JPWO2008149486A1 - 操作訓練用シミュレータ - Google Patents

Abstract

操作対象の挙動を模擬し、それを訓練生に提供するシミュレーション部１０、訓練生が操作をする操作部１４、シミュレーション上で、操作対象に関する事故を自動的に発生させる事故発生部２１、事故に対する対応操作の分析を行う分析部２２、分析部２２の分析結果に基づいて、対応操作の良否を評価する評価部２３、及び、評価部２３による評価結果を出力する出力部２４、を備える。

Description

本発明は、例えば航空機等の移動体や、例えば発電設備等のプラントといった各種の操作対象の操作を訓練生が習得するための操作訓練用シミュレータに関する。

従来より、この種の操作訓練用シミュレータの一例として、例えば特許文献１に開示されている航空機の操縦訓練用シミュレータが知られている。このシミュレータは、操作対象である航空機の挙動を模擬し、その模擬した挙動を視界や動きとして、訓練生に提供するシミュレーション部と、訓練生がシミュレーション上において各種の操作を行うための操作部（操縦部）と、を備えて構成されている。

こうした操縦訓練用シミュレータにおいては、例えば操作対象に故障が発生した等の、事故の発生に対する対応操作の訓練も行われる。このために前記シミュレータは、教官が所定の操作を行うことによって、シミュレーション上で模擬的に事故が発生するように構成されている。訓練生は、シミュレーション上で事故が発生したときには、それに対する対応操作を行うことになるが、そうした対応操作の良否は、教官によって評価されることになる。
特公平５−８２９４７号公報

従来の操作訓練用シミュレータでは、前述のように、シミュレーション上で事故を発生させるときには、教官が所定の操作を行うことになると共に、その事故に対する訓練生の対応操作の評価は、教官が行うことになるから、少なくとも事故発生時の操作訓練を行う場合には、教官が必須になってしまう。

また、前述の航空機の操縦訓練用シミュレータの場合には、教官は、例えば操縦室内の副操縦席に着座することになるから、前述した事故を発生させるための操作を行ったときに、隣に着座している訓練生が、事故が発生することを事前に認識してしまう場合がある。その場合は、訓練効果が低下してしまうことになる。また、教官によって、発生させる故障の傾向が片寄ってしまう場合もある。

さらに、教官による評価は、主観的になってしまうこともあり得るという問題があり、評価の客観性を確保したいという要求がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、教官が不在でも操作訓練用シミュレータによる事故発生時の操作訓練を可能にすることにあり、さらには、その訓練効果を向上させつつ、訓練生の評価の客観性を確保することにある。

本発明の一側面によると、操作訓練用シミュレータは、操作対象の挙動を模擬したシミュレーション上で、訓練生が当該操作対象の操作を習得するためのシミュレータである。

このシミュレータは、前記操作対象の挙動を模擬し、それを前記訓練生に提供するシミュレーション部、前記シミュレーション部により提供されるシミュレーション上において、前記訓練生が各種の操作を行うために操作をする操作部、前記シミュレーション上で、前記操作対象に関する事故を自動的に発生させる事故発生部、前記シミュレーション上での事故の発生後に、前記訓練生によって前記操作部が操作されることに伴い出力される操作信号を受けて、当該事故に対する前記訓練生の対応操作の分析を行う分析部、前記分析部の分析結果に基づいて、前記訓練生の対応操作の良否を評価する評価部、及び、前記評価部による評価結果を出力する出力部、を備える。

この構成によると、操作対象に関する事故をシミュレーション上で自動的に発生させる事故発生部を備えることにより、教官が不在でもシミュレーション上で事故を発生させることが可能になる。また、事故発生部は事故を自動的に発生させるため、訓練生は事故が発生することを事前に認識することができず、その結果、訓練効果を向上させることができる。

また、訓練生が行った事故に対する対応操作の分析を分析部が行い、その分析結果に基づいて、対応操作の良否が評価部によって評価される。このように事故に対する対応操作の評価が、教官ではなく、評価部によって行われるため、対応操作についての評価の客観性を確保することができる。

前記事故発生部は、予め設定されている複数種類の事故選択肢の中から任意に選択した事故を、任意のタイミングで発生させる、とすることが好ましい。

こうすることで訓練生は、シミュレーション上で発生する事故について、その内容及びその発生タイミングを予め認識することができず、その結果、訓練効果がさらに高まる。

前記シミュレータは、前記訓練生毎に、過去の訓練中に前記事故発生部により発生させた事故の情報を含む訓練履歴を記憶する訓練履歴データベースをさらに備え、前記事故発生部は、前記訓練履歴データベースに記憶されている訓練履歴に基づき、当該訓練生の過去の訓練中に発生させた事故を選択肢から除いた上で、前記発生させる事故を任意に選択する、とすることが好ましい。

前述したように、本シミュレータは、予め設定されている複数種類の事故選択肢の中から任意に選択された事故をシミュレーション上で発生させるものの、前記の構成によると、訓練生の過去の訓練中に発生させた事故は選択肢から除かれるため、同じ事故が発生する訓練を重複して行うことが防止される。その結果、訓練生は様々な事故の対応訓練を行うことができ、効率的である。

前記分析部は、前記操作信号に基づいて、当該操作の内容及び操作のタイミングの分析を行い、前記評価部は、前記操作内容及び操作タイミングの少なくとも一方に基づいて、前記対応操作の良否を評価する、としてもよい。

ここで「操作の内容」には、対応操作として１種類の操作を１回行うべき場合に、当該操作についての内容が含まれることは勿論のこと、例えば、対応操作として複数種類の操作を連続して行うべき場合には、前記の「操作の内容」には、各操作についての内容と、その操作を行う順番とが少なくとも含まれる。また「操作のタイミング」は、事故の発生から対応操作を行うまでの経過時間を意味する他にも、対応操作を適切なタイミングで行うべき場合には、その適切なタイミングに対するずれの意味も含まれる。

つまり、操作の内容や操作のタイミングに基づいて、対応操作の良否を評価することにより、その評価が客観的になる。

前記シミュレータは、前記訓練生毎に、過去の訓練中に前記事故発生部により発生させた事故の情報と対応付けて、前記評価部による評価結果を累積記憶する評価結果データベースをさらに備え、前記評価部はさらに、前記評価結果データベースに累積記憶されている評価結果の履歴に基づいて前記訓練生の操作の習得度合いを評価する、としてもよい。

訓練生毎に過去の評価結果のデータを蓄積しておくことによって、訓練生の、操作対象の操作についての習得度合いを客観的に評価することができる。

以上説明したように、本発明によると、シミュレーション上で事故を自動的に発生させる事故発生部と、訓練生の事故に対する対応操作の良否を評価する評価部と、を少なくとも備えることによって、教官が不在でも、訓練効果の高い事故発生時の訓練を実現することができると共に、その対応操作に対する評価の客観性を確保することができる。

図１は、本実施形態に係る飛行艇の操縦訓練用シミュレータの構成を示すブロック図である。 図２は、データベースに記憶されている故障内容のテーブルの一例を示す説明図である。 図３は、本操縦訓練用シミュレータを用いた訓練手順を示すフローチャートである。 図４は、出力部により出力される評価結果の形態の一例を示す説明図である。

符号の説明

１ 操縦訓練用シミュレータ（操作訓練用シミュレータ）
１０ シミュレーション部
１４ 操縦装置（操作部）
２１ 故障発生部（事故発生部）
２２ 対応操作分析部（分析部）
２３ 評価部
２４ 出力部
２５ データベース（訓練履歴データベース、評価結果データベース）

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る航空機（飛行艇）の操縦訓練用シミュレータ１の構成を示している。操縦訓練用シミュレータ１は、訓練生及び教官が入る模擬操縦室（模擬操縦席）１１を備え、この模擬操縦室１１はモーション模擬装置１２上に載置されていて、このモーション模擬装置１２が駆動することによって、訓練生に対して航空機の運動（動き）を体感させるようになっている。

前記模擬操縦室１１の前方にはスクリーン１３ａが配設されている一方、模擬操縦室１１の上方にはプロジェクタ１３ｂが配設されており、このプロジェクタ１３ｂからスクリーン１３ａに向かって視界映像が照射されることによって、模擬操縦室１１内の訓練生に対して模擬視界を表示するようになっている（視界表示装置１３）。

また、詳細な図示は省略するが、前記模擬操縦室１１内は本シミュレータ１の模擬対象である飛行艇の模擬操縦室１１と同じ構成にされており、前記模擬操縦室１１内には訓練生が操作する操縦桿やスイッチ等を含む操縦装置１４と、計器表示装置１５と、が設けられている。

前記操縦訓練用シミュレータ１はまた、制御装置１６を備えており、この制御装置１６には、前記モーション模擬装置１２、視界表示装置１３、操縦装置１４及び計器表示装置１５のそれぞれが接続されている。そうして、前記制御装置１６は、操縦装置１４からの操縦信号を受けると共に、予め設定されて記憶されているプログラムに従って飛行艇の飛行シミュレートを行い、モーション模擬装置１２、視界表示装置１３、及び計器表示装置１５のそれぞれに対して、飛行艇の運動信号、模擬視界信号、及び計器表示信号を出力してこれらを制御するようになっている。従って、前記のモーション模擬装置１２、視界表示装置１３、計器表示装置１５、及び制御装置１６によって、操作対象（飛行艇）の挙動を模擬し、それを訓練生に提供するシミュレーション部１０が構成される。

前記制御装置１６にはまた、評価コンピュータ２が接続されている。この評価コンピュータ２は、飛行艇の故障をシミュレーション上で発生させるための故障発生部２１、後述するように、故障発生部２１によって発生させた故障に対する訓練生の対応操作を分析するための対応操作分析部２２、対応操作分析部２２による分析結果に基づいて、当該訓練生の対応操作の良否を評価する評価部２３、及び、評価部２３による評価結果を出力するための出力部２４を備えていると共に、後述するように、各種のデータが蓄積されたデータベース２５を備えている。

データベース２５には、図２に一例を示すように、訓練メニュー毎（例えば、離着陸訓練や、洋上着水訓練等）にテーブル２５１，２５２が設定されており、各テーブル２５１，２５２は、当該訓練メニューのフェーズ（例えば、エンジン始動、離陸、着陸等）毎に、故障内容が、その故障の程度と共に、設定されている。尚、故障の程度は、状態表示（アドバイザリ）、軽微な不具合（注意）、重大な不具合（警報）に分けられる。

また、各テーブル２５１，２５２には、各故障内容に対応付けられて、当該故障が発生したときに行うべき対応操作の内容（適正操作内容）及び対応操作の操作タイミング（適正操作タイミング）がそれぞれ設定されている。ここで、「適正操作内容」としては、対応操作として１種類の操作を１回行うべき場合には当該操作についての内容になるが、例えば、対応操作として複数種類の操作を連続して行うべき場合には、適正操作内容としては、各操作についての内容と操作を行う順番とが少なくとも含まれる。また、「適正操作タイミング」は、例えば故障の発生から対応操作を行うまでの経過時間を意味する場合と、対応操作を適切な時期に行うべき場合には、その適切な時期に対するずれの意味も含まれる。

故障発生部２１は、後述するように本シミュレータ１における訓練メニューが決定されたときに、当該訓練において発生させる故障を任意に決定すると共に、その決定した故障を制御装置１６を介してシミュレーション上で任意のタイミングで発生させるものである。

ここで、図示は省略するが、前記データベース２５には、訓練生毎に、過去に行った訓練内容に関する訓練履歴が蓄積されており、その訓練履歴には、過去の訓練においてシミュレーション上で発生させた故障の内容及びそのときに訓練生が行った対応操作の評価結果も含まれる。従って、前記データベース２５は、訓練履歴データベース及び評価結果データベースを兼用するデータベースに構成されている。

故障発生部２１は、シミュレーション上で発生させる故障を決定するに際し、基本的には、決定された訓練メニューに係るテーブル２５１，２５２を前記データベース２５から読み出すと共に、乱数発生を利用して、当該テーブル２５１，２５２に含まれる故障の候補（故障の選択肢）の中から少なくとも１つの故障を決定する。但し、故障発生部２１は、前記訓練履歴の情報をデータベース２５から読み出し、過去の訓練においてシミュレーション上で故障を発生させたことがある場合には、その情報に基づいて、前記テーブル２５１，２５２に含まれる故障の候補から、既に発生させた故障を除いた上で、乱数発生を利用して、故障を決定する。これによって、シミュレーション上で発生する故障は任意に決定されるものの、訓練生は同じ故障が発生する訓練を繰り返して行うことがなくなり、様々な故障に対する訓練を効率的に行うことができる。また、故障発生部２１は、決定した故障の発生タイミングも、乱数発生を利用して決定する。

対応操作分析部２２は、シミュレーション上で故障が発生した後に、操縦装置１４から出力された操作信号を制御装置１６を介して受けるようになっており、対応操作分析部２２は、その操作信号に基づいて、操作の内容、つまり、何がどのように操作されたかと、その操作のタイミングと、を分析するようにしている。この対応操作分析部２２において、前記操作内容や操作タイミングは、適宜、数値化される。

評価部２３は、対応操作分析部２２によって分析された操作内容及び操作タイミングの情報を受けると共に、データベース２５に記憶されている適正操作内容及び適正操作タイミングの内容を読み出し、これらを比較する。そうして、前記訓練生が行った操作の良否を評価する。つまり、訓練生による対応操作の内容と、データベース２５に記憶されている適正操作内容とを比較して、その一致度合い・相違度合い（例えば数値のずれ）を判断すると共に、訓練生による対応操作のタイミングと、データベース２５に記憶されている適正操作タイミングとを比較して、その一致度合い・相違度合い（例えば数値のずれ）を判断する。そうして、その一致度合いや相違度合いに応じて、予め設定してある評価指標に基づいて、訓練生が行った操作についての評価値を設定する。このように、数値の比較等に基づき訓練生が行った対応操作の評価を行うことによって、その評価の客観性を確保することができる。

出力部２４は、訓練の終了後に、評価部２３による評価結果を、所定の画面上又は紙面上に出力する（つまり、画面の表示又は紙への印刷）を行うものである。また出力部２４は、その評価結果を、故障の内容と対応付けて、訓練履歴の情報としてデータベース２５に記憶させる。

次に、図３に示すフローチャートを参照しながら、本操縦訓練用シミュレータ１による操縦訓練の手順について説明する。

本シミュレータ１による訓練を行う場合には、訓練生は先ず、適宜の方法によって認証処理を行う（ステップＳ１）。それによって、訓練生が誰であるかが特定される。次いで訓練生は、所定の操作を行うことによって、本シミュレータ１でこれから行う訓練メニューを決定する（ステップＳ２）。

評価コンピュータ２の故障発生部２１は、ステップＳ１及びＳ２で設定された情報に基づき、データベース２５から、決定された訓練メニューに対応するテーブル２５１，２５２を読み出すと共に、当該訓練生の訓練履歴を読み出す。そうして、当該訓練生が既に経験している故障を把握し、その既に経験している故障は選択肢から除いた上で、乱数発生を利用して、今回の訓練において発生させる故障を決定する。ここで、「故障を発生させない」ことを選択肢の１つとして含めるようにして、故障が発生するか否かも任意に決定するようにしてもよい。尚、以下においては、シミュレーション上で何らかの故障を発生させることを前提に説明を行う。

シミュレータ１によるシミュレーションが開始されることにより訓練が開始されれば（ステップＳ３）、その訓練の最中に任意のタイミングで、故障発生部２１によりシミュレーション上で故障が発生する（ステップＳ４）。つまり、制御装置１６を介して、モーション模擬装置１２、視界表示装置１３、及び計器表示装置１５のそれぞれに信号が出力されることによって、故障の状態が模擬され、それによって訓練生は、故障の発生を体感することになる。

シミュレーション上で故障が発生すれば、訓練生は、操縦装置１４を操作することによって、その故障に対する対応操作を行うことになる（ステップＳ５）が、その対応操作に係る操作信号は、操縦装置１４から制御装置１６を介して対応操作分析部２２に入力される。そうして、対応操作分析部２２において、前述したように、その操作内容と操作タイミングとの分析が行われる。

対応操作分析部２２において対応操作の操作内容と操作タイミングとが分析されれば、評価部２３において、前述したように、その操作内容及び操作タイミングと、データベース２５に記憶されている適正操作内容及び適正操作タイミングとが比較されて、訓練生が行った対応操作の評価が行われる。

そうして訓練の終了後（ステップＳ６）に、出力部２４によって、所定の画面上又は紙面上等に、例えば図４に示すような表形式で、故障内容、対応操作の操作適否、操作タイミング評価結果等が出力される（ステップＳ７）。これによって訓練生は、訓練において行った、故障の発生に対する対応操作の評価を知ることができる。

このように、本実施形態では、故障発生部２１がシミュレーション上で故障を自動的に発生させるため、教官が不在でも、故障発生時の操作訓練を行うことができる。また、訓練生が行った対応操作は、その操作内容と操作タイミングとに基づき、評価部２３によって評価されることで、教官の主観を排除した、客観的な評価を実現することができる。

尚、前記データベース２５には、訓練生毎に、訓練履歴の情報が蓄積されているため、例えば所定の訓練回数毎に（例えば１０回毎）、又は所定の期間毎に（例えば１ヶ月毎に）、評価部２３は、データベース２５に蓄積されている訓練履歴の評価結果を読み出すと共に、その評価結果の履歴に基づいて、各訓練生の操作の習得度合いを評価するようにしてもよい。そうして、その習得度合いに関する評価結果は、出力部２４から、例えばレーダーチャート等の種々の形式で出力するようにしてもよい。

また、本実施形態では、飛行機（飛行艇）の操縦訓練シミュレータに、本発明を適用しているが、これに限らず、例えば車や船等の各種の移動体に関する操縦訓練用シミュレータに本発明を適用してもよいし、その他、発電設備等の各種のプラントに関する操作訓練用シミュレータに本発明を適用してもよい。

以上説明したように、本発明は、教官が不在でも、シミュレータによる事故発生時の訓練が実現すると共に、その対応操作に関する客観的な評価が可能になるから、各種の操作対象の操作を訓練生が習得するための操作訓練用シミュレータについて有用である。

Claims (5)

1. 操作対象の挙動を模擬したシミュレーション上で、訓練生が当該操作対象の操作を習得するための操作訓練用シミュレータであって、
   前記操作対象の挙動を模擬し、それを前記訓練生に提供するシミュレーション部、
   前記シミュレーション部により提供されるシミュレーション上において、前記訓練生が各種の操作を行うために操作をする操作部、
   前記シミュレーション上で、前記操作対象に関する事故を自動的に発生させる事故発生部、
   前記シミュレーション上での事故の発生後に、前記訓練生によって前記操作部が操作されることに伴い出力される操作信号を受けて、当該事故に対する前記訓練生の対応操作の分析を行う分析部、
   前記分析部の分析結果に基づいて、前記訓練生の対応操作の良否を評価する評価部、及び、
   前記評価部による評価結果を出力する出力部、を備えた操作訓練用シミュレータ。
2. 請求項１に記載の操作訓練用シミュレータにおいて、
   前記事故発生部は、予め設定されている複数種類の事故選択肢の中から任意に選択した事故を、任意のタイミングで発生させる操作訓練用シミュレータ。
3. 請求項２に記載の操作訓練用シミュレータにおいて、
   前記訓練生毎に、過去の訓練中に前記事故発生部により発生させた事故の情報を含む訓練履歴を記憶する訓練履歴データベースをさらに備え、
   前記事故発生部は、前記訓練履歴データベースに記憶されている訓練履歴に基づき、当該訓練生の過去の訓練中に発生させた事故を選択肢から除いた上で、前記発生させる事故を任意に選択する操作訓練用シミュレータ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の操作訓練用シミュレータにおいて、
   前記分析部は、前記操作信号に基づいて、当該操作の内容及び操作のタイミングの分析を行い、
   前記評価部は、前記操作内容及び操作タイミングの少なくとも一方に基づいて、前記対応操作の良否を評価する操作訓練用シミュレータ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の操作訓練用シミュレータにおいて、
   前記訓練生毎に、過去の訓練中に前記事故発生部により発生させた事故の情報と対応付けて、前記評価部による評価結果を累積記憶する評価結果データベースをさらに備え、
   前記評価部はさらに、前記評価結果データベースに累積記憶されている評価結果の履歴に基づいて前記訓練生の操作の習得度合いを評価する操作訓練用シミュレータ。

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