Оценка степени соответствия тренажеров вождения объектам бронетанковой техники Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

METHOD OF INPUT DATA GENERATION FOR MODELING TECHNICAL SYSTEMS CONTROLS

I.A. Kochanov, A. V. Kubusha

In order to improve the quality of modeling technical control systems, the input data sets are proposed to be supplied with errors objectively present in the actual operation of the equipment. The value of the error is a random, distributed value varying according to different laws. This article is devoted to the consideration of these laws, ways of their consideration in the generation of data.

Key words: technical control systems, generation of initial data, laws of error distribution, Monte-Carlo method.

Kochanov Igor Anatolievich, candidate of technical sciences, docent, ik16@,mail.ru, Russia, Saint-Petersburg, Military Space Academy named after A.F. Mozhaysky,

Kubusha Alexandr Vladimirovich, candidate of military sciences, senior lecturer, kav246@,mail. ru, Russia, Saint-Petersburg, Military Space Academy named after A.F. Mozhaysky

УДК 159.9:62

ОЦЕНКА СТЕПЕНИ СООТВЕТСТВИЯ ТРЕНАЖЕРОВ ВОЖДЕНИЯ ОБЪЕКТАМ БРОНЕТАНКОВОЙ ТЕХНИКИ

Б.Б. Колосков

Предложен порядок проведения оценки степени соответствия тренажеров вождения объектам бронетанковой техники. Оценка позволит определить степень соответствия тренажеров вождения объектам бронетанковой техники, а также эффективность применения тренажеров вождения в процессе подготовки механиков-водителей.

Ключевые слова: оценка степени соответствия, тренажер вождения, обучение, квалификационная характеристика, механик-водитель.

Какие бы технические возможности не были заложены в конструкцию объекта бронетанковой техники (БТТ), зависят они от действий членов экипажа, которые в зависимости от уровня своей подготовки могут реализовать боевые возможности объекта БТТ в пределах от 30 до 100%. Так, механик-водитель (МВ) объекта БТТ является не просто водителем транспортного средства, он должен иметь навыки вождения объекта БТТ по пересеченной местности, преодоления препятствий при движении в колонне или боевом порядке, обязан обеспечить техническую готовность и исправность машины. Кроме того, МВ является участником огневого поражения целей, ведет разведку целей, дает целеуказания наводчику, создает благоприятные условия для стрельбы «с ходу», своим мастерством вождения обеспечивает живучесть объекта БТТ [1].

377

Анализ действий экипажей объектов БТТ в различных условиях показал, что при эксплуатации объектов имеют место отказы некоторых агрегатов и систем объектов, основными причинами которых являются:

- низкий уровень обученности экипажей при подготовке объектов БТТ к движению и решении задач по вождению;

- низкий уровень подготовки военнослужащих при пользовании приборами ночного видения, средствами освещения местности и ведения разведки.

В результате повышения сложности и стоимости объектов БТТ возрастает необходимость обеспечения высокого уровня подготовленности МВ в ВС РФ.

Важнейшим направлением повышения качества подготовки МВ является эффективное использование тренажеров вождения (ТВ) объектов БТТ. Современные ТВ являются высокотехнологичными устройствами, требующими высокой степени обу-ченности военнослужащих для качественной и правильной работы с ними.

Основной задачей применения ТВ объектов БТТ в обучении МВ является привитие определенных знаний, умений и навыков, а также их автоматизированная или автоматическая проверка. Независимо от уровня квалификации, основные требования к МВ заключаются в следующем:

- выработка навыков и умений операторской работы с оборудованием;

- выработка навыков управления объектом БТТ в условиях сложной информационной среды;

- умение принимать решения в процессе выполнения упражнения, как в штатных, так и в нештатных ситуациях [2].

Учитывая вышеизложенное, разработка методики оценки степени соответствия ТВ объектам БТТ в настоящее время является актуальной научной задачей.

В ходе анализа существующих методик оценки эффективности ТВ, основу которых составляет сравнение соответствия характеристик тренажеров и объектов БТТ, выявлены следующие недостатки:

- показатели эффективности рассматриваются разрозненно;

- не определяются количественные показатели;

- не рассматривается показатель эргономичности;

- не учитываются факторы, оказывающие влияние на технический уровень исполнения ТВ и обучающие возможности ТВ.

В результате возникает необходимость разработки методики оценки степени соответствия ТВ объектам БТТ, основанной на количественных и качественных характеристиках тренажеров, позволяющей объективно оценить степень соответствия ТВ объектам БТТ, а также определить направления совершенствования ТВ.

Исходя из того, что функционирование системы «обучаемый - ТВ» складывается из множества элементов взаимодействия компонентов системы, которые в процессе подготовки МВ меняются количественно и качественно, то целесообразно упорядочить и описать их через обобщенный показатель эффективности, который отражает динамику изменения эффективности.

Учитывая вышеизложенное можно сделать вывод, что соответствие динамики движения на ТВ и реальном объекте окажет существенное влияние на формирование навыков МВ.

С учетом устранения недостатков, выявленных в результате анализа, методика оценки степени соответствия ТВ объектам БТТ, должна учитывать следующие показатели:

- комплексный показатель технического уровня исполнения тренажера;

- комплексный показатель обучающих возможностей тренажера;

- комплексный показатель эргономичности тренажера;

- комплексный экономический показатель;

- обобщенный показатель степени соответствия тренажера объектам БТТ.

Таким образом, степень соответствия ТВ объектам БТТ в общем виде можно представить следующей зависимостью

б = I (бту ,бОв,бэ Яэрг ),

где б - обобщенный показатель степени соответствия ТВ объекту БТТ; бТУ - комплексный показатель технического уровня исполнения ТВ, характеризующий степень детализации моделирования физических процессов и процедур, реализованных в ТВ, степень воспроизведения внешней эксплуатационной среды, а также степень соответствия поведения и взаимодействия динамических объектов с эксплуатационной средой; боВ -комплексный показатель обучающих возможностей ТВ, характеризующий отношение количества решаемых ТВ задач к полному числу учебных задач в соответствии с Курсом вождения боевых и специальных машин (КВБ и СМ); бэрг - комплексный показатель эргономичности ТВ, характеризующий степень соответствия восприятия информационной среды, при выполнении упражнения, действиям обучаемого при решении задач; бэ - комплексный экономический показатель применения ТВ, характеризующий степень снижения затрат на подготовку МВ с использованием ТВ в процессе подготовки.

Комплекс показателей и критериев оценки ТВ представлен на рисунке.

^\Комплексный-показатель\ \эргономичности тренажера^

бобще нн

Комплексный показатель Комплексный показатель

обучающих возможностей технического уровня

тренажера QoB^llll исполнения тренажера /

Комплекс показателей оценки тренажера вождения

Установлено, что значения всех показателей изменяются в пределах от 0 до 1. При этом значение 0 - худшая оценка ТВ, а значение 1, соответственно, лучшая оценка ТВ, которая является предельно желаемой.

Критерием оценки показателей технического уровня исполнения Qty, обучающих возможностей Qoв и эргономичности Qэpг, выбран дифференциальный порог чувствительности, характеризующий максимально возможное отличие в характеристиках объекта и ТВ, воспринимаемое МВ посредством сенсорного канала, который не должен превышать 10 %. При этом экономический показатель Qэ и обобщенный показатель степени соответствия тренажера объекту БТТ Q стремятся к максимуму.

Перечисленные критерии позволяют оценить эффективность подготовки МВ, а также сравнить тренажеры и обеспечить оценку динамики их развития.

Показатель технического уровня исполнения тренажера Qty определяется следующим выражением [3]:

n

Qty = 2 Рту, i ■ wjy, i пРи 0 < PTYi < 1, YWtyI = 1 i=1 ' i где Рту - фактор, характеризующий соответствие имитируемых характеристик объекта в тренажере; Wtyj - весовой коэффициент каждого i - го фактора; n - количество оцениваемых узлов, агрегатов, систем.

Весовой коэффициент каждого г - го фактора информационной модели тренажера определяется методом экспертных оценок.

Сами факторы РТуг и их количество, зависят от конструктивных особенностей реального объекта. При оценке ТВ целесообразно рассмотрение следующих факторов, влияющих на показатель технического уровня исполнения тренажера:

Рту, 1 - соответствие имитируемых динамических характеристик;

РТУ, 2 - соответствие усилий на органах управления;

Рту, з - соответствие визуальной информации;

Рту, 4 - соответствие имитируемых характеристик приборов наблюдения;

Рту, 5 - соответствие алгоритмов действий МВ в процессе выполнения задач;

Рту, 6 - соответствие состава имитируемого оборудования отделения управления.

Значения факторов соответствия Ру при оценке тренажеров определяются следующим выражением:

при равно значимых РТУ,г

1 п

Р =1 • Ек •

1 ТУ,г /_11^ТУ,1] м

п —

при наличии доминирующих Рту,г 1 п

РТУ,г =- • Е^У.ц • при ХЖТУ,!У = 1 .

П 1=1 1

При этом расчет коэффициентов Кту,ц производится по формуле

кту, г =1_

к - к

ло, ц ЛТР, г

кО,ц

где ко,ц - г-ая характеристика объекта БТТЦ-ой группы; ктр,ц - г-ая характеристика тренажера Ц-ой группы.

Показатель обучающих возможностей тренажера Qoв определяется следующим выражением:

п

Qoв = Е Ров,г • WaBшP при 0 < ^ < 1, е^ав, = 1,

г=1 г

где Ров - фактор, определяющий возможность отработки на тренажере г - ой учебной задачи; Жов, г - весовой коэффициент каждого г - го фактора; п - количество решаемых учебных задач.

При оценке обучающих возможностей ТВ необходимо учитывать следующие факторы, влияющие на показатель обучающих возможностей тренажера Ров,г:

Ров,1 - возможность отработки на тренажере тем Программы боевой подготовки (БП);

Ров,2 - возможность отработки на тренажере нормативов из сборника по БП Сухопутных войск (СВ) [4];

Ров,з - возможность отработки на тренажере упражнений КВБ и СМ;

Ров,4 - возможность тренажера имитировать отказы узлов, агрегатов, систем и цепей электрооборудования;

Ров,5 - возможность тренажера фиксировать ошибочные действия обучаемого;

Ров,6 - возможность тренажера автоматически формировать объективную оценку за выполнение тем Программы БП;

Ров, 7 - возможность тренажера автоматически формировать объективную оценку за выполнение нормативов из сборника по БП СВ;

Ров,8 - возможность тренажера автоматически формировать объективную оценку за выполнение упражнений КВБ и СМ.

Факторы, определяющие возможность отработки на тренажере тем Программы БП, нормативов из сборника нормативов по БП СВ и упражнений КВБ и СМ определяются по формулам:

N - N N - N N - N

р _ 1 1 v ПРБП 1 v ТР,1 р _ 1 СН ТР, 2 р _ 1 КВ 1УТР, 3

Г<°В,1 _ 1 N ■■ Ров, 2 _ 1 N ' Ров, 3 _ 1 N

ПРБП СН КВ

при N > N ' N > N ' N > N

г" ПРБП — ТР,1> 1 УСН —1УТР,2') 1 УКВ—1УТР,3>

где Nnpsn, Nch, Nkb - количество тем или нормативов, предусмотренных в соответствии с Программой БП, сборником нормативов по БП СВ и КВБ и СМ соответственно.

Фактор возможности тренажера имитировать отказы узлов, агрегатов, систем и цепей электрооборудования определяется выражением:

n

Р _ V К W .

ОВ,4 ¿_¡ ОВ,4 j ОВ, 4 j j_1

Коэффициенты данного фактора рассчитываются по формуле

KaBAj _ 1 - NBZ- Nwj пРи NBOj > Nтр,j,

N BOJ

где NbOj - количество наиболее вероятных отказов j - ой объекта БТТ в соответствии с техническим описанием и инструкцией по эксплуатации объекта; Nwj - количество имитируемых на тренажере наиболее вероятных отказов j - ой системы; n - количество агрегатов и систем.

Фактор, определяющий возможность тренажера фиксировать ошибочные действия обучаемого определяется по формуле:

n

Р _ V К W

ОВ,5 ¿_¡ -lvОВ,5 j " ОВ,5 j' j_1

где n - количество типов ошибок обучаемого.

Коэффициенты данного фактора рассчитываются по формуле

тт Л - NTPj КОВ, 5 j _ 1--N-,

Оj

где NTPj - количество ошибок j - го типа, которые позволяет фиксировать тренажер; ^j -количество часто встречающихся ошибок, согласно техническому описанию и инструкции по эксплуатации объекта.

Фактор, определяющий возможность тренажера автоматически формировать объективную оценку за выполнение тем Программы БП, нормативов из сборника по БП СВ и упражнений КВБ и СМ определяется выражением:

N - N 1 N - N 1 N - N

1 ПРБП j 1 у ТР, 6 j р i 1 V^ СН j ТР, 7 j р , 1 v КВ j ТР, 8 j

Р _ 1 _ 1 V ^ПРБП' р _ 1 _1 ^ ^СЩ ^ТР,У р _ 1 _1 ^

гов, 6 1 ¿.и N ' ов, 1 ¿—I N ' в. 8 ¿—I N '

П ^ПРЕВ] П ^^ СН) П КВ)

пои N > N ' N > N ' N > N

г ПРБП) УТР, 6 у СН) — 1УТР, 1 у КВ) -1 УТР, 8) '

где Ытр,6), Мтр,?), Ытр,8) - количество оценочных показателей, реализованных в конкретной теме, упражнении, нормативе; Ыпрбп), Мсн), Мкв,) - количество оценочных показателей, предусмотренных к реализации в конкретной теме, упражнении, нормативе; п - количество тем, нормативов и упражнений в соответствии с Программой БП, сборником нормативов по БП СВ и КВБ и СМ.

Показатель эргономичности тренажера QэРГ определяется следующим выражением:

аэРГ _ 1£р.эрг, , ■ VЭРГ, , пРи 0 < Рэрг,, < 1, £Щрг., _ 1,

г_1 г

где Рэрг - фактор, характеризующий соответствие имитируемого оборудования объекта в тренажере; Жэрг.г - весовой коэффициент каждого г - го фактора; п - количество оцениваемых узлов, агрегатов, систем.

Весовой коэффициент каждого г - го фактора информационной модели тренажера определяется методом экспертных оценок.

Сами факторы РэрГ,г и их количество, зависят от конструктивных особенностей реального объекта.

При оценке тренажеров вождения целесообразно рассмотрение следующих факторов, влияющих на показатель эргономичности тренажера:

Рэрг, 1 - соответствие расположения оборудования;

Рэрг, 2 - соответствие внешнего вида имитаторов приборов;

Рэрг, з - соответствие методов управления оборудованием;

Рэрг, 4 - соответствие реакции тренажера на управляющие воздействия;

Рэрг, 5 - соответствие восприятия МВ визуальной информации.

Рэрг, 6 - соответствие восприятия МВ отказов имитируемого оборудования.

Значения факторов соответствия РэРГа при оценке тренажеров определяются следующим выражением:

при равно значимых Рэрг, г

1 п

р =1 • У K

1 эрг, i /

п м

ЭРГ, ц >

=1

при наличии доминирующих Рэрг, i 1 " ^

РЭРГ,г =~ • У КЭрГ,у • ЩРЩ ^ УЖЭРГ,у = 1 .

П }=1 1

При этом расчет коэффициентов Кэргм производится по формуле

КЭРГ,у = 1

к — к

^оц п,гр,ц

кО,у

где ком - г-ая характеристика объекта БТТ 1-ой группы; ктрм - г-ая характеристика тренажера 1-ой группы.

В общем случае экономическая эффективность определяется путем сопоставления стоимости, полученной в форме сокращения затрат на процесс обучения при применении тренажеров, со стоимостью ресурсов, затраченных на процесс обучения.

Оценка экономической эффективности процесса подготовки должна базироваться на сравнении достигнутых результатов за счет внедрения тренажеров с результатами процесса подготовки, проводимого без использования тренажеров. Экономическая оценка результатов обучения определяется сокращением неоправданных затрат на подготовку и экономией ресурсов и средств, достигнутой при обучении подразделений, прошедших подготовку с использованием тренажеров. Источником экономии ресурсов при подготовке МВ с использованием тренажеров вождения является сокращение затрат на подготовку МВ. Данный источник экономии образует экономический эффект за счет внедрения тренажеров вождения в процесс подготовки, который может быть рассчитан по соответствующим технико-экономическим показателям, определяемым в процессе подготовки и дальнейшей практической деятельности МВ.

В общем виде сокращение затрат на подготовку МВ определяется по формуле:

п п п , ,

ЛРэ,мв = У ЛСзмв г = У ^\Смво,г — Сзтр ) = У \^км,г • СкмО — Сзтр ),

Iмв

-зТр/~ У У ' км,г ^кмО ^зтр , г=1 г=1 г=1

где АСзМв,г - экономический эффект, достигнутый за г - е занятие подготовки МВ благодаря применению тренажера; п - количество занятий при подготовке МВ, реализуемых на тренажере; Смво,г - стоимость г - го занятия МВ при подготовке на объекте, руб; Сзтр -стоимость проведения занятия на тренажере, руб; - стаж вождения, реализуемый

на г - м занятии при подготовке МВ, км; СкмО - стоимость одного километра пробега объекта, руб.

Стоимость проведения занятия на тренажере СзТр прямо пропорциональна стоимости одного часа эксплуатации тренажера Сч и времени пч, затрачиваемому на проведение занятия:

С = С • п

СзТР Сч пч ■

В свою очередь, стоимость часа эксплуатации тренажера рассчитывается по

формуле

С — С

С = ССО СЭКСП Тр

где Ссо - стоимость производства серийного образца тренажера, руб; Сэксп - стоимость эксплуатации тренажера, без учета затрат на заработную плату обслуживающему персоналу, руб; тр - эксплуатационный ресурс тренажера, ч.

При этом стоимость эксплуатации тренажера, без учета затрат на заработную плату обслуживающему персоналу, вычисляется по формуле:

С = р • С • Т

СЭКСП 1 П СЭ тр '

где Рп - мощность, потребляемая тренажером, кВт/ч; Сэ - стоимость электроэнергии, руб/кВт; тр - эксплуатационный ресурс тренажера, ч.

Необходимо отметить, что расчет стоимости одного километра пробега объекта и стоимости одного занятия на тренажере производится без учета стоимости их текущего, среднего ремонтов и технического обслуживания в процессе эксплуатации.

В данном случае, рассчитанный по приведенной методике, показатель экономического эффекта, достигнутый за счет применения тренажеров вождения в процессе обучения МВ, является составляющим общей экономической эффективности тренажеров вождения, при этом в расчете экономической эффективности применения тренажеров допускается учитывать не весь объем дополнительного суммарного эффекта, а его долю, пропорциональную значению достоверности оценки знаний, навыков и умений МВ, методика освоения которого предусматривает использование тренажеров:

Рэ,тр = лрэ,мВ • щов , где WoВ - достоверность оценки качества обучающих возможностей тренажера.

Таким образом, в окончательном выражении показатель экономической эффективности применения тренажеров вождения определяется по формуле:

дэ = 1 — РмВ~ Рэ,тр при 0 < 0Э £ 1, Рмв * Рэ,тр ,

рМВ

где Рмв - затраты на подготовку одного МВ без использования тренажера в процессе подготовки, руб; Рэ,тр - экономический эффект при подготовке одного МВ с использованием тренажера в процессе подготовки, руб.

В результате расчета частных показателей степени соответствия ТВ объектам БТТ, имеем обобщенный показатель степени соответствия 0, который является интегральным показателем четырех основных частных показателей, дающих достаточно полную и всестороннюю оценку тренажеров вождения. Данный показатель рассчитывается по формуле:

0 = Оту • ^^ТУ + Оав • Оав + Оэрг ^ЭРГ + Оэ •ЩЭ при 0 < д < 1; УЖг = 1, где Щг - весовые коэффициенты комплексных показателей.

Таким образом, разработанная методика оценки степени соответствия ТВ объектам БТТ, позволяет давать всестороннюю оценку ТВ объектов БТТ.

Список литературы

1. Попов Е.В. Учить «тому, что нужно на войне». Военный академический журнал. М.: Военный университет, 2015. С. 113.

383

2. Колосков Б.Б., Стариков Н.Е. Оценка эффективности тренажеров вождения // Известия тульского государственного университета. Технические науки, 2017. Вып. 6. С. 289 - 298.

3. Методика оценки эффективности учебно-тренировочных средств для технической подготовки экипажей БТВТ / В.ч. 68054, 1998. С. 30.

4. Сборник нормативов по боевой подготовке сухопутных войск. Книга 1. Для мотострелковых, танковых, и разведывательных подразделений. М.: Воениздат, 2011. С. 255.

Колосков Борис Борисович, нач. отдела разработки информационных технологий, koloskov haimail.ru, Россия, Тула, АО «Тренажерные системы»

ESTIMA TION OF COMPLIANCE OF THE DRIVING SIMULA TORS OF OBJECTS OF

ARMORED VEHICLES

B.B. Koloskov

Procedure for estimation of compliance of the driving simulators of objects of armored vehicles was proposed. The estimation will determine the degree of compliance of driving simulators to objects of armored vehicles, as well as the effectiveness of the use of driving simulators in the training of mechanics-drivers.

Key words: estimation of compliance, driving simulator, training, qualification characteristic, mechanic-driver.

Koloskov Boris Borisovich, head of department of development of information technologies, koloskov haimail.ru, Russia, Tula, JSC «Training systems»

УДК 621.391.28

К ОЦЕНКЕ ХАРАКТЕРИСТИК, ОТРАЖАЮЩИХ ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ВОЕННОЙ СВЯЗИ

М. В. Пылинский

Представлены результаты исследования доступности системы военной связи. Научная новизна заключается в предложенном способе определения показателя доступности системы связи с учетом объектовой устойчивости ее элементов, отличающихся от известных возможностью учета комплексного характера преднамеренного воздействия противника.

Ключевые слова: система военной связи, характеристики, свойства, показатели.

В условиях возрастающих информационных потребностей системы управления значимость отдельных свойств, характеризующих систему военной связи (СВС), существенно изменилась, при этом сами свойства заметно трансформировались. Так, до недавнего времени самыми проблемными для выполнения являлись требования, предъявляемые к СВС по пропускной способности, мобильности и устойчивости. Сейчас в дополнение к ним выдвигается не менее важное требование по доступности [2].

384