WO1997006520A2 - Schulungs- und ausbildungssimulator - Google Patents

Schulungs- und ausbildungssimulator Download PDF

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    • G09B5/00—Electrically-operated educational appliances
    • G09B5/06—Electrically-operated educational appliances with both visual and audible presentation of the material to be studied
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    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes

Definitions

  • the invention relates to a training and training simulator according to the preamble of patent claim 1.
  • the invention has for its object to provide a training and education simulation system that is generally applicable to a wide variety of products and applications and requires a significantly reduced development and implementation effort.
  • this object is achieved in a training and training simulator for use in products by the features specified in the characterizing part of patent claim 1.
  • the concept of the training and education simulator according to the invention is that the entire structure and the documentation (texts, images) required for a product are stored in a model-oriented knowledge base. All of the components required for a simulator can thus be constructed in a product-neutral manner. By exchanging the model-oriented knowledge base, this concept can be used for training and education on other products without additional effort without changing the basic simulator components. Appropriate and advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.
  • the training and training simulator according to the invention Due to the principle on which the training and training simulator according to the invention is based, by using the knowledge base of the already existing knowledge base system of a product, the costs for a training / education system can be reduced by approximately 40% during the initial implementation.
  • the simulator according to the invention includes a system in which the author component, the trainer component and the apprentice component are combined. There are no different machining philosophies.
  • the trainer can compile curricula from the individual lessons and tasks according to the training needs. Different training target groups can thus be served from a common thesaurus. Curricula can be directly assigned to individual trainees or entire groups of trainees.
  • the trainer can, for example, give the trainees the choice of leave order or he can specify a fixed processing order in such a way that the next step can only be called after an element has been successfully completed. In between there are numerous transition options.
  • Training can take place in a class association.
  • the trainer can communicate electronically with individual trainees directly.
  • the training can also be carried out as self-study, e.g. during breaks.
  • Each trainee has permanent access to his or her current performance data and can therefore directly control their learning progress.
  • the trainer can also follow the learning progress of the trainees at any time, individually or in groups, by taking the exams.
  • a trainee can repeat previously performed tasks and exercises at any time and thus deepen the material. He can e.g. have additional exercises assigned to each teaching unit. Certain exercises can be reserved for exams, so they do not reach the trainee in normal practice. After completing an exercise or, alternatively, after completing an exam, the trainee can have the best solution displayed.
  • the simulator according to the invention has the advantage that the trainee not only gets to know the respective product exactly, but also the handling of the knowledge base model.
  • the simulator according to the invention has a fully modular structure. This means that lessons, exercises and exams are developed individually and put into a thesaurus. can be put. They can be developed independently of certain curricula. The trainers can put together tasks for specific lessons, make modifications and provide the assessment.
  • the exemplary embodiment relates to a training and education simulator for the repair of products.
  • the IS repair simulator is constructed in the form of four fixed, unchangeable modular components.
  • the first modular component AO is represented by an active surface. In the exemplary embodiment, this is a repair surface with active images, for example realized via multimedia modules.
  • the second component LV contains the teacher's requirements and the third component LZ contains the learning objectives.
  • the fourth component TB finally generates a training evaluation, e.g. in the form of a test report.
  • the repair simulator IS contains, as a non-fixed part, an interchangeably designed knowledge base model WBS, each associated with a product, in which the entire knowledge structure including the documentation of a product is stored.
  • the component LZ provides the learning objectives required for him in accordance with the technical regulations TDv.
  • Component TB then checks whether the measures actually required for the simulated repair have actually been carried out or whether they were carried out correctly or incorrectly or not.

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Abstract

Alle für einen Schulungs- und Ausbildungssimulator (IS) eines Produkts erforderlichen Grundkomponenten (AO, LV, LZ, TB) sind nach einem Modularprinzip produktneutral aufgebaut. Die gesamte Wissensstruktur eines Produktes einschließlich Dokumentation ist in einem Wissensbasis-Modell (WBS) abgelegt, das im Simulator für jedes zu simulierende Produkt austauschbar ist, wogegen die Grundkomponenten bei der Schulung/Ausbildung der verschiedenen Produkte unverändert bleiben. Die Erfindung ist für die Schulung und Ausbildung an den verschiedenartigsten Erzeugnissen, wie z.B. an Geräten, Maschinen, Anlagen und Systemen, einsetzbar.

Description

Beschreibung
Schulungs- und Ausbildungssimulator
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schulungs- und Ausbil¬ dungssimulator gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bislang muß für die Schulung und Ausbildung an Produkten, z.B. Geräten, Maschinen, Anlagen und Systemen, für jedes ver- schiedene Produkt ein eigenes, speziell ausgelegtes System entwickelt werden. Die Realisierung eines solchen Systems erfordert einen äußerst umfangreichen Aufwand an Hard- und Software. Eine Weiterverwendung eines solchen, eigens für ein Produkt entwickelten und realisierten Schulungs- und Ausbil- dungssystems für andere Produkte oder Anwendungen ist in al¬ ler Regel nicht gegeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schulungs- und Ausbildungssimulationssystem zu schaffen, das allgemein bei den verschiedenartigsten Produkten und Anwendungen anwendbar ist und dabei einen erheblich reduzierten Entwicklungs- und Realisierungsaufwand erfordert.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Schulungs- und Ausbildungssimulator zur Anwendung bei Produkten durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Konzeption des Schulungs- und Ausbil¬ dungssimulators nach der Erfindung besteht darin, daß die gesamte Struktur und die dafür erforderliche Dokumentation (Texte, Bilder) eines Produktes in einer modeil-orientierten Wissensbasis abgelegt ist. Alle für einen Simulator erforder¬ lichen Komponenten lassen sich somit produktneutral aufbauen. Durch Austausch der modeil-orientierten Wissensbasis läßt sich diese Konzeption ohne Änderung der Simulator-Grundkompo- nenten für die Schulung und Ausbildung an anderen Produkten ohne Mehraufwand einsetzen. Zweckmäßige und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das Einsparpotential bei einem gemäß der Erfindung ausgebil- deten Schulungs- und Ausbildungssimulator ergibt sich insbe¬ sondere dadurch, daß die Software-Kosten für die Erstreali- ■ sierung der Konzeption gegenüber konventionellen Anwendungen reduziert ist, daß nur einmalige Entwicklungs- und Realisie¬ rungskosten für alle weiteren Produkte entstehen und daß die sowieso bei jedem Produkt entstandene Wissensbasis für die Nutzung im Einsatzsystem als On the Job-Simulator (d.h. In¬ stallation des Simulators direkt beim Produkt, so daß das Arbeiten damit selbst in der realen Situation möglich ist) , einschließlich Diagnose- und Dokumentationssystem für den jeweiligen Anwendungszweck, z.B. die Bedienung und die In¬ standsetzung von Produkten, verwendet wird.
Durch das dem Schulungs- und Ausbildungssimulator nach der Erfindung zugrundeliegende Prinzip lassen sich durch Nutzung der Wissensbasis des sowieso bereits vorhandenen Wissensba¬ sissystems eines Produkts die Kosten für ein Schu¬ lungs/Ausbildungs-System schon bei der Erstrealisierung um ca. 40 % reduzieren.
Der Simulator nach der Erfindung beinhaltet ein System, in dem die Autoren-Komponente, die Ausbilder-Komponente und die Auszubildenden-Komponente zusammengefaßt sind. Es gibt keine unterschiedlichen Bearbeitungsphilosophien. Der Ausbilder kann Lehrpläne aus den einzelnen Lektionen und Aufgaben nach dem Ausbildungsbedarf zusammenstellen. Damit können aus einem gemeinsamen Thesaurus unterschiedliche Ausbildungszielgruppen bedient werden. Lehrpläne können einzelnen Auszubildenden oder ganzen Gruppen von Auszubildenden direkt zugeordnet wer¬ den.
Es können unterschiedliche Lehrstrategien gewählt werden. Der Ausbilder kann z.B. den Auszubildenden die Wahl der Bearbei- tungsreihenfolge überlassen oder er kann eine feste Bearbei¬ tungsreihenfolge vorgeben, derart, daß erst nach erfolgrei¬ chem Abschluß eines Elements der nächste Schritt aufgerufen werden kann. Dazwischen gibt es zahlreiche Übergangsmöglich- keiten.
Die Ausbildung kann im Klassenverband erfolgen. Dabei kann der Ausbilder mit einzelnen Auszubildenden direkt elektro¬ nisch kommunizieren. Die Ausbildung kann aber auch als Selbststudium betrieben werden, z.B. während Dienstpausen.
Jeder Auszubildende hat permanenten Zugriff zu seinen aktuel¬ len Leistungsdaten und kann seinen Lernfortschritt somit di¬ rekt kontrollieren.
Auch der Ausbilder kann jederzeit den Lernfortschritt der Auszubildenden individuell oder von Gruppen über die abgeleg¬ ten Prüfungen verfolgen.
Ein Auszubildender kann früher bearbeitete Aufgaben und Übun¬ gen jederzeit wiederholen und damit den Stoff vertiefen. Er kann sich z.B. zu jeder Lehreinheit weitere Übungsaufgaben stellen lassen. Bestimmte Übungsaufgaben können für Prüfungen reserviert werden, gelangen also im normalen Übungsbetrieb nicht zum Auszubildenden. Nach der Bearbeitung einer Übungs¬ aufgabe oder wahlweise auch nach der Bearbeitung einer Prü¬ fungsaufgabe kann sich der Auszubildende die beste Lösung anzeigen lassen.
Der Simulator nach der Erfindung ergibt den Vorteil, daß der Auszubildende nicht nur das jeweilige Produkt genau kennen¬ lernt, sondern nebenbei auch noch den Umgang mit dem Wissens¬ basis-Modell.
Der Simulator nach der Erfindung ist voll modular aufgebaut. Dies bedeutet, daß Lektionen, Ubungs- und Prüfungsaufgaben jeweils für sich entwickelt und in einen Thesaurus einge- stellt werden können. Sie können unabhängig von bestimmten Lehrplänen erarbeitet werden. Die Ausbilder können Aufgaben zu bestimmten Lektionen selbst zusammenstellen, Abwandlungen vornehmen und die Bewertung vorgeben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in einer Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels noch erläu¬ tert.
Das Ausführungsbeispiel betrifft einen Schulungs- und Ausbil¬ dungssimulator für die Instandsetzung von Produkten. Der In- standsetzungs-Simulator IS ist in Form von vier festen, nicht zu verändernden Modularkomponenten aufgebaut. Die erste Modu- larkömponente AO wird durch eine Aktiv-Oberfläche darge- stellt. Im Ausführungsbeispiel ist diese eine Instandset¬ zungsoberfläche mit Aktivbildern, z.B realisiert über Multi¬ media-Module. Die zweite Komponente LV enthält die Lehrervor¬ gaben und die dritte Komponente LZ die Lernziele. Die vierte Komponente TB schließlich erzeugt eine Trainingsbewertung, z.B. in Form eines Prüfprotokolls. Der Instandsetzungssimula- tor IS enthält als nicht festes Teil ein austauschbar ausge¬ bildetes, jeweils einem Produkt zugeordnetes Wissensbasis- Modell WBS, in welchem die gesamte WissensStruktur ein¬ schließlich Dokumentation eines Produkt abgelegt ist. Soll an einem anderen Produkt simuliert werden, so wird lediglich das Wissensbasis-Modell WBS ausgetauscht, das dann die Wissensba¬ sis dieses anderen Produkts wiedergibt. Die übrigen vier Kom¬ ponenten AO, LV, LZ und TB bleiben im Instandsetzungssimula¬ tor IS in jedem Fall erhalten. Durch den Lehrer kann in die Komponente LV ein Fehlerkatalog FK eingegeben werden. Der
Auszubildende erhält durch die Komponente LZ die für ihn er¬ forderlichen Lernziele gemäß den technischen Vorschriften TDv. Es erfolgt durch die Komponente TB dann eine Kontrolle, ob die jeweils tatsächlich erforderlichen Maßnahmen bei der simulierten Instandsetzung tatsächlich erfolgt sind bzw. richtig oder falsch ausgeführt waren oder nicht.

Claims

Patentansprüche
1. Schulungs- und Ausbildungssimulator zur Anwendung bei Pro¬ dukten, wie z.B. bei Geräten, Maschinen., Anlagen und Syste- men, gekennzeichnet durch einen Aufbau des Simulators (IS) in Form von nicht zu verän¬ dernden Modularkomponenten, und zwar mit einer ersten festen Komponente (AO) , welche eine Aktiv-Oberfläche darstellt, mit einer zweiten festen Komponente (LV) , welche die Lehrervorga¬ ben enthält, mit einer dritten festen Komponente (LZ) , welche Lernziele enthält, und mit einer vierten festen Komponente (TB), welche eine Trainingsbewertung z.B. in Form eines Prüf¬ protokolls erzeugt und abgibt, und durch ein im Simulator austauschbar ausgebildetes, je¬ weils einem Produkt zugeordnetes Wissensbasis-Modell (WBS) , in welchem die gesamte Wissensstruktur eines Produkts abge¬ legt ist.
2. Schulungs- und Ausbildungssimulator nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die dem jeweiligen Produkt im Einsatzsystem zugrunde lie¬ gende Wissensbasis unmittelbar für die Realisierung des aus¬ tauschbar ausgebildeten Wissensbasis-Modells (WBS) im Simula- tor (IS) genutzt wird.
3. Schulungs- und Ausbildungssimulator nach Anspruch 1 oder
2 > gekennzeichnet durch die Verwendung als Instandsetzungssimulator (IS) von Produk¬ ten, wobei die erste feste Komponente (AO) eine Instandset¬ zungsoberfläche mit Aktiv-Bildern, die zweite feste Kompo¬ nente (LV) die Lehrervorgaben mit Zuführung eines Fehlerkata¬ logs (FK) , die dritte feste Komponente (LZ) die Lernziele mit Zuführung der Instandsetzungsmaßnahmen (TDv), z.B. gemäß den technischen Vorschriften, und die vierte feste Komponente (TB) Einrichtungen zur Trainingsbewertung mit Protokollabgäbe enthält.
4. Schulungs- und Ausbildungssimulator nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung als Bedienungssimulator von Produkten, wobei die erste feste Komponente eine Bedienungsoberfläche mit Ak¬ tiv-Bildern, die zweite feste. Komponente die Lehrervorgaben mit Zuführung eines Fehlerkatalogs, die dritte feste Kompo¬ nente die Lernziele mit Zuführung der Bedienungsmaßnahmen z.B. gemäß den technischen Vorschriften und die vierte feste Komponente Einrichtungen zur Trainingsbewertung mit Proto¬ kollabgäbe enthält.
5. Schulungs- und Ausbildungssimulator nach einem der vorher¬ gehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Installation direkt beim jeweiligen Produkt.
6. Schulungs- und Ausbildungssimulator nach einem der vorher¬ gehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einbindung von statischen Fehlersimulationen durch Edi- tion des entsprechenden Bildmaterials.
7. Schulungs- und Ausbildungssimulator nach einem der Ansprü¬ che 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Einbindung auch von dynamischen Simulationen des Pro¬ duktverhaltens.
8. Schulungs- und Ausbildungssimulator nach einem der Ansprü¬ che 3 und 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Instandsetzungs- bzw. Bedienungsoberfläche mit den Aktivbildern über Multimedia-Module realisiert ist.
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