Πειραματική ανάλυση συστημάτων εκπαιδευσης στη διάγνωση βλαβών σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις

Abstract

Η παρούσα διδακτορική διατριβή ασχολείται με την πειραματική διερεύνηση των εκπαιδευτικών μεθόδων διάγνωσης βλαβών σε βιομηχανικά συστήματα, προκειμένου να συνεισφέρει στην βελτίωση της απόδοσης ως προς την απόκτηση, διατήρηση και γενίκευση των ικανοτήτων διάγνωσης. Στα πλαίσια της διερεύνησης αυτής υιοθετείται το μοντέλο Strategic Goal Response, το οποίο μελετά πώς οι χειριστές μπορούν να ανταπεξέλθουν στους στόχους της διάγνωσης. Με βάση το μοντέλο αυτό, οι στρατηγικές διάγνωσης αναλύονται ιεραρχικά σε υποστόχους και δράσεις για την υλοποίησή τους. Οι επιδεξιότητες των εργαζομένων μπορεί να περιλαμβάνουν τόσο την αναγνώριση και επιλογή μιας κατάλληλης δράσης, όσο και την ανάπτυξη νέων δράσεων σε λιγότερο οικείες καταστάσεις. Ταυτόχρονα, η εκπαίδευση περιλαμβάνει την ρύθμιση της απόστασης μεταξύ στόχου και δράσης και την επιλογή μεθόδων υποβοήθησης της εκμάθησης. Έτσι, αν επιτύχουμε μια ικανή ελάττωση της απόστασης στόχου - δράσης (π.χ. με την υπόδειξη απλούστερων στόχων που είναι πιο οικείοι στο χειριστή), τότε ενθαρρύνουμε την επιλογή οικείων δράσεων από το ρεπερτόριο ικανοτήτων του χειριστή. Αντίθετα, αν η απόσταση αυτή ήταν μεγαλύτερη και συνοδευόταν από υποβοήθηση με τη μορφή θεωρητικής γνώσης, τότε θα ενθαρρύναμε την ανάπτυξη νέας δράσης. Έτσι, ο εκπαιδευόμενος θα είχε το όφελος ότι θα μπορούσε να ανταπεξέλθει καλύτερα σε άλλα θέματα όπως είναι η διατήρηση των διαγνωστικών ικανοτήτων και μεταφορά τους σε παραπλήσιες εργασίες. Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι να μελετηθεί ο συνδυασμός ρύθμισης της απόστασης στόχου-δράσης και μεθόδων εκμάθησης ώστε να βελτιστοποιηθούν οι ικανότητες διάγνωσης όσον αφορά την απόκτηση, διατήρηση και γενίκευσή τους. Η ρύθμιση της απόστασης στόχου και δράσης μπορεί να επιτευχθεί με άμεσο ή με έμμεσο τρόπο. «Άμεση υποβοήθηση» μπορεί να χαρακτηριστεί η ρύθμιση όταν συσχετίζεται απευθείας με την μέθοδο εκπαίδευσης, δεδομένου ότι διαφορετικές στρατηγικές διάγνωσης ενδέχεται να αντιστοιχούν σε διαφορετική απόσταση μεταξύ στόχου και δράσης. Είναι απαραίτητο να εξεταστούν επομένως τα ακόλουθα ερωτήματα: ποιος τύπος στρατηγικής διάγνωσης από άποψη απόστασης στόχου-δράσης είναι πιο αποτελεσματικός κάτω από τις συνθήκες διατήρησης και μεταφοράς των διαγνωστικών ικανοτήτων αλλά και κατά πόσο η στρατηγική γνώση πρέπει να διδάσκεται με απόλυτη σαφήνεια ή είναι προτιμότερο ο εκπαιδευόμενος να την ανακαλύπτει μέσα από προσομοίωση και θεωρητική εκπαίδευση. Προκειμένου να απαντηθούν τα ερωτήματα αυτά σχεδιάστηκε η «συστημική θεωρία» η οποία αποτελεί εναλλακτική μορφή της κλασσικής θεωρητικής εκπαίδευσης και συντίθεται από ανεξάρτητα τμήματα που παρέχουν διαφορετικής μορφής διαγνωστική πληροφορία. Η εκπαίδευση σε ποικίλες πτυχές του συστήματος και της λειτουργίας του (π.χ. δομικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά, συσχετισμοί μεταξύ των μεταβλητών, συμπεριφορά του συστήματος κάτω από συνθήκες αναδιάρθρωσης και απόκρυψης επιδράσεων κλπ.), θεωρήθηκε ότι θα βοηθούσε τους εκπαιδευόμενους να αναπτύξουν μια ποικιλία στρατηγικών αντί να περιορίζονται σε μία μεμονωμένη. Στόχος της συστημικής θεωρίας είναι να κατευθύνει τους εκπαιδευόμενους να αναπτύξουν ένα σύνολο διαγνωστικών στρατηγικών για την αντιμετώπιση τόσο γνωστών όσο και άγνωστων βλαβών. Η υπόθεση που διερευνήθηκε είναι ότι «η συστημική θεωρία, παρακινεί τους χειριστές να αναπτύξουν στρατηγική γνώση και να συλλάβουν διαγνωστικούς κανόνες σχετικά με την διάδοση των βλαβών». Προκειμένου να διερευνηθεί η υπόθεση αυτή υλοποιήθηκαν 2 πειραματικές διαδικασίες στις οποίες συμμετείχαν συνολικά 89 άτομα. Για κάθε πείραμα, οι συμμετέχοντες παρακολούθησαν ένα εκπαιδευτικό πρόγραμμα διάρκειας περίπου 30 ωρών που περιελάμβανε διδασκαλία σε ομάδες των 2 ατόμων και εξετάσεις διάγνωσης βλαβών. Για τις ανάγκες των πειραματικών διαδικασιών, σχεδιάστηκαν τρία βιομηχανικά συστήματα τα οποία περιελάμβαναν διεργασίες ανάμιξης (απλής και σταδιακής) και κλασματικής απόσταξης κατά περίπτωση. Τα συστήματα αυτά συνοδεύτηκαν από αναλυτική περιγραφή όλων των πιθανών βλαβών και των συνδυασμών βλάβης και αναξιόπιστου ενδεικτικού οργάνου. Τα συμπτώματα των βλαβών που χρησιμοποιήθηκαν κατά την εκπαίδευση και τις εξετάσεις, απεικονίστηκαν σε πίνακες ελέγχου οι οποίοι κατασκευάστηκαν για το σκοπό αυτό με εργονομικά πρότυπα. Από τις πειραματικές αυτές διαδικασίες που περιελάμβαναν σύγκριση της αποδοτικότητας της συστημικής θεωρίας σε σχέση με εκείνη άλλων ευρέως χρησιμοποιούμενων μεθόδων εκπαίδευσης, προκύπτει ότι η συστημική θεωρία έχει ικανοποιητικά αποτελέσματα και ως προς τη διατήρηση αλλά και την μεταφορά των διαγνωστικών ικανοτήτων. Εμφανίζει σαφείς διαφορές ως προς την συμπεριφορά άλλων διαγνωστικών μεθόδων και ικανοποιεί πλήρως τον στόχο της ανάπτυξης κατάλληλων δράσεων, οι οποίες ανταποκρίνονται στα κριτήρια της απόδοσης ως προς την εκμάθηση, τη μεταφορά ικανοτήτων, την ανάκληση στη μνήμη και την ανακατασκευή τους. Εκτός από την άμεση υποβοήθηση της εκμάθησης, είναι δυνατή η επίτευξη «έμμεσης» υποβοήθησης. Η «έμμεση υποβοήθηση» μπορεί να πάρει τη μορφή της αξιοποίησης κατάλληλης πληροφορίας που ενσωματώνεται στον πίνακα ελέγχου. Επομένως, είναι απαραίτητο να διερευνηθεί «με ποιον τρόπο επιδρά η έμμεση πληροφόρηση του πίνακα ελέγχου στην διαδικασία διαμόρφωσης στρατηγικής διάγνωσης, και κατά πόσο η έμμεση αυτή υποβοήθηση συνιστά αποτελεσματική μέθοδο υποστήριξης της εκμάθησης με προεκτάσεις στην διατήρηση και μεταφορά των διαγνωστικών ικανοτήτων». Προκειμένου να απαντηθεί το ερώτημα αυτό, στα πλαίσια της παρούσας διατριβής αναπτύχθηκε μια σχεδιαστική προσέγγιση η οποία περιλαμβάνει την ενσωμάτωση στον πίνακα ελέγχου διαγνωστικής πληροφορίας που πηγάζει από την στρατηγική των ευρετικών κανόνων. Ένας πίνακας ελέγχου που κατασκευάζεται με τον τρόπο αυτό αποκαλείται «σημασιολογικός» γιατί αποτελείται από κατάλληλη απεικόνιση ενδείξεων με υποδηλούμενο νόημα (σημασιολογικές ενδείξεις). Η σχεδιαστική αυτή προσέγγιση υλοποιήθηκε για τα συστήματα απλής ανάμιξης και κλασματικής απόσταξης. Έτσι, διερευνήθηκε η αποτελεσματικότητά της ενσωμάτωσης διαγνωστικής πληροφορίας στον πίνακα ελέγχου για τα στάδια της απόκτησης, διατήρησης και μεταφοράς των ικανοτήτων διάγνωσης. Πιθανό όφελος αυτής της προσέγγισης εκτιμάται ότι είναι η μείωση του νοητικού φόρτου για την ανάπτυξη ενός νοητικού μοντέλου για το σύστημα και για τον σχηματισμό διαγνωστικής στρατηγικής, δεδομένου ότι το μοντέλο λειτουργίας του συστήματος αναπαρίσταται έμμεσα στον πίνακα ελέγχου. Επίσης η ανάμιξη λεκτικών και οπτικών οδηγιών, οι οποίες παρέχονται μέσω εκπαίδευσης και αλληλεπίδρασης με τον πίνακα ελέγχου, αφήνει περιθώριο στον εκπαιδευόμενο να δοκιμάσει και άλλες στρατηγικές πέρα από τη διδασκόμενη. Συνολικά, διερευνήθηκε κατά πόσο «η ανακάλυψη διαγνωστικών κανόνων μέσα από την αλληλεπίδραση του χειριστή με τον πίνακα ελέγχου, αυξάνει τις επιδόσεις ως προς τη διάγνωση σε σχέση με τη διδασκαλία των κανόνων αυτών με σαφή τρόπο». Η διερεύνηση της αποτελεσματικότητας της προτεινόμενης σχεδιαστικής προσέγγισης πραγματοποιήθηκε μέσω 2 πειραματικών διαδικασιών στις οποίες συμμετείχαν συνολικά 70 άτομα, τα οποία εκπαιδεύτηκαν κατ’ αντίστοιχο τρόπο με τα πειράματα στο πλαίσιο της άμεσης υποβοήθησης της εκμάθησης. Με βάση τα αποτελέσματα που προέκυψαν, η παρούσα διδακτορική διατριβή καταδεικνύει ότι, η προτεινόμενη σχεδιαστική προσέγγιση πινάκων ελέγχου προάγει την ενεργή μάθηση κατά την απόκτηση των διαγνωστικών ικανοτήτων. Η ενεργή αυτή μάθηση παρουσιάζει θετικά αποτελέσματα για τις συνθήκες διατήρησης και μεταφοράς ικανοτήτων συγκρινόμενη με την αποτελεσματικότητα άλλων διαγνωστικών μεθόδων στις ίδιες συνθήκες διάγνωσης, ικανοποιώντας και τον δεύτερο στόχο της παρούσας διατριβής.