[摘要] 高质量的故障模拟仿真训练系统还需具备完善的培训成绩自动评分功能。自动评分功能根据修理工的操作自动进行成绩评定，为修理工进一步提高操作水平或技能评定提供依据。本文主要对车辆故障模拟训练系统中评分模型进行了深入研究，使评分系统将“量化考核”做得更到位。
[关键词] 故障模拟 虚拟现实 评分模型
1 车辆故障模拟训练系统概述
车辆故障模拟训练系统通过精确地对车辆、检测设备、维修工具及其它训练场景的仿真，来逼真地模拟车辆维修训练的整个过程，并通过视觉、听觉、触觉等感官反馈形式提供逼真的现场环境。在训练过程中，教员还能为该车辆维修训练系统随时输入故障信息，以便训练学员对车辆故障的回应性，而这一切训练任务，对于车辆和人员来说都没有丝毫的风险。
主要功能包括:
(1)完整的车辆模拟驾驶操作系统，可进行车辆驾驶各种运行操作:
(2)通过车辆仿真训练器数学模型，对于受训人员在操作过程中做出的一系列决策和动作进行实时仿真，在这之中考虑不同场景、环境的影响以及各种故障情况，应用虚拟现实技术，模拟故障现象，实现受训人员对各种故障状况的感知，培训维修人员的故障分析、判断和排除能力;
(3)能够实现完整的故障模拟表现形式，系统可以采用实车加装传感器和软件配置两种方式设定车辆故障训练课目。并能提供不同内容、各种难度的故障培训科目，以对受训人员进行全面的培训;
(4)教员通过教员控制台实时了解受训人员的操作情况，并能随时调整训练内容或难度，必要时可冻结场景进行实时讲评，对受训人员的操作过程进行重演等;
(5)评估软件系统能够实现操作错误提示，记录受训人员的全部操作过程，根据受训人员的操作步骤、操作质量、故障处理以及教员综合印象进行实时评分及打印考核成绩报告。
2 评分系统的设计
车辆故障模拟训练系统能逼真地模拟学员启车、停车、正常运行和各种故障状态的现象，不需要耗费油料、没有危险，能大大缩短培训时间、节约培训费用，具有重大意义。但高质量的仿真培训系统还需具备完善的培训成绩自动评分功能。自动评分功能根据学员的操作自动进行成绩评定，为学员进一步提高操作水平或技能评定提供依据。
2.1 评分系统的设计思路
评分系统的软件程序加载在教员台计算机中。当学员在驾驶室中坐定后，向教员示意，程序开始，先由评分程序向教员发出询问，设置好本次操作的天气、环境、能见度情况、车辆的位置情况等，然后学员在模拟机上进行仿真操作，在学员操作的过程中，实时采集学员的操作信息，比如在整个操作过程中学员排除了多少故障，以及学员分析、排除故障的步骤程序，并累计训练课目次数。同时采集学员误操作信号以及事故信号，一旦发生事故，立即终止程序，并对学员进行事故预防教育。如果在学员整个操作过程中没有事故发生，则当学员全部操作结束后请教员根据在整个操作过程中学员的熟练程度和应急反应作出印象评分，然后生成最终结果。
2.2 修理人员操作情况的研究
（1）处理的信息量比较多，并且这些信息是随时发生变化的。
（2）操作步骤并不复杂，并且不像驾驶汽车、飞机一样有严格的步骤限制，很多东西都是顺理成章的。
（3）因为长时间单调的动作简单重复，会产生心理疲劳。
（4）一旦发生事故就会造成巨大的经济损失，甚至是人员伤亡。
2.3评分系统的内容
在故障训练过程中，最重要的两项目标就是追求安全和高效。所以，反映学员故障排除能力水平最直接的衡量指标就是严格遵守操作规程保证安全无事故和较高的操作效率。为了体现这样的原则，在故障模拟仿真训练器的评分系统中，设置操作质量、操作步骤、事故处理和教员印象四部分。
①操作质量评分：主要是根据学员在故障训练过程中的排除效率及其排除故障采用的方法、步骤进行评定。
②操作步骤分：在故障排除过程中，对故障判断、排除等一系列动作有严格的操作步骤的规定，而且在某些机构没有动作时，是不能进行下一步工作的。或者某些设备是不能同时运转的。基于这样的考虑，我们设置了操作步骤分。
③事故项：事故项在我们的评分系统对某一回操作的最后的评分项中是没有被包括在内的。由于事故的发生必将伴随着巨大的经济损失甚至人员伤亡，所以在车辆模拟训练的操作过程中，如果一旦发生事故，都要立即进行停车。所以在评分体系中，一旦接受到事故信号，操作将立即被终止。之所以要设立这一项，就是要给初学的学员培养一种安全意识，时刻注意留意作业环境，避免事故的发生。
④教员印象分：教员印象分是由教员根据操作人员在操作过程中对突发事件的反应，对遇到故障的敏感程度，对在不同环境下该如何反应，反应过程及操作过程的熟练程度，和在整个过程中通过学员的面目表情、肢体语言所反映出的学员的紧张程度等信息，所给出的分数。
前面三部分都是通过机械或电信号所得出的评价，但是毕竟操作车辆的是人，人的工作情况会受身体状况、情绪、生物钟、经验等很多用机械无法测量、检测的因素影响，所以，在我们的评分系统中，特别加入了教员印象分的部分，目的是能够增加分数的科学性。
2.4 评分模型数学方法的研究
（1）功能比值评分法
功能比值评分法的基本思路是，在所有功能中任意选取一项功能作为基准功能，评分人员各自将其它功能分别与基准功能对比，确定各功能与基准功能的比值。比值的分子与分母之和不受任何限制。然后将评分人员各自确定的功能与基准功能的比值，取其算术平均数，即为该功能与基准功能的比值，再确定基准功能的基准分值，依次基准分值及各功能与基准功能的比值，计算各功能得分。
（2）专家评分评判
专家评分法是一种依靠评分员的感官，凭借其自己的知识水平而强行定量的方法，因此带有强烈的主观性。目前，评分法运用最广的是切尾平均值法，即去掉最高、最低分后取平均值，也有采用加权平均值法。但这些方法皆不能有效地制约评判中个别评分员的非理性偏好，即评分结果中的不公正成份，以致得出的评分结果并不能公正客观地反映事实。本文拟对专家逐次亮分评分法进行探讨，提出制约个别评分员在评判中的非理性偏好的修正加权法。
（3）模糊综合评价
模糊综合评判法是运用模糊数学的思想和方法，对现实世界中不易明确界定的事物进行综合评判的一种数学方法。它使现实世界一些模糊的事物变得“清晰”，使得不易断定的模糊现象，有了一个可以用数量表示，并进行判断的方法。模糊综合评价是一种定量评价方法，评价者从影响问题的主要因素出发，参照有关数据和情况，根据判断对复杂问题分别作出不同程度的模糊评价，然后通过模糊数学提供的方法进行运算，得出定量的综合评价结果。
3 总结和展望
车辆故障模拟训练系统的应用可以加快维修人员的技术培训进度，使其尽快上岗。作为面向培训的车辆故障模拟仿真，需要一套适用的成绩评定系统来考核学员的操作情况，并根据操作情况给出客观、准确、实时的评价。本文从实际出发，适应车辆故障仿真训练操作的要求，建立起一个仿真培训中学员操作技能评价模型，并以此设计了一套自动评价系统。这是一个基于结合现场的实际维修经验，结合仿真机的一般考核方式的教育型专家系统，具有广泛的应用领域和巨大的实用价值。
参考文献：
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