Библиотечный каталог авторефератов Украины

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МОДЕЛЮВАННЯ В ЕНЕРГЕТИЦІ

Ім. Г.Є.Пухова

Пащенко Юрій Вікторович

                        УДК 681.142

МЕТОДИ СТРУКТУРИЗАЦІЇ ПРЕДМЕТНОГО СЕРЕДОВИЩА ДЛЯ

КОМП'ЮТЕРНОЇ СИСТЕМИ СЕРТИФІКАЦІЇ ПЛАВСКЛАДУ

05.13.06. - Автоматизовані системи управління та

прогресивні інформаційні технології

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ - 2001 Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є.Пухова НАН України.

Науковий керівник:        - доктор технічних наук, професор  Самойлов Віктор Дмитрович,  Інститут проблем моделювання в енергетиці  ім. Г.Є.Пухова НАН України, завідувач відділом.        

Офіційні опоненти:        - доктор технічних наук, професор  Степанов Аркадій Євгенович,  Інститут загальної енергетики НАН України, м. Київ, провідний науковий співробітник;        

       - кандидат технічних наук, доцент  Ус Михайло Федорович,  Черкаський інститут управління, завідувач кафедрою.        

Провідна установа:        Інститут кібернетики імені В.М. Глушкова НАН України, відділ теорії цифрових математичних машин і систем, м. Київ.        

       Захист відбудеться “26” червня 2001 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К26.185.02 Інституту проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є.Пухова НАН України за адресою: 03680, м. Київ-164, вулиця Генерала Наумова, 15, тел. 444 10 63

       З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є.Пухова НАН України за адресою: 03680, м. Київ, вулиця Генерала Наумова, 15

Автореферат розісланий “22” травня 2001 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат технічних наук                                                   Семагіна Е.П

.ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. Підвищення ступеня автоматизації процесів підготовки, перепідготовки, атестації і сертифікації фахівців, професійна діяльність яких пов'язана з підвищеною відповідальністю за результати своєї праці, є актуальною науковою проблемою. Проведені дослідження в області професійної діяльності, підготовки, перепідготовки, атестації і сертифікації фахівців, які експлуатують судна цивільного флоту показали, що від якості цих процесів залежить безпека життя на морі, збереження майна і захист моря від забруднень.

Професійна діяльність плавскладу регламентується основним документом – Міжнародною Конвенцією ПДНВ-78/95. Основна мета виправлень 1995 року до матеріалів ПДНВ-78 спрямована на підвищення компетентності моряків шляхом застосування ефективних способів навчання, тренажерної і практичної підготовки й оцінки знань моряків.

Існуюча схема організації процесу перепідготовки і контролю знань на базі інструкторсько-викладацької структури з застосуванням різноманітних і розрізнених, у педагогічному плані, технічних засобів навчання має ряд недоліків, що знижують ефективність її функціонування. До таких недоліків можна віднести суб'єктивність у завданні рівня підготовки, значні витрати часу викладацького складу та інші. Зазначені недоліки є в більшому ступені наслідком недосконалості традиційного підходу до рішення даної проблеми і тільки в незначній мірі пов'язані з неточним виконанням директивних матеріалів. Одним із рішень проблеми підвищення ефективності системи перепідготовки й атестації плавскладу, відповідно до вимог Міжнародної Конвенції ПДНВ-78/95, є використання комп'ютерних систем навчання і контролю знань плавскладу. Інтеграція різноманітних учбово-методичних засобів навчання і контролю знань, а також єдиних принципів машинної оцінки знань, у рамках інтегрованої комп'ютерної системи, дозволить досягти рівня комп'ютерної підготовки, достатньої для ухвалення рішення про сертифікацію фахівців різних категорій  плавскладу.

Дисертаційна робота присвячена науково-прикладному і практичному розвитку інтегрованих комп'ютерних систем навчання і контролю знань фахівців, що експлуатують судна цивільного флоту. У роботі робиться акцент на розробку і використання методів структуризації і моделювання предметного середовища, яке пов'язано з професійною діяльністю і комп'ютерним навчанням зазначених фахівців.

       Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота була виконана в Одеському морському тренажерному центрі відповідно до планів науково-технічної і навчальної роботи центру, а також тісно пов'язана з тематикою міжвузівських програм на 1998-2000 р. Крім того, тема дисертаційної роботи відповідає науковому напрямку і планам Інституту проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України, які пов'язані зі створенням технологій побудови комп'ютерних засобів підготовки персоналу в галузях промисловості і виконуються  по тематиці, визначеній НАН України, а саме по г/д № 739-00 від 17 січня 2000 р. з Одеським ТОВ "Морський тренажерний центр" (шифр "ТРЕНАЖ" № держреєстрації 0301U000046) і г/б темам "Дослідження і розробка методу побудови комп'ютерних моделей і систем на основі подійних причинно-наслідкових структур" (шифр "ПОДІЯ", № 0199U000131, 1999-2002 р.). При виконанні цих робіт автор приймав у них активну участь і його роль полягає в розробці методів і засобів створення бази даних комп'ютерної системи навчання і контролю знань фахівців торгового флоту.

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка методів і засобів автоматизації керування навчальним процесом сертифікації плавскладу на основі нових інформаційних технологій структуризації предметного середовища для бази даних комп'ютерної системи атестації плавскладу.

       Для досягнення поставленої мети в дисертації сформульовані та вирішені  наступні задачі:

1.        Розробка методики структуризації вимог регламентуючих учбово-методичних документів для визначення необхідного об'єму і рівня знань фахівців, які проходять сертифікацію.

2.        Визначення системи кваліфікаційних ознак для розробки структури бази даних інтегрованої комп'ютерної системи навчання і контролю знань плавскладу.

3.        Аналіз структурного представлення даних, що характеризують і визначають предметне середовище професійної діяльності для цілей комп'ютерного навчання плавскладу. Вибір і обґрунтування моделі даних.

4.        Розробка ефективного способу побудови багаторівневих меню для вибору необхідного об'єму знань системи навчання і контролю знань плавскладу з урахуванням повторюваності елементів кваліфікаційних ознак предметного середовища.

5.        Представлення і структуризація даних для побудови сценаріїв комп'ютерного контролю знань алгоритмічних описів діяльності плавскладу.

6.        Розробка методики побудови моделей даних алгоритмічних описів діяльності у вигляді планів дій плавскладу інтерпретацією їх на основі мережі Петрі для наступної комп'ютерної реалізації.

Методи дослідження носять теоретичний і експериментальний характер. Використовувалися методи теорії моделювання, мереж Петрі, системного аналізу. Достовірність основних наукових результатів підтвердилася моделюванням і практичною реалізацією на комп'ютері.

Об'єктом дослідження в роботі є система атестації плавскладу.

Предметом дослідження є методи, моделі та засоби структуризації предметного середовища для формування комп'ютерної бази даних.

Наукова новизна отриманих результатів:

• на основі аналізу професійної діяльності, вимог до системи перепідготовки,  підвищення кваліфікації і сертифікації плавскладу визначена базова сукупність кваліфікаційних ознак і обґрунтована модель даних організаційно-методичної структури предметного середовища у вигляді деревоподібної ієрархічної структури, що є основою для побудови бази даних і знань інтегрованої комп'ютерної системи навчання і контролю знань плавскладу;
• визначена методика структуризації вимог галузевих регламентуючих і учбово-методичних документів, відображених у посадових інструкціях плавскладу, для формування комп'ютерної бази знань, навичок і умінь шляхом послідовної вказівки кваліфікаційних ознак набору необхідних документів із бази знань;
• розроблений ефективний спосіб побудови багаторівневих меню вибору необхідного об'єму знань для інтегрованої системи навчання і контролю знань плавскладу за допомогою додавання списків даних для деяких рівнів ієрархії;       
• розроблена математична модель структури діяльності фахівця, представленого планом дій (ПД), у вигляді інтерпретуючої мережі Петрі. На основі аналізу моделей визначено необхідний набір типових елементів для комп'ютерного представлення будь-якого плану дій у вигляді ієрархічної структури даних, а також вимоги до побудови сценаріїв введення ПД і контролю знань по плануванню дій.

Практичне значення отриманих результатів полягає у наступному:

• методика визначення об'єму і рівня знань плавскладу дозволяє проводити аналіз і структуризацію нормативно-технічної і навчальної документації для підготовки і корекції посадових інструкцій, формувати необхідний об'єм знань у вигляді множини модулів інформації, а також дозволяє визначати важливість і характер навчальної інформації для наступної реалізації у комп'ютерній системі навчання і контролю знань;
• базова сукупність кваліфікаційних ознак є необхідною і достатньою системою рівнів абстракції даних при дослідженні і аналізі предметного середовища, яка пов'язана з перепідготовкою й атестацією плавскладу. Отримана сукупність базових категорій дозволяє визначити структуру бази даних системи навчання і контролю знань плавскладу;
• розроблений спосіб побудови багаторівневих меню дозволяє уникнути безлічі повторень даних і значно скоротити їхній об'єм при створенні бази даних інтегрованої системи навчання і контролю знань плавскладу, що у свою чергу, веде до більш ефективного використання ресурсів комп'ютера;
• розроблені математичні моделі структури і типових елементів діяльності плавскладу на основі інтерпретуючої мережі Петрі, дозволили виконати аналіз повноти, коректності і виконуємості інструкцій з експлуатації обладнання суден і визначити вимоги й обмеження методу побудови планів дій на їхній основі;
• представлення ПД у вигляді типової структури даних забезпечує розробку сценаріїв навчання і контролю знань інструкцій з експлуатації обладнання з можливістю поповнення новими ПД у процесі експлуатації. Ця структура даних також може бути покладена в основу комп'ютерної діалогової оболонки, призначеної для автоматизованого конструювання планів дій галузевими фахівцями.

Реалізація і впровадження результатів роботи. Отримані в дисертаційній роботі результати використані при розробці інтегрованої комп'ютерної системи навчання, контролю знань і сертифікації  плавскладу. Система пройшла дослідну експлуатацію в Одеському морському тренажерному центрі й одержала високу експертну оцінку фахівців. В даний час система використовується при перепідготовці й атестації плавскладу.

Апробація результатів дисертації. Основні результати досліджень, отримані в дисертаційній роботі, доповідалися й одержали позитивну оцінку на наступних конференціях і семінарах:

• науковій конференції Інституту проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є.Пухова НАН України, м. Київ, 2000 р.;
• першій міжнародній науково - технічної конференції “Тренажерна підготовка - 2000”, м. Севастополь, 2000 р.;
• наукових семінарах в Одеській державній морській академії 1999, 2000, 2001 р.;
• науковому семінарі  "Галузеві комп'ютерні системи підготовки персоналу", м. Ялта, 2000 р.

       Публікації. Основні положення і результати дисертаційної роботи опубліковані в трьох статтях у фахових виданнях.

       Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних літературних джерел і п'яти додатків. Дисертація містить 138 сторінок, 17 малюнків, 5 таблиць, 17 сторінок додатків, 7 сторінок списку використаних літературних джерел, що містять 95 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

       У вступі міститься обґрунтування актуальності проведених досліджень, сформульовані мета, задачі і методологія досліджень, зазначені наукова новизна і практичне значення отриманих результатів, що виносяться на захист.

       У першому розділі розглянуто системи підготовки, перепідготовки, атестації і сертифікації плавскладу цивільного флоту. Дослідження методів навчання і використання автоматизованих систем навчання, які проведені у даній області, дозволили виявити недоліки й обґрунтувати необхідність розробки інтегрованої комп'ютерної системи навчання і контролю знань плавскладу. Дослідження результатів робіт, опублікованих по тематиці систем навчання і контролю знань різних фахівців, дозволяє визначити недоліки, що існують при розробці і функціонуванні зазначених систем:

• недостатня інтеграція різних комп'ютерних засобів навчання, у рамках  підприємства або організації, з метою різнобічної атестації і сертифікації рівня підготовки фахівців;
• відсутня методика визначення і формування необхідного об'єму і рівня знань конкретного фахівця плавскладу, яка орієнтована на комп'ютерну реалізацію та забезпечує організацію автоматизованого вибору знань у системі контролю знань;
• відсутні методи структуризації предметного середовища, пов'язаного з професійною діяльністю плавскладу, і, відповідно, не обґрунтована модель даних для побудови бази даних інтегрованої комп'ютерної системи навчання і контролю знань плавскладу;
• при побудові багаторівневих меню бази даних комп'ютерних систем навчання і контролю знань, при збільшенні ступеня розгалуження структури даних, відбувається зниження ефективності машинного представлення даних щодо об'єму пам'яті, часу доступу до даних, а також надійності системи при її адаптації під умови застосування.

Аналіз характеру діяльності плавскладу по керуванню обладнанням судів показав необхідність широкого застосування при навчанні алгоритмічних описів діяльності у вигляді планів дій. Огляд публікацій по даному напрямку виявив наступне:

• відсутнє обґрунтування вибору моделі даних для представлення алгоритмічних описів діяльності для використання в сценаріях комп'ютерного контролю знань на їхній основі;
• не достатньо пророблені методи структуризації даних представлення планів дій для використання в системах комп'ютерного навчання і контролю знань алгоритмічних описів діяльності.

На основі аналізу різноманітних моделей даних зроблений висновок про ефективність використання ієрархічних структур, які природно випливають з регламентуючих документів і є прийнятні з погляду комп'ютерної реалізації.

У розділі зроблені висновки і поставлені задачі на дослідження.

У другому розділі проведено структуризацію предметного середовища професійної діяльності і системи перепідготовки плавскладу. Отримано базову сукупність кваліфікаційних ознак, що покладена в основу структури даних. Аналіз отриманої структури дозволив обґрунтувати і вибрати модель даних у вигляді деревоподібної ієрархічної структури. Модель даних є основою для розробки бази даних інтегрованої системи навчання і контролю знань плавскладу.

Технологія підготовки в системі навчання і контролю знань плавскладу полягає в наступному. Перед тим як приступити безпосередньо до навчання за допомогою комп'ютерних засобів, фахівець, відповідаючи на запити системи, послідовно вказує рівні характеристик предметного середовища, від загального до часткового, для визначення необхідного, конкретно для нього, об'єму знань. На рис.1 приведена структура організації машинного вибору об'єму знань на основі набору характеристик предметного середовища (кваліфікаційних ознак) відповідно до Міжнародної конвенції ПДНВ-98/95.

Кожен рівень містить набір елементів рівня. Необхідно вибрати один елемент із множини доступних. При проходженні рівнів ієрархії система одержує інформацію про фахівця, для формування необхідного для його посади Si об'єму і рівня знань V(Si) шляхом виділення з множини регламентуючих документів тільки тих (з уточненням до розділів), які необхідно знати і уміти використовувати в професійній діяльності фахівцю даної посади відповідно до посадової інструкції. Різним елементам знань ставиться у відповідність засіб навчання і контролю, найбільш ефективний з педагогічної точки зору.

Базова сукупність кваліфікаційних ознак є основою для побудови системи багаторівневого меню бази даних. Кваліфікаційні ознаки є головними рівнями ієрархії системи меню, а елементи даних на кожному рівні можуть бути підпунктами або кінцевими елементами головних пунктів системи меню.

Рис. 1. Структурно – функціональна схема формування вимог до рівня і об'єму знань плавскладу.  ККЗ – курси контролю знань, ПД – плани дій, ДОС – дерева оцінки ситуацій, ТІ – тренажерні ігри

Аналіз способів побудови багаторівневих меню в існуючих системах навчання і контролю знань дозволив зробити наступні висновки. Структура меню в таких системах являє собою упорядковане дерево. Навігація по такій структурі меню, для визначення рівня й об'єму знань, відбувається завжди від кореня до листів дерева. Шлях від початкової вершини дерева до якої-небудь кінцевої вершини являє собою упорядковану вибірку або одне з множини піддерев – записів бази даних. Кількість таких піддерев залежить від кількості рівнів ієрархії і кількості елементів на кожнім рівні ієрархії. Перш ніж перенести дану інформацію в пам'ять комп'ютера, розроблювач проробляє всі можливі варіанти, конструює всі можливі піддерева на папері і тільки після цього заносить отримані результати в пам'ять. Особливість і основний недолік при побудові багаторівневих меню існуючих систем навчання і контролю знань полягає в можливому повторенні на одному рівні різних піддерев однакових даних. Це неприпустимо, тому що веде до ускладнення корекції даних меню. У випадку побудови системи навчання і контролю знань плавскладу такий підхід також веде до значного росту об'єму даних, росту часу доступу до даних і відповідно зниженню швидкодії програмного забезпечення.

Якщо базова сукупність категорій бази даних є множина M = {M1, M2, …, Mn}, де n – кількість рівнів ієрархії системи меню, елемент Mi є також множиною  Mi = {mi1, mi2, …, miki}, де ki – кількість елементів даних на i – му рівні, то максимально можлива кількість листів дерева на рівні n буде дорівнювати k1ґ...ґkn. Навігацію по рівнях ієрархії такої системи меню можливо виразити  таким чином:

,

i = 1,2, …, k1; j = 1,2, …, k2; p = 1,2, …, kn.

У вираженні (1) символ “®” відповідає операції вибору, а символ “=>” - операції переходу на наступний рівень ієрархії. Інтерпретуючи це вираження, необхідно відзначити, що множина елементів на одному рівні ієрархії може бути різною. Дана властивість залежить від обраного елемента на попередньому рівні.

Ефективним рішенням проблеми виключення повторення даних є зведення всіх можливих записів даних на кожнім рівні ієрархії в один загальний список. При навігації за ієрархічною структурою даних на кожному рівні ієрархії система пропонує вибрати елемент даних зі списку доступних елементів. Список доступних елементів рівня ієрархії формується шляхом накладення маски на загальний список даних. Маска визначається умовами, сформованими на попередніх рівнях ієрархії.

Такий підхід буде більш ефективним тільки в тому випадку, якщо список доступних елементів рівня ієрархії буде являти собою список посилань на номери елементів даних із загального списку елементів поточного рівня ієрархії. Тобто замість запису n раз того самого елемента даних, пропонується зробити один запис елемента даних і n-1 раз посилань на цей елемент. Економія відбувається не на структурі даних, відомої фахівцю, а на записі даних у пам'яті комп'ютера. Ефективність запропонованого способу збільшується на більш низьких рівнях структури даних, де множини містять сотні елементів.

Даний підхід є більш ефективним по об'єму пам'яті і швидкодії програмного забезпечення, тому що виключає повторення даних, а також надмірне розгалуження структури багаторівневого меню.

Методика визначення необхідного об'єму і рівня знань призначена для підготовки і використання даних в інтегрованій комп'ютерній системі навчання і контролю знань. Вхідними даними для методики є набір посадових інструкцій, що містять перелік нормативно-технічної й учбово-методичної документації, яка регламентує діяльність фахівців з кожної посади. Вихідними даними методики є об'єм необхідних знань, умінь і навичок по кожній посаді у вигляді посилань на розділи регламентуючих і навчальних документів. Доцільно також використання параметра “важливість” документа для визначення пріоритету при створенні відповідних комп'ютерних засобів навчання і контролю.

Припустимо, що в організації (наприклад, на судні) передбачена робота фахівців з множини посад S. Функціонування фахівців регламентується посадовими інструкціями, що містять документи Ds О D усіх галузевих документів. Усі документи аналізуються і структуруються  таким чином. Кожен документ, що використовується при контролі знань, позначимо Di. Якщо документ використовується частково, то таку модифікацію будемо розглядати як окремий документ. Формування модифікацій документів, що містять вибіркові положення базового документа, відбувається при аналізі необхідного знання того чи іншого документа по конкретній посадовій інструкції. При структуризації документів складається таблиця їхнього розподілу по посадах відповідно до посадових інструкцій (табл.1).

Таблиця 1

Розподіл документів по посадах

Документи  Dio – базові Dik - варіанти        Посади        Ранг важливості документа        

       S1        …        Sj        …        Sn                

D10        k10.1        …        k10.j        …        k10.q        R1        

D11        k11.1        …        k11.j        …        k11.q                

...        ...        …        ...        …        …                

D1m        k1m.1                k1m.j                k1m.q                

               .                    .        .                        

Dno        kno.1        …        kno.j        …        kno.q        Rn        

Dn1        kn1.1        …        kn1.j        …        kn1.q                

…        …        …        …        …        …                

Dnm        knm.1        …        knm.j        …        knm.q                

Коефіцієнт kij може приймати значення 0 чи 1, у залежності від того, які документи повинний знати фахівець, що займає посаду Sj. Якщо фахівець відповідно до посадової інструкції не зобов'язаний знати документ, коефіцієнт приймає значення 0.Якщо множина галузевих документів D складається з посилань на окремі документи d О D, то характеристична функція  ks(d) визначає приналежність даного елемента d до підмножини Ds О D.  Вона приймає,  відповідно до таблиці,  значення 1 для всіх  d О ms  і 0 – у противному випадку.

Таким чином, задача виділення даного об'єму знань полягає у формуванні набору підмножин Dsi О D, де Si О S – множина посад, включених у структуру предметного середовища.

У таблиці множина документів D представлена рядками, а множина посад – стовпцями.

       У стовпці “Ранг важливості документа” приводиться сума ваг для відповідного документа з урахуванням його модифікацій. Ранг важливості визначається тільки для базових документів Dio, але з обліком використовуваних Dim,:

,     ki l.j  О {0,1}

Ранг важливості документів показує, для якої кількості посад даний документ використовується. Він враховується при виборі пріоритету розробки того чи іншого комп'ютерного засобу навчання, тобто при виборі порядку наповнення інтегрованої комп'ютерної системи навчання і контролю знань при її настроюванні на предметне середовище.

Третій розділ присвячений розробці способів представлення планів дій у вигляді структури даних для конструювання комп'ютерних сценаріїв навчання.

Навчання за допомогою алгоритмічних описів діяльності дозволяє оволодіти навичками прийняття рішень, відображеними в планах дій, деревах оцінки ситуацій, картах спостережень. Реалізація комп'ютерного процесу навчання і контролю знань алгоритмічних описів діяльності здійснюється за допомогою відповідних сценаріїв.

Сценарій комп'ютерного контролю знань діяльності, представленого у вигляді плану дій, повинний враховувати можливості технічної бази, тобто комп'ютера, але в той же час головною метою є педагогічні вимоги по пред'явленню інформації і проведенню контролю. Комп'ютерна організація навчального процесу повинна забезпечити зрозумілість пропонуємої інформації і її природність з погляду фахівця, його діалогу з комп'ютером у процесі контролю. Щонайкраще дані вимоги враховуються при "картиночному" представленні плану дій у вигляді графа алгоритмічної структури.

При створенні системи комп'ютерного контролю доцільно дотримувати наступних основних вимог і принципів:

• використання як джерело планів дій галузевих документів, інструкцій з експлуатації обладнання і документів, що регламентують діяльність плавскладу;
• вибір і використання комп'ютерних наочних специфікацій структури  планів дій;
• вибір ефективної моделі даних для комп'ютерної реалізації ПД із погляду відображення у вигляді даних будь-яких моделей діяльності, а також зручності введення ПД і роботи з ним у процесі контролю знань;
• можливість задовольнити педагогічні вимоги по повноті і зрозумілості реалізованого сценарію контролю знання ПД.

Аналіз галузевої документації, що регламентує діяльність плавскладу показав, що  діяльність фахівців можна охопити множиною планів дій для виділених фрагментів діяльності. При використанні комп'ютерного навчання  на вибір і побудову планів дій накладаються певні обмеження, основним з яких є те, що плани дій повинні бути орієнтовані на виконання однією людиною. Дії інших людей у плани дій вводяться у вигляді умов досягнення об'єктом деяких заданих станів, що залежать від їхніх дій.

Звичайно в галузевих документах план дій представляється у вигляді послідовності дій і умов, заданих у текстовому вигляді. Умова визначає, яка чергова дія виконується  в залежності від ситуації, яка виникла. Деякі набори дій (група альтернативних дій) можуть виконуватися в будь-якому порядку, тобто порядок виконання цих дій не регламентований і залежить від фахівця. Зміна порядку виконання групи в даному випадку не є помилкою.

Позначимо елемент множини дій Дi О Д, а елемент множини умов Уj О У, де i О m, j О m, а m - загальне число дій і умов у ПД.

J-ту групу альтернативних дій будемо позначати [Дj1, Дj2, ..., Дjn]. Безумовні переходи між діями або групами дій – стрілкою (наприклад,

Д1 ® [Д2, Д3] ® Д4 ).

Перехід за умовою:          Уi       (так)         ,

  (ні)

де перехід по ”так”, якщо виконана умова Уi, і перехід по ”ні” у випадку його невиконання.

Можливі складні умови переходів, що формуються за допомогою операторів ”І” (збіг виконаних умов) і ”АБО” (хоча б одна з умов виконана).

Таким чином, план дій для навчання і комп'ютерного контролю складається з іменованих наборів текстів дій {Дi}, умов {Уj}, а також з їхнього об'єднання в структуру, що представляє алгоритмічний опис діяльності у вигляді плану дій.

Таким чином, виділено множину дій, умов, груп дій і груп умов по керуванню обладнанням. Ці елементи розрізняються по характеру, структурі і послідовності їхнього виконання. Для забезпечення правильності і коректності побудованих структур планів дій необхідно поставити їм  у відповідність деяку математичну модель. Найбільш прийнятною основою для використання як моделі планів дій, є мережі Петрі.

Відповідно до прийнятої інтерпретації мережі Петрі розроблені типові структури елементів для конструювання планів дій, що мають відповідну інтерпретацію у вигляді мережі Петрі (рис.2).

Елементами планів дій є окремі дії з послідовності дій фахівця, вибір дії за умовою чи станом об'єкта діяльності. Діям у ПД поставимо у відповідність переходи ti, а станам сценарію - позиції pj  мережі Петрі. Окрема дія Дi інтерпретується мережею Петрі у вигляді переходу ti між двома станами. Ланцюжок дій представлений на рис.2,а. Для злиття можливих альтернативних ланцюжків використовується елемент структури, представлений на рис.2,б. Діям за умовою відповідає позиція і кількість переходів, яка дорівнює кількості умов, з функцією вибору У. Функція вибору - це вектор з 1 і 0, причому 1 (єдина у векторі) відповідає виконанню умови для даного переходу.