創新培訓模式，提高培訓實效

李一鳴+黃梅蓉

摘 要 本文介紹了“三維多媒體造船施工技術培訓、考核平臺”的開發與應用，填補了行業使用虛擬現實仿真技術在造船工藝和操作技能培訓中應用的空白，與傳統的實訓教學相比，大幅度提高培訓效率、極大地節約了培訓成本。

關鍵詞 虛擬仿真 實訓教學 “三維多媒體造船施工技術培訓、考核平臺”

一、背景分析

近年來，虛擬現實仿真技術在我國船舶制造行業中迅猛發展，主要應用于檢驗船舶設計合理性、展示船舶產品、模擬裝配仿真這三方面。

隨著虛擬現實仿真技術的不斷發展，如今已有個別船院、航空院校成功地將此技術應用于對海員、飛行員的技術培訓以及考核。以飛行員為例，平均成熟周期可縮短70%以上，培訓成本降低60%以上。然而到目前為止，船舶制造行業中這方面的應用仍舊是一個空白，與國外先進水平相比尚存在一定差距。

二、設計原則與創新點

借助于三維虛擬技術，構建出一個與實際施工現場相似的虛擬環境，對船體在分段建造、分段總組階段的裝配工藝流程進行模擬重現，通過人機交互、裝配演示等功能實現船體三維體驗式培訓和考核。

（一）設計原則

第一，樹立虛實結合的實訓教學理念，節約教學成本，具有高效性。虛擬現實仿真技術在教學中的運用，開辟了實訓教學的一條新思路。該系統真實模擬了船舶建造裝配的工藝流程和操作要點，提供與實際施工現場高度相一致的虛擬環境，嚴格遵守生產工藝流程、規范的提示和限制功能，使用與實際生產數據完全一致的模型數據，再現了真實的船舶裝配生產過程。利用該系統培訓，從而使學員無須身處現場，就能得到與現場培訓相同的效果，減少實物教學中的許多重復性工作，縮短學生完成各項工作任務的時間。同時，針對學習過程中存在的問題還可以進行反復的操作訓練，也不用考慮場地、設備的損耗和材料、能源消耗，與傳統的實訓教學相比，極大地節約了培訓成本，提高了學習效率。

第二，知識性與趣味性相結合，激發學生學習興趣。利用虛擬現實仿真技術并嚴格按照船舶建造的工藝流程再現了船舶建造過程，將抽象問題具體化、復雜工藝簡單化，幫助學生理解、掌握和形成熟料的操作技能。利用該系統教學，可以調動學生學習的積極性和主動性，既可以對某個船型船體裝配連續實訓，也可以對單個船體裝配分段重復進行實訓，“因材施教”，啟發學生思維，激發學習興趣，充分體現個性化學習，達到事半功倍的效果。

（二）技術創新點

第一，采用數據動態加載技術、人機交互技術、生產工藝流程控制技術、記錄評分技術、數據接口等眾多關鍵性技術，可直接采用SPD生產設計數據作為培訓模型，做到了與SPD軟件的良好銜接。

第二，采用真實的生產建造模型數據，使電腦所模擬出的船體部件、管系、電纜、設備等物體與現實環境中的物體完全一致。

第三，平臺采用方便快捷的鍵盤鼠標組合操作，避免去輸入命令、記憶命令的過程，方便學員入門。

第四，運用虛擬現實仿真技術所擁有的沉浸感、交互性、逼真性等特點，提供一個身臨其境的偽真實環境。

第五，根據所制定的考核評分規則，系統自動對考試時的操作進行評分。

第六，根據考試、培訓所指定的考核培訓內容，系統自動識別、加載所需模型數據。

三、培訓運用——以“三維多媒體造船施工技術培訓、考核平臺”為例

“三維多媒體造船施工技術培訓、考核平臺”不僅可以用于對新進大學生崗位需求的培訓，也可用于公司推廣某項新工藝、新技術時，對在崗員工的培訓任務。同時，對工藝設計人員來說，該平臺也是一種檢驗工藝合理性的理想手段。對于具體生產一線工人而言，更可以在實際生產操作前，利用該平臺加深其對工藝要求的理解，極大限度規避一些潛在風險。

（一）培訓實施

“三維多媒體造船施工技術培訓、考核平臺” 2012年10月通過專家論證審核，教育培訓中心于2013年起運用該平臺開始實施分層培訓。（見表1）

（二）培訓效果

第一，在船體裝配技能等級培訓中運用該系統，一是減少了教師授課工作量的50%左右，即840課時；二是減少了實際操作技能訓練過程中鋼板、管材、能源等材料消耗，平均每個學員可節約材料費1500元，共節約215萬元左右；三是由于采用該系統教學，極大地緩解企業員工培訓中的“工學”矛盾，拓展了員工的學習時間和空間。

實施前后對比表（見表2）：

第二，利用該平臺教學，真實地再現船體裝配生產過程，融“教、學、做”為一體，使學生在虛擬現實仿真環境中，身臨其境地去完成各項任務，尤其是對于具體生產一線工人而言，更可以在實際生產操作前，利用該系統加深其對工藝要求的理解，而不用擔心各種對人體有害的環境因素和因操作失誤而帶來的各種危險，消除學生的思想顧慮和心理負擔，減少誤操作的概率，極大限度規避一些潛在風險。

四、結語

虛擬現實仿真技術的運用，優化了實訓教學的環境，促進了實訓教學理念的能更新?！叭S多媒體造船施工技術培訓、考核平臺”的開發與運用不僅填補了船舶行業使用虛擬現實仿真技術在造船工藝和操作技能培訓中應用的空白，而且完善了公司技能培訓體系和培訓手段，對員工技能素質的提高和提升產品質量及縮短造船周期起到積極的促進作用。我們今后打算將船舶鉗工、船舶電工陸續進行設計和開發，同時將三維虛擬仿真教學與企業內部OA網進行鏈接，實現在線教育，讓學員利用空余時間進行自主學習，快樂學習。

（作者單位為上海東華教育投資管理有限公司）

參考文獻

[1] 王金崗.虛擬現實技術在高職實踐教學中的應用研究[J].

[2] 王金崗，林磊.工學結合模式下虛擬仿真教學系統設計[J].