Математическое моделирование и управление процессом формирования профессиональных навыков у технологов пищевых производств на основе компьютерных тренажерных комплексов

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 23-79-10162

НазваниеМатематическое моделирование и управление процессом формирования профессиональных навыков у технологов пищевых производств на основе компьютерных тренажерных комплексов

Руководитель Полевщиков Иван Сергеевич, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский биотехнологический университет (РОСБИОТЕХ)" , г Москва

Конкурс №85 - Конкурс 2023 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-602 - Моделирование технических систем

Ключевые слова Компьютерные тренажеры, пищевая промышленность, автоматизированные обучающие системы, математическое моделирование, интеллектуальные системы, профессиональное обучение, адаптивное обучение, профессиональные знания и навыки, технологические процессы, советующие системы.

Код ГРНТИ50.47.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Пищевая промышленность России представляет собой одну из стратегических отраслей экономики, которая в условиях сложной современной ситуации, в частности, проблем импортозамещения, призвана обеспечить население страны необходимыми по количеству и качеству продуктами питания. Анализ технологических процессов большинства видов пищевых производств (в частности, в мясной, молочной, кондитерской промышленности) показывает, что для действующих предприятий характерны частая смены ассортимента изделий, многомерность, большие объемы производимой продукции, нелинейность, многоканальность производственной информации. Существует значительный потенциал повышения качества и эффективности производства пищевой продукции за счет внедрения информационных, и, в частности, интеллектуальных технологий, непосредственно в производственный процесс, а также при обучении кадров для пищевой промышленности, главным образом, технологов пищевых производств. В современных условиях при подготовке профессиональных кадров широко применяют компьютерные технологии, симуляторы технологических установок, автоматизированные обучающие системы. Всё это направлено на снижение человеческого фактора в управлении сложными процессами. В частности, компьютерные тренажеры являются широко распространенным средством обучения операторов различных видов сложных и опасных производственных процессов. Применение тренажеров позволяет не использовать в учебных целях реальное оборудование на начальном этапе формирования навыков, тем самым снизить его износ, расходы электроэнергии, не отвлекать от производственного процесса, уменьшить уровень производственного травматизма, поломок техники, чрезвычайных ситуаций. Однако, остаются нерешенными важные научные задачи по разработке компьютерных тренажерных комплексов (КТК) для обучения технологов пищевых производств профессиональным навыкам, решение которых способствовало бы одновременно снижению трудоемкости и финансовых затрат на создание и настройку компьютерных тренажерных комплексов (КТК), повышению уровня сформированности сенсомоторных навыков и уменьшению трудоемкости учебного процесса для преподавателей и обучаемых. Фактически отсутствуют эффективные средства обучения персонала пищевых предприятий, основанные на имитации в учебном процессе реальных производственных ситуаций с целью формирования и контроля требуемых профессиональных навыков. В данном научном исследовании предлагается целостный подход к моделированию обучающего компьютерного тренажерного комплекса технолога пищевых производств для формирования профессиональных навыков, отличающийся семантической общностью основных базовых понятий: а) динамика формирования навыков как многошаговый процесс на основе усовершенствованного метода итеративного научения, б) динамические характеристики элементов технологического процесса, в) элементы управления (рычаги управления, пульты управления), г) человек-оператор, оценивающий текущую ситуацию и строящий рациональную траекторию управления технологическим процессом. В практическом аспекте результаты планируемых в рамках проекта исследований могут быть использованы для разработки КТК с целью подготовки технологов различных видов пищевых производств (в частности, мясная, молочная, кондитерская промышленность). Также результаты могут быть использованы в процессе профессионального обучения будущих разработчиков КТК - бакалавров и магистров по направлениям подготовки, связанным с разработкой автоматизированных систем обработки информации и управления.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Полевщиков И.С., Романов Р.М., Дмитрук М.В., Недвецкий В.М. Тренажерный комплекс для контроля знаний и навыков разработки программных модулей автоматизированных систем управления Научно-технический вестник Поволжья, 2023. №10. С. 213-216. URL: https://ntvprt.ru/files/НТВП_10_2023.php (год публикации - 2023)

2. Полевщиков И.С., Кравченко Р.А. Automated skills control of food production specialists using a training system E3S Web of Conferences, E3S Web of Conferences 443, 06011 (2023). II International Conference on Environmental Technologies and Engineering for Sustainable Development (ETESD-II 2023). (год публикации - 2023)
10.1051/e3sconf/202344306011

3. Полевщиков И.С., Благовещенский В.Г. Automated systems and processes visual modelling skills control in training engineering specialists with simulator complex E3S Web of Conferences, E3S Web of Conferences 460, 10007 (2023). International Scientific Conference on Biotechnology and Food Technology (BFT-2023) (год публикации - 2023)
10.1051/e3sconf/202346010007

4. Полевщиков И.С., Благовещенский И.Г. Modeling optimization problems when training engineering specialists using intelligent training systems E3S Web of Conferences 486, 03020 (2024). IX International Conference on Advanced Agritechnologies, Environmental Engineering and Sustainable Development (AGRITECH-IX 2023)., E3S Web of Conferences 486, 03020 (2024). IX International Conference on Advanced Agritechnologies, Environmental Engineering and Sustainable Development (AGRITECH-IX 2023). (год публикации - 2024)
10.1051/e3sconf/202448603020

5. Полевщиков И.С., Ляпушин В.А. Алгоритмическое и программное обеспечение автоматизированной обучающей системы для подготовки операторов технологических процессов на компьютерном тренажере Научно-технический вестник Поволжья. 2024. №3., Научно-технический вестник Поволжья. 2024. №3. С. 153-159. (год публикации - 2024)

6. Полевщиков И.С., Каргин В.А., Мокрушин С.А., Назойкин Е.А., Уколов М.С. Training complex for developing and evaluating skills for solving optimization and control problems in food production facilities BIO Web Conf. 93, 03010 (2024). International Scientific Forestry Forum 2023: Forest Ecosystems as Global Resource of the Biosphere: Calls, Threats, Solutions (Forestry Forum 2023)., BIO Web Conf. 93, 03010 (2024). International Scientific Forestry Forum 2023: Forest Ecosystems as Global Resource of the Biosphere: Calls, Threats, Solutions (Forestry Forum 2023). (год публикации - 2024)
10.1051/bioconf/20249303010

7. Полевщиков И.С., Литвинова Е.В. Automated evaluation models and algorithms for optimizing exercise assessments in food production training complexes ITM Web of Conferences., ITM Web of Conferences 59, 02025 (2024). II International Workshop “Hybrid Methods of Modeling and Optimization in Complex Systems” (HMMOCS-II 2023). (год публикации - 2024)
10.1051/itmconf/20245902025

8. Мокрушин С.А., Полевщиков И.С. Mathematical modeling of food production technological processes in a computer training complex for operator education BIO Web Conf., BIO Web Conf. 105, 03007 (2024). IV International Conference on Agricultural Engineering and Green Infrastructure for Sustainable Development (AEGISD-IV 2024) (год публикации - 2024)

9. Полевщиков И.С. Онтологическое и физико-математическое моделирование технологических процессов в компьютерном тренажерном комплексе операторов пищевых производств Перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении: сборник научных статей 2-й Всероссийской научно-технической конференции (11-12 апреля 2024 года). Воронеж: Воронежский государственный технический университет, 2024., Перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении: сборник научных статей 2-й Всероссийской научно-технической конференции (11-12 апреля 2024 года). Воронеж: Воронежский государственный технический университет, 2024. С. 300-304. (год публикации - 2024)

10. Полевщиков И.С., Недвецкий В.М., Снопов И.В. Веб-системы компьютерных тренажерных комплексов для сбора, обработки и визуализации данных об успеваемости обучаемых Электроэнергетика сегодня и завтра: сборник научных статей 3-й Международной научно-технической конференции (27 марта 2024 года), Курский ГАУ. - Курск: Изд-во ЗАО «Университетская книга», 2024., Электроэнергетика сегодня и завтра: сборник научных статей 3-й Международной научно-технической конференции (27 марта 2024 года), Курский ГАУ. - Курск: Изд-во ЗАО «Университетская книга», 2024. С. 237-241. (год публикации - 2024)

11. Морозов М.О., Полевщиков И.С. Разработка веб-системы сбора и анализа данных о результатах обучения операторов на компьютерном тренажерном комплексе Современные проблемы автоматизации технологических процессов и производств. сборник научных докладов научно-практической конференции с международным участием, посвященной 100-летию со дня рождения Игоря Константиновича Петрова., Современные проблемы автоматизации технологических процессов и производств. сборник научных докладов научно-практической конференции с международным участием, посвященной 100-летию со дня рождения Игоря Константиновича Петрова. Курск, 2023. С. 259-263. (год публикации - 2023)

12. Ляпушин В.А., Полевщиков И.С. Совершенствование программного обеспечения компьютерного тренажерного комплекса для обучения операторов технологических процессов Роговские чтения. Секция «Автоматизация технологических процессов и производств»: Сборник докладов научно-практической конференции с международным участием, Роговские чтения. Секция «Автоматизация технологических процессов и производств»: Сборник докладов научно-практической конференции с международным участием; РОСБИОТЕХ, 30 ноября 2023 года. Курск: Изд-во ЗАО «Университетская книга», 2024. С. 333-339. (год публикации - 2024)

13. Полевщиков И.С., Уколов М.С., Романов Р.М., Максимова Л.Ю. Компьютерный тренажерный комплекс для обучения задачам оптимизации и управления в пищевых производствах Дистанционное обучение в высшем образовании: опыт, проблемы и перспективы развития : XVII Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием, 19 апреля 2024 г. Санкт-Петербург : СПбГУП, 2024., Дистанционное обучение в высшем образовании: опыт, проблемы и перспективы развития : XVII Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием, 19 апреля 2024 г. Санкт-Петербург : СПбГУП, 2024. С. 97-98. (год публикации - 2024)

14. Мокрушин С.А., Благовещенский И.Г., Благовещенская М.М., Охапкин С.И., Благовещенский В.Г. Введение алгоритма диагностики аварийных ситуаций в систему автоматизированного управления процессом стерилизации консервов Хранение и переработка сельхозсырья. 2024. №1., Хранение и переработка сельхозсырья. 2024. №1. (год публикации - 2024)

15. Благовещенский В.Г., Благовещенский И.Г., Ломакин Д.В., Челноков Д.М., Благовещенская М.М., Мурина Н.С. Структурная схема идентификации нестационарного технологического процесса производства пищевой продукции Современные проблемы автоматизации технологических процессов и производств. Сборник научных докладов научно-практической конференции с международным участием, посвященной 100-летию со дня рождения Игоря Константиновича Петрова., Современные проблемы автоматизации технологических процессов и производств. Сборник научных докладов научно-практической конференции с международным участием, посвященной 100-летию со дня рождения Игоря Константиновича Петрова. Курск, 2023. С. 28-37. (год публикации - 2023)

16. Благовещенский В.Г., Благовещенский И.Г., Холопов В.А., Адродворцев А.М., Головин В.В., Мокрушин С.А. Автоматическое распознавание бракованного шоколада с помощью нейросети YOLO на основе данных из цифровой симуляции Современные проблемы автоматизации технологических процессов и производств. Сборник научных докладов научно-практической конференции с международным участием, посвященной 100-летию со дня рождения Игоря Константиновича Петрова, Современные проблемы автоматизации технологических процессов и производств. Сборник научных докладов научно-практической конференции с международным участием, посвященной 100-летию со дня рождения Игоря Константиновича Петрова. Курск, 2023. С. 38-47. (год публикации - 2023)

17. Парфенов М.А., Благовещенский И.Г., Благовещенский В.Г., Зеленова Е.Н., Стецик П.П., Стрелков И.А. Человеко-машинный интерфейс для интеллектуальной экспертной системы Современные проблемы автоматизации технологических процессов и производств. Сборник научных докладов научно-практической конференции с международным участием, посвященной 100-летию со дня рождения Игоря Константиновича Петрова, Современные проблемы автоматизации технологических процессов и производств. Сборник научных докладов научно-практической конференции с международным участием, посвященной 100-летию со дня рождения Игоря Константиновича Петрова. Курск, 2023. С. 279-287. (год публикации - 2023)

18. Федосьин Р.Л., Каргин В.А., Назойкин Е.А., Свиридов И.Э. Структура информационной системы контроля качества мяса в холодильной цепи Современные проблемы автоматизации технологических процессов и производств. Сборник научных докладов научно-практической конференции с международным участием, посвященной 100-летию со дня рождения Игоря Константиновича Петрова, Современные проблемы автоматизации технологических процессов и производств. Сборник научных докладов научно-практической конференции с международным участием, посвященной 100-летию со дня рождения Игоря Константиновича Петрова. Курск, 2023. С. 310-314. (год публикации - 2023)

19. Романов Р.М., Полевщиков И.С. Особенности применения тренажерно-обучающей системы при изучении основ разработки программных приложений Поколение будущего: Взгляд молодых ученых-2023: сборник научных статей 12-й Международной молодежной научной конференции (09-10 ноября 2023 года), в 4-х томах, Том 3, - Курск: ЗАО «Университетская книга», 2023., Поколение будущего: Взгляд молодых ученых-2023: сборник научных статей 12-й Международной молодежной научной конференции (09-10 ноября 2023 года), в 4-х томах, Том 3, - Курск: ЗАО «Университетская книга», 2023. С. 91-95. (год публикации - 2023)

20. Полевщиков И.С., Благовещенский И.Г., Назойкин Е.А., Кравченко Р.А. Methods of integral assessment of the level of skill development in operators on a computer simulator using mathematical data processing Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. 2025. (Scopus) (принято к публикации) (год публикации - 2025)

21. Литвинова Е.В., Полевщиков И.С. Automated system of monitoring professional skills development of food production operators based on a computer simulator BIO Web of Conferences, BIO Web of Conferences 113, 06011 (2024) (год публикации - 2024)
10.1051/bioconf/202411306011

22. Полевщиков И.С., Романов Р.М., Дмитрук М.В., Кравченко Р.А. Автоматизированный контроль знаний по основам алгоритмизации и программирования с применением тренажерно-обучающей системы Информатизация образования и методика электронного обучения : цифровые технологии в образовании: материалы VIII Междунар. науч. конф. , Информатизация образования и методика электронного обучения : цифровые технологии в образовании: материалы VIII Междунар. науч. конф. Красноярск, 24–27 сентября 2024 г.: в 4 ч. Ч. 3 / под ред. М. В. Носкова. – Красноярск : Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева, 2024. С. 329-334. (год публикации - 2024)

23. Полевщиков И.С., Мокрушин С.А., Недвецкий В.М., Дмитрук М.В. Mathematical and software support for the automated knowledge control subsystem of process plant operators on a training complex EPJ Web of Conferences, EPJ Web of Conferences 318, 02002 (2025). (год публикации - 2025)

24. Полевщиков И.С., Романов Р.М., Беляков В.А., Берестнев М.М., Захарова В.В. Интеллектуальный компьютерный тренажер по разработке программных модулей систем управления производственными процессами Научно-технический вестник Поволжья, Научно-технический вестник Поволжья. 2024. №12. С. 241-245. (Перечень ВАК РФ) (год публикации - 2024)

25. Ношин А.А., Назойкин Е.А., Полевщиков И.С. Интеллектуальный чат-бот для информационной поддержки студентов технологического вуза на основе языковых моделей В сборнике: Современные перспективы развития гибких производственных систем в промышленном гражданском строительстве и агропромышленном комплексе. Сборник научных статей 3-й Всероссийской научно-практической конференции. Курск, 2025., В сборнике: Современные перспективы развития гибких производственных систем в промышленном гражданском строительстве и агропромышленном комплексе. Сборник научных статей 3-й Всероссийской научно-практической конференции. Курск, 2025. (РИНЦ) (принято к публикации) (год публикации - 2025)

26. Рябов П.С., Полевщиков И.С. Automated information system for analyzing data on exercises effectiveness of a computer training complex AIP Conf. Proc., AIP Conf. Proc. 2025. (принято к публикации) (год публикации - 2025)

27. Полевщиков И.С. Концептуальные основы разработки тренажерных комплексов для обучения операторов технологических установок на основе автоматизированной системы контроля Уголь, Уголь. 2026. №1. (Scopus Q2-Q3) (принято к публикации) (год публикации - 2026)

28. Полевщиков И.С., Таирова Л.Р. Концептуальные основы тренажерной системы для обучения специалистов по автоматизации производственных процессов решению оптимизационных задач Уголь, Уголь. 2025. №9. (Scopus Q2-Q3) (принято к публикации) (год публикации - 2025)

29. Полевщиков И.С., Уколов М.С., Дмитрук М.В., Кравченко Р.А. Автоматизированный контроль навыков решения задач по нечеткому моделированию на основе компьютерного тренажерного комплекса Инженерный вестник Дона, Инженерный вестник Дона. 2024. №10. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n10y2024/9553 (год публикации - 2024)

30. Полевщиков И.С., Таирова Л.Р. Автоматизированный контроль навыков решения оптимизационных задач с применением программного тренажера Инженерный вестник Дона, Инженерный вестник Дона. 2025. №5. (Перечень ВАК РФ, РИНЦ) (принято к публикации) (год публикации - 2025)

31. Василевский М.П., Полевщиков И.С. Мобильный конструктор тренажеров для создания интерактивных обучающих упражнений В сборнике: Современные перспективы развития гибких производственных систем в промышленном гражданском строительстве и агропромышленном комплексе. Сборник научных статей 3-й Всероссийской научно-практической конференции. Курск, 2025., В сборнике: Современные перспективы развития гибких производственных систем в промышленном гражданском строительстве и агропромышленном комплексе. Сборник научных статей 3-й Всероссийской научно-практической конференции. Курск, 2025. (РИНЦ) (принято к публикации) (год публикации - 2025)

32. Полевщиков И.С., Василевский М.П. Применение нейросетевых технологий при обработке данных в процессе контроля знаний и навыков на тренажерных комплексах В сборнике: Технологии, машины и оборудование для проектирования, строительства объектов АПК. сборник научных статей 3-й Международной научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов, магистров и бакалавров. Курск, 2025. , В сборнике: Технологии, машины и оборудование для проектирования, строительства объектов АПК. сборник научных статей 3-й Международной научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов, магистров и бакалавров. Курск, 2025. С. 66-70. (год публикации - 2025)

33. Полевщиков И.С., Литвинова Е.В., Каргин В.А., Бакиров С.М., Рыбалкина Ю.П. Повышение производительности труда использованием автоматизированной системы контроля знаний и навыков на основе тренажерных технологий Аграрный научный журнал, Аграрный научный журнал. 2025. №6. (RSCI) (принято к публикации) (год публикации - 2025)

34. Полевщиков И.С. Автоматизация обработки данных о результатах обучения персонала на компьютерных тренажерах Перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении: сборник научных статей 3-й Всероссийской научно-технической конференции (11-12 апреля 2025 года) (отв. ред. Смоленцев Е.В.); Воронежский государственный технический университет - Курск: Изд-во ЗАО «Университетская книга», 2025. , Перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении: сборник научных статей 3-й Всероссийской научно-технической конференции (11-12 апреля 2025 года) (отв. ред. Смоленцев Е.В.); Воронежский государственный технический университет - Курск: Изд-во ЗАО «Университетская книга», 2025. С. 306-310. (год публикации - 2025)

35. Мокрушин С.А., Каргин В.А., Соловьев Д.А., Усанов К.М. Моделирование программного управления насосной установкой в промышленной теплице Аграрный научный журнал, Аграрный научный журнал. 2025. № 1. С. 105-111. (год публикации - 2025)

36. Полевщиков И.С., Литвинова Е.В., Василевский М.П., Рыбалкина Ю.П. Моделирование и разработка упражнений в программном тренажере для освоения профессиональных навыков технологами пищевых производств Пищевая промышленность (https://www.elibrary.ru/title_about_new.asp?id=7945) , Пищевая промышленность. 2025. (принято к публикации) (год публикации - 2025)

37. Полевщиков И.С., Уколов М.С., Дмитрук М.В., Кравченко Р.А. Разработка и применение компьютерных тренажерных комплексов на основе веб-технологий при изучении студентами математических методов Автоматизированные системы управления и информационные технологии : материалы всерос. науч.-техн. конф. : в 2 т. / ФГАОУ ВО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет». – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2024. – Т. I., Автоматизированные системы управления и информационные технологии : материалы всерос. науч.-техн. конф. : в 2 т. / ФГАОУ ВО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет». – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2024. – Т. I. – С. 53-60. (год публикации - 2024)

38. Полевщиков И.С. Моделирование и автоматизированный контроль выполнения упражнений в тренажерном комплексе для обучения операторов технологических установок на основе объектно-ориентированного подхода Уголь, Уголь. 2025. №7. (Scopus Q2-Q3) (принято к публикации) (год публикации - 2025)

39. Полевщиков И.С., Кравченко Р.А., Рыбалкина Ю.П. Тренажерные комплексы в обучении специалистов пищевых предприятий Дистанционные обучающие технологии в высшем образовании : XVIII Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием, 18 апреля 2025 г. Санкт-Петербург : СПбГУП, 2025. , Дистанционные обучающие технологии в высшем образовании : XVIII Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием, 18 апреля 2025 г. Санкт-Петербург : СПбГУП, 2025. С. 118-119. (год публикации - 2025)

40. Василевский М.П., Полевщиков И.С. Программное обеспечение подсистемы идентификации оператора в мобильном тренажере на основе нейронной сети Инженерный вестник Дона, Инженерный вестник Дона. 2025. №4. (Перечень ВАК РФ, РИНЦ) (принято к публикации) (год публикации - 2025)

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
По результатам 2-го года выполнения проекта разработаны математическое, алгоритмическое и программное обеспечение компьютерных тренажерных комплексов (КТК), предназначенных для обучения технологов пищевых производств профессиональным навыкам. Разработанные модели и алгоритмы позволяют решать взаимосвязанные задачи моделирования виртуальной производственной среды в КТК и автоматизированного обучения технологов в данной среде, интеллектуальной и статистической обработки данных о результатах обучения с целью совершенствования учебного процесса и адаптации к индивидуальным особенностям обучаемого технолога, автоматизированной оценки и сравнения эффективности курсов упражнений в КТК. Основные научные результаты за 2-й год выполнения проекта: 1. Разработаны две концептуальные модели КТК для обучения технологов пищевых производств, включающие автоматизированную информационную систему управления формированием профессиональных навыков технолога, а именно: а) концепция КТК применительно к формированию операторских навыков; б) концепция КТК применительно к формированию навыков контроля, планирования, оптимизации производственных процессов. Рассмотренные концептуальные модели КТК отличаются от известных множеством взаимосвязанных подсистем, применение которых обеспечивает функциональные возможности настройки упражнений для обучения требуемым навыкам профессиональной деятельности технолога, автоматического формирования индивидуальных вариантов упражнений обучаемым, автоматического оценивания результатов их выполнения. Разработаны универсальные концептуальные модели, являющиеся основой создания алгоритмического, программного-аппаратного, информационного обеспечения КТК для обучения операторов и технологов различных видов пищевых производств (мясных, молочных, кондитерских и т.д.), а также операторов производственных процессов других отраслей, где требуются подобные навыки персонала (горнодобывающая, лесная, строительная отрасли, АПК). 2. Разработаны методы моделирования упражнений для КТК. Отличительными особенностями методов являются: формализация представления знаний о свойствах изучаемых технологами объектов профессиональной деятельности для их имитации в виртуальной среде КТК; моделирование взаимосвязи упражнений на тренажере, последовательности их выполнения обучаемым технологом для освоения требуемых навыков. Применение КТК обеспечивает гибкую настройку отдельных упражнений и курсов упражнений в зависимости от задач обучения, и, как следствие, различные по структуре и сложности вариации выполнения упражнений. 3. Разработаны методы автоматизированного оценивания уровня формирования навыков у технологов в процессе контроля выполнения курсов упражнений в КТК, отличающиеся от известных применением математических моделей, алгоритмов и динамического множества параметров для поэтапной обработки данных о выполнении упражнений одним или группой обучаемых в виртуальной среде КТК с целью определения интегральных оценок качества освоения навыков. Методы основаны на формализованном представлении результатов выполнения технологами упражнений с учетом специфических свойств области профессиональной деятельности технолога и неполных знаний при соотношении фактических и эталонных результатов упражнений, использовании сравнительного анализа, математической статистики, моделирования итеративного научения и нечеткой логики для задач обработки данных. 4. Разработаны алгоритмы анализа данных в процессе выполнения и оценки курсов упражнений на КТК на основе математических методов, в частности, статистических и нейросетевых методов. Алгоритмы предназначены, главным образом, для коррекции параметров процесса автоматизированного обучения персонала в КТК с целью повышения качества и объективности контроля формирования навыков, качества информационной поддержки обучаемых и обратной связи в ходе прохождения курсов упражнений. Также разработаны алгоритмы подсистемы идентификации личности технологов при выполнении упражнений в КТК на основе нейросетевого распознавания образов, алгоритмы интеллектуального чат-бота на основе языковой модели для информационной поддержки обучаемого при прохождении курса упражнений. 5. Разработаны модели, алгоритмы и прототип программного обеспечения для автоматизированной оценки и сравнения эффективности курсов упражнений в КТК, основанные на прикладном развитии описанных в работе академика РАН Новикова Д.А. методов математической статистики. Поскольку подсистема автоматизированной оценки эффективности интегрирована в КТК, не требуется применять специализированные математические пакеты или электронные таблицы для сравнения курсов упражнений, что упрощает процесс принятия решений при выборе наилучших из данных курсов. Наиболее трудоемкие вычисления выполняются автоматически, полученные результаты хранятся в БД КТК и наглядно отображаются в пользовательских веб-интерфейсах специалиста организации, на базе которой производится подготовка операторов. Обеспечивается возможность многократно выполнять оценку эффективности по мере развития курсов упражнений и методик обучения на КТК. 6. Разработаны прототипы программного обеспечения (ПО) КТК для определенных производственных процессов на основе описанных выше моделей и алгоритмов. 6.1. Разработаны прототипы статических программных тренажеров (в форме веб-системы) на примере упражнений по освоению технологии производства жареных колбас, определению содержания хлористого натрия в мясных полуфабрикатах, освоению навыков включения станции питания для работы технологической установки. 6.2. Разработан мобильный конструктор тренажеров, предназначенный для создания интерактивных обучающих упражнений без программирования. 6.3. Разработано приложение “Конструктор внешнего вида и формы кондитерских изделий”, включающее тренажерные модули автоматизированного контроля навыков персонала. Получено свидетельство о регистрации программы для ЭВМ. 6.4. Разработан прототип КТК для контроля навыков решения задач оптимизации (на примере некоторых видов задач математического программирования), представляющий веб-систему с личными кабинетами пользователей (преподаватель и студент). 6.5. Выполнена программная реализация прототипа подсистемы идентификации оператора в мобильном тренажере. 6.6. Разработан прототип программного обеспечения интеллектуального чат-бота для информационной поддержки студентов-технологов в обучении на основе языковой модели Gemma. 7. Выполнена адаптация моделей и алгоритмов с целью создания КТК для обучения разработчиков автоматизированных информационных систем управления производственными процессами. Ссылки на материалы СМИ, посвященные проекту: https://www.mgupp.ru/novosti/?ELEMENT_ID=16574

Публикации