CC BY
24
УДК 622.271
С. В. Корни. 1коп
ТРУДЫ ПРОФЕССОРА В. С. ХОХРЯКОВА В ОБЛАСТИ ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРС)ВАНИЯ КАК БАЗА ДЛЯ СОВРЕМЕННОЙ ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ ГОРНОГО ПРОФИЛЯ
Современные условия хозяйственной деятельности горных предприятий выдвигают повышенные требования к комплексной подготовке специалистов горного профиля, которая уже немыслима без органической связи изучаемых ими технологических и экономических дисциплин, сочетающихся с получением устойчивых навыков использования будущими инженерами средств вычислительной техники.
Удовлетворение требована й горной промышленности в этой области прежде всего предполагает наличие теоретической базы, систематизирующей и увязывающей указанные отрасли знаний в единое целое, а также подготовленных научных и педагогических кадров, что немыслимо без долгой упорной предварительной работы и творческого осмысления накопленного опыта.
В этом аспекте практически неоценим вклад заслуженного деятеля науки и техники РСФСР, лауреата Государственной премии СССР, почетного члена Академии естественных наук РСФСР профессора В. С. Хохрякова.
За 50 лет творческой деятельности им издано 220 печатных трудов, в числе которых 12 учебников и учебных пособий: 3 издания учебника для вузов по проектированию карьеров. 5 изданий учебника ятя техникумов по открытой разработке, учебные пособия по автоматизированному проектированию и планированию открытых горных работ, по оценке инвестиционных проектов открытой разработки, по гсоинформатнкс горного производства. 5 монографий и брошюр по карьерному транспорту, технологии горных работ, истории горного производства, свыше 120 научных статен. Многие публикации В. С. Хохрякова были подготовлены с участием его учеников, исполнителей научно-исследовательских работ, коллег по кафедре и из родственных вузов, из НИИ и проектных институтов, а также специалистов горных предприятий, которые указывались как соавторы или были отмечены автором с благодарностью в качестве принимавших участие в подготовке учебников и монографий к изданию.
Наибольшая часть публикаций В. С. Хохрякова (в хронологическом порядке) посвящена карьерному транспорту, технологии и проектированию открытых горных рабо . эконом и ко-математическому моделированию и оптимизации горных разработок, компьютеризации горного производства. геоинформатике и истории горного дела.
Исследования в области создания экономико-математических методов опенки технических решений и оптимизации параметров открытых горных работ выполнялись В. С. Хохряковым уже в 1956-1957 гг.. когда по заданию Технического управления Минцветмета СССР разрабатывалась методика оценки экономической эффективности сокращения сроков строительства карьеров за счет применения автомобильного транспорта. Созданный на базе этих разработок метод экономической оптимизации, количественно учитывающий фактор времени и технического прогресса, послужил основой для докторской диссертации, посвященной технико-экономическому обоснованию возможности и необходимости отработ ки мощных глубоких карьеров этапами. В качестве инструмента оценки использовались методы дисконтирования разновременных затрат и прибылей. приведенных к единому моменту времени. - новые по тем временам и само собой разумеющиеся и использующиеся сейчас при анализе инвестиций во всех отраслях промышленности.
Сформулированный автором метод получил освещение в значительном количестве трудов, основные из которых: «К вопросу экономической оценки открытой разработки месторождений но очередям» (Известия вузов. Горный журнал, 1962. X® 3), «Учет разновременности затрат при открытой разработке месторождений» (Известия вузов. Горный журнал. 1962. X? 7). «Показатели
технического прогресса на карьерах СССР» (Известия вузов. Горный журнал. 1963. Л'» 6), «Экономическая оценка вариантов открытой разработки с учетом фактора времени» (учебное пособие для студентов, СГИ, 1969), «Проектирование оптимальных вариантов открытой разработки слож-ноструктурных месторождений с использованием ЭВМ» (Труды XIII Международного конгресса «АРСОМ». Клаусталь (ФРГ), 1975), «Отраслевая инструкция экономической эффективности капитальных вложений в угольной промышленности» (ЦНИЭИуголь. М., 1975)-были приняты многими исследователями и практическими работниками как методическая основа для оптимизации главных параметров карьеров.
Появление в начале 60-х годов электронно-вычислительных машин и настоятельная необходимость их использования для решения сложных задач открытых горных работ, прежде всего характеризующихся трудоемкостью и многовариантностью горно-геометрических расчетов при разработке сложноструктурных месторождений, потребовали исследований и создания теоретических основ систем автоматизированного проектирования (САПР) открытых горных работ. Не для многих было очевидным, что развитие теории и практики проектирования и планирования горных работ, прежде всего, предполагает использование вычислительной техники, экономическая эффективность применения которой в то время была еще не доказана. Именно в то время и в течение последующих двух десятилетий разноплановые труды В. С. Хохрякова посвящены развитию теории моделирования и внедрения ЭВМ в разнообразные инженерные, технико-экономические расчеты. Основополагающими с этой точки зрения являются такие статьи, монографии и учебные пособия, как: «Технико-экономические основы создания математической модели карьера» (Известия вузов. Горный журнал. 1963. № 11), «Аналитическое исследование режима горных работ карьера с применением вычислительных машин» (Известия вузов. Горный журнал. 1964. № 1), «Проблемы внедрения электронной вычислительной техники в практик)' проектирования карьеров» (Известия вузов. Горный журнал. 1973. № 6), «Сборник программ по математическому обеспечению проектирования оптимальных вариантов открытой разработки с помощью ЭВМ Минск-22» (I{ветметинформация, 1974), «Экономико-математическое моделирование на ЭВМ ЕС-1020 открытой разработки сложнострукту рных месторождений» (Труды Международного конгресса 1$01Ш-78. Вроцлав. 1978) и многие другие.
Сформированная научная база позволила создать в конце 60-х - начале 70-х годов в Свердловском горном институте при непосредственном участии и под научным руководством В. С. Хохрякова отраслевую исследовательскую лабораторию технологии, механизации и экономики глубоких карьеров, финансируему ю Министерством цветной металлургии. Основной задачей вновь созданной лаборатории являлось использование экономико-математических методов и моделирования для решения задач горного производства. Уже в то время для нужд промышленности и проектных институтов в лаборатории были созданы первые программы по моделированию месторождений и горно-геометрическому анализу карьерных полей, что позволило выполнять расчеты для обоснования эффективности отработки Удоканского и Волкове кого меднорудных месторождений. Для комбината «Ураласбест», строящегося в то время комбината «Эрдэнэт» (Монголия), а также Качканарского и Коршуновского ГОКов и др. выполнялись исследования по обоснованию производственной мощности и очередности отработки их карьеров, основанные на создании их информационных математических моделей. Указанные работы неразрывно связаны с именами Яшкина А. 3., Шелеста А. Т., Церенщикова П. Т., Саканцева Г. Г., Кораблева В. С., которые под руководством В. С. Хохрякова создали основные методические принципы применения вычислительной техники и экономико-математического анализа при автоматизированном обосновании главных параметров открытой разработки. Накопленный научный опыт нашел свое отражение в труде «Экономико-математическое моделирование и проектирование карьеров» (Авторы: Хохряков В. С., Саканцев Г. Г., Яшчин А. 3. и др. М.: Недра, 1977. 12,5 п. л.). Эта книга явилась как бы правовой основой для начала большого этапа - создания методической базы для обучения студентов применению вычислительной техники и моделирования при решении задач горного производства.
К середине 70-х годов в разных отраслях промышленности начали появляться первые элементы систем автоматизированного проектирования (САПР) различного целевого назначения,
поэтому Министерством высшего и среднего специального образования РСФС Р была создана Программа работ по созданию учебных систем автоматизированного проектирования (САПР), предусматривающая наряду с созданием промышленных прикладных программных средств подготовку научно-методической и кадровой основы для формирования специалистов - пользователей САПР. Поэтому в 1975 г. кафедра разработки месторождений открытым способом, имеющая опыт использования первых ЭВМ (Урал-1, НЛИРИ-К. Минск-22, Минск-32), была определена головной по горной секции программы СА11Р Минвуза РСФСР. Горную секцию программы СА11Р возглавил В. С. Хохряков, назначенный ее главным конструктором.
Для отработки методики преподавания, выработки общих принципов подготовки специалистов нового уровня, а также разработки и внедрения в у чебный процесс учебных и прикладных программ параллельно с действующей лабораторией технологии, механизации и экономики глубоких карьеров в Свердловском горном институте был создан госбюджетный отдел САПР. Два параллельно работающих научных подразделения удачно взаимодействовали между собой: исследовательская лаборатория создавала новые прикладные разработки, лучшие из которых, иногда в адаптированном виде, госбюджетный отдел осваивал и включал в создаваемую учебную САПР. Значительный вклад в развитие госбюджетных исследований и методики применения вычислительной техники при подготовке специалистов внесли Неволин Г. А., Андрейчик В. В.. Бра-верман Б. А., Печорина М. Д.. Семенова А. С., Знаменская П. М.. Пекарский В. С. и многие другие инженеры и научные работники. Усилия большого коллектива исследователей и преподавателей позволили, начиная с 1980 г. начать в Свердловском горном институте подготовку горных инженеров-пользователей САПР, которые обучались по уникальному для того гериода индивидуальному учебному плану, утвержденному в 1983 г., явившемуся в некоторой степени прообразом современного. Первым учебным пособием, обеспечивающим подготовку таких специалистов. стало «Автоматизированное проектирование карьеров» (М.: Недра, 1985) под общей редакцией В. С. Хохрякова.
Одновременно в течение 70-80-х годов проводилось значительное количество всесоюзных, республиканских и региональных нгучно-практичсских конференций и семинаров, посвященных проблеме автоматизации проектирования и планирования горных работ, одним из организаторов. идейных вдохновителей и непременным участником которых являлся В. С. Хохряков. Коллективный опыт ученых позволил выработать общую стратегию развития САПР, определить приоритетные направления научных исследований в области компьютеризации инжегерных расчетов. развить перспективные идеи. Существенный вклад в становление и развитие данного направления внесен такими исследователями, как И. Б. Табакман, Д. Г. Букейханов, А. Ф. Цеховой. В. В. Квитка. А. С. Танайно. С. Д. Коробов, М. П. Сивков. А. Г. Протосеня, В. М. Кисляк, А. Д. Прудовский. Левин Е. Л., и многими другими.
Одной из значительных вех в развитии теории автоматизированного проектирования явился коллективный труд исследователей всей страны - «Методические рекомендации по созданию программного обеспечения САПР-карьер» (М.: ИПКОП АН СССР. 1983). изданные Академией наук СССР (руководители: В. С. Хохряков. Б. А. Симкин). Особенностью и главной идеей этой работы является утверждение факта возможности накопления данных о месторождении и горных работах и автоматизированного построения на их основе соответствующих моделей определенной конструкции и формата. «Методические рекомендации...» не только впервые сформулировали правила и принципы построения математических моделей горного производства, но и показали возможные пути унифицированного использования ранее разработанного информационного обеспечения для решения разнообразных задач. Суть предложенных конструкций моделей месторождения, а также принципов компьютерного подсчета запасов и теку щих объемов горной массы используется у нас в стране до сих пор. Изложенные принципы легли в основу развития геоинформационного моделирования месторождений и их разработки. Аналогичная идеслогия автоматизированных расчетов и методов построения горно-геометрических моделей заложена и в основу современных зарубежных программных комплексов.
Развитие научных исследований потребовало расширенной подготовки научных кадров высшей квалификации, поэтому при Свердловском горном институте был организован специали-
зированный диссертационный совет под председательством В. С. Хохрякова и открыта аспирантура по специальностям: 05.13.12 - «Системы автоматизированного проектирования (в промышленности)» и 05.13.16 - «Применение вычислительной техники, математического моделирования и математических методов в научных исследованиях (технические науки)». Одновременно с этим по соответствующей государственной программе осуществлялась целевая подготовка молодых специалистов горного профиля, основой которой явился программно-методический комплекс «Учебная САПР-карьер», первая очередь которого была сдана в эксплуатацию в 1986 г. и расширялась вплоть до начала 90-х годов. Программное обеспечение, включенное в учебную САПР-карьера, охвагывало практически все читаемые горные дисциплины, а его освоение было основано на принципе непрерывности компьютерной и технологической подготовки. В соответствии с этим принципом теоретические основы, полученные при изучении дисциплин горного профиля, закреплялись и расширялись при изучении дисциплин компьютерной подготовки.
В результате этих работ сформировалось новое научное направление - «Геоинформатика горного производства». Впервые эта проблема была представлена в докладе В. С. Хохрякова «Гсо-информационный метод математического моделирования» (Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. СО АН СССР. 1986. Л« 5), представленном автором на семинаре «Оптимизация открытых горных работ» в И1Д СО Al I СССР, а также в работах «Основы информационного обеспечения САПР горного производства» (Известия вузов. Горный журнал. 1986. № 1), «Геоинформатика - метод математического моделирования в САПР горного производства» (Проектирование разработки месторождений. Л.: ЛГИ, 1986). Развитие проблемы САПР и основные положения геоинформационных при шипов моделирования месторождений и их открытой разработки нашли отражение в исследованиях и кандидатских диссертациях учеников В. С. Хохрякова - Андрейчика В. В., Каплана В. М., Старикова А. Д., Ребрина Е. Ю., Вернера А. М., Риги-на Е. Ю., Старикова А. И., серии статей и докладов на конференциях, а также докторских диссертациях Аленичева В. М., Корнилкова С. В., Леля Ю. И. Совокупность выполненных исследований позволила разработать основы положений геоннформацнонного моделирования сложных при-родно-технологических объектов, в том числе открытых горных работ. Авторским коллективом разработаны ч«етодика и комплекс программного обеспечения по геоинформацнонному моделированию месторождений, рабочей зоны карьеров, отвалов, транспортных коммуникаций и др. Результаты исследований используются в практике работы ОАО «Ураласбест», «Сафьяновская медь», «Уралгнпроруда» и ряда других предприятий Урала. Выпущено второе издание учебного пособия «Введение в геоинформатику горного производства» (Екатеринбург: УГГГА, 2001), позволяющее осуществлять расширенную профессиональную подготовку магистрантов в области практического применения компьютерных технологий в инженерных расчетах и исследованиях и обеспечивающее чтение лекций по дисциплине «Геоннформатика в горной промышленности». Изменившиеся экономические условия потребовали пересмотра действовавших в 80-х годах официальных методик экономической оценки инженерных решений, поэтому под руководством В. С. Хохрякова было издано учебное пособие «Оценка инвестиционных проектов открытых разработок» (УГГТА, 1996) и подготовлен соответствующий ку рс лекций для студенгов-открытчи-ков. разработано и внедрено в учебный процесс и практик)' проектирования соответствующее программное обеспечение, создан учебный курс.
К началу 90-х годов окончательно сформировалась научная школа В. С. Хохэякова - «Экономико-математическое моделирование открытой разработки месторождений полезных ископаемых». включающая такие направления исследований и особенности подготовки молодых специалистов, как: «Исследование и совершенствование параметров рабочего пространства, вскрытия и технологических схем при разработке месторождений глубокими карьерами», «Гсоинформаци-онное моделирование сложных природно-технологических объектов», «Экономико-матемагичес-кое моделирование и автоматизированное проектирование открытой разработки месторождений полезных ископаемых»; «Исследование нэвых и перспективных технологий при разработке месторождений природного облицовочного камня». «Энергетические и технологические проблемы эксплу атации карьерного транспорта».
Созданный им научно-педагогический коллектив и методическая база позволили в середине 90-х годов разработать и реализовать экспериментальный учебный план подготовки горных инженеров-менеджеров (технических руководителей), характеризующийся повышением уровня базовой компьютерной, лингвистической и экономической подготовки молодых специалистов, а также большей гибкостью при получении ими конкретной специализации. Значительный вклад в разработку- и внедрение этого плана внесли В. А. Галкин, А. М. Макаров, И. Н. Сакдригайло, Ю. И. Лель, В. К. Багазссв.
В настоящее время в Уральском государственном горном университете основой для подготовки современных специалистов в области открытой разработки является созданный бывшими студентами и аспирантами В. С. Хохрякова научно-технический комплекс, включающий современно оснащенные лаборатории автоматизированного проектирования, а также добычи и обработки природного камня и разработки россыпных месторождений, вновь созданный учебно-консультационный пункт компьютерных технологий и технологии открытых горных работ, проект-но-методический институт, с 1996 г. разрабатывающий проектную документацию с использованием только компьютерных и ГИС-технологий.
УДК 622.271
А. И. Стариков
КОМПЬЮТЕРНОЕ АДАПТИРОВАННОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ
Компьютерное тестирование находит все более широкое распространение в различных системах управления для оценки производственной и маркетинговой деятельности, для оценки профессиональной подготовки специалистов различных уровней от рабочих до специалистов и руководителей, особенно в высокотехнологических производствах, для оценки знаний обучаемых в различных сферах и на различных этапах учебного процесса (в вузах, на курсах переподготовки и повышения квалификации и т.п.).
Компьютерное адаптированное тестирование было апробировано автором при оценке остаточных знаний студентов более чем в 20 вузах Уральского и Западно-Сибирского регионов. Всего тестированию было подвергнуто около 6000 студентов дневной и заочной форм обучения 2-5-го курсов.
Применение лицензионных оболочек высокого качества для компьютерного адаптированного тестирования позволяет:
1. Оценивать результаты тсстироаания практически мгновенно, автоматически фиксировать и сохранять на длительное время необходимую информацию.
2. Формировать достаточно большое количество вариантов теста, ре ал изо ват ь удобные процедуры ввода и модификации тестовых материалов.
3. Использовать мультимедийные компоненты и графические изображения высокого качества (объем, цвет), досту пные при компьютерном тестировании, что обеспечивает правильное и быстрое восприятия содержания задания, а с психологической точки зрения, снимает напряжение с тестиру емого.
4. При компьютерном тестировании легко ввести временные ограничения или временное отслеживание процесса тестирования, что трудно осуществимо при бумажном тестировании; это позволяет учитывать психомоторные аспекты тестируемого.
5. Повышаемы эффективность легирования: уменьшаема время армирования (до 50% пи сравнению с бумажной формой тестирования) для достижения того же уровня надежности оценивания, что ведет к уменьшению усталости тестиру емого во время сеанса тестирования, что также является важным показателем в результатах тестируемых.
Перечисленные преиму щества достижимы лишь при правильной организации технолог ии компьютерного тестирования и наличия прог раммных средств, их реализующих. К сожалению, в
