VR技術(shù)在車務(wù)站段職教工作中的應(yīng)用探討

鮑現(xiàn)凱

【摘 要】簡要分析了目前車務(wù)站段職教工作中存在的不足，并對傳統(tǒng)培訓(xùn)方式和VR技術(shù)培訓(xùn)進(jìn)行了對比，從對比結(jié)果上看，VR技術(shù)培訓(xùn)從成本、自主性和安全性方面都有著較大的優(yōu)勢。根據(jù)車務(wù)站段工作特點(diǎn)對VR技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)以及對應(yīng)用系統(tǒng)框架進(jìn)行了設(shè)想，為車務(wù)站段更好地利用VR技術(shù)輔助職教工作提供一種思路，用以解決目前車務(wù)職教工作中出現(xiàn)的短板。

【關(guān)鍵詞】車務(wù)站段;職工教育;虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

中圖分類號： F532;F272.92 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）20-0236-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.20.110

近些年來，鐵路事業(yè)發(fā)展迅猛，新設(shè)備、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，一線崗位新老職工更替頻繁，給車站職工教育工作帶來很大壓力。虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡稱VR）技術(shù)作為一種集人機(jī)交互、傳感、人工智能等領(lǐng)域的新興綜合集成技術(shù)，目前被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。但是在鐵路企業(yè)，VR技術(shù)的應(yīng)用并不普遍。前幾年有人提出過在鐵路運(yùn)輸企業(yè)培訓(xùn)作業(yè)中引入VR技術(shù)[1]，但是并未對引用VR技術(shù)如何適應(yīng)具體培訓(xùn)工作進(jìn)行深入探討。南京車輛段嘗試將VR技術(shù)在職教工作中進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用[2]，但是存在適用性差、涉及內(nèi)容不全面等缺點(diǎn)。所以，對VR技術(shù)引入到車務(wù)站段職教工作進(jìn)行較為全面的探討，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 目前車務(wù)站段職教工作中存在的不足

1.1 新職人員培訓(xùn)

新職人員是鐵路運(yùn)輸企業(yè)的主力軍，但是由于剛?cè)肼啡藛T能力素質(zhì)參差不齊，對鐵路運(yùn)輸行業(yè)的相關(guān)知識缺乏，在一定程度上影響了企業(yè)發(fā)展，目前，新職人員的培訓(xùn)工作是鐵路運(yùn)輸企業(yè)職工培訓(xùn)的重要任務(wù)。新職人員入路第一步需在站段機(jī)關(guān)進(jìn)行勞動安全、專業(yè)理論、實(shí)作技能等多項(xiàng)培訓(xùn)。在諸多培訓(xùn)中相關(guān)理論知識尚可通過傳統(tǒng)教學(xué)方式完成，涉及到實(shí)作技能目前仍缺乏有效的培訓(xùn)方式。站段科室無法提供較為全面的作業(yè)用品實(shí)物展示。由于新職人員人數(shù)較多，勞動安全意識薄弱，沿線站點(diǎn)分散，如果通過現(xiàn)場觀摩、操作演練方式，人身安全和培訓(xùn)效率又得不到保障。另一方面站段聘請的教師一般是由兼職專業(yè)技術(shù)人員擔(dān)任，兼職教師日常工作繁重，無法抽出較長時(shí)間對新職人員進(jìn)行培訓(xùn)。不同工種需聘請多位專業(yè)技術(shù)人員，進(jìn)行不同時(shí)間段的課程安排，培訓(xùn)效率大大降低。在班組跟班培訓(xùn)中，受到現(xiàn)場工人師傅作業(yè)水平限制，新職人員也無法學(xué)習(xí)到標(biāo)準(zhǔn)的操作和作業(yè)流程。

1.2 實(shí)作技能考核

為滿足職工日常技能訓(xùn)練和考核需求各站（車間）均設(shè)置了實(shí)訓(xùn)室，但受到場地和資金限制，實(shí)訓(xùn)設(shè)備多以配備簡單的接發(fā)列車用品和計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖模擬系統(tǒng)為主，無法照顧到各工種各崗位，同時(shí)實(shí)訓(xùn)效果也大打折扣。在站段舉行的技能比武、崗位星級評比等一系列促進(jìn)職工學(xué)技練功、遵章守紀(jì)的活動中均需強(qiáng)調(diào)對職工實(shí)作技能進(jìn)行考評。但是以目前車務(wù)站段的實(shí)際情況無法對各工種實(shí)作技能進(jìn)行考核，多以“實(shí)作理論化”完成。即使部分工種進(jìn)行模擬演練也是將作業(yè)過程進(jìn)行簡化，存在關(guān)鍵操作進(jìn)行口頭復(fù)述的情況。如在模擬非正常情況下的接發(fā)列車應(yīng)急處置的演練中，只能通過口述現(xiàn)場狀況進(jìn)行想象模擬，口述處置步驟。這種形式的演練仍未脫離“實(shí)作理論化”的理念，違背了實(shí)作演練的初衷，同時(shí)還存在演練過程死板缺乏靈活性，參與人員走過場，演練效果不夠深刻。

2 車務(wù)站段傳統(tǒng)培訓(xùn)與VR設(shè)備輔助培訓(xùn)的優(yōu)劣對比

在傳統(tǒng)方式培訓(xùn)以培訓(xùn)室為中心，通過教員對學(xué)習(xí)過程進(jìn)行管理和引導(dǎo)。主要依賴于教材、教具，且內(nèi)容大多局限于靜態(tài)文本[3]。VR輔助設(shè)備是通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）以現(xiàn)實(shí)世界為依據(jù)創(chuàng)建出虛擬場景，學(xué)員通過輔助設(shè)備可以在虛擬場景中進(jìn)行學(xué)習(xí)。它是一種多源信息融合的、交互式的三維動態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真，使用戶沉浸到該環(huán)境中。傳統(tǒng)培訓(xùn)與利用VR設(shè)備輔助培訓(xùn)無論從形式上還是效果上都有很大的區(qū)別。

從成本上看，傳統(tǒng)培訓(xùn)所需要的教學(xué)材料多以紙質(zhì)教材和多媒體設(shè)備為主，并輔以簡易教具，成本低廉。在車務(wù)系統(tǒng)中由于工種較多，工種間知識通用性不強(qiáng)，面對不同工種培訓(xùn)需要大量具有較為豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)和較高理論知識的教員，人工成本較高。VR輔助設(shè)備由于需要建模，制作周期較長，開發(fā)技術(shù)專業(yè)性強(qiáng)，對硬件設(shè)備要求也較高，所以前期投入成本較大。雖然VR設(shè)備前期一次性投入成本大，但是對于鐵路企業(yè)，職工培訓(xùn)量大且持續(xù)，VR輔助設(shè)備在后期的使用維護(hù)和內(nèi)容升級方面與傳統(tǒng)培訓(xùn)方式相比有較大的優(yōu)勢。

從自主性上看，傳統(tǒng)培訓(xùn)受到教員教學(xué)水平和教學(xué)條件限制，教學(xué)過程中使學(xué)員感覺到枯燥乏味，影響到學(xué)員學(xué)習(xí)的自主性，教學(xué)效果大打折扣。利用VR輔助設(shè)備培訓(xùn)是以模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境為平臺進(jìn)行操作性培訓(xùn)，具有雙向互動性和趣味性[4]。更能激發(fā)學(xué)員主動參與的熱情。

從安全性上看，傳統(tǒng)方式的培訓(xùn)除了需要在培訓(xùn)室進(jìn)行理論講解外，還需要到現(xiàn)場進(jìn)行認(rèn)知和操作培訓(xùn)，由于鐵路站場環(huán)境復(fù)雜，車輛往來頻繁，帶領(lǐng)學(xué)員尤其是新入路的大學(xué)生進(jìn)出站場，稍有不慎，可能會造成人身傷害事故。同樣在一些作業(yè)如車輛摘掛、防溜器具使用和撤除等具有一定的危險(xiǎn)性，現(xiàn)場授課的方式不能完全保障人員的安全。而利用VR輔助設(shè)備進(jìn)行培訓(xùn)可以從根本上規(guī)避事故隱患，可以不受場地和時(shí)間的限制，進(jìn)行反復(fù)操作培訓(xùn)，直至學(xué)員熟練掌握。

3 VR技術(shù)在車務(wù)站段職教工作中應(yīng)用設(shè)計(jì)

3.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)

目前所有開發(fā)出的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)都具備以下五個(gè)核心部分：虛擬世界、VR系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件、輸入輸出設(shè)備[5]，如圖1。這四個(gè)基本結(jié)構(gòu)構(gòu)建了交互的虛擬現(xiàn)實(shí)世界。計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件的開發(fā)是整個(gè)VR技術(shù)的基礎(chǔ)，不同應(yīng)用場景會對應(yīng)用軟件進(jìn)行細(xì)化和完善，比如在車務(wù)站段中需要將考核評分機(jī)制考慮進(jìn)去;應(yīng)用軟件決定了虛擬世界具體樣子，同時(shí)虛擬世界的運(yùn)作也是要依靠應(yīng)用軟件進(jìn)行分析處理;輸入設(shè)備一般是用于使用者參與虛擬空間的工具，如鼠標(biāo)、追蹤器等;輸出設(shè)備則是用來向使用者和觀測者呈現(xiàn)實(shí)體視圖，如頭戴顯示器、屏幕等。

3.2 VR系統(tǒng)應(yīng)用框架構(gòu)想

針對車務(wù)站段工作特點(diǎn)以及職教工作中存在的問題，對VR技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。VR設(shè)備應(yīng)包含教育培訓(xùn)和技能考核兩大模塊。教育培訓(xùn)模塊主要分為安全教育和技能培訓(xùn)兩個(gè)子模塊。安全教育細(xì)分為電氣化安全、消防安全、行車安全等多個(gè)項(xiàng)目，技能培訓(xùn)又細(xì)分為各工種操作規(guī)范和工作流程培訓(xùn)、各站場及工作崗位介紹展示等。技能考核模塊包含了車務(wù)主要工種不具備現(xiàn)場操作的作業(yè)場景，如調(diào)車作業(yè)中的觀速觀距、接發(fā)列車中出現(xiàn)的非正常情況處置等，以及需要使用到消耗器材的場景，如消防練兵。VR系統(tǒng)中的評分機(jī)制可采用系統(tǒng)判定和人為主觀評價(jià)相結(jié)合的方式。系統(tǒng)判定是指將VR設(shè)備中導(dǎo)入判定程序，對客觀評分點(diǎn)進(jìn)行判定;主觀評價(jià)是指將VR設(shè)備中測試者參與的場景和動作通過可視設(shè)備呈現(xiàn)出來，由考官進(jìn)行對主觀項(xiàng)目進(jìn)行打分。這樣可以提高在技能考核過程中的評分效率，也能極大的保障考核成績的公平公正。

4 結(jié)束語

在車務(wù)站段推廣VR技術(shù)有助于創(chuàng)建作業(yè)流程化、標(biāo)準(zhǔn)化的考核系統(tǒng)，把傳統(tǒng)的實(shí)作考核融入到培訓(xùn)系統(tǒng)中來，在虛擬環(huán)境中進(jìn)行考核，能夠大大激發(fā)職工主動參與培訓(xùn)考評的積極性，減少車站職教工作對人員技能素養(yǎng)的依賴，提高培訓(xùn)工作的效率。目前VR設(shè)備朝著便捷化，輕型化發(fā)展，不需要單獨(dú)的儲存空間，有助于降低車務(wù)站段實(shí)訓(xùn)室建設(shè)成本，也能給日常管理工作帶來極大的便捷。

【參考文獻(xiàn)】

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