Исходными данными для начала работы системы «виртуального мира» являются:
- тип управляемого рассредоточенного объекта (состав, связи, иерархия и т.п.);
- начальные условия (укомплектованность техникой и операторами, наличие инструментальных средств обеспечения деятельности операторов, квалификация операторов, условия внешней среды, начальная ситуация);
- частная цель функционирования управляемого рассредоточенного объекта (УРО) в ходе учений;
- параметры создания нештатных ситуаций (время, количество, сложность, условия);
- условия смены общей обстановки;
- условия окончания процесса обучения (время, достижение цели, создание аварийной ситуации и т.п.).
Кроме того, необходимо учитывать - будет ли оператор работать один или в составе группы. Групповая работа в ходе учений потребует учета действий всех членов группы при моделировании общей обстановки. В случае если кто-то из членов группы прекращает процесс работы, система «виртуального мира» должна заменить его без внесения отрицательных воздействий на остальных членов группы [4].
Рис.1. Алгоритм функционирования СВМ
Схема алгоритма функционирования системы «виртуального мира» представлена на рисунке 1. Синтезированный алгоритм функционирования системы «виртуального мира» (СВМ) описывает все этапы работы оператора в ходе учений. Совокупность этапов можно представить тройкой
ЕУРО=<ЕТ, ЕШС, ЕНС>,
где ЕУРО - необходимый объем работы оператора в ходе учений; ЕТ - необходимый объем теоретического материала, необходимого для работы оператора; ЕШС - необходимый объем освоения оператором работы в составе УРО при условии функционирования УРО в штатных ситуациях; ЕНС - необходимый объем освоения оператором работы в составе УРО при условии функционирования УРО в нештатных ситуациях.
Первым этапом является теоретическое освоение УРО, в ходе которого оператор усваивает принципы работы, взаимодействие с подсистемами УРО.
Итогом данного этапа является формирование модели оператора и передачи ее в СВМ на основе тестирования. Данная модель является главным элементом при формировании практических задач.
Этап практической работы оператора в ходе учений состоит из двух частей: работы в штатных и нештатных ситуациях. Причем этап не является замкнутым. При несоответствии оператора уровню поставленной задачи он может быть возвращен к изучению теоретического материала.
Таким образом, алгоритм функционирования СВМ включает в себя все этапы обучения оператора в ходе учений, является гибким и адаптивным к начальному уровню его квалификации [5]. Для его реализации необходимо эффективное взаимодействие систем различного назначения в рамках единой автоматизированной системы управления учениями (АСУУ), представленной на рисунке 2.
Основными подсистемами автоматизированной системы управления учениями являются: управляющая система высшего уровня (УСВУ), которая состоит из руководства учениями (РУ) и средств управления в составе АРМ; подсистема освоения теоретического материала и входного тестирования; система «виртуального мира».
Рассмотрим состав и основные функции составных частей системы.
База моделей УРО (БМ УРО) содержит как законченные модели конкретных УРО, а также отдельные элементы для динамического моделирования подобных объектов. База моделей штатных ситуаций (БМШС) содержит перечень и алгоритмы функционирования объектов в штатных ситуациях, а база моделей нештатных ситуаций (БМНС) - алгоритмы функционирования объектов в нештатных ситуациях и набор неисправностей для моделирования случайной ситуации.
Рис.2. Взаимодействие систем различного назначения в рамках единой АСУУ
Общая обстановка моделируется в программном модуле моделирования общей обстановки (ПММОО). Модель создается на основе команд и информации от УСВУ и (или) на базе заранее выработанного плана учений. Для моделирования частной ситуации используется программный модуль моделирования частной ситуации (ПММЧС). Вся необходимая для обучаемых информация отображается в системах отображения информации АРМ, число которых равно количеству операторов, участвующих в учениях.
Тестирование операторов производится с помощью программного модуля тестирования (ПМТ). Отображение информации о действиях операторов в удобный для анализа вид производится в программном модуле обработки информации (ПМОИ).
Основная «интеллектуальная» работа в АСУУ производится в трех подсистемах. Первая из них - система теоретического материала (СТМ), основной функцией которой является предъявление операторам необходимого материала из своей базы знаний (БЗСТМ).
Вторая система - система анализа деятельности (САД). На нее возложены функции построения модели оператора и анализа его текущей деятельности на основе сравнения динамики модели с реальными действиями оператора. САД функционирует совместно со своей базой знаний (БЗСАД).
Третья система - система изменения переменных (СИП). Она является основной при моделировании динамики «виртуального мира» оператора и предназначена для изменения управляемых и неуправляемых переменных в зависимости от алгоритма функционирования модели УРО и результатов деятельности операторов. СИП работает на основе информации, получаемой от САД (изменяет управляемые переменные) и информации своей базы знаний (БЗСИП), которая связана через ПММОО с БЗ УРО, БМШС, БМНС и УСВУ (изменяет неуправляемые переменные).
Принятая за основу система решения проблем [3] структурно и функционально включена в СВМ. Ее функции реализуются следующими компонентами комплекса:
- фон проблемы - это УРО;
- объект проблемы - ПУ УРО, включая органы управления и инструментальные средства, с помощью которых оператор может изменять состояние УРО;
- информационная подсистема - программные модули тестирования и обработки информации;
- подсистема принятия решения - в первую очередь, это система изменения переменных и, в частности, система анализа деятельности, а также система теоретического материала [2];
- подсистема памяти и логики - в СВМ ее функции выполняют базы моделей и знаний (функция памяти), а также система анализа деятельности и программный модуль тестирования (функция логики);
- подсистема диагностики и управления - функцию диагностики выполняют программный модуль тестирования и система анализа деятельности, а функцию управления - системы изменения переменных и теоретического материала;
- подсистема эвристики реализована в системе анализа деятельности.
В свою очередь, подсистемы, программные модули и базы представляют собой компоненты следующих инструментальных составных частей системы: диалоговой системы, системы поддержки принятия решения и экспертной системы, составляющих физическую основу СВМ [1].
Таким образом, применение СВМ, реализующего на практике метод построения «виртуального мира» оператора, позволяет ему работать в обстановке взаимодействия УРО с «зависимыми» системами, на любой должности за ограниченное время при наличии широкого спектра возможных ситуаций. Особо стоит отметить, что работа может производиться как индивидуально, так и в составе группы, что позволяет отрабатывать не только индивидуальные умения и навыки, но и взаимодействие в коллективе, как при нормальной работе, так и в нештатных ситуациях. Кроме того, в СВМ возможно моделирование «человеческого фактора», т.е. ошибок других операторов. Это обстоятельство особенно важно в современных условиях, когда уровень квалификации операторов довольно трудно поддерживать на высоком уровне.
Рецензенты:
Душкин А.В., д.т.н., доцент кафедры управления и информационно-технического обеспечения ФКОУ ВПО Воронежский институт ФСИН России, г. Воронеж;
Работкина О.Е., д.т.н., доцент, профессор кафедры гражданской защиты ФГБОУ ВПО Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж.