導(dǎo)語：如何才能寫好一篇仿真技術(shù)論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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（一）multisim13簡介

multisim13是一款專用于電子線路仿真的軟件，是計(jì)算機(jī)上虛擬出的一個(gè)電子工作平臺(tái)。它擁有豐富的元件庫和儀器庫，采用直觀的圖形界面創(chuàng)建電路，按下仿真按鈕就可仿真電路的運(yùn)行狀態(tài)。軟件中的虛擬儀器控制面板外形、操作方式都與實(shí)物相似并可實(shí)時(shí)顯示測(cè)量結(jié)果，元件庫中的三維元件和實(shí)物相似，讓使用者有身臨其境的真實(shí)感受。

（二）multisim13引入教學(xué)的必要性

筆者認(rèn)為，基于動(dòng)手的學(xué)習(xí)是幫助學(xué)生鞏固理論概念并讓他們?yōu)殚_發(fā)未來工業(yè)應(yīng)用或開展先進(jìn)的科研項(xiàng)目做好準(zhǔn)備的最佳方法。任何成功的職業(yè)道路或者人生決定往往是受到啟發(fā)的，參與和準(zhǔn)備就是將這種啟發(fā)變成真正可實(shí)現(xiàn)的東西。啟發(fā)孩子以職業(yè)運(yùn)動(dòng)員為夢(mèng)想非常簡單，只要打開電視或去看一場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)的專業(yè)體育賽事。這個(gè)道理同樣適用于激勵(lì)學(xué)生成為一個(gè)電子工程師。我們對(duì)未來科學(xué)家和工程師的教育方式往往只局限于與實(shí)踐脫節(jié)的純理論和公式，即使燃燒最旺盛的火苗也會(huì)被這種教育方式所熄滅。而讓學(xué)生參與實(shí)際的開發(fā)，又受到現(xiàn)實(shí)條件的限制，multisim13恰恰提供了這樣一個(gè)折中的方案：以課堂學(xué)習(xí)技能為主，一個(gè)與工業(yè)應(yīng)用相銜接的平臺(tái)為輔，兩者結(jié)合可幫助學(xué)生為應(yīng)對(duì)未來的重大挑戰(zhàn)做好準(zhǔn)備。multisim13是將工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)集成到一個(gè)專門針對(duì)教學(xué)而設(shè)計(jì)的平臺(tái)中，學(xué)生可以結(jié)合基于工業(yè)技術(shù)的教學(xué)硬件平臺(tái)和教學(xué)實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器套件來學(xué)習(xí)基本的工程和系統(tǒng)設(shè)計(jì)概念。將multisim13引進(jìn)課堂，可以將抽象的、空洞的理論教學(xué)變?yōu)閯?dòng)態(tài)的、可視的直觀演示，這不但可以有效地增強(qiáng)學(xué)生對(duì)電路工作狀態(tài)的感性認(rèn)識(shí)，提高課堂教學(xué)效率，還可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，克服學(xué)生的畏難情緒。學(xué)生自己可以在電子平臺(tái)上按照自己的想法隨意設(shè)計(jì)電路，仿真印證自己的設(shè)想，培養(yǎng)了學(xué)生設(shè)計(jì)電路的創(chuàng)新意識(shí)；在multisim13電子平臺(tái)下，可以先觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，然后帶著疑問、好奇探究現(xiàn)象背后的理論與規(guī)律。這樣順應(yīng)認(rèn)知規(guī)律，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和對(duì)知識(shí)的理解程度。

二、multisim13在教學(xué)中應(yīng)用實(shí)例

(一)傳統(tǒng)二極管結(jié)構(gòu)和單向?qū)щ娦灾v授過程

利用PPT圖片展示一個(gè)二極管結(jié)構(gòu)示意圖，語言表述“將PN結(jié)兩端各引出一個(gè)電極，并加以封裝就制成了一個(gè)二極管”；給出二極管的電路符號(hào)。二極管重要特性就是單向?qū)щ娦裕鬟^電流的方向就是符號(hào)箭頭所指的方向，二極管的導(dǎo)通電壓鍺管0.3，硅管0.7V。

（二）采用

multisim13進(jìn)行課堂教學(xué)過程在multisim13元件庫中調(diào)出3D虛擬器件，如圖2所示。“將PN結(jié)兩端各引出一個(gè)電極，并加以封裝就制成了二極管”。對(duì)于圖中U4管，灰環(huán)的一側(cè)是陰極，另外一側(cè)是陽極；對(duì)于直插的發(fā)光二極管U5，長引腳的是正極，短的是陰極；也可以仔細(xì)觀察管子內(nèi)部的電極，較小的是陽極，大的類似于碗狀的是陰極。在軟件電子平臺(tái)上調(diào)出電阻、二極管、開關(guān)和萬用表搭成圖3所示電路。故意將二極管接反向電壓，雙擊兩塊萬用表，彈出圖示右側(cè)的顯示表盤，按下仿真按鈕。這時(shí)提醒學(xué)生注意：電流表示數(shù)為0，說明電路沒有通，“為什么”。吸引學(xué)生注意力的同時(shí)教師將二極管轉(zhuǎn)向，陽極接電源正極，陰極接電源負(fù)極，按仿真按鈕，電流表示數(shù)為2.429mA，電壓表示數(shù)為581.428mV，說明二極管導(dǎo)通。這時(shí)點(diǎn)題：（1）這就是二極管單向?qū)щ娦裕褐挥嘘枠O接電源正極（高電位）陰極接電源負(fù)極（低電位）才能夠?qū)?。?）導(dǎo)通電壓在0.7V左右。進(jìn)一步提問，電阻起什么作用？不放電阻可以么？帶著問題修改電路：二極管換成LED發(fā)光管，如圖4所示，電阻選擇4.7K，按下仿真按鈕，LED燈根本沒亮！但是電流值為2.139mA，壓降是1.711V；將電阻換成1.0K，再一次仿真燈亮了！電流值為10.209mA、電壓值為1.791V。

（三）兩種教學(xué)方法的比較

通過對(duì)兩種教學(xué)過程的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，通過仿真平臺(tái)進(jìn)行課堂教學(xué)，學(xué)生可以獲得更多的信息量，比如二極管的實(shí)物形態(tài)、二極管的導(dǎo)通電壓并不一定是0.7V、發(fā)光二極管并不是導(dǎo)通就發(fā)光、二極管在電路中必須配合限流電阻來使用等。傳統(tǒng)教學(xué)采用語言描述來傳遞知識(shí)，優(yōu)點(diǎn)是講課速度快，但是文字、語言信息很難在學(xué)生頭腦中建立明確的形象概念，也缺乏學(xué)生的思考和參與。引入multisim13輔助教學(xué)，可通過multisim13組建電路進(jìn)行仿真，讓學(xué)生看到生動(dòng)的現(xiàn)象，將枯燥的語言符號(hào)變成了鮮活的現(xiàn)象過程，在這個(gè)過程中學(xué)生需要觀察、思考，需要參與。在這種以學(xué)生為主體、以問題為主線的教學(xué)模式下，學(xué)生的主動(dòng)性、學(xué)習(xí)積極性更高，教學(xué)效果自然更好。引入multisim13軟件輔助教學(xué)的突出特點(diǎn)是使學(xué)生置身于真實(shí)的工程環(huán)境，能增強(qiáng)學(xué)生對(duì)電路的感性認(rèn)識(shí)，掌握各種儀器的基本使用和電路參數(shù)的測(cè)試方法。通過人機(jī)對(duì)話的方式，能使每個(gè)學(xué)生動(dòng)手接觸電路，進(jìn)行元件接線，參數(shù)設(shè)定，通過調(diào)試和測(cè)量，把實(shí)驗(yàn)與理論有機(jī)地結(jié)合起來，加深對(duì)理論的理解，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

三、結(jié)束語

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對(duì)于教學(xué)安全主要是針對(duì)實(shí)踐操作部分，機(jī)床作為機(jī)械結(jié)構(gòu)，一旦出現(xiàn)事故，輕則機(jī)器損壞，重則出現(xiàn)傷亡事件，這樣的事件已經(jīng)給了我們血的教訓(xùn)。例如，某高校機(jī)械專業(yè)學(xué)生在企業(yè)實(shí)習(xí)期間由于操作失誤，直接導(dǎo)致手臂被機(jī)械結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p傷，最終不得不截肢。如何避免機(jī)械事故發(fā)生是學(xué)生在實(shí)踐操作部分最需要注意的問題，因此很多學(xué)校非常強(qiáng)調(diào)安全問題。傳統(tǒng)教學(xué)中，由于學(xué)生在上機(jī)床實(shí)際操作之前并沒有對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)情況有很清楚的了解，很容易導(dǎo)致事故的發(fā)生，因此很多院校在進(jìn)行數(shù)控實(shí)訓(xùn)操作的時(shí)候，多是恐懼危險(xiǎn)的發(fā)生而走走形式，真正實(shí)際進(jìn)行操作，并能夠加工出零件的比較少，除非是學(xué)校為了讓學(xué)生參加比賽而培訓(xùn)數(shù)量比較少的學(xué)生，難以達(dá)到教學(xué)計(jì)劃中關(guān)于實(shí)踐教學(xué)部分的實(shí)際要求。而采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的數(shù)控教學(xué)，可以在實(shí)際操作之前充分了解數(shù)控機(jī)床面板的操作和數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)運(yùn)行規(guī)律，某種意義上說就是真正的數(shù)控機(jī)床操作的演習(xí)，為實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)部分做好充分的準(zhǔn)備工作，即使在仿真中出現(xiàn)操作錯(cuò)誤或者操作失誤，既不會(huì)導(dǎo)致機(jī)床的損壞，更不會(huì)導(dǎo)致人員的傷亡。

二、教學(xué)效果和效率

數(shù)控程序編寫是數(shù)控類課程的主要教學(xué)內(nèi)容之一，如何正確地編寫數(shù)控程序也是數(shù)控類課程的重要任務(wù)。在傳統(tǒng)課堂上，教師主要利用PPT課間插入動(dòng)畫、圖片、文字等內(nèi)容進(jìn)行講解，雖然利用了一些多媒體資源，但是并沒有充分發(fā)揮多媒體最大的功用。在講解過程中往往比較枯燥乏味，難以更加形象具體地表述數(shù)控代碼控制刀具、機(jī)床主軸的運(yùn)動(dòng)情況。特別是對(duì)于一些比較復(fù)雜的循環(huán)指令只是通過這樣的講解方式往往很難準(zhǔn)確地表達(dá)。雖然目前有些教師可以采用一些三維軟件、動(dòng)畫軟件制作一些比較詳細(xì)的動(dòng)畫，但是這種動(dòng)畫往往就是固定設(shè)置好的動(dòng)作，缺乏參數(shù)的變化，不能通過修改參數(shù)來觀察刀具運(yùn)動(dòng)的變化。目前大多數(shù)計(jì)算機(jī)數(shù)控仿真數(shù)控系統(tǒng)都是模擬實(shí)際的數(shù)控機(jī)床操作，幾乎完全和實(shí)際的數(shù)控機(jī)床操作相同。教師在授課過程中可以編寫實(shí)際的數(shù)控程序，再輸入到數(shù)控仿真系統(tǒng)中進(jìn)行驗(yàn)證，在驗(yàn)證的過程中，可以隨時(shí)改變數(shù)控程序中的參數(shù)，來講解數(shù)控指令中參數(shù)控制刀具的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，也可以改變數(shù)控程序中的程序指令，來講解不同指令刀具的運(yùn)行軌跡；這樣就可以更加清楚形象地講解數(shù)控編程中的各種程序指令和指令中各個(gè)參數(shù)的含義。在斯沃?jǐn)?shù)控仿真系統(tǒng)模擬加工零件過程中，在操作界面的左側(cè)顯示編寫的數(shù)控程序，仿真操作過程中根據(jù)刀具的運(yùn)行軌跡，自動(dòng)跳轉(zhuǎn)相應(yīng)的程序段，幫助學(xué)生理解程序中控制對(duì)象的運(yùn)行情況，并且利用不同的顏色來展示不同刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡，在直觀地展示運(yùn)動(dòng)軌跡的同時(shí)也可以隨時(shí)更改數(shù)控程序或程序中的參數(shù)來獲取不同的軌跡。

三、數(shù)控工藝部分體現(xiàn)

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摘要：在研究生的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程教學(xué)中，針對(duì)機(jī)械工程類研究生的專業(yè)方向、課程體系的設(shè)置以及工科研究生自身特點(diǎn)，為培養(yǎng)研究生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力以及增強(qiáng)其工程應(yīng)用意識(shí)，通過在計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)積累，逐步探索出以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為主要教學(xué)方法，通過實(shí)踐應(yīng)用，取得良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目教學(xué)法；計(jì)算機(jī)仿真；創(chuàng)新；實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）24-0144-02

一、前言

研究生教學(xué)有其突出的特點(diǎn)，他們中多數(shù)人理論基礎(chǔ)扎實(shí)，獲取書本知識(shí)能力強(qiáng)。但同時(shí)也存在創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力不足、工程應(yīng)用背景不夠的缺點(diǎn)。本人通過十多年研究生教學(xué)的實(shí)踐，結(jié)合本學(xué)院研究生專業(yè)方向、課程內(nèi)容針對(duì)性強(qiáng)等特點(diǎn)，對(duì)如何在研究生教學(xué)改革中突出培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、創(chuàng)新能力，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與工程應(yīng)用能力等問題進(jìn)行了一些改革創(chuàng)新。

二、課程定位及課程特點(diǎn)

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，科學(xué)研究的深入與計(jì)算機(jī)軟、硬件的發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)已成為分析、綜合各類系統(tǒng)，特別是大系統(tǒng)的一種有效研究方法和有力的研究工具，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各技術(shù)領(lǐng)域、各學(xué)科內(nèi)容和各工程部門。仿真技術(shù)已經(jīng)在國防軍事、國民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)生活的眾多領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用，國內(nèi)外眾多學(xué)者認(rèn)為，仿真技術(shù)“正在成為與理論、實(shí)驗(yàn)并列的第三種認(rèn)識(shí)和改造客觀世界以及科學(xué)研究的手段”，因此仿真技術(shù)

被認(rèn)為是“使能”技術(shù)。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是仿真科學(xué)與技術(shù)涉及到的有關(guān)具體仿真技術(shù)中最為基礎(chǔ)的部分，具有綜合性、多學(xué)科交叉等特點(diǎn)。

為了拓寬機(jī)械工程專業(yè)基礎(chǔ)，提高培養(yǎng)對(duì)象的整體素質(zhì)，更好地適應(yīng)社會(huì)對(duì)機(jī)械工程專業(yè)人才的需求，高校工科專業(yè)的研究生應(yīng)掌握一定的計(jì)算機(jī)仿真知識(shí)與技能。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程是我校機(jī)械工程學(xué)院面向所有研究生各專業(yè)方向的研究生開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，考慮專業(yè)應(yīng)用需求并結(jié)合教學(xué)實(shí)踐情況，課程目的是通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)方面的基本理論，基本知識(shí)和基本技能，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，為今后分析、綜合各類工程系統(tǒng)或非工程系統(tǒng)提供一種有力的工具，以便能靈活應(yīng)用所學(xué)的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為本專業(yè)工作服務(wù)。

一方面，基于仿真技術(shù)課程的內(nèi)容方法較多，實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)；另一方面，授課對(duì)象專業(yè)方向較多、授課學(xué)時(shí)有限等特點(diǎn)，如何解決在有限的教學(xué)課時(shí)內(nèi)講授內(nèi)容繁多的仿真內(nèi)容、對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程進(jìn)行教學(xué)方法和手段的改革探索和實(shí)踐，以達(dá)到計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)教學(xué)目標(biāo)。

三、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置和教學(xué)方法的選擇

課程開設(shè)初期，由于只是機(jī)械電子工程專業(yè)方向的同學(xué)選修，所以所講內(nèi)容基本針對(duì)該專業(yè)方向進(jìn)行設(shè)置。隨著選修人數(shù)的不斷增加，以及選修學(xué)生所屬專業(yè)方向的擴(kuò)大，專業(yè)方向包括：機(jī)械制造及其自動(dòng)化、機(jī)械電子工程、機(jī)械設(shè)計(jì)及理論、車輛工程、機(jī)械工程（專業(yè)學(xué)位）等，基本涵蓋了機(jī)械工程學(xué)院的所有專業(yè)方向。

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程涉及多個(gè)交叉學(xué)科，緊密相關(guān)的課程包括數(shù)值計(jì)算方法、計(jì)算機(jī)編程、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、高等數(shù)學(xué)、自動(dòng)控制原理、現(xiàn)代控制理論、優(yōu)化設(shè)計(jì)等課程。如何講出本課程的特點(diǎn)，并充分結(jié)合相關(guān)課程內(nèi)容，必須在教學(xué)內(nèi)容的選排上下功夫。

項(xiàng)目教學(xué)法是一種以任務(wù)驅(qū)動(dòng)、以項(xiàng)目為基本教學(xué)單元，將理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)有機(jī)融合在一起，強(qiáng)調(diào)綜合能力的培養(yǎng)在研究生教育中的重要性，突出學(xué)生在整個(gè)教學(xué)過程中的主體地位。因此，為了滿足各個(gè)專業(yè)方向?qū)W生的要求，使他們能夠掌握一門工程分析技術(shù)，為后續(xù)的學(xué)術(shù)論文和碩士學(xué)位論文的撰寫提供計(jì)算、分析和仿真手段，本人在講授該門課程的過程中，逐年對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和教學(xué)考核方法等不斷進(jìn)行調(diào)整和完善。

1.采取項(xiàng)目專題方式進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的講授，調(diào)整授課內(nèi)容，采用專題教學(xué)方法使課程主題內(nèi)容分明，有利于將仿真方法講深、講透。

2.擴(kuò)展所授課程內(nèi)容涵蓋的范圍，包括數(shù)值計(jì)算、優(yōu)化設(shè)計(jì)、圖形可視化、控制系統(tǒng)特性仿真、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及與外部軟件的接口等內(nèi)容，以滿足各專業(yè)方向?qū)W生的需求。

3.增加與課程相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)本來是實(shí)踐性很強(qiáng)的綜合性技術(shù)，仿真技術(shù)本身是在對(duì)控制系統(tǒng)分析的過程中不斷完善和發(fā)展起來的。因此并結(jié)合各個(gè)專業(yè)研究生的不同研究方向，靈活設(shè)計(jì)若干個(gè)專題實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生學(xué)以致用，培養(yǎng)學(xué)生將該門課程應(yīng)用于實(shí)際工程的能力。

4.采用多個(gè)工程應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行教學(xué)，從系統(tǒng)應(yīng)用、數(shù)學(xué)建模、仿真建模、模型求解以及特性分析等，使學(xué)生從生產(chǎn)實(shí)際認(rèn)知的研究對(duì)象，提升到理論高度的學(xué)習(xí)，應(yīng)用所學(xué)的各科理論知識(shí)和技術(shù)手段，進(jìn)行數(shù)學(xué)建模、仿真建模的建立，并對(duì)模型求解以及特性進(jìn)行分析，獲得直觀結(jié)果，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，最終解決實(shí)際工程問題，培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)例問題的能力。

5.結(jié)合學(xué)科前沿，進(jìn)行課堂討論。研究生在初步掌握了對(duì)系統(tǒng)的模型、仿真算法設(shè)計(jì)、仿真及結(jié)果分析這一流程后，為強(qiáng)化計(jì)算機(jī)仿真在實(shí)際工程的應(yīng)用概念，在此基礎(chǔ)上，以項(xiàng)目形式，開展課程學(xué)科前沿以及⒏妹趴緯逃胂執(zhí)技術(shù)融合等專題討論。

6.增加實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)研究生工程實(shí)際應(yīng)用能力。利用各種平臺(tái)，擴(kuò)充計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)資料，提供最新的仿真案例，結(jié)合教學(xué)團(tuán)隊(duì)的科研課題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，培養(yǎng)研究生工程實(shí)際應(yīng)用能力。

四、項(xiàng)目教學(xué)法的教學(xué)效果

基于項(xiàng)目教學(xué)法計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程的教學(xué)方法改革與實(shí)踐，滿足機(jī)械工程學(xué)院各個(gè)專業(yè)方向研究生的需求，教學(xué)方法和手段的完善，使研究生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力和工程應(yīng)用能力等得到了進(jìn)一步的提高。

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)作為工科研究生的必備研究手段和技術(shù)，使學(xué)生掌握一門工程分析技術(shù)，為后續(xù)的課題研究、學(xué)術(shù)論文和學(xué)位論文的撰寫提供計(jì)算、分析和仿真手段。

近五年的每年30―40人研究生選課，工程碩士每年20人左右選課，課程得到了各專業(yè)方向研究生的普遍認(rèn)同。本人指導(dǎo)的研究生，發(fā)表與該課程相關(guān)的學(xué)術(shù)論文近20篇，撰寫的碩士論文均用到計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)。

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    【論文摘要將虛擬仿真技術(shù)引進(jìn)教學(xué)領(lǐng)域后對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)手段產(chǎn)生了強(qiáng)烈沖擊。本文針對(duì)航空電子裝備教學(xué)中如何應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)給出了應(yīng)用方法和心得。

    1.引言

    自 20世紀(jì) 9O年代以來,以計(jì)算機(jī)仿真技術(shù) 、多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為特征的“虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室”開始在世界各地出現(xiàn),并逐步滲透到教學(xué)領(lǐng)域。作為一種新型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段,虛擬仿真教學(xué)對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)手段產(chǎn)生了強(qiáng)烈沖擊,并引發(fā)了教學(xué)領(lǐng)域一系列深刻的變化。種種跡象表明,虛擬仿真教學(xué)將是今后實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的一個(gè)重要發(fā)展方向。本文結(jié)合多年來在航空電子裝備教學(xué)中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)的經(jīng)驗(yàn),探索在航空電子裝備教學(xué)軟件中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)的方法和心得。

    2.虛擬仿真技術(shù)簡介

    虛擬仿真技術(shù)是對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和系統(tǒng)仿真技術(shù)的合稱。

    2.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

    虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是利用三維建模技術(shù),構(gòu)建一個(gè)和現(xiàn)實(shí)世界的物體和環(huán)境相同或相似的虛擬三維場(chǎng)景,并能響應(yīng)用戶的輸進(jìn),根據(jù)用戶的不同動(dòng)作做出相應(yīng)的反應(yīng)。虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)主要有動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)、實(shí)時(shí)三維圖形 天生技術(shù)、立體顯示和傳感器技術(shù)等。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要側(cè)重于對(duì)真實(shí)物體物理特征的仿真,也稱為視景仿真,它主要用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和展示、貿(mào)易廣告、游戲設(shè)計(jì)等。

    在航空電子裝備教學(xué)中,大量用 到對(duì)裝備的外觀 、結(jié)構(gòu) 、組成 、連接 、機(jī)安裝位置的展示 ,傳統(tǒng)教學(xué)大都采用實(shí)物展示 的方法 。近年來隨著大量航空電子裝備 的更新?lián)Q代,因受經(jīng) 費(fèi)、場(chǎng)地及使用壽命等因素的限制 ,傳統(tǒng)教學(xué)方法 已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求 ,而采 用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的展示方法則 以其廉價(jià) 、無場(chǎng)地限制和效果 良好得以廣泛應(yīng)用。

    目前有大量成熟的軟件平臺(tái)可以進(jìn)行視景仿 真的開發(fā),主流平臺(tái)Creator Vega Vega Prime VTree OPENGVS QUEST3D VRTOLLS EON、WEB3D、JAVA3D、GLStudio等。其中,MULTIGEN公司的虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)庫 OPENFLIGHT已經(jīng)成為 了產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ,在軍事 、航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用都 比較成熟 。在航空 電子裝備虛擬仿真軟件的開發(fā)中我們采用r Vega Prime、GLStudio和 EON作為視景仿 真開發(fā)的技術(shù)平臺(tái) ,解決物理模型的創(chuàng)建、場(chǎng)景顯示等新題目。該平臺(tái)可以達(dá)到照片級(jí) 的視景仿真效果 .同時(shí)采用嵌進(jìn) OPENGL技術(shù)來解決物理模型 的交互新題目。

    2.2系統(tǒng)仿真技術(shù)

    系統(tǒng)仿真技術(shù)是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而逐步形成的一門新興學(xué)科 .它通過建立實(shí)際系統(tǒng) 的數(shù)學(xué)模 型 ,利用計(jì)算機(jī)運(yùn)算來達(dá)到對(duì)被仿真系統(tǒng)的分析、探究、設(shè)計(jì)等目的。系統(tǒng)仿真技術(shù)主要側(cè)重于對(duì)真實(shí)系統(tǒng)的內(nèi)在機(jī)理、運(yùn)動(dòng)方式 的仿真,也稱為行為仿真。系統(tǒng)仿真技術(shù)最初主要用于航空、航天、原子反應(yīng)堆等價(jià)格昂貴、周期長、危險(xiǎn)性大實(shí)際系統(tǒng)試驗(yàn)難以實(shí)現(xiàn)等少數(shù)領(lǐng)域,后來逐步發(fā)展到電力、石油、化工、冶金、機(jī)械等一些主要產(chǎn)業(yè)部分,并進(jìn)一步擴(kuò)大到社會(huì)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、交通運(yùn)輸系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)等一些非工程系統(tǒng)領(lǐng)域。 在航空電子裝備教學(xué)中,對(duì)裝備工作原理的講解既是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。傳統(tǒng)教學(xué)方法主要通過教員的講述,配合一些靜態(tài)的圖形幫助學(xué)員理解 .教學(xué)效果主要依靠于教員的授課水平和技巧 。近年來.我們嘗試將系統(tǒng)仿 真技術(shù)應(yīng)用到航空電子裝備教學(xué)中,根據(jù)被仿真裝備的工作原理,建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,并根據(jù)裝備的不同工作狀態(tài),對(duì)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)運(yùn)行.結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的逼真場(chǎng)景.較好地模擬實(shí)際裝備的工作情況。利用該技術(shù)開發(fā)、研制的教學(xué)軟件不但可供教員教學(xué)使用.也可供學(xué)員自學(xué),并達(dá)到了較好的教學(xué)效果。

    目前,有很多成熟的系統(tǒng)仿真開發(fā)平臺(tái)軟件.如 Simulink、SystemView等,這些軟件以其功能強(qiáng)大和使用方便、易用性受到廣大用戶歡迎.但價(jià)格較為昂貴,且大多未提供對(duì)外的仿真數(shù)據(jù)接口.仿真系統(tǒng)應(yīng)用的靈活性、擴(kuò)展性和可變性受到很多限制。當(dāng)然也可自行開發(fā)適用 的仿真開發(fā)平臺(tái)軟件。在航空電子裝備虛擬仿真軟件的開發(fā)中我們采用的是自行開發(fā)的系統(tǒng)仿真平臺(tái)軟件。

    3.虛擬仿真技術(shù)在航空電子裝備教學(xué)中的應(yīng)用方法和步驟

    3.1建立仿真模型

    這里所說的仿真模型既包括反映航空電子裝備外觀、結(jié)構(gòu)的三維物理模型 ,也包括揭示其內(nèi)在工作機(jī)理及行為的數(shù) 學(xué)模 型。對(duì)三維物理模型的建立,主要依據(jù)裝備本身的物理狀態(tài),其原則就是在盡量減小面數(shù)的同時(shí)進(jìn)步逼真度。對(duì)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立,則需要視系統(tǒng)的復(fù)雜程度進(jìn)行取舍和優(yōu)化,本著夠用為度的原則 ,以盡量減小運(yùn)算量。建立數(shù)學(xué)模型時(shí) ,還應(yīng)考慮到系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的參數(shù)調(diào)整。

    3.2創(chuàng)建仿真裝備的虛擬場(chǎng)景并驅(qū)動(dòng)

    對(duì)于虛擬場(chǎng)景的驅(qū)動(dòng),根據(jù)使用方式的不同采用了不同的方式假如進(jìn)行的僅是裝備外觀、結(jié)構(gòu)的展示,可使用EON進(jìn)行動(dòng)作的編輯和驅(qū)動(dòng);假如需要對(duì)裝備進(jìn)行虛擬操縱仿真,則使用 GLStudio軟件先進(jìn)行操縱面板、虛擬儀表的編輯和制作,然后再利用 Vega Prime驅(qū)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的交互操縱。

    3.3系統(tǒng)集成

    系統(tǒng)集成就是將上述做好的模型、場(chǎng)景按照教學(xué)軟件所需的形式將其有機(jī)的整合在一起,使之成為_個(gè)完整的 、規(guī)范的教學(xué)軟件。系統(tǒng)集成可以使用目前常用的軟件開發(fā)平臺(tái)如 VB、vc++等。由于上述虛擬現(xiàn)實(shí)驅(qū)動(dòng)軟件如 EON、GLStudio及Vega Prime等均以ActiveX控件方式提供 了可用 于常用 軟件開發(fā)平臺(tái)的運(yùn)行插件,因此,系統(tǒng)集成變得十分方便。編寫程序時(shí),只需考慮軟件功能的布置,注重程序間的兼容性即可。

    系統(tǒng)集成時(shí),還需要將系統(tǒng)行為仿真的結(jié)果通過視景仿真表現(xiàn)出來,即用行為仿真的數(shù)據(jù)來驅(qū)動(dòng)三維物理模型的動(dòng)作。由于系統(tǒng)行為仿真采用了專門的運(yùn)行平臺(tái),和視景仿真處于不同的系統(tǒng)進(jìn)程中.因此這種驅(qū)動(dòng)是通過兩進(jìn)程間的實(shí)時(shí)通訊來完成的。這里還需要考慮進(jìn)程間的同步新題目。

篇5

【關(guān)鍵詞】水下機(jī)器人；視景仿真；運(yùn)動(dòng)模型；OGRE0.引言

發(fā)展海洋是新時(shí)代的必然趨勢(shì)，水下機(jī)器人對(duì)海洋開發(fā)、海洋調(diào)查測(cè)繪及相當(dāng)多水下作業(yè)都有舉足輕重的作用。水下機(jī)器人系統(tǒng)的研究和開發(fā)中，仿真技術(shù)可以縮短其研制周期、提高研發(fā)質(zhì)量和減少經(jīng)費(fèi)，避免因系統(tǒng)故障時(shí)導(dǎo)致其丟失的嚴(yán)重后果。三維視景仿真技術(shù)廣泛應(yīng)用于軍事、航海、航空航天、游戲及醫(yī)療等領(lǐng)域，是集圖形學(xué)、圖像處理、模式識(shí)別、網(wǎng)絡(luò)等計(jì)算機(jī)技術(shù)高度發(fā)展的一門綜合性技術(shù)。

3Dmax與OGRE（Open-source Graphics Rendering Engine）是近年來得到迅速發(fā)展的嵌入Windows三維模型仿真技術(shù)。它性能卓越，API具有良好的可移植性。本文通過3Dmax建模和OGRE 3D引擎作為仿真平臺(tái)，及Qt設(shè)計(jì)窗口，在Visual Studio2008環(huán)境下完成仿真。

首先配置好VS2008和OGRE開發(fā)環(huán)境，主要是一些插件和動(dòng)態(tài)鏈接庫，定義OGRE將要使用的資源，選擇并設(shè)置渲染系統(tǒng)。通過初始化使用一些資源，并用這些建立一個(gè)場(chǎng)景，啟動(dòng)渲染循環(huán)。

1.仿真的一般流程

通常我們先用軟件Creator、3Dmax、Photoshop和Auto CAD等畫出一維、二維及三維的仿真圖形庫。一些特殊的如仿生魚水下機(jī)器人建立時(shí)圖形仿真時(shí)用到了自由變形計(jì)軸變形及其他樣條曲線理論的支持完成。到最后顯示的視景仿真一般都是通過Vega或者OpenGL再通過Visual studio編譯執(zhí)行寫好的虛擬現(xiàn)實(shí)代碼等來實(shí)現(xiàn)仿真，而且3D仿真大都需要進(jìn)行碰撞檢測(cè)。為了設(shè)計(jì)窗口的方便可能運(yùn)用MFC或其它工具來設(shè)計(jì)人機(jī)交互窗口，最終形成一個(gè)完整的仿真系統(tǒng)。

2.模型的建立

通過3Dmax所得到的水下機(jī)器人三維模型。

根據(jù)國際水池會(huì)議推薦，建立固定坐標(biāo)系（慣性坐標(biāo)系）和運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系（附體坐標(biāo)系）上圖的水下機(jī)器人也將按此坐標(biāo)系[1]。

由于完整的六自由度運(yùn)動(dòng)方程具有極強(qiáng)的非線性和耦合性，所以需要我們進(jìn)行解耦進(jìn)而進(jìn)行求解。對(duì)于方程的簡化與求解大多數(shù)專家并沒有給出，不過我們通常根據(jù)不同的水下機(jī)器人的形狀等特點(diǎn)來適當(dāng)減少式中的未知量及個(gè)數(shù)，一般將各方向的運(yùn)動(dòng)都簡化為平面運(yùn)動(dòng)。簡化得到的方程式不但有的時(shí)候能讓我們更容易的得到未知量來實(shí)現(xiàn)仿真，而且對(duì)于水動(dòng)力系數(shù)等得求解也簡單的多。三自由度、五自由度及六自由度的操縱性方程是最常見的，有的為了方便甚至直接簡化為一維的線性方程，再通過一些其他的算法來趨緊真實(shí)的結(jié)果。

水動(dòng)力模型相對(duì)復(fù)雜，最簡單就是力、力矩對(duì)速度、加速度、舵角等的一階偏導(dǎo)數(shù)即線性流體水動(dòng)力導(dǎo)數(shù)。這里就不諸一列舉各項(xiàng)研究所用的水動(dòng)力方程，水動(dòng)力系數(shù)的選取與獲得現(xiàn)在一般是通過經(jīng)驗(yàn)公式、拖曳實(shí)驗(yàn)及CFD技術(shù)。其中拖曳實(shí)驗(yàn)應(yīng)該是最準(zhǔn)確的，但是它也受到實(shí)驗(yàn)環(huán)境及未知因素的影響。CFD技術(shù)已經(jīng)被張赫等人驗(yàn)證了其具有一定的準(zhǔn)確性[2]。

其中附加質(zhì)量及附加質(zhì)量所形成的力及力矩經(jīng)常被放到質(zhì)量矩陣?yán)锩妗埡找蔡徇^用面緣法來對(duì)慣性水動(dòng)力系數(shù)進(jìn)行估算。張曉頻采用現(xiàn)有的比較成熟的商業(yè)流體力學(xué)軟件FLUENT模擬潛水器的粘性繞流流場(chǎng)，模擬阻力試驗(yàn)、斜航試驗(yàn)和平面運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（PMM）試驗(yàn)，求解操縱性水動(dòng)力系數(shù)。建立多功能潛水器六自由度運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，編寫仿真程序，預(yù)報(bào)其操縱性能[3]。

帶有均衡潛伏系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的建立，推進(jìn)器的推力模型，舵的水動(dòng)力系數(shù)模型及升降系數(shù)模型，海流模型、海浪模型及帶纜的數(shù)學(xué)模型等。這些模型有的時(shí)候?qū)Ψ抡嫦到y(tǒng)的仿真結(jié)果影響不大，有的時(shí)候卻是起到主要影響作用，因此我們要視情況而定以達(dá)到仿真的最佳效果。梁宵構(gòu)建了舵、翼、槳聯(lián)合操縱的微小型水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)，討論P(yáng)DCE運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及主要組成部分并通過外場(chǎng)試驗(yàn)來驗(yàn)證其可行性及可靠性[4]。

3.視景仿真的應(yīng)用

不論我們研究什么理論到最后都要進(jìn)行試驗(yàn)的驗(yàn)證，仿真就是為了使得試驗(yàn)更簡單，更直觀，風(fēng)方便，甚至可以做到一些現(xiàn)實(shí)中無法做到的假設(shè)試驗(yàn)。

張赫過定常流動(dòng)和非定常流動(dòng)這兩種情況進(jìn)行不同試驗(yàn)形式的模擬計(jì)算，在得到模擬結(jié)果的同時(shí)，給出相應(yīng)循環(huán)水槽試驗(yàn)結(jié)果，最后做出對(duì)比結(jié)果的分析。其中定常運(yùn)動(dòng)包括模擬直航試驗(yàn)和模擬斜航試驗(yàn)，非定常試驗(yàn)包括模擬平面運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行的五種操縱性試驗(yàn)。最后在結(jié)論分析中對(duì)上述三種數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行了總體的比較和分析，并由試驗(yàn)結(jié)果給出了用于建立潛水器空間運(yùn)動(dòng)方程的各個(gè)系數(shù)。為了我們的研究需要，可以發(fā)揮我們自己的想象合理的去做仿真試驗(yàn)，會(huì)得到意想不到的好處與突破創(chuàng)新。

4.結(jié)論

建立了動(dòng)力學(xué)模型，研究了對(duì)象的水動(dòng)力性能，得到運(yùn)動(dòng)方程所需的水動(dòng)力、重力、浮力、推進(jìn)器作用力等，并在此基礎(chǔ)上建立了以推進(jìn)器為主要操縱方式的運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)，對(duì)水下機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)完成視景仿真，得到視景仿真的效果圖。我們不但可以做不同的試驗(yàn)來獲得水下機(jī)器人的操縱性能、適航性及受力變化情況，還可以此來對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)上分析與設(shè)計(jì)。之后我們還可以將水下機(jī)器人的高度智能化進(jìn)行視景仿真來驗(yàn)證與設(shè)計(jì)。還可以對(duì)某些重要的系數(shù)進(jìn)行參數(shù)識(shí)別的仿真實(shí)驗(yàn)，還要繼續(xù)加強(qiáng)視景仿真的真實(shí)性，來適應(yīng)需求更高的仿真。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]賈欣樂，楊延生.船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型.大連海事大學(xué)出版社，1999.

[2]張曉頻.多功能潛水其操縱性能與運(yùn)動(dòng)仿真研究.哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文，2008.

篇6

Abstract: The overall milling error prediction model is obtained, including the thermal deformation errors of the workpiece, the tool thermal deformation error, the wear error of the tool and the tool deformation error.

關(guān)鍵詞：工件受熱變形；刀具受熱變形；刀具磨損；刀具受力

Key words: workpiece heating；tool heating；tool wear；tool stress

中圖分類號(hào)：TG54文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2011）23-0026-01

1加工誤差影響因素及分類

在數(shù)控銑削加工過程中，用戶期望生產(chǎn)加工后的工件與設(shè)計(jì)人員所設(shè)計(jì)的圖紙完全吻合一致，但這只是一個(gè)脫離實(shí)際的理論想法。在實(shí)際的生產(chǎn)加工中，由于受到加工操作規(guī)程、加工工藝系統(tǒng)、加工原理、加工測(cè)量、工件和刀具的材質(zhì)、工件和刀具的溫度、刀具受力變形、刀具磨損等因素的影響，實(shí)際生產(chǎn)加工后的工件與理論圖紙會(huì)存在一定的偏差，進(jìn)而產(chǎn)生了加工誤差。

一般來講，一個(gè)完整的數(shù)控銑削加工系統(tǒng)主要由機(jī)床、夾具、刀具和工件構(gòu)成，也可以稱之為加工工藝系統(tǒng)。在實(shí)際的數(shù)控銑削加工過程中，存在很多影響因素引起加工誤差，進(jìn)而影響加工工件的質(zhì)量。在前人研究的基礎(chǔ)上，按照誤差的來源可以將加工誤差分為三類：幾何誤差、物理誤差和其它誤差，其中幾何誤差是指機(jī)床或夾具或刀具本身存在的誤差和加工過程中由磨損而引起的誤差；物理誤差是指數(shù)控銑削加工工藝系統(tǒng)由于受熱和受力而產(chǎn)生的彈性變形和塑性形變而引起的誤差；其它誤差包括的范圍較大，隨機(jī)性較強(qiáng)，主要是指加工工人在數(shù)控銑削加工操作過程中，由于采用哪一種加工原理、操作是否嚴(yán)格遵守規(guī)程、重新調(diào)整工藝系統(tǒng)、定位刀具或待加工工件的精確程度、測(cè)量的準(zhǔn)確度和加工工人的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等因素所引起的誤差。

2單因素加工誤差模型

參考文獻(xiàn)：

[1]周德生.基于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的銑削加工精度控制研究[D].武漢理工大學(xué)，碩士學(xué)位論文，2006.

篇7

    論文摘要：介紹了工程技術(shù)訓(xùn)練中心數(shù)控設(shè)備與教學(xué)的概況，以及科研項(xiàng)目對(duì)機(jī)械加工的需求及其特點(diǎn)。分析表明，工程訓(xùn)練中心與科研團(tuán)隊(duì)存在巨大的合作前景，可以在改善教學(xué)的同時(shí)推進(jìn)科研項(xiàng)目的進(jìn)展。 

一、引 言 

工程訓(xùn)練中心是培養(yǎng)工科學(xué)生的一個(gè)重要基地，各學(xué)校在工程訓(xùn)練中心的建設(shè)過程中投入巨大，除基本的金屬切削機(jī)床、材料成型設(shè)備外，各種數(shù)控機(jī)床、特種加工機(jī)床、精密測(cè)量等設(shè)備也已經(jīng)成為工程實(shí)踐教學(xué)的主力裝備。2008年11月，國家機(jī)械制造基礎(chǔ)及工程訓(xùn)練課程指導(dǎo)委員會(huì)就《普通高校工程訓(xùn)練中心建設(shè)基本要求》作了詳細(xì)闡述，其中數(shù)控設(shè)備至少應(yīng)有：6臺(tái)數(shù)控車床、3臺(tái)數(shù)控銑床、2臺(tái)數(shù)控切割機(jī)床，并且各學(xué)?？筛鶕?jù)實(shí)際教學(xué)需要，增加一定數(shù)量的加工中心，工程訓(xùn)練中心除教學(xué)任務(wù)外，還有巨大的潛力可以挖掘。同時(shí)，隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，國家在科學(xué)研究上的投入力度越來越大，這些科研項(xiàng)目對(duì)機(jī)械加工都有著巨大的需求，但這些需求一般為單件或者小批量，并且設(shè)計(jì)尚未完善或者一直處于改進(jìn)之中，與現(xiàn)代企業(yè)的大批量生產(chǎn)存在一定脫節(jié)，而工程訓(xùn)練中心的硬件設(shè)施與任務(wù)恰好能夠滿足科研項(xiàng)目中機(jī)械加工的需求，同時(shí)又能改善學(xué)生的學(xué)習(xí)條件。 

二、數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及教學(xué) 

數(shù)控機(jī)床是指可以通過計(jì)算機(jī)編程，進(jìn)行自動(dòng)控制的機(jī)床。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床具有很多優(yōu)點(diǎn)：高柔性，適合單件、小批量生產(chǎn)，適合新產(chǎn)品的開發(fā)；加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠、生產(chǎn)率高，數(shù)控機(jī)床的加工自動(dòng)化，免除了普通機(jī)床上工人的疲勞、粗心、估計(jì)等人為誤差，提高了產(chǎn)品的一致性；并且數(shù)控機(jī)床對(duì)操作工人的要求降低，一個(gè)普通機(jī)床的高級(jí)技工，不是短時(shí)間內(nèi)可以培養(yǎng)的，而相對(duì)來說數(shù)控機(jī)床操作工人培養(yǎng)時(shí)間極短（如數(shù)控車工需要一周即可，還會(huì)編寫簡單的加工程序）。 

由于數(shù)控技術(shù)教學(xué)和培訓(xùn)都離不開數(shù)控機(jī)床，而數(shù)控機(jī)床本身價(jià)格比較昂貴，同時(shí)訓(xùn)練過程不可避免地存在誤操作過程，這對(duì)機(jī)床安全是一個(gè)巨大的隱患，同時(shí)數(shù)控機(jī)床的數(shù)量有限，難以滿足大量學(xué)生實(shí)踐訓(xùn)練的需求。而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床加工仿真技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，很好地解決了這些矛盾。數(shù)控加工仿真是一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)人機(jī)交互技術(shù)，具有生動(dòng)的界面和強(qiáng)大的顯示功能，圖形大小、顏色、觀察視角以及刀具的形狀等都可由操作者自行設(shè)計(jì)以滿足不同的監(jiān)控與學(xué)習(xí)要求；仿真系統(tǒng)的通用性較強(qiáng)，其語法診斷功能可以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)編程。在模擬過程中，系統(tǒng)能及時(shí)提供錯(cuò)誤信息以及刀具相對(duì)移動(dòng)軌跡的顯示以及最終加工的立體效果，很容易發(fā)現(xiàn)和修改編寫程序的錯(cuò)誤，高仿真界面及動(dòng)態(tài)的模擬仿真系統(tǒng)可有效地顯示代替機(jī)床實(shí)際運(yùn)行狀況并且還能夠提示操作信息，使數(shù)控機(jī)床的編程操作易于課堂化教學(xué)，從而既節(jié)省了機(jī)床設(shè)備和實(shí)習(xí)消耗，降低了實(shí)做危險(xiǎn)，又大大提高了教學(xué)效率，規(guī)避了實(shí)習(xí)人員的操作風(fēng)險(xiǎn)。數(shù)控加工仿真系統(tǒng)采用了與數(shù)控機(jī)床操作系統(tǒng)相同的模擬界面，使其具備了整個(gè)加工過程的模擬仿真能力，即使仿真系統(tǒng)在模擬中出現(xiàn)人為的編程或操作失誤也不會(huì)危及學(xué)生和機(jī)床安全，學(xué)生反而還可以從中吸取大量的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，所以說它是初學(xué)者理想的實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐工具。因此，數(shù)控加工仿真技術(shù)在數(shù)控教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛［1］［2］。 

當(dāng)然，數(shù)控加工仿真技術(shù)同真正的數(shù)控機(jī)床存在一定的差別，容易引起以下弊端：（1）過于依賴計(jì)算機(jī)完成所有的操作，因?yàn)閳D紙繪制、g代碼生成、仿真加工都可在計(jì)算機(jī)上完成，仿真與實(shí)際機(jī)床之間存在各種差異；（2）忽略加工工藝，仿真系統(tǒng)的仿真加工過程速度一般為5倍（調(diào)節(jié)范圍：1-100），使得操作人員忽略進(jìn)給速度、刀具轉(zhuǎn)速和加工質(zhì)量等；（3）無法保證加工質(zhì)量，由于仿真軟件只能仿真加工過程，對(duì)于零件的表面粗糙度和尺寸精度等無法保證。 

因此，數(shù)控教學(xué)必須采用數(shù)控加工仿真與實(shí)訓(xùn)操作相結(jié)合的方法，即先通過仿真系統(tǒng)讓學(xué)生對(duì)數(shù)控編程有一定的了解，再通過實(shí)訓(xùn)操作使學(xué)生理解仿真與機(jī)床實(shí)訓(xùn)的差別，不能僅僅為了學(xué)生和機(jī)床安全廢除實(shí)訓(xùn)操作，這樣既可大大減少學(xué)生理解錯(cuò)誤而產(chǎn)生的各種機(jī)床損壞及人身傷害，又可提高學(xué)生的實(shí)際操作技能。 

三、科研團(tuán)隊(duì)與工程訓(xùn)練中心的合作前景 

隨著中國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，國家和其他組織在科研上的投入力度越來越大，其中理工類的科研對(duì)機(jī)械加工有著巨大的需求。絕大部分新產(chǎn)品開發(fā)或者新技術(shù)在開發(fā)過程中，對(duì)產(chǎn)品的需求并不明確或者存在一個(gè)逐漸深化的過程，對(duì)零部件的定型需要一個(gè)漫長的、反復(fù)的過程，需要對(duì)零件進(jìn)行單件或者小批量的試制、修改。一般的科研團(tuán)隊(duì)在機(jī)械加工方面的人員、設(shè)備力量非常薄弱，如果把這些任務(wù)交給企業(yè)去做，往往價(jià)格昂貴而又費(fèi)時(shí)。而這恰恰是工程訓(xùn)練中心的強(qiáng)項(xiàng)，并且科研團(tuán)隊(duì)中往往有一大批計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)很好的研究生，利用數(shù)控機(jī)床的仿真軟件，可以較快地學(xué)習(xí)數(shù)控設(shè)備的操作技術(shù)。一般說來，在工程訓(xùn)練中心學(xué)習(xí)的主要群體是低年級(jí)的學(xué)生，也有少數(shù)高年級(jí)的學(xué)生，這些學(xué)生在此學(xué)習(xí)的目標(biāo)往往比較簡單，僅僅是學(xué)習(xí)基本的操作技術(shù)，加工零件也僅僅是作為練習(xí)。如果科研團(tuán)隊(duì)與工程訓(xùn)練中心合作，對(duì)科研團(tuán)隊(duì)的研究生進(jìn)行培訓(xùn)，訓(xùn)練他們自己進(jìn)行機(jī)械加工的能力，不僅能節(jié)省大量時(shí)間促進(jìn)科研進(jìn)程，更重要的是積累了加工經(jīng)驗(yàn)，這有助于后續(xù)的設(shè)計(jì)與改進(jìn)。同時(shí)，對(duì)本科生來說，與研究生一起操作數(shù)控機(jī)床不僅僅是練習(xí)了，而是在生產(chǎn)在科研，能夠極大地提高他們的積極性，培養(yǎng)自信心，增加他們的知識(shí)面，能夠進(jìn)一步推動(dòng)高年級(jí)本科生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的潮流，部分優(yōu)秀的低年級(jí)學(xué)生也能參與到科研中，這對(duì)本科生的其他課程學(xué)習(xí)是非常有益的。 

四、結(jié) 論 

數(shù)控機(jī)床加工仿真技術(shù)已經(jīng)成為數(shù)控教學(xué)的重要方法，這種方法功能強(qiáng)大、成本低、安全可靠，可在短時(shí)間內(nèi)大量培訓(xùn)數(shù)控操作工，這些特點(diǎn)與科研項(xiàng)目存在互補(bǔ)之處，雙方合作是互惠互利的，既能改善教學(xué)條件，又能推動(dòng)科研項(xiàng)目的進(jìn)展。 

參考文獻(xiàn)： 

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摘要：隨著經(jīng)濟(jì)全球化的快速發(fā)展，我國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)成為必然，發(fā)展現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)，是加快制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要途徑。文章以公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)為例，簡要闡述了發(fā)展現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)的模式和途徑，并提出了企業(yè)發(fā)展現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)的建議。

關(guān)鍵詞 ：現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè) 制造業(yè) 轉(zhuǎn)型升級(jí)

一、現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)的內(nèi)涵及發(fā)展現(xiàn)狀

2014年08月國務(wù)院《國務(wù)院關(guān)于加快發(fā)展生產(chǎn)業(yè)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)的指導(dǎo)意見》，進(jìn)一步明確了生產(chǎn)業(yè)是全球產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)融合了互聯(lián)網(wǎng)、通信、計(jì)算機(jī)等信息化手段和現(xiàn)代管理思想與方法，圍繞制造業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)所開展的各類專業(yè)的服務(wù)活動(dòng)，屬于生產(chǎn)業(yè)范疇。發(fā)展現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)，是從生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)變的戰(zhàn)略需求，是加快制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要途徑。

當(dāng)前，我國現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)仍處于剛起步和較為新興的發(fā)展階段，服務(wù)業(yè)總體規(guī)模仍然偏小，發(fā)展程度尚較低，服務(wù)水平不高，結(jié)構(gòu)不合理，機(jī)制創(chuàng)新滯后，整體發(fā)展水平與發(fā)達(dá)國家相比還有較大的差距。

二、建設(shè)公共服務(wù)平臺(tái)是發(fā)展現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)的重要手段

《意見》指出建立專業(yè)化、開放型的公共服務(wù)平臺(tái)是當(dāng)前我國發(fā)展現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)的主要任務(wù)之一。公共服務(wù)平臺(tái)是根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)、科技、社會(huì)發(fā)展需求，以科技資源集成開放和共建共享為目標(biāo)，通過有效優(yōu)化和整合各類科技資源，向社會(huì)提供開放共享的一類科技創(chuàng)新服務(wù)載體。公共服務(wù)平臺(tái)為企業(yè)發(fā)展提供技術(shù)開發(fā)、試驗(yàn)、推廣以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工、檢測(cè)、中試、信息共享、技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施等以及投資融資、教育培訓(xùn)等公共服務(wù)。以企業(yè)為主體建立的公共服務(wù)平臺(tái)可顯著地強(qiáng)化企業(yè)的服務(wù)供給、提升企業(yè)服務(wù)水平、優(yōu)化企業(yè)資源、促進(jìn)企業(yè)由生產(chǎn)型企業(yè)向服務(wù)型企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

三、公共服務(wù)平臺(tái)發(fā)展模式探討

為了研究公共服務(wù)平臺(tái)的發(fā)展模式，本文以株洲時(shí)代新材料科技股份有限公司（以下簡稱時(shí)代新材）建設(shè)的“高速鐵路機(jī)械系統(tǒng)仿真技術(shù)服務(wù)平臺(tái)”為案例進(jìn)行分析。

1.高速鐵路機(jī)械系統(tǒng)仿真技術(shù)服務(wù)平臺(tái)介紹

時(shí)代新材主要從事高分子減振降噪產(chǎn)品、高分子復(fù)合改性材料和特種涂料及新型絕緣材料三大系列產(chǎn)品的研制開發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)，是目前我國交通機(jī)械裝備行業(yè)整體科技實(shí)力最強(qiáng)的高分子復(fù)合材料減振降噪技術(shù)專業(yè)研究、開發(fā)基地。2013年公司依托強(qiáng)大的高速鐵路機(jī)械仿真核心技術(shù)建立了高速鐵路機(jī)械系統(tǒng)仿真技術(shù)服務(wù)平臺(tái)。平臺(tái)由高性能計(jì)算平臺(tái)和機(jī)械設(shè)計(jì)仿真的功能平臺(tái)組成，承擔(dān)各高速鐵路產(chǎn)業(yè)相關(guān)單位新產(chǎn)品研發(fā)、基礎(chǔ)性和前沿性技術(shù)研究中的機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算與仿真分析任務(wù)，整合機(jī)械結(jié)構(gòu)仿真分析方向的技術(shù)和人力資源，為基礎(chǔ)性研究的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

2.高速鐵路機(jī)械系統(tǒng)仿真技術(shù)服務(wù)平臺(tái)服務(wù)模式

經(jīng)過探索和實(shí)踐，時(shí)代新材建立了“技術(shù)研發(fā)、技術(shù)推廣、技術(shù)信息一體化服務(wù)”的服務(wù)模式，即在企業(yè)本身開展研發(fā)的同時(shí)，為其它企業(yè)提供技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品檢測(cè)等服務(wù)，并向企業(yè)提供相關(guān)技術(shù)信息、技術(shù)培訓(xùn)等。通過一體化技術(shù)服務(wù)和市場(chǎng)化推廣策略的結(jié)合，初步實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)的組織網(wǎng)絡(luò)化、功能社會(huì)化、服務(wù)產(chǎn)業(yè)化、手段現(xiàn)代化的運(yùn)營目標(biāo)。技術(shù)服務(wù)平臺(tái)由依托層、核心層以及應(yīng)用層組成。

（1）服務(wù)依托層。服務(wù)依托層圍繞長沙國家超算中心，由研發(fā)與技術(shù)數(shù)據(jù)庫、專業(yè)技術(shù)人才庫組成。研發(fā)與技術(shù)數(shù)據(jù)庫是對(duì)湖南省內(nèi)乃至全國近三年來高速鐵路機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)新登記的科技成果、專利及論文，進(jìn)行收集與進(jìn)度跟蹤，整理形成最新的研發(fā)技術(shù)與數(shù)據(jù)庫。專業(yè)技術(shù)人才庫的建設(shè)主要包括兩個(gè)方面的內(nèi)容，一方面是專業(yè)人才庫共建工程；二是專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)工程。專業(yè)技術(shù)人才庫共建工程是通過收集高速鐵路機(jī)械仿真技術(shù)領(lǐng)域一批熟練掌握專業(yè)技術(shù)知識(shí)、具有精湛操作技能的專業(yè)技術(shù)人才；針對(duì)企業(yè)人才需求，及時(shí)推薦最適合企業(yè)發(fā)展的技術(shù)人才。其次是做好人才儲(chǔ)備服務(wù)，通過與提供專業(yè)技術(shù)人才的院校和科研機(jī)構(gòu)合作，建立人才對(duì)接機(jī)制，源源不斷地為企業(yè)提供急需的專業(yè)技術(shù)人才。

（2）服務(wù)核心層。此層充分發(fā)揮公司的優(yōu)勢(shì)，構(gòu)成公共服務(wù)平臺(tái)的技術(shù)服務(wù)核心力量，由仿真計(jì)算平臺(tái)、仿真管理平臺(tái)、仿真驗(yàn)證平臺(tái)三部分組成。

（3）服務(wù)應(yīng)用層。服務(wù)平臺(tái)以長沙國家超算中心、研發(fā)與技術(shù)數(shù)據(jù)庫、專家人才庫為依托，以時(shí)代新材料公司的仿真管理平臺(tái)、仿真技術(shù)平臺(tái)、仿真驗(yàn)證平臺(tái)為核心，通過多種措施與途徑向高速鐵路產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域機(jī)械仿真設(shè)計(jì)企業(yè)提供技術(shù)服務(wù)。

3.高速鐵路機(jī)械系統(tǒng)仿真技術(shù)服務(wù)平臺(tái)效益分析

公共服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)，在整合、發(fā)揚(yáng)湖南省高速鐵路這一優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，優(yōu)化集群內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提升關(guān)鍵材料與制品研發(fā)、試驗(yàn)、生產(chǎn)及配套能力，解決行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)問題，促進(jìn)高速鐵路行業(yè)整體技術(shù)水平提高的基礎(chǔ)上，有效的提升了相關(guān)企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)成功率、縮短了開發(fā)周期；提升了公司的服務(wù)水平和服務(wù)能力，促進(jìn)了公司由傳統(tǒng)制造業(yè)向現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)的轉(zhuǎn)變。

四、企業(yè)發(fā)展現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)的建議

時(shí)代新材公司依托核心技術(shù)、以信息化建設(shè)為紐帶，整合優(yōu)勢(shì)資源，立足于區(qū)域產(chǎn)業(yè)特色，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)制造業(yè)向現(xiàn)代服務(wù)制造業(yè)的轉(zhuǎn)變。

1.核心技術(shù)服務(wù)化，逐步由傳統(tǒng)制造業(yè)向現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)轉(zhuǎn)化

現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)對(duì)技術(shù)有較高的要求，只有掌握差別化的核心技術(shù)，才能提供差異化、個(gè)性化的集成服務(wù)。制造企業(yè)應(yīng)依托自身的核心技術(shù)發(fā)展制造服務(wù)業(yè)，逐漸將經(jīng)營重心從加工制造轉(zhuǎn)向提供技術(shù)服務(wù)、流程控制、產(chǎn)品研發(fā)等生產(chǎn)。

2.加強(qiáng)企業(yè)信息化建設(shè)，提升企業(yè)制造服務(wù)能力

制造業(yè)正在向全面信息化邁進(jìn)，研發(fā)、設(shè)計(jì)、采購、制造、服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)都與信息技術(shù)密切相關(guān)；從產(chǎn)品的發(fā)展特征來看，產(chǎn)品的知識(shí)化、智能化、系統(tǒng)化、信息化、服務(wù)化得到全面提升。企業(yè)發(fā)展現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)必定要加強(qiáng)企業(yè)信息化建設(shè)，利用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)高效益、高可靠性、提高企業(yè)制造服務(wù)能力。

3.轉(zhuǎn)化觀念，提升現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)的戰(zhàn)略地位

企業(yè)要進(jìn)一步打破“大而全”、“小而全”的格局，分離和外包非核心業(yè)務(wù)，提升現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)的戰(zhàn)略地位，制定服務(wù)業(yè)務(wù)發(fā)展的戰(zhàn)略和規(guī)劃，分階段、有重點(diǎn)地開展服務(wù)業(yè)務(wù)，培育企業(yè)品牌競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)向價(jià)值鏈高端延伸，促進(jìn)企業(yè)逐步由生產(chǎn)制造型向生產(chǎn)服務(wù)型轉(zhuǎn)變。

參考文獻(xiàn)

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[ 2 ] 薛金山.中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型路徑與階段性探討[ J ] .中國機(jī)電工業(yè),2010(10)

篇9

關(guān)鍵詞：建環(huán)專業(yè);實(shí)驗(yàn)教學(xué);虛擬仿真

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）05-0106-02

引言

虛擬仿真技術(shù)是20世紀(jì)末才興起的一門嶄新的信息技術(shù)，能夠模擬真實(shí)設(shè)備或系統(tǒng)的工作過程，具有信息量大、生動(dòng)形象、身臨其境、實(shí)時(shí)交流等特征。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是虛擬仿真技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，是高等教育信息化建設(shè)的重要內(nèi)容[1]，促進(jìn)當(dāng)前教育模式、教學(xué)方法和學(xué)習(xí)方式的深刻變革。

建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程是一個(gè)典型工科類的專業(yè)，在人才培養(yǎng)中普遍存在“重設(shè)計(jì)、輕實(shí)踐”等問題，強(qiáng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)應(yīng)用型、復(fù)合型和創(chuàng)新型的實(shí)用人才，是社會(huì)對(duì)建環(huán)專業(yè)教學(xué)改革的迫切要求。將虛擬仿真技術(shù)的引入到建環(huán)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，解決目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的存在問題，提高建環(huán)專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，是值得研究和探索的課題。

一、建環(huán)專業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)現(xiàn)狀

目前，建環(huán)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本上是傳統(tǒng)模式[2]，存在實(shí)驗(yàn)課時(shí)少、教學(xué)內(nèi)容陳舊、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段單一等諸多問題。實(shí)驗(yàn)類型多以驗(yàn)證性、演示型為主，學(xué)生學(xué)習(xí)被動(dòng)，往往敷衍了事。為了改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，很多學(xué)校做出積極探索和改革[3-4]，如獨(dú)立設(shè)置專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程、改革實(shí)驗(yàn)考核模式、開設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、增加生產(chǎn)實(shí)習(xí)等。雖然這些努力對(duì)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量起到了一定作用，但是，建環(huán)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革發(fā)展中存在瓶頸：

1.受實(shí)驗(yàn)室條件限制，很難開設(shè)交叉性專業(yè)實(shí)驗(yàn)。

暖通空調(diào)系統(tǒng)形式多樣、構(gòu)成復(fù)雜、設(shè)備龐大、維護(hù)費(fèi)用高，受實(shí)驗(yàn)室空間和資金的限制，很難建設(shè)較為綜合的暖通空調(diào)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使學(xué)生對(duì)系統(tǒng)整體性和在工程中的實(shí)際運(yùn)行缺少全面性認(rèn)識(shí)。

2.受生產(chǎn)與安全條件限制，生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)效果很難達(dá)到預(yù)期要求。

為了彌補(bǔ)交叉性專業(yè)實(shí)驗(yàn)的不足，很多學(xué)校加強(qiáng)了生產(chǎn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)。但是，由于實(shí)際工程環(huán)境復(fù)雜、危險(xiǎn)大、操作安全要求高，企業(yè)出于經(jīng)濟(jì)效益和安全考慮，不可能同意把在工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，只能是走馬觀花的參觀式教學(xué)，實(shí)際教學(xué)效果不佳。

3.受師資力量和實(shí)驗(yàn)設(shè)備限制，實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量大打折扣。

大多數(shù)學(xué)校建環(huán)專業(yè)每年招生2個(gè)班以上，有的學(xué)校甚至達(dá)到4個(gè)班。當(dāng)學(xué)生人數(shù)多時(shí)，而師資力量有限、實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量有限時(shí)，如何安排好學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并且能夠激發(fā)學(xué)生主動(dòng)性、積極性是一件非常困難的事情。

二、建環(huán)專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必要性

虛擬仿真技可以生動(dòng)形象地復(fù)現(xiàn)各類復(fù)雜的暖通空調(diào)系統(tǒng)，有效解決建環(huán)專業(yè)實(shí)驗(yàn)改革的瓶頸問題。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)不受實(shí)驗(yàn)室條件的限制、生產(chǎn)與安全條件的限制、師資與實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制，可以實(shí)現(xiàn)在課堂和實(shí)驗(yàn)室中無法實(shí)現(xiàn)的教學(xué)過程，拓展實(shí)驗(yàn)類型，開展豐富多樣的專業(yè)交叉性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。

建環(huán)專業(yè)開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將帶來如下優(yōu)勢(shì)：①能營造出一種仿真式與交互式的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，不用考慮實(shí)驗(yàn)室面積、投資、運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用，使得實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)大大降低。②能展現(xiàn)建環(huán)專業(yè)的最前沿技術(shù)，擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。③擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和深度，突破課堂教學(xué)難點(diǎn)。④去除了繁雜的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作，節(jié)省去人力、物力，更有效利用師資力量。⑤可以反復(fù)訓(xùn)練，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供平臺(tái)，提高學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)主動(dòng)思考。

對(duì)于實(shí)踐教學(xué)而言，不同層次的實(shí)踐教學(xué)可以用不同層次的虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行模擬。在專業(yè)基礎(chǔ)課程中的實(shí)踐教學(xué)可以使用簡單、高效、成本低廉的傳統(tǒng)仿真技術(shù)來完成，對(duì)于專業(yè)核心課程的實(shí)踐教學(xué)或綜合性實(shí)驗(yàn)，可采用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。

三、建環(huán)專業(yè)領(lǐng)域的常用仿真技術(shù)

仿真技術(shù)以低成本、高開放性和廣泛適用性等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)在建環(huán)專業(yè)相關(guān)的科研領(lǐng)域有了廣泛應(yīng)用和研究，很多仿真軟件被用于暖通空調(diào)的仿真建模，主要分為以下三個(gè)方面：

1.建筑室內(nèi)環(huán)境的仿真。主要有Fluent、Airpak、Phoenics和Flovent等軟件，其中Fluent和Airpak最具代表性。Fluent軟件包含豐富而先進(jìn)的物理模型，能夠準(zhǔn)確模擬所研究對(duì)象內(nèi)的空氣流動(dòng)、傳熱和污染等物理現(xiàn)象。Airpak則是專門面向HVAC領(lǐng)域的室內(nèi)環(huán)境仿真軟件，在功能上沒有Fluent全面，但是比Fluent更易于建環(huán)專業(yè)人員使用。

2.建筑或空調(diào)系統(tǒng)能耗的仿真。主要有EnergyPlus、DeST、DOE-2和BLAST等軟件，其中EnergyPlus和DeST在我國應(yīng)用最多。EnergyPlus吸收了DOE-2和BLAST的優(yōu)點(diǎn)，采用集成同步的負(fù)荷/系統(tǒng)/設(shè)備的模擬方法。DeST基于狀態(tài)空間法理論，利用多區(qū)熱質(zhì)平衡算法和三維動(dòng)態(tài)傳熱算法模擬建筑能耗。

3.暖通空調(diào)系統(tǒng)性能的仿真。主要有TRNSYS、SIMULINK、HVACSIM+和DYMOLA等軟件。TRNSYS模塊化結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模擬軟件，內(nèi)置了200多個(gè)功能性子程序，目前應(yīng)用最為普遍。DYMOLA是基于方程式的多物理系統(tǒng)模擬軟件，能夠很好解決因果類仿真平臺(tái)的代數(shù)循環(huán)問題，而且具備將建模和數(shù)值方法的理想解耦，適用于開發(fā)復(fù)雜的空調(diào)系統(tǒng)仿真模型。

可見，仿真技術(shù)已經(jīng)在建環(huán)專業(yè)科研領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，可以模擬建筑室內(nèi)復(fù)雜的熱環(huán)境，仿真各種復(fù)雜的空調(diào)系統(tǒng)，為暖通空調(diào)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的開發(fā)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

四、建環(huán)專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展?fàn)顩r

仿真技術(shù)是用來構(gòu)建仿真系統(tǒng)的物理模型，真實(shí)反映出實(shí)際系統(tǒng)的特性。對(duì)于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)來說，必須有交互式界面，通常用Vega、U3D、Eclipse、CATIA、WebBuilder、Visual Studio、LabVIEW等軟件平臺(tái)開發(fā)，使學(xué)生可直接參與，探索仿真對(duì)象的變化過程。目前，雖然建環(huán)專業(yè)領(lǐng)域的仿真研究很多，但主要應(yīng)用于科研領(lǐng)域;建環(huán)專業(yè)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)研究相對(duì)很少，尚處于初步探索階段。

美國可持續(xù)建筑性能研究所開發(fā)了LearnHVAC軟件，如圖1所示。學(xué)生可以對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行模擬操作，包括短期控制模擬，長期能耗模擬，分析系統(tǒng)故障。教師可以自定義暖通空調(diào)系統(tǒng)的模擬場(chǎng)景，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行管理。目前，LearnHVAC只是可發(fā)了變風(fēng)量系統(tǒng)一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

在國內(nèi)，山東建筑大學(xué)開發(fā)了太陽能系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)等虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件，只側(cè)重于對(duì)原理的認(rèn)識(shí)和體驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)功能簡單;合肥工業(yè)大學(xué)楊善林教授將組件技術(shù)應(yīng)用于中央空調(diào)的計(jì)算機(jī)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)研發(fā)過程中，其開發(fā)方法能夠?qū)μ摂M仿真軟件有一個(gè)很好的參考作用[5];湖北工業(yè)大學(xué)以BIM技術(shù)、信息技術(shù)為支撐，組建了綠色建筑全生命周期虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心[6]。

目前，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)逐漸得到重視，很多大學(xué)已經(jīng)開展了相關(guān)調(diào)研，建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室、開發(fā)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、研究虛擬仿真教學(xué)方法等工作已經(jīng)逐步開展。

五、結(jié)束語

虛擬仿真技術(shù)是當(dāng)前高等教育的重要教學(xué)手段，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)建設(shè)必將推動(dòng)建環(huán)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展，如何與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有機(jī)結(jié)合，設(shè)置合理的實(shí)踐教學(xué)計(jì)劃，開發(fā)創(chuàng)新性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，將是近年來建環(huán)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重點(diǎn)內(nèi)容。

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篇10

每篇論文的寫作都是建立在他人的研究成果之上的，這樣就難免要引用他人的勞動(dòng)成果來論證自己的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)，這樣的科學(xué)論文是有繼承性的，下面是學(xué)術(shù)參考網(wǎng)的小編整理的關(guān)于物流專業(yè)畢業(yè)論文參考文獻(xiàn)，希望給大家在寫作當(dāng)中帶來幫助。

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