CC BY
676
УДК 371.693.4 Дата подачи статьи: 27.10.15
DOI: 10.15827/0236-235X.113.152-159
ТРЕНАЖЕРНО-ОБУЧАЮЩИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ БОЕВОГО ПРИМЕНЕНИЯ ОРУЖИЯ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ КОРАБЛЯ
Е.Ф. Лосев, д.в.н.., профессор, losev1947@mail.ru (Филиал ВУНЦ ВМФ «ВМА», Советский просп., 82, г. Калининград, 236036, Россия); И.В. Кузнецов, к.в.н.., капитан 2-горанга, 89817190035@mail-ru
(Военный институт дополнительного профессионального образования ВУНЦ ВМФ «Военно-морская академия», Малоохтинский просп., 80/2, г. Санкт-Петербург, 195112, Россия)
Одной из важнейших задач повышения качества подготовки экипажей перспективных проектов кораблей является разработка современных учебно-тренировочных средств.
В статье обосновывается инновационный подход к решению проблемы повышения эффективности подготовки военнослужащих вновь сформированных экипажей новых проектов кораблей на основе применения тренажерно-обу-чающего комплекса, моделирующего виртуальную среду боевого применения оружия и технических средств корабля.
Авторы рассматривают различные аспекты применения таких тренажеров, выделяют положительные стороны и недостатки их использования как в учебных центрах, так и в условиях корабля, рассматривают перспективы применения и развития реализующих виртуальную среду обучения современных тренажерных комплексов, созданных в различных конструкторских и производственных организациях.
Ключевые слова: тренажер, тренажерные комплексы, технические средства обучения, алгоритм, освоение оружия, виртуальный корабль, программные средства обучения, подготовка, инновационный подход, моделирование виртуальной среды обучения, интерактивная учебная литература (инструкции).
На вооружение ВМФ России поступают корабли новых проектов с инновационной номенклатурой перспективных образцов оружия и технических средств. В связи с этим наиболее остро встал вопрос о профессиональной подготовке кадров, обслуживающих эту сложную технику, и о поддержании их профессиональных навыков на достаточно высоком уровне.
Освоение вооружения затрудняется из-за отсутствия профессионально разработанной учебно-методической литературы на самых разнообразных носителях информации, доступной для самостоятельного изучения личным составом новых образцов вооружения. Это обстоятельство и многое другое заставляют искать инновационные подходы к подготовке личного состава новых проектов надводных кораблей ВМФ.
При освоении самых перспективных образцов вооружения, в том числе и находящихся в опытной эксплуатации, естественно, повышаются требования к военнослужащим-специалистам, прежде всего направленные на совершенствование профессиональных навыков и снижение аварийности в процессе освоения вооружения и его эксплуатации.
Поэтому сегодня необходимо не только совершенствовать методику обучения, но и обеспечивать дальнейшую интенсификацию учебного процесса. Одним из направлений является внедрение в военное образование наиболее современных и перспективных технических средств обучения.
По мнению авторов, этого можно достичь путем широкого внедрения современных тренажеров, способных моделировать разнообразные процессы
обучения, создавая виртуальную среду обучения, максимально приближенную к реальности, на основе широкого использования передового педагогического опыта.
В процессе обучения тренажерно-обучающий комплекс может снизить эксплуатационную нагрузку на реальный образец вооружения (дорогостоящий элемент корабля, поддерживающий реальную боевую готовность) и вероятность возникновения ошибок личного состава при проведении учений и тренировок по специальности, увеличится его межремонтный ресурс.
Сегодня многие коммерческие предприятия предлагают самые разнообразные образцы тренажерной техники. Впервые в отечественном тренажеростроении ЦМКБ «Алмаз» (г. Санкт-Петербург) с целью безаварийной эксплуатации проектируемых кораблей разработало опытный образец комплексного компьютерного тренажера, в котором удалось реализовать концепцию электронного корабля [1] (рис. 1).
В тренажере был реализован принципиально новый подход к созданию ПО учебных и тренажерных программ.
Кроме этого, в ЦМКБ «Алмаз» разработан тренажер для подготовки экипажа базового тральщика проекта 12700 ККТ-12700 (рис. 2).
На данных тренажерах проведены тренировки с вновь сформированными экипажами кораблей.
В связи с тем, что тренажеры такого класса разрабатывались впервые, они имели определенные недостатки, требовались доработка и устранение замечаний, появившихся в ходе эксплуатации.
Рис. 1. Комплексный компьютерный тренажер Fig. 1. A complex computer simulator
С прекращением финансирования тренажеры остались в статусе опытного образца.
Компания «ТРАНЗАС» (г. Санкт-Петербург) разработала экспортный вариант тренажера «Лагуна», предназначенный для подготовки боевых
расчетов. С помощью данного тренажера военные моряки могут обучаться кораблевождению, обеспечению навигационной безопасности плавания, управлению кораблем при боевом применении и эксплуатации ракетно-артиллерийского, минного, радиотехнического вооружения, управлению и эксплуатации главной энергетической установки, электроэнергетической системы корабля и общекорабельных систем, а также обеспечению взлета и посадки корабельного вертолета (рис. 3) [2].
Все перечисленные тренажеры, на взгляд авторов, можно отнести к специализированным тренажерам, которые могут служить фундаментом для разработки тренажеров типа виртуального корабля.
Таким образом, наиболее перспективным средством подготовки военно-морских специалистов является использование тренажерно-обучающих комплексов, моделирующих виртуальную реальность боевого применения оружия и технических средств корабля «Виртуальный корабль», позволяющих уменьшить временные затраты на подготовку личного состава и на основе современных технологий имитации моделировать необходимую виртуальную среду обучения боевого применения оружия и технических средств корабля, максимально приближенную к реальности.
Кроме этого, он должен одновременно включать в себя возможности специализированного тактического комплексного тренажера.
Рис. 3. Комплексный тренажер «Лагуна» Fig. 3. "Laguna" complex computer
Примерная модель комплексного тренажера представлена на рисунке 4.
Такой тренажер должен состоять из отдельных модулей для каждого автоматизированного рабочего места обучающегося.
Каждый модуль концептуально соответствует реальной боевой части под конкретную серию проекта корабля. Таким образом, предоставляется возможность реализовать принцип теории подобия, крайне необходимый для учебно-тренировочных средств подготовки экипажей надводных кораблей.
Модули должны быть макетного типа и максимально соответствовать реальным образцам боевой техники (рис. 5). Алгоритм подготовки на трена-жерно-моделирующем комплексе показан на рисунке 6.
Подготовку экипажа на таком тренажерно-мо-делирующем комплексе концептуально можно представить в виде информационно-функциональной модели (рис. 6).
В соответствии с этой моделью подготовка операторов начинается с проверки начального или остаточного уровня подготовки, в зависимости от которого происходит распределение обучаемых на предтренажерную подготовку или тренаж, поэтому в модели предусмотрены [3]:
- квалификационный блок, содержащий требования руководящих документов к уровню подго-
товки обучаемых по этапам обучения (что должен знать, уметь, какой иметь навык) [4];
- автоматизированные рабочие места пред-тренажерного обучения, по сути являющиеся компьютерно-обучающим классом, оборудованным обучающими курсами и программами с элементами визуализации, анимации, позволяющими быстрее и качественнее усваивать учебный материал [5];
- автоматизированные рабочие места тренажерной подготовки, на которых отрабатываются умения и навыки операторов за счет уже разработанных виртуальных сценариев, тематики, учебных вопросов и планов-графиков учебных мероприятий [6].
Процесс тренажа происходит до тех пор, пока обучаемые не достигнут заданного руководителем обучения уровня подготовки.
Для измерения уровня подготовленности обучающихся предусмотрен квалиметрический блок, в котором происходит сравнение фактического уровня подготовки с задаваемыми стандартами или нормативами [7]. Если обучающий не достигает заданного уровня подготовки, он возвращается на предыдущий уровень. Подготовка будет проходить до тех пор, пока обучаемый не достигнет уровня, соответствующего квалификационным требованиям [8].
С целью управления процессом подготовки предусмотрено автоматизированное рабочее место руководителя, основу которого составляет моделирующее устройство [9]. С его помощью осуществляется проектирование виртуальной среды обучения, в состав которого входят редактор сценариев,
средство преобразования реальной среды в виртуальную среду обучения и архив БД сценариев тренировок и различных вводных.
Для функционирования модели были определены все необходимые связи между блоками, а также их внутреннее взаимодействие.
Рис. 4. Предполагаемая схема модульного состава комплексного тренажера Fig. 4. A supposed scheme of a complex computer module ctructure
Рис. 5. АРМобучающихся макетного типа Fig. 5. Dummy automated work places for trainees
Модель позволяет реализовать следующие возможности обучения:
- готовить экипаж к выполнению не только специальных задач, но и задач боевой службы под
заданные условия боевого применения оружия и технических средств корабля;
- снизить эксплуатационную нагрузку за счет переноса основной части тренировок с материальной части на тренажерно-обучающие комплексы;
- объективно определять качество и уровень подготовки обучающихся;
- обогащать тренажерный блок новыми сценариями, полученными в результате выполнения практических артиллерийских стрельб, в том числе и в период нахождения корабля на боевой службе.
Стоит отметить, что в настоящее время в ВМФ РФ для подготовки по специальности личного состава используется непосредственно боевая техника, что приводит к снижению ее боевого ресурса, к дополнительным затратам на ремонт, а значит, к увеличению эксплуатационных затрат в целом, в том числе и к росту рисков аварийности боевой техники при проведении тренировок или одиночных учений [5].
Использование же комплексного тренажера, моделирующего виртуальную реальность боевого
■а sa ев
S Й
H
U
U § «
^ о
а о
п и
О! £
4 ^ о , ва .а
0 н И ев ^ S а « № Я
1 £
5 2 ев Ч S3 в
о ч Ю о £ H
J(=r
ï ï M
я w
IÎ ^
h- ® U § ев В ев H m
Начало подготовки
Банк тестовых заданий
Проверка начального уровня подготовки
Знать
^Цикл пред-^ тренажерной .подготовки
Знать
/ Цикл | тренажерной \ подготовки
Уметь, иметь навык
Допуск к самостоятельному исполнению должности
Рис. 6. Алгоритм подготовки Fig. 6. Training algorithm
применения оружия и технических средств корабля при обучении личного состава, в сравнении с тренировками непосредственно на боевой технике позволяет без снижения качества подготовки следующее.
Во-первых, максимально приблизить условия выполнения учебных задач к реальным условиям учебно-боевой обстановки, программировать различные варианты развития эпизодов ситуационных задач. Следует отметить, что грамотное применение тренажеров ни в коей мере не предполагает замену практической работы обучающихся на боевой технике, а только дополняет и расширяет возможности обучения и поддержания уровня приобретенных навыков.
В-вторых, в самом принципе формирования модели подготовки различных специалистов на тренажерных средствах заложена возможность объективной оценки, таким образом руководителю выдается объективная оценка, вычисленная в счетно-решающем устройстве тренажера. Получить аналогичные данные при традиционной подготовке в большинстве случаев не удается [10].
В-третьих, можно имитировать любую боевую среду применения оружия в виртуальную информацию, позволяющую усложнять или упрощать среду, изменять параметры процесса, масштаб времени, вводить аварийные ситуации, многократно возвращаться к повторению нужного эпизода и разучивать его по частям, автоматически получать
объективную оценку знаний, контролировать процесс обучения, разбирать ошибки или поощрять действия обучаемых в ходе тренировки.
В-четвертых, модульный принцип построения позволит
- изменять конфигурацию комплекса, а при необходимости наращивать ее состав и возможности;
- реализовать соответствие рабочих мест обучаемых реальным образцам технических средств и оборудовать рабочие места средствами внутритре-нажерной связи;
- реализовать возможность отработки совместных действий как в одиночном порядке, так и в составе группы кораблей, в том числе и при отработке действий по контртеррористической деятельности и борьбе с пиратством;
- реализовать размещение тренажерной техники в помещениях аналогично размещению соответствующих образцов на корабле;
- реализовать возможность постановки учебной задачи и изучения тактических свойств корабля и возможностей его боевого применения в условиях смоделированной тактической обстановки, проведения разбора занятия в отдельном специально оборудованном помещении;
- реализовать работу в трех основных режимах: комплексном (подготовка экипажа), групповом (подготовка расчета) и автономном (подготовка одного оператора).
Сведения о характере подготовки по мере необходимости могут оперативно выводиться на интерфейс руководителя в виде соответствующего текста или графиков, существенно повышающих удобство восприятия достигнутых результатов личным составом огневых расчетов.
Кроме этого, тренажерно-моделирующий комплекс можно использовать в качестве не только обучающей системы, но и учебно-консультирующего средства, то есть, не прибегая к эксплуатационной документации, получать информацию о структуре и функционировании комплекса, об объеме и порядке техобслуживания, диагностировании неисправностей и т.д.
По мнению авторов, с целью сокращения временных затрат разработка тренажеров должна проводиться в соответствии с принципом сквозного жизненного цикла (то есть одновременно с разработкой проектной документации на корабль и разработкой ПО встроенных в корабельную технику режимов применения вооружения, обучения и тренировки) и осуществляться предприятиями-изготовителями соответствующих систем вооружения.
По материалам открытой печати можно предположить, что стоимость тренировок и учений на отечественных тренажерных средствах на два порядка ниже по сравнению с учебными мероприятиями в
море и на боевой технике. В целом затраты на подготовку личного состава при использовании тренажеров снижаются в 5 раз по сравнению с затратами на обучение традиционными методами. Это объясняется высокой стоимостью ресурса военно-морской техники и ее эксплуатации, а также необходимостью ее массированного использования на учениях, когда расходуются большие материальные средства.
С целью оптимизации обучения и экономии денежных средств целесообразно данные тренажеры производить на базе конкретного проекта корабля с технологической возможностью загрузки ПО с рабочего места руководителя подготовки.
Все это позволяет сделать вывод о том, что использование тренажерно-моделирующего комплекса совместно с развитием инновационных (прогрессивных) форм подготовки корабельных специалистов позволяет перенести большую часть тренировок и учений с боевой техники на тренажеры. Конечно, применение таких тренажеров ни в коей мере не предполагает замену практической работы обучаемых на боевой технике, а только дополняет и расширяет возможности обучения и поддержания уровня приобретенных навыков.
На взгляд авторов, тренажерно-моделирующий комплекс как интегрированная логистическая поддержка процесса боевой подготовки личного состава корабля, моделируя виртуальную реальность боевого применения оружия и технических средств, должен обеспечить качественно новый (инновационный) подход к подготовке корабельных специалистов различного уровня.
Литература
1. Оружие и технологии России. XXI век. Энциклопедия. Т. 18. Тренажеры и технические средства обучения. М.: Оружие и технологии, 2009. 623 с.
2. Transas Guideline to the new. IHO & IEC ECDIS Standards. Next generation ECDIS from Transas. URL: http://www. transas.ru/Media/Default/Downloads/ECDIS/Guideline_to_the_ new_ECDIS_Standards.pdf (дата обращения: 20.10.2015).
3. Кобзев В.В. Методы создания технических средств обучения корабельных операторов. СПб: Изд-во НПО «Аврора», 2005. 150 с.
4. Вавилова Н.И. Модели и алгоритмы автоматизированного проектирования макетов сцен мультимедиа тренажеров. Тверь, 2002. 164 с.
5. Бобрович В.Ю. Учебно-методическое обеспечение понятийных тренажеров // Системы управления и обработки информации. 2004. Вып. 8. С. 171-175.
6. Захаров В.Г. Учебно-тренировочные средства ВМФ: страницы истории и перспективы развития // Вестн. фонда «Кораблестроение». 2006. № 2. С. 63-70.
7. Дикарев В.А. Автоматизация тренажерной подготовки операторов радиоэлектронных объектов. М.: Радиотехника, 2002. 167 с.
8. Ралль В.Ю. Тренажеры и имитаторы ВМФ. Л.: Воениз-дат, 1963. 159 с.
9. Амусин Б., Лосев Е. Летающие роботы // Армейский сборник. 2002. № 2. С. 38-41.
10. Булавчик В.Г. Обучение специалистов ВМФ на тренажерных средствах. Л.: Воениздат, 1992. 157 с.
DOI: 10.15827/0236-235X.113.152-159 Received 27.10.15
A SIMULATOR TRAINING SYSTEM FOR MODELING A VIRTUAL REALITY WITH COMBAT EMPLOYMENT OF WEAPONS AND SHIP EQUIPMENT
Losev E.F., Dr.Sc. (Military), Professor, losev1947@mail.ru (Military Sciency and Education Centre of the Navy "Naval Academy named after the Soviet Union Fleet Admiral N.G. Kuznetsov" (Kaliningrad branch)), Sovetsky Ave. 82, Kaliningrad, 236036, Russian Federation);
Kuznetsov I.V., Ph.D. (Military), captain 2strang, 89817190035@mail.ru (Military Institute of Continuing Professional Education of the VUNTS Navy "Naval Academy", Malookhtinsky Ave. 80/2, St. Petersburg, 195112, Russian Federation)
Abstract. The development of modern training facilities is one of the most important tasks in improving the quality of the crew training for future ship projects.
The article explains the innovative approach to solving the problem of increasing the efficiency of training service members of newly formed crews of new ship projects based on using a simulator training system, which models a virtual reality with combat employment of weapons and ship equipment.
The authors examine the various aspects of applicating such simulators, emphasize advantages and disadvantages of using them both in training centers and in ship conditions. The article deals with the prospects of using and developing modern simulator training systems (created in a variety of design and production organizations) that implement virtual learning environment.
Keywords: simulator, simulator training systems, technical teaching aids, algorithm, weapon assimilation, virtual ship, software training, training, innovative approach, modeling of virtual learning environment, interactive educational literature (manuals).
References
1. Oruzhie i tekhnologii Rossii. XXI vek. Tom XVIII. Trenazhery i tekhnicheskie sredstva obucheniya [Encyclopedia "Russia's Arms and Technologies. The XXI Century Encyclopedia". Vol. 18 "Trainers and Training Facilities"]. Moscow, Oruzhie i tekhnologii Publ., 2009, 623 p.
2. Transas Guideline to the new. IHO & IEC ECDIS Standards. Next generation ECDIS from Transas. Available at: http://www.transas.ru/Media/Default/Downloads/ECDIS/Guideline_to_the_new_ECDIS_Standards.pdf (accessed October 20, 2015).
3. Kobzev V.V. Metody sozdaniya tekhnicheskikh sredstv obucheniya korabelnykh operatorov [Design Technique of Training Facilities for Ship Operators]. St. Petrsburg, NPO "Avrora" Publ., 2005, 150 p.
4. Vavilova N.I. Modeli i algoritmy avtomatizirovannogo proektirovaniya maketov stsen multimedia trena-zherov [Models and Algorithms of Automated Projecting Model Stages of Multimedia Simulators]. Tver, 2002.
5. Bobrovich V.Yu. Methodological support of intelligent simulators. Sistemy upravleniya i obrabotki infor-matsii [Information Processing and Control Systems]. St. Petrsburg, NPO "Avrora" Publ., 2004, iss. 8.
6. Zakharov V.G. Naval training equipment: history and prospects. Vestn. fonda "Korablestroenie" [The Bulletin of the Fund "Shipbuilding"]. 2006, no. 2, pp. 63-70 (in Russ.).
7. Dikarev V.A. Avtomatizatsiya trenazhernoy podgotovki operatorov radioelektronnykh obektov [Training Automation for Operators of Radioelectronic Objects]. Moscow, Radiotekhnika Publ., 2002, 167 p.
8. Rall V.Yu. Trenazhery i imitatory VMF [Naval Trainers and Simulators]. Leningrad, Voenizdat Publ., 1963, 159 p.
9. Amusin B., Losev E. Flying robots. Armeysky sbornik [Military Collection]. 2002, no. 2, pp. 38-41.
10. Bulavchik V.G. Obuchenie spetsialistov VMFna trenazhernykh sredstvakh [Simulators for Training Naval Specialists]. Leningrad, Voenizdat Publ., 1992, 157 p.
