Опыт разработки и применения на ГЭС электронных инструкций

Киевский институт автоматики – Днепрогидроэнерго

Электронные инструкции первоначально рассматривались как компьютерные аналоги обыч- ных (бумажных) технологических инструкций. В дальнейшем было осознано, что этот продукт может дополнительно выполнять ряд других, не менее важных функций. Предлагаемый материал является также учебным пособием, он выступает как справочник, а в ряде технических ситуаций с успехом выполняет роль советчика оператора.

Таким образом, программный продукт является многоцелевым. Тем не менее, было решено сохранить его традиционное название – электронные инструкции (ЭлИн). Примеры ЭлИн приведены в [1].

Для Киевской ГЭС разработан и внедрен ряд электронных инструкций. Опыт разработки излагается в данной статье. Примеры взяты из инструкций “Ликвидация аварии в гидромеханической части Киевской ГЭС” и “Электрогенератор модернизированный”.

К настоящему времени установились основные составляющие ЭлИн, главные режимы программного продукта, а также требования к вычислительному оборудованию и программному обеспечению, которые позволяют подготовить ЭлИн и эксплуатировать их в цехах электростанций, на подстанциях и в условиях других энергопредприятий, например, в рамках учебно-тренировочных пунктов и центров.

Построение инструкций. На основе опыта разработчиков ЭлИн и эксплуатационников ГЭС выделены составные части, входящие в ЭлИн и приведенные в таблице.

Рассмотрим подробнее состав ЭлИн. Развитое оглавление возникает на основе по-

дробной структуризации материала. Каждый пункт оглавления позволяет вызывать на экран с

помощью “мыши” соответствующую часть материала, что повышает оперативность использования инструкции.

Изложение материала осуществляется в виде текста, сопровождающегося графическими изображениями. Это главная часть ЭлИн. Текстовая составляющая должна быть краткой, четкой, однозначной. Необходимо снять повторы и неоднознач- ности, усилить связь между пунктами материала за счет перекрестных ссылок. Предпочтение отдается рисункам.

Текст разделяется на отдельные пункты, каждому из которых дается заголовок. Все новые понятия выделяются, они же присутствуют в словаре понятий.

Примеры гипертекстов приводятся на ðèñ. 1 è 2. Бланк ОПД (т.е. указания Отклонения, его При- чин и необходимых Действий) – это средство организации принятия работниками оперативных решений. Входящие в них деревья оценки ситуации (ДОС) описаны в [2].

Контрольная часть служит для проверки знаний работником данной инструкции и состоит из

вопросов, охватывающих весь материал. Опыт применения ЭлИн показал важность наличия в них развитой контрольной части. Вопросы, входящие в контрольную часть, для удобства включе- ния их в состав экзамена целесообразно разделить на три – четыре группы, в частности, выделить вопросы, касающиеся устройства (конструкции) оборудования, и вопросы, связанные с режимом работы и ограничениями. В отдельную группу полезно собрать вопросы, относящиеся к нарушениям и отказам, а также предаварийным и аварийным ситуациям. Иногда, например, для атомных электростанций, необходима группа вопросов, связанных с поставарийным анализом состояния оборудования. Также особую группу образуют вопросы, касающиеся диагностических действий оперативного персонала и последовательности переключений оборудования, в частности, пуска его из различных состояний.

Например, в ЭлИн “Генератор” включено 40 вопросов, отражающих устройство агрегата, 56 вопросов по режиму его работы, в частности, по электрическим и тепловым характеристикам генератора, 35 вопросов, касающихся нарушений и отказов, а также 30 вопросов по пуску, выводу в резерв и полному останову генератора.

Управляющий механизм осуществляет случайный выбор вопросов из каждой группы и определение формата экзамена (числа предъявляемых ис-

пытуемому вопросов). Управляющий механизм также формирует итоговый протокол экзамена на каждого участника. Важную роль играет управляющий механизм в организации программированного обучения.

Словарь понятий позволяет вызвать входящую в ЭлИн информацию по именам объектов контроля и управления, названиям режимов или ситуаций. Словарь не является обязательной частью ЭлИн. Он полезен в наиболее сложных случаях. При этом в него включаются принятые на практике, но не используемые в инструкции сокращения или образные названия. Словарь содержит ссылки на другие ЭлИн, в которых раскрываются “внешние” по отношению к данной инструкции понятия.

Режимы эксплуатации. Основные режимы – это чтение инструкции, программированное изу- чение, контроль знаний, работа в режиме “совет- чика”, редактирование материала, воспроизведение (распечатка) материала.

Управляющий механизм инструкции строится таким образом, что допускает движение вперед от кадра к кадру, возврат к пройденному (движение назад), вызов любого раздела по оглавлению, а также вызов материала по словарю понятий.

Особое значение имеет режим программированного обучения. Этот режим основан на проверке знаний по ходу обучения; в случае ошибок происходит возврат к предыдущему материалу, при-

чем, глубина возврата зависит от характера ошибки. Возможен также пропуск отдельных кадров (ускоренное обучение) в случае правильного ответа на вопросы.

В режиме “советчика” ЭлИн получает от оператора подтверждение каждого выполненного этапа работы. При этом иногда используются сценарии работы более подробные, чем предъявляемые при обучении (развернутые сценарии). Они же служат для проверки ответов в режиме экзамена. Если подтверждение не поступает вовремя, ЭлИн обозначает это нарушение мигающим светом и звуковым сигналом, а также запрещает дальнейшие действия.

Важен также режим редактирования материала. Прежде всего, производится проверка разрешения (доступа) лица, претендующего на редактирование. После редактирования дата и фамилия лица, производившего редактирование, заносится в Приложение ЭлИн и в дальнейшем служит для целей проверки корректности изменений, когда

это требуется дирекцией ГЭС. Редактирование касается также контрольной части пособия, особенно расширения корпуса вопросов и набора возможных ответов.

Необходимо отметить, что воспроизведение (распечатка) материала пособия не требует привлечения каких-либо компьютерных ресурсов и касается всего гипертекста, исключая элементы, относящиеся к программированному обучению и, конечно, контрольную часть.

Контрольная часть. На данном этапе разработчики ЭлИн не предусматривают использование вопросов со свободным ответом обучаемого, так как для анализа таких ответов необходимы методы “искусственного интеллекта”. Вопросы должны требовать от человека выбора правильного ответа из предлагаемых альтернатив. Число альтернатив может ограничиваться двумя (варианты ответа “да” или “нет”), может содержать несколько возможностей и может, наконец, составлять целое поле (линейку) значений, на котором работник на-

ходит единственное значение. Рассмотрим каждый из типов вопросов.

Вопрос с двумя альтернативными вариантами ответа. Пример такого вопроса показан на ðèñ. 3. Как видим, малое число альтернатив позволяет работнику угадать правильный ответ, что снижает ценность данного типа вопросов.

Вопрос с несколькими альтернативными вариантами ответа. Пример такого вопроса показан на ðèñ. 4. Здесь один вариант ответа является правильным, а остальные - возможными (вероятными), правдоподобными. Если от испытуемого требуется выбрать определенное число, то другие числа, кроме правильного, должны также иметь смысл в данной ситуации. Нужно избегать вклю- чения в число альтернатив неправдоподобных, заранее ложных вариантов. Испытуемый не должен подозревать ЭлИн в глупости.

Выбор на поле возможностей. Широко используется выбор на линейке значений, когда предлагается линейка значений и требуется указать точное значение интересующей величины в данной ситуации. Пример такого вопроса показан на ðèñ. 5. Необходимо подвести бегунок к правильному значению и “щелкнуть” мышью. На ðèñ. 5 это значение условно указано, а в действительности испытуемый должен определить его. Отметим, что выбор диапазона, охваченного линейкой значений, не должен подсказывать работнику правильный ответ.

Вопросы с ответами на линейке значений целесообразно ставить, когда дело касается геометри- ческих размеров, массы, а также эксплуатационных параметров (уровней, температур, давлений, напряжений, интервалов времени). Одним из вариантов выбора на линейке значений является приведение графика изменения параметра во времени и требование указать такое значение на этом графике (ðèñ. 6).

В качестве поля возможностей может также выступать сопоставительная диаграмма с пропуском одного столбика. Соответствующий вопрос: “Укажите, пожалуйста, значение пропущенной величины”. В гистограмме одно из значений может быть практически невозможным, вопрос: “Укажите, пожалуйста, где допущена ошибка и каково правильное значение величины?”.

Роль “поля возможностей” может выполнять также таблица значений с пропусками или другой материал пособия. Конечно, указание на поле зна- чения ограничивает набор возможных ответов, подсказывает испытуемому, упрощает задачу. Но не следует забывать возможности ограничения времени ответа, которое указывается в связи с каждым вопросом.

Наконец, отметим использование в качестве поля возможностей мнемонической схемы. Во- прос-требование может состоять в том, чтобы ликвидировать ошибочное соединение на схеме или установить на ней нужный элемент в нужном месте.

Широко используются вопросы в связи с блоксхемой действий или дерева решений. Эти методы описаны в [2]. Они находят все более широкое применение на электростанциях и подстанциях. В данном случае эти схемы используются в качестве поля возможностей для постановки вопросов. Конечно, предполагается, что предварительно работник изучил соответствующую схему или дерево.

Íà ðèñ. 7 показан такой вопрос-задание. Схема, изображенная слева, не имеет надписей (“слепая”), в правой части кадра приведены восполняющие тексты. Цель испытуемого – поместить тексты в правильные места на схеме.

Возможны другие варианты подобных заданий: тексты, кроме одного, находятся в схеме, необходимо заполнить пропуск; на правой части наряду с реальными альтернативными указаны ложные варианты, нужно не обращать внимания на помехи.