Особенности применения «интеллектуальных» тренажеров-имитаторов в подготовке кадров для нефтегазовой промышленности

Использование современных технологий и технических средств обучения предполагает не только применение аудиовизуальной техники, компьютеров и т.п.но и создание и применение специальных «интеллектуальных» тренажеров, по типу применяемых в авиации и космонавтике, т.к. цена ошибки, к примеру, бурового мастера при бурении скважин может быть не менее дорога.

Отличие современных тренажеров – имитаторов технологических процессов от мультимедийных обучающих программ - в полном приближении к реальным процессам как рабочего места, так и производственного шума, прилагаемых усилий для выполнения операций и т.п.

Т.е. аппаратура и программное обеспечение современных тренажеров позволяет погрузить обучаемого в обстановку реальной буровой и выработать у него психомоторные реакции, необходимые для выполнения процесса.

Необходимо учесть что, по данным психологов, восприятие современного поколения обучающихся основывается в основном не на чтении специальной литературы, а на визуальном восприятии с экрана и манипуляций его с клавиатурой, джойстиком и мышью (практически вся современная молодежь с компьютером Интернетом на «ты» и черпает информацию из нее). Это реалии современности, с которой необходимо считаться. Работа на симуляторах нечто схожее с этим процессом и активность участия обучаемого в учебном процессе, как показывает практика, высока.

Так, современные тренажеры-имитаторы семейства АМТ позволяют приобрести и усовершенствовать практические навыки выполнения контроля и оптимизации основных технологических процессов бурения и капитального ремонта скважин на нефть и газ, распознавания и предотвращения осложнений и аварийных ситуаций, ликвидации нефтегазопроявлений и выбросов и предназначены для организации процесса обучения навыкам проведения сложных технологических процессов в безопасных и контролируемых условиях.

Имитатор поддерживает обучение как в чисто компьютерном варианте с помощью программных заменителей органов управления, так и в аппаратном варианте на электронных макетах пультов и постов управляющего оборудования.

Опыт применения в КазНТУ им. К.И.Сатпаева тренажеров-имитаторов бурения и капитального ремонта скважин типа АМТ позволил значительно повысить усвоение теоретического материала, побудил интерес обучаемых к практическим занятиям на тренажерах. Тренажеры-имитаторы позволяют имитировать в реальном времени и визуализировать все технологические процессы бурения и ремонта скважин, приобрести и усовершенствовать практические навыки выполнения технологических процессов, дают возможность обучаемым проверить и сравнить различные варианты решения технологических задач. Значительно сокращается, впоследствии, и период адаптации выпускника к производственной обстановке, снижаются техногенные аварии. Однако широкое применение такого типа тренажеров сдерживается отсутствием их производства в РК и дороговизной импортных образцов.

Назрела необходимость создания в РК специальной подотрасли или центра, который бы занимался созданием таких тренажеров, учебных фильмов, наглядных материалов, макетов и др. учебно-лабораторного оборудования для технических ВУЗов и ССУЗов с учетом их специализаций. В настоящее время учебные заведения вынуждены своими силами изготавливать, а зачастую и покупать учебно-лабораторное оборудование неизвестного происхождения, не прошедшего методическую экспертизу УМО в РК.

В частности, тренажер-имитатор капитального ремонта скважин АМТ-401 структурно представляется набором программных объектов оболочки рабочего стола операционной системы WorkPlaceShel и натурными постами управления и линиями манифольдов. Отдельные элементы представлены на рис. 1,2.

Рис. 1. Устьевое оборудование и линии манифольдов тренажера-симулятора капитального ремонта скважин АМТ-401

Рис.2. Пост управления тренажером и контрольные приборы

Каждый объект имеет свое представление на экране: иконку, диалог редактирования свойств и диалог стандартного открытия. Объекты запрограммированы на ввод и хранение информации, взаимодействие друг с другом для ее передачи и запуска имитации технологических моделей тренажера.

Для каждого объекта существует шаблон (заготовка). Для создания объекта из шаблона достаточно навести на шаблон курсор мыши и дважды нажать левую кнопку (double click). На экране появляется диалог, в котором задается имя создаваемого объекта и папка (из числа открытых) для его хранения.

На рис. 3 представлена часть экрана компьютера с открытыми на нем папками для хранения объектов обучаемых и объектов сценария, а также папками компонент сценария, шаблонов сценариев и шаблонов компонент. Этот рисунок соответствует тренажеру капитального ремонта скважин. Это образец - каждый инструктор может разработать свою систему распределения папок и компонент тренажера, сообразуясь с собственными представлениями об удобстве.

Сценарии технологических процессов создаются инструктором для каждой учебно- тренировочной задачи до начала процесса обучения из шаблона соответствующего конкретной модели технологической задачи. В дальнейшем сценарии могут быть откорректированы или созданы новые.

Кроме того, объект обучаемого в режиме просмотра результатов обучения может запустить задачу просмотра графиков технологических параметров модели, полученных в ходе выполнения учебных заданий.

Система подготовки занятий включает в себя последовательность действий над программными объектами (компонентами), в результате которых создается объект - сценарий, несущий в себе полную информацию о состоянии имитируемого объекта на момент начала занятия, а также об экстраординарных ситуациях (авариях), которые могут имитироваться в процессе его выполнения. Не всякая модель умеет имитировать аварийные ситуации. Со

временем, список таких моделей может уменьшаться, а количество имитируемых аварийных ситуаций - увеличиваться.

Рис. 3. Общий вид экрана компьютера с объектами Имитатора

Система подготовки занятий не зависит от типа тренажера и технологической модели, для которых создается тот или иной сценарий. Компоненты сценария создаются по описаниям характерного оборудования или инструментов, которые часто встречаются в предметной области тренажера и выступают как самостоятельные информационные объекты.

Сценарий для имитации каждой модели имеет свое специфическое наполнение. На рис. 4 изображён другой вид сложного (взаимоувязанного) диалога, который может встретиться в сценарии. Это диалог программирования аварий. Он может встретиться в любом типе тренажера в тех моделях, которые умеют имитировать аварийные ситуации. В отличие от предыдущего примера, в этом аварии выбираются из конечного списка вариантов соответствующих каждой модели. В остальном, редактирование осуществляется также, как и в случае с разрезом (в тренажерах для буровиков аварии привязаны к глубине инструмента в скважине).

Рис.4. Диалог описания сценарных Рис.5. Диалог описания объекта аварийных ситуаций обучаемого

Запускающий объект обучаемого предназначен не только для запуска имитации модели, но и для регистрации хода обучения. В него записываются параметры выполненных обучаемым заданий: сценарий, дата и время начала занятия, длительность занятия, штрафное время, а также все аварийные ситуации, зарегистрированные в ходе выполнения занятий. Объект обучаемого имеет иконку.

В момент создания объекта обучаемого из шаблона его вид по умолчанию - окно, появляющееся при двойном щелчке мыши на икону объекта или выбора пункта контекстного меню СВОЙСТВА, имеет вид изображенный на рис. 5. В этом диалоге заносятся данные регистрации обучаемого.

После того, как обучаемый начинает выполнять учебные задания, Имитатор начинает записывать в его объект перечисленные выше параметры и его видом по умолчанию будет служить диалоговое окно изображенное на рис. 6.

В левой части окна выводится список всех занятий, выполненных обучаемым, который сформирован из порядкового номера занятия и сценария, по которому оно проводилось. При выборе любого занятия из списка, в правом верхнем окне выводятся параметры занятия, о которых уже говорилось, и автоматическая оценка, проставляемая имитатором.

При выставлении оценки используется только один критерий - наличие активных аварийных ситуаций на момент завершения работы Имитатора. В этом случае задание считается

невыполненным. В правом нижнем окне диалога выводится список всех зарегистрированных по ходу выполнения занятия аварийных ситуаций.

Кнопка «Просмотр» в нижней части окна диалога предназначена для вызова задачи просмотра графиков технологических параметров (ViewGA).

Рис. 6. Диалог зарегистрированных Рис.7. Графики технологических учебных занятий параметров

Программа ViewGA предназначена для просмотра и печати графиков технологических параметров имитируемой модели в процессе выполнения обучаемым учебного задания.

После запуска программы на экране появляется окно (рис. 7), полностью занимаемое областью отображения графиков, разделенной на несколько полей. На каждом из этих полей может отображаться один или несколько графиков.

По умолчанию программа создает не более трех полей, в зависимости от того, сколько оцифрованных графиков содержится в переданном ей файле. На каждом из этих полей отображено по одному графику. Если всего графиков менее трех, то отображается столько полей, сколько графиков.

Окно управления задачей представляет собой диалог типа Блокнот, в котором, в зависимости от варианта использования тренажера (аппаратный или компьютерный), собраны диалоги:

  • режима
  • аварий
  • запуска
  • пультов

Диалог Режим (рис. 8) предназначен для управления ходом имитации модели (запуск, пауза и продолжение), звуковым сопровождением (включение, выключение), а также масштабом времени имитации. Кроме того, в окне этого диалога выводится время выполнения занятия, время имитации (с учетом изменения масштаба времени), штрафное время, количество зарегистрированных аварийных ситуаций и количество аварий, имитируемых в настоящий момент (активных).

Диалог Аварии (рис.9) носит чисто информационный характер. В нем выводится состоящий из двух частей список: верхняя часть списка - активные аварии, нижняя (после отчеркивания) - ликвидированные (имитировавшиеся ранее, но не в настоящий момент) аварии.

Диалог Запуск (рис.10) предназначен для запуска (и прекращения) имитации аварийных ситуаций, моделирование которых запрограммировано в технологической модели. Можно запустить только одну аварию за раз. Диалог дает инструктору возможности вносить разнообразие в ход выполнения задания обучаемым и развивает способности последнего в области распознавания аварийных ситуаций.

Рис. 8. Окно управления режимом. Рис. 9. Окно регистрации аварий.

Рис.10. Окно имитации аварий. Рис.11. Объемная и плоская анимация оборудования.

Технология использования этого диалога следующая: инструктор запускает имитацию аварии и ждет реакцию обучаемого, обучаемый анализирует изменения технологических параметров имитируемого процесса и называет имитируемую аварию, инструктор выбирает названную аварию из списка (мышкой) и нажимает кнопку СТАРТ/СТОП. Если обучаемый назвал аварийную ситуацию правильно, ее имитация прекращается, в противном случае штрафное время продолжает накапливаться.

Симулятор имеет два окна мультипликационного сопровождения. Одно для вывода объемной анимации процесса имитации демонстрирующее работу оборудования, второе – для схематических изображений процессов в скважине. Рис.11 даёт представление о содержимом этих окон.

В заключение необходимо отметить, что опыт применения информационно-обучающих комплексов, подобных интеллектуальным тренажерам-имитаторам показал, что они являются высокоэффективным средством подготовки высококвалифицированных кадров для нефтегазовой отрасли.

Год: 2011
Город: Алматы
loading...