Научный журнал
Международный журнал экспериментального образования
ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,839

ВИРТУАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИТУАЦИЙ В ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКЕ ИНЖЕНЕРОВ

Низовцев А.В.
1. Бобриков, В.Н. Научно-теоретические основы непрерывного технического профессионального образования / В.Н. Бобриков: Моногр. / Кузбасс, гос. техн. ун-т. Кемерово, 2002. – 127 с.
2. Кожевникова, Т.В. Особенности инновационного обучения в системе ДПО (на примере переподготовки специалистов для нефтяной и газовой промышленности) / Т.В. Кожевникова // Ученые записки АГНИ. – Альметьевск: Изд-во АГНИ, 2005. T. III. – С. 168 – 178.
3. Сільвестров, А. Доцільність модернізації лабораторних робіт з електротехнічних дисциплін/ А. Сільвестров, В. Піксотов, О. Скринник // Вища школа. – 2012. – №1. – С. 65 – 69.

Уровень научного, социально-экономического и духовного развития общества, зависит от раскрытия творческого потенциала инженеров, а новые условия хозяйствования требуют сформированности профессиональной компетентности [2]. Изменения, которые возникают в развитии высшей школы и подготовке специалистов для нефтяной и газовой промышленности, углубление рыночных отношений, демократизация и повышение конкуренции производства ставят вопрос дальнейшего совершенствования работы научно-педагогических коллективов ВУЗов и переподготовки кадров инженерно-технических работников, их эффективного использования [3]. Целью профессиональной подготовки руководителей и специалистов является получение ими дополнительных знаний, умений и навыков согласно программам, которые предусматривают изучение отдельныхпредметов, разделовнауки, техники и технологии, необходимых для выполнения качественной профессиональной деятельности [4]. Объем и содержание такой деятельности обусловлен производственными должностными обязанностями и инструкциями, а в учебных заведениях отображен в квалификационных характеристиках и профессиональных программах подготовки [1].

Формирование профессиональной компетентности учеными связывается с ярким проявлением способностей, глубокими и широкими знаниями в инженерной отрасли, с нестандартным обладанием умениями, необходимыми для успешного выполнения функций инженерной деятельности; с постоянной мотивационно-эмоциональной заряженностю на осуществление инженерной деятельности и на достижение в ней уникального, неординарного результата; с наличием профессиональных стандартов, ориентированных на высокое качество выполнение деятельности, систему личностных норм регуляции поведения и взаимоотношений, которые делают инженеров-специалистов определенным образом исключительными личностями.

Профессиональные дисциплины нефтегазового дела принадлежат к специально-профессиональным и характеризуются почти неизменной во времени физико-математическойосновой. ЭтооткрытыезаконыДарси, Дюпюи, Борисова, Крамера, Щурова и др., которые можно трактовать как упрощенные редуцированные уравнения Эйлера, Максвелла, Лейбензона и т. п. для соответствующей среды, которая имеет конкретные структурные, геометрические и физические свойства. Такая стабильность во времени и фундаментальность данных законов с позиций процесса преподавания профессиональных дисциплин и усвоения студентами образовательных программ и спецкурсов имеет как позитивную, так и негативную стороны компетентностной подготовки будущих выпускников. Позитивная сторона заключается в четкой обоснованности процессов и объектов подземной и трубной гидравлики, физики пласта, разработки месторождений, добычи нефти и газа. Это дает возможность не сомневаться в истинности их физико-математических моделей. Вера в их истинность должна основываться на экспериментальном и производственно-практическом подтверждении, которое студенты получают во время практических и лабораторных работ. При соответствующей точности приборов достигается близость теоретических, производственных и экспериментальных результатов, предмет усваивается студентами как абсолютно конкретный с полностью определенными свойствами объекта.

Негативной стороной является сложность осознания и отсутствие интереса к более глубокому анализу объектов и процессов нефтегазового дела, с творческим подходом: студент не имеет возможности сомневаться в точности или корректности физико-математических моделей объектов и процессов, которые изучаются. На этом основании исчезает неотложная потребность в усовершенствовании профессиональной подготовки будущих инженеров, если основная теоретическая база неизменная, есть законы и объекты, в которых они действуют, и нет потребности в их анализе и дополнительных исследованиях и уточнениях. Это тормозит развитие творческих способностей, не стимулирует интерес у студентов, а иногда и у научно-педагогических работников выпускающих кафедр, которые преподают эти предметы как теоретически завершенные. Успешность подготовки будущих инженеров не в полной мере отвечает потребностям современного производства и уровня науки, которая непосредственно зависит от заинтересованности и участия в практической и опытной работе личности.

Определение понятия «профессиональная компетентность инженера» испытало существенные изменения и понимается в аспектах – личностного и деятельностного. Категория «профессиональная компетентность» отображает профессиональные достижения совершенной системы знаний, умений и навыков, и рассматривается с точки зрения профессиональных качеств, способностей, возможностей, мотивации и готовности личности, что отвечает методологическим принципам единства деятельности и личности. Профессиональная компетентность инженера является целостной системой, которая реализует свою сущность в единстве подсистем: а) деятельности

–количественной характеристики субъекта инженерного труда с соответствующей квалификацией, системой профессиональных знаний, умений и навыков, обладание современными алгоритмами и методиками решения производственных заданий и решения проблем; б) личности
– качественной характеристики субъекта инженерного труда, деловых характеристик, уровня достижений, развития инженерного стиля мышления и культуры, мотивационная сфера и ценностные ориентации, отношения к профессии.

Достижение специалистом профессиональной компетентности обеспечивается возможностью осуществлять инженерную деятельность с соответствующей производительностью на высококвалиффицированном уровне, стабильно во времени. Профессиональная подготовка будущих инженеров ориентируется на формирование компетентностей производственной и научной деятельности: развивать профессиональные знания, умения и навыки, обеспечивать опытом. Профессионально подготовленный инженер должен: проектировать (конструировать); отбиратьипользоватьсясредствами производственной, управленческой, конструктивно-технологической, исследовательской деятельности; организовывать производственныйпроцесс; обеспечивать внедрение достижений науки в практику; разрабатывать научно-техническую документацию; пользоваться нормативносправочной, научно-технической, производственной информацией; разрабатывать технико-технологические проекты, наряды, планы, регламенты; нормировать и руководить работой производственных участков и групп; разрабатывать и реализовывать мероприятия повышения эффективности производства.

Практическая профессиональная подготовка будущего инженера должна осуществляться с учетом: специфики технико-технологического производства и динамики существующих изменений системы инженерной деятельности, ее функций и иерархического построения с целью отработки профессиональных трудовых навыков и получения опыта; формирования личности, ее профессиональной компетентности и культуры, развития и становления инженерного стиля деятельности; готовности личности к выполнению должностных обязанностей; отношение субъекта к объекту инженерной деятельности; эмоциональная сфера; практическая сфера.

В основе профессиональной подготовки должна быть заинтересованность студента в решении проблем, возникновении интриги, поиске несоответствия реальных процессов их идеализирующей модели. Целью и средством практической подготовки будущих инженеров в нашей работе являются экспериментальные исследования студентов на виртуальных моделях, которые предусматривают проектирование и испытание натурных установок, изучение, уточнение и анализ физико-математических зависимостей исследуемых процессов и объектов.

Нефтегазового дела нами используются современные методы планирования эксперимента, автоматизации проведения и обработки результатов. Применение таких программ обеспечивает возможность выполнять практические и лабораторные работы интереснее, с получением исходных и промежуточных результатов, формулированием коректных выводов и рекомендаций. Внедренные программы повышают эффективность подготовки специалистов нефтегазового дела, у студентов появляется интерес к научным исследованиям, профессиональное осознание будущих обязанностей и полномочий. Разработанное программное обеспечение согласуется и копирует систему автоматизированного контроля и управления технологическими процессами эксплуатации скважин. Первая вкладка программ дает общее представление о современных условиях работы на промыслах, является ознакомительно-адаптивной и предусматривает подготовку студентов к установлению технологического режима эксплуатации. В ней представлен разрез скважины и пласта где выведена возможность задавать известные параметры работы (рис. 1).

Рис. 1. Первая вкладка расчета и установления параметров скважины

 Вторая вкладка отображает графическиез ависимости по международной классификации: IPR, TPR, CPR, IPR(t), TPR(d), CPR(d), IPR + TPR, IPR(t) + TPR, IPR(t) + TPR(d), IPR(t) + TPR(Phf), TPR + CPR, TPR(d) + CPR, TPR + CPR(d), TPR(d) + CPR(d), IPR + Qmin, IPR(t) + Qmin, IPR+ TPR + Qmin, IPR(t) + TPR(d) +
Qmin. (IPR – кривая производительности скважины; TPR – кривая пропускной способности НКТ; CPR – кривая пропускной способности шайбы (штуцера); Qmin – криваяминимальнонеобходимого дебита; Phf – устьевое давление; t – время; d – диаметр) (рис. 2).
Технологический режим работы скважины, определенный с учетом группы факторов изменяется в проаналогию которой можно заложить в программу, взяв данные с производства. В продукции скважины имеется пластовая вода, конденсат, возможный вынес частей породы, существует наличие образований и отложений. Для успешной эксплуатации такой скважины необходимо обеспечить определенный режим ее работы. Этого достигают установлением обоснованного оптимального технологического режима с использованием разработанной технологии или же устранением осложнений работы дополнительными технологическими операциями. Процесс подбора диаметра НКТ достаточно трудоемок, требует много времени и выполнения значительного объема расчетов. При выполнении расчетов студентычастодопускаютошибкииливыбрают некорректные данные, исходные характе

Рис. 2. Вторая вкладка анализа внесенных данных работы скважины

Выбор условий работы зависит от изменения текущих параметров или возникновением и влиянием новых, которые из так называемых пассивных переходят в активные. На выбор технологического режима можно активно влиять различными методами. Каждый из методов требует исследования определенного технологического режима эксплуатации скважин.

Студент как оператор ЭВМ, работая с виртуальной моделью производственной ситуации, имеет образец скважины, ристики работы изменяются, что требует многократного пересчета полученных результатов. Неточность технологических расчетов дополнительно связана с необходимостью округления промежуточных результатов, что ведет к получению значений с большими погрешностями. Предложенное программное обеспечение позволяет провести автоматизированный расчет и подбор параметров для создания стабильных условий работы скважины с учетом заложенных факторов, которые из них являются определяющими. На второй вкладке строятся графики кривой производительности IPR для пластового давления, на них накладываются кривые пропускной способности TPR и кривые минимально необходимого дебита Qmin. Места пересечений отвечают рабочему режиму работы (рис. 3). С помощью предложенной технологии существует ятельности «виртуального студенческого проектно-конструкторского бюро» разрабатывали модели реальных технологий, осуществляли проектирование.


Рис. 3. Вторая вкладка с получеными рабочими режимами и зависимостями

возможность постоянного мониторинга (отслеживания) действующего режима эксплуатации и корректировки им при необходимости.

В процессе практической подготовки инженеров для адаптации работы на разработанном нами программном обеспечении применялись разные виды информационных технологий: CAD/ CAM систем (Kompas, ADEM, T-FLEX, AutoCA), продолжали работу в системах UNIGRAPHICS, CADDS5, Prelude, ANSYS, MCS/Nastran, Unigraphics, Euclid. Навыки работы в этих системах закреплялись в ходе выполнения практических и лабораторных работ. Широко использовались современные устройства работы с информацией, что позволяло студентам эффективнее осуществлять моделирование производственной деятельности и установление технологических процессов добычи. Будущие инженеры проходили профессиональную подготовку в специально создаваемых условиях.


Библиографическая ссылка

Низовцев А.В. ВИРТУАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИТУАЦИЙ В ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКЕ ИНЖЕНЕРОВ // Международный журнал экспериментального образования. – 2013. – № 4. – С. 204-208;
URL: https://expeducation.ru/ru/article/view?id=4767 (дата обращения: 18.05.2022).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074