Ứng dụng thực tế ảo virtual reality trong đào tạo an toàn lao động cho ngành xây dựng tại tp hồ chí minh

Nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc ứng dụng Thực tế ảo trong việc trải nghiệm các tai nạn lao động khi làm việc trên cao như té cao; vật rơi; đổ sập bên cạnh các phương pháp đào tạo an

LÊ THANH TÂN

ỨNG DỤNG THỰC TẾ ẢO – VIRTUAL REALITY TRONG ĐÀO TẠO AN TOÀN LAO ĐỘNG CHO NGÀNH XÂY DỰNG TẠI TP HỒ CHÍ MINH

Chuyên ngành: Quản Lý Xây Dựng

Mã số: 60580302

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2018

Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại Học Bách Khoa-ĐHQG-HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS LÊ HOÀI LONG

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS PHẠM VŨ HỒNG SƠN

Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS.TS NGUYỄN MINH HÀ

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP HCM Ngày 19 tháng 01 năm 2018

Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:

1 PGS.TS LƯƠNG ĐỨC LONG – Chủ tịch Hội đồng

2 PGS.TS PHẠM HỒNG LUÂN – Ủy viên Hội đồng

3 TS TRẦN ĐỨC HỌC – Thư ký Hội đồng

4 TS PHẠM VŨ HỒNG SƠN

5 PGS.TS NGUYỄN MINH HÀ Xác nhận của Chủ Tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn được sửa chữa (nếu có)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

I TÊN ĐỀ TÀI: Ứng dụng Thực tế ảo – Virtual Reality trong đào tạo an toàn lao

động cho ngành xây dựng tại TP Hồ Chí Minh

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Áp dụng Thực tế ảo – Virtual Reality để cung cấp

một phương tiện trực quan nhằm giúp người dùng có những trải nghiệm chân thực về tai nạn lao động khi làm việc trên cao trong ngành xây dựng Bên cạnh đó, nghiên cứu này cũng giúp người dùng tiếp thu được các biện pháp an toàn nhằm ngăn chặn các tai nạn lao động có thể xảy ra

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 04/09/2017

III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 03/12/2017

IV CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Lê Hoài Long.

TP HCM, ngày 19 tháng 01 năm 2018

THI CÔNG & QUẢN LÝ XÂY DỰNG

KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

LỜI CẢM ƠN

Với lòng biết ơn sâu sắc và lời cám ơn chân thành, tôi xin gửi đến quý Thầy Cô trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, đặc biệt là quý Thầy Cô Bộ môn Thi công & Quản lý Xây dựng đã hết lòng truyền đạt kiến thức và các kinh nghiệm thực tế trong ngành xây dựng

Đặc biệt, tôi xin gửi lời cám ơn sâu sắc nhất đến Thầy – TS Lê Hoài Long, Thầy đã toàn tâm giúp đỡ, hướng dẫn tôi một cách nhiệt tình trong suốt quá trình thực hiện khóa luận Nhờ có sự dẫn dắt và định hướng của Thầy ngay từ khi tìm đề tài mà quá trình thực hiện cũng như hoàn thành bài luận này của tôi được suôn sẻ và dễ dàng hơn

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cám ơn chân thành đến gia đình, bạn bè đã luôn bên cạnh động viên, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập tại trường cũng như giai đoạn cao điểm hoàn thành luận văn với nhiều khó khăn và sự căng thẳng về mặt tinh thần Mặc dù tôi luôn cố gắng để hoàn thiện bài luận văn này một cách tốt nhất, tuy nhiên vẫn không thể tránh khỏi những sai sót do sự giới hạn về mặt kiến thức cũng như thời gian, vì vậy rất mong nhận được ý kiến đóng góp và nhận xét từ Quý Thầy Cô Xin chân thành cảm ơn!

TP HCM, ngày 19 tháng 01 năm 2018

Lê Thanh Tân

TÓM TẮT

Cùng với sự phát triển nhanh chóng của ngành xây dựng, các vấn đề về an toàn lao động ngày càng được quan tâm và chú trọng Đào tạo an toàn lao động trong ngành xây dựng theo phương pháp thông thường (phát hành các tài liệu giấy về các quy định của pháp luật, các yêu cầu an toàn trong từng công tác thi công, các video clip về các tai nạn đã xảy ra trong quá khứ,…) là một phương thức truyền đạt kiến thức khó có thể thay thế Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là người được đào tạo khó có thể hình dung ra các vấn đề được đề cập trong bài giảng và ghi nhớ kiến thức lâu dài

Nghiên cứu này cung cấp một phương tiện trực quan nhằm giúp những người làm việc trong ngành xây dựng có thể cảm nhận và trải nghiệm nhiều nhất về tai nạn lao động thông qua ứng dụng Thực tế ảo – Virtual Reality Từ đó, những người đã trải nghiệm sẽ cải thiện, nâng cao ý thức phòng ngừa, cảnh giác và khắc phục tình trạng mất an toàn khi làm việc trên cao ở công trường xây dựng

Nghiên cứu này sử dụng phần mềm Unity3D để mô hình hóa công trường xây dựng ảo và mô phỏng các tình huống tai nạn lao động Sản phẩm nghiên cứu: “Ứng dụng Thực tế ảo trong đào tạo an toàn lao động khi làm việc trên cao”, bao gồm 12 trải nghiệm tai nạn lao động Các tai nạn lao động sẽ thuộc các công tác liên quan đến giàn giáo, lan can, sàn công tác và 5S trong công trường xây dựng Ngoài việc trải nghiệm các dạng tai nạn lao động ảo, người sử dụng còn được giới thiệu các biện pháp an toàn nhằm phòng ngừa các tai nạn lao động sẽ xảy ra

Bên cạnh đó, sản phẩm nghiên cứu còn hữu ích trong việc giúp các sinh viên thuộc ngành xây dựng làm quen với công trường ảo, cũng như việc tìm hiểu và phân tích

về các mô phỏng tai nạn lao động thường gặp khi làm việc trên cao

With the rapid development of the construction industry, the issues of labour safety are increasingly concerned Safety training in the construction industry with a normal method (publishing paper documents related to the law, safety requirements in each construction work, video clips about accidents in real life,…) is a method of transferring knowledge that is difficult to replace However, the disadvantage of this method is that the trainee can hardly imagine the problems mentioned in the lecture and remember the knowledge in long-term

This research provides an intuitive way to help those working in the construction industry to experience clearly occupational accidents through Virtual Reality Then, they will improve, develope the awareness of prevention, vigilance and overcome unsafe conditions when working at height at the construction site

This study used Unity3D software to model virtual construction sites and simulate labour accidents situations The research: “Virtual Reality in labour safety training when working at height”, includes 12 labour accident experiences Labour accidents will include scaffolding, balustrades, work platforms and 5S in the construction site

In addition to experiencing types of work accidents through Virtual Reality, users are introduced to safety measures to prevent labour accidents

In addition, the research is useful in helping students in the construction industry to become familiar with the virtual construction site, as well as the understanding and analysis of common labour accident when working at height

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Luận văn tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân tôi, được thực hiện dựa trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, khảo sát thực tiễn dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Lê Hoài Long

Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực, chưa từng được công

bố dưới bất cứ hình thức nào từ trước đến nay

Một lần nữa, Tôi xin cam đoan bài khóa luận này là do chính cá nhân tôi trau chuốc thực hiện và hoàn toàn chấp hành quy định Nhà trường đã đề ra

Xin chân thành cảm ơn!

TP HCM, ngày 19 tháng 01 năm 2018

Lê Thanh Tân

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

DANH MỤC BẢNG 4

DANH MỤC HÌNH 5

DANH MỤC VIẾT TẮT 9

CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 10

1.1 Giới thiệu chung 10

1.2 Vấn đề nghiên cứu 11

1.3 Mục tiêu nghiên cứu 11

1.4 Phạm vi nghiên cứu 12

1.5 Đóng góp dự kiến của nghiên cứu 12

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 13

2.1 Các khái niệm và lý thuyết được sử dụng trong nghiên cứu 13

2.1.1 Tai nạn lao động 13

2.1.2 An toàn lao động 13

2.1.3 Chương trình huấn luyện 13

2.2 Thực tế ảo – Virtual Reality (VR) 14

2.2.1 Sơ lược li ̣ch sử hình thành và phát triển của Thực tế ảo 14

2.2.2 Các thành phần cơ bản của hê ̣ thống Thực tế ảo 17

2.2.3 Sơ nét về giao diê ̣n của Thực tế ảo 20

2.2.4 Ứng dụng của Thực tế ảo 21

2.3 Các nghiên cứu / sản phẩm tương tự đã được công bố 22

2.3.1 Các nghiên cứu/ sản phẩm đã được công bố ở nước ngoài 22

2.3.2 Các nghiên cứu/ sản phẩm đã được công bố trong nước 24

2.4 Kết luâ ̣n 25

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26

3.1 Quy trình nghiên cứu 26

3.1.1 Đặt vấn đề 27

3.1.2 Nội dung nghiên cứu 27

3.1.3 Thu thập dữ liê ̣u 27

́nh giá và kết luâ ̣n 29

3.2 Các phương pháp, công cụ nghiên cứu sử dụng trong nghiên cứu 30

3.2.1 Công cụ lý thuyết 30

3.2.2 Chương trình ứng dụng 31

3.3 Kết luận 33

CHƯƠNG 4 XÂY DỰNG ỨNG DỤNG ĐÀO TẠO AN TOÀN LAO ĐỘNG DỰA TRÊN THỰC TẾ ẢO TRÊN UNITY3D 34

4.1 Các da ̣ng tai na ̣n lao đô ̣ng thường xảy ra khi làm viê ̣c trên cao 34

4.2 Các khái niệm cơ bản trong Unity3D 35

4.2.1 Kho tài nguyên (Assets) 35

4.2.2 Cảnh (Scene) 36

4.2.3 Đối tượng (Game Objects) 38

4.2.4 Thành phần (Component) 39

4.2.5 Đoạn mã (Script) 40

4.2.6 Prefab 41

4.3 Quy trình xây dựng môi trường ảo trong nghiên cứu 42

4.3.1 Thiết kế mô hình 3D 43

4.3.2 Địa hình, cây cối 52

4.3.3 Bầu trời, ánh sáng 54

4.3.4 Bố trí và sắp xếp môi trường ảo 56

4.3.5 Âm thanh 57

4.3.6 Chuyển cảnh 59

4.4 Thiết kế VR cho nghiên cứu 59

4.4.1 Thiết kế góc nhìn cho ứng du ̣ng VR 59

4.4.2 Thiết kế các chức năng của hai tay cầm của ứng du ̣ng VR 61

4.5 Kết luâ ̣n 63

CHƯƠNG 5 SẢN PHẨM NGHIÊN CỨU VÀ KIỂM ĐỊNH TÍNH HIỆU QUẢ CỦA SẢN PHẨM 65

5.1 Sản phẩm nghiên cứu: “Ứng dụng Thực tế ảo trong đào tạo ATLĐ khi làm việc trên cao” 65

5.1.1 Thứ tự trình chiếu các Cảnh (Scene) trong sản phẩm nghiên cứu 65

5.1.2 Phân tích chi tiết 12 trải nghiê ̣m TNLĐ của nghiên cứu 71

5.2 Kiểm định tính hiệu quả của sản phẩm nghiên cứu 82

5.2.1 Kiểm tra mặt bằng chung về kiến thức an toàn giữa các đối tượng khảo sát 82 5.2.2 Kiểm định tính hiệu quả của viê ̣c ứng du ̣ng Thực tế ảo trong đào ta ̣o an toàn

lao đô ̣ng khi làm viê ̣c trên cao 85

5.2.3 Kết quả phản hồi trải nghiệm cá nhân của Nhóm 1 – được trải nghiê ̣m VR 88 5.3 Kết luâ ̣n 92

CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHI ̣ 93

6.1 Kết luâ ̣n 93

6.2 Kiến nghi ̣ 93

PHU ̣ LỤC 96

Phụ lu ̣c 1 Tổng hợp từng Cảnh thuô ̣c 12 trải nghiê ̣m TNLĐ trong ứng dựng VR của nghiên cứ u 96

Phụ lu ̣c 2 Tổng hợp các mối nguy hiểm trong môi trường ảo để kiểm đi ̣nh tính hiê ̣u quả của ứng du ̣ng VR 98

Phụ lu ̣c 3 Bảng khảo sát “Nhâ ̣n đi ̣nh nguy cơ tai na ̣n lao đô ̣ng có thể xảy ra qua hình ảnh” 103

Phụ lu ̣c 4 Bài giảng “Đào ta ̣o an toàn lao đô ̣ng khi làm viê ̣c trên cao 112

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Cấu hình máy yêu cầu cho một hệ thống VR 19

Bảng 2.2 Tổng hợp các nghiên cứu/ sản phẩm ở nước ngoài về Thực tế ảo trong đào tạo an toàn 22

Bảng 3.1 Phiếu phản hồi trải nghiê ̣m cá nhân 30

Bảng 4.1 Tổng hợp 12 trải nghiê ̣m TNLĐ trong ứng dựng VR của nghiên cứu 34

Bảng 5.1 Bảng kết quả thu được từ các đối tượng được khảo sát để xác đi ̣nh mă ̣t bằng chung về kiến thức an toàn 83

Bảng 5.2 Bảng kết quả thu được từ 2 nhóm được khảo sát 84

Bảng 5.3 Bảng kết quả thu được sau khi tính toán 84

Bảng 5.4 Bảng kết quả các thành phần của đại lượng kiểm định Chi-square 84

Bảng 5.5 Kết quả thu được từ các đối tượng được khảo sát để kiểm đi ̣nh tính hiê ̣u quả của sản phẩm nghiên cứu 86

Bảng 5.6 Bảng kết quả thu được từ 2 nhóm được khảo sát 87

Bảng 5.7 Bảng kết quả thu được sau khi tính toán 87

Bảng 5.8 Bảng kết quả các thành phần của đại lượng kiểm định Chi-square 88

Bảng 5.9 Bảng Thống kê mô tả kết quả phản hồi trải nghiê ̣m cá nhân của Nhóm 1 88

Bảng 5.10 Bảng tổng hợp Biểu đồ thanh kết quả phản hồi trải nghiê ̣m cá nhân của Nhó m 1 90

DANH MỤC HÌNH

Hi ̀nh 2.1 Thiết bi ̣ Sensorama 15

Hi ̀nh 2.2 Thiết bi ̣ The Sword of Damocles (Nguồn: https://www.linkedin.com) 15

Hi ̀nh 2.3 Thiết bi ̣ Virtual Boy 16

Hi ̀nh 2.4 Thiết bi ̣ Gear VR (Nguồn: http://www.samsung.com/vn/) 16

Hi ̀nh 2.5 HTC Vive (Nguồn: https://www.vive.com/us/) 17

Hi ̀nh 2.6 Các thành phần chính của mô ̣t hê ̣ thống VR 17

Hi ̀nh 2.7 Không gian trải nghiệm của HTC Vive (Nguồn: http://www.techradar.com) 20

Hi ̀nh 2.8 Môi trường ảo qua góc nhìn của HTC Vive (Nguồn: https://www.youtube.com/watch?v=qYfNzhLXYGc) 21

Hi ̀nh 2.9 Hình ảnh mô phỏng công nhân xây dựng của công ty ForgeFX (Nguồn: http://forgefx.com/) 23

Hi ̀nh 2.10 Hình ảnh mô phỏng việc thi công đảm bảo an toàn của công ty EON REALITY (Nguồn: https://www.eonreality.com/) 23

Hi ̀nh 2.11 Hình ảnh chụp từ một tình huống rủi ro điện giật trong phần mềm 24

Safety-in-a-box của công ty Texas Mutual (Nguồn: http://txsafetybox.com/) 24

Hi ̀nh 2.12 Hình ảnh chụp từ một tình huống xảy ra cháy và hướng dẫn sử dụng bình chữa cháy của công ty eLearning Studios (Nguồn: https://www.e-learningstudios.com/) 24

Hi ̀nh 3.1 Sơ đồ quy trình thực hiện nghiên cứu 26

Hi ̀nh 3.2 Sơ đồ quy trình thực hiện khảo sát 27

Hình 4.1 Kho tài nguyên của Dự án 36

Hi ̀nh 4.2 Mô ̣t Cảnh đang được thiết kế trong Dự án 36

Hi ̀nh 4.3 Các Cảnh được lưu trữ trong Kho tài nguyên của Dự án 37

Hình 4.4 Chuỗi các Cảnh của Dự án 38

Hình 4.5 Chèn Đối tượng vào Dự án chỉ đơn giản là kéo và thả 39

Hình 4.6 Các Thành phần trong một Đối tượng trong nghiên cứu 39

Hình 4.7 Một Đối tượng sử du ̣ng Đoạn mã–Chuyển cảnh trong nghiên cứu 40

Hình 4.9 Sử du ̣ng Prefab khi quản lý Đối tượng sẽ dễ dàng hơn 42

Hình 4.10 Sơ đồ cấu thành của môi trường ảo trong nghiên cứu 42

Hình 4.11 Sơ đồ quy trình ta ̣o hình và chuyển đô ̣ng cho các nhân vâ ̣t 3D 43

Hình 4.12 Sơ đồ quy trình ta ̣o hình nhân vâ ̣t 3D trong phần mềm Fuse CC 43

Hình 4.13 Sơ đồ quy trình gán hàng đô ̣ng cho nhân vâ ̣t 3D trên trang Mixamo 44

Hình 4.14 Trang chủ Mixamo cung cấp các hành đô ̣ng cho nhân vâ ̣t 3D 45

Hình 4.15 Cập nhâ ̣t mô hình nhân vâ ̣t đã ta ̣o vào Mixamo để lựa cho ̣n hành đô ̣ng 45

Hình 4.16 Lựa cho ̣n đi ̣nh da ̣ng phù hợp để sử du ̣ng trong Unity3D 46

Hình 4.17 Mô hình nhân vâ ̣t ta ̣o từ Fuse CC-Mixamo được mở trong Unity3D 46

Hình 4.18 Mặt bằng công trường và mă ̣t bằng công trình tham khảo 48

Hình 4.19 Mặt bằng công trường và công trình được mô phỏng trong Blender 48

Hình 4.20 Mặt bằng công trường và công trình được bố trí và chèn Thành phần Material trong Unity3D 49

Hi ̀nh 4.21 Mô hình hóa giàn giáo, thanh chéo, sàn công tác và cầu thang trong Blender 49

Hi ̀nh 4.22 Mô hình hóa nón bảo hộ lao động trong Blender 50

Hi ̀nh 4.23 Mô hình hóa dây chống sốc cho dây đeo an toàn trong Blender 50

Hi ̀nh 4.24 Các file mô hình FBX sau khi được bố trí và chèn Thành phần Meterial trong Unity3D 51

Hi ̀nh 4.25 Asset Store trong Unity3D cung cấp các mô hình công trình miễn phí 51 Hi ̀nh 4.26 Mô ̣t ví du ̣ về tài nguyên tính phí trong Asset Store của Unity3D 52

Hi ̀nh 4.27 Các mô hình công trình miễn phí được tải về và chèn vào dự án trong Unity3D để sử du ̣ng trong nghiên cứu 52

Hi ̀nh 4.28 Cách ta ̣o Đối tượng Đi ̣a hình trong phần mềm Unity3D 53

Hi ̀nh 4.29 Cách thêm Chất liê ̣u Đi ̣a hình trong phần mềm Unity3D 53

Hi ̀nh 4.30 Bề mă ̣t đi ̣a hình được thay đổi trong nghiên cứu 54

Hi ̀nh 4.31 Cây được thêm vào Đi ̣a hình trong Cảnh của Dự án 54

Hi ̀nh 4.32 Bầu trời được sử du ̣ng trong Dự án 55

Hi ̀nh 4.33 Cách ta ̣o Ánh sáng trong Unity3D 56

Hi ̀nh 4.34 Công trường trước và sau khi có Ánh sáng trong Dự án 56

Hi ̀nh 4.35 Môi trường ảo được mô hình hóa trong nghiên cứu 57

Hi ̀nh 4.36 Cách ta ̣o đối tượng Âm thanh vào trong Dự án 57

Hi ̀nh 4.37 Cách chèn đối tượng Âm thanh vào trong Dự án 58

Hi ̀nh 4.38 Thư mu ̣c Âm thanh của Kho tài nguyên được sử du ̣ng trong Dự án 58

Hi ̀nh 4.39 Tải và sử du ̣ng VRTK miễn phí từ Asset Store của Unity3D 60

Hi ̀nh 4.40 Thiết kế góc nhìn Thực tế ảo bằng cách tài nguyên của VRTK 61

Hi ̀nh 4.41 Minh ho ̣a các nút chức năng của tay cầm HTC Vive trong ứng du ̣ng VR 62

Hi ̀nh 4.42 Minh ho ̣a viê ̣c sử du ̣ng Nút-Laser trong ứng du ̣ng VR 62

Hình 4.43 Minh ho ̣a viê ̣c sử du ̣ng Nút-Đi trong ứng du ̣ng VR 63

Hình 4.44 Minh ho ̣a viê ̣c sử du ̣ng Nút-Menu trong ứng du ̣ng VR 63

Hi ̀nh 5.1 Sơ đồ quy trình chuyển Cảnh trong ứng du ̣ng VR 65

Hình 5.2 Minh ho ̣a trải nghiê ̣m TNLĐ-Ngã cao từ giàn giáo của nghiên cứu 66

Hi ̀nh 5.3 Minh ho ̣a quan cảnh bên trong của Container trong nghiên cứu 66

Hi ̀nh 5.4 Minh ho ̣a Màn hình-Camera và Bảng trắng trong Container 67

Hi ̀nh 5.5 Minh ho ̣a Camera ta ̣i vi ̣ trí xảy ra TNLĐ ngã cao từ rìa ca ̣nh trống có vâ ̣t tư chất cao trong nghiên cứu 67

Hi ̀nh 5.6 Minh ho ̣a vi ̣ trí Chuyển cảnh trong Container 68

Hi ̀nh 5.7 Minh ho ̣a người sử du ̣ng tương tác để thực hiê ̣n viê ̣c Chuyển cảnh 68

Hi ̀nh 5.8 Minh ho ̣a tương tác với hai tay cầm để thực hiê ̣n viê ̣c lựa cho ̣n 69

Hi ̀nh 5.9 Quy trình đánh giá – “Hiê ̣n trường-Lựa cho ̣n biê ̣n pháp an toàn” 70

Hi ̀nh 5.10 Biê ̣n pháp an toàn của trải nghiê ̣m 1 trong nghiên cứu 71

Hi ̀nh 5.11 Các biê ̣n pháp an toàn của trải nghiê ̣m 2 trong nghiên cứu 72

Hi ̀nh 5.12 Các biê ̣n pháp an toàn của trải nghiê ̣m 3 trong nghiên cứu 73

Hình 5.13 Biện pháp an toàn của trải nghiê ̣m 4 trong nghiên cứu 74

Hi ̀nh 5.14 Các biê ̣n pháp an toàn của trải nghiê ̣m 5 trong nghiên cứu 75

Hi ̀nh 5.15 Các biê ̣n pháp an toàn của trải nghiê ̣m 6 trong nghiên cứu 76

Hi ̀nh 5.16 Các biê ̣n pháp an toàn của trải nghiê ̣m 7 trong nghiên cứu 77

Hi ̀nh 5.17 Các biê ̣n pháp an toàn của trải nghiê ̣m 8 trong nghiên cứu 78

Hi ̀nh 5.18 Các biê ̣n pháp an toàn của trải nghiê ̣m 9 trong nghiên cứu 79

Hi ̀nh 5.19 Các biê ̣n pháp an toàn của trải nghiê ̣m 10 trong nghiên cứu 80

Hi ̀nh 5.20 Các biê ̣n pháp an toàn của trải nghiê ̣m 11 trong nghiên cứu 81

Hi ̀nh 5.21 Biê ̣n pháp an toàn của trải nghiê ̣m 12 trong nghiên cứu 82

Hi ̀nh 5.22 Tính hiê ̣u quả của sản phẩm nghiên cứu 92

CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 Giới thiệu chung

Nền kinh tế Việt Nam đang trên đà hội nhập và phát triển với bạn bè thế giới Trong bối cảnh đó, vai trò của ngành xây dựng lại càng được chú trọng hơn bởi lẽ tầm quan trọng của cơ sở hạ tầng trong việc thu hút các đối tác chiến lược đầu tư là vô cùng to lớn Tuy nhiên, trong vài năm trở lại đây, thật không quá khó để tìm ra những bài báo phản ánh các tai nạn do thiếu tuân thủ an toàn lao động trong quá trình thi công các công trình xây dựng Theo số liệu thống kê của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội về tình hình tai nạn lao động trong năm 2016, trên địa bàn cả nước xảy ra 7.981

vụ tai nạn lao động làm 8.251 người bị nạn Trong đó, phân tích từ 202 biên bản điều tra tai nạn lao động chết người nhận được: nguyên nhân tai nạn do người sử dụng lao động chiếm 42,1% và nguyên nhân do người lao động chiếm 17,3%; các tai nạn phổ biến và chiếm tỉ lệ cao là té cao; điện giật; vật rơi, đổ sập

Cụ thể, trên trang báo điện tử của Bộ xây dựng, một bài viết đăng ngày 23/08/2016

có nêu: tại một công trình xây nhà ở cao tầng tại đường Nguyễn Công Trứ (TP Vĩnh Yên), nhiều thợ xây trên độ cao 20-30 mét nhưng không trang bị dây bảo hiểm an toàn và bên dưới không được bố trí lưới chắn bảo hộ Khi được hỏi nguyên nhân vì sao không mang dụng cụ bảo hộ lao động, công nhân Nguyễn Duy Hưng chủ quản nói: “Đội nón, mang găng tay gây vướng víu trong quá trình làm việc nên hầu như mọi người ở đây đều không thích mang, chỉ cần mình cẩn thận một chút là không sao” Hay theo trang báo điện tử Công an TP Hồ Chí Minh, ngày 11/05/2017, tại tòa nhà Diamond Plaza, đường Lê Duẩn (TP Hồ Chí Minh), trong lúc đang đứng trên giàn giáo để làm việc, một nam công nhân trượt chân té xuống đất bị thương nặng, theo các hình ảnh hiện trường không khó để xác nhận người công nhân thiếu các thiếu

bị bảo hộ lao động và biện pháp thi công không an toàn

Những tai nạn thực tế đã xảy ra chính là hồi chuông cảnh báo về ý thức chấp hành các quy định về an toàn lao động của mỗi công nhân xây dựng nói riêng và ban quản

lý xây dựng nói chung

1.2 Vấn đề nghiên cứu

Điều đáng quan ngại chính là không những người sử dụng lao động không chú trọng đến an toàn của người lao động, mà bản thân người lao động lại càng không ý thức được tầm quan trọng của các công cụ bảo hộ lao động trước những nguy cơ tai nạn đáng tiếc có thể xảy ra

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng các sai sót của người lao động là nguyên nhân chính của các tai nạn lao động và điều này có thể được giảm thiểu nhờ các chương trình đào tạo an toàn lao động Chính vì thế, việc đề xuất ra một phương pháp đào tạo hiệu quả cho những người làm việc trong ngành xây dựng nói chung và sinh viên ngành xây dựng của Trường Đại học Bách Khoa TP HCM nói riêng sẽ giúp họ thay đổi nhận thức về an toàn lao động và hình thành thói quen sử dụng công cụ bảo hộ lao động trong khi làm việc Hơn thế nữa, phương pháp này còn giúp người học biết cách phòng ngừa và ngăn chặn tai nạn lao động xảy ra

Nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc ứng dụng Thực tế ảo trong việc trải nghiệm các tai nạn lao động khi làm việc trên cao (như té cao; vật rơi; đổ sập) bên cạnh các phương pháp đào tạo an toàn lao động thông thường Đồng thời, việc ứng dụng Thực

tế ảo còn cung cấp thêm sự lựa chọn các biện pháp an toàn nhằm khắc phục các tình huống mất an toàn trong môi trường ảo Từ đó, hình thành cho người lao động thói quen tư duy và làm việc an toàn khi làm việc trên cao tại các công trường xây dựng

1.3 Mục tiêu nghiên cứu

 Tạo ra một môi trường ảo mô phỏng tương đối đầy đủ cảnh quan và tình huống tai nạn có thể xảy ra khi làm việc trên cao của công trường xây dựng

 Đề xuất việc ứng dụng Thực tế ảo – Virtual Reality (VR) nhằm đem đến sự trải nghiệm các tình huống tai nạn lao động và khắc phục các tình huống mất an toàn trong công trường ảo khi làm việc trên cao

 Khẳng định tính hiệu quả của việc ứng dụng Thực tế ảo – Virtual Reality (VR) trong đào tạo an toàn lao động khi làm việc trên cao bên cạnh việc đào tạo bằng các phương pháp thông thường

1.4 Phạm vi nghiên cứu

 Đối tượng nghiên cứu: Ứng dụng Thực tế ảo – Virtual Reality (VR) trong việc đào tạo an toàn lao động khi làm việc trên cao cho ngành xây dựng tại TP Hồ Chí Minh

 Đối tượng khảo sát: Sinh viên chuyên ngành Dân dụng và Công nghiệp của Khoa

Kỹ thuật Xây dựng trường Đại học Bách Khoa TP HCM

 Thời gian nghiên cứu: từ tháng 02/2017 đến tháng 12/2017

1.5 Đóng góp dự kiến của nghiên cứu

 Đánh giá tính hiệu quả và khả thi của việc ứng dụng Thực tế ảo – Virtual Reality (VR) trong đào tạo an toàn lao động khi làm việc trên cao bên cạnh việc đào tạo bằng các phương pháp thông thường

 Nhận định giới hạn của nghiên cứu và các đề xuất cho các nghiên cứu tương tự trong tương lai

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN

2.1 Các khái niệm va ̀ lý thuyết được sử dụng trong nghiên cứu

2.1.1 Tai nạn lao động

Theo Luật an toàn, vệ sinh lao động số 84/2015/QH13 ban hành ngày 25/06/2015 của

Quốc Hội Nước Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam, Tai nạn lao động (TNLĐ) là

tai nạn gây tổn thương cho bất kỳ bộ phận, chức năng nào của cơ thể hoặc gây tử vong cho người lao động, xảy ra trong quá trình lao động, gắn liền với việc thực hiện công việc, nhiệm vụ lao động

2.1.2 An toàn lao động

Theo Luật an toàn, vệ sinh lao động số 84/2015/QH13 ban hành ngày 25/06/2015 của

Quốc Hội Nước Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam, An toàn lao động (ATLĐ) là

giải pháp phòng, chống tác động của các yếu tố nguy hiểm nhằm bảo đảm không xảy

ra thương tật, tử vong đối với con người trong quá trình lao động

2.1.3 Chương trình huấn luyện

Theo Thông tư 27/2013/TT-BLĐTBXH quy định về công tác huấn luyện an toàn lao động, vệ sinh lao động do Bộ trưởng Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội Nước

Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam ban hành, Chương trình huấn luyện là quy

định về kết cấu nội dung, số lượng, thời lượng các phần huấn luyện, tỷ lệ thời gian giữa lý thuyết và thực hành, bảo đảm mục tiêu cho từng công việc được huấn luyện

Chương trình huấn luyện được xây dựng phù hợp với từng nhóm đối tượng huấn

luyện trên cơ sở quy định của pháp luật; phù hợp với tiêu chuẩn, quy chuẩn quốc gia

về an toàn lao động, vệ sinh lao động; phù hợp với điều kiện thực tiễn ở cơ sở

Kết cấu chương trình huấn luyện bao gồm phần nội dung huấn luyện chung và phần

nội dung huấn luyện theo đặc thù riêng; trong đó phần huấn luyện theo đặc thù riêng

do Tổ chức hoạt động dịch vụ huấn luyện và cơ sở tổ chức huấn luyện tự quyết định trên cơ sở phân tích, đánh giá những đặc điểm riêng phù hợp với ngành, nghề và điều kiện lao động thực tế ở cơ sở

2.2 Thực tế ảo – Virtual Reality (VR)

Thực tế ảo – Virtual Reality (VR) là một công nghệ có sử dụng máy tính, phần mềm

và phần cứng ngoại vi để tạo ra một môi trường ảo cho con người sử dụng Môi trường ảo – Immersive Virtual Environments (IVE) được tạo ra để một người có thể hòa nhập vào đó bằng cách dùng các giác quan của chính họ

Bên cạnh đó, IVE còn có thể làm giảm hoặc loại bỏ các nhận thức của người dùng về môi trường thực tế Một IVE thường sẽ có các tính năng sau: bao quanh người dùng, che khuất tín hiệu từ môi trường thực tế và tăng cảm giác “hiện diện” trong IVE; cung cấp các hình ảnh ba chiều sinh động; theo dõi vị trí và cập nhật các bối cảnh ảo cho phù hợp với hành động của người dùng; cho phép người dùng có thể kiểm soát các đối tượng trong IVE (Bailenson và đồng tác giả, 2008)

2.2.1 Sơ lươ ̣c li ̣ch sử hình thành và phát triển của Thực tế ảo

Công nghệ thực tế ảo (VR) đã xuất hiê ̣n từ trước những năm 1950 và phát triển ma ̣nh trong những năm gần đây nhờ vào sự phát triển của các sản phẩm phần mềm và phần

cứ ng Năm 1938, nhà viết ki ̣ch Antonin Artaud đã mô tả bản chất huyền ảo và giả

tưởng của con người và vâ ̣t thể trong cuốn sách “Le Théâtre et son double”; cuốn

sách được di ̣ch sang tiếng Anh vào năm 1958 dưới tên go ̣i “The Theater and its

Double” và được xem là tài liê ̣u xuất bản đầu tiên trên thế giới sử du ̣ng thuâ ̣t ngữ

“Virtual Reality” (Tuan Le Duc, 2017)

Theo Adam D Thierer, J C (2017), một trong những sản phẩm thực tế ảo đầu tiên trên thế giới được phát minh bởi Morton Heilig (Hoa Kỳ) vào năm 1962 là thiết bi ̣

Hi ̀nh 2.1 Thiết bi ̣ Sensorama

(Nguồn: http://www.mortonheilig.com)

Vào năm 1968, Ivan Sutherland, với sự trợ giúp của sinh viên Bob Sproull, đã tạo ra

hệ thống hiển thị – Head-mounted display (HMD) đầu tiên mang tên “The Sword of

sử dụng rất nặng nên phải được treo lơ lửng từ trần nhà

Hi ̀nh 2.2 Thiết bi ̣ The Sword of Damocles (Nguồn: https://www.linkedin.com)

Được phát hành vào năm 1995 bởi Nintendo, Virtual Boy được đưa ra thị trường như

là thiết bi ̣ điều khiển đầu tiên có khả năng hiển thị đồ họa 3D Các trò chơi sử dụng hiệu ứng Parallax để tạo ra ảo giác về chiều sâu Doanh số bán hàng không đạt được mục tiêu nên vào đầu năm 1996, Nintendo ngừng phân phối và phát triển trò chơi Virtual Boy được các nhà phê bình đánh giá là một thất bại thương mại do màn hình

đơn sắc, giá thành cao, hiệu ứng 3D không gây ấn tượng, các tác động xấu đến sức khoẻ và chất lượng trò chơi thấp

Hi ̀nh 2.3 Thiết bi ̣ Virtual Boy

(Nguồn: http://nintendo.wikia.com/wiki/Virtual_Boy)

Từ năm 2010 trở la ̣i đây, sự xuất hiê ̣n của các dòng máy như Gear VR, Google Cardboard, Oculus Rift, PlayStation VR và HTC Vive,… đã đẩy ma ̣nh viê ̣c sử du ̣ng phổ biến Thực tế ảo (VR) trong nhiều lĩnh vực trên thế giới cũng như ta ̣i Viê ̣t Nam Công nghệ ngày càng phát triển với tốc độ nhanh chóng đã tạo điều kiện cho mọi lứa tuổi được tiếp cận dễ dàng hơn với các thiết bị này

Hi ̀nh 2.4 Thiết bi ̣ Gear VR (Nguồn: http://www.samsung.com/vn/)

Hi ̀nh 2.5 HTC Vive (Nguồn: https://www.vive.com/us/)

Một hê ̣ thống VR bao gồm 05 thành phần: phần mềm, phần cứng, ma ̣ng liên kết, người dùng và các ứng du ̣ng Trong đó, 03 thành phần chính và quan tro ̣ng nhất là phần mềm, phần cứng và các ứng du ̣ng

Hi ̀nh 2.6 Các thành phần chính của mô ̣t hê ̣ thống VR

2.2.2.1 Phần mềm

Phần mềm luôn là một phần không thể thiếu đối với bất cứ một hệ thống máy tính hiện đại nào và VR cũng không ngoa ̣i lê ̣ Nhà phát triển có thể sử dụng bất cứ ngôn ngữ lập trình hay phần mềm đồ họa nào để mô hình hóa (modelling) và mô phỏng

(simulation) các đối tượng của VR Ví dụ như OpenGL, C++, Java, C#, hay WorldToolKit, PeopleShop,

Phần mềm của bất kỳ hê ̣ thống VR nào cũng phải bảo đảm 02 công dụng chính: Tạo hình và Mô phỏng Các đối tượng của VR được mô hình hóa nhờ chính phần mềm này hay chuyển sang từ các mô hình 3D (thiết kế nhờ các phần mềm CAD khác như ANSYS, AutoCAD, 3D Studio, ) Sau đó, phần mềm VR phải có khả năng mô phỏng động học, động lực học, và mô phỏng ứng xử của đối tượng (Wikipedia)

2.2.2.2 Phâ ̀n cứng

Một hệ thống VR có thể chia ra thành 02 mảng: VR tương tác phải sử dụng máy tính

PC hỗ trợ và VR di động phải kết hợp với điện thoại thông minh

Phần cứng của một hệ thống VR tương tác bao gồm:

1 Máy tính (PC hay Workstation với cấu hình đồ họa mạnh)

2 Các thiết bị đầu vào (Input devices): Bộ dò vị trí (Position tracking) nhằm xác định vị trí quan sát Bộ giao diện định vị (Navigation interfaces) để di chuyển

vị trí người sử dụng Bộ giao diện cử chỉ (Gesture interfaces) như găng tay dữ liệu (Data glove) để người sử dụng có thể điều khiển đối tượng

3 Các thiết bị đầu ra (Output devices): gồm hiển thị đồ họa (như màn hình, HDM, ) để quan sát được đối tượng 3D nổi Thiết bị âm thanh (loa) để nghe được âm thanh vòm (như Hi-Fi, Surround, ) Bộ phản hồi cảm giác (Haptic feedback như găng tay,…) để tạo xúc giác khi sờ, nắm đối tượng Bộ phản hồi xung lực (Force Feedback) để tạo lực tác động như khi đạp xe, đi đường xóc, Trên đây là phần cứng cho một hệ thống VR có thể giúp người sử dụng tương tác trong môi trường ảo, tiêu biểu là các dòng máy Oculus Rift, PlayStation VR và HTC Vive Bên cạnh việc sử dụng một cặp kính điện tử (Headset) có trang bị màn hình HMD để người sử dụng quan sát được cảnh vật và môi trường ảo, thì hệ thống này còn trang bị thêm hai bộ điều khiển (Controller) với nhiều nút chức năng để có thể thao tác với các vật thể trong môi trường ảo

Bên cạnh đó, một hệ thống VR di động bao gồm một bộ kính điện tử mang trên đầu (headset) kết hợp với điện thoại thông minh (Smartphone) Nội dung phát trên điện thoại thông minh như ứng dụng hoặc phim ảnh sẽ được truyền tải theo dạng 3D đến

người sử dụng qua cặp kính, đưa họ vào môi trường ảo; tiêu biểu là các dòng máy Gear VR, Google Cardboard Ban đầu, các dòng máy này chỉ được thiết kế với vài nút chức năng đơn giản trên thân máy như nút Home hoặc tăng giảm âm lượng Tuy nhiên với sự phát triển của công nghệ và nhằm đáp ứng nhu cầu của người sử dụng, Samsung và Google cũng đã phát triển thêm một bộ điều khiển giúp tương tác dễ dàng hơn Cụ thể, Samsung đã kết hợp với Oculus phát triển Gear VR 2017 trang bị thêm bộ điều khiển tương tác; hay Google phát triển thiết bị Daydream View

Bảng 2.1 Cấu hình máy yêu cầu cho một hệ thống VR

Oculus Rift

(Nguồn:

https://www.oculus.com)

Tương đương hoặc cao hơn

Tương đương hoặc cao hơn

Tương đương hoặc cao hơn

Tương đương hoặc cao hơn

Galaxy S7 | S7 edge, Note5, S6, and S6 edge

Google Cardboard

(Nguồn:

https://support.google.com)

Tương thích với

Các điện thoại Android yêu cầu phiên bản 4.1 trở lên

Trên iOS yêu cầu phiên bản 8.0 trở lên

Mọi điện thoại muốn sử dụng phải được thiết kế con quay hồi chuyển

2.2.2.3 Ca ́ c ứng dụng

Engine được định nghĩa là một hệ sinh thái để phát triển trò chơi và ứng du ̣ng Để tạo dựng một trò chơi/ ứ ng du ̣ng hoàn chỉnh, Engine đóng vai trò cung cấp nguồn vật liệu, trang thiết bị và các phương pháp để vận hành trò chơi/ ứ ng du ̣ng đó Công việc của các nhà lập trình là tạo ra bản thiết kế, lắp ghép các nguồn vật liệu, trang trí hay sắp đặt chúng thành một trò chơi/ ứ ng du ̣ng hoàn chỉnh

Các ứng du ̣ng VR được ta ̣o ra từ các phần mềm VR Hiện có rất nhiều Engine nổi tiếng như: Cry Engine, Unreal Engine, Source Engine, Id Tech Engine, Unity Engine

và những tên khác như RenderWare Engine, Game Bryo Engine,…

Tuy nhiên, các Engine như Cry hay Unreal đòi nhiều yếu tố phức tạp như cấu hình máy và chi phí cao, để tạo được một ứng du ̣ng thì sự ra đời của Unity3D như một làn sóng mới trên thị trường Engine Vì vậy, nghiên cứu này sẽ sử dụng Unity3D để phát triển ứng dụng VR theo mục tiêu nghiên cứu đã đề ra

2.2.3 Sơ ne ́ t về giao diê ̣n của Thực tế ảo

Mục tiêu của Thực tế ảo là đưa các giác quan của người sử du ̣ng vào trong môi trường ảo; đồng thời làm giảm hoă ̣c loa ̣i bỏ cảm nhâ ̣n về môi trường thực tế Vì thế, điều quan trọng là phải mô phỏng được vị trí cũng như hành động của người sử dụng trong thực tế phải tương thích với trong môi trường ảo Đó là nhiệm vụ của thiết bị dò vị trí (Base Stations) của hệ thống VR tương tác và con quay hồi chuyển trong các điện thoại thông minh

Hi ̀nh 2.7 Không gian trải nghiệm của HTC Vive (Nguồn:

http://www.techradar.com)

Ngoài ra, việc hiển thị hình ảnh 3D của môi trường ảo thông qua HMD hoặc màn hình của điện thoại thông minh dưới dạng VR sẽ cung cấp góc nhìn và chuyển động như người dùng đang thực sự hiện diện trong môi trường ảo

Hi ̀nh 2.8 Môi trường ảo qua góc nhìn của HTC Vive (Nguồn:

https://www.youtube.com/watch?v=qYfNzhLXYGc) Tóm lại, ba đặc điểm của VR là Tương tác – Đắm chìm – Tưởng tượng, giúp người

sử dụng không những hòa mình vào trong môi trường ảo mà còn có thể tương tác với môi trường ảo nhằm đạt được một mục đích cụ thể Ứng dụng của Thực tế ảo cũng rất nhiều và phong phú tùy thuộc vào người thiết kế và nhu cầu của người dùng

Tại các nước phát triển, VR đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực: Khoa học kỹ thuật, Kiến trúc, Quân sự, Giải trí, Du lịch, Địa ốc, và đáp ứng mọi nhu cầu về Nghiên cứu, Giáo dục, Thương mại và Dịch vụ

Y học và du lịch là hai lĩnh vực ứng dụng truyền thống của VR Bên cạnh đó, VR cũng được ứng dụng trong giáo dục, nghệ thuật, giải trí, du lịch ảo, bất động sản, Trong quân sự, VR cũng được ứng dụng rất nhiều ở các nước phát triển Bên cạnh các ứng dụng truyền thống ở trên, cũng có một số ứng dụng mới nổi lên trong thời gian gần đây của VR như: VR ứng dụng trong sản xuất, VR ứng dụng trong ngành

rôbốt, VR ứng dụng trong hiển thị thông tin (thăm dò dầu mỏ, hiển thị thông tin khối, ứng dụng cho ngành du lịch, ứng dụng cho thị trường bất động sản ) Chính vì vậy, Thực tế ảo (VR) có tiềm năng ứng dụng vô cùng lớn

2.3 Các nghiên cứu / sản phẩm tương tự đã được công bố

2.3.1 Các nghiên cứu/ sản phẩm đã được công bố ở nước ngoài

2.3.1.1 Tổng hợp một số nghiên cứu và sản phẩm của nước ngoài về các chương

trình đào tạo an toàn dựa trên Thực tế ảo:

Ba ̉ ng 2.2 Tổng hợp các nghiên cứu/ sản phẩm ở nước ngoài về Thực tế ảo trong đào

Do đó, V-SAFE không chỉ là sự đóng góp cho các tài liệu về quản lý xây dựng, mà còn là công cụ hữu ích cho các tổ chức xây dựng

(thành lập từ 2002)

San Francisco, California,

Mỹ

ForgeFX Simulations đã tạo ra một loạt các mô phỏng tương tác 3D, như:

mô phỏng vận hành máy đào khai thác

mỏ ngầm; mô phỏng huấn luyện bay;

mô phỏng vận hành thiết bị cơ giới hạng nặng; mô phỏng vận hành máy khoan,… hay mô phỏng đào tạo công nhân xây dựng

Reality (thành lập từ

1999)

Irvine, California,

Mỹ

Năm 2016, EON Reality đã phát hành ứng dụng học 3D miễn phí cho Android và iOS, được gọi là EON Experience AVR Ứng dụng cho phép người dùng có những trải nghiệm sinh động trong quá trình học tập và nghiên cứu

Mutual (2016)

Austin, Texas, Mỹ "Safety In A Box", một ứng dụng miễn phí trên Google Play và Apple App

Store, bao gồm các video 360 mô phỏng bốn tình huống có thể gây tử vong bao gồm giật điện, rò rỉ, rơi từ một khu vực xây dựng trên cao và một khối bê tông từ trên cao rơi xuống trên các công trường xây dựng

Mô phỏng VR được sử dụng cho đào tạo kiến thức chuyên môn và kỹ năng mềm: đào tạo các kỹ năng cho nhân viên bán hàng, kỹ năng nói trước công chúng; truyền đạt kiến thức về sức khoẻ, an toàn; và phục vụ cho mục đích tiếp thị

2.3.1.2 Một số hình ảnh tiêu biểu trích từ các nghiên cứu/ sản phẩm đã được công

bố ở nước ngoài

Hi ̀nh 2.9 Hình ảnh mô phỏng công nhân xây dựng của công ty ForgeFX (Nguồn:

http://forgefx.com/)

Hi ̀nh 2.10 Hình ảnh mô phỏng việc thi công đảm bảo an toàn của công ty EON

REALITY (Nguồn: https://www.eonreality.com/)

Hi ̀nh 2.11 Hình ảnh chụp từ một tình huống rủi ro điện giật trong phần mềm

Safety-in-a-box của công ty Texas Mutual (Nguồn: http://txsafetybox.com/)

Hi ̀nh 2.12 Hình ảnh chụp từ một tình huống xảy ra cháy và hướng dẫn sử dụng

bình chữa cháy của công ty eLearning Studios (Nguồn:

https://www.e-learningstudios.com/)

2.3.2 Các nghiên cứu/ sản phẩm đã được công bố trong nước

Tại Việt Nam, theo đà phát triển của thế giới, công nghệ VR cũng đã bắt đầu được

triển khai ứng dụng Điển hình là hệ thống mô phỏng huấn luyện bắn súng bộ binh

do Viện công nghệ Mô phỏng – Học viện Kỹ thuật Quân sự nghiên cứu, thiết kế, chế tạo; mô phỏng cơ thể con người trong phục vụ giảng dạy, học tập, nghiên cứu cho Bộ môn Giải phẫu của Khoa Y – Trường Đại học Duy Tân, Đà Nẵng; và Viện Công nghệ thông tin và truyền thông CDIT (Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông) đã xây dựng và đưa công cụ VR vào hỗ trợ giảng dạy môn kỹ thuật nhiếp ảnh và kỹ thuật quay phim

2.4 Kết luâ ̣n

Mặc dù Thực tế ảo (VR) đã dần được ứng dụng phổ biến tại Việt Nam Tuy nhiên, các nghiên cứu về việc ứng dụng VR vào đào tạo an toàn lao động trong ngành xây dựng vẫn chưa được phát triển Một phương pháp đào tạo an toàn dựa trên Thực tế

ảo có thể cung cấp một công cụ trực quan, giúp người dùng có thể trải nghiệm tai nạn lao động trong môi trường ảo một cách chân thực nhất

Dựa trên các mục tiêu nghiên cứu đã đề ra trong Chương 1, bài nghiên cứu này sẽ đề xuất, phát triển một ứng dụng Thực tế ảo và nội dung huấn luyện an toàn lao động khi làm việc trên cao theo phương pháp thông thường

Ngoài ra, với sự đa da ̣ng về chủng loa ̣i và chức năng của các thiết bi ̣ Thực tế ảo trên thị trường, luâ ̣n văn này sẽ cho ̣n Kính Thực tế ảo HTC Vive của hãng HTC để nghiên

cứ u và phát triển ứng du ̣ng VR Bên ca ̣nh đó, người nghiên cứu sẽ đầu tư mô ̣t hệ thống máy tính để bàn phù hợp với yêu cầu sử du ̣ng của HTC Vive, cu ̣ thể:

 CPU Xeon E3-1280 V3 Haswell 3.6ghz turbo 4ghz 4core/8thread /8mb cache

 Mainboard Thinkstation E32 - chipset intel C226/socket 1150

 Geforce GTX 1060 AERO ITX 6G OC

 DDR3 16gb (4x4Gb) bus 1600 Mhz

 Toshiba HD5D (THNSNH256GCST) 256GB Enterprise Class SSD SATA 3 Slim 7mm 6Gb/s, 19nm MLC-Flash, Read 552MB/s, Write 512MB/s, 90,000 IOPS Max

 PSU Thinkstation E32 450W - 80 plus Platinum

 Case Lenovo Thinkstation E32, Multi Card reader (Sd/MMC ), 2 x USB 3.0

 Màn hình LED cong 27” của Samsung

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Quy trình nghiên cứu

VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Ứng dụng Thực tế ảo – Virtual Reality trong đào tạo an toàn lao động khi làm việc trên cao

Đặt vấn đề

Tổng quan Tình hình thực tế Tai nạn lao động

tại Việt Nam Thống kê TNLĐ của Bộ Lao động

- Thương binh và Xã hội Phương pháp nghiên cứu

Đánh giá về tính hiệu quả

của việc ứng dụng Thực tế ảo trong việc đào tạo ATLĐ khi làm việc trên cao

Kiểm tra

Xác nhận và đánh giá rủi ro TNLĐ trong Môi trường ảo

Kiểm tra

Nhận định tình trạng mất an toàn qua Hình ảnh

3.1.1 Đă ̣t vấn đề

Từ mu ̣c tiêu nghiên cứu là ứng du ̣ng Thực tế ảo trong đào ta ̣o an toàn lao đô ̣ng khi

làm viê ̣c trên cao của ngành xây dựng, nghiên cứu sẽ tiến hành viê ̣c tổng hợp các nghiên cứu đã được công bố trong nhiều lĩnh vực như: an toàn điện, phòng cháy chữa cháy,… Ngoài ra, nghiên cứu còn xem xét tình hình TNLĐ thông qua các báo cáo của Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội, các báo cáo an toàn/ tai nạn của các công

ty xây dựng lớn tại Việt Nam

Nghiên cứu sẽ tiến hành xây dựng Bài giảng “Đào tạo an toàn lao động khi làm

việc trên cao” và “Ứng dụng Thực tế ảo trong đào tạo an toàn lao động khi làm việc trên cao” để phục vụ cho mục đích khảo sát và thu thập dữ liệu (Ứng dụng này

sẽ được trình bày cụ thể hơn ở Mục 5.1)

3.1.3 Thu thâ ̣p dữ liê ̣u

Hình 3.2 thể hiê ̣n sơ đồ quy trình thực hiện khảo sát của nghiên cứu Các đối tượng được khảo sát trong nghiên cứu này gồm 10 người, sẽ được phân chia ngẫu nhiên vào

lập các nhóm khảo sát nhằm kiểm tra tính hiệu quả của viê ̣c ứng du ̣ng Thực tế ảo trong đào ta ̣o an toàn lao đô ̣ng khi làm viê ̣c trên cao bên ca ̣nh viê ̣c đào ta ̣o theo phương pháp thông thường

Quy trình thu thập dữ liệu và kiểm tra tính hiệu lực của dữ liệu được tiến hành theo

04 bước như sau:

3.1.3.1 Đào tạo an toàn lao động khi la ̀ m viê ̣c trên cao (Phương pháp thông thường)

Cả hai nhóm được khảo sát sẽ tham gia mô ̣t buổi thuyết trình về đào ta ̣o ATLĐ khi

làm viê ̣c trên cao do người nghiên cứu thực hiê ̣n Nô ̣i dung của bài giảng sẽ được tổng hợp từ các văn bản, nô ̣i dung huấn luyê ̣n an toàn lao đô ̣ng của các tổ chức, cơ quan, công ty về Sức khỏe – An toàn – Môi trường (HSE: Health – Safety – Environment)

Cụ thể, các đối tượng được khảo sát sẽ được thuyết trình về các rủi ro TNLĐ và biện pháp an toàn để phòng tránh TNLĐ Ngoài ra, bài giảng còn bổ sung thêm các hình

ảnh và video về các TNLĐ đã xảy ra ngoài thực tế Bài giảng “Đào tạo an toàn lao

động khi làm việc trên cao” sẽ được đính kèm ta ̣i Phu ̣ lu ̣c 3 của luâ ̣n văn

3.1.3.2 Nhâ ̣n đi ̣nh nguy cơ tai nạn lao động có thể xảy ra qua hình ảnh

Sau khi kết thúc buổi đào ta ̣o ATLĐ, các đối tượng được khảo sát sẽ tiến hành làm

Bảng khảo sát “Nhâ ̣n đi ̣nh nguy cơ tai na ̣n lao đô ̣ng có thể xảy ra qua hình ảnh”

Nội dung cụ thể của Bảng khảo sát sẽ được trình bày ở Mục 3.2.1.1 Các kết quả thu được từ Bảng khảo sát này sẽ được so sánh nhằm khẳng định rằng không có sự khác biệt đáng kể về kiến thức ATLĐ và kỹ năng nhận thức rủi ro giữa hai nhó m

3.1.3.3 Tra ̉i nghiê ̣m các TNLĐ khi làm viê ̣c trên cao trong môi trường ảo thông qua

VR

Nhó m 1 sẽ được trải nghiê ̣m các TNLĐ trong môi trường ảo và thực hiê ̣n lựa chọn

các biê ̣n pháp an toàn trong ứng du ̣ng VR được thiết kế Nhóm 2 sẽ không tham gia các trải nghiệm ở bước này

Ứng du ̣ng VR được thiết kế sẽ bao gồm 12 trải nghiê ̣m TNLĐ ảo: từ Giàn giáo, Lan can, Sàn công tác cho đến viê ̣c giữ vê ̣ sinh 5S trong công trường

Sau khi hoàn thành trải nghiệm này, từng cá nhân ở Nhóm 1 sẽ hoàn thiện “Phiếu

pha ̉ n hồi trải nghiệm cá nhân” Nội dung cụ thể của Phiếu phản hồi trải nghiệm cá

nhân sẽ được trình bày ở Mục 3.2.1.2

Mục tiêu của bước khảo sát này nhằm xem xét tính hiệu quả của việc tiếp thu kiến thức thông qua ứ ng du ̣ng VR so với việc chỉ được đào tạo theo phương pháp thông

thường và khả năng ghi nhớ kiến thức ATLĐ thông qua những trải nghiê ̣m vừa ho ̣c

3.1.3.4 Đánh giá sự hiệu quả cu ̉a viê ̣c ứng dụng Thực tế ảo trong đào tạo an toàn

lao đô ̣ng khi làm viê ̣c trên cao

Nhóm 1 và Nhóm 2 sẽ thực hiê ̣n mô ̣t bài kiểm tra về viê ̣c nhâ ̣n đi ̣nh các nguy cơ rủi

ro TNLĐ trong môi trường ảo được thiết lâ ̣p thông qua VR Các mối nguy hiểm tiềm ẩn TNLĐ được mô phỏng trong môi trường ảo này sẽ bao gồm các TNLĐ khi làm việc với giàn giáo, lan can, trang thiết bi ̣ vâ ̣t tư ta ̣i các khu vực rìa ca ̣nh trống, hố thang,… của công trường ảo Các rủi ro TNLĐ này sẽ được tổng hợp trong Phu ̣ lu ̣c

2 của luận văn

Nhiệm vu ̣ của từng cá nhân là sẽ tiến hành viê ̣c chỉ điểm từng vi ̣ trí mà ho ̣ nhâ ̣n thấy nguy cơ mất an toàn khi làm viê ̣c trên cao; đồng thời nói lên rủi ro có thể xảy ra là gì

Dữ liê ̣u thu được từ tất cả các đối tượng được khảo sát sẽ được dùng để đánh giá sự khác biê ̣t về hiệu quả đào tạo giữa nhóm không có trải nghiê ̣m và nhóm có trải nghiê ̣m TNLĐ ảo trong VR

3.1.4 Đa ́ nh giá và kết luận

Các kết quả thu nhâ ̣n được từ quá trình thu thâ ̣p dữ liê ̣u sẽ được xử lý bằng phần mềm SPSS Thông qua phép kiểm đi ̣nh giả thuyết về tri ̣ trung bình của hai tổng thể – trường

hợp mẫu đô ̣c lâ ̣p (T-test) và thống kê mô tả, nghiên cứu kiểm đi ̣nh tính hiê ̣u quả của

sản phẩm nghiên cứu Nô ̣i dung thực hiê ̣n chi tiết sẽ được giới thiê ̣u trong Mu ̣c 5.2

3.2 Các phương pháp, công cụ nghiên cứu sử dụng trong nghiên cứu

3.2.1 Công cụ lý thuyết

3.2.1.1 Bảng khảo sát “Nhâ ̣n đi ̣nh nguy cơ tai nạn lao động có thể xảy ra qua hình

ảnh”

Bảng khảo sát bao gồm 10 hình ảnh mất an toàn được tổng hợp từ các báo cáo ATLĐ

củ a các công ty xây dựng lớn ta ̣i Viê ̣t Nam và các bài báo về TNLĐ đã xảy ra ngoài thực tế Mỗi hình ảnh sẽ được trình bày 05 câu hỏi da ̣ng Đúng/ Sai để để các đối tượng được khảo sát lựa cho ̣n; các câu hỏi sẽ liên quan đến viê ̣c có đảm bảo an toàn khi làm viê ̣c hay không và cần thực hiê ̣n những biê ̣n pháp gì để tránh TNLĐ xảy ra Ngoài ra còn thêm mu ̣c “Ý kiến khác” để ho ̣ nói lên ý kiến của bản thân về từng hình

ảnh có trong Bảng khảo sát Bảng khảo sát sẽ được đính kèm ở Phụ lục 3

3.2.1.2 Phiê ́u phản hồi trải nghiệm cá nhân

Bảng 3.1 bên dưới sẽ bao gồm các câu hỏi liên quan đến kiến thức và cảm nhận của

(nhóm được trải nghiệm VR) về sự chân thực của các trải nghiệm TNLĐ trong môi trường ảo và sự hiệu quả trong việc tiếp thu các kiến thức ATLĐ thông qua ứng dụng này

Ba ̉ ng 3.1 Phiếu phản hồi trải nghiê ̣m cá nhân

1) Những nguy hiểm bạn cảm nhận chân thực như trong thực tế?

2) Mức độ tác động của trải nghiệm này đến việc trao dồi kiến thức về ATLĐ của bạn trong tương lai?

3) Mức độ bạn cho rằng sẽ ghi nhớ các bài học rút ra từ những trải nghiệm này sau 01 năm nữa?

4) Mức độ bạn cho rằng những trải nghiệm này sẽ tác động đến hành vi hiện tại của bạn trên công trường xây dựng?

5) Trong quá trình trải nghiệm, bạn cảm thấy sợ hãi bởi vì nghĩ đến tai nạn có thể xảy ra trong thực tế?

6) Mức độ bạn cho rằng những trải nghiệm này có thể mô phỏng được các tình huống thực tế ở công trình xây dựng?

7) Mức độ bạn cho rằng việc học theo phương pháp này là một trải nghiệm thú vị?

8) Bạn sẽ giới thiệu các trải nghiệm tương tự cho bạn bè của bạn?

9) Bạn muốn tham gia vào các trải nghiệm tương tự trong tương lai?

10) Bạn có nghĩ những trải nghiệm này sẽ giúp bạn tránh được các tai nạn ở công trường không?

11) Mức độ bạn cho rằng việc đầu tư vào phương pháp đào tạo mới này là đúng đắn?

12) Bạn có cho rằng trải nghiệm này rất hữu ích cho việc học ATLĐ?

Ghi chú:

 Điểm số từ 1 = “Rất ít” đến 5 = “Rất nhiều”

 Kết quả T-test: p <0,05, p <0,1, NS = không có ý nghĩa

3.2.1.3 Phép kiểm định gia ̉ thuyết về tri ̣ trung bình của hai tổng thể – trường hợp

mẫu độc lập (T-test)

Việc kiểm đi ̣nh giả thuyết về tri ̣ trung bình của hai tổng thể – trường hợp mẫu đô ̣c

lập có thể được thực hiê ̣n bằng hai cách; đó là: tính toán bằng các công thức thống kê hoặc sử du ̣ng phần mềm SPSS Nghiên cứu này sẽ sử du ̣ng phần mềm SPSS để kiểm

đi ̣nh tính hiê ̣u quả của viê ̣c ứng du ̣ng Thực tế ảo VR trong đào ta ̣o an toàn lao đô ̣ng khi làm viê ̣c trên cao, bên ca ̣nh viê ̣c đào ta ̣o theo phương pháp thông thường

3.2.2 Chương trình ứng dụng

3.2.2.1 Ngôn ngư ̃ C#

C# (đọc là "C thăng" hay "C sharp") là một ngôn ngữ lập trình hướng đối

tượng được phát triển bởi Microsoft, là phần khởi đầu cho kế hoạch NET của họ C# được thiết kế chủ yếu bởi Anders Hejlsberg kiến trúc sư phần mềm nổi tiếng với các sản phẩm Turbo Pascal, Delphi, J++, WFC

Microsoft phát triển C# dựa trên C++ và Java C# được miêu tả là ngôn ngữ có được

sự cân bằng giữa C++, Visual Basic, Delphi và Java Không dừng lại ở đó, Microsoft đưa ra một số mục đích khi xây dựng ngôn ngữ này, được tóm tắt như sau:

 C# là ngôn ngữ đơn giản

 C# là ngôn ngữ hiện đại

 C# là ngôn ngữ hướng đối tượng

 C# là ngôn ngữ mạnh mẽ và mềm dẻo

 C# là ngôn ngữ có ít từ khóa

 C# là ngôn ngữ hướng module

 C# sẽ trở nên phổ biến

Trước những ưu điểm của C# so với các ngôn ngữ khác như Java hay C++, người nghiên cứ u sẽ thuâ ̣n lợi hơn khi ứng du ̣ng ngôn ngữ C# trong viê ̣c lâ ̣p trình các đoa ̣n

mã code, nhằm thực hiê ̣n các nhiê ̣m vu ̣ trong môi trường ảo Từ đó, viê ̣c mô phỏng

các trải nghiê ̣m TNLĐ cũng như viê ̣c thiết kế và lựa cho ̣n các biê ̣n pháp an toàn sẽ

gần sát với thực tế hơn

3.2.2.2 Phần mềm Blender

Trong thờ i đa ̣i công nghê ̣ thông tin như hiê ̣n nay, đã xuất hiê ̣n nhiều phần mềm liên quan đến với viê ̣c thiết kế các mô hình mô phỏng 3D, ta ̣o dựng các da ̣ng vâ ̣t liê ̣u hay chuyển động cơ thể con người,… Có các phần mềm miễn phí nhưng cũng có phần

mềm tính phí tùy thuô ̣c vào tính năng, hiê ̣u suất của chương trình và mu ̣c đích của người sử du ̣ng

Blender là một phần mềm đồ họa 3D miễn phí và nguồn mở, được sử dụng để làm phim hoạt hình, kỹ xảo, ảnh nghệ thuật, mẫu in 3D, phần mềm tương tác 3D và Video game Các tính năng của Blender bao gồm tạo mẫu 3D, UV unwrapping, áp vân bề mặt, mô phỏng khói, chất lỏng, hạt và chuyển động cơ thể, điêu khắc, hoạt họa, phối hợp chuyển động và chỉnh sửa video

Blender tương thích với một số hệ điều hành như Linux, Mac OS X, và Microsoft Windows

3.2.2.3 Phần mềm Adobe Fuse CC

Bên cạnh phần mềm Blender cũng hỗ trợ viê ̣c thiết kế và mô phỏng chuyển đô ̣ng cơ thể củ a nhân vâ ̣t 3D, thì hãng Adobe của Hoa Kỳ cũng đã phát triển và vâ ̣n hành phần

mềm Adobe Fuse CC Adobe Fuse CC với các tính năng ưu viê ̣t và hỗ trợ rất cao người sử du ̣ng trong viê ̣c ta ̣o và tùy chỉnh nhân vâ ̣t 3D mô ̣t cách đơn giản và hiê ̣u quả

tiền, vẫn có thể dễ dàng lắp ráp các nhân vật của mình bằng cách lựa chọn các bộ phận cơ thể, lựa chọn tóc, quần áo và các kết cấu quần áo như da, bông, kim loại và nhựa Hoặc tùy chỉnh giao diện của nhân vật như viê ̣c tạo ra các nhân vật tưởng tượng; điều chỉnh chi tiết bao gồm màu quần áo, da, mắt, tóc và răng; kết cấu quần áo; và hình dạng của quần áo và cơ thể

Hơn thế nữa, viê ̣c điều chỉnh và lựa cho ̣n các chuyển đô ̣ng cho nhân vâ ̣t sẽ rất đơn giản và tự đô ̣ng Tinh chỉnh hoạt động của nhân vật ngay cả sau khi đã đặt chúng trong một cảnh Fuse CC là một nền tảng mở, vì vậy ngườ i sử du ̣ng có thể tạo ra các

bộ phận cơ thể, các mặt hàng quần áo và thiết kế 3D theo phong cách của riêng từng ngườ i

3.2.2.4 Phần mềm SPSS

Theo đánh giá của Trang ma ̣ng điê ̣n tử Softonic, IBM SPSS Statistics là công cụ tuyệt đỉnh để quản lý thống kê dữ liệu và nghiên cứu Siêu ứng dụng này cung cấp toàn quyền kiểm soát dữ liệu SPSS giúp ngườ i sử du ̣ng tạo biểu đồ và minh hoạ phức tạp

từ dữ liệu thống kê và dứt khoát hướng đến những chuyên gia muốn giải quyết các bài toán kinh doanh và nghiên cứu Để thực hiện điều đó, SPSS có một lượng lớn các hàm phân tích

Ngoài ra, SPSS cung cấp tuỳ chọn phân tích chi tiết để tìm hiểu sâu hơn vào dữ liệu

và phát hiện những xu hướng mà ngườ i sử du ̣ng có thể không để ý Ho ̣ có thể thử nghiệm hàng trăm biến khác nhau trên dữ liệu để xem con số hay hiệu suất biến đổi thế nào trong những tình huống khác nhau, trong khi ứng dụng có nhiều chức năng cao cấp cho phép tận dụng tối đa dữ liệu

3.3 Kết luận

Chương 3 đã mô tả cụ thể quy trình thực hiện khảo sát, thu thập dữ liệu cũng như trình bày chi tiết các công cụ lý thuyết mà người nghiên cứu đã dùng trong quá trình thực hiện luận văn Phần quan trọng nhất của bài nghiên cứu này chính là Ứng dụng Thực tế ảo trong đào tạo ATLĐ khi làm việc trên cao trong ngành xây dựng Chính

vì vậy, quá trình thiết kế và xây dựng các trải nghiệm TNLĐ trong Ứng dụng này sẽ được trình bày cụ thể ở chương tiếp theo – Chương 4