Компьютерные тренажеры как инструмент комплексного моделирования технологических процессов» для специальности 22.02.07 Металлургическое производство (по видам производства), направленность «Обработка металлов давлением»

Методическая разработка внеклассного мероприятия: «Компьютерные тренажеры как инструмент комплексного моделирования технологических процессов» для специальности 22.02.07 Металлургическое производство (по видам производства), направленность «Обработка металлов давлением»»

В настоящее время информационные компьютерные технологии (ИКТ) являются неотъемлемой частью образовательного процесса, поскольку позволяют в короткий срок сформировать необходимые знания, умения и навыки. Благодаря способности структурировать большие объемы информации, а затем выдавать ее в самой различной форме ИКТ могут иметь самую разнообразную целевую аудиторию. В силу своей эффективности они незаменимы и при переподготовке или повышении квалификации специалистов предприятий.

Корпоративный центр подготовки кадров «Персонал» (КЦПК «Персонал») активно сотрудничает с компанией «SIKE.Корпоративные системы» («SIKE»), которая уже много лет успешно разрабатывает тренажеры, моделирующие производственные процессы на сложном технологическом оборудовании, и компьютерные системы для обучения и проверки знаний в диалоговом режиме с применением современных средств компьютерного дизайна и мультимедийных технологий. Системы, созданные ведущими специалистами компании, позволяют достичь высоких результатов в процессе обучения.

На сегодняшний день компанией «SIKE» разработано более 50 мультимедийных обучающих систем, сданных в промышленную эксплуатацию. Такие системы позволяют подготовить специалистов для работы на агрегатах, входящих в состав технологической цепочки электросталеплавильного, кислородно-конвертерного, прокатных цехов, цеха покрытий. Так, для электросталеплавильного цеха ОАО «ММК» разработаны следующие тренажеры, являющиеся стержнем сталеплавильного цикла данного цеха: «Сталевар ДСП-180 т» - «Сталевар АПК» - «Разливщик сортовой МНЛЗ» - «Оператор АГР сортовой МНЛЗ». В свою очередь, для кислородно-конвертерного цеха ОАО «ММК»: «Машинист дистрибутора» - «Сталевар АДС» - «Сталевар АПК» - «Разливщик слябовой МНЛЗ» - «Оператор АГР слябовой МНЛЗ».

Для подготовки высококвалифицированных специалистов в металлургической промышленности КЦПК «Персонал» эффективно использует различные типы обучающих систем и материалов, разрабатываемых компанией «SIKE», среди которых:

• компьютерные тренажеры;

• комплексные тренажеры;

• анимационные ролики;

• электронные курсы;

• электронные плакаты;

• 3D моделирование.

Каждая из обучающих систем в зависимости от преследуемых целей обучения имеет свои преимущества.

Компьютерные тренажеры максимально полно описывают все составляющие технологического процесса. Цель их применения – формирование навыков осознанного управления технологическим процессом на конкретном рабочем месте. Тренажер представляет собой программу, запускаемую на персональном компьютере и предназначенную для выработки у обучающегося устойчивых навыков ведения технологического процесса на конкретном агрегате. Для достижения целей обучения в состав тренажера входят следующие разделы:

1) изучение устройства технологической установки;

2) изучение системы управления технологической установкой;

3) изучение основ работы в условиях технологического процесса;

4) изучение основ работы в условиях аварийных ситуаций.

Уровень освоения технологического процесса при помощи компьютерного тренажера достаточно высок. Итоговое тестирование, предусмотренное системой, показывает, что сотрудник по окончании обучения достигает следующих результатов:

1) формируются навыки работы в различных ситуациях реального производства;

2) отрабатывается алгоритм действий, предполагаемый реальными производственными условиями;

3) осваиваются способы предотвращения аварийных ситуаций.

Сегодня одним из самых информативных способов подачи материала являются анимационные ролики. Их использование позволяет быстро и легко осваивать материал любой сложности.

Анимационные ролики компании «SIKE» представляют собой фильмы, выполненные с помощью средств компьютерной графики и анимации, предназначенные для демонстрации как на экране персонального компьютера, так и на экране в аудитории. С их помощью самая сложная для восприятия информация становится простой и доступной. Достоинства анимационных роликов трудно переоценить. Во-первых, они наглядно и последовательно представляют информацию, во-вторых, пользователь может изучать материал как в условиях класса, так и самостоятельно в удобное для себя время, в-третьих, анимационные ролики могут использоваться для подготовки любой категории сотрудников (рабочих, руководителей, специалистов, служащих), а также для ознакомительных и рекламных целей.

Компания «SIKE» также разрабатывает комплексные тренажеры, которые представляют собой гибрид реального физического пульта управления и виртуального тренажера. Цель применения – выработка рефлекторной моторики при управлении механизмами на конкретном агрегате.

Принцип работы комплексного тренажера прост: к компьютерному тренажеру подключается физический пульт, при помощи которого имитируется управление оборудованием. При этом действия с физического пульта синхронизируются с индикацией экранов и действиями, происходящими на анимации/видео. Данная технологическая находка позволяет еще больше приблизить процесс обучения к реальным условиям.

В курсах КЦПК «Персонал» используются электронные плакаты, разработанные компанией «SIKE». На сегодняшний день это новая удобная форма учебных бумажных плакатов, знакомых всем со школы. Электронные плакаты наглядно передают любую информацию в виде статичных или динамических изображений и могут использоваться в качестве дополнительных пособий при обучении.

Электронные плакаты имеют ряд достоинств:

1) позволяют отображать динамические процессы;

2) со временем не теряют своих изначальных качеств: картинка всегда остается яркой, четкой, наглядной, а текст читабельным;

3) любой фрагмент плаката можно увеличить и рассмотреть его детально, при этом качество увеличенного фрагмента не ухудшится;

4) электронные плакаты можно собирать в курсы, в рамках которых они будут структурированы по темам, что позволит быстро находить нужный плакат.

Электронные плакаты позволяют организовать как индивидуальное обучение при помощи персонального компьютера, так и массовое – при помощи проектора или интерактивной доски.

Таким образом, сотрудничество КЦПК «Персонал» и компании «SIKE.Корпоративные системы» позволяет разработать современные электронные средства и методики обучения, внедрить их в образовательный процесс и, тем самым, сделать его максимально эффективным. Система полностью имитирует все экраны и пульты управления, которыми пользуются специалисты, тем самым, позволяя изучить работу, а также основные действия, выполняемые с их помощью. Для этого система оснащена множеством сценариев с различными видами заданий:

• тестовые вопросы (предполагают выбор пользователями одного ответа из нескольких предлагаемых);

• вопросы для самостоятельного ответа (предполагают самостоятельный ввод пользователями ответов);

• вопросы указательного типа (предполагают указание необходимых элементов на экранах или пультах управления);

• выполнение операции (предполагают выполнение пользователями требуемых операций).

В системе предусматривается два режима прохождения сценариев:

• демонстрационный (используется для обучения и характеризуется наличием различных подсказок (предназначены для закрепления пользователем теоретического материала), а также индикацией (подсветка элементов, которые необходимы для выполнения задания));

• режим тестирования (используется непосредственно для проверки знаний пользователя).

Рис.3. Экранная форма «АРМ оператора рольганга»

Для того, чтобы обучение было максимально приближено к реальной работе стана, в программе предусмотрена 3D-анимация, которая позволяет пользователям видеть результаты всех действий, которые они выполняют в сценариях, непосредственно на моделе стана: состояние оборудования (например, управление нажимными винтами, энкопанелями, летучими ножницами, секциями рольганга), скорость работы, возможные аварии (например, застревание слябов, загиб полосы) и т. д.

Рис. 4. 3D-анимация (летучие ножницы).

В системе также реализованы различные имитационные модели:

• модель деформационного режима;

• модель скоростного режима;

• модель температурного режима;

• модель натяжения;

• модель загрузки главных приводов и др.

Они позволяют представить процесс прокатки металла так, как он  осуществляется в действительности.

Важнейшей составляющей системы является трехмерная модель стана, которая позволяет специалистам подробно изучить конструкцию оборудования черновой и чистовой групп, а также секции промежуточного рольганга и летучих ножниц.

Конструкция рассматривает не только строение групп оборудования, но и отдельные элементы (например, подробное строение клетей). Удобная навигация, подробные описания свойств и технических характеристик элементов, а также возможность настройки пользовательского интерфейса максимально облегчают процесс обучения.

Рис. 5. Конструкция Стан 2000 (непрерывная группа черновых клетей)

Также конструкция дополнена различными видеоматериалами, посвященными работе оборудования (летучие ножницы, промрольганг, чистовая группа и т. д.), и анимационными роликами, подробно демонстрирующими технологию (работа петледержателей, технология прокатки).

На заключительном этапе разработки сейчас находится один из крупнейших проектов ООО "Корпоративные системы" — мультимедийная  обучающая система для подготовки специалистов постов управления ПУ7 и ПУ9 широкополосного стана горячей прокатки 2000. 
Непрерывный широкополосный стан 2000 горячей прокатки предназначен для производства горячекатанных полос из углеродистых и низколегированных марок сталей. Состоит из: - участка подачи слябов к печам и загрузки слябов; - черновой группы оборудования (ПУ7); - секции промежуточного рольганга и летучих ножниц (ПУ9); - чистовой группы оборудования (ПУ9); - уборочной группы оборудования. Проект, разрабатываемый ООО «Корпоративные системы», охватывает 5 рабочих мест: - оператор черновой группы оборудования; - вальцовщик черновой группы оборудования; - оператор промежуточного рольганга и летучих ножниц; - оператор чистовой группы; - вальцовщик чистовой группы. Каждое рабочее место имеет свои специфические особенности и предназначено для выполнения определенных задач. Например, основной целью черновой группы является получение выходных параметров (ширина, толщина, температура) полосы требуемого качества за шестой клетью.   Рис.2. Интерфейс системы — меню для выбора рабочего места.   Система полностью имитирует все экраны и пульты управления, которыми пользуются специалисты, тем самым, позволяя изучить работу, а также основные действия, выполняемые с их помощью. Для этого система оснащена множеством сценариев с различными видами заданий: -тестовые вопросы (предполагают выбор пользователями одного ответа из нескольких предлагаемых); -вопросы для самостоятельного ответа (предполагают самостоятельный ввод пользователями ответов); -вопросы указательного типа (предполагают указание необходимых элементов на экранах или пультах управления); -выполнение операции (предполагают выполнение пользователями требуемых операций). В системе предусматривается два режима прохождения сценариев: -демонстрационный (используется для обучения и характеризуется наличием различных подсказок (предназначены для закрепления пользователем теоретического материала), а также индикацией (подсветка элементов, которые необходимы для выполнения задания)); -режим тестирования (используется непосредственно для проверки знаний пользователя).     Рис.3. Экранная форма «АРМ оператора рольганга»            Для того, чтобы обучение было максимально приближено к реальной работе стана, в программе предусмотрена 3D-анимация, которая позволяет пользователям видеть результаты всех действий, которые они выполняют в сценариях, непосредственно на моделе стана: состояние оборудования (например, управление нажимными винтами, энкопанелями, летучими ножницами, секциями рольганга), скорость работы, возможные аварии (например, застревание слябов, загиб полосы) и т. д. Рис. 4. 3D-анимация (летучие ножницы).   В системе также реализованы различные имитационные модели: -модель деформационного режима; -модель скоростного режима; -модель температурного режима; -модель натяжения; -модель загрузки главных приводов и др. Они позволяют представить процесс прокатки металла так, как он  осуществляется в действительности. Важнейшей составляющей системы является трехмерная модель стана, которая позволяет специалистам подробно изучить конструкцию оборудования черновой и чистовой групп, а также секции промежуточного рольганга и летучих ножниц. Конструкция рассматривает не только строение групп оборудования, но и отдельные элементы (например, подробное строение клетей). Удобная навигация, подробные описания свойств и технических характеристик элементов, а также возможность настройки пользовательского интерфейса максимально облегчают процесс обучения. Рис. 5. Конструкция Стан 2000 (непрерывная группа черновых клетей)            Также конструкция дополнена различными видеоматериалами, посвященными работе оборудования (летучие ножницы, промрольганг, чистовая группа и т. д.), и анимационными роликами, подробно демонстрирующими технологию (работа петледержателей, технология прокатки). Рис. 6. Экран анимационного ролика «Пример прокатки металла».   Кроме того, система оснащена множеством отчетов, позволяющих получать информацию о проведенной прокатке (план проката). Возможность просмотра результатов тестирования позволяет не только получать информацию о правильности выполненных заданий и затраченном времени, но также прослеживать операции, которые выполнял пользователь в процессе прохождения сценариев.    Воспроизведение в записи действий пользователя дает возможность в последствии визуально проследить  процесс тестирования.   Таким образом, комбинированное использование компьютерной графики, анимации, «живого» видеоизображения и других медийных компонентов предоставит уникальную возможность сделать изучаемый материал максимально наглядным, а потому понятным и запоминаемым. Это особенно актуально для специалистов стана 2000, которые должны усваивать большое количество эмоционально-нейтральной информации – например, производственных инструкций, технологических карт, нормативных документов. Удобный интерфейс и навигация, подробные пользовательские и технологические инструкции делают работу с системой  максимально простой.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/623297-kompjuternye-trenazhery-kak-instrument-komple