从 XR Interaction Toolkit 到 UI Toolkit 和 URP：Unity Industry 如何赋能独一无二的 XR 航空培训

我们 最近关于法兰克福 NMY混合现实 的案例研究 讲述了他们为汉莎集团提供的XR员工培训平台的故事，该平台每年提供20,000场自动化的强制性XR培训课程。结果为汉莎航空带来了改变游戏规则的成本和时间节省，包括培训运营成本节省超过75%，培训师差旅成本节省80%。

在那令人难以置信的投资回报率背后，是NMY如何使用Unity Industry开发其应用程序套件的故事。这篇文章探讨了他们的开发过程的方方面面，以及他们计划如何推动技术来实现未来宏伟的计划。

关键要点：Unity Industry 如何为汉莎航空提供合规的航空员工培训支持

• NMY 使用 Unity Industry 为汉莎航空不同员工角色开发、部署和升级一套独特的、符合严格行业法规的沉浸式培训课程。
• 每年完成 20,000 个自动强制性培训 Sessions 在 NMY 的 Made with Unity Industry Applications 上。
• XR 培训为汉莎集团带来了重大的学习和经济优势:
  • 他们可以在虚拟设置中对员工进行处理危险情况的Train，而这些情况是使用基于模拟的教学无法实现的。
  • 根据汉莎航空自己的数据，XR 培训框架显著降低了员工和培训师的差旅成本。
• NMY 的内部研究和实证客户调查显示，空间计算和游戏化学习比传统课堂环境、手动阅读或 2D 电子学习视频具有 4 倍更高的学习效果。
• 结果为汉莎航空带来了改变游戏规则的成本和时间节省，包括培训运营成本节省超过75%，以及培训师差旅成本节省80%。
• NMY 的开发周期有 六个阶段，涉及 Unity Industry:
  • 基础、设置和模块化架构
  • 资源制作和技术艺术
  • 交互设计和核心XR开Development
  • 用户界面（UI）和全局内容本地Localization
  • 性能优化和内容交付
  • 可扩展的enterprise和系统集成
• NMY 的 key Unity Industry features 包括：
  • XR Interaction Toolkit 和 XR Hands
  • UI Toolkit 和 Localization 包
  • Unity 包管理器
  • 通用渲染管线 和 高清渲染管线

一个结束结束System，从培训课程到自动化认证

NMY 将其深厚的数字孪生专业知识——创建专有设备的物理精确、性能能3D模型——与引人入胜的游戏化模拟、自然用户体验（UX）和叙事相结合。

NMY 为汉莎航空集团提供的 旗舰 XR 软件 包括 飞机安全 培训和 货运坡道 Agent 职业培训。这些Applications程序Target独立平台VR头戴设备、移动平板电脑和网页浏览器。

强制性培训符合德国联邦航空局（LBA）设置的严格行业法规。NMY 的平台还需要提供考试结果：他们的 System 会自动评估考试，并实时将通过的执照与汉莎航空的企业学习管理系统 (LMS) 和排班系统同步。

NMY 的 XR 培训胜过模拟方法的五个原因

根据NMY的说法，XR培训带来了五项改变游戏规则的好处，这使得汉莎航空在很大程度上取代了过去在物理模型和飞机上进行的旧的模拟课程：

1. 逼真的房间级沉浸感:
   1. 自然、房间级运动和无控制器空间交互，使训练更接近现实生活中的“全息舱”（如电视系列剧Star Trek中的全息舱）体验。
   2. 学员步骤其工作Environment的1:1数字孪生体，从而产生强烈的临场感。
2. 高学习效率，深度专注和肌肉记忆:NMY 自身的内部研究和经验性客户调查表明，其学习效果比传统课堂Settings、用户手册阅读或2D电子学习视频高出 4 倍。原因包括：
   1. 训练序列以视觉提示和特征开始，这些提示和特征会逐渐被淘汰，迫使学习者在依赖肌肉记忆的真实模拟中执行程序。这可以带来更高的知识Retention率，并在关键的现实世界情境中实现更快、更自信的回忆。
   2. 团队可以安全地体验和解决ON真实飞机上模拟起来在物理上不可能或过于危险的虚拟极端危险、火灾和关键设备故障。
   3. 总的来说，沉浸式VR能抓住学习者的注意力 并消除外部干扰。
3. 主要的成本和时间节省，包括培训师差旅费降低80%:
   1. 对于员工:他们现在只需通勤到最近的XR中心，这些中心在布鲁塞尔、法兰克福、慕尼黑和苏黎世之间可供选择。
   2. 对于高级讲师:他们以前必须从总部飞到布鲁塞尔或苏黎世，预订酒店，仅仅为了进行一个两小时的考试就损失了两天的生产力。
   3. 现在，他们从总部（例如法兰克福）工作，并使用 NMY 系统操作员（通过平板电脑或桌面仪表板）远程拨入进行培训。他们可以确切地看到受训者看到的内容，实时评估考试，并在按下按钮时触发实时压力场景（如烟雾或技术错误）。
4. 数字孪生协同:一旦高度复杂的飞机被数字化，同一个3D资源就会在整个企业组中被重复使用。客舱乘务员使用它进行SECURITY和服务的演习，而货运团队使用它进行地面物流和技术处理。这种“生成一次，部署无限次”的理念最大化了整个Organization的资源投资回报率。
5. 高学习者参与度:基于NMY专有学习模型，互动式游戏化机制将常规合规转变为引人入胜的体验。培训后调查一致表明，学习者更喜欢这种直观的、动手操作的培训。

Unity Industry:航空enterpriseXR培训的技术基础

Unity Industry 是 NMY 的核心Development平台，使他们能够手柄完整的混合现实领域。

正如NMY首席执行官塞巴斯蒂安·德梅尔勒所说，“（Unity Industry）充当着驱动我们多平台软件战略的主要引擎。”借助 Unity 灵活的架构和工具，我们可以将庞大、高度复杂的 3D 场景（如一整架波音 777F 或详细的客舱内部）部署到独立平台、移动 VR 设备以及平面屏幕设备上，并为汉莎集团维护和扩展这些高保真、安全关键的培训应用。

Unity 的“一次生成，随处部署”管道 NMY 保持硬件无关性，并能根据客户指定的的操作、SECURITY或后勤约束选择合适的设备。他们当前的Target平台是：

• 独立平台和PCVR:部署到移动VR头戴设备以及高端、有线PCVR设置中的高沉浸空间应用。
• 移动端和桌面端回退:无缝地将完全相同的 3D Assets和逻辑导出到 iOSAndroid 平板电脑（触摸Control）、桌面Applications程序（鼠标/键盘）和网页浏览器。

构建一个全球认证的enterpriseScaleXR生态系统需要一个结构化和优化的生产管道。NMY 的DevelopmentTeam由 15-20 名专业人士组成，其主要Development流程分为以下阶段。

1.基础、设置和模块化架构

过程:在从飞机制造商导入大量CAD数据之前，NMY建立了一个耐用、抗变换、鲁棒性的、模块化的Project架构。因为这个生态系统涵盖了独立平台VR、PCVR、平板电脑和桌面Applications，所以代码库的重用性和清晰的依赖关系管理至关重要。

他们核心技术Team由XR软件工程师和Unity开发者组成，负责编写驱动训练Sequences和客户交互机制的C#逻辑。通过部署内部框架解决方案和模块化系统，他们的工程师提供了一个稳定、可持续和可靠的基础，旨在实现长期可维护性。

主要 Unity Industry 工具:

• Unity 包管理器 (UPM):根据塞巴斯蒂安·德梅尔勒的说法，UPM 允许 NMY 将其专有系统换行成受版本控制的包，使得Project模块化“像安装插件一样简单”。
• Unity ScriptableObject:ScriptableObjects 是Project架构中的一个基本组成组件，因为它们在数据图层和Scene中的可执行组件之间启用了松耦合。
  • 他们make NMY 的开发人员即使在 3D 引擎的抽象图层也能更容易地实现模型-视图-表示（View他们还使他们能够实现广泛的基于资源的方方面面方法，例如事件系统、类型或可共享的变量存储，有助于保持代码整洁并避免静态上下文。

NMY 的Team开发者负责人马克·彼得说：“Unity 的模块化和可扩展架构，结合强大的 C# .NET 框架，使其成为一个高度灵活的工具集。”我们可以使用高级 API 快速创建 MVP 版本。When应对更复杂的挑战时，我们可以利用 Addressables、DOTS（数据导向技术栈）、爆发 编译器和 C# 任务System等强大的关卡Features来提供所需的性能。最终，这使我们能够在不牺牲真实感的情况下，实现高保真、跨平台的航空培训，即使在独立式VR上也是如此。

来自 Unity 的更多技术知识

• 游戏编程模式教程播放列表
• 面向高级 Unity 开发者的 DOTS 概念、Features 和样本介绍
• 在Unity中使用ScriptableObjects创建模块化游戏架构

2.资源制作和技术艺术

流程:NMY 的 3D 和技术艺术团队优化AllAssets，以确保 1:1 Scale的飞机环境能够ON移动 VR GPU 上以自由的帧运行。此阶段还涉及整合逼真的人类虚拟形象，充当虚拟教练或乘客。

除了资源优化外，NMY 的技术艺术家还会Configure着着色器、烘焙Lighting，并使用通用渲染管道 (URP) 来保持流畅的帧率。他们还确保每个虚拟Fire器、舱门和货物高机都以 1:1 的物理精度移动和反应。

主要 Unity Industry 工具:

• 通用渲染管线 (URP):URP 提供工作流程，让艺术家和技术艺术家能够高效地在从移动设备到结束主机和 PC 的范围平台上创建优化图形。
• 计算光照贴图烘焙 和 xAtlas:这些对它们的Environment优化至关重要。他们将高保真Lighting烘焙焙到Static场景中，并手柄纹理镶嵌，在保持照片级真实感的同时保持Memory Usage低。
• Shader Graph:他们的技术艺术家无需繁重的代码开销，就能以视觉方式Script动态、自定义定义Materials（例如交互式玻璃、烟雾或高亮显示危险状态）。
• 管道 I/O 支持:他们使用 I/O 管道将External角色动画软件直接连接 Unity，包括 Rokoko 运动套装、角色 Creator (CC5) 和 iClone，为数字虚拟形象创建逼真的动作。

“如果不存在指定的的工具，Unity 的Open架构允许我们自己开发它，并将其Scale到OtherenterpriseProjects中，”Sebastian Demmerle 说。

来自 Unity 的更多技术知识

• 使用通用渲染管线创建流行的着色器和视觉效果
• 高级创作者的URP介绍

3.交互设计和核心XR开Development

流程:在这个阶段，软件工程师生成核心训练逻辑。主要目标是通过确保在所有支持的平台上与虚拟环境进行自然、直观的交互，来消除最终用户的技术焦虑。

主要 Unity Industry 工具:

• XR Interaction Toolkit 和 XR Hands:这些包构成了他们的训练框架的骨干。NMY 实现了自定义的、指定的于训练的交互和自然手部交互，使飞行机组人员和地面代理无需笨拙的控制器即可操作虚拟工具、打Open、翻转开关和抓取灭Fire。
• Unity 内置 3D Physics:NMY 利用了 Unity 的内置 3D 物理引擎和高定义渲染管道，将驾驶舱内部、货舱和重型设备等复制到 1:1 的 Scale。

来自 Unity 的更多技术知识

• 高定义渲染管道中的照明和环境
• 制作一个VR多人游戏播放列表
• 在Unity中创建虚拟和混合现实体验

4.用户界面（UI）和全局内容本地Localization

流程:UI 和交互设计师使用 Unity 的 UI Toolkit 来实现空间界面和用户流程。他们同时支持VR头戴设备的空间菜单和iPad及桌面Fallback版本的可扩展2D触摸界面。

此外，培训模块必须支持汉莎航空的国际员工，提供多个种语言的教学文本和配音。

主要 Unity Industry 工具:

UI Toolkit:UI Toolkit 借鉴了标准 Web 技术，使团队能够分离 UI 的结构、样式和行为，类似于您使用 HTML、CSS JavaScript 的方式。对于 NMY 来说，它允许其设计人员高效地将一个底部 UI 设计适配到不同的客户、屏幕尺寸和设备类型。

Unity Localization 包:此软件包直接与Google表格等External内容提供商集成。它允许主题专家和客户在无需接触引擎生成的情况下，舒适地撰写、Translate和审查多语言文本Assets。

来自 Unity 的更多技术知识

• 使用UI Toolkit在Unity中创建可扩展且高性能的UI
• QuizU:UI Toolkit 样本项目

5.性能优化和内容交付

流程:最终的生成阶段侧重于长期可扩展性。NMY 将海量内容与核心应用程序外壳解耦，而不是时间添加新建飞机或训练场景就强迫客户Download一个庞大的应用程序程序更新，从而实现到 XR 中心无缝Deployment。

主要 Unity Industry 工具:

Unity Addressables 包:Sebastian Demmerle 将 Addressables 包称为其Team在内存管理方面的“灵丹妙药”。与其强迫移动VR 头盔设备一次性分配整个飞机，Addressables包允许NMY在运行时时将高度Detailed的模块流式传输到内存和从内存中移除。这保持了 GPU 内Memory Usage和性能的Optimal状态。

Unity Profiler:NMY 的质量保证工程师依赖 Unity Profiler 和其他引擎内调试工具来测试跨平台构建，监控内存使用情况以防止硬件崩溃，并验证自动化检查评分逻辑在火灾危险、烟雾或复杂货物装载操作等虚拟压力条件下是否正确触发。

来自 Unity 的更多技术知识

• 在 Unity 中为移动端、XR 和 Web 优化游戏性能
• Unity 游戏性能分析终极指南

6.可扩展的enterprise和系统集成

该过程:Unity 作为连接 NMY 交互式客户端软件与后端企业架构的中心枢纽。

主要 Unity Industry 工具:

• Unity 的可扩展性和集成能力:NMY 可以将 Unity 客户端应用程序链接到其专有的 NMY System Operator 仪表板，使讲师能够监控实时视频源，注入实时压力危害（如烟雾或系统故障），并远程评估受训者。这项基础能力已启用汉莎航空将培训师差旅成本降低了80%。
• 自定义API:通过将自定义定义 API 集成到 Unity 中，NMY 的Applications程序可以直接将通道或未通过考试的数据传输到汉莎航空的学习管理System (LMS) 和人力资源数据库中，而无需用户手册干预。

NMY 的 XR 培训生态系统才刚刚开始

塞巴斯蒂安·德梅尔勒说：“我们还没有到达终点线。”我们的XR培训基础将是更大enterprise生态系统的Operating System。我们的重点是将这个平台从纯粹的训练工具转变为一个智能、互联的空间计算环境。

Sebastian和他的Team概述了他们XR生态系统的Next一步计划以及Unity将如何帮助他们实现这一目标：

生态系统的缩放

Next一步骤是快速水平缩放。他们正在将业务范围从机舱安全和货物处理扩展到复杂的维护、修理和大修（MRO）程序、飞行员熟悉和全机队部署（从一种机型扩展到整个汉莎航空机队）。

Unity Industry 如何提供帮助:他们将继续依赖 Addressables 包和 Unity 包管理器。他们可以编写新建的3DAssets和逻辑，并将它们作为模块化DLC内容流式传输到现有的应用程序中心，确保高效可扩展性而不会使核心应用臃肿。

整合人工智能解决方案和动态场景

他们将从预设的训练场Move向高度动态、不可预测的AI驱动环境。他们旨在实现智能 NPC（非玩家角色），用于逼真的角色扮演，例如安抚不守规矩的乘客、与空中交通管制员互动，或处理根据用户技能水平自适应的动态生成的危险连锁反应。

Unity Industry 如何提供帮助:“Unity Sentis 对我们来说将是一个游戏规则的改变者，”塞巴斯蒂安·德默勒说。Sentis 允许我们ON VR 头盔的 Unity 运行时中本地运行高级的神经网络 AI 模型。这意味着我们可以提供云延迟和绝对Data Privacy的AI驱动语音命令、时间翻译和Smart虚拟形象，而这正是enterprise航空SECURITY领域的严格要求。

机器人学和自动化

航空业正快速朝着停机坪自动化移动。NMY 希望将其Digital TwinsExpand到包括自动行李拖车、机器人地面处理设备和远程操作。Goal是使用完全相同的扩展现实（XR）Environment，不仅来Train人类，还来模拟、Train和Monitor现实世界的机器人系统。

Unity Industry 如何提供帮助：Unity Robotics 功能启用 NMY 能够将真实世界的机器人传感器与其虚拟 3D Environment连接起来。他们将能够在 Unity 模拟 LiDAR 或Camera数据，为机器人Train机器学习模型，或者将物理作业机器人实时间遥测数据流式传输到 VR 数字孪生中，从而允许人类操作员远程Monitor或遥操作机械。

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高级可穿戴设备、触觉和生物识别技术

NMY 旨在将“高级进可穿戴设备”集成 XR 体验中，包括触觉Feedback手套和服装，以模拟重型机械或Fire的物理阻力。他们还想使用眼动追踪和生物识别传感器来测量受训者在考试期间的认知加载和压力水平。他们希望Target轻量级ARSmart眼镜，用于任务ON的维护支持。

Unity Industry 如何帮助: Unity的XR Plug-in Management、OpenXR和XR Interaction Toolkit包将提供一个标准化的桥梁，以便在不重写核心应用程序逻辑的情况下整合高级可穿戴设备。

“Unity 自第一天起就是我们信赖的伙伴，”塞巴斯蒂安·德梅尔勒说。我们正向看到NMY在未来如何继续创新，推送Unity Industry的技术和图形能力。