CC BY
13УДК 614.842.83.055
ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ИНТЕГРИРОВАННЫХ ТРЕНИНГОВ ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТОВ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
FUNDAMENTALS OF CONSTRUCTION OF INTEGRATED TRAININGS FOR FIRE SAFETY SPECIALISTS
А. А. Шарафутдинов, Ф. Ш. Хафизов, И. Ф. Хафизов, А. А. Кудрявцев
А. A. Sharafutdinov, F. Sh. Hafizov, I. F. Hafizov, A. A. Kudryavtsev
Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа
Ключевые слова: пожарная безопасность; обучающие системы; тренажеры; требование к средствам обучения; система интерактивных тренингов Key words: fire safety; training systems; trainers; requirements towards the training facilities;
interactive training system
В системе пожарной охраны чрезвычайно важно внедрять новые технологии, поскольку критическим параметром ее эффективного функционирования является время. Пожар возникает и развивается за считанные минуты, личный состав пожарных подразделений работает в условиях постоянного стресса. От его работы зависит жизнь людей и объем материальных убытков. Важной составляющей предупреждения пожаров является профилактическая работа.
В этих условиях особое значение приобретают вопросы подготовки квалифицированных кадров, способных грамотно и безопасно проектировать, обслуживать обору-
120
Нефть и газ
№ 2, 2015
дование и управлять сложной современной техникой, средствами автоматизации и компьютерной техникой.
Анализ показывает, что более 70 % аварий и несчастных случаев на производстве происходит по причинам, связанным с влиянием человеческого фактора. В настоящее время большинством специалистов признан факт, что использование тренажеров при обучении специалистов является эффективным.
Рассмотрим структуру тренажерных систем подготовки диспетчерского состава.
В тренажерных системах должны отображаться функции диспетчера, которые сводятся к контролю функционирования технических средств приема, переработки и отображения информации, выдачи приказов пожарным частям, контролю и оценке общей оперативной обстановки в гарнизоне пожарной охраны. В случае отказа какой-либо подсистемы диспетчер должен ввести резервную или принять выполнение ее функций на себя.
В функционале тренажеров диспетчерского состава должны реализовываться основные аспекты деятельности диспетчерского состава — быстродействие, точность выполнения операций, надежность и психологическое напряжение.
Быстродействие представляет собой количество выполненных действий в единицу времени
Б = ( (1)
где Мд — число действий (операций); I — контролируемый отрезок времени; в — коэффициент сложности выполняемых операций.
Под точностью действий тренируемого понимается степень соответствия выполнения им определенных функций предписанному алгоритму. Она зависит от степени сложности выполняемых операций, условий и режима работы, состояния нервной системы испытуемого, индивидуальных особенностей и других факторов.
Точность работы характеризуется безошибочностью Р] или интенсивностью ошибок к] на одну выполненную операцию и рассчитывается по формулам
р] = (М- - П] )/М-' (2)
где М- — число выполненных операций ]-го вида; п- — число допущенных ошибок;
= П]/(М- Т ), (3)
где Т] — среднее время выполнения операций ]-го вида.
Способность включиться в работу в произвольный момент времени характеризуется коэффициентом готовности
Кг = 1- То/Т, (4)
где То — время, в течение которого диспетчер по тем или иным причинам не может выполнять свои функции; Т — общее время диспетчера в смене.
Несвоевременное исполнение отдельных операций снижает эффективность функционирования системы в целом. Вероятность своевременного выполнения поставленных задач в течение времени т < I
Рсв = Кг • Ь • I(5) где 4 — лимитное время отводимое диспетчеру на выполнение поставленной задачи; /(т) — функция распределения времени решения задач.
Лимит времени тренируемого на решение задач может быть как постоянным, так и случайным. В экстремальных условиях оперативной обстановки лимит времени на выполнение задач, которые решались при неэкстремальных условиях, уменьшается пропорционально увеличению материальных убытков, образующихся вследствие пожаров. Надежность представляет собой способность сохранять заданное быстродействие при заданной точности выполнения операций в определенных условиях работы на контролируемом отрезке времени
Рд (0 = Рбезош.- Ров.(<). (6)
При возможности проведения тренингов одновременно с двумя обучаемыми их надежность увеличивается.
В процессе работы тренируемый должен не только исправлять свои ошибки, но и компенсировать отказы технических средств. Если исходить из предположения, что способности к компенсации ошибок и безошибочная работа системы являются независимыми, то при невозможности компенсации ошибок и отказов вероятность безотказной работы такой системы в течение (X, X ± Лх) определяется
Р1(Х,АХ) = РТ(,Х,АХ)РД(АХ), (7)
где Рт (X, Лх) — вероятность безотказной работы техники за время Х...Х + Лх; Рд (Лх) -вероятность безошибочной работы диспетчера в течение Д1 при условии, что техника работает безотказно.
Надежность системы повышается, если диспетчер мгновенно с вероятностью р компенсирует ошибку. Тогда вероятность работы системы
Р2(Х,АХ) = Рт(Х,М)- [рд (ДО + \\-РД{Ы)\р). (8)
Соответственно надежность системы повышается, если диспетчер, не допуская ошибки, компенсирует отказ техники:
Р3 (X, ДХ) = РД (АХ) • [РТ (X, ДХ) + Ру (X, ДХ, ст)] , (9)
где Ру (X, ЛХ, а) — условная вероятность безотказной работы системы в течение (X, X + ЛХ) с компенсацией последствий отказов при условии, что отказ возник в момент а и был скомпенсирован с учетом неравенства X < а < X + ЛХ.
Если в системе компенсируются и ошибки, и отказы, то вероятность ее безотказной работы:
РА (X, ДХ) = [Рд (ДХ) + [1 - Рд (ДХ)] р) • [Рт (X, ДХ) + Ру (X, ДХ, ст)]. (10)
Выигрыш в надежности системы за счет компенсации диспетчером ошибок и отказов в технике
Кв = [ Р4(Х, ДХ)]/[Р(Х, ДХ)]. (11)
Важной характеристикой работы диспетчера является загруженность в течение смены, определяющая его психологическое напряжение. Ее можно охарактеризовать отношением времени непосредственной занятости приемом, переработкой информации и выработкой управленческих решений Х0 к общему времени дежурства в смене Тд:
К = Хо/Тд . (12)
Коэффициент занятости диспетчера по физиологическим нормам не должен превышать величины 0,75.
В процессе исследования были проанализированы и обработаны потоки заявок, поступившие диспетчеру пожарной охраны Уфимского гарнизона за год, с целью определения их характеристик.
В аварийных условиях время приема информации уменьшается, происходит мобилизация внутреннего состояния диспетчера, которая определяется допустимой расслабленностью в нормальных условиях. В силу этого значительного (в несколько раз) различия во времени приема информации в нормальных и аварийных режимах наблюдаться не должно.
С целью проверки выдвинутых положений и определения соответствующих параметров в таблице приводятся данные по длительности ведения оперативных переговоров диспетчерами ЦППС ФГКУ «22-й отряд ФПС по РБ» в нормальных и аварийных условиях (при пожаре).
Таким образом, средняя длительность переговоров диспетчера в нормальном режиме составляет 18-20 с, в аварийном — 12-13 с.
Длительность ведения оперативных переговоров диспетчерами ЦППС ФГКУ «22-й отряд ФПС по РБ» в нормальныгх и аварийны/х условиях (при пожаре)
Показатель Интервал, с
Режим 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60
Число переговор. Норм 15,5 28,5 16 9,5 5 3,5 2
Авар 17 16 8 5 2 2 -
Средняя частота Норм 0,194 0,357 0,200 0,119 0,063 0,044 0,023
Авар 0,34 0,32 0,16 0,10 0,04 0,04 -
Математическое ожидание длительн, переговоров, т, с Норм 18,39
Авар 12, 84
Функция распределения длительности переговоров, Норм 0,237 0,560 0,745 0,850 0,914 0,982 -
Авар 0,323 0,682 0,855 0,935 0,970 - -
Критерии согласия Норм р = 0, 68 > 0, 05
Авар р = 0, 42 > 0, 05
При оценке надежности оперативно-диспетчерского управления пожарной охраны применяем два критерия: надежность при выработке управленческих решений; возможность оперативной высылки на место пожара, катастрофы, чрезвычайной ситуации сил и средств.
На рис. 1 приведены выявленные отказы диспетчерского состава.
Статистические данные отказов соответствуют плану проведения исследований по схеме N B, Т] или N B, г].
Здесь N обозначает число испытываемых элементов. В нашем случае N = 5, то есть пять пар диспетчеров системы. В означает план, при котором отказавший элемент немедленно заменяется новым. В нашем случае это означает, что в течение всего рассматриваемого периода дежурство осуществляется двумя лицами. Через Т обозначены планы, при которых наблюдения ведутся в течение времени Т (здесь Т — четыре года). Через г планы, в которых наблюдения ведутся до момента появления г-го отказа, [5, В, 4] или [5, В, 6]. На основе анализа данных рисунка можно предположить, что опасность отказов диспетчеров — величина постоянная. Так как для высоконадежных элементов значение 1 << ХТ , то условная плотность распределения моментов отказов практически совпадает с плотностью равномерного распределения, то есть
Я-е
-ХТ
1-е
1
Т
(13)
I 1
с 1 1
3 1 1 с 1 1
1 1 с 1
1 2 3
4 5
б 7
9 111 О 1 2
Т(мес.)
Рис. 1. Выявленные отказы диспетчерской смены:
З — закономерный отказ, С — случайный отказ
На рис. 2 построена приближенная функция надежности одной определенной диспетчерской смены = е~0,025с (кривая — 1). Так как отказ смены наступает, когда допускают ошибку оба диспетчера одновременно, то с точки зрения надежности их следует рассматривать как элементы, включенные параллельно. Надежность такой системы равна
ДК> = 1 - (1 - е"яс)
(14)
Функция надежности управления системой диспетчерской сменой, соответствующая формуле (14), представляется кривой 2 (см. рис. 2). Она построена подбором параметра X максимальным приближением к кривой 1. Кривая 3 изображает функцию надежности управления системой при одиночном дежурстве. Эти кривые характеризуют надежность работы определенного диспетчера или определенной смены.
Рис. 2. Функции надежности управления системой одной определенной диспетчерской сменой
Для системы более важным является надежность управления в целом, а не отдельной диспетчерской сменой, то есть параметр Л, а не X, где
А = N ■ А,А = 0,125— . (15)
мес
На рис. 3 показаны функции надежности диспетчерского управления, обусловленные закономерными (кривая 1) и случайными (кривая 2) отказами.
Рис. 3. Функции надежности диспетчерского управления, определяемые закономерными (кривая 1) и случайными (кривая 2) отказами
Путь уменьшения ошибок — это занятия, тренинги и экзамены по производственным инструкциям, директивным материалам, то есть повышение и поддержание на требуемом уровне технических знаний диспетчеров.
За два года надежность, определяемая отказами, снижается до 0,37 (данный показатель является низким).
Если принять произвольно вероятность возникновения одного отказа по закономерным причинам равной 0,5 (Рз = 0,5) и учесть, что кривая 1 (см. рис. 2) является верхним пределом надежности, то проверку знаний диспетчерского персонала следует проводить ежегодно.
Надежность, определяемая случайными отказами, до величины 0,5 (Рс = 0,5) с учетом сказанного ранее снижается за 5-6 месяцев.
Имея в составе диспетчерской службы 10-12 дежурных диспетчеров, работу с ними следует проводить примерно раз в 2 недели с каждым, то есть почти непрерывно.
Нами предлагается модель тренажера для отработки совместных действий руководителя тушения пожара (РТП), диспетчера ГПС (ДГПС), диспетчера служб жизнеобеспечения (ДСЖ) — оператора завода, установки. Тренажеры предоставляют возможность практически отработать ситуационные тренинги без значительных физических и материальных затрат.
Единственным требованием является наличие компьютера с соответствующим программным обеспечением. Отработка тренингов на тренажере осуществляется поэтапно. Каждый этап выполнения упражнения при работе с тренажерами сопровождается текстовыми и голосовыми комментариями. При совершении ошибки рабочее окно тренажера оповещает пользователя о неверном действии текстовым и голосовым комментарием и предоставляет возможность самостоятельно исправить ошибку в действии.
Для предотвращения ошибок на практике, которые могут повлечь за собой усложнение оперативной обстановки, выход из строя определенного агрегата или узла, по окончании упражнения обучающемуся предоставляется возможность ознакомиться с ошибками, которые часто встречаются при работе в реальных условиях.
Для подтверждения преимуществ использования тренажеров над отработкой упражнений в традиционной форме на практике нами были проведены эксперименты с помощью существующих простейших обучающих программ и тестов, которые заключались в тестировании и сравнении результатов контроля знаний студентов.
Группа студентов при изучении специальных упражнений с использованием методики интерактивной учебы продемонстрировала более высокий уровень усвоения материала.
В работе предлагается объединить тренажер с теоретическим материалом и возможностью проверки полученных знаний с целью разработки системы интерактивных тренингов (СИТ).
Структурная схема СИТ состоит из изучения теоретического материала, закрепления материала отработкой упражнений на интерактивном тренажере, который дает возможность визуально запомнить ход выполнения тренингов.
Каждым последующим элементом СИТ является комплекс ситуационных заданий (КСЗ) для контроля полученных знаний после каждого тренинга. КСЗ служат барьером перед началом изучения следующего тренинга.
После изучения всех тренингов СИТ пользователям — РТП, ДГПС, ДСЖ — необходимо пройти ситуационно-интегрированный тренинг (ТСИ). На основе результатов ТСИ системой автоматически формируется протокол с оценкой полученных знаний и процентом правильных действий в зависимости от быстродействия пользователей.
Протокол можно просмотреть, распечатать или отправить по электронной почте, что удобно при использовании данной системы в дистанционном обучении.
Система должна иметь базу данных, в которой сохраняются все протоколы по отработке всех тренингов пользователями. Доступ к базе данных имеет администратор.
Внедрение информационных технологий, проектного подхода и интерактивных средств обучения в профессиональном образовании при подготовке специалиста в области пожарной безопасности позволяет:
• стратегически прогнозировать внедрение инновационных технологий в профессиональную подготовку и переподготовку личного состава;
• минимизировать время, стоимость, материальные и человеческие ресурсы в процессе подготовки специалиста;
• обеспечить качественную подготовку специалистов, способных конкурировать на рынке труда.
Практическая ценность исследования состоит в том, что предложенные процедуры, концепции и подходы к разработке технических средств обучения позволили сформулировать и выполнить достижимые на сегодняшний день требования к обучающим системам и тренажерным комплексам для подготовки личного состава пожарных подразделений и персонала особо опасных объектов, обеспечивающие максимальное снижение влияния ошибок обученного персонала на общий уровень пожарной безопасности при ограничении ресурсов на тренинги.
Список литературы
1. Зыков В. И. и др. Автоматизированные системы управления и связь: Учебник. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2006. -665 с.
2. Имитационные тренажеры и автоматизированные системы обучения. Кудрявцев А. А. и др. // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. - 2005. - № 3. - С. 26-30.
3. Хафизов Ф. Ш., Кудрявцев А. А., Шевченко Д. И. Общая концепция интегрированной обучающей системы для трубопроводного транспорта нефти // Нефтегазовое дело: электрон. науч. журн. - 2011. - № 5. - С. 476-487.
4. Кудрявцев А. А., Хафизов Ф. Ш., Гиниятов И. Г. Подготовка и тренинг персонала объектов нефтегазового комплекса с использованием имитационных тренажеров // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. - Уфа: изд-во ГУП «ИПТЕР», 2008. - № 4(74). - С. 115-118
5. Бутырин О. В., Абаев А. В. Технология оценивания эффективности функционирования системы обеспечения пожарной безопасности промышленных предприятий. -Иркутск: ИрГУПС, 2010. - 132 с.
6. Разливанов И. Н. Математическое моделирование процессов развития пожара и пожаротушения в условиях ограниченности сил и средств: автореф. дис. канд. техн. наук. - С.-Пб., 2009. - 23 с.
Сведения об авторах
Шарафутдинов Азат Амирзагитович, старший преподаватель, Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа, тел. 8(347)2431813, e-mail: azat_sharaf@mail. ru
Хафизов Фаниль Шамильевич, д. т. н., профессор, заведующий кафедрой «Пожарная и промышленная безопасность», Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа, тел. 8(347)2431813, email: pkpb@mail. ru
Хафизов Ильдар Фанильевич, к. т. н., доцент кафедры «Пожарная и промышленная безопасность», Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа, тел. 8(347)2431813, e-mail: pkpb@mail. ru
Кудрявцев Александр Алексеевич, к. т. н., старший научный сотрудник, Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа, тел. 8(347)2431813, e-mail:pkpb@mail.ru
Information about the authors
Sharafutdinov A. A., senior lecturer of Ufa State Petroleum Engineering University, phone: 8(347)2431813, e-mail: azat_sharaf@mail. ru
Hafizov F. Sh., Doctor of Engineering, professor, head of the chair «Fire and industrial safety», Ufa State Petroleum Engineering University, phone: 8(347)2431813, e-mail: pkpb@mail. ru
Hafizov I. F., Candidate of Science in Engineering, associate professor of the chair «Fire and industrial safety», Ufa State Petroleum Engineering University, phone: 8(347)2431813, e-mail: pkph@mail ru
Kudryavtsev A. A., Candidate of Science in Engineering, senior scientific worker of Ufa State Petroleum Engineering University, phone: 8(347)2431813, e-mail: pkph@mail. ru
