关键词：轮机模拟器；重要性；培训；发展
0 引言
海难事故近年来时有发生，为查明海难原因，国际海事组织和航运机构的有关专家开展了长时间的调查，调查结果显示大多数事故是可以避免的。海难并不完全是由航运环境复杂、船员技术水平不足、船舶设计制造水平受限以及天气恶劣等原因造成的，有很多是由于人为失误等因素造成的。为了减少在航运过程当中的人为失误，航运机构、国际海事组织提出，在海员发证培训过程当中应完善模拟器的培训项目。随着轮机模拟器的不断完善，其重要性也不短显现，功能也需要不断更新完善，适合未来船舶的发展。在培训过程当中，让船员能够充分认识自己在工作岗位上的正确操作，培养船员的情景意识，方便船员在进入到工作岗位当中能够尽快适应岗位需求。
1 轮机模拟器的产生背景
1.1 针对人为因素国际海事组织IMO提出多项措施
IMO统计的船舶机舱事故大多数是由于人为因素或人为失误所造成的，极少是由于船舶设施的问题，为此IMO采取了多项措施：
（1）修正了《STCW87公约》，对提升海员技能提出新要求，建议加大对轮机模拟器培训的重视程度，将其列入船员培训的必备条件之一。
（2）IMO提出要对海员提供规范的模拟器训练，让海员切身理解未来即将在船的工作环境，通过一系列方式为海员创造尽可能接近真实的工作情景，尽可能实现岗位训练。
1.2 轮机模拟器的由来
轮机模拟器的发展在当年主要受制于计算机的发展，并不能跟上实际情况的需要，但在总体上已经能够满足当时对海员的初步培训要求，具体表现在当时研发的轮机模拟器模拟了当时机舱的真实情况，主要部件，包括主机机舱控制箱、报警系统、电力系统、主机遥控系统和车钟系统等，声响完全和实船一致，系列种类齐全，但是不足之处在于仿真的母船船型不新，部分子系统和时代发展标准需求不符。我国海运院校还开展了机舱资源管理的理论教学与实操培训，将机舱资源管理相关知识置入了学生培养方案之中，这些都需要通过轮机模拟器来对轮机工程专业的学生进行培训。
1.3教育部和交通运输部对于进一步提高航海教育质量的若干意见
自“一带一路”合作倡议提出以来，国家十分重视航运事业的发展。教育部、交通运输部对当今高校交通运输专业培养人才面临的问题提出了新的规划，要求切实改善航海类专业实践教学条件，各航海院校应将新增教育经费重点投入到航海类专业，根据有关标准，配备数量充足、种类齐全和适应航海新技术发展需要的实践教学设备和设施，确保实践教学有效进行。
2.我国基于STCW公约马尼拉修正案的开展的轮机模拟器培训行动
2.1 相关法规要求
(1) 中国交通运输部在2011年制定了新的考试和评估规则。
(2) 中国海事局在2011年也发布了《关于做好STCW公约马尼拉修正案履约准备工作有关事项的通知》，在这份文件中详细规定了如何对相关培训内容和要求进行整改，并使之达到要求。
(3)IMO的《STCW公约马尼拉修正案》已于2012年1月1日起生效。
(4) 2012年2月交通运输部发布了《STCW公约马尼拉修正案过渡规定实施办法》。
（5）2016年《交通运输部海事局关于中华人民共和国海船船员适任证书及培训合格证书再有效有关事宜的通知》，俗称685号文。
2.2 轮机模拟器培训具体实施
（1）组织交通运输领域的相应专家解读最新法规，编订教材，进行相关培训教师资格的认定，确保任课教师集体备课，参与海事局培训的组织。
（2）确定各个培训单位对相关培训教师的培训，被确定的教师参加师资班教员开展的相关培训并达到合格的培训要求，取得相关证书。
（3）对各个船员教育培训机构开展履约、适认证书和知识更新培训。
2.3 轮机模拟器软件介绍
轮机模拟器大都是基于PC机开发的软件，将船舶上的轮机设备通过程序虚拟到计算机上，在独立的计算机上运行。使用时，操作人员可以通过鼠标和键盘进行操作。由于本软件便于携带，对硬件要求低，在船上、岸上进行学习训练，适合自学，方便操作人员随时随地进行训练。
软件一般由模型软件、数据管理及通讯软件、操作及监控软件、教练员软件组成。模型软件对整个系统的物理过程进行分析计算；数据管理及通讯软件贯穿不同任务进程间的数据通讯、模型数据的管理；操作及监控软件可以通过鼠标在操作控制面板上对轮机系统设备进行操作，可在软件内置的系统流程图上对整个过程进行监控；教练员软件可以对整个模拟器软件进行控制，并指导学生的实际学习。
3 学习轮机模拟器的重要性
3.1 轮机模拟器实时建模技术特点
轮机模拟器软件采用实时仿真建模技术，根据软件对象的过程和物理特征在计算机中建立数学模型，在运行时真实反映对象的过程，达到实时仿真的目的。在建模过程中，采用精确、快速的算法；在选择算法时，保证各个数学模型在运算过程中可以得到收敛的结果；采用矩阵方式避免多次迭代，保证计算结果的精确性。
3.2 轮机模拟器的应用
现如今轮机模拟器在本科教育、海员培训等方面有许多应用。
（1）轮机工程培训与技术教育。具体分为强制性的适任评估和培训、非强制性的技能培养和理论进修。涵盖培训对象包括高等教育轮机工程专业的学生、申请参加中国海事局适任证书考试的学员，培训内容主要包括轮机维修、自动化业务、船舶电气业务等方面。依据培养目标设计好合理的培训方案，结合实际教学计划，将轮机模拟器应用到实际教学当中。
（2）发挥轮机模拟器在教学当中相关学科专业方面的实践教学功能，提高轮机模拟器的使用率。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在对相关专业的学生进行培训时，可以给他们提供理论结合实际的学习环境，把握教学的侧重点，开展相应的实践教学活动，可以通过上机学习、提前预习、网络课程多种方式让学生参与到轮机模拟器的学习当中
（3）发挥轮机模拟器在社会船员培训、海员发证中的作用。在社会在职船员考证、证件更新时，可以通过使用轮机模拟器加深其对考试的理解，有助于其顺利通过考试，提高船员的情景意识，使其符合IMO对于船员的详细规定，在未来考试通过后船上工作时，有助于船员迅速融入到轮机机舱工作的真实环境当中，保证船舶的正常安全航行，有利于提高船员的整体素质。
3.3 学习轮机模拟器以提高专业人才素质
（1）提高培训船员、学生的情景意识。通过轮机模拟器的学习，可以提高我们的情景意识，在参加工作后，能够尽快的适应工作场景，融入到工作环境当中，提高未来的工作效率。
（2）增强培训船员、学生的实践能力。通过轮机模拟器的学习，学员可以将日常书本中学习到的知识在轮机模拟器上得到实践，增强操作人员的实际动手能力，使学员对课本理论知识的能够进一步理解，真正做到学以致用。对于实践过程中出现的问题，可以返回书本寻求理论支持，做到实践反作用于学习，培养高素质的航海人才。
4 轮机模拟器的未来发展应用畅想
4.1 VR技术和轮机模拟器的结合。
随着AI技术、VR技术的进一步发展，现在已经成为社会上的热点技术问题。虚拟现实技术是可以创建、体验虚拟世界的一种计算机仿真技术，通过计算机生成的交互式三维动态视景，使用于能够沉浸到虚拟的环境中。这种技术综合了计算机仿真技术、图形技术、传感器技术、显示技术等多种技术，通过大量传感器多维创建一个逼真的虚拟信息环境，使得用户拥有身临其境的沉浸感。在未来，通过应用VR技术的轮机模拟器可能会大规模的到应用。体验人员可以通过VR眼镜，逼真的体验轮机机舱的实际环境，根据AI的指令进行相应的具体操作，在VR的环境下进行团队协同操作，团队成员可同步或异步在虚拟环境中参与仿真的轮机机舱事务，大大提高轮机团队的团队合作和协调能力。体验人员不仅可以看到机舱的实际设备，更可以从多重感官体验机舱漫游的场景，大大提高轮机模拟器的有效性和真实性。
4.2“互联网+”技术和轮机模拟器的结合。
自提出“互联网+”新型经济后，各行业均涌现了一批与“互联网+”相结合的产物。随着互联网技术的不断发展，5G通讯技术商业化正在逐步推广，传统轮机模拟器行业正面临巨大变革，对轮机模拟器的发展也带来了机遇，出现了基于互联网通讯技术下的新型轮机模拟器。未来感兴趣的人员可通过上网，体验到3D三维建模的仿真轮机模拟器，随时随地感受轮机机舱的真实场景，满足日常的体验需求，随时随地参与到轮机模拟器的学习和体验过程当中。
4.3 PC版轮机模拟器
大型轮机模拟器具有性能先进，功能全面的特点，但也因为设备庞大，占地较多。而且需要多名学生以团队形式协同操作，难以让一名学生对整个操作流程进行操作。单机版轮机模拟器可以通过一个人对船舶所有设备进行模拟操作。
在PC版轮机模拟器上，利用一个电脑，一个屏幕，可以在船舶轮机设备之间相互切换，操作不同设备，观察系统参数变化，并进行相关调节，使系统处于运转状态。船舶轮机系统分为若干个模块，点击相应模块，即可进入所包含的设备操作界面。轮机单机模拟器具有功能全面，操作简便，显示内容直观易懂，而且占地与能耗小，方便升级等优点。
4.4 VR轮机模拟器
随着航运事业与科学技术的发展，现代船舶朝着大型化、专业化、智能化的方向发展，单一的半实物仿真形式的轮机模拟器已逐渐不能满足船员培训的需求，这是因为虽然传统的轮机模拟器可在一定程度上对轮机系统及设备的操作方式、工作流程真实的模拟并获得较为精确的数值反馈及真实的声光效果，但是传统的轮机模拟器的操作环境与实船环境仍有较大差距，训练者无法体会到实船操作感及对机舱、设备结构的认知感，鉴于传统轮机模拟器的此类缺点，近些年国内外许多轮机模拟器厂商及科研院校将虚拟现实技术引入轮机模拟器，让操作者身临其境地进入模拟机舱，目前，VR机舱已经成为轮机模拟器的热点。
我国的船舶机舱三维视景仿真技术发展迅速，体现在虚拟机舱环境真实感，材质、色彩表现手段、交互完整性等方面。机舱三维视景仿真系统可提供使用者高度的仿实船真实感，具有二维轮机模拟器无可比拟的优势，可极大地提高培训效果。但是VR轮机模拟器在人机交互友好性，实用性方面仍需提升，轮机系统与设备的数学模型与逻辑模型的精确性还需要进一步提高，以提升模拟系统的总体品质。
我国轮机模拟器起步虽然晚，但是经过我们的努力，目前已接近国外先进水平的行列。大连海事大学自主研发的DMS系列模拟器是以最新型的实船为模型，以涵盖各种类型和吨位的散货、集装箱、LNG、VLCC等船舶为基础，具有设备先进，交互点多，故障设置数全面，训练内容丰富，功能完善的特点。
随着VR技术，也就是虚拟现实技术的快速成长“模拟船上相关设备”有两种方式：一种是使用船舶实物进行操作，另一种使用头盔、配备数据手套或者手柄、采取位移跟踪手段，通过手势以及形体和虚拟环境进行互动。未来可通过研究高效的虚拟算法和研发虚拟软件来减轻计算机负荷，从而实现良好的人机交互和智能虚拟化，来提高整个轮机模拟器的虚拟仿真程度和情景再现的逼真感。
5 结论
船舶在变化莫测的大海上航行，安全问题是重中之重。国际海事组织、航运公司以及其他相关组织一直非常重视船舶的航运安全。2010年IMO通过的《STCW公约马尼拉修正案》将轮机模拟器的内容纳入到强制培训内容。重视轮机模拟器的学习，健全并规范培训内容，建立合理有效的评估机制，发挥轮机模拟器在培养航运人才中的作用，提高我国轮机员的职业素养和工作技能已经是当务之急。通过轮机模拟器的学习可以端正轮机员的工作态度，养成良好的安全意识。通过轮机模拟器的不断设计优化，自主研发、打破国外技术垄断、开发出具有自主知识产权的产品，推动我国航海类教育发展”等领域详细论述。可较好地培养学生的在实际工作中分析问题解决问题的能力和团队协调合作的能力，达到适应国际航运市场需求培养应用型轮机工程专业人才的目标。
参考文献
[1]中共中央、中国国务院.《中国教育现代化2035》
[2]刘正江，文元全.《教育部 交通运输部关于进一步提高航海教育质量的若干意见解读》
[3]《教育部 交通运输部关于进一步提高航海教育质量的若干意见》
[4]李忠辉,郑子武.《浅谈轮机模拟器及其在教学中的应用》. 航海教育研究 ,2003.02
[5]陆宝成.《轮机模拟器在专业教学中的应用》 2010.02
[6]交通运输部.《海船船员适任证书模拟器培训大纲（2016版）》
作者简介：
盛善智（1969.12--），男，汉族，山东济南人，副教授，船舶高级轮机长，研究方向：船舶柴油机、船舶防污染及船舶管理等
王维伟（1988.11--），男，汉族，辽宁大连人，讲师，船舶三管轮，主要从事轮机管理教育
徐圣达：烟台大学海洋学院?轮机工程
论文作者:盛善智 王维伟 徐圣达
论文发表刊物:《教育学文摘》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/14
标签：轮机论文; 模拟器论文; 船舶论文; 船员论文; 机舱论文; 操作论文; 技术论文; 《教育学文摘》2020年第2期论文;