Разработка подсистемы автоматизированного обучения компьютерного тренажерного комплекса оператора перегрузочной машины

Практическая значимость заключается в автоматизации процесса управления формированием профессиональных знаний, умений и навыков оператора перегрузочной машины, что способствует получению

Разработка подсистемы автоматизированного обучения компьютерного тренажерного комплекса оператора перегрузочной машины

Дипломная работа

Компьютеры, программирование

Другие дипломы по предмету

Компьютеры, программирование

Сдать работу со 100% гаранией
нелей приборов реальным, соответствие подсветки оборудования, шкал приборов. Усилия на рычагах, педалях, пультах управления тренажеров соответствуют реальной технике.

Динамическая платформа с креслом позволяют учащемуся физически ощущать процесс управления краном при решении рабочих задач. Кроме того, в «кабине крановщика» может быть установлена видеокамера, которая позволяет не только вести наблюдение за действиями курсанта в кабине в режиме реального времени, но и транслировать их на мультимедийный проектор для демонстрации всей аудитории.

Интерактивные учебные тренажеры могут быть предназначены как для первоначального обучения машиниста (оператора) крана, так и для совершенствования или коррекции имеющихся навыков управления автокраном опытными машинистами (операторами). Основные функции таких учебных тренажеров:

- отработка базовых моторных навыков управления типичным автокраном;

- изучение состава, расположения органов управления и контрольно-измерительных приборов кабины машиниста автокрана;

- изучение общих принципов управления автокраном при разных метеорологических условиях и времени суток;

- отработка навыков по приведению автокрана в рабочее положение и его вывешиванию.

Подобные компьютерные тренажеры могут осуществлять автоматическую фиксацию ошибок обучающихся и сохранять результаты работы в базе данных. Для контроля знаний крановщика по технике безопасности и общим вопросам работы на кранах применяются различные системы тестирования.

Следует отметить типовые практические задачи, которые моделируют современные компьютерные тренажеры крановщиков:

- зацепление, подъем и обвод грузов различной формы вокруг поставленных на полу стоек, не задевая их (комплекс вариантов грузов, количества и расположения стоек);

- установка грузов в нарисованные на полу фигуры (разные по весу, величине и форме грузы, разное расположение фигур);

- подъем грузов из-под кабины, завод различных грузов в ворота (две ри), штабелировка грузов (одноярусно, многоярусно, шахматно и т.д.);

- установка грузов в специальные формы;

- зацепление разных грузов оптимальными способами;

- зацепление, подъем груза и перенос его на время, начиная от зацепления до установки (тренировка на точность установки и преодоление инерции);

- недопущение раскачивания грузов различного веса и конфигурации.

Средствами, обеспечивающими адекватное воздействие на все каналы восприятия обучаемого, являются: реалистичное видео, реализованное с помощью больших экранов, встроенных в кабину на место стекол; трехмерный звук; управление движением и наклоном реальной кабины во всех плоскостях; имитация перегрузок.

Необходимо отметить существенное количество научных работ, выполненных научным коллективом кафедры ИТАС ПНИПУ в области создания компьютерных тренажеров операторов портального крана и транспортно-заряжающей машины. В рамках данных исследований достаточно детально были рассмотрены следующие аспекты: математическое моделирование физических процессов, 3D-моделирование, разработка аппаратного обеспечения.

1.2.3 Управление процессом приобретения профессиональных навыков при обучении оператора на компьютерном тренажере

Некоторые научные работы посвящены вопросам управления приобретением профессиональных навыков на компьютерных тренажерах. Следует отдельно отметить работу [8], в которой приведены основные характеристики, которыми должен обладать процесс управления тренингом в ходе профессионального обучения будущих машинистов на современном компьютерном тренажере оператора портального крана: объективность, систематичность, адаптивность.

Объективность обеспечивается автоматическим вычислением численных значений качества и фиксацией допущенных нарушений правил выполнения перегрузочного цикла. Перечень значимых показателей и нарушений, а также их критических значений может быть выявлен методом экспертной оценки с привлечением ведущих специалистов предприятий, на которых используются перегрузочные машины. Систематичность достигается постоянным целенаправленным предъявлением обучаемому в процессе всего курса тренировок информации о качестве его работы.

Адаптивность в основном визуальной обратной связи означает постепенное введение каждого отдельного показателя и нарушения в систему упражнений для предъявления обучаемому, причем в первых упражнениях в момент возникновения нарушений, в последующих циклах тренировки по окончании упражнения, что обеспечивает мотивацию обучаемого для быстрейшего приобретения навыков самоконтроля качества своей работы. При завершении комплекса тренировочных занятий по отдельной теме обратная связь должна быть не более информативной, чем в реальных условиях работы на кране. Обратим внимание, что визуальная обратная связь не достигает эффекта до тех пор, пока у обучаемого не создана внутренняя модель действий, ведущих к достижению цели перегрузочного цикла. Для контроля и самоконтроля целесообразно вычислять среднюю динамическую оценку за каждую последовательность из нескольких циклов упражнения.

Проанализировав работу, не вызывает сомнений то положение, что весьма важной является эффективная визуализации интерфейса (с целью повышения наглядности представления оператору отдельных элементов технологического процесса) и структурирование сообщений по их оперативно-функциональной значимости.

При организации процесса выполнения упражнений очень важен разумный учет времени обучения. С одной стороны, недопустимы ситуации, при которых обучаемый, зная необходимую последовательность действий, может не успеть выполнить данные действия. С другой стороны, тренажер не должен позволять обучаемому выполнить большее количество действий в единицу времени, чем при реальных производственных условиях.

1.3 Построение функциональной модели существующей версии компьютерного тренажера оператора портального крана

В данном разделе рассмотрена существующая на кафедре ИТАС версия компьютерного тренажера оператора портального крана.

Описание КТК будет происходить с использованием языка моделирования UML. UML — стандартный язык для написания моделей анализа, проектирования и реализации объектно-ориентированных программных систем. UML может использоваться для визуализации, спецификации, конструирования и документирования результатов программных проектов. UML — это не визуальный язык программирования, но его модели прямо транслируются в текст на языках программирования (Java, C++, Visual Basic и т.п.) и даже в таблицы для реляционной БД.

Описание процесса обучения на КТК реализовано при помощи диаграмм вариантов использования. Диаграмма вариантов использования показана на рисунке 1.3 и представляет собой функциональную модель процесса обучения крановщиков с применением текущей версии компьютерного тренажерного комплекса

Необходимо выявить недостатки данной модели и определить функции, которая должна будет выполнять разрабатываемая подсистема.

Рисунок 1.3 — Диаграмма вариантов использования для практического этапа обучения на КТК до использования подсистемы

В варианте использования «Прохождение практического этапа обучения оператора на компьютерном тренажерном комплексе» «Обучаемый» после допуска «Преподавателя» на прохождение практического этапа обучения пробует выполнить упражнения на тренажерном комплексе, то есть перейти к выполнению вариантов использования, связанных с выполнением упражнения.

При выполнении варианта использования «Прохождение практического модуля» «Обучаемый» пытается выполнить предложенное упражнение на тренажерном комплексе. По окончании выполнения «Преподаватель» переходит к выполнению варианта использования «Принятие решений и формирование управленческих воздействий в процессе и завершении выполнения упражнения, а также после выполнения очередного упражнения».

При выполнении варианта использования «Автоматическое вычисление отдельных показателей качества» происходит автоматическое вычисление компьютерным тренажером показателей качества выполнения упражнения. Например, время выполнения, точность установки груза и т.п. При выполнении варианта использования «Принятие решений и формирование управляющих воздействий в процессе и завершении выполнения упражнения, а также после выполнения очередного упражнения» «Преподаватель», используя показатели качества для каждого упражнения принимает решение об качестве освоения «Обучаемым». Если «Обучаемый» показал хорошие результаты, то принимается решение о переходе к следующему упражнению или о завершении практического этапа обучения. В случае неуспешного прохождения упражнения принимается решение о необходимости повторить выполнение упражнения для закрепления умения или навыка.

1.3.1 Недостатки существующей версии компьютерного тренажера

Недостатки процесса обучения оператора перегрузочной машины на компьютерном тренажере:

- в настоящее время тренажер не является автоматизированной обучающей системой, поскольку все показатели запрограммированы и не могут изменяться инструктором в настройках системы;

- принятие решений и формирование управленческих воздействий почти не автоматизировано, оно возложено в основном на инструктора. Автоматически вычисляются только отдельные показатели качества в процессе выполнения упражнения;

- обработка результатов вычисления показателей качества не производится. Интегральный показатель качества выполнения упражнения не вычисляется;

- отсутствует контроль знаний крановщика в форме тестирования.

Похожие работы

<< < 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >>