Подготовка и тренинг операторов горно-транспортных машин с использованием компьютерного тренажерно-моделирующего комплекса

В.С. Великанов

ПОДГОТОВКА И ТРЕНИНГ ОПЕРАТОРОВ ГОРНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПЬЮТЕРНОГО ТРЕНАЖЕРНО-МОДЕЛИРУЮЩЕГО КОМПЛЕКСА

Рассмотрены основные принципы построения тренажеров и тренажерных систем, разработана архитектура компьютерного тренажерно-модели-рующего комплекса для подготовки машинистов экскаваторов Ключевые слова: тренинг, тренажер, оператор, КТМК.

Тренировки операторов сложных промышленных технических систем (объектов) на реальных установках и в реальных условиях слишком опасны и дороги, а часто и не реализуемы. Альтернативой являются компьютерные имитационнотренажерные комплексы, которые в максимально возможной степени моделируют реальные установки, порождают виртуальные объекты и позволяют тренирующимся приобрести правильные и устойчивые навыки.

Управление сложными техническими объектами представляет сложный процесс, требующий длительного обучения и соответствующих тренировок. Подготовка операторов (машинистов) таких систем включает как теоретическую часть (изучение соответствующих математических моделей, теории игр, дифференциальных систем, критериев надежности и т.д.), так и практическую, без которой невозможно получение устойчивых навыков управления объектом. Следовательно, возникает необходимость создания тренажерно-моделирующих систем (ТМС), позволяющих объединять разнородную информацию, а также развития теорий и методов на базе технологий математического моделирования и виртуальной реальности [1].

Рассмотрим основные принципы построения тренажеров и тренажерных систем. Классический тренажер в своем составе имеет макет, имитирующий кабину или ее часть, средства управления и наблюдения. Управление оборудованием рабочего места оператора выполняет комплекс устройств связи с объектом (УСО).

Вторая составная часть тренажера - устройства имитации внешней визуальной, шумовой и акселерационной обстановки. Они позволяют создать изображения, выводимые на приборы наблюдения различных типов. Моделируется визуальная обстановка. К визуальной картине добавляется звуковая обстановка и вибрация -когда обучающийся управляет системой, он должен чувствовать реакцию техники через тактильные ощущения. С развитием вычислительной техники, и особенно графических средств, данная задача в настоящее время решается с помощью ПО и подсистемы визуализации.

Третья составная часть тренажера - вычислительная система, которая по определенным законам моделирует окружающую обстановку, а также поведение аппарата и его компонентов. Моделируются существующие физические системы - управления движением, аварийной автоматикой (отработка внештатных ситуаций) и т.п.

Четвертая часть - пульт контроля и управления, за которым работает инструктор. Он контролирует действия оператора, задает вводные данные и т.п. Система дополняется модулями, помогающими инструктору оценить уровень подготовки (рис. 1).

Наиболее распространенным является объединение тренажеров по следующим признакам: назначению; способу организации структуры тренажера; количеству (полноте) отрабатываемых профессиональных навыков; моделированию динамически изменяющихся параметров; месту размещения.

Основные этапы подготовки персонала с помощью тренажерных систем: теоретическое обучение; формирование спектра частных навыков, входящих в состав интегрального навыка, необходимого для выполнения данной динамической операции; формирование навыков выполнения отдельных изолированных операций; формирование навыков выполнения отдельных операций в комплексе последовательных действий; формирование навыков выполнения динамической операции в аварийных ситуациях нестандартными способами; перенос навыков с учебных моделей на реальный объект [1].

Развитие современных информационных технологий приводит к расширению сферы применения тренажеров в профессиональной подготовке.

Рис. 1. Обобщенная схема тренажерной подготовки

Рис. 2. Архитектура компьютерного тренажерно-моделирующего комплекса

Рис. 3. Компьютерный тренажерно-моделирующий комплекс для тренинга машинистов карьерных экскаваторов

На кафедре горных машин и транспортно-технологи-ческих комплексов ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» разработан компьютерный тренажерно-моделирующий комплекс (КТМК) обеспечивающий тренинг машинистов экскаваторов (на примере экскаватора ЭКГ-5А). В нем реализована комбинация различных тренажерных систем: традиционный тренажер, который направлен на отработку практических действий и виртуальный, который несет в себе методические приемы, ориентированные на предметное изучение и освоение теоретического материала (рис. 2) [2].

Одна из главных задач КТМК - это подготовить машиниста экскаватора к адекватному восприятию информации и своевременному реагированию на процесс управления сложной технической системой (экскаватором), а также для выработки комплекса взаимосвязей, определяющих систему критериев, по которым можно судить о качестве обучения. В компьютерном тренажерно-

моделирующем комплексе реализованы следующие принципы: функционирование на основе анализа взаимодействия элементов системы «человек-экскаватор-забой»; алгоритмическое обеспечение процесса взаимодействия системы «человек-экскаватор-забой»; структурное и программно-аппаратное обеспечение базового вычислительного комплекса, включая систему информационного обмена; приборное обеспечение и конструктивное оформление КТМК, в том числе рабочих мест обучающегося и инструктора (рис. 3).

Таким образом, использование КТМК позволит обеспечить как индивидуальное, так и групповое обучение машинистов экскаваторов в условиях, максимально приближенных к реальности горных предприятий.

-------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Мамросенко К.А. Модели и методы визуализации и синтеза информации в тренажерно - обучающих системах: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Москва: МГГУ, 2009. - 22 с.

2. Великанов В. С. Повышение эффективности эксплуатации карьерных гусеничных экскаваторов с оборудованием «прямая механическая лопата» Дис. ... канд. техн. наук. - Екатеринбург, 2009. 118 с. Н5Н=Д

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -------------------------------------------

Великанов В.С. - кандидат технических наук, доцент. Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова. Тел. 83519298520, индекс 455000 rizhik_00@mail.ru