研发烟机设备全景交互平台

一、研究背景与问题提出

随着烟草行业对智能制造与精益设备管理的需求不断提升，传统烟机设备培训模式逐渐显现诸多短板。一方面，设备维修与技术改造后，相关资料更新滞后，导致培训内容与实际设备状态脱节；另一方面，传统培训依赖图文教材与实体设备录制视频，平面化的呈现方式难以让员工直观理解设备内部结构与工作原理，“师带徒”模式还存在培训过程不系统、风险点易遗漏的问题。此外，培训需占用实体设备，不仅存在安全隐患，还可能影响正常生产，无法满足员工随时随地学习的需求。在此背景下，利用三维虚拟仿真、全景交互等信息化技术，研发一套能够突破时间与空间限制、实现高效培训的烟机设备全景交互平台，成为解决当前培训痛点、推动烟机设备管理数字化升级的关键。

二、平台研发目标与技术路线

（一）研发目标

平台研发核心目标聚焦两大方向：一是确保虚拟设备与实体设备的高度一致性，实现设备三维运动关系与原设备部件运动关系一一对应，保障培训内容的准确性；二是突破传统培训的局限，实现全景交互学习与网络化学习，让员工可通过多种终端随时随地开展沉浸式学习。

（二）技术路线

平台研发遵循 “三维建模 — 运动仿真 — 模型渲染 — 动画渲染 — 载体搭建” 的技术路线，融合多领域技术实现核心功能：

1.三维建模：采用自下而上的建模方式，先对现场烟机设备进行全面细致的实际测量，精准记录各部件的尺寸规格、相对位置及装配关联。随后选用专业工程建模软件，以实测数据为依据，从单个零件的模型构建入手，逐步完成所有零部件的数字化建模，再按照设备实际装配逻辑完成整体组装[1]。整个过程严格把控模型精度，确保构建的 1:1 三维模型能准确还原设备的物理结构与装配关系，为后续运动仿真环节提供精准、可靠的模型基础。

2.运动仿真：深入分析烟机设备各部件的实际运动规律，包括运动轨迹、速度变化及动作衔接逻辑。通过表方式定义虚拟伺服电机的运动参数，将现场测设备节点与各部件对应的运动位移信息准确导入系统，搭建起与设备实际运动状态高度匹配的仿真模型通过反复调试与验证，确保仿真过程中各部件的运动衔接顺畅，精准模拟设备在不同工况下的运动状态，让虚拟设备的运动表现与实体设备保持一致。

3.全景交互与渲染：采用半球形全景渲染方式，借助专业渲染软件对三维模型进行精细化处理。从设备外观的材质纹理匹配，到光影效果的优化调整，均以实体设备为参照，力求让虚拟模型在视觉上高度还原设备真实外观。同时，基于渲染后的模型生成可交互的全景文件，员工可通过鼠标拖拽、触控等操作，灵活调整观察视角，从不同方位、不同距离观察设备的整体结构与局部细节，清晰了解设备内部部件的排布及运动过程，提升学习的直观性与沉浸感。

4.网络化载体搭建：综合考量多终端兼容性、资源更新便捷性及用户访问体验，选择网站作为平台载体。采用成熟的动态网页开发技术与稳定的数据库组合，搭建功能完善的网站架构。后台系统具备培训资源上传、分类管理、实时更新等功能，可便捷维护教学视频、设备资料及全景交互文件[2]；前端界面设计注重简洁易用，支持电脑、手机等多种终端访问，员工无需安装额外软件，只需通过浏览器即可随时随地登录平台获取培训资源，有效突破时间与空间对培训学习的限制。

三、平台研发实施过程

(⟶) 三维建模与运动仿真实施

研发团队首先对制丝车间切块机（试点设备）进行全面测量，记录设备各部件尺寸与装配关系。基于测量数据，使用工程建模软件逐一构建零件模型，再按照实际装配顺序完成整体组装，并通过干涉检查功能验证装配关系的正确性，确保模型无干涉、尺寸误差符合要求。在运动仿真阶段，团队分析切块机切刀、输送等关键部件的运动规律，通过表方式设定虚拟伺服电机的运动参数，将设备运动的时间节点与位移数据精准导入系统。完成仿真后，对运动过程进行误差检测，确保时间误差与位移误差均控制在目标范围内，实现设备运动状态的精准还原。

（二）全景渲染与载体搭建实施

模型与仿真文件完成后，研发团队使用专业渲染软件对三维模型进行材质匹配，还原设备真实外观，并采用半球形全景渲染生成交互文件，确保员工可通过鼠标或触控操作灵活观察设备细节[3]。在载体搭建环节，团队完成网站域名申请与备案，采用适合中小型平台的开发语言与数据库组合搭建网站后台与前端界面。后台实现培训资料的上传、修改与管理功能，前端支持全景交互文件与教学视频的展示，员工可通过电脑、手机等终端访问网站，随时随地开展学习。

四、平台应用效果与价值（一）培训效果提升

平台投入使用后，精准解决了传统烟机设备培训的诸多痛点。其全景交互功能打破了平面化教学的局限，员工可通过灵活调整视角，清晰观察设备内部部件排布与运动轨迹，直观理解复杂的工作原理，显著降低了学习理解难度。网络化设计支持员工借助电脑、手机等终端，利用碎片化时间随时登录学习，无需占用实体生产设备，既保障了生产正常开展，又提升了学习便利性。同时，培训资源实时更新功能可及时同步设备技术改造后的最新信息，确保培训内容与设备实际状态高度匹配，大幅提升了培训的针对性与实效性。

（二）经济效益与推广价值

从经济效益来看，平台由企业自主研发，无需支付外部公司的开发服务费，日常运营仅需承担域名与服务器租用的基础费用，大幅降低了系统建设与维护的整体成本。同时，平台通过数字化培训模式，替代了传统依赖实体设备开展教学的方式，避免了因培训占用生产设备可能造成的生产效率损失，也减少了纸质资料印刷、更新带来的持续开支，实现了培训成本的精准控制与长期节约。从行业推广价值来看，该平台的技术框架与实施逻辑具有较强的通用性，可快速复制到其他类型的烟机设备培训中。目前已成功从试点设备推广至制丝车间的其他生产设备，且其核心的三维全景交互技术还被拓展应用于厂区技改规划研判工作，为项目方案比选与移动化办公提供了技术支撑。这种 “培训 + 拓展应用” 的模式，为烟草行业设备培训升级与数字化管理转型提供了切实可行的技术方案，具备广泛的行业推广前景。

五、总结与展望

烟机设备全景交互平台的研发，是烟草行业设备培训信息化的一次有效探索，通过融合三维虚拟仿真与网络化技术，解决了传统培训模式的诸多局限，为员工提供了高效、便捷、安全的培训途径。未来，研发团队将进一步拓展平台功能，计划结合数字孪生技术实现设备运行状态的实时监控与故障模拟，推动平台从培训功能向设备管理、工艺优化等领域延伸，为烟草行业智能制造与精益管理提供更强有力的技术支撑。

参考文献

[1]魏超,郑国华,钟威豪,潘江逸.烟机设备经常性升级改造趋势下相关配套系统方案设计及优化[J].机电信息,2025,(11):65-69.