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摘要：针对船舶机舱资源管理实验具有高危险、高能耗、高污染，难以开展实船实验的问题，以大型油轮为母型船，依托虚拟现实技术，开发了三维虚拟机舱虚拟仿真系统，建立了船舶机舱机电设备及其附属管系的仿真模型，用以开展船舶机舱资源管理主机备车实验。通过模拟实验证明，可以使学生熟悉机舱环境和设备管路布置，培养学生的情景意识，以及在特定情境下的领导力、执行力、协同力。目前该实验已用于轮机工程专业学生实验教学，深受学生欢迎，取得了良好的实验效果。
关键词：机舱资源管理；虚拟仿真；实验
本文引用格式：逄守文，等.机舱资源管理虚拟仿真实验教学研究[J].教育现代化,2019,6(24):154-156,177.
航运安全一直是人们关注的话题，人为失误时有发生。据国际航运界UK P&I Club、JAMRI、ISE、Tavistock、Jordbruks Departementet等权威机构统计，人为失误引起的事故率高于80%。[1]为了消除和减少人为因素对海上安全的负面影响，船舶机舱资源管理的概念应运而生。机舱资源管理实验项目具有大型、综合性、多人协同的特性，主要用于培养实验人员在特定情境下进行协同实验的能力以及对船舶机舱应急事件的处置能力，通过在实景环境下设置不同的场景设定训练实验人员有效地提高机舱工作人员的机舱资源管理能力。机舱资源管理实验的特殊性，使其无法在实船上开展，通常的做法是在轮机模拟器实验室中进行。随着现代船舶技术的飞速发展，船舶机舱设备智能化水平不断提高，导致实验室条件很难满足实验教学需求。为了弥补轮机模拟器实验室的不足，学院以VLCC大型油轮为母型船，开发了三维虚拟机舱全视景交互操作虚拟仿真系统，模拟了船舶机舱所有机电设备，使学生如临实境地进行操作，实现了“航海教育不出海，实船操作不上船”。目前该系统已经实现了互联网应用，通过浏览器可以轻松访问，使得机舱资源管理实验不再局限于轮机模拟器实验室，该系统广泛应用于在校生和社会船员实验教学，深受好评。[2]
一三维虚拟机舱实验设备介绍
三维虚拟机舱主要设备有：（1）二冲程，十字头式，可逆转，废气涡轮增压主机1台，型号是MANB&W 7S80ME-C9.2；（2）直列式，单作用，四冲程，直接喷射，水冷，废气涡轮增压发电柴油机组3台，型号是YANMAR6EY22ALW，发电机型号是TAIYO；（3）应急发电机1台，型号NT855-DMGE，额定功率260kW，额定电压450V，功率因数0.8，转速1800RPM，频率60Hz；（4）燃油锅炉2台，型号AALBORG MISSION D-type，蒸发量45000 kg/h。机舱中设备布置情况如下表所示。
二机舱资源管理实验目的
国际海事组织于2010年通过的《国际海船船员培训、发证和值班标准公约（STCW公约）》（马尼拉修正案）将机舱资源管理作为强制培训内容，并于2012年生效。主要用于培养实验人员在特定情境下进行协同实验的能力以及对船舶机舱应急事件的处置能力，通过在实景环境下设置不同的场景设定训练实验人员有效地提高机舱工作人员的机舱资源管理能力[3]。通过三维虚拟机舱开展机舱资源管理虚拟仿真实验，可以使学生熟悉船舶机舱环境和设备管路的布置；培养学生在船舶机舱特定情境下，对于机舱事件应变处置的领导能力和把握全局的决策能力；培养学生在船舶机舱特定情境下对于轮机长分配任务的执行能力、服从意识；培养学生在船舶机舱特定情境下对于轮机长分配的任务，在执行过程中的协同能力、沟通能力和团队精神；培养学生在船舶机舱特定情境下对于轮机长和轮机员下达的任务，在应急事态下的反应和处置能力，以及提高海洋防污染的环保意识。下面以瘫船起动备车为[4]缸套水冷却器高温水进、出口阀开；NO.1缸套水泵运转，NO.2缸套水泵置“AUTO”位[5,6]。
（二）轮机部船员职务分工
轮机部共有轮机长、大管轮、二管轮、三管轮和值班机工五个职务，为了更加合理高效地工作，各职务有明确的任务分工，各职务的任务分工及相互关系如图1所示。
三机舱资源管理实验过程
(一）实验预置参数
由于本实验系统复杂，有油、水、气、电四大系统，近万个交互操作点，为了便于学生掌握瘫船起动备实验，我们做了系统预置参数，将下列状态作为初始参数加载到系统中：（1）使NO.1发电机的在线运行，NO.2、NO.3发电机处于随时可用状态；应急发电机置“AUTO”位。船舶电站主配电屏440v负载屏、220v负载屏的各负载电源置“ON”位；（2）使NO.1、NO.2和NO.3主空压机置“AUTO”位；主空压机冷却水进出、口阀和压缩空气出口阀、主空气瓶进、出口阀、控制空气出口阀以及空气分配系统各阀门处于开启状态；将主空气瓶打压到3Mpa；（3）使轻油日用柜出口阀，轻油供油泵进出、口阀，主机和3台发电原动机机燃油遥控切断阀处于开启状态，轻重油转换三通阀转至轻油；NO.1轻油供油泵运转，NO.2轻油供油泵置“AUTO”位；（4）使高位海底门出口阀、各主海水泵进、出口阀，以及NO.1号中央冷却器海水进、出口阀和出海阀处于开启状态；NO.1主海水泵运转，NO.2、NO.3主海水泵置“AUTO”位；（5）使NO.1中央冷却器淡水进、出口阀,NO.1主机润滑油冷却器淡水进、出口阀;NO.1、NO.2号主机空冷器淡水进、出口阀，NO.1缸套水冷却器低温淡水进、出口阀，NO.1、NO.2锅炉大大气冷凝器淡水进、出口阀处于开启状态；NO.1低温淡水泵运转，NO.2低温淡水泵置“AUTO”位；（6）使NO.1机舱资源管理理论内容，对机舱设备及结构有初步的认识，基本掌握机舱燃油系统、滑油系统、冷却水系统及压缩空气系统的组成，并且有稳定网络连接的个人电脑。具备这些基本条件即可开始实验[7,8]。1.打开虚拟仿真项目网站，如图2所示，点击开始实验，即可进入实验主界面。2.系统主界面如图3所示，显示机舱各层及常用的机舱位置，点击相应位置，即可快速跳转到指定位置，进行实验。点击Emergency Generator Room跳转到应急发电机间。由二管轮在机旁按下起动按钮起动应急发电机，控制模式转自动，检查充电面板，给启动电瓶充电，给应急配电板供电，起动机舱风机[9,10]。3.选择2层，找到主空压机，如图4所示。由二管轮打开辅空气瓶进出口阀，起动3号空压机，将辅空气瓶压力打到3MPa。4.选择3层，找到1号发电柴油机，如图5所示。由二管轮起动预润滑油泵，打开起动按钮保护盖，按起动按钮起动发电机，关闭起动保护盖，控制模式开关转遥控。6.大管轮按驾驶台车钟旁备车按钮，按旁边报警复位按钮，到集控室确认备车，如图7所示。校对车钟，对舵，如图8所示。起动燃油泵、润滑油泵、冷却水泵，盘车、冲车和试车，完成备车[11,12]。
四结语
机舱资源管理实船实验存在高能耗、高危险、费用高的问题，也不能进行反复实验。使用半实物轮机模拟器开展机舱资源管理实验受制于实验场地和实验人数的限制。因此开展船舶机舱资源管理虚拟仿真实验弥补实船实验和半实物轮机模拟器实验的不足，能够调动学生的积极性，通过简单的点击操作和参数设置，可以将难以理解的概念转化成实验资源和相关数据。学生还能根据不同的情景工况设置不同的实验，使学生由浅入深，逐步掌握船舶机舱值班航行的管理要点，提高学生适岗能力。目前，在本校轮机工程专业开展了本实验，服务人数己达2000人，受到学生的好评，教学效果提高明显。
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