Возможность ускорения "длительных" процессов

Возможность имитаторов "ускорять время" позволяет выполнять задание быстрее. Например, разогрев лампы, происходящий в реальности за 20 минут, может быть ускорен и займет не 20 минут, а 1 или 2 минуты. Эта возможность имитаторов позволяет включать в рабочий процесс работы, требующие в реальности так много времени, что в учебных заведениях, даже при наличии необходимого оборудования, такие работы не проводятся. Возможность имитаторов изменять «масштаб времени» позволяет с их помощью производить такие работы, например, за 1 час.

Такая возможность делает возможным:

• проведение большего количества работ за тоже время;
• косвенно влияет на снижение стоимости обучения;
• решение всего спектра возникающих ситуаций за меньшее время;
• сокращение времени обучения, специалисты меньше покидают работу.

Результатом указанных возможностей является то, что участники дискуссии по эффективности компьютерного тренинга отмечали следующие конкретные преимущества компьютерных тренажеров в плане эффективности подготовки персонала: четыре дня компьютерного тренинга превосходят занятия в учебном классе любой длительности; шесть (по другим оценкам — восемь) недель компьютерного тренинга эквивалентны одному году обучения на реальном объекте. Такая возможность не только сокращает время обучения, но и значительно увеличивает качество подготовки специалистов.

Для количественной оценки возможного ускорения обучения необходимо соотнести временные затраты на выполнение учебных заданий традиционным способом к временным затратам на выполнение аналогичных учебных заданий с использованием имитаторов.

С использованием компьютерного имитатора исследования кпд цилиндрического и червячного редуктора в ТюмГНГУ выполняется лабораторная работа с целью определения коэффициента полезного действия (кпд) редуктора, а также исследования влияния на кпд различных факторов. При выполнении работы на реальном оборудовании затраты времени на указанные исследования приведены в таблице ниже. К указанному времени, необходимому для подготовки эксперимента, необходимо прибавить время проведения непосредственно самого эксперимента, т. е. по 10 минут на оценку влияния каждого из 8 факторов, что дает в результате (5 ч. 30 мин. + 10 мин. * 8 = 6 часов 50 минут). Затраты времени на проведение аналогичных действий при помощи имитатора складываются (как и для реального оборудования) из, непосредственно, времени эксперимента, т.е. 10 минут на оценку влияния каждого из 8 факторов, но временные затраты на подготовку практически отсутствуют, что дает в результате (10 мин. * 8 = 1 час 20 мин.). В результате, проведение данной лабораторной работы на имитаторе сокращает потери времени более чем в 5 раз (410 минут / 80 минут).

Таблица. Затраты времени при выполнении лабораторной работы на реальном оборудовании

Влияние на КПД	Выполняемые операции	Необходимое время
1. Степени точности редуктора.	Слив масла, разборка, выпрессовка подшипников, замена элементов (сборка), залив масла.	1 час
2. Типа подшипников.		1 час
3. Вязкости масла.	Слив масла, промывка, залив масла.	20 минут
4. Ширины колес первой ступени.	Слив масла, разборка, выпрессовка подшипников, сборка, залив масла (для 1 ступени).	40 минут
5. Ширины колес второй ступени.
6. Межосевого расстояния.	Слив масла, разборка, выпрессовка подшипников, сборка, залив масла.	1 час
7. Чисел зубьев колес первой ступени.	Слив масла, разборка, выпрессовка подшипников, сборка, залив масла.	40 минут
8. Чисел зубьев колес второй ступени.		40 минут
Итого:		5 часов 30 минут

Компьютерный имитатор испытаний образцов на выносливость при изгибе с вращением. С использованием данного имитатора в ТюмГНГУ выполняется лабораторная работа с целью изучения методики испытаний на усталость образцов с тороидальной рабочей частью в условии изгиба с вращением. В реальности проведение усталостных испытаний - длительный и трудоемкий процесс. Достаточно отметить, что на построение кривой усталости при ряде величин вероятности неразрушения может уходить до трех лет испытаний образцов. В среднем, испытания требуют 1 месяца. Поэтому в вузах практически лабораторный практикум по испытанию на выносливость образцов, даже при наличии необходимого оборудования, не проводится. Существует возможность изменять масштаб времени, что позволяет производить длительные испытания за 80 минут. В результате проведение данной лабораторной работы на имитаторе сокращает потери времени более чем в 500 раз (43200 минут / 80 минут).

Компьютерный имитатор для изучения методики проведения балансировки ротора центробежного насоса. С использованием данного имитатора в ТюмГНГУ проводятся практические работы с целью изучения методики проведения балансировки ротора центробежного насоса. Решаемые задачи - провести балансировку ротора (ротор магистрального насоса НМ10000-210 РНМ10000), вычислить и устранить дисбаланс ротора до значения допуска остаточной неуравновешенности для данного ротора. На реальном оборудовании разгон и остановка ротора требуют 8-10 минут. Для проведения балансировки необходимо выполнение 3-4 итераций, т.е. примерно 30-40 минут на 1 ротор. Ввод данных в компьютер стенда и установка грузов занимает еще порядка 20 минут, итого 60 минут. Затраты времени на проведения аналогичных действий при помощи имитатора складываются (как и для реального оборудования) из времени на ввод данных в компьютер стенда и установку грузов, но временные затраты на разгон и остановку ротора могут быть уменьшены до 1 минуты, что дает в итоге 4 минуты. В результате проведение данной лабораторной работы на имитаторе сокращает потери времени в 2,5 раза (60 минут / (20+4) минут), что позволяет за одно занятие произвести балансировку двух или даже трех роторов вместо одного.

Компьютерный имитатор компрессорной установки 4ВУ1-5/9. С использованием данного имитатора в ТюмГНГУ выполняется практическая автоматизация системы управления поршневым воздушным компрессором, обеспечение автоматического режима работы компрессора. Кроме того, выполняются лабораторные работы по методам испытания поршневых насосов. Например, при работе компрессора время наполнения ресивера составляет 10 мин. Для проверки системы автоматизации компрессора (в различных режимах), а также для проверки аварийных клапанов, необходимо повторение процедуры стравливания воздуха из ресивера и его наполнения не менее 10 раз, что занимает 100 мин., а также потребуется 30 мин. на выполнение других необходимых действий. Кроме того, при выполнении работ по техническому обслуживанию "ожидание наработки" пройдет в течение 1500 ч. и т.д. В случае выполнения лабораторной работы по методам испытания поршневых насосов на имитаторе потери времени сокращаются более чем в 3 раза ( (100 + 30) минут / (10 + 30) минут), а лабораторной работы по техническому обслуживанию на имитаторе потери времени - более чем в 750 раз (1500 часов / 2 часа).

Таблица. Отношение временных затрат при проведении аналогичных работ на реальном оборудовании и имитаторах

Название	Затраты времени при обучении на реальном оборудовании	Затраты времени при обучении на имитаторе	Отношение временных затрат
Исследование кпд цилиндрического и червячного редуктора.	410 минут	80 минут	> 5
Испытание образцов на выносливость при изгибе с вращением.	43200 минут   (реально не проводятся)	80 минут	> 500
Изучение методики проведения балансировки ротора центробежного насоса	60 минут	24 минуты	2,5
Автоматизация системы управления поршневым компрессором.	130 минут	40 минут	>3
Техническое обслуживание поршневого компрессора.	1500 часов   (реально не проводятся)	2 часа	> 750

Вывод: Количественная оценка эффективности использования имитаторов с точки зрения ускорения обучения показала возможность значительного сокращения времени на обучение, т.е. создание и использование имитаторов позволяет значительно сократить время обучения, что является очень ценным качеством имитаторов, как для учебных заведений, так и для учебных центров предприятий.

"Потоковое" обучение — снижение временных затрат

При использовании реального оборудования, как правило, сложно обеспечить качественное обучение множества специалистов в сжатые сроки. Если количество образцов учебного оборудование невелико, возникает ситуация, когда один обучаемый (или сам преподаватель/инструктор) выполняет работу, остальные вынуждены ожидать своей очереди. Фактически это приводит, или к "растягиванию" времени обучения (при образовании очереди), или к уменьшению качества обучения (один выполняет действия - остальные наблюдают).

Возможность копирования (тиражирования) имитаторов на множество компьютеров позволяет вести обучение целой группы специалистов одновременно, при этом каждый специалист выполняет работу индивидуально. Для этого учебному заведению необходимо иметь соответствующее количество компьютеров, что значительно дешевле покупки множества экземпляров оборудования.

Например, для проведения одного занятия по балансировке ротора центробежного насоса необходимо 60 минут (на 1 ротор). Затраты времени на проведения индивидуального обучения группы из 10 человек потребуют 10 часов, группы из 20 человек — 20 часов и т. д. При наличии компьютерного класса с 20 компьютерами обучение 20 человек займет один час.

Вывод: количественная оценка эффективности использования имитаторов с точки зрения ускорения обучения при большом количестве обучаемых также показала возможность значительного сокращения времени на обучение, т.е. создание и использование имитаторов позволяет значительно сократить время группового обучения кратно размеру группы (в приведенном примере - в 10, 20 раз). Это является очень ценным качеством имитаторов, как для учебных заведений, так и для учебных центров предприятий. Кроме того, такая возможность имитаторов обеспечивает индивидуальную работу студентов и косвенно влияет на снижение стоимости обучения.

Возможность обучения специалистов еще до постройки нового технологического объекта

В случае строительства нового производственного объекта или целого комплекса, в большинстве случаев необходимо обучение персонала (особенно, в случае применения новых типов конструкций, технологий и т.д.). Обучение специалистов после постройки объекта (т.е. на готовом объекте) влечет за собой "затягивание" сроков запуска объекта в эксплуатацию, а также является возможной причиной возникновения аварий (в силу "малоизученности" объекта). Тренажеры незаменимы при внедрении новых технологических объектов в развивающихся регионах, где уровень подготовки операторского персонала весьма невысок.

Вывод: данную способность имитаторов достаточно трудно переоценить. Количественная оценка эффективности использования имитаторов с учетом возможности обучения специалистов еще до постройки нового технологического объекта может быть определена как экономический доход предприятия за счет сокращения времени пуска конкретного объекта в эксплуатацию.