[08-2022] Обучение в виртуальной реальности
 

Обучение в виртуальной реальности

БОЧКАРЁВ Сергей Владимирович,
ООО «Синтез-АТ», технический директор, канд. техн, наук, Санкт-Петербург, Россия

ФЕДОРОВ Алексей Александрович,
ООО «Синтез-АТ», технолог, Санкт-Петербург, Россия

БОЧКАРЁВА Анастасия Александровна,
ООО «Проектные системы», инженер, Санкт-Петербург, Россия


Ключевые слова: виртуальная реальность, цифровой двойник, техническая учеба
Аннотация. Рассмотрено применение технологии виртуальной реальности в обучении эксплуатационного персонала в ОАО «РЖД». Эти технологии облегчают и упрощают совместную работу людей вне зависимости от местоположения. В статье рассказывается о VR-тренажере. Он обеспечивает пользователю погружение в виртуальную реальность, где подвижное изображение формирует у пользователей ощущения, схожие с теми, что они получают в ходе реального перемещения.

В настоящее время в линейных предприятиях ОАО «РЖД» для повышения и поддержания уровня компетенций эксплуатационного персонала существуют кабинеты технического учебы, оснащенные макетами устройств. Здесь эксплуатационный персонал может отработать практические навыки без привязки к реальным условиям проведения работ по техническому обслуживанию и без учета нештатных ситуаций. Недостатком существующей системы обучения является также привязка к кабинету технической учебы в дистанциях, что приводит к дополнительным временным затратам на дорогу. Отсутствие гибкости в этом вопросе исключает возможность для работников получать образование в подходящее время и в удобном месте.
Для повышения мотивации персонала к совершенствованию уров
ня специальных профессиональных знаний и навыков, освоению ими новых технологий и приемов выполнения работ необходимо модернизировать форму проведения технической учебы. В этом поможет использование VR-тренажеров на базе цифрового двойника инфраструктуры ОАО «РЖД».

Виртуальная реальность - это трехмерная виртуальная среда, предоставляющая возможность взаимодействовать с находящимися в ней объектами посредством технических средств.
Отличительной особенностью обучения при помощи виртуальной реальности является несопоставимый с классическим вариантом образования уровень вовлеченности и захвата внимания в процессе обучения [1]. Этот эффект достигается за счет использования специального шлема и контроллеров, одновременно задействующих четыре из шести видов ощущений: слуховые, зрительные, тактильные и кинестетические.
Технологии виртуальной реальности позволяют отрабатывать алгоритмы поведения персонала в нештатных ситуациях. Получение такого рода опыта является одним из главных преимуществ VR-обучения в связи с отсутствием альтернативных инструментов.
Концепция обучения на базе технологии виртуальной реальности заключается в следующем. Сначала готовится сценарий обучения пользователя. Подготовка сценария обучения заключается в преобразовании технологических карт в детализированные алгоритмы действий обучаемого в соответствии с ролью и привязкой к охране труда.
Затем формируется виртуальная инфраструктура места проведения обучения. В рамках развития и тиражирования технологии цифрового двойника ОАО «РЖД» [2] виртуальная инфраструктура места проведения обучения будет базироваться на цифровых моделях физических активов.


После этого происходит формирование аудио-, видео- и тактильных подсказок, а также моделирование нештатных ситуаций в процессе выполнения технологического процесса.
Реализация концепции обучения на базе технологии виртуальной реальности позволяет погружать обучающегося в виртуальную среду без возможности переключения фокуса внимания на внешние факторы и сопровождать его по сценарию технологического процесса.
Основной целью разработки и применения VR-тренажеров является повышение квалификации и уровня знаний эксплуатационного персонала. Для пилотирования технологии виртуальной реальности по согласованию с Трансэнерго - филиалом ОАО «РЖД» была выбрана карта технологического процесса Na 349/21 «Вертикальные струны и струновые зажимы контактной подвески. Замена». Сбор исходных данных для разработки VR-тренажера осуществлялся на полигоне Санкт-Петербург-Балтийской дистанции электроснабжения (в районе контактной сети станции Веймарн).
В рамках подготовки сценария обучения на полигоне были рассмотрены следующие операции [3]: подача ответственным руководителем работ заявки на производство работ;
получение наряда-допуска на производство работ и инструктажа от лица, его выдающего;
ознакомление бригады с картой технологического процесса;
подготовка монтажных приспособлений, инструмента, материалов и проверка их комплектности, исправности и сроков годности/ испытания;
следование к месту работы;
уведомление энергодиспетчера
о начале работ по карте технологического процесса;
подготовка рабочего места исполнителя работ;
соблюдение требований охраны труда при производстве работ по карте технологического процесса;
выполнение работ по карте технологического процесса;
завершение работ.
Для формирования виртуальной инфраструктуры места проведения обучения использовались цифровые модели физических активов из цифрового двойника ОАО «РЖД».
При прохождении обучения в VR-тренажере основными триггерами (провоцирующими факторами), влияющими на усвоение материала, соблюдение охраны труда и правильность выполнения карты технологического процесса являются подсказки. Они могут быть голосовыми (например, озвучивание инструктажей), визуальными (подсвечивание объектов с целью захвата внимания), текстовыми (дополнение к визуальным или голосовым подсказкам), тактильными (вибрации джойстиков при совершении операций). С помощью подсказок расставляются акценты на наиболее значимых моментах, а совокупность их применения влияет на качество проведения обучения.


При возникновении нештатных ситуаций в процессе выполнения карты технологического процесса возникает риск нарушения правил по охране труда и последовательности действий при выполнении работ по техническому обслуживанию эксплуатационным персоналом, что может привести к производственному травматизму или нарушению безопасности и бесперебойности движения поездов.
Для отработки алгоритма действий эксплуатационного персонала в нештатных ситуациях в VR-тренажере рассматриваются следующие наиболее распространенные события: движение поезда по пути, на котором выполняются работы, нарушение связи с сигналистами и др.
К основному оборудованию, которое требуется пользователю для взаимодействия с виртуальным миром, а также перехода из одной локации в другую со сменой задач, местом действия, окружающей среды и рабочих инструментов относятся шлем виртуальной реальности; контроллеры; базовые станции; беспроводной адаптер для шлема виртуальной реальности; системный блок; монитор; клавиатура; компьютерная мышь и сетевой фильтр.
К основным преимуществам обучения эксплуатационного персонала с использованием VR-тре-нажеров на базе цифрового двойника инфраструктуры ОАО «РЖД» можно отнести:
гибкость, которая позволяет работникам получать образование в удобном месте, где есть доступ к сети передачи данных (СПД) ОАО «РЖД»;
дальнодействие, благодаря чему можно обучаться на расстоянии независимо от места работы;
экономичность за счет сокра
щения расходов на дальние поездки к месту занятий;
адаптивность, то есть молодые специалисты вузов по целевому направлению приобретают навыки обслуживания устройств и систем, эксплуатируемых на их (будущем) месте работы;
предоставление образовательного материала за счет формирования и актуализации базы знаний и увязки с обучающими системами;
проведение практических занятий;
контроль получения знаний за счет выполнения теоретических и практических заданий;
моделирование работы инфраструктуры и оценка влияния изменений на его работу.

СПИСОК источников

1. Уваров А.Ю. Технологии виртуальной реальности в образовании // Наука и школа. 2018. №4. С. 108-117.
2. Преимущества технологии цифрового двойника инфраструктуры / С.С. Юханов, Д.В. Зуев, С.В. Бочкарёв, А.А. Федоров И Автоматика, связь, информатика. 2021. № 4. С. 18-21.
3. Карта технологического процесса : № 349/21 : Вертикальные струны и струновые зажимы контактной подвески. Замена : распоряжение Трансэнерго от 30 июля 2021 года NT9-106/p.