Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Современные тренажерные системы для специалистов нефтегазовой области. требования и специфика применения 12
1.1. Проблема человеческого фактора 12
1.2. Общие требования к тренажерным системам для подготовки специалистов нефтегазовой отрасли 20
1.3. Существующие обучающие комплексы для специалистов нефтегазового комплекса 41
Выводы по главе 2 65
ГЛАВА 2. Выполнение условия максимальной адекватности тренажера реальным объектам в условиях ограниченного информационного обеспечения 67
2.1. Обеспечение реализации множества конкретных схем технологических объектов при ограниченных кадровых и временных ресурсах разработчиков. Проблема информационного обеспечения проектов 73
2.2. Моделирование стационарных режимов сложных гидравлических сетей 76
2.3. Построение вычислительных процедур решения переопределенной задачи метода наименьших квадратов с ограничениями-равенствами
с использованием ортогональных преобразований 79
2.4. Моделирование нестационарных режимов и идентификация параметров сложных гидравлических сетей по данным систем диспетчерского контроля 83
2.5. Идентификация неизвестных структуры и параметров динамических звеньев системы управления 90
2.5.1 Определение структуры и параметров динамических звеньев по экспериментальным характеристикам 93
2.5.2. Аппроксимация передаточных функций 94
2.5.3. Формулировка задачи реконструкции структуры и параметров регулятора (синтеза) систем автоматического регулирования 95
2.5.4. Определение передаточных функций элементов матричной передаточной функции регулятора с использованием критерия наименьших квадратов... 100
2.5.5. Определение структуры и параметров подсистем при наличии существенных структурных ограничений 109
Выводы по главе 2 115
ГЛАВА 3. Оценка эффективности тренажерной подготовки. ресурсные ограничения. оптимальное множество тренингов 116
3.1. Системный подход 116
3.2. Единичный тренинг 119
3.3. Функция вероятности 128
3.4. Функция ошибок 128
3.5. Функция эффективности 134
3.6. Оптимальное множество тренингов 140
3.7. Верификация функции эффективности 147
3.8. Учет индивидуальных особенностей обучаемых и консолидированные данные 154
3.9. Проблема полноты и ограничений множества тренингов 156
3.10. Организационные ограничения 157
3.11. Ограничение по ресурсам 157
3.12. Ограничение по причине «старения» знаний 164
3.13. Эффективность и оценка профпригодности 166
3.14. Эффективность и оценка функциональных характеристик технических средств 167
Выводы по главе 3 168
ГЛАВА 4. Оптимизация тренажерных комплексов. интегрированные обучающие системы 169
4.1. Меры по снижению вероятности ошибок, реализуемые в процессе обучения 170
4.1.1. Профессиональный отбор, тестирование на профпригодность и совершенствование профессионально значимых качеств 170
4.1.2. Проблемы профессионального отбора 176
4.1.3. Интенсификация процесса обучения существующих кадров и потенциальных кандидатов 177
4.1.4. Повторение 190
4.1.5. Система активных подсказок 191
4.2. Меры по снижению вероятности ошибок, направленные на снижение процессов «забывания» навыков в процессе монотонной и безаварийной работы 192
4.2.1. Введение системы перманентных тренингов 192
4.2.2. Обеспечение автономности работы тренажеров путем проведения занятий на оптимальном множестве тренингов 191
4.3. Оптимизация процесса разработки тренажеров как дополнительный резерв достижения максимальной эффективности при ограничении по ресурсам 194
4.4. Интегрированные обучающие системы 197
4.5. Интегрированные обучающие системы для операторов и диспетчеров магистрального транспорта нефти 206
4.6. Интегрированные обучающие системы для диспетчеров и сменных инженеров объектов магистрального транспорта газа 214
4.7. Интегрированные обучающие системы для операторов объектов нефтегазодобычи 219
4.8. Интегрированные обучающие системы для специалистов КИПиА 222
4.9. Обучающие системы для специалистов систем энергоснабжения нефтегазовых объектов 223
4.10. Типовые программно-аппаратные средства интегрированных обучающих систем на примере прикладных пакетов TransNNP и ArgoPM 225
4.11. Результаты внедрения интегрированных обучающих систем 239
Выводы по главе 4 242
Основные выводы и результаты работы 243
Перечень сокращений 245
Литература
- Существующие обучающие комплексы для специалистов нефтегазового комплекса
- Моделирование стационарных режимов сложных гидравлических сетей
- Оптимальное множество тренингов
- Обеспечение автономности работы тренажеров путем проведения занятий на оптимальном множестве тренингов
Введение к работе
Актуальность. В современных условиях деятельность нефтегазовых компаний имеет стратегическое значение для развития экономики страны, а их надежная и безаварийная работа в значительной степени определяет энергетическую безопасность и устойчивое социально-экономическое развитие России. Однако уровень аварийности и травматизма в отрасли остается высоким. По данным Ростехнадзора, в нефтегазовом комплексе ежегодно происходят десятки аварий, смертельно травмируются работники. При этом известно, что более 70% аварий и несчастных случаев происходит по причинам, так или иначе связанным с человеческим фактором. Поэтому основу снижения аварийности и травматизма составляют разработка и внедрение программ улучшения состояния безопасности производства и обучения персонала безопасным методам труда.
В ряде отраслей промышленности и транспорта с высокой потенциальной опасностью аварий (авиация, морской транспорт, АЭС) одним из важных факторов снижения аварийности является использование тренажеров. Эффективность использования тренажеров в указанных отраслях доказана годами практики и статистикой снижения аварийности. Оценка эффективности применения тренажеров в нефтегазовой отрасли, опирающаяся на такую статистику, затруднительна. Для корректного использования статистических данных необходимо достаточное количество информации, причем для однотипных событий. Нефтегазовая отрасль в сравнении с указанными отраслями отличается значительно большим разнообразием технологических схем объектов с индивидуальной топографической привязкой. Поэтому необходимые для статистики однотипные аварии в нефтегазовой отрасли с участием человеческого фактора, если подробно разбирать конкретную цепочку событий с учетом особенностей объекта, редки и даже уникальны. Непосредственный расчет эффективности внедрения тренажеров на основе общей статистики снижения аварийности неконструктивен, так как он не позволяет оценить качественное отличие одного тренажера от другого и улучшать методику проведения тренингов с учетом индивидуальных психологических особенностей обучаемых. В
отсутствие научно обоснованных оценок эффективности невозможно оптимизировать процесс тренажерной подготовки специалистов нефтегазовой отрасли с учетом ограниченности ресурсов на разработку технических средств и информационное обеспечение проектов, на проведение тренингов по времени и финансовым затратам в рамках единой системы промышленной безопасности.
Поэтому проблема повышения промышленной безопасности на предприятиях нефтегазовой отрасли путем совершенствования методологии оценки эффективности тренажерной подготовки, методического обеспечения обучающих курсов и технических средств тренажеров, является важной и актуальной.
Основу исследований в диссертации составили теоретические и практические работы в области промышленной безопасности отечественных и зарубежных ученых, в числе которых: Байков И.Р., Бодров В.А., Бурдаков Н.И., Быков И.Ю., Гендель Г.Л., Глебова Е.В., Губинский А.И., Гумеров А.Г., Гумеров Р.С, Дозорцев В.М., Дулясова М.В., Елохин А.Н., Зараковский Г.М., Идрисов Р.Х., Измалков А.В., Измалков В.И., Кловач Е.В., Короленок A.M., Котик М.А., Кузеев И.Р., Кумамото X. (Kumamoto Hiromitsu), Ломов Б.Ф., Мартынюк В.Ф., Маршалл В. (Marshall V.C.), Мастрюков Б.С, Махутов Н.А., Одишария Г.Э., Сафонов B.C., Хафизов Ф.Ш., Хенли Дж.Э. (Henley J. Ernest), Хуснияров М.Х., Черноплеков А.Н. и др.
Цель работы.
Разработка научных основ стратегии повышения промышленной безопасности технологических объектов нефтегазовой отрасли путем совершенствования методологии оценки эффективности тренажерной подготовки персонала и технических средств тренажеров. Задачи исследования.
-
Определение общих требований к тренажерной подготовке с точки зрения проблематики промышленной безопасности и оценка степени соответствия этим требованиям существующих типовых технических решений.
-
Создание и научное обоснование концепции повышения промышленной безопасности нефтегазовых объектов на основе использования количественных оценок эффективности тренажерной подготовки персонала.
-
Определение объективной количественной оценки адекватности тренажера реальному объекту, как фактора, ограничивающего общую эффективность
тренажерной подготовки, и разработка технических решений, повышающих суммарную оценку адекватности тренажеров и потенциальной эффективности тренажерной подготовки в масштабе отрасли.
-
Разработка и научное обоснование методологии количественной оценки эффективности тренажерной подготовки персонала нефтегазовой отрасли и использование полученных оценок для оптимизации курса тренингов в рамках единой системы мероприятий по обеспечению промышленной безопасности.
-
Экспериментальное исследование и анализ процесса тренажерной подготовки, разработка методики проектирования состава технических средств тренажера, как проекта, направленного на повышение промышленной безопасности, с использованием результатов экспериментальных исследований для прогноза потенциальной эффективности.
Методы решения поставленных задач. В основе проводимых в диссертационной работе исследований используются методы системного анализа, математического моделирования, автоматизированного компьютерного обучения, теории управления рисками и методы экспертных оценок.
Научная новизна.
-
Предложена объективная оценка адекватности тренажера реальному объекту, как соотношение суммарного веса выполнимых и суммарного веса значимых для задач промышленной безопасности тренингов.
-
На основе моделирования функций изменения вероятности ошибки определена объективная количественная оценка готовности персонала, выраженная в баллах вероятного ущерба при неправильных действиях и определена эффективность тренинга, как изменение этой оценки.
-
Разработан метод формирования оптимального множества тренингов на основе их сортировки по удельной эффективности и выбора наиболее эффективных с учетом общих ресурсных ограничений.
-
Предложен метод оптимизации состава проектируемого тренажера, как средства реализации оптимального множества тренингов, с учетом вариабельности экспериментальных данных по эффективности для разных тренажеров и групп специалистов и с учетом ресурсных ограничений самого процесса разработки.
-
Адаптирован ряд методов определения параметров моделей тренажеров путем сведения к линейной задаче метода наименьших квадратов с ограничениями-равенствами и непосредственной проверкой точности в пределах оптимального множества тренингов.
-
Экспериментально определен 10-кратный разрыв между рекомендованной (для полного предотвращения вероятного ущерба) и фактической длительностью оптимального множества тренингов для операторов нефтеперекачивающих станций.
Изложенные при описании научной новизны теоретические основы, методы и результаты исследований выносятся на защиту в качестве основных научных положений диссертации, принадлежащих лично автору.
Практическая ценность.
-
Предложена концепция повышения промышленной безопасности нефтегазовых объектов на основе использования при обучении, переподготовке и аттестации персонала объективных количественных оценок готовности, изменение которых является мерой эффективности тренажерной подготовки.
-
На базе используемого в ОАО «АК «Транснефть» «Тренажера операторов НПС и диспетчеров РНУ» разработана методика формирования оптимального множества тренингов операторов нефтеперекачивающих станций, позволяющая наиболее рационально использовать время подготовки в учебном центре и проводить более объективную аттестацию без дополнительных экзаменов.
-
Экспериментально подтверждена необходимость использования объективных оценок готовности и необходимость дообучения персонала нефтегазовых объектов на примере практического использования «Тренажера операторов НПС и диспетчеров РНУ».
-
Предложена двухступенчатая система реализации оптимального множества тренингов, позволяющая преодолеть разрыв между рекомендованной и фактической длительностью обучения и проводить дообучение специалистов по месту работы в отсутствие квалифицированного инструктора. В настоящее время обучение, переподготовка и повышение квалификации специалистов с использованием разработанных методик и тренажерных комплексов ведется в следующих учебных заведениях: ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический
университет», ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый
университет», ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет», ФГБОУ ВПО «Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», НОУ НПО «Тюменский нефтепроводный лицей», НОУ «Новокуйбышевский нефтетехнический учебный комбинат», ОГБОУ СПО «Томский государственный промышленно-гуманитарный колледж», Региональный учебный центр ОАО «Северные магистральные нефтепроводы», УКК ООО «Газпром Трансгаз Саратов».
-
Предложенный метод оптимизации технических средств проектируемых тренажеров с использованием объективных оценок их адекватности, функционального назначения и состава позволяет наиболее рационально использовать ресурсы разработчиков с обеспечением максимальной эффективности тренажера с точки зрения проблематики промышленной безопасности.
-
Адаптированные методы определения параметров моделей тренажеров позволяют в ряде случаев более чем двукратно сократить время разработки моделей для новых тренажеров и увеличить, тем самым, суммарные показатели адекватности и эффективности тренажерной подготовки в масштабах отрасли.
-
Разработанные с использованием результатов диссертационной работы системы автоматизированного проектирования программного обеспечения тренажеров, автоматизированного построения оптимального множества тренингов, методы оценивания функционального назначения элементов и состава тренажеров (интегрированных обучающих систем) используются разработчиками тренажерных систем МОАО «Нефтеавтоматика», 000 НПП «Автоматизация технологических процессов» и 000 «НИРСА-Сервис».
Апробация работы. Результаты, полученные в ходе выполнения
диссертационной работы докладывались и обсуждались на V Конгрессе
нефтегазопромышленников России на конференции «Метрология, автоматизация,
связь в нефтегазовом комплексе» (г. Уфа, Большой зал Федерации профсоюзов
Республики Башкортостан, 19 мая 2004 г.), на VI Конгрессе
нефтегазопромышленников России на конференции «Автоматизация и метрология в нефтегазовом комплексе» (г. Уфа, Большой зал Федерации профсоюзов Республики Башкортостан, 25 мая 2005 г.), на I Всероссийской конференции молодых ученых «Актуальные проблемы науки и техники» (г. Уфа, УГНТУ, 3 декабря 2009 г.), на III
Международной научно-практической конференции молодых ученых «Актуальные проблемы науки и техники 2011», посвященной году химии (г.Уфа, 22-24 ноября 2011 г) и на международной конференции «10 International Workshop on Computer Science and Information Technologies (CSIT 2008)» (Анталия, Турция, 15-17 сентября 2008 г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 35 печатных работ, в том числе 19 статей опубликованы в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Минобразования и науки РФ, 4 свидетельства о регистрации программ для ЭВМ.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 310 наименований, 5 приложений. Основное содержание диссертационной работы изложено на 277 страницах машинописного текста, иллюстрированного 86 рисунками и 13 таблицами.
Существующие обучающие комплексы для специалистов нефтегазового комплекса
Внедрение систем автоматизации и современных технологий приводит, с одной стороны, к сокращению персонала и снижению вероятности его ошибочных действий, с другой стороны требует повышенной квалификации остающихся специалистов в условиях общего дефицита квалифицированных кадров.
В настоящее время, несмотря на широкое внедрение средств автоматизации управления, полностью исключить человека из процессов управления большинством технологических систем не удается. Безотказно работающих технических комплексов не существует, и при возникновении отказа в работе любого элемента необходимо немедленное вмешательство оператора или специалиста по обслуживанию [13]. Это требует от специалиста большой ответственности, так как от эффективности, своевременности и безошибочности его действий зависит качество работы управляемой им технической системы, ресурс оборудования и даже жизни людей [45 - 48, 114, 115]. Заметим, с точки зрения вопросов ПБ существует определенная неразрывность функций персонала, обслуживающего технику и осуществляющего постоянный контроль за ее состоянием, и операторов, управляющих этой сложной техникой.
Роль специалистов в предотвращении аварий велика. Кроме того, очень велико значение профессиональной подготовки персонала при действиях в нештатных и аварийных ситуациях. Для таких ситуаций в большинстве случаев существуют определенные объективные предпосылки. Но станет ли происшествие незначительным инцидентом или произойдет авария — часто зависит от опыта управляющего и обслуживающего технику персонала, от степени его подготовленности.
Усовершенствованию функционирования технических систем способствуют три фактора [24]: — разработка оптимальных систем управления; — повышение уровня квалификации; — соответствие индивидуальных качеств специалиста профессиональным требованиям пригодности. Следует отметить, что к наиболее эффективным мерам по снижению аварийности на производстве относится ранняя профилактика нарушений, а именно профессиональный отбор специалистов, их тренинг, поддержание квалификации и навыков, что способствует снижению вероятности ошибочных действий.
Профотбор решает задачу определения соответствия индивидуальных качеств потенциального работника требованиям профессии [21, 67, 90, 91, 95, 153, 157, 158, 242, 251, 292, 305]. Такой отбор можно рассматривать как систему проверок и тестов, направленных на отсев из имеющихся кандидатов профессионально непригодных людей. Конструктивным представляется использование методов психологического тестирования соискателей [45 - 48, 114, 115]. Такие проверки сравнительно дешевы и пригодны для людей, еще не прошедших профессиональную подготовку. Однако такие методы предназначены только для отсева очевидно непригодных кандидатов. Для последующей аттестации и расстановки специалистов по зонам ответственности необходимы более специфические методы. Например, индивидуальные особенности, важные для операторов нефтегазовых объектов [45 - 48, 114, 115], такие как техническая сообразительность (тест Беннета [35]), способность предвидеть и делать логические выводы в предметной области (тесты, подобные тестам Айзенка [ 30, 37, 184, 234] ), напрямую зависят от того, проходил ли кандидат подобное тестирование раньше (проще знать, чем предвидеть). То же можно сказать и об эмоциональной устойчивости -человеку свойственно бояться неведомого, если же ситуация знакома (пусть и по тренингам), то страх меньше. Существуют и отрицательные факторы, способствующие снижению готовности операторов, изначально успешно прошедших тесты на профессиональную пригодность. Монотонность и многолетнее отсутствие аварийных ситуаций приводят к фактической скрытой неготовности операторов к выполнению функций [169, 246]. В работе [49] доказывается, что в целом «готовые» («успешно пригодные») операторы снижают вероятность аварий и ожидаемый ущерб, а также в меньшей мере подвержены давлению стресса в аварийных ситуациях.
Однако возможности профессионального отбора ограничены дефицитом квалифицированных работников в нефтегазовой отрасли (рисунок 1.3). Проблема усугубляется снижением уровня образования и общим снижением количества новых кадров. По прогнозу Росстата, сокращение численности населения в трудоспособном возрасте в 2007-2025 гг. составит 16,2 млн человек [28]. На формировании кадрового потенциала отразится и тот факт, что происходящее истощение нефтяных и газовых месторождений будет снижать доходы федерального бюджета с 23,6 % ВВП в 2007 г. до 12,9 % - в 2023 г. То есть нефтегазовый сектор -главный источник формирования бюджета - в будущем будет расти темпами более низкими, чем общий рост экономики. Так, по оценкам Минфина РФ, реальный прирост ВВП за 15 лет составит 2,7 раза, а для добычи газа - 28 % и нефти - 7 % [28].
Моделирование стационарных режимов сложных гидравлических сетей
Для количественной оценки надежности персонала и риска возникновения аварийной ситуации вводится понятие «вероятность совершения ошибки специалистом». Назначение тренажера при таком подходе - максимально снизить вероятность совершения обучаемым специалистом ошибки по каждому эпизоду или теме из всего множества действий в поле профессиональной деятельности [118, 172, 173, 233, 309]. Соответственно, задачей обучения на тренажере является проведение тренингов по каждой теме из полного списка заданий до полного исключения ошибок как минимум в аудиторных условиях. Вероятность совершения ошибки после обучения не равна нулю и зависит от адекватности тренажера реальным условиям промышленного объекта, включая наличие стресса, а также от профессиональной пригодности конкретного специалиста, времени тренинга и индивидуального периода «забывания» навыков в условиях монотонной и безаварийной работы.
В общем виде функция вероятности совершения ошибки имеет вид, изображенный на рисунке 2.1 [266]. При этом строгого описания многомерной функции вероятности быть не может по причине крайне скудной информации, особенно с учетом «пооперационного» разделения действий специалиста на реальном объекте, который вообще до этого момента, например, функционировал без аварий. Качественно судить о виде функции вероятности можно по немногочисленным эмпирическим данным (например, рисунок 1.4), согласно которым вероятность совершения ошибки до обучения на тренажере и после полного и правильно спроектированного курса обучения различается на порядок [182, 306-308].
Здесь Р - это вероятность совершения ошибки по теме тренинга; Т - время, прошедшее с начал обучения; t - время, прошедшее после тренинга; Ттах - время, необходимое для достижения требуемого уровня вероятности Р безошибочных действий (уровня надежности). Вероятность совершения ошибки уменьшается с единицы (для необученного специалиста) по мере обучения, никогда не достигая нуля, и затем постепенно увеличивается по мере «забывания» навыков отработки аварийных ситуаций в условиях монотонной и безаварийной работы. В общем случае функция вероятности является многомерной и зависит от таких факторов, как уровень стрессовой нагрузки, психофизиологическое состояние специалиста, адекватности тренажера реальному объекту и т.д. Далее полагаем, что тренажер обладает достаточной адекватностью (см.ниже), реальная стрессовая нагрузка в процессе обучения имитируется, психофизиологическое состояние специалиста нормальное.
В данной работе предлагается замещать отсутствующие по объективным причинам данные о реальной надежности персонала моделью этих данных, полученных в результате работы специалистов на тренажере [254, 264, 266, 270]. Предложены и научно обоснованы теоретические основы методологии количественной оценки повышения уровня ПБ нефтегазовых объектов как результата тренажерной подготовки персонала, и использования полученных оценок в качестве критерия эффективности тренинга, учитывающего особенности современных технических средств тренажеров, накопленный опыт в виде правил, регламентов, статистики аварий и эмпирические данные, отражающие психологические особенности обучаемых. Проблему недостаточности информации для количественной оценки ЭТП предлагается решать путем построения модели «Объект -Специалист», где в качестве объекта выступает тренажер, а в качестве специалиста выступает информационная модель готовности. Таким образом, можно замещать отсутствующие по объективным причинам данные о реальной надежности персонала моделью этих данных, полученных в результате работы специалистов на тренажере. Если функционирование реальных человеко-машинных систем нефтегазовых объектов приводит в конечном счете к реальной статистике аварийности, то функционирование человеко-машинной системы «тренажер - обучаемый» должно привести к формированию объективной модели обучаемого как возможной причины расширенного модельного множества аварий (рисунок 2.2) [266].
Согласно предлагаемой модели повышение уровня ПБ достигается: 1) путем увеличения адекватности каждого тренажера реальному объекту, как фактора, ограничивающего общую потенциальную ЭТП. Под термином «адекватность» в данном контексте подразумевается соотношение суммарного веса выполнимых и суммарного веса значимых для задач ПБ тренингов. Вес тренингов может быть определен по методу экспертных оценок (процедура экспертной оценки веса каждого типа тренинга и последующая верификация данных являются важными этапами оценки ЭТП и подробно рассматриваются в главе 3). Выполнимость определяется достаточной для проведения тренинга точностью моделирования технологической схемы и ограниченного множества штатных режимов, точной имитацией рабочего места специалиста, а также прогнозированием развития ограниченного ряда нештатных ситуаций, связанных с тренингом; 2) путем увеличения количества адекватных тренажеров (ускорения и удешевления их разработки) как средств реализации множества тренингов, т.е. максимального увеличения выполнимых и значимых для ПБ тренингов в масштабе отрасли;
Оптимальное множество тренингов
Теперь можно попытаться на основе полученных характеристик задать количественный критерий эффективности, отражающий функциональную полезность тренажера и системы проводимых тренингов [254,264, 266,270].
Одним из практичных подходов в данном случае является придание каждому единичному тренингу некого численного значения, например среднего ущерба при совершении специалистом ошибки по теме единичного тренинга на реальном объекте. Данная величина также не может быть получена из статистики достаточно корректно из-за недостаточности исходной информации, однако использование метода экспертных оценок позволяет подвести под эту величину вполне обоснованную научную базу [16, 17, 94, 96, 134, 147, 163, 165, 180, 190, 223, 239]. Более того, сложение полученных величин для множества единичных тренингов (много экспертов, много тренингов, много обучаемых) добавляет дополнительную объективность к итоговым цифрам согласно закону больших чисел [277, 282].
Конечно, сложение всех ущербов от всех возможных катастроф может дать величину, многократно превышающую стоимость всего объекта. Однако кто даст гарантию, что дефекты в подготовке персонала не дадут мультипликативного эффекта на целом множестве объектов или повторения аварий на одном и том же объекте? Поэтому использование подобных оценок имеет важный практический смысл.
Как будет вести себя оценка эффективности по мере увеличения времени обучения? Очевидно, что обученный специалист безопаснее для нефтегазового объекта, чем необученный. На обучение затрачивается определенное время. Можно предположить, что существует некоторое время Ттах для получения конкретного навыка правильных действий в определенной ситуации, после которого специалист прекращает делать ошибки (на тренажере). Заметим, что при линейной аппроксимации функции ошибок значение Ттах вычисляется непосредственно, иначе это значение определяется исходя из допустимого уровня вероятности ошибки. При времени обучения более Ттах прирост эффективности обучения исчезающее мал. При времени обучения, мало отличающемся от времени начала тренингов Т=0, допуск такого специалиста к работе принесет максимальный ущерб (точнее, его математическое ожидание), причем дальнейшее обучение приведет к статистически значимому сокращению этого вероятного ущерба. Получается, что время обучения неравнозначно по удельной эффективности, и ее убывание качественно зависит от длительности тренинга и прогноза времени наступления устойчивой безошибочности. Отметим, что чем меньше величина Ттах для тренинга определенного вида, тем эффективнее технические средства тренажера, и суммарная оценка Ттах может служить количественной оценкой всего процесса проектирования и усовершенствования тренажера. Уменьшение суммарной величины Ттах позволяет проводить в ограниченное время большее количество тренингов разных типов и, следовательно, увеличивать общую величину предотвращенного потенциального ущерба (риска, штрафа) как результата обучения.
Оценка эффективности [258, 261, 266] путем прямой оценки рисков может быть произведена следующим образом. Каждому единичному тренингу ставится в соответствие функция снижения количества ошибок по мере обучения (рис.3.5) и экспертная оценка предотвращенного ущерба. Первоначально время обучения принимается как сумма всех значений Ттах для единичных тренингов и рассчитывается общий предотвращенный ущерб как сумма экспертных оценок ущерба по каждому единичному тренингу. Затем производится построение оптимального множества тренингов при ограничении курсов по времени. Примем вероятность ошибки условно равной частоте события, т.е. процент ошибки при данной величине времени обучения Т. Рассчитывается риск, как произведение вероятности ошибки для каждого вида единичного тренинга для ряда дискретных значений времени ti на отрезке Затем на к-ом шаге ищется ряд пробных решений путем последовательного расчета суммы рисков для варианта, если время ti будет уменьшено на шаг At. Из пробных решений выбирается вариант с наименьшей суммой рисков по всем единичным тренингам, данный вариант считается базовым для общего времени обучения Т = ХТтах - к At, и снова ищем пробные решения до момента, когда общее время обучения Т станет равным нулю.
На каждом шаге значение функции эффективности принимается равным разнице между суммой экспертных оценок ущерба по всем видам тренинга и суммой рисков при данном значении Т. При Т=0 значение функции эффективности равно нулю, при Т = ЕТтах значение функции эффективности равняется сумме экспертных значений ущерба (рисунок 3.7).
Обобщенный расчет эффективности с учетом вариабельности функций ошибок предлагается производить следующим образом [266]. Рассмотрим функцию прироста эффективности в зависимости от времени тренинга, которая, очевидно, будет являться производной от функции ошибок: Е (Т) = -R (T) = - Р ош S Т Ттах и Е (Т) = 0 Т Ттах, где Е(Т) - эффективность в момент обучения Т; Е (Т) - ее производная; R(T) - риск, или произведение вероятности ущерба на его величину; R (T) - его производная; Рош - функция ошибок (рисунок 3.5), приведенная к значениям от 0 до 1; Р ош - ее производная; S - экспертная оценка ущерба по рассматриваемому виду тренинга.
Обеспечение автономности работы тренажеров путем проведения занятий на оптимальном множестве тренингов
Предварительный отбор кадров в настоящее время является одной из наиболее сложных проблем, стоящих перед руководителями предприятий. Особенности этой проблемы описаны в главе 1, в которой сделан вывод, что профессиональное обучение и переподготовка кадров будут производиться в будущем при существенном дефиците ресурсов. При таком положении дел на первый план выходят вопросы эффективного обучения имеющихся кадров при использовании всех средств современных технологий с акцентированием индивидуального подхода к обучению каждого специалиста. Изначальная профессиональная пригодность определяет общий уровень готовности оператора, но сама готовность может быть снижена в результате воздействия таких отрицательных факторов, как стресс, усталость, монотонность труда с несколькими изменениями режима в месяц, отсутствие реального опыта предотвращения и локализации последствий аварий в условиях многолетнего отсутствия таковых [23, 200, 310]. В то же время, как уже было отмечено выше, практически все указанные составляющие в большей или меньшей степени поддаются коррекции в результате обучения, тренинга и тестирования даже для персонала, не прошедшего на старте тесты на профессиональную пригодность [76, 83, 133, 244, 303]. Таким образом, если разделять понятия «профессиональная пригодность» и «готовность», то граница между «готовыми» и «неготовыми» операторами очень неустойчива, однозначно поддается коррекции в сторону увеличения процента «готовых» операторов путем обучения на тренажерах, максимально приближенных по функциональным характеристикам к реальному рабочему месту.
Одним из возможных решений является интенсификация процесса обучения с использованием всех возможностей современных технологий. При введении и исследовании критерия эффективности тренинга становится очевидным, что построение и использование тренажеров существующими способами для существующего персонала и кадрового резерва может оказаться недостаточным и по времени проведения тренинга, и по стоимости реплик тренажеров, а следовательно по наличию их «по месту работы» специалиста, по возможности автономной работы и наконец, по качеству функционирования самого тренажера.
Современные тренажеры являются, как правило, результатом сложной и долгой работы групп специалистов весьма высокой квалификации, поэтому являются достаточно дорогостоящим средством обучения.
При этом обучение специалистов само по себе является ресурсоемким процессом, подразумевает наличие инфраструктуры, преподавателей, отрыв учащихся от производства и т.д. Поэтому для расчета стоимости тренингов следует брать в расчет не только стоимость собственно технических средств тренажера, но и учитывать стоимость инфраструктуры и ресурсов. Это помещения, территория, отопление, электроэнергия, водоснабжение, административные работники, преподавательский состав и т.д., а также стоимость отрыва от производства специалистов (с сохранением заработной платы).
Конечно, указанные расчеты могут быть иными, но, как правило, стоимость эксплуатации (амортизации) дорогостоящих тренажерных комплексов и стендов несравнима с общей стоимостью обучения для предприятий в целом, повышая ее на 1-2 процента. Поэтому практический расчет удельной стоимости тренинга не выявил значимых отклонений стоимости тренинга как от удельной стоимости обычных занятий, так и разницу в удельной стоимости тренинга на разных тренажерах. При этом, с использованием предлагаемых критериев эффективности, можно уверенно прогнозировать резкое увеличение суммарной эффективности системы тренингов с ростом технической оснащенности занятий.
Перечислим еще раз некоторые требования к техническим средствам обучения из указанных в главе 1, выполнение которых позволяет существенно увеличить показатели эффективности ОМТ, и укажем на возможные способы их выполнения. Полнота представления Современная обучающая система, или тренажер, должна обладать возможностью проработки полного списка всех возможных штатных режимов, переключений и аварийных ситуаций. Пример реализации такого полного (отвечающего регламентам и инструкциям) ОМТ для операторов нефтеперекачивающих станций дан в Приложении 3. Восприимчивость, доходчивость информации
Как было указано в главе 1, современная обучающая система для подготовки специалистов должна предусматривать дополнительно интеграцию, одновременное совмещение разных презентаций «пирамиды обучения» (рисунок 1.6), чем достигается наибольшая восприимчивость информации.
При реализации тренажерных комплексов необходимо акцентировать усиление характеристик, направленных на углубление и ускорение процесса понимания происходящих процессов. Наиболее естественной формой такого понимания является непосредственное наблюдение и формирование эффективных функциональных и ситуационных ассоциативных образов [100-103, 106, ПО, 117, 178, 179, 185-189]. Качественные усовершенствования тренажеров с введением элементов максимальной адекватности рабочего места и элементов «гиперреальности» - оцифровки и совмещения моделей технологически процессов и ЗБ-реальности, SCADA-систем [75, 123, 128] и интерактивных макетов - способствуют увеличению общей эффективности процесса обучения [92, 109, 130, 142, 161, 201, 236, 238].
