(57)【要約】【課題】生産環境のための操作者訓練装置、訓練シミュレータを用いた訓練方法を提供する。【解決手段】操作者訓練装置は、教官が使用するためのインストラクターツールキットと、生産環境のための生産設備シミュレーションを実施する生産設備シミュレーションモデルと、訓練生が使用するための少なくとも１つの操作者コンソールと、教官および／または訓練生の応答を記憶する記憶装置とを含み、インストラクターツールキットは監視モジュールと評価モジュールと中央コントローラとを含む。訓練方法は、シミュレーションプログラムを読み出して実行し、教官のシミュレーションを実施し、シミュレーションに従って正しい回復措置を実演し、シミュレーションに応答して応答指標を生成し、記憶装置に応答指標を記憶し、１人の訓練生についてシミュレーションを開始し、教官の応答を検索および表示し、シミュレーションの実施中に訓練生の応答と比較することを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
教官が使用するためのインストラクターツールキットと、
生産環境のための生産設備シミュレーションを実施する生産設備シミュレーションモデルと、
訓練生が使用するための少なくとも１つの操作者コンソールと、
教官および／または訓練生の応答を記憶する記憶装置と、
を含み、
前記インストラクターツールキットは監視モジュールと評価モジュールと中央コントローラとを含む生産環境のための操作者訓練装置。
【請求項２】
前記評価モジュールは、教官および／または訓練生からの応答を検索する検索部、および、教官および訓練生からの応答を比較する比較部をさらに含む請求項１に記載の生産環境のための操作者訓練装置。
【請求項３】
前記比較部は基準テーブルをさらに含み、
前記基準テーブルは訓練生の応答が比較される教官の応答指標または基準の応答指標を含む請求項２に記載の生産環境のための操作者訓練装置。
【請求項４】
前記評価モジュールはシミュレーションの間に訓練生にメッセージを与えるメッセージ部をさらに含む請求項１から３のいずれか１項に記載の生産環境のための操作者訓練装置。
【請求項５】
前記メッセージ部は訓練生のシミュレーションの間に表示されるメッセージを教官が入力することを可能とする入力手段をさらに含む請求項４に記載の生産環境のための操作者訓練装置。
【請求項６】
前記入力手段はダイアログボックスである請求項５に記載の生産環境のための操作者訓練装置。
【請求項７】
前記評価モジュールは訓練生の得点を一覧表にする得点部をさらに含む請求項１から６のいずれか１項に記載の生産環境のための操作者訓練装置。
【請求項８】
前記得点部は教官の応答と訓練生の応答との間の差を比較する請求項７に記載の生産環境のための操作者訓練装置。
【請求項９】
前記得点部は基準の応答と訓練生の応答との間の差を比較する請求項７に記載の生産環境のための操作者訓練装置。
【請求項１０】
前記得点部は訓練生の結果の得点を一覧表にする作表手段をさらに含む請求項７から９のいずれか１項に記載の生産環境のための操作者訓練装置。
【請求項１１】
前記評価モジュールは警報部をさらに含む請求項１から１０のいずれか１項に記載の生産環境のための操作者訓練装置。
【請求項１２】
前記警報部はトリガ手段の形態である請求項１１に記載の生産環境のための操作者訓練装置。
【請求項１３】
前記トリガ手段は訓練生のシミュレーションの間に予め定められたメッセージの表示を引き起こす請求項１２に記載の生産環境のための操作者訓練装置。
【請求項１４】
前記トリガ手段は教官によって起動される請求項１２に記載の生産環境のための操作者訓練装置。
【請求項１５】
前記トリガ手段は教官の応答指標と訓練生の応答指標との間の差が予め定められた限度を超えたときに起動される請求項１２に記載の生産環境のための操作者訓練装置。
【請求項１６】
シミュレーションプログラムを読み出して実行し、教官のシミュレーションを実施し、前記シミュレーションに従って正しい回復措置を実演するステップと、
前記シミュレーションに応答して応答指標を生成するステップと、
記憶装置に前記応答指標を記憶するステップと、
少なくとも１人の訓練生について前記シミュレーションを開始するステップと、
教官の応答を検索および表示するステップと、
前記シミュレーションの実施中に訓練生の応答を教官の応答と比較するステップと、
を含む訓練シミュレータを用いた訓練方法。
【請求項１７】
訓練生のシミュレーションの間に指示のためのメッセージを与えるステップをさらに含む請求項１６に記載の訓練方法。
【請求項１８】
訓練生の応答に従って得点を与えるステップをさらに含む請求項１６または１７に記載の訓練方法。
【請求項１９】
訓練生の応答が許容可能な範囲内の応答指標とならないときに教官に警報を発するステップをさらに含む請求項１６から１８のいずれか１項に記載の訓練方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シミュレーションされる生産環境において新人の操作者を訓練するための操作者訓練装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的な生産設備において、フィールド制御機器を用いて生産工程のパラメータが測定される。これらのフィールド制御機器は、生産工程を通して、重要なパラメータおよび重要でないパラメータを測定する。従って、生産工程を通して、これらのフィールド制御機器の監視および制御は重要である。生産設備の操作者は、フィールド制御機器が故障し、または、これらの機器から得られるパラメータが生産工程における異常を示すとき、正しい回復措置を識別および喚起するように正しく訓練されていることが必要である。
【０００３】
操作者を訓練するために採用されている現在の方法は、訓練シミュレータの使用を含む。
現在の方法において、教官（trainer）のシミュレーションの実行中に、まず正しい回復措置を実演することによって教官が訓練を実施する。採用された回復措置または操作に応答してフィールド制御機器から受信されたパラメータ値は、視覚的に、例えば傾向グラフ（trend graph）で提示される。従って、教官の実演によって生成された傾向グラフは、‘正しい’傾向グラフまたは基準の傾向グラフを反映し、これにならって訓練生（trainee）の成果が評価される。この傾向グラフは、シミュレーションモデルにおいてある変数またはいくつかの変数を監視することによって、生成することが可能である。
【特許文献１】米国特許第４，６２９，４３０号明細書
【特許文献２】米国特許第６，８２３，２８０号明細書
【特許文献３】米国特許第４，７１８，０２５号明細書
【特許文献４】米国特許第５，２２６，１１８号明細書
【特許文献５】米国特許第５，２５７，２０６号明細書
【特許文献６】米国特許第５，４４０，４７８号明細書
【特許文献７】米国特許第５，７６８，１４８号明細書
【特許文献８】米国特許第６，２２９，５３６号明細書
【特許文献９】米国特許第７，０２３，４４０号明細書
【特許文献１０】加国特許第２，１８９，３３１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
教官が実演を完了した後、訓練生は、同じシミュレーションモデルを開始し、先立って実演された応答を模倣する。従って、教官の傾向グラフの形状と比較した訓練生の傾向グラフの形状が訓練生の成果を表わす。言い換えると、教官と訓練生の傾向グラフの間の差の程度が訓練生の成果を反映する。しかしながら、訓練生の成果は、シミュレーションが終了した後にのみ評価することができる。訓練生は、誤って行われた応答を訂正するために再びシミュレーションモジュール全体を通して実施しなければならないので、時間の効率が悪い。
【０００５】
さらに、米国特許第４，６２９，４３０号明細書および米国特許第６，８２３，２８０号明細書に見られるように、訓練生のシミュレーションの実施中に、訓練生の傾向グラフを教官の‘正しい’傾向グラフとリアルタイムに比較することはできない。従って、誤りまたは間違った応答は即座に訂正することができない。
先行技術において、傾向の履歴を保存または読み出し、または、２つまたはより多くの傾向グラフの表示および比較を可能とする利用可能な手段は今のところ存在しない。米国特許第４，７１８，０２５号明細書、米国特許第５，２２６，１１８号明細書、米国特許第５，２５７，２０６号明細書、米国特許第５，４４０，４７８号明細書、米国特許第５，７６８，１４８号明細書、米国特許第６，２２９，５３６号明細書、米国特許第７，０２３，４４０号明細書、加国特許第２，１８９，３３１号明細書に見られるように、利用可能な手段は今のところリアルタイムなシステムに限られる。
【０００６】
図１は教官によって実行される方法の例を表わす。教官は、まず、傾向グラフを形成するために監視される変数を設定し、そして、シミュレーションモデルを開始する。監視される変数は、シミュレーションモデルとしての傾向グラフを形成するためにリアルタイムで保存される。シミュレーションが終了すると、教官は、教官の応答の傾向グラフを形成する変数の値の履歴を読み出す。
【０００７】
上記課題の１つまたは全てを改善することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの態様によれば、教官が使用するためのインストラクターツールキットと、生産環境のための生産設備シミュレーションを実施する生産設備シミュレーションモデルと、訓練生が使用するための少なくとも１つの操作者コンソールと、教官および／または訓練生の応答を記憶する記憶装置と、を含み、前記インストラクターツールキットは監視モジュールと評価モジュールと中央コントローラとを含む生産環境のための操作者訓練装置が提供される。
好ましくは、前記評価モジュールは、教官および／または訓練生からの応答を検索する検索部、および、教官および訓練生からの応答を比較する比較部をさらに含む。
より好ましくは、前記比較部は基準テーブルをさらに含み、前記基準テーブルは訓練生の応答が比較される教官の応答指標または基準の応答指標を含む。
【０００９】
第２の実施形態において、前記評価モジュールはシミュレーションの間に訓練生にメッセージを与えるメッセージ部をさらに含む。
好ましくは、前記メッセージ部は訓練生のシミュレーションの間に表示されるメッセージを教官が入力することを可能とする入力手段をさらに含む。
より好ましくは、前記入力手段はダイアログボックスである。
【００１０】
第３の実施形態において、前記評価モジュールは訓練生の得点を一覧表にする得点部をさらに含む。
好ましくは、前記得点部は教官の応答と訓練生の応答との間の差を比較する。
より好ましくは、前記得点部は基準の応答と訓練生の応答との間の差を比較する。
変形において、前記得点部は訓練生の結果の得点を一覧表にする作表手段をさらに含む。
【００１１】
第４の実施形態において、前記評価モジュールは警報部をさらに含む。
好ましくは、前記警報部はトリガ手段の形態である。
より好ましくは、前記トリガ手段は訓練生のシミュレーションの間に予め定められたメッセージの表示を引き起こす。
好ましくは、前記トリガ手段は教官によって起動される。
好ましくは、前記トリガ手段は教官の応答指標と訓練生の応答指標との差が予め定められた限度を超えたときに起動される。
【００１２】
本発明のもう１つの態様によれば、シミュレーションプログラムを読み出して実行し、教官のシミュレーションを実施し、前記シミュレーションに従って正しい回復措置を実演し、前記シミュレーションに応答して応答指標を生成し、記憶装置に前記応答指標を記憶し、少なくとも１人の訓練生について前記シミュレーションを開始し、教官の応答を検索および表示し、前記シミュレーションの実施中に訓練生の応答を教官の応答と比較することを含む、訓練シミュレータを用いた訓練方法が提供される。
第２の実施形態において、前記方法は、訓練生のシミュレーションの間に指示のためのメッセージを与えることをさらに含む。
第３の実施形態において、前記方法は、訓練生の応答に従って得点を与えることをさらに含む。
第４の実施形態において、前記方法は、訓練生の応答が許容可能な範囲内の応答指標とならないときに教官に警報を発することをさらに含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明がより十分に理解されるように、添付図面を参照して、単に例として本発明の実施形態を説明する。
各々の実施形態および変形において、単に明細書の理解を容易にするため、類似の構成要素について同様な参照符号を使用した。
ここで、本発明の好ましい実施形態を詳細に参照する。本発明の例は添付図面に表わされている。本発明は好ましい実施形態とともに説明されるが、本発明をこれらの実施形態に限定することを意図するものではないと理解すべきである。一方、本発明は、特許請求の範囲によって定義される本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る、代替、変形、および均等物を含むことを意図する。さらに、本発明の続く詳細な説明において、本発明の十分な理解を与えるために、多数の具体的な詳細が記載される。しかしながら、本発明がこれらの具体的な詳細なしに実施可能であることは、この技術分野の当業者に明らかである。また、本発明の態様を不必要に不明瞭にしないように、周知の方法、手順、構成要素、特徴は、詳細には説明しない。
【００１４】
本発明は、生産環境において操作者の訓練に使用するための操作者訓練システム（Operator Training System（ＯＴＳ））の形態における、生産環境のための操作者訓練装置に関する。本発明によれば、図２に表わされているように、訓練シミュレータまたは操作者訓練システム（ＯＴＳ）が設けられる。ＯＴＳは、教官が使用するためのインストラクターツールキット（Instructor Tool Kit（ＩＴＫ））１００、生産設備シミュレーションモデル２０、訓練生が使用するための少なくとも１つの操作者コンソール３０、ＯＴＳ中央コントローラ４０を含む。ＯＴＳ中央コントローラ４０は個々のＯＴＳモジュールの実行を調整し、それらの間のデータ交換を補助する。ＩＴＫ・１００は、訓練セッションの実行において教官を補助するＧＵＩ（グラフィカルユーザインタフェース）である。操作者コンソール３０は、生産設備シミュレーションモデル２０における機器またはフィールド制御機器を取り扱う訓練生の入力が与えられる。
【００１５】
インストラクターツールキット１００は、監視モジュール１１０、評価モジュール１２０、ＩＴＫ中央コントローラ１３０を含み、インストラクター可変部または誤動作部１４０等のモジュールさらに有することが可能である。ＩＴＫ中央コントローラ１３０は、ＯＴＳ中央コントローラ４０だけでなく個々のＩＴＫモジュールと通信し、これらのモジュールの間で情報の共有を可能とする。監視モジュール１１０は、生産設備シミュレーションモデル２０における変数の傾向グラフを提供する。評価モジュール１２０は、訓練生のスキルレベルの評価において教官を補助する。
【００１６】
操作者コンソール３０は、ＩＴＫ・１００がインストールされた１つのコンピュータと異なるコンピュータにインストールされ、教官と訓練生は、表示および機能の異なる集合を有することが可能である。システムは、教官および訓練生の応答を記憶するためにハードディスクの形態の記憶装置５０をさらに含む。
記憶装置５０は、教官および訓練生の応答指標の記憶およびその後の検索を可能とする。このシステムは、教官が彼の応答指標を訓練生のそれと動的に比較することを可能とし、（訓練生による間違いのために必然的に）応答指標におけるどのような不一致もリアルタイムで強調表示することが可能である。また、これは、教官が、訓練生の誤りを直ちに改めることを可能とする。このように訓練はより効果的となる。
その代わりに、ＯＴＳは分散制御システム（Distributed Control System（ＤＣＳ））に接続され、訓練生はＤＣＳの端末で作業することが可能である。ＤＣＳはトレンドグラフを表示することが可能である。
【００１７】
図３は、トレンドグラフ２１１の形態で応答指標２１０の例を表わし、トレンドグラフ２１１は記憶装置に記憶され、その後に検索することが可能である。
【００１８】
評価モジュール１２０の第１の実施形態が図４に表わされている。評価モジュール１２０は、検索部１２１、比較部１２２を含む。検索部１２１は、応答指標を形成するために、教官および／または訓練生からの応答を検索する。訓練生の応答指標は、教官の応答指標と比較され、教官は、訓練生の成果を確定することが可能である。所望の期間の間の訓練生のリアルタイムな参照指標は、ディスプレイに表示することが可能である。一例において、教官はシミュレーションを終わりまでやり通し、教官の応答指標を形成するために評価モジュール１２０の検索部１２１によって彼の応答が検索される。教官の応答指標は評価モジュール１２０内に記憶され、基準テーブルに記憶されることが可能であり、それに対して訓練生の応答が比較されることが可能である。教官の応答指標がない場合には、基準テーブルは、基準の応答指標を記憶することが可能であり、それに対して訓練生の応答が比較されることが可能である。
【００１９】
図５に表わされている評価モジュール１２０の第２の実施形態において、評価モジュール１２０は、メッセージ部１２３の形態で、訓練生のシミュレーションの間に予め定められたメッセージを表示する手段をさらに含む。メッセージ部１２３は、訓練生のシミュレーションの間に表示されるメッセージを教官が入力することを可能とする入力手段をさらに含む。本発明によれば、入力手段は、図６に表わされているようなダイアログボックスである。この実施形態において、訓練生のコンソールにおける表示の例が図７に表わされている。
【００２０】
図８に表わされている評価モジュール１２０の第３の実施形態において、評価モジュール１２０は、訓練生の得点を一覧表にする得点部１２４をさらに含む。比較部１２２は、訓練生の応答指標と教官の応答指標とを比較する。比較部１２２は、教官の応答と訓練生の応答との間の差を比較および算出するために、シミュレーションの間、予め定められた各々の区間において、または、訓練生からの応答が要求されるときに、応答指標の値を比較する。比較部１２２の変形において、基準テーブルが、シミュレーションを通して教官の応答指標と訓練生の応答指標との間の少なくとも１つの許容可能な差の範囲を提供する。この基準テーブルは、得点の形式で、応答指標における差がどのようであるかを定量化し、訓練生の結果の得点を一覧表にする作表手段を提供する。比較の表示の例が図９に表わされ、これは教官２１１および訓練生２１２の応答指標２１０を表わす。差の程度は、訓練生の成果を示す。
【００２１】
本発明の第４の実施形態において、評価モジュール１２０は、図１０に表わされているように、予め定められたメッセージの表示を引き起こすトリガ手段の形態で警報部１２５をさらに提供する。トリガ手段は、訓練生のシミュレーションの間の区間において予め定められたメッセージの表示を引き起こすことが可能である。このトリガ方法は、指示のためのメッセージに好適であり、それによって、訓練生のコンソールに表示されるメッセージの特性または内容は、訓練生のシミュレーションの間に訓練生を誘導する。
【００２２】
変形において、訓練生の応答が間違っているときにトリガ手段が起動される。例えば、訓練生の応答指標が予め定められた限度を超えている値を示すとき、または、教官の応答指標と訓練生の応答指標との間の差が予め定められた限度を超えている場合である。このトリガ方法は、訓練生に表示される是正のメッセージに好適である。もう１つの変形において、トリガ手段は、訓練生の誤りを改めるために教官が即座の措置をとることができるように、訓練生の不正確な応答に対して教官に注意を喚起するために教官のコンソールに表示を引き起こすことが可能である。
さらにもう１つの変形において、トリガ手段のトリガ条件は教官によって操作される。
【００２３】
変形において、表示は、所望の期間の間の訓練生の得点を含む。この変形において、教官は、所望の期間を定義する開始時刻および終了時刻を入力することが可能であり、この所望の期間に関する得点が算出される。教官のコンソールにおける表示例が図１１に表わされている。この表示例において、教官は、“評価モジュールに結果を送信”をチェックして、表示、応答指標、および記憶装置５０の間の通信を生じさせることによって、訓練生の結果を記憶することを決定することが可能である。
【００２４】
本発明の第２の態様によれば、先行技術の訓練シミュレータまたは操作者訓練システム（ＯＴＳ）を使用することによって訓練生を教育する方法が提供される。図１２に表わされている第１の実施形態は、教官のコンソールにおいてシミュレーションプログラムを読み出して実行し、シミュレーションプログラムへの正しい回復措置を実演し、シミュレーションに応答して応答指標を生成し、記憶装置に応答指標を記憶し、回復措置を実施するために少なくとも１人の訓練生についてシミュレーションを再開し、教官の応答を検索および表示し、シミュレーションの実施中に訓練生の応答を教官の応答と比較するステップを含む。
【００２５】
さらなる実施形態において、シミュレーションの間に応答指標に関して教官は訓練生の応答を表示し、訓練生の応答指標を教官の応答指標と比較する。シミュレーションへの正しい応答は、教官の応答指標における形態に必然的に導く。従って、訓練生のスキルレベルの測定は、教官の応答指標と訓練生の応答指標との間の差に反比例する。本発明は、訓練生のシミュレーションのセッションの終了前に、教官が、訓練生によって起こされる誤りを抑制することを可能とする手段を提供する。
【００２６】
本発明の第２の実施形態において、前記方法は、訓練生のシミュレーションの間にメッセージを与えることをさらに含む。好ましくは、メッセージはシミュレーションの間に訓練生を補助する指示または誘導のためのメッセージであり、この方法は図１３に表わされている。
【００２７】
図１４に表わされている第３の実施形態において、本方法は、訓練生の応答を教官の応答と比較し、その後に訓練生の得点を与えることをさらに含む。
得点は、教官の応答指標と訓練生の応答指標との間の差の値の視覚的な比較によって与えることが可能である。変形において、得点は、教官の応答指標と訓練生の応答指標との間の差の絶対値の測定が訓練生の得点を与えるという点において得点はシステム生成される。もう１つの変形において、応答の各々に予め定められた重み付けが与えられ、訓練生の応答指標と教官の応答指標との間の差と重み付けとの積として得点が算出される。
【００２８】
図１５に表わされている第４の実施形態において、本方法は、教官の応答の許容可能な範囲内である応答指標とならなかった応答を訓練生が与えたことを教官に警報を発することをさらに含む。
実施形態において、応答指標はトレンドグラフである。
【００２９】
本発明の実施形態は、単に例として提示され、特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲内で修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】先行技術の訓練方法を表わす。
【図２】本発明の装置を表わす。
【図３】本発明の応答指標の例を表わす。
【図４】評価モジュールの装置の第１の実施形態を表わす。
【図５】評価モジュールの装置の第２の実施形態を表わす。
【図６】本発明において使用されるダイアログボックスを表わす。
【図７】本発明の訓練生のコンソールにおける表示例を表わす。
【図８】評価モジュールの装置の第３の実施形態を表わす。
【図９】教官および訓練生の応答指標の比較表示を表わす。
【図１０】評価モジュールの装置の第４の実施形態を表わす。
【図１１】所望の期間の間における訓練生の得点の教官のコンソールへの表示例を表わす。
【図１２】本発明の方法の第１の実施形態を表わす。
【図１３】本発明の方法の第２の実施形態を表わす。
【図１４】本発明の方法の第３の実施形態を表わす。
【図１５】本発明の方法の第４の実施形態を表わす。
【符号の説明】
【００３１】
２０  生産設備シミュレーションモデル
３０  操作者コンソール
４０  ＯＴＳ中央コントローラ
５０  記憶装置
１００  インストラクターツールキット
１１０  監視モジュール
１２０  評価モジュール
１３０  ＩＴＫ中央コントローラ
１４０  インストラクター可変部または誤動作部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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