Konstruktion är bokstavligen en praktisk verksamhet där vinstmarginalerna är snåla. Utbildning av nya arbetare kräver tid och arbete, och material som trä, cement, och armeringsjärn är för dyra för den "lek" som är nödvändig för att lära sig nya färdigheter. Tyvärr, konsekvenserna av misstag på en byggarbetsplats kan mätas i förlust av lemmar, om inte liv.

Så hur producerar universiteten och byggbranschen arbetare, designers, och chefer som kan tillämpa verklig kunskap som erhållits genom att använda den senaste tekniken? Kan de skapa "smarta" arbetsplatser som minskar faror och risker, särskilt där kostnadsbesparingar är svåra att uppnå, men ofta krävs för framgång?

Abiola Akanmu, en biträdande professor vid Myers-Lawson School of Construction, kan ha ett svar. Hennes forskning skapar lärbara virtuella konstruktionsscenarier som engagerar elevernas händer och sinnen med hjälp av förstärkt verklighet och hologram.

"Utbildare och kommersiella företag letar båda efter sätt att lösa det praktiska problemet, " sa Akanmu. "Och vad du än kan göra i den fysiska världen, vi kommer att kunna göra i den virtuella världen."

Akanmu och ett tvärvetenskapligt team av forskare vid Virginia Tech fick nyligen ett National Science Foundation-anslag för att utöka utbildares förståelse för hur praktikanter lär sig de överförbara färdigheter som krävs för att trivas i dyra – och farliga – betong- och stålmiljöer. Akanmus medarbetare på anslaget inkluderar Doug Bowman, en professor vid institutionen för datavetenskap; Diana Bairaktarova, en biträdande professor vid Institutionen för ingenjörsutbildning; och Farrokh Jazizadeh Kari, en biträdande professor vid institutionen för bygg- och miljöteknik.

Projektet syftar till att förbereda byggnadsingenjörs- och managementstudenter att använda modern sensorteknik på byggarbetsplatser. Tilldelas genom ett program för att förbättra grundutbildningen i STEM, bidraget kommer att finansiera professorer och studenter som lär sig att använda specialiserade lasersensorer som optiskt kartlägger dessa platser och de fysiska strukturerna inom dem.

Skanningsprocessen liknar hur undersökningspersonal kartlägger vägar innan arbetet påbörjas. Specialiserad utrustning som använder små sensorer kommer att kartlägga en miljö och rapportera tillbaka en bild från skannade data. I osäkra miljöer, platsutforskning kan ske med hjälp av robotar eller drönare.

Akanmus elever arbetar med att utveckla en taxonomi, eller en systematisk förståelse, om hur man konverterar dessa data till representativa scener med hjälp av datorprogram. Eleverna kommer sedan att fysiskt kunna uppleva dessa scenarier med hjälp av Microsoft HoloLens, se till att vinster och människor inte utsätts för risker av experiment eller fel.

Scannings- och kartläggningssensorerna ska göra det möjligt för byggledare att bemästra och jonglera med flera problem på en "smart" arbetsplats. Genom simulering, chefer kommer också att kunna utvärdera hälsorisker som orsakas av repetitiva rörelser eller unergonomiska förhållanden där arbetarskador sannolikt uppstår. Denna process kommer att förbättra säkerheten på arbetsplatsen, ett annat område med kostnadsrisk för byggföretag.

Dessutom, forskningen kommer att hjälpa utbildare att skräddarsy studentupplevelser som kommer att möta behoven hos industripartners genom råd från fokusgrupper och erfarna entreprenörer. Byggbranschens feedback kommer att vara avgörande för att utvärdera användbarheten av tekniken.

Bolanle Ogunseiju, doktorand på miljödesign- och planeringsprogrammet, arbetar med Akanmu för att göra dessa virtuella miljöer både realistiska och tillgängliga för studenter. Hon kombinerar den tekniska expertis hon lär sig i projektet med den verkliga kunskapen hon fick som en före detta estimerare inom byggbranschen.

Ogunseiju kopplar projektets relevans till ett av de svåraste problemen som byggföretag står inför:att på ett tillförlitligt sätt förutsäga mängden dyra material – som smutsfyllning, grus, och cement – ​​som vanligtvis inte kan bekräftas förrän det verkliga arbetet påbörjas på en plats.

Hon konstaterar att det är särskilt svårt att uppskatta volymen av dyra föremål. Misstag kan kosta företag kontrakt under tävlingar och orsaka ekonomiska förluster på arbetsplatser, riskerar att slutföra ett framgångsrikt projekt. "Elever kommer att lära sig inte bara de tekniska färdigheterna, men också de beslutsfärdigheter som företag söker hos sina anställda för att göra dem mer effektiva, " sa Ogunseiju.

En annan fördel kommer att vara möjligheten för eleverna att se under en strukturs färdiga fasad och realistiskt uppleva – även om miljön är simulerad och virtuell – hur komplicerade bearbetningar väver samman material. Akanmu beskriver teknikens förmåga att dra tillbaka lager av färdiga strukturer för att visa vilka material som används för att göra en stor stödpelare, till exempel, och hur de blandas ihop steg för steg.

"Med detta program, det blir väldigt lätt att bilda sig en mental syn på vad eleverna måste se för att lära sig, " sa Ogunseiju. "Det ger praktisk erfarenhet, inte bara att projicera, vilket kommer att öka deras värde för framtida arbetsgivare."