李一鸣+黄梅蓉

摘 要 本文介绍了“三维多媒体造船施工技术培训、考核平台”的开发与应用，填补了行业使用虚拟现实仿真技术在造船工艺和操作技能培训中应用的空白，与传统的实训教学相比，大幅度提高培训效率、极大地节约了培训成本。

关键词 虚拟仿真 实训教学 “三维多媒体造船施工技术培训、考核平台”

一、背景分析

近年来，虚拟现实仿真技术在我国船舶制造行业中迅猛发展，主要应用于检验船舶设计合理性、展示船舶产品、模拟装配仿真这三方面。

随着虚拟现实仿真技术的不断发展，如今已有个别船院、航空院校成功地将此技术应用于对海员、飞行员的技术培训以及考核。以飞行员为例，平均成熟周期可缩短70%以上，培训成本降低60%以上。然而到目前为止，船舶制造行业中这方面的应用仍旧是一个空白，与国外先进水平相比尚存在一定差距。

二、设计原则与创新点

借助于三维虚拟技术，构建出一个与实际施工现场相似的虚拟环境，对船体在分段建造、分段总组阶段的装配工艺流程进行模拟重现，通过人机交互、装配演示等功能实现船体三维体验式培训和考核。

（一）设计原则

第一，树立虚实结合的实训教学理念，节约教学成本，具有高效性。虚拟现实仿真技术在教学中的运用，开辟了实训教学的一條新思路。该系统真实模拟了船舶建造装配的工艺流程和操作要点，提供与实际施工现场高度相一致的虚拟环境，严格遵守生产工艺流程、规范的提示和限制功能，使用与实际生产数据完全一致的模型数据，再现了真实的船舶装配生产过程。利用该系统培训，从而使学员无须身处现场，就能得到与现场培训相同的效果，减少实物教学中的许多重复性工作，缩短学生完成各项工作任务的时间。同时，针对学习过程中存在的问题还可以进行反复的操作训练，也不用考虑场地、设备的损耗和材料、能源消耗，与传统的实训教学相比，极大地节约了培训成本，提高了学习效率。

第二，知识性与趣味性相结合，激发学生学习兴趣。利用虚拟现实仿真技术并严格按照船舶建造的工艺流程再现了船舶建造过程，将抽象问题具体化、复杂工艺简单化，帮助学生理解、掌握和形成熟料的操作技能。利用该系统教学，可以调动学生学习的积极性和主动性，既可以对某个船型船体装配连续实训，也可以对单个船体装配分段重复进行实训，“因材施教”，启发学生思维，激发学习兴趣，充分体现个性化学习，达到事半功倍的效果。

（二）技术创新点

第一，采用数据动态加载技术、人机交互技术、生产工艺流程控制技术、记录评分技术、数据接口等众多关键性技术，可直接采用SPD生产设计数据作为培训模型，做到了与SPD软件的良好衔接。

第二，采用真实的生产建造模型数据，使电脑所模拟出的船体部件、管系、电缆、设备等物体与现实环境中的物体完全一致。

第三，平台采用方便快捷的键盘鼠标组合操作，避免去输入命令、记忆命令的过程，方便学员入门。

第四，运用虚拟现实仿真技术所拥有的沉浸感、交互性、逼真性等特点，提供一个身临其境的伪真实环境。

第五，根据所制定的考核评分规则，系统自动对考试时的操作进行评分。

第六，根据考试、培训所指定的考核培训内容，系统自动识别、加载所需模型数据。

三、培训运用——以“三维多媒体造船施工技术培训、考核平台”为例

“三维多媒体造船施工技术培训、考核平台”不仅可以用于对新进大学生岗位需求的培训，也可用于公司推广某项新工艺、新技术时，对在岗员工的培训任务。同时，对工艺设计人员来说，该平台也是一种检验工艺合理性的理想手段。对于具体生产一线工人而言，更可以在实际生产操作前，利用该平台加深其对工艺要求的理解，极大限度规避一些潜在风险。

（一）培训实施

“三维多媒体造船施工技术培训、考核平台” 2012年10月通过专家论证审核，教育培训中心于2013年起运用该平台开始实施分层培训。（见表1）

（二）培训效果

第一，在船体装配技能等级培训中运用该系统，一是减少了教师授课工作量的50%左右，即840课时；二是减少了实际操作技能训练过程中钢板、管材、能源等材料消耗，平均每个学员可节约材料费1500元，共节约215万元左右；三是由于采用该系统教学，极大地缓解企业员工培训中的“工学”矛盾，拓展了员工的学习时间和空间。

实施前后对比表（见表2）：

第二，利用该平台教学，真实地再现船体装配生产过程，融“教、学、做”为一体，使学生在虚拟现实仿真环境中，身临其境地去完成各项任务，尤其是对于具体生产一线工人而言，更可以在实际生产操作前，利用该系统加深其对工艺要求的理解，而不用担心各种对人体有害的环境因素和因操作失误而带来的各种危险，消除学生的思想顾虑和心理负担，减少误操作的概率，极大限度规避一些潜在风险。

四、结语

虚拟现实仿真技术的运用，优化了实训教学的环境，促进了实训教学理念的能更新。“三维多媒体造船施工技术培训、考核平台”的开发与运用不仅填补了船舶行业使用虚拟现实仿真技术在造船工艺和操作技能培训中应用的空白，而且完善了公司技能培训体系和培训手段，对员工技能素质的提高和提升产品质量及缩短造船周期起到积极的促进作用。我们今后打算将船舶钳工、船舶电工陆续进行设计和开发，同时将三维虚拟仿真教学与企业内部OA网进行链接，实现在线教育，让学员利用空余时间进行自主学习，快乐学习。

（作者单位为上海东华教育投资管理有限公司）

参考文献

[1] 王金岗.虚拟现实技术在高职实践教学中的应用研究[J].

[2] 王金岗，林磊.工学结合模式下虚拟仿真教学系统设计[J].