CC BY
29А.А. ФЕДОРЧЕНКО, М.С. БУЯНОВ, Д.Ю. КОЧЕВАНОВ
A.A. FEDORCHENKO, M.S. BUYANOV, D.Y. KOCHEVANOV
НАУЧИТЬСЯ МЫСЛИТЬ АБСТРАКТНО
LEARN TO THINK ABSTRACTLY
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММ ЭВМ ПРИ ОБРУШЕНИИ БАШЕН ВЗРЫВНЫМ СПОСОБОМ THE USE OF COMPUTER PROGRAMS IN THE COLLAPSE OF TOWERS
BY EXPLOSIVE METHOD
Сведения об авторах: Федорченко Александр Александрович - начальник кафедры (общей тактики и общевоенных дисциплин) Военного института (Железнодорожных войск и военных сообщений) Военной академии материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В.Хрулёва, полковник, доцент (г. Санкт-Петербург);
Буянов Михаил Сергеевич - профессор кафедры общей тактики и общевоенных дисциплин Военного института (Железнодорожных войск и военных сообщений) Военной академии материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулёва, подполковник, кандидат военных наук, доцент (г. Санкт-Петербург);
Кочеванов Денис Юрьевич - преподаватель кафедры общей тактики и общевоенных дисциплин Военного института (Железнодорожных войск и военных сообщений) Военной академии материально-технического обеспечения имени генерала армии А. В. Хрулёва, майор (г. Санкт-Петербург).
Аннотация. В статье рассматривается применение алгоритма определения взрывчатых веществ с использованием программ для ЭВМ при организации подрывных работ для обрушения водонапорных башен, выполненных из кирпича, бетона, железобетона, проводимых как в военной области, так и в гражданской промышленности с программированием на языке VBA.
Ключевые слова: Железнодорожные войска, взрывные работы, взрывчатые вещества, обучение слушателей и курсантов.
Information about the authors: Alexander Fedorchenko - Head of the Department (General Tactics and General Military Disciplines) of the Military Institute (Railway Troops and Military Communications) of the Military Academy of Logistics named after General of the Army A. V. Khrulev, Colonel, Associate Professor (St. Petersburg);
Mikhail Buyanov - Professor of the Department of General Tactics and General Military Disciplines of the Military Institute (Railway Troops and Military Communications) of the Military Academy of Logistics named after General of the Army A. V. Khrulev, Lieutenant Colonel, Candidate of Military Sciences, Associate Professor (St. Petersburg);
Denis Kochevanov - Lecturer in the Department of General Tactics and General Military Disciplines of the Military Institute (Railway Troops and Military Communications) of the Military Academy of Logistics named after General of the Army A. V. Khrulev, Major (St. Petersburg).
Summary. The scientific article discusses the application of an algorithm for determining explosives using computer programs in the organization of demolition work for the collapse of water towers made of brick, concrete, reinforced concrete, carried out both in the military field and in civilian industry with programming in the VBA language.
Keywords: Railway troops, blasting, explosives, training of students and cadets.
Обучение слушателей и курсантов взрывному делу является одной из основных задач, решаемых в Военном институте (Железнодорожных войск и военных сообщений) Военной академии материально-технического обеспечения имени генерала армии А. В. Хрулёва в будущем применении теоретических знаний и практических навыков при выполнении возложенных задач по штатному предназначению. В данной статье речь пойдёт о применении современных технологий при строительстве железнодорожных объектов подразделениями Железнодорожных войск, в частности, при строительстве второй ветки БАМа.
Вступление о том, что IT прямо сейчас развивается с огромной скоростью, банально: это известно всем, даже первокласснику со смартфоном в руке. Сегодня мир пришёл к тому, что в информационной сфере занято множество людей, тем или иным образом соприкасающихся с программированием. Необязательно с самим кодом, но с результатами его работы каждый день.
Прогнозируемый мировой рост цифровой экономики к 2035 году -$16 трлн.
Увеличивающийся спрос на программистов отражается на всех сферах жизни, в том числе образовании. Например, в Японии решено с 2020 года ввести обязательные уроки программирования в начальной школе. В некоторых государственных колледжах США уже появился учебный курс «Разработка приложений на Swift», а власти выделят на программирование в американских школах $200 млн в год.
В свою очередь Тим Кук, компания Apple, высказался: «Если бы я был французским 10-летним школьником, я думаю, важней для меня было изучение программирования, чем английского языка».
Программирование постепенно становится базовым навыком в современном мире.
Программирование - это фундаментальный навык.
Известный автор-фантаст ХХ века Артур Кларк сказал, что «любая достаточно развитая технология неотличима от магии». Программирование действительно можно сравнить с волшебством, но только пока не научишься творить его сам (см. рис. 1).
Если говорить серьёзно, то программирование - фундаментальный навык по той простой причине, что оно заставляет мыслить абстрактно. В его основе лежат принципы анализа и синтеза, или композиции и декомпозиции - это одно и то же по своей сути. В английском языке существует понятие «computational thinking», которое можно определить как совокупность умений мыслить абстрактно, критически и разделять задачу на небольшие части. Именно этому может научить программирование, по мнению экспертов.
Но не только теория помогает в жизни и работе. Писать код для развития логического мышления -это здорово, но на этом польза не заканчивается.
Программы с развитием технологии в настоящее время применяются в любой сфере. Даже, казалось бы, в самой простой офисной программе пользователя Microsoft Excel возможно построить алгоритм и записать программы, потратив на эту процедуру незна-
чительное время. Речь идёт о языке программирования Visual Basic for Applications.
Одним из важных моментов в применении программы является то, что человек в своей деятельности может допускать ошибки, которые могут повлиять на последующий ход поставленной задачи.
Принятие взвешенного решения, выработка замысла в органах управления Железнодорожных войск строятся на расчётах, которые производятся на этапе оценки обстановки. Данный этап наиболее важный с точки зрения правильности принятого решения.
При планировании трудозатрат для обрушения водонапорных башен (см. рис. 2), когда необходимо расчищать участки местности от старых сооружений либо заниматься строительством железных дорог в указанных местах, работы по расчёту являются трудоёмкими. В свою очередь правильно выполненный расчёт станет основой для принятия потребного количества взрывчатых материалов. Основным документом для выбора расчётных формул и коэффициентов является Руководство по подрывным работам.
Итак, какой же способ и метод стоит применять при подготовке объектов к подрыванию: вручную, «по-старинке» производить трудоёмкие расчёты с использованием справочной литературы либо с при-
Рис. 1. Начало программирования
менением расчётных программ на ЭВМ?
В данном случае необходимо доказать, что в условиях, когда временной фактор и правильность принимаемых расчётов играют основную роль, необходимо использование программных продуктов, включающих в себя все основные расчётные формулы по определению потребности взрывчатых веществ и средств взрывания (ВВ и СВ).
Для научного обоснования принятия способа подготовки объектов к подрыванию, выбора пути производства расчётов по определению потребного количества ВВ и СВ проведён экспертный опрос с офицерами, непосредственно владеющими вопросами проведения занятий по специальным военным и общевоенным дисциплинам, связанным с быстрым и правильным принятием решения, а также практически владеющих отработкой задач при подготовке объектов к их разрушению взрывным способом. При проведении опроса рассмотрен
ш
и предложен способ расчёта и принятия решений по определению потребного количества ВВ и СВ для подрывных работ.
После заполнения экспертами соответствующих таблиц-опросников проведена статистическая обработка результатов экспертного опроса, заключающаяся в следующем:
а) выполнено определение среднего арифметического оценок С по каждому мероприятию:
С=щ Тн С, (1)
где: С/ - значение ¿-го мероприятия в оценке /-го эксперта;
- - количество экспертов, оценивших ¿-е мероприятие;
б) вычислен коэффициент компетентности /-го эксперта К, оценившего ¿-е мероприятие:
к=Шс) / !т (2)
где Si - сумма оценок ¿-го мероприятия;
в) выполнено определение среднестатистического (средневзвешенного) C с учётом вкладов экспертов:
Cij = Kj Ci¡ñ (3)
г) произведено ранжирование мероприятий по среднестатистическому (средневзвешенному)
Cif:
Cjj —> max; (4)
г) вычислены дисперсии оценок Dt, данных i-му мероприятию:
Di = 1/mi lmj=i jCf; (5)
д) определён коэффициент вариации y, полученных i-м мероприятием:
Y = 4D/C, (6)
Согласованность экспертов в зависимости от величины коэффициента вариации y принимается исходя из рекомендаций научно-исследовательского института стандартизации:
- y<0,1 - согласованность высокая;
- 0,1 < yi < 0,25 - согласованность средняя;
- 0,26 < yi < 0,35 - согласованность ниже средней;
- yi > 0,35 - согласованность низкая.
По окончании опроса экспертами проведены вычисления всех указанных, необходимых к рассмотрению коэффициентов.
При выполнении мероприятий экспертного опроса ставились задачи по оценке критериев важности производства плановых расчётов при определении потребного количества ВВ и СВ в минимально короткие сроки, а также выбор способа расчёта, который будет применяться.
Рис. 2. Схема расположения зарядов при обрушении водонапорной башни
При выборе показателей в составлении анкет-опросников учитывалось во внимание:
- проведение вычислений проводилось с применением программного продукта на ЭВМ либо «вручную», т.е. с применением справочной литературы;
- уровень обученности исполнителя при решении поставленной задачи.
Данные параметры принимались к учёту и рассмотрению ввиду того, что обстановка требует от воина быть осторожным в своих действиях, что очень часто вызывает закрепощённость процесса его мышления, притупленность восприятия реальной опасности. Так, определённая часть воинов, испытывающая отрицательные психические состояния в различной обстановке,старается быть поближе к своим товарищам, коллективу. При выполнении поставленных задач такие военнослужащие не проявляют инициативы, хотя и исполнительны, трудолюбивы. Но производительность (результативность) их невы-
сока, так как их мысли постоянно сосредоточены на том, как избежать гибели.
В условиях повседневной деятельности подобные состояния испытывают в среднем 7-9% личного состава подразделений, но только из-за отрицательного психического состояния самого руководителя занятия динамика отрицательных психических состояний у подчинённых возрастает до 36%. Такие военнослужащие оказывают и на своих сослуживцев негативное воздействие (см. таблицу 1).
Психические состояния военнослужащих в условиях боевой обстановки или обстановки, приближенной к боевой, в определённой степени прогнозируемы на основе знания сущности психических состояний военнослужащих, их индивидуально-психологических особенностей, типологии характеров, реакций, связанных со структурно-содержательным анализом личностей и коллективов подразделений.
В соответствии с расчётом показателей проведения экспертного
опроса произведён расчёт взвешенных оценок, сведённых в таблицу 2.
На основании принятых значений X C из таблицы 2 определён ранг выполняемых мероприятий X C —> max. Из рангов таблицы 2 определены два мероприятия с наиболее значимыми показателями, то есть распределены места и выбраны числа с наибольшим значением.
Первое место (95,97) - вычисление потребного количества ВВ и СВ производилось с высоким уровнем обученности исполнителей с применением программы для ЭВМ.
Второе место (91,25) - вычисление потребного количества ВВ и СВ производилось с высоким уровнем обученности исполнителей с выполнением расчётов «вручную» (с применением справочной литературы).
По проведённому экспертному опросу установлено, что с учётом применения программ по определению потребного количества взрывчатых веществ и средств взрывания время на получение достоверных данных для последующего принятия количества ВВ и СВ будет
Таблица 1
Негативные состояния военнослужащих в различных условиях
№ п/п Перечень психических состояний, наблюдаемых у воинов в ходе боевой учёбы Процент выраженных психических состояний, проявляющихся у воинов:
до выполнения поставленных задач после выполнения поставленных задач
1 Раздражительность 7,1 5,3
2 Безразличие 4,1 8,5
3 Тревога 3,2 1,3
4 Усталость 1,4 7,5
5 Страх 6,9 -
6 Разбитость 6,6 9,4
7 Рассеянность 8,4 5,2
8 Сонливость 4,2 8,1
9 Тяжесть в голове 3,0 6,1
10 Неуверенность в собственных силах 12,6 2,3
11 Напряжённость 41,5 12,8
12 Собранность 34,6 23,7
13 Подъём 41,3 18,9
14 Боевая активность 57,8 31,3
15 Ригидность 9,0 9,0
Рис. 3. График зависимости точности выполнения расчётов от автоматизации процесса
минимальным. Данное описание соответствует линии 1, представленной на графике, изображённом на рис. 3.
При выполнении практических расчётов, но уже «вручную», с использованием средств подсчёта результатов (калькуляторов и т.п.), график линии 2, изображённый на рис. 3, выглядит в виде изгибающейся линии. На основании практических исследований видно, что область 1 соответствует выполнению расчётов с принятием необходимых к предстоящему ответу данных, включая принятие коэффициентов из таблиц руководящего справочного документа, которым выступает Руководство по подрывным работам. Область 2 соответствует факту проверки полученных результатов исполнителем, а также учитывается сомнение оператора в правильности расчётов. То есть, иными словами, исполнитель
проверяет полученные значения, причём неоднократно. И только в области 3 по истечении времени, в данном случае с учётом коэффициентов негативных состояний военнослужащих в различных условиях (см. таблицу 1), около
54 минут, исполнитель принимает окончательное решение по определению потребного количества ВВ и СВ.
Итогом построения графика зависимости точности выполнения расчётов от автоматизации процес-
Шифр эксперта Номера закодированных мероприятий
1 2 3 4 5 6
1 4,20 4,80 6,00 1,80 4,20 5,40
2 3,28 3,83 4,92 1,64 3,28 4,92
3 4,02 4,59 5,16 2,29 4,02 4,59
4 4,18 5,38 5,98 1,79 4,18 4,78
5 3,57 4,76 5,35 2,38 4,16 5,94
6 2,89 4,62 5,78 1,73 4,05 5,20
7 3,40 4,53 5,10 2,27 3,40 5,10
8 3,57 4,76 5,95 2,38 4,17 5,36
9 3,47 4,63 5,21 2,31 4,05 5,21
10 3,57 4,76 5,95 2,38 4,17 5,36
11 4,08 4,67 5,25 1,75 4,08 5,25
12 4,31 4,93 6,16 1,85 4,31 6,16
13 4,14 4,14 5,33 2,37 4,14 5,92
14 2,85 3,99 5,71 2,28 3,99 5,14
15 3,57 4,76 5,95 2,38 4,17 5,36
16 3,57 4,76 5,95 2,38 4,17 5,36
17 4,36 4,98 6,22 2,49 4,36 6,22
ь 63,04 78,89 95,97 36,48 68,89 91,25
Ранг по Xq -> max 5 3 1 6 4 2
Таблица 2
Расчёт взвешенных оценок мероприятий вычисления потребного количества ВВ и СВ
са является получение эффекта Д1;, физическим смыслом которого является разница во времени выполнения операций (при планировании выполнения мероприятий по определению потребного количества ВВ и СВ) «вручную» либо с применением программирования на ЭВМ. Причём экспертным опросом установлено, что необходимо применять исполнителей в обоих случаях (1 - при производстве расчётов с применением программного продукта ЭВМ; 2 - при производстве расчётов «вручную») с высоким уровнем подготовленности (обученности).
Выполнение расчётов с применением программного продукта на ЭВМ не вызывает вопросов ввиду простоты - производятся ввод исходных данных и расчёт с получением достоверных результатов, принимаемых при определении потребного количества взрывчатых веществ и средств взрывания.
Достоинством выполнения расчётов с применением программного продукта на ЭВМ являются простота и незначительное время.
Недостатком данного способа является отвыкание исполнителя от совершения расчётов «вручную», что влечёт за собой потерю навыков при определении потребного количества ВВ и СВ с применением руководящих справочных документов.
Расчёты, выполненные «вручную», также имеют как достоинства, так и недостатки.
Достоинством является то, что исполнитель работает с руководящими документами и расчётными формулами, способен выполнить задачи по составлению расчёт-заявки на получение инженерных боеприпасов.
Однако недостатком «ручного» выполнения является большое время на проведение расчётов, а также их правильность. Никогда не нужно забывать о том, что человеку свойственно ошибаться, поэтому для быстрого и чёткого принятия правильного решения по опре-
делению потребного количества инженерных боеприпасов лучше всего, особенно в условиях ограниченного времени, воспользоваться именно предложенной программой по определению потребного количества ВВ и СВ при организации и проведении подрывных (взрывных) работ.
Алгоритмы определения расчётных показателей для подразделений Железнодорожных войск, привлекаемых к обрушению водонапорных башен, позволяют с достаточной степенью надёжности принять потребное количество взрывчатых материалов для подготовки расчищаемых мест при восстановлении и строительстве железнодорожных объектов.
В качестве исходных данных к алгоритму выступают следующие показатели:
- диаметр водонапорной башни;
- толщина стенки водонапорной башни;
- материал водонапорной башни;
- место расположения заряда взрывчатого вещества.
Алгоритм определения расчётных показателей позволяет быстро и оперативно принять потребное количество взрывчатых материалов, составить соответствующие заявки для их получения со складов, минимизируя привлечение должностных лиц к выполнению определённых математических расчётов.
Для автоматизации процесса определения расчётных показателей определения потребного количества взрывчатых веществ и средств взрывания разработана программа для ЭВМ «Программа определения потребности взрывчатых веществ для обрушения водонапорной башни».
Интерфейс программы содержит два блока:
первый блок - блок исходных данных, в котором производятся выбор диаметра башни, толщина её стенок, материал подрываемой конструкции и место расположения заряда.
Во втором блоке после ввода исходных данных и применения команды «Расчёт» программа производит вычисление потребного количества взрывчатых веществ.
В качестве примера приведено определение расчётных показателей определения потребного количества взрывчатых веществ при следующих исходных данных:
- диаметр башни - «10 метров»;
- толщина стенки башни -«1 метр»;
- материал подрываемой стенки башни - «кирпичная кладка на известковом растворе, слабая»;
- место расположения заряда -«Наружный заряд с забивкой».
Программа выполнена в программной оболочке «Visual basic for application», что позволяет открывать её в любой офисной версии «Excel».
Курсант при проведении полевых практических занятий, используя программное обеспечение для расчёта потребного количества ВВ и СВ, вводит данные и получает определённые результаты вычисления, необходимые для выполнения поставленной учебно-боевой задачи.
Материалы научной статьи могут использоваться при решении практических и научно-исследовательских задач, связанных с выполнением мероприятий по проведению работ с обрушением водонапорных башен при строительстве железнодорожных участков и объектов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Буянов, М. С. Перспективные пути современного опыта войск в образовательный процесс // М. С. Буянов, А. А. Федорченко, С. В. Дащенко // Инновационные технологии в педагогике высшей школы. Материалы VII Международной межвузовской научно-методической конференции: Сборник научных статей. ВИ (ЖДВ и ВОСО). - Санкт-Петербург, Петергоф, 2021. С. 25-31.
