудования.

Важной особенностью данного тренажера является возможность делать персонал обучение и тестирование удаленно через Интернет с помощью обычного интернет-браузера без установки дополнительного программного обеспечения. Для этого создана интернет-страница , на которой постоянно обновляется изображение передней панели тренажера, на которой отмечены активные зоны, соответствующие его элементам управления. Нажатие на эти зоны с помощью cgi-скрипта превращается в сигналы, которые влияют на симулятор.

С помощью модуля администратора можно создавать тесты и проводить удаленное тестирование в локальной сети. Тест, созданный в системе Knost, представляет собой набор вопросов и несколько вариантов ответов на каждый вопрос. Каждый вопрос может содержать изображение в формате .bmp, сохраненное в тестовом файле. Кроме того, каждый вопрос имеет так называемый максимальный балл, полученный за правильный ответ. Таким образом, можно определить сложность вопроса и его влияние на общий балл.

Набор вопросов вместе с вариантами ответов, охватывающих как общие знания технологии химического производства, так и конкретный производственный процесс, представленный в модуле, хранится в файле теста. Когда тест закончится, файл будет создан;

его название содержит инициалы студента, который прошел тест, и название самого теста. Этот файл можно просмотреть только с помощью программы «ЗнаниеУправление: Администратор». Файл оценки содержит следующую информацию: название тест и фамилия студента, количество вопросов, правильные и неправильные ответы, коэффициент знаний и оценка, выставленная по пятибалльной шкале. Кроме того, экзаменатор может просмотреть ответы, данные студентом.

В дополнение к учебным и тестовым модулям в структуру информационной системы для обучения сотрудников химических предприятий входит справочная система. Он содержит описания технологических процессов, используемых в учебном модуле, а также руководство пользователя по учебным модулям, созданное с помощью системы Macromedia Captivate и представляющий собой интерактивную демонстрацию возможностей тренажера, его элементов управления и принципов работы. Результатом представленной работы является комплексная система, которая содержит модуль тестирования для студентов вузов и сотрудников химических предприятий, предназначенный для выявления уровня знаний технологических процессов, и модуль обучения , позволяющий значительно повысить качество подготовки и переподготовки персонала, добиться более глубокого понимания принципов работы изучаемого оборудования. То применение данной системы позволяет проводить практические занятия, обучая студентов навыкам, необходимым на химических предприятиях, тем самым объединяя университетское образование и реальное производство. Другой важной областью применения данной системы является подготовка и переподготовка персонала химических предприятий, выявление степени их готовности к различным ситуациям, в том числе к чрезвычайным ситуациям.