Моделирование и обучение
В связи с укрупнением металлургических агрегатов и повышением требований к качеству продукции, а также с повышением уровня автоматизации роль человека и требования к уровню его квалификации возрастают. Чем выше сложность автоматических систем, тем больше потери несет производство при их возможных отказах, так как операторы оказываются не готовы к действиям в редко встречающихся ситуациях. Практическое обучение на реальных агрегатах сопряжено с большими потерями материальных и энергетических ресурсов из-за неизбежных при этом проб и ошибок.
Очень показательными для оценки роли профессиональной квалификации являются индивидуальные результаты работы конкретных операторов конвертера (машинистов дистрибутора) в одних и тех же условиях, например, число плавок с исправлениями для лучших и худших операторов составляет 49 – 64%. Если учесть, что каждая остановка для исправления затягивает сорокаминутный цикл плавки на 5 – 10мин, можно оценить, сколь велики резервы повышения эффективности производства за счет повышения уровня профессиональной квалификации.
Для успешного решения этой задачи, безусловно, необходимы новые методы и технические средства, к числу которых можно отнести создаваемые на основе математических моделей тренажерные комплексы, уже подтвердившие свою эффективность в ряде отраслей: авиации, космонавтике, автомобильном транспорте, энергетике и др.
Автоматизированные системы обучения на основе тренажерных комплексов внедряются и в металлургии. Тренажеры как средства обучения имеют целый ряд достоинств:
- возможность изменения параметров моделирующего объекта и масштаба времени, позволяющая повысить интенсивность обучения, например, за счёт многократного повторения необходимых ситуаций;
- резкое сокращение материальных и энергетических затрат, которые имеют место при обучении на реальном объекте начинающих и малоквалифицированных операторов;
- возможность объективной оценки знаний и автоматизации процесса обучения;
- возможность снижения в случае необходимости психологической напряженности операторов;
- приближение учебной обстановки к реальной производственной;
- повышение психологической готовности операторов к самостоятельной работе при доучивании на реальном агрегате, сокращение общего времени подготовки;
Тренажеры позволяют эффективно отрабатывать весь комплекс операторских навыков, среди которых основными являются:
- восприятие информации, выделение в объекте отдельных признаков, отвечающих решаемой задаче, и увязка их в единую систему;
- оценка информации, её анализ и обобщение на основе заранее заданных или самостоятельно сформулированных критериев;
- реализация принятого решения путем воздействия на органы управления;
- контроль за реакцией объекта на принятое управляющее воздействие.
Обучение на тренажере позволяет вести обработку практических навыков в тесной увязке с теоретическими представлениями об объекте, что дает возможность обучаемому формировать достаточно цельный (системный) образ управляемого объекта и, следовательно, принимать более обоснованные управляющие решения.
Автоматизированная система обучения на основе тренажера представляется в виде двухуровневой системы управления (рис. 1).
На первом уровне (условно нижнем) решается задача передачи обучаемому необходимых теоретических знаний и выработку у него в процессе многократных тренировок на модели необходимых умений и навыков. Модель в этом контуре имеет роль объекта, а обучаемый выступает в качестве управляющего звена. Целью управления является достижение обучаемым требуемых значений критериев Q*т (например, попадание в заданные пределы по хим.составу и температуре стали) и формирование у него за счёт этого определённого уровня обученности.
Критерии качества управления задаются вторым уровнем АСО, в котором решается задача управления процессом обучения оператора. Роль объекта в этом контуре играет оператор (человек), взаимодействующий с моделью-имитатором, а в качестве управляющего устройства могут выступать инструктор, программа, ЭВМ или их совокупность.
Управление здесь заключается в оптимизации процесса обучения, т.е. в движении по кратчайшему с точки зрения принятого критерия Qo (например, времени обучения, прочности усвоения знаний и т. д.) пути перевода обучаемого из начального состояния So в состояние S*, которое обеспечивает требуемый уровень подготовки, численно определяемый критерием Qт
Схема двухуровневой автоматизированной системы обучения на тренажерном комплексе
Рис. 1 – Схема автоматизированной системы