Varjo为核电厂操作员提供超现实的虚拟现实培训

2021-11-30 16:20:42 关典

Varjo为核电厂操作员提供超现实的虚拟现实培训

通过虚拟现实技术,核电厂的设计验证和操作员培训现在可以以更逼真、更高效的方式进行系统性的训练。

芬兰的洛维萨核电站是世界上第一个为控制室操作员建造专门的虚拟现实培训室的核电站,而Varjo凭借着超高的分辨率作为实验室的虚拟现实设备投入使用。

虚拟现实为核电厂操作员培训带来明显优势

虚拟现实培训的优势:

● 与构建现实模拟器相比,成本降低90%。

● 设计的预验证和评估可以在提前几个月内完成,大幅缩点流程时间。

● 发电厂操作员可以像在现实的模拟器中一样进行培训,价格很低。

● 通过眼球跟踪提高操作员评估的准确性。

“VR模拟器的成本是构建现实模拟器成本的1/10。有了Varjo,我们虚拟模拟器的视觉逼真度终于达到了应有的水平。”

在工业环境方面,核工业在提高安全性方面一直处于领先地位。每年在人机界面的设计和验证以及程序优化上需要花费大量资金。全世界的核电厂运营商都按照严格的手册行事。目标是最大限度地提高安全性和效率,人机界面在其中发挥着重要作用。

若阿金·伯格罗斯是一名人因工程专家,在核领域拥有超过10年的经验。他作为产品负责人主要负责开发新技术,并将虚拟现实和增强现实(VR & AR)等新技术应用到核电站和其他安全关键环境的日常使用中。福图姆是北欧最大的发电公司之一Fortum eSite是他们的内部合资企业,为安全关键环境和整个行业流程提供领先的工业级虚拟现实解决方案。

伯格罗斯还参与了在洛维萨的全球首个全动态、交互式虚拟现实控制室的搭建工作,操作员们现在正在将VR技术带入培训和日常使用。现在,90%的洛维萨员工已经在虚拟现实环境中接受过培训。

“在对安全至关重要的环境和过程工业中,人为错误可能导致严重事故和生产损失。我们数百万欧元建造真实模拟器进行人员训练,操作员们可以在其中练习从管道泄漏等小事故到严重事故培训的不同场景。但真实模拟器通常都被预订一空,这不会给我们额外的测试或评估留下太多时间,”伯格罗斯说。

“在传统的真实模拟器中训练是昂贵的,但是建立一个真实的模拟器更昂贵。想要创建一个模拟器意味着需要构建真实环境的精确的、功能性的复制品,例如发电厂的控制室。与此相比,重新创建虚拟副本的成本仅为一小部分,这为我们带来了巨大的成本节约和快速更改计划的能力。”

“VR模拟器的成本是构建真实模拟器成本的1/10。有了Varjo,我们的虚拟模拟器的视觉逼真度终于达到了应有的水平。”

虚拟体验带来的是训练成本的降低

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当伯格罗斯第一次尝试使用Varjo的设备时,他立即看到了其对于操作员培训和设计验证技能培训的潜力。

“有了Varjo,我们可以做以前用任何其他VR头显都做不到的事情,比如阅读手册,轻松区分控制室显示屏上最小的数字。其他任何虚拟现实设备都无法实现这种真实感,”伯格罗斯说。

“从第一款头显开始,分辨率一直是每个人心中的头等大事。”

在核控制室,通常有数百个硬连线面板和详细的监视器,上面映射着管道和仪表的实时信息。这就是为什么伯格罗思和他的客户迄今为止认为阻碍充分利用虚拟现实的最大障碍之一是市场上现有虚拟现实设备的分辨率。

“以前,当你需要在模拟VR环境中查看动态显示时,通常会将身体靠得更近,以便清楚地看到参数和符号。那不是你在现实世界中会做的事。你会被迫做这件事,因为分辨率太低了。有了Varjo,问题终于解决了。现在我们终于可以用现实中的方式探索虚拟环境了。”

关键安全环境中的另一个重要方面是设计验证过程。对于核控制室,验证是设计过程的一个强制性部分。所有操作程序、新的显示系统和硬连线面板设计在投入使用前都需要在真实模拟器中进行验证。这是为了确保控制室能够按预期工作。

在虚拟现实模拟器出现之前,验证通常在项目的后期进行,任何设计更改都需要在现场的模拟器中进行耗时的更改。这既昂贵又低效。

“在最坏的情况下,验证中的关键设计错误可能会将项目推迟一整年。在虚拟现实的帮助下,预验证和评估可以提前几个月内就完成。在项目落成之前,设计团队有足够的时间来修复错误。这帮助整个项目节省了大量的时间和金钱以及精力。

“我们第一次在VR中进行预验证,然后进入真实模拟器,我们有信心修复所有最大的错误。最终我们做到了。它为我们节省了数千个小时的工作时间,从货币角度来看,这帮助我们节省了数十万欧元。”

Fortum eSite的虚拟验证解决方案是全球独一无二的——迄今为止,世界上没有其他人对核控制室进行过集成系统验证。有了Varjo,核操作员现在将拥有一个高级的验证和培训工具。

Varjo在提供操作员安全关键培训方面迈出了一大步

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“有了Varjo,现实主义的画面水平比以往任何时候都高。我们摆脱了低分辨率给虚拟现实环境带来的所有问题。”Varjo成为了核电站操作员培训唯一可行的VR解决方案。

世界上总共有450座核电站,在所有的核电站中,一切都是按照严格的程序进行的。每当你在过程中遇到干扰时,你就需要按照手册一步一步的来找出问题所在。当你发现问题所在时,你也会相应地采取行动。

从小干扰到重大事故,所有可能出现的场景都需要培训。

“操作的每一步都要遵循手册,这一点非常重要。即使操作者是专家级别,或是最终做出决定的人,但他们需要遵循程序。虚拟现实可以帮助它们进行训练,进一步增强安全性,”伯格罗斯说。

伯格罗斯的目标是确保核电站的操作人员以最有效的方式接受培训。有了Varjo,核电站的操作员现在可以像在真实模拟器中一样进行培训,而且价格很低。

“有了Varjo,你可以像在现实生活中一样阅读文件和程序说明。控制室显示系统也是如此:你不需要前倾就能读出数字。这绝对至关重要。当分辨率很低时,对操作员来说,这是一件非常困难的事情,与现实训练相比,他们的行为会有所不同,”伯格罗斯说。

Varjo HMDs的另一个重要特性是眼球跟踪,它可以帮助Bergroth和他的团队分析操作员的表现,并获得关于用户界面工作情况的信息。

“在培训过程中,培训人员往往不知道受训人员正在使用哪些操作程序,因为他们看不到受训人员在看手册的哪一页或哪一句话。Varjo设备中集成的眼球跟踪功能让我们可以深入了解操作员的行为,这是我们以前从未有过的。”

Varjo可以准确地跟踪受训者的眼球运动,也可以给他们自动分配任务。例如,如果程序说受训者需要在实时凝视数据的帮助下从硬连线面板检查某个值,则可以在虚拟现实环境中分配出一个触发器,以通知他在阅读指令完成后是否在足够的时间内完成动作。

模拟现实中的压力因素

得益于Varjo的HMD的超高分辨率,现在我们有可能在训练中加入以前不可能做到的元素。

例如,核领域操作人员可以以真实的方式与培训场景进行互动。如果操作员需要检查工厂中的某些东西,他们可以戴着Varjo在虚拟现实环境中走到有问题的地方进行所需的操作。

“我们还可以添加在物理模拟器或环境中无法完成的自然现象,如火灾、烟雾、洪水或地震等。有了Varjo,可以将压力因素提升到更真实的水平,这样我们就可以更多地了解人机界面工作情况。此外,如果在现实中发生类似的突发事件,操作人员会更有准备。更现实的培训增加了发电厂的整体安全性和效率,”伯格罗斯说。

伯格罗斯认为,在改变全球培训核电站操作员的训练方式方面,虚拟现实行业的确存在着巨大的潜力。但在不久的未来,他也希望看到虚拟现实在许多行业得到应用,因为与真实模拟器相比,全尺寸、全范围的虚拟现实模拟器可以带来显著的成本节约。

“有了Varjo,核电运营商和许多其他行业的最终用户更有可能看到并接受VR的可能性以及了解VR为他们的行业带来的好处。这改变了游戏规则。”伯格罗斯说到。

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