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【關鍵詞】仿真技術 電子裝備 教學

【中圖分類號】G712 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2013）32-0177-01

實踐作為電子課程的關鍵環節，對于增強學生的學習興趣，提高學生的動手能力具有重要意義，還有利于學生在實踐中自主發現問題、解決問題。然而隨著學校的擴招，學生數量的增多，使學校有限的試驗場地和實驗設備越來越難以滿足學生實踐活動的需要，一些較復雜和設計性較強的實驗，多數學校不能提供相應的設備，對電子設備課程教學非常不利。隨著科學技術的日益普及和應用，電子仿真技術的出現較好地解決了這一問題。

一 仿真技術及在電子裝備課程教學中應用的必要性

仿真技術，即在三維建模技術的基礎上，建立一個和實際物體與實際環境都完全相同或接近的虛擬三維場景，這種技術的優勢還在于能響應用戶的輸入，依照用戶的相關動作及時給出相對應的反應。仿真技術的仿真對象主要是現實物體的物理特征，現階段產品設計和展示、商業廣告以及游戲設計中都得到了廣泛引用。

在電子裝備教學中，很多時候都需要對裝備的外觀、結構、組成以及連接方法、機上安裝位置等方面做出直觀的展示。近年來，隨著電工電子技術的不斷發展，電子裝備也處在不斷的更新換代中，學校經費、場地和電子裝備使用壽命方面都面臨著巨大的挑戰，而學生人數的日益增多無疑加劇了這一問題的嚴重性。而仿真技術具有的獨特優勢則能有效解決上述問題。

二 應用方法和應用步驟

第一，建立仿真模型。在電子裝備教學中，我們建立的仿真模型應涵蓋電子裝備的外觀、機構等重要物理屬性，也應涵蓋對其內在工作機理包括行為等的相關數學模型。建立三維物理模型時，應嚴格依照裝備本身的物理狀態進行，在對其面數進行最大限度地減小的基礎上提高逼真度。在建立相關的系統數學模型時，應根據系統的復雜程度實施必要的取舍以及優化，應在夠用的原則上，最大限度地縮減運算量。當然，系統運行時的參數調整也應作為建立數學模型的一個重要方面加以重視。

第二，創建仿真設備的虛擬場景并驅動。通常來說，在虛擬場景的驅動上如果只是裝備的外觀和機構展示，則可通過EON來實施相關工作的編輯和驅動；實施裝備的虛擬操作仿真時，則應當通過GLStudio首先對操作面板以及虛擬儀表等實施編輯和制作，完成之后，再通過Vega Prime軟件進行驅動，以完成更復雜的交互操作。

第三，系統集成。把上述已完成的模型和場景根據教學軟件應具備的形式進行整合，最終成為一個較為標準化的教學軟件就是所謂的系統集成。現階段，市面上已經退出的虛擬現實驅動軟件有EON、GLStudio等，這些軟件平臺都是采用ActiveX控件來實現的，在編寫程序時只需關注軟件功能的安排以及程序間的兼容性。

三 教學實施內容和目標

第一，幫助學生夯實理論功底。教師在進行電路系統設計教學時，可以引入仿真技術，利用其具有的結果精確、圖像清晰等優勢，強化學生對于電路調試、修改以及優化能力的培養，尤其是對于電路的功率、抗干擾、隔離、處理速度和精度等方面內容，使學生能掌握智能電子系統的電路和器件選擇等理論知識，以逐步提高現代電子設計技術的知識和電子系統的設計水平。為了充分挖掘仿真軟件的潛力，還可以通過仿真電路進行驗證，對于電路中的放大倍數、穩定性、頻帶寬度等多種參數進行分析。在使用仿真技術時也應結合傳統教學手段，讓學生通過查閱書籍等手段，促進理論和實踐相結合、相互補充的能力。

第二，鍛煉學生電路調試的綜合能力。教師可通過仿真軟件自帶的設障功能，對于電路元件等設置任意的人為故障，促進學生快速尋找故障以及調試電路能力的培養。在這一過程中，教師應積極引導學生結合學過的理論知識對故障點進行發現和排除，切實訓練學生調試電路、排除故障的能力，部分較為優秀的學生還可以進一步激發其創新能力。

第三，樹立學生優化設計的概念。仿真技術中提供了優化設計的子系統、關鍵字電路包括組建等功能，能幫助學生對于軟件中的所有組成部分處于多種參數變化情況下的狀態進行觀察和分析，可以實現對多種參數的任意組合，尤其能較為直觀地選擇出最佳的設計參數，進而能幫助學生樹立起優化設計這一概念，從而在以后的設計中盡量考慮產品參數和性能的優化。

第四，提高學生的產品合格率和產品成本意識。傳統教學方法下難以幫助學生樹立產品合格率和產品成本意識，而在實際的電子裝備仿真設計時，學生能較直觀地感受到處理精度、可靠性、成本、生產合格率等具體要求，從而不斷改進設計，最終生產出合格率高、成本低廉的產品。

四 結束語

將仿真軟件應用到電子裝備課程教學中，能夠提高學生的學習興趣，拓寬學生的思維空間，為學生順利掌握高層次電子裝備知識提供了有利條件，對培養適應信息時代趨勢的高素質人才具有重要意義。

參考文獻

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關鍵詞：三維實體造型 虛擬仿真 液壓與氣動 教學資源制作

液壓與氣動課程是機械設計制造及其自動化專業重要的技術基礎課。該課程重要性是由其在工業、農業、林業、礦業、國防、軍事等各個領域應用的廣泛性和優越性所決定的。該課程理論和實踐聯系緊密，具有概念抽象、公式推導煩瑣、結構和原理復雜等特點，所涉及的專業知識面廣、教學內容多，在課時有限、實驗室資源缺乏的情況下，完成教學大綱所規定的任務，并在課程教學中達到培養學生自主創新和綜合思維能力的要求，具有很大的難度。在教學實踐中，它是一門教師難教、學生難學的課程，我們雖然在課程體系及教學內容方面進行了一些有益的嘗試和改革，取得了一些成績，但仍存在一些不足，比如：實驗設備配置滯后于課程內容的更新，有些重要的教學內容沒有相應的實驗設備支撐；現有多媒體課件中多是平面結構圖，缺乏課程教學的直觀性，阻礙了學生學習的積極性和創新性；實物教學操作的局限性，浪費了教師大量的教學時間，限制了教學信息量的擴充。為了解決課程教學中遇到的這些問題，不能完全參照其他高校的做法[1-3]，應根據自己的實際教學要求和條件，積極探索有效的措施，因此，我們提出將三維實體造型技術和虛擬仿真技術應用到液壓與氣動課程教學中，以齒輪液壓泵為例闡述教學資源的制作過程。這對機械類其他專業技術基礎課和專業技術課的教學實踐也有借鑒作用。

1 三維實體造型與虛擬仿真軟件的選擇

三維實體造型技術和虛擬仿真技術的應用離不開相應的軟件，目前在市場上流行的三維軟件中，SolidWorks是世界銷量最多，占有率居于首位，最為顧客所滿意的，是市場快速增長的領軍者，重要的是，該軟件在三維造型等方面，相對其他軟件是非常容易掌握的，并且與其無縫連接功能強大的三維虛擬仿真軟件COSMOSMotion以菜單的形式添加其中，使用起來非常方便。SolidWorks的建模核心采用Parasolid形式，與著名的機械系統動力學仿真軟件ADAMS相同，COSMOSMotion仿真算法得到ADAMS的支持[4]。因此，從操作方便性和資源可升級的角度，選用三維造型軟件SolidWorks和虛擬仿真軟件COSMOSMotion來進行教學資源的制作。首先用SolidWorks進行零件三維實體造型、裝配，然后轉換到COSMOSMotion環境中，裝配約束會自動轉化為仿真模型的約束，添加必要的運動、驅動力、工作負載阻力以及COSMOSMotion特有的其他約束，建立仿真模型，就可以模擬液壓和氣壓元件的運行狀況，進行運動和動力分析。仿真結果可以用動畫、圖形、數據等多種形式輸出，為教學質量的提升提供了一種切實有效的手段和途徑。

2 SolidWorks三維實體造型

2.1 零件造型

齒輪液壓泵的零件較多，以從動軸和齒輪的零件實體建模為例說明。

運行SolidWorks，選擇文件新建零件命令，建立一個新零件文件，以“從動軸”命名后保存。在特征管理器中選擇材質編輯材料命令，選用“普通碳鋼”。選擇前視基準面，再選擇插入草圖繪制，工具欄中出現草圖繪制命令，繪制從動軸外輪廓草圖，并標注草圖尺寸。選擇插入凸臺/基體旋轉命令，旋轉草圖。選擇上視基準面，再選擇插入草圖繪制，繪制鍵槽輪廓，標注尺寸。選擇插入凸臺/基體切除命令，作等距給定深度切除。選擇插入特征倒角命令，進行倒角。最后得到從動軸零件實體（如圖1所示）。

圖1 從動軸造型

SolidWorks沒有提供齒輪漸開線輪廓的直接繪制工具，可利用SolidWorks內嵌的VBA語言進行二次開發。在SolidWorks新建的零件文件環境中，選擇工具宏新建，創建VBA程序，并打開VBA編輯界面，進行漸開線齒廓程序代碼編寫，運行代碼，可得漸開線齒廓草圖。齒輪其他部分的實體建模操作過程與從動軸類似。得到的齒輪三維實體造型如圖2所示。

圖2 齒輪造型

2.2 裝配

為了方便總體裝配和模擬仿真，先完成5個子裝配體。

（1）中殼子裝配體，由中殼和兩個相同的密封圈組成，中殼零件已在零件造型中創建完成，密封圈與中殼配合在一起更能方便地確定尺寸，所以在裝配圖里進行。新建一個裝配體文件，保存后選擇插入零部件現有零件/裝配體命令，添加中殼零件。選擇插入零部件新零件命令，以文件名“中殼密封圈”保存該零件文件，在裝配圖中繪制密封圈零件圖，同時完成配合裝配（如圖3所示）。

圖3 中殼子裝配體 圖4 后端蓋子裝配體

（2）后端蓋子裝配體，新建裝配體文件，插入后端蓋、滾針軸承、連接螺栓、定位銷，進行各種配合操作（如圖4所示）。

（3）前端蓋子裝配體，新建裝配體文件，插入前端蓋、滾針軸承、骨架密封圈、骨架密封支撐環，O型密封圈，完成各種配合操作（如圖5所示）。

（4）主動軸子裝配體，包括主動軸、平鍵、彈簧擋圈、齒輪（如圖6所示）。

（5）從動軸子裝配體，除了從動軸與主動軸尺寸和結構不同外，其余零件與主動軸子裝配體中的相應零件相同（如圖7所示）。

新建一個裝配體文件，插入各子裝配體，進行各種配合，得到總裝配體（如圖8所示）。

3 COSMOSMotion仿真

在特征管理器里選擇運動分析命令，總裝配體自動轉換到運動仿真環境中，設置主從動軸子裝配體為運動零部件，在主動軸上添加360度/秒的運動驅動，主從動齒輪間添加3D碰撞、阻尼、摩擦等，設置仿真參數，進行仿真（如圖9所示）。圖9中右下曲線圖為從動軸角速度，不為定值，在360度/秒附近上下波動，這是由齒面碰撞引起，符合實際情況，減小齒面嚙合間隙，速度波動會降低。右上曲線圖為主動軸產生360度/秒運動速度時需要的驅動力矩。曲線圖和實體動作圖一一對應，易于理解和掌握基本原理，探索本質規律。仿真結果還可以動畫、數據等其他形式輸出，便于演示和進一步處理。

4 結束語

從齒輪液壓泵教學資源的制作，可以看出，SolidWorks三維造型和COSMOSMotion運動仿真軟件的操作簡單、容易掌握，尤其從SolidWorks三維實體模型到COSMOSMotion運動仿真模型的自動轉換，極大地方便了課程教學資源制作的實際應用，是一種提升教學質量的輔助手段。無論是對學生的課程學習，還是課外科技活動、自主創新能力培養、畢業設計等，都有很大的幫助。

參考文獻

[1] 楊雪榮.“液壓傳動”課程教學探討[J].廣東工業大學學報：社會科學版，2008，8（7）：134-135.

[2] 鄧曉剛，李良.液壓與氣動技術教學思考與探索[J].黑龍江教育：高教研究與評估，2011（10）：27-28.

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【關鍵詞】虛擬現實技術 建筑裝飾 微課教學

【Abstract】With the development of virtual reality technology， virtual reality technology is increasingly integrated into the teaching， the virtual reality technology in architectural design of micro teaching with traditional production methods elusive advantage； modern interior design education and curriculum integration of theory and the practice is a great supplement.

【Keyword】Virtual reality technology；Building Decoration；Micro Teaching

近年來微課形式的出現吸引了不少教育研究者和一線教師。微課作為傳統教育的輔工具，為師生提供了一種全新教學模式。在裝飾設計教學中微課的運用豐富了教學手段，有助于提高裝飾設計教學質量，但是傳統的微課拍攝方式存在不少問題，比如：拍攝出來的微課視頻清晰度不高，視頻的畫面單一不生動、錄制的過程讓老師感到拘束等問題。由于各種現實條件限制，導致裝飾設計微課質量不高。但是近年來虛擬現實技術迅猛發展，在很多領域得到運用，虛擬現實技術也以極快的速度融入教育教學中，同時也在建筑裝飾設計教育教學中得到了一定的運用，虛擬現實技術能將三維空間的環境清晰的再現出來，能使學習者直接與虛擬裝飾環境中的各種對象進行交互作用，從而使虛擬現實技術在裝飾設計微課中的運用成為一種選擇，在微課中結合虛擬現實技術并通過多種形式參與到教學的過程中去，從而能夠較好的把控整個教學過程。

首先，虛擬現實技術和裝飾設計微課具有互補性。虛擬現實技術和裝飾設計微課可以相互滲透、相互融合，可以提高裝飾設計微課的質量。裝飾設計微課以視頻為主要載體，核心組成內容是課堂教學視頻，課堂教學視頻包含教師講授視頻、演示視頻，裝飾設計中很多課程內容環節需要對建筑空間重構演示，這些重構演示效果是課堂講授永遠無法達到的，而采用裝飾空間施工現場拍攝視頻往往周期比較長，有些工地施工工期長達幾年，花費大量時間而且拍攝效果也不近人意；虛擬現實技術利用計算機建立虛擬的建筑裝飾結構模型并生成逼真的三維空間，結構構件可以進行拆分，利用動畫漫游可以清晰再現裝飾空間，所以利用虛擬現實技術進行建筑空間重構可以較好的解決講授課程中難以說明的知識點。

其次，虛擬現實技術和裝飾設計微課情景化的互通。裝飾設計微課資源組成的“情景化”與虛擬現實技術強調的“臨場感”具有相似性，虛擬現實技術的“臨場感”在裝飾設計微課中的運用更具有“情景化”的感受。裝飾設計微課營造真實的、具體的、典型案例化的教與學情景中，虛擬現實技術用計算機建立虛擬的建筑裝飾模型并生成逼真的三維視、聽空間，通過虛擬現實設備，對虛擬建筑裝飾世界進行互動。使用者進行位置變換和移動時，電腦能夠及時進行復雜的運算，將精確的三維影像反饋，制作成漫游視頻，使之產生身臨其境的感受。學生在這種仿真的、比較具體的、典型案例化的教學情景中可易于實現“隱性知識”、“默會知識”等高階思維能力的學習，進一步提高學生學業水平。

第三，虛擬現實技術和裝飾設計微課共通性。虛擬現實技術與裝飾設計微課在使用時間上有共通性。裝飾設計微課教學時間不長，一般5-10分鐘左右；虛擬現實在建筑裝飾設計教學中的應用不僅僅是一個設計工具，而且還是一個演示媒體，它用計算機建立虛擬的建筑裝飾模型并生成逼真的三維視、聽等效果，微課制作者可以完全按照自己的構思去構建裝飾“虛擬”的空間，并可以任意變換主體在房間中的位置，進行漫游技術處理，生成漫游動畫，其效果逼真，具有較強的臨場感，而且制作5-10分鐘相對來說比較經濟，費時不多而且簡便實用。

第四，虛擬現實技術和裝飾設計微課經典示范案例性。“微課”選取的教學內容一般要求主題突出，追求真實、具體、典型案例化的教與學情景。虛擬現實技術在裝飾設計工程技術中的運用，往往可以用來構建經典示范案例；在裝飾設計微課教學中，往往有大量的裝飾施工案例，這種案例如果使用拍攝視頻的形式來制作，具有很長的周期，有些項目施工周期達到四、五年，甚至更久，而且裝飾施工項目中的結構構造不容易通過拍攝體現；而虛擬現實技術在裝飾工程中的運用可以打破空間、時間的限制，利用虛擬現實技術，可以徹底打破時間與空間的限制。大到建筑群，小到裝飾面板、螺絲釘，都可以進入其內部進行結構構建和觀察。一些需要長時間的裝飾施工過程，通過虛擬現實技術，可以在很短的時間內呈現出來。例如，裝飾裝修一個大型酒店，其施工過程往往需要幾年，而虛擬現實技術在短時間內就可以實現。所以在裝飾設計微課中通過虛擬現實技術具有較大的優勢。

總之基于裝飾設計微課的特征，綜合運用虛擬現實技術，可以構成了一個主題鮮明、形象逼真、具有臨場感、結構緊湊的裝飾設計微課“主題單元資源包”，營造了一個真實的“微教學資源環境”。教師和學生在這種具體的、典型案例化的教與學情景中可易于實現裝飾工程“隱性知識”、“默會知識”等高階思維設計能力的學習并實現裝飾技能、風格的模仿和提升，從而迅速提升教師的課堂教學水平、促進教師的專業成長，提高學生學業水平。

參考文獻：

[1]崔善君 談敦銘 趙罡 虛擬現實航天仿真技術研究《圖學學報》2012年01期

[2]胡鐵生 微課―區域教育信息資源發展的新趨勢《電化教育研究》（2011年10期）

[3]許秀文 郝勇 周矛欣 淺談虛擬現實技術在教學中的應用[J] 中國教育信息化2011年06期

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關鍵詞：關鍵詞：計算機技術 虛擬現實 計算機仿真技術

一、計算機仿真發展歷史

仿真模擬方法可以追溯到1773年，法國科學家用仿真模擬的方法做物理實驗，然而，第一個用這種方法做隨機試驗的人也許是美國統計學家E.L De forest，那是在1876年。比較早而且著名的蒙特卡羅方法使用者是W.S.Gosseet。他在1908年以”Student”為筆名時，使用了蒙特卡羅方法來證明他的t分步法；盡管蒙特卡羅法起源于1876年，但是直到約75年后，它才命名為蒙特卡羅法。其原因是直到數字計算機出現以前，這種方法在許多重要問題上不能運用。從1946年到1952年數字計算機在一些科研機構得到發展。

與今天的計算機相比，早期的計算機預算速度慢且不能存儲任何東西。現在可并行計算機已成主流。自計算機誕生以來，性能的提高，幾乎是每四五年提高100倍，每十年提高1萬倍的速度持續發展著。

二、仿真的定義和分類

1.仿真定義

計算機仿真技術是以數學理論、相似原理、信息技術、系統技術及其應用領域有關的專業技術為基礎，以計算機和各種物理效應設備為工具，利用系統模型對實際的或設想的系統進行試驗研究的一門綜合性技術。

仿真是在數字計算機上進行實驗的數字化技術，它包括數字與邏輯模型的某些模式，這些模型描述某一事件和經濟系統，在若干周期內的特征。

系統仿真是建立在控制理論、相似理論、信息處理技術和計算技術等理論基礎之上的，以計算機和其它專用物理效應設備為工具，利用系統模型對真實或假想的系統進行試驗，并借助于專家經驗知識、統計數據和信息資料對實驗結果進行分析研究，進而作出決策的一門綜合性的和試驗性的學科。

三、需求牽引 技術推動

相互推動

計算機技術作為一個獨立的研究領域已有多年的歷史，計算機仿真技術隨著計算機科學技術的飛速發展，除了本身日趨成熟，并且或得了廣泛運用外，目前正面臨挑戰。

“需求牽引、技術推動“是促使計算機仿真技術在近年內去得飛速發展的重要。計算機仿真的形成是當代科學技術飛速發展的結果。

計算機仿真技術首先可以以高效地處理科學數據和解釋科學數據。其次，計算機仿真技術豐富了信息交流手段。

計算機仿真技術的形成推動工業發展、提高工業競爭能力的需要。

四、仿真軟件

仿真軟件的應用和定義

仿真建模軟件系統，是為科研人員進行仿真實驗提供支持的系統。如果在計算機上進行仿真實驗必做一場軍事演習，那么科研人員就是這場軍事演習的指揮官，仿真建模系統則為這場演習提供場地和手段。他能為指揮官加工信息、預計結果和進行輔助決策。其用途非常廣泛，經濟價值極高。仿真軟件是一項面向仿真用途的專用軟件，他的特點是面向用戶、面向問題。仿真軟件一般是由模型和描述語言、翻譯程序、使用程序、算法庫、函數庫、模型庫、運行控制程序等組成。應具有建模、運行控制、結果處理以及相關的數據庫等組成。

五、計算機仿真的基本理論

計算機仿真是由系統工程、現代數學方法和計算機技術相結合的新型學科。

計算機仿真是一種科學方法，科學研究通常有三種途徑：理論推導、科學實驗和仿真模擬。

計算機與數學學科的相互作用促進了進算計技術的發展。在本質上數學是計算機的靈魂。

在計算機仿真技術中引入人工智能技術，能夠優化系統，做到有優化機制自動修改系統參數，并啟動仿真模塊，最終獲得最優解，但在離散事件系統仿真重這種機制還處于研究階段。

新技術的研究開發、利用，大大提高計算機的仿真軟件的功能與性能，解決計算機仿真系統開發的軟件瓶頸問題。隨著以智能化、集成化、自動化、并行化、開放化以及自然化、為標志的計算機仿真軟件新技術的深入研究、開發、利用，不僅是仿真軟件的功能與性能迅速提高，而且有可能從根本上解決仿真軟件生產率低下的問題。結合軟件工程實踐，探討軟件理論，有可能從理論弄清楚軟件開發的復雜度，進而采取有效的測試進行控制，從理論與實踐兩方面解決計算機仿真系統開發的軟件瓶頸問題。

六、計算機仿真技術的支撐技術

計算機仿真技術的支撐技術主要有分布式計算機仿真技術、協同式計算機仿真技術、沉浸式計算機仿真技術、基于網絡的環境計算機仿真技術。

計算機仿真技術分布式，既是由于數據分布的需要，也是應用分布式計算環境進行并行計算，以達到實時顯示目的的重要手段，分布式計算平臺有互聯網的異構機組成，包括高性能的SMP和DSM多處理器、工作站/PC機機群系統。

來自不同地區、不同學科的學者過去式通過出差或開會等方式進行交流的，現在，隨著高速網絡投入使用，采用多媒體技術支持下是、的CSCW技術可以達到快捷、高效協同工作的目的。

計算機仿真技術采用傳統上為虛擬環境所裝用的投影式顯示設備，標志著這兩個研究方向融合的發展趨勢。由于沉浸式顯示設備能使用戶獲得臨場感，更有利于用戶獲得對數據的直觀感受，有助于結果的分析。

七、仿真系統的作用和意義

隨著軍事和科學技術的迅猛發展，仿真已成各種復雜系統研制工作的一種比不可少的手段。尤其是在航空航天領域，仿真即使已是飛行器和衛星運載工具研制必不可少的手段。在研制、堅定、和定形全過程必須全面的應用先進的仿真技術。否則，任何新型的、先進的飛行器和運載工具的研制都將是不可能的。

計算機仿真技術在軍事的應用是很廣泛的，如運用交戰模型進行的計算機仿真，新型武器裝備發展過程中的仿真、部隊作戰訓練方面的仿真、高層論證和規劃計劃中的仿真、軍事作戰理論和學術研究中的仿真、作戰指揮和戰爭計劃中的仿真，以及戰后后勤保障的仿真等。

參考文獻

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英文名稱：Journal of System Simulation

主管單位：航天科工集團總公司

主辦單位：中國系統仿真學會

出版周期：月刊

出版地址：北京市

語

種：中文

開

本：大16開

國際刊號：1004-731X

國內刊號：11-3092/V

郵發代號：82-9

發行范圍：國內外統一發行

創刊時間：1989

期刊收錄：

SA 科學文摘(英)(2009)

CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)

中國科學引文數據庫(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

期刊榮譽：

Caj-cd規范獲獎期刊

聯系方式

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    [關鍵詞] 復雜金融產品 設計方法 仿真技術

    一、復雜非實體產品的定義

    根據現代營銷學之父——菲利普·科特勒(philip kotler)的觀點,產品是市場上任何可以讓人注意、獲取、使用、或能夠滿足某種消費需求和欲望的東西。它既包括具有物質形態的產品實體,又包括非物質形態的利益。現代市場營銷理論認為,產品可分成有形產品(實體產品)和無形產品(非實體產品)兩類。

    現代產品具有客戶需求復雜、產品組成復雜、產品技術復雜、制造過程復雜、項目管理復雜的特性,可稱為復雜產品。

    現代金融服務業如保險、證券和銀行等相關企業提供的產品一般也具有組成復雜、功能復雜和行為復雜的特性,但以服務契約形式而非實體形式,可以定義為復雜非實體產品。

    產品設計的最終目標是面對客戶的選擇性市場需求,將基于市場細分的需求概念轉化為高質量或低風險的產品,最大限度地滿足客戶持續變化的需求。復雜實體產品的設計要求產品是在滿足功能需求的基礎上,要求以最快的上市時間、最好的質量、最低的成本、最好的服務、產品創新和最佳的環境保護。

    金融服務產品是非實體產品,其最重要的問題是產品的風險性。與實體產品的質量類似,控制產品的風險也就控制了產品的質量。復雜金融產品的特性主要表現在其風險的復雜性,所以其設計和仿真方法也就具有復雜性。

    二、金融產品設計涉及的技術和設計過程

    1.金融產品設計涉及的技術。在實體產品的設計中,提出了生命周期的概念,其目的是研究產品的市場戰略和設計,涉及的內容涵蓋市場分析和設計開發。包含從產品的需求分析、概要設計、詳細設計、制造、銷售、售后服務、直到產品報廢回收的全過程。軟件產品也不例外,軟件生存周期涉及的內容也包括從問題定義、可行性研究、需求分析、軟件設計(概要設計和詳細設計)、編碼、調試和維護。

    與復雜實體產品類似,復雜非實體產品的生命周期涵蓋產品的需求分析、概要設計、詳細設計、售前服務、銷售、售后服務和產品終止等階段和相應指標。其管理技術也是為滿足產品上述指標發展起來的。

    2.設計過程。金融業是百業之首,金融領域的產品涉及到銀行、證券和保險等方面。需求分析是復雜金融產品設計的第一步。

    (1)需求分析階段。需求分析階段要解決的問題,是讓用戶和金融機構共同明確將要開發的是一個什么樣的系統,其過程包括:

    ①詳細聽取客戶的反映,確定產品需求,是需求獲取的第一步;

    ②市場研究,包括市場規模調研,確定市場需求并聽取分銷渠道的反映;

    ③相關產品跟蹤調查,確定產品的競爭力因素,是需求提煉的過程。

    (2)概要設計階段。需求分析階段以后,進行產品的概要設計。這一階段有兩項關鍵活動,即預測產品的風險和全面可行性分析。

    風險來自兩個方面。首先是金融產品和服務本身所包含的風險,其次為控制和轉移風險的方法。前者是從金融產品(服務)的風險需要出發,從產品交易雙方進行分析。后者是分析如何控制、轉移風險。

    (3)詳細設計階段。詳細設計是制定完整詳細項目計劃、細化產品原型、定義產品詳細特征、產品對系統和管理的影響以及培訓方案。

    詳細設計的主要內容是產品定價。產品定價是概要設計的繼續,包括定價原則;定價前提的假設條件和經營管理成本對產品成本的定價三個方面。

    (4)銷售和售后服務階段。這一階段的主要工作是業務的風險評估和控制。相當于軟件生命周期中的維護階段,其目的是使金融產品在整個生存周期內保證滿足用戶的需求和延長產品使用壽命。

    這一階段中的業務監管過程是基于事后的經驗。將既成事件作為歷史或經驗數據,建立監管模型,或對原有的模型做出調整,從而達到監管的目的。

    3.復雜金融產品設計的仿真技術。目前,仿真科學與技術在經歷了上個世紀后50年的飛速發展后,已成功地應用于航空航天、信息、生物、材料、能源、先進制造等高新技術和工業、農業、商業、教育、軍事、交通、經濟、社會、醫學、生命、娛樂、生活服務等眾多領域。由于計算機技術的高速發展,科學計算和計算機仿真已經成為科學研究中除理論研究和科學實驗以外的第三種方法。現在,建模與仿真技術和高性能計算技術相結合,正成為繼理論研究和實驗研究之后的第三種認識和改造客觀世界的重要方法。仿真技術毫無例外地可用于復雜金融產品設計中。

    (1)建模:仿真的意義在于模型的有效性,因此用仿真的方法來研究復雜系統,首要問題是對研究的目標對象建立合理的仿真模型,即建模,它是仿真中最基本的工作,數學模型的建立必須有數學知識的支持。將研究對象符號化、公式化,形成理想化的數學方程式或具體的計算公式,然后在數學語言的規范內進行邏輯推導、運算、演算和量的分析,形成數學模型,從而對研究對象形成數學解釋和預測。其次,各類仿真算法也需要數學方法作為基礎。

    因此,仿真科學與技術的進一步發展離不開數學模型和數學工具,特別是復雜產品的仿真,更依賴于petri網絡,神經網絡,混沌理論,模糊理論等新的數學理論。隨著數學的發展,能夠更好地為仿真所用,強有力支持仿真科學與技術。

    模型的建立還依賴于豐富的數據資源,數據倉庫(data warehouse,dw)的方法就為建模和仿真提供了一個有效的環境。我國金融企業經過10多年的信息化建設,建立并積累了大量的數據資源,基于數據倉庫的建模和仿真是一個個值得注意的研究領域。

    (2)選擇合理的仿真算法:猶如算法是計算機程序設計的核心一樣,仿真算法同樣是仿真過程的關鍵。以金融領域為例,現代金融工程的技術內容主要是基于信息系統的分析和綜合對象的建模和仿真分析,其方法在股票、期權、外匯和期貨等領域得到了廣泛的應用。例如,對非實體產品具有風險的復雜不確定性的特點,用確定性方法給出近似解十分困難。擅長對隨機問題進行仿真的montecarlo方法,就是解決這類問題的一種特殊數值方法

    (3)仿真優化:分析金融產品的數學模型的性質可知,在同一個問題中經常會出現非線性、不確定性和最優化問題。因此,優化的核心問題也是最大限度地降低產品的風險,優化風險結構,達到控制風險的目的。近年來,隨著計算機技術的發展,涌現了各類仿真優化理論和算法。例如,模擬自然界進化過程的進化算法、遺傳算法和蟻群優化算法都已成為解決復雜優化問題的重要方法。

    參考文獻:

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關鍵詞：交換分布仿真；通信技術；標準；研究

分布交互仿真技術在網絡通信工程中有著良好的應用前景，而且對通信行業的發展有著促進作用，可以提高信息傳輸的效率，還要保證信息傳輸的安全性。分布交互仿真技術在軍事領域中發揮著較大的價值，可以提高網絡傳輸的效果，但是這項技術的應用時間比較不長，相關部門還沒有建立完善的管理制度，這不利于對分布交互仿真技術進行管理與優化，限制了通信網絡行業的發展，而且制約了通信技術的提升。在研究分布交互仿真技術時，可以參考國外的先進經驗，將其更好的應用在軍事通訊中，從而提高我國的軍事力量。

1 分布交互仿真概述

分布式交互仿真是科技不斷發展的產物，其在社會各個領域中有著廣泛的使用，這項技術還需要借助計算機等設備，可以保證信息數據更快的傳輸，可以作為通訊工具，實現通信方式的多樣性發展。我國對分布交互仿真技術的研究比較晚，所以這項技術與國外先進水平有著較大差距，為了縮小差距，提高我國數據通信水平，研究人員需要對分布式交互仿真技術的特點以及應用范圍進行更好的研究，這樣也有利于分布式交互仿真系統的推廣。

1.1 概念

分布交互仿真是一種綜合性仿真環境，它一般采用協調一致的結構、標準和協議，通過網絡設備將分散在各地的仿真設備進行互聯，其特點主要表現為分布性、交互性、異構性、時空一致性和開放性。分布交互仿真技術主要解決兩個問題：一是使大規模復雜系統的仿真成為可能；二是降低仿真成本。

分布交互式仿真技術可以實時計算并生成一個反映實體對象變化的三維圖形環境。通過計算機等設備，實驗人員不僅可以“進入”這種虛擬環境（主要是視覺聽覺環境），直接觀察事物的內在變化并與其發生相互作用，還能通過開放式的中斷處理來模擬各種隨機事件，給人一種“身臨其境”的真實感。

1.2 分布交互仿真的發展

在分布式交互仿真發展的早期階段，通訊層和應用層是很難截然分開的。在應用層，為了能將實體的數據傳給其它實體，每個仿真應用都為自己所生成的實體定義了一個結構或數據塊，其中包括了傳送實體信息所必要的數據定義。這樣的數據可稱之為“不規范的數據”。可以說，這種數據定義方式完全滿足了實體間數據交換的需要，但缺點是每個實體的數據定義各不相同。每個仿真應用中不但要有本地實體的數據定義，還要有其它節點的實體的數據定義，才能在接到一個數據包后按照正確的格式來理解它。當網絡中要增加一個新實體時，其它仿真應用中都要增加這一實體的數據定義。

1.3 分布交互方針的特征

分布交互仿真最大的特征便是沒有中央服務器。分布交互仿真是嚴格的對等網絡結構，在它里面所有數據傳送給所有仿真應用，而數據的拒絕與接收依賴于接收者的需要。取消了中央服務器，分布交互仿真減少了由于一個仿真應用向另一個仿真應用傳送信息的時間延遲。時間延遲嚴重影響網絡仿真的實時性和有效性。舉例說明，當一仿真應用向目標開火以后，被擊中的目標必須盡可能快知道將要發生的軍事行動，使其作出相應的防衛反應，通訊設備的延遲引入可能導致對方力量的加強，戰場態勢的變化。

2 分布交互仿真中數據通信的研究

隨著信息技術為主的高新技術發展和廣泛應用，計算機數據通信與網絡技術得到前所未有的重視，它已成為分布交互仿真技術中的關鍵所在，這也是造成我國分布交互仿真技術與國外存在差距的主要原因之一。同時，由于我國沒有分布交互仿真技術規范和標準，這使得我國的分布交互仿真技術研究存在多樣、復雜以及多元化特征，因此就需要我們在工作中給予高度重視也探索。在目前的實時數據通信技術分析中，它主要包含了數據傳輸的準確性、及時性，數據發送的可行性、方便和快捷性，信息接收系統的智能性和自動化要求。

2.1 數據通信的應用現狀

經過的一段時間的研究表明，分布交互仿真技術中實體的數量在不斷增多，仿真性能和仿真優越性也發生了翻天覆地的變化，這就給接受領域的額工作人員大大的增加了負擔，使得整個管理實體數量發生了一個瓶頸。此外，在這種交互方式中，我們需要滿足人們在回路上存在的仿真需要，但是對事件驅動、時間驅動上存在的仿真問題則無需要給予過多的重視和分析。

2.2 實時數據通信協議分析

實施數據通信是基于網絡條件下的計算機數據分析，它在應用的過程中是以網絡通信部分和實現基礎為標準的，它在應用中需要解決的問題就是如何將信息從網絡的一個節點快速、準確的傳遞給另外一個節點，這個過程中是一個快速、及時傳遞的過程，它和人與人之間的交流一樣，采用合理、簡單的語言進行溝通無疑要比復雜的語言快捷的多。因此，在通信協議的制定中，它是針對網絡通信為基礎開展的，協議利用是否合理、科學和科學將直接關系到網絡通信的實現，也決定著網絡通信工作的開展。

在一個分布式交互仿真系統中，必須要以科學的通信標準進行控制。在目前的交互仿真系統中，常見的協議包含了TCP/IP協議，它在應用中是以傳輸控制協議、網絡訪問協議為核心，它已經廣泛的被世界多個國家重視和認可。目前，HLA網關能轉化各種協議使用的PDU類型：實體狀態、開火、爆炸和碰撞，這些能夠支持DIS的仿真器。HLA網關預定是以聯邦對象模型（FOM）為依據的數據，它們放在設置文件中，且在運行時改變。另外RTI還提供詢問、刪除以及時間管理等服務。

結束語

分布式交互仿真技術有著廣泛的應用范圍，其可以在不同的條件下運行，在數據通信領域中應用分布式交互仿真系統，可以保證數據通信的質量，也可以通信網絡的穩定性以及安全性。當前社會，經濟發展比較快，社會中各行各業都對通信技術有著廣泛的應用，對通信行業的服務水平有著較高的要求，相關技術人員需要對傳統的通信技術進行改進，還可以提供更多的通信方式，這樣才能滿足不同行業的需求，才能保證網絡通信發揮著更大的價值。

參考文獻

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[2]蘇慶堂，馬長青，劉賢喜.基于C/S的多路實時數據通信的研究[J].計算機時代，2004（1）.

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關鍵詞：虛擬仿真；教學資源；建設

中圖分類號：TP202 文獻標識碼：B 文章編號：1673-8454(2012)13-0047-03

隨著科學技術的迅猛發展，越來越多的新技術被應用到輔助教學中。虛擬仿真技術就是當今非常流行的新型教學媒體。我院自2007年建設應用電子技術專業國家級教學資源庫時，便開始研究虛擬仿真資源在教學中的應用，通過幾年的建設建成了“虛擬電子產品生產車間”， 虛擬現實技術實現對真實電子產品工廠生產過程的模擬重現，讓學生不需到工廠就可在3D虛擬工廠體驗到電子產品生產的元件預處理、元件插裝、波峰焊等工序對應的工藝、技術及安全生產流程。學生可以任意漫游三維虛擬車間，體驗并操作波峰焊接機等各種設備、學習（或熟悉）各種工藝的操作技巧等。還建設了“單片機技術應用”整套仿真項目學習包，按照從簡單到復雜的順序，系統性地設計了“LED電子顯示屏項目錄像和仿真”等5個項目的系統仿真，在虛擬仿真教學資源開發與利用及如何與原教學資源平臺銜接方面，探索出一條發展之路。

一、虛擬資源及教學資源平臺建設綜述

學院重視教學資源建設，在2006年至2009年國家示范性高職院校建設及后示范建設期間先后建設精品專業資源庫16個，其中國家精品專業1個，國家教改試點專業2個，湖南省精品專業7個，湖南省教改試點專業6個；建設精品課程資源庫28門，其中國家精品課程12門，省級精品課程16門；2007年開始牽頭“應用電子技術”國家教學資源庫建設，2010年獲教育部正式立項，從專業標準庫、課程資源庫、培訓資源庫、素材資源庫、職業信息庫、標志性資源庫六大方面進行建設，目前建設工作已基本完成，資源庫參加2011年6月教育部在天津舉行示范4周年暨資源庫展示，獲得在場專家和社會各屆的一致好評，而學院也初步建成以1個國家級教學資源庫為核心，包括軌道交通專業群、電子信息技術專業群、軟件技術專業群等3個院級教學資源庫的資源庫群。

配合應用電子國家級教學資源庫的建設，學院于2010年成功申報了“應用電子技術專業教學仿真實訓軟件系統”、“電氣自動化技術教學仿真軟件開發”、“模具拆裝與設計虛擬實訓室軟件的開發”3項湖南省教育廳立項的虛擬仿真實訓軟件的開發項目。軟件開發完成后，與原有的仿真實訓系統無縫結合，初步形成了從虛擬到真實的實訓教學特色，有力地促進了學生實際操作能力和實踐能力的提高。“應用電子技術專業教學仿真實訓軟件系統”在示范建設四周年進行了專題展示，得到教育部領導的認可。所有軟件在世界大學城進行了專題展示，得到省內外各兄弟院校的高度評價。

學院在以虛擬資源為抓手，推動學院教學資源庫平臺建設的過程中積累了很多可貴的經驗，也促使學院虛擬仿真資源得到更長遠的發展。

二、以虛擬仿真資源建設為抓手，帶動學院教育教學改革進行

1.創新基于虛擬仿真資源的“多向”教學模式

職業院校很多操作性強的教學不能由傳統理論教學實現，并且由于各種成本、安全、操作資質等條件的限制難于在真實的設備、真實的環境中進行實踐教學，借助于虛擬軟件的教學打破了傳統的封閉教學模式，改善了教學模式的結構和層次，應用虛擬軟件組織教學時更加注重師與生、生與生、師生與資源等之間的“多向”交互協同，并依據學習者個人的學習習慣和特點，憑借現代信息技術的優勢，生成相應的學習模式。學習者在學習過程中通過RPG、游戲等方式充分使用資源，學習興趣與效率得以提高。基于虛擬軟件的教學有助于啟發學生思維，培養學生參與構建真實世界的能力和創新意識，更有利于在虛擬軟件情景學習中鍛煉學生的職業素質。

2.推動基于虛擬仿真資源為載體的課程改革

虛擬仿真實訓教學軟件，信息海量、內容新穎，再現了崗位、再現了現場、再現了崗位作業過程。鮮活的現場內容，逼真的現場環境，為職業教育課程改革提供了重要的支撐。目前，我院以職業能力為主線、以職業活動課程為主體，理論與實踐相融合、教學內容與崗位需求相適應的注重綜合素質培養的、信息化教學資源支撐的課程體系正在形成。信息化環境下反映當前科學技術先進水平和職業崗位資格要求，有利于學生就業、創業和未來職業生涯發展的課程資源和校本課程、校本教材的開發正在全面推進。信息化環境下的多種教材形態，因其內容海量、更新速度快、呈現形式豐富、沖擊力強大，適應了職業教育職業、崗位、專業和設施設備及工藝方案、操作標準變化快的特殊需求，全面推動了職業教育課程改革。

3.以虛擬仿真教學系統為牽動，創新實訓基地建設

科學合理的校內實訓基地建設方案，應該是虛實結合、虛擬仿真與實際操作有效融合的建設方案，無論哪一種“能力形態的獲得”，實操實訓的現實作用都是不可替代的。虛實結合不僅解決了實操實訓進不去、看不見、難再現、多污染、高消耗、不安全、設施設備不足、實訓指導教師不足等眾多難題，而且將趣味性、現場氛圍、個性化導訓、智能化考核、分層次實訓等先進的教育思想融入其中，創造出智能化、信息化、現代化的實訓環境。只有虛實結合、融入信息化要素的實訓基地建設方案，才能實現智能化實訓教學目的，才會符合職業教育教學技能獲得規律，才能使學生提早了解工廠、了解崗位、了解自己畢業后的工作環境，才會給我們帶來巨大的經濟效益、社會效益及質量效益。

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關鍵詞：物流仿真；Flexsim；船舶分段涂裝；物流系統

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）16-0024-03

本文以某公司建造8.2萬噸散貨船的分段涂裝流程為具體的切入點，運用Flexsim仿真技術對分段涂裝工藝流程的現狀、存在的問題等進行模擬和仿真，并進行優化分析。仿真技術具有直觀、靈活、準確和現實模擬的特點，利用仿真技術進行船舶分段涂裝工藝流程研究，降低現實試驗人力和財力的投入，并提出優化措施。

在研究內容與研究方法上，綜合物流系統仿真技術和船舶分段涂裝工藝流程，以8.2萬噸散貨船分段涂裝流程為仿真對象，按照Flexsim仿真軟件的仿真步驟，對該系統的車間布局、運作流程等問題進行仿真，建立分段涂裝工藝流程的Flexsim仿真模型，著重研究分段涂裝流程優化問題，從而為工程管理水平的提高提供科學的建議和一定的理論基礎，并對分段涂裝系統仿真模型運行結果進行優化分析，找出提高分段涂裝作業效率的“瓶頸”，提出改進措施，優化工藝流程。

1 物流系統仿真技術與Flexsim軟件

1.1 物流系統仿真技術

系統仿真是指通過建立和運行系統的計算機仿真模型，來模仿實際系統的運行狀況及其隨時間變化的規律，通過對仿真運行過程的觀察和統計，得到被仿真系統的仿真輸出參數和基本特性，以此來估計和推斷實際系統的真實參數和真實性能。在現代物流系統中，首先選擇合適的建模方法建立模型，然后選擇合適的仿真技術進行仿真，對參數進行控制得到仿真數據，對數據進行科學合理的分析達到系統優化的目的。

1.2 Flexsim軟件

Flexsim是一套系統仿真模型設計、制作與分析工具軟件。它集計算機三維圖像處理技術、仿真技術、人工智能技術、數據處理技術為一體，專門面向制造、物流等

領域。

Flexsim仿真建模的五大基本步驟：（1）設置布局：根據建模前設計好的物理系統，將對象從“對象庫”中拖拽到仿真視圖窗口中的適當位置。（2）定義“流”：根據對象之間的邏輯關系，連接相應的端口，構建仿真模型的邏輯流程。（3）參數設定：根據每個對象所要描述的物理系統的特征，設定對象的參數。（4）運行模型：先編譯模型，然后重新設置并運行此模型。（5）仿真結果分析：Flexsim是一個實時的仿真軟件，在仿真過程中，用戶可以對每個對象進行操作，檢測其當前的狀態。

2 船舶分段涂裝

2.1 分段涂裝車間布局

2.2 分段涂裝工藝流程

3.1 仿真目標

對分段涂裝工藝流程進行仿真研究，其目的是發現涂裝的核心流程，即噴砂和噴漆過程的各種設備的性能以及人員配備，時間安排上的問題，幫助決策者提高規劃與管理水平。主要研究的問題有：涂裝相關設備性能和數量的優化，人員調度方案的優化，各個環節之間的平衡，如何化解“瓶頸”并最終提高工作效率等。

仿真模型的仿真目標：（1）檢驗規劃中的設備數量、性能和人員數量是否滿足需要；（2）確定系統中是否存在“瓶頸”，在實際情況允許的條件下，消除“瓶頸”，確保物流順暢；（3）平衡各個環節的工作節拍，提高設備的利用率，并最終提高工作效率。

3.2 建立仿真模型

按照分段涂裝工藝流程以及結合實際操作，每道工序所花費的人力和時間等參數，基于仿真軟件Flexsim，建立8.2萬噸散貨船的分段涂裝流程的仿真模型，見圖3。模型運行1秒相當于實際30分鐘，噴漆過程看成是涂料與鋼板分段的合并，模型中一個操作員相當于實際的5個。

4 分段涂裝流程仿真結果及優化分析

4.1 仿真結果分析

4.2 流程優化改進方案

對于上述對仿真模型結果的分析得出的問題，現提出以下的優化改進方案：

4.2.1 提高第一輛平板車的速度或者增加一輛同樣的平板車以滿足轉運需求，考慮到成本因素，增加車輛費用較高，故采用培訓司機，提高第一輛平板車的速度來滿足

要求。

4.2.2 增加一臺熱風機或開啟空調加熱用以干燥經過噴漆的分段。由此，干燥時間由原來的8小時縮短為5小時。

4.2.3 改善車間的操作管理。天氣晴朗或干燥時打開噴漆車間大門，利用自然風、空氣流通縮短干燥時間；天氣下雨或潮濕時，關閉噴漆車間大門，開啟空調機，除濕加熱，加速干燥。

從模型中導出的標準報告可以看出第一個處理器的高空閑率降低了一些，而且干燥的后一道工序的高收集等待率也有所改善；完成涂裝的分段數也有所增加，從原來的3個增加到4個。但是各個工序仍然出現空閑率，但與之前相比有了很大的改進。而處理器6之所以出現較高的空閑率是可以理解的，因為這道工序是拆架，是基于前面的工序而言。在其他工序操作時，該工序由于所需時間短而處于閑置狀態，因此這道工序完全可以臨時調配或增加人員解決，以集約人力和節約時間。同時，經過不斷的摸索，反復試驗，發現目前的涂裝流程管理相對比較合理，符合目前的造船需求。

5 結語

根據船舶分段涂裝實例，利用Flexsim仿真軟件進行建模仿真，將分段涂裝與先進的物流技術進行創新性結合，深入地研究了仿真技術在船舶分段涂裝中的運用，提出了該作業環節的物流優化方案，為船舶涂裝工藝技術提供了一種新的研究模式和嶄新的研究思維。

參考文獻

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[10] 張曉萍，顧永年，吳耀華，荊明.現代生產物流與仿真[M].北京：清華大學出版社，1998.

篇10

仿真模擬實驗是相對于實物實驗而言的,兩者的主要區別在于:實物實驗中,實驗的對象以及使用的實驗工具都是實物;而在仿真實驗中,用的是虛擬的儀器以及設備。早在20世紀30年代仿真技術就出現了,到90年展到了成熟階段。近幾年來,虛擬現實、交互仿真等先進的仿真技術應用領域不斷拓展。利用計算機技術,很多高校在實驗教學中開發出仿真系統不僅使實驗結果具可視化和直觀性,且有反復操作的特性,使實驗教學模式得到了改變,促進了教學質量的提高。山東科技大學于2012年建立了土木工程仿真模擬實驗室,經過兩年的建設,初見成效,初具規模。土木工程仿真模擬技術實際上屬于新生事物,在建設過程中也遇到一些問題:達到軟硬件條件的最合理配備,結合土木工程學科的特點,關鍵必須配備先進的模擬軟件,目前市場缺發相應的產品;相關專業教師參與研究的積極性較弱;與大型設計、施工企業合作還有很大的研究開發空間;管理方式和管理制度還有不斷完善的空間。這些問題的出現,要求我們對土木工程仿真模擬實驗室的建設要不斷研究,在研究中使其得到全面發展。

2土木工程仿真模擬實驗室建設模式研究

土木工程仿真模擬實驗室建設在我國大部分高校起步較晚,國家近年來的政策也在引導各個高校加強這類實驗室的建設。其建設模式要不斷完善和創新,只有創新再能夠不斷發展,同時它的建設要緊緊把握土木工程專業建設的前沿,做到有針對性,實效性。

2.1突出教師的主體地位,全員、全過程參與建設

實驗室建設的主體以往都是實驗員,相關任課教師較少參于。建設之初,該校就把專業教師定為實驗室建設的主體,以學校骨干教師和和企業的技術骨干為主,組建了實驗室的教師團隊。實驗室教師必須深入了解土木工程相關技術。為讓教師的技術水平提高,則完全由實驗室的教師參與實驗室模擬仿真儀器的設計、采購、調試工作,企業的技術骨干起到協助的作用。采取這樣的做法,能夠使實驗室教師深入地了解土木工程前沿技術,為教師和學生進行仿真模擬的創新研究打下了基礎。

2.2實驗室硬件、軟件建設并重

在開設了土木工程專業的高校中,大多數都具有一定的基礎硬件,對于基礎性、傳統性實驗的開設不存在問題,但專業仿真模擬實驗軟件費用較高,加之管理部門認識上的偏差,資金往往不易到位。根據土木專業的學科特點,仿真模擬實驗項目的應用研究通常要使用一些高檔軟件,這就需要建設過程中軟件和硬件一起抓。土木仿真模擬實驗室購置的計算機設備性能優良,還相繼購置了一些先進的專業軟件,軟件主要包括材料力學仿真、建筑材料仿真、建筑施工仿真、工程管理仿真。這樣一來,傳統實驗室建設模式改變了,并有效調整和重組了原有的設備,使實驗室儀器設備的配置達到了最優化。另配備投影儀和視頻展臺等教學演示設備。同時提升了網絡環境,與學院的辦公網絡統一組網,學院內部實現了局域網互聯、資源共享,具備網上辦公和網上教學的特點,實驗室范圍內安裝了無線網絡,利于多種形式的實驗的進行,同時滿足了專業及技術發展的需求。2.3加強與企業單位聯合共建土木工程是工程實踐性較強的工程技術科學,加強建設仿真模擬實踐環節是很重要的。為使實踐效果提高,學生在校內不但可以做一些仿真模擬實驗,還能根據學校的條件,去到生產企業中做一些真實的實驗。另外,一個完善的且具有較高水平的土木仿真模擬實驗室的建設,將會花費一筆不小的開支,就學校自身的實力是很難達到的,因此,聯合企業共建是一個很好的選擇,一些高校與校外企業建立了校外實習基地。企業可以設立聯合基金,鼓勵學生結合生產實際開展創新實踐活動,校企優勢互補,同時實驗室可以協助企業及社會開展培訓,促進實驗室自身發展。

2.4加強實驗室開放與創新

土木仿真模擬實驗室應面向學校所有的教師和學生開放,為教師和學生提供創新的平臺。為保證教師和學生的科研創新,在實驗室值班教師的指導下,查閱仿真模擬相關資料,研究相關的創新和實驗,仿真模擬實驗教學不但展現了學科優勢,還能拓寬學生的視野,學生個性化的需求得到滿足,培養了他們的創新能力,使實驗室成為培養人才科科研的基地。開放性實驗室不僅要在學校開放,還要對外進行開放。例如非本校生可以收取一定的費用作為實驗室的發展基金。增強實驗室活力的重要前提是對外開放交流,這樣可以提高研究質量、出更多的成果、培養更多的人才。合作研究、開放課題等多種形式吸引外單位研究人員到實驗室開展合作研究工作,達到活躍學術思想、促進相關技術創新的目的。

2.5建立良好科學的運行機制

良好的運行機制能夠保證實驗室的正常運轉和良性發展。該校建立了完善科學的運行機制,實行實驗室主任負責制。實驗室日常的管理和運作由實驗室主任負責,實驗室主任也是學校和企業之間的關系紐帶。為了發揮實驗室在科學研究以及實驗中的強大作用,實驗室教師實行值班制度,這對于教師和學生的科研與實驗是有利的,任課教師和企業技術人員要進行定期交流,聘用施工企業技術骨干、校外設計擔任專業課程的仿真模擬實驗教學,加強鍛煉實驗室教師的動手能力。強化校、院二級實驗室管理觀念。在校教務處、資產處的積極支持下,根據專業學科特點,以提高實驗教學質量、培養學生創新能力的宗旨,統籌規劃、合理設置、優化管理,最大限度地發揮實驗室人、財、物的投資效益。

3結語