Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ существующих подходов к оценке эффективности тренажеров для подготовки специалистов морского транспорта 12
1.1. Современное состояние тренажерной подготовки специалистов морского транспорта 12
1.2. Анализ существующих подходов к определению эффективности тренажеров. Основные понятия 17
1.3. Анализ оценок эффективности тренажеров в соответствии с отраслевыми стандартами Министерства транспорта РФ 19
1.4. Анализ оценок эффективности тренажеров классификационными обществами 23
1.5. Анализ оценок эффективности тренажеров производителями тренажерного оборудования 25
1.6. Анализ оценок эффективности тренажеров пользователями 26
1.7. Анализ литературных источников по оценке эффективности тренажеров 30
1.8. Выводы 36
2. Выбор показателей адекватности морских тренажеров 38
2.1. Принципы выбора показателей адекватности, исходя из основных целей и задач применения морских тренажеров 38
2.2. Тренажер как средство совершенствования подготовки специалистов по безопасности мореплавания 49
2.3. Концептуальные основы выбора основных показателей адекватности тренажеров 53
2.4. Показатели адекватности тренажерной подготовки моряков и морских тренажеров всветеМКПДНВ 55
2.5. Выбор основных показателей адекватности морских тренажеров 59
2.5.1. Адекватность квалификационной характеристике 60
2.5.2. Функциональная адекватность 64
2.5.3. Адекватность моделирования 65
2.5.4. Эргономическая адекватность 67
2.5.5. Эксплуатационно-экономическая адекватность 68
2.6. Формирование показателя эффективности 69
2.7. Выводы 72
3. Классификация тренажеров 73
3.1. Существующие методы классификации тренажеров 73
3.2. Классификация тренажеров но методу оценки полноты решаемых задач 74
3.3. Классификация тренажеров по методу оценки функциональной адекватности 76
3.4. Классификация тренажеров по методу оценки их эффективности 78
3.4.1. Адекватность квалификационной характеристике F1 81
3.4.2. Функциональная адекватность F2 83
3.4.3. Адекватность моделирования F3 84
3.4.4. Эргономическая адекватность F4 87
3.4.5. Эксплуатационно-экономическая адекватность F5 87
3.5. Выводы 89
4. Методика оценки эффективности морских тренажеров 90
4.1. Моделі, оценки эффективности тренажера 90
4.2. Количественная оценка факгоров, составляющих показатели адекватности 92
4.3. Определение весовых коэффициентов показателей адекватности 96
4.4. Расчет обобщенного показателя эффективности морского тренажера 97
4.5. Порядок расчета обобщенного показателя эффективности морского тренажера 98
4.6. Выводы 99
5. Разработка экспертной системы для количественной оценки эффективности тренажеров 100
5.1. Общие принципы построения экспертной системы 100
5.2. Применение аппарата теории нечетких множеств для построения экспертной
системы 106
5.3. Экспертная система для количественной оценки эффективности тренажеров 112
5.4. Выводы 116
6. Анализ эффективности тренажеров для подготовки радио специалистов ГМССБ с применением разработанной экспертной системы 117
6.1. Создание базы данных экспертной системы 117
6.1.1. Способ реализации и имитируемое оборудование 118
6.1.2. Рабочее место инструктора 120
6.1.3. Использование средств связи 124
6.1.4. Рабочее место обучаемого 137
6.1.5. Адекватность алгоритмов имитации работы устройств судовой радиостанции... 139
6.1.6. Использование тренажера для имитации связи во время спасательной операции.. 142
6.1.7. Оценка факторов, определяющих обобщенные показатели адекватности 142
6.1.8. Расчет коэффициентов эффективности тренажеров 144
6.1.9. Расчет показателей эффективности тренажеров 145
6.1.10. Экспериментальная проверка полученных результатов 150
6.2. Выводы 152
Заключение 153
Список использованных источников
- Анализ существующих подходов к определению эффективности тренажеров. Основные понятия
- Тренажер как средство совершенствования подготовки специалистов по безопасности мореплавания
- Классификация тренажеров по методу оценки функциональной адекватности
- Количественная оценка факгоров, составляющих показатели адекватности
Введение к работе
Анализ проблемы обеспечения безопасности мореплавания показывает, что в настоящее время одной из основных причин аварийности, по оценке ИМО, является «человеческий фактор». По данным Минтранса РФ на апрель 2000 г., около 70 % аварийных случаев произошло из-за невыполнения судовыми специалистами нормативно-технических и конвенционных требований, нарушения правил и инструкций. В связи с этим важную роль играет качество подготовки морских специалистов, о чем особо указывается и в системе формальной оценки безопасности (ФОБ).
Несмотря на то, что в течение последних десятилетий международное морское сообщество все большее внимание уделяет вопросам безопасности мореплавания, с целью, прежде всего, предотвращения морских аварий, приводящих к гибели человеческих жизней на море и к экологическим катастрофам, число аварий, причиной которых является человеческий фактор, не уменьшается. Международные и региональные соглашения, Конвенции, Кодексы и Резолюции, издаваемые ИМО, МОТ, МСЭ, Парижским, Токийским и иными региональными меморандумами, а также другими организациями, направленные на снижение риска морских аварий и минимизацию негативных последствий для человечества, не меняют существа опубликованных статистических данных.
Так, по информации, приводимой Российским морским регистром судоходства (далее - Регистр судоходства) [1], было выявлено три основные причины аварийности: влияние человеческого фактора, форс-мажорные обстоятельства (в меньшей степени) и конструктивные недостатки (в значительно меньшей степени). При этом до 82 % аварийных случаев на поднадзорном Регистру судоходства флоте прямо или косвенно связаны с влиянием человеческого фактора, что корреспондируется с данными различных международных страховых и неправительственных морских организаций [1].
В связи с наметившимся в последние годы дефицитом морских специалистов, в первую очередь, офицерского состава, который, по разным оценкам, колеблется от 10,5 до 40 тыс. человек, значение кадровой составляющей для эффективной и безопасной работы мирового морского флота приобретает все большее значение. В то же время, рост степени автоматизации, сокращение численности экипажей, совмещение обязанностей, увеличение психологических нагрузок, вызванных, в частности, длительным взаимодействием с большим количеством автоматизированных объектов, приводят к накоплению усталости, способствуют развитию психологической напряженности членов экипажей. Это служит подтверждением известного тезиса о том, что эффективность экипажей зависит от целого ряда факторов, однако определяющим из них является уровень подготовки и, следовательно, компетентности.
Документы ИМО и МОТ указывают, что для минимизации человеческих ошибок управление безопасностью должно начинаться с процесса образования и подготовки моряков и берегового персонала судоходных компаний. Система ФОБ (FSA), разработанная ИМО, предусматривает выполнение в процессе ее оценки следующих основных этапов:
1 -й этап. Идентификация рисков.
2-й этап. Оценка рисков.
3-й этап. Выбор методов управления рисками.
4-й этап. Выполнение стоимостной оценки.
5-й этап. Разработка рекомендаций для принятия решения.
На первом этапе предусматривается идентификация рисков, т.е. определяются условия их возникновения.
На втором этапе производится ранжирование рисков в зависимости от их влияния на безопасность судна и членов экипажа, определяются факторы, влияющие на их появление.
На третьем этапе определяются методы управления рисками с целью уменьшения их влияния на безопасность.
На четвертом этапе определяется стоимостная оценка предлагаемых методов управления рисками. Следует отметить, что выполнение третьего этапа находится в полной зависимости от уровня подготовки экипажа, который, в свою очередь, в значительной степени зависит от качества тренажерной подготовки как на ранней стадии формирования специалистов в процессе их образования и практической подготовки, так и в рамках непрерывной системы повышения квалификации и поддержания должного уровня компетентности. В конечном итоге, уровень владения персонала судна практическими навыками определяет правильность и своевременность применения полученных знаний и, следовательно, является важнейшим показателем компетентности специалистов.
Обеспечение привития и поддержания практических навыков плавсостава на должном уровне может быть обеспечено:
- стажировкой или практической подготовкой на судне;
- выполнением практических и лабораторных работ в процессе обучения в учебном заведении;
- тренажерной подготовкой;
- повышением квалификации, включая тренажерную подготовку.
Следует заметить, что практическая подготовка на судне, несомненно, может обеспечить наиболее высокий уровень привития и поддержания навыков ввиду ее максимальной приближенности к практике самостоятельной работы специалиста в должности. Недостатком является высокая стоимость, а также организационные сложности по обеспечению практической подготовки на борту. Невозможность отработки навыков действий и принятия решений в кризисных (аварийных) ситуациях, ввиду ограниченности возможностей воспроизведения таких ситуаций на судне, следует также отнести к недостаткам.
Выполнение практических и лабораторных работ в процессе обучения в учебном заведении является важной и неотъемлемой частью подготовки специалиста, однако этот метод применяется, как правило, лишь в процессе первичной подготовки кандидата.
Из перечисленных методов привития и поддержания практических навыков плавсостава тренажерная подготовка, безусловно, является основным благодаря комбинации высокого уровня приближения процесса обучения к реальным действиям на судне (чего нет в традиционном теоретическом обучении и что весьма ограничено в лабораторной практике курсантов) и широким возможностям моделирования ситуаций (что затруднительно обеспечить во время практики на судне).
Эффективность тренажерной подготовки определяют следующие показатели:
- эффективность методики подготовки;
- качество и адекватность учебной программы;
- высокий профессиональный уровень и достаточный практический опыт преподавательского/инструкторского состава;
- эффективность применяемого тренажера;
- стартовый (начальный) уровень квалификации обучаемого;
- уровень организации учебного процесса.
Эффективность применяемого в процессе подготовки тренажера является одним из основных показателей, определяющих как эффективность самого обучения, так и итоговую оценку приобретенных слушателями умений и навыков.
В международной практике тренажерная подготовка обеспечивается использованием двух отличающихся по принципу изготовления и исполнения типов тренажеров:
- компьютерные тренажеры, базирующиеся на математическом моделировании и использовании передовых информационных и компьютерных технологий;
- модельные тренажеры, использующие натурные модели, изготовленные в определенном масштабе и применяемые на реальных водных акваториях.
Рассматривая оба указанных типа тренажеров, подчеркнем, что стремительное развитие компьютерных и информационных технологий в конце XX начале XXI вв. предопределило бурный рост специализированных тренажерных центров, осуществляющих практическую подготовку, в первую очередь, командного плавсостава морских судов. Появилась возможность достижения с использованием компьютерных тренажеров как требуемой адекватности моделирования навигационной обстановки, аварийных ситуаций, так и поведения самого объекта регулирования. Особенно следует отметить возможность отработки взаимодействия .экипажа судна с береговыми службами и другими судами, а также проведения тренировок по взаимодействию членов экипажа между собой и с персоналом других объектов (судоводитель - лоцман, команда мостика - команда машинного отделения, командир - аварийная партия и т.п.).
Указанные достоинства компьютерных тренажеров расширили сферу их применения в различных предметных областях как в рамках образовательных стандартов при подготовке курсантов учебных заведений, так и в системе профессиональной переподготовки моряков, и, в конечном итоге, предопределили преимущественное развитие именно этого типа технических средств обучения.
ИМО дала определение тренажерной подготовки и ввела ее в Международную Конвенцию (и соответствующий Кодекс) о подготовке и диплом ировании моряков и несении вахты (ПДНВ-78). Поправки, внесенные ИМО в Конвенцию в 1995 г., определили эксплуатационные требования к ряду тренажеров, что впервые в международной нормативно-правовой базе позволило ввести подготовку и оценку компетентности с помощью тренажеров «для поддержания профессионализма».
Современная концепция обучения предполагает широкое использование в учебном процессе различных тренажерных комплексов, эффективность которых имеет определяющее значение, так как является базовым элементом для повышения эффективности обучения. Так, переход от использования реальной техники к тренажерам привел к весьма существенному изменению методики подготовки персонала, позволив сократить время подготовки специалистов, расширить номенклатуру учебных задач, отработка которых на реальной технике либо крайне затруднительна, либо невозможна в принципе, либо представляет опасность для людей или окружающей среды, либо нецелесообразна экономически.
Стоимость тренажерных комплексов составляет от десятков тысяч до миллионов долларов США, в связи с чем затраты на подготовку и переподготовку персонала оказываются значительными, что еще раз заставляет обратить вни 9
мание на обеспечение их эффективности. В настоящее время различными фирмами-производителями выпускаются многочисленные типы тренажеров.
Характеристики тренажеров достаточно разнообразны - они различаются ценой, функциональными, дидактическими возможностями, количеством и типом решаемых задач, удобством использования и т.д. Естественно, что и эффективность использования тренажеров в учебном процессе будет различной.
Принципы построения тренажеров различного назначения рассматривались в работах В.М. Зеленина, СИ. Магида, И.И. Недзельского, А.А. Красовского и др. [3], [4], [14]. Эффективность использования тренажеров для профессиональной подготовки персонала плавсостава рассматривалась в работах Ю.Г. Зурабова, В.В. Коновалова, И.И. Костылева и др. [4], [5], [18]. Проведенный анализ литературы [2] - [13] показал, что отличительными особенностями всех существующих морских тренажеров являются:
- чрезмерная сложность;
- слабый учет психологических особенностей профессионально неопытных обучающихся;
- ограниченность количества и эффективность решаемых задач;
- недостаточные дидактические возможности тренажеров как технических средств обучения.
Как указывают авторы в работах [3], [4], эффективность использования тренажеров в учебных целях не превышает 30 - 50 % заложенных в них возможностей. При этом более чем десятилетний опыт автора по использованию в учебном процессе различных типов тренажеров подтверждает, что указанные цифры даже завышены.
Многие авторы в работах [2], [11], [12] считают, что такая ситуация объясняется отсутствием единой, научно обоснованной методики количественной оценки эффективности тренажеров. Многообразие требований к судовым специалистам и сложность тренажерных обучающих комплексов, используемых в учебном процессе, делают малоэффективным интуитивный подход к выбору технических средств и методов обучения. Разнообразие и противоречивость требований к тренажерным комплексам обуславливают необходимость применения системного подхода к сопоставительному анализу и выбору тренажерных средств. В то же время проведенный анализ показывает, что существующие оценки эффективности тренажеров носят неоднозначный, порой противоречивый характер.
Известные оценки эффективности тренажеров либо основываются только на экономических показателях, которые не учитывают эффективность использования тренажеров в учебном процессе [2], [3], [8], [24], [25] либо используют для сравнения отдельные частные показатели [3], [6], [13], [18], [19], что упрощает анализ, но неизбежно приводит к неоднозначности выбора. Особенно мало исследованы дидактические характеристики тренажеров, определяющие эффективность тренажерного комплекса как технического средства обучения. Таким образом, важнейшим недостатком практически всех известных подходов к сравнению морских тренажеров является отсутствие методики определения их эффективности, а также инструментальные средства, реализующие эту методику.
Целью диссертации является разработка методики оценки эффективности специализированных компьютерных морских тренажеров и создание на ее основе экспертной системы выбора наиболее эффективного (оптимального) тренажерного комплекса, обеспечивающего максимальную эффективность процесса обучения, а также проведение анализа тренажеров для подготовки и итоговой аттестации радиоспециалистов ГМССБ.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- провести анализ существующих подходов к оценке эффективности морских тренажеров;
- выбрать и обосновать обобщенные показатели адекватности тренажеров, определяющие эффективность их использования в учебном процессе;
- определить и обосновать состав факторов, влияющих на оценку обобщенных показателей адекватности;
- разработать теоретические и методические основы оценки эффективности тренажеров на основе системного подхода; - разработать экспертную систему для количественной оценки эффективности морских тренажеров и сопоставительного анализа различных тренажерных комплексов;
- провести сопоставительный анализ эффективности тренажеров для подготовки радиоспециалистов ГМССБ с использованием разработанной методики и созданной на ее основе экспертной системы.
Анализ существующих подходов к определению эффективности тренажеров. Основные понятия
Как было отмечено во введении, эффективность применяемого в процессе подготовки тренажера является одним из основных показателей, определяющих эффективность как самого обучения, так и итоговой оценки приобретенных умений и навыков. Ряд авторов [2], [8], [9], [13] при оценке тренажеров используют термин «качество тренажера».
Для оценки качества тренажера будем использовать понятие «эффективность». Под эффективностью тренажера будем понимать его соответствие целям и задачам обучения, а также способность обеспечивать и подтверждать факт привития обучаемому необходимых умений и навыков при приемлемых затратах на приобретение тренажера и его эксплуатацию.
Для количественной оценки эффективности тренажеров введем понятие «адекватность». В общем случае адекватность определяется как мера сходства или близости прототипа объекта моделирования собственно тренажеру. Следуя СИ. Магиду [30], под адекватностью будем понимать обобщенную характеристику степени соответствия параметров тренажера совокупности требований для достижения заданного уровня квалификации обучаемого.
Так, применительно к компьютерным тренажерам ГМССБ следует различать, например, эргономический и функциональный показатели адекватности. При этом функциональная адекватность определяется рядом таких факторов, как соответствие состава оборудования тренажера прототипу или соответствие перечня моделируемых тренажером функций утвержденному (одобренному) перечню. Эргономическая адекватность также определяется рядом факторов, например, степенью соответствия внешнего вида имитаторов прототипу. Понятие «фактор» будем использовать для учета причин, влияющих на соответствующую адекватность. Фактор - это один из параметров, влияющих на степень адекватности тренажера.
Таким образом, количественная оценка каждой адекватности будет определяться набором факторов. Степень влияния каждого из них на соответствую щую адекватность должна быть количественно оценена экспертами. Совокупность количественных оценок всех факторов, влияющих на адекватности, позволит получить количественные оценки каждой из них и, в конечном итоге, дать количественную оценку степени соответствия тренажера целям и задачам обучения.
Появляющаяся возможность количественной оценки эффективности тренажеров, позволяет, в свою очередь, определить классы тренажеров по степени эффективности их применения для каждого конкретного случая, что является решением важнейших задач: выбора оптимального тренажера или выработки рекомендаций по совершенствованию существующего тренажера (повышению его эффективности).
Анализ существующих оценок эффективности тренажеров позволяет сделать заключение, что они основаны на оценке одной или нескольких отдельных адекватностей и не учитывают методических и организационных особенностей использования тренажеров в учебном процессе, т.е. их дидактических возможностей.
Основными выводами по результатам анализа таких методов оценок эффективности тренажеров являются следующие: - отсутствие единого подхода, охватывающего все виды адекватностей тренажеров; - отсутствие обоснованного выбора состава адекватностей; - практическая невозможность установления между заказчиком и разработчиком тренажерной техники паритетных отношений на основе строгих нормативов в части согласования уровня желаемого (заказчиком) эффекта и объема затрат на обеспечение этого эффекта; - отсутствие нормативной базы для решения оптимизационных задач как в процессе проектирования, так и в процессе применения тренажеров, различающихся функциональным назначением и (или) особенностями технического решения; - практическая невозможность построения сбалансированных количественных оценок, включающих в себя функциональные, технические, организацион 19 ные, методические и экономические аспекты тренажеров и их применение в учебной практике.
В настоящее время оценка эффективности специализированных тренажеров, используемых для подготовки специалистов морского транспорта, производится различными организациями и ведомствами: - администрациями (властями), осуществляющими сертификацию (одобрение) тренажеров при проверке их соответствия национальным технико-экономическим требованиям (ТЭТ); - классификационными обществами, ведущими аналогичную работу; - пользователями морских тренажеров (для принятия обоснованных решений в тендерах на приобретение тренажеров); - производителями морских тренажеров.
Следует отметить имеющееся своеобразие подходов изготовителей, проектантов, пользователей к оценке эффективности тренажеров, которая зачастую сводится исключительно к формальному определению соответствия тренажера формальным требованиям. Учитывая вышеизложенное, несомненный интерес представляет анализ этих требований.
Тренажер как средство совершенствования подготовки специалистов по безопасности мореплавания
Согласно ГОСТ 26387-84 «Система человек-машина. Термины и определения», тренажер определяется как «...техническое средство профессиональной подготовки человека-оператора, предназначенное для формирования и совершенствования у обучаемых профессиональных навыков и умений, необходимых им для управления материальным объектом, путем многократного выполнения обучаемыми действий, свойственных управлению реальным объектом».
Исходя из определения тренажера как технического средства обучения, в состав тренажера, в общем случае, должны входить следующие элементы: - рабочее место обучаемого (РМО); - моделирующее устройство - имитатор; - рабочее место инструктора (РМИ); - устройство ввода задания, контроля и оценки действий обучаемого (УКО). Взаимодействие указанных составляющих иллюстрируется упрощенной схемой использования тренажера при обучении (рис. 2.3). Возможности и характеристики тренажеров должны отвечать целям и задачам обучения.
Основными целями учебного процесса подготовки специалистов плавсостава являются: 1. Обучение правилам и приемам безопасного, безаварийного и экономичного оперативного управления и обслуживания оборудования, определенным должностной инструкцией и другими нормативно-техническими документами. 2. Отработка навыков управления отдельными устройствами и системой в целом во всех эксплуатационных режимах. 3. Получение знаний о причинно-следственных связях поведения оборудования в различных режимах его работы. 4. Исследование и анализ отдельных режимов работы оборудования. 5. Противоаварийные тренировки - комплексное обучение, проверка знаний, умений и навыков: - распознавание возникшего отклонения или отказа в работе оборудования; - выработка плана действий; - локализация или ликвидация возникшей неисправности; - приведение оборудования в работоспособное состояние.
Несмотря на идентичность технических характеристик, тренажеры различных фирм-производителей различаются полнотой имитации судового оборудования и функционирования подсистем, возможностями, которые тренажер предоставляет инструктору и обучаемым для организации занятий, т.е. дидактическими возможностями. Для сопоставительного анализа и оценки эффективности использования тренажеров в учебном процессе необходимо определить возможности тренажера как технического средства обучения.
Развитие компьютерных технологий, а также значительный методический и дидактический опыт применения технических средств обучения в последние десятилетия привел к созданию современных многофункциональных тренажеров, обобщенная схема функционирования которых представлена на рис. 2.4.
Откуда видно, что современный тренажер включает в качестве основных составных частей следующие: - модель активного динамического объекта; - имитатор оборудования активного динамического объекта; - модель пассивного динамического объекта; - модель эксплуатационной среды; - базы данных, используемых как в процессе моделирования, гак и для проигрывания упражнений; - функции инструктора.
Модель активного динамического объекта представляет собой математическую модель поведения объекта, управляемого обучаемым (слушателем или оператором тренажера). В тренажере ГМССБ это может быть математическая модель судовой радиостанции, управляемой обучаемым, где моделируется взаимодействие излучаемого станцией радиосигнала с учетом математически описанных правил и законов прохождения радиоволн по радиоканалу. В навигационном тренажере моделью активного динамического объекта является ма тематическая модель «судна», управляемого обучаемым, в которую заложены законы взаимодействия корпуса судна и воды различной плотности, солености с учетом тихой, спокойной воды, волнения, узкости или мелководья.
Классификация тренажеров по методу оценки функциональной адекватности
Другой подход к классификации тренажеров используется в системе освидетельствования (одобрения типа) Министерства транспорта (Морской Администрации) Российской Федерации. Так, ТЭТ к тренажерам ГМССБ, в соответствии с Распоряжением Минтранса России № ВР-108-р от 26.11.2001, устанавливают требования к тренажерам (одна функциональная область применения по подготовке радиоспециалистов ГМССБ) двух классов. Этими классами являются тренажеры для обучения операторской работе (операторов ГМССБ и операторов ограниченного района ГМССБ) и для обучения как операторской работе, так и технической эксплуатации судового электронавигационного и радиооборудования (радиоэлектроников 2- и 1 -го классов). Такой подход строится, в основном, на оценке факторов функциональной адекватности тренажеров. Для проведения сравнительного анализа во внимание принимаются следующие параметры: - конфигурация рабочих мест инструктора и обучаемых; - исполнение имитаторов судового оборудования; - функциональный состав имитаторов судового оборудования и его соответствие ТЭТ к судовому оборудованию, а также перечень основных функций оборудования, имитируемого на рабочих местах операторов; - функциональный ряд рабочего места инструктора; - набор функций, которые должен обеспечивать тренажер.
Переход от класса к классу при данном подходе обеспечивается дополнением указанного в предыдущем (меньшем) классе функционального ряда имитаторами дополнительного судового оборудования или самим дополнительным судовым оборудованием. Так, для тренажеров, применяемых при подготовке радиоэлектроников 2-го класса, требуется дополнение: - СЗС Инмарсат стандарта А или В; - приемоиндикатор GPS; - комплект судового оборудования электрорадионавигации, включая РЛС, САРП, эхолот, гирокомпас и лаг; - комплект контрольно-измерительных приборов для ремонта судового оборудования и т.д.
Минтранс России использует аналогичный подход при классификации навигационных тренажеров. Так, в соответствии с действующими ТЭТ «Радиолокационные тренажеры и тренажеры по маневрированию и управлению судном. Технико-эксплуатационные требования. № МФ-02-22/848-67» и «Тренажеры по электронно-картографическим навигационным информационным системам (ЭКНИС), ТЭТ № МФ-02-22/848-68», тренажеры делятся на следующие функциональные классы: - радиолокационные тренажеры; - тренажеры по электронно-картографическим навигационным информационным системам - ЭКНИС; - тренажеры по маневрированию и управлению судном.
Таким образом, применив терминологию рассмотренного в разд. 2 метода оценки адекватностей, можно сказать, что Минтранс России при освидетельствовании тренажеров проводит сравнительный анализ методом оценки тренажера по функциональной адекватности.
В качестве вывода следует отметить, что оба приведенных подхода применения функциональной адекватности и адекватности квалификационной харак теристике отличаются общими недостатками. Во-первых, они только односторонне оценивают тренажеры, применяя, как правило, один из показателей адекватности - либо адекватность квалификационной характеристике, либо функциональную адекватность. В то же время, следует отметить, что при оценке тренажера по маневрированию и управлению судном рассматриваются некоторые факторы эргономической адекватности и адекватности моделирования, но в ограниченном объеме. Во-вторых, представленные методы классификации не базируются на строгой количественной оценке. В-третьих, они не принимают во внимание эксплуатационно-экономические факторы. В-четвертых, они не позволяют оценить эффективность и применимость тренажера по результатам обучения на нем. Все эти недостатки ограничивают практическую применимость рассмотренных подходов к классификации тренажеров.
Количественная оценка факгоров, составляющих показатели адекватности
Выше было указано, что определение численных значений факторов, характеризующих обобщенные показатели адекватности тренажеров, осуществляется экспертами. Точность и правильность словесных описаний факторов, проведение оценки эффективности тренажера во многом зависят от объективности экспертов, оценивающих отдельные факторы, их компетентности и опыта.
В п. 4.2 были проведены словесные описания всех факторов и показателей адекватности. Словесная характеристика факторов включает в себя общие черты и описание, даны рекомендации по их количественной оценке, указаны весовые коэффициенты применительно к каждой обобщенной адекватности. Для реализации разработанной и представленной в разд. 4 методики оценки эффективности тренажера применим теорию экспертных систем.
В соответствии с [34], [41] - [43] определим экспертную систему как вычислительную, в которую включены знания специалистов о некоторой проблемной области и которая в пределах этой области способна принимать экспертные решения (рис. 5.1).
Таким образом, в общем случае экспертной системы (ЭС) - это программный продукт, позволяющий моделировать творческую деятельность или усиливать интеллектуальные возможности специалиста-эксперта в части выбора решения в конкретной предметной области с использованием, в основном, эвристических знаний специалистов и накопленного ранее опыта.
В основе данного определения лежит сравнительное сопоставление ЭС и традиционных информационных систем. Принципиальный характер этого сопоставления имеет значение для уточнения определения.
Характерными особенностями, отличающими экспертную систему от другого программного продукта, являются: наличие базы знаний, аккумулирующей имеющиеся теоретические результаты в некоторой области знаний; использование накопленного опыта создания и эксплуатации аналогичных систем; возможность прогностических решений при оперативном изменении требований в зависимости от целей и задач выбираемых решений.
Основной задачей ЭС является применение механизма вывода (средства компьютерного мышления) к исходным знаниям с целью получения результирующих знаний.
Типичная ЭС в общем виде состоит из следующих компонентов: база знаний (ЬЗ), база данных (БД), механизм логического вывода (МЛВ), или Решатель, блок объяснения полученных решений, блок обучения (адаптация ЭС к изменяющейся действительности), блок понимания, блок ведения, пополнения и корректировки БЗ. Под БЗ будем понимать модель предметной области, содержащей: формализованные знания специалистов в виде наборов эвристических правил; метаправила, определяющие стратегию управления эвристическими правилами в ходе реализации основных функций ЭС, сведения о структуре и содержании БД. БЗ, в отличие от БД, содержит не только количественные характеристики фактов (данные), но, в основном, субъективные эвристические знания экспертов. Знания в БЗ могут образовывать сложные иерархические структуры, что достигается путем введения разнообразных отношений, взаимосвязей.
В нашем случае БЗ включает в себя набор обобщенных показателей адекватности и их весовые коэффициенты, набор факторов, пороговые значения коэффициента эффективности тренажера в десятибалльной системе и значениях функций принадлежности для оценки с помощью аппарата нечетких множеств.
Рассмотрим функции, структуру и назначение компонентов типовой ЭС. ЭС служат для выполнения следующих основных функций: сбор, хранение и обработка данных и знаний о предметной области; приобретение и выведение новых знаний из совокупности ранее имевшихся; общение с пользователем на ограниченном естественном языке, получение правдоподобного вывода; реализация основных качеств специалиста-эксперта.
Как отмечается во многих работах, содержание БЗ составляют эвристические правила, качество которых зависит от знаний, опыта, интуиции специалистов-экспертов, профессионализма инженера по знаниям. Извлечение знаний представляет собой самостоятельную сложную проблему, решением которой занимаются специалисты по инженерии знаний. БД содержит сведения, описывающие объекты предметной области, динамически изменяющиеся в процессе решения задания. Сведения (данные) могут иметь количественные и неколичественные характеристики.
В нашем случае в БД концентрируются вводимые экспертами численные значения оценок каждого фактора, определяющие значения обобщенных показателей адекватности. МЛВ, или Решатель, осуществляет поиск решения задачи путем осуществления сравнительного анализа вводимой экспертами информации и моделей, хранимых в базе знаний.
