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国家能源集团神东煤炭:三维可视化系统提升培训效能

中国煤炭网 作者:陈垚 石智高 2022-08-03 14:45:48

本网讯   想象一下,假如你是一名刚入企的新员工,你想通过怎样的方式去了解井下形形色色的重型设备呢?是依靠老师傅们的手指口述,还是一本本地翻阅技术资料,亦或是从实践中慢慢积累经验?诚然,这些方法都可行,不过却要耗费大量的时间和精力。而在国家能源集团神东煤炭补连塔煤矿,一套名为“综连采主要设备分解原理三维可视化培训系统”的多媒体培训平台正在逐渐取代传统的教学模式,为员工快速掌握设备基础知识提供了全新的解决方案。

在该矿每周的夜校培训班开课前,受训员工们都会早早地来到创新创效基地内,驻足于LED幕墙前观看一场特别的“大电影”,影片的与众不同之处在于“主演”们均是井下综连采工作面的主要设备。荧幕中,它们不再受限于井下特殊的作业环境,全方位地展示着自己的外形特征和装配过程,也不用顾及包裹自己的钢铁躯壳,将内部构造和运行原理展露无遗。

“三维可视化系统”展示画面。这部影片就是“综连采主要设备分解原理三维可视化培训系统”的成果展示环节,通过三维数字软件进行精准建模,影片中的画面几乎达到了以假乱真的程度,尤其是播放到设备装配示意图的时候,当各个零部件从四周向主体结构聚拢的一刹那,总能引发员工们的惊叹声。有人说,这部影片就像是一扇“任意门”,通过它,自己仿佛置身于设备内部,任何细微之处都能一览无余。

“整个‘三维可视化培训系统’分为前期数据收集、测绘三维建模和演示动画制作三个大的环节,其中又包含许多子项目,因为模型库一直在扩充,我们也在不断摸索系统功能性还能朝着哪些方向去延伸。”补连塔煤矿生产办主任李金刚既是该系统研发的主要负责人,同时也是项目发起人之一,说起这套系统的研发过程,他深有感触。

2020年9月份,由内蒙古自治区总工会举办的“全区职工创新工作室建设现场经验交流会”在呼和浩特隆重开幕,李金刚作为公司代表参加了这场盛会。会场上,他被来自全区各煤炭、电力和军工产业代表展示出的科创成果所吸引,同时也被各类高精尖现代化装备在传统工业领域的大量应用所震撼。受到这次交流会的触动,他开始思考怎样才能让前沿科技在煤矿落地开花,真正为煤炭开采和设备检修服务,取得实实在在的创新成果。

“交流会结束后,我立刻向时任矿培训组组长的全国劳模韩伟同志分享了心得体会,没想到我们两人一拍即合,都以培训对指导安全生产的重要意义为出发点,提出了借助三维数字模拟技术开发一套实用性强、能够反映现场实际的多媒体培训系统的想法。”李金刚说,在此之前,矿里的各类培训几乎单纯依靠讲师“手指口述”进行,教案大多数采用二维图纸和PPT结合,教学方式生硬,存在很多弊端,许多没有制图基础的员工根本无法理解二维图纸上的内容,更别提将所学应用到日常工作中。而建立三维可视化系统不但可以还原设备结构,还可以进行动态模拟,让人有身临其境的感受,使培训不再枯燥乏味,员工学习积极性高,才能将培训内容吃得透、记得牢。

明确了想法,李金刚迅速着手起草立项建议书,并在全矿范围内招募有三维动画制作经验的员工。很快,杨虎和侯阳明两人便进入了他的视线,他们都曾参加过公司举办的三维动画大赛,并且取得过不错的成绩,也因此成为了该项目的主创成员。

其中,杨虎因为具备较强的编程基础,对系统后期的进一步开发提供了很多思路和技术支持。他在回忆项目开发初期的情景时说:“那时候面对的最大挑战是建立设备三维模型库,虽然大部分设备都有可以参考的技术资料,但是很多细节并没有体现,我们只能一遍遍地去井下或维修中心重新测绘。然而并不是每一次去都能顺利获取想要的数据,要等现场工作人员完成拆解后才能过去拍照测量,既要测得细,又要测得快,不能影响人家的正常工作。”

这还只是建立三维模型库的第一步,在收集到足够多的设备基础数据资料后,就要开始在三维模拟软件中绘制设备模型,建模的过程不是简单的图形堆砌,既要严格遵照设备的外形尺寸,同时还要赋予适合的材质贴图和光效,使模型在观感上更趋近于现实中的设备本体。

“建模工作十分耗费精力,一开始我们为了节省时间,只想深入刻画设备的主要结构件,像螺栓、垫片之类的物体就用近似的几何图形代替,可是后来发现这样行不通,特别是在做装配示意图的时候,所有零部件都要在画面中集中展示,当出现不够精细的模型时就很容易让人‘出戏’,有虎头蛇尾的感觉。”这是整个项目开发过程中最让侯阳明记忆深刻的事,明明是为了加快进度想到的取巧办法,最终却拖了后腿,导致大家又花费大量时间重新返工绘制这些“不起眼”的小零件。

2021年1月份,三维模型库的建立初见成效,项目组快马加鞭地制作出了两部成品动画用于夜校培训。一开始大家对动画呈现出的效果并没有信心,因为像这样的设备分解原理类动画本就在煤炭行业不多见,加上片中的“演员”都是清一色的机械设备,既没有对白,也没有剧情,能不能成功吸引观众,谁的心里都没有底。

可是让项目组倍感振奋的是,动画放映当晚就在矿里引起了不小的轰动,它们甚至在培训课堂上抢过了讲师的“风头”,在学员的一致要求下,导师硬是把两部动画循环播放了好几遍。在看到影片中展示出某型号减速器的运转原理时,一位综采队的员工兴奋地说:“我在井下检修这么多年,还从来没有开盖看过减速器内部长什么样,现在不但看到了,还知道它是怎么通过不同齿轮间的配合来达到机械减速的目的,真是受益匪浅。”

2021年3月24日,公司“创新创效现场经验交流会”在补连塔煤矿成功举办,众多科技创新项目成果吸引了无数人的目光,尤其是已经完成初期开发的“综连采主要设备分解原理三维可视化培训系统”更是让参会人员啧啧称奇,大家纷纷感慨,没想到煤矿的培训工作还能用这样新颖的形式开展,更没有想到这样的系统竟然完全是由公司内部员工自主开发出来的。


现场会后,项目组成员集思广益,想要借助日渐庞大的模型库在“三维可视化培训系统”的基础上进行二次开发,为日后构建一个更丰富的复合型培训系统做准备。李金刚说:“未来的研发之路任重道远,我们唯有脚踏实地,并且要让更多的年轻人才参与进来,把更多年轻人的想法书写在科技创新的道路上,为煤矿的智能化发展畅想更多的可能。”

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