日本的高速公路網自20世紀60年代以來不斷擴建，目前公路總長度已超過1萬公里。另一方面，一半以上的高速公路網已使用30多年，路面、橋樑、隧道等結構老化已成為社會問題。隨著生產力人口的下降，高速公路維護和管理工程師的數量不斷減少也是重大挑戰之一。

鑑於這種情況，運營日本約 4,000 公里高速公路的 Nexco-East Engineering 利用 MR 和數字孿生技術開發了 ETC 裝置和隧道應急設施的培訓應用程式，並在位於群馬縣高崎的培訓中心“技術培訓中心（TTC）”實施。該應用程式作為一種高效的教育和培訓工具，為每位工程師提供培養優質工程師所需的知識和技能。

啟動 MR 工具開發，以提高學員的理解水平並使其標準化

NEXCO東日本集團自大約10年前起，就預測了高速公路的老化以及維護和管理勞動力短缺的問題，並推動了智慧維護高速公路（SMH）專案，以將集團獲得的現有高速公路維護和管理技術與ICT技術相匹配。透過該專案，透過主動將數字能力應用於現場操作，例如在現場操作中，操作 DX 得到了推進。將紙質繪圖準備轉換為基於平板電腦的任務，並使用 Microsoft PowerBI 分析和利用積累的資料。負責該專案的 Nexco-East Engineering 董事總經理兼總策劃經理 Tetsuo Hideshima 先生就專案政策表示：

“我們Nexco-East Engineering透過全年無休地提供檢查和故障排除，確保駕駛員能夠安全地使用高速公路。對於高速公路的持續維護和管理，進行徹底的檢查和診斷至關重要，同時不能忽視設施和結構的任何微小變化。為此，基於資訊通訊技術的精簡和節省勞動力勢在必行。”

該公司還於 2012 年開設了 TTC，作為培訓設施，以提高高速公路檢測工程師的績效。對於實際培訓，TTC提供的培訓環境配備了真實的受配電裝置、ETC（自動收費系統）裝置以及與高速公路上使用的完全相同的元件樣本。

對於TTC的角色，TTC總經理並木雅之先生表示，“在TTC，每年有超過1000名工程師參加培訓專案。他們透過內部技能考核體系的培訓來提升技能，成為高速公路檢查和維護方面的專家，被稱為‘公路醫生’。”

同時，隨著技術的進步，公路結構和設施變得越來越複雜，儘管透過此類培訓材料進行了實踐學習，但學員對機構和內部結構的理解程度卻存在差異。這阻礙了學員技術水平的標準化，成為 TTC 的一個問題。

這個問題在ETC裝置教育中尤為突出。 Nexco-East Engineering 設施建設工程部設施建設工程部經理 Yoshitaka Nakamura 先生表示：“ETC 裝置由多個裝置組成，透過紙質無線電通訊和控制訊號流程圖、PowerPoint 幻燈片以及講師的粉筆演講等大量材料解釋了 ETC 裝置的執行方式，然後用實際的 ETC 裝置進行了測試。”

“但是，要理解培訓材料之間的關聯需要相當長的時間。而且無線電通訊和控制訊號流是無法看到的，所以我們只能依靠學員的想象力。這導致了理解上的差距。”

對此，該公司將注意力集中在MR（混合現實）和數字孿生技術上。隨後啟動了“ETC裝置培訓MR”專案，其想法是將ETC裝置的3D模型以及紅外感測器、無線電通訊和資料通訊路線（現實中不可見）與ETC練習車道相結合，以促進更直觀的理解。

努力開發易於每個學員使用的培訓材料，且沒有可用的示例作為模型

DataMesh因其在數字孿生和XR領域的廣泛成就和經驗而與Nexco-East Engineering簽約。 DataMesh Japan Co., Ltd.市場銷售總監Kensho Kashimada先生回顧道：“當時至少在日本還沒有類似的嘗試。關鍵是我們如何製作出對每個學員來說都易於理解的MR材料，而對於結果應該是什麼樣子卻沒有正確答案。”

為此，他們採取的第一步是採用基於快速 PDCA 迴圈的敏捷開發方法，而不是從一開始就依賴於詳細規範的瀑布模型開發。 “我們透過與專案領導部門和將在實踐中實際使用該工具的 TTC 講師進行多次聽證會，謹慎地進行開發，”鹿島田先生說。他們還接受了TTC實際為學員提供的相同課程，以瞭解ETC裝置機制並將其應用到系統中。

“透過接受帶有口頭解釋和2D材料的講座，我們親眼目睹了理解ETC機制是多麼困難。我們也可以體會到我們試圖建立的工具的潛在價值。所以我認為這是一個非常有價值的過程，”鹿島田先生說。

因此，經過大約六個月的開發期，製作了ETC裝置的精確3D模型，並完成了使用疊加在透過平板裝置或微軟MR裝置“HoloLens 2”可見的ETC裝置上的3D動畫的ETC裝置MR訓練。

“通常情況下，SLAM（同步定位與建圖）在MR疊加定位中的精度取決於硬體效能。然而，對於這次用於ETC裝置訓練的MR，DataMesh專有的數字孿生平臺（FactVerse）的SLAM功能被用來使多個裝置的SLAM精度水平保持一致。”鹿島田先生解釋道。透過僅載入必要部分資料的技術，巧妙地實現了海量3D資料的疊加，而不依賴於裝置效能。

Kashimada 先生表示，這些功能為學員提供了 MR 世界的沉浸式體驗，而不會出現 3D 動畫錯位或凍結等壓力事件。

並木先生說：“用語言解釋看不見的事物確實是一項艱鉅的工作。但現在資料和無線電波是可見的，這極大地提高了理解水平。”

一旦習慣了HoloLens 2的操作感覺，學員只需讀取顯示屏上的二維碼即可調整位置，無需執行任何複雜的操作。據悉，講師只需透過DataMesh提供的為期一天的講座即可掌握基本操作方法。

ETC裝置培訓MR也得到了現場操作人員的認可，並根據講師的反饋進一步完善。目前，重複播放各個工作步驟和調整動畫速度以進行深入解釋等附加功能使該工具更加有效。

充分利用 HoloLens 2 特性的 MR 隧道應急設施培訓

出於對 ETC 裝置培訓 MR 成功的信心，Nexco-East Engineering 立即開始了下一次培訓 MR 開發，即“隧道應急設施培訓 MR”。

“隧道緊急情況自動噴水滅火系統的內部結構無法從外部看到，因此我們疊加了內部水流的CG模擬，並開發了內部結構和執行狀態視覺化的培訓材料，”中村先生說。

並木先生表示：“過去，我們透過展示真實裝置的管道樣品和插圖來教授其結構和操作，但我們實際上無法讓水透過它們來演示其機制。而且，講師之間的解釋也有所不同。與ETC裝置一樣，學員之間的理解水平差距也是一個問題。”

作為解決該問題的措施，DataMesh基於透過開發ETC裝置培訓MR而獲得的專業知識，再現了從車輛起火到澆水的裝置運動，並將內部結構視覺化。此外，還新增了調整管道內水流 3D 動畫透明度的功能，讓學員可以自由觀察水在管道內流動和停止的情況。實現逼真的 3D 火焰效果還可以提供真實的體驗以增強理解。

最後，即使對於包括 Hideshima 先生在內的經驗豐富的工程師來說，用於隧道應急設施培訓的 MR 的質量也令人驚訝地高和精確。 “從水流、閥門開啟機構到管道後面的情況都一目瞭然。我重新感受到了MR的裝腔作勢。”秀島先生說道。

由於用於隧道應急設施培訓的MR具有“偽再現功能”，可以學習出現故障時的檢查點和恢復方法，因此MR系統有可能應用於未來的遠端維護系統。

此外，連線平板電腦和其他裝置可以實現遠端培訓，創造一個可以讓更多學員參與的環境。

最重要的是，與ETC裝置培訓的MR相比，隧道應急設施培訓的MR充分挖掘了HoloLens 2的潛力。事實上，對於使用 MR 進行 ETC 裝置訓練以及室外 ETC 裝置訓練時，平板電腦主要用作輸出裝置，因為 HoloLens 2 的可見度可能會根據陽光強度而變差。另一方面，隧道應急設施是室內裝置，不受陽光照射。這就是 HoloLens 2 的用武之地。

Namiki 先生表示：“平板電腦需要雙手握住，而 HoloLens 2 是一款頭戴式顯示器，可以解放雙手。因此學員可以在進行 MR 培訓時觸控裝置。它還允許個別學員倒帶、暫停和調整透明度級別，從而有利於根據個人理解水平定製培訓課程。”

透過專業合作實現更有效的資訊通訊技術

在利用數字孿生和MR技術實現高質量培訓工具後，Nexco-East Engineering計劃進一步推廣ICT的使用，以解決設施老化和勞動力短缺問題，預計這一問題將進一步加速。

在探討ICT在各種場景中的應用可能性時，中村先生表示：“我們希望將ICT的使用範圍從TTC實踐培訓擴充套件到線上培訓、OJT培訓、建立實踐安全教育體系以提高現場安全管理技能以及遠端維護等。”

為了建立有效利用ICT的系統，在培訓領域苦苦掙扎的並木先生表示：“近年來，裝置和設施越來越先進，故障也越來越少。這似乎是一件好事，但另一方面，未來大多數工程師在故障應對方面可能缺乏經驗。我們希望建立一個系統，以ICT的力量支援工程師，而不是到時候依賴經驗豐富的工程師。”

另一方面，秀島先生對專業合作伙伴關係充滿希望。他表示：“儘管我們在高速公路技術方面擁有出色的專業知識，但我們承認我們無法完全趕上不斷完善的ICT種子和技術創新。在這方面，我們非常希望繼續與DataMesh和微軟日本等ICT專業人士保持合作伙伴關係。”

基於高速公路專業人員和 ICT 專業人員共同解決問題並相互提供寶貴的技術和知識投入的理想夥伴關係，Nexco-East Engineering 將繼續維護和提高高速公路的安全性，這是我們現代生活的必需品之一。

“從水流、閥門開啟機構，到管道後面的情況，一目瞭然。我重新感受到了MR的裝腔作勢。”

— Mr. Tetsuo Hideshima, Managing Director and Chief of Planning Headquarters, Nexco-East Engineering

“雖然平板電腦需要用雙手握住，但 HoloLens 2 是一款頭戴式顯示器，可以解放雙手。因此學員可以在進行 MR 培訓時觸控裝置。它還允許個別學員倒帶、暫停和調整透明度級別，從而有利於根據個人理解水平定製培訓課程。”

— Mr. Masayuki Namiki, General Manager, Technical Training Center Manager, Nexco-East Engineering

“我們的目標是將ICT的使用從TTC實踐培訓擴充套件到線上培訓、OJT培訓、建立實踐安全教育系統以提高現場安全管理技能以及遠端維護等。”

— Mr. Yoshitaka Nakamura, Manager, Facilities Construction Work Division, Facilities, Construction Work Department, Nexco-East Engineering

“當時，至少在日本還沒有類似的嘗試。關鍵是我們如何製作出每個學員都易於理解的 MR 材料，而對於結果應該是什麼樣子卻沒有正確答案。”

— Mr. Kensho Kashimada, Director, Marketing and Sales, DataMesh Japan Co., Ltd.

此客戶案例最初由 Microsoft 在此釋出。