Список условных обозначений исокращений

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯРАБОТА

на соискание академической степенибакалавра

на тему

«Разработка подсистемы автоматизированного обучения компьютерного тренажерного комплекса оператора перегрузочноймашины»

Студент:                                             Узякаев МаратАлександрович

(подпись,дата)

Группа: АСУ-12бзу

СоставВКР:

1. Пояснительная запискана      стр.

2. Графическийматериал.

3. Электронный носитель с материаламиВКР.

Руководитель ВКР:                                                  канд. пед. наук,доцент

                                              ЩемелеваТ.К.

(подпись,дата)

Консультантпо

предметнойобласти:                                               

(подпись,дата)

Прохождение

ассистент ПолевщиковИ.С.

канд. техн. наук,доцент

предзащиты:

Прохождение

(подпись,дата)

МурзакаевР.Т.

ассистент МехоношинА.С.

нормоконтроля:                                                  

(подпись,дата)

Пермь —2016

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательноеучреждение высшего профессиональногообразования

Пермский национальный исследовательский политехнический университет(ПНИПУ)

Факультет: Электротехнический(ЭТФ)

Направление: 09.03.01 – Информатика и вычислительная техника(ИВТ)

Профиль: Автоматизированные системы обработки информации и управления (АСУб) Кафедра информационных технологий и автоматизированных систем(ИТАС)

Зав. кафедрой: д-р экон. наук, проф. ФайзрахмановР.А.    

«_           »_                                        2016 г.

ЗАДАНИЕ

на выполнение выпускной квалификационной работыбакалавра

Фамилия, имя, отчество: Узякаев Марат Александрович Группа:АСУ-12бзу

Начало выполнения работы: 14.12.15 Контрольные сроки просмотра работы кафедрой: 1) 12.02.16, 2) 18.02.16, 3)26.01.16

Защита работы на заседанииГЭК:                               

1. Наименование темы: «Разработка подсистемы автоматизированного обучения компьютерного тренажерного комплекса оператора перегрузочноймашины.»

2. Исходные данные к работе: научные публикации в области автоматизированного обучения операторов перегрузочных машин на компьютерных тренажерах; типовая инструкция по работе оператора перегрузочной машины на реальномоборудовании.

3. Содержание пояснительной записки: а) исследовательскийраздел.

Анализ особенностей профессионального обучения крановщиков с использованием компьютерныхтренажеров.

б) конструкторскийраздел:

Разработка функциональных и информационных моделей компьютерного тренажерного комплекса оператора перегрузочноймашины.

в) технологическийраздел:

Реализация программного и информационного обеспечения подсистемы автоматизированного обучения компьютерного тренажерного комплекса оператора перегрузочноймашины.

4. Дополнительные указания:отсутствуют.

5. Основнаялитература:

1. Файзрахманов Р.А., Полевщиков И.С. Модели и алгоритмы автоматизированного управления формированием профессиональных знаний оператора перегрузочной машины // Фундаментальные исследования. 2015 г. № 6. С.73-78.

2. Файзрахманов Р.А., Полевщиков И.С. Методика автоматической оценки качества выполнения упражнений на компьютерном тренажере операторапроизводственно-

технологической системы с использованием нечетких множеств // Инженерный вестник Дона. 2014.№4.

3. Леоненков А.В. Самоучитель UML – 2-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ- Петербург, 2006. – 432 с.:ил.

Руководитель ВКР:                                                  канд. пед. наук,доцент

                                             ЩемелеваТ.К.

(подпись,дата)

Консультантпо

предметнойобласти:                                               

(подпись,дата)

ассистент ПолевщиковИ.С.

Задание получил:                                                     Узякаев МаратАлександрович

(подпись,дата)

КАЛЕНДАРНЫЙ ГРАФИК ВЫПОЛНЕНИЯ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙРАБОТЫ

РуководительВКР:                                                 канд. пед. наук,доцент

(подпись,дата)

ЩемелеваТ.К.

Задание получил:                                                   Узякаев МаратАлександрович

(подпись,дата)

Реферат

Выпускная квалификационная работа состоит из 5глав, 89 страниц, 43 рисунков, 4 таблиц, 24 источников, 11 приложений.

Перечень ключевых слов: ФОРМИРОВАНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬ- НЫХ ЗНАНИЙ, УМЕНИЙ И НАВЫКОВ, ДИАГРАММА ВАРИАНТОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ UML, ДИАГРАММА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ UML, АЛГО- РИТМ УПРАВЛЕНИЯ, ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИЙ ИНТЕРФЕЙС.

Объектом автоматизации в рамках данной выпускной квалификаци- онной работы является процесс формирования профессиональных знаний, умений и навыков оператора перегрузочной машины.

Цель работы: Разработка подсистемыавтоматизированногообучениякомпьютерного тренажерного комплекса оператораперегрузочноймашины.В результате выполнения выпускной квалификационнойработыбылисследован процесс формирования профессиональных знаний, уменийина-выков оператора перегрузочной машины; созданы:диаграммывариантовиспользования, отображающие функции,предоставляемыекомпьютернымтренажером для освоения профессиональных знаний, уменийинавыков,алгоритмы для автоматизированного управленияпроцессомформированияпрофессиональных знаний, умений и навыков у обучаемого, модели дан-

ных, а также пользовательские интерфейсы.

Практическая значимость заключается в автоматизации процесса управления формированием профессиональных знаний, умений и навыков оператора перегрузочной машины, что способствует получению высокого уровня освоения профессиональных знаний, умений и навыков эксплуата- ционному персоналу предприятий для эффективного и безопасного выпол- нения работ с использованием сложного технологического   оборудования.

Оглавление

Список условных обозначенийисокращений................................................. 8

Введение.......................................................................................................... 9

1. Анализ методов и средств обучения операторов перегрузочныхмашин 11

1.1. Особенности автоматизации процесса профессиональногообу-

чения в различных отраслях с использованием компьютерныхтренажеров 11

1.2. Автоматизация процесса обучения операторов перегрузочных

машин............................................................................................... 20

1.3. Построение функциональной модели существующей версиикомпьютерного тренажера операторапортальногокрана                   31

1.4. Выводы.................................................................................................. 33

2. Разработка моделей программного и информационногообеспечения  подсистемы автоматизированного обучениякомпьютерноготренажерногокомплекса       ................................      34

2.1. Функциональная модельАРМадминистратора................................... 35

2.2. Функциональная модель АРМ обучаемого для теоретического

этапаобучения.................................................................................. 36

2.3. Функциональная модель АРМ обучаемого дляпрактического

этапаобучения.................................................................................. 39

2.4. Функциональная модельАРМинструктора......................................... 41

2.5. Логическое моделированиебазыданных.............................................. 48

2.6. Выводы.................................................................................................. 55

3. Выбор средств разработки подсистемы автоматизированногообучения компьютерного                    тренажерного комплекса.Проектированиепользовательскихинтерфейсов.............................. 56

3.1. Обоснование выборатехнологийразработки...................................... 56

3.2. Проектированиепользовательскихинтерфейсов.................................. 64

3.3. Выводы.................................................................................................. 79

4. Определение экономическойэффективностиразработки...................... 80

4.1. Целиизадачи.......................................................................................... 80

4.2. Эффекты отвнедренияподсистемы....................................................... 80

5. Защитаинформации................................................................................ 82

Заключение.................................................................................................... 85

Списокиспользованныхисточников.............................................................. 86

Приложения................................................................................................... 89

Приложение А. Диаграмма деятельности UML поустановкепрепо-давателем настроек для теоретическогоэтапаобучения.......................................... 89

Приложение Б. Диаграмма деятельности UML по установкепрепо-

давателем настроек для практического этапаобучения......................... 90

Приложение В. Диаграмма деятельности работы обучаемого в АРМ

длятеоретическогоэтапа.......................................................................... 91

Приложение Г. Диаграмма деятельности работы администратора в

АРМ.......................................................................................................... 92

Приложение Д. Логическаямодельданных................................................ 93

Приложение Е. Физическаямодельданных............................................... 94

Приложение Ж. Протокол проверкитеоретическихзнаний...................... 95

Приложение И. Техническоезадание......................................................... 96

Приложение К. Текстпрограммы............................................................ 130

Приложение Л. АРМ инструктора.Руководствопользователя............... 177

Приложение М. АРМ обучаемого.Руководствопользователя............... 192

Список условных обозначений исокращений

GUI– англ. graphicaluserinterface, графический интерфейс пользователя IDE– англ. IntegratedDriveElectronics, интегрированная среда разработки php– англ. HypertextPreprocessor, предпроцессор гипертекста

UML– англ. UnifiedModelingLanguage, унифицированный язык модели- рования

АМК– аналоговая моделькрана

АОС– автоматизированные обучающие системы АРМ– автоматизированное  рабочееместо

ЗУН– знания, умения,навыки

КТК– компьютерный тренажерный комплекс МАИ– метод анализаиерархий

ОС– операционная система ОУ– объектуправления

СОИ– система отображения информации СУБД– система управления базами данных УУ– устройствоуправления

ХП– хранимыепроцедуры

Введение

Актуальность работы.По данным исследований, нехватка высоко- квалифицированных рабочих заняла значимое место в ряду проблем, ме- шающих развитию экономики России в некоторых из отраслей, например в транспорте, оборонной промышленности, машиностроении, строительстве и т.д. По статистике Ростехнадзора РФ [1], работы в этих отраслях харак- теризуются высокой аварийностью и травматизмом, одним из источников которых является человеческий фактор. В данных отраслях эффективность и безопасность производственных процессов во многом зависит от тако- го важного фактора, как уровень владения операторами производственного оборудования необходимым набором профессиональных знаний, умений и навыков. Данными профессиональными навыками являются как сенсомо- торные навыки, так и навыки ситуационной осведомленности операторов.

В процессе обучения будущий оператор должен освоить необходимые профессиональные знания (например, об устройстве перегрузочной маши- ны, об технике безопасности при работе на ней и пр.), научиться своевре- менно, точно, в соответствии с ситуацией выполнять требуемые техноло- гические операции, опираясь на знания о желаемой траектории процесса, оценивая фактическое протекание процесса, выбирая из возможных наи- более эффективные действия, направленные на выполнение поставленной задачи.

С целью повышения эффективности процесса приобретения таких навыков созданы различные программно-аппаратные средства, используе- мые в процессе профессионального обучения операторов [2–4].Однако, в существующих программно-аппаратных средствах профессионального обу- чения, и, в частности, в моделях и алгоритмах, лежащих в основе этих средств, не учтены некоторые важные специфические особенности работы операторов производственных процессов. Также, фактически отсутствуют программно-аппаратные средства, позволяющие интегрировать в единой ав- томатизированной обучающей системе одновременно процессы управления освоением знаний, умений, и навыков.

Очевидным становится противоречие между необходимостью разви- тия профессиональной компетентности будущих операторов сложных про- изводственно-технологических систем (например, перегрузочныхмашин)

и отсутствием необходимого научно-технического обеспечения этого про- цесса. Проектированию информационной системы, позволяющей устранить данные недостатки, посвящена настоящая выпускная квалификационная ра- бота.

Цель данной работы– Разработка подсистемы автоматизированного обучения компьютерного тренажерного комплекса оператора перегрузочной машины.

Задачи. Для достижения поставленной цели сформированы следую- щиезадачи:

-проанализировать особенности обучения крановщиков с использова- нием компьютерных  тренажеров;

-построить функциональную модель процесса обучения крановщиков с использованием компьютерного тренажерного комплекса до внедре- ния подсистемы автоматизированного обучения, выявить недостатки данноймодели;

-построить функциональную модель процесса обучения крановщиков с использованием компьютерного тренажерного комплекса после внед- рения подсистемы автоматизированногообучения;

-выбрать язык программирования, среду программирования и СУБД для реализации подсистемы автоматизированногообучения;

-построить логическую и физическую модели базы данных подсисте- мы автоматизированного обучения;

-составить техническое задание на разработку подсистемы автомати- зированногообучения;

-спроектировать пользовательские интерфейсы подсистемы автомати- зированногообучения;

-реализовать подсистему автоматизированного обучения на основе раз- работанных моделей с использованием выбранных средств;

-разработать руководства пользователей подсистемы автоматизирован- ногообучения.

Компьютерный тренажерный комплекс (КТК), включающий разрабо- танную подсистему , позволит сократить время подготовки операторов, по- высить объективность оценивания их профессиональных знаний и навыков.