虚拟现实技术在主机厂新能源汽车培训中的应用研究

赵晓敏

摘   要：随着环保、能源等问题的日趋严重，为响应国家大力发展新能源汽车的号召，某知名汽车主机厂在公司2025战略中，明确提出将新能源战略将定义成为未来发展的重点，并开始在华南基地布局打造全新的MEB模块化平台及电池工厂，在此形势下，在全公司范围内，亟需培养出大量的新能源汽车、电池方面的高级技术人才。该主机厂已陆续筹划和开展了各种形式的新能源汽车一体化教学，但由于目前新能源车辆及配套设备价格高昂，实训条件有限等因素，一方面造成了教学人力、物力成本居高不下，另一方面新能源汽车、电池的高压特性带来的实训过程中的安全事故等隐患，是新能源汽车培训领域中的两大难题。为了有效解决上述问题，该公司率先引进了VR（虚拟现实）技术应用于新能源汽车培训，并针对即将投产的某纯电动汽车车型开发了相关培训课程。

关键词：新能源汽车  VR虚拟现实技术  模拟实操培训

中图分类号：TP391.9                               文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）06（c）-0014-02

1  虚拟现实技术概述

虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术，兴起于20世纪90年代的美国，是以计算机技术为核心，并结合三维图像技术、多媒体技术、仿真技术、传感技术等多种高科技技术的最新发展成果，借助计算机等设备，产生一个高仿真度的三维虚拟世界，并提供视觉、听觉、触觉，甚至嗅觉等多种感官体验[1]。在这个虚拟世界中，用户可借助VR头盔等设备，直接观察周围世界及物体，并以自然的方式与虚拟物体进行交互，从而获得等同于真实环境的体验。

经过多年发展，虚拟现实技术已经逐渐从实验室研究走向实际应用，2016年成为业界公认的VR产业元年，VR硬件、VR内容呈井喷式增长，互联网巨头和硬件厂商的纷纷入局，各行各业开始接受VR来做体验方面的尝试。

VR技术具有沉浸性（Immersion）、交互性（Interactivity）和想象性（Imagination）三大基本特性。

（1）沉浸性，是指通过自身的感知系统，在纯自然的状态下，使用外界的交互设备，使用者对虚拟出来的环境的投入程度;

（2）交互性，是指在虚拟环境中，使用者操作事物的难易程度和得到反馈的自然程度;

（3）想象性，是指用户通过沉浸于虚拟环境中，不断与环境进行交互，并从环境中得到感性和理性的认识。

2  VR技术在主机厂企业培训中的应用背景介绍

企业培训的效果，很大程度上取决于所采用的培训手段[2]。传统的课堂面授培训、网络教学等培训手段虽然是实施简单，但互动性较差，实战性不足，对于新能源汽车这种实操性要求高的工作岗位，培训效果非常有限。

由于VR技术的上述3个特性，可以将VR技术运用于新能源汽车培训，通过模拟真实的操作场景，让受训的员工沉浸到近似实操的环境中，在模拟环境下进行零风险的操作，以便于快速地理解和掌握新能源知识与工作技能，既增加了培训的趣味性，同时也达到了提升培训效果的目的。

相对于传统的培训手段，VR培训有如下几个优势，如图1所示。

2.1 高仿真及沉浸性，可激发员工主动参与培训互动

虚拟演练环境是以现实演练环境为基础进行搭建的，操作规则同样立足于现实中实际的操作规范，理想的虚拟环境甚至可以达到使受训者难辨真假的程度。演练现场的高度仿真，双向互动，增加了培训的趣味性，创新的“游戏式”教学，激发了员工参与培训的兴致和热情。

2.2 模拟高危操作，避免实物演示的触电风险

电压高达380V的高压系统始终是实操培训的一个安全隐患，任何一个违规操作都会造成人员触电及培训设备损坏等风险。在理论培训到实操培训中间利用VR模拟培训作为过渡，为受训员工提供了一个零风险的操作环境，既可以提升操作者的熟练度，又可以通过系统的智能评估模块对操作者的错误操作予以提示和触电的模拟反馈，提高受训人员的安全防范意识。

2.3 可随时随地开展培训，方便灵活

VR技术不受时间和空间的限制，使得受训学员可以在任意培训环境中进行集中演练、既可以是培训教室，也可以是车间教学基地，只要将模块化的VR设备快速部署到对应的位置即可。受训者也可以利用个人的碎片化时间，自发地進行重复性训练，可大大地增加培训时间，缩短培训周期。

2.4 VR培训课程一次投入，多次使用，可在异地工厂培训中心共享

虽然VR硬件设备及培训实物的建模、互动开发等成本较高，一次性投入较大，但培训课程的可复制性，使得培训系统可以长期多次使用，并可在异地工厂的培训中心共享，而无需像传统培训手段那样需要大量地重复性购置配套的培训设备、工具等资源。对于企业来说，由于需要持续地、大规模地对员工开展培训，培训成本会随着培训量的逐渐增加而逐步点，并最终显现出相对于传统培训方式的成本优势。

3  基于虚拟现实技术的新能源培训平台

该主机厂目前已经开发了《PHEV高压电池拆装》、 《BEV构造及能量流》、《BEV高压断电操作流程》等VR培训课程，新能源虚拟培训平台已初具雏形。其中《PHEV高压电池拆装》内建了培训效果评估功能，受训人员在VR培训结束后，可进行模拟测试，测试过程中的错误操作会被系统记录，并在测试结束后进行评分，评分结果可作为受训人员能否进行实际操作的考核标准，如图2所示。

在北方工厂、华南工厂两地为工人、管理人员、经理人员开展了多次针对性的培训，并在积极筹划和开发更深层次、内容更丰富的培训课程，如图3所示。

新能源虚拟培训平台也曾多次向来公司参观的媒体机构开放体验，均获得了各媒体的一致赞扬。

“新能源汽车维修的VR培训，非常人性化，充分考虑了员工的安全。”

——中国汽车报资深记者 孙焕玉

“感受到工厂在未来新能源生产方面所做的一些准备。印象最深的是互动环节VR培训体验。”

——中国经济网副主编 郭涛

4  展望

未来虚拟现实技术将从两个方面在公司内部进行拓展，一是继续拓展在新能源培训领域的应用范围，涵盖公司全部的新能源车型、新能源电池，以及经销商的售后维修培训;二是在除培训外的生产、设计、销售、展览领域进行拓展，例如VR生产工艺模拟、VR新车发布、VR试乘试驾等。同时，公司也在积极研究成立VR开发和交付中心的可行性，以达到降低开发成本，缩短交付周期的目的。

参考文献

[1] 张占龙，罗辞，何为. 虚拟现实技术概述[J]. 计算机仿真，2005，22（3）：1-3.

[2] 常鹤晖. 基于VR虚拟仿真技术的汽车专业课程建设[J]. 中国教育信息化，2014（9）：74-76.

[3] 张志鹏，劳奇成.虚拟现实技术的概况及应用[J].制造业信息化，2005，4（9）：79-81.