CC BY
109
2006
НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА серия Аэромеханика и прочность
№ 97
УДК 629.7.015:004.9
ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ НОВЫХ ИНФОРМАЦИОННО -ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ ЛЕТНОГО СОСТАВА
С.Г. КОСАЧЕВСКИЙ
Статья представлена доктором технических наук, профессором Ципенко В.Г.
Рассматривается зарубежный опыт применения новых информационно-образовательных технологий для подготовки летного состава гражданской авиации.
Изменения в системе профессиональной подготовки (1111) летного состава (ЛС) гражданской авиации (ГА), произошедшие в мире за последние 10 - 20 лет и связанные с широким внедрением принципиально новых средств и методов подготовки, позволяют говорить о качественных изменениях в этой сфере авиационной деятельности. Если брать за точку отсчета 1988 год, когда был организован Авиационный комитет по производству компьютерных средств подготовки (AICC), хотя сам факт его организации свидетельствует о том, что работы в этом направлении были начаты гораздо раньше, то уже через 10 лет, подводя итоги применения компьютерных средств обучения, популярный журнал Civil Aviation Training отмечал, что наиболее эффективными они оказались для подготовки к эксплуатации в зимний период и в условиях плохой видимости, подготовки к полетам в условиях пониженного минимума вертикального эшелонирования RVSM, изучения конкретных типов ВС, подготовки к перевозке опасных грузов, изучения английского языка [1].
При разработке компьютерных обучающих систем, именуемых computer based training (СВТ), ставятся вполне определенные цели их применения. По данным AICC CBT можно классифицировать следующим образом:
• программы для обеспечения первоначального обучения пилотов;
• программы для изучения конкретных типов воздушных судов (ВС) и их функциональных систем;
• специализированные компьютерные курсы, охватывающие самые разнообразные вопросы профессиональной подготовки;
• программы, предназначенные для анализа материалов авиационных происшествий (А1 ), позволяющие демонстрировать динамику развития событий и проводить анализ действий экипажа;
• программы, предназначенные для контроля знаний обучаемых.
Программы для первоначального обучения пилотов
В качестве примера принципиально новой программы данного типа можно отметить программу начальной подготовки пилотов "Спектр", разработанную совместно центром UND Aerospace при Университете Северной Дакоты (США) и авиакомпанией Northwest Airlines. Она базируется на новой концепции подготовки пилотов. Одной из особенностей программы является обязательный курс самостоятельного изучения учебного материала с применением персональных компьютеров объемом около 150 часов [2].
Авиационные школы, изыскивающие возможности уменьшения стоимости обучения, в последнее время проявляют большой интерес к настольным компьютерным тренажерам.
В США циркуляром АС 61-126 БАА разрешается использование недорогих авиационных имитаторов на базе персональных компьютеров для прохождения до 10 часов подготовки из 15 - 20 часов, выделенных на тренажерную подготовку при подготовке пилота-любителя.
Возражением против применения компьютерных имитаторов является низкий коэффициент подобия реальному самолету. Настольные компьютерные имитаторы не схожи с реальной кабиной экипажа самолета, а приборы, имитируемые на экране монитора компьютера, по размерам в 3 раза меньше настоящих приборов. В свою очередь, сторонники компьютерных имитаторов отмечают, что в отличие от большинства недорогих тренажеров с упрощенной имитацией кабины, представляющих работу оборудования без привязки к конкретному типу самолета, настольные компьютерные имитаторы способны представить приборную панель конкретного самолета. Некоторые инструкторы допускают, что компьютерные имитаторы могут использоваться для отработки навыков пилотирования. Но все же наилучшей областью их применения является отработка определенной процедуры, на которой обучаемый может сосредоточить все свое внимание, не отвлекаясь на другие аспекты полета реального самолета или комплексного тренажера [3].
Эффективность применения компьютерных программ для подготовки пилотов подтверждается исследованиями, проведенными в США, по оценке влияния предполетной подготовки на компьютерных имитаторах на успешность прохождения летной практики. Участники эксперимента были разделены на три группы. Студенты первой группы не проходили занятий на компьютерах до начала полетов. Студенты второй группы обучались на компьютерах, оснащенных средствами управления, представляющих собой копию основных средств управления самолетом. Студенты третьей группы пользовались для управления стандартной компьютерной клавиатурой.
Все участники эксперимента прошли необходимую наземную подготовку и выполнили одночасовой ознакомительный полет с инструктором, в котором они знакомились с самолетом и могли выполнять некоторые маневры. Во второй и третьей группах был дополнительный час компьютерной подготовки, в котором они совершали "полет" на компьютере.
Во время контрольных полетов инструктор ничего не знал о том, что часть студентов прошла компьютерную подготовку. Анализ результатов контрольных полетов свидетельствует о том, что те участники эксперимента, кто прошел подготовку на компьютерах, оснащенных имитаторами самолетных средств управления, задания в полете выполняли значительно лучше, чем те, кто был в первой группе. Неожиданным оказался результат, что разница между студентами второй и третьей группы оказалась намного меньше, чем ожидалось [4].
Программы для изучения конструкции и эксплуатации конкретных типов ВС и их функциональных систем
Наиболее широкое применение получили СВТ для переучивания ЛС на новые типы ВС. На сегодняшний день определилась структура таких программ, в которых учебный материал разделен на отдельные темы, охватывающие все функциональные системы и оборудование самолета. Изучение каждой темы начинается с общего вида кабины, в котором выделены панели управления изучаемой системы. Каждая панель поочередно показывается крупным планом поверх общего вида кабины. В процессе занятия после изучения одной из панелей обучаемому предлагается поработать с ней. В случае ошибки дается звуковое и текстовое сообщение об ошибке, и программа ожидает правильного ответа. После завершения урока предусмотрена работа с панелями управления для закрепления изученного материала. Звуковые сообщения дублируются субтитрами в нижней части экрана, что облегчает работу с программой для тех, кто недостаточно хорошо знает английский язык. Изучение темы завершается контролем знаний.
Из 15 дней, выделенных на переучивание членов летных экипажей самолета Boeing-777, 9 дней выделяется на работу с СВТ для изучения эксплуатации основных функциональных систем самолета практически без участия преподавателя [5]. Начиная с четвертого дня, планируется подготовка на статическом тренажере (FBS), программа подготовки на котором тесно связана с программой СВТ, что позволяет сочетать теоретические и практические аспекты ПП.
О том, что принятая структура процесса переучивания оказалась удачной, свидетельствует тот факт, что разработанная через 10 лет программа подготовки членов летных экипажей самолета А320 во многом повторяет СВТ для Boeing-777. Практическая направленность подготовки достигается за счет включения практических заданий в каждый тренировочный этап. Переход на следующий этап не допускается до тех пор, пока не приобретены необходимые знания и навыки [6].
Отмечая высокий уровень разработки описанных программ, следует отметить, что в настоящее время возможности методов математического моделирования позволяют создавать обучающие программы по принципу "что - если" ("what - if"), что дает возможность более глубокого изучения эксплуатационных ограничений, последствий неправильной эксплуатации систем и т.д. С этой точки зрения представляют интерес гибкие обучающие системы, разработанные фирмой Aerosim-Mechtronix. Предлагаемые фирмой методы подготовки обеспечивают интерактивное взаимодействие обучаемого с системой. Специалисты авиакомпаний, где используются обучающие системы фирмы Aerosim-Mechtronix, отмечают, что 50 - 60 процентов упражнений, которые ранее отрабатывались на тренажерах, теперь могут быть перенесены на СВТ. При этом стоимость обучения снижается в несколько раз, а качество усвоения учебного материала даже повышается, т.к. комплексные тренажеры часто создают напряженную обстановку, мешающую обучению конкретному действию [7].
Специализированные компьютерные курсы
Наряду с программами, направленными на "комплексную" теоретическую подготовку ЛС к эксплуатации новых типов ВС, разрабатываются достаточно эффективные специализированные обучающие компьютерные курсы.
В качестве примера можно привести шестичасовой курс для проведения сезонной подготовки, разработанный фирмой Wicat совместно с авиакомпанией Finnair, имеющей огромный опыт работы в зимних условиях. В курсе рассматриваются все аспекты летной эксплуатации ВС в зимних условиях. Наряду с требованиями по подготовке по II и III категориям ИКАО, в обучающий курс в соответствии с JAR-OPS 1 включены дополнительные разделы, связанные с эксплуатацией ВС в зимних условиях [8].
Фирма Vega выпустила новую программу компьютерного обучения по летной эксплуатации ВС в условиях ограниченной видимости. Данная обучающая программа включает в себя материал, освещающий определение метеоминимумов, описание оборудования ВС, аэродромного оборудования, специальных требований по планированию полетов и технологии работы экипажа. Курс имитирует типичный полет в условиях ограниченной видимости с соответствующей информацией о каждой фазе полета. Он обеспечивает прочную теоретическую базу для дальнейших практических тренировок на тренажере [9].
Новым направлением в разработке СВТ для подготовки ЛС является программа американской фирмы EST Intelliflight, являющаяся имитатором голосовой связи с диспетчером УВД. Данный программный продукт объединяет мощную систему распознавания речи и инструменты для создания "сценариев" различной обстановки. Программа создает полностью живой диалог. Есть возможность задавать различные варианты произношения, в том числе с иностранным акцентом, и три уровня интенсивности воздушного движения и загруженности
эфира. Программа также позволяет заниматься без инструктора, что дает возможность самостоятельных тренировок по ведению радиосвязи [10].
Можно отметить опыт авиакомпании Air Transat, использующей для подготовки членов экипажей СВТ фирмы Wicat, имитирующую работу систем управления полетом и навигации самолета А-330. Программа может использоваться либо как часть трехмерного макета кабины экипажа, либо только в виде двухмерных изображений на экране монитора. Имитируются как нормальная эксплуатация, так и особые ситуации полета. Внедрение программы значительно улучшило подготовку пилотов и позволило сократить объем дорогостоящих тренировок на тренажере [11].
Одним из новых подходов к созданию технических средств подготовки ЛС является формирование комплекса средств, включающего как тренажеры, так и другие средства подготовки, основанные на едином программном обеспечении. Пионером в этом направлении считают компании Bambardier и САЕ, которые совместными усилиями в дополнение к существующим тренажерам разработали компьютерную систему для аудиторных занятий Computer Assisted Training System (CATS). Эта система позволяет преподавателю в процессе проведения занятий демонстрировать на экране работу любой функциональной системы самолета [12].
Успех внедрения системы побудил фирму САЕ развивать направление средств подготовки Simfinity™, основанных на использовании математического обеспечения комплексных тренажеров для создания обучающих компьютерных программ, процедурных тренажеров и т.д. Создание таких систем позволяет повысить эффективность предтренажерной подготовки и разборов, проводимых после полетов на тренажере. Специалисты фирмы Wicat отмечают, что благодаря современному развитию вычислительной техники точность имитаторов на платформе персональных компьютеров может сравниваться с точностью наиболее совершенных комплексных тренажеров.
Программы для контроля знаний
В качестве примера решения этих проблем можно отметить компьютерную авиационную лицензирующую экзаменационную систему CALES, разработанную в Новой Зеландии совместными усилиями Австралийского университета Мэйси и государственного полномочного органа гражданской авиации Новой Зеландии [13].
При разработке системы CALES были реализованы 5 принципов конструирования теста:
1) задания разрабатываются на основе спецификации компетентности пилота;
2) задания теста должны отражать уровень поведения, которое может быть измерено в терминах модели процесс - содержание;
3) тесты должны являться критериально-отнесенными мерами компетентности;
4) тесты должны быть надежны и предусматривать возможность расширения;
5) тесты должны включать те типы заданий, которые являются наиболее подходящими для измерения каждой способности в пределах спецификации компетентности.
Программа CALES продемонстрировала, что компьютерное тестирование в соединении с надлежащим анализом требуемой компетентности обеспечивает как высокую действенность, так и эффективность оценивания при сертификации пилотов.
Программы для дистанционного обучения
В настоящее время НИОТ все больше выходят за рамки учебных классов и локальных сетей, внедряясь в Интернет и предоставляя возможности полностью дистанционного обучения. Данный вид обучения называется web-based training (WBT). Он серьезно меняет подходы к доставке и распространению учебных материалов, обеспечивая оперативность и гибкость. Путем
создания качественного дистанционного интерактивного программного обеспечения можно существенно снизить временные и финансовые затраты, связанные с 1111 ЛС.
В компании Delta для сокращения объема аудиторных занятий также используется дистанционный метод обучения, который рассматривается как переходный к WBT. Для проведения периодических тренировок пилоты получают пакет обучающих программ на CD за 3 месяца до аудиторных занятий. Распространяемый продукт, который называется в компании "distributed training CD modules", меняется ежегодно, чтобы совпадать с годовым циклом периодической подготовки каждого пилота. На первом этапе тренировки обучаемый знакомится с обзорным материалом, разделенным на 11 частей, за которым следуют экзаменационные вопросы. В случае ошибок в ответах программа возвращается на изучение соответствующего раздела теоретической части. При правильном выполнении работы выдается квалификационный код-номер, который представляется при проведении аудиторного периода обучения. В среднем продолжительность курса составляет от 4 до 6 часов, что сокращает продолжительность аудиторных занятий с 2 дней до 1 [14].
Одной из проблем использования WBT остается идентификация пользователя. По мнению специалистов компании Northwest Airlines, существующие на рынке многоуровневые идентификационные схемы не дают полного решения данной проблемы, поэтому для идентификации компания использует специально созданное миниатюрное электронное устройство.
Отмечается необходимость создания специальных программ для WBT, а не просто использование Интернет-версий СВТ.
При решении вопроса о целесообразности внедрения дистанционного обучения необходима оценка экономического эффекта, т.к. для реализации этого вида обучения требуются большие затраты на разработку программ. 1о некоторым оценкам стоимость 1 минуты обучающей программы может достигать более 1000 долларов, а стоимость разработки всего комплекса программ оценивается миллионами долларов. В решении данной проблемы возможны компромиссные варианты, когда программное обеспечение может поставляться на компакт-дисках, а схемы занятий - через Интернет.
Несмотря на все трудности, ведущие специалисты уверены, что за дистанционным обучением - будущее и что в пределах 3 - 5 лет WBT станет нормой при проведении 1111 ЛС.
ЛИТЕРАТУРА
1. Trends in СВТ. Taking a new path? // CAT training yearbook. 1998 - 1999.
2. 1одготовка высококвалифицированных пилотов с помощью новых методов обучения // Журнал ИКАО, 1994 - № 2.
3. Desktop dilemma // Civ. Aviat. Training. - 7/2000.
4. Future growth and uses of computer based training // Civ. Aviat. Training - 1998 - vol. 9, № 8.
5. 777 Flight Crew Training Manual. Boeing Document Number FCT 777 (TM).
6. A320 Flight Crew Training Manual. Training Support.
7. It's simulation... But not as you know it // Civ. Aviat. Training - 3/2001.
8. Training for the highs and lows of winter // Civ. Aviat. Training. - 1998 - vol. 9, № 7.
9. The latest in the industry // Civ. Aviat. Training. - 2/2000.
10. Are peripherals moving center stage? // Civ. Aviat. Training. - 5/2001.
11. The latest in the industry // Civ. Aviat. Training. - 2/2000.
12. Counting on Change // Civ. Aviat. Training. - Issue 4 - 5, 2003.
13. Терешкин А.А., Богуля Н.С., Рогожинский А.В. Современные требования к процессам создания и эксплуатации компьютерных систем контроля знаний при сертификации летных экипажей // Лроблемы безопасности полетов. - М., 1999. - № 7.
14. Delta Back on Song // Civ. Aviat. Training. - Issue 2, 2003.
POSSIBILITY OF NEW EDUCATION TECHNOLOGIES APPLIED TO CIVIL AVIATION PILOT
PROFESSIONAL PREPARATION
Kosachevskiy S.G.
The foreign experience of new education technologies applied to civil aviation pilot training is shown hereto.
Сведения об авторе
Косачевский Сергей Григорьевич, 1951 г.р., окончил КИИ ГА (1975), доцент, кандидат технических наук, проректор по научной работе Ульяновского высшего авиационного училища гражданской авиации, автор более 50 научных работ, область научных интересов - подготовка летного состава гражданской авиации на основе новых образовательных технологий.
