Тренажёр для операторов предназначен для подготовки оперативного и обслуживающего персонала предприятия к работе на реальном технологическом оборудовании, поддержания и оценки его квалификации, отработки навыков безопасного и экономичного управления оборудованием в сложных переходных и аварийных режимах и т.д. 

Тренажёр позволяет провести тренировки с отработкой персоналом способности правильно реагировать на нештатные ситуации, безошибочно определять пути выхода из любых сложившихся условий, возникающих на производстве.

Тренажёр включает в себя как аппаратную, так и программную часть. Ключевым элементом программной части является математическая модель процесса / установки, для которого этот тренажер используется. Качественная динамическая модель процесса – обязательная составляющая для создания современного профессионального тренажёра. 

Математическое моделирование технологического процесса осуществляется на основе решения систем нелинейных дифференциальных уравнений, описывающих физические процессы тепло- и массообмена, химической кинетики, фазовых переходов, гидравлики и гидродинамики и т.д. Данная модель обеспечивает расчёт параметров установок во всех режимах функционирования, включая аварийные ситуации и пусковые операции.

Итак, тренажёр для оператора. Какие функции он должен выполнять? Давайте перечислим основные:

• запуск установки
• изменение нагрузки
• сценарии, вызванные сбоем работы оборудования
• реакция установки на определённые действия оператора
• отработка типовых технологических операций
• отработка навыков диагностики

Тренажёр также может применяться для построения цифровой модели производства в рамках концепции «Индустрия 4.0». С его помощью возможно проводить проверки работоспособности АСУТП до момента её установки на реальном объекте управления.

Таким образом, разработчики АСУТП имеют возможность отладить алгоритмы управления до начала пусконаладочных работ на объекте и даже без наличия у них контроллерного оборудования, а оперативный персонал получает навыки эксплуатации объекта ещё до ввода его в эксплуатацию.

В КТК должны также входить контроллеры АСУТП. В зависимости от целей и задач могут быть использованы реальные контроллеры или их виртуальные имитаторы. Не надо забывать, что для тренажёра также нужны алгоритмы технологических защит, блокировок, реализованные на традиционных средствах (релейные схемы), а также регулирование низкого уровня (интеллектуальные приборы и т. д.).

В КТК должно включаться АРМ операторов и инструктора. АРМ оператора в КТК является, как правило, точной копией реального АРМ. АРМ инструктора предназначен для организации и проведения процесса обучения.

В заключении первой части я приведу пример проекта создания тренажёра, в котором я принимал участие. Финальная стадия производства глинозема включает в себя установку кальцинации (обжигательную печь).

Самым сложным в этом проекте была разработка математической модели установки, особенно самой обжигательной печи. На это ушёл почти год. Тем не менее качественный тренажёр был создан. 

Вторая проблема, с которой мы столкнулись – это проведение занятий под руководством инструктора. В то время в КТК, который мы использовали, не существовало программного обеспечения для проведения занятий по определенному сценарию и оценки работы оператора, и для такой сложной установки с непростыми сценариями это стало проблемой.

В рамках этого материала невозможно рассказать всё о КТК, но я надеюсь, что читатель получил первое представление о тренажерах. Во второй части мы расскажем о вендорах и приведем в качестве примера техническое решение компании Emerson.