24 сентября 2021 10:08

Выпуск №2 от 29.05.2021

фото: 123RF/Legion-Media

Класс другой реальности

Использование AR и VR в обучении железнодорожников

Качество подготовки будущих специалистов зависит от образовательных технологий, применяемых в учебных заведениях. Повысить вовлечённость студентов, создать для них безопасную среду для отработки практических навыков помогают иммерсивные образовательные технологии – виртуальная (VR) и дополненная (AR) реальность. В настоящее время VR- и AR-тренажёры активно используются в ОАО «РЖД» и в отраслевых учебных заведениях для обучения и повышения квалификации работников.
Закрытые VR-очками глаза видят гораздо больше, чем может показаться стороннему наблюдателю
Дополненная реальность погружает студента в производственный процесс буквально в собственном классе
Авторы намерены перенести в виртуальную реальность модели трёх серий локомотивов – 2ТЭ10, 4ЭС5К и 3ТЭ25К2м. Надевая VR-очки, работник попадает в кабину, где, например, разгорается пламя
Рынок иммерсивных образовательных технологий в России активно развивается. Уже в ближайшие годы можно ожидать повсеместного применения в обучении VR- и AR-технологий. «Инструменты VR/AR довольно молодые, но уже сегодня ясно, что они могут качественно дополнить образование, сделать его более практико-ориентированным, интересным и доступным», – говорит эксперт образовательной IT-компании Modum Lab Каролина Подплетько.

Так, благодаря использованию VR-оборудования можно «перенестись», например, на производство, чтобы отработать практические навыки в безопасных рабочих условиях и довести выполнение определённых действий до автоматизма. AR-тренажёры добавляют в физический мир симулированную реальность – в реальном пространстве возможно увидеть и детально изучить практически любое программно смоделированное оборудование.

Экономическая эффективность VR-обучения обеспечивается тем, что одну симуляцию могут использовать сотрудники нескольких специальностей. При этом проходить тренировки в разных сценариях пользователи могут сколько угодно раз. «Внедренческие компании пока только работают над методиками оценки эффективности и окупаемости решений на базе AR/VR-технологий. Дело в том, что такие проекты должны накопить хороший опыт и статистику в процессе подготовки и обучения персонала. В любом случае одна из наиболее очевидных выгод – это экономия на командировках», – рассказал представитель одной из таких внедренческих компаний Александр Леус.


Симуляторы для будущих рабочих

В ОАО «РЖД» иммерсивные технологии уже применяются для корпоративного обучения. Так, апробация технологии VR при реализации учебных программ для рабочих профессий в компании началась в 2019 году. Тогда все 15 учебных центров профессиональных квалификаций получили тренажёр-симулятор, созданный на основе VR-технологии, для профессии «дежурный по переезду». VR-модуль разбит на эпизоды, выстроенные в соответствии с требованиями нормативных документов по технологии производства работ и охране труда. Например, работник может оказаться в ситуации, когда на переезде оказался травмированный человек. И здесь ему необходимо предпринять ряд обязательных действий, в частности включить заградительную сигнализацию, сообщить о происшествии по радиосвязи машинистам поездов и по телефону дежурному по станции, вызвать скорую помощь, оказать пострадавшему первую помощь.

На сегодня в учебных центрах имеется необходимое VR-оборудование (компьютеры с программным обеспечением, очки виртуальной реальности, джойстики-манипуляторы) и учебный контент ещё по четырём учебным программам – «Монтёр пути», «Сигналист», «Бригадир пути», «Составитель поездов». «После проведения апробации тренажёров-симуляторов мы планируем провести анализ эффективности данной технологии и определить наиболее рациональные направления их использования в образовательном процессе, только после этого можно будет говорить о разработке VR-контента для других профессий», – уточнил начальник отдела мониторинга и развития инфраструктуры учебных центров ЦПТК Сергей Градобитов.


Техучёба в виртуальном мире

В виртуальных тренировках принимают участие и уже действующие работники ОАО «РЖД». Так, в службе автоматики и телемеханики используется VR-тренажёр для отработки навыков по замене электропривода стрелочного перевода на станции. Он состоит из шлема, наушников, двух джойстиков и персонального компьютера, на котором установлена специальная программа. Оказавшись в виртуальной реальности, обучающийся проходит инструктаж по охране труда и технике безопасности работ по замене электропривода. Затем от дежурного по станции он получает задание на проведение работ и переходит к их выполнению.

В вагонном хозяйстве Центральной дирекции инфраструктуры ОАО «РЖД» есть VR-тренажёр для отработки навыков по измерению остроконечного наката, а в службе эксплуатации и ремонта путевых машин – VR-оборудование, позволяющее произвести обслуживание мотовоза МПТ-4.

Различные учебные VR-модули интегрированы в обучение специалистов службы пути и сооружений. В частности, с помощью цифрового оборудования можно исправить перекосы пути на щебёночном балласте, восстановить целостность рельсовой плети, заменить одиночную железобетонную шпалу на щебне с клеммо-болтовым скреплением.

Сейчас в компании ведётся разработка обучающего VR-комплекса по отработке действий локомотивной бригады в аварийных ситуациях. Проект VRail коллектива авторов из Дальневосточного государственного университета путей сообщения и ДВЖД вошёл в тройку лучших по итогам конкурса ОАО «РЖД» на предоставление грантов молодым учёным в 2020 году (сумма гранта составила 2 млн руб.). Авторы намерены перенести в виртуальную реальность модели трёх серий локомотивов – 2ТЭ10, 4ЭС5К и 3ТЭ25К2м. Надевая VR-очки, работник попадает в кабину, где, например, разгорается пламя. Необходимо отработать весь регламент действий. Работа над проектом закончится в августе 2021 года. Для внедрения пилотного обучающего комплекса VRail потребуется шесть месяцев, на тиражирование по всей сети уйдёт около года.

При поддержке учёных Российского университета транспорта (МИИТ) в ОАО «РЖД» дорабатывается VR-тренажёр для обучения по охране труда электромонтёров контактной сети с использованием цифровых двойников. Он состоит из шлема и контроллеров виртуальной реальности. Применение 3D-технологий позволит реалистично воссоздать выполнение операций на контактной сети, а также обеспечит вовлечённость в процесс обучения работников травмоопасных профессий благодаря высокой реалистичности и интерактивности.

Более 11 лет обучающие продукты с применением технологий VR/AR для железнодорожной отрасли разрабатывает научно-производственный центр «НовАТранс». Как рассказал генеральный директор компании Рафаил Валиев, иммерсивные форматы обучения влияют на образовательные результаты лучше традиционных лекций и семинаров. «У VR- и AR-тренажёров есть конкретная область применения: они отлично помогают в обучении там, где сложно или невозможно организовать учебный процесс вживую. К примеру, у нас есть учебный модуль «Ликвидация пожара в электричках» для работников, обслуживающих электропоезда. Понятно, что помещать человека в ситуацию реального пожара слишком рискованно, но при этом только в условиях, имитирующих реальную опасность, возможно сформировать необходимый опыт. VR-тренажёр позволяет детально и максимально приближенно к реальности смоделировать ситуацию пожара и даёт возможность обучающемуся в безопасных условиях неоднократно отработать и довести до автоматизма алгоритм своих действий», – рассказал он.

Следующим этапом развития AR- и VR-технологий, по мнению Рафаила Валиева, должно стать создание единых виртуальных обучающих пространств, где на одном виртуальном участке смогли бы одновременно учиться представители разных железнодорожных профессий. «То есть в идеале в одном VR-модуле машинист локомотива сможет обучаться управлению поездом, дежурный по станции – управлять стрелками и светофорами, а путейцы и энергетики – отрабатывать устранение различных отказов технических средств. Думаю, именно к созданию такой комплексной учебной среды сейчас необходимо двигаться», – отметил он.


Отраслевые вузы на страже инноваций

Отраслевые вузы и их филиалы активно дополняют классическую учебную программу инновационными форматами обучения. Так, в прошлом году на кафедре «Мехатроника, автоматизация и управление на транспорте» (МАУТ) Самарского государственного университета путей сообщения (СамГУПС) была открыта лаборатория по виртуальной, дополненной реальности и искусственному интеллекту. По словам заведующего кафедрой МАУТ Александра Авсиевича, в лаборатории проводится обучение студентов, магистров и аспирантов по технологиям разработки виртуальной и дополненной реальности. В программу обучения входят написание сценариев, проектирование, разработка 3D-моделей, разработка сцен виртуальной и дополненной реальности, написание логики работы 3D-моделей. Для обучения приглашаются специалисты в данной области для проведения мастер-классов в рамках обучающих семинаров.

Кроме того, в университете есть готовый программный продукт по обучению в виртуальной реальности «Тренажёр по переборке изолирующего стыка железнодорожного пути с применением технологий виртуальной реальности». Сейчас студенты СамГУПСа участвуют в разработке ещё одного тренажёра – помощника электрика. С его помощью в дополненной реальности можно будет увидеть схемы электрощитового оборудования.

В Дальневосточном государственном университете путей сообщения с 2019 года работает лаборатория беспилотных и цифровых технологий. Студенты, используя специальное оборудование (в частности, голографический стол, очки виртуальной и дополненной реальности), могут визуализировать будущие и существующие сооружения, чтобы анализировать проблемные места, проводить необходимые испытания.

В Петербургском государственном университете путей сообщения (ПГУПС) действует отраслевая научно-исследовательская лаборатория «Автоматизация технического обслуживания, диагностики и мониторинга СЖАТ». «Тренажёры позволяют как обучить работам по техническому обслуживанию устройств и систем, так и научить поиску и устранению неисправностей в них. Имеются разработки по работе устройств переездной сигнализации, микропроцессорной централизации, работе машинистов на участках с радиоблокировкой, по обслуживанию релейной техники», – рассказал ректор ПГУПСа Александр Панычев.


Юные железнодорожники осваивают VR

На Детских железных дорогах и в «Кванториумах» работают студии виртуальной реальности. Так, в 2019 году VR-студию в Центре социальной поддержки молодёжи и юношества им. К.С. Заслонова (структурное подразделение Западно-Сибирской железной дороги) открыл генеральный директор – председатель правления ОАО «РЖД» Олег Белозёров. А с июня прошлого года в «Кванториуме» Дальневосточной ДЖД появилось новое направление – «Изучение виртуальной и дополненной реальности».

На Детских магистралях есть и профессиональное тренажёрное оборудование – тренажёр дежурного по переезду. Он включает в себя шлем, два контроллера, датчики и программный комплекс, моделирующий ситуации на путевом переезде. Обучающий модуль содержит 12 ситуаций различной сложности, которые нужно проработать.

Юлия Антич


Справка
Для внедрения пилотного обучающего комплекса VRail потребуется шесть месяцев, на тиражирование по всей сети уйдёт около года