Электронная база знаний по производству труб на основе мультимедиа и web-технологий в учебном процессе подготовки специалистов для трубной промышленности

ГОУ ВПО Уральский государственный технический университет-УПИ, г. Екатеринбург

Since 1997 on Chair "The treatment of metals by pressure" of Urals state technical university is applied electronic base of knowledge under the Manufacture of tubes and pipes. The base of knowledge is created on basis of Internet/intranet-technologies. It includes the different kinds of information (hypertext, photo-, audio- and video applications) about the theory, technology, and also equipment of tube plants and mills. The base of knowledge includes the extensive bibliographic list, a glossary of terms and section for examination of users. The base of knowledge is realized on Windows 95/NT and Linux. At development are used Web-server Apache with the module PHP (for creation of dynamic and interactive HTML-pages using JavaScript) and MySQL database server.

Применение Web-технологий и мультимедиа является эффективным средством получения и усвоения знаний, активизации самостоятельной работы студентов. Это позволяет разрабатывать новые методические подходы для создания качественно новых учебных пособий, отличных от традиционных учебников, справочников и т.д. Гипертекстовые документы создаются в формате HTML и являются основной формой представления информации в университетских корпоративных и/или глобальной компьютерных сетях.

С 1997 года на кафедре "Обработка металлов давлением" Уральского государственного технического университета применяется электронная база знаний по технологии производства труб, созданная на основе Web-технологий [1]. Она включает следующие основные разделы: производство горячедеформированных труб, производство холоднодеформированных труб, производство сварных труб, общие вопросы.

Каждый из первых трех разделов содержит сведения по теории, технологии производства, оборудованию трубных цехов. Наряду с традиционными широко представлены современные способы производства бесшовных и сварных труб. Пользуясь гипертекстовыми связями, можно вывести на экран компьютера информацию о режимах деформации, технологических операциях, составе и схемах расположения основного и вспомогательного оборудования, его технических характеристиках, способах контроля качества и сортаменте выпускаемой продукции. В гипертекст включены графики, характеризующие напряженно-деформированное состояние и поврежденность деформированного металла при различных режимах пластической и термической обработки. Приводятся типичные таблицы прокатки труб для различных трубопрокатных агрегатов. Рассмотрены схемы автоматизированных систем управления технологическими процессами производства труб. Приведены классификация и изображения основных дефектов труб, представлены фотографии, показывающие изменение микро- и макроструктуры труб в процессе пластической и термической обработки. Анализируя указанную информацию, пользователи могут выбрать рациональные схемы производства и режимы деформации труб.

В разделе общих вопросов производства труб представлены данные о видах труб для нефтегазовой промышленности, энергетики и машиностроения, сведения об условиях эксплуатации, сортаменте и технических требованиях к трубам. Имеются подразделы по термической и термомеханической обработке труб, видах защитных покрытий и технологиях их нанесения, а также методах и средствах контроля качества трубной продукции и др. Примерный вид представления содержания базы знаний приведен на рис.1.

Основное представление содержания энциклопедии
Рис. 1. Некоторые виды окон браузера при просмотре базы знаний

Эффективной особенностью разработанной системы является включение интерактивных страниц, в которых реализованы расчеты параметров формоизменения труб. Выполнение расчетов непосредственно в базе знаний позволяет проводить интерактивные лабораторные работы (см. рис. 2).

Рис. 2. Вид окон браузера при выполнении расчетов

В систему включен полнотекстовый поиск по ключевым словам. Для ускорения поиска специфической информации, например, таблиц прокатки трубопрокатных агрегатов, названий, года публикации и рефератов библиографических источников, терминов глоссария используется популярная база данных MySQL. Поисковые возможности достаточно гибки: можно проводить поиск как по всему содержимому базы знаний, так и по выбранным разделам с учетом дополнительных настроек для каждого вида поиска, например при поиске библиографических источников, можно указать год издания, тип источника (статья, книга, патент и т.д.). Имеется пополняемый глоссарий, в котором описаны термины, используемые в трубной производстве, а также сокращения и аббревиатуры, имеющиеся на страницах базы знаний (см. рис.3).

Рис. 3. Вид окон браузера при поиске информации

Для проверки уровня знаний пользователей разработан модуль тестирования, в котором имеется пополняемый банк тестовых вопросов по теории и технологии производства труб. Можно выбирать уровень сложности вопросов, их количество, а также указывать разделы производства труб (см. рис. 4).

Рис. 4. Вид окон браузера при тестировании

В специальном разделе базы знаний реализованы административные функции: наполнение библиографической базы, глоссария, банка тестовых вопросов, контроль подключения HTML-документов по Web-ссылкам и др.

Для реализации описанных возможностей применен клиент-серверный подход с использованием Web-сервера Apache, модуля создания динамических страниц на языке PHP, JavaScript на платформе Windows 95/2000/XP и Linux. Однако основное содержание статических HTML-страниц может быть просмотрено и на локальном компьютере с помощью любого браузера.

При разработке базы знаний учитывались перспективы развития и возможности Web-ориентированных систем, а именно: расширение числа пользователей компьютерных сетей в учебных аудиториях; возможность переноса на другие операционные системы; несложная перенастройка на другие системы управления базами данных (Oracle и др.); простота включение новых материалов путем размещения ссылок на подготовленные HTML-страницы, а также документы в форматах, таких как PDF; применение Flash-технологий для эффектного анимационного представления технологических процессов и др.

При наполнении базы знаний были использованы материалы научно-технической печати, русскоязычные и зарубежные ресурсы Интернет, а также эксклюзивная информация, предоставленная металлургическими предприятиями, научно-исследовательскими и проектными институтами. Для повышения эффективности обучения используются видеофильмы и анимационные видеофрагменты процессов горячей и холодной деформации труб, подготовленные с участием сотрудников кафедры ОМД УГТУ-УПИ и Центра аудиовизуальных технологий и полиграфии УГТУ-УПИ.

В настоящее время разработанная база знаний используется на кафедре ОМД УГТУ-УПИ в учебном процессе. Студенты, участвуя в создании разделов базы знаний, не только систематизируют полученные на лекциях знания, результаты теоретических работ и знакомятся с последними достижениями отечественной и зарубежной промышленности. Они также приобретают навыки работы с графическими пакетами и осваивают элементы мультимедиа и Web-технологий при подготовке HTML публикаций. Демонстрация базы знаний с помощью мультимедийной техники, например, видео-проектора облегчает восприятие материала и повышает эффективность работы преподавателя. Использование базы знаний в системе подготовки и переподготовки кадров на ряде металлургических предприятий (Синарский трубный завод и др.) получило положительную оценку специалистов [2]. Перспективно использование базы знаний в системах дистанционного образования. По адресу в сети Интернет: http://tube-pipes.narod.ru можно ознакомиться с демонстрационной версией базы знаний.

Библиографический список

Соломеин В.А., Харитонов В.В., Богатов А.А. Опыт разработки гипертекстовой базы знаний по технологии производства труб // Известия вузов. Черная металлургия, 1998, №11, С. 69-70.
База знаний по производству труб на основе интернет-технологий и ее использование при подготовке специалистов для трубной промышленности / В.В. Харитонов, В.А. Соломеин // Достижения в теории и практике трубного производства (сб. научных трудов). Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. 2004. С. 219-225.

Сокращенный вариант статьи опубликован в сборнике материалов конференции:
Новые образовательные технологии в вузе: сборник материалов четвертой международной научно-методической конференции, 5-8 февраля 2007 года. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2007. 424 с.

Посмотреть демонстрационную версию базы знаний.
В ней представлено ограниченное число материалов, библиографических источников, терминов. Для получения большей информации можно обратиться к авторам по E-mail.