CC BY
40
dr inz. Jaroslaw KOSZELA1
dr inz. Roman WANTOCH-REKOWSKI1
ZASTOSOWANIA SYMULATOROW DO SZKOLENIA W ZAKRESIE SYTUACJI KRYZYSOWYCH2
rri •• • A * * * I A
Training in crisis situation using simulators
Streszczenie
W publikacji przedstawiono opis mozliwosci zastosowania symulatorow do szkolenia w zakresie sytuacji kryzysowych. Zaprezentowano najwazniejsze wlasciwosci symulatorow wirtualnych w kontekscie ich wykorzystania do szkolenia. Ze wzgl^du na rozne warianty prowadzenia cwiczen wspomaganych komputerowo zaprezentowano przykladowe organizacje cwiczen ze wskazaniem roli poszczegolnych elementow. Na zakonczenie przedstawione zostaly przyklady praktycznych zastosowan z wykorzystaniem symulatora VBS2.
Summary
The paper presents a description of the possible use of simulators for training in crisis situations. Main functions of virtual simulators in the context of their use for training were presented. Due to variations of exercises examples of computer-aided training organizations with an indication of the role of individual components were shown. At the end some practical examples using VBS2 simulator were presented.
Slowa kluczowe: symulacja wirtualna, zarz^dzanie kryzysowe, szkolenie; Keywords: virtual simulation, crisis situation, training;
Wprowadzenie
Sytuacje kryzysowe s^. nast^pstwem roznych zdarzen, do ktorych mozna zaliczyc m.in. katastro-fy naturalne i techniczne powodowane zjawiskami przyrody i dzialalnosci^. czlowieka. Klasyfikaj za-grozen przedstawia Ryc. 1.
Sytuacje kryzysowe wynikaj^ce z roznych zdarzen wymagaj^. odpowiedniego przygotowania sluzb odpowiedzialnych za prawidlowe reagowanie na po-wstale sytuacje. Przedstawiona klasyfikacja zagro-zen swiadczy o rozleglym zakresie i potencjalnie wysokim stopniu mozliwosci wyst^powania sytuacji kryzysowych.
Waznym aspektem dzialalnosci sluzb jest usta-wiczne ksztalcenie w zakresie swoich obowi^zkow wynikaj^cych z odpowiednich przepisow. Dlatego tez istotnym jest rozwazanie mozliwosci zastosowa-nia specjalizowanych systemow informatycznych do szkolenia w zakresie przygotowania do poszczegolnych rodzajow sytuacji kryzysowych. Zastoso-wanie symulatorow wirtualnych oraz konstruktyw-nych do wspomagania szkolenia umozliwia mi^dzy innymi:
1 Wydzial Cybernetyki, Wojskowa Akademia Techniczna
2 Wklad autorow wynosi po 50%.
• Cwiczenie procedur dzialan poszczegolnych sluzb ratowniczych,
• Cwiczenie wspoldzialania roznych sluzb ratowni-czych,
• weryfikaj efektywnosci i skutecznosci obowi^-zuj^cych procedur dzialan,
• weryfikaj efektywnosci i planowanych do wprowadzenia procedur dzialan,
• analiza sytuacji kryzysowych historycznych.
Zastosowanie symulatorow do szkolenia ma na celu zast^pienie swiata rzeczywistego swiatem wir-tualnym. Sytuacja taka stwarza nowe mozliwosci w zakresie szkolenia, umozliwiaj^c prowadzenie cwiczen w swiecie wirtualnym, ale z wykorzysta-niem obowi^zuj^cych procedur i rzeczywistego wy-posazenia.
1. Mozliwosci zastosowania symulatorow do szkolenia
Mozliwosci zastosowania symulatorow do prowadzenia szkolen wynikaj^ z nast^puj^cych wlasciwosci tych symulatorow:
• symulacja przebiegu scenariusza,
• mozliwosc tworzenia wlasnych obiektow (pojazd bojowy, ludzie, budynki),
Ryc. 1. Klasyfikacja zagrozen [5] Fig. 1. The classification of hazards
• mozliwosc tworzenia wlasnych map,
• mozliwosc budowy wlasnych scenariuszy,
• mozliwosc programowania warunkow atmosfe-rycznych,
• mozliwosc ingerencji instruktora w trakcie symu-lacji (np.: zablokowanie drogi),
• mozliwosc programowania zachowania obiektow (np.: ludzie, pojazdy),
• mozliwosc rejestrowania i odtwarzania przebie-gu symulacji (ang. AAR - After Action Review).
Zastosowanie zaawansowanych srodowisk symulacji wirtualnej umozliwia budow? scenariuszy poszczegolnych cwiczen. Jest to jedna z waz-niejszych cech tych srodowisk. W sklad scenariusza wchodz^ nast^puj^ce elementy:
• mapa,
• obiekty stale (np.: budynki, hale, wieze),
• elementy srodowiska naturalnego (np.: drzewa, zwierz^ta),
• pojazdy,
• ludzie.
Na ponizszych rysunkach przedstawiono przy-klady poszczegolnych elementow scenariusza.
Ryc. 3. Budynki, obiekty i srodowisko naturalne [7] Fig. 3. Buildings, objects and natural environment
Ryc. 4. Pojazdy i ludzie [7] Fig. 4. Vehicles and peoples
Ryc. 5. Pora dnia [8] Fig. 5. Time of day
Ryc. 6. Warunki pogodowe [8] Fig. 6. Weather conditions
Ryc. 7. Noktowizja i obraz z kamery termalnej [8] Fig. 7. Night vision and thermal camera
Kolejnym waznym elementem symulatora wir-tualnego jest edytor scenariuszy. Narz^dzie to na stworzonej wczesniej mapie z wykorzystaniem przygotowanych obiektow umozliwia budowanie zaawansowanych scenariuszy. Edycja scanariusza mozliwa jest na zobrazowaniu 2D lub 3D. Mozliwe jest rozmieszczenie pocz^tkowe elementow scena-riusza, ustalenie warunkow pogodowych oraz okre-slenie pory dnia. Na ponizszym rysunku przedsta-wiono egzemplifikaj zobrazowania 3D przyklado-wego scenariusza.
Ryc. 8. Edytor scenariuszy [7] Fig. 8. Scenarios editor
Z zastosowania zaawansowanych srodowisk sy-
mulacyjnych wynikaj^. nast^puj^ce korzysci:
• zmniejszenie kosztow szkolen,
• Cwiczenie sytuacji, ktore s^. bardzo trudne do od-tworzenia w rzeczywistosci
• Cwiczenie sytuacji, ktore nie s^. mozliwe do od-tworzenia w rzeczywistosci ze wzgl^du na duze koszty lub duze zagrozenia dla Cwicz^cych,
• mozliwosC Cwiczenia efektywnosci procedur oraz weryfikacja nowych procedur,
• mozliwosc Cwiczenia z uzyciem nowych urz^-dzen (np.: UAV, UGV, automat gasz^cy).
2. Warianty organizacji cwiczen wspomaganych komputerowo z wykorzystaniem symulatorow wirtualnych i konstruktywnych
Organizacja Cwiczen wspomaganych kompute-rowo z wykorzystaniem systemow informatycznych w szczegolnosci symulatorow (ang. CAX - Computer-Assisted Exercises) wymaga zaangazowania i koordynacji zespolow przygotowuj^cych Cwiczenia typu CAX. Do zadan przygotowawczych nale-zy zaliczyc opracowanie wytycznych i zalozen do Cwiczen, przygotowanie oraz implementacje scenariuszy i danych niezb^dnych do realizacji Cwiczenia (mapa, parametry i wlasnosci obiektow itp.) oraz techniczne przygotowanie stanowisk dla wszystkich uczestnikow Cwiczenia.
Cwiczenia typu CAX do szkolenia i weryfika-cji dzialania grup dowodz^cych, sztabow antykryzy-sowych, w zakresie dowodzenia i dzialan w ramach systemu ratowniczo-gasniczego oraz wspoldzialania z innymi sluzbami i organami wladzy lokalnej i cen-tralnej np. policja, wojsko, pogotowie energetycz-ne, gazowe, samorz^dy gmin, powiatow itp. Sche-mat przykladowej struktury organizacyjnej takiego Cwiczenia (Ryc. 9), ktory sklada si^ z:
• kierownictwa Cwiczenia - ktorego podstawowym zadaniem jest nadzor i kierowanie przebiegiem Cwiczen CAX;
Ryc. 9. Przyklad struktury organizacyjnej Cwiczen CAX - zespol ¿wicz^cy Fig. 9. Example of CAX organization structure - training team
• zespolu planowania i analiz - ktory przygotowuje scenariusze Cwiczen oraz analizuje dane i wyniki uzyskane zarowno w trakcie, jak i po zakonczeniu cwiczen (AAR);
• zespolu zabezpieczenia technicznego - ktorego zadaniem jest techniczne zabezpieczenie calego procesu szkolenia CAX (przygotowanie sprzçtu komputerowego, sieciowego, systemu l^cznosci pomiçdzy uczestnikami cwiczen, aktualizacja baz danych, map itp.)
• zespolu Cwicz^cego - ktory realizuje zadania przewidziane w cwiczeniu, korzystaj^c z syste-mowych interfejsow uzytkownika do uzyskiwa-nia danych realizowanego cwiczenia jak i wyda-nie polecen czy wykonywanie zadan przez ten in-terfejs.
• zespolu podgrywaj^cego - jego zadaniem jest do-konywanie zmian stanu systemu w trakcie Cwiczenia zgodnie z przyjçtym scenariuszem lub zmian stanu systemu na z^danie kierownictwa Cwiczenia np. wprowadzenie dodatkowych zagrozen w trakcie realizacji Cwiczenia.
W przypadku przeprowadzania Cwiczen, ktorych glownym zadaniem jest nauka i doskonalenie umie-jçtnosci pojedynczych osob Cwicz^cych w okreslo-nym zakresie np. szkolenie kierowcow wozow bo-jowych PSP, operatorow specjalistycznych urz^dzen itp. nie jest wymagana tak rozbudowana struktura organizacyjna, jak opisana wyzej. Do tego rodza-ju Cwiczen wykorzystywane s^ zwykle symulatory rzeczywiste typu trenazery. Przedstawiona ponizej (Ryc. 10) struktura okresla role wymagane do realizacji tego typu Cwiczen i szkolen, ktore mog^ byC l^czone i wykonywane przez jedn^. osobç np. kie-rownikiem Cwiczenia moze byC rownoczesnie in-struktor prowadz^cy dane Cwiczenie. Pozostale role - administratora, operatora, zespolu planowa-nia i analiz - mog^. byC rowniez l^czone w przypadku niezbyt szerokiego zakresu szkolenia czy Cwiczenia, dziçki mozliwosciom technicznym trenazera - zalet^ jest szczegolna latwosC oraz elastycznosC w wykorzystaniu tego rozwi^zania przez osoby szkol^ce.
Ryc. 10. Przyklad struktury organizacyjnej Cwiczen CAX - symulator-trenazer Fig. 10. Example of CAX organization structure - training system and simulation
3. Przyklady zastosowañ
W rozdziale przedstawiono przykladowe imple -mentacje scenariuszy cwiczen zastosowanych w sy-mulatorze VBS2. Symulator VBS2 jest interaktyw-nym Srodowiskiem symulacyjnym z zaawansowan^. grafik^. o duzym poziomie szczególowosci elemen-tów. Wyposazony jest w zestaw narz^dzi informa-tycznych wspomagaj^cych wszystkie etapy przygo-towania, prowadzenia i oceny cwiczen wspomaga-nych komputerowo. Jedn^ z wazniejszych wlasci-wosci systemu jest mozliwosc tworzenia autorskich zaawansowanych scenariuszy z zastosowaniem wla-snej mapy oraz personalizowanych obiektów (np. ludzie, pojazdy). VBS2 jest gotowym rozwi^zaniem szkoleniowym umozliwiaj^cym symulaj szerokiej gamy sytuacji. Uzytkownicy w trakcie szkolenia ste-rj wirtualnymi osobami/pojazdami w czasie rze-czywistym, uczestnicz^c w ustalonym scenariuszu szkoleniowym. Wspólnie prowadz^. interakj mi^-dzy sob^. oraz wirtualnym Srodowiskiem.
Ponizsze przyklady dotycz^ mozliwosci wspo-magania szkolen w zakresie cwiczen zwi^zanych z nast^puj^cymi przykladowymi sytuacjami:
• karambol na autostradzie,
• pozar lasu na duzym obszarze,
• powódz,
• pozar zbiornika,
• skazenie chemiczne,
• pozar samolotu na plycie lotniska.
Ryc. 11. Przyklady zagrozen (www.google.pl | grafika) Fig. 11. Examples of hazards
Ponizej przedstawiono odwzorowanie powyz-szych sytuacji w symulatorze VBS2 w konfiguracji umozliwiaj^cej prowadzenie cwiczen w danym za-kresie.
Ryc. 12. Przyklad symulacji zdarzenia: kolizja na drodze Fig. 12. Example of event simulation: collision on the road
Ryc. 13. Przyklad symulacji zdarzenia: pozar zbiornika Fig. 13. Example of event simulation: tank fire
Ryc. 15. Przyklad symulacji zdarzenia: powodz Fig. 15. Example of event simulation: flood
Powyzsze przyklady zobrazowania wybranych sytuacji kryzysowych swiadcz^. o duzych mozliwo-sciach zastosowania symulatorów z grafik^. o duzym poziomie szczególowosci. Jak wczesniej juz wska-zywano, sama grafika 3D jest tylko jednym z waz-nych aspektów symulatora wyposazonego w zestaw narzçdzi informatycznych wspomagaj^cych wszyst-kie etapy przygotowania, prowadzenia i oceny cwi-czen wspomaganych komputerowo. Podstawowym zagadnieniem jest symulacja zjawisk zachodz^cych w wirtualnym swiecie z uwzglçdnieniem warunków wystçpuj^cych w swiecie rzeczywistym.
Literatura
1. Sabak Z., Królikowski J., Ocena zagrozeñ bez-pieczeñstwa Rzeczypospolitej Polskiej, AON, Warszawa 2001.
2. Kitler W., Wisniewski B., Pronko J., Wybrane problemy zarzqdzania kryzysowego w pañstwie, AON, Warszawa 2000.
3. Sienkiewicz P., Informatyczne wspomaganie de-cyzji w sytuacjach kryzysowych [w:] Wspóípra-ca cywilno-wojskowa (Civil Military Cooperation - CIMIC), MON, Warszawa 1999.
4. Kitler W., Podstawowa terminologia zarzqdzania kryzysowego [w:] Zarzqdzanie kryzysowe w sytuacji klçski zywioíowej, E. Nowak (red.), „Zeszyt problemowy", Towarzystwo Wiedzy Obronnej, Nr 1(45)/2006.
5. Obrona narodowa w tworzeniu bezpieczeñstwa III RP, R. Jakubczak (red.), Dom Wydawniczy Bellona, Warszawa 2003.
6. Kaczmarek W., Identyfikacja, charakterystyka sytuacji kryzysowych, AON, Warszawa 2004.
7. Instalacja VBS2 VTK 2.0
8. Bohemia Interactive Australia Ltd, White Paper: VBS2 Release Version 2.0 January 06, 2012.
9. Modele zagrozeñ aglomeracji miejskiej wraz z systemem zarzqdzania kryzysowego na przy-kiadzie miasta stoíecznego Warszawy, A. Najge-bauer (red.), Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa 2009.
10. Najgebauer A., Antkiewicz R., Pierzchala D., Tarapata Z., Rulka J., Kasprzyk R., Chmielew-ski M., Koszela J., Wantoch-Rekowski R., Informatyczne systemy wspomagania decyzji w sytuacjach konfliktowych i kryzysowych [w:] Technologie podwójnego zastosowania, A. Najgebauer (red.), Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa 2012.
11. Najgebauer A., Antkiewicz R., Pierzchala D., Tarapata Z., Rulka J., Kasprzyk R., Chmielew-ski M., Koszela J., Wantoch-Rekowski R, Kulas W., Systemy wspomagania zarzqdzania kryzysowego [w:] Badania operacyjne i systemowe a za-gadnienia spoíeczeñstwa informacyjnego, bez-pieczeñstwa i walki, J. Kasprzyk, A. Najgebauer, P. Sienkiewicz (red.), PAN IBS, Warszawa 2008.
dr inz. Jaroslaw Koszela jest pracownikiem nauko-wo-dydaktycznym Wydzialu Cybernetyki Wojsko-wej Akademii Technicznej. Naukowo i praktycznie zajmuje si^ aspektami zwi^zanymi z szeroko poj^t^. inzynieri^ oprogramowania, systemami, narz^dzia-mi i technikami przetwarzania danych, systemami rozproszonymi, systemami symulacji komputerowej i interoperacyjnosci^ systemow. Interesuje si^ zasto-sowaniami informatyki w systemach wielkoskalo-wych. Jest wspolautorem systemow symulacyjnych wdrozonych w Silach Zbrojnych RP. Jest autorem lub wspolautorem wielu monografii i referatow pre-zentowanych na konferencjach krajowych i zagra-nicznych.
dr inz. Roman Wantoch-Rekowski jest od roku 1992 pracownikiem naukowo-dydaktycznym Wydzialu Cybernetyki Wojskowej Akademii Technicznej. W 1998 roku obronil rozpraw^ doktorsk^ nt. „Analiza mozliwosci klasyfikacji sieci neuronowych jednokierunkowych wielowarstwowych". Dr inz. Roman Wantoch-Rekowski byl kierownikiem wlas-nych prac badawczych z zakresu analiz wlasciwo-sci sieci neuronowych oraz kierownikiem zadan ba-dawczych grantow finansowanych ze srodkow KBN oraz prac badawczych zamawianych. Jest wspolau-torem systemow symulacyjnych wdrozonych w Si-lach Zbrojnych RP. Jest autorem lub wspolautorem 8 monografii, 11 rozdzialow w monografiach, ponad 30 referatow na konferencjach krajowych oraz po-nad 40 na konferencjach zagranicznych. Jest specja-list^ w zakresie metod sztucznej inteligencji oraz za-stosowania zaawansowanych systemow symulacyj -nych do cwiczen wspomaganych komputerowo.
