Varjo：幫助核電廠操作員進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)
通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，核電廠的設(shè)計(jì)驗(yàn)證和操作員培訓(xùn)現(xiàn)在可以以更高效的方式進(jìn)行系統(tǒng)性的訓(xùn)練。
芬蘭的洛維薩核電站是世界上第一個(gè)為控制室操作員建造專門的虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)室的核電站，而Varjo憑借著超高的分辨率作為實(shí)驗(yàn)室的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備投入使用。
虛擬現(xiàn)實(shí)為核電廠操作員培訓(xùn)帶來明顯優(yōu)勢(shì)
虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)的優(yōu)勢(shì)：
●與構(gòu)建現(xiàn)實(shí)模擬器相比，成本降低90%。
●設(shè)計(jì)的預(yù)驗(yàn)證和評(píng)估可以在提前幾個(gè)月內(nèi)完成，大幅縮點(diǎn)流程時(shí)間。
●發(fā)電廠操作員可以像在現(xiàn)實(shí)的模擬器中一樣進(jìn)行培訓(xùn)，價(jià)格很低。
●通過眼球跟蹤提高操作員評(píng)估的準(zhǔn)確性。
“VR模擬器的成本是構(gòu)建現(xiàn)實(shí)模擬器成本的1/10。有了Varjo，我們虛擬模擬器的視覺逼真度終于達(dá)到了應(yīng)有的水平。”
在工業(yè)環(huán)境方面，核工業(yè)在提高安全性方面一直處于領(lǐng)先地位。每年在人機(jī)界面的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證以及程序優(yōu)化上需要花費(fèi)大量資金。全世界的核電廠運(yùn)營商都按照嚴(yán)格的手冊(cè)行事。目標(biāo)是最大限度地提高安全性和效率，人機(jī)界面在其中發(fā)揮著重要作用。
若阿金·伯格羅斯是一名人因工程專家，在核領(lǐng)域擁有超過10年的經(jīng)驗(yàn)。他作為產(chǎn)品負(fù)責(zé)人主要負(fù)責(zé)開發(fā)新技術(shù)，并將虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（VR & AR）等新技術(shù)應(yīng)用到核電站和其他安全關(guān)鍵環(huán)境的日常使用中。福圖姆是北歐最大的發(fā)電公司之一Fortum eSite是他們的內(nèi)部合資企業(yè)，為安全關(guān)鍵環(huán)境和整個(gè)行業(yè)流程提供領(lǐng)先的工業(yè)級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)解決方案。
伯格羅斯還參與了在洛維薩的全球首個(gè)全動(dòng)態(tài)、交互式虛擬現(xiàn)實(shí)控制室的搭建工作，操作員們現(xiàn)在正在將VR技術(shù)帶入培訓(xùn)和日常使用。現(xiàn)在，90%的洛維薩員工已經(jīng)在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中接受過培訓(xùn)。
“在對(duì)安全至關(guān)重要的環(huán)境和過程工業(yè)中，人為錯(cuò)誤可能導(dǎo)致嚴(yán)重事故和生產(chǎn)損失。我們數(shù)百萬歐元建造真實(shí)模擬器進(jìn)行人員訓(xùn)練，操作員們可以在其中練習(xí)從管道泄漏等小事故到嚴(yán)重事故培訓(xùn)的不同場(chǎng)景。但真實(shí)模擬器通常都被預(yù)訂一空，這不會(huì)給我們額外的測(cè)試或評(píng)估留下太多時(shí)間，”伯格羅斯說。
“在傳統(tǒng)的真實(shí)模擬器中訓(xùn)練是昂貴的，但是建立一個(gè)真實(shí)的模擬器更昂貴。想要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)模擬器意味著需要構(gòu)建真實(shí)環(huán)境的精確的、功能性的復(fù)制品，例如發(fā)電廠的控制室。與此相比，重新創(chuàng)建虛擬副本的成本僅為一小部分，這為我們帶來了巨大的成本節(jié)約和快速更改計(jì)劃的能力。”
“VR模擬器的成本是構(gòu)建真實(shí)模擬器成本的1/10。有了Varjo，我們的虛擬模擬器的視覺逼真度終于達(dá)到了應(yīng)有的水平。”
虛擬體驗(yàn)帶來的是訓(xùn)練成本的降低
當(dāng)伯格羅斯第一次嘗試使用Varjo的設(shè)備時(shí)，他立即看到了其對(duì)于操作員培訓(xùn)和設(shè)計(jì)驗(yàn)證技能培訓(xùn)的潛力。
“有了Varjo，我們可以做以前用任何其他VR頭顯都做不到的事情，比如閱讀手冊(cè)，輕松區(qū)分控制室顯示屏上最小的數(shù)字。其他任何虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備都無法實(shí)現(xiàn)這種真實(shí)感，”伯格羅斯說。
“從第一款頭顯開始，分辨率一直是每個(gè)人心中的頭等大事。”
在核控制室，通常有數(shù)百個(gè)硬連線面板和詳細(xì)的監(jiān)視器，上面映射著管道和儀表的實(shí)時(shí)信息。這就是為什么伯格羅思和他的客戶迄今為止認(rèn)為阻礙充分利用虛擬現(xiàn)實(shí)的最大障礙之一是市場(chǎng)上現(xiàn)有虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的分辨率。
“以前，當(dāng)你需要在模擬VR環(huán)境中查看動(dòng)態(tài)顯示時(shí)，通常會(huì)將身體靠得更近，以便清楚地看到參數(shù)和符號(hào)。那不是你在現(xiàn)實(shí)世界中會(huì)做的事。你會(huì)被迫做這件事，因?yàn)榉直媛侍土恕Ｓ辛薞arjo，問題終于解決了。現(xiàn)在我們終于可以用現(xiàn)實(shí)中的方式探索虛擬環(huán)境了。”
關(guān)鍵安全環(huán)境中的另一個(gè)重要方面是設(shè)計(jì)驗(yàn)證過程。對(duì)于核控制室，驗(yàn)證是設(shè)計(jì)過程的一個(gè)強(qiáng)制性部分。所有操作程序、新的顯示系統(tǒng)和硬連線面板設(shè)計(jì)在投入使用前都需要在真實(shí)模擬器中進(jìn)行驗(yàn)證。這是為了確保控制室能夠按預(yù)期工作。
在虛擬現(xiàn)實(shí)模擬器出現(xiàn)之前，驗(yàn)證通常在項(xiàng)目的后期進(jìn)行，任何設(shè)計(jì)更改都需要在現(xiàn)場(chǎng)的模擬器中進(jìn)行耗時(shí)的更改。這既昂貴又低效。
“在最壞的情況下，驗(yàn)證中的關(guān)鍵設(shè)計(jì)錯(cuò)誤可能會(huì)將項(xiàng)目推遲一整年。在虛擬現(xiàn)實(shí)的幫助下，預(yù)驗(yàn)證和評(píng)估可以提前幾個(gè)月內(nèi)就完成。在項(xiàng)目落成之前，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)有足夠的時(shí)間來修復(fù)錯(cuò)誤。這幫助整個(gè)項(xiàng)目節(jié)省了大量的時(shí)間和金錢以及精力。
“我們第一次在VR中進(jìn)行預(yù)驗(yàn)證，然后進(jìn)入真實(shí)模擬器，我們有信心修復(fù)所有最大的錯(cuò)誤。最終我們做到了。它為我們節(jié)省了數(shù)千個(gè)小時(shí)的工作時(shí)間，從貨幣角度來看，這幫助我們節(jié)省了數(shù)十萬歐元。”
Fortum eSite的虛擬驗(yàn)證解決方案是全球獨(dú)一無二的——迄今為止，世界上沒有其他人對(duì)核控制室進(jìn)行過集成系統(tǒng)驗(yàn)證。有了Varjo，核操作員現(xiàn)在將擁有一個(gè)高級(jí)的驗(yàn)證和培訓(xùn)工具。
Varjo在提供操作員安全關(guān)鍵培訓(xùn)方面邁出了一大步
“有了Varjo，現(xiàn)實(shí)主義的畫面水平比以往任何時(shí)候都高。我們擺脫了低分辨率給虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境帶來的所有問題。”Varjo成為了核電站操作員培訓(xùn)唯一可行的VR解決方案。
世界上總共有450座核電站，在所有的核電站中，一切都是按照嚴(yán)格的程序進(jìn)行的。每當(dāng)你在過程中遇到干擾時(shí)，你就需要按照手冊(cè)一步一步的來找出問題所在。當(dāng)你發(fā)現(xiàn)問題所在時(shí)，你也會(huì)相應(yīng)地采取行動(dòng)。
從小干擾到重大事故，所有可能出現(xiàn)的場(chǎng)景都需要培訓(xùn)。
“操作的每一步都要遵循手冊(cè)，這一點(diǎn)非常重要。即使操作者是專家級(jí)別，或是最終做出決定的人，但他們需要遵循程序。虛擬現(xiàn)實(shí)可以幫助它們進(jìn)行訓(xùn)練，進(jìn)一步增強(qiáng)安全性，”伯格羅斯說。
伯格羅斯的目標(biāo)是確保核電站的操作人員以最有效的方式接受培訓(xùn)。有了Varjo，核電站的操作員現(xiàn)在可以像在真實(shí)模擬器中一樣進(jìn)行培訓(xùn)，而且價(jià)格很低。
“有了Varjo，你可以像在現(xiàn)實(shí)生活中一樣閱讀文件和程序說明。控制室顯示系統(tǒng)也是如此:你不需要前傾就能讀出數(shù)字。這絕對(duì)至關(guān)重要。當(dāng)分辨率很低時(shí)，對(duì)操作員來說，這是一件非常困難的事情，與現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練相比，他們的行為會(huì)有所不同，”伯格羅斯說。
Varjo HMDs的另一個(gè)重要特性是眼球跟蹤，它可以幫助Bergroth和他的團(tuán)隊(duì)分析操作員的表現(xiàn)，并獲得關(guān)于用戶界面工作情況的信息。
“在培訓(xùn)過程中，培訓(xùn)人員往往不知道受訓(xùn)人員正在使用哪些操作程序，因?yàn)樗麄兛床坏绞苡?xùn)人員在看手冊(cè)的哪一頁或哪一句話。Varjo設(shè)備中集成的眼球跟蹤功能讓我們可以深入了解操作員的行為，這是我們以前從未有過的。”
Varjo可以準(zhǔn)確地跟蹤受訓(xùn)者的眼球運(yùn)動(dòng)，也可以給他們自動(dòng)分配任務(wù)。例如，如果程序說受訓(xùn)者需要在實(shí)時(shí)凝視數(shù)據(jù)的幫助下從硬連線面板檢查某個(gè)值，則可以在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中分配出一個(gè)觸發(fā)器，以通知他在閱讀指令完成后是否在足夠的時(shí)間內(nèi)完成動(dòng)作。
模擬現(xiàn)實(shí)中的壓力因素
得益于Varjo的HMD的超高分辨率，現(xiàn)在我們有可能在訓(xùn)練中加入以前不可能做到的元素。
例如，核領(lǐng)域操作人員可以以真實(shí)的方式與培訓(xùn)場(chǎng)景進(jìn)行互動(dòng)。如果操作員需要檢查工廠中的某些東西，他們可以戴著Varjo在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中走到有問題的地方進(jìn)行所需的操作。
“我們還可以添加在物理模擬器或環(huán)境中無法完成的自然現(xiàn)象，如火災(zāi)、煙霧、洪水或地震等。有了Varjo，可以將壓力因素提升到更真實(shí)的水平，這樣我們就可以更多地了解人機(jī)界面工作情況。此外，如果在現(xiàn)實(shí)中發(fā)生類似的突發(fā)事件，操作人員會(huì)更有準(zhǔn)備。更現(xiàn)實(shí)的培訓(xùn)增加了發(fā)電廠的整體安全性和效率，”伯格羅斯說。
伯格羅斯認(rèn)為，在改變?nèi)蚺嘤?xùn)核電站操作員的訓(xùn)練方式方面，虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)的確存在著巨大的潛力。但在不久的未來，他也希望看到虛擬現(xiàn)實(shí)在許多行業(yè)得到應(yīng)用，因?yàn)榕c真實(shí)模擬器相比，全尺寸、全范圍的虛擬現(xiàn)實(shí)模擬器可以帶來顯著的成本節(jié)約。
“有了Varjo，核電運(yùn)營商和許多其他行業(yè)的最終用戶更有可能看到并接受VR的可能性以及了解VR為他們的行業(yè)帶來的好處。這改變了游戲規(guī)則。”伯格羅斯說到。
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