近年来，虚拟设计与仿真技术在机械工程领域中的应用越来越广泛。虚拟设计与仿真技术可以通过计算机建立虚拟环境，模拟真实的机械设计过程，有效的提升了机械工程专业的学员发展质量与教学效率。
在机械工程专业，掘进机作为隧道及地下工程施工的重要设备，其操作技能的掌握对于确保安全施工和提高工作效率具有至关重要的作用。然后掘进机的结构、类型、施工作业场景都极为特殊，传统的实习实训方式受到场地、设备、操作以及安全等因素的现实，使得教学效果难以达到预期，因此，为了煤矿事业的发展，为了机械工程的发展，掘进机虚拟仿真软件应运而生，为机械工程的训练模拟人才培养计划开辟了新的道路。
掘进是在岩(土)层或矿层中，开掘各种形状、断面或纵横交错的井、巷、峒室的工作。掘进工序分为主要工序和辅助工序。主要工序是直接在工作面上完成保证工作面进度的工序，以及在巷道掘进区域进行的支护作业。主要工序由巷道穿过的岩石性质而定。掘进硬岩时，主要工序有钻眼、装药、放炮、通风和工作面的安全检查、装岩、巷道支护;掘进软岩的基本工序有： 开掘岩石、装岩、支护。如采用风镐、联合机等方法开掘，则掘进作业有连续作业的特点。主要工序可以按严格的程序依次地完成，也可以在时间上同时进行(钻眼和装岩部分平行、钻眼与支护完全平行)。辅助工序是保证主要工序正常进行的工序，它包括调车、通风、排水、临时支架、工作面铺轨、照明、敷设风筒和电缆等工作。在大多数情况下它是与主要工序同时进行的，而不需占用掘进循环时间。
掘进机虚拟仿真软件，依托先进的计算机图形技术和虚拟现实技术，实现了对掘进机操作及施工流程的精准模拟，对掘进环境的搭建，让操作者能够有置身于平面地下的真实施工体验。掘进机虚拟仿真软件，高度还原了掘进机的整车设备部件，确保了布局的合理性和操作的真实性。用户只需要通过PC电脑，便可以进入系统内进行学习训练，满足班级内所有学生同时进行实操练习，无需额外的硬件设备支持，为学校解决教学实训难题的同时也节省了实训的门槛与成本。在实训过程中，掘进机虚拟仿真软件能够模拟施工环境与工况，并给予学生正确的操作流程模拟，从认知到学习，从学习到模拟，从模拟到考核，循序渐进的方式为学校打造成熟的数字化教育资源矩阵，为培养高素质的工程机械操作人才提供有力支持。
掘进机虚拟仿真软件功能：
（一）场景漫游
搭建掘进机虚拟仿真软件，使用三维模型技术1:1还原真实掘进机作业现场，支持用户自主漫游，观察真实井下作业场地。
（二）设备认知
掘进机设备认知，由于操作者需要实操掘进机作业过程，必要条件便是需要认识掘进机设备及掘进机控制面板（操作台），通过真实还原三维仿真模型，用户不需要去现场也不需要在网上翻阅大量的资料，便能够在该仿真软件中满足设备认知需求。
（三）原理动画
由三维动画技术搭建完成，真实展现设备运行原理动画，简单明了剖析设备的运作原理。局部展示掘进机的运行原理，使学生能够更快达到对设备的认知。
（四）故障模拟
掘进机实操过程中可能出现故障，对故障问题以及处理方式进行模拟，以确保操作员在操作设备过程中发现故障后能够快速判断并做出响应措施，减少因出现不明故障而耽误的工作进度时间等。同时故障模拟的方式也可以帮助学生们减少实操中可能会出现的不安全因素，操作不当等带来的故障可能，以提高学生的正确实操率。
（五）操作模拟
设备实操场景模拟，实操过程模拟，操作技能的理解与掌握。
举例“工艺流程”：
打开远程电源隔离开关
解锁掘进机紧急停机按钮
打开前后照明装置
发送开机联络信号
启动液压油泵
启动转载机
启动刮板运输机(一运正转)
启动耙爪(星轮正转)
升起截割头到水平位置
升起后支撑
抬起铲板
发送截割警报信号
运行掘进机到截割位置
放下铲板
放下后支撑
启动截割电动机
打开喷雾装置
操纵截割头进行截割运行作业
发出后退警报信号
升平、摆正截割臂
抬起铲板
升起后支撑
运行掘进机后退到安全位置
停止截割头运转
停止喷雾装置
停止耙爪(星轮停止)
停止刮板输送机(一运停止)
停止转载机
放下铲板
落下截割臂
放下后支撑
停止液压油泵
断开远程电源隔离开关
（六）实训考核
设备自主操纵实训，抛开陪伴教学方式，自行进行操作考核，按照正确的开车步骤，进行实操。实操流程会进行评分，考试介绍学生提交考核成绩，教师也可以查看到学生的实训成绩，以此来选择或及时调整后续的教学方式。
（七）资料文档
机械工程相关文档，学生可以自主下载查阅。教师可以对文档进行管理，上传学生会用到的资料，学生登录软件后下载到本地进行查看。
（八）设置
软件个人账号设置，软件分为学生端/教师端，按照不同的校角色类型使用该实训软件。
