Введение к работе
Актуальность проблемы, Повышение требований к безопасности и эконо-ическим характеристикам морских и речных судов требует все более широкого лгащения судов сложными техническими средствами и системами управления ш на основе современных достижений науки и технологии производства, посто-ню расширяющихся возможностей элементной базы.
Это приводит к усложнению судовых (корабельных) систем управления и :обходимости повышения уровня квалификации обслуживающего персонала, так ас допущенная им ошибка может привести к тяжелым последствиям. Опыт пока-геает, что неверные действия операторов, вследствие их недостаточной профес-юналыюй подготовки, особенно в экстремальных ситуациях, являются одной из новных причин аварий на флоте. Реальным средством повышения эффективно-и судовых технических средств (СТС) является улучшение качества подготовки іслуживающего персонала, особенно руководящего и инженерного состава, гак к задача его остается неизменной - это управление СТС на различных режимах : использования.
Наиболее эффективным средством профессиональной подготовки судовых ециалистов являются тренажеры, особенно на базе сетей ПЭВМ и микропро-ссоров, так как они решают задачи моделирования с максимальным приближе-ем к реальным процессам и обеспечивают высокий уровень изучения устройст-и правил эксплуатации СТС, отработки персоналом навыков по управлению сническими средствами в нормальных и аварийных режимах, а также проведе-я исследовательских работ как в части построения систем управления, так и в юшении определения требований к функциональным возможностям специали-)в, занятых в управлении КТС.
Создание сложных тренажерных комплексов вызывает необходимость ксимальной формализации способов разработки их проектов, так как общая здолжительность работ при создании систем автоматизации с использованием
типовых решений и процедур проектирования по сравнению с индивидуалы разработкой сокращается приблизительно на 30%, а стоимость на 20%. Поэте пязпяботка эффективной методологии проектирования тренажерного компле является одним из резервов снижения затрат на проектирование, улучшения і тико-технических и технико-экономических показателей тренажеров.
Весь комплекс научно исследований, проектных и обьскі конструкторских работ, а также организационно-практических мероприятий внедрению автоматизированных компьютеризированных тренажерных комш сов в систему подготовки, переподготовки и тренажа специалистов по эксплу; ции судовых энергетических установок и технических средств представляете выступает как крупная научно-техническая проблема, имеющая большое наро; хозяйственное значение и может быт сформулирована следующим образом.
Научная проблема: Повышение эффективности эксплуатации судо: энергетических установок и технических средств на основе использования но информационных технологий, инструментальных средств и компьютерных тр< жерных комплексов.
Центральным ядром этой научно-технической проблемы является развї (совершенствование) методов проектирования тренажерных комплексов на ( объектно-ориентированных системных методов для обеспечения подготовки, реподготовки и тренажа специалистов по эксплуатации судовых техничес средств. Такой комплекс методов требует разработки методологии проектир ния, а также информационного и технического обеспечения, позволяющий ос> ствлять обоснованный выбор проектных решений на уровне элементов, бло модулей, структур тренажерных комплексов и соответственно сократить ц проектирования, а также помочь в обосновании выбора стратегии развития д нейших работ в этом направлении. Все это определяет актуальность данной і блемы для флота.
Цель диссертационной работы состоит в разработке единого методол ческого подход к проектированию, отладке и развитию комплекса средств ин<
щионной поддержки и тренажа специалистов (тренажерных комплексов) для еспечения управления и эффективной эксплуатации судовых энергетических тановок (СЭУ) и судовых технических средств (СТС).
В соответствии с указанной целью в работе поставлены, обоснованы и ре-гны следующие задачи:
-
Разработана концепция системного подхода к созданию тренажерных мплексов, обеспечивающих качественно новый уровень решения проблемы по-гшения эффективности судовых энергетических установок (СЭУ) и судовых хнических средств (СТС) как типовых человеко-машинных систем (ЧМС).
-
Произведена структуризация и выделены в предметных областях ба-вые задачи проектирования тренажерных комплексов (ТК) на основе системо-хнического анализа проблемы; разработан единый методологический подход к . решению, начиная с ранних этапов создания ТРК.
-
Предложены методы и способы совершенствования технических ха-ктеристик информационных средств ТРК на основе элементов теории комплек-рования.
-
Разработаны теоретические основы выбора структуры компьютеризи-ванных обучающих систем и тренажеров, включающих в себя пршщипы и ме-ды их аппаратно-программной реализации.
-
Создана методика выбора базовой унифицированной структуры ком-ексного тренажера по управлению СЭУ различного типа (дизельных, дизель-зотурбшшых, газотурбинных).
Объектом исследования является система подготовки, переподготовки и енажа специалистов по эксплуатации судовых технических средств и судовых ергетических установок.
Предметом исследования является комплекс тренажерных средств для дготовки и тренажа специалистов с учетом реализации концептуальных и ма-матических моделей для описания процессов функционирования СЭУ и СТС.
Методы исследованиях. Методологической основой и общетеорети-
6 ческой базой исследования являются принципы системного анализа цессов формального описания структуры и функционирования тренаже комплексов, а также эвристические методы и экспертные оценки используг обобщение практического опыта эксплуатации и управления судовыми тех) скими средствами кораблей. Теоретической основой проектирования новыя нажеров и их структуры являются системотехника, системология, теория п; тия решений, методы теории оптимального управления, теория алгоритмов рия баз данных и др.
Научная новизна. В результате проведенных исследований осущесп теоретическое, экспериментальное и модельно-предсказательное обосноваз решение ключевых задач проблемы, имеющей важное народно-хозяйств< значение - создание методологии проектирования автоматизированных kon терных тренажерных комплексов на основе учета: сети формирования , обра! и передачи данных; базы данных; человеко-машинного интерфейса; аналої устройств управления в реальном времени; компьютерных (микропроцессо[ сетей.
Основные новые результаты, полученные в работе и выносимые на туї
-
Методология построения тренажерных комплексов на основе сисп го подход к алгоритмической и объектно-ориентированной реализации и і информационных технологий по моделированию, созданию и исследовани ловеко-машинных систем.
-
Методика выбора базовой унифицированной структуры комтшек тренажера по управлению судовой энергетической установкой (СЭУ) разл го типа.
-
Комплекс схемных решений совершенствования технические xaj ристик информационных средств ТК на основе элементов теорий комплекси ния.
-
Теоретические основы выбора структуры компыотеризированны
ощих систем и тренажеров на основе методов теории принятия решений.
5. Способы и пути создания, развития и использования современных ком-
и СЭУ и СТС.
Практическая ценность работы заключается в создании и отработке инже-эных методов схемотехнических и программных перенастроек элементов для шизации задач обучения и тренажа специалистов и имитации элементов энер-тгческих установок в создаваемых тренажерных комплексов, а также в разра-гке комплекса средств поддержки эффективного функционирования ДЭУ и ТЭУ как типовых человеко-машинных систем и систем технического обслужи-шя.
Реализация. Основные результаты исследований используются в научно-эизводствешюм объединении «Меридиан» при разработке комплексных трена-ров различного назначения для флота и проведения научно-исследовательских шытно-конструкторских работ в области тренажеростроения. Созданные трекеры используются в учетном процессе ВВМИУ, ВВМУ им. Фрунзе для подго-же специалистов флота. Разработаные методики, алгоритмы, схемные решения угоены в Северном ПКБ, ЦНИИ систем управления, ЦНИИСЭСТ и других ор-шзациях.
Апробация работы. Основные положения работы по мере ее выполнения вставлялись на отечественных и международных конференциях, семинарах, ипозиумах и выставках, в том числе: на Всесоюзном симпозиуме «Применение !М для управления судами» ( Ленинград, 1978 г.), на межотраслевом семинаре рименение микропроцессоров и микроЭВМ в народном хозяйстве» ( г.Абовян, 79 г.), на Всесоюзной научно-технической конференции «Проблемы автомати-(ии судовых технических средств» ( Ленинград, 1989 г.), на IV и V Санкт-гербургских международных конференциях «Региональная информатика -96» ( РИ-95, РИ-96 ) ( г. Санкт-Петербург, 1995, 1996 ), на Международных наго-технических конференциях «Транском - 94, 97» (г. Санкт-Петербург, 1994,
1997 ), на конференциях профессорско-преподавательского состава ВВМИУ Пушкин 1987,1989,1993,1995 ), СПГУВК ( 1995,1997 ), ВВМИОЛУ им. Ф Дзержинского (1990,1992), а также на региональных выставках «Промышленно Санкт-Петербурга - городу» ( г. Санкт-Петербург, 1996,1997), на международі выставке по судостроению и судоходству «Нева - 93,97» ( Санкт-Петерб} 1993,1997), на международной выставке «Лима - 97» ( Малайзия, 1997).
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 39 на ных изданиях , в том числе монографии «Информационное и техническое обес чение тренажерных комплексов», 8 статьях, 12 сборниках докладов на всесо] ных, всероссийских и международных конференций, 11 изобретениях, 2 огчето тезисов докладов НТК вузов.
Структура и объем работы. Диссертация представлена в форме рукопи состоящей из введения, пяти глав, заключения и приложений. Общий объем ра ты составляет 300 страниц, в том числе 46 рисунков, 11 таблиц и список испо зоваїніьіх источников из 160 наименований.
