Учтех Профи и цифровая индустрия учебного будущего
В последние годы отмечаются колоссальные изменения на производственных площадках ведущих предприятий России. В их основных звеньях повсеместно внедряются автоматизированные системы управления, тяжёлый ручной труд уступает место роботизированным комплексам, оцифрованы основные системы управления и планирования, электронный документооборот заменяет бумажный. Всё это вписывается в рамки реализации общероссийской и мировой концепции «Индустрия 4.0», главным итогом которой должно стать создание «Цифрового завода», и, соответственно, цифровой индустрии учебного будущего.
Необходимо осуществить реконструкцию учебной техники и создать новую материально-техническую основу системы образования. Процесс реструктуризации профессионального образования должен обеспечивать быстрое и высококачественное обучение молодежи современным знаниям, умениям и навыкам, которые востребованы на рынке труда, включая задачи импортозамещения и трудоустройство. Для этого необходимо перейти к использованию современных цифровых технологий таких, как AR (дополненная реальность), VR (виртуальная реальность) и 3D-технологии, создавая тем самым высокотехнологичную образовательную среду.
Конечной целью является разработка и внедрение инновационной программы, которая будет использовать учебные цифровые двойники оборудования и промышленного оборудования, основанные на цифровых технологиях. Это позволит подготовить новое поколение специалистов с цифровыми компетенциями, способных работать в современных и перспективных автоматизированных производственных условиях.
Применение новых цифровых образовательных технологий (тренажёры, эмуляторы/симуляторы, имитаторы цифровые двойники и т.д.) — это современный источник оптимизации педагогических затрат и повышения их эффективности.
Особое место в их применение займёт формирование принципиально новой высокотехнологичной образовательной среды в системе заочного образования и для лиц с ограниченными физическими возможностями (в том числе в виде виртуального лабораторного практикума).
Скриншоты виртуальных обучающих программ
Кратко о технологиях виртуальной и дополненной реальности и основных преимуществах их применения.
Виртуальная реальность
Виртуальная реальность (VR, Virtual reality) — технология погружения в альтернативную реальность, которая воспринимается человеком через органы чувств (в основном, зрительные), для создания убедительной симуляции. Виртуальная реальность позволяет взаимодействовать с цифровыми объектами в реальном времени и с соблюдением основных физических законов и параметров реального изучаемого объекта.
Основные преимущества VR технологии:
- Экономия времени и ресурсов. Обучающие VR-приложения легко тиражируемы и масштабируемы, что позволяет качественно и многообразно моделировать дорогостоящее оборудование, проводить дистанционное обучение, тестирование (в том числе, квалификационные, по установленному стандарту)
- Вовлечение обучаемых и эффективность. Особенностью технологии является стопроцентный захват внимания и полное вовлечение в процесс обучения, что существенно повышает эффективность обучения. Так, запоминаемость материалов при обучении VR на 30% лучше, чем при использовании традиционных текстовых и видео технологий. Виртуальная реальность эффективно обеспечивает в системе образования «вау-эффект», который реально увеличивает заинтересованность и вовлеченность обучаемых в формирование необходимого объема знаний, умений и навыков.
- Безопасная среда обучения Единственный способ эффективного обучения реальным действиям в опасных или критических ситуациях без реальной угрозы для жизни, здоровья и сохранности дорогостоящего высокотехнологичного оборудования реального производства.
Дополненная реальность
Дополненная реальность – (AR, Augmented Reality) — это технология, с помощью которой виртуальные объекты проецируются на реальное окружение. Обучаемый видит реальное оборудование, дополненное изучаемыми виртуальными образами и учебной информацией, с которыми можно интерактивно взаимодействовать через специальные AR -очки или обычный смартфон.
Дополненная реальность способствует повышенной эффективности учебного процесса, путём:
- Демонстрации градостроительных, архитектурных и технических решений;
- Анимационно-объективной демонстрации микро и макросистем, закрытых от визуализации процессов схемотехнических решений и внутренних структур.
- Интерактивных инструкций для эффективной реализации тестирования, технической диагностики, регламентных и ремонтных работ сложного и дорогостоящего оборудования
- Моделирование внешнего облика проектируемых изделий посредством «примерки» предлагаемых технических, программных или технологических решений.
Основные причины актуальности и повышенной динамики развития цифровых образовательных технологий.
- усиление требований заказчиков кадров, образовательных программ и стандартов в части прочности и глубины знаний, практических умений и навыков, в соответствии с концепцией «Индустрия 4.0»
- необходимость реализации в системе образования понятий: «Цифровой двойник», «Реверсивный инжиниринг», «Прототипирование», Интернет вещей, 3D моделирование.
- комплексное и единообразное расширение применения всех «цифровых» образовательных технологий не только в вузах, техникумах и колледжах, но и в учебных центрах промышленных предприятий, центрах переподготовки и повышения квалификации, квалификационных испытаниях.
Сферы применения виртуальной и дополненной реальности, цифровых двойников
Образование, это область общественной деятельности, в которой преимущества и эффективность являются явными и неоспоримыми. Данные технологии повышают мотивацию к обучению, независимо от пола, возраста и изучаемой области и, соответственно, улучшают запоминаемость подаваемой информации и формирование требуемых умений и навыков.
Технологии VR и AR широко используется в системе образования для создания нового поколения обучающих тренажёров и симуляторов (эмуляторов), как для работы со сложным дорогостоящим оборудованием, так и для развития навыков общения, презентации и публичных выступлений. В рамках традиционного обучения, технологии VR и AR широко используется для визуализации физических, химических и электротехнических процессов (и их оборудования), виртуальных экскурсий и погружения в исторические процессы (в том числе, и их прогнозирование).
Основные сферы применения технологии виртуальной и дополненной реальности
- Обучение работе со сложным и дорогостоящим оборудованием и технологическими процессами, в том числе отработка специализированных навыков при работе на опасных и удаленных объектах с учетом аварийных и нештатных ситуаций.
- Переподготовка кадров и обучение новым специальностям и специализациям. Курсы переподготовки кадров, тренажеры (эмуляторы/имитаторы) рабочих специальностей с механизированными системами безопасности и технологическими системами любого уровня, профессиональное образование и компетенции WorldSkills.
- Тренировка и закрепление коммуникативных навыков и умений. Корпоративные тренажёры симуляторы. Промышленная безопасность. Разработка корпоративных (обучающих) игр для обучения и улучшения знаний, умений и навыков внутри компании.
- Обучение военных специалистов, тренажеры-симуляторы боевой техники
- Проведение онлайн лекций и семинаров
- Виртуальные экскурсии и визуализация истории
- Создание реалистичных 3D-модерей по параметрам заказчиков, которые могут быть дополнены как внутренней структурой (двигательная установка, трансмиссия и так далее), так и возможностью интерактивного взаимодействия.
- Виртуальное прототипирование позволяет начать обучение ещё до запуска объекта в эксплуатацию, и обеспечить командное взаимодействие.
Для кардинальной перестройки познавательных видов деятельности необходима производственная разработка и тиражирование нового поколения учебной техники.
Виртуальные стенды с применением VR-технологий
Цифровые двойники
Цифровой двойник (Digital Twin) – это детальная трёхмерная 3D-графика и соответствующий математический аппарат, описывающий реальную работу оборудования, которое позволяет изучать устройство, работу, а также основные процедуры оперативного технического обслуживания, диагностики и ремонта, в том числе с учетом аварийных и нештатных ситуаций. Особого внимания требует реализация такой технологии, как цифровой двойник производств. Цифровой двойник, это виртуальное представление реального объекта, системы или процесса, которое позволяет отслеживать, моделировать и анализировать их поведение в реальном времени. Он представляет собой цифровую копию физической сущности, которая создается на основе данных сенсоров, измеряющих различные параметры объекта.
Цифровой двойник обычно состоит из трех основных компонентов:
- Первый - это физический объект или система, собирающая данные с помощью датчиков и других устройств.
- Второй - это цифровая модель, которая представляет физический объект в виртуальном пространстве. Эта модель создается на основе данных, полученных от датчиков и других источников.
- Третий компонент - это алгоритмы и аналитика, которые позволяют анализировать данные, полученные от цифрового двойника.
Цифровой двойник позволяет наблюдать объекты и системы в режиме реального времени, предсказывать и анализировать их поведение, а также тестировать различные сценарии и изменения до их применения в физическом мире. Создание цифрового двойника производства позволяет снизить риски и издержки, улучшить эффективность и инновационность процессов, а также повысить уровень безопасности и качества продукции.
Таким образом, разработка цифровых двойников — это уникальный инструмент, который позволяет создавать виртуальные модели физических объектов и систем для анализа и оптимизации их работы, а также для принятия взвешенных решений в реальном времени.
Цифровые двойники
Имитаторы, эмуляторы и тренажеры
Имитатор — точное воспроизведение (ПО на ПЭВМ) реальности физического объекта или технологического процесса.
Эмулятор/симулятор — не полное воспроизведение физического объекта или технологического процесса (специализированное ПО на ПЭВМ)
Тренажёры — образовательный комплекс с физической или виртуальной моделью систем управления и эмуляторами или имитаторами изучаемой техники или технологических процессов.
Реверсивный инжиниринг — позволяет оперативно и качественно проводить 3D оцифровку (3D сканер) всех узлов и деталей оборудования, с возможностью последующего изготовления, компьютерной сборки, диагностики, ремонта и комплектования линейки виртуальных стендов по отдельным сегментам работы машин.
Интернет вещей
Интернет вещей — специализированный программно-аппаратный комплекс, позволяющий за счёт полученной или имеющиеся 3D оцифровки оборудования, (в том числе с помощью 3D-сканера), производить реальные физические объекты с использованием оборудования и технологий 3D принтеров, в том числе дистанционно.
Отдельно в этой сфере требует внимания такое понятие, как промышленный интернет вещей. Промышленный интернет вещей (IIoT) относится к сети взаимосвязанных физических устройств, оборудования, сенсоров, программного обеспечения и других технологий, которые используются в промышленности для сбора, передачи и анализа данных с целью оптимизации производственных процессов и повышения эффективности работы.
IIoT включает в себя различные устройства, такие как датчики, метчики, приводы, роботы, контроллеры и другие элементы, которые считывают данные о состоянии оборудования и процессов производства. После сбора данных они передают их через сеть для дальнейшего анализа и принятия управленческих решений.
Промышленные предприятия используют IIoT для улучшения операций, оптимизации использования ресурсов, снижения издержек и повышения качества продукции. С помощью IIoT возможно мониторирование и диагностика оборудования в режиме реального времени, а также совершенствование производственных процессов, например, путем оптимизации цепи поставок и автоматизации рутинных задач.
Преимущества промышленного интернета вещей включают повышение эффективности производства, увеличение скорости реакции на изменения, улучшение прогнозирования и предотвращение сбоев оборудования. Кроме того, IIoT позволяет собирать и анализировать большие объемы данных для выявления трендов и прогнозирования будущих потребностей.
Однако, вопреки своим преимуществам, IIoT также вносит свои вызовы и риски. Проблемы безопасности данных и конфиденциальности информации, а также сложность интеграции между различными устройствами и системами, требуют строгого внимания со стороны организаций, прежде чем они внедрят IIoT в своих производственных процессах.
В целом, промышленный интернет вещей является уникальным подходом к применению технологий интернета вещей в промышленных предприятиях, с целью улучшения управленческих и производственных процессов, оптимизации использования ресурсов и повышения качества продукции.
Формирование новой (как правило цифровой) материально-технической базы и насыщения инфраструктуры лабораторий/кабинетов эффективными цифровыми технологиями, должны ускорить реализацию интеллектуального и познавательного потенциала личности, профессионального самоопределения и становления молодёжи, а также способствовать созданию реальных социальных лифтов.
Без профессионалов в сфере цифрового производства и эксплуатации, любая экономика не будет развиваться. Поэтому роль таких специалистов возрастает все сильнее.
Для решения указанной выше задачи произведена перестройка кадровых и производственных мощностей НПП «Учтех-Профи». Так, среди более 8000 наименований учебной техники, 1 400 имеет высокие технологии, с цифровыми компетенциями по базовым направлениям профессиональной подготовки. Их появление позволило также перевести задачу комплектования лабораторий на новый качественный уровень, как не имеющих аналогов.
Ежегодно создается около шестидесяти позиций учебной техники, способной успешно конкурировать на мировом образовательном рынке. Этот вид деятельности фирмы является приоритетным. Так, число запросов на тренажёры и эмуляторы в 2,8 раз больше, чем на учебное оборудование.
Создание отдельных цифровых образовательных дисциплин позволит приступить к возможности реализации концепции «Виртуальный цифровой университет, колледж, техникум». Тогда помимо виртуального практического и лабораторного обеспечения возникает необходимость создания лектора-аватара, с возможностью чтения им лекций ,ответов на вопросы с подробным пояснением трудных позиций. Такой электронный лектор-аватар должен обеспечивать обратную связь и в виде опросов, тестов и контрольных работ. Это на порядок повысит интерес и эффективность, например, заочной системы образования и образования для лиц с ограниченными возможностями.
Стенды по изучению технологии «Интернет вещей»
Наши преимущества в области VR и AR обучения
- Имеем долговременный и продуктивный опыт реализации сложных VR и AR продуктов и можем грамотно реализовывать заказчикам эффективные и оптимизированные решения для его образовательных заказов.
- Всегда гарантируем качественное и оптимизированное по стоимости выполнение технического задания и ответственное отношение к согласованным срока.
- Строим отношения по принципу «Клиент всю жизнь»: начав совместный проект, остаёмся на связи и после его завершения, обеспечивая техническую поддержку и развитие.
- Настроены на постоянное совершенствование и использование новейших технологий при работе над новыми инновационными проектами.
- Соответствие требованиям образовательных стандартов, современные цифровые технологии (3D, VR и AR), дизайн, наглядность, информативность и эффективность.
Виртуальные учебные комплексы в разы дешевле настоящих, физических тренажёров.
Дополнительные направления внедрения цифрового учебного оборудования
- Worldskills;
- детские технопарки, кванториумы, проектно-конструкторское бюро, кружки технического творчества;
- кабинеты (мастерские «Технологии» в системе среднего (школьного) образования;
- система заочного и дистанционного обучения;
- для лиц с ограниченными физическими возможностями и в местах заключения.
Продукция НПП «Учтех-Профи» может стать основой входа молодёжи в современный рынок труда, действенной частью системы кадрового обеспечения российской экономики, оперативно и полномасштабно реагирующей на текущие изменения к решению как образовательных, так и производственных задач, и тем самым заложить основу интеллектуального развития страны и финансового процветания в последующие годы.
Применение новых образовательных технологий НПП «Учтех-Профи» (тренажеры, эмуляторы, имитаторы, цифровые двойники, системы виртуальных лабораторных работ…) и новые охваченные сферы профессиональной деятельности (интернет вещей, прототипирование, реверсивный инжиниринг, БПЛА, искусственный интеллект…) это современный источник оптимизации и эффективности педагогических затрат и повышения их эффективности по ускоренной трансформации как образовательной среды и обеспечения в целом.
Нам доверяют:
Всегда рады помочь определиться с выбором! Наши менеджеры с удовольствием проконсультируют вас и предложат оптимальный вариант для вашего учебного заведения.
Заполните форму для подготовки коммерческого предложения:
Контакты для связи:
e-mail: info@labstand.ru
Тел.: 8-351-729-90-11