Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Математическое моделирование организационно-технологических систем и тренажеров АСУ ТП в АПК Стефановский Дмитрий Владимирович

Математическое моделирование организационно-технологических систем и тренажеров АСУ ТП в АПК
<
Математическое моделирование организационно-технологических систем и тренажеров АСУ ТП в АПК Математическое моделирование организационно-технологических систем и тренажеров АСУ ТП в АПК Математическое моделирование организационно-технологических систем и тренажеров АСУ ТП в АПК Математическое моделирование организационно-технологических систем и тренажеров АСУ ТП в АПК Математическое моделирование организационно-технологических систем и тренажеров АСУ ТП в АПК Математическое моделирование организационно-технологических систем и тренажеров АСУ ТП в АПК Математическое моделирование организационно-технологических систем и тренажеров АСУ ТП в АПК Математическое моделирование организационно-технологических систем и тренажеров АСУ ТП в АПК Математическое моделирование организационно-технологических систем и тренажеров АСУ ТП в АПК
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Стефановский Дмитрий Владимирович. Математическое моделирование организационно-технологических систем и тренажеров АСУ ТП в АПК : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.06, 05.13.10 : Балашиха, 2003 219 c. РГБ ОД, 61:04-5/1031-5

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Существующие подходы 9

1.1 Требования к математическим моделям организационно-технологических систем и тренажеров АСУ ТП. 9

1.2 Обзор предшествующих работ по проблемам определения содержания образования и разработки структуры электронных учебных ресурсов 14

1.3 Методы принятия решений при проектировании структуры знаний. 22

1.3 Особенности моделирования тренажеров АСУ ТП. 40

1.4 Выводы и постановка задач исследования 53

Глава 2 Объектно-ориентированная модель представления структуры знаний тренажеров АСУ ТП и образовательных ресурсов 55

2.1. Моделирование и проектирования систем с использованием объектно-ориентированного подхода 55

2.2.Метод OOSE (Object-Oriented Software Engineering) 58

2.3. Метод Буча 59

2.4. Язык UML (Unified Modeling Language) 60

2.5. Метод RUP (Rational Unified Process) 62

2.6. Расширение объектно-ориентированной модели для проектирования тренажеров АСУ ТП. 69

Глава 3. Разработка автоматизированных систем поддержки принятия решения по синтезу структуры знаний тренажеров АСУ ТП 74

3.1. Ресурсно-процессное описание предметной области 74

3.2. Формальная модель структуры знаний 77

3.3. Метод построения логической структуры образовательного обеспечения тренажеров АСУ ТП. 85

3.4. Методика проведения экспертного опроса 89

3.5. Автоматизации обработки и хранения данных для образовательного обеспечения тренажеров АСУ ТП 92

Глава 4. Применение методов синтеза образовательного обеспечения для Тренажеров АСУ ТП и электронных учебных ресурсов 95

4.1. Алгоритм построения тренажера АСУ ТП 95

4.2. Построение программного тренажера для отработки технологических процессов 98

4.3 Обоснование выбора СУБД 109

4.4 Синтез структуры образовательной программы по специальности 311400 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» 131

Теоретическая разработка 140

Литература 146

Приложения 158

Введение к работе

Расширение возможностей технологических процессов, ужесточение требований к их точности и быстродействию, возрастание роли культурного труда и снижение затрат требует нового радикального подхода к организации автоматизированной обработки информации в АСУ ТП. Необходимость решения данного рода задач существует не только в АПК, но и в энергетике, научных исследованиях, экологии, т.д. Для решения этих задач привлекаются новые информационные технологии в виде автоматизированных информационных систем. Они способны поднять на качественно новый уровень процедуры обработки информации и управление технологическими процессами.

Квалификация специалиста на производстве является важнейшим фактором, повышающим эффективность технологического процесса. Поэтому в последнее время появилось новое направление, связанное с разработкой программных тренажеров, интенсивно развивающееся в ряде стран. Современные программные тренажеры являются новым классом информационных систем и предназначены для формирования необходимых знаний, умений и навыков работников. Что ведет к повышению эффективности управления технологическими процессами на предприятиях АПК. Это, в свою очередь, нуждается в перестройке приемов и организации проектирования информационных систем, удовлетворяющих условиям обработки аналитической информации для управления технологическими процессами. При этом основным критерием является сокращение сроков при безусловном повышении качества проектирования обучающих информационных систем.

Большая трудоемкость построения структур знаний, соответствующих технологическим процессам и разработки соответствующих программных модулей с учетом требований к конкретным рабочим местам связана со следующими проблемами:

высокая трудоемкость анализа предметной области и синтеза программ;

отсутствие формальных способов определения характеристик предметных областей для задач создания и анализа тренажерных комплексов;

отсутствие единой схемы построения структуры знаний для программных тренажеров.

отсутствие эффективных средств визуального представления логической структуры знаний для программных тренажеров. Использование тренажеров и включенных в них электронных учебных

ресурсов на предприятиях АПК позволит усовершенствовать технологические процессы за счет повышения уровня подготовленности работников. Автоматизированное хранение и использование электронных учебных ресурсов дает возможность не только повысить эффективность процессов подготовки за счет быстрого доступа обучающегося к знаниям, но и решить проблему передачи знаний на расстояние.

Таким образом, целью диссертационной работы является разработка
новых методов математического моделирования организационно

технологической системы и алгоритмов синтеза тренажеров АСУ ТП как электронных учебных ресурсов.

Объект исследования - структура знаний организационно-технологические системы АСУ ТП в АПК.

Предмет исследования - управление формированием программных тренажеров для персонала АСУ ТП на основе объектно-ориентированного подхода.

Основные задачи исследования.

Изучение методов проектирования программных тренажеров АСУ ТП.

Интерпретация понятийного аппарата объектно-ориентированного подхода к задачам синтеза структуры знаний тренажеров АСУ ТП.

Разработка математических моделей для описания структуры знаний организационно-технологической системы АСУ ТП.

Разработка алгоритмов и программ, обеспечивающих информационную поддержку синтеза структуры знаний тренажеров АСУТП.

Методы исследования теоретической и методологической основой
исследования явились фундаментальные положения и труды советских,
российских и зарубежных исследователей в области управления

технологическими процессами, разработки образовательных программ, информационных систем и объектно-ориентированного подхода.

Характером исследования обусловлено применение методов,

основанных на теории системного анализа, дискретной математики, в частности теории графов и теории групп, информационном подходе, экспертных исследованиях с использованием электронно-вычислительной техники.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые разработаны:

Интерпретация понятийного аппарата объектно-ориентированного подхода для синтеза программных тренажеров АСУ ТП.

Математические модели структуры знаний организационно-технологической системы АСУ ТП на основе теории групп и теории графов.

Алгоритмы проектирования структуры знаний организационно-технологической системы АСУ ТП на основе аппарата объектно-ориентированного подхода.

Метод синтеза структуры знаний программных тренажеров АСУ ТП, алгоритмы и программы его информационной поддержки. Практическая значимость, решаемых в диссертации научных и

организационно-технических проблем, состоит в разработке нового методического подхода к разработке программных тренажеров АСУ ТП, создании инструментальных средств синтеза структуры знаний.

7 Результат исследования находит применение при разработке программных тренажеров и электронных учебных ресурсов в аграрных вузах и предприятия АПК.

Апробация и реализация результатов работ. Результаты исследования были доложены на:

Второй международной конференции «Новые технологии в аграрном образовании» 14-15 июня 2001, Москва.

Третьей международной конференции «Новые технологии в агрообразования» 27-28 мая 2002, Москва..

Научно-методической конференции «Совершенствование форм организации учебного процесса и методов преподавания в условия заочного образования» 30 октября 2000 года, г Балашиха.

ежегодных научно-практических конференциях РГАЗУ (с 1999 по 2002 год).

Основные результаты реализованы в Российском государственном аграрном заочном университете и в филиале АО Мосэнерго «Ногинские электрические сети» при разработки электронных учебных ресурсов и программных тренажеров, а также использованы при реализации Программы «Модернизация системы агрообразования 2002-2005 гг. и на перспективу до 2010 года» в российском научно-исследовательском институте по социальным и кадровым проблемам агропромышленного комплекса. На защиту выносятся:

Методический подход к управлению и формированию структуры знаний программных тренажеров АСУ ТП на основе аппарата объектно-ориентированного подхода;

Математические модели, описывающие структуру знаний организационной технологической системы АСУ ТП.

Алгоритм синтеза структура знаний программных тренажеров АСУ ТП на основе разработанных математических моделей;

8 Алгоритмы и программы информационной поддержки синтеза структуры знаний.

Требования к математическим моделям организационно-технологических систем и тренажеров АСУ ТП.

Организационно-технологическая система управления на предприятиях АПК предназначена для управления взаимосвязанными организационными и технологическими процессами. Управляемым объектом является технологический объект управления, представляющий собой совокупность технологического оборудования и реализованного на нем по соответствующим инструкциям или регламентам технологического процесса производства целевого продукта.

В существующих системах управления технологическими объектами на человека возлагается выполнение самых разнообразных операций. Иногда он выступает в роли исполнительного механизма, выполняющего несложные операции по сигналам командного устройства или другого человека, а иногда осуществляет наиболее ответственные, сложные и тонкие операции по управлению целыми технологическими комплексами. Типичны также случаи, когда человек играет роль контролера, участвуя в процессе измерения и выполняя различные операции с целью получения информации о текущем состоянии некоторых технологических параметров (отбирает пробу расплавленного металла из мартеновской печи, выполняет экспресс-анализ в лаборатории для определения содержания углерода в металле и т.п.).

По мере усложнения производства, повышения интенсивности и напряженности протекания технологических процессов и, наконец, в результате резкого повышения уровня автоматизации существенно изменяется роль человека в современных системах управления. Вследствие этого одной из центральных проблем создания АСУ ТП является реализация оптимального взаимодействия «человек — машина», т. е. такая организация потоков информации к человеку и командной информации от 10 него, при которой обеспечивается наилучшее, наиболее полное использование всех его творческих возможностей. Поэтому при разработке АСУ ТП и соответствующих технических средств взаимодействия «человек — машина» для таких систем управления необходимо учитывать психофизиологические особенности и возможности человека а и уровень его подготовки.

Как звено переработки информации человек подобен универсальному вычислительному устройству. Уступая вычислительным машинам в быстродействии, он может выполнять операции, недоступные им: решать проблемы интуитивным способом, ориентироваться при неполной информации в непредвиденных ситуациях, принимать принципиально новые, творческие решения и т. п.

Обычно человек — наименее точный элемент в цепи управления, что особенно важно, когда эта цепь через него замыкается. Поэтому любые меры, предпринимаемые с целью повышения точности работы человека, существенны для повышения результирующей точности всей системы. К таким эффективным мерам относятся: четкое определение функций, выполняемых человеком; согласование характеристик системы и человека; рациональная конструкция средств представления информации и органов управления; оптимальное расположение их на панелях щитов и пультов; специальные тренировки персонала; организация режима работы и условий труда и др.

Для тренировки персонала служат тренажеры АСУ ТП, которые представляют собой обучающие программно-аппаратные комплексы позволяющие сформировать у персонала необходимые знаний умения и навыки по управлению технологическими процессами.

Взаимодействие человека и техники может быть организовано по-разному в зависимости от задач, поставленных перед системой, 10 возможностей выбранных аппаратурных средств и роли, возложенной на человека в данной системе управления. По последнему признаку все АСУ ТП условно можно разделить следующим образом: системы, в которых человек, осуществляя функции управления, является в то же время исполнительным элементом и даже источником энергии, непосредственно воздействующим на технологическое оборудование объекта; системы, в которых человек управляет внешними источниками энергии, добиваясь оптимального функционирования объекта; здесь существенна зависимость интенсивности результирующего воздействия источника энергии на процесс от степени управляющего воздействия человека; системы автоматического управления, выполняющие функции управления в соответствии с некоторым наперед заданным законом функционирования; человеку отводится роль звена, осуществляющего наблюдения за ходом процесса и вводящего корректирующие воздействия; системы, в которых человек, кроме выполнения функций наблюдения за поведением системы, вводит в нее необходимую информацию. Человека в АСУ ТП чаще всего называют оператором или диспетчером. Определения понятий «оператор» и «диспетчер» не имеют четких границ. Рассмотрев иерархическую структуру управления, заметим, что человек может быть диспетчером по отношению к подчиненному ему оператору и в свою очередь оператором по отношению к вышестоящему диспетчеру. Обычно считают, что оператор управляет технологическим процессом непосредственно или с помощью специальных средств, прямо участвуя в производстве предметов, веществ или энергии. В то же время диспетчер с помощью своих технических средств и через других людей направляет ход такого производства, влияя на него косвенно, например, путем оперативного перераспределения ресурсов, заданий и т. п. 12 По способу представления информации для восприятия ее человеком системы условно делятся следующим образом: в которых информация выдается человеку в абстрактной форме (в виде цифр, формул, показаний стрелочных контрольно-измерительных приборов и т, п.); в которых информация воспроизводится в графической форме (в виде графических функциональных зависимостей, диаграмм на регистрирующих приборах и т. п.); с представлением информации в изобразительной форме (в виде мнемосхем, схем территориального расположения и т. п.); в которых информация выдается в виде буквенно-цифровых обозначений, текстов (на световых табло, электронно-лучевых трубках, лентах автоматических печатающих устройств и т. д.).

В большинстве реальных АСУ ТП используют не одну, а несколько форм представления информации человеку. Все эти формы представления информации должны присутствовать в соответствующем тренажере АСУ ТП, но в отличие от реальной системы источниками информационных сигналов является информационная подсистема тренажера, включающая в себя модель организационно-технологической системы.

Моделирование и проектирования систем с использованием объектно-ориентированного подхода

Эффективная экспертная поддержка алгоритмов и программ, обеспечивающих информационную поддержку синтеза структуры знаний невозможна без выбора рационального способа представления знаний. Можно сформулировать две группы требований к системе представления знаний. Требования первой группы предполагают: универсальность, целостность и открытость системы представления знаний. Эта группа требований способствует повышению эффективности и высоким эксплуатационным характеристикам разрабатываемой системы. Вторая группа требований регламентирует функциональные возможности системы и является определяющей при практическом использовании автоматизированной среды. Требования второй группы подразумевают обеспечение следующих факторов: адекватности отображения предметной области, т.е. такого описания, при котором возможно моделирование любых процессов, происходящих в данной предметной области и существенных для выделенного класса задач; естественной формы описания предметной области в системе знаний, позволяющей создать удобный для человека интерфейс с вычислительной системой в процессе постановки и решения задач; многоуровневости описания предметной области, обеспечивающего решение сложных задач проектирования, характеризуемых динамическим изменением системы знаний; сочетания процедурных и декларативных методов в одной системе знаний, позволяющей, с одной стороны, достаточно просто описать основные понятия и терминологию предметной области, а с другой стороны, задать функциональные зависимости и конструкторские действия при принятии решений, характерных для данной области.

При построении описания выделенного фрагмента системы (части реальной электрической схемы, подразделение предприятия и т.п.) одним из основных допущений является предположение о том, что мир состоит из относительно обособленных объектов (предметов, вещей или сущностей), которые могут быть уникально идентифицированы. В дальнейшем при обозначении реальных объектов для однозначности будем использовать термин сущность. Сущности необходимо адекватным образом представить в памяти вычислительной машины, чтобы с ее помощью обеспечить поиск, анализ, обработку и выдачу накопленной информации в форме, удобной для принятия решений. Эта задача может быть решена путем использования соответствующих средств описания, предоставляющих необходимые базовые понятия, инвариантные по отношению к любым система, и правила, позволяющие строить более сложные синтаксические конструкции на основе базовых.

Любое адекватное представление объекта состоит из установления отношений между некоторой совокупностью определенных понятий. Понятие выступает как основная единица интеллектуальной деятельности. Оно отражает глубинные стороны изучаемых явлений. Понятие именуется с помощью слов и словосочетаний естественного языка, которые играют роль знаков и имен.

Под знаком в данном случае понимается заменитель некоторого предмета, предмета, явления или события, используемый для хранения, переработки и передачи знаний. Основными характеристиками понятия является объем и содержание. Объем понятия это множество всех сущностей, обладающий существенными признаками понятия. Объем понятия включает в себя предметы или объекты, которые могут быть описаны этим понятием. Содержание понятия - совокупность всех существенных признаков данного понятия, которые позволяют однозначно идентифицировать рассматриваемое 57 понятие среди других понятий. Содержание определяет структуру, которую можно обнаружить во всех сущностях входящих в объем понятия.

В процессе описания, каких либо знаний кроме понятий выделяют некую совокупность связей и отношений. Эти отношения связывают между собой отдельные понятия, формируя единую систему знаний на основе, которой можно принимать взвешенные решения. Такое описание представляет собой модель предметной области.

Модель образовательной программы традиционно представляется в виде требований содержащихся в специально разработанных документах к образовательной программе (учебный план; программы по дисциплинам, методические рекомендации, и пр.).

Определение требований к образовательной программе заключается в ее неформальном описании модельного мира. Таким образом, существенно изменяется содержание процесса спецификации требований: вместо разработки функциональной спецификации создается формальное описание реализации образовательной программы, состоящее из трех частей: объектной модели, динамической модели, функциональной модели.

Назначение этих частей можно образно определить следующим образом: объектная модель определяет то, с кем или с чем что-то случается; динамическая модель определяет, когда это случается; функциональная модель определяет то, что случается.

Объектная модель показывает статическую объектную структуру модельного мира, который должно представлять разрабатываемое ПС (программная система). Она включает определения используемых классов объектов и отношений между этими классами, а также определение используемых объектов этих классов и отношения между этими объектами. Обычно класс объектов в объектной модели представляется в виде тройки (Имя класса, Список атрибутов, Список операций).

Каждый атрибут представляется некоторым именем и может принимать значения определенного типа. По существу, атрибут класса выражает некоторое простое свойство объектов этого класса. Представление некоторых простых свойств объектов атрибутами весьма удобно, особенно когда по значениям этих атрибутов осуществляется классификация объектов. Операции, указываемые в представлении класса, отражают другие свойства объектов этого класса (как простые, так и ассоциативные). Они показывают, что можно делать с объектами этого класса (или что могут делать сами эти объекты). Такой подход при описании может быть реализован несколькими способами рассмотрим основные из них.

Ресурсно-процессное описание предметной области

Решение о структуре знаний тренажеров АСУ ТП определяется регламентирующими документами, связанными с тем или иным технологическим процессом. Для образовательных процессов такими документами является государственный образовательный стандарт и квалификационная характеристика. Последовательность изучения структуры знаний образовательной программы в высшей школе задается учебным планом. Кроме того, в проектную документацию входят рабочие программы и тематические планы по отдельным учебным дисциплинам и процедуры контроля качеством. Рабочие программы дополняют учебный план, детализируя последовательность изучения отдельных дидактических единиц и требуемые для этого ресурсы.

Образовательное обеспечение представляется как формальное описание прецедентов предметных областей электронных учебных ресурсов и тренажеров АСУ ТП и составляющих их дидактических единиц.

Таким образом, целью синтеза структуры знаний является установление последовательности изучения дидактических единиц, относящихся к дисциплинам учебного плана. Для достижения этой цели необходимо: установить перечень необходимых элементов - дидактических единиц. (Построение исходного списка рис. 10) определить причинно-следственные отношения между дидактическими единицами. Такие отношения представляют собой непосредственное предшествование (следование) в паре элементов. Если указанное отношение не существует, то дидактические единицы считаются независимыми. Все возможные комбинации связей дидактических единиц задают варианты возможных решений при построении структуры образовательной программы. Варианты решений должны отвечать следующим требованиям: Целеустремленность. Полнота.

Целеустремленность достигается отсутствием циклических ссылок. Квалификационная характеристика представляется подмножеством заданного множества дидактических единиц образовательной программы, поэтому полнота достигается за счет изучение всего множества дидактических единиц является условием завершения образовательной программы. Синтез структуры образовательной программы приводит к построению всех возможных направленных последовательностей дидактических единиц и установлению соответствия последовательностями и учебными дисциплинами.

Объектно-ориентированная модель позволяет представить и проанализировать структуру знаний образовательного обеспечения тренажера АСУ ТП. Анализ каждой конкретной структуры представляет собой эвристическую процедуру не всегда имеющую четкую цель и способ. Все это, безусловно, говорит о субъективности оценки структуры той или иной модели, поэтому необходимо разработать формальную модель и формальный метод анализа структуры знаний. Для этого необходимо описать метод, к основным задачам которого можно отнести: Определение качественных характеристик структуры, основываясь только на самой структуре и ее особенностях не связанных с их семантическим смыслом элементов структуры. Построение метода должно опираться на существующий математический аппарат.

Реализация программы происходит последовательно, порядок определяется преподавателем и зависит от причинно-следственной связи знаний между собой. Таким образом, в знаниях можно выделить процессы-потомки и процессы-предки и на основе этого сформировать структуру, в которой знания-потомки исполняют роль следствия, а знания-предки исполняют роль причины.

В объектно-ориентированной модели причинно-следственную связь знаний можно описать с помощью операции наследования для классов. Эта операция ассоциативна. Множество классов замкнуто относительно операции наследования.

Любой класс X представляет описание фактов и действий, связанных некоторым процессом Р, который имеет начало и окончание.

Нулевым классом является абстрактное представление нулевого процесса. Результатом операции наследования некоторого класса X и нулевого класса W есть сам класс X. Класс Y, описывающий процесс V происходящий из окончания Р и оканчивающийся в начале Р, является обратным классу X.

Результат операции наследования между классом X и обратным ему классом Y соответствует нулевому процессу.

Множество классов, обладающее такими свойствами, является некоммутативной группой, для которой определена операция сложения, определенная как приобретение одним классом свойств и методов других слагаемым с ним классов.

Примем следующее ограничение: класс-потомок может появиться только в результате наследования как минимум двух классов-предков. Для формального описания объектов, имеющих одного предка, введем понятие специализации класса - Spec ( Class ).

Специализация - абстрактное представление только собственной составляющей класса. Класс обязательно должен иметь собственную специализацию, иначе операция наследования вырождается в агрегацию.

Алгоритм построения тренажера АСУ ТП

Основной проблемой применения методов синтеза образовательного обеспечения тренажеров АСУ ТП является отсутствие программного средства, позволяющего обработать большой массив информации, описывающий его структуру знаний. Такое программное средство должно решать следующие задачи: Подготовка документов для проведения экспертного опроса Ввод и хранение данных экспертного опроса Построения структуры знаний образовательной программы тренажеров АСУТП Вывод структуры знаний тренажера АСУ ТП в виде объектно-ориентированной модели

Подготовка набора гипертекстовых страниц представляющих объектно-ориентированную модель для наполнения знаниями. В организационно-технологическом аспекте использования программного средства необходимо решить следующие задачи. Определить перечень нормативных документов связанных с технологическим процессом и тренажером АСУ ТП Определить состав работников необходимых для выполнения этих задач, для каждого работника разработать инструкцию. Составить список экспертов участвующих в опросе. Сформировать коммуникационную среду передачи документов экспертного опроса.

Решение поставленных задач выполняется в несколько этапов. На первом этапе, на основании нормативных документов и знаний экспертов формируется конечное множеств дидактических единиц, которое для тренажеров состоит из множества возможных состояний и множества действий оперативного персонала, связывающих состояния между собой.

После формирования конечного множества дидактических единиц необходимо провести опрос экспертов для формирования структуры знаний. Для этого готовят единый справочник дидактических единиц, где каждой дидактической единице присвоен уникальный идентификатор, согласно этому справочнику эксперты заполняют опросные листы. По мере заполнения опросных листов они вводятся в автоматизированную систему синтеза логической структуры знаний.

На основании данных экспертного опроса программное средство строит уровни дидактических единиц. Используя характеристику «уровень наследования» строится возможные последовательности изучения переходов состояний, которые задают дисциплины переходов состояний. Таким образом, обособленную последовательность действий и связанные с ней состояния назовем дисциплиной в технологическом процессе. Количество дисциплин определяет сложность освоения управления технологическим процессом. На следующем этапе определяется порядок действий оператора при переходе между состояниями. В результате этого этапа получается логическая структура знаний о технологическом процессе.

При построении структуры знаний тренажера необходимо использовать следующее правило: "предком действия может быть только состояние, а предком состояния может быть только действие".

На основании построенной структуры знаний определяется набор необходимых образовательных ресурсов для реализации программного тренажера. К ним относятся изображения рабочих устройств и контрольно-измерительной аппаратуры, в различных состояниях и их описания.

На основании логической структуры знаний строится прототип тренажера в виде набора взаимосвязанных гипертекстовых страниц. Затем, используя объектно-ориентированные средства проектирования и программирования, пишется программный тренажер. Объектно ориентированная структура знаний позволяет использовать CASE-средства для автоматизированного проектирования программного тренажера. Алгоритм представлен на рисунке .

Рассмотрим приведенный алгоритм на примере тренажера, предназначенного для изучения проведение операций с выключателями, разъединителями, отделителями и выключателями нагрузки. Согласно пункту 3 инструкции РД 153-34.0-20.505-2001 можно выделить следующие технологические процессы для программного тренажера:

Проведение операций с выключателями, разъединителями, отделителями и выключателями нагрузки. Снятие оперативного тока с приводов коммутационных аппаратов Проверка положений коммутационных аппаратов Действия с оперативной блокировкой Последовательность операций с коммутационными аппаратами присоединений линий, трансформаторов, синхронных компенсаторов и генераторов Последовательность операций при включении и отключении линий электропередачи.

В результате анализа инструкции определено, что задачи 1,2,3,4 относятся к задачам связанные со знаниями о технологическом процессе, а задачи 5,6 относятся к задачам связанным с умением и навыками. Из этого следует, что тренажер при решении 1,2,3,4 задач должен предоставить возможность изучить необходимый теоретический материал. При решении 5,6 задачи тренажер предоставляет задания связанные с изменением состояния коммутационного оборудования, присоединений и линий электропередачи.

Похожие диссертации на Математическое моделирование организационно-технологических систем и тренажеров АСУ ТП в АПК