Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Анализ современных технологий подготовки и повышения квалификации операторов СТС 10
1.1 Анализ заинтересованных сторон подготовки и повышения квалификации операторов СТС 10
1.1.1 Требования законодательства Российской Федерации к подготовке и повышению квалификации операторов СТС 13
1.1.2 Анализ места подготовки и повышения квалификации операторов СТС на уровне предприятия 14
1.2 Анализ подходов и методов мониторинга теоретической, тренажерной и практической подготовки операторов СТС 16
1.2.1 Мониторинг теоретической подготовки операторов СТС на основе тестирования 18
1.2.2 Мониторинг тренажерной и практической подготовки операторов СТС на основе данных о состоянии управляемой СТС 24
1.3 Анализ существующих решений в области автоматизации подготовки и повышения квалификации операторов СТС 28
1.4 Выводы по главе 33
Глава 2 Организационно-технологическая структура подготовки и повышения квалификации операторов СТС 35
2.1 Структура подсистемы подготовки и повышения квалификации операторов СТС 35
2.2 Теоретическая подготовка операторов СТС 38
2.3 Тренажерная подготовка 42
2.4 Практическая подготовка 47
2.5 Обучение в ходе производственного процесса 50
2.6 Повышение квалификации операторов СТС 52
2.7 Результаты апробации метода мониторинга теоретической подготовки 54
2.8 Выводы по главе 57
Глава 3 Концептуальная модель комплексной автоматизированной системы подготовки и повышения квалификации операторов СТС 59
3.1 Назначение КАС ПО СТС 59
3.2 Информационная модель КАС ПО СТС
3.2.1 Метаонтология предметной области подготовки и повышения квалификации операторов СТС 62
3.2.2 Онтология управления подготовкой и повышением квалификации оператора СТС 67
3.2.3 Онтология теоретической подготовки 68
3.2.4 Онтология тренажерной подготовки 70
3.2.5 Онтология практической подготовки 71
3.2.6 Онтология обучения в ходе производственного процесса 75
3.2.7 Онтология повышения квалификации 76
3.2.8 Онтология обеспечения подготовки и повышения квалификации операторов СТС 77
3.3 Функциональная архитектура КАС ПО СТС 78
3.3.1 Подсистема «Управление подготовкой оператора СТС» 80
3.3.2 Подсистема «Теоретическая подготовка оператора СТС» 84
3.3.3 Подсистема «Тренажер-имитатор СТС» 85
3.3.4 Подсистема «Мониторинг состояния СТС»
3.4 Программная архитектура КАС ПО СТС 90
3.5 Ролевая модель КАС ПО СТС 92
3.6 Выводы по главе 93
Глава 4 Комплексная автоматизированная система подготовки водителей автобусов 95
4.1 Назначение КАС ПВА 96
4.2 Характеристика процессов подготовки и повышения квалификации водителей автобусов 96 4.2.1 Общая характеристика предметной области 96
4.2.2 Теоретическая подготовка водителей автобусов 100
4.2.3 Тренажерная подготовка водителей автобусов 101
4.2.4 Занятия на площадке 103
4.2.5 Маршрутная подготовка 105
4.2.6 Обучение в ходе производственного процесса 108
4.2.7 Повышение квалификации водителей автобусов 109
4.3 Информационная модель КАС ПВА 110
4.4 Функциональная архитектура комплексной автоматизированной подготовки водителей наземного пассажирского транспорта 119
4.4.1 Подсистема «Управление подготовкой водителей автобусов» 119
4.4.2 Подсистема «Теоретическая подготовка водителей автобусов» 121
4.4.3 Подсистема «Тренажер-имитатор автобуса» 125
4.4.4 Подсистема «Мониторинг состояния автобуса»
4.5 Программная архитектура КАС ПВА 127
4.6 Ролевая модель КАС ПВА 128
4.7 Результаты апробации мониторинга уровня практической подготовки водителей автобусов 129
4.8 Выводы по главе 133
Заключение 135
Список используемых терминов 137
Список используемых сокращений 138
Список литературы
- Анализ места подготовки и повышения квалификации операторов СТС на уровне предприятия
- Тренажерная подготовка
- Онтология теоретической подготовки
- Функциональная архитектура комплексной автоматизированной подготовки водителей наземного пассажирского транспорта
Анализ места подготовки и повышения квалификации операторов СТС на уровне предприятия
Подготовка и повышение квалификации операторов СТС в экосистеме государства играет ответственную роль, поскольку позволяет обеспечивать квалифицированными кадрами стратегически важные отрасли – наземное, железнодорожное, водное и авиасообщение и иные области, где обязательным условием является взаимодействие оператора со сложными техническими объектами и технологическими установками.
Нормативное правовое регулирования подготовки и повышения квалификации операторов СТС в Российской Федерации (РФ) осуществляется на уровне законодательных, федеральных и региональных исполнительных органов государственной власти. Поскольку подготовка и повышение квалификации операторов СТС относится к профессиональному обучению и дополнительному профессиональному образованию, то в первую очередь регулируется положениями Федерального закона (ФЗ) № 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации». Так, в соответствии с [59)] программа профессионального обучения и программа дополнительного образования, определяющие порядок и форму обучения, формируются на основе квалификационных требований и профессиональных стандартов к результатам обучения. Обучение заканчивается квалификационным экзаменом в случае, если было проведено профессиональное обучение и итоговой аттестацией в форме, определенной организацией, которая осуществляет дополнительное профессиональное образование. Реализация образовательных программ подготовки и повышения квалификации операторов СТС в области водного и авиасообщения в соответствии с международными стандартами, а также в области железнодорожных перевозок также регламентируются [59)]. Типовые программы подготовки формируются органом исполнительной власти в области нормативного правового регулирования в сфере транспорта. Однако обязательными элементами такой программы являются теоретическая, тренажерная и практическая подготовка. Аналогичные требования предъявляются к подготовке сил обеспечения транспортной безопасности. Таким образом, в соответствии с ФЗ № 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» порядок и программа подготовки и повышения квалификации операторов СТС формируются на основании профессиональных стандартов в рассматриваемой прикладной сфере. Дополнительное регулирование осуществляться исполнительными органами государственной власти [40), 42), 43)], которые регламентируют порядок профессиональной подготовки сотрудников воздушных судов, подготовки сил обеспечения транспортной безопасности и работников субъектов РФ, осуществляющих перевозки автомобильным транспортом и городским наземным электрическим транспортом.
Таким образом, требования законодательства Российской Федерации к подготовке и повышению квалификации операторов СТС определяют общий порядок подготовки профессионального обучения или дополнительного профессионального образования, а также порядок и типовые программы обучения.
С позиций системного подхода и современных концепций организационного управления, подготовка и повышение квалификации операторов СТС является одной из самостоятельных подсистем производственного или сервисного предприятия. Назначением подсистемы, определенным требованиями предприятия, является обеспечение требуемого уровня теоретической, тренажерной и практической подготовки операторов для безопасного управления СТС, соответствующего стратегическим, тактическим и операционным целям предприятия и используемым технологиям. Рассматривая укрупненную архитектуру деятельности предприятия, представленную на рисунке (Рисунок 1), видно, что подготовка и повышение квалификации операторов СТС относится к основным обеспечивающим подсистемам, оказывая при этом с точки зрения сервисного подхода услуги производственной подсистеме. Кроме того, подсистема подготовки и повышения квалификации операторов СТС находится во взаимодействии с подсистемой кадрового обеспечения в части получения данных о текущем уровне квалификации операторов СТС, вновь принятых на работу, а также планов набора сотрудников для реализации технологических процессов с целью тактического и оперативного планирования. В целях стратегического планирования подсистема подготовки и повышения квалификации операторов СТС взаимодействует с подсистемой стратегического управления предприятием. При анализе реальных производственных и сервисных предприятий она может быть включена в подсистему кадрового обеспечения.
По результатам анализа НПА и организации деятельности реальных предприятий в отдельных прикладных отраслях, можно выделить следующие основные технологические процессы подсистемы подготовки и повышения квалификации операторов СТС:
Тренажерная подготовка
На этапе планирования отдельных занятий: - осуществляется формирование сценариев отдельных занятий в соответствии с оперативным планом; - определение целевого значения уровня теоретической подготовки для отдельных занятий в зависимости от темы и индивидуальных способностей группы обучаемых или обучаемого, а также на основе накопленных ранее статистических данных о результатах обучения. Показателем уровня теоретической подготовки операторов СТС является итоговая оценка, формируемая на основе статистических оценок за формирование тестовых заданий и их выполнение; - контроль обеспечения занятий - формирование методических материалов, включая учебные стенды и иные виды представления информации и подготовка рабочих мест для обучаемых. Управление проведением занятий предполагает проведение занятие и управлением его ходом.
Мониторинг теоретической подготовки операторов СТС предполагает сбор и обработку данных о результатах выполнения домашних работ и контрольных мероприятий.
На основе полученных данных мониторинга выполняется анализ степени достижения целевого значения уровня теоретической подготовки по результатам занятия как относительное отклонение фактического значения от целевого: ARi = Rpredi - Ri, (1) где Rpredi и Rt - целевое и фактическое значение итоговой оценки i-го занятия соответственно. По результатам анализа вырабатываются корректирующие решения плана отдельных занятий и формирование групповых и индивидуальных рекомендаций по освоению теоретического материала. Управление мотивацией обучаемых направлено на обеспечение интереса каждого участника к процессу теоретической подготовки. В рамках рассматриваемой организационно-технологической структуры в качестве способа мотивации используется система поощрений (например, сокращение количества контрольных вопросов в ходе итогового контроля знаний, снижение проходного для следующего этапа обучения балла и т.п.). В качестве инструмента мотивации используются рейтинги обучаемых, рассчитываемые как сумма итоговых оценок операторов СТМ по результатам проведенных на текущий момент занятий.
На уровне исполнения процесс подготовки и повышения операторов СТС включает технологические операции: - проведение установочных теоретических занятий; - выполнение домашней работы; - формирование контрольных тестов; - выполнение контрольного теста; - оценка результатов усвоения теоретического материала. В соответствии с планом и сценарием отдельного занятия выполняется проведение установочного теоретического занятия. Форма проведения определяется требованиями прикладной области СТС. На установочном занятии формируется постановка задачи на выполнение домашней работы оператором, предполагающей составление тестовых заданий по пройденному материалу. Постановка задачи включает количество, которые необходимо составить и тип тестовых заданий (открытое с дополнением, закрытое), количество ответов на закрытое тестовое задание, в т.ч. правильных, методический материал, который необходимо использовать.
В ходе выполнения домашней работы операторы СТС составляют тестовые задания в соответствии с полученной постановкой. Стоит отметить, что требованиями отдельных предметных областей выполнение домашнего задания в свободное от очных занятий время не предусмотрено. В этом случае технологическая операция выполняется в рамках очных занятий. Сформированные операторами СТС тестовые задания проходят модерацию преподавателем. Прошедшие модерацию тестовые задания формируют банк заданий по пройденной теме занятия и включаются в индивидуальные контрольные тесты таким образом, что тест не включает задания, составленные оператором СТС. Количество и состав тестовых заданий является одинаковым, однако их порядок разный. Для каждого контрольного теста устанавливается время ответа.
В случае, если тестовое задание составлено некорректно и не соответствует постановке задачи на выполнение домашней работы, то оно не включается в контрольные тесты; оценка за формирование такого задания равна нулевому значению.
В ходе контрольного тестирования операторы СТС выполняют индивидуальные контрольные тесты. По результатам выполнения формируются статистические оценки за формирование тестовых заданий, их выполнение, а также интегральная итоговая оценка.
Расчет интегральной итоговой оценки выполняется путем получения средневзвешенного значения статистических оценок за формирование тестовых заданий и их выполнение, т.е.: A ans n ans +A q n q К; = , 1 n ans + n q где Aans - среднеарифметическая оценка по результатам выполнения тестовых заданий; nans - количество выполненных тестовых заданий; Aq -среднеарифметическая оценка за формирование тестовых заданий; nq -количество сформированных тестовых заданий.
Онтология теоретической подготовки
Рассмотренная в предыдущей главе организационно-технологическая структура подготовки и повышения квалификации операторов СТС обеспечивает непрерывность образовательного процесса для разных прикладных областей. Инструментальная поддержка рассмотренной организационно-технологической структуры может быть реализована различными способами, используемыми на разных этапах, однако обязательным требованием является обеспечение «сквозной» автоматизации процесса подготовки и повышения квалификации.
В настоящей главе предложена концептуальная модель комплексной автоматизированной системы подготовки и повышения квалификации операторов (КАС ПО) СТС, представленная совокупностью моделей, включающих информационную модель предметной области, модели функциональной и программной архитектур, а также ролевую модель. Перечисленные модели являются методологической основой при проектировании комплексных автоматизированных систем в конкретных прикладных областях.
КАС ПО СТС предназначена для обеспечения непрерывности образовательного процесса подготовки и повышения квалификации операторов СТС с целью повышения качества подготовки путем решения следующих задач: - обеспечение единой точки доступа и единого информационного пространства на всех этапах подготовки и повышения квалификации оператора СТС; - информационное обеспечение процесса принятия управленческих решений о внесении изменений в программу обучения, о необходимости проведения повторного обучения или повышения квалификации и иных организационных мер на основе данных мониторинга; - обеспечение регулярного мониторинга уровня теоретической, тренажерной и практической подготовки операторов СТС.
Информационная модель КАС ПО СТС предназначена для описания предметной области подготовки и повышения квалификации операторов в виде системы понятий и отношений между ними.
В качестве инструмента описания предметной области в зависимости от решаемых задач используются такие виды моделей, как онтологическая и модели типа «сущность – связь». Так, акцентом онтологической модели является хранение знаний [33)], а при формировании модели для выделения объектов и их связей используется структурный подход [36)]. Использование онтологической модели характерно при проектировании интеллектуальных систем, систем управления знаниями, систем поддержки и принятия управленческих решений и иных систем, предполагающих обработку информации в распределенной среде. Модель типа «сущность – связь» в первую очередь акцентирована на проектирование информационных систем [19), 33)] и их хранилищ и баз данных, а объекты выделяются исходя из операторных свойств классов [36)]. На этапе анализа предметной области и формирования концептуальной модели КАС ПО СТС для информационного описания используется онтологический подход.
Для описания системы понятий и их взаимосвязей выбрана графическая нотация IDEF5, в рамках которой выделяются следующие структурные элементы: - концепты – понятия, классы предметной области; - свойства концептов – атрибуты, роли; - отношения между концептами – связи, зависимости, функции; - аксиомы – дополнительные ограничения [26)]. В ходе анализа предметной области было выделено два уровня детализации онтологической модели: - метаонтология – верхний уровень детализации, представляющий общую структуру предметной области в виде взаимосвязанных и отдельных онтологий нижнего уровня; - отдельные онтологии – нижний уровень детализации (второй), представляющий отдельные детализированные онтологии предметной области.
Для задания онтологий использована рассмотренная в главе 2 настоящей диссертационной работы архитектура деятельности подготовки и повышения квалификации операторов СТС. Полученные онтологии являются семантической основой для логической модели предметной области подготовки и повышения квалификации операторов СТС, определяющей базовые объекты и характер их отношений.
Функциональная архитектура комплексной автоматизированной подготовки водителей наземного пассажирского транспорта
КАС ПВА предназначена для обеспечения непрерывности процессов подготовки и повышения квалификации водителей автобусов путем решения следующих задач: - информационно-технологическое обеспечение процессов подготовки и повышения квалификации операторов СТС; - обеспечение регулярного мониторинга уровня теоретической, тренажерной и практической подготовки водителей автобусов. КАС ПВА не предназначена для обеспечения процессов документооборота, определенных внутренними регламентами и законодательными актами (например, для процессов формирования и утверждения приказов, отчетных форм документов и т.п.).
Деятельность в области подготовки и повышения квалификации водителей автобусов является одним из ключевых элементов обеспечения безопасности дорожного движения, регламентированного федеральными и ведомственными НПА. Так, в качестве целевого назначения подготовки и повышения квалификации водителей автобусов выбрано удовлетворение требования «обеспечение профессиональной компетентности и профессиональной пригодности работников субъекта транспортной деятельности» в соответствии с пунктом 4.1 раздела II приказа Министерства транспорта РФ от 15.01.2014 г. №7 «Об утверждении правил обеспечения безопасности перевозок пассажиров и грузов автомобильным транспортом и городским наземным электрическим транспортом и перечня мероприятий по подготовке работников юридических лиц и индивидуальных предпринимателей, осуществляющих перевозки автомобильным транспортом и городским наземным электрическим транспортом, к безопасной работе и транспортных средств к безопасной эксплуатации» [42)]. Деятельность по подготовке водителей автобусов осуществляется в рамках обеспечивающих подразделений предприятий, оказывающих услуги пассажирских перевозок или в рамках самостоятельных организаций, предоставляющих соответствующие образовательные услуги. Далее в работе будут рассматриваться предприятия первого типа.
Подготовка и повышение квалификации водителей автобусов с точки зрения системного подхода и современных подходов в области организационного управления является отдельной подсистемой соответствующего предприятия. Структура архитектуры деятельности в общем случае соответствует рассмотренной в главе 2 настоящей диссертационной работы архитектуре деятельности подсистемы подготовки и повышения квалификации операторов СТС (Рисунок 18). Структура управления подсистемы подготовки и повышения квалификации водителей автобусов представлена тремя уровнями – стратегическим, тактическим и оперативным. На каждом из уровней управления осуществляется планирование, контроль, анализ результатов и выработка корректирующих решений на соответствующем горизонте – долгосрочном, среднесрочном или краткосрочном. Требования к планированию определяются требованиями общей стратегии транспортного предприятия, регулирующими органами и потребностями внешней экосистемы (например, требованиями предприятия заказчика в случае, если организация предоставляет только образовательные услуги). Однако, если уровни стратегического и оперативного управления не регламентированы и не являются обязательными к исполнению, то, в соответствии [42)] транспортное предприятие или образовательная организация обязаны осуществлять ежегодное планирование мероприятий, направленных на обеспечение безопасности дорожного движения, в т.ч. на подготовку и повышение квалификации водителей автобусов. На каждом из уровней управления отдельно выделена функция мотивации обучающихся.
Архитектура деятельности подсистемы подготовки и повышения квалификации водителей автобусов По результатам анализа НПА и руководящих документов (РД) [38), 41), 42), 58)] в области регулирования подготовки и повышения квалификации водителей автобусов на уровне исполнения выделены следующие технологические процессы: - проведение стажировки водителя автобуса, включающей предмаршрутную и маршрутную подготовку. Предмаршрутная подготовка, в свою очередь, состоит из процессов теоретической подготовки, тренажерной подготовки и занятий на площадке. Состав процессов, их длительность для каждого из водителей определяется его текущей квалификацией; - обучение в ходе производственного процесса, включающее в том числе различные виды инструктажей; - повышение квалификации водителей автобусов. Каждый из перечисленных технологических процессов может быть также описан самостоятельной подсистемой, включающей элементы управления, исполнения и обеспечения. При этом структура контура управления включает такие типовые элементы, как планирование, контроль исполнения и мониторинг, анализ результатов исполнения и внесение изменений (калибровка) исходных планов, мотивация обучающихся.