В современных тренажерах и компьютерных программах обучения, подготовки и переподготовки закладываются принципы развития практических навыков с одновременной теоретической подготовкой, т.е. тренажер способен развиваться вместе с обучаемым оператором (машинистом).

Тренажерные и симуляционные технологии к настоящему времени сформировались в успешно развивающуюся отрасль мировой индустрии. На базе этих технологий разработаны многочисленные тренажеры для военного применения, позволяющие имитировать боевые действия с высочайшей детальностью в реальном времени, создано множество приложений технологии виртуальной реальности.

Современные тренажерные  системы в мировой практике классифицированы по следующим признакам: назначению, способу организации структуры тренажера, количеству (полноте) отрабатываемых профессиональных навыков, моделированию динамически изменяющихся параметров, месту размещения [1, 3,  4] .

В общем случае тренажерная система – это программно-аппаратный комплекс, имеющий структуру, представленную на рис.1.

Рис.1.Структура тренажера

При разработке тренажера к нему предъявляются требования, диктуемые принципами системно-эргономического подхода, определяющего целевую функцию человеко-машинной системы, и на основе которого должна разрабатываться методологическая база.

Необходимая и достаточная точность и сложность математической модели объекта управления определяется целевой функцией человеко-машинной системы, которая состоит в следующем: обеспечение человеку-оператору адекватной информационной модели прототипа объекта управления; обеспечение возможности анализа информации и принятия решений; формирование и совершенствование у оператора профессиональных навыков и умений [1].

Рис.2. Структурная схема обучения операторов горной техники

Развитие современных информационных технологий приводит к расширению сферы применения тренажеров в профессиональной подготовке. На кафедре горных машин и транспортно-технологических комплексов ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» разработан компьютерный тренажерно-моделирующий комплекс (КТМК) обеспечивающий тре­нинг машинистов экскаваторов (на примере экскаватора ЭКГ-5А) [5, 6].

КТМК входит в состав многофункционального учебно-тренировочного комплекса современной системы обучения операторов горной техники в двухступенчатом цикле (рис. 2): первая ступень - изучение горного оборудования и технологических процессов с помощью специально разработанных компьютерных программ и экзаменаторов – мультимедийная обучающая система «Подготовка машиниста экскаватора»; вторая ступень - обучение навыкам ведения штатных и аварийных режимов на специально разработанных тренажерах, адекватно имитирующих как рабочее место оператора, так и технологические процессы – компьютерный тренажерно-моделирующий комплекс (КТМК), обеспечивающий тренинг машинистов экскаваторов (на примере экскаватора ЭКГ-5А) [6, 7, 8, 9].

Карьерный гусеничный экскаватор относится к категории сложных технических систем, что предполагает наличие многомодульной структуры программного обеспечения. В основу принципа имитации положено математическое моделирование характеристик в базовом вычислительном комплексе с использованием блочно-модульной структуры программного обеспечения.

Одна из главных задач КТМК – это подготовить машиниста экскаватора к адекватному восприятию информации и своевременному реагированию на процесс управления сложной технической системой (экскаватором), а также для выработки комплекса взаимосвязей, определяющих систему критериев, по которым можно судить о качестве обучения.

Выполнение перечисленных функций в КТМК обеспечи­вается наличием следующих систем: моделирование внешней обстановки (среды и объектов воздействия); моделирование динамики объекта управления – рабочего оборудования экскаватора; моделирование рабочего места машиниста с учетом антропометрических характеристик и  анализа его деятельности; оценка психофизиологического состояния машиниста применительно к конкретному типу экскаватора.