[05-2022] Виртуальная реальность как эффективный инструмент обучения
 

Виртуальная реальность как эффективный инструмент обучения

Э.Г. БОРОДАВИЦИН, ведущий технолог Дирекции тяги — филиала ОАО «РЖД»,
0.0. МУХИН, специалист ООО «ПК"НЭВЗ"»,
В.В. ЗАБОЛОТНЫЙ, ведущий технолог Дорожного конструкторско-технологического бюро Дальневосточной дороги

На сегодняшний день в Российской Федерации на различных уровнях осуществляется процесс цифровизации всевозможных сфер и видов деятельности — от экономики до технико-технологических задач и социальных проектов. Среда виртуальной реальности прочно фиксируется в жизнедеятельности всех типов предприятий и дает возможность на наглядном примере обучать персонал, оттачивать навыки или представлять разнообразные технологические процессы. При этом сфера виртуальной реальности является не только инструментом обучения, но и может позволить без лишних потерь средств и времени провести испытания определенных моделей или объектов, что раньше было абсолютно невозможным инструментом без изготовления и проведения апробации прототипа.


Так, ПАО «Сбербанк» с 2019 г. организовывает корпоративные соревнования с использованием VR-технологий среди подразделений инкассации и службы охраны банка по практической стрельбе. Крупнейший рос-
сийский телекоммуникационный оператор и провайдер цифровых услуг ПАО «МТС» начал тестирование виртуального тренажера по подбору и оценке персонала с использованием VR-технологий. ПАО «Билайн» и компания ООО «Метроком» заключили соглашение о совместной разработке и реализации проектов с применением виртуальной и дополненной реальности на сетях связи 5G.
Одним из перспективных направлений сотрудничества является развитие технологий интернета вещей с использованием наиболее современных решений в области визуализации и обучения. В июне 2019 г. об интересе к VR-рынку заявил и российский технологический гигант — компания «Яндекс». Был осуществлен запуск сервиса на основе возможностей виртуальной реальности. Данный цифровой продукт станет «нишевой» социальной сетью для любителей моды, что позволит распознавать предметы одежды в видеороликах, а также осуществлять виртуальную примерку аксессуаров.
Соответствующие технологии будут применяться в вооруженных силах, при спасательных операциях, в медицине, при мо
делировании дорожного движения и при производстве сложных деталей.

Цифровая трансформация не обошла стороной и одну из крупнейших транспортных компаний мира — ОАО «Российские железные дороги», где взамен классического формата обучения начинают развиваться инструменты обучения с применением виртуальной реальности. Впервые прототип VR-тренажера был представлен руководству и профильным специалистам ОАО «РЖД» на специализированной выставке «ТРАНСЖАТ-2016» в Ростове-на-Дону, где получил самые высокие оценки от профессионалов. Руководство и технические эксперты отметили высокий уровень реальности и достоверности воспроизведенного рабочего сценария и согласились с очевидной практической и экономической целесообразностью подобных обучающих решений. Особенно актуальными данные технологии стали при пандемии коронавирусной инфекции и удаленном характере работы ряда подразделений холдинга.


В целях развития направления цифровизации аспирантами Дальневосточного государственного университета путей сообщения совместно с молодыми специалистами ОАО «РЖД» в рамках выделенного гранта на проведение научных исследований, направленных на создание новой техники и технологий для применения на железнодорожном транспорте, был реализован проект по теме «VRail — обучающий комплекс по действиям локомотивной бригады в аварийных ситуациях» (рис. 1).
Для реализации проекта в программных комплексах САПР Solid Works и Autodesk 3ds Мах было реализовано более 5 тыс. трехмерных моделей деталей и узлов локомотивного оборудования. При выполнении данной работы авторами были соблюдены все габаритные размеры, трехмерные модели выполнены в масштабе 1:1 к реальным объектам. Общий объем данных ЗО-моделей составил более 400 Гб, выполнено моделирование 185 уникальных единиц оборудования (без учета смоделированных запасных частей). Примеры ЗО-моделей спроектированных объектов в Solid Works представлены на рис. 2, в Autodesk 3ds Max — на рис. 3.
Непосредственная разработка обучающего комплекса выполнена на базе игрового движка Unreal Engine 4 для платформы MicrosoftWindows 10. Движок Unreal Engine 4 позволяет реализовать логику обучающего комплекса посредством применения традиционного языка программирования C++, а также визуального программирования Blueprints. В качестве примера на рис. 4 представлена детализированная модель кабины электровоза ЗЭС5К «Ермак», которая была интегрирована в среду Unreal Engine 4.
При помощи визуального программирования Blueprints в Unreal Engine 4 реализована логика поднятия и бросания предметов, всплывающих подсказок для пользователя, открытия дверей. Также реализована логи
ка локализации и ликвидации возгорания оборудования локомотива, согласно которой визуальный эффект огня может распространяться по локомотиву в пределах заданной зоны, а при помощи огнетушителя возможно осуществить его ликвидацию. На рис. 5 представлено окно Blueprints в Unreal Engine 4 с заданной схемой активации кнопки «Пуск» блока БКУИ-Н системы пожарной автоматики СПСТ Эл4-04. В соответствии с заданной схемой пользователь в реальном времени видит полную имитацию действий в зависимости от его выбора (рис. 6,7).



Аварии и чрезвычайные ситуации крайне сложно смоделировать в реальной жизни. Ни одна организация не сможет позволить себе реальную имитацию взрывов, крушений или пожаров на транспорте и в зданиях для проведения учений, тогда как VR-тренажеры позволяют осуществить все вышеперечисленное. Децентрализованное обучение в такой крупной компании, как ОАО «РЖД», не дает положительных результатов, так как каждый регион имеет свои приемы и методы обучения, некоторые из которых являются непонятными и сложными к восприятию, тогда как VR-тренажеры или другие средства виртуального пространства дают возможность зрительно и на
практике воспринять и испытать все возможные ситуации, что оказывается на 60 — 70 % эффективнее, так как столько информации человек получает с помощью зрения. С учетом возможности практических упражнений данный показатель увеличивается еще больше. Применение виртуальной реальности позволит снизить нагрузку на обучающий персонал эксплуатационных и сервисных локомотивных депо, обучать работников приемам выполнения работ в условиях повышенной опасности без риска для их жизни и здоровья, а также в дальнейшем позволит воссоздать в виртуальной реальности любую нештатную ситуацию и варианты выхода из нее.