В настоящее время очень актуальной является проблема повышения квалификации персонала атомных станций по современным образовательным программам в учебно-тренировочных центрах. Изучение персоналом теоретического материала обязательно должно сопровождаться изучением оборудования и производства работ на этом оборудовании. Учитывая, что номенклатура оборудования, используемого на атомных станциях, представлена большим количеством видов и типов, а также, как правило, имеет значительные габариты, использование натурных тренажеров достаточно затруднено. В связи с этим наиболее перспективным является создание и использование интерактивных компьютерных обучающих систем (ИКОС), которые моделируют работу оборудования и позволяют обучающимся совершенствовать навыки производства работ, а также выступают не только в роли вспомогательного инструмента инструктора-преподавателя, но и обеспечивают управление самостоятельной работой обучаемых. ИКОС обеспечивают перевод слушателя из объекта обучения в субъект обучения, что позволяет повысить интерес к изучаемому материалу, развить умение решать производственные проблемы, сформировать навыки самоуправления своей деятельностью.
В ИКОС для подготовки персонала атомных станций выделены подсистемы: управления, обучающая и контролирующая [1]. Подсистема управления обеспечивает управление со стороны администратора, включая настройку и поддержку функционирования ИКОС, управление со стороны инструктора, включая администрирование учебных курсов и управление обучаемыми, а также самоуправление обучаемыми своей учебной деятельностью при работе с ИКОС. Обучающая подсистема предоставляет возможность изучения учебно-методического материала и отработку практических навыков и умений производства работ на изучаемом оборудовании. Контролирующая подсистема позволяет наиболее рациональным способом выявить и произвести оценку результатов изучения учебного материала. Особенностью реализации данной подсистемы является то, что она осуществляет контроль не только теоретических знаний, но и практических умений и навыков. Достигается это за счет использования многоступенчатой системы контроля, имеющей несколько режимов работы. Если контрольное мероприятие выполнено неудовлетворительно, то обучаемому выдаются рекомендации по изучению определенных разделов учебного курса. При этом комфортность работы обучаемых и преподавателя-инструктора с такими ИКОС во многом определяется уровнем их программной реализации.
ИКОС для подготовки персонала атомных станций имеет трехуровневую архитектуру. Пользователи напрямую взаимодействуют с клиентским приложением, подключенным к серверу приложений, а сервер приложений подключен к системе управления базами данных (СУБД). На первом уровне размещается клиентское приложение, которое реализует графический интерфейс пользователя, формирует запросы к серверу приложений и получает от него ответы. Сервер приложений, расположенный на втором уровне, реализует бизнес-логику всех подсистем ИКОС, а также формирует запросы на весь цикл операций с данными в СУБД: создание, чтение, обновление и удаление данных. На третьем уровне функционирует сервер базы данных, который отвечает за целостность и сохранность данных, а также обеспечивает операции ввода-вывода при доступе клиента к информации [2].
Клиентская и серверная части реализованы при помощи платформы Java Platform Enterprise Edition (JavaEE), которая является стандартом при разработке корпоративного программного обеспечения. Java EE разработана с использованием Java Community Process при участии отраслевых экспертов, коммерческих организаций, групп пользователей Java и огромного числа людей. Каждый выпуск Java EE включает новые функции, которые обеспечивают потребности промышленности, улучшают масштабируемость приложений и повышают их производительность. В настоящее время Java EE предлагает большой выбор корпоративных платформ для разработки программного обеспечения, из которых можно выбрать реализацию с наименьшими рисками и большим количеством опций. Статистика показывает, что Java используется на 97 % корпоративных настольных ПК. За многие годы использования Java была протестирована миллионами разработчиков, усовершенствована и расширена. Технология Java позволяет разрабатывать высокопроизводительные приложения практически для всех компьютерных платформ. Такая доступность приложений позволяет компаниям повышать производительность, уровень взаимодействия и совместной работы конечных пользователей. Также все это оказывает существенное снижение стоимости совместного владения корпоративными и потребительскими приложениями [3].
В качестве СУБД для ИКОС была выбрана Oracle Database. При активном использовании обучающей системы размеры баз данных каждый год увеличиваются примерно в два раза. При этом необходимо обеспечить стабильную работу обучаемых с ИКОС в случаях сбоя на сервере баз данных, возникновения сетевых ошибок или проблемах с устройствами хранения. Вся информация в базе данных должна храниться, управляться и защищаться в соответствии с нормативными требованиями по обеспечению целостности информации. Все перечисленные требования подразумевают такое масштабирование корпоративной транзакционной системы, при котором будут выполняться условия сохранения высокой производительности, надежности и управляемости корпоративного хранилища данных (КХД). Дальнейшее сопровождение СУБД должно обеспечивать свободное обновление программных компонентов и модернизацию аппаратных средств без перебоев функционирования системы. Использование СУБД Oracle Database позволяет учесть все особенности организации и сопровождения КХД, реализуя широкий набор стандартных функций и преимущества технологии grid-вычислений. Это позволяет минимизировать время простоя системы, улучшить качество обслуживания пользователей, а также повысить масштабируемость, производительность и безопасность обработки данных [4].
Работа в ИКОС для любого пользователя должна начинаться с регистрации или авторизации. Использование различных групп пользователей позволяет закрыть доступ для некоторых операций, которые может выполнять только конкретная группа людей. Существует несколько способов реализации системы регистрации и авторизации пользователей. Можно взять на себя ответственность за реализацию безопасности в ИКОС, самому придумать алгоритмы защиты и шифрования данных, а затем на каждой странице или форме приложения делать проверку прав пользователя для доступа к этому разделу ИКОС. Большим недостатком такого подхода является то, что в случае возникновения ошибки в работе собственного алгоритма, работа всей системы ставится под угрозу. Второй подход к реализации системы безопасности доступа к ИКОС заключается в использовании готовых шаблонов и библиотек для создания регистрации и авторизации пользователей. Для уменьшения вероятность несанкционированного доступа к ИКОС, а также ускорения разработки была выбрана хорошо продуманная и гибкая система сервера приложений Java Authentication and Authorization Service (JAAS).
JAAS поддерживает аутентификацию пользователей и управление доступом.JAAS отделяет механизм аутентификации и авторизации пользователей от самой ИКОС, и управление этим механизмом производится независимо от основной бизнес-логики сервера приложений. Настройка системы безопасности веб-уровня предотвращает несанкционированный доступ к защищенным данным в ИКОС и чтение защищенного контента во время передачи данных. Для определения возможности доступа пользователя к закрытым данным реализуется механизм проверки подлинности. Платформа Java EE поддерживает механизм аутентификации пользователя при помощи логина и пароля. Для этого используется аутентификация на основе форм, которая позволяет разработчикам создавать внешний вид формы в соответствии с общими решениями по интерфейсу всей ИКОС [5].
Таким образом, предложенная программная реализация ИКОС для подготовки персонала атомных станций позволяет разработать современную систему, в которой будут использоваться:
кроссплатформенное программное обеспечение, работающее во всех популярных операционных системах;
набор спецификаций для создания программного обеспечения уровня предприятия;
СУБД, при помощи которой можно разрабатывать и внедрять приложения с мощной инфраструктурой, а когда необходимо — обновлять систему без дорогостоящих сложных миграций;
реализация различных стандартов систем информационной безопасности на основе готовых библиотек.
Литература:
- Виштак Н. М. Функционально-структурная модель интеллектуальной обучающей системы / Н. М. Виштак, Д. А. Фролов, Е. В. Варгина // Фундаментальные исследования, № 11–5, 2013. С. 871–874.
- ФроловД. А. Архитектура и сценарии компьютерного тренажера для подготовки персонала промышленных предприятий / Д. А. Фролов // Вестник СГТУ, № 4 (73), 2013. С. 197–202.
- Подробнее о технологии Java [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www.java.com/ru/about/. — (Дата обращения: 18.10.2015).
- Oracle Database 11g Express Edition [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.oracle.com/technetwork/ru/database/express-edition/overview/index.html. — (Дата обращения: 18.10.2015).
- JAAS Reference Guide [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://docs.oracle.com/javase/7/docs/technotes/guides/security/jaas/JAASRefGuide.html. — (Дата обращения: 18.10.2015).
