Человеческий фактор — одна из ведущих причин аварийных ситуаций в промышленной отрасли. Ежегодно в среднем 10-20% случаев технологических нарушений на предприятиях электроэнергетической системы связаны с ошибочными действиями персонала. Недостаток знаний в технике безопасности и особенностях работы может привести не только к финансовым потерям, но и к угрозе жизни людей из-за возможных возгораний и пожаров на электростанциях. Традиционное обучение специалистов в образовательных учреждениях и на специальных учебных полигонах может обходиться до 100 тысяч рублей на человека. При этом оно в основном дает общие знания и не позволяет отработать их на конкретных объектах с учетом их специфики. Ученые Пермского Политеха представили уникальный 3D-тренажер, с помощью которого можно в трехмерной копии реальной подстанции отрабатывать различные сценарии взаимодействия с объектами электроэнергетики. Разработка способствует безопасному обучению действующих специалистов и студентов, а также снижению уровня аварийных ситуаций на предприятиях.
Статья опубликована в журнале «Вестник ПНИПУ. Электротехника, информационные технологии, системы управления», 2025.
Электроэнергия — это основа жизни современного общества. Сегодня от ее доступности и стабильности зависит экономика страны, развитие технологий и базовые потребности человека. Распределение электроэнергии — это сложный многоэтапный процесс, который включает в себя ее генерацию, преобразование, передачу по сетям высокого напряжения и конечное поступление к потребителям — предприятиям, жилым домам, транспортной системе, уличному освещению.
Несмотря на автоматизацию и цифровизацию отрасли, при обслуживании объектов на электростанциях случаются ошибки, вызванные человеческим фактором. Они могут приводить как к локальным нарушениям электроснабжения, так и к сбоям всей электростанции и даже чрезвычайным ситуациям, связанным с возгоранием или взрывом.
Основная причина таких ошибок часто заключается в недостаточной подготовке работников к практике, нарушении регламентов и техники безопасности. У молодых специалистов обычно отсутствуют навыки работы с реальным оборудованием предприятия, и отрабатывать как стандартные, так и внештатные ситуации приходится уже на месте, в рабочих условиях.
Технологии виртуальной реальности — это эффективный ресурс для повышения компетенции у действующего персонала и обучения студентов практическим знаниям. Такой 3D-тренажер ученых ПНИПУ позволяет полностью погрузиться в достоверную копию одной из электрических подстанций. В программе реализованы сценарии взаимодействия с оборудованием, что позволяет изучать технику безопасности без риска для жизни с использованием VR технологии.
— Тренажер разработан на платформе Unity. Сначала осуществлялось полное сканирование местности на территории электрической подстанции, а далее создание 3D-модели каждого элемента проекта — внешней среды объекта, электротехнических устройств, внутренних помещений подстанции и предметов для взаимодействия. Они, в свою очередь, формируются в виртуальное пространство с возможностью управления инструментами и передвижения. Такой подход позволил добиться максимального погружения, — объясняет Александр Семенов, старший преподаватель кафедры микропроцессорных средств автоматизации ПНИПУ.
Подобные устройства виртуальной реальности активно развиваются в России и внедряются в промышленные процессы на базе отдельных предприятий. Но чаще всего это закрытые проекты, охраняемые коммерческой тайной, и в основном разрабатываемые для решения конкретных задач определенного производства.
Ученые отмечают, что при создании 3D-тренажера каждый сценарий в программе прописывался отдельно. Также есть возможность добавления в нее абсолютно любых функций, однако в первую очередь внедрялись операции, которые: наиболее часто встречаются в оперативной деятельности персонала; направлены на выявление пробелов в знаниях техники безопасности; могут привести к опасным чрезвычайным ситуациям и существенным экономическим затратам.
Так, в VR пользователь может выбрать необходимые инструменты и средства защиты и приступить к выполнению какой-либо задачи. Например, самостоятельно попробовать вывести измерительный трансформатор напряжения в ремонт. Для этого программа предлагает выбрать правильную последовательность действий — какие действия совершить и что именно необходимо проверить для выполнения задачи. В случае ошибочных действий указываются конкретные причины провала.
Аналогичным образом реализуются и другие сценарии, например, оперативное переключение электрооборудования, подключение нового объекта или моделирование потенциально опасных ситуаций (короткого замыкания, возгорания). С помощью VR можно обучать персонал правильным действиям без риска для жизни.
Разработчики провели пилотное внедрение 3D-тренажера в производственный процесс. Начальные результаты уже показали снижение аварийных событий с участием человека на 3%, а в долгосрочной перспективе — это эффективный инструмент для системной минимизации рисков.
Ученые отмечают, что для корректной разработки и внедрения подобных 3D-тренажеров на предприятия важно анализировать аварийные ситуации, вызванные человеческим фактором, и выделять те, которые могут быть эффективно устранены с их помощью. Некоторые аварии могут быть вызваны не недостатком знаний персонала, а усталостью, стрессом или организационными факторами, что снижает роль тренажеров в качестве универсального решения.
— На текущем этапе развития наш 3D-тренажер может использоваться в учебных целях на предприятиях и в организациях высшего и среднего специального образования. Уже планируется его внедрение в ПНИПУ для обучения студентов по профилю «Электроснабжение». Наша разработка может стать инструментом проверки и совершенствования знаний на постоянной основе, а также использоваться для аттестации и переаттестации персонала предприятий по электробезопасности, — поделился Святослав Полежаев, студент кафедры микропроцессорных средств автоматизации ПНИПУ.
3D-тренажер ученых Пермского Политеха позволяет безопасно отрабатывать навыки работы с электрооборудованием в виртуальной реальности. Такой нетрадиционный подход открывает новые возможности обучения действующих и будущих специалистов и способствует снижению аварийности, вызванной человеческим фактором.