Пример работы с оборудованием на 3D-тренажере
Проблема человеческого фактора в энергетике
Ошибки персонала остаются одной из ключевых причин аварий в промышленности. Согласно статистике, от 10% до 20% всех технологических нарушений в электроэнергетической системе ежегодно происходят из-за неправильных действий сотрудников. Недостаточное знание техники безопасности и специфики оборудования грозит не только серьезными финансовыми убытками для предприятий, но и создает прямую угрозу жизни и здоровью людей из-за возможных пожаров и возгораний на энергообъектах.
Традиционные методы подготовки специалистов, включающие обучение в учебных заведениях и на специальных полигонах, могут обходиться в сумму до 100 тысяч рублей на человека. Однако такой подход часто дает лишь общие теоретические знания, не позволяя детально отработать навыки на конкретных объектах с учетом их уникальных особенностей.
Инновационное решение от пермских ученых
Исследователи Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) создали уникальный 3D-тренажер, который позволяет моделировать работу на реальных энергообъектах в виртуальном пространстве. Разработка представляет собой точную трехмерную копию действующей электрической подстанции, где пользователи могут отрабатывать различные сценарии взаимодействия с оборудованием. Эта технология направлена на безопасное обучение как опытных специалистов, так и студентов, и способствует значительному снижению аварийности на предприятиях.
Статья с описанием разработки опубликована в научном журнале «Вестник ПНИПУ. Электротехника, информационные технологии, системы управления» (2025 год).
Важность надежности энергосистем
Электроэнергия является фундаментом современного общества. От ее бесперебойной подачи зависят экономическая стабильность, технологический прогресс и удовлетворение базовых потребностей населения. Процесс распределения электроэнергии — сложный многоступенчатый цикл, включающий генерацию, преобразование, передачу по сетям высокого напряжения и конечное распределение между потребителями: промышленными предприятиями, жилым сектором, транспортом и системами освещения.
Несмотря на активную автоматизацию и цифровизацию отрасли, ошибки при обслуживании объектов, вызванные человеческим фактором, все еще случаются. Они могут привести как к локальным перебоям в электроснабжении, так и к масштабным сбоям в работе целых электростанций, а в худшем случае — к чрезвычайным ситуациям, таким как взрывы или пожары.
Причины ошибок и потенциал VR-обучения
Основными причинами таких инцидентов часто становятся недостаточная практическая подготовка работников, несоблюдение регламентов и правил безопасности. Молодые специалисты, как правило, не имеют достаточного опыта работы с реальным промышленным оборудованием, и им приходится отрабатывать как штатные, так и аварийные процедуры уже в рабочих условиях, что повышает риски.
Технологии виртуальной реальности (VR) открывают новые возможности для эффективного повышения квалификации действующего персонала и подготовки студентов. Разработанный в ПНИПУ 3D-тренажер обеспечивает полное погружение в детализированную цифровую копию подстанции. В программе реализованы интерактивные сценарии, позволяющие изучать и отрабатывать технику безопасности без какого-либо риска для жизни и здоровья.
Технология создания и принцип работы
«Тренажер был разработан на популярном игровом движке Unity, — поясняет Александр Семенов, старший преподаватель кафедры микропроцессорных средств автоматизации ПНИПУ. — Первым этапом стало полное 3D-сканирование территории реальной электрической подстанции. Затем для каждого элемента — от электротехнического оборудования и внутренних помещений до инструментов и окружающей среды — были созданы детальные цифровые модели. Все эти объекты были интегрированы в единое виртуальное пространство с возможностью свободного перемещения и взаимодействия, что обеспечивает эффект максимального присутствия».
Обратите внимание: Может причиной сноса завода, кроме привлекательности его площадки, являлось и то, что завод просто остановился в своем развитии.
Подобные VR-решения постепенно внедряются на российских промышленных предприятиях. Однако многие из таких проектов являются закрытыми, защищены коммерческой тайной и создаются для решения узкоспециализированных задач конкретного производства.
Сценарии обучения и практическая польза
Разработчики подчеркивают, что каждый учебный сценарий в тренажере программировался отдельно. Платформа обладает гибкостью и позволяет добавлять практически любые функции. Приоритет отдавался внедрению операций, которые:
- наиболее часто встречаются в повседневной деятельности персонала;
- направлены на выявление и устранение пробелов в знаниях по технике безопасности;
- в случае ошибки могут привести к опасным чрезвычайным ситуациям и значительным экономическим потерям.
В виртуальной среде пользователь может выбрать необходимые инструменты и средства индивидуальной защиты, после чего приступить к выполнению задачи. Например, отработать процедуру вывода измерительного трансформатора напряжения в ремонт. Программа предлагает выбрать правильную последовательность действий — какие операции выполнить и что проверить. В случае ошибки система детально объясняет, что было сделано не так и почему.
Аналогичным образом реализованы и другие сценарии: оперативные переключения в электроустановках, подключение нового оборудования, а также моделирование потенциально опасных ситуаций, таких как короткое замыкание или возгорание. VR-тренажер позволяет безопасно обучать персонал правильным действиям в условиях, имитирующих реальную угрозу.
Первые результаты и перспективы внедрения
Пилотное внедрение разработки уже на начальном этапе показало сокращение аварийных событий, связанных с человеческим фактором, на 3%. В долгосрочной перспективе такой тренажер рассматривается как эффективный системный инструмент для минимизации производственных рисков.
Ученые отмечают, что для успешного внедрения подобных систем на предприятиях необходим тщательный анализ аварий, вызванных человеческим фактором. Важно понимать, что не все инциденты можно предотвратить с помощью VR-обучения — некоторые из них обусловлены усталостью, стрессом или организационными проблемами, что ограничивает роль тренажеров как универсального решения.
«На текущем этапе наш 3D-тренажер готов к использованию в учебных целях как на предприятиях, так и в учреждениях высшего и среднего профессионального образования, — делится планами Святослав Полежаев, студент кафедры микропроцессорных средств автоматизации ПНИПУ. — Уже запланировано его внедрение в учебный процесс ПНИПУ для подготовки студентов по направлению «Электроснабжение». Наша разработка может стать инструментом для постоянной проверки и совершенствования знаний, а также использоваться для проведения аттестации и переаттестации персонала по электробезопасности».
Заключение
3D-тренажер, созданный учеными Пермского Политеха, открывает новые горизонты для безопасного и эффективного обучения специалистов энергетической отрасли. Этот инновационный подход на основе виртуальной реальности позволяет будущим и действующим электрикам отрабатывать критически важные навыки без риска для жизни, что в итоге ведет к снижению аварийности и повышению общей культуры безопасности на промышленных объектах.
Больше интересных статей здесь: Производство.
Источник статьи: Ученые Пермского Политеха разработали инновационный тренажер для безопасного обучения электриков в виртуальной реальности.