CC BY
61
УДК 629.039.58
Р. М. Заец, М. В. Лобанов, Е. М. Мовсумзаде
Современные мультимедийные учебные программные комплексы в новых методах повышения квалификации обслуживающего персонала химических, нефтехимических и газоперерабатывающих производств
ООО «Нижневартовский газоперерабатывающий комплекс»
В качестве обучающих мультимедийных пособий для обслуживающего технического персонала химических, нефтехимических и газоперерабатывающих производств разработаны программы имитации технического манометра МТП-160; стационарного прибора контроля горючих газов в воздушной среде СТМ-10.
Ключевые слова: мультимедийные учебные программные комплексы, современные информационные компьютерные технологии, параметры, критерии, имитация, моделирование.
Подготовка технических специалистов химических, нефтехимических и газоперерабатывающих производств должна проводиться с учетом возрастающих требований к квалификации персонала, что, соответственно, вынуждает пересматривать методы и средства обучения.
Эксплуатация технологических установок, электрических машин, автоматизированных систем управления, ведение технологического режима в настоящее время невозможно без фундаментальных знаний основного оборудования: средств измерения, запорной арматуры, насосного и компрессорного оборудования, технологических аппаратов, электрических двигателей и т. д. Полное представление об их работе, устройстве и возможных неполадках позволит своевременно и правильно принять решение в сложных ситуациях, что поможет не только сберечь оборудование, перерабатываемую продукцию, но и сохранить человеческие жизни.
Решению этих задач может помочь применение новых методов преподавания с использованием современных информационных компьютерных технологий, современных знаний в области педагогики, дидактики, психологии, многомерной графики, мультимедиа и компьютерного дизайна, комбинирующих звук, видеоизображение и тексты. Применение мультимедиа в электронном обучении не только увеличивает скорость передачи информации
учащимся и повышает уровень ее понимания, но и способствует развитию таких важных качеств для специалиста любой отрасли, как интуиция, профессиональное «чутье», образное мышление. Воздействие интерактивной компьютерной графики на интуитивное, образное мышление привело к возникновению нового направления в проблематике искусственного интеллекта, названного в работе когнитивной (т. е. способствующей познанию) компьютерной графикой.
Мультимедийные пособия могут служить для моделирования изучаемых явлений, технологических процессов, электрических и релейных схем, систем автоматизации и т. д.
В настоящее время человечество увеличивает количество информации в 10 раз каждые 10 лет. Человеческие знания в целом и каждого отдельного индивидуума имеют сложную иерархическую структуру, подобную структуре материального мира. Как структура материи от элементарных частиц восходит к сложным объектам окружающего нас мира, точно также и знания, основываясь на самых простейших понятиях, восходят до сложнейших понятий, ранее не известных закономерностей окружающего нас мира (открытий). Причем, как материя непостижима и не имеет границ как в микро, так и в макро отношении (нет предела Вселенной, нет предела элементарным частицам), так и наши знания развиваются, как в сторону более сложных понятий, так и в сторону уточнения простейших понятий. При изучении какого-либо предмета происходит изучение более сложных понятий на основе уже известных понятий.
Мультимедийная обучающая среда способна воздействовать одновременно на различные органы восприятия учащегося, позволяет обеспечить активное овладение материалом. По мнению ведущих мировых журналов по психологии, проводящих социологические исследования: «Люди запоминают 20% того,
Дата поступления 14.12.06 52 Башкирский химический журнал. 2007. Том 14. №2
что они видят, 40% того, что они видят и слышат и 70% того, что они видят, слышат и делают». Для превращения информации в знание необходим анализ человеком гигантских массивов данных. В современном мире скорость приобретения новых знаний определяет конкурентоспособность фирм и корпораций, по этой причине системы визуализации информации и инструментарии для визуализации данных постоянно развиваются и совершенствуются.
Мультимедийные пособия в настоящее время становятся все более востребованными.
Проанализировав возможные варианты построения мультимедийных пособий и обучающих программ, можно отметить основные параметры и критерии их создания.
1. Наиболее точное представление графического материала отображаемого объекта изучения в разрабатываемом пособии, в идеальном случае в качестве основы использовать техническую документацию, схемы и чертежи завода-изготовителя.
2. Использование простого, интуитивно понятного экранного интерфейса взаимодействия преподавателя (учащегося при самостоятельном обучении) и мультимедийного пособия. Преподаватель, ведущий учебный процесс, как правило, не принимает участия в разработке компьютерного пособия. Поэтому при разработке учебно-информационных материалов для компьютерной поддержки процесса обучения основным принципом становится принцип «отчуждения» этих материалов от их создателя. Этот принцип реализован тогда, когда пользование учебными материалами пособия не требует пояснений от разработчика и пособие обладает свойством самодостаточности при выполнении учебно-образовательных функций.
3. Не «загружать» бесполезной, ненужной текстовой информацией обучающее пособие, предпочтительнее использование всплывающих подсказок, информационных строк и т. п., облегчающих понимание и запоминание новых понятий, утверждений и методов.
4. Необходима общая концепция разработки учебных пособий по каждому направлению, теме курса, блока обучающих программ, позволяющих компоновать их в единые электронные комплексы, расширять и дополнять их новыми разделами и темами, а также формировать электронные библиотеки по отдельным дисциплинам (например, электротехника, контрольно-измерительные приборы).
5. Обеспечение удобства сопровождения учебного пособия на всем протяжении его применения в образовательной сфере, предоставление возможности корректировки, внесения изменений и дополнений, усовершенствования пособия.
Образование с использованием мультимедийных учебных программных комплексов позволяет наглядно вести лекции и семинары, проводить тренинги, показывать обучающимся все аспекты реального объекта или процесса, что в целом дает колоссальный эффект, улучшает качество и скорость образовательных процессов.
Одним из первых мультимедийных пособий, разработанных на Нижневартовском газоперерабатывающем комплексе, стала программа имитации работы технического манометра МТП-160. Использование эффекта прозрачности позволяет не только показать внешний вид прибора, но и моделировать, визуализировать и анимировать сложные динамические системы в приборе, помогающие учащемуся изучить устройство его внутренних составных элементов (рис. 1).
Рис. 1. Программа имитации работы технического манометра МТП-160
Обучаемый может также с помощью элементов управления имитировать подачу давления на манометр и наблюдать происходящие механические движения узлов прибора (трубки Бурдона, сектора, указателя, рычага и т. д.).
При создании пособия был получен огромный опыт в создании точных копий механизмов, интерактивных элементов взаимодействия обучаемого и программы, алгоритмов различных динамических процессов (механическое перемещение узлов, изменение их геометрических размеров и т. д.).
В июне 2005 г. компьютерным журналом «Компьютер пресс» обучающее пособие «Манометр технический» отмечено за основную идею и как образец для создания интерактивных моделей различных механизмов.
Стационарный прибор контроля горючих газов в воздушной среде СТМ-10 является более совершенным мультимедийным пособием, имеющим многоэкранный интерфейс, а также информационную строку, позволяющую видеть название составных частей прибора (рис. 2).
Рис. 2. Стационарный прибор контроля горючих газов в воздушной среде СТМ-10
Точное воспроизведение лицевой и задней части прибора позволяют увидеть и изучить прибор и его отдельных элементов.
Моделирование работы газоанализатора, путем виртуальной подачи горючего газа на чувствительный элемент датчика СТМ-10, позволяет понять принцип работы прибора, его коммутационных цепей и сигнализации.
В данной работе также применен эффективный способ управления прозрачностью датчика СТМ для просмотра его внутреннего устройства.
Могут возникнуть возражения, что есть реальные приборы и оборудование, более доступные для понимания. Может быть и так, но пособие, в частности, технического манометра, разрабатывалось не как сама цель. Создание его было основано на принципе построения динамической модели, так как понятно, что динамические объекты несут в себе больше информации, чем статические рисунки,
да и сложно держать большое количество приборов электрического и технологического оборудования в учебном комбинате для наглядности и использовании их в учебном процессе.
Для создания мультимедийных пособий было использовано универсальное и эффективное приложение Macromedia FLASH MX, которое позволяет создать качественные пособия с использованием графической информации, видеофильмов, рисунков, фотографий, слайдов, расширять и добавлять новые компоненты, проводить их модификацию.
Усложнение производства и систем управления технологическими процессами, удручающая статистика аварийности, огромный промышленный и экологический риск, значительный вес некачественного операторского управления технологическими процессами в общем числе причин аварий, определяют актуальность разработки и внедрения мультимедийных учебных программных комплексов для обучения обслуживающего персонала. Так, возможности в области моделирования производства позволяют на сегодня имитировать ход сложнейших технологических процессов за счет использования высокоточных моделей кинетики процессов, богатых библиотек физико-химических свойств, мощных решателей систем дифференциальных и конечных уравнений, описывающих динамику процессов, а также, за счет учета разнообразных нарушений хода технологического процесса, работы оборудования и контрольно-измерительной аппаратуры.
Для решения задач обеспечения безопасной эксплуатации технологических установок и оборудования предприятий, снижения потерь от незапланированных остановок по вине персонала необходимо повышать и постоянно поддерживать уровень подготовки персонала, непосредственно влияющего на ход технологического процесса. Аварии и сбои вследствие ошибок оператора, по статистике, являются причиной четверти всех крупных аварий в нефтехимии и нефтепереработке. Типовой НПЗ производительностью 10 млн т/год по сырой нефти ежегодно теряет из-за ошибок операторов порядка 1.1 млн долларов.
Большая часть технологических нарушений при эксплуатации оборудования не связана ни со старением оборудования, ни с его
конструктивным несовершенством, а вызвана недостатками ведения технологического процесса, недостатками в системе обслуживания материально-технических ресурсов и, так называемым, «человеческим фактором».
Важным аспектом увеличения эффективности производства является повышение квалификации персонала и отработка навыков управления технологическим процессом.
Внедрение систем обучения и тренинга персонала позволяет снижать аварийность на производственных участках и, в связи с этим, уменьшать простои и затраты на ремонтные работы и выплаты пострадавшим, улучшать качество продукции за счет более
жесткого соблюдения параметров технологического процесса обученным персоналом, сокращать численность обслуживающего персонала.
В современном обучении обслуживающего технического персонала разработка и широкое использование мультимедийных технологий является одним из приоритетных направлений в комплексе мероприятий, ориентированных на повышение качества и эффективности обучения обслуживающего персонала химических, нефтехимических и газоперерабатывающих производств, как особо опасных объектов в плане промышленной безопасности и охраны труда.
