РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА
ИМЕНИ И.М.ГУБКИНА
ПРИОРИТЕТНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ «ОБРАЗОВАНИЕ»
ПОДДЕРЖКА ВУЗОВ, ВНЕДРЯЮЩИХ ИННОВАЦИОННЫЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ПРОГРАММЫ
СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ
ПО РЕЗУЛЬТАТАМ РЕАЛИЗАЦИИ
ИННОВАЦИОННОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ «Развитие инновационных профессиональных компетенций в новой среде обучения – виртуальной среде профессиональной деятельности»
ЗА 2007 ГОД Москва, 2007 г.
Оглавление 1. Основные цели и задачи программы
2. Создание виртуальной среды профессиональной деятельности (виртуальный промысел)
3. Организация управления программой, организация работы по выполнению программы
4. Справка о работе, выполненной в рамках реализации инновационной образовательной программы
4.1 Краткая информация о расходовании средств по направлениям
4.2 Приобретение лабораторного и компьютерного оборудования
4.3 Приобретение программного обеспечения
4.4 Модернизация Аудиторного фонда
4.5 Выполнение запланированных мероприятий
4.5.1 Разработка концепции, проектирование и создание системы компьютерных геолого-гидродинамических моделей нефтяного или газового пласта
4.5.2 Разработка технических проектов ЦУРМ, ЦОД и АРМов, сценариев обучения и учебно-тренировочных задач на виртуальном промысле,
4.5.3 Создание информационной сети системы поддержки виртуальной среды обучения
4.5.4 Разработка модели совместной деятельности и профессиональных компетенций специалистов различного профиля, необходимых для осуществления производственной деятельности на интеллектуальных нефтяных и газовых промыслах
4.5.5 Повышение квалификации и переподготовка персонала
4.5.6 Разработка учебно-методического обеспечения процесса подготовки специалистов в виртуальной среде профессиональной деятельности
4.5.7 Создание новых научно-учебных центров и структурных подразделений, ориентированных на участие в научно-образовательном процессе на виртуальном нефтяном промысле
5. Показатели результативности по целям и задачам Программы
6. Вовлеченность внешних партнеров в реализацию программы
7. Заключение
1. ОСНОВНЫЕ ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ПРОГРАММЫ
Целями программы являются 1. Обеспечение инновационного развития топливной энергетики путем развития у специалистов, подготавливаемых для отрасли, инновационных профессиональных компетенций;
2. Разработка новых технологий подготовки специалистов на базе создания информационной среды профессиональной деятельности персонала различных производственных служб виртуальных производств или предприятий.
В качестве базового производства, на котором предполагается отрабатывать новые технологии подготовки специалистов, выбран виртуальный нефтегазовый промысел.
Создание в Университете виртуальных нефтяных и газовых промыслов, отражающих в основных своих компонентах реальную сложную производственнотехнологическую систему, позволит максимально приблизить учебный процесс подготовки студентов, магистров к реальному производственному процессу.
Основные инновационные средства реализации виртуальной среды обучения – имитация (с использованием АРМов) производственной деятельности всех основных специалистов, задействованных для решения задач разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений;
– имитация взаимодействия этих специалистов при решении ими комплексных производственных задач, посредством организации и проведения междисциплинарных занятий.
Техническая реализация программы основана на создании компьютеризированной системы, основными компонентами которой являются:
– Центр управления разработкой виртуального месторождения (ЦУРМ);
– автоматизированные рабочие места (АРМ) различных специалистов виртуального промысла, размещенные в кафедральных компьютерных центрах (филиалах ЦУРМа), – единый Центр обработки данных (ЦОД).
Реализация в университете виртуальной среды обучения позволит:
- решать в рамках учебного процесса те или иные конкретные производственные задачи, соответствующие данной профессиональной предметной области, - формировать и развивать требуемые отраслью инновационные компетенции у выпускаемых университетом специалистов.
Научные и образовательные задачи программы Реализация Программы в университете связана с решением следующих основных задач:
1) разработка концепции, проектирование и создание, используя имеющиеся в университете заделы и опыт нефтегазовых компаний, системы компьютерных геолого-гидродинамических моделей нефтяного или газового пласта, процессов нефтегазодобычи, используемого технологического оборудования, системы компьютеризированных рабочих мест специалистов промысла (геологов, геофизиков, буровиков, механиков, технологов, диспетчеров, экономистов, снабженцев, экологов, супервайзеров и т.д.), базы данных по всем аспектам нефтегазодобычи;
2) создание информационной сети, связывающей основные компоненты системы (АРМы – ЦУРМ – ЦОД)) с помощью интерфейсов и информационных каналов так, как они связываются в реальности;
3) обеспечение каждого компьютеризированного рабочего места средствами компьютерной поддержки анализа и принятия решений;
4) разработка совместно со специалистами нефтегазовых компаний модели (процедуры, алгоритмы, технологии) совместной исследовательской, проектной и производственной деятельности специалистов различного профиля, работающих на интеллектуальных нефтяных и газовых промыслах;
5) определение профессиональных компетенций специалиста, необходимых для осуществления инновационной деятельности по интеллектуализации нефтегазодобычи;
6) имитация в воссозданной в университете информационной среде интеллектуального промысла:
- физических и технологических процессов в разрабатываемом пласте и скважинах, - работы насосных агрегатов, сепараторов и т.д., - потоков материальных ресурсов, - различных видов совместной деятельности специалистов, создавая при этом для субъектов деятельности проблемные ситуации и ставя перед ними инновационные задачи;
7) разработка компетентностных моделей подготовки специалистов в виртуальной среде профессиональной деятельности, формулировка учебных задач, положить их в основу организационного и методического обеспечения технологии обучения в указанной среде, имея в виду, что развитие профессиональных компетенций обучающихся должно происходить в процессе деятельности, которая по содержанию и форме максимально приближена к деятельности специалиста в реальной производственно - информационной среде;
8) переработка на основе указанной модели с соблюдением требований государственных образовательных стандартов учебных планов подготовки специалистов по основным программам высшего профессионального образования, реализуемым в университете;
обеспечение эффективного сочетания учебных занятий в виртуальной среде профессиональной деятельности с традиционными лекционными и лабораторными занятиями, курсовым и дипломным проектированием, производственной практикой;
9) для обучения студентов в создаваемой информационной среде перестроить систему организации и управления учебным процессом;
10) выбрать и обосновать подходы к подготовке специалистов новых квалификаций, связанных с применением новых технологий нефтегазодобычи, информатизацией и интеллектуализацией месторождений углеводородов, управлением обустройством и разработкой нефтяных промыслов нового типа, включая супервайзинг нефтегазодобычи, автоматизированное диспетчерское управление работой промысла;
11) разработать на этой основе новые магистерские программы и программы дополнительного профессионального образования;
12) определить дополнительные компетенции профессорскопреподавательского состава и подготовить преподавательские кадры, необходимые для реализации новой технологии обучения студентов и слушателей системы дополнительного профессионального образования (ДПО) в виртуальной среде профессиональной деятельности; привлечь к участию в учебном процессе, реализуемом в этой среде, специалистов отрасли в качестве наставников-тьютеров;
13) отработать в университете – базовом вузе УМО по нефтегазовому образованию - новую технологию обучения студентов и слушателей системы дополнительного профессионального образования в виртуальной среде профессиональной деятельности и обеспечить внедрение ее как отдельного, тиражируемого образовательного модуля в системе высшего нефтегазового образования.
2. СОЗДАНИЕ ВИРТУАЛЬНОЙ СРЕДЫ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ
ДЕЯТЕЛЬНОСТИ (ВИРТУАЛЬНЫЙ ПРОМЫСЕЛ)
Реализуемая в университете, благодаря поддержке государства в рамках Национального образовательного проекта, инновационная образовательная программа призвана обеспечить инновационное развитие топливной энергетики путем развития у специалистов, подготавливаемых для отрасли, инновационных профессиональных компетенций.
Для решения этой задачи в Университете создается соответствующая инфраструктура, обеспечивающая максимально приближенную к реальному производству учебную деятельность. Базовым элементов этой инфраструктуры является виртуальный промысел, в рамках которого будет осуществляться учебнопроизводственная деятельность по разработке и эксплуатации месторождений углеводородов.
Цель реализации виртуального промысла - создать модель информационной среды профессиональной деятельности персонала различных производственных служб, отражающую в основных своих компонентах реальную сложную производственно-технологическую систему, максимально приблизить учебный процесс подготовки студентов и магистров к реальному производственному процессу.
Такими инновационными средствами являются:
- имитация (с использованием АРМов) производственной деятельности всех основных специалистов, задействованных для решения задач разработки и эксплуатации нефтяных и газовых промыслов;
- имитация взаимодействия этих специалистов при решении ими комплексных производственных задач, посредством организации и проведения междисциплинарных занятий.
Основой организации учебного процесса на виртуальном промысле являются сценарии производственного обучения, которые позволят обучаемым развивать профессиональные навыки, полученные ими в рамках традиционного обучения и приобретать новые компетенции.
Сценарии обучения включают в себя комплекс документов описывающих:
- целевую функцию сценария, какие компетенции, в каких видах деятельности развиваются сценарии в результате обучения;
- контингент обучаемых, целевая аудитория процесса обучения;
- содержание занятий, описание проектной или производственно-технологической ситуации (задачи), исследованию, разрешению которой посвящено занятие;
- алгоритм занятий, план проведения занятий;
- шаблоны производственных документов, используемых в ходе выполнения сценария;
- форму занятий, групповое, индивидуальное, с использованием одного АРМа, во взаимодействии нескольких АРМов;
- используемые средства. Какое ПО используется, проводится ли занятие в рамках ЦУРМ или в пределах лабораторий.
Для обучения будут использоваться реальные бизнес-процессы нефтегазодобывающего предприятия. Разработанные в ходе проектирования сценарии охватывают специальности представленные на реальном нефтегазовом промысле соответствующими службами (как технологическими, так и экономическими, экологическими, обслуживающими), а также основные компоненты учебного процесса в виртуальной среде обучения (компетентностную, аналитическую и деятельностную).
Деятельностная компонента включает проектную (как правило, на уровне разработки ТЭО в ходе комплексного курсового и дипломного проектирования) и эксплуатационную составляющие. В сценариях обучения предусматривается взаимодействие проектной деятельности, которая имитируется в ЦУРМе на уровне обмена данными с эксплуатационной.
Сценарии по имитации эксплутационной деятельности специалистов содержат описание обучения по междисциплинарным элективным курсам.
Основой для разработки сценариев обучения являются сформулированные университетом профессиональные компетенции инновационной деятельности специалистов нефтегазодобычи.
Сценарии разрабатываются в рамках вновь вводимой общей для различных специальностей дисциплины (позиции учебного плана) «Управление разработкой нефтегазового месторождения».
проектирования общей архитектуры Системы.
Достижение основной цели создаваемой виртуальной среды обучения обеспечивается решением следующих задач:
- общее описание реального промысла как производственно-технологической системы (организационная структура, функциональные обязанности подразделений);
- разработка сценариев обучения;
- уточнение состава АРМов специалистов, обеспечивающих выполнение функций предусмотренных в сценариях производственного обучения;
- проектирование функциональной структуры всего комплекса;
- проектирование разрабатываемых АРМов и обоснование технических решений;
- проектирование подсистемы Моделей виртуального промысла;
- проектирование Центра управления разработкой месторождений (ЦУРМ);
- проектирование Центра обработки данных (ЦОД).
Система «Управление виртуальным промыслом» (далее Система) состоит из подсистем (ПС): подсистема ЦУРМ; подсистема АРМы специалистов; подсистема ЦОД; подсистема Моделей виртуального промысла.
компьютеризированной системы, ядром которой будут – Центр управления разработкой виртуального месторождения (ЦУРМ), единый Центр обработки данных (ЦОД) и кафедральные компьютерные классы, в которых будет установлено программно-аппаратное обеспечение автоматизированных рабочих мест (АРМ) двадцати четырех различных специалистов виртуального промысла.
Это позволит решать в рамках учебного процесса те или иные конкретные производственные задачи, соответствующие данной профессиональной предметной области.
Реализация виртуальной среды профессиональной деятельности и ее программно-техническая поддержка основана на том, что создается единая система, интегрирующая три основных подсистемы: Центр управления разработкой виртуального месторождения (ЦУРМ), автоматизированные рабочие места специалистов (обучаемых) в компьютерных центрах кафедр, центр обработки данных (ЦОД), который осуществляет информационную и вычислительную поддержку всей Системы виртуальной среды обучения.
Центр управления разработкой месторождений (ЦУРМ) ЦУРМ имитирует центр управления интеллектуальным промыслом и предназначается для проведения совместных деятельностных занятий по контролю за разработкой месторождения для будущих специалистов нефтегазового комплекса. Обучение будет способствовать выработке навыков совместного анализа штатных и нештатных ситуаций разработки месторождений в целом, работе отдельных объектов управления, а также взаимодействия различных специалистов отрасли при реализации принимаемых решений, обеспечиваться визуализацией данных, организацией работы обучаемых в режиме телеконференции.
ЦУРМ в учебных целях моделирует работу соответствующих служб нефтяного и газового промыслов. С помощью подсистемы моделирования в ЦУРМе уточняется геолого-гидродинамическая модель пласта, моделируется процесс разработки, процессы бурения продуктивного пласта, скважин и скважинного оборудования, система сбора и подготовки продукции, работа системы АСУТП.
ЦУРМ может выступать центром управления разработкой нефтяных, газовых, газоконденсатных месторождений и месторождений смешанного типа.
Для достижения цели, в рамках создания ЦУРМа решаются следующие задачи:
1. Обеспечить рабочие места для рабочих групп с возможностью взаимодействия групп между собой, с руководителем выполнения сценария, с кафедральными автоматизированными рабочими местами, лабораториями, полигонами нефтегазопромыслового оборудования, участниками телеконференций.
2. Обеспечить функционирование ЦУРМ в режиме анализа проектирования разработки месторождений углеводородов (создание геологических и гидродинамических моделей, проектирование разработки, добычи, сбора и подготовки).
3. Обеспечить функционирование ЦУРМ в режиме реализации минипроектов ГТМ на базе участков моделей пласта (вариант работы ЦУРМ для подготовки междисциплинарных комплексных, курсовых и дипломных проектов).
4. Обеспечить функционирование ЦУРМ в режиме текущей работы участков нефтегазодобывающего предприятия при отработке штатных и внештатных ситуаций (разработка виртуального месторождения по заданному сценарию в режиме хода виртуального времени), в том числе:
- гибкое управление виртуальным временем выполнения сценария;
- иметь возможность остановки хода виртуального времени сценария (и возврат во времени назад) для рассмотрения и анализа действий участников сценария, а также иметь возможность изменять ход сценария в процессе выполнения.
5. Обеспечить возможность обучения на примере анализа текущей разработки любого нефтяного или газового месторождения, данные по которому переданы в ЦУРМ добывающим предприятием отрасли.
Университетом совместно с ОАО «Информационные бизнес системы» была выполнена работа по разработке технического проекта Системы обеспечения виртуальной среды.
Технические средства центра управления разработкой месторождений Закупаемое и устанавливаемое оборудование ЦУРМ обеспечивает реализацию следующих возможностей:
1. Визуализация (на большом экране) процессов, связанных с деятельностью нефтегазодобывающего предприятия (в том числе трехмерная визуализация, включая визуализацию моделей залежей в любом из принятых сейчас форматов).
2. Мультиэкранный режим работы экрана ЦУРМ, в частности при проведении телеконференций.
3. Поддержка 2-х, 3-х мерной и стереоскопической визуализации данных.
4. Наличие рабочих зон (АРМ – пять зон по пять рабочих мест) и оснащение их высокоскоростными линиями связи и возможностями для проведения телеконференций. Рабочее место руководителя ЦУРМ и каждая рабочая зона имеет рабочую станцию. Каждая рабочая зона должна быть оснащена 4 ноутбуками с видеокамерами.
5. Для минимизации проводов и соединений предпочтительно использовать в ЦУРМ беспроводную сеть стандарта IEEE 802.11n, наличие web-камер.
6. Взаимодействие обучаемых в ЦУРМ друг с другом, с преподавателем ЦУРМ, с кафедральными АРМ, с центром видеоконференцсвязи, с участниками телеконференции.
7. Индивидуальные средства связи можно реализовать на базе стандартных blue-tooth гарнитур, но со специальным программным обеспечением для удобства организации конференц-связи.
8. Возможность вывода преподавателем любого изображения (в том числе и с любого из АРМов) на систему визуализации.
9. Возможность преподавателя вмешаться в работу АРМ, включая перехват управления с целью обучения на примере своих действий. Аналогичная возможность должна быть у кафедральных АРМов с разрешения преподавателя или по запросу обучаемого.
Центр обработки данных (ЦОД) Целью создания центра обработки данных (ЦОД) является поддержка работы специализированного программного обеспечения, используемого для функционирования системы управления виртуальным промыслом Задачи, решение которых должен обеспечивать создаваемый ЦОД:
- обеспечение взаимодействия с разрабатываемыми АРМ;
- обеспечение полного цикла управления данными:
- подготовка и обработка первичных данных;
- загрузка и преобразование первичных данных;
- хранение данных;
- резервное копирование данных;
- архивирование данных;
- восстановление данных.
- информационное обеспечение инновационного учебного процесса Университета;
- реализацию базовых информационных сервисов;
- размещение оборудования обеспечивающего функционирование существующих сервисов.
Помимо вышеуказанных сервисов ЦОД предоставляет необходимую вычислительную инфраструктуру смежным подсистемам для размещения программных продуктов.
Автоматизированные рабочие места специалистов (АРМ) Целью создания подсистемы АРМ является дополнение традиционной системы обучения студентов качественно новой системой передачи знаний в рамках учебного процесса, с максимальным приближением к реальным производственным процессам, с применением новейших программных и программно-аппаратных комплексов.
«