Виртуальные лаборатории как средство оптимизации дистанционного обучения
Authors: Маклакова Галина Геннадіївна 
Published: March 2022

Развитие информационных технологий позволяет использовать сеть Интернет для существенного повышения эффективности дистанционного обучения путем создания виртуальных лабораторий. Такие лаборатории достаточно просто позволяют реализовать управление промышленным оборудованием и на этой основе строить эффективные системы проведения лабораторных работ в условиях производства.В настоящее время в промышленности широко применяется оборудование с использованием самых современных компьютерных технологий (станки с ЧПУ, робототехнические системы, автоматизированные технологические линии и т.п.). Стоимость такого уникального оборудования достаточно высока. Далеко не все учебные заведения имеют возможность приобретения дорогостоящего оборудования, а вузы, имеющее такое оборудование, заинтересованы в рациональном его использовании. Поэтому задача оптимизации использования в учебных заведениях дорогостоящего уникального оборудования является достаточно актуальной. Представляет практический интерес разработка методов удаленного доступа к высокотехнологичному промышленному оборудованию для более эффективного его использования.Рассмотрим принципы организации виртуальной лаборатории на примере удаленного управления промышленными робототехническими комплексами. В качестве такого комплекса рассмотрим модульную производственную систему MPS-205 (модифицированный вариант). Система MPS-205 представляет собой робототехнический комплекс, состоящий из 5 модулей («распределяющий», «тестирующий», «обрабатывающий», «манипуляционный», «буферный»), она позволяет исследовать технологические параметры каждого модуля в реальном режиме времени.Модель дистанционного управления модульной производственной системой MPS-205 реализована в виде структуры «удаленный клиент – сервер». Аппаратно-программный комплекс, реализующий модель, позволяет работать в двух режимах: управление MPS по локальной сети университета и управление MPS через сеть Интернет. В разработанной модели удаленного управления подсистема «Удаленный клиент» реализует функцию удаленного управления каждым модулем (имитирует нажатие клавиш «Start», «Stop», «Reset» и др.) и телекамерой, которая отображает работу соответствующего модуля MPS-205. В качестве телекамеры используется Web-камера «VideoCam GF112» фирмы Genius.Подсистема «Сервер» осуществляет непосредственное управление модулем MPS-205, выполняя указания, полученные от подсистемы «Удаленный клиент». Связь с MPS-205 осуществляется через параллельный порт компьютера. Гальваническая развязка между цепью управления и коммутирующими элементами модулей MPS-205 осуществляется с помощью герконовых реле фирмы «MEDER electronic».Виртуальную лабораторию строили на основе системы Moodle, дополнив ее структуру соответствующими модулями, для проведения лабораторного практикума на промышленном оборудовании. Для повышения эффективности дистанционного консультирования студентов в системе Moodle предлагается использовать возможности голосового общения через Интернет (технология VoIP). Для этой цели особенно удобно использовать программу Skype (www.skype.com). Программа позволяет осуществить эффективное голосовое общение со студентами, при необходимости возможно использовать видеоконференцию и производить обмен файлами. Для отображения формул при голосовом общении удобно использовать систему чата Skype. Следует отметить, что можно легко организовать групповое общение (режим «конференция») и тем самым реализовать обсуждение в группе. Удобство в использовании, простота настройки, многоязычный интерфейс (в том числе и русский), облегчает освоение программы студентами. К достоинствам Skype можно также отнести бесплатность этой программы. Учитывая, что Skype достаточно легко интегрируется с различным прикладным программным обеспечением, была создана программа дистанционного управления системой MPS-205 (в разработке программы принимал участие студент Гусев А.В.). Тестирование программы Skype, как в режиме голосового общения, так и при различных режимах удаленного управления промышленным оборудованием подтвердило возможность использования средств IP-телефонии для организации виртуальной лаборатории.Разработанный программный комплекс позволяет проводить натурные исследования как каждого модуля в отдельности, так и всего промышленного робототехнического комплекса в целом, в режиме удаленного доступа.Проведенные исследования подтверждают предположение, что хорошо отработанная система виртуальных лабораторий в значительной степени компенсирует отсутствие прямого контакта с промышленным оборудованием за счет использования широкого спектра возможностей виртуальных лабораторий. Организация виртуальных лабораторий позволяет проводить лабораторный практикум, используя производственные системы и тем самым поставить систему дистанционного обучения на качественно новый уровень.