Wybrane aspekty zastosowania symulatorów w nowoczesnym systemie kształcenia

Transkrypt

1 MILEWSKI Stanisław 1 Wybrane aspekty zastosowania symulatorów w nowoczesnym systemie kształcenia WSTĘP Potrzeba przygotowania i wdrażania nowoczesnych systemów kształcenia jest wymuszona poprzez zmieniające się uwarunkowania gospodarcze, tj. rynek pracy oraz koszty kształcenia. Dotyczy to, przede wszystkim, szkół wyższych - technicznych oraz wojskowych, w których wykształcenie inżyniera o wiedzy, umiejętnościach i kompetencjach - odpowiadających potrzebom gospodarki (wojska) - wymaga dużych nakładów finansowych. Należy również pamiętać, że wdrożenie nowoczesnych systemów kształcenia jest jednocześnie czynnikiem uatrakcyjniającym warunki studiowania (kształcenia), a tym samym wpływa na decyzję, co do wyboru uczelni przez przyszłych inżynierów. Zastosowanie trenażerów i symulatorów nabiera jeszcze większego znaczenia w procesie kształcenia i szkolenia wojsk, w tym kształcenia przyszłych oficerów Marynarki Wojennej. Jest to związane z możliwością częściowego wyłączenia z w/w procesu: uzbrojenia bojowego, amunicji oraz okrętów i ich załóg. Możliwość eliminacji uzbrojenia bojowego z procesu kształcenia przynajmniej w początkowych jego etapach - jest również czynnikiem zwiększającym warunki bezpieczeństwa szkolonych. Potrzeba zastosowania symulatorów w szkoleniu personelu technicznego została zauważona już w latach 30-tych ubiegłego wieku. Przykładem jest symulator lotu zaprojektowany i wdrożony w procesie szkolenia pilotów (Rys.1). Rys. 1. Pierwszy symulator lotu zaprojektowany w 1931 roku [1]. Wymogiem podstawowym określającym charakterystykę absolwenta AMW jest zdolność do wykonywania obowiązków, w tym rozwiązywania problemów i zadań na różnych stanowiskach, i w różnych warunkach otoczenia. Wymaga to wykonania szeregu trudnych do zaobserwowania 1 Akademia Marynarki Wojennej w Gdyni, Wydział Nawigacji i Uzbrojenia Okrętowego, Gdynia, ul. Śmidowicza 69, s.milewski@amw.gdynia.pl 7516

2 czynności, pośród których ważne miejsce zajmują procesy myślowe oraz czynności manualne. Dlatego też, projektowane i wykorzystywane w procesie kształcenia podchorążych AMW nowoczesne urządzenia treningowe (symulatory) odtwarzają warunki funkcjonowania uzbrojenia na okrętach, specyfikę pracy załogi, w tym umożliwiają nabycie dobrych nawyków eksploatacyjnych oraz wytworzenie w umyśle szkolonego przybliżonego obrazu rzeczywistości związanej z morskim teatrem działań [2]. Czynnikami determinującymi dążenie do zwiększenia skuteczności procesu kształcenia studentów AMW są dane wynikające z: 1) nakazów i zakazów przełożonych (wymagania i ograniczenia); 2) uwarunkowań związanych z kierunkiem studiów; 3) procesu i warunków nauczania i uczenia się w warunkach funkcjonowania AMW. 1 PRZYJETE ROZWIĄZANIA SYTEMOWE Metody i formy szkolenia w istotny sposób rzutują na skuteczność realizacji zadań bojowych w warunkach rzeczywistych. W związku ze zmieniającymi się realiami prowadzenia walki zbrojnej, fakt ten stanowi wyzwanie, co do potrzeb tworzenia nowych systemów szkolenia eksploatatorów uzbrojenia, a w tym: dowódców, funkcyjnych oraz celowniczych (decydentów ognia), aby tym wyzwaniom sprostać [4]. Rozwiązania techniczne dotyczące budowy specjalnych urządzeń szkolno-treningowych oraz ich wykorzystania w procesie szkolenia wojsk są związane z konkretnym typem uzbrojenia i jego przeznaczeniem, i są jednocześnie rozwiązaniami unikatowymi. Dotyczy to zarówno samej funkcjonalności tych urządzeń, jak również warunków szkolenia jakie mogą być tworzone przy ich wykorzystaniu. W celu określenia i wyodrębnienia podstawowych funkcji stanowisk i urządzeń szkolno-treningowych występujących w procesie kształcenia i szkolenia realizowanym w AMW przy-jęto stosować następujące definicje: 1.Symulator 2 - (łc. simulator naśladowca ) 1. tech. urządzenie naśladujące działanie innego urządzenia, stosowane gł. podczas badań i szkoleń. 2. infor. program komputerowy pozwalający na odtwarzanie rzeczywistego przebiegu jakiegoś procesu, zjawiska, działania czegoś w warunkach sztucznych. 2.Trenażer 3 - (fr. traînage ciągnienie ) urządzenie służące do treningu, imitujące warunki zbliżone do rzeczywistych. Trenażer to urządzenie przeznaczone do uczenia człowieka (pewnych) praktycznych umiejętności, wyrobienia sprawności w wykonywaniu układów (rodzaj, liczba i kolejność) działań, obsługiwania (pewnych) maszyn, będących zwykle odpowiednio przerobioną wersją tych maszyn. Podstawową ideą stosowania nowoczesnych urządzeń szkolno-treningowych jest poszerzenie możliwości realizacji i zabezpieczenie procesu szkolenia przyszłych użytkowników uzbrojenia w pełnym zakresie, w którym pod względem efektów szkolenia wyróżnia się dwa podstawowe obszary: 1) teoretyczny, którego celem jest przyswojenie odpowiedniej terminologii, opanowanie wiadomości z zakresu eksploatacji tj.: budowy, przechowywania, obsługiwania oraz bojowego użycia sprzętu uzbrojenia - z uwzględnieniem zasad bezpieczeństwa; 2) praktyczny, którego celem jest nabycie odpowiednich umiejętności i nawyków do realizacji w/w czynności - wchodzących w zakres wstępnego i końcowego przygotowania podczas wykonywania zadań ogniowych. W omawianym systemie szkolenia największy nacisk został położony na szkolenie w zakresie przygotowania uzbrojenia do wykonania zadań ogniowych (przygotowanie wstępne). Ideą takiego podejścia jest założenie, że poprawne wykonanie czynności wchodzących w zakres przygotowania wstępnego, zakończone osiągnięciem gotowości zestawów do walki daje podstawy do skutecznej 2 Opracowano na podstawie Słownika Wyrazów Obcych Wydawnictwa Europa, pod redakcją naukową prof. Ireny Kamińskiej-Szmaj, autorzy: Mirosław Jarosz i zespół. ISBN X, rok wydania tamże 7517

3 realizacji zadań ogniowych. Jednocześnie, zaliczenie szkolenia w w/w zakresie, zarówno w obszarze teorii, jak i praktycznego działania jest warunkiem dopuszczającym do dalszych etapów szkolenia, tj. szkolenia w zakresie przygotowania końcowego obejmującego bezpośrednie oddziaływanie ogniowe. Przyjęte podejście jest wynikiem analizy potrzeb oraz istniejących form i metod szkolenia realizowanych w Marynarce Wojennej. 2 ELEMENTY SYSTEMU SZKOLENIA W artykule zostały przedstawione urządzenia treningowe i symulatory zaprojektowane i wykonane w Instytucie Uzbrojenia Okrętowego i Informatyki (IUOiI) wykorzystywane w procesie przygotowania podchorążych do służby na stanowiskach związanych z eksploatacją uzbrojenia rakietowego i artyleryjskiego. 2.1 Trenażer Zestawu Rakietowo-Artyleryjskiego ZU-23-2MR Prezentowany trenażer to: układ stanowisk szkolno-treningowych przeznaczonych do realizacji pełnego cyklu szkolenia celowniczych morskich przeciwlotniczych zestawów rakietowoartyleryjskich ZU-23-2MR - funkcjonujących pod wspólną nazwą jako: Trenażer TR ZU-23-2MR. Ze względu na wymaganą funkcjonalność trenażera, a także zgodnie z przyjętymi definicjami zastosowano rozwiązanie konstrukcyjno-techniczne, w którym stanowisko szkolno-treningowe jest zbudowane na bazie oryginalnego zestawu ZU-23-2MR - pozbawionego cech bojowych i przygotowanego do wymagań i potrzeb szkolenia. W skład głównego stanowiska wchodzą również: amunicja treningowa, narzędzia i przyrządy regulacyjne, przyrządy celownicze oraz zestaw części zamiennych, które pozwalają na odtworzenie wszystkich czynności wykonywanych podczas obsługiwania i eksploatacji zestawów bojowych. Rys. 2. Stanowiska szkolno-treningowe trenażera TR ZU-23-2MR wykorzystywane do szkolenia w zakresie przygotowania wstępnego. Proces szkolenia celowniczych realizowany z wykorzystaniem trenażera TR ZU-23-MR ma na celu, przede wszystkim, trenowanie i nabywanie umiejętności związanych z przygotowaniem technicznym zestawu do bojowego użycia. Szkolenie praktyczne celowniczego od-bywa się na stanowiskach szkolno-treningowych połączonych funkcjonalnie ze stanowiskiem głównym

4 moduł ZU-23-2MR.W przypadku SPT, algorytm kończył działanie, kiedy wykonał pewną założoną liczbę iteracji oraz trasa wygenerowana przez niego była trasą bezpieczną. Wyposażenie stanowisk zapewnia nabywanie przez szkolonych wiedzy i praktycznych umiejętności wchodzących w zakres przygotowania wstępnego zestawu ZU-23-2MR, który obejmuje min.: wykonanie obsługiwania technicznego zestawu, a w tym obsługa automatów artyleryjskich i luf, obsługę i regulację przyrządów kierowania ogniem (celowników), przygotowanie amunicji (taśmowanie i ładowanie skrzynek amunicyjnych), uruchomienie i sprawdzenie poprawności działania poszczególnych zespołów zestawu, w tym sprawdzenie łączności z przełożonym. Poprawna realizacja czynności i działań związanych z przygotowaniem zestawu do walki oraz uzyskanie przez szkolonych pozytywnej oceny za realizację poszczególnych czynności wchodzących w zakres przygotowania wstępnego jest warunkiem dopuszczenia ich do dalszych etapów szkolenia tj. walki z przeciwnikiem: powietrznym, morskim i brzegowym w warunkach symulowanych. Symulacja walki rozpoczyna się od momentu osiągnięcia gotowości zestawu i obejmuje takie czynności jak: poszukiwanie obiektów w wyznaczonym sektorze obserwacji, ich wykrycie oraz identyfikację, jak również rozpoczęcie oddziaływania ogniowego do celu i ocenę skuteczności tego oddziaływania są to czynności wchodzące w zakres tzw. przygotowania końcowego realizacji zadań ogniowych. W układzie trenażera symulacja walki jest realizowana na głównym stanowisku szkoleniowym (moduł ZU-23-2MR) z wykorzystaniem odpowiednio zaprojektowanych i współdziałających autonomicznych modułów odtwarzających warunki, zjawiska oraz korelację zachodzącą pomiędzy modelami opisującymi: 1) zobrazowanie sytuacji bojowej, a w tym: scenariusz misji bojowej; odzwierciedlenie cech obiektów przeciwnika świadczących o charakterze jego działania; realizację układu działań w zakresie technicznego (tko) kierowania ogniem ZU-23-2MR [5]. 2) układ stawiania zadań i oceny ich wykonania (relacje zachodzące w układzie dowódca - celowniczy) 3) ruch i kołysanie okrętu (nosiciela) ZU-23-2MR na fali. Moduł ZU-23-2MR Moduł zobrazowania sytuacji bojowej oraz TKO i tko Moduł ruchu (okrętu) nosiciela ZU-23-2MR na fali Moduł stawiania zadań i oceny ich wykonania Rys. 3. Moduły trenażera TR ZU-23-2MR zastosowane do symulacji warunków walki. W celu zwiększenia realności szkolenia, trenażer TR ZU-23-2MR został wyposażony w dodatkowe elementy, które odtwarzają zjawiska zachodzące w czasie realnej walki, min.: akustyczny symulator wystrzału, generator szumu morza, czy generator wiatru. 7519

5 Wykorzystanie trenażera TR ZU-23-2MR do symulacji walki z przeciwnikiem ma na celu szkolenie celowniczego w zakresie zgrywania wymaganych sekwencji działań (liczba, rodzaj i kolejność) oraz prowadzenia sprawdzeń funkcjonowania wybranych układów kierowania ogniem (KO) [5]. W przedstawionym rozwiązaniu innowacją szkoleniową jest możliwość montażu oryginalnych celowników z zestawu ZU-23-2MR zamiast modułu zobrazowania sytuacji bojowej. Jest to wykorzystywane zarówno w procesie przygotowania wstępnego (regulacje i sprawdzenia), jak również w procesie przygotowania końcowego szkolenie w zakresie naprowadzania armat na cel, a w tym wypracowania kąta wyprzedzenia z uwzględnieniem wyznaczonych poprawek balistycznych i meteorologicznych [3]. W przedstawionym układzie symulatora walki - pod względem funkcjonalnym - można wyróżnić dwa główne stanowiska, tj.: stanowisko instruktora oraz stanowisko szkolonego. Odzwierciedlają one relacje zachodzące w realnym układzie występującym na okrętach tj. dowódca okrętu/dowódca działu stanowisko bojowe. W systemie szkolenia relacje te są odtwarzane w układzie stawiania zadań i oceny ich wykonania min. poprzez przygotowanie przez instruktora scenariuszy misji bojowych, nadzór nad ich realizacją oraz ocenę końcową. Szkolenie w zakresie przygotowania końcowego, a w tym symulacja walki, rozpoczyna się od wprowadzenia szkolonych w ogólną sytuację bojową oraz postawienia zadania. Czynności te obejmują również sprawdzenie wiedzy szkolonego na temat zasad bezpieczeństwa oraz procedur postępowania podczas wystąpienia niesprawności uzbrojenia na skutek np. zacięcia lub niewypału. Przygotowany scenariusz misji bojowej obejmuje rodzaj zadania ogniowego, np. zwalczanie celu powietrznego oraz podstawowe warunki realizacji tego zadania, a w tym: typ okrętu (nosiciela ZU-23-2MR), typ i charakter działania przeciwnika, sposób realizacji zadania (celownik, rodzaj ognia) oraz warunki zewnętrzne (stan morza, widzialność). Scenariusze misji bojowych mogą być modyfikowane według bieżących potrzeb szkoleniowych - wynikających z metodyki szkolenia obowiązującej w Marynarce Wojennej lub innych wymagań [3]. Przykładowe okno przygotowania scenariusza misji bojowej przedstawiono na rysunku 4. Rys. 4. Okno przygotowania scenariuszy misji bojowych na stanowisku instruktora. Po zakończeniu misji bojowej jest wyświetlane okno z podsumowaniem. Informacje te są wyświetlane w kilku polach i obejmują: dane operatora oraz instruktora, wartości parametrów scenariusza misji bojowej oraz dane z przebiegu całego ćwiczenia, takie jak: czas wykonania zadania, liczba zużytej amunicji, liczbę trafień, itp. Dodatkowo, w polu uwag, instruktor może wpisać 7520

6 komentarz, który zostanie dodany do bazy danych podczas archiwizowania informacji o przebiegu szkolenia. Rys. 5. Zobrazowanie i ocena realizacji zadania ogniowego w określonym scenariuszu misji bojowej. Trenażer TR ZU-23-2MR, z założonym przybliżeniem, odwzorowuje przedmiotowy system szkoleniowy celowniczych zestawów ZU-23-2MR, tym samym zapewnia warunki szkolenia na poziomie: dowódcy działu artyleryjsko-rakietowego, dowódcy stanowiska bojowego oraz celowniczego. 2.2 Trenażer Przenośnego Przeciwlotniczego Zestawu Rakietowego GROM (PPZR GROM) Prezentowany system szkolno-treningowy PPZR GROM odzwierciedla cechy procesu i warunki walki z przeciwnikiem powietrznym na rzecz obrony powietrznej okrętu. Analiza warunków i procesu realizacji zadań bojowych pozwoliła postrzec prawidłowości oraz występujące ograniczenia niezbędne do zaprojektowania systemu szkolno-treningowego zastosowanego do symulacji procesu walki strzelca PPZR GROM z przeciwnikiem powietrznym i sukcesywne wdrożenie go do systemu szkolenia realizowanego w AMW. W podstawowej konfiguracji prezentowany system szkolno-treningowy składa się z dwóch stanowisk: 1) stanowiska instruktora - zapewniającego sterowanie całością systemu, a w tym: interaktywne tworzenie scenariuszy misji bojowych, gromadzenie i przetwarzanie wyników ćwiczeń, jak również współpracę z innymi symulatorami kompleksowego symulatora pola walki typu SPARTAN (np. symulatorem do broni strzeleckiej typu ŚNIEŻNIK 4 ) ; 2) stanowiska szkolenia strzelca PPZR GROM (2kpl) w skład których wchodzą: makieta gabarytowo-masowa wyrzutni PPZR GROM z modułem startowym oraz układami pomiarowo - kontrolnymi (czujnik położenia przestrzennego wyrzutni i czujnik naciśnięcia spustu); stereoskopowe gogle VR - układ wizualizacji sytuacji bojowej - wyświetlanie generowanego trójwymiarowego pola walki; słuchawki - zapewniające realistyczne odwzorowanie środowiska akustycznego. 4 Dane producenta i wykonawcy systemu Autocomp Management. 7521

7 Rys. 6. Stanowisko szkolno-treningowe strzelca PPZR GROM wraz z wizualizacją sytuacji bojowej. Wymagania stawiane SB PPZR GROM rozmieszczonych na okrętach wymuszają określenie nowych sposobów i form procesu szkolenia, w tym przygotowania odpowiednich środków dydaktycznych np. w postaci symulatorów i trenażerów pozwalających na utrzymanie skuteczności szkolenia w określonych warunkach np. zmiennych stanach morza [6].Projekt symulatora PPZR GROM dedykowany do stanowisk bojowych rozmieszczonych na okrętach zakłada wykorzystanie ruchomej platformy do odzwierciadlenia ruchu okrętu na morzu. Rys. 7. Stanowiska szkolno-treningowego do szkolenia strzelców PPZR GROM z wykorzystaniem platformy ruchomej - symulatora ruchu okrętu. (aktualnie w realizacji) 5 Przedstawiony system szkolno-treningowy zapewnia szkolenie strzelców PPZR GROM w zakresie pełnej realizacji czynności wchodzących w zakres wstępnego i końcowego przygotowania zestawu do realizacji zadań ogniowych przy uwzględnieniu symulacji warunków wykonania zadania, a w tym: warunków ruchu i kołysania okrętu (nosiciela PPZR GROM) na fali; warunków widzialności meteorologicznej; typów i charakteru działania przeciwnika powietrznego. Funkcjonowanie projektowanego sytemu szkolno-treningowego PPZR GROM realizowane poprzez współdziałanie autonomicznych elementów (stanowisk) zapewnia możliwość oceny postępów szkolonego na każdym etapie szkolenia oraz dopasowania jego intensywności do stopnia opanowywania wiedzy lub umiejętności w poszczególnych obszarach. W proponowanej postaci system szkolno-treningowy PPZR GROM posiada otwartą strukturę, co zapewnia jego dalszą rozbudowę i możliwość dopasowania do bieżących lub przewidywanych potrzeb szkoleniowych. 5 Projekt realizowany w ramach modernizacji technicznej AMW finansowany z dotacji budżetowej MON w latach

8 WNIOSKI Głównymi elementami determinującymi proces i warunki szkolenia celowniczych ZU-23-2MR i strzelców PPZR GROM z wykorzystaniem trenażerów i symulatorów walki są warunki funkcjonowania SB na okrętach MW oraz typ i charakter działania środków napadu powietrznego potencjalnego przeciwnika. Szczególnego znaczenia nabiera to w aspekcie odzwierciedlenia w systemach treningowych dynamiki zjawisk występujących w procesie walki. Wskazane determinanty stanowią wytyczne co do budowy urządzeń szkolno-treningowych, projektowania systemu oraz organizacji procesu szkolenia. Przedstawiony system szkolenia oparty na wykorzystaniu trenażerów uzbrojenia oraz symulatorów walki zapewnia warunki do odtworzenia realiów morskiego teatru działań. Jednocześnie na ich podstawie - zostały wykreowane warunki do prowadzenia badań w zakresie projektowania i budowy trenażerów uzbrojenia, jak również projektowania i organizacji procesu szkolenia eksploatatorów morskich zestawów artyleryjskich i rakietowych. Streszczenie W artykule zaprezentowano proces i warunki kształcenia podchorążych AMW z wykorzystaniem symulatorów i trenażerów uzbrojenia. Przedstawiony system obejmuje, takie elementy jak: budowa i eksploatacja uzbrojenia, a w tym: przygotowanie zestawu do walki, teorię walki oraz walka z przeciwnikiem. Symulowane warunki walki są kształtowane poprzez dobór czynników odzwierciedlających zróżnicowane warunki funkcjonowania uzbrojenia na okrętach, min.: współdziałanie sił własnych, stan morza, widzialność, rodzaj i charakter działania przeciwnika. Postrzeganie uwarunkowań walki na morzu to determinant projektowania nowych środków dydaktycznych oraz ich implementacji do systemu szkolenia. Selected aspects of the use of simulators in the modern educational system Abstract The article presents the process and conditions of training cadets with using of weapons simulators. The presented system includes such elements as: construction and operation of weapons, including: set-up, fight, fight theory and the fight with the enemy. Simulated combat conditions are created by the choice of the factors reflecting the varied operation conditions of the weapons on ships, e.g.: interaction forces and sea state, visibility, type and nature of enemy action. Perceptions of conditions in the sea fight are determinants of designing new educational devices and their implementation to the training system.. BIBLIOGRAFIA 1. Trainer.aspx. 2. Milewski S, Chmieliński M., Kobierski J.W.: Integracja tradycyjnych i nowoczesnych metod nauczania na przykładzie demonstratora technologii - trenażera morskiego zestawu rakietowoartyleryjskiego ZU-23-2MR, III Konferencja Naukowa "Logistyka Morska", Jastarnia, , AMW, Gdynia Sprawozdanie merytoryczne z projektu rozwojowego NR O R pt. "Trenażer morskiego przeciwlotniczego zestawu artyleryjsko-rakietowego ZU-23-2MR, AMW (12352/A /A), Gdynia, Doktryna Szkolenia SZ RP DD/7, MON Sztab Generalny WP, Warszawa Kobierski J. W.: Ośrodek szkolenia poligonowego WOPL Ustka. Wyd. CSOPL, Ustka Kobierski J., Milewski S., Chmieliński M., Haberek R., Kasprzycki O.: Projekt Systemu Szkolenia Strzelców Ppzr Grom w Zakresie Obrony Powietrznej Okrętów, VIII Konferencja Naukowa nt. "Kierowanie ogniem systemów obrony powietrznej (przeciwlotniczej)", Ustka