Магистр инжинер Ришард Ястшембский - президент фирмы Технольконстшембский Со Т с о.о. в Кракове

Магистр инжинер Мариан Годняк – Металлургический комбинат им. Т. Сендзимира, экзаминатор сварщиков в Технольконстшембский Со Т с о.о.в Кракове

Магистр инжинер Анна Стенцель – психолог, Институт Соединения Металлов в Кракове

Доктор инжинер Анджей Тройнацкий – предприятие РКМ, Политтехнический институт в Кракове

Применение познавательной психологии и биомеханики движения мышц в обучении сварщиков

Введнеие

Большая конкуренция в обучении сварщиков в Кракове в 90-х годах, вынудила авторов этой статьи до повышения качества организации своих курсов. Рынок частных фирм требовал, что бы сварщики после окончания этого курса имели соответствующие квалификации и, могли  быть трудоустроенны у западных предпринимателей. Особенно, требования германского рынка привело к тому, что начались поиски решений в отраслях, которые перед этим не принимались во внимание в сварочном деле.

1.      Краткое изложение

Нехватка достаточно быстрых компьютеров в 80-х годах, необходимых при внедрении биокибернетических методов, наклонили авторов этой статьи, что бы начать разработку от программирования мозга сварщика (который является «самым быстрым и доскональным компьютером в мире»), совместно с психологами. Эта статья чвляется одной из первых с серии публикаций, касающихся интелигентных биокибернетических компьютерных программов в сварочном деле. Автора статьи, на основании опыта польских инжинеров-сварщиков, поделили процесс науки сварки и поднесение квалификаций сварщиков в течении работы на следующие элементы : физическое развитие мышц, интенсивность и время обучения, тренировка сварки, опыт, роль курсового обучения, познавательные процессы, когнивистические теории распознания изображений, механизм процесса познавания и освоения техники сварки, влияние механизма восприятия на качество сварки. Солидный анализ этой темы  довела до разработки и внедрения психологами методов, дающих возможность более быстрого и лучшего обучения сварщиков. Эти методы могут иметь применение в создании компьютерных программов, занимающихся ведением промышленных работ. Современная когнивистическая психология, что бы объяснить психологические права на основании сложения мозга, пользуется достижениями польских биокибернетиков.

2.      Программа исследования

В настоящее время нет такой введённой сварочной технологии, что бы промышленный робот-сварщик, оборудованный в оптические сенсоры ( sensory ) мог бы, на основании анализа образа, изготовить спайку труб в случае не  ровного установления соединения и не точного приготовления жлобка сварного шва ( переставление краёв, меняющаяся высота свариваемых концов  и подвижная щель ). Эти действия должен выполнить хорошо обученный сварщик.

С этой целью интенсификация и поднятие эффективности обучения  сварщиков старались определить действия, вплывающие на качество сварки. Выбрали следующее : физическое обучение, зрительное наблюдение и координация движений с наблюдением.

2.1.            Физическое обучение

Казалось бы, что отношения между участниками сварочного курса и сварочной контроли такие же самые, как между спортсменом и тренером. В этом случае, хватило бы физически развитого человека научить сварки  и передать ему сварочную контроль. В разговорах со специалистами в области механики движения  выяснилось, пробовали выселекционнировать  влияние развития мышц на умение сварки и разработать альтернативные методы  тренировки мышц, необходимых для выполнения проффесии сварщика. В эффекте сформулированно следующие задания для физического обучения сварщиков:

-         рост и тренировка мышц, в чём мышц запястья и обучение поддержки и перемещения дугового сварочного пистолета,

-         укрепление рефлексов с целью поддержки стабильности сварки и правильной формировки сварочного шва.

2.2.Познавательные процессы

Оказалось, что переменные, связанные с исключительно одной тренировкой не являются достаточными предсказателями перемен на существенным уровне – качества сварки, которая выходит во время систематического обучения, на основании интердисциплинарных консультаций (с инжинерами и психологами) в результате которых, будет, выше указанный, раздел факторов, вплывающих на качество сварки. В результате чего решено, что необходимо обратится до – специально предрасположенной до этого – познавательной психологии. Зрительное наблюдение и координация движений с наблюдением это вопросы, которые нашли конкретные решения в области этой наиболее современной психологии, которая интерпретирует знания о психике человека в категориях переработки информации. Знакомство этих процессов на этапе обучения, могло бы сделать более оптимальным процесс самого обучения, а так же поднять компетенции главного сварщика, что бы иметь возможность, поправления движений сварщика. Использование трёх модели познавательной психологии : многоступенчатого анализа пандемониум, анализа при помощи синтеза испытаний и сравнения с образом на этапе теоретического обучения и инструктажа, равняет шансы на обучение менее талантливых с дасятью процентами популяции людей, предрасположенными до сварки. Использование инжинерами моделя многоступенчатого анализа силуэта изображения дало возможность использовать в обучении ярких моделей окружения сварочной ванночки.

2.2.1.Ожидания сварочного технолога

Принимая во внимание новые возможности сформулированно следующие задания для психолога :

-         собрать знания, касающиеся способа замечания и фильтрации аппаратом восприятия изображения, особенно в случае, когда существенное содержание изображения состоит не так, как это обычно бывает в «фигуре» ( ясные элементы образа ), а на фоне элементы, не бросающиеся в глаза, мало видимые (фигура и фон – это технические понятия восприятия психологии человека)

-         собрать сведения о исследованиях о обучении навыков (праксии, т.е. целеустремлённого действия), основывающихся на  взаимной связи между зрением и движением мышц

-         проработать методы эксперемента «на сухо»

2.2.2. Когнивистические теории опознавания изображений

Когнивистические теории опознавания изображений могут быть причиной, что бы задать вопрос о специфике познавательных операций, активно функционирующих в процессе сварки. Динамически развивающаяся познавательная психология (когнивистическая) позваляет употребить её в сварочном деле. 

Проанализированно три моделя системов различения изображений :

-         система сравнения  с изображением (самый простой модель) . Образцом является ключевое понятие, как например, призентабельность, которая подвергается опознанию. Опознание же, наступает дорогой приспособления сигнала, плывущего с наружи до внутреннего образца.

« Когнитивизм » - это понятие, описующие техническим языком  парадейма познавательной психологии. Происходит оно от лат.cognitivus – познавательный.

-         отыскать образец, который лучше от других, отвечает на сигнал и ведёт к тому, что бы опозновал данное изображение,

-         называемый « pandemonium » (эта система состоит с демонов, которые перерабатывают воспринимаемое изображение, при чём, каждый из них, осуществляет отдельное действие). Первая группа демонов – демоны изображения производят самую простую работу – регистрируют первоначальное изображение наружного сигнала. Потом это изображение анализированно демонами признаков; каждый из них ищет в представленным изображении определённых характеристических признаков: линии или угла о характеристическом силуэте, определённый изгиб или контур и пр. Познавательные демоны следят реакции демонов признаков. Каждый познавательный демон  отвечает за опознание определённого уклада признаков. Последним звеном являются демоны решений, которые занимаются оценой интенсивности реакций одельных познавательных демонов.

Система  « pandemonium » описывает очерёдность операций, выступающих во время анализа признаков изображения. Модель анализа через синтез (интерпритация сенсорных данных основывается на знаниях, о том, чем должен быть сигнал). Эта информация даёт контекст сенсорного явления, который определяем с огромного количества информации, которую собирается и обычно автоматически используется для понятия проишедшего.Эти контекстные информации констатируют ожидания, которые активно наводят внимание на какой нибудь стимул, а так же, отвечают за селекцию в их восприятии.Этот модель имеет склонность до самодельного обучения.

Все три моделя имеют свою специфику, определяемую появляющимися проблеммами, во время установления перед ними проблематических заданий, связанных с переработкой сенсорной информации, которой в итоге есть  опознание изображения. Применение этих теорий в контексте, описанных как содержание и формальность, процесса перереботки информаций, происходящих во время интенционального действия сварки нашло своё место в ниже представленных опытах, какие были нами собранныво время сварочного обучения.

2.2.3. Программа исследования для технологов-сварщиков

Во время введения программы исследования поручили инжинером-сварщиком, обучающих сварщиков, собрать опыт, производя эксперементальное обучение. Знания собранны от ок. 100 главных сварщиков, ведущих занятия на «Курсе надзора и контроли над сварочными работами», организованнизуемых фирмой ТехнольконстшембскийСо Т с о.о.в Кракове. Эксперименты и наблюдения произведены в центрах обучения сварщиков престижных фирм и сварочных лабораториях польских технических высших учебных заведений, в которых ведутся, курсы надзора и практические занятия, касающихся поправляния движений сварщика на вышеописанном курсе.

Главной целью исследования было :

-         познание  элементов сварочной ванночки и происходящих в ней явлений, которые сварщик наблюдает во время работы, записанных в подсознании,

-         тренировка наблюдения учеником маловидимых элементов ванночки, а одновременно существенных в процессе сварки и положения сварочного шва (умение фильтрации с изображения сварочной ванночки ).

2.2.4. Традиционная система обучения сварщиков – психологический модель анализа при помощи синтеза опытов

Предыдущие программы обучения требуют, что бы ученик делал всё более трудные сварочные упражнения. Так как процессы в сварочной ванночки  и алгоритмы автоматики и биомеханики движений сварщика, не совсем познанны,то инструктор быстрее покажет на практике, чем  объяснит конкретное движение. Кроме того, сам зачастую не знает, зачем сделал именно такое движение.

Согласно польским стандартом PN – 87/М  - 69900 существуют курсы первой и второй степепени , за то европейские стандарты PN-EN 287–1 вводят высшие курсы углового шва сварки, сварщика жести и сварщика труб. В каждом случае полное время обучения сварщика охватывает ок. 300 часов практики. Много хороших сварщиков не можнт объяснить, почему положенные ними сварочные швы сделанны правильно, а другие сваршики делают ошибки. Потому, сварщики с полномочиями UDT не берутся обучать своих сыновей, а поручают это инструкторам в центре обучения.

3.      Механизм процесса познавания и овладение техникой сварки

Процесс обучения сварки идёт в основном таким образом, что ученик не намеренно производит правильный фрагмент шва и регистрирует в подсознании изображения сварочной ванночки. После большого количества проб  учится стабилизировать процесс и дойти до уже наученного  изображения  ванночки. Потому во время сварки  методом MAG, после разогрева сварочного материала и расширения шва сварщик сокращает дугу, сменяет напряжение на сварочном аппарате, а не ток на генераторе.

Что бы научить сварщика положения гладкого лицевого шва  лучше предложить ему, что бы «вёл границу сварочной ванночки  по выпуклой середине предыдущего шва», вместо того, что бы «следующий шов, передвигал на половину ширины предыдущего» потому, что деление расстояния на половину не будет точным. Похожее есть учение положения швов наполняющих без приклеевания и внешних швов без подтопления. Дальшая тренировка закрепляет эти соединения в сознании.

О быстроте и качестве усваивания науки сварщиком решает: зрение, слух, знания и наблюдение, физическое развитие, интенсивность и время обучения, опыт и сварочная тренировка.

5.      Влияние механизмов наблюдения на качество сварки – психологический модель сравнения с изображнеием

             Каждый кандидат на сварщика проходит обследование зрения. Наблюдались сложности в сварке у людей, у которых были проблемы с опрзнованием оттенок красного цвета, аналогических с цветом жидкого шлака и жидкого металла.

Бывали случаи, когда после продолжительной тренировки сварщики научились лёгким позициям, но имели трудности со сваркой в трудно доступных местах. Сради немолодых и хороших сварщиков были особы, которые пользовались слухом, а не зрением. Этот факт появился в то время, когда такой сварщик в трудно доступных местах,и мало освещённым месте проложил сварочный шов рядом со желобком сварочного шва.

Обычно  во время монтажных работ, в трудно доступных местах, когда хорошо наученные движения  деформированны и зрение решает о качестве соединения (корректив движений). На этапе обучения умение наблюдения совершенно необходима. Во время сварки электрическая дуга такая интенсивная в первоначальном моменте, что ученик не видит существенных элементов сварочного процесса: предыдущего шва, ванночки жидкого металла и жидкого шлака. Только после долгой тренировки не обращается внимания на дугу, а замечается более существенные элементы.

            Во время исследований, ведённых Институтом Соединения Металлов в центре обучения сварщиков в фирме Технольконстшембский замеченно, что благодаря длительному обсуждению над рисунками места сварки сокращается время овладения сварщиком исскуства наблюдения сварочной ванночки. Как говорится, что в толпе легче заметить популярного человека, чем незнакомого.

Зачастую случалось, что после долгой тренировки ученик не реагировал на указания инструктора. Однако после того, когда инструктор показал ему указателем с проволоки ванночку жидкого металла и жидкого шлака, обучение сварки проходило быстрым темпом. Произошло это потому, что ученику трудно было выловить на фоне яркой электрической дуги мало заметную ванночку жидкого металла, предыдущий шов и желобок сварного шва.

Когда длительное время участникам  «Курса надзора и контроли над сварочными работами» неоднократно повторялось и изображалось разработанные Институтом Соединения Металлов механизмы формировки спайки и способ ведения источника тепла, а так же, технику подачи наплавленного металла и укреплено зависимость динамики процесса от наблюдаемого изображения, особы, которые никогда не держали в руках рукоятку сварочного аппарата,  при первом подходе производили методом TIG и MAG правильный переплав и внешний шов.

Зрение и умение различения жидкого шлака от жидкого металла на фоне очень яркой электрической дуги и тёмного изображения предыдущего шва и желобка сварочного шва играет значительную роль в  сварочным процессе.

6.      Роль чуства слуха в обучении сварщика

Опытный сварщик, используя слух может поддержать стабильность прцесса горения сварочной дуги и правильное создавание шва. Облегчает это чувство зрения и обнижает утомление, связанное со сваркой. В случае сварки труб, может контролировать слухом дополнительно качество произведённой переплавки. Характеристическое звучание в трубе означает правильное выполнение вершины шва, называемого переплавкой. При помощи слуха можно контролировать правильность горения сварочной дуги. Остаётся тогда сосредоточится на наблюдении сварочной ванночки.

Произведено эксперемент, котрый, основывался на прослушивании (без возможности наблюдения) некоторыми учениками звуков, сопровождающих сварку инструктора при показании образцов. Среди этих учеников установленно, что дают лучшие результаты в обучении по сравнению с остальными. 

7.      Физическое развитие

Многолетний опыт в обучении доказывает, что особы очень высокие, с

крупным телосложением, спортивно тренированные с большим трудом присваивали практические знания в сварке, чем особы худощавые и менее натренированные. В первой группе людей замеченны трудности, в первую очередь, со стабильностью и точным ведением рукоятки.

Казалось бы, что не хватает корреляции в этом наблюдении. После исследования сделанно вывод, что о лёгкости в проведении рукоятки решают мускулы запястья, а не бицепсы. Важной является пропорция между мускулами запястья и бицепсами. Монтёры, производящие тяжёлую физическую работу, должны больше тренирировать мускулы запястья, что бы бицепсы не ограничивали точности движений.

Важными тоже оказались привычки и навыки. Сварщики, которые переквалифицировались со сварки покрытым электродом на метод MAG, слой вершины шва пробовали произвести по превычке методом скошивания кромок при узкой щели 1,5 мм и имели проблеммы с выполнением сварки. Сварщики, варя методом TIG, которые раньше сваривали газом, имеют трудность с выработкой и качеством  слоя вершины шва. Навыки после газовой сварки делают невозможным выполнение лицевого шва без подтопления.

Особы, которые производили движения целым окончанием руки имели затруднение в сварке. Одновременно те, которые во время сварки двигали только запястьем и пальцами, выполняли это более ловко. По мнению большенства инструкторов тренировку надо вести от момента, когда ученик перестаёт думать о сварке и ведёт рукоятку автоматически, без сведомого контроля. Сведомый контроль движений сварщика действует так, как накладка на компьютерную программу, которая придерживает работу программы.

Особы с нарушением равновесия не в состоянии научиться сварочнго дела.

8.      Интенсивность и время обучения

Слишком длинное обучение в один день является причиной утомления ученика и закрепляет у него плохие навыки. Так же длинные перерывы в обучении негативно влияют на эффективность обучения.

Произведено эксперемент :

-         более обученный ученик тренирировал 12 часов в день,

-         ученик, который никогда не имел рукоятки в руке, тренирировал 4 часа в день.

Особа, которая тренирировала меньше, но более систематически – быстрее и лучше научилась сварочного дела.

Во время обучения обращается внимание на рост бицепсов. С наблюдений следует, что время обучения нельзя сокращать на меньше, чем 20 рабочих дней. Всякие длинные перерывы негативно влияют на эффекты обучения. Принимая во внимание разницу в выработке сварщик методом TIG и газовым методом произведёт такое же количество 200 швов труб Ф 75 x 3,2 (мм), что соответствует 1200 метров трубопровода. Как говорится, что бы научить сварки методом MAG и покрытым электродом надо сделать столько же швов  и  такой же ширины. Такой небольшой результат получается из за того, что когда ученик сделает 50 мм шва, прерывает сварку  и оценивает сваренный отрезок соединения.

С этих рассуждений следует, что европейские стандарды, говорящие о количестве часов, а не о количестве дней, не принимают во внимание вышеописанных очевидных аспектов практического сварочного обучения и в этом смысле не совсем оптимальные.

9.      Усваивание сварочного исскуства

9.1.Тренировка сварки

            Когда обученна уже техника, то необходимо для надёжности, провести тренировку. Котловые сварщики, когда приходят с продолжительного отпуска, то первые швы производят бракованные. Очень интенсивная сварка и «перетренировка», несёт за собой тот же результат.

            Необходимой является физическая стойкость в случае долгой сварки. Сварщики, которые имеют провильную технику удержания и ведения рукоятки сварочного пистолета, не утомляются так быстро. Интенсивная сварка требует 2-3 днёвого отдыха. Более долгий перерыв плохо влияет на качество сварки. После перерыва, в первый день не рекомендуется производить важных сварочных соединений.

9.2. Опыт

            Часто случается так, что опытные сварщики со слабым зрением, которым тресётся рука, надёжней производят требуемые соединения, чем молодые, полноценные сварщики с многогодовой практикой. Сказывается здесь опыт ветеранов, которве дословно «вгрызаются в металл», досматривают проготовку, скрепление краёв желобка, ведут правильную эксплуатацию сварочного аппарата и вообще имеют психическую стойкость.

            Как говорят, что сварщик после курса тем отличается от опытного сварщика, как и молодой  спортсмен от мастера спорта на ответственных соревнованиях, что  психически не выдерживает.

            У опытного сварщика практические навыки находятся не только во внутреннем  сознании , но так же и в умственном сознании, что позваляет на  умственную обработку  и лучшее проведение сварочной рукоятки и подачу наплавленного металла в нетипичных условиях.

9.3. Роль курсового обучения в достижении сварочного мастерства

            Бывает, что на курс записываются « мастер-самоучка» с многолетним опытом, которых считают начальники и инжинера со строительными полномочиями до сварочных конструкций, за хороших мастеров , которые без обучения должны сдать экзамин на сварщика соединения лобовых труб. Только после того, как покажется этим сварщиком требования и умение других обученных мастеров приводит к тому, что обнижается их честолюбие и продливают время парактического обучения, что бы усвоить экзаминационные требования. Во время обучения оказывается, что это время продливается и в результате такой «самоучка» обучается на 50% дольше, чем особа, которая первый раз встретилась со сваркой на курсе. Происходит это для того, что инструктора не хотят передавать своих практических знаний людям, слишком самонадеянным , потому что эти особы поздно замечают необходимость   уничтожения плохих привычек. Кроме того, борьба с этими привычками не легка. На примере сварки хорошо видать , что мастерство – это знания и опыт нескольких поколений и без овладения этими знаниями на курсе  любитель не может справиться. Уровень сварщика зависит от  уровня инструктора, коллегов с работы, от которых он перенимает опыт, отвественности произведённых работ и уровня главного сварщика, под руководством которого ведутся работы.

10.  Системма обучения сварщиков в Польше

В таблице представленно деление мастерства сварщиков на 5 групп на основании записи в книжке сварщика в разных периодах времени. Самымой высокимиой группой считаются сварщики стали энергетической, сваривающих динамически нагруженные  паровые трубы (давление выше 10 Мра),  эти трубы подверженны  распиранию из за небольших неплотности, вызванных необнаруженными радиологическим методом, каналообразными и браком в начале и конце шва. В практике эти нехватки могут причиниться к аварии электростанции после нескольких дней.

В Институте Сварки организованно образцовый центр обучения для потребности сдачи экзаминов по европейским строительным требованиям. В Польше существуют так же другие центры обучения монтажных сварщиков для предприятий, работающих в основном для экспорта и для имеющих высокое качество производственников нашей страны. В пределах экспортных и основных работ для промышленности страны, разработали они способы обучения высокого класса сварщиков, на размер требований отдельных отраслей по американским и европейским критериям. Центры эти имеют признанные UDT. Политика крупных предприятий делает невозможным обучение сварщиков с  предприятий, будующих конкурентными.

                                          Таблица

Квалификации сварщиков

11. Итоги

-         курсовое обучение , передающее умение, выработанное поколениями есть необходимо для гарантии хорошего обучения сварщиков,

-         необходимая практика, проведённая под надзором технолога-саварщика на соответствующим  объекте,

-         с применением психологических познавательных методов, помогающих в обучению сварщиков, основывающихся на многократном показывании сварщиком специально преувеличеного изображения места сварки , можно обнизить время обучения одного дня до 4 часов , в то же время невозможно ограничивать количества дней обучения менее чем 20 часов в случае методов TIG и MAG (поизведение лицевого шва в позиции PF ) и 40 дней в случаи газовой сварки и покрытым электродом ( PC  лицевой шов в позиции PF,  PC и HL045),

-         обучение познавательной психологии и механизмов переработки зрительной информации позваляет поднести компетенции главного сварщика о возможность исправления движений сварщика,

-         европейские нормы, указывающие количество часов обучения, но не вспоминающие о конкретным количестве дней и количестве соединений, произведённых во время обучения,

-         обучение газовой сварки перед обучением методом TIG и сваркой покрытым электродом   перед сваркой методом MAG на первом этапе помагает, но в результате делает трудным достяжение наилучших эффектов,

-         в процессе обучения сварки необходимо начать с современных методов сварки TIG и MAG, которые являются менее сложными и постепенно переходить до более старых и сложнейших методов,

-         опытный сварщик оличается тем от не опытного, что есть более сильный психически, и что с этого следует, более надёжный  при исполнении очень ответственных сварочных соединений (такая взаимосвязь выступает в спорте, во время состязаний на высоком уровне)

-         наилучший сварщик использует для анализа изображения сварочной ванночки психологический модель сравнения с изображением, а особы с высшим образованием используют модель анализы черт «pandemonium».

-         В традиционной системе обучения сварщиков методом очередных опытов, опыт с повседневонй жизни, вырабатывающий умение опознования изображений решают о том, имеет ли данная особа склонность до сварочного дела.

-         Показание преувеличеного изображения сварочного озерка и начало обучения способом, основывающимся на ведении рук ученика инструктором  во время сварки методом  TKS, позваляет увеличить количество особ, имеющих склонность  к сварке с 20 до 80 %.

-         Начало науки сварки методом TKS от вертикальной позиции в случае жести и потолочной позиции в случае труб, так как и в обучении медицинских сёстр, вырабатывается психическая стойкость и сокращается время практики, необходимой, что бы доверить сварщику ответственную работу.

-         Сагласно психофизике сварки, что бы научить сварщика хорошо варить, необходимо научить его функционировать познавательно, не так как в обычной жизни. Основывается это на изменении представления  о  образце натурально выступающего физического явления.

-         Мнгомодальный модель познавательного функционования сварщика пользуется зрением, слухом и глубоким чуством (кинестетическое). Информации, принамаемые с этих чуств перерабатываются   мозгом сварщика и приобретённый опыт влияют на познавательное функционование других чуств. Сварщик, ведённый инструктором, то есть обучаемый при помощи кинестетического чуства, может варить в вертикальной позиции в результате переработки информации синтеза на чуство слуха , поменять движения и произвести шов в другой позиции, когда как промышленный робот сделает такие же самые движения. Опровергает это «картезианской» теории чуств.