Software & Systems

Организация безопасного производства требует квалифицированных специалистов, включая персонал, организующий и проводящий подготовку работников по безопасности основных производств, агрегатов и оборудования. Вместе с тем постоянное снижение числа таких специалистов приводит во все большем количестве производственных ситуаций (в том числе нештатных) к принятию решений, не подкрепленных устойчивыми навыками и знаниями, снижающих уровень безопасности труда и приводящих к производственному травматизму.

Сложившаяся практика обучения и контроля знаний работников и специалистов по безопасности производства отличается высокой трудоемкостью и недостаточной объективностью, связанной с большим объемом и разноплановостью информации, содержащейся в правилах и требованиях, отсутствием эффективных средств автоматизации, что во многом влияет на качество подготовки и аттестации.

Одной из причин неудовлетворенности пользователей результатами функционирования существующих немногочисленных систем, автоматизирующих в основном процедуры экзамена является "фрагментарность", "кусочность" решаемых задач, затрудняющая целостное восприятие процессов обучения и аттестации, и решение их строится, как правило, на неполных объемах нормативно-технической информации.

Интеллектуальная информационная технология, базирующаяся на применении персональных ЭВМ и реализуемая с использованием принципов построения экспертных систем и автоформализации знаний высококвалифицированных специалистов, может быть необходимой основой обеспечения требуемого качества подготовки и аттестации специалистов по безопасности труда и работников предприятий [1,4,5]. Интеллектуальная информационная технология подготовки и аттестации по безопасности производства рассматривается важной составной частью информационной технологии обеспечения безопасности производства [6,7], представляющей совокупность информационно-технологических процессов, поддерживающих принятие эффективных решений по созданию безопасных условий труда (рис.1).

Появляющаяся возможность оперативного доведения до работников профессионально важной информации в части новых технических требований, стандартов, указаний в широко доступной форме, обеспечивающей приобретение устойчивых навыков с использованием информационной среды компьютерных обучающих систем, приобретает особое значение в сложившихся производственных условиях.

Разработанная с использованием принципов интеллектуальной информационной технологии комплексная система подготовки и аттестации по безопасности производства (КСА БП) представляет собой программно-технический комплекс на базе персональной ЭВМ, поддерживающий в режиме диалога автоматизированные процедуры обучения и контроля знаний специалистов и работников предприятий по безопасной эксплуатации и обслуживанию производственных установок и оборудования.

Принципы построения. При создании КСА БП решались следующие задачи:

-  обеспечение наиболее полной и точной формализации знаний и опыта высококвалифицированных специалистов по безопасности производства;

-  обеспечение приобретения устойчивых навыков обучаемыми и аттестуемыми работниками;

-создание среды взаимодействия с системой, подобной взаимодействию между людьми;

-создание системы в виде независимой, легко развиваемой пользовательской оболочки.

КСА БП строилась как программное средство, содержащее знания и навыки квалифицированных работников, систематизированные в виде баз данных и баз знаний, и направленное на достижение требуемого уровня профессиональной подготовки, соответствия приобретаемых во время обучения стереотипов условиям реальной работы, а также на эффективное использование системы в условиях различных производственных структур при самостоятельном удовлетворении пользователями (экзаменаторами, обучаемыми) потребностей в сведениях, необходимых для организации процесса подготовки специалистов.

При создании КСА БП особое внимание было уделено формализации опыта и интуиции специалиста, проводящего обучение и контроль знаний по безопасности производства, использованию возможностей нежесткой формализации контрольно-обучающих процедур для достижения необходимой эффективности автоматизации информационных процессов подготовки и аттестации с применением персональных ЭВМ как технических средств, обладающих высокими вычислительными качествами и широкими возможностями пользовательского интерфейса.

Система содержит типовую технологию автоформализации профессиональных знаний и обеспечивает непрограммирующего профессионала инструментальными средствами самостоятельной формализации его собственных или выделенных им знаний и самостоятельного воспроизведения различных процедур аттестации и обучения безопасным приемам работы в их естественном виде, соответствующем ранее накопленному профессиональному опыту и интуитивным навыкам.

Инструментальное построение КСА БП, рассматриваемой в виде программной пользовательской оболочки с преднамеренной избыточностью, позволяет выбирать нужные средства из арсенала имеющихся по усмотрению пользователя, ориентируясь на их адекватность сложившемуся представлению о решении данной задачи на различных предприятиях, в организациях и объединениях различных форм собственности.

Система обеспечивает интеллектуализацию всех форм взаимодействия пользователя с ПЭВМ, включая средства накопления знаний по созданию безопасного производства, оценки их непротиворечивости, получения новых знаний, их пополнения и обобщения.

Основные элементы. Функционирование КСА БП поддерживается пятью модулями -"ПОДГОТОВКА"; "УСЛОВИЯ АТТЕСТАЦИИ"; "АТТЕСТАЦИЯ"; "ВЕДОМОСТИ"; "БАЗА ЗНАНИЙ" (рис. 2).

Качество подготовки, устойчивость и объективность аттестации работников по всем основным направлениям безопасности производства обеспечиваются широким спектром возможностей и простотой организации процедур подготовки и контроля знаний, большим объемом правил и требований нормативных документов, представляемых в виде системы взаимосвязанных вопросов, ответов и обоснований правильных ответов, а также многоплановостью применяемых в КСА БП документов. Совокупность индексированных вопросов я соответствующих им вариантов ответов с пояснениями и обоснованиями, формализуется с использованием структур "вопрос -ответ" в виде продукций (правил) типа "ЕСЛИ...ТО", обладающих модульностью и позволяющих организовать их эффективный поиск, корректировку и введение новых.

Процедуры подготовки и аттестации базируются на упорядоченной проблемно-ориентированной системе вопросов и ответов, формализующих действующие требования по безопасности производства с учетом опыта и знаний высококвалифицированных специалистов-практиков, и позволяющих организовать надежное обучение с получением устойчивых навыков и качественный контроль знаний работников.

Вычислительная среда КСА БП строится на технологии экспертных систем и организуется в виде системы машинных логических рассуждений, поддерживающих целесообразность выбора специалистом определенных процедур подготовки и аттестации с использованием накопленного опыта по предупреждению производственного травматизма и аварийных ситуаций. Знания, заключенные в базе вопросов, систематизируются в виде определенным образом организованных (в зависимости от профессионального уровня, типа и характеристики установки, назначения правил и т.п.) сведений.

Знания, описываемые вопросами, ответами и обоснованиями представляются в виде законченных частей, если анализ и отработка по

частям предпочтительнее по мере возрастания объема и степени трудоемкости определенного правила, учитывая вместе с тем, что не ко всем требованиям и правилам применимы методы коммутативной отработки по частям, и не всегда эта процедура может принести необходимую пользу и эффект, так же, как и их излишняя детализация до отдельных движений. Задачи, часто выполняемые и легко осваиваемые, требуют менее тщательного раскрытия в сравнении с редко выполняемыми и трудноусваиваемыми. Вопросы, ответы и обоснования излагаются ясно и сжато, без запутанных предложений и слов, не несущих информации. Наблюдение за работой профессионала является наиболее эффективным способом обучения, поэтому при составлении вопросов, ответов и обоснований необходимо стремиться к построению их в форме, наиболее полно отражающей навыки и опыт квалифицированных специалистов [8].

База знаний КСА БП отображает в полном объеме важнейшие правила и требования: по электробезопасности; безопасности теплопотребляющих установок и тепловых сетей; паровых и водогрейных котлов; сосудов, работающих под давлением; грузоподъемных кранов и лифтов; газового хозяйства; компрессорных установок; телефонных сетей и средств связи; по общим вопросам по охране труда.

Интеллектуальный диалог в системе поддерживается многооконным интерфейсом, включающим специализированные редакторы ведения базы знаний и базы данных, модули отслеживания процесса вывода и представления результатов со взаимосвязанными тексто-во-графическими элементами, отражающими последовательность действий работника при корректном выполнении определенных операций при подготовке и аттестации, и принимаемые им решения в нештатных ситуациях. Помимо многооконного представления последовательности действий работника, ему предъявляется система решений и рекомендаций в виде гибкой электронной документации в зависимости от характера совершаемых действий в штатных и аварийных ситуациях. Иерархическая электронная документация включает процедурные инструкции, которые излагаются

просто и ясно, исключая двусмысленности, не сдерживают процесс понимания и запоминания, приобретения устойчивых навыков, и могут быть предъявлены пользователю в любой момент работы с программным комплексом.

Легкость и необходимая производительность работы с системой обеспечивается выдачей исчерпывающей информации о каждом реализуемом действии. Оперативные сообщения, выдаваемые пользователю (экзаменатору и аттестуемому или обучаемому), снижают чувство тревоги, повышают настроение, снижают влияние неопределенности на дальнейшие операции, поддерживают состояние активного участия в подготовке, что обеспечивает ее необходимую эффективность. Для аттестуемого предусматривается немедленная проверка правильности ответа с отображением ее результата. Дополнительная информация, выводимая на экран монитора, направлена на снижение нагрузки для специалистов невысокой квалификации, и ее вывод исключается при работе с профессионалами во избежание снижения их производительности и внимательности. Во всех случаях с экрана удаляется вся несущественная информация.

Полиэкранная технология интеллектуального интерфейса приближает взаимодействие пользователя с КСА БП к естественному общению между людьми, предусматривает всестороннюю защиту от ошибочных действий.

Функциональные особенности. Необходимая простота и доступность эксплуатации системы достигается разделением работы с ней на работу экзаменатора (преподавателя) и экзаменуемого (обучаемого) (рис. 3).

Функциональные средства КСА БП поддерживают независимую и конфиденциальную работу экзаменатора, аттестуемого и обучаемого.

КСА БП обеспечивает подготовку и оценку знаний по безопасности производства работников и специалистов предприятий в зависимости от профессионального уровня, под-

готовку и контроль знаний по безопасному выполнению технологических процессов с применением различных типов оборудования, консультацию работников, формирование и печать текущей документации, ведомостей и протоколов, актуализацию и пополнение знаний.

Автоматизированный курс подготовки персонала строится с учетом особенностей технологии контроля знаний, что способствует развитию обучающих функций системы, базирующихся на взаимодополняемости и не противоречивости процедур подготовки и аттестации, включающих в предельном варианте полный объем вопросов, развернутых обоснований к правильным ответам на вопросы и пояснения к предлагаемым неправильным ответам. Работа в этом режиме поддерживается автономно, модуль обучения независим от других и доступен обучаемому без предварительной настройки экзаменатором.

Задача подготовки рассматривается как задача формирования правил решения, которые позволили бы специалисту безошибочно реагировать в различных ситуациях, в том числе и нештатных. Обучаемый постоянно осведомлен о критерии оценивания его знаний, в каждый момент принимаемого решения ему предъявляется оценка и обоснование правильного решения. Эффективность обучения поддерживается индивидуализацией процедуры подготовки, на которую обучающий затрачивает не больше времени, чем это необходимо для достижения четко поставленных целей и задач при поддержке преподавателя, освобожденного от рутинной работы. Базовые процедуры обучения обеспечивают закрепление знаний и навыков моделированием логики принятия решений конкретными работниками, в том числе высококвалифицированными специалистами.

Работнику или специалисту, проходящему подготовку по безопасности производства, при определении действий в нештатной ситуации предлагается с использованием текстовых экранных сообщений принять ряд решений, позволяющих предотвратить или выйти с минимальными потерями из возникшей или возникающей в результате его действий аварийной, травмоопасной или другой нештатной ситуации [2]. На каждой стадии принятия решений в рамках определенной ситуации предусматривается возможность получения объяснения их правильности, при необходимости подробно разъясняется окончательный результат.

Типовые нештатные ситуации, являющиеся основой универсальных процедур подготовки по безопасности производства, структурируются с использованием описаний аварий, нарушений режимов работы оборудования, травм различной тяжести и формализуются в виде правил в составе баз знаний [3].

Интеллектуальными процедурами обеспечивается гибкость подготовки с использованием встроенной логики принятия решений в условиях конкретного производства, обучение ведется в зависимости от правильности выбираемых решений, профессиональных навыков, эксплуатируемого оборудования, выполняемой работы, то есть индивидуализируется, обучаемому отводится более активная роль в диалоге с компьютером, и форма представления учебного материала совместима с внутренним представлением информации обучаемым.

КСА БП поддерживает конфиденциальность подготовки, при которой степень правильности ответов скрыта от других обучаемых, и риск поиска правильного ответа не вызывает отрицательных эмоций. Усиливается воздействие механизма обратной связи и закрепления знаний путем быстрого и однозначного реагирования на каждое конкретное действие обучаемого и аттестуемого с оперативным предъявлением оценок и возможностью многократного повторения процедур обучения.

Аттестация организуется как по жесткой схеме правильного и неправильного ответа, так и с учетом степени точности ответов, с возможностью получения пояснений к неправильным или неточным ответам, то есть чисто контрольные функции дополняются элементами обучения.

При организации аттестации технология формирования заданий и имеющееся общее число вопросов по определенному разделу, квалификационной группе позволяют избежать несанкционированного доступа аттестуемого к правильным ответам на вопросы.

Для подготовки и аттестации определенных групп работников (выделяемых, например, по профессии, специальности, технологическому процессу, виду работ и т.п.) автоматизированно предусмотрено формирование заданий с предварительным вводом определенных условий поиска, по усмотрению экзаменатора, то есть с выделением групп вопросов по системным признакам, и по усмотрению экзаменатора или обучаемого, то есть по результатам контекстного поиска с использованием модели информационной потребности пользователя.

Интенсифицировать процедуры обучения и аттестации, исправить сформировавшиеся у специалиста неверные представления и навыки позволяет применение логических моделей обучаемых или аттестуемых работников с гибкой технологией предоставления работнику только той информации, которой он не знает.

Подготовка и контроль знаний реализуются при различной сложности заданий и уровнях эмоционального напряжения, в условиях неблагоприятного влияния фактора ограниченного времени с возможностью регулирования временных режимов по определенным вопросам, получения промежуточных оценок по отдельным навыкам.

В отдельную процедуру в системе выделена работа экзаменатора (специалиста, ответственного за подготовку персонала) с общими аттестационными ведомостями и индивидуальными протоколами аттестации, формируемыми автоматизировано по результатам контроля знаний специалистов.

При необходимости профессиональный уровень базы знаний может быть изменен, произведена актуализация знаний в случае изменения информационного состояния разделов предметной области или расширения их перечня с использованием многооконного меню и диалоговых боксов со специализированным редактором. Удобная и ясная технология пополнения базы вопросов, ответов и обоснований позволяет экзаменатору (специалисту, проводящему аттестацию) несложными действиями развивать и адаптировать систему к особенностям конкретного производства.

О результатах применения. КСА БП построена как гибкая многоцелевая, легко развиваемая пользовательская оболочка, отвечающая разнообразным запросам обучаемого, аттестуемого и экзаменатора. Применение текстовых процедур, отражающих последовательность действий работника при выполнении конкретных производственных операций, позволяет значительно усовершенствовать подготовку работников, приблизив ее к обучению

на реальном оборудовании, которое не всегда может быть приспособлено для этих целей, и повысить качество их аттестации по определенной профессиональной группе.

Разработанные информационные процессы подготовки и аттестации по безопасности производства обеспечивают закрепление знаний как общих требований по безопасности производства, так и специфических особенностей, присущих индивидуальным информационным потребностям специалистов по безопасности труда. Практическая целесообразность предлагаемого процесса подготовки персонала и методов его ведения заключается также в обеспечении однократного ввода и многократного использования данных на любом уровне в иерархии управления безопасностью производства, в применении способа формализации знаний гибкой и динамичной структуры и содержания, позволяющих вносить необходимые коррективы без изменений в идеологию их построения.

КСА БП создается как интеллектуальный помощник специалистов по безопасности производства, инструмент накопления и передачи опыта квалифицированных работников и поддерживает принятие безошибочных экономически целесообразных решений по соблюдению необходимого уровня безопасности труда на рабочих местах, качество которых нарастает по мере накопления знаний в системе.

С практической точки зрения информационная технология подготовки, поддерживаемая КСА БП, создает гибкое информационное пространство для достижения необходимого уровня знаний персонала по безопасности производства на конкретном предприятии или в организации с привлечением имеющихся специалистов. Внедрение этой технологии позволяет значительно повысить профессиональный уровень специалистов по охране труда и эффективность их работы по созданию безопасных условий труда.

Снижение затрат на подготовку и аттестацию специалистов при применении разработанной системы может быть с достаточной корректностью оценено уменьшением стоимости одного часа занятий, сокращением сроков и повышением объективности обучения и аттестации, индивидуальной формой подготовки и аттестации в соответствии с конкретно установленными целями по этапам подготовки в рамках определенной квалификационной программы.

Повышение эффективности подготовки достигается организацией его на высоком профессиональном уровне путем использования стратегий обучения, предлагаемых высококвалифицированными специалистами, преодолевается дефицит привлекаемых для обучения и аттестации квалифицированных преподавате- лей, административных работников и технических инструкторов, отпадает необходимость систематических командировок квалифицированных специалистов, входящих в состав экзаменационных комиссий, обеспечивается быстрое доведение до аттестуемых необходимого объема знаний, используются обычные каналы связи для поддержки актуальности информационного и интеллектуального наполнения системы, его быстрого нетрудоемкого обновления и пополнения. КСА БП поддерживает высококвалифицированное обучение и аттестацию вне зависимости от местонахождения аттестуемых и наряду с указанным способствует увеличению продолжительности жизни, и особенно ее активного трудоспособного периода, за счет своевременного соблюдения работником требований безопасности при выполнении производственных операций.

Версии КСА БП, реализованные для различных сочетаний разделов предметной области по безопасности производства к настоящему времени эксплуатируются на некоторых предприятиях. Работы проводились научно-исследовательской и производственной фирмой "ТЕХИНТЕЛЛ" и Всероссийским НИИ электрификации сельского хозяйства.

Создание систем подготовки и аттестации по безопасности производства, обладающих способностью к накоплению и обобщению знаний квалифицированных специалистов, к приобретению устойчивых навыков и объяснению рекомендованных, выбранных решений является особо важной кибернетической задачей обеспечения безопасности современного производства, и основная, решаемая здесь проблема, состоит в формализации процедур обучения и аттестации с использованием знаний в их естественной форме с учетом неполноты и неточности данных.

Список литературы

1.   Громов Г.Р. Очерки информационной технологии. -М: ИнфоАрт,1993.- 336 с.

2.   Дубров A.M., Злотник ШЛ. Безопасность производственных систем и уровень обученности специалистов. // Стандарты и качество, 1974. - № 10. - С.60-63.

3.   Дубров A.M., Злотник ШЛ. Оценка качества специалистов, работающих на объектах, управляемых АСУП. // Стандарты и качество, 1976. - № 11. - С.70-73.

4.   Приобретение знаний. / Под ред. С.Осуги, Ю.Саэки. -М.:Мир,1990.-304 с.

5.   Уотерман Д. Руководство по экспертным системам / Пер. с англ. - М.: Мир, 1989.- 338 с.

6.   Халин Е.В. и др. Новая информационная технология обеспечения безопасности в АПК. // Техника в сельском хозяйстве- 1994.-№2.С.13-16.

7.   Халин Е.В. Основы интеллектуальной информационной технологии обеспечения безопасности производства. // Программные продукты и системы -1994. - № 1. - С. 18-23.

8.   Человеческий фактор: В 6 т. - М.: Мир. - Т.З: Моделирование деятельности, профессиональное обучение и отбор операторов. / Под ред. Салвенди Г.-1991. - 487 с.