直到不久前这种培训都要面临一个难题：唯一可行的练习方法是使用真飞机，学员要在经验丰富的教员监督下执行修理和维护来通过考试。虽然这部分培训很有效，但可能代价高昂，而且危险性很大——代价高昂是因为使用飞机和物料的成本不低，危险性大是因为学员缺乏经验。只受过课堂训练的新手不熟悉这种工作的实际情况，有可能浪费物料或造成他人受伤，甚至可能使飞机彻底报废。
近年来，民航业一直在认真研究如何使用虚拟现实和增强现实等新媒体更加透彻而快速地培训机械师和地勤人员，消除在真飞机上练习的成本与危险。VR为受训人员提供了一个磨练技艺的安全环境，让他们能够多次体验同一种维护情境，直到对操作程序了如指掌。
最近涉足这一领域的重要组织之一是Inlusion，这是一家总部设在美国的VR/AR专业公司。Inlusion新近与民航服务公司Baltic Ground Services和FL Technics协作，开发了关于飞机维修和维护的创新虚拟现实培训体验。
通向XR之路
在过去10年，Inlusion一直在探索包含了VR与AR的XR（交叉现实）。“我们试验了XR解决方案，并且在石油及天然气、汽车和民航等各种行业开展了案例研究，”Inlusion的项目经理Dainius Staras说。“我们想要确认此项技术在这些行业内的潜力。”在全球各地的各种会议上展示这些项目后，民航业表现出了尤其浓厚的兴趣。因此Inlusion才会与FL Technics和Baltic Ground Services合作研究基于VR的培训。
Inlusion是一家拥有30名左右开发人员的中小企业，专门为业界研究实时培训解决方案。Staras解释说，创造优秀的VR培训体验需要的绝不仅仅是将现有手册转变为可视化元素。“我们有好几个团队成员专门负责用户体验，”Staras说。“要想创造非同凡响的体验并为各家企业解决问题，这一方面是非常重要的。”
过去三年来，Inlusion一直依靠虚幻引擎进行生产工作。Staras指出，该平台出色的视觉效果质量以及各种优化和资源管理工具是他们决定采用UE4的主要原因。“通过在我们的开发流程中统一使用虚幻引擎进行实施和工作，方便了我们获得更好的最终结果，”Staras说。
飞机维护模拟培训
对Inlusion的项目印象深刻的公司中包括FL Technics，这是欧洲一家为航空公司提供MRO（维护、修理、大修）服务的大型公司。
致力于保持领先地位的FL Technics联系了Inlusion，希望解决一个困扰全行业的问题。由于对飞机机械师的需求居高不下，FL Technics希望加强此类人员的培训工作，甚至希望缩短培训时间。虽然规章要求每个学员都接受一定时间的培训，但由于条件限制，学员可能无法获得在某种机型上练习的机会。因此即使学员的受训时间达到要求，他或她也可能无法在机械师工作的每个方面都积累足够的实践经验。
“机械师需要遵守的规章制度实在太多了，”Staras说。“比方说，如果他们在仓库里走动，看到地上放着一件工具，他们不能当作没看见，也不能捡起来放在某个地方就完事。他们必须把工具收拾好，并且按照严格的程序记录他们发现工具的地方。除了实际的飞机维修，他们还必须了解这些程序，才算是达到全训标准。”但是，如果学员在规定的培训期限内从没遇到在地上发现工具的事情，那么他或她也就没有实践这一程序的机会。
此外，如何防止机械师的技能生疏也是个问题。“假设来了一架飞机，它的发动机有一种非常特殊的缺陷，”Staras说。“假如机械师上次接受相关培训是在两年前，那么他们还记得怎样修补这种特定机型的特定缺陷的机会有多大呢？”他说，之所以要寻求VR解决方案，就是因为VR一方面能够给新手提供额外的练习，使他们更快地完成规定的培训，另一方面又能供已经入职的培训师用来温习。
Inlusion与FL Technics合作的成果是一套波音737飞机VR培训系统，机械师们可以在其中练习使用飞机手册中的程序打开反推装置。
该VR体验有两种模式：一种用于培训，另一种用于考试。在培训模式下，系统会使用视觉提示引导学员，学员可以重新开始操作，可以犯错，也可以观看系统自动完成任务。在考试模式下，系统会给出各种难题，确保学员能够在不同情况下做出正确的应对。因此，不需要承担在真飞机上操作的成本和危险，学员就能得到几个小时的练习机会。FL Technics希望这些训练模块有朝一日能将规定的三个月机械师培训周期缩短到三个星期。
在开发这一VR体验时，Inlusion团队遇到了一个出乎意料的难题：在操作过程中，机械师必须躺下来，钻到飞机下方。对于VR用户来说，这样的动作可能别扭而不适，特别是在戴着有线头显的情况下。
与FL Technics进行了许多讨论之后，Inlusion选择了在那一部分培训中将虚拟飞机抬高的做法。“这是一个非常有趣的解决办法，是我们的用户体验团队和客户合作想出来的，”Staras说。“这对培训没有不良影响，而且我们得到了尽可能好的用户体验。”
在VR中除冰
除冰和防结冰的操作程序也是非常适合在VR中培训的民航维护工作。这些操作程序要求地勤人员将特定数量的化学液体喷洒到飞机上，需要用一只手提升升降机，另一只手喷洒。除了准确之外，速度也很重要，因为这一操作常常是在飞机临起飞前执行的。
在练习这些任务时，经验不足的地勤人员可能会错误操作喷洒设备，喷洒液体过多或过少，或者不遵循安全操作规程。成本也是个大问题——每次除冰/防结冰操作使用的液体价格在2500美元左右，而且将数量错误的液体喷洒在错误的位置可能彻底毁掉一架飞机。
Baltic Ground Services是一家在立陶宛和波兰提供机场地勤服务的公司，在听说FL Technics的项目后联系了Inlusion，希望将除冰/防结冰培训做成VR形式。
在由此产生的项目中，教官可以首先让学员训练最基本的情境，然后逐步增加难度——恶劣天气，喷雾器位置不正确， 有卡车开进喷洒作业区——直到学员能够应付许多种不同情况为止。等到地勤人员在真飞机上使用实际的喷雾器时，他或她已经在各种理想或非理想情况下解决过许多问题，并且积累了肌肉记忆。
学员们的反应是好评如潮。“第一次【在VR中】的时候，我觉得很难同时操作升降机并在机翼上喷洒液体，但是最终我习惯了VR练习，”一名学员说。“当我走进真的升降车时，我的手已经知道要怎么做了。”
教官们也喜欢VR培训，因为它在任何时候都可以使用。“除冰培训是冬季开始前很早就进行的，所以学员们已经忘记理论知识，在有机会实习时不得不重新学习，”一名教官说。“有了VR，我们可以在教理论的当天就让他们将知识应用于实践。”还有一个教官指出，VR培训也能暴露出经验丰富的老地勤人员的知识缺陷。
使用虚幻引擎制作民航VR
在开发用于民航培训的应用程序时，速度和准确性都非常重要。Inlusion发现虚幻引擎能绰绰有余地满足这些需求。“我们既能在蓝图中快速设计原型，又能选择编写高级C++代码，这让我们很高兴，”Staras说。开发者们也很欣赏用于创建用户界面的UMG（虚幻示意图形UI设计器），以及UE4内置的性能监视和优化工具。他们推荐用于运行这些模拟的系统就是一台带有16 GB内存和一块NVIDIA 1080 GTX GPU的PC。
“不过，当然了，我们大家最喜欢的一点还是无与伦比的渲染，”Staras说。“虚幻引擎能处理我们想要看到的一切。”
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