汽車起重機(jī)操作訓(xùn)練考核系統(tǒng)

李 末 蔣春朗 梁友國(guó)

大連益利亞科技發(fā)展有限公司 大連 116000

0 引言

隨著數(shù)字化、智能化技術(shù)的不斷進(jìn)步，以及工業(yè)、基礎(chǔ)建設(shè)等行業(yè)的不斷發(fā)展，汽車起重機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛且頻繁。由于起重機(jī)屬于特種作業(yè)設(shè)備，要求起重機(jī)械作業(yè)人員必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的安全技術(shù)理論學(xué)習(xí)和安全技術(shù)操作實(shí)踐，考核合格之后方能獲證上崗[1]。傳統(tǒng)的培訓(xùn)主要以訓(xùn)練場(chǎng)地真機(jī)操作練習(xí)、課堂授課為主。操作實(shí)踐練習(xí)由于起重機(jī)設(shè)備成本高、占地大等原因而存在學(xué)員多、機(jī)器少、人均實(shí)際上機(jī)時(shí)間非常有限等問(wèn)題，且在操作過(guò)程中還存在一定危險(xiǎn)性。為了降低購(gòu)機(jī)成本，保證安全性，提高人均操作練習(xí)時(shí)間，本文研究開(kāi)發(fā)將操作與理論訓(xùn)練、考核集成于同一系統(tǒng)中，通過(guò)使用該系統(tǒng)，起重機(jī)從業(yè)人員可進(jìn)行模擬實(shí)操、理論考題的訓(xùn)練與考核，管理人員可使用系統(tǒng)對(duì)從業(yè)人員的練習(xí)情況及考核信息進(jìn)行管理和分析。

1 系統(tǒng)框架

如圖1所示，根據(jù)考核、訓(xùn)練及管理需求將系統(tǒng)分為5個(gè)層次。其中，用戶層負(fù)責(zé)多角色管理；表現(xiàn)層負(fù)責(zé)用戶體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練與考核；應(yīng)用層負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)邏輯，實(shí)現(xiàn)題庫(kù)、成績(jī)及系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理；服務(wù)層為系統(tǒng)運(yùn)行提供基礎(chǔ)。

圖1 起重機(jī)操作訓(xùn)練考核系統(tǒng)框架

系統(tǒng)在用戶層根據(jù)權(quán)限將用戶劃分為管理員與普通用戶，表現(xiàn)層為普通用戶使用系統(tǒng)時(shí)可見(jiàn)功能模塊，應(yīng)用層為管理員使用系統(tǒng)時(shí)可見(jiàn)功能模塊。系統(tǒng)將普通用戶在表現(xiàn)層輸入的信息傳遞給應(yīng)用層，應(yīng)用層將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)層，并從服務(wù)層獲取反饋信息，將這些反饋信息進(jìn)行歸類處理并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)將結(jié)果信息輸出到表現(xiàn)層上供用戶查看。管理員通過(guò)應(yīng)用層提供的方法可對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行增加、刪除、修改、查詢等操作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)普通用戶及系統(tǒng)數(shù)據(jù)的管理。

2 考核題庫(kù)及評(píng)分設(shè)計(jì)

考核題庫(kù)分理論考題和操作考核，其中理論考題包括單選題、多選題、判斷題3種題庫(kù)，操作考核以起重機(jī)規(guī)范使用操作動(dòng)作為要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.1 理論考核

理論考核題庫(kù)中的每道題都對(duì)應(yīng)一個(gè)難易程度系數(shù)。在考核過(guò)程中，系統(tǒng)根據(jù)題型比例及難易題占比程度為每位用戶隨機(jī)抽取各類題庫(kù)中對(duì)應(yīng)個(gè)數(shù)的試題，并組合成一套完整的試卷。這樣既可避免試卷重復(fù)，又可保證試卷難易程度基本相同，實(shí)現(xiàn)公平公正的考核。該試卷可表示為

式中：TN為對(duì)應(yīng)題庫(kù)中難度很大的題，TY為對(duì)應(yīng)題庫(kù)中難度一般的題，TZ為對(duì)應(yīng)題庫(kù)中難度簡(jiǎn)單的題，T單為抽取的單選題集合，T多為抽取的多選題集合，T判為抽取的判斷題集合。

最終理論考題評(píng)分計(jì)算式為

式中：S理為理論考題得分，d理為每道單選題分值，d單為每道多選題分值，d多為每道判斷題分值。

2.2 操作考核

操作考核題庫(kù)中將起重機(jī)升降、變幅、回轉(zhuǎn)等動(dòng)作有機(jī)組合起來(lái)，形成連續(xù)動(dòng)作指令使被吊物能從起吊位置移動(dòng)至就位位置，在此過(guò)程中主要考核操作人員開(kāi)機(jī)點(diǎn)火、操縱吊鉤升降、臂架變幅、轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)等操作是否正確，實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)起重機(jī)操作的熟練掌握。操作考核評(píng)分邏輯結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 操作考核評(píng)分邏輯結(jié)構(gòu)

操作考核得分分為動(dòng)作、時(shí)間和碰撞3部分，動(dòng)作是指用戶通過(guò)操縱模擬設(shè)備按照系統(tǒng)規(guī)定方式完成指定動(dòng)作；時(shí)間是指用戶需在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成系統(tǒng)規(guī)定的動(dòng)作；碰撞是指用戶在按照系統(tǒng)規(guī)定的方式完成吊裝動(dòng)作的過(guò)程中起重機(jī)、被吊物是否與周圍環(huán)境發(fā)生碰撞。通過(guò)將動(dòng)作、時(shí)間、碰撞的得分進(jìn)行歸一化處理后加權(quán)求和得到最終考核結(jié)果，即

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)及功能模塊的需求，建立系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包括用戶表、得分表、單選考題表、多選考題表、判斷考題表、起重機(jī)作業(yè)工況表等。用戶表用來(lái)存儲(chǔ)用戶信息數(shù)據(jù)，其結(jié)構(gòu)如表1所示。得分表用于存儲(chǔ)考生得分信息數(shù)據(jù)，其結(jié)構(gòu)如表2所示。考題表用于存儲(chǔ)各類考題信息，其結(jié)構(gòu)如表3所示。起重機(jī)作業(yè)工況表用于存儲(chǔ)起重機(jī)工況信息數(shù)據(jù)，其結(jié)構(gòu)如表4所示。

表1 用戶表

表2 得分表

表3 單選考題表

表4 起重機(jī)作業(yè)工況表

3 系統(tǒng)功能

管理員功能模塊包括用戶數(shù)據(jù)管理、考題題庫(kù)管理、模擬系統(tǒng)管理、用戶成績(jī)查看等4個(gè)模塊。用戶數(shù)據(jù)管理對(duì)系統(tǒng)用戶信息進(jìn)行添加、修改、刪除、查詢，可實(shí)現(xiàn)對(duì)考核人員的信息管理（見(jiàn)圖3）；考題題庫(kù)管理可實(shí)現(xiàn)各題庫(kù)考題的添加、修改、刪除，查詢等功能（見(jiàn)圖4）。單選題、多選題、判斷題題庫(kù)可對(duì)題庫(kù)中的試題信息進(jìn)行修改和刪除；模擬系統(tǒng)管理（見(jiàn)圖5）是對(duì)模擬設(shè)備信息、作業(yè)環(huán)境場(chǎng)景、吊裝設(shè)備及起重機(jī)機(jī)型工況等信息進(jìn)行配置的模塊；用戶成績(jī)查看模塊（見(jiàn)圖6）可查看系統(tǒng)中全部考核人員的所有成績(jī)及考試信息文件，方便統(tǒng)計(jì)人員學(xué)習(xí)狀況及薄弱環(huán)節(jié)，有針對(duì)性地加強(qiáng)練習(xí)，調(diào)整完善考題題庫(kù)設(shè)置。

圖3 用戶數(shù)據(jù)管理圖

圖5 模擬系統(tǒng)管理

圖6 用戶成績(jī)查

普通用戶功能模塊包括模擬考核、考題考核、操作訓(xùn)練、考題練習(xí)、成績(jī)查看等5個(gè)模塊。考題考核模塊同一般的考試系統(tǒng)基本相同（見(jiàn)圖7），用戶需在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成試卷內(nèi)所有題目，答題結(jié)束后系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)得分情況，并將成績(jī)上傳后存檔；考題練習(xí)與考題考核模塊的流程相同，區(qū)別在于操作訓(xùn)練后可看到得分，但不上傳成績(jī)；模擬考核模塊中考核人員可通過(guò)操作手柄、開(kāi)關(guān)等對(duì)模擬設(shè)備中的起重機(jī)進(jìn)行操作，以完成系統(tǒng)給出的動(dòng)作指令（見(jiàn)圖8），考核流程、及操作分值如表5所示，待考核人員按步驟執(zhí)行完動(dòng)作指令后，系統(tǒng)將給出本次模擬考核的最后得分（見(jiàn)圖9），并將成績(jī)上傳后存檔；操作訓(xùn)練與模擬考核模塊的過(guò)程相同，區(qū)別在于操作訓(xùn)練后能看到得分，但不上傳成績(jī)；成績(jī)查看模塊中考核人員可查看自己每次的考核成績(jī)及考試信息文件。

圖7 考題考核

圖8 考題考核

圖9 模擬考核得分界面示例

表5 考核流程表

4 結(jié)論

隨著各類工程的建設(shè)規(guī)模不斷增大，工程機(jī)械的使用規(guī)模也不斷擴(kuò)大，對(duì)起重機(jī)操作人員的需求與日俱增，這就要求在起重機(jī)從業(yè)人員培訓(xùn)過(guò)程中能快速高效地提供安全可靠的訓(xùn)練和考核機(jī)制。本文研究開(kāi)發(fā)一種起重機(jī)操作訓(xùn)練考核系統(tǒng)，在提高操作訓(xùn)練安全性同時(shí)降低了培訓(xùn)費(fèi)用，并通過(guò)分析成績(jī)數(shù)據(jù)有針對(duì)性地加強(qiáng)從業(yè)相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)，進(jìn)一步提升起重機(jī)操作人員的素質(zhì)。