Oprettelse af virtuelle arbejdspladser, hvor eleverne kan få praktiske færdigheder

Byggeri er bogstaveligt talt en praktisk forretning, hvor fortjeneste-tabsmarginerne er knirkende stramme. Uddannelsen af ​​nye arbejdere kræver tid og arbejde, og materialer som træ, cement, og armeringsjern er for dyre til den "leg", der er afgørende for at lære nye færdigheder. Desværre, konsekvenserne af fejl på en byggeplads kan måles i tab af lemmer, hvis ikke liv.

Så hvordan producerer universiteter og byggeindustrien arbejdere, designere, og ledere, der kan anvende reel viden opnået ved at bruge de nyeste teknologier? Kan de lave "smarte" arbejdspladser, der mindsker farer og risici, især hvor omkostningsbesparelser er svære at opnå, men ofte påkrævet for succes?

Abiola Akanmu, en assisterende professor ved Myers-Lawson School of Construction, kan have et svar. Hendes forskning skaber lærbare virtuelle konstruktionsscenarier, der engagerer elevernes hænder og sind ved hjælp af augmented reality og hologrammer.

"Undervisere og kommercielle virksomheder leder begge efter måder at løse det praktiske problem på, " sagde Akanmu. "Og hvad end du kan gøre i den fysiske verden, vi vil være i stand til at gøre i den virtuelle verden."

Akanmu og et tværfagligt team af forskere ved Virginia Tech modtog for nylig en National Science Foundation-bevilling for at udvide underviseres forståelse af, hvordan praktikanter lærer de overførbare færdigheder, der er nødvendige for at trives i dyre-og farlige-beton- og stålmiljøer. Akanmus samarbejdspartnere om bevillingen inkluderer Doug Bowman, en professor ved Institut for Datalogi; Diana Bairaktarova, en adjunkt i Institut for Ingeniøruddannelser; og Farrokh Jazizadeh Kari, en adjunkt ved Institut for Byggeri og Miljø.

Projektet har til formål at forberede byggeingeniør- og ledelsesstuderende til at bruge moderne sensorteknologier på byggepladser. Tildelt gennem et program til forbedring af bachelor STEM-uddannelse, bevillingen vil finansiere professorer og studerende, der lærer at bruge specialiserede lasersensorer, der optisk kortlægger disse steder og de fysiske strukturer i dem.

Scanningsprocessen ligner, hvordan undersøgelseshold kortlægger veje før arbejdet. Specialiseret udstyr, der bruger små sensorer, vil overvåge et miljø og rapportere tilbage et billede fra de scannede data. I usikre miljøer, udforskning af steder kan ske ved hjælp af robotter eller droner.

Akanmus elever arbejder på at udvikle en taksonomi, eller en systematisk forståelse, hvordan man konverterer disse data til repræsentative scener ved hjælp af computerprogrammer. Eleverne vil derefter være i stand til fysisk at opleve disse scenarier ved hjælp af Microsoft HoloLens, at sikre, at overskud og mennesker ikke bringes i fare ved eksperimenter eller fejl.

Scannings- og kortlægningssensorerne skulle gøre det muligt for byggeledere at mestre og jonglere med flere problemer på en "smart" arbejdsplads. Gennem simulering, ledere vil også være i stand til at vurdere sundhedsrisici forårsaget af gentagne bevægelser eller uergonomiske forhold, hvor der er sandsynlighed for, at arbejdsskader opstår. Denne proces vil forbedre sikkerheden på arbejdspladsen, et andet område med omkostningsrisiko for byggefirmaer.

Ud over, forskningen vil hjælpe undervisere med at skræddersy studerendes oplevelser, der vil opfylde behovene hos industripartnere gennem rådgivning fra fokusgrupper og erfarne entreprenører. Byggebranchens feedback vil være afgørende for at vurdere nytten af ​​teknologien.

Bolanle Ogunseiju, en ph.d.-studerende på miljødesign- og planlægningsprogrammet, arbejder sammen med Akanmu for at gøre disse virtuelle miljøer både realistiske og tilgængelige for studerende. Hun kombinerer den teknologiske ekspertise, hun lærer på projektet, med den viden fra den virkelige verden, hun fik som tidligere estimator i byggebranchen.

Ogunseiju forbinder projektets relevans med et af de sværeste problemer, som byggefirmaer står over for:pålideligt at forudsige mængderne af dyre materialer - såsom snavsfyld, grus, og cement - som normalt ikke kan bekræftes, før det faktiske arbejde begynder på et sted.

Hun bemærker, at det er særligt vanskeligt at estimere mængden af ​​dyre varer. Fejl kan koste virksomheder kontrakter under konkurrencer og forårsage økonomiske tab på arbejdspladser, risikerer en vellykket projektafslutning. "Eleverne lærer ikke kun de tekniske færdigheder, men også de beslutningsevner, som virksomheder søger hos deres medarbejdere for at gøre dem mere effektive, " sagde Ogunseiju.

En anden fordel vil være elevernes evne til at se under en strukturs færdige facade og realistisk opleve – selvom omgivelserne er simulerede og virtuelle – hvordan komplicerede processer mesh materialer sammen. Akanmu beskriver teknologiens evne til at skrælle lag af færdige strukturer tilbage for at vise, hvilke materialer der bruges til at lave en stor støttesøjle, for eksempel, og hvordan de blandes sammen trin for trin.

"Med dette program, det vil være meget let at danne sig et mentalt syn på, hvad eleverne skal se for at lære, " sagde Ogunseiju. "Det giver praktisk erfaring, ikke bare blot at projicere, hvilket vil øge deres værdi for fremtidige arbejdsgivere."