автореферат диссертации по транспорту, 05.22.13, диссертация на тему:Разработка направлений подготовки специалистов единым методам управления воздушным движением

ФЕДЕРАЛЬНАЯ АВИАЦИОННАЯ СЛУЖБА РОССИИ АКАДЕМИЯ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

На правах рукописи

Ковалев Сергей Евгеньевич

УДК 656.7.071.13: 658.386

РАЗРАБОТКА НАПРАВЛЕНИЙ ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ ЕДИНЫМ МЕТОДАМ УПРАВЛЕНИЯ ВОЗДУШНЫМ ДВИЖЕНИЕМ

Специальность 05.22.13 — "Навигация и управление воздушным движением"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1997

Работа выполнена в Академии гражданской авиации.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

доктор технических наук, профессор КРЫЖАНОВСКИЙ ГА

НАУЧНЫЙ КОНСУЛЬТАНТ:

кандидат технических наук, доцент ЦЕПЛЯЕВ Ю.Ф.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

доктор технических наук, профессор ОЛЯНЮК П.В.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник АНТИПОВ В.Ю.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ 24 Научное экспериментально-исследовательское управление Министерства обороны Российской Федерации

Защита состоится"_"_199_г. в 10 часов на заседании Диссертационного

совета Д 072.03.01 Академии гражданской авиации по адресу: 196210, г.Санкт-Петербург. ул.Пилотов, 38, Академия ГА.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Академии ГА Автореферат разослан "_"_199_г.

Ученый секретарь Диссертационного совета профессор 4/1 О.И.МИХАЙЛОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследований. Анализ развития единой системы УВД (ЕС УВД) и СССР, а затем и в Российской Федерации (РФ) за последние 12-15 лет-показы вает явную тенденцию к интеграции органов УВД гражданской авиации (ГА) и Министерства обороны (МО) в рамках Управления государственного регулирования организации воздушного движения (УТР ОВД) Федеральной авиационной службы (ФАС) и Государственной корпорации по ОВД в РФ, а также Управления по использованию воздушного пространства (ИВП) и УВД МО и структур ЕС УВД. В пользу такого направления развития системы УВД РФ говорят следующие объективные факторы. Во-первых, показатели динамики развития ЕС УВД с момента ее основания в 1973-1974 годах по настоящее время. Во-вторых, это зарубежный опыт и тенденции развития государственных систем УВД, интеграция органов УВД ГА и ведомственных органов, включая систему ПВО. В-третьих, политика "открытого воздуха" РФ и других стран СНГ, возможность использования пунктов УВД МО как пунктов двойного назначения, рациональная эксплуатация радиотехнических и радиолокационных средств различных ведомств требуют совместных усилий по сближению ведомственных подсистем в рамках единой Госсистемы. В-четвертых, развитие систем планирования и ОВД в Европейско-Азиатском регионе на базе спутниковых или систем зональной навигации является долгосрочной политикой ИКАО и в этих планах РФ отводится центральное место. Эти и другие факторы обуславливают развитие существующей ЕС УВД в сторону еще большей интеграции органов УВД ГА и МО, а значит потребуется единая система подготовки и переподготовки кадров для Госсистемы УВД.

В ряде государственных нормативных актов, в частности, в Указе Президента РФ N П 13 от 30.02.92, постановлениях Правительства РФ N 403 от 30.04.93 и N 96 от 10.02.94 и приказах Министерства транспорта N 86 от 26.10.92, N 39 от 31.05.93 и N 79 от 3! .10.94 программы развития отечественной системы ОВД скоординированы с планами развития Европейского региона ИКАО, предусматривающие ее интеграцию с зарубежными системами ОВД и гибкое ИВП на вневедомственных принципах при широком использовании зональной навигации и свободных маршрутов. Вместе с тем, постановлением Правительства РФ N 940 от 12.09.94

вводятся требования к стандартизации систем подготовки специалистов различных ведомств, определенные как "Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования". Указанные обстоятельства предопределяют необходимость разработки единых требований к авиационным специалистам, обоснования структуры, сроков и содержания их подготовки с учетом отечественного и международного опыта.

Широкие возможности для использования единых методов УВД при создании вневедомственной системы организации воздушного движения, а также совершенствования процессов подготовки специалистов ГА и МО открываются с внедрением в отечественную практику стандартов и рекомендаций ИКАО, касающихся новой классификации воздушного пространства (поправка N 33 к Приложению 11 Чикагской конвенции ИКАО). Учитывая важность проблемы подготовки и переподготовки кадров для систем УВД ГА и МО и улучшения оперативного взаимодействия органов планирования и непосредственного УВД, ранее предпринимались попытки совместного обучения и тренировок специалистов. Так, например, в период с 1981 по 1991 г. проводились двухмесячные курсы руководящего состава гражданских и военных секторов ЗЦ и РЦ ЕС УВД при Академии ГА. Через систему заочного обучения с 1973 по 1993 г. было подготовлено около 200 специалистов УВД МО. Тренировки специалистов военных секторов РЦ ЕС УВД и аэродромов совместного базирования (включая персонал ГА) периодически проводились в Ульяновском ВАУ и в ряде тренажерных центров ГА и МО. В практику работы РЦ ЕС УВД внедрено проведение совместных инструктажей и разборов персонала военных и гражданских секторов. Были проведены экспериментальные исследования по отработке технологий работы диспетчеров ГА при управлении полетами авиации МО. а также по созданию объединенного центра подготовки кадров УВД. Однако в силу объективных и субъективных причин результаты этих работ не нашли широкого практического применения. Проблема обострилась после распада СССР и сокращения учебных центров по подготовке специалистов УВД и офицеров боевого управления (ОБУ) в городах Риге, Луганске, Багерово, Кировограде и т.д. Из-за нерешенности вопросов создания вневедомственной системы УВД, централизованной и полноценной подготовки персонала УВД МО в учебных заведениях, отсутствия единых требований к специалистам, единых технологий

работы и взаимодействия между центрами и секторами УВД продолжают иметь место случаи опасных сближений между воздушными судами ГА и МО и нарушений порядка использования воздушного пространства. Кроме того, несогласованность при решении вопросов ИБП в отдельных регионах РФ и ведомственный подход к разработке и использованию радиотехнических средств и автоматизированных систем УВД также тормозит модернизацию системы ОВД.

Целыо диссертационной работы является обоснование возможности внедрения единых методов управления полетами авиации различных ведомств и структур совмещенных центров ЕС УВД, разработка технологий работы диспетчеров и оценка их эффективности, исследование основных параметров процесса обучения и определение направлений профессиональной подготовки специалистов единым методам УВД.

Основные задачи, которые решены в диссертации:

1. Анализ кадрового обеспечения военных секторов центров ЕС УВД, районов аэродромов и аэродромов совместного базирования в общей структуре системы подготовки специалистов по ИБП и УВД.

2. Обоснование перспективной структуры объединенных центров УВД и оценка эффективности га функционирования.

3. Разработка и экспериментальная проверка унифицированных технологий работы персонала УВД.

4. Формализация модели специалиста по ИВП и УВД.

5. Исследование процессов профессиональной подготовки специалистов при использовании единых методов УВД.

6. Разработка методического обеспечения автоматизированной системы контроля знаний и навыков специалистов УВД.

7. Разработка методов оценки уровня подготовленности диспетчеров на этапе предтренажерной подготовки.

X. Обоснование структуры системы подготовки специалистов по ИВП и УВД.

Методы исследования. В работе используются методы экспертных оценок, натурного и полунатурного моделирования, теории вероятностей и математической статистики, математического моделирования, а также аппарат теории агрегативных систем и экспериментальные исследования.

Научная новизна работы заключается в следующем:

■ предложен способ оценки эффективности единых методов при построении структуры объединенных центров УВД и выборе варианта технологии работы специалистов УВД на основе анализа результатов натурных и полунатурных экспериментов;

■ разработана модель специалиста по ИБП и УВД путем декомпозиции и агрегирования структуры деятельности.

■ обоснована математическая модель процесса профессиональной подготовки специалистов единым методам УВД;

■ разработана методика оценки уровня подготовленности специалистов на этапе предтренажерной подготовки;

■ получены статистические характеристики процесса формирования навыков диспетчеров при обучении единым методам УВД.

На защиту выносятся:

■ структура единой системы подготовки специалистов УВД ГА и МО;

■ методика выбора рациональной структуры объединенных центров УВД и унифицированной технологии работы оперативно-диспетчерского персонала;

■ математическая модель процесса формирования навыков и умений специалистов при обучении единым методам УВД с включением этапа предтренажерной подготовки:

■ способы организации контроля знаний и навыков специалистов в автоматизированных системах контроля и методика оценки уровня подготовленности диспетчеров;

■ экспериментальные количественные характеристики и параметры процессов подготовки диспетчеров единым методам управления полетами ВС ГА и авиации МО в различных зонах УВД.

Достоверность результатов и обоснованность выводов и рекомендаций обусловлены отсутствием противоречий при анализе физической сущности рассматриваемых процессов, а также корректным применением известных методов статистического анализа при обработке результатов экспериментов.

Практическая ценность. Использование полученных в диссертационной работе результатов и рекомендаций позволит осуществлять подготовку специалистов УВД в соответствии с общими требованиями, предъявляемыми к уровню подготов-

ленности различных категорий специалистов ГА и МО, что обеспечит существенное сокращение сроков и повышение качества процесса обучения в условиях проводимой военной реформы МО РФ. Предложенные методики могут быть использованы при подготовке офицеров боевого управления, а также при переподготовке летного состава ВВС для работы в составе ГРП авиации различных ведомств.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы были внедрены: в учебном процессе на тренажерном центре Академии гражданской авиации при подготовке специалистов УВД различных ведомств; в научно-исследовательских работах N ГР 72.3.10.91 -145 "Разработать и внедрить предложения по организации подготовки диспетчерских кадров для органов Государственной системы ИВП и УВД", N ГР 72.3.9.89-1134 "Разработать и внедрить методы и процедуры управления процессами подготовки и переподготовки специалистов службы движения", N ГР 0389.0030607 "Научно-техническое сопровождение подготовки специалистов, участвующих в опытной отработке организационной структуры, унифицированных технологий планирования и непосредственного УВД, хозяйственного механизма функционирования предприятий по ИВП и УВД".

Практические рекомендации, полученные при этом были использованы в ходе проведения опытной апробации технологий работы при УВД ВС ГА и МО в Минской воздушной зоне, при создании учебного плана и программ подготовки специалистов УВД в Ейском филиале Краснодарского ВВАУ, при совершенствовании учебного процесса в Липецком и Рязанском центрах боевой подготовки и переподготовки специалистов ВВС.

Внедрение подтверждено соответствующими актами о внедрении.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на: IV Всесоюзной научно-технической конференции "Теория и практика имитационного моделирования и создания тренажеров" (Пенза, 1991), 3-й Всесоюзной научно-технической конференции "Тренажеры и компьютеризация профессиональной подготовки" (Калининград, 1991), 1-й Всероссийской научно-практической конференции "Безопасностьполетов и государственное регулирование деятельности в гражданской авиации" (Санкт-Петербург, 1995), 7-й межвузовской научно-технической конференции "Военная радиоэлектроника: опыт исследования и проблемы подготовки специалистов" (Санкт-Петербург, 1996).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных и 7 рукописных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и результатов работы, списка литературы (^^наименований) и 6 приложений. Работа содержит {^страниц основного текста, ЬЗ рисунков и 4 6 таблиц. В приложениях на страницах приведены методика и результаты экспериментальных исследований, унифицированные технологии работы диспетчеров, примеры контрольных тестов и описание системы автоматизированного контроля знаний. Обший объем работы составляет страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель работы, определены основные задачи, показаны новизна и практическая значимость проведенных исследований, рассмотрены структура и краткое содержание работы.

В первой главе рассмотрены этапы развития ЕС УВД, проведен анализ состояния безопасности полетов при УВД в рамках ЕС УВД и эффективности ее функционирования, рассмотрен опыт развития зарубежных систем УВД и подготовки военных специалистов, способы организации подготовки персонала для органов ЕС УВД, исследовано состояние кадров военных секторов ЕС УВД и групп руководства полетами пунктов управления (ГРП ПУ).

Показаны недостатки существующей системы подготовки оперативно-диспетчерского состава (ОДС) военных секторов центров ЕС УВД и ПУ, а именно: отсутствие подготовки молодых специалистов для центров ЕС УВД в учебных заведениях, отсутствие подготовки специалистов УВД (управления полетами) высшей квалификации в ВУЗах ВВС и МО.

Рассмотрены различные варианты организации структуры единой системы подготовки специалистов УВД. При этом в качестве показателей эффективности были использованы: минимальные дополнительные суммарные затраты на обучение требуемого контингента и потребное время создания необходимой методической и материальной базы для обеспечения учебного процесса. Результаты расчета по данным показателям позволяют сделать вывод о том, что наиболее рациональным

вариантом организации подготовки специалистов УВД с высшим образованием, включая подготовку единым методам УВД в условиях реформирования Вооруженных Сил является распределенная система подготовки на базе военного факультета Академии ГА с привлечением учебных заведений МО, а также Центра переподготовки летного состава с использованием для подготовки ОДС и ГРП военной авиации учебно-материальной базы и преподавательского состава ВУЗов ГА и ВВС.

Проведенный в первой главе анализ позволяет сделать следующие выводы:

1. Развитие ЕС УВД в период 1973—1992 гг. показало свою высокую эффективность: число опасных сближений между ВС снизилось в 4 раза, экономичность полетов за счет спрямленных маршрутов и выделения дополнительных эшелонов увеличилась в 3 раза, количество нарушений порядка ИВП снизилось в 3 раза, среднесуточное время вводимых ограничений уменьшилось в 10 раз.

2. Мировой опыт развития систем УВД, политика "открытого неба", вхождение системы УВД РФ в международную инфраструктуру и снижение эффективности функционирования ЕС УВД в последние годы требуют дальнейшей интеграции органов УВД ГА и МО и нового подхода к проблеме подготовки кадров для системы УВД в изменившихся условиях.

3. Первоначальная подготовка ОДС и ГРП в настоящее время не проводится. Диспетчерский персонал ГРП военных аэродромов и АСБ первоначальную подготовку получает в ВУЗах по специальности офицера боевого управления с дальнейшей переподготовкой. Сроки, штаны и программы подготовки не увязаны между собой и не соответствуют требованиям ИКАО и практике подготовки гражданских специалистов УВД, следствием чего является низкий уровень квалификации части специалистов, неприемлемый для современного развития системы УВД.

4. Отсутствие четкой системы отбора, подготовки и переподготовки специалистов УВД МО приводит к большой текучести кадров, завышенному возрастному цензу при переходе на более высокую должность и слабой мотивации к повышению квалификации. Необходима более экономичная система подготовки, включающая профессиональный отбор, первоначальную подготовку, переподготовку и повышение квалификации с заданным и контролируемым уровнем подготовленности специалистов.

5. Наиболее рациональная организация системы подготовки кадров в условиях сокращения деятельности авиации МО должна основываться на распределенной структуре существующих учебных заведений ГА и МО с использованием единых (сближенных) учебных планов и программ подготовки специалистов УВД ГА и МО и выдачей сертификата на право управления полетами авиацией различных ведомств с одного рабочего места при обоснованной допустимой нагрузке.

Вторая глава посвящена выбору и обоснованию структур совмещенных центров ЕС УВД и технологий работы для специалистов гражданских и военных секторов по управлению полетами с одного рабочего места. Приведены результаты экспериментальных исследований по оценке эффективности функционирования органов УВД при применении единых методов управления по ряду показателей.

На первом этапе были проанализированы основные факторы, которые влияют на структуру и применяемую технологию работы органов УВД, такие как д. (t) —интенсивность движения ло регионам ЗЦ, РЦ и РА р (п„) — плотность движения по эшелонам , т — типы ВС ГА и МО и их ЛТХ, n^ (t) — число потенциально-конфликтных ситуаций (ПКС), хэ — коэффициент загруженности диспетчера, щ — число отрезков воздушных трасс и маршрутов вне трасс (j=i+m) . 1± — длина i-ro отрезка, маршрута, коридора (i=i+n) ■ Качество структуры совмещенных центров ЕС УВД и технологий работы специалистов УВД описывается с помощью функциональной зависимости:

J(C.Tx) = £ [X (t) , р (Л,) , Твс, п^с, К3, Щ, Ijl

На втором этапе решалась задача выбора показателей эффективности. Анализ размерности и сложности выбора показателей для рациональной структуры j{c) и технологии j(tx) с учетом взаимовлияния исследуемых факторов показал, что наиболее простыми и быстровычисляемыми являются:

1) для задачи выбора рационального варианта структуры объединенного РЦ и ЗЦ j(s> ¡c) является показатель предпочтительного варианта структуры по совокупности значений основных организационных факторов вида:

где: — рациональный вариант структуры центра УВД, ПУ:

возможный вариант структуры з-го центра с v-й организацией;

вектор-столбец значений показателей в-го центра для у)-го варианта организации; число показателей ( я = 1 — РЦ; в = 2 — ЗЦ; 3 = з — АСБ);

— зона с малыми, — со средними и —

с высокими значениями х и р ВС ГА и МО;

2) для задачи выбора предпочтительного варианта технологии работы наиболее приемлемым будет показатель, который является главным из совокупности частных вида:

где: а*{тх) ~ показатель рационального варианта технологии з-го центра для ч~го варианта организации;

11(о) I

1 v,лl — вектор-столбец п~го числа частных показателей техноло-

гии на заданном "0"-м уровне;

На третьем этапе были определены методы исследований.

При выборе структуры центров и технологий работы была принята последовательная процедура, включающая методы статистического анализа характеристик воздушного движения и зон УВД, экспертных оценок и экспериментальных исследований.

Для разработки унифицированной технологии работы использовались данные структурно-алгоритмического анализа деятельности диспетчера, количественные (частотные) характеристики работы диспетчера натренажере и результаты натурных экспериментов по определению рациональной загруженности диспетчера при УВД ВС ГА и МО с учетом мнений экспертов.

Оценка предложенных структур центров УВД и технологии работы производилась путем проведения натурных и полунатурных экспериментов. Для анализа возможностей управления полетами ГА и МО с одного рабочего места РЦ и ДПП применялись методы, основанные на вычислении коэффициента загруженности диспетчера:

-Т1? М

г<«>|

3 = 1,3

V = 1,3

^ = "А + Я=\-Т

где: ка, К1К. К^ — коэффициенты загруженности по ведению связи "борт-земля", по наземным каналам и при решении ПКС;

N — число одновременно находящихся на УВД ВС;

Т — среднее время нахождения ВС на связи;

X — часовая интенсивность движения.

Для оценки пропускной способности ц в ЗВП использовались методы, основанные на расчетах пропускной способности ВПП с учетом деятельности диспетчеров ДПК, ПДП и СДП.

Кроме того, использовался показатель, характеризующий занятость речеслухо-вого канала диспетчера:

= - а(с> • (2)

где: т. (А) — общее среднее время на радиообмен и согласование (в час); ка(Х) — среднее число отдельных радиосвязей на одно ВС; х — среднее время радиообмена:

X < £) — интенсивность движения.

Оценка загруженности по показателю (1) характеризуете,': нелинейным характером изменения к от интенсивности х (вс/ч) и числа одновременно находившихся на УВД ВС (рис.1 и рис.2). Зависимость пропускной способности секторов ДПП и РЦ от интенсивности полетов ВС ГА и МО характеризуется табл.1.

Расчет пропускной способности сектора при отсутствии введения кратковременных ограничений полетов показал повышение эффективности использования воздушного пространства для зон РЦ и ДПП до 41% и 23% соответственно.

В качестве другого важнейшего показателя эффективности УВД с одного рабочего места была принята величина экономических затрат, выраженная через расход топлива. Расчеты показали, что эффективность предлагаемого варианта ИВП и УВД за счет приращения экономии топлива для РЦ составляет 3-6% от общего объема расходуемого топлива при я = 17-20 вс/ч , а для ДПП — 5-7%.

В качестве третьего показателя эффективности использовалось изменение временной занятости диспетчера по количеству и времени согласования по

Рис. 1 Зависимость х3 от А. ( t) : 1 ~~ ДПП; 2 — для РЦ

Рис. 2 Зависимость от я : 1 — для ДПП; 2 — для РЦ

Таблица 1

Соотношение интенсивности полетов авиации МО и ГА при допустимом к

ДПП ^•га 15 14 13 12 10

5 6 7 8 10

РЦ ^ГЛ 15 14 13 12 10

6 7 8 8 10

наземным каналам с военным сектором РЦ. При этом рассматривались операции: с

— сверка маршрутов, ¿^ — ввод ограничений, —согласование порядка ИБП, с}

— уточнение фактического времени входа ВС в зону УВД а с5 — уточнение позывных, эшелонов и маршрута полета. Расчеты показали уменьшение данной составляющей загруженности на 21%.

Оценка занятости речеслухового канала диспетчера с помощью показателя (2) проводилась по результатам экспериментов в зоне, включающей ЗВП и два сектора РЦ при полетах только ВС ГА и при совместных полетах ВС ГА и МО. На рис.3 показаны сравнительные данные загруженности речеслухового канала для стандартной ситуации и с учетом эшелонирования ВС ГА при полетах истребительной авиации. Видно, что загруженность диспетчера во втором случае больше и, кроме того, достигается относительное уменьшение д^ на 12% при т„ (А) =0,6 (что соответствует х = 0,55-0,56).

Анализ экспериментальных данных показал принципиальную возможность управления полетами ГА и МО с одного рабочего места для зон с малой и средней интенсивностью полетов. При этом длительность тренировок для приобретения уверенных навыков у опытных диспетчеров составляет от 10 до 12 часов в штатных ситуациях.

В третьей главе обоснована структура модели специалиста по планированию воздушного движения для совмещенных центров УВД, предложена математическая модель процесса подготовки диспетчеров единым методам УВД, разработаны методы и критерии оценки уровня подготовленности диспетчеров на этапе предтренажерной подготовки.

Для более четкого определения структуры профессиональных навыков и умений специалистов УВД был использован подход, основанный на декомпозиции и агрегировании их деятельности. Специфика формирования модели специалиста по ИБП и УВД состоит в том, что один человек должен сочетать профессиональные навыки и умения гражданского и ведомственного диспетчера. Поэтому главное направление при разработке модели — выявление профессиональных знаний, навыков и умений, которые должны быть сформированы в процессе подготовки в учебных заведениях.

Рис. 3 Загруженность по = £(ХГЛуН0):

1 — для стандартной ситуации

2 — для усложненной ситуации

Рис. 4 График!! изменения уровня подготовленности для первой (1) и второй (2) подгрупп

Задача формирования модели специалиста по ИВП и УВД решается на примере диспетчеров планирования центров ЕС УВД, как наименее изученной категории специалистов, поскольку их целевая подготовка в УЗ МО и ГА отсутствует. Результаты проведенной декомпозиции деятельности диспетчера на задачи, подзадачи, операции и соответствующие им знания, навыки и умения позволили сформировать четырехуровневую иерархическую структуру. Полученные матрицы смежности уровней являются основой модели диспетчера по планированию ИВП.

Математическая модель процесса обучения диспетчера имеет вид:

Sit) = FW,Q)-glS(.t)l sr > О

гае: s( t) — вектор состояния процесса обучения;

F(u.Q) — мера интенсивности обучения за счет управляющих воздействий инструктора, предтренажерной подготовки у и параметров упражнения q, ^ — характеристическая функция обучения.

Flu, о) является функцией обучающей системы, задачей которой является: достижение максимального понимания обучаемыми особенностей отработки задания на тренажере а и минимальное отрицательное воздействие вновь отрабатываемых навыков на уже достигнутый уровень подготовленности по другим группам профессиональных навыков ("интерференция" навыков). Функция д зависит от индивидуальных способностей обучаемого, степени сложности задания и параметров процесса обучения.

Поскольку рассматривается эффективность предтренажерной подготовки с использованием ПЭВМ, мера интенсивности f{U,Q) принимается за функцию оптимального инструктажа F(u,Q,t) = U(t), в которую входят и параметры упражнения q ■

Sit) = U(t) ■ gis(t) ]

Тогда задачу поиска оптимальных управляющих воздействий ui можно определить как

max J/T = и Sit) = Щ С) ■ gisi t) ] Sic) = Sa

u(t)

где: j — показатель эффективности процесса подготовки по управлению полетами ВС ГА и МО с одного рабочего места.

Задача оптимизации включает отработку всех навыков s = S + S до

Л А

заданного уровня г при ограничениях на общее время подготовки Тг = Тзад по параметрам учебной программы.

Показатель эффективности j учитывает рост уровня подготовленности sit) Д° заданного уровня z к прирост SAit) за счет предтренажерной подготовки, которая выражается через функцию потерь j [¡j( t) ], т.к. формирование 2Д требует дополнительных затрат в учебном заведении или центре.

Условие оптимальности инструктажа:

£/(t)-?[s4t)] - i[a(t)] =о, J > о ait) >о ^

Это означает возрастание уровня sit) при наличии постоянного инструктажа и контроля за работой обучаемых со стороны инструкторского состава или обучающей (контролирующей) системы. Из (3) следует, что nit)- ?[S(t) ] = liait)] , то есть параметры предтренажерных упражнений должны быть соотнесены с параметрами тренажерных занятий по содержанию и объему таким образом, чтобы обеспечивался максимальный рост si t) на каждом шаге обучения с учетом ограничений обучаемых по количеству приобретаемых навыков и умений и длительности подготовки. Таким образом, тесты и упражнения, которые отрабатываются обучаемыми на этапе предтренажерной подготовки с помощью автоматизированных обучающих систем (АОС) должны быть адекватны реальным задачам УВД и обеспечивать положительный перенос навыковс ПЭВМ на диспетчерский тренажер.

Для оценки уровня подготовленности диспетчеров при формировании отдельных групп профессиональных навыков используется комплексный критерий в виде взвешенной суммы нормированных частных показателей:

^ = принтам »^iO

VI V-1

где: ь> ^ — весовые коэффициенты, характеризующие меру значимости v-.ro показателя на к-м шаге обучения к = хТш ;

X, — частные показатели степени подготовленности диспетчера.

В качестве составляющих применяются показатели безошибочности и быстродействия, а их весовые коэффициенты зависят от целей обучения и определяются методом экспертного опроса опытных специалистов. Соблюдение условия нормировки частных показателей позволяет получить оценки уровня подготовленности в фиксированном диапазоне [0,1].

В четвертой главе рассмотрены способы организации контроля уровня подготовленности специалистов УВД на этапе предтренажерной подготовки, разработано методическое обеспечение автоматизированной системы контроля знаний и приведены результаты экспериментальных исследований основных параметров процесса обучения диспетчеров единым методам управления в различных зонах УВД.

При разработке методического и программного обеспечения автоматизированной системы контроля (АСК) знаний специалистов УВД были решены следующие основные задачи:

1. Построение модели предметной области знаний (базы знаний).

2. Определение перечня контрольных вопросов (тестов, тест-заданий).

3. Определение критериев оценки знаний (твердые знания — ТЗ, достаточные знания — ДЗ, обшие понятия — ОП).

4. Выбор режима контроля (количества предъявляемых тест-заданий).

5. Определение уровня требований к обучаемому в процессе контроля (минимально-допустимый, средний, высокий).

6. Определение весовых коэффициентов для вопросов, имеющих соответствующие оценочные критерии.

7. Разработка показателей для оценки уровня знаний диспетчера.

8. Формирование итоговой оценки уровня подготовленности специалиста (бинарная, Ы-балльная).

9. Просмотр ошибочных ответов обучаемого (контролируемого) диспетчера.

10. Разработка формы итогового протокола оценки знаний.

11. Запись результатов контроля в архив и вывод на печать.

База знаний АСК организована в соответствии с системой сертификации и кцтегормрования специалистов УВД и построена по принципу: дисциплина (предметная область знаний) — тип сертификата и категории специалиста — критерий оценки знаний (ТЗ, ДЗ, ОП) — темы — вопросы (тесты).

Уровень требований характеризуется процентным соотношением количества контрольных вопросов с соответствующими оценочными критериями: к?, кя и кд — процент контрольных вопросов с критерием ТЗ, ДЗ и ОП.

В качестве критерия оценки уровня подготовленности специатиста УВД по результатам выполнения программы контроля использовался показатель:

(5)

Тйо £ - А

где: а — весовые коэффициента контрольных вопросов; п — количество правильных ответов;

п — общее количество контрольных вопросов в тест-программе;

к1 — процентвопросов с соответствующими оценочными критериями (ТЗ, ДЗ, ОП).

Имея численное значение показателя z можно перейти от точечной оценки уровня подготовленности специалиста на интервале [0,1) к более привычным — бинарной (зачет — не зачет) и N-балльной оценкам. N-балльную оценку можно получить, поставив в соответствие шкалу оценок определенным границам изменения показателя z ■ Для получения оценки типа "зачет — не зачет" необходимо определить граничное значение показателя z , позволяющее отнести обучаемого по его уровню подготовленности к тому или иному классу.

Целью проведения экспериментальных исследований на тренажерах было определение количественных значений параметров процессов подготовки в соответствии с положениями, изложенными в предыдущей главе. Основными характеристиками процесса были виды распределений времени выполнения технологических операций и скорость привития различных навыков. При этом были выбраны наиболее информативные и важные навыки: ведения радиообмена;

соблюдения рубежей передачи УВД, взаимодействия со смежными диспетчерскими пунктами (в том числе с ведомственными органами УВД), соблюдения безопасных интервалов между ВС и другие.

Группы диспетчеров были разбиты на две подгруппы: контрольную, которая обучалась по традиционному методу (инструктаж — работа на тренажере) и экспериментальную, проходившую вначале предтренажерную подготовку на ПЭВМ с последующим выходом на тренажер. Результаты проведенного анализа показывают. что на скорость привития навыков и время обучения во второй подгруппе существенно влияет включение предтренажерной подготовки (рационального инструктажа в виде обучающих и контролирующих программ на ПЭВМ). Видно, что для второй подгруппы более ярко выражен 8-образный характер кривой обучения, что подтверждает известную модель Терстоуна (рис.4). Таким образом доказана возможность переноса процесса теоретического обучения и отработки части практических навыков, необходимых для выполнения предстоящего упражнения с тренажерных занятий на этап предтренажерной подготовки, что позволяет проводить индивидуальную подготовку диспетчеров в составе группы, экономить тренажерное время и сократить общее время подготовки до 12-15%.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В работе получены следующие основные результаты:

1. Показано, что в РФ, как и в других странах с развитой инфраструктурой систем УВД усилилась тенденция к интеграции органов УВД различных ведомств, что диктует необходимость совершенствования систем подготовки кадров и разработки единых требований к специалистам по управлению воздушным движением ГА и МО.

2. Система профессиональной подготовки должна базироваться на объединенных или совмещенных структурах центров ЕС УВД и АСБ, а также единых технологиях работы и фразеологии радиообмена в определенных условиях выполнения полетов авиацией различных ведомств. Разработанный и апробированный вариант такой структуры и технологии показал достаточно высокую эффективность по ряду показателей.

3. Полученные оценки допустимого уровня загруженности диспетчеров РЦ и ДПП по параметрам интенсивности и плотности воздушного движения при управлении полетами ГА и авиации МО позволили сформулировать требования к тренажерным упражнениям и оценочным критериям для определения уровня п о д гото в л е н н о ста с п е ц и а л и сто в.

4. Разработанный подход к определению структуры и содержанию модели специалиста при внедрении единых методов УВД позволяет обосновать квалификационные требования к уровню подготовленности специалистов различных категорий.

5. Предложена математическая модель профессиональной подготовки специалистов единым методам УВД, включая описание процессов предтренажерной подготовки в виде рационального инструктажа и контроля уровня знаний и навыков с помощью автоматизированных обучающих и контролирующих систем на базе ПЭВМ.

6. Разработано методическое обеспечение автоматизированной системы контроля знаний и навыков диспетчеров. Использование при оценке уровня подготовленности специалистов УВД комплексного критерия в виде взвешенной суммы нормированных частных показателей позволяет получить точечные оценки уровня на шкале (0,1], а затем перейти к бинарной или 1Ч-балльной оценкам.

7. Результаты исследований основных параметров тренажерной подготовки диспетчеров единым методам УВД на рабочих местах РЦ, ДПП и ДПК показывают общность стохастической природы процессов формирования навыков специалистов УВД ГА и МО. Таким образом, экспериментально доказана возможность обучения специалистов ГА управлению полетами ВС МО и наоборот при УВД с одного рабочего места.

8. Полученные теоретико-экспериментальные результаты дают возможность определить основные направления совершенствования процессов профессиональной подготовки специалистов по ИВП и УВД в условиях проводимой военной реформы.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Ковалев С.Е., Цепляев Ю.Ф. Некоторые вопросы подготовки диспетчеров при внедрении методов зональной навигации. — В кн.: Проблемы навигации и управления воздушным движением. Межвуз. темат. сб. науч. тр., Л.: ОЛАГА, 1989.

2. Ковалев С.Е., Цепляев Ю.Ф. Некоторые вопросы подготовки диспетчеров при переходе к единым методам УВД. — В кн.: Методы и модели автоматизации процессов УВД. Межвуз. темат. сб. науч. тр., Л.: ОЛАГА, 1989.

3. Ковалев С.Е. Вопросы профессиональной подготовки и функциональной надежности должностных лиц группы руководства полетами и дежурных смен центров ЕС УВД. — В кн.: Теория и практика совершенствования системы управления воздушным движением. Межвуз. темат. сб. науч. тр., Л.: ОЛАГА, 1990.

4. Ковалев С.Е., Цепляев Ю.Ф. Организация подготовки специалистов для государственной системы использования воздушного пространства и УВД. — В кн.: Теория и практика совершенствования системы управления воздушным движением. Межвуз. темат. сб. науч. тр., Л.: ОЛАГА, 1990.

5. Ковалев С.Е., Цепляев Ю.Ф. Вопросы организации воздушного движения при переходе к государственной системе ИБП. — В кн.: Вопросы навигации и УВД. Межвуз. темат. сб. науч. тр., Л.: ОЛАГА, 1990.

6. Санников В.А., Балабай В.И., Ковалев С.Е. Автоматизация обучения и контроля уровня подготовленности диспетчеров УВД. — В кн.: Проблемы рациональной организации воздушного движения. Межвуз. темат. сб. науч. тр., Л.: ОЛАГА, 1991.

7. Ковалев С.Е., Цепляев Ю.Ф. Исследование процессов тренажерной подготовки диспетчеров при УВД авиации различных ведомств с одного рабочего места. — В кн.: Проблемы рациональной организации воздушного движения. Межвуз. темат. сб. науч. тр., Л.: ОЛАГА, 1991.

8. Санников В.А., Балабай В.И., Ковалев С.Е. Управление мотивацией в автоматизированных системах обучения. — В кн.: Тренажеры и компьютеризация профессиональной подготовки. Тезисы докл. III Всесоюз. научно-техн. конф. Часть I. М., 1991.

9. Санников В.А., Балабай В.И., Ковалев С.Е. Организация процедур управления и контроля в автоматизированных системах обучения. — В кн.: Теория и практика имитационного моделирования и создания тренажеров. Тезисы докл. IV Всесоюз. конф., Пенза, 1991.

10. Ковалев С.Е. К вопросу совершенствования деятельности органов единой системы УВД. — В кн.: Безопасность полетов и государственное регулирование деятельности в ГА. Тезисы докл. I Всероссийской научно-практ. конф. С-Пб.: АГА, 1995.

11. Ковалев С.Е. К вопросу совершенствования деятельности органов ЕС УВД. — В кн.: Проблемы безопасности полетов и эксплуатации ВС. Межвуз. сб. . С-Пб.: АГА, 1996.

12. Цепляев Ю.Ф., Ковалев С.Е. Методы оптимизации процессов профессиональной подготовки специалистов гражданских и военных секторов ЕС УВД. — В кн.: Военная радиоэлектроника: опыт исследования и проблемы подготовки специалистов. Тезисы докл. 7-й межвуз. научно-техн. конф., С-Пб.: ВВМУРЭ им. А.С.Попова, 1996.

Подписано к печати 17.12.У7. формат буизт 60х901Л" Тираж 100. Зав» 401. Усл.печ.л.1. Учлпя.лЛ.с.Л Тнп.Акадеыия ГА. 196210 С-Петсрбург, ул.Пилотов, д.38.