基于“VR+体感”技术的卷烟企业安全教育模式研究_李群燕.pdf

9 6基于“VR+体感”技术的卷烟企业安全教育模式研究李群燕 周豪洁李群燕 周豪洁（湖北中烟工业有限责任公司武汉卷烟厂，湖北 武汉 430051）0 引言安全培训是企业安全管理有机组成部分，是提升人的安全意识、安全能力的重要手段之一，不培训、培训不到位是最大的安全隐患1。近年来卷烟企业安全培训已经实现了从简单语言文字到 PPT 图文结合和视频教学，但课堂讲授、观看视频等传统的安全培训方式，存在枯燥乏味、互动性差、效果不理想的问题。我国近年来VR安全体感培训2的发展非常迅速，在军工、船舶、电力和教育等各行各业的应用需求不断增加，黄晓胤、车路、李航洲等3-7分别对 VR 安全体感培训在电力、潜水器、矿山等领域的应用做了较为详细的分析和总结，认为 VR 安全体感培训通过还原现实生产场景，能够模拟在现实生产中可能发生的各种失效状态下的事故事件，让受训者身临其境的感受到不按照安全操作规程正确操作可能带来的伤害，了解遇到各种突发情况的应急处置流程，能够较好的提高员工的安全知识技能。有关研究表明，一个成年人通过阅读方式只能记住所学习内容的 10，通过听力方式能记住所学习内容的 15，而亲身体验过的事情（体感）能记住 80。安全体感培训正是通过视觉、听觉、嗅觉、触觉等体感来感知危险的一种培训方式。随着技术和安全培训模式的不断发展，研究适应于行业从业人员的新型培训模式十分必要，多年来，卷烟企业一直在探摘要：安全培训是提升职工安全知识技能的重要手段，提高安全培训的效果至关重要。以卷烟企业生产现场实际场景进行 3 D建模，在虚拟世界真实还原车间场景、设备设施运行状态，探究“V R+体感”技术的卷烟企业安全教育培训模式。实施效果表明：这种模式实现传统培训与体感培训的有机融合，实现了安全培训从“填鸭式”说教到“沉浸式”互动体验的转变，并广泛采用 V R技术，可扩展性强，可以在不增加硬件设施的情况下扩展培训内容，量身定制培训课程，安全培训效率显著提升。关键词：安全培训；车间场景；V R；体感；培训效率中图分类号：T P 3 9 1.9 文献标志码：B究提升培训效果的方法和手段。因此在安全培训中应用体感教育方法，形成新的安全培训模式，寓教于乐，互动性强、吸引力大，员工参与积极性高，将大幅提高员工安全培训效果。1 卷烟企业“VR+体感”技术的研究与实践VR 安全体感培训大量采用“VR+体感”技术，在数字世界真实还原卷包、制丝、动力、物流车间等不同车间作业场景、设备设施运行和常见事故场景，并与最新的 3D 投影、VR 虚拟现实等数字化技术与声、光、电等传统技术相融合。参训者戴上 VR 眼镜，根据实际培训需求可以选择不同的体验场景、人员角色和正向/逆向模式等，通过正向培训，让受训者认知危险、隐患，掌握安全作业和应急处置的技能；通过逆向体验，让受训者真实感受违章作业的严重后果及发生安全事故后应急处置方法。按照工厂的车间环境现场照片和收集的相关设备数据信息，用 3DMax 软件 1 1 建模，SubstancePainter 制作纹理贴图和材研究与探讨图 1 VR 软件开发流程图9 7质，导入虚拟现实图形引擎 Unity 进行灯光材质制作后，烘培出真实的光影效果和 VR 交互设计。1.1 基于卷烟工厂生产现场的安全 VR 设计主要内容按照 1 1 的比例建设了一座以卷烟工厂卷包机组、制丝生产线、动力锅炉、物流运输、烟草库房等现场设备设施模型的真实场景安全体感培训基地。根据安全管理的主要内容，安全体感培训基地建设了文化宣讲、生产安全、消防安全、电气安全、交通安全、心肺复苏与紧急救护、职业健康与劳动保护、大家来找茬（隐患）、视频教学与测试 9 个板块、27 个模块。风险较大的切片、筒类设备设施正常启停和正常、故障时、员工误操作的运行状态，实现安全联锁装置与运动状态的关联，以及维修保养时如何正确使用防护连锁装置。制丝车间的 VR 应用场景举例如图 4。研究与探讨图 2 安全 VR 主要内容介绍图图 4 制丝车间应用场景图图 5 卷包车间应用场景图图 6 物流车间应用场景图图 3 生产现场 VR 课件设计的主要流程1.2 生产现场 VR 课件设计的主要流程生产现场 VR 课件设计的主要流程是实景调研、脚本编制、VR 课件制作、软件调试和定稿。对卷烟生产现场实景进行调研设计，使工厂职工的代入感更强；总结卷烟企业多年安全生产实际经验，选取典型性的事故事件和安全隐患进行脚本编制，培训的适用性更强；制作具有正向体验和逆向体验两个方向，既能让员工掌握正确的安全操作规程，又能体验不按照操作规程操作的严重后果，培训效果更强。通过软件调试，VR 体验流程更流畅清晰，体验感更强。1.3“VR+体感”安全体感培训现场实际应用1）制丝生产线按照原始场景大小，还原制丝车间内部场景空间结构；还原整条制丝车间生产线包含车间切片、松散、预混柜、加料、贮叶柜、增温增湿、切丝、烟丝除杂、叶丝膨胀、烘丝、柔性风选、比例掺兑、加香、贮丝相应设备模型，还原制丝生产线及2）卷接包设备按照原始场景还原卷包车间内部空间结构；按照实际尺寸 1 1 还原中速卷包机组模型，且还原卷包机组正常启停和正常、故障时、员工误操作的运行状态，实现安全联锁装置与运动状态的关联，以及维修保养时如何正确使用防护连锁装置。卷包车间的 VR 应用场景举例如图 5。3）物流配送设备按照原始场景大小，还原高架库、辅料平衡库等物流通道空间结构，建立 AGV 物流小车模型，模拟物流小车行动轨迹，物流车间的 VR 应用场景举例如图 6。9 84）动力车间锅炉按照原始场景大小，动力车间内部与锅炉系统有关的场景空间结构及内部设备设施，包含锅炉房、控制室、水处理间、排气口、除氧间等，且还原锅炉系统正常启停和正常、故障时、员工误操作的运行状态，实现安全联锁装置与运动状态的关联，还原缺水、满水、超压等常见紧急情况。动力车间的 VR 应用场景举例如图 7。全生产的硬任务，以理念创新推进安全体感培训，提升员工安全知识和技能，主要成果及结论如下。1)实现了安全培训从“填鸭式”说教到“沉浸式”互动体验的转变。通过沉浸式安全培训体验，实现人机互动、志愿引导、现场互助，提高受训者知识记忆率，有效降低受训人员的违规作业频次，从而保证人员健康安全。2)广泛采用 VR 技术，可扩展性强。在虚拟世界真实还原车间场景、设备设施运行状态，通过大屏联动让旁观者同步观看。大量采用 VR 技术，可以在不增加硬件设施的情况下扩展培训内容，量身定制培训课程，并将安全操作规程数字化，设定“正向培训、逆向体验”两种模式。3）实现传统培训与体感培训的有机融合。安全体感培训基地建设有理论培训教室，将传统培训与安全体感培训有机融合，安全培训满意度显著提升，自对外开放以来，体感培训基地经常接待行业、系统、地方等培训参观体验，得到了一致好评，各单位对其实用性、创新性、示范性和引领性均给予高度的评价。参考文献1 李超.企业职工安全培训工作中存在的问题及对策 J.现代企业,2022(11):62-64.2 Kim SangYoun.Haptics and VR:Technology and ApplicationsJ.Applied Sciences,2022,12(19):9681.3 黄晓胤,王薇,葛阳,等.情景式 VR 技术在电力企业员工技术教育培训中的应用 J.科技与创新,2022(19):161-163+168.4 车路,周镭,刘宏宇,等.基于 VR 技术的油浸式变压器电气试验实操培训系统设计与应用 J.中国电力教育,2022(09):34-36.5 李 航 洲,郭 瑽,苏 静,等.基 于“深 海 勇 士”号 载人潜水器的 VR 模拟培训系统设计与应用 J.船舶工程,2022,44(S1):644-649.6 张旭.基于 VR 技术的井控智能情景培训系统开发 J.化工管理,2022(11):90-92.7 FangJuan Xie.Interactive system of distance practical teaching based on immersive VR J.Computer Informatization and Mechanical System.2022,5(4).安编辑 陈百兵研究与探讨5）消防体感板块培训功能全。包括消防模拟、应急预案 VR 模拟、应急逃生模拟、消防灭火互动模拟、消防结绳实训。使用实物展示，结合声光电技术，建成 12 种消防设施微缩模型，介绍工作原理；将火灾应急演练数字化，受训者戴上 VR 头盔、拿上 VR 手柄，进入虚拟世界，可选择指挥长、专业组、现场员工等角色，协同程序中虚拟人物一起开展火灾演练；还能掌握火场逃生、扑灭初期火灾和消防结绳的技能。消防应急预案 VR 应用场景如图 8。图 7 动力车间应用场景图图 8 消防应急预案 VR 应用场景图2 结论创新精准培训理念，着力解决员工安全培训系统性、针对性、操作性不强的问题。把抓好培训作为安