基于 VR技術(shù)的數(shù)控加工人員職業(yè)能力訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：為解決數(shù)控加工人員的職業(yè)能力提升難題，設(shè)計(jì)了一種基于 VR技術(shù)的職業(yè)能力訓(xùn)練系統(tǒng)。選取 COMET職業(yè)能力模型作為系統(tǒng)構(gòu)建的理論依據(jù)，運(yùn)用3Dmax進(jìn)行三維虛擬人物和工作環(huán)境建模，通過(guò) unity3D平臺(tái)打包 Android的 APK實(shí)現(xiàn)與 Pico VR外部交互設(shè)備兼容，通過(guò) Pico操作手柄、3D視覺(jué)頭顯設(shè)備與系統(tǒng)搭建的三維虛擬車(chē)間進(jìn)行互動(dòng)操作，實(shí)現(xiàn)真實(shí)工作場(chǎng)所、人物及工作任務(wù)的計(jì)算機(jī)仿真過(guò)程。學(xué)習(xí)者沉浸到虛擬工作場(chǎng)景中參與工作，通過(guò)人機(jī)互動(dòng)方式能直觀(guān)地了解企業(yè)實(shí)際工作情況，從而提高學(xué)習(xí)者的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：職業(yè)能力;數(shù)控加工;虛擬現(xiàn)實(shí);unity3D引擎;人機(jī)交互

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311.5;G718.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1009-9492（2021）11-0199-05

Design and Implementation of Professional Competence Training System for NCMachining Workers Based on VR Technology

Li Hongqiang

（Guangzhou Electromechanical Technician College， Guangzhou， Guangdong 510435， China）

Abstract： In order to solve the problem of improving the professional ability of NC machining personnel， a professional ability training system based on VR technology was designed. COMET professional ability model was selected as the theoretical basis for system construction.3DMAX was used to model three-dimensional virtual characters and working environment. Android APK was packaged through unity3d platform to realize compatibility with Pico VR external interactive equipment. Through Pico operation handle and 3D visual head display equipment， interactive operation was carried out with the 3D virtual workshop built by the system， realized the computer simulation process of realworkplace，peopleandworktasks. Learnersimmersethemselvesinthevirtualworksceneandparticipateinwork. Through human-computer interaction， can intuitively understand the actual work situation of the enterprise， so as to improve learners′ professional experience.

Key words： professional competence; CNC machining; VR; unity 3D engine; human-machine interaction

0 引言

數(shù)控加工是先進(jìn)制造業(yè)中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)和基礎(chǔ)，企業(yè)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量管控要求越來(lái)越嚴(yán)格，對(duì)從業(yè)人員的職業(yè)能力要求也日趨全面。筆者通過(guò)參與人社部職業(yè)能力測(cè)評(píng)課題研究發(fā)現(xiàn)數(shù)控加工專(zhuān)業(yè)學(xué)生普遍對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)流程不熟悉，而對(duì)崗位操作規(guī)范性和條理性、安全意識(shí)、質(zhì)量意識(shí)、成本意識(shí)等職業(yè)習(xí)慣則存在更大的問(wèn)題[1]。究其原因主要是目前職業(yè)院校的技能人才培養(yǎng)培訓(xùn)過(guò)程缺乏科學(xué)的訓(xùn)練理論作指導(dǎo)，而學(xué)生又缺乏對(duì)職業(yè)流程的規(guī)范培訓(xùn)和真實(shí)工作環(huán)境的體驗(yàn)，造成學(xué)生普遍對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)流程不熟悉，缺乏適應(yīng)生產(chǎn)崗位應(yīng)有的職業(yè)能力。

為解決數(shù)控加工行業(yè)人才培養(yǎng)中遇到上述困境，本文結(jié)合參與人社部職業(yè)能力測(cè)評(píng)研究課題所積累的經(jīng)驗(yàn)，把 COMET職業(yè)能力模型作為解決問(wèn)題的底層理論依據(jù)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、三維建模技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（ VR 技術(shù)）設(shè)計(jì)了一種基于 VR 技術(shù)的數(shù)控加工人員職業(yè)能力訓(xùn)練系統(tǒng)[2]。該系統(tǒng)通過(guò)人機(jī)互動(dòng)方式，讓學(xué)生體驗(yàn)完成生產(chǎn)企業(yè)中的各類(lèi)崗位任務(wù)，能夠評(píng)價(jià)學(xué)生體驗(yàn)過(guò)程的規(guī)范性及職業(yè)能力等次，并能實(shí)現(xiàn)職業(yè)能力的重復(fù)訓(xùn)練直至達(dá)到崗位需求標(biāo)準(zhǔn);同時(shí)該系統(tǒng)借鑒學(xué)生普遍喜愛(ài)的游戲操作界面，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而破解職業(yè)院校在技能人才培養(yǎng)中職業(yè)素養(yǎng)訓(xùn)練不足，以及職業(yè)能力培訓(xùn)缺乏真實(shí)性的難題。

1 相關(guān)理論依據(jù)和關(guān)鍵技術(shù)的選擇

1.1 職業(yè)能力測(cè)評(píng)的模型選擇

職業(yè)能力測(cè)評(píng)需要基于一個(gè)職業(yè)能力模型來(lái)制定測(cè)評(píng)的具體方案。而職業(yè)能力模型能夠系統(tǒng)化表述職業(yè)能力的內(nèi)容及其結(jié)構(gòu)，它描述了學(xué)習(xí)者應(yīng)具備的認(rèn)識(shí)條件。在實(shí)際的職業(yè)訓(xùn)練中，職業(yè)能力模型能夠解釋學(xué)習(xí)者應(yīng)具備什么樣的認(rèn)知條件，以及如何才能完成職業(yè)的典型工作任務(wù)。因此是否能夠選擇到合適的職業(yè)能力模型和測(cè)評(píng)模型將直接影響職業(yè)能力測(cè)評(píng)的有效性[3]。

以德國(guó)不萊梅大學(xué)費(fèi)力克斯·勞耐爾（Felix Raun- er）教授為首，由中國(guó)、南非、瑞士等國(guó)家科研人員組成的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)并建立了 COMET職業(yè)能力模型，并利用先進(jìn)的測(cè)評(píng)技術(shù)，對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證。由于 COMET職業(yè)能力模型和測(cè)評(píng)模型具有開(kāi)放的評(píng)價(jià)內(nèi)容與標(biāo)準(zhǔn)、過(guò)程化的評(píng)價(jià)方式以及多元化的評(píng)價(jià)主體等特點(diǎn)。運(yùn)用 COMET職業(yè)能力模型的職業(yè)能力測(cè)評(píng)，能客觀(guān)地分析出職業(yè)教育課程設(shè)置的合理性以及教學(xué)改革的實(shí)際效果，同時(shí)學(xué)生通過(guò)職業(yè)能力測(cè)評(píng)能夠自我檢查學(xué)習(xí)效果。因此學(xué)生在基于 COMET職業(yè)能力模型和測(cè)評(píng)模型構(gòu)建開(kāi)發(fā)的訓(xùn)練平臺(tái)上經(jīng)常反復(fù)訓(xùn)練，能夠很好地提升自身職業(yè)能力[1]。為此把 COMET職業(yè)能力模型作為系統(tǒng)構(gòu)建的理論依據(jù)是一個(gè)理想選擇。

1.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)

通過(guò)對(duì)數(shù)控加工人員職業(yè)能力進(jìn)行分析，確定了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的理論基礎(chǔ)，接下來(lái)就是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)的確定。VR 技術(shù)、3ds Max技術(shù)、NPC人物以及輔助物品建模等是確保系統(tǒng)開(kāi)發(fā)能否解決職業(yè)能力訓(xùn)練難題的關(guān)鍵技術(shù)[4]。

VR 技術(shù)其逼真性和實(shí)時(shí)交互性為系統(tǒng)仿真技術(shù)提供有力的支撐。3ds Max技術(shù)具有非常好的性能價(jià)格比，一般的硬件配置就可以滿(mǎn)足使用要求。數(shù)控加工人員職業(yè)能力訓(xùn)練系統(tǒng)的所有崗位工作任務(wù)與系統(tǒng)考核都需要通過(guò)與 NPC的互動(dòng)操作完成。同時(shí) NPC人物的身份實(shí)際上就是數(shù)控企業(yè)的員工，因此系統(tǒng)場(chǎng)景中的 NPC人物和輔助物品建模是系統(tǒng)模型的重要組成部分[5]。

2 數(shù)控加工人員職業(yè)能力訓(xùn)練系統(tǒng)需求分析

2.1 系統(tǒng)流程分析

系統(tǒng)流程的設(shè)計(jì)必須貼合實(shí)際企業(yè)工作過(guò)程，為此系統(tǒng)將設(shè)置多個(gè)生產(chǎn)訂單任務(wù)。同時(shí)為貼近企業(yè)的規(guī)模和生產(chǎn)環(huán)境，系統(tǒng)對(duì)不同規(guī)模的企業(yè)設(shè)置貼近企業(yè)崗位的職業(yè)流程。系統(tǒng)整體流程設(shè)計(jì)如圖1所示。

2.2 系統(tǒng)三維建模需求分析

按照基于 VR 技術(shù)的數(shù)控加工人員職業(yè)能力訓(xùn)練系統(tǒng)的構(gòu)建需求分析，系統(tǒng)三維虛擬場(chǎng)景建模需要用到 CAD 、PS 、3DMax軟件對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行建模與貼圖制作。根據(jù)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)在 VR 平臺(tái)上的要求，企業(yè)外景、樓房車(chē)間模型、道路綠化規(guī)劃模型等加工車(chē)間場(chǎng)景都應(yīng)該按照真實(shí)比例建模并且貼圖[8]。根據(jù)游戲化技能面板設(shè)計(jì)的要求，系統(tǒng)任務(wù)面板需顯示出當(dāng)前的任務(wù)名稱(chēng)、任務(wù)等級(jí)、任務(wù)條件、操作流程、完成獎(jiǎng)勵(lì)等基本任務(wù)信息。同時(shí)系統(tǒng)的崗位角色的技能需參照游戲操作面板風(fēng)格設(shè)計(jì)，并按照不同的職業(yè)歸類(lèi)，每個(gè)技能要有自己的圖標(biāo)、等級(jí)和對(duì)應(yīng)的說(shuō)明。

2.3 系統(tǒng)仿真交互需求分析

基于 VR 技術(shù)的數(shù)控加工人員職業(yè)能力訓(xùn)練系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，首先就要認(rèn)真考慮 VR 外設(shè)必須滿(mǎn)足顯示效果清晰、眩暈感較低、交互操作方便等要求[6]。虛擬現(xiàn)實(shí)仿真交互技術(shù)（ VR 技術(shù)）是用戶(hù)通過(guò) VR 外部設(shè)備對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化操作以及交互的一種全新方式，本系統(tǒng)的 VR 仿真交互功能需要滿(mǎn)足交互的浸沒(méi)感以及交互的操作性?xún)煞矫娴囊蟆?/p>

3 數(shù)控加工人員職業(yè)能力訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)需求分析及系統(tǒng)功能使用要求，系統(tǒng)工作流程設(shè)計(jì)如圖2所示。系統(tǒng)工作流程的模塊劃分為用戶(hù)登錄、創(chuàng)建角色以及小組選擇、廠(chǎng)區(qū)選擇、崗位選擇、生產(chǎn)安全教育、崗位任務(wù)介紹、三維場(chǎng)景瀏覽、場(chǎng)景內(nèi)交互操作、崗位生產(chǎn)任務(wù)流程、系統(tǒng)信息反饋與儲(chǔ)存等11個(gè)功能模塊。其中場(chǎng)景瀏覽和場(chǎng)景內(nèi)交互操作功能模塊需要用戶(hù)在前面廠(chǎng)區(qū)選擇、職業(yè)選擇后，才可以根據(jù)用戶(hù)所選擇的場(chǎng)景實(shí)時(shí)構(gòu)建出虛擬廠(chǎng)區(qū)，以供用戶(hù)在場(chǎng)景內(nèi)進(jìn)行操作。

3.2 系統(tǒng)三維模型設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)中型企業(yè)與小型企業(yè)實(shí)地考察，系統(tǒng)中的三維仿真場(chǎng)景按照實(shí)地拍攝的企業(yè)車(chē)間布局，運(yùn)用3DMax 軟件建模，做出1：1的實(shí)景模型，包含企業(yè)室外廠(chǎng)區(qū)建模、企業(yè)室內(nèi)車(chē)間建模、以及相關(guān)數(shù)控設(shè)備建模。由于真實(shí)企業(yè)室外廠(chǎng)區(qū)較大，模型面數(shù)會(huì)影響系統(tǒng)的流暢性，因此對(duì)于車(chē)間外墻紋理、地面地磚等重復(fù)性大的物體，將采用貼圖材質(zhì)表現(xiàn)。對(duì)于車(chē)間的數(shù)控設(shè)備則進(jìn)行實(shí)體建模，配上貼圖和材質(zhì)渲染，就能夠真實(shí)地將三維數(shù)控設(shè)備呈現(xiàn)在用戶(hù)面前。

3.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

（1） 系統(tǒng) E-R 建模

建立 E-R 模型是理清、完善系統(tǒng)功能屬性之間關(guān)系和聯(lián)系不可或缺的工作，如圖3所示。學(xué)生作為實(shí)體在系統(tǒng)中具有姓名、學(xué)號(hào)、學(xué)校、班級(jí)4個(gè)屬性。學(xué)生在系統(tǒng)中可以選擇入職小型企業(yè)或者中型企業(yè)。在小型企業(yè)中系統(tǒng)設(shè)置了學(xué)徒與操作工兩個(gè)崗位，分別具有任務(wù)進(jìn)度與考核成績(jī)兩個(gè)屬性。通過(guò)這兩個(gè)屬性可以評(píng)估學(xué)生在當(dāng)前崗位的訓(xùn)練效果與考核作答成績(jī)。同時(shí)學(xué)徒與操作工之間有晉升關(guān)系，學(xué)徒可通過(guò)崗位考核晉升為操作工，而此連接具有不可逆的邏輯性。而中型企業(yè)則設(shè)置了學(xué)徒、操作工、調(diào)機(jī)員、物料管理員、品檢員、組長(zhǎng)6個(gè)崗位。學(xué)徒可晉升為操作工，而操作工、調(diào)機(jī)員、物料管理員、品檢員4個(gè)崗位均可晉升為組長(zhǎng)，且晉升過(guò)程不可逆。系統(tǒng)的 E-R 模型能清晰指出各個(gè)實(shí)體之間的聯(lián)系及屬性，為系統(tǒng)的整體邏輯開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)[10]。

（2） 系統(tǒng)主要數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)

在建立了 E-R 模型的基礎(chǔ)上，必須根據(jù) E-R 模型創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)的列表，方便后期系統(tǒng)開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存[10-12]。但是受限于本論文的篇幅，本文將只選取系統(tǒng)考核功能數(shù)據(jù)列表進(jìn)行分析。

系統(tǒng)考核功能設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)表是一個(gè)比較重要的數(shù)據(jù)表，如表1所示。在后臺(tái)考核系統(tǒng)中，教師可通過(guò)試卷模版，導(dǎo)入考核試題。學(xué)生在系統(tǒng)中想要完成崗位晉升時(shí)，需通過(guò)考核系統(tǒng)，對(duì)試題進(jìn)行作答方可晉升?？己讼到y(tǒng)Topicmark中，Student ID用于儲(chǔ)存用戶(hù)學(xué)號(hào)，Task- name 、Type是試卷名稱(chēng)與類(lèi)型，用于區(qū)分不同的試卷; School與ClassName是學(xué)校與班級(jí)名稱(chēng); Question是用于儲(chǔ)存題目?jī)?nèi)容，當(dāng)學(xué)生進(jìn)入考核系統(tǒng)后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)當(dāng)前所需的試卷類(lèi)型，將 Question內(nèi)的內(nèi)容讀取出來(lái)，放置在文本框內(nèi)作為題目;Trueanswer是存儲(chǔ)題目的正確答案，而Stuanswer則是用戶(hù)作答的答案，系統(tǒng)會(huì)在用戶(hù)作答完成后，對(duì)Trueanswer與Stuanswer的存儲(chǔ)結(jié)果做對(duì)比，得出該題目用戶(hù)是否答對(duì);TopicScore是該題目的分?jǐn)?shù)，在匯總成績(jī)時(shí)系統(tǒng)會(huì)將TopicScore的分?jǐn)?shù)值做累加，得出用戶(hù)考核的總分。ChooseA、ChooseB、Choos- eC、ChooseD分別存儲(chǔ)選項(xiàng)A ～ D 的選項(xiàng)內(nèi)容，該4項(xiàng)只有當(dāng)題目為單選題時(shí)才會(huì)用于存儲(chǔ)，如果題目是簡(jiǎn)答題或判斷題時(shí)，則數(shù)據(jù)為空。

4 數(shù)控加工人員職業(yè)能力訓(xùn)練系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)VR設(shè)備選擇

本系統(tǒng)的VR 外設(shè)采用 Pico G2（3K超清屏幕，90 Hz 刷新率，3DoF手部體感操控）。該 VR 外設(shè)的屏幕清晰度，不產(chǎn)生暈眩感，具有3DOF方位操控。系統(tǒng)可以利用 Pico 手柄的方位操控，實(shí)現(xiàn)對(duì)三維場(chǎng)景物體的交互操作，如拆裝刀具、翻看工件圖紙等[6]。

4.2 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)選擇

本開(kāi)發(fā)系統(tǒng)是搭建在 unity3D引擎上，可以完美運(yùn)行在不同的硬件環(huán)境上。同時(shí) unity 與 Pico VR 外設(shè)兼容，能便捷地打包 Android 的APK 導(dǎo)入 Pico 外設(shè)中安裝。用戶(hù)在使用時(shí)可通過(guò) Pico 手柄的操作，與系統(tǒng)搭建的三維虛擬車(chē)間進(jìn)行互動(dòng)操作，并完成數(shù)控加工人員相關(guān)崗位的工作任務(wù)[7]。

4.3 三維模型建模與實(shí)現(xiàn)

（1） 三維模型貼圖

本系統(tǒng)的三維場(chǎng)景建模必須要基于現(xiàn)實(shí)數(shù)控加工企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境搭建。相關(guān)模型外形建好后，就需要給三維模型進(jìn)行貼圖與材質(zhì)的制作，以表現(xiàn)出模型的真實(shí)感。模型的貼圖以及材質(zhì)制作，需要用到3ds MAX軟件的分解 UV 功能[9]。其中貼圖后的車(chē)間室內(nèi)效果如圖4所示。

（2） 三維場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)選取了典型的機(jī)械加工企業(yè)作為研究對(duì)象并進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，收集包括企業(yè)的廠(chǎng)房平面圖紙、企業(yè)建筑實(shí)拍照片、車(chē)間環(huán)境實(shí)拍照片、數(shù)控設(shè)備標(biāo)識(shí)實(shí)拍照片等資料。通過(guò)對(duì)圖紙和照片的分析后，運(yùn)用3ds MAX 軟件對(duì)建筑以及企業(yè)環(huán)境進(jìn)行建模。在所有模型建模完成后，需要將3ds MAX里面完成的模型導(dǎo)出FBX 格式模型文件連同模型所用的貼圖一并，放在 Unity項(xiàng)目中就可以查看模型的效果。而模型放入場(chǎng)景后，最后一個(gè)步驟就是對(duì)主要建筑物添加照明效果。Unity引擎提供了很多類(lèi)型的光源設(shè)置，經(jīng)過(guò)合理的光源排布，實(shí)現(xiàn)對(duì)場(chǎng)景模型的照明效果。如圖5所示。

4.4 系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)模塊的實(shí)現(xiàn)

根據(jù)系統(tǒng)工作流程，系統(tǒng)的模塊劃分為用戶(hù)登錄、創(chuàng)建角色以及小組選擇、廠(chǎng)區(qū)選擇、崗位選擇、生產(chǎn)安全教育、崗位任務(wù)介紹、三維場(chǎng)景瀏覽、場(chǎng)景內(nèi)交互操作、崗位生產(chǎn)任務(wù)流程、系統(tǒng)信息反饋與存儲(chǔ)等11個(gè)功能模塊。受篇幅限制，在此只重點(diǎn)分析系統(tǒng)登錄模塊、崗位生產(chǎn)任務(wù)流程、系統(tǒng)信息反饋與存儲(chǔ)等幾個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

（1） 系統(tǒng)登錄模塊

用戶(hù)想要登錄系統(tǒng)，必須先通過(guò)登錄界面的用戶(hù)驗(yàn)證。在登錄界面上設(shè)計(jì)了用于輸入用戶(hù)賬號(hào)的賬號(hào)輸入框，設(shè)計(jì)了用于接收用戶(hù)輸入密碼的輸入框，用戶(hù)輸入完登錄信息后，系統(tǒng)會(huì)把用戶(hù)的輸入信息與數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的信息進(jìn)行對(duì)比。如果用戶(hù)輸入信息錯(cuò)誤，則彈出錯(cuò)誤信息提示。如果信息輸入正確，則進(jìn)一步檢測(cè)用戶(hù)的賬號(hào)狀態(tài)。系統(tǒng)對(duì)用戶(hù)劃分為試用賬號(hào)和普通賬號(hào)。用戶(hù)賬號(hào)為試用賬號(hào)的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢查用戶(hù)的試用賬號(hào)是否過(guò)期，如過(guò)期則禁止用戶(hù)進(jìn)入下一步操作。而如果用戶(hù)是普通賬號(hào)，則免去對(duì)賬號(hào)是否過(guò)期的檢測(cè)。無(wú)論用戶(hù)是試用賬號(hào)或者普通賬號(hào)，系統(tǒng)都會(huì)檢測(cè)用戶(hù)是否創(chuàng)建角色，當(dāng)用戶(hù)已經(jīng)創(chuàng)建過(guò)角色以后，再次登錄系統(tǒng)會(huì)幫用戶(hù)自動(dòng)繞過(guò)創(chuàng)建角色的步驟。系統(tǒng)登錄的流程如圖6所示。

用戶(hù)登錄系統(tǒng)后，基于 VR 技術(shù)的數(shù)控加工人員職業(yè)能力訓(xùn)練系統(tǒng)首先顯示用戶(hù)登錄界面，在用戶(hù)輸入賬號(hào)信息和賬號(hào)密碼后，點(diǎn)擊登陸按鈕，系統(tǒng)內(nèi)部會(huì)將用戶(hù)輸入的用戶(hù)名以及密碼傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫(kù)上，與數(shù)據(jù)庫(kù)上的用戶(hù)列表進(jìn)行比對(duì)，如果用戶(hù)合法，則系統(tǒng)跳至下一級(jí)界面，可使用系統(tǒng)的各種功能服務(wù)以及選擇所需要做的項(xiàng)目。如果用戶(hù)沒(méi)有系統(tǒng)的賬號(hào)又想注冊(cè)體驗(yàn)時(shí)，可以通過(guò)登陸界面上的注冊(cè)賬號(hào)，注冊(cè)一個(gè)試用賬號(hào)進(jìn)入系統(tǒng)。用戶(hù)登錄的界面如圖7所示。

（2） 崗位生產(chǎn)任務(wù)流程的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)中的崗位生產(chǎn)任務(wù)流程的實(shí)現(xiàn)是本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的核心內(nèi)容和難點(diǎn)所在。在系統(tǒng)架構(gòu)中，系統(tǒng)設(shè)置了小型加工企業(yè)與中型加工企業(yè)。在小型加工企業(yè)中，設(shè)計(jì)了學(xué)徒和操作工兩個(gè)崗位。而在中型加工企業(yè)中，設(shè)計(jì)了學(xué)徒、操作工、物料管理員、調(diào)機(jī)員、質(zhì)檢員、組長(zhǎng)等崗位。無(wú)論是小型企業(yè)還是中型企業(yè)，系統(tǒng)都涵蓋了數(shù)控加工行業(yè)從初級(jí)學(xué)徒到高級(jí)技工絕大部分的工作崗位，每個(gè)崗位在系統(tǒng)中都設(shè)計(jì)了其崗位相對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)任務(wù)流程，學(xué)生能夠在系統(tǒng)中體驗(yàn)未來(lái)就業(yè)可能從事的工作崗位的大部分崗位任務(wù)。一般情況下，中型企業(yè)操作工的任務(wù)流程分為早班會(huì)、加工生產(chǎn)、上下班交接3個(gè)環(huán)節(jié)。本文只選取中型企業(yè)操作工的任務(wù)流程中早班會(huì)環(huán)節(jié)作為示例，介紹流程的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

早班會(huì)環(huán)節(jié)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程：玩家用戶(hù)要模擬操作工來(lái)到加工車(chē)間參加早班會(huì)，玩家用戶(hù)在此環(huán)節(jié)要核對(duì)好生產(chǎn)信息。具體過(guò)程設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)是：玩家在加工車(chē)間與王組長(zhǎng)（NPC人物）對(duì)話(huà)，獲得《生產(chǎn)計(jì)劃單》《數(shù)控工藝卡》和2D 圖紙;任務(wù)開(kāi)始;玩家審核判定《生產(chǎn)計(jì)劃單》《數(shù)控工藝卡》和2D 圖紙（本系統(tǒng)在此環(huán)節(jié)中重點(diǎn)要考查玩家對(duì)2D加工圖紙的正確性如何判別）;判斷正確后，玩家與王組長(zhǎng)對(duì)話(huà)，提交任務(wù)等待判定;玩家到倉(cāng)庫(kù)找倉(cāng)庫(kù)員對(duì)話(huà)，開(kāi)始新任務(wù)。其具體任務(wù)流程如圖8所示。

（3） 系統(tǒng)信息反饋與存儲(chǔ)的實(shí)現(xiàn)

為了獲取和查詢(xún)用戶(hù)當(dāng)前的任務(wù)進(jìn)度以及相關(guān)考核信息，了解學(xué)生的職業(yè)能力訓(xùn)練情況，系統(tǒng)配備了可以運(yùn)行在教師 PC端的后臺(tái)管理平臺(tái)，方便教師對(duì)學(xué)生的訓(xùn)練情況進(jìn)行查看。同時(shí)在管理平臺(tái)中，老師隨時(shí)可編輯、導(dǎo)入新的考核試題供學(xué)生在訓(xùn)練系統(tǒng)中體驗(yàn)作答。通過(guò)管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)分析功能工具，可以快速生成所選班級(jí)學(xué)生在系統(tǒng)考核中的分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)圖，可以更直觀(guān)地將數(shù)據(jù)信息呈現(xiàn)在教師面前[1]。通過(guò)本系統(tǒng)的后臺(tái)管理平臺(tái)，整個(gè)教學(xué)過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)玩、學(xué)、練、考、評(píng)五位一體的訓(xùn)練模式。相關(guān)數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)圖例如圖9～10所示。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文所介紹的基于 VR 技術(shù)的數(shù)控加工人員職業(yè)能力訓(xùn)練系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)發(fā)完畢，并在筆者的工作單位開(kāi)始使用。本系統(tǒng)不僅具有一定市場(chǎng)應(yīng)用前景，而且為提升我國(guó)數(shù)控加工從業(yè)人員的素質(zhì)和技能提供了一種有效解決方案，有力地解決數(shù)控加工專(zhuān)業(yè)人才教學(xué)過(guò)程中難以科學(xué)有效地測(cè)量學(xué)生職業(yè)能力的難題。同時(shí)本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)思路也可以為職業(yè)院校從事職業(yè)能力研究的教育工作者提供參考和借鑒，未來(lái)可以開(kāi)發(fā)模具制造、工業(yè)機(jī)器人等專(zhuān)業(yè)的實(shí)訓(xùn)考核軟件平臺(tái)。

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作者簡(jiǎn)介：李紅強(qiáng)（1978-），男，湖南永興人，碩士，高級(jí)講師，高級(jí)技師，研究領(lǐng)域?yàn)闄C(jī)械工程，已發(fā)表論文5篇。

（編輯：王智圣）