一 、概述
虚拟仿真技术是用计算机系统模仿一个真实场景的技术，虚拟仿真构成的三维信息虚拟环境，可以逼真地模拟现实世界的事务和环境，还可以投入到这种环境中，体验到“身临其境的感觉”，并可模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官自然地和计算机虚拟环境系统进行交互。PC和移动设备版虚拟现实仿真培训的最大特点是：造价低、免维护、不受时间和空间限制、随时随地开展培训、并且有指导教学功能，可实现完全自学，反复学习，直到学会为止，不会影响现场设备和人员的安全，培训效果好。PC、移动设备和VR版互不冲突，学员可以根据实际教学环境进行选择使用。
二 、培训现状
（一）公司目前培训介绍
目前公司培训主要分为厂内员工培训和顾客培训两大类。厂内员工培训主要分为新进员工实习培训和老员资质保持和技能提升培训，主要对象是公司车间操作人员，培训目的是提升员工理论与操作技能，确保员工工作资质保持，进一步提升员工操作能力。顾客培训是使顾客正确掌握产品使用和维护技能，使提供给顾客的产品更合理、更有效地运用，确保顾客满意。
（二）现行培训存在的问题
1.培训效果不佳，培训模式单一，利用PPT授课和现场看车解说，大多以灌输为主，单向教学，学员以听为主。
2.工艺交底培训覆盖率低，因为公司存在20余名员工长期驻段服务，公司内组织的工艺交底培训无法涉及他们，虽然后期采用公司老师出差赴机务段给员工培训，但是售后服务站点多且分散，培训周期较长，浪费人力、物力。
3.顾客培训效率低，顾客培训授课老师主要为主机厂和主要供应商，授课对象为机务段相关成员。集中授课，学员听课率很难达到100%。分时段授课又大大增加授课老师工作量。
4.实作培训受时间和空间限制，公司培训道场未能完全覆盖新大学生入职、职业技能等级认证实作考试等培训内容，部分培训内容需公司机车生产期间才能组织相关培训，造成了生产、培训时间上的冲突。
三、 三维仿真虚拟培训系统建设
（一）PC和移动设备（手机与平板电脑等）版三维仿真虚拟培训系统
运用先进的虚拟现实技术，建立一套PC和移动设备（手机与平板电脑等）版三维仿真虚拟培训系统，对和谐1型机车总体介绍、常见与应急故障处理及主要部件维护与保养等内容进行仿真，构建出一台三维虚拟和谐1型机车。动态演示机车设备分解组装过程、透明化讲解各类部件工作原理、规范标准化作业指导书流程、学习故障处理方法和经验。
（二）三维仿真虚拟培训系统软件建设内容
1.HXD1型机车主要设备部件介绍
搭建HXD11型机车总体模型，更加直观的了解机车司机室、机械间的整体布局，点击主要设备部件，即可了解其功能及用途、主要参数及结构、维护保养（C级修程）、常见故障等信息。如图2-1和2-2所示。
图2-1 HXD1型机车司机室模型
图2-2 HXD1型机车机械间模型
2.人工智能AI识别主要部件
搭建或运用既有移动设备APP，利用人工智能AI图像识别技术对机车主要部件（主变压器、主变流柜、高压设备、冷却塔、牵引风机、制动柜、主压缩机、干燥器、辅助压缩机、辅助变压器、低压柜、空调、牵引电机、司机室设备等）进行扫描，实现自动导航搜索该部件组成结构、用途及参数、常见故障维修项点、检修修程等相关内容，给用户提供方便快捷的机车故障处理技术支撑。
3.机车重要部件作业指导
建立PC 版三维仿真虚拟培训系统，对HXD1型机车主要部件作业指导内容（如①主变压器25kv高压电缆T型头A端子连接、②机车主变压器安装、③机车顶盖吊装、④制动机无火回送、⑤制动机五步闸试验、⑥后备制动、⑦剥线压线接线、⑧紧固钻孔攻丝涂打标记、⑨主变压器与冷却塔油路系统排气、⑩法兰组件及牵引装置安装等）进行三维虚拟仿真，如2-3所示。
图2-3 HXD1型制动机无火回送进入界面图
4.应急故障处理
搭架售后服务现场常见的14种机车故障在理论及实作培训，通过在线学习、练习、考试3个系统模式，数据管理平台，查阅所有人员学习情况，掌握情况，动态了解员工能力水平。如图2-4所示。
图2-4 自主学习模式选择界面图
（三）VR培训中心硬件设备规划布局方案
1. VR硬件规划布局方案
VR是目前一种最先进教学培训形式，能使员工置身于近乎真实的虚拟三维场景中，可以用自己的双腿在场景中自由走动，用自己的双手操作设备，完全颠覆了屏幕、鼠标加键盘的操作方式，使员工在虚拟机车组装、调试过程中完成实作培训成为现实。
VR培训中心建设成即可单人在虚拟机车组装、调试场景中操作工具工装，又可多人协同作业的多功能仿真基地。本培训中心计划设置2套VR虚拟仿真头盔设备、物体空间定位器、数据手套，以及一台交互式无线传输触摸大屏等设备。培训老师在使用VR头盔演练实际操作时，或某一员工演练时，其他员工可以通过触摸式大屏看到他（她）正在演练的内容和演练全过程，同时培训老师还可以在屏幕上用手指标注、圈画重点，达到讲解实作演练过程的目的。设备布局方案如图3-1和图3-2所示。
图3-1 VR实训基地设备布置示意图
图3-2 VR实训基地教学过程模拟场景
2.VR培训室设备组成
图3-3虚拟现实头盔、空间定位装置和无线操控设备
3.VR培训运行效果
上述的PC版产品适用于培训教室通过大屏或投影集中授课，仅支持鼠标键盘操作，移动设备版适用于个人学习。而VR版更适用于员工动手操作能力的提升和培养。硬件形式上抛弃鼠标键盘的传统操作方式，采用VR头盔和体感手柄或数据手套等专用的交互式设备进行操作，使员工进入完全虚拟的三维场景中，员工可以在虚拟的机车内外自由操作各类三维设备，并且各类仿真设备也具有物理和电气等动作反馈，非常接近于真实机车现场作业情况。PC、移动设备和VR版互不冲突，员工可以根据实际教学环境进行选择使用。未来的培训形式必然以VR为发展方向，目前已经形成了一定的趋势和潮流，相信不用多长时间，VR将成为主流的培训形式。因此，本次建设VR培训中心也为今后更新改造建设和未来培训形式的发展留下了升级空间。
五、 结语
目前公司PC和移动设备（手机与平板电脑等）版三维仿真虚拟培训系统已建立，进入内测阶段，基本能实现预期效果。一是培训内容丰富、立体，引导人员主动跟进学习，激发学习兴趣，提升学习状态，缩短学习周期，提高学习效率。二是不受时间和空间限制，公司员工、驻段人员、客户可以根据自己时间随时随地学习，提升培训覆盖率，提高人员技能水平，提升公司产品质量，提升顾客满意度。后期将继续丰富PC和移动设备（手机与平板电脑等）版三维仿真虚拟培训内容以及建设VR培训中心，使HXD1型机车三维仿真虚拟培训系统更加完善，进一步提升公司产品质量和顾客满意度。
参考文献
[1] 杨波：“企业实施多媒体培训的思考”《石油教育》2007年3月
