Аннотация проекта

Цели проекта:
 Повышение эффективности и качества, сокращение сроков обучения оперативного персонала ГЭС и, как следствие, повышение безопасности эксплуатации оборудования ГЭС;
 Совершенствование базы средств тренажерной подготовки;
 Апробация технологий VR для целей подготовки производственного персонала;
 Апробация новых подходов в разработке средств тренажерной подготовки с использованием технологий VR.
Основная задача проекта – разработать комплексную систему подготовки оперативного персонала ГЭС с применением технологий VR.
Подзадачи:
 Определение объема моделирования системы и основных требований к ней;
 Создание виртуальных, идентичных реальным, локаций для управления оборудованием гидроагрегата и собственных нужд ГЭС, а также распределительного устройства высокого класса напряжения с сопутствующим вспомогательным оборудованием и помещениями;
 Моделирование корректной работы оборудования, а также адекватных откликов системы на действия сотрудников в процессе обучения;
 Создание специальных модулей системы для редактирования контента собственными силами «РусГидро» (редактор сценариев и конструктор объектов);
 Разработка платформы обучения персонала с системами назначения и выставления оценок, формированием статистики обучения.

Тренажер предназначен для обучения оперативного персонала ГЭС Группы РусГидро. Из всех ГЭС России (около 200 объектов суммарной установленной мощностью порядка 50 ГВт) компании «РусГидро» принадлежат 61 ГЭС от Европейской части России до Дальнего Востока общей мощностью около 25 ГВт.
Оборудование Тренажера планируется разместить в учебных центрах Корпоративного университета гидроэнергетики:
 Московский учебный центр (г. Москва);
 Волжский учебный центр (г. Волжский, Волгоградская область);
 Саяно-Шушенский Учебно-производственный информационно-инновационный центр (р.п. Черемушки, Республика Хакасия).
Кроме того, в рамках проекта создается один мобильный комплект оборудования, для организации обучения на удаленных объектах.
При создании Тренажера был применен новый подход к разработке средств тренажерной подготовки с использованием технологий VR:
 Обычно тренажеры с применением технологий VR подразумевают выполнение строго определенных (заложенных) последовательностей действий, без возможности выполнения каких-либо отклонений. Такие тренажеры направлены на то, чтобы тренирующийся запоминал строгую последовательность действий, а также внешний вид и расположение объектов, с которыми он взаимодействует. На наш взгляд, такой подход не формирует полное понимание всего объема действий, не формирует понимание того, к чему может привести невыполнение того или иного действия, его важность и необходимость, связь с другими процессами. Без этого понимания оперативный персонал при выполнении своих должностных обязанностей может совершать непоправимые ошибки, способные привести к серьезным последствиям; а любые отклонения от заложенных в тренажере условий производств работ могут привести к невозможности выбрать правильную последовательность действий при выполнении работ в действительности;
 Разработанная в «РусГидро» система позволяет проводить обучение в условиях, приближенных к работе реального оборудования и технологических систем ГЭС. Тренажер выполнен в формате компьютерной игры: кроме полного погружения в виртуальную реальность, идентичности отрисованных объектов оборудованию реальных ГЭС, Тренажер позволяет выполнять действия, не предусмотренные заложенными сценариями, а также не выполнять действия, предусмотренные сценариями. Таким образом Тренажер позволяет получить больший образовательный эффект от применения: тренирующийся может отклониться от предусмотренной последовательности действий (не выполнить определенные действия, выполнить излишние действия) и наглядно увидеть, к чему это приводит. За счет этого обучающийся имеет возможность совершать ошибки без каких-либо последствий для оборудования и собственной безопасности и более четко понимает необходимость каждого действия при выполнении работ. Указанный эффект достигнут за счет применения непрерывно действующей математической модели внутри системы, автоматически изменяющей состояние одних объектов в зависимости от состояния других.
В рамках развития системы предполагается использовать указанные особенности при разработке цифровых двойников для каждого энергообъекта Группы РусГидро, в том числе тепловых электростанций и объектов на базе ВИЭ.
Другие значимые характеристики разработанной системы:
 В отличие от большинства применяемых ранее средств подготовки, Тренажер направлен на отработку универсальных навыков работы оперативного персонала и не концентрируется на подготовке персонала одной конкретной ГЭС. При разработке в первую очередь уделялось внимание соответствие Тренажера отраслевым требованиям;
 Впервые в рамках средства тренажерной подготовки удалось реализовать в едином комплексе системы электротехнического и гидромеханического оборудования, что позволило обеспечить создание «единого» виртуального прототипа ГЭС, с набором основных рабочих мест оперативного персонала.
 Также одной из новинок является разработка Редакторов контента для тренажера, позволяющая силами специалистов компании – без необходимости обращения к разработчику – проводить самостоятельно работы, направленные на актуализацию существующих тренировок, разработку новых тренировок, расширение математической модели тренажера, отрисовку нового оборудования, представленного в локациях тренажера.
При реализации проекта значительное внимание уделялось:
 Контролю и анализу получаемых результатов;
 Оперативной корректировке функциональных требований к системе (в соответствии с Техническим заданием);
 Соответствию Тренажера реальному оборудованию ГЭС, требованиям нормативно-технической документации, а также современным подходам в части типов и компоновки оборудования, используемого при реконструкции / модернизации ГЭС, на новых объектах энергетики;
 Удобству системы при работе в ней людей разных возрастных групп, для каждой из предполагаемых ролей (администратор, специалист по обучению, методолог, тренирующийся).
В рамках обмена опытом в реализации проектов применения технологий VR и других технологий в обучении работников промышленных объектов:
 Проводились встречи представителей функционального заказчика с российскими разработчиками программного обеспечения на базе технологий VR для формирования концепции проекта и основных применяемых технических решений;
 Проект Тренажера был представлен на III Всероссийском форуме по обучению производственного персонала «Industrial Learning Force 2021». Проект сильно заинтересовал участников форума – руководителей и специалистов крупнейших индустриальных компаний России. Была получена обратная связь по применяемым подходам для дальнейшего учета при завершении проекта и формирования планов будущего расширения.
Необходимость тщательного контроля хода реализации проекта была обусловлена конечной целью проекта – обучением персонала, что напрямую влияет на надежную и безопасную эксплуатацию объектов электроэнергетики.
Кроме того, в ходе проекта были сформулированы основные организационные требования к обучению персонала с помощью Тренажера, определяющие:
 Периодичность обучения;
 Методы применения тренажера;
 Порядок взаимодействия ответственных лиц.
Были определены ответственные лица, обеспечивающие:
 Контроль за применением тренажера;
 Организацию методологической поддержки применения тренажера;
 Организацию технической поддержки применения тренажера.
До ввода тренажера в опытную эксплуатацию было организовано обучение групп пользователей, являющихся «преподавателями», «методологами по доработке тренажера», «администраторами системы». Также Тренажер был опробован на фокус-группах из работников оперативной службы Волжской ГЭС и Саяно-Шушенской ГЭС, студентов Волжского филиала НИУ «МЭИ», все пожелания в части доступности, удобства и корректности работы были учтены и добавлены в систему.
В рамках реализации проекта осуществлялось взаимодействие с:
 Компаниями-разработчиками, в части определения оптимальных технических решений;
 Специалистами Воткинской ГЭС, Саяно-Шушенской ГЭС и преподавателями учебных заведений, в части экспертного содействия при разработке математических моделей, применяемых в тренажере;
 Представителями целевой аудитории – оперативным персоналом Волжской ГЭС и Саяно-Шушенской ГЭС – в части испытаний системы фокус-группами;
 Студентами 3 курса Волжского филиала НИУ «МЭИ», обучающимися по направлению «Гидроэлектростанции и цифровые технологии», в рамках обучения навыкам работы с изучаемым оборудованием, на местах будущего трудоустройства (оперативная служба ГЭС);
 Руководителями и специалистами крупнейших российских индустриальных компаний в рамках III Всероссийского форума по обучению производственного персонала «Industrial Learning Force 2021», в части обратной связи по используемым подходам при разработке системы.
Тренажер позволяет:
 Проводить качественную оценку и практическое обучение производственного персонала в регионах присутствия компании, в рамках единых стандартов обучения и подготовки;
 Сократить сроки обучения персонала ГЭС на рабочих местах;
 Более эффективно проводить обучение безопасному производству работ.
Кроме того, мобильный комплект Тренажера обеспечивает возможность проведения выездного обучения производственного персонала на удаленных объектах.
Также мобильный комплект задействуется в выездных мероприятиях компании, в том числе:
 При реализации программ ранней профессионализации молодежи (школьники и студенты);
 При проведении мероприятий, способствующих привлечению будущих поколений в энергетику – стратегическую отрасль, от состояния которой зависит развитие государства в целом.
Использование Тренажера в обучении студентов позволит им приобретать компетенции и практические навыки управления энергетическим оборудованием, определяемые профессиональными стандартами и востребованные у работодателей.
Тренажер предназначен для обучения работников объектов Группы РусГидро безопасным методам и приемам выполнения работ в условиях виртуальной реальности, с непосредственным выполнением технологических операций (пошагово с соблюдением требуемых организационных и технических мероприятий), обеспечивающих исключение ошибочных действий оперативного персонала при выполнении функций по оперативно-технологическому управлению с полным пониманием персоналом особенностей выполняемым им работ.
Тренажер позволяет отрабатывать как отдельные технологические процедуры, так и комплексные задачи, связанные с управлением и обслуживанием оборудования ГЭС в нормальных и аварийных режимах работы.
Совместно с представителями МГУ имени М.В.Ломоносова была проведена оценка эффективности проекта в части сравнения тренажера с применением технологий VR и широко применяемого в Группе РусГидро двухмерного тренажера по оперативным переключениям «Модус», представляющего собой однолинейную электрическую схему и изображения шкафов управления, защит и автоматики оборудования, взаимодействие с которыми осуществляется с использованием стандартных периферийных устройств персональных компьютеров (мышь, клавиатура). В ходе исследования количественно и качественно оценивались две основные характеристики: прирост уровня знаний и психофизиологическое состояние в результате длительной работы на тренажере.
Исследование проводилось на двух группах студентов 3 курса обучения Волжского филиала НИУ «МЭИ» по направлению «Гидроэлектростанции и цифровые технологии». Выбор состава фокус-группы осуществлялся из нескольких основных соображений:
 Соответствие навыков, приобретаемых в ходе обучения на Тренажере, программам, изучаемым студентами учебного заведения;
 Наличие оборудования Тренажера в непосредственной близости от учебного заведения (Волжский учебный центр);
 Наличие у участников фокус-групп базовых теоретических знаний и представлений о технологическом процессе ГЭС, электрических цепях;
 Отсутствие у участников фокус-групп навыков практической работы на оборудовании ГЭС;
 Отсутствие у участников фокус-групп навыков работы на тренажере «Модус» и на разработанном тренажере.
Исследование проводилось в следующем формате:
 Предварительно были составлены тренировки для системы «Модус» (3 штуки на различные по характеру последовательности действий) – таким образом, чтобы их сценарии полностью соответствовали тренировкам, используемым в Тренажере с использованием технологий VR (часть операций выполнялась вне среды «Модус»);
 Были составлены и разосланы участникам фокус-групп методические материалы с описанием основных операций в тренажерах «Модус» и VR, а также с описанием всех необходимых теоретических основ;
 Обе группы прошли вводный опрос со свободными ответами на наличие знаний, которые непосредственно используются в предлагаемых сценариях. Результаты были оценены по 100-балльной шкале методом экспертной оценки (10 вопросов по 10 баллов);
 Обе группы прошли опрос по наличию симуляторных расстройств перед прохождением тренировок;
 Перед тренировками обеим фокус-группам было проведено обучение по работе в тренажере и по теоретическим основам по работе с оборудованием ГЭС, которые используются при выполнении тренировок;
 Первой группе требовалось пройти 3 сценария в тренажере «Модус», второй – те же сценарии в Тренажере с использованием технологий VR;
 По результатам прохождения тренировок аналогичным образом по 100-балльной шкале была произведена оценка знаний участников обеих фокус-групп (задаваемые вопросы отличались от тех, которые были озвучены на вводном опросе, но соответствовали по темам);
 Также был выполнен аналогичный опрос на наличие симуляторных расстройств после прохождения тренировок и длительного нахождения в среде тренажера;
 Далее было проведено сравнение результатов опросов до и после тренировок.
Оценка и сравнение результатов показали следующее:
 Обучение с использованием обоих тренажеров (двухмерного и VR) дало положительный прирост знаний;
 Средний прирост знаний обучающихся на тренажере с применением технологий VR оказался на 7,1 % выше, чем у обучающихся на базе тренажера «Модус» (35,4 % и 28,3 % соответственно). Аналогичный результат наблюдается относительно минимального прироста; максимальные приросты знаний различаются на 10 % в пользу тренажера с использованием VR;
 Индекс субъективного комфорта (ИСК), характеризующий ощущение комфорта в целом, для обеих групп не имеет положительного прироста в результате работы на тренажере (отрицательный прирост либо отсутствие прироста);
 В среднем ИСТ в группе обучающихся на тренажере «Модус» снизился на 10,2 %, а на тренажере с использованием технологий VR – на 17,0 %, однако в первой группе максимум снижения составил 34,3 %, а во второй – 31,4 %. Лучший результат в обоих группах соответствует в отсутствии изменений в ощущении комфорта (По 1 участнику каждой группы);
 Тренажер с использованием технологий VR позволяет получить эффект погружения в виртуальную реальность: 25 % потеряли ориентацию, 62,5 % воспринимали среду за реальную, 87,5 % ощущали, будто посетили реальную ГЭС, 100 % испытывали эмоции при работе в виртуальной среде;
 Ограничение по применению Тренажера с использованием технологий VR – длительное нахождение в виртуальной среде (выполнение больших объемов операций) нерекомендуемо: 75 % испытуемых чувствовали усталость, 87,5 % - напряжение глаз, 62,5 % - головную боль и (или) тошноту.
Исследование на более возрастных группах (оперативный персонал Волжской ГЭС и Саяно-Шушенской ГЭС) также выявил физиологические ограничения по работе в виртуальной среде, связанные с расфокусировкой изображения виртуальной среды из-за ослабленного зрения и головокружением.
Указанные исследования позволили выявить неизбежные ограничения и составить рекомендации по работе в виртуальной среде с точки зрения длительности для различных возрастных групп, а также по использованию дополнительного оборудования (специальные накладки на лицо при массовом обучении с использованием тренажера, использование линз/очков).
