Виртуальная (VR) и дополненная (AR) реальность уже давно шагнули за пределы игровых платформ. В музеях посетителям предлагают с помощью смартфона «оживить» картины и скульптуры, мобильные приложения дают возможность примерить на себя одежду без посещения магазина. В некоторых школах цифровые технологии уже помогают проводить иммерсивные опыты, визуализировать органы человеческого тела, географические объекты, звёздные системы, наглядно объясняя детям темы из физики, химии, географии и закрепляя пройденный материал.
Все активнее виртуальные методики применяются в медицине, бизнесе, на производстве, военной промышленности и других отраслях экономики.
Цифровые тренажеры, разработанные под нужды и запросы конкретной компании, позволяют сотрудникам эффективно и безопасно отрабатывать производственные процессы и действия в штатной и нештатной ситуации.
Так, в РЖД с помощью симулятора обучают профессии «дежурный по переезду», в «АЛРОСА» внедрена VR-платформа для обучения проходчиков и взрывников, в «Евраз» AR-инструмент применяется для дистанционного технического обслуживания доменных печей.
- Виртуальные тренажёры активно используются во многих компаниях для обучения персонала. Это особенно важно для новых сотрудников, которых нельзя сразу допускать к дорогостоящему и сложному оборудованию, работающему в режиме 24/7. Симуляторы позволяют отработать необходимые действия в безопасной среде. При желании, сценарии можно разработать индивидуально под конкретные задачи, - подтверждает Андрей Смирнов, специалист-инструктор кафедры прикладных компетенций в области цифровых технологий Санкт-Петербургского горного университета императрицы Екатерины II.
Навыки работы с VR и AR платформами безусловно полезны будущим инженерам – чтобы понимать, как работает оборудование, что случается при его остановке. Студенты Горного университета имеют возможность получить навыки программирования и визуализации – в рамках дополнительной профессиональной компетенции «Технологии виртуальной и дополненной реальности», разработанной на кафедре автоматизации технологических процессов и производств.
Программа обучения рассчитана на 36 часов, ее цель - дать молодым людям начальные практические навыки создания цифровых приложений на основе VR и AR- технологий. Ее начинают осваивать, уже с младших курсов студенты направления «Автоматизация технологических процессов и производств», специализирующиеся на нефтегазопереработке, горной и металлургической промышленности.
ДПК проходит на базе кафедры автоматизации технологических процессов и производств и в лабораториях кафедры прикладных компетенций в области цифровых технологий. Занятия ведут квалифицированные специалисты-инструкторы. Это позволяет студентам не просто изучать теорию, но и погружаться в созданную ими же виртуальную реальность.
Основное задание - создать в 3D технологическое оборудование, использующееся в промышленности. Кто-то рисует более простые объекты, или вообще берет за основу скачанные из интернета стандартные модели и дорабатывает. А кто-то – углубляется в процесс, дополняя картинку декорациями склада или завода. Конечно, на то, чтобы целиком воспроизводить габаритные и сложные комплексы, у новичков нет ни времени, ни умений, поэтому ограничиваются «лайт-версией». Тематика разнится, в зависимости от специальности. Так, учащиеся группы АПН направления нефтегазопереработки моделируют оборудование, узлы и блоки нефте- и газоперерабатывающих заводов, ректификационные колонны, теплообменники, реакторное оборудование, насосы, компрессоры и другое оборудование и инженерно-технические сооружения.
Работа выполняется в программе для 3D-моделирования и очень похожа на создание компьютерной игры. Все детали отрисовываются, добавляются текстуры и детали, элементы внешнего окружения, чтобы все выглядело реалистично.
- Хотя программа и создана на базе движка Unity, который широко используется для разработки игр, он также подходит для создания симуляторов, поскольку специализированного программного обеспечения для этой цели не так много. Так что используем доступные инструменты. Основная задача студентов — создать простой сценарий, демонстрирующий их умение добавлять и обрабатывать объекты, обеспечивая их стабильность (без падений или вылетов) и отсутствие коллизий. Также требуется имитация небольшого технологического процесса. Например, студенты могут моделировать прокатные станы в металлургии: при нажатии кнопки станок имитирует подачу заготовок. Пользователь может взять заготовку, поместить ее на линию, и она будет двигаться. Затем, при необходимости, установка останавливается, а готовые изделия складируются на приемном устройстве, - объясняет Андрей Смирнов.
Следующий этап - демонстрация установки в действии с использованием очков виртуальной или дополненной реальности. Управление интерактивное, осуществляется с помощью джойстика или движений рук, что позволяет выполнять технологические операции легко и удобно.
Будучи прямо в аудитории, каждый оказывается внутри созданного им же игрового пространства. Стоя за пультом управления и нажимая на рычаги, запускает конвейер, подает сигналы в заводском цеху.
Основная трудность заключается в создании логически правильного и завершенного технологического сценария.
- Так как мы ограничены во времени, полноценный проект с действиями как в реальных тренажерах, мы осуществить не можем, но минимальный набор задач ребята выполняют – это создание сцены помещения, размещение оборудования, настройка освещения, текстур объектов, анимация простейших действий с объектами, вывод технологической информации на экран, - уточняет преподаватель.
Оценивают полученные компетенции во время защиты итогового проекта. Молодые люди демонстрируют видео, смоделированное «по мотивам» реальных технологических процессов.
Карина Ямгеева учится на 2 курсе по специальности «Автоматизация производств в нефтегазопереработке». В рамках основной программы девушка уже научилась работать с разными языками программирования. Она уже успешно окончила два ДПК – по операционному исчислению и программированию. И теперь рада возможности расширять свой кругозор и получать дополнительные знания по моделированию.
- Моя будущая профессия будет связана с программированием и настройкой специальных устройств - контроллеров. То есть мы будем работать с датчиками и контроллерами, их нужно будет программировать. Для этого необходимо, с одной стороны, знать языки программирования, и программы для моделирования, с другой - и понимать, как работает вся эта техника. Еще мне нравится создавать скрипты. Сейчас нам дают готовые, но мы сможем писать их сами, и при желании, создавать небольшие тренажёры, - говорит Карина Ямгеева.
- На ДПК мы изучаем дополнительные программы, которых нет в нашей основной программе обучения. Я пока не решил, куда пойду после окончания вуза. Пока что мы изучаем «базу», специализированные дисциплины в области автоматизации и технологии нефтегазопереработки будут изучаться с 4 курса. Но 3D-моделирование, я считаю везде пригодится. Тем более нам, горным инженерам, - уверен ее однокурсник Станислав Стрелков.
Всего в Санкт-Петербургском горном университете императрицы Екатерины II реализуется 425 программ дополнительных профессиональных компетенций и 61 рабочая профессия. Они охватывают как инженерно-технические, так и цифровые компетенции, учитывают внедрение цифровых решений в традиционные отрасли. За период обучения студенты осваивают не менее 8-ми дополнительных профессиональных компетенций и приобретут не менее 2-х рабочих специальностей. Это позволяет не только получать фундаментальные знания по основной специальности, но и быть востребованными специалистами с широким спектром прикладных навыков.
