Перейти к:
Игровые компьютерные технологии в обучении технике безопасности на предприятиях агропромышленного комплекса
https://doi.org/10.23947/2541-9129-2022-4-12-21
Аннотация
Введение. Рассматриваемая тема актуализирована официальной отечественной статистикой, согласно которой более трети работников трудятся во вредных и опасных условиях. В процессе производства люди получают травмы и увечья, теряют трудоспособность. Ежегодно на рабочих местах фиксируются десятки инцидентов со смертельным исходом.
Цель исследования — показать преимущества и перспективы внедрения игровых компьютерных технологий в обучение работников охране труда в агропромышленном комплексе (АПК).
Материалы и методы. Рассмотрена научная литература, посвященная обучающим возможностям игровых цифровых решений. Применительно к теме данного исследования оценен потенциал ряда компьютерных игр, технологий виртуальной, дополненной и смешанной реальности. Известный и доступный на рынке игровой софт рассмотрен во взаимосвязи с темами и целями обучения безопасности труда. Отмечены сильные и слабые стороны такого подхода.
Результаты исследования. Показано, каким образом следует готовиться к внедрению игровых компьютерных технологий в систему обучения безопасности труда. В частности, необходимо выявить и систематизировать причины несчастных случаев и травматизма на производстве, сфокусироваться на отраслевых (в данном случае — наиболее характерных для сельского хозяйства). Следует обратить особое внимание на риски организационного характера, т. к. при упущениях такого рода персонал будет работать в изначально опасных условиях и качественное обучение может оказаться бесполезным. Рассмотрены подходы к организации обучения, ведению занятий, проверке и закреплению знаний. Представлены игровые цифровые продукты, зарекомендовавшие себя при обучении безопасности труда в различных отраслях, в том числе в АПК. Рассмотрены варианты такого обучения. Обосновано использование инструментария цифровых игровых технологий для качественного освоения техники безопасности, формирования навыков безопасного поведения и мотивации к предотвращению травматизма.
Обсуждение и заключения. Результаты работы позволяют утверждать, что игровые компьютерные технологии можно успешно задействовать для обучения охране труда и технике безопасности в сельском хозяйстве. Данный подход обладает серьезными преимуществами с точки зрения организации, наглядности, экономичности и безопасности. Определенные недостатки метода, вероятно, некоторое время будут препятствовать повсеместному внедрению таких решений в обучение безопасности труда на предприятиях АПК. Однако в среднесрочной перспективе можно прогнозировать решение выявленных проблем благодаря развитию рынка цифровых игр, виртуальных технологий и разработке отечественных аналогов.
Ключевые слова
Для цитирования:
Контарева В.Ю., Белик В.В. Игровые компьютерные технологии в обучении технике безопасности на предприятиях агропромышленного комплекса. Безопасность техногенных и природных систем. 2022;(4):12-21. https://doi.org/10.23947/2541-9129-2022-4-12-21
For citation:
Kontareva V.Yu., Belik V.V. Gaming Computer Technologies in Safety Training at the Agro-Industrial Complex Enterprises. Safety of Technogenic and Natural Systems. 2022;(4):12-21. https://doi.org/10.23947/2541-9129-2022-4-12-21
Введение. С 1 сентября 2022 года четче систематизируются и регламентируются обучение и проверка знаний в сфере охраны труда. Участие обязательно не только для исполнителей, но и для руководства, работодателей, индивидуальных предпринимателей. Обучение должно формировать знания, умения и навыки, позволяющие развивать компетенции для обеспечения безопасности труда, сохранения жизни и здоровья. В числе обязательных мероприятий:
– инструктажи;
– стажировки на рабочем месте;
– отработка оказания первой помощи;
– освоение навыков использования средств индивидуальной защиты (СИЗ);
– обучение охране труда[1], [2].
По данным за 2017–2020 гг. в России во вредных и опасных условиях труда занято в среднем 33,5 % работников, на тяжелых работах — 18,4 %[3]. За это время пострадали с утратой трудоспособности 8313 человек (в среднем 2078 человек в год), 530 инцидентов завершились смертельным исходом (в среднем 133 случая в год). Достаточно высокий уровень травмирования может быть обусловлен многозадачностью при реализации технологических процессов, широкой номенклатурой работ, разнообразием оборудования, инструментов и машин, сезонностью, климатическими и погодными условиями, невосприимчивостью к внедрению новаций в охране труда и т. д.[4]
Цель работы — исследование возможности обучения охране труда и технике безопасности (ТБ) в АПК с использованием адаптированных игровых компьютерных технологий.
Материалы и методы. Рассмотрены отечественные и зарубежные научные и прикладные работы, в которых описаны обучающие возможности игровых цифровых решений. Применительно к теме данного исследования комплексно оценен потенциал некоторых компьютерных игр, а также технологий виртуальной, дополненной и смешанной реальности. Особенно отмечены продукты, которые позволяют в процессе обучения:
– взаимодействовать с объектами на экране;
– моделировать ситуацию с помощью виртуальных очков или шлема;
– воссоздавать среду, близкую к реальной;
– комбинировать физические и цифровые объекты.
Известный и доступный на рынке игровой софт рассмотрен во взаимосвязи с производственными факторами опасности, темами и целями обучения безопасности труда.
Результаты исследования. При организации обучения и проверки знаний по охране труда на предприятиях агропромышленного комплекса (АПК) следует выявить и систематизировать общие и специфические, отраслевые причины несчастных случаев и травматизма. По статистике, основные из них:
– воздействие на работников движущихся, разлетающихся, вращающихся предметов, деталей эксплуатируемых машин;
– падения;
– обрушения и обвалы почвы;
– пожары (воздействие дыма, огня, пламени);
– воздействие электрического тока (рис. 1).
Рис. 1. Основные причины несчастных случаев в сельском хозяйстве, %
Важно выделить причины несчастных случаев организационного характера (рис. 2):
– неудовлетворительная организация производства работ;
– игнорирование обучения и проверки знаний по охране труда;
– отсутствие инструктажей;
– нарушение трудового распорядка и дисциплины;
– неудовлетворительное содержание рабочих мест и т. д.
Значимые причины травматизма в сельском хозяйстве:
– несоблюдение требований техники безопасности (ТБ), в том числе при эксплуатации механизмов и оборудования;
– нарушения работниками трудового распорядка и дисциплины труда;
– отсутствие или неприменение средств индивидуальной защиты и т. д. [1–3].
Рис. 2. Основные организационные причины несчастных случаев в сельском хозяйстве, %
По данным авторов работ [4, 5], качественное обучение и проверка знаний по охране труда формируют у сотрудников навыки безопасного поведения, что способствует предотвращению травм. К пассивным видам обучения относят традиционные аудиторные и дистанционные формы, к активным — стажировки, отработку операций на тренажерах и (или) учебных рабочих местах, манекенах. Теория при пассивном обучении усваивается, как правило, в минимальном объеме, если не подкреплена развитием практических навыков[1]. Активное обучение закрепляем навыки и умения, однако организовать его сложнее из-за затратности. Это подход требует больше времени, человеческих, материальных и финансовых ресурсов. Такие расходы не всегда целесообразны.
Основные недостатки обоих подходов:
– не дают полного представления о реальных опасных производственных ситуациях;
– не обеспечивают достаточный уровень подготовки работников с низкой грамотностью;
– не позволяют долго удерживать внимание аудитории [5].
В связи с вышеизложенным представляется перспективным задействовать цифровые игровые формы для обучающих мероприятий и проверки знаний в сфере охраны труда и ТБ [6].
Игровые компьютерные технологии успешно применяются как обучающие ресурсы в медицине, добыче полезных ископаемых, сельском хозяйстве, спорте, строительстве, обороне, безопасности, охране труда и т. д. [5] (таблица 1).
Таблица 1
Основные игровые компьютерные технологии
Технология | Краткое описание | Пример |
Компьютерная игра | Участники игры взаимодействуют с объектами на экране | BUT-Safety Цифровая игра по безопасности, охране труда. Цель — проверка и закрепление знаний |
Виртуальная реальность (virtual reality, VR) | Опыт моделируется с помощью виртуальных очков или шлема. Погружение в 3D-среду, близкую к реальной | VR тренажер HSE Отработка действий по промышленной и экологической безопасности, охране труда и гражданской защите |
Дополненная (augmented reality, AR) и смешанная реальность (mixed reality, MR) | Воссозданная ситуация объединяет физические и виртуальные объекты, смоделированные компьютерными технологиями. Для использования AR достаточно смартфона или планшета | ARgument.Safety Сервис для снижения травматизма и ЧС инструктирует по использованию оборудования, предупреждает о возможной опасности, формирует культуру охраны труда |
Данные таблицы 1 дают возможность судить об обучающем потенциале игровых технологий. Они позволяют отрабатывать реакцию на:
– опасные и вредные производственные факторы;
– угрозу пожара и пожар;
– энергетические аварии;
– сбои в работе техники и оборудования.
К тому же цифровые решения задействуют, чтобы разъяснить:
– правовые и теоретические принципы охраны труда;
– основы безопасного поведения на рабочих местах;
– правила первой помощи пострадавшим.
Так можно научить пользоваться средствами индивидуальной защиты, провести инструктаж и проверить знания. Технологии следует соотносить с темами и целями обучения (таблица 2).
Таблица 2
Использование игровых компьютерных технологий в зависимости от темы и цели обучения
Фактор опасности | Тема обучения | Цель обучения | Технология |
Химический, физический, биологический | Опасные и вредные производственные факторы, их воздействие на работника, защита от них | Определение источников опасности | Дополненная виртуальная среда (System for Augmented Virtuality Environment Safety — SAVES) [7] |
Осведомленность об опасностях и обучение безопасности | Виртуальная учебная среда с использованием экспериментальной теории обучения Колба [8] | ||
Риск падения | Определение источников опасности | SAVES | |
Определение небезопасных условий и решение в условиях множественного выбора | Приложение AR на платформе Microsoft HoloLens | ||
Реагирование на чрезвычайные ситуации | Игра Harryʼs Hard Choices [9] | ||
Пожароопасность | Пожаробезопасность | ||
Эксплуатация агротехники и оборудования | Безопасность при эксплуатации агротехники и оборудования | Повышение эксплуатационных навыков и осведомленности о безопасности техники и оборудования | Моделирование в системе автоматизированного проектирования |
Идентификация опасности, оценка риска, контроль эксплуатации техники и оборудования | Программа обучения технике безопасности Университета Ватерлоо [10] | ||
Игра Trouble Tower [11] | |||
Решение ситуационных задач при эксплуатации техники и оборудования | «Серьезная игра» [12] | ||
Несоблюдение требований техники безопасности или ошибочные действия | Безопасные методы труда, основы безопасности и охраны труда | Обучение безопасным методам труда и охране труда, поиск безопасных вариантов | Персонализированная система поддержки обучения в игре [13] |
Изучение эргономики, безопасности, документов, процедур, оборудования, рабочих мест, технологических процессов | Система дополненной реальности и геймификации Manufacturing Training System (MTS) [14] | ||
«Цифровая эргономика» и «Серьезная игра» [12] | |||
Электричество | Электробезопасность | Анализ рисков, изучение основ электробезопасности | Обучающая игра по электробезопасности[1] |
Опасности, оценка риска, установление мер контроля | Программа по технике безопасности Университета Ватерлоо [10] | ||
Неиспользование, неправильное использование средств индивидуальной защиты | Средства индивидуальной защиты (назначение, применение) | Применение средств индивидуальной защиты | Виртуальная учебная среда с использованием экспериментальной теории обучения Колба [8] |
[1] Шилов А. В, Шампанов С. О, Ямщиков С. А. Обучающая компьютерная игра по электробезопасности // Электронная библиотека Белорусско-Российского университета : [сайт]. URL: http://e.biblio.bru.by/bitstream/handle/1212121212/12542/343-344.pdf?sequence=1&isAllowed=y (дата обращения: 04.09.2022).
Рассмотрим варианты такого обучения. Например, адаптивная персонализированная система поддержки обучения в игре [12] сосредоточена на правилах поддержания здоровья и безопасности в производственных условиях. Игрок отрабатывает навыки охраны труда и техники безопасности. До начала испытания он заполняет короткий профиль, чтобы система заранее учла его уровень подготовки.
«Цифровая эргономика» и «Серьезная игра» [14] дают общее и детальное представление об охране труда. В первом случае лучше подойдет «Цифровая эргономика». Она предназначена для распространения культуры безопасности среди персонала. «Серьезная игра» учит конкретным процедурам безопасности и позволяет проверять навыки.
Виртуальная учебная среда с использованием экспериментальной теории обучения Колба [10] отрабатывает практику:
– идентификации опасности;
– оценки риска;
– контроля;
– выяснения текущей эффективности.
Применение игровых компьютерных технологий в изучении рассматриваемых предметов не противоречит законодательным нормам. Рассмотрим в качестве примера инструктажи по охране труда: вводный, первичный (на рабочем месте), повторный, внеплановый, целевой. По действующим законам и нормам, их формы и методы определяет работодатель, а значит, он может задействовать то или иное цифровое решение. Проверяя знания об охране труда, работодатель также руководствуется локальными нормативными актами.
Организатор самостоятельно выбирает технические средства и наглядные пособия для обучения по более сложным темам: отработка навыков при оказании первой помощи пострадавшим и использование средств индивидуальной защиты.
Таким образом, для изучения ряда тем по охране труда допустимо использовать компьютерные игры, технологии виртуальной, дополненной и смешанной реальности.
В таблице 3 представлены возможные варианты участия разных категорий работников в обучении охране труда с применением игровых компьютерных технологий.
Таблица 3
Участие различных категорий работников в изучении норм производственной безопасности с помощью игровых компьютерных технологий
Технология | Вид обучения | Тема обучения | Категория работников |
AR, MR | Вводный инструктаж | Источники опасности. Действия в аварийной ситуации | Вновь принятые работники |
Инструктаж по охране труда на рабочем месте | Источники опасности, установленные специальной оценкой условий труда и профессиональных рисков. Условия труда, вредные, опасные факторы | Все работники, кроме освобожденных от прохождения инструктажа приказом работодателя | |
Проверка знаний требований охраны труда | Охрана труда | Работники, прошедшие инструктаж и обучение по охране труда | |
VR | Стажировка на рабочем месте | Отработка практических навыков безопасного выполнения работ | Работники, успешно прошедшие инструктаж и обучение по охране труда |
Обучение оказанию первой помощи | Первая помощь при потере сознания, остановке дыхания, кровотечениях, травмах и пр. | Уполномоченные проводить инструктаж и оказывать первую помощь. Работники, управляющие машинами и механизмами. Иные (по решению работодателя) | |
Обучение использованию СИЗ | Средства индивидуальной защиты | Работники, использующие СИЗ, применение которых требует практических навыков |
Обсуждение и заключения. Рассмотренные игровые компьютерные технологии можно адаптировать для обучения охране труда и технике безопасности в сельском хозяйстве. Данный подход может повысить успешность решения таких учебных задач, как: инструктаж, иллюстрирование теоретического материала, закрепление и проверка знаний, отработка навыков.
Перечислим преимущества внедрения цифровых игровых технологий в обучение охране труды:
1) бо́льшая гибкость при выборе времени занятий;
2) качественное интерактивное моделирование реального опыта [6, 15];
3) фокусировка внимания игрока на конкретных задачах: что делать, чего избегать [5];
4) низкие затраты (в сравнении с отработкой навыков при использовании настоящих машин в реальной производственной ситуации) [16];
5) полная безопасность ошибок в игровой среде;
6) возможность часть обучения проводить дистанционно [17].
Следует отметить также недостатки, ограничивающие распространение геймификации как популярной обучающей технологии:
1) отсутствие взаимодействия с реальными рабочими материалами [18];
2) психосоматические реакции игроков (головокружение, головная боль, усталость глаз) [19];
3) недоступность на некоторых предприятиях (особенно в сельском хозяйстве) скоростного интернета, а также технологий 3D, VR, AR, MR [20].
Стоит отметить, что с развитием цифровых технологий удастся преодолеть отмеченные выше недостатки. Решения станут более доступными, существенно расширится ассортимент игр, повысится реалистичность симуляций. К тому же для различных отраслей и видов деятельности можно разработать отечественные аналоги.
[1] Шилов А. В, Шампанов С. О, Ямщиков С. А. Обучающая компьютерная игра по электробезопасности // Электронная библиотека Белорусско-Российского университета : [сайт]. URL: http://e.biblio.bru.by/bitstream/handle/1212121212/12542/343-344.pdf?sequence=1&isAllowed=y (дата обращения: 04.09.2022).
[1] Аникина О. М. Геймификация производственно-технического обучения // Научные исследования и инновации : сб. cт. V междунар. науч.-практ. конф. Саратов, 2021. С. 306–311.
[1] Трудовой кодекс Российской Федерации / Государственная Дума ; Совет Федерации // Консультант Плюс : [сайт]. URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_34683/ (дата обращения: 03.09.2022).
[2] О порядке обучения по охране труда и проверки знания требований охраны труда : Постановление Правительства РФ от 24.12.2021 № 2464 // Консультант Плюс : [сайт]. URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_405174/ (дата обращения: 03.09.2022).
[3] Условия труда. Удельный вес работников организаций, занятых во вредных и (или) опасных условиях труда, по видам экономической деятельности (начиная с 2017 г.) / Федеральная служба государственной статистики // rosstat.gov.ru : [сайт]. URL: https://rosstat.gov.ru/working_conditions (дата обращения: 03.09.2022).
[4] Контарева В. Ю. Анализ травматизма и мероприятия по организации производственной безопасности в аграрном секторе // Совершенствование технологий производства, переработки и экспертизы качества пищевой продукции : мат-лы всерос. (нац.) науч.-практ. конф. 2019. С. 79–86. // Центральная научная сельскохозяйственная библиотека : [сайт]. URL: http://www.cnshb.ru/jour/j_as.asp?id=147227 (дата обращения: 03.09.2022).
Список литературы
1. Гальянов, И. В. Виды и причины несчастных случаев с тяжелыми последствиями в сельском хозяйстве и основные направления их предупреждения / И. В. Гальянов, Н. С. Студенникова // Национальные интересы: приоритеты и безопасность. — 2015. — № 27. — С. 47–60.
2. Алексеенко, А. С. Условия труда и безопасность работы операторов мобильных сельскохозяйственных машин в АПК Республики Беларусь / А. С. Алексеенко, М. В. Цайц // Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. — 2019. — № 2. — С. 280–285.
3. Студенникова, Н. С. Обзор состояния травматизма в растениеводстве в России и зарубежных странах / Н. С. Студенникова // Национальные интересы: приоритеты и безопасность. — 2018. — Т. 14, № 3. — С. 541–557.
4. Personal and organizational knowledge transfer: Implications for worklife engagement / M. P. Leiter, A. L. Day, P. Harvie, K. Shaughnessy // Human Relations. — 2007. — Vol. 60. — Р. 259–283. https://doi.org/10.1177/0018726706076025
5. Innovating Occupational Safety Training: A Scoping Review on Digital Games and Possible Applications in Agriculture / L. Vigoroso, F. Caffaro, M. Micheletti Cremasco, E. Cavallo // International Journal of Environmental Research and Public Health. — 2021. — Vol. 8 (4). — Р. 1868. https://doi.org/10.3390/ijerph18041868
6. Exploring gamification approach in hazard identification training for Malaysian construction industry / N. I. Mohd, K. N. Ali, S. Bandi, F. Ismail // International Journal of Built Environment and Sustainability. — 2019. — Vol. 6. — P. 51–57. https://doi.org/10.11113/ijbes.v6.n1.333
7. Enhancing Construction Hazard Recognition with High-Fidelity Augmented Virtuality / A. Albert, M. R. Hallowell, B. Kleiner [et al.] // Journal of Construction Engineering and Management. — 2014. — Vol. 140. — P. 1–11. 10.1061/(ASCE)CO.1943-7862.0000860
8. Virtual learning for safety, why not a smartphone? / N. D. Dholakiya, M. Ferjencik, D. Schofield, J. Kubík // Process Safety Progress. — 2018. — Vol. 38 (1). https://doi.org/10.1002/prs.12005
9. Brown, L. D. Improving safety training through gamification: An analysis of gaming attributes and design prototypes / L. D. Brown, M. M. Poulton // Advances in Intelligent Systems and Computing. — 2019. — Vol. 780. — P. 392–403. https://doi.org/10.1007/978-3-319-94223-0_37
10. Designing and developing an effective safety program for a student project team / J. Catton, R. Shaikhi, M. Fowler, R. Fraser // Safety. — 2018. — Vol. 4. — 21 p. 10.3390/safety4020021
11. Greuter, S. Engaging students in OH&S hazard identification through a game / S. Greuter, S. Tepe // In: Proceedings of the Digital Games Research Association Conference, 2013, Atlanta, Georgia. Researchgate : [сайт]. — URL: https://www.researchgate.net/publication/259044058_Engaging_students_in_OHS_hazard_identification_through_a_game (дата обращения: 03.09.2022).
12. Interactive tools for safety 4.0: Virtual ergonomics and serious games in real working contexts / A. Lanzotti, A. Vanacore, A. Tarallo [et al.] // Ergonomics. — 2020. — Vol. 63. — P. 324–333. https://doi.org/10.1080/00140139.2019.1683603
13. Chodan, C. Safety does not happen by accident, can gaming help improve occupational health and safety in organizations? / C. Chodan, P. Mirza-Babaei, K. Sankaranarayanan // Digital Human Modeling and Applications in Health, Safety, Ergonomics and Risk Management. — 2017. — Vol. 10287. — P. 321–332. 10.1007/978-3-319-58466-9_29
14. A technology corner for operator training in manufacturing tasks / S. Gilotta, S. Spada, L. Ghibaudo, M. Isoardi // In: Proceedings of the 20th Congress of the International Ergonomics Association, 2019. — P. 935–943. 10.1007/978-3-319-96071-5_96
15. Using Serious Games and Virtual Simulation for Training in the Fire Service: A Review / F. M. Williams-Bell, B. Kapralos, A. Hogue [et al.] // Fire Technology. — 2014. — Vol. 51. — P. 553–584. https://doi.org/10.1007/s10694-014-0398-1
16. Leba, M. Educational Software based on Gamification Techniques for Medical Students / M. Leba, A. Ionicã, D. Apostu // Recent Advances in Information and Communication Technology. — 2014. — P. 225–230. https://doi.org/10.13140/2.1.2901.8881
17. A Novel Approach for Training Crane Operators / G. K. Amal, M. L. Mclain, K. Bijlani [et al.] // In: Proceedings of the 2016 IEEE Eighth International Conference on Technology for Education (T4E), 2016. — P. 116–119. 10.1109/T4E.2016.030
18. Hafsia, M. Virtual Reality Simulator for Construction workers / M. Hafsia, E. Monacelli, H. Martin // In: Proceedings of the Virtual Reality International Conference – Laval Virtual, 2018. — P. 1–7. 10.1145/3234253.3234298
19. Liang, Z. Development of Virtual Reality Serious Game for Underground Rock-Related Hazards Safety Training / Z. Liang, K. Zhou, K. Gao // IEEE Access. — 2019. — Vol. 7. — P. 118639–118649. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2934990
20. Craig, C. Understanding perception and action in sport: How can virtual reality technology help? / C. Craig // Sports Technology. — 2013. — Vol. 6. — P. 161–169. 10.1080/19346182.2013.855224
Об авторах
В. Ю. КонтареваРоссия
Контарева Валентина Юрьевна, доцент кафедры «Безопасность жизнедеятельности, механизация и автоматизация технологических процессов и производств»
346493, Ростовская область, п. Персиановский, ул. Кривошлыкова, 24
В. В. Белик
Россия
Белик Владимир Владимирович, студент факультета «Информатика и вычислительная техника»
344003, ЮФО, Ростовская область, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Рецензия
Для цитирования:
Контарева В.Ю., Белик В.В. Игровые компьютерные технологии в обучении технике безопасности на предприятиях агропромышленного комплекса. Безопасность техногенных и природных систем. 2022;(4):12-21. https://doi.org/10.23947/2541-9129-2022-4-12-21
For citation:
Kontareva V.Yu., Belik V.V. Gaming Computer Technologies in Safety Training at the Agro-Industrial Complex Enterprises. Safety of Technogenic and Natural Systems. 2022;(4):12-21. https://doi.org/10.23947/2541-9129-2022-4-12-21