Алексей Данилов, руководитель VR-направления компании Geckotouch
Когда мы говорим о виртуальной реальности в образовании, чаще всего вспоминается конус обучения Эдгара Дейла: чтобы запомнить надолго, нужно не слушать и не смотреть, а делать самому. VR дает нам эту практику без риска травм, поломок и дорогостоящих расходников. Это правда, но для инженерной подготовки этого недостаточно. Инженер — это не тот, кто умеет нажимать кнопки в нужной последовательности. Это тот, кто понимает, почему происходит тот или иной процесс, и может предвидеть последствия своих решений. И здесь VR открывает совершенно иные горизонты.
Главный барьер для студентов технических специальностей — абстракция. Начертательная геометрия, эпюры моментов, траектории потоков жидкостей — все это остается «сухой» математикой, пока не превратится в объемный, осязаемый образ. VR позволяет буквально войти внутрь механизма, обойти его со всех сторон, увидеть, как распределяется напряжение в узле при изменении нагрузки или как вихревой поток огибает лопатку турбины.
В симуляторе будущий инженер-конструктор может не просто собрать редуктор по инструкции, а, например, изменить порядок сборки и в реальном времени увидеть, как это повлияет на соосность валов. Он может «забыть» поставить стопорное кольцо, и система подсветит критический узел, показывая, почему через сто циклов работы произойдет разрушение. Это не заучивание действий, а выработка причинно-следственного интуитивного понимания, которое так ценится в инженерном мышлении.
Особая сфера применения — это работа с еще не построенными объектами. Инженер-проектировщик в VR может не только пройти по коридорам, но и проверить эргономику обслуживания: дотянется ли рука до запорной арматуры при открытой крышке люка? Не перекрывает ли дренажная труба доступ к электроприводу? Такие проверки на этапе 3D-моделирования снижают количество монтажных изменений на стройплощадке на 30–40% и экономят миллионы рублей. Это та область, где VR дает инженеру власть, недоступную в обычных САПР.
VR-симулятор позволяет перенести реальность в цифровой мир, что дает преподавателю и разработчику непревзойденную гибкость и полный контроль над обстоятельствами. Появляется возможность симуляции любой аварийной ситуации, оперативного изменения окружения и реакции на действия оператора (обучаемого) — того, что на практике невозможно либо крайне нежелательно.
Что будет, если нарушить подачу одного из компонентов раствора? Как поведет себя оборудование при выходе из строя перекачивающего насоса? В виртуальной лаборатории студент может вручную «крутить» значения и мгновенно визуализировать результат, тогда как в настоящей лаборатории такой эксперимент занял бы дни и требовал бы сложного измерительного оборудования.
Анастасия Постернак, сооснователь и CEO компании AVM Technology, резидент Центра инновационного развития ННГУ им. Лобачевского
Одна из особенностей инженерного образования сегодня — нехватка практики. И речь не только о количестве учебных часов. Далеко не каждый вуз может предоставить студентам постоянный доступ к промышленному оборудованию, а некоторые производственные процессы просто небезопасно доверять новичкам. В результате выпускник знает, как должен работать станок, но впервые сталкивается с ним уже на производстве.
Именно поэтому VR-симуляторы становятся важным этапом подготовки будущих инженеров. Их задача не заменить лаборатории или практику, а дать студенту возможность заранее пройти весь рабочий цикл, понять последовательность действий и научиться принимать решения в условиях, максимально приближенных к реальности.
Например, сегодня в VR уже можно освоить навыки токаря, сварщика, специалиста по 3D-печати, инженера по робототехнике, оператора станков с ЧПУ или электромонтажника. Это не демонстрационный ролик, а полноценный сценарий работы. Студент самостоятельно подготавливает оборудование, выполняет технологические операции, соблюдает требования техники безопасности и завершает производственную задачу так же, как это происходит на предприятии.
Особенно показательны сценарии, связанные со сложным оборудованием. Например, будущий инженер по робототехнике подключает промышленного робота, проверяет траекторию движения, настраивает захват деталей и запускает автоматический цикл. В реальной аудитории подобное оборудование часто представлено в единственном экземпляре, поэтому у каждого студента совсем немного времени на практику. В виртуальной среде таких ограничений нет: каждый может пройти сценарий полностью и повторить его столько раз, сколько потребуется.
Есть и еще одно преимущество, которое часто остается за кадром. В VR можно безопасно ошибаться. Неправильно подключить оборудование, нарушить последовательность действий или выбрать неверный режим работы. В учебной мастерской подобные ошибки могут привести к поломке дорогостоящей техники, а иногда и к угрозе безопасности. В виртуальной среде ошибка становится частью обучения: студент сразу видит последствия своих действий, исправляет их и повторяет сценарий снова.
Андрей Кашкаров, специалист в области электронных технологий, эксперт портала «Современные технологии автоматизации»
Проблема в том, что инженерам, в том числе будущим, равно как и действующим аттестованным техническим специалистам, затруднительно помнить точную последовательность необходимых шагов в критической ситуации.
Несмотря на пройденное профессиональное обучение, способность реагирования на критические ситуации утрачивается без регулярного поддержания навыка. Если взять, например, инженеров–высотников, работающих на обслуживании башенных кранов, высотных ветрогенераторов, установке систем кондиционирования, они должны не только проектировать и монтировать, но и проводить регламентные работы — плановое техническое обслуживание высотного дорогостоящего оборудования.
В промышленном масштабе уместен пример ремонта ветрогенераторов на высотах до 200 метров. Даже в наше время это очень рисковая сфера деятельности — из-за ошибок монтажа, возможностей падения и производственных травм.
В процессе обучения, усовершенствования квалификации и непосредственно перед началом регламентных работ VR–симуляторы позволяют подготовить и проконтролировать навыки таких инженеров в условиях, близких к реальности. Причем без ограничения сеансов подготовки.
Программа обучения будущих инженеров с помощью VR–симулятора реализуется последовательно по двум основным этапам. Первый — обучение навыкам с демонстрацией видеоролика и информативно–понятными подсказками к действию. Второй — контрольные мероприятия для аттестации сотрудника, когда он демонстрирует усвоенные навыки. Оба этапа могут быть растянуты во времени на несколько занятий (сеансов). Таким же образом может осуществляться дообучение.
