数字化虚拟仿真技术范文

导语：如何才能写好一篇数字化虚拟仿真技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词： 虚拟仿真 家畜解剖学 三维模型

1.引言

家畜解剖学是农业类高等学校动物医学专业的专业基础课，本课程主要讲授正常家畜、家禽的形态、结构、器官的位置关系和发生发展规律。本课程的特点是名词众多、结构复杂，对于首次接触动物医学专业的学生来说学习起来比较困难，不知道应该怎样学习。传统课堂讲授方式难以满足现代化教学发展需要，虚拟仿真技术正逐渐应用到各专业教学课程中，对教育行业产生了巨大影响。

2.虚拟仿真技术的优势及其在医学教育中的应用

虚拟仿真技术是用计算机虚拟场景逼真地模拟现实世界事物的技术，涉及计算机图形学、人工交互、人工智能和传感技术等。具有真实性、交互性和沉浸性的特点，逐渐成为现代教育技术领域的热点，应用于不同专业教学过程中。随着计算机技术的发展，虚拟仿真技术在人类医学上得到了广泛应用。虚拟仿真技术打破了传统实验空间和经费的限制，在充分保证教学效果的基础上，不仅节约了实验成本，而且大大提高了学生的学习兴趣。使学生通过虚拟场景的人机交互，由视觉、听觉、触觉等手段获取场景的反应，通过学生自我组织，制订并执行学习计划，进行自我评价，开展适应式学习。很多高校、科研院开发了人体解剖虚拟仿真实训平台、虚拟动画、三维网络课程等应用于理论和实践教学，充分发挥了现代教育技术的优势，提高了教学水平。

1989年美国首先开展了“可视虚拟人”的计划，并于1994年完成世界第一例男性“虚拟人”数据采集，1998年完成女性虚拟人数据采集，共采集到56GB的数据。随后，韩国“可视韩国人”项目于2000年完成第一例韩国人标本的数据采集；2003年，钟世镇主持的“虚拟中国人”项目完成中国人体数据的采集工作。以这些虚拟人数据集为基础，对人体器官进行了三维重建，精细逼真的三维结构为人体解剖学提供了大量素材。基于虚拟人体数据集产生了很多人体解剖三维虚拟仿真实验平台用于人体解剖学教学。在仿真平台上可以对人体结构进行任意角度旋转、缩放、标注等操作。便于教师教学及学生学习和课后复习。2010年10月在上海世博会期间，瑞典首次向公众展示了代表先进医学虚拟仿真技术的“虚拟解剖台”。此虚拟解剖台数据来源于人体的磁共振（MRI）和CT成像数据，利用计算机处理将这些数据从二维平面图变成真实感极强的三维模型，将人体内部的精细结构完整地展示出来。这款虚拟解剖台可用于人体解剖学教学，学生用手指通过触摸屏进行人体器官操作，能完整地展示骨骼、血管、肌肉等的不同形态，还可以移除或添加内脏器官、血管、神经等结构，从而理解各器官的形态结构和相互位置关系。

3.虚拟仿真技术在家畜解剖学的应用现状

家畜解剖学是一门实践性很强的学科，家畜的器官标本、模型等教学材料在本课学习中有重要作用。但是近些年随着招生规模扩大，一般理论授课时学生人数较多，不能发挥标本、模型的作用，学生只能在实验课上观察标本、模型。虚拟仿真技术在家畜解剖学中的报道较少，由于数字人的数据采集方法投资巨大，过程复杂，需要多领域专业人员合作完成，目前还没有完整的大家畜（牛、马等）虚拟解剖系统。很多科研机构利用数字人的数据采集方法对猪、兔、小鼠、大鼠等动物进行了数据采集和虚拟仿真工作。Maierl等在1999年报道了第一例“可视化狗”，但其数据不完整，没有四肢部分的结构，而且图像不精细。2005年9月，重庆理工大学、第三军医大学和重庆市畜牧科学研究院共同完成了世界第一例“数字可视化猪”数据集的采集工作，图像质量比较高，能够清晰显示内部结构[1]。2014年，连国云[2]采集完成了“数字化新西兰兔”的数据集。但是对于家畜解剖学重点讲授的牛、马等大家畜，还没有虚拟解剖数据集的报道。主要原因是牛、马的体型比较庞大，采用数字人运用的冷冻铣削设备无法完成铣削，牛、马等动物只能采用其他方法建立三维模型，虽然这些模型不如冰铣削得到的数据精确，但是仍然能够在家畜解剖学教学中发挥巨大作用。苏杨生[3]等报道了通过3D Max软件建立了牛的椎骨模型，并建立了交互程序，学生可随时随地进入程序观察解剖标本。张蕾[4]等采用Photoscan软件对动物头骨进行了三维重建。付大鹏等[5]采用三维激光扫描仪获得了动物股骨的三维点云数据，进行三维重建，得到了股骨的三维模型。以上研究成果为虚拟仿真技术在家畜解剖学中的应用提供了思路和教学资源。

4.虚拟仿真技术在家畜解剖学的应用前景

虚拟仿真技术在家畜解剖学及相关专业有着非常广阔的应用前景。三维模型能够形象清晰地展示动物的解剖结构和器官的相互位置关系。虚拟仿真技术的应用能够将理论授课中教师采用图片、照片等素材难以描述清楚的概念、结构给学生以感性认识，能够加深学生的理解程度，帮助学生学习和记忆。虚拟仿真技术的应用能够将抽象的结构变具体，使枯燥的概念形象生动，提高学生的学习兴趣和主动性，突破传统解剖学实验空间和时间的限制，学生可以通过网络自由地学习，方便自学。综上所述，虚拟仿真技术能够将家畜解剖学的抽象教学内容形象地展示出来，提高学生的学习积极性，使学生由被动接受转变为主动学习，极大增强家畜解剖学教学效果。

参考文献：

[1]张建勋，徐凯，邱宗国.世界首个三维可视化的数字猪.重庆理工大学学报（自然科学版），2011，（03）：69-73.

[2]连国云.数字化新西兰家兔的三维结构重建研究.计算机光盘软件与应用，2014，（12）：24-26.

[3]苏杨生，宋斯伟，李颖，等.牛骨骼模型三维数字化重建.黑龙江畜牧兽医，2015，（09）：249-250.

[4]张蕾.动物骨骼三维重建的探索.四川文物，2014，（06）：81-83.

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随着经济的全球化与信息的社会化，市场竞争日益激烈，产品竞争已经由传统的价格竞争转化为技术含量的竞争，高科技产品成为市场的主流，创新成为企业发展的灵魂。为了适应新的市场变化，企业必须以最快的上市速度、最好的质量、最低的成本和最优的服务来满足不同用户的需求。面对不可预测、持续发展、快速多变的市场需求，企业的生产活动必须具有高度的柔性，对市场需求的变化做出快速反应。为此，探索新的设计制造方法是企业生存的最重要手段。

随着信息技术的迅猛发展，出现了一些先进的设计制造技术，现代设计制造技术的发展方向就是不断吸收现代科学技术，实现设计制造技术的数字化、功能化、智能化和网络化。虚拟技术已成为当今最活跃的制造业设计技术，它的发展，促进了虚拟制造(VitrualManufacturing)的形成和发展，为机械产品的设计、加工、分析以及生产的组织和管理提供了一个虚拟的仿真环境，从而在计算机上“组织”和“实现”生产，在实际投产前对产品的可制造性等方面进行评估，保证一次成功生产，从而降低生产成本，减少上市时间，快速响应市场，提高企业竞争能力。

1虚拟制造的内涵及其分类

1.1虚拟制造的内涵

随着制造业技术的飞速发展，人们对制造的内涵也有了全新的、更全面的认识。制造是指按照市场需求，运用知识和技能、借助工具、采用有效的方法、将原材料转化为最终产品并投放市场的全过程。虚拟制造(VitrulaManufacturingVM)是指利用计算机模型和仿真来实现产品的设计和生产的技术，它以信息技术、仿真技术、虚拟现实技术和高性能的计算机、高速网络为支持，在计算机上群组协调工作，实现产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验以及企业各级过程管理与控制等产品制造的本质过程。“虚拟制造”虽不是实际的制造，但却实现实际制造的本质过程，它在产品设计或制造系统的物理实现之前，就能通过模型来模拟和预估未来产品的形态、功能、性能以及可加工性等方面可能存在的问题，从而可以做出前瞻性的决策和优化实施方案，从而使制造技术发展到全方位预报阶段。虚拟制造是实际制造在计算机上的本质实现，它是各种计算机辅助技术面向产品全生命周期的集成化综合运用。

实际制造具有对物质、信息、能源进行转换的功能，即投人原材料、生产、信息、电力等能源，制造出所需的产品及与产品相关的信息。虚拟制造是将实际生产中的“物质”和“能源”信息化，针对实际生产系统中的信息及被信息化的“物质”和“能源”实现与实际生产在信息上的等价交换，虚拟制造虽然没有制造出实际产品，但却生成了有关产品的信息以及制造产品所需的信息。

1.2虚拟制造的分类

虚拟制造既涉及到与产品开发制造有关的活动，又包含与企业组织经营有关的管理活动。根据所涉及的范围及工程活动类型，可将虚拟制造分为三类：以设计为核心的虚拟制造；以生产为核心的虚拟制造；以控制为核心的虚拟制造。

1）.以设计为核心的虚拟制造。以设计为核心的虚拟制造将制造信息引人设计过程，利用仿真来优化产品设计，从而在设计阶段就可以对零件甚至整机进行可制造性分析，包括加工工艺分析、热力学分析、动力学以及运动学分析等。主要解决“设计出来的产品是什么样”的问题，以便对产品各方面性能进行仿真与评估；

2）.以生产为核心的虚拟制造。以生产为核心的虚拟制造将仿真技术溶人生产过程模型，以此来评估和优化生产过程，以低费用快速评价不同的工艺方案、资源需求计划、生产计划等。主要解决“这样组织生产是否合理”的问题，以便对生产过程进行仿真，对各个生产计划进行评估；

3）.以控制为核心的虚拟制造。以控制为核心的虚拟制造将仿真技术加到控制模型和实际处理中，实现基于仿真的最优控制。充分利用计算机的强大功能将传统的各种控制仪表、检测仪表的功能数字化，对生产线的优化等生产组织和管理活动进行仿真。主要解决“如何去控制”的问题。

2虚拟制造的特点

与实际制造相比，虚拟制造具有其本身的特点：

1）.虚拟性。虚拟制造不是真实的制造过程，不生产实际的产品、不消耗真实的材料与能源，是通过数字化手段来对真实制造过程进行动态模拟以实现制造的本质过程；

2）.基于数字化模型的集成。虚拟制造过程依赖于模型，涉及到的模型有产品模型、过程模型、活动模型和资源模型。通过这些数字化模型在计算机上的集成，实现对产品的设计、制造、测试、装配等操作，而不再做对传统的原型样机的反复修改；

3）.支持敏捷制造。由于整个过程的信息存储在计算机内，能够根据用户需求或市场的变化快速改型设计，快速投人生产，能够大幅度压缩开发新产品的时间、提高质量、降低成本；

4）.分布合作。借助于计算机网络，虚拟制造可使分不在不同地点、不同部门的不同专业人员对同一个产品模型同时工作，相互交流，实现信息共享，减少大量文档生成及其传递的时间和误差，从而使产品开发更快捷、优质、低耗地响应市场变化；

5）.仿真结果的高可信度。虚拟制造就是通过模型的验证、效验等仿真技术来检测设计出的产品或制订出的生产规划，使得产品开发或生产组织一次成功，所以它能真实地反应实际对象。

3虚拟制造的关键支撑技术

虚拟制造借助于虚拟环境中获取的各种信息，集成和综合了可运行制造的环境，用来改善从装配产品的概念设计到动态仿真的各个阶段。虚拟制造技术涉及面很广，如环境构成技术、过程特征抽取、集成基础结构的体系结构、制造特征数据集成、多学科交叉功能、决策支持工具、接口技术、虚拟现实技术、建模与仿真技术等。其中后三项是虚拟制造的核心技术。

3.1虚拟现实技术

虚拟现实(VirtualRealityVR)技术是美国JaronLanier于1989年首次提出的，该技术的内涵是由计算机直接把视觉、听觉和触觉等多种信息合成，并提示给人的感觉器官，在人的周围生成一个三维的虚拟环境。从而把人、现实世界和虚拟空间结合起来，融为一体，相互间进行信息的交流和反馈。虚拟现实技术或由它构建的系统，最重要的特征在于沉浸感(Immersion)，交互性(Interaction)和构想性(Imagination)。

虚拟现实技术综合利用计算机图形系统、各种显示和控制等接口设备，在计算机上生成可交互的三维虚拟环境。虚拟现实系统(VRS)由人机接口、软件技术、虚拟实现的计算平台等部分组成。利用VRS可以对真实世界进行动态模拟，通过用户的交互输人，并及时按输出修改虚拟环境，使人产生身临其境的沉浸感觉。

3.2建模技术

虚拟制造系统是现实制造系统在虚拟环境下的映射，是现实制造系统的模型化、形式化和计算机化的抽象描述和表示。虚拟制造系统的建模包括生产模型、产品模型和工艺模型。

(1)生产模型。可归纳为静态描述和动态描述两个方面。静态描述是对系统生产能力和生产特性的描述，给出产品设计方案的可能性；动态描述是对系统动态行为和状态的描述，进而预测产品生产的全过程；

(2)产品模型。产品模型是制造过程中，各类实体对象模型的集合。对虚拟制造系统来说，要使产品实施过程中的全部活动集成，就必须具有完备的产品模型，即产品模型描述的信息既包含产品结构、产品形状特征等静态信息，还包含能够进行干涉检查，各项性能分析等方面的动态信息，是能够通过映射、抽象等方法提取产品实施中各活动所需所有信息的模型；

(3)工艺模型。将工艺参数与影响制造功能的产品设计属性联系起来，以反应生产模型与产品模型之间的交互作用。工艺模型必须具备以下功能：计算机工艺仿真、制造数据表、制造规划、统计模型以及物理和数学模型。

3.3仿真技术

仿真就是应用计算机对复杂的现实系统经过抽象和简化形成系统模型，然后在分析的基础上运行此模型，从而得到系统一系列的统计性能。由于仿真是以系统模型为对象的研究方法，借助于计算机的快速运算能力，可以用很短时间模拟实际生产中需要很长时间的生产周期，因而可以缩短决策时间，避免资金、人力和时间的浪费，并可重复仿真，优化实施方案。

仿真的基本步骤为：研究系统、收集数据一建立系统模型*确定仿真算法*建立仿真模型神运行仿真模型*输出结果并分析。虚拟制造系统中的产品开发涉及到产品建模仿真、设计过程规划仿真、实际生产过程行为仿真、装配过程仿真、检验过程仿真等，以便对设计结果进行评价，实现设计过程早期反馈，减少或避免产品设计错误。

4虚拟制造技术的现状分析

尽管虚拟制造技术近年来在国际上取得了迅速的发展，但是目前还缺乏从产品设计全过程的高度开展虚拟制造的研究，集中体现在以下方面。

4.1基于集成的数字化产品模型技术尚处于概念阶段

(1)CAD模型中的产品信息含量太低。CAD模型是在产品的设计过程中形成的，很多信息(几何的非几何的)需要记录在其中，它是重要的数据源。在虚拟制造中，很多分析模型需要从CAD模型中提取相应信息。然而目前的CAD模型主要是从几何实体的角度描述产品，远不能全面的描述产品，能够提供的共享信息太少；

(2)现有的CAD模型无法支持产品的概念设计。产品的全新设计要经过概念设计、详细设计、产品工艺规划及制造几个过程，而CAD模型只支持产品的详细设计；

(3)缺乏良好的产品信息重用机制。由于目前各应用软件间的产品数据交换主要是通过专用的数据接口来实现，这种转换也是同一问题数据的简单映射，无法实现模型间数据的自动转换和衍生，无疑增加了虚拟制造产品开发的复杂性。

4.2产品创新支持工具尚不充分

(1)缺少创新设计支持系统。产品创新设计是一门综合性科学，需要新技术、新材料、新工艺的支持。虚拟制造的环境为创新设计提供了很好的运行机制，但是还需进一步组织开发创新设计的支持系统；

(2)缺乏将知识与虚拟制造结合的工具。知识可以创造革新产品和新技术，产品创新注重知识。但是由于知识表达与组织的复杂性与重要性，如何将其与虚拟制造的数字化产品结合起来是一个有待解决的难题；

(3)缺少交互式外形设计技术与虚拟制造的集成工具。

目前，虚拟制造被认为是最有发展前景的产品创新技术。如何解决将有关产品整体定位、外观设计的交互式外形设计技术引人到产品虚拟制造中并与之有机地集成起来尚需进一步研究。

4.3产品数字化技术

(1)基于产品数据管理(PDM)与其他软件的集成问题。产品数字化的核心是PDM技术的应用，目前，出现了各种版本的PDM软件，但是缺乏标准，由此造成了PDM软件与其他应用系统的集成问题。在虚拟环境下，各专业、各部门人员基于同一产品模型协同工作，必须解决PDM与其他应用软件的集成；

(2)虚拟产品开发的产品数据组织体系。虚拟产品开发方式生成的产品数字样机的产品结构树既要反映产品设计阶段的构造层次结构、产品的装配顺序，还要反映生产流程，制造部门可以直接根据产品数字样机进行制造。因此，研究适合虚拟产品开发的产品数据组织体系是切实必要的；

(3)与数字化产品模型相关数据的组织和管理。

产品的数字化包括建立产品的数字模型及其相关的性能指标，包括结构分析、运动学分析、动力学分析、热力学分析的结果，为产品的定型提供理论依据，并对产品性能进行改造。如何有效地解决数据的组织和管理，使之有效地适合虚拟制造的需要是目前研究的热点。

4.4制造过程仿真建模方法和技术

基于物理模型的制造过程仿真技术已经得到广泛应用，但建模方法与建模技术仍未有突破性进展。

(1)虚拟加工工具有待完善。目前已有很多商品化软件可以进行“可加工性”评价，但虚拟制造还需研究开发大量的虚拟加工分析工具，如具有切削力分析功能的加工过程仿真系统等；

(2)虚拟装配的基础理论研究。虚拟制造对虚拟配中的公差分析与综合技术还缺乏理论基础，在模型的生成以及对ISO公差标准、形位公差的支持方面还存在很多问题，迫切需要解决；

(3)装配工艺规划的进一步研究。目前基于虚拟装配工艺规划的研究存在很大的局限性，主要是指:仅考虑沿坐标轴方向的平移，装配运动方式过于简单；偏重于几何计算，工程语意知识的利用有待加强；装配顺序的选择标准不够广泛和统一；

(4)虚拟测试技术研究。虚拟测试是成功运用“虚拟产品开发”技术的关键环节，也是必不可少的。当所有环节计算机化后，测试和效验环节就成为影响效率的重要因素。

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【关键词】三维虚拟仿真；高等职业教育；实验实训

The Researching in The Three-dimensional Virtual Simulation Technology Applied in Higher Vocational Education Teaching

ABSTRACT：This paper expounds the three-dimensional virtual simulation technology application in each industry，analysis of the virtual simulation technology in higher vocational teaching in urgent need and application prospect，the three-dimensional virtual simulation technology application in higher vocational teaching existing problems，put forward recommendations.

KEY WORDS：Three-dimensional virtual simulation；Higher vocational teaching；Experiment and Practice

1.前言

三维虚拟仿真技术在国外一些发达国家得到非常重视，在教育、科学研究、工业、交通、军事、航空等领域得到大量的开发和应用。韩国三星公司早已采用仿真虚拟技术在其网站上进行新产品展示；英国陆虎汽车也采用了人性化的仿真虚拟技术向客户提供模拟车型体验；雪佛兰乐驰品牌的官方网站上提供了该车型生动有趣的360?虚拟体验窗口；美国先灵葆雅公司出品的抗过敏药开瑞坦在广告中将三维虚拟技术应用于广告人物形象。

在我国，三维虚拟仿真技术也正在蓬勃发展。在这领域做出杰出贡献的单位代表有中视典数字科技有限公司和上海景格汽车科技有限公司。中视典数字科技有限公司于2002年注册于深圳高新技术园区，先后研发的产品有：虚拟现实编辑器、三维网络平台、工业仿真平台等。这些虚拟仿真软件能够满足不同领域不同层次对虚拟现实的需求。上海景格汽车科技有限公司，是近几年新崛起的一家专业从事多媒体仿真系统、教学软件开发等业务的高科技企业。该公司自主研发的数字化汽车实训中心具有强大的三维仿真虚拟功能。

综上所述，三维虚拟仿真技术已广泛应用于教育教学培训及实验实训、军事训练及军事仿真演习、商业产品介绍及广告宣传等各行业。然而，三维虚拟仿真技术应用于教育教学的情况尚处于自发的状态，尚未形成完善的、良性循环的、自觉开发和应用的体制，尤其在高等职业教育方面的应用，更是存在着许多问题。

因此，开展三维虚拟仿真技术应用于高职教学的研究，便显得迫在眉睫以及具有深远的意义。

2.高职教育的现状突出显示了实验实训设备不足的问题

高等职业教育的现状突出显示了实验实训设备不足的问题。这问题从以下两方面进行阐述。

（1）高等职业教育的办学定位，决定了在人才培养过程中，需要大量的与社会生产实际相符的实训实验设备。

高等职业教育是国民教育体系中高等教育的一种类型和层次，是和高等本科教育不同类型不同层次的高等教育。高等职业教育的人才培养目标是培养生产、经营、管理与服务一线的高等技术应用型人才，培养模式为“以能力为中心”，强调职业性和适应性。这种办学定位具有以下几个特征：以培养适应生产、建设、管理、服务第一线需要的高等技术应用型人才为根本任务；以社会需求为目标、技术应用能力的培养为主线设计教学体系和培养方案；以“应用”为主旨构建课程和教学内容体系，基础理论教学以应用为目的，以“必需、够用”为度；专业课加强针对性和实用性；实践教学的主要目的是培养学生的技术应用能力，在教学计划中占有较大比例。

高等职业教育的办学定位决定了在人才培养过程中，需要大量的与社会生产实际相符的实训实验设备。

（2）高等职业教育办学规模及在校学生总数的大幅扩大，迫切需要与之配套的大量实训实验设备。

1995年深圳职业技术学院的创办，标志着中国高等职业教育的起步。十多年，我国高等职业教育实现了跨越式的发展。如今高职教育已迅猛发展成为中国高等教育的“半壁江山”。近这两三年，我国高等职业院校在数量上已基本稳定，在办学规模方面，许多院校正在加快扩大发展，然而办学规模及在校学生总数的大幅扩大，给办学条件带来很大的压力。尤其突出的是实验实训设备的不足与在校学生快速增长的矛盾。

3.三维虚拟仿真技术应用于高职教学的分析

高等职业教育的办学定位及发展现状，迫切需要与之配套的大量实训实验设备，然而，这些设备大多数都是比较昂贵，高等职业院校的办学经费相当有限，能在这方面的投入更是不足。如何更好地解决实验实训设备不足的问题，成为当今高等职业教育最关心的问题之一。

三维虚拟仿真技术是一种采用以计算机技术为核心的现代高科技手段生成逼真的视、听、可操控性一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备（鼠标、方向盘等外部配件）以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生亲临真实环境的感受和体验。

三维虚拟仿真技术应用于高职教学的方案是应用三维虚拟仿真技术开发出实验实训设备的仿真系统，将该仿真系统安装在许多计算机上，让学生在计算机上进行仿真操作实训，待熟练后再安排少量时间到真实设备上进行实训。该教学解决方案主要优势表现为：

1）仿真系统运行操作平台是计算机，不受场地限制。

2）仿真系统表现效果更为优美、逼真，具有很强的交互性，走进三维虚拟仿真中的虚拟环境，恰如身临其境。

3）大多数真实的实训设备比个人计算机昂贵。该教学解决方案可以做到每个学生使用一台计算机进行独立操作实训，对于给每一个学生购买一台真实的实训设备，将大幅减少经费的投入。

4）该教学解决方案，可做到每个学生使用一台计算机进行独立操作实训，教师可进行联网教学，提高了教学效率。

5）该教学解决方案，相对于学生一开始就直接到真实的设备上进行实训，大幅降低了危险性以及设备损耗率。

三维虚拟仿真技术应用于高等职业教育，就教学效率、技术先进性、资源利用、经济投入、节能环保方面，顺应国家关于职业教育的发展方向及职业教学理念，在整个教学过程贯穿了数字化教学方法，使学校教学资源充分利用。三维虚拟仿真技术应用于高等职业教育，有诸多优势表现，可以大幅减少真实的实验实训设备的投入，能够很好地解决高职教育中实验实训设备不足的问题。

4.三维虚拟仿真技术应用于高职教学的成功案例

笔者工作所在单位广西电力职业技术学院，我校的丰田花冠A245E自动变速器实训设备只有5台，随着我校汽车类专业的发展扩大，花冠A245E自动变速器实训设备远远满足不了教学及实训的需要。教师通过科研立项研发了丰田花冠A245E自动变速器的三维虚拟仿真模型，以软件的形式展现，安装在计算机上。有了该项目的仿真模型，改变了原来整个班学生围观在少数设备旁听教师讲解原理及检修过程的教学模式，形成了一人一台计算机，教师可进行广播教学的新模式，提高了教学质量；同时，实训教学时可以让学生先在计算机上像玩电脑游戏似的进行仿真操作，待操作熟练时再到实物上进行，这样可大幅降低设备的损耗率，提高了学生进行实训操作的兴趣，而且可以很大程度上解决了汽车类专业的快速发展与实训设备不足的矛盾。

5.三维虚拟仿真技术应用于高职教育存在的问题及解决办法

三维虚拟仿真技术应用于高等职业教育，有诸多优势表现，然而，三维虚拟仿真技术应用于高等职业教育教学的情况尚处于自发的状态，存在着许多问题。

（1）就单独一所高等职业院校而言，可供应用于教学的三维虚拟仿真软件非常稀少，因此，三维虚拟仿真技术应用于高职教学虽好，但无法在许多课程中普及。

（2）高等职业院校内部，尚未形成能够调动教师队伍积极参与开发和应用三维虚拟仿真技术的体制。

针对三维虚拟仿真技术应用于高等职业教育存在的上述问题，提出拟解决问题的几点建议：

（1）相关教育主管部门建立一个全国性的三维虚拟仿真软件共享平台，同时建立相应的管理制度，让每个高校都积极地贡献出自己学校开发出的三维虚拟仿真软件到该共享平台，同时，每个高校可根据自己的贡献大小或通过付费的方式获得一定的分享权限，即相当于参考“中国知网（http：///）”的运营模式来组织一个三维虚拟仿真软件共享平台，这样我们就有了一个永不枯竭的三维虚拟仿真软件库。

（2）对于高校内部，学校可制定一系列的规章制度及奖励制度，促进教师队伍开发和应用三维虚拟仿真技术软件，如鼓励教师进行三维虚拟仿真软件开发方面的科研立项以及给予相应的经费支持；将三维虚拟仿真软件开发和应用作为职称评聘的条件之一。从而，学校内部在三维虚拟仿真技术方面形成了良性循环的、自觉开发和应用的体制。

6.结论

三维虚拟仿真技术应用于高等职业教育，有诸多优势表现，可以大幅减少真实的实验实训设备的投入，能够很好地解决高职教育中实验实训设备不足的问题。然而，三维虚拟仿真技术应用于高职教育教学的情况尚处于自发的状态，尚未形成完善的、良性循环的、自觉开发和应用的体制。因此，呼吁相关教育主管部门建立一个全国性的三维虚拟仿真软件共享平台，形成“众人拾柴火焰高”的领域；同时，对于高校内部，学校可制定一系列的规章制度及奖励制度，促进教师队伍开发和应用三维虚拟仿真技术软件。从而，全社会在三维虚拟仿真技术开发和应用方面，形成“百花齐放”人人共享的良性循环的局面。

参考文献

[1]梁俊斌，蒋婵.利用虚拟实验培养独立学院学生创新思维的研究[J].广西教育，2011年12期.

[2]周立元，石明忱，武立伟.利用VR技术开发三维虚拟实训项目的研究[J].职教研究，2009年02期.

科研项目：丰田花冠A245E自动变速器三维仿真模型的研发。

作者简介：

郑军龙（1978—），男，壮族，广西南宁人，硕士，讲师，主要从事汽车运用领域的科研和教学工作。

罗黎（1981—），男，广西罗城人，工程硕士，讲师，广西电力职业技术学院电子与信息工程系教师，主要研究方向：汽车电子控制系统。

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关键词：民用飞机 数字技术 竞争

中图分类号：V2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（b）-0092-02

科学技术的发展带动了民用飞机产业的迅速发展。目前，飞机的制造过程实际就是利用先进的科学技术建立数学模型、进行设计仿真、设计定义产品，再根据设计模型进行数据定义，加工处理等，从而构建出真实的飞机实物产品。近来几年，数字化设计技术在民用飞机制造业中已得到广泛应用，根据飞机行业中日益加剧的行业竞争可以了解，若想民用飞机在设计制造中处于先导地位，就需要建立数字化的应用设计平台，建设满足适合飞机研制需求的数字化环境。该文中笔者介绍了民用飞机制造设计数字化的概念，采用先进的制造设计技术和数字化的管理理念，根据自身发展特点，制造有竞争的产品，提高了企业的竞争意识。

1 数字化设计与制造的定义

数字化设计与制造是在虚拟显示、计算机网络、快速原形、数据库和多媒体支撑技术的支持下，根据用户的需求，迅速收集资源信息，对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组，实现对产品设计和功能的仿真和原形制造，进而快速生产出达到用户要求性能的产品的整个制造过程。其实际就是建立数字化的设计空间模型，从而完成产品的设计制造工作。在民用飞机行业的设计制造中，将计算机技术、制造设计技术、信息管理技术不断融合发展，建立数字化的环境是现代行业发展的必然趋势。

民航企业采用数字化设计技术提高发展竞争力，结合计算机技术，在网络信息的基础之上，利用数据库的广泛应用平台，实现了飞机的制造设计。在激烈的竞争环境下，在民用飞机行业的发展中力求搭建以科学技术为主体，以提高飞机设计、制造、管理、售后服务需求为目标的综合全面的数字化管理流程，建立数字化的设计制造体系，从而使民航企业在发展中实现真正意义上的数字化。

2 数字化技术在飞机制造中的问题分析

2.1 数字化设计与模拟仿真在应用中的问题

数字化设计与模拟仿真在飞机开发研究中需要从产品开发设计时就着手使用，同时要贯穿整个工作流程，如工艺规划、设计及工装设计等过程。但是目前发现许多运用时间的错误问题，在飞机的研制过程中出现了产品之间、工装产品间的协调作业，忽略了在设计初期采用数字化设计与仿真的重要性，从而诱导了该状况的发生。

同时，在数字化设计与仿真的应用中也存在参与人员的问题。对于数字化设计与模拟仿真的工作人员存在局限性，不应该只将工艺设计人员作为限定目标，要扩大人员应用范围，实现设计人员与现场作业工人的全面参与，提高数字化技术的实用效果。

目前，在民用飞机的研制技术中，国外一般采用产品设计、工装设计、工艺设计人员集中协调合作方式的工作流程，在改善工作方式的同时还节约了飞机研制时间。在国内飞机行业的发展中，要改善合作方式中的问题，从国外发展中汲取经验优点，为自身行业的快速完善发展奠定坚实的基础。另外，数字化设计与仿真技术本身也存在一定的缺陷。

目前，民用飞机使用的是索尼公司生产的DELMIA软件，它本身就存在技术上的缺陷，如，它无法真正实现重力仿真，在仿真中三维软件都是悬空存在的；在模拟仿真时，不能客观的反映钣金器件的柔韧性。所以，在采用DELMIA软件仿真后，仍要对存在的缺陷进行分析判断，减少设计中的误差错误。

在数字化设计与仿真技术的应用中缺乏统一的标准要求，只是根据工作人员的工作经验及产品的详细程度来判定仿真细节，结果参差不齐，影响了模拟验证的权威性。所以，要制定标准的规范体制，按照标准，从建模开始，统一执行。

2.2 数字化设计与仿真使用系统中的问题

数字化设计与仿真的使用系统面向的用户面比较广泛且个体之间差异较大，容易造成使用效果间的差异化。所以，在扩大数字化技术应用系统使用范围的同时，要合理设计系统界面，安排适当的工作培训，提高数字化设计制造系统的全面性、实用性。

2.3 缺少对现场生产数据的及时采集和反馈

现场数据的采集与反馈可以为工作的开展提供便利的条件，可以实现生产进程的实时监控，制定合理的生产计划，合理安排生产进度。但是，目前民用飞机的应用系统中缺乏该种功能，不能很好的实现作业完工进程的数据采集。

数字化的管理系统软件还没得到普及应用，一般民航企业都存在纸质的数据报表，缺乏对产品测量数据进行统一的采集分析。目前很多测量设备均可直接生产表格，将其输入应用系统，可以实现数据的永久保存、为今后有效的控制质量及安排生产具有一定的指导意义。

3 数字化设计与制造的特点分析

传统的设计研制方法主要包括概念设计、初步设计、生产设计三个阶段，并且各个阶段都需要设计绘制模型，工作人员按照制作的样机对飞机及内部配置进行准确详细的设计，主要表现为串行模式。然而在数字化的设计与制造环境下，模线的绘制以及实物样机均可由数字化的形式及样机取代，表现为并行模式的研制过程，促进了各学科之间的交错融合，将业务过程作为工作核心，实现了跨地域、多企业化的动态研制。利用连通的互联网信息使分散的制造商之间加强了技术的沟通交流，互相协调合作，交换相关产品的设计，实现民用飞机设计制造中数据、人员设备及时间等资源的共享。

随着数字化科学技术的快速发展，各行业中实现了数字化与先进技术的融合交错。在民用飞机的发展制造过程中同样存在这种融合技术，它充分发挥了当前先进科学技术的优势，改善了企业的整体经济效益。

4 数字化设计技术在民用飞机设计制造中的发展构想

4.1 加深对数字化设计仿真技术的开发应用

在民用飞机的开发研究过程中引入数字化设计仿真技术。从产品的设计研制工作开始，利用并行的工作运行模式，使各部门设计人员相互合作，利用数字化的工作设计研究平台，提升产品的开发研制质量。同时要建立相互集成的软件系统平台。单一的DELMIA软件只能将可视化的设计信息表现为信息孤岛。如果在产品研制过程中，利用相互集成的系统不仅可以改观这一情况，还能够将DELMIA软件与PDM软件相互集成，通过直接的保存与调用，可实现数字资料的及时性和有效性；将DELMIA与CAPP相互集成，可以实现较强的文本处理功能，提高了系统的实用性。

4.2 建立数字化的组织管理体系

采用数字化的系统组织管理平台，利用新型的管理方式，设置专业的管理团队，全面有效的利用各部门间的资源投资；采用产业链条的结构形式利用数字化的信息平台技术实现各企业间的连通协作，实现全球范围内供应商的管理工作；在产品的设计研制过程中，要适时地对项目工作进行监督审查，改变传统的管理模式，实现制造商与使用商在项目实施初期的良好沟通，组成专业的项目管理小组，及时解决项目实施中的问题，为飞机的技术研制提供良好的技术支持，缩短工程周期，提高工作效率，利用低价的成本实现高额的经济效益。

4.3 提高系统的实用价值

民航企业面向的客户比较广泛且不同客户对工艺文件的格式与审签流程也不尽相同，根据这一情况，民航企业在产品设计开发时要采用灵活的应用系统软件，实现文件格式及审签工作的自定义化，从而满足广大客户的需求；在管理系统中实现物料资源的条码管理，降低资源的劳动力度，尽量避免人工操作带来的错误；同时要设置人性化的管理界面，实现人人可以上手操作，使系统的功能特点得到充分发挥。

4.4 根据工作性质，设置不同的数字化网页

全球范围的飞机设计与制造人员表现为一种分布式的协作关系，数字化的信息平台根据关系等级的不同，分别授予不同的操作权限，分属于不同的操作设计界面，实现相关的设计制造，对虚拟机进行数字化操控，实现飞机设计研发的改进。截止目前为止，我国在飞机设计与制造业的发展中均实现了自身的特色发展，例如，沈飞的钛合金结构及成飞的铝合金等。对机制造发展的目标是在科学技术的发展基础上，建立一个虚拟化的数字化设计制造平台，使飞机制造商之间通过网络信息平台实现完美的相互协作、技术沟通交流等工作。同时，制造厂商也可以不受地理区域的限制，利用自身的权限主动访问虚拟飞机。同样作为合作伙伴的供应商也享有一定的权限，利用数字化信息平台，实现各企业的信息资源共享。利用数字化开放式的信息技术平台，可以有效及时的满足合作伙伴的资源需求，提升了工作进程及工作效率。

4.5 民用飞机适航要求下的数字化设计技术研制平台

民用飞机的研制开发要满足适航管理的要求，在保障安全的同时也要维护大众的整体利益。在信息技术及资源共享的技术环境下，改变传统的研制模式，建立数字化的设计研制平台，为民航企业在制造业的发展中获得了良好的竞争力。

同时，在利用数字化设计平台的发展中也要实现现有资源的充分利用，综合联系未来发展因素，实现清晰明了的数字化设计平台的层次结构。在基于WEB的发展环境要求下，结合WEB的特点，实现企业间的合作联系，建立一个系统的数字化研制平台，建立全面的数据资源结构，将数据按要求分类、分别管理、进行实时监控与审查全面提高信息资源的管理力度。综合考虑项目中的各个工作环节，确保数字化研制平台的全面参与。

4.6 以优质的服务质量赢得发展市场

在世界经济发展环境的影响下，各企业的发展都存在一定程度上的不确定性。为了稳定企业在发展中的坚固地位，力求建立全能的公司企业。在民航企业的发展中，辅助服务市场在民用飞机市场的发展中占有很大比重，拥有广阔的发展前景。所以，在民航企业发展中，要建立健全的服务体系和完善的服务流程结构，以此提高民航企业在发展中的竞争力。优质的服务质量是赢得市场发展的前提，所以，售前要做到优质的服务质量，售后要做到细致入微。做到专业迅速，及时处理解决服务问题，工作人员要尽自身最大限度降低产品给客户带来的损失。

5 数字化设计技术在民航企业制造业中发展的预期效果

目前，三维数字化设计技术已经开始应用在民用飞机设计制造业中。数字化的设计技术减轻了设计工程师的工作负担、提高了工作效率，利用仿真得到的真实模型，方便了工程师对后期工作的处理设计，提高了工作质量；利用数字化的样机结构，实现了零件结构及系统之间的协调设计，同时改变传统的设计制造模式，缩短了研制周期，降低了费用成本。数字化设计技术为民用飞机设计制造资源计划系统的实施提供了便利条件，为资源计划的实施提供了实时准确的动态数据。在激烈的社会经济竞争环境下，由于网络资源的扩展，供应链也逐渐形成了一种新的网链模式，利用数字化的设计技术提高了供应商之间的运作效率。从数字化的真实模型可以了解客户的需求，加强了客户与制造商的互动联系，根据用户需求，制造设计出符合客户要求的产品，提高客户的满意程度。

6 结语

在航空制造业的发展中竞争力的提高主要受时间、成本、质量及服务四个因素的影响，并且它们已成为航空航天领域各企业发展的追求目标。数字化的设计与制造技术为航空制造业的发展带来了革命性的机遇与挑战，在高规格的质量要求下缩短了研制周期、在低成本的基础上提高了产品质量，达到了客户的满意程度，加快了企业发展的进程。在利用数字化的设计技术的同时，还要综合采用系统的数字管理体系，对民航企业进行整体的技术变革，领导者要高瞻远瞩，建立专业的工作团队，从而全面提高企业在行业中的竞争力。

参考文献

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[2] 周群，吕福成.飞机制造中数字化标准工装的定义与应用[J].中国科技纵横，2011（13）：112.

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[6] 梅中义.大飞机数字化装配技术：基于MBD的飞机数字化装配技术[J].航空制造技术，2010（18）：40-45.

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关键词：船舶；虚拟仿真技术；建造评估；应用

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）08-0084-02

1 船舶虚拟仿真技术研究及应用现状

在船舶工业里面对虚拟仿真技术加以应用，能使敏捷造船、并行工程以及数字化造船得以实现，同时它也是我国传统造船模式转向现代化的重要环节之一。对虚拟仿真技术加以运用，在建造船舶之前，工程师可在虚拟环境下对船舶的建造过程进行仿真，从而改进和评价船舶的工艺与设计，这样便于指导船厂进行现场生产作业。在船舶行业里运用虚拟仿真技术，能使生产效率得到提升，降低生产成本，使建筑周期缩短，从而为我国船舶行业的发展奠定良好的基础。

船舶的建造评估和设计可以使先前工艺或前期设计导致的工程修改得以消除，进而对船舶企业的成本、质量以及生产效率产生直接的影响。现如今，许多国家正在开展以虚拟仿真评估和数字化描述相结合的船舶虚拟制造、设计仿真技术的应用研究，并且在船舶建造中也应用了多种仿真评估软件，而且其研制水平和效率还在近年来得到了大幅提升，包括我国在内的许多国家都正在寻求提升研制质量、节省研制费用、缩短研制时间的新方式。

挪威UD公司作为船舶设计的佼佼者，现如今，他们在对新船型进行设计时，全都会对三维模型加以利用，然后在虚拟环境下综合评价钻井船的设备布局、布置、外观等，分析虚拟船舶水动力，对虚拟评估进行分段划分，并仿真船舶的作业过程。

自20世纪90年代一来，我国开始对各种先进的仿真技术加以研究，并开展大规模系统仿真。但将虚拟仿真技术应用在海洋和船舶领域的起步还比较晚，现如今，其工作最主要集中在初步实施和理论研究的应用阶段，此外，国内的船舶研究所也开发有虚拟仿真的软件系统和硬件平台。

2 将虚拟仿真技术应用在船舶的建造评估中

此项技术通过对虚拟实体模型加以利用，来实现评估船舶建造过程的目的，包含船舶生产工艺规划、操作顺序验证、生产系统创建。它能支持船舶生产管理、机器人仿真、人机功效分析、作业时间测定、工艺规划与验证等的内容。

2.1 在建造前期的论证评估中运用

船舶建造的内容之一便是根据企业生产力布局要求以及实际能力，对船舶企业的经济、技术和发展条件加以研究，对船舶企业的发展方向和规模进行预测和论证，将企业建设技术经济指标拟定出来。在建造船舶的前期对生产规划进行论证评估是一项综合性非常强的工作，这个过程需要对企业多方面信息进行分析。此项技术可用于对当前企业环境、生产规模以及结构分布进行虚拟，并由设计人员在虚拟中模拟各种设想，经由分析信息数据库对各种设想利弊进行分析，同时对其可行性加以论证，这就包括环境影响、船型选择、生态保护、现状分析等工作。此项技术为船舶的建造前期论证提供了论证方式和技术手段。

2.2 在建造方案的设计评估中运用

船舶建造方案通过设计人员将各种想法不断形象法和概念法，同时用相应生产手段加以表达出来，这个过程需要对前后进行参照，在设计方案时，要求方案的初步设计和深入设计必须具有交互性。对虚拟仿真技术所具备的交互性和真实性特征加以利用，可用于对三维空间进行虚拟，从而使设计人员可以对他们的设计思想进行更精确的表达。例如，由中国船舶工业集团研究所开发出来的虚拟仿真评估系统。通过对不同总组方案的比较，将船舶的建造设计思维在虚拟环境里展现出来，让设计人员可直观的对其进行评析，通过对方案生产环境、结构布局的协调性进行观测并比较，可对设计思维进行修改完善。对虚拟三维空间加以利用，进而为生产方案在场地位置设计、动态调整、生产布局选择、结构调整等方面提供依据，从而使后续生产过程可以更为合理。

2.3 在生产方案的比较中运用

此技术所创建的环境为三维虚拟环境，它可对构建环境进行全方位展示，并且通过虚拟现状，让建造方案可以更加真实。此技术可以让建造方案在表现上突破原有平面、静态的模式，让建造人员的思想可以更形象和直观的呈现在操作者面前，使规划方案与操作者之间能有更强的交互性，从而对多人员多层次协调参与船舶的建造有利。

可通过许多途径来实现方案设计需要达到的目标，而这当中必不可少的一环便是方案比较。虚拟仿真技术为方案比较提供了一个更为有效和方便的应用工具。在进行方案比较时，可在船舶建造的虚拟系统中对生产方案加以直接使用，让设计方案可以在虚拟三维空间里得到体现。对试用不同的方案，并考察其对生产环境所形成的影响，对各生产要素不同的设想进行评价比较，并进行不同方案的实时切换，然后在同一建造序列和生产项目中感受不同的生产效果，从而对设计合理性加以判断。与此同时，还可运用技术手段量化分析比较方案中的具体指标，从而使船舶生产方案能更加合理。例如，运用SPD-V3.2设计软件虚拟布置机舱管路的结构方案。在评估方案的基础上，对机舱管路设计合理性以及工艺合理性进行验证，进而将设计中存在的缺陷找出，从而使生产现场返工率得以降低。

2.4 在建造过程中运用

在建造船舶时，对虚拟仿真评估技术加以利用，可以实现对船舶建造方案实施效果进行先期检验，也就是看其能否达到环境、生产的最佳综合效益，并在实施中不断选择和修改，最终帮助决策者来决定后续的生产方案。比如，可通过虚拟仿真技术将某虚拟方案和船舶生产实际相结合，进而将建造方案实施状况予以真实展现，从而使由于方案欠缺而造成的效益损失状况得以减少。此外，此技术还能对温度、噪音等不可见现象进行模拟，从而达到检测影响船舶生产各因素的目的。

3 船舶虚拟仿真的评估应用实现现存问题

①虚拟仿真技术标准化应用。作为船舶建造领域极为重要的技术，虚拟仿真技术一定要与建造技术规范、规定等相符。但由当前情况可知，因为船舶建造标准化问题尚未解决，为保障虚拟软件商的软件独立性，使得软件系统之间存在较差的兼容性，要想使仿真成果的协调和共享得以实现，就必须对仿真技术应用标准化问题加以研究。通过对同一设计平台的开发，使协同平台集成效率得到提升，从而在更大范围上实现信息的共享和设计的协同。

②改进建造设计技术。在传统船舶的设计中绝大部分平面结构图的表达方式为二维表达，最近几年开始引进三维技术，从而形成了三维与二维相结合的建造技术模式。但在我国，由于虚拟仿真技术欠缺完善化和标准化的仿真软件作为载体，假如能将生产技术改为规范化的三维表达和设计模式，将会对此技术在生产设计中的进一步应用有利。

③生产设计习惯与传统观念问题。因为此项技术尚且处在推广使用期，现如今设计人员对此技术的认识尚且不足，并且传统观念并未随着技术进步而有所改进。绝大部分船舶企业在此项技术上尚且停留在演示层次，并未认识到此项技术的深层效用。此外，由于传统设计习惯对新方法的使用形成了一定制约作用，要想在短时间内改变此种设计习惯还有一定难度。对此技术进行及时的开发利用，对此技术的三维平台设计平台加以搭建，将对培养设计人员普及性有利。

④虚拟仿真技术有待完善。因为此项技术自身存在一定局限性，使得此技术在船舶设计某些场合中的应用尚且存在一定难度。比如，对建造方案在构思期的表达模糊性问题以及修改实时性问题，建立标准化的指标评价体系统、建立预测分析模型等问题上依旧存在一定的技术障碍。

⑤船舶行业中虚拟仿真技术应用效果不显著。此项技术的开发需要投入大量资金和尖端设备。尽管此项技术在研究船舶生产作业形式和建造方案上属于高科技手段，但由于开发此项软件产品的价格确实相当昂贵，并且其系统兼容性也比较差，现如今，国内对此系统的应用还多半依赖于进口提供，因为目前我国的科研院无法对相关设备进行全面配置，在各高校也无法运用多系统来实现学员的全面培训，导致此项技术在船舶行业中并不能取得很好的应用效果，这也是实现此项技术在船舶设计中应用的一个难点。

要想使上述问题得到解决，极为重要的一点便是全面应用此项技术，在软件开发公司的作用下，开发具有普及型的仿真技术软件是非常必要的，同时需要科研院和相关院校合作，对此项技术进行大规模的培训。

4 结 语

因为在国内的船舶生产评估过程中应用虚拟仿真评估技术尚属起步阶段，并且在国外也并无标准应用模式可供借鉴，再加上国内造船现状有别于国外，此外，由于船舶虚拟仿真的评估技术是伴随船舶制造工艺以及技术的发展而发展起来的，所以，它的研究工作、虚拟维修、新工艺等许多方面还有待完善和改进。现如今，集成化仿真已经成为船舶制造的发展方向，此项技术的应用也已经成为船舶制造模式最为关键性的技术，并且已经变成船舶制造能力得到提升的手段之一，此外，在船舶企业中应用此项技术，将会为企业进一步的发展提供技术支撑。

参考文献：

[1] 谢荣.船舶虚拟仿真技术在船舶建造评估中的应用研究[J].船舶工程，2011，（5）.

[2] 蒋艳会，甄希金，韦乃琨，等.船舶虚拟装配系统研究及应用[A].第十二届全国内河船舶与航运学术会议论文集[C].北京：《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社，2012.

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[4] 杨润党，范秀敏，王文荣.虚拟仿真技术在船舶建造过程中的研究与应用[J].舰船科学技术，2008，（1）.

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【关键词】 金属结构 焊接工艺 计算机技术 应用范围

1 引言

近年来，随着计算机技术的飞速度发展，社会经济建设和人民日常生活都随之发生着巨大的改变。在金属结构焊接领域，计算机技术以极快的速度向焊接科研、生产、管理等领域不断渗透，在焊接过程控制、焊接结构设计与制造、焊接工艺管理、焊接自动化控制、焊接数值模拟、焊接质量预测等方面，都得到了极大的应用，为提高焊接工艺技术和焊接质量创造了平台基础。

2 计算机技术在焊接设备中的应用

计算机技术与焊接设备的融合出现了数字化焊接设备，早期的数字化焊接设备大多采用单片机、DSP等数字芯片进行，可以很方便利和通讯接口，实现PC机与数字化焊机、数字化焊机与机器人等之间的通讯，实现数字化焊机内部送丝机、水冷装置、焊枪的数字化控制，提供更高的控制精度和更好的兼容性能。自1998年奥地利Fronius全数字化焊机进入市场以来，新型数字化焊机的研究成为了国内外焊接工作者的主要研究领域，经过十余年的发展，数字化焊机在人机交互系统方面得到了深入的开发。但是，我国国内数字化焊机的研究还入于起步阶段，现阶段国内自主研发的新型数字化焊机，其性能和功能同国外先进焊机相比还有较大的差距。据资料显示，目前日本拥有两百余万台数字焊接机器人，被广泛应用于汽车制造、航空制造、建筑结构等各个领域，大幅提高了焊接质量和焊接效率，在经济建设中起着至关重要的作用。

3 节能高效焊接工艺及自动化技术

随着数字化技术的不断成熟，自动化焊接技术得到了巨大的发展，在焊接领域得到广泛的应用，据统计，发达工业国家焊接自动化率已经超过80%，而我国还远远不足，在今后十年，将是我国自动化焊接技术高速发展的十年。在三峡工程、船舶工程、航天工程、西气东输工程等国家大型基础工程的金属结构焊接领域，焊接自动化技术得到了有效的应用，并推动了我国金属结构焊接领域向“高效、自动化、智能化”发展的速度。熔化极气体保护焊取代了传统手工电弧焊成为金属结构焊接主流，高效、节能的自动化智能型逆变焊机使焊机操作更为简单，在提高焊接质量的同时，并有效的减少了操作人员。目前，金属结构焊接自动化研究领域，正着重于焊接过程控制系统的智能化、焊接柔性化技术、焊接电源动感特性等方面，焊接操作正由“技艺”向“科学”迅速演弯。

4 虚拟焊接模拟仿真技术

焊接是金属结构应用领域最为广泛的材料连接方式之一，在我国应用极为广泛，但在我国金属结构焊接领域，还存在许多落后的焊接工艺，虚拟焊接模仿仿真技术在金属结构焊接领域的应用，利用计算机对焊接数值进行模拟仿真，有效的对传统焊接工艺进行了改进，加速了我国焊接信息化与工业化融合的进程。目前，焊接工艺的仿真，主要采用计算机技术和有限元数值模拟，对焊接温度场、残余应力、焊缝变形等各方面的参数进行模拟，寻找出优化焊接工艺的参数，包括如焊接材料、夹具条件、温控、焊接流程等参数，为改善焊接部件制造，提高焊接质量，优化焊接流程等提供科学依据。目前，虚拟焊接模拟仿真主要集中在焊接温度场的数值模拟、焊接金属学和物理过程的模拟、焊接应力与变形的数值模拟、焊接接头的力学行为和性能的数值模拟、焊缝质量评估的数值模拟、具体焊接工艺的数值模拟等几个方面。

5 焊接质量预测与监控技术

随着金属结构焊接领域向大型化、高参数方向发展，以及低合金高强钢、中高合金钢等金属材料的广泛应用，对焊接质量的要求越来越高。传统的焊接质量检测都是通过对焊后产品进行检测来保证焊接质量，这种检测方法需要进行大量的重复性试验，造成人力、物力的浪费。计算机技术的深入应用，包括热弹塑性有限元模型预测技术、固有应变法预测技术、基于人工神经网络的预测技、基于数据库技术的预测技术，为焊接变形和残余应力的预测、焊接接头组织性能的预测、焊接裂纹的预测和诊断提供了有效的途径。

在焊接质量监控方面，早在上世纪九十年代，世界先进工业国家就开始将电弧传感器、视觉传感器等同新的控制策略相结合，在焊接生产线上实现了焊接过程质量的在线监测，相对来说，国内在焊接过程质量在线监测方面的还处于研究阶段。目前，焊接过程质量在线监测主要是通过力学质量信息采集法、声光质量信息采集法、焊接过程电参量信号采集法、视觉质量信息采集法等方法，来实现对焊接过程质量的在线采集，并通过基于图像处理算法的质量评判标准，对瞬时的焊接条件和工艺参数，如接缝装配情况、焊缝成形、位置领头、熔透程度、焊接缺陷等进行反馈，实现对焊接质量的在线监控。

6 结束语

计算机技术在金属结构领域的应用，除了改变了传统的焊接设备、提高了焊接工艺和自动化能力、有效的实现了焊接质量的预测与在线监控、有效的初现了焊接工艺的数字模拟仿真外，在材料连接工艺的优化、焊接工程应用管理、焊接资料数据库系统等方面，都得到了极大的应用，使现代焊接技术不断向信息化和智能化方向发展。

【参考文献】

[1] 田爱芬、邓军平、邵水源，《基于知识库的焊接式艺设计专家系统》[J]，西安科技大学学报，2006.2

[2] 中国机械工程学会，《2011年全国计算机辅助焊接工程学术研讨会报告》[J]，中国机械工程学会，2011.8

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汽车被动安全指的是汽车在不可避免发生交通事故之后对于车内人员的保护作用，或者在发生车祸之后降低车内人员所受的损失[2]。为了提高汽车被动安全性能就需要进行大量的碰撞试验，但是利用实车进行试验的话会使得研究成本增大，那么就可以利用计算机数值模拟方法，即在不利用实车进行实验的情况下来进行汽车被动安全实验，这样就可以显著的节省实验成本，当模拟实验做到一定程度之后就可以利用实车进行实验，用实际情况来检验汽车被动安全性能，由此可见计算机数值模拟方法对于汽车设计有非常重要的作用。

二、基于MATLAB/Simulink的仿真技术

MATLAB/Simulink仿真技术在汽车工程中的应用主要是预测汽车的性能、能量消耗以及车辆零部件的效率，这对于汽车工程有着非常重要的作用。该仿真技术可以完整的模拟汽车运行时的状态以及逻辑结构，这对于车辆控制器的开发与测试有着较大的作用。利用该仿真技术还可以根据实际情况搭建，便于调整，使得仿真结果输出结构更加直观[3]。仿真过程中信息的流动分为前向仿真和后向仿真两类，前向仿真的数据流方向与实际系统的能量流动方向相同，即以驾驶员的需求目标作为仿真的起点，这样便可以真实的反应系统的运行状态。后向仿真循环的数据流方向与实际系统的能量流动方向相反，能够反映系统的静态特性，后向仿真循环常用于设计阶段的能量控制策略。

三、硬件在环仿真分析

硬件在环仿真最初是应用在结构复杂系统的开发和测试上，即用数学模型来描述一部分的仿真系统，然后利用虚拟运行环境进行逼真的模拟，其最大的特点就是实时性。硬件在环仿真分析可以充分的发挥物理仿真以及数学仿真的优点，避免了物理仿真与数学仿真的缺点，而且硬件在环仿真分析能够在没有车的情况下对于整车或者车部件进行仿真，这样就可以对各个部件的组合进行较好的评价，使得汽车的结构更加合理[4]。硬件在环仿真分析不仅能够缩短汽车的开发周期，而且在车辆测试过程中可以不必使用实际的硬件，有效的降低了车辆的研发成本以及维护资金。虽然硬件在环仿真分析能够对实际情况进行逼真的模拟，但是并不会产生真实的危险。

四、虚拟现实技术

虚拟现实技术是一种新型的使用技术，虚拟现实技术是以计算机作为基础，并在特定的环境下进行的虚拟实验，虚拟现实技术可以让人在虚拟的环境中感受到现实。现今虚拟现实技术在很多行业中都有较多的运用，包括军事、游戏等，当然虚拟现实技术也运用到了汽车工程中，利用虚拟现实技术可以将汽车数字化，然后配合一定的环境，驾驶员进行仿真驾驶，驾驶员进行仿真驾驶的过程中就可以感觉到汽车的震动、噪音，这样驾驶员就可以对于汽车的性能做出一个直观的评价，而且不需要利用实车进行测试，这样不仅减少了研发资金而且降低了汽车研发过程中的风险[5]。虚拟现实技术在汽车工程中的应用使得汽车的开发速度显著加快，而且汽车的舒适性也得到了较大的提高。

五、高层体系结构技术

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关键词：虚拟现实；特征；VR技术构成；教育

一、引言

虚拟现实技术（VirtualReality，简称VR）是利用计算机技术、传感技术、网络技术等多种技术生成模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，能够使用户沉浸到该环境中；在这个空间中每个事物的活动规律与现实中完全一样，进入其中的人还可以对这个空间加以控制和影响，反过来这个虚拟空间的事物也会对进入其中的人产生影响。

二、VR技术的发展历史

1965年，Sutherland在《终极的显示》论文中第一次提出图形的交互显示（GraphicInteractiveDisplay）、力反馈设备（ForceFeedbackDevices）及声音指示的VR系统的三个基本思想。1966年，美国麻省理工学院的Lincoln实验室开始研制头盔式显示器(HMD)，在第一个头盔式显示器的完成后，研发者又在系统中加入力量及触觉的力反馈模拟装置，到1970年，第一个功能比较齐全的头盔式显示器系统出现了。80年代，美国的贾朗•拉尼尔（JaronLanier）在前人所取得的一系列成就的基础上，正式提出“虚拟现实（VirtualReality）”这一概念。同一时期，美国宇航局及美国国防部组织了一系列关于虚拟现实技术的研究，并取得了瞩目的成就。进入90年代，由于计算机的硬件技术水平不断提高，软件设计理论也在不断改进，二者相互匹配，这使得利用大数据集合下的音像信息制作实时动画变成了可能。进入二十一世纪，互联网推广普及、计算能力大幅提升、3D建模技术出现，这大幅提升虚拟现实体验，使得虚拟现实技术向商业化和平民化的方向发展。

三、VR技术的构成原理

虚拟现实是多种技术的综合，所包括的技术种类很多，这其中又有多个分支，对于不同类型的个体还要涉及与之相关的学科。对此在国外也未能严格细致地加以划分与确定，但公认的基础技术构成主要有人机接口技术、模拟仿真技术、真实存在技术3个方面。人机接口技术就是人与计算机相互影响与控制的技术，它是实现VR的关键。我们常用的鼠标、键盘、显示器其实就是一种人机接口设备。70年明的数据手套、80年代出现的内置立体显示装置的数据头盔和手写输入板、语音识别都是高一级的人机接口设备。参与者与虚拟世界的交互过程如下：参与者借助可穿戴设备（例如数字头盔、数据手套、数字衣）为计算机提供输入信号，这些可穿戴设备上配有传感器及空间三维跟踪系统，VR软件接收到这些输入信号后，通过虚拟环境数据库加以解释，并对其作必要的更新。参与者转换新视点后，当前的虚拟环境将发生变化，变化后的三维场景的图像及相关信息（如触觉、声音、力反馈等）将立即传送到对应的输出设备（数据手套、耳机、数字头盔等），使得参与者能够实时获得各种感官上的虚拟效果（如图1所示）。模拟仿真技术是影响VR效果好坏的重要因素。我们要模拟一个人的动作时，肯定会分析这个人做这个动作的特点，然后按这个特点去模仿。模拟仿真技术直接影响计算机在模拟方面的能力。在计算机模拟领域里，仿真数字模型是关键的技术，模型建得越好、越细致，将意味着对原体的模拟越真实。们真实存在技术也称之为沉浸技术，为了通俗一点，暂将其命名为真实存在。这是VR对人产生影响的关键之处。它包括声音、图像和对人体其它感官的刺激，因为这些是人类对所处环境的最真实的认识和感受。很明显，它包括了尖端的多媒体数据处理技术，这些数据处理的质量与快慢和计算机的水平是息息相关的，因此真实存在技术的发展是与计算机的发展紧密相连。

四、VR系统在教育领域中的应用

虚拟现实技术的应用极为广泛，目前在游戏、电影、直播等艺术娱乐领域占据主流，在教育与培训方面也有大量应用，其次是军事航天训练，商业VR购物，医学人体解剖等。现今，VR技术正在越来越多的应用于各行各业。教育，是人类社会前进与发展的重要动力，将现代信息技术融入现代教育中，是教育发展的趋势。因此，将新颖的VR技术引入现代教育后，要求开拓出与之相适应教学模式，对于学生更高效、更主动地掌握各类技能至关重要。针对于教育领域来说，虚拟现实技术能将三维空间的景物清楚的表示出来，能使学习者自然、直接地与虚拟环境中的各种对象进行交互，并通过多种形式参与到事件的变化发展过程中去，从而获得最大的操作和控制整个环境的自由度。这种呈现信息多维度的虚拟学习和培训环境，将为参与者以最有效、最直观的方式掌握一门新技能、新知识提供前所未有的新途径。因此，该项技术的发展在很多培训与教育领域，诸如虚拟实验室、专业领域的训练、立体观念、虚拟教学、仿真实验、虚拟数字化校园等应用中，具有明显的优势和特点。

（一）建立虚拟实验室

由于VR技术能够创建出与现实实验类似的虚拟实验环境，这解决实验过程中的情景化及自然交互性的要求，因此较早被欧美一些主要国家应用于建立虚拟实验室领域。1985年，美国国立医学图书馆就开始了人体解剖图像数字化研究。随后，德国的汉诺威大学建立了虚拟自动化实验室、意大利帕瓦多大学建立了远程虚拟教育实验室、新加坡国立大学开发了远程示波器实验和压力容器实验等。2016年英国外科医生沙菲•艾哈迈德借助虚拟现实技术向世界直播一台由自己操刀的癌症手术，这也是全球首次实现用虚拟现实身临其境般“围观”的手术。国内的清华大学、复旦大学、上海交通大学等高校利用VR技术开发创建了虚拟仪器库，在次基础上构建了一系列虚拟实验系统，并将其虚拟实验室用于教研，取得了很好的效果。通过虚拟实验室的建立首先能够避免在真实实验过程中由于操作失误所导致的各种危险。例如，虚拟的汽车驾驶教学，可免除学生操作失误而产生的意外事故。虚拟的飞机驾驶系统，不会造成飞机坠毁事故。其次利用VR技术，可以创建多种多样的技能训练场景，并且训练可以重复进行，直到操作熟练为止。此外虚拟实验室的建立大大减少教育经费的投入，缓解教育单位资金不足的困难，节约了各种实验原材料，减少资源的浪费。

（二）虚拟教学

现今，信息技术不断发展，也快速推动着教育方法的不断进步。对教育内容的表现手段，教学过程的交互形式也越来越丰富有趣。由于VR技术能将教学内容生动形象地表现出来，优化了整个教学过程，有效地营造一个跟随技术发展的教学环境，提高学生掌握知识、技能的效率，调动学生的学习积极性，提高教学质量、突破教学的重点、难点的作用。与此同时，VR技术较真实地再现了协作学习、情景化学习，还结合了游戏等益智手段，有效解决了许多以前无法解决的教育问题。例如，采用VR技术进行教育教学活动，可在实现人与机器的交流、通过网络进行人与人之间交流的同时，有效地激发学生的学习兴趣，还能够在某种程度上实现寓教于乐，进而为更高效地创建合作学习情景，促进真实交流构建良好渠道。

（三）虚拟数字化校园

随着网络教育的深入，人们对现有的校园网站提出了新的要求，已不仅仅局限于对校园环境的图片式浏览，采用VR技术创建网上虚拟可视化校园呼之欲出，实现教务、教学、校园生活的三维虚拟化空间。利用网络，以虚拟现实技术作为远程教育平台，建立一个完整的、真实的、互动的、情节化的虚拟校园体系，实现分布式虚拟校园系统，可为高校扩招后设置的分校区和远程教育教学点提供可移动的虚拟教学场所，对各个终端提供公开的、远程的虚拟教学，还可为众多的社会人员提供高等职业培训的机会，创造出更大的经济与社会效益。建设数字化虚拟校园，需要的多媒体数据超高速传输，采用分布式与并行技术对海量的数据进行存储与处理。通过这些技术的应用进一步提高了学校信息化建设的步伐。总之虚拟数字化校园能为教育技术专业化队伍提供一个高起点的科研环境，促进教育技术的建设更上一个新的层次，让我们感受到全方位的教育。

五、对未来的展望

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关键字：建筑工程；施工管理；数字化管理

中图分类号：TU198文献标识码： A

1、建筑工程施工数字化管理的涵义

建筑施工管理的数字化指的是：通过数据处理对建筑工程的内容进行量化,并对施工当中产生的各种数据进行有目的的搜集、处理,然后反馈到相关的部门。在把相关的数据进行科学的处理和分析之后,完成对建筑工程施工过程的管理和控制,最终实现建筑项目施工的预期目标,这样的管理形式称为数字化管理。数字化管理和建筑施工的信息化管理内容是完全不同的,信息化管理主要是对管理过程中产生的各种信息进行及时的处理分析和传输。使用计算机进行的工程管理,能够实现建筑工程的信息共享,在一定程度上提高了信息处理的速度和准确度。当我们把数字化的管理方式融合到管理者信息化的平台上,通过先进的数字处理机制和设备,就实现了提高管理水平和效率的极大提升,有助于建筑施工的质量保证。

2、建筑施工数字化管理的必要性

传统的管理模式中，信息的加工和整理由手工完成。信息产生、加工、检索和利用，都在以缓慢的速度在运动，影响作用的及时发挥。随着建设规模的扩大，信息量不断扩大建筑施工复杂程度越来越突出。限制了在竞争环境中的发展能力。实力雄厚的建筑施工单位率先应用先进的计算机技术来进行管理。信息化管理意味着在建筑施工项目内部的管理过程中使用计算机2 建筑工程施工中数字化管理的应用

2.1 建筑空间信息技术的应用

建筑空间信息技术主要是对施工场地的建筑物、地形、地貌等信息进行分析，将其用于建筑工程施工管理工作中，具有很大作用。就现阶段来看，建筑空间信息技术主要包括地理信息系统、遥感技术、全球定位系统，其中地理信息系统在建筑工程施工管理中的应用十分广泛，下面笔者分析建筑空间信息技术在建筑工程施工管理中的运用。

地理信息系统能够很好的用于工程项目选址分析、工程地址勘探、施工平面规划、工程项目风险评价等工作中，并且地理信息系统具有强大的查询功能，能够在很大程度上提高工作人员的工作效率。例如在本住宅小区项目中，地理信息系统提供了文字查询、图形查询、过程查询、事件查询等功能，通过地理信息系统的各项功能，工作人员获取了与空间坐标相关的各项实体信息，同时还获取了动态的过程信息，为施工管理工作带来了很大帮助，目前地理信息系统在水电工程、水利工程中的应用也十分广泛，普遍用于施工场地总布置、导截流施工管理工作中。

2.2 建筑设备数字化监管技术的应用

建筑设备监控系统是智能建筑系统中的重要组成部分，建筑设备监控系统主要是对建筑工程中的给排水、暖通空调、运输、照明等设备进行集中监管，建筑设备监控系统的通信基础是计算机局域网，其核心是计算机技术，建筑设备监控系统具有集中管理功能以及分散控制功能，与传统的设备管理模式相比较，建筑设备数字化监管技术的管理水平和管理效率都更加优异。例如在本住宅小区工程中，充分应用了建筑设备监控系统，建立了机电设备管理系统，方便了工作人员对机电设备进行监视、调度、控制、操作以及综合管理，不仅提高了工作效率，而且在一定程度上起到了节能作用。

2.3 数字化施工监控的应用

数字化施工监控能够实现全过程、不间断的实时监控，将该技术应用建筑工程施工管理工作中具有重要意义。在本住宅小区工程中采用了数字化施工监控技术，通过此项技术，方便于工作人员对混凝土输送、混凝土振捣、混凝土养护、钢筋安装和绑扎、模板安装等环节进行监管，同时通过数字化施工监控技术，还可以实时监视施工人员是否按要求佩戴安全带以及安全帽，监视工程建设过程中是否按要求设置安全网，监视外脚手架和落地竹脚手架的架设情况、吊篮暗转及使用情况、缆风绳固定及使用情况、吊盘进料口及楼层卸料平台的防护情况、塔吊及卷扬机安装操作情况，监视楼梯口、电梯口、预留洞口、坑井口防护、楼板、阳台、屋面等情况。综上所述，数字化施工监控技术的应用可以确保工程建设的质量及安全，此外在建筑工程的施工过程中，还可以运用数字化施工监控技术来加强施工重点的监控，强化工地临时用房的防盗、防火等工作。

2.4 建筑系统仿真计算的应用

系统仿真技术主要是通过系统工程方法、相似性原理、信息技术等为基础，以计算机等设备为工具，通过系统模型实时动态分析，早在20世纪70年代，一些国家就已经将循环网络仿真软件应用于土石方开挖、隧洞施工、管道施工、桥梁施工等领域中，目前建筑系统仿真计算技术在我国建筑工程施工管理中的应用也越来越广泛，本住宅小区工程中就应用了建筑系统仿真计算技术，取得了良好效果。

2.5 虚拟现实技术的应用

虚拟现实技术在航天、军事等领域已经应用成功，随着社会的进步，虚拟现实技术逐渐应用到了建筑工程领域，例如在本住宅小区工程中，工作人员通过虚拟现实技术的可视化特性，检验施工组织设计方案的可行性，比较不同施工方案，为了施工管理工作提供了很大帮助，确保了施工方案的可靠性。

数字化技术的应用能够提高建筑工程施工管理工作的质量和效率，但是笔者认为，在实际应用过程中我们还应该注意一些事项，例如当工程项目位于偏远的山区地带时，我们应该注意监控设备的安装位置，确保信号良好，同时要保证电源持续供给，一旦供电中断，很多数字化设备将无法工作，并且工作人员要定时对监控设备进行检查以及维修，保证监控设备的使用性能。再比如，在应用建筑空间信息技术时，要确保输入数据的准确性，进而保证分析结果的可靠性，在应用建筑系统仿真技术时，要注意实际建筑与仿真建筑的差异，在应用建筑虚拟现实技术时，要确保虚拟现实软件为正版，确保数据的准确性。 ，具有深刻的内涵。使建筑施工活动更加科学化，以提高施工管理的自动化水平。

结束语

总的来说，数字化管理必须在施工管理过程中进行实践。数字化管理在逐渐渗入到施工过程中，这对未来施工工程在信息化管理上产生了一定的影响。数字管理体系的出现和使用，是以标准化的管理为准则的，不但有利于量化管理理念的施展，同时也让信息化的管理取得了进一步的成长。

参考文献：

[1]唐亮. 数字化项目管理──论计算机及网络技术在施工企业项目管理中的应用 [J]. 哈尔滨铁道科技，2011，（ 02） .

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关键词：三维建模；三维动画；仿真技术

中图分类号：J218.7 文献标识码：A

文章编号：1005-5312（2012）17-0043-01

一、关于三维建模

（一）三维模型

所谓的三维模型就是一个物体用三维的多边形表示出来，然后用计算机或者其他的设备用视频的形式进行显示。现实的物体可以使在现实世界里存在的实际物体，也可以是设计者虚构出的，总之就是不管是有的没得，只要是能想出来的都能用三维模型表示出来。

（二）三维建模的应用范围

三维建模在现在这个科技发展迅猛的时代已经被运用在各个领域，其中在视频游戏中，三维建模是作为计算机和视频游戏中的资源被运用，而在医疗行业中，三维建模被使用于器官的制作模型等，在电影电视行业中，他们被用于特技手段和活动的人物制作，在建筑业中，三维建模用来展示所要表达的建筑物和地貌风景等。

（三）三维建模的方法

1、软件建模

现在市场上有很多比较先进的建模软件，比如3DMAX、Maya、AutoCAD等等，这些软件的共性是用一些较基本的几何体，如长方体、正方体、立方体和球体等，构建一系列的平移、旋转、拉伸和一些较复杂的几何场景来实现的。能够用团建来进行三维建模的主要是屋里建模、几何建模和行为建模等等，而其中尤几何建模的创建和描述是三维建模之间的重点。

2、仪器设备测量建模

三维建模中重要的工具就是三维扫描仪，又被叫做三维数字化仪。这种仪器能够将现实世界中的彩色努力提的信息快速的转换成计算机能够识别和处理的数字信号，并且能够为三维建模实现数字化提供了有效的方法。

3、图像或者视频建模

在现在的计算机图形学的研究领域，用图像或者是视频来进行三维建模是很多学者比较感兴趣的，这种方法同那些比较传统的建模方法相比，具有很多特别的优势，比如，用图像或者视频创建的模型会比别的方法更加真实和自然，并且，运用这种方法创建模型会变得更方便，速度也会大大提升。质量和速度的提高，是图像或视频建模最大的特色。

二、关于三维动画的仿真技术

（一）动画

借用人的视觉暂留原理，一系列的静态图像播出之后，会在人的视网膜上留下动态的效果，而利用计算机设计的动画效果，就是用计算机中比较高效的图像处理的功能，用一连串的关键帧来对物体的关键时刻进行描述，准确的几率物体关键时刻的位置结构和其他的参数，并且自动的形成中间的图像，然后创建出一幅流畅的画面。

（二）三维动画的的仿真应用

三维动画的仿真技术能够将真实的物体模拟成一个虚拟的动画，但是这个动画会产生一定的价值。三维动画的真实和精确，可操作性，三维动画在教育、军事、建筑和医学、娱乐等领域都有很大的发展性。

在影视制作方面，三维动画能够制作出比较有创意的特效和3D动画，还能够制作出精良的后期效果和特效动画，应用这项技术，吸引了越来越多人的眼球，得到很多客户的青睐，剧中的爆炸，烟雾，下雨和光效还有撞车，变形和很绚丽的片头片尾等等的出现，都得益于三维动画的仿真效果，其真实性让人们极大的体验到了科技社会所带给人们的视觉盛宴。

在工程建筑中，桥建设时，预先设计场景；建造跨江大桥，要考虑到桥附近的山水；建造立交桥，要考虑到城中居民区。这些效果都可用三维动画的仿真技术制成。

三、总结

随着科学技术的进步和人们工作的电脑化，三维建模和三维动画设计会随着动画技术的进步有着飞一般的技术提高，而且在我国的科技领域，三维建模和三维动画的仿真设计会有这广阔的发展前景。现在社会中计算机技术发展迅猛，多媒体技术的出现使各行各业有的新的生机，在这个信息技术称霸的时代，电脑的技术运用对于我们生活和工作的影响是很大的，这也促使着我们在工作的过程中要尝试着新的思路和方法，保证在工作中用最快最好的方法，最短的时间内高效率的完成工作内容，降低成本。不管是三维建模还是三维动画的仿真技术，都用比较准确和真实的效果来表达设计者的思想，会对工程的施工方案的选择还有施工方案的优化设计有很大的帮助，保证施工能够达到最优。

参考文献：