【学术前沿】利用价值流图,在基于虚拟现实的个性化运营培训中采用精益思维

深度学习入门笔记

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2021-02-02 22:38

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01

文章摘要


精益思维已被证明在帮助实践者识别和消除工程操作中的浪费方面是有效的。然而,在现有的培训中,基于学员个人表现的系统的教学机制和培训协议不足以定义在培训环境中进一步提高生产力的增值活动。本研究旨在探讨价值流图(VSM)作为一种精益工具,如何通过沉浸式虚拟现实(VR)为基础的个性化培训计划来帮助提高运营培训绩效。建立了基于虚拟支架式场景的前后实验,模拟训练过程。将基于VSM的虚拟现实方法的训练效果与传统虚拟现实训练进行了比较。对比结果表明,该方法大大减少了浪费时间和误差。与传统方法相比,使用基于VR的虚拟现实训练,勃起过程的整体生产力提高12%。这说明,在适当的指导下,将精益思维融入到操作培训过程中,是一种更加有效的基于虚拟现实的个性化操作培训方法。



02

文章导读


精益原则已成功地应用于建筑、工程和建筑(AEC)领域,以提高盈利能力和生产力。精益技术和工具,如价值流映射(VSM), 5S,准时制(JIT)为识别客户价值和消除非增值活动提供了新的方法。Heravi和Firoozi[4]使用了VSM,这是一种精益技术,系统地描述和调查生产过程,并进一步帮助识别可从过程中移除的废物,预制建筑。他们发现VSM在减少时间和节约成本方面是有效的。建筑行业培训如果与精益方法相结合,可以帮助员工学习如何有效地消除浪费,实现施工操作的效率。
精益培训旨在更有效地对员工进行操作流程教育,这是精益制造的关键。例如,Deros等人报告说,当提供精益培训课程时,学员的理解水平得到了显著提高。因此,我们相信精益方法可以被相应地调整,让员工更有效地实施过程改进。另外,VSM作为一种精益工具,已经在教育领域得到了广泛的应用。Ahmad等人证明了将VSM集成到基于项目的工程课程中,不仅可以帮助学生学习精益定理,还可以让他们使用VSM来解决问题。

尽管精益培训是有益的,但大多数AEC培训课程传统上都是在教室里进行的,使用以前建设项目的例子和视频剪辑。通过视频进行精益培训,帮助学员可视化施工任务和活动;但是,学员不能与视频环境进行互动。近年来,研究人员通过建筑信息建模(BIM)、游戏技术、智能设备等采用vr相关技术来提高施工培训绩效。在培训中采用VR技术与其他手段相比具有的优势包括:灵活性强、直观再现现实、节约成本、安全保障等。

鉴于上述差距,本研究旨在探讨如何通过沉浸式虚拟现实个性化培训计划,将VSM作为精益工具应用于提高操作培训绩效。本研究的具体目标如下:1)开发基于沉浸式虚拟现实的个性化培训系统,提高现场员工的培训效率;2)设计并实现一个系统的嵌入VSM的训练协议,采用VSM提高训练性能;3)评估培训体系的整体绩效。



03

培训协议设计


本研究的研究方法是提出一种新的虚拟现实个性化培训方案,将精益概念整合到培训指导中,并通过用户实验与传统的虚拟现实培训进行比较,验证其有效性。

受训人员通常会进行任务简报和讲课,了解操作任务的细节。然后,他们将沉浸在虚拟现实环境中,并进行练习,以实现他们之前所学到的东西。训练表现将被记录下来,并由训练员进一步利用,在训练期间向学员提供反馈,以解决他们的具体弱点。之后,学员开始参照指导进行练习,尝试提高成绩。这是传统VR培训的基本过程。建议的培训方法进一步引入VSM作为协助实现三个目标的工具:1)对学员的训练结果进行绩效分析和浪费识别;2)基于绩效分析和浪费识别的绩效分析,为培训师提供个性化指导;3)生产力评估,以识别学员的潜在改进。


本文提出了基于虚拟支架搭建场景的个性化虚拟现实训练,并在实验前后与传统个性化虚拟现实训练进行了对比。拟议的培训框架包括三个模块。首先,由讲师向所有学员提供一个一般的脚手架安装程序。随后,学员必须在培训场景下熟悉基于虚拟现实的设备,并在虚拟环境中单独练习搭建脚手架。接下来,为学员完成虚拟搭建任务进行第一轮练习。它们在操作过程中的表现被记录下来,包括增值时间、错误数量和交货时间。由此确定了受训人员的绩效基准(详见3.3节)。随后,将所有学员随机分为两组。第一组侧重于传统的个性化指导,根据学员通过练习的观察和表现提供指导。第二组接受指导,通过基于vsm的个性化指导提供指导。指导过程的详细程序见3.4节。随后,所有学员必须在同一场景下重现脚手架架设作业。正如第3.5节所讨论的,对每个学员第二轮训练的表现采用相同的指标进行评估。最后,对培训生产率进行估计,以进行进一步的性能比较。



04

结论


收集了实验结果,包括运动前后的性能、CSM、FSM和生产力指数。讲座的平均时长约为40分钟,每个学员熟悉虚拟现实环境的练习时间约为30分钟。在基于虚拟现实的培训过程中,大约有20分钟的时间用于个性化指导课程。


  • 在时间和误差方面的表现


与传统培训指导相关的第一组(第一组),培训前后绩效如表6所示。

第二组(第二组)进行了基于vsm的个性化训练,第二组的训练前后表现见表7。




  • 训练效率评价


生产率估算的一个例子见表10。它是基于学员在获得个性化培训后的表现。从表中可以看出,脚手架安装活动的总数为166个,非增值活动的总数为28个,开始时间戳为0.9,结束时间戳为28.6。因此,生产率指数可以估计为3.30



05

讨论


根据实验结果和观察结果,提出以下几点讨论:

VSM对基于vr的个性化操作培训的改进,包括减少了时间,消除了错误,提高了生产率。两组的平均PT在经过个别培训后有所降低,但VAT与两组的其他绩效指标相比并没有明显改善。这说明两种个性化培训方法对学员学习什么是基本任务(增值活动)以及如何完成脚手架操作没有显著差异。与传统VR方法相比,基于虚拟现实的个性化培训的优势在于,虚拟现实可以通过CSM帮助学员系统地了解脚手架架设过程中的废弃物,并通过FSM进一步发展消除废弃物的策略。

由于实验的所有参与者都没有任何先验的精益知识和相关的脚手架建设背景,进一步确定了在操作培训中采用VSM的好处。生动地描述操作过程,并让学员参与创建CSM和FSM,可以帮助他们清楚地识别在培训期间可以消除的废物。


尽管使用基于vsm的方法并没有增加学习内容,但在指导会议中构建了CSM和FSM,不仅是为了改进培训,也是为了促进精益思想在参与者中的传播。此外,参与者获得了使用VSM来解决问题的知识。

通过封装更复杂的虚拟场景和更多用于流程自动化的工具,可以进一步改进实验的设计和基于vm的方法。尽管基于vsm的个性化训练比传统方法取得了更好的效果,但它仅在一个简化的脚手架安装场景中得到验证。


该实验的观察结果与教育和感知负荷原则一致,即如果培训材料和反馈信息被压缩和系统化,受训者将学到更多。采用传统教学方法的学员在学习过程中遇到的困难,可能是由于培训师的个性化反馈信息存在偏差,有时会超出或低于要求。



 END

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