Компьютерный тренинг операторов технологических процессов – застой или путь к новой трансформации: история, рынок, направления возможного прорыва, импортозамещение

Приводится исторический очерк возникновения и развития компьютерных тренажёров (КТ) для обучения операторов технологических процессов. Прослеживается эволюция КТ от первых систем для мэйнфреймов до адаптируемых интеллектуальных тренажёров на локальных сетях ПК. Приводятся показатели и прогнозы мирового рынка КТ. Рассматриваются тренды современного тренажёростроения: облачные решения, цифровые двойники ТП, иммерсивные интерфейсы пользователей, использование искусственного интеллекта для инструктирования операторов, персонализации и оценки результатов тренинга. Обсуждаются проблемы импортозамещения мировых КТ на отечественном рынке и перспективы развития российских тренажёрных систем.

Аффилиация авторов
Дозорцев Виктор Михайлович – д-р техн. наук, директор по развитию бизнеса,
Погорелов Валерий Петрович – ИТ-архитектор, Агафонов Дмитрий Витальевич – генеральный директор,
Аносов Андрей Александрович – канд. техн. наук, директор по разработке программного обеспечения,
Сластенов Игорь Владимирович - руководитель разработки программного обеспечения (ВТМ),
Фролов Алексей Иванович - руководитель разработки программного обеспечения (АСУТП)
ООО «Центр цифровых технологий» (группа Рубитех)

Список литературы
1. IAEA Nuclear Energy Series, No. NG-T-2.7. Managing human performance to improve nuclear facility operation. – International Atomic Energy Agency, Vienna, 2013.
2. Пуликовский К.Б. Приоритет качеству подготовки, профессиональному обучению и аттестации работников организаций, поднадзорных Ростехнадзору // Безопасность труда в промышленности. 2006. №7. С. 2-8.
3. Дозорцев В.М. Компьютерные тренажеры для обучения операторов технологических процессов. – М., Синтег, 2009. 372 с.
4. Marcano L., Haugen F. A., Sannerud R., Komulainen T. Review of simulator training practices for industrial operators: How can individual simulator training be enabled? // Safety Science. 2019. V.115. Pp. 414-424.
5. Дозорцев В.М. Насколько полезны компьютерные тренажеры для обучения операторов? Голос пользователей // Автоматизация в промышленности. 2016. No 7. С. 7-13.
6. Glaser D.C. The PC Simulator // Chemical Engineering Progress. 1986. Pp. 45-48.
7. Aris R. Introduction to the Analysis of Chemical Reactors. – NJ.: Prentice-Hall, 1965.
8. Himmelblau D. M., Riggs J. B. Basic Principles and Calculations in Chemical Engineering. 9th Edn. – N.J.: Person, 2012. 896 p.
9. Закгейм А.Ю. Математическое моделирование химикотехнологических процессов. – М.: Химия, 1973.
10. Latimer J.R., Masiello R.D. Design of a Dispatcher Training Simulator / Proc. IEEE 1977 Power Industry Computer Applications Conference. Toronto, Canada. 1977. Рp. 87-92.
11. Чачко А.Г. Подготовка операторов энергоблоков: Алгоритмический подход. – М.: Энергоатомиздат, 1986.
12. Фурганг С.Р. Обучаться? Лучше всего - на компьютере! // Нефть, газ и нефтехимия за рубежом. 1989. №1. С. 123-126.
13. Duncan K.D., Shepherd A. A Simulator and Training Technique for Diagnosing Plant Failures from Control Panels // Ergonomics. 1975. Vol. 18. No. 6. Pp. 627–241.
14. Hollnagel E. Human reliability analysis: Context and control. – London: Academic Press, 1993. 336 p.
15. Чистякова Т.Б. Интеллектуальные автоматизированные тренажерно-обучающие комплексы в системах управления потенциально-опасными химическими производствами // Автореф. дисс. докт. техн. наук. СПб., 1997.
16. Patle D.S. et al. Operator training simulators in the chemical industry: review, issues, and future directions // Reviews in Chemical Engineering. 2014. Vol. 30. No. 2. Pp. 199-216.
17. Gerlach I. et al. (2016). Operator Training Simulator for an Industrial Bioethanol Plant // Processes. 2016. Vol.4. No. 4. P. 34.
18. Дозорцев В.М., Агафонов Д.В., и др. Компьютерный тренинг операторов: непреходящая актуальность, новые возможности, человеческий фактор // Автоматизация в промышленности. 2015. № 7. С. 8-20.
19. Кувыкин В.С. Компьютерные технологии подготовки персонала нефтегазовой отрасли. – М.: ГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2002. – 44 с.
20. Назин В.А. Автоматизированные системы обучения персонала технологических установок // Автоматизация в промышленности. 2006. № 6. С. 10-14.
21. Dozortsev V.M. Methods for computer-based operator training as a key element of training systems (Present-day trends) // Automation and Remote Control. 2013. Vol. 74. No. 7. Pp. 1191-1200.
22. Kluge A. et al. Advanced Applications in Process Control and Training Needs of Field and Control Room Operators // IIE Transactions on Occupational Ergonomics and Human Factors. 2014. Vol. 2(3–4). Pp. 121–136.
23. Lee J., Ma B. An Operator Training Simulator to Enable Responses to Chemical Accidents through Mutual Cooperation between the Participants // Applied Sciences. 2023. Vol. 13, 1382.
24. Новичков А.Ю., Фролов А.И., Погорелов В.П., Дозорцев В.М. Интерфейс полевого оператора в компьютерном тренажере: 3D погружение или 2D панорама? // II междунар. научно-практич. конф. «Человеческий фактор в сложных технических системах и средах». СПб., 2016. С. 268-276.
25. Дозорцев В.М., Максименков В.Н., Власов А.К. Нормативно-описательный метод автоматического оценивания действий операторов технологических процессов // Автоматизация в промышленности, 2024, № 10, С. 21-29.
26. Källström J. Adaptive Agent-Based Simulation for Individualized Training / Proc. International Conference on Autonomous Agents and Multi Agent Systems, 2020. Pp. 2193 – 2195.
27. Samak V. et al. A Scalable and Parallelizable Digital Twin Framework for Sustainable Sim2Real Transition of MultiAgent RL Systems. 2024. https://arxiv.org/html/2403.10996v1
28. Venger A.L., Dozortsev V.M. Trust in Artificial Intelligence: Modeling the Decision Making of Human Operators in Highly Dangerous Situations // Mathematics, 2023. Vol. 11(24), P. 4956.
29. Denn M.M. Process Modeling. – N-Y.: Longman, 1986. 324 p.
30. Haynes J.B. et al. Toward better and more economical process trainers: GEMS simulation has been successfully linked to Moore's DCS // Pulp and paper Canada. 1990. Vol. 91. No. 5. Pp.45-48.
31. Kyuwa S. et al. Operator Training Simulator with real-time transient stability analysis / IEEE Transactions on Power Systems. 1994. Vol. 9 No. 2. Pp. 721-729.
32. Seborg D. et al. Process Dynamics and Control. 4 Edn. – NJ: John Wiley & Sons, 2016. 515 p.
33. Lynch C.A. A dispatcher training simulator / IEE Colloquium on Power System Simulation. – L., 1989. Рp. 1-4.
34. Podmore R. et al. An Advanced Dispatcher Training Simulator // IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems. 1982. No. 1. Pp. 17-25.
35. Training Plant Operators // Chemical Week. 1983. Vol. 133. No. 12. Pp.50-53.
36. Элстон Х., Поттер Д. Применение тренажеров для обучения операторов технологических установок НПЗ // Нефть, газ и нефтехимия за рубежом. 1989. № 12. С. 112-115.
37. Fairchild B.T., Clymer A.B. Simulator Justification / Proc. Eastern Region Mini Conference, Society for Computer Simulation Int. NJ: Princeton, 1989. Pp.1-32.
38. Hassan M. et al. Virtual reality-based bioreactor digital twin for operator training // Digital Chemical Engineering. 2024. Vol. 11. 100147.
39. Labisch D. et al. Evolution eines Digital Twin am Beispiel einer Ethylen-Anlage - Konzept und Umsetzung // Atp magazine. 2019. Vol. 06-07. Pp. 70-85.
40. Schueler M. and Mehling T. Digital Twin – A System for Testing and Training // Computer Aided Chemical Engineering. 2023. Vol. 52. Pp. 2049-2055.
41. Магид С. И. Теория и практика тренажеростроения для тепловых электрических станций. – М.: Издательство МЭИ, 1998. 156 с.
42. Захарова Г.Б. и др. Компьютерный тренажер для управления доменной печью на основе экспертной системы // Известия ЮФУ. Технические науки. 2002. №3. С. 166-171.
43. Колпащиков С.А. Обобщенная структура компьютерного тренажера оператора технологического процесса // Вестник СГТУ. Серия: Технические науки. 2010. №7. С. 221-224.
44. Дозорцев В.М., Назин В.А., Баулин Е.С. О проблеме управления компетенциями операторов ТП в свете внедрения системы профессиональных стандартов // Автоматизация в промышленности. 2019. № 10. С. 48-55.
45. Bessiris Y. et al. Long-Distance Operator Training // Computer Aided Chemical Engineering, 2011. Vol. 29. Pp. 1115-1119.
46. Beloglazov et al. The concept of digital twins for tech operator training simulator design for mining and processing industry // Electronic Markets. 2020. No. 2. Pp. 50–54.
47. Kashevnik A. et al. Intelligent Human Operator Mental Fatigue Assessment Method Based on Gaze Movement Monitoring // Sensors. 2024. Vol.24. No. 21. P. 6805.
48. Marcano L. A methodology for building a data-enclosing tunnel for automated online-feedback in simulator Training // Computers and Chemical Engineering. 2020. Vol. 132. Р. 106621.
49. Summerville A. et al. Procedural Content Generation via Machine Learning (PCGML). 2019. https://doi.org/10.48550/ arXiv.1702.00539
50. Liaskos S. et al. Designing and generating reinforcement learning training simulators using goal models // Data and Knowledge Engineering. 2026. P. 102603.
51. Narvekar S. et al. Curriculum Learning for Reinforcement Learning Domains: A Framework and Survey. 2020. https:// doi.org/10.48550/arXiv.2003.04960
52. Hunicke R. The Case for Dynamic Difficulty Adjustment in games / ACE '05: Proceedings of the 2005 ACM SIGCHI International Conference on Advances in computer entertainment technology. – N.-Y., 2005. Pp.429 – 433.
53. Kluge et al. Designing training for process control simulators: a review of empirical findings and current practices // Theoretical Issues in Ergonomics Science. 2009. Vol. 10(6). Pp. 489–509.
54. He et al. From Digital Human Modeling to Human Digital Twin: Framework and Perspectives in Human Factors // Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2024. Vol. 437 (9).
55. Verniani A. et al. Features of adaptive training algorithms for improved complex skill acquisition // Frontiers in Virtual Reality, 2024. Vol. 5. P. 1322656.
56. Аносов А.А., Бородин П.Е. и др. Высокотехнологичные решения корпорации Honeywell на базе платформы Experion PKS // Автоматизация в промышленности. 2011. № 8. C. 29-37.
57. Погорелов В.П., Фролов А.И. и др. Российская тренажерная платформа DeltaSim: характеристики, преимущества, история создания // Автоматизация в промышленности. 2022. № 9. С. 10-16.
58. Попадько В.Е., Чернышева Е.А. и др. Высокотехнологичные программные продукты ЗАО «Хоневелл» – основа качественной подготовки специалистов в РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина // Автоматизация в промышленности. 2015. № 7. С. 59-62.