Комп’ютерні тренажерні системи

КУРСОВА РОБОТА

На тему:

«Комп’ютерні тренажерні системи»







Виконала:

Студентка 3 курсу 35 групи

Фізико-математичного факультету

Клімова Надія Миколаївна


ЗМІСТ



	Вступ

	Проектування віртуальних тренажерів. 

	Використання тренажерних систем в авіації

	Комплексний тренажер екіпажу літака МІГ-29 (ВВС Бірми) 

	Тренажери суднових холодильних установок і їх окремих вузлів. 

	Тренажер - "Пульт-табло чергового по станції"

	Використання комп’ютерних тренажерів в збройних силах України

	Висновок

	Список використаної літератури


ВСТУП



У сьогоднішніх економічних умовах, коли навіть дрібний ремонт загрожує перетворитися на нерозв'язну проблему, ціна помилок оперативного персоналу виробництв з складним технологічним устаткуванням багато разів зростає. Особливої важливості набуває якісне навчання і постійна підтримка кваліфікації і готовності персоналу, його протиаварійні тренування. Машинний (комп'ютерний) експеримент дозволяє не тільки сформувати моторно-рефлекторні навики дій в складних ситуаціях, але і наочно показати фізичну суть процесів, що протікають в устаткуванні, їх взаємну залежність, а також ряд істотних тонкощів, яким, на жаль, не завжди надається значення на практиці. Комп'ютерні моделі можуть також надати неоціниму допомогу при аналізі аварій, як з погляду накопичення статистики, так і шляхом проведення машинного експерименту по відтворенню аварійної ситуації.

Стан ринку

Ряд наукових і інженерних колективів країни вже давно працює над застосуванням комп'ютерів в навчанні, у тому числі і в навчанні персоналу різних виробництв. Але ситуація на ринку комп'ютерних тренажерів зберігається: він перенасичений різними екзаменаторами по техніці безпеки; існує велике число тренажерів по оперативних перемиканнях в електричних мережах; а ось тренажерів по котлах, турбінах і іншому складному технологічному устаткуванні як і раніше мало. Постараємося пояснити таку ситуацію, виходячи з класифікації програм і вартості їх розробки.

Можна виділити наступні типи комп'ютерних тренажерів:

1. Електронний екзаменатор. Це простий програмний продукт, що реалізовується на всіх видах вітчизняної і зарубіжної обчислювальної техніки. Основна його функція - це заміна живого екзаменатора в строго регламентованих областях (техніка безпеки різних виробництв, правила дорожнього руху і тому подібне). Як правило, такий екзаменатор містить набір квитків з декількох питань, пропонованих що іспитується у випадковому порядку, і ряду неправильних і однієї правильної відповіді на кожне питання. Залежно від складності екзаменатора, він може забезпечувати також наступні можливості:

показ малюнків в кадрі питання;

показ мультфільмів (анімація) в кадрі питання;

аналіз відповіді що іспитується у вигляді чисел і формул;

попереднє навчання (показ правильних відповідей);

редагування старих і створення нових питань.

Вартість розробки подібних екзаменаторів найнижча (прості тренажери такого класу може написати школяр).

2. Статичні (або логіко-динамічні) тренажери. Найширше в цьому класі поширені тренажери по оперативних перемиканнях в електричних мережах. Основна особливість полягає в тому, що в таких програмах відсутня фізико-математична модель процесів, що відбуваються в устаткуванні, але показується і перевіряється певний порядок дій. Порядок дій зазвичай жорстко задається; у складніших випадках передбачаються розгалуження в ланцюжку дій, що забезпечується логічними функціями (логіко-динаміна модель). Головні недоліки:

неможливість відхилення навчаного від скільки завгодно складною, але все одно жорстко заданого ланцюжка дій;

трудність програмування динамічних ефектів (навіть простої зміни свідчень приладів).

Ці недоліки неістотні в жорстко регламентованих оперативних перемиканнях в електричних мережах, але визначають неможливість моделювання складних фізичних процесів в котлах і турбінах. Як правило, розробники таких тренажерів спочатку роблять для себе інструментальні засоби (конструктори), що дозволяють легко намалювати потрібні електричні схеми і задати ланцюжки правильних дій. Такі конструктори також пропонуються на продаж, але по вищих цінах. Проте, замовникові вигідно набувати конструктор, ніж готовий тренажер. Приклади: "ТОР-2" (ГВЦ Мінпаленерго, м. Москва), "СОКРАТ" ("Корона ЛТД", м. Саратов), тренажери Центру підготовки і тренінгу Пермської ГРЕС (Добрянка). Вартість розробки залежно від комплектності (готовий тренажер або конструктор) низька і середня. Прості тренажери цілком може написати студент.

3. Динамічні тренажери. Мають в своїй основі математичну модель реальних фізичних процесів і тому найбільш корисні для якісного навчання (не навантаження!) персоналу. Зрозуміло, для розрахунку достатньо повної моделі котла потрібно вельми значні машинні ресурси - на IBM РС (навіть 486), та ще в реальному масштабі часу, це навряд чи можливо. Тому модель слід спростити, але так, щоб її поведінка в обумовлених технічним завданням рамках відповідало реальній системі з певною точністю. Це складне творче завдання для інженера і науковця. Можна з упевненістю сказати, що вартість розробки такого наукоємкого продукту в багато разів перевищує ціну, яку згоден сплатити замовник. Так пояснюється відносно невеликою кількістю розробників тренажерів такого класу і відчутна ніша на ринку подібних продуктів. Приклади: наші динамічні тренажери і тренажери, розроблені у ВТІ, МЕІ. Вартість розробки: висока.

4. Пультові тренажери. У них, окрім комп'ютера, присутня апаратна частина (наприклад, копія реального пульта управління котлом). На пульті можуть бути представлені тільки основні прилади і органи управління (спрощений тренажер), управління якою-небудь частиною, окремою установкою (локальний тренажер); нарешті, пульт може бути копією реального пульта управління (повномасштабний тренажер). Комп'ютер в даному випадку замінює реальний керований об'єкт; тут, як правило, потрібна хороша динамічна модель. Тому до вищенаведеної оцінки динамічних тренажерів доводиться також додати вартість розробки апаратної частини. Приклади: повномасштабний тренажер по турбіні Т-100 (ТЕЦ-25, м. Москва), а також наш пультовий тренажер по котлу БКЗ в УКК Чувашенерго, м. Чебоксари. Вартість розробки: висока і дуже висока.

5. Сучасна комп'ютерна технологія (мультимедіа) дозволяє створювати діалогові повчальні програми і тренажери, що включають комп'ютерну мультиплікацію, аудіо і відеотехніку. Як мінімум, це підсилить відчуття реальності при роботі з тренажером і відкриє нові можливості в процесі навчання. Вартість розробки: залежно від внутрішньої наукової начинки від середньої до дуже високої. Вартість необхідної комп'ютерної техніки: відносно висока.

Приведена класифікація допоможе при вибиранні програмних засобів залежно від завдань і цілей навчання:

для контролю персоналу по набору певних правил (техніка безпеки і тому подібне) можна використовувати прості екзаменатори;

для загального ознайомлення з пристроєм і навчання певному порядку дій можна використовувати статичні і логіко-динамічні тренажери;

для проведення експериментів, вивчення фізичних основ і способів функціонування пристроїв, для проблемного навчання, протиаварійних тренувань і аналізу аварій слід використовувати динамічні тренажери.

Пультові тренажери в основному націлені на ознайомлення персоналу з конкретним устаткуванням і на вироблення відповідних моторно-рефлекторних реакцій і навиків. Звідси очевидний недолік цього класу тренажерів: при змінах (модернізації) устаткування або при переході персоналу на інший вид устаткування тренажер стає безкорисним; тоді як саме комп'ютерний динамічний тренажер при правильному підході вчить думати, аналізувати протікаючі фізичні процеси і ухвалювати оптимальні рішення. Спосіб управління комп'ютерним тренажером зазвичай відрізняється від реального, але це не слід вважати недоліком, оскільки він дозволяє абстрагуватися від дрібничок і зосередитися на розумінні суті модельованих явищ. Крім того, ніщо не заважає при необхідності намалювати на дисплеї реальний пульт (навіть помістити його фотографію). Добре зроблений комп'ютерний тренажер можна легко перенастроювати при модернізації устаткування.

Зупинимося докладніше на динамічних тренажерах, як найцікавіших і складніших програмних продуктах. Є два різні способи виготовлення таких тренажерів. Перший полягає в написанні окремої програми для кожного окремого тренажера, другої, - у використанні спеціального інструменту розробника, який дозволяє в багато разів прискорити розробку. У першому випадку можливе досягнення красивих спеціальних ефектів, але дуже утруднена модифікація тренажера. Як правило, програми цього класу (і математичні моделі в них) дуже прості, тому такі локальні тренажери поширеніші (що є показником не якості, а рентабельності їх виробництва). При використанні конструктора розробником тренажера повинні бути не програміст, а технолог, що володіє апаратом прикладної математики. Загальна властивість більшості конструкторів - складання динамічної моделі з "кубиків" - стандартних елементів, що описують певні об'єкти управління ( прилади) і стандартні математичні операції, передавальні функції, логіку. Конструктори рідко і не дуже охоче пропонуються на продаж по причинах дуже високої вартості розробки, малого тиражу і, отже, високих цін. З іншого боку, при перспективному плануванні комп'ютеризації підготовки персоналу має сенс піти на підвищені витрати, щоб має можливість редагувати наявні моделі і створювати нові за власним розсудом.

При виборі конструктора слід враховувати:

набір стандартних елементів і можливість його розширення;

можливі режими роботи і розв'язування завдання (показ правильних дій, сценарії аварійних ситуацій, оцінка навчаного);

якість і ергономічні характеристики інтерфейсу (зручність роботи) розробника і навчаного.

Ряд колективів використовують (і пропонують на продаж) конструктори динамічних тренажерів більш менш прийнятної якості. Наш конструктор виконаний за об'єктно-орієнтованою технологією і забезпечує зручний графічний інтерфейс як для навчання, так і для розроблення. Моделі складаються із стандартних об'єктів, кожен з яких має своє зображення, механізм управління і спосіб моделювання. Набір елементів за бажанням замовника легко може бути розширений. Закінчена модель є набором з декількох вікон, об'єднаних один з одним за ієрархічним принципом (головна мнемосхема - мнемосхеми окремих вузлів, панелі захисту, сигналізації і ін.), або за принципом циклічного списку. У кожен окремий момент на екрані може бути видно одне або декілька вікон. Частину вікон з керованими об'єктами (вентилі, насоси, ключі, прилади, блоки захисту, сигналізація, повідомлення, кнопки для переходу в інші вікна) складають інтерфейс навчання. Управління моделлю так само легко здійснюється як за допомогою миші, так і з клавіатури. У недоступних для навчання вікнах розробник збирає динамічну модель, маючи для цього багатий набір стандартних елементів (вузли, зв'язки, формули, спеціальні функції). На відміну від інших конструкторів, тут значно спрощено складання моделей складних мереж трубопроводів і арматури. Для цього досить описати цю мережу у вигляді графа з вузлів і зв'язків типу "труба" з певною провідністю. Простота і універсальність обертаються деякими обмеженнями (наприклад, один цикл розрахунок моделі котла або турбіни, що складається з декількох сотень керованих елементів і до 2000 елементів моделі, на IBM PC/AT 286 вимагає близько 1 секунди, що збільшує динамічну помилку моделювання швидкопротікаючих процесів).

Сценарії складаються з мультфільму правильних дій і з трьох списків кадрів: а) аварійні події, коментарі; б) вказівки операторові, перевірки обов'язкових дій; у) перевірки заборонених дій. У режимі ІСПИТ за пропуск обов'язкових дій і за здійснення заборонених дій нараховується вказаний в сценарії штраф.


ПРОЕКТУВАННЯ ВІРТУАЛЬНИХ ТРЕНАЖЕРІВ



Створення так званих Віртуальних тренажерів - новий шлях при вирішенні проблеми організації навчальних лабораторій по вивченню складної вимірювальної апаратури і приладів. Ця проблема особливо актуальна при вивченні медичної техніки із-за високої вартості пристроїв. Основна гідність застосування Віртуальних тренажерів в тому, що можна створювати системи, що не існують в реальності. Тобто системи, що складаються з елементів, які недоступні в даний момент для з'єднання, знаходяться в різних частинах країни або тільки за кордоном. 
Віртуальні тренажери можуть використовуватися як в учбовому процесі (при проведенні лабораторних робіт або для здійснення теоретичного допуску до них), так і для самостійного навчання студентів.



Види віртуальних тренажерів



Згідно виконуваним функціям Віртуальні тренажери можна розділити на групи:

Навчаючі знань тренажери - Електронні підручники (ЕУ). За рахунок широкого використання засобів мультимедіа (графіки, анімації, звуку) істотно підвищується ефективність навчання. Сучасні технології дозволяють легко доповнювати присутні в ЕУ математичні формули "спливаючими" підказками, а графічні ілюстрації - контекстними поясненнями.

Контролюючі тренажери - програми тестування, призначені для перевірки знань студента по темах лабораторних робіт. Вони можуть застосовуватися для самопідготовки або для отримання теоретичного допуску до роботи. До складу тестів можна включати питання, що дозволяють встановити ступінь готовності студента до осмисленої роботи з тренажером. Для посилення контролюючого ефекту результати проходження тестів оцінюються в балах, студентові повідомляється кількість пройдених тестів і сума штрафних балів. Для мінімізації вгадування відповідей в програмі блокується вивід на екран інформації з результатом кожного окремого тесту.

Навчаючі вміння тренажери - мультимедійні анімаційні імітатори, призначені для імітації зміни станів фізичного устаткування (приладів, пристроїв) за різних умов, створюючи ілюзію дій з фізичною апаратурою. Основною їх особливістю є максимально повне відтворення зовнішнього вигляду фізичних пристроїв (передніх панелей, шкал, стрілок і інших елементів показуючих і реєструючих приладів) і елементів управління ними (кнопок, тумблерів, перемикачів), а також рухи окремих елементів відповідно до дій користувача на основі створення анімаційних об'єктів і складних сцен. Студент дістає можливість детально розглянути технічний пристрій, ознайомитися з його деталями, а також виконати обмежений набір дій, пов'язаних з розбиранням або настройкою приладу.

Слід зазначити, що повноцінна Віртуальна лабораторія повинна обов'язково включати тренажери всіх перерахованих видів.



Основні принципи розробки віртуальних тренажерів



Для ефективного віртуального тренажера необхідно створити зручне для користувача середовище, в якому користувач зможе легко орієнтуватися, зосередивши свою увагу на учбовому матеріалі, питаннях тестів і порядку роботи, а не на управлінні програмою тренажера.

На підставі наявного досвіду можна виділити декілька основних правил при розробці ЕУ:

Обов'язкове використання фреймів. Ділення області екрану на декілька самостійних вікон дозволяє вирішити завдання навіації, спростити користувачеві пошук потрібної інформації, ефективніше організувати діалог (контекстні підказки, зауваження, допомога). Бажано, щоб структура фреймів не мінялася значно в ході роботи, оскільки мигання фреймів на екрані буде втомлювати користувача і заплутає його.

Необхідно, по можливості, зменшити прокрутку. Краще розбити матеріал на розділи, для проглядання кожного розділу користувач не повинен витрачати багато часу. Ілюстрації, фотографії, анімаційні кліпи повинні бути такого розміру, щоб цілком уміщатися на екрані.

Читання великої кількості тексту з екрану стомлює очі, тому текст можна продублювати звуком. Особливо зручно це по відношенню до эл. схемам: замість того, щоб перебігати очима з малюнка на опис, користувач може вивчати схему, слухаючи пояснення до неї.

В Тверському державному технічному університеті розроблена Віртуальна лабораторія, що включає електронний підручник, програму тестування і мультимедійний віртуальний тренажер-імітатор. Програма може бути використана для проведення лабораторних робіт і перевірки знань студентів, але більшою мірою орієнтована на самостійну роботу студентів. 

Віртуальний тренажер має два режими роботи: знайомство із стендом і виконання роботи. При розробці тренажера використовувалися фотографії реального стенду. За допомогою редактора тривимірних сцен 3D STUDIO MAX фотографіям доданий об'єм і створена велика кількість анімаційних кліпів рухів елементів стенду. Слід зазначити, що стенд має обмежену кількість рухомих елементів. Це різні стрілки, відмітки шкал, рукоятки, кнопки, тумблери, перемикачі. Решта устаткування нерухома і в програмі тренажера виконує роль фону. Рухомі елементи упроваджувалися на цьому фоні в тривимірні сцени і для них створювалися сценарії анімації. 

При виконанні роботи на віртуальному тренажері користувачеві надана така ж свобода дій, як і при роботі з реальним стендом. Користувач не обмежений жорсткою послідовністю дій. У тренажері не реалізована функціональна залежність між рухами елементів, для фіксації станів використовуються цифрові коди. Вони приховані від користувача і міняються по ходу його дій. Зміни кодів примушує рухомі елементи стенду приймати заздалегідь відомі положення. Існує набір станів рухомих елементів стенду, цифрові коди для цих станів жорстко визначені і постійно контролюються, проміжні стани стенду не перевіряються. Таким чином, користувач може досягати бажаних результатів різними шляхами. Наприклад, порядок включення і виключення двох незалежних пристроїв не має значення і користувачеві дозволяється проводити ці операції в довільному порядку. При цьому якщо користувач істотно порушує порядок роботи, так, що на реальному стенді робота не могла б виконуватися, то віртуальний стенд також не працює. Деякі дії користувача можуть викликати так звану "нештатну ситуацію" (моделюється аварія, поломка устаткування), вони спричиняють за собою покарання користувача. Можливість моделювання подібних нештатних ситуацій - одне з достоїнств віртуальних тренажерів, оскільки на реальному дорогому устаткуванні подібні дії студента не допускаються.


ВИКОРИСТАННЯ ТРЕНАЖЕРНИХ СИСТЕМ В АВІАЦІЇ



У сучасному світі існує чимало професій, які характеризуються поєднанням праці підвищеної складності й особливої відповідальності за наслідки виконання завдання. Особливо це стосується професії льотчика. Особливості діяльності льотного складу, робота на межі людських можливостей, наявність емоціогенних чинників визначають головну проблему – професійної надійності пілота. Якщо в 30-х роках з вини льотного складу сталося 35-40% аварій та катастроф, то в 50-х рр. ця цифра становила 55%, у 70-х – 60-65%, у 80-90 рр. – 70-75%, у 2000 р. – 92%.

За статистичними даними, в авіації 80-85% аварій і катастроф відбуваються з вини людини. Тільки за 3 місяці 2004 долі у світі сталося 13 аварій і катастроф (у тому числі 10 – з вини пілотів), в яких загинуло 124 людини. У Військово-повітряніх Силах (ВПС) людський чинник найбільш виражений, бо льотна діяльність пілота, як правило, постійно відбувається в екстремальних умовах.

Встановлено, що професійна надійність льотного складу в екстремальних умовах залежить від рівня знань, навичок і умінь особистості в управлінні повітряним судном, високого рівня мотивації, оперативного мислення, емоційної стійкості, розподілу і перемикання уваги й інших професійно важливих якостей. Саме ці взаємопов`язані якості є основою професійної надійності пілотів, що забезпечують безпеку польотів за людським чинником.

Дослідження (Д.В. Гандер, В.О. Пономаренко, Р.М. Макаров та інші) показали, що професійна діяльність пілота при управлінні повітряним судном пов'язана з великим нервово-емоційним напруженням, особливо через вплив екстремальних чинників. Навіть незначна втрата стійкості організму до негативних впливів середовища може призвести до трагічних наслідків.

Аналіз аварійності показує, що в основі помилкових дій пілотів лежать невміння: працювати в перевантаженому інформаційному полі в умовах ліміту і дефіциту часу; будувати концептуальну модель образу польоту в нештатних ситуаціях; створювати і реалізовувати образ діяльності при моделюванні нестандартних елементів польоту.

У другій половині ХХ століття було виконано величезну кількість робіт з проблеми людського чинника. Створення науково-дослідного випробного інституту авіаційної і космічної медицини в 50-х роках ХХ століття в СРСР, а також подібних центрів, авіаційних шкіл і лабораторій при університетах США та в інших країнах дозволило розробити науково-теоретичну базу для рішення медико-біологічних проблем, ергономіки, психології і психофізіології льотної праці, авіаційної та інженерної психології. Віконані дослідження стали підгрунтям для розробки перспективних літаків і навчально-тренувальних засобів, у тому числі – електронних комплексних тренажерних систем, які відіграють особливу роль у формуванні професійної надійності льотного складу.

Дослідження сучасних вчених (К.К. Платонов, В.Г. Кузнєцов, Ю.В. Воронцов, І.В. Жарикова, Є.І. Шерешев, Р.М. Макаров та інші) показали, що тренажери є не лише ефективним засобом формування професійно важливих якостей пілота, але й засобом прогнозування професійної надійності пілота в польоті.


КОМПЛЕКСНИЙ ТРЕНАЖЕР ЕКІПАЖУ ЛІТАКА

МІГ-29 (ВВС БІРМИ)



Розглянемо один із авіаційних тренажерів, який симулює роботу військового літака МІГ-29.

Комплексний тренажер для літака МІГ-29, створений фахівцями ЦНТУ "Динаміка", поставлений ВВС Бірми. Тренажер призначений для навчання і тренування льотного складу по різних видах льотної і бойової підготовки, а також привчання стійких навиків в роботі з устаткуванням кабіни при вирішенні наступних завдань:

підготовка і перевірка устаткування кабіни перед вильотом;

запуск, прогрівши, випробування двигунів;

рулювання, заняття початкового положення для зльоту з різних злітних дистанцій;

зліт з бетонною БВПП;

виконання маршрутних польотів з використанням пілотажно-навіаційного комплексу в різних метеоумовах;

виконання польотів на пілотаж;

взаємодія з наземним оператором;

захід і виконання посадки в різний час доби;

виконання польотів з використанням дублюючих приладів;

відпрацювання дій в особливих випадках і нештатних ситуаціях на різних етапах польоту;

перехоплення повітряних цілей під час проходження бою на середніх і малих відстаннях;

проведення ближнього маневреного бою з використанням системи целеспрямування і застосуванням ракет з візуальною імітацією процесу;

поразка візуально видимих наземних (морських) цілей при застосуванні штатних варіантів озброєння і різних режимів роботи СУВ з візуальним відображенням всіх етапів застосування зброї.

Завдяки використанню новітніх комп'ютерних технологій склад устаткування тренажера в порівнянні з тренажерами попереднього покоління скоротився до наступних модулів:

кабіна;

стійка електроживлення;

обчислювальний комплекс;

імітатор візуальної обстановки;

робоче місце інструктора;

маслонасосная станція;

допоміжний тренажер.

Кабіна тренажера виконана на основі носової частини фюзеляжу реального літака і оснащена повним комплектом приладів, важелів, пультів і табло. Використана штатна система завантаження важелів управління. 

Система візуалізації:

система комп'ютерного синтезу зображення позакабінної обстановки, створена на базі могутніх IBM комп'ютерів і графічних прискорювачів GeForce (дозвіл 1248 х 1024, частота зміни кадрів не менше 30 кадрів в секунду);

проекційний тракт, що складається з шести проекторів, блоків зшивання зображень фірми 3D-perception і циліндрового натяжного екрану; завдяки використанню цього устаткування і спеціального ПО досягаються кути поля зору FOV (120°H x 60°V) при забезпеченні злитої і неперервності зображень у всіх шести каналах.

Індикатор на лобовому склі представлений в центральному каналі у вигляді геометричного і інформаційного аналога штатного зразка. Завдяки спеціальному програмному забезпеченню і ретельному юстируванню системи цілеспрямування (НСЦ) вдалося добитися функціонування штатної системи в тренажерному середовищі. 

Допоміжний тренажер призначений для попередньої підготовки льотного складу в режимі автономної від основної кабіни роботи, а також для імітації дій другого літака при спільній роботі з основною кабіною (польотах «в парі»).

До складу допоміжного тренажера входять:

монтажна стійка;

монітори для імітації приладової дошки і позакабінного оточення;

двомашинний обчислювальний комплекс.

В процесі виходу програмного забезпечення тренажера брали участь льотчики МА ВМФ, ВВС, ЛІІ і РСК МіГ. По відгуках льотчиків, на тренажері вдалося добитися адекватності динамічної моделі літака і його озброєння реальному пристрою, а також хорошої якості системи візуалізації. Це дозволяє відпрацьовувати на тренажері всі режими пілотування і бойового застосування аж до таких складних, як «штопор» і «звалювання».

Споживча потужність: ~ 20 кВт; модуль електроживлення тренажера під'єднується до промислової мережі (50 Гц, 220 В, 380 В). 

Тренажер успішно пройшов Державні Випробування ГЛІЦ ВВС. 

Тренажер створений в кооперації з РСК «МіГ», ЦАГИ, ГОСНІІАС.


Кабіна тренажера має вигляд:





Кабіна інструктора:





 
















ТРЕНАЖЕРИ СУДНОВИХ ХОЛОДИЛЬНИХ УСТАНОВОК І ЇХ ОКРЕМИХ ВУЗЛІВ



Крім авіації тренажери часто застосовуються і у інших областях, наприклад в атомній енергетиці чи в різноманітних рефрежераторних установках. Розглянемо викоритання подібних тренажерів для навчання роботи на суднових холодильних установках. 

Тренажерна підготовка фахівців знайшла застосування в авіації, судноводінні, ракетно-космічній техніці, тобто в тих областях, де навчання на справжньому об'єкті зв'язане з великими витратами, а часом і з небезпекою виникнення аварійних ситуацій. В значній мірі ці обставини займають велике місце в підготовці експлуатуючого персоналу суднових холодильних установок, що є об'єктами підвищеної небезпеки. Застосування тренажерів, тобто об'єктів, в тому або іншому ступені відтворюючих справжній об'єкт експлуатації, дозволяє персоналу, що навчається, отримати навики експлуатації і найбільш ефективного використання устаткування, що дає можливість надалі, в умовах нормальної експлуатації уникнути багатьох ускладнень і аварійних ситуацій, особливо при експлуатації СХУ. Холодильні установки відносяться до об'єктів підвищеної небезпеки, помилки в експлуатації яких можуть привести до катастрофічних наслідків і загибелі експлуатуючого персоналу установки і членів екіпажу рефрижераторного корабля.

Ці обставини вимагають певних підходів при розробці тренажерної техніки, виходячи з поступовості вивчення і освоєння процесів експлуатації і вдосконалення навиків відповідно до ускладнення завдань експлуатації на кожному послідовному рівні.

В зв'язку з цим, стосовно суднових холодильних установок, доцільна розробка тренажерів, відповідних різним завданням експлуатації у міру їх ускладнення.

Виходячи з викладеного, представляється доцільною розробка тренажерів СХУ різних типів, що забезпечують початкову підготовку експлуатуючого персоналу (рефмашиністів), вирішення складних експлуатаційних завдань (підготовку рефмехаників) і вирішення завдань аналізу і оптимізації експлуатації стосовно конкретних змінних умов для різної промислової і кліматичної обставини.

Додатково до вказаних типів тренажерів доцільна розробка тренажерів для вивчення фізичних явищ, що відбуваються в основних вузлах суднової холодильної установки: у генераторах холоду - холодильних машинах різних типів, споживачах холоду різних типів і елементах генераторів і споживачів холоду.

Програма навчання фахівців в області суднової холодильної техніки передбачає підготовку фахівців нижчої ланки - рефрижераторних машиністів і вищої ланки - рефрижераторних механіків. Рефрижераторні машиністи повинні добре знати пристрій СХУ, уміти вести нормальну експлуатацію, визначати аварійні ситуації і знаходити виходи з них.

Рефрижераторні механіки керують роботою рефрижераторних машиністів, погоджують роботу холодильних установок з технологічною службою, визначають оптимальні параметри холодильно-технологічного устаткування, прогнозують режими роботи і ефект устаткування в різних умовах.

Для вирішення цих основних завдань необхідно мати тренажери різних типів, що дозволяють забезпечити послідовний перехід від простіших завдань до складніших.


ТРЕНАЖЕР - "ПУЛЬТ-ТАБЛО ЧЕРГОВОГО ПО СТАНЦІЇ"



Розглянемо ще один приклад застосування компютерних тренажерів – тренажер, призначений для навчання та тренування диспетчерів.

Тренажер призначений для навчання і тренування диспетчерів, начальників станцій, чергових по станції і що вчаться і студентів залізничних спеціальностей управління роботою з.д. станції середнього класу і контролю за поїздовою обстановкою на станції. Застосування даного тренажера дозволяє істотно підвищити безпеку руху і якість роботи персоналу станції за рахунок збільшення досвіду роботи, зокрема, і в нештатних ситуаціях, що моделюються тренажером.

Тренажер представляє комп'ютерну систему, в яку входять:

головний комп'ютер, керівник роботою тренажера, що реалізовує вибраний сценарій тренування, що формує 3D-графичне представлення обстановки на станції;

пульт-табло, в яке входить від 200 до 500 активних і пасивних осередків, що є елементами управління і індикації;

пристрої графічного відображення, як які можуть застосовуватися від одного до трьох моніторів або плазмових панелей;

інструментальний комп'ютер, призначений для створення в САПРе опису конкретної станції.

Основні відмінності даного тренажера від подібних :

можливість динамічної конфігурації пульт-табло. Для кожного тренування можна зібрати, як з кубиків, пульт-табло потрібної конфігурації, наприклад, для конкретної станції. В цьому випадку, можна проводити тренування персоналу в обстановці, максимально наближеної до умов реальної роботи;

3D-графіка дозволяє візуально спостерігати поїздову обстановку на станції, що також максимально наближає тренування до реального життя;

наявність спеціалізованої САПР для створення необхідної конфігурації пульт-табло.

Осередки пульт-табло виконані на основі мікроконтролерів Atmel серії AVR підключаються до головного комп'ютера через інтерфейс RS232C. Застосування спеціальних осередків-шлюзів дозволяє підключати до 1022 осередків, що дозволяє макетувати станції середнього класу з путнім розвитком практично будь-якої складності. Ще однією особливістю тренажера є можливість його роботи як в автономному режимі, коли все "життя" станції моделює головний комп'ютер, так і у складі "Віртуальної залізниці" (ВЖД), підключаючись через Internet з'єднання до сервера ВЖД. Це дозволяє одночасно проводити загальні тренування необмеженої кількості персоналу, що знаходяться на необмеженій відстані, що особливо привабливо для Російських залізниць, що мають протяжність сотні кілометрів (в межах однієї дороги).



Загальний вигляд пульта


























ВИКОРИСТАННЯ КОМП’ЮТЕРНИХ ТРЕНАЖЕРІВ В ЗБРОЙНИХ СИЛАХ УКРАЇНИ



Вважається, що сучасні тренажери можуть забезпечити до 70% усього процесу навчання на складній техніці. Тренажери здатні напрацювати майбутнім спеціалістам сталі навички поводження зі складною технікою, уникнути поломок техніки при неправильних діях учнів, економити паливо та боєприпаси, а головне – відпрацьовувати дії при позаштатних ситуаціях, які практично неможливо відтворити на звичайному полігоні. Так, наприклад, українські розробники тренажеру гвинтокрилу можуть імітувати аварійну посадку при непрацюючому двигуні. В реальних умовах подібні навчання закінчувались би переважно аваріями. Крім того, сучасні тренажери бойової техніки здатні доволі точно відтворювати умови конкретної географічної місцевості, в тому числі тієї, де неможливо провести реальні навчання. 

Сьогодні в Україні є 81 танковий тренажер, з них лише 2 сучасних тренажери танку Т-64 (знаходяться у Харківському інституті танкових військ та Львівській політехніці), решта практично повністю вичерпали ресурс, застаріли фізично та морально. 

Є 20 тренажерів різних літаків, з яких працездатні лише 13. Більшість з них випущено понад 20 років тому, самі “свіжі” – 1990 року. Важка ситуація й з тренажерами у військово-морських силах. Але українські розробники серйозно взялися за тренажери і можуть дійсно зробити прорив у цьому напрямку. Міністерство оборони поки що не в змозі фінансувати роботи з розробки тренажерів, тож підприємства це здійснюють власним коштом. Сьогодні на українському ринку військових навчально-тренувальних засобів працює біля десятка організацій. Серед них Харківське конструкторське бюро машинобудування ім.Морозова, Львівський недержавний концерн “МАТС” Інститут автоматизованих систем, Центр критичних технологій “Мікротек” тощо. Україна вже затвердилась у світі як танкова держава, тож і українські тренажери бронетанкової техніки вже купуються різними країнами – за неофіційною інформацією їх постачають у Пакистан Ємен, Мьянму та деякі країни СНД. А тепер Україна може статі постачальником й авіаційних тренажерів. Так, концерн “МАТС” пропонує міністерству оборони програму виготовлення 16 тренажерів четвертого покоління винищувача Міг-29 вартістю 35 млн. доларів, тобто біля 2,2 млн. за кожний тренажер. Для порівняння російський подібний тренажер коштує 3,5 млн. В Україні розроблені унікальні тренажерні комплекси для навчання пілотів різних гелікоптерів з повноцінною імітацією коливань кабіни та можливістю відтворення най різних позаштатних ситуацій (зокрема, посадки з непрацюючим двигуном). Незабаром можна буде організувати щось на зразок асоціацій вітчизняних виробників тренажерів. Подібна організація існує, наприклад в США. Там ця асоціація розробляє єдині стандарти, сприяє налагодженню співпраці між різними виробниками (а у нас багато хто вимушений повторювати той самий довгий шлях, які вже пройшли інші), допомагає спільно лобіювати вітчизняні інтереси.


ВИСНОВОК



Отже, як бачимо без комп’ютерних тренажерних систем, якими вони б не були, чи це звичайні електронні екзаменатори, чи надзвичайно дорогі (мільйони і десятки мільйонів доларів), складні по своїй конструкції пультові тренажери не можна в жодному разі обійтися там, де є підвищена небезпека і значна відповідальність за виконану роботу. В сучасному світі, який стає все більше залежним від техніки вони відіграють основну роль у навчанні персоналу. Без них навчання як таке певним особливим професіям було б взагалі неможливим. Тренажери допомагають готувати професійний персонал, що вміло може справлятися в своїй роботі, вони передбачають виникнення позаштатних ситуацій, і відповідно персонал можна навчити майстерно і злагоджено діяти саме в таких ситуаціях, коли кожен крок може бути фатальним. До таких позаштатних ситуацій відносять наприклад аварії на нафтопереробних, хімічних та ін. заводах, атомних електростанціях чи теплоцентралях, приземлення гелікоптера на непрацюючому двигуні і т.д. такі тренування фізично просто неможливо провести в реальних умовах, а люди до них повинні бути готові, інакше коли вони стануться, то наслідки можуть бути досить негативними. Із розвитком нашого суспільства, створенням нових машин, нових станцій, заводів, тренажеробудуванню відводиться досить важливе місце. Ця галузь в нашій країні тільки починає зароджуватись, і має пройти всі етапи, які пройшла ця галузь в розвинутих країнах. 


СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ



		http://disser.com.ua

		http://observer.sd.org.ua/

		http://www.transas.ru/products/simulators/

		Автореф. дис... канд. пед. наук: 13.00.02 / Ю.В. Щербина; Укр. інженер.-пед. акад. — Х., 2004. — 20 с. — укp.

		Автореф. дис... канд. пед. наук: 13.00.02 / О.М. Керницький; Укр. інж.-пед. акад. — Х., 2005. — 19 с.: рис. — укp.



2