— Я могу внутрь подстанции зайти?
— Нет, там 10 киловольт…
Этот короткий диалог, состоявшийся в VR-классе Инженерной школы энергетики ТПУ между студентом и преподавателем, исчерпывающе объясняет, зачем в обучении цифровые инструменты. В «цифру» в Томском политехе заведено сейчас практически все, в виртуальную реальность – самые опасные, объемные или дорогостоящие производства. Впрочем, и сам виар – удовольствие не дешевое: «цифровые двойники» могут себе позволить только крупные компании из нефтяной, ядерной, авиационной промышленности. Как вузу встроиться в дорогой тренд, подробно разобрались журналисты портала Tomsk.ru в проекте «Эра инженера».
Безопасность в энергетике – это одна из основ, о которой, по словам студентов Инженерной школы энергетики ТПУ, им говорят чуть ли не на каждой паре. Вырабатывают, так сказать, условный рефлекс: «Электричество — Стой — Опасно!». Но учиться работать с этим надо…
«Чтобы зайти за ворота - а объекты энергетики это всегда такие высокие стены и сверху колючая проволока – нужно пройти массу допусков, получить массу разрешений. И история с иммерсивными технологиями – виртуальным погружением – позволяет пройти через этот барьер, легко и просто «перенести» студента на объект»,
- рассказывает Александр Ивашутенко, заместитель директора по развитию Инженерной школы энергетики ТПУ.
Как студенты обучаются в VR и что думают о подготовке инженера – смотрим в видео:
Лаборатория энергетиков была модернизирована за счет средств программы Минобрнауки России «Приоритет 2030» по стратегическому проекту «Энергия будущего». Только оборудование виртуальной лаборатории обошлось в 3+ млн рублей, еще дороже стоила разработка сценариев. Ведь, по сути, каждый сценарий – это компьютерная игра. Чем лучше визуализация, тем эффективнее погружение. Чем правдоподобнее сценарий, тем лучше усвоение навыков. А производство хорошей игры – это очень серьезные инвестиции…
Сейчас обучение энергетиков (электро- и тепло) идет на шести сценариях – «отрисована» электрическая подстанция, цех электроснабжения, цех химводподготовки и т.д. Всего до конца года в лаборатории будет реализовано 15 VR-сценариев.
«Особенностью систем виртуальной реальности является чрезвычайная дороговизна производства качественных тренажеров, - подтверждает проректор по цифровизации ТПУ Александр Фадеев. – Прелесть (и сложность) виара в том, что там не линейный сценарий. Студент надел очки и попал в помещение или на поле. Куда он пойдет – никто не знает. И математика, которая заложена в тренажер, должна предусматривать все возможные сценарии и реагировать на них так, как реагирует настоящая установка. Запрограммировать все это очень сложно: правдоподобный «цифровой двойник» требует сотен тысяч часов работы математиков, программистов, дизайнеров, консультантов со стороны партнеров… Поэтому сегодня VR нашел применение только в очень крупных компания, бюджет которых может себе это позволить – нефтегаз, атомная энергетика, авиация. Томский политех – уникальный в этом смысле случай. Не знаю ни одного VR-продукта, сделанного другим университетом в России».
По словам Фадеева, над «цифровыми двойниками» в политехе работают две большие команды, оцифровываются объекты либо опасные, либо очень дорогие или объемные:
«Например, университет не может себе позволить содержать крупное производство, где станки размером с дом. Или – мы сильно ограничены в использовании вредных веществ, ядовитых и радиоактивных материалов. И всегда возникает та самая сложность в подготовке инженера – как найти баланс между теорией и практикой? Конечно, Томский политех всегда славится своей огромной лабораторной базой. Но то, чего нам не хватает, мы стараемся добирать именно с использованием тренажеров, в первую очередь, тренажеров виртуальной реальности. Всегда привожу в пример авиацию – не секрет, что человек, который учится летать на авиасимуляторе, даже не самом дорогом, потом садится за штурвал самолета и реально им управляет. Это работает!».
Одним из первых (в 2017 году) в ТПУ был оцифрован геологический полигон в Хакасии, он уже успел получить множество наград как уникальный образовательный ресурс. «Моя любимая история – как ребята-геологи вернулись с практики в Хакасии и сказали: не, не похоже, там корова в яме околела, а у нас в тренажере ее не было! - улыбается Александр Фадеев. – Остальное – кроме коровы – было настолько идеально, что сами преподаватели говорили: поработав на цифровом двойнике, студенты приезжали «в поле» абсолютно готовыми, они уже прекрасно знали, как себя вести, где взять инструмент, где какие породы исследовать».
Сколько студент должен учиться в виаре, прежде чем его можно допускать до реально опасных объектов? Начальник Исследовательского ядерного реактора ТПУ Артем Наймушин считает, что нескольких прохождений сценария достаточно:
«Думаю, студента, который прошел, например, симулятор производства технеция-99м (радионуклида для онкодиагностики) от 3 до 5 раз, можно спокойно ставить на реальные «горячие камеры» - специальные радиационно-защитные помещения. Они используются для проверки состояния и выполнения различных операций с облученным ядерным топливом, а также для работы с высокоактивными радиоизотопами. Конечно, есть вещи, которым можно научить только «в железе». Например, для работы внутри тех же «горячих камер» используются копирующие манипуляторы (устройства, повторяющие движения рук оператора) – они позволяют избежать взаимодействия радиоактивного излучения с организмом человека. Владеть ими в виртуальной реальности не научишься, все-таки это довольно «тонкое» оборудования. Но понять принципы, отточить навыки в комфортной среде – можно».
Второй сценарий на ядерном реакторе симулирует пуск реактора. Артем Наймушин отмечает: «Пультовая – один в один, не отличишь, оцифрована каждая кнопочка! Важно, что реактор у нас запускается по понедельникам, то есть вживую произвести пуск в любой день в учебных целях нельзя. А в «цифровом двойнике» тренироваться можно хоть ночью! Когда в 2020 году мы сделали главный модуль, наш главный инженер сказал: «Класс! Мы в молодости о таком мечтать не могли».
В целом, по мнению Артема Наймушина, VR-технологии могут занимать в обучении до 10% времени. Сейчас ТПУ обсуждает с «Росатомом» возможность сделать полную цифровую копию реактора.
Всего в цифровой инфраструктуре ТПУ сегодня 8,5 тысяч компьютеров в корпусах и более 3,6 тысяч в общежитиях, 1900 кампусных онлайн-курса, 9 массовых открытых онлайн-курсов на российских платформах, 200 виртуальных лабораторных комплексов, более 20 модулей VR\3D-тренажеров и симуляторов. Познакомиться с имитационными средами ТПУ можно ЗДЕСЬ
