虚拟工程

虚拟工程（精选十篇）

虚拟工程 篇1

构建虚拟企业是发展工程物流的有效途径,其中成员选择是虚拟企业构建的关键环节。国内外学者对此展开了大量研究,提出了AHP和DEA[1]、模糊数学[2]、遗传算法[3]、聚类算法[4]等研究方法。其中大部分是以制造企业为研究对象的,也有少量的以物流企业为研究对象,但还没有对工程物流运作企业进行研究的。而工程物流运作与常规物流运作完全不同,具有极强的特殊性,不能照搬一般物流企业的相关理论;随着工程物流需求的不断扩大,工程物流逐渐成为物流业的一个专业化的发展方向,与工程物流相关的理论研究亟待进行。作者通过深入工程物流运作A企业,对工程物流虚拟企业的成员选择进行了研究,针对企业中几个典型工程物流项目需求,建立了工程物流虚拟企业成员的评价指标体系;并应用BP神经网络构建了成员选择的模块化双层智能决策模型,模块化的双层结构使模型更新迅速,在快速多变的工程物流市场机遇中,可实现对成员企业的有效选择,为虚拟企业的及时构建提供保证。

1 工程物流虚拟企业的成员选择评价指标体系

1.1 工程物流的内涵与特点

工程物流是一个较专业的领域,近几年才逐渐受到关注,相关的理论研究目前还不多,甚至还没有统一的定义。作者通过深入工程物流运作A企业、跟踪工程物流项目并研究相关文献,提出了工程物流的定义。

定义工程物流(project lonistics)是一种非常规的物流活动,是一项复杂的系统工程。它是对工程关键物资的流动过程进行专门的规划、设计、组织、实施、控制和管理的,以安全为第一目标的系统活动,是对社会资源的整合过程。具有单次性、系统性、动态性、高技术、高风险等特征。

1.2 成员选择评价指标体系的建立

1.2.1评价指标选择准则确定

评价指标是成员选择评价的依据,评价指标的科学有效性决定着成员选择的成败。因此本文在设计评价指标体系中遵循以下原则:

A:系统性评价指标要求能够从工程物流项目的实际需要出发,系统全面的反应成员企业的综合素质。

B:灵活性由于工程物流的单次性特征,不同项目需求的重点会多变,因此,相应的评价指标也要具有一定的灵活性,能够根据需要快速扩展和重构。

C:有效性评价指标要能够真实、有效的反应出工程物流项目的实际需求,保证评价指标的客观合理性和可操作性,使评价指标真正发挥效力。

1.2.2成员选择评价指标体系构建

在应用德尔菲Delphi法进行循环调查的基础上,通过分析A企业做过的石化、电力、冶金、市政等几种典型的工程物流运作项目,结合工程物流的运作特点和评价指标的设计原则,识别出科学有效的评价指标,构建出工程物流虚拟企业的成员选择评价指标体系,如图1所示。

2 工程物流虚拟企业的成员选择智能决策模型构建

2.1 智能决策模型的总体设计

2.1.1模型选择

针对工程物流的单次性、动态性等特征,本文选择采用具有自适应性、学习能力、计算能力的神经网络模型[5]。在神经网络模型中,选用了应用最广泛的BP神经网络模型,该模型具有思路清晰、结构严谨、工作状态稳定、可操作性强等特点[6],能够满足工程物流虚拟企业的成员选择需要。

2.1.2结构选择

在虚拟企业的成员选择指标体系中,指标层相对于各准则指标基本稳定,而准则层相对于目标层根据工程项目的不同需要灵活多变。现有的应用BP神经网络选择成员的模型都采用指标层输入,目标层输出的单层结构。这样的结构无法适应工程物流的动态灵活性。

本文采用模块化的方式,针对准则层先构建起4个BP神经网络模型模块,组建成准则层智能决策模型。然后以准则层为起点,构建出目标层的决策模型。通过学习训练满足要求,共同组建成工程物流虚拟企业的成员选择的双层智能决策模型。具体的构建过程如图2所示。

2.2 智能决策模型的构建

2.2.1 BP神经网络模型结构设计

A:层数确定根据图2的构建过程,先针对4个准则层指标分别建立BP神经网络模型,然后再构建一个目标层BP神经网络模型,共5个BP神经网络模型。根据需要5模型都选用含有一个隐层的双层BP网络结构;

B:传递函数选用由于输出的总目标决策值处于0和1之间,隐层和输出层的传递函数都选用对数S型函数logsigmoid;

C:单元数确定输入层单元数取自于各输入向量的维数,即指标下的分指标数。目标层决策模型的输入由准则层指标数确定。输出层的单元数都取1。隐层的单元数经验公式,其中,n为输入单元数,m为输出单元数,a为[1,10]之间的常数[7]。参考经验公式,结合试验结果,确定出各网络模型结构为net1:5-15-1,net2:5-14-1,net3:4-3-1,net4:2-5-1,net:4-7-1。图3为基于可靠性指标建立的BP神经网络模块Net1的内部结构图,其它模块与之相似。

2.2.2智能决策模型的构建

根据评价指标体系,将准则层各模块组建成准则层决策模型,与目标层决策模型一起构建出双层的智能决策模型,其内部结构如图4所示。

2.2.3决策模型的学习训练

网络模型的学习训练过程为:

A:样本获取从样本企业库中提取12个企业,将经过专家评审的样本企业的各指标评价数据进行预处理,处理为0-1的数据。取10个样本作为训练样本,剩余2个作为检验样本。将各[Z1j]T、[Z2j]T、[Z3j]T、[Z4j]T分别作为输入向量,将Z1、Z2、Z3、Z4的评价值作为对应的目标Ti对Net1-Net4进行训练;将Net1-Net4的输出值[Yi]T作为输入向量,将M作为目标对Net进行训练;

B:训练函数及参数确定选用LevenbergMarquardt算法对应的trainlm作为训练函数对各网络模型进行训练。对应的参数设定为epochs=400;goal=10-7;show=5;其余参数如rem_reduc,max_fail,min_grad等采用缺省值;

C:训练应用MATLAB软件的神经网络工具箱,按照上面的参数设定,输入样本对各神经网络模型进行训练;

D:检验将准备好的检验样本输入训练好的网络模型进行检验。

2.2.4 训练和检验结果分析

网络训练结束后,应用sim函数仿真网络的输出,与目标输出进行对比,同时应用MATLAB提供的函数postreg,利用线性回归的方法分析了网络输出变化相对于目标输出的变化率,从而评估了网络的训练结果[8]。

图5给出了由函数postreg显示的Net1-Net4及Net的网络模型的训练结果分析图,横坐标为目标输出,纵坐标为网络输出,“。”表示数据,理想回归直线由实线表示,最优回归直线由虚线表示。图中可以看出虚线和实线几乎重合,说明网络具有非常好的性能。

将网络的检测结果与目标输出值进行比较,分析列表如表1所示。

通过准则层和目标层决策模型训练和检测结果分析图可以看出,决策模型具有很高的精度,检验结果误差最大为3.14%,完全满足工程物流虚拟企业的成员选择需求。

2.2.5智能决策模型的更新和扩展

文章的选择决策模型是针对几个具体的工程物流项目需求构建的,但模型的模块化双层结构可以实现模型的快速更新和扩展。在不同的工程物流项目需求中,将不同的模块重新组合即可生成准则层决策模型;当准则指标增加时只需构建所增加准则指标的BP神经网络模型模块,与其他模块进行组合即可实现模型的快速扩展,因而实现对市场机遇的快速把握。

3 结束语

工程物流与传统物流相比,从资源设备、人员技能、追求目标等方面都有很大的不同,不同的项目之间也存在很大差别。本文构建的模块化双层智能决策模型,能够在虚拟企业的成员选择中迅速再现专家的知识和经验,及时作出准确决策。模块化的双层结构有利于模型的快速更新与扩展,从而满足动态多变的工程物流项目需求,实现对工程物流市场机遇的有效把握。

摘要：文章针对工程物流项目的实际需要,建立了工程物流虚拟企业成员的评价指标体系;采用模块化的方式分别建立了该体系的准则层和目标层的BP神经网络模型,进而构建了一种成员选择的双层智能决策模型;模块化的双层结构有利于模型的快速更新和扩展,应用MATLAB软件对此决策模型进行训练和检测,检测结果满足要求。

关键词：工程物流,虚拟企业,模块化,BP神经网络,智能决策模型

参考文献

[1]戴勇.基于AHP的DEA分析基础上的虚拟物流企业联盟伙伴选择[J].系统工程,2002,20(5):47-51.

[2]陈雯,张强.基于模糊模式识别的动态联盟伙伴选择模型[J].模糊系统与数学,2006,20(4):146-152.

[3]仝凌云,陈增强,袁著祉,安利平.虚拟企业伙伴选择的双种群自适应遗传算法[J].计算机工程,2006,32(4):192-194.

[4]沈立新,陈燕,崔春雷,王军,李玖晖.基于网格的聚类算法的虚拟物流企业伙伴选择选择方法研究[J].计算机科学,2005,32(8):114-117.

[5]Chiassi M,Saidane H,Zimbra D K.A dynamic artificial neuralnetwork model for forecasting time series events[J].Interna-tional Journal of Forecasting,2005,21(2):341-362.

[6]Fish K E,Johnson J D,Dorsey R E,Blodgett J G.Using an arti-ficial neural network trained with a genetic algorithm tomodel brand share[J].Journal of Business Research,2004,57(1):79-85.

[7]江卫东.基于AHP和BP神经网络的企业R_D人员胜任力评价[J].系统工程理论与实践,2007,(6):56-63.

虚拟工程 篇2

2.1机械工程基础虚拟仿真实验教学系统

机械工程基础虚拟仿真实验教学系统让学生在虚拟的三维环境下进行实验和练习，使用信息网络技术对实验和练习的数据进行采集，再结合虚拟仿真实验教学管理平台进行实验课程安排和实验效果的考察，从而可以解决机械专业实验教学工作中对于机械设备结构原理认知学习的晦涩难懂，减少对实验设备的损坏，帮助院校改善和解决实验设备台套数的不足、需要经常维修等问题，切实提高机械专业学生的实验实践能力。

2.2数控加工虚拟仿真系统

本系统以VR虚拟技术结合数控加工专业知识，辅助数控加工专业教学。并以自动引导的方式对该系统进行模拟教学。数控加工应包含数控机床、数控铣床、机械手、输送线等，利用虚拟现实的沉浸感，使学生对整个系统进行逼真模拟体验;利用虚拟现实的交互性，让学生对模拟环境内的物体进行操作，最后进行学习测评。可以现场近距离去观察设备的运行状况。同时可以进行多人协同参与。再现真实、逼真的效果。

2.3液压传动实验虚拟仿真实验教学系统

该系统主要是液压系统认知实验，让学生了解液压系统的基本组成、布局及工作原理、液压系统在整个机械设备中的作用;了解液压系统中主要液压元件，其中包括液压动力元件、液压执行元件、液压控制元件、液压辅助元件等在液压系统中所起的作用等。

2.4基于虚拟样机技术机械设计及动力学仿真实验系统

该实验系统主要是基于ADAMS(AutomaticDy-namicAnalysisofMechanicalSystem)软件构建实验教学系统由三个模块组成:零件数字设计，机械系统动力学仿真，零部件力学性能仿真。相关专业的学生不仅可以应用实验平台直接进行相关实验，而且可以通过平台提供的仿真软件开展自主探索性虚拟实验，为拓展学习提供了良好的平台。

2.5农业机械特色虚拟实验平台

该系统可以结合农业大学特色，开展智能农业装备、拖拉机等特色项目的虚拟仿真实验。比如模拟农田机器人作业等虚拟仿真实验，展示机器人工作过程，让学生更好地了解机器人结构、控制、驱动形式、作业特点、振动等相关知识，克服了传统实验时浪费严重、噪音高、难重复、自然环境和生产条件受限多等缺点。农田信息实验平台可以包括图像实时采集与图像分割、图像测量与测距、深度信息获取、真实信息的恢复、实时生成决策结果、智能执行等过程。

3结语

虚拟仿真实验平台能提高机械工程本科生的产品设计创新能力，改善机械类专业核心课程的教学效果，激发学生学习主动性，加强学生对机械产品设计整体性认识。同时，教师的科研项目可以逐步与虚拟仿真实验教学想结合，在科研项目合作的同时，有序地将虚拟仿真的实验成果应用到产品开发、质量管理、产品服务的各个环节，对学生开放的同时，承接企业的产品设计开发任务，缩短新产品研发时间，提高企业竞争力，促进社会经济的发展。

参考文献:

[1]宋正河，陈度，董向前，等.机械与农业工程虚拟仿真实验教学中心建设规划与实践[J].实验技术与管理，，34(1):5-9.

[2]吕明珠，刘世勋.机电专业虚拟仿真实验平台的设计与开发[J].电气开关，(6):23-26.

[3]杜月林，黄刚，王峰，等.建设虚拟仿真实验平台探索创新人才培养模式[[J].实验技术与管理，2017，32(12):26-29.

[4]赵强，欧阳晓平.虚拟仿真实验平台促进创新型人才培养[J].时代教育，2016(15):60-61.

[5]郭润兰，康艳萍，杨东亚，等.机械原理虚拟仿真实验室资源共享平台建设[J].实验室研究与探索，2017，36(6):108-110.

心灵世界：构建虚拟艺术工程 篇3

中国的动画之路也走了很长，在20世纪有很多艺术家参与进来，以中国独有的文化元素和艺术手法，创作了《大闹天宫》、《小蝌蚪找妈妈》等一批深受欢迎、蜚声国际的优秀动画作品。但以一种个体身份和观念表现为特征的独立动画是90年代以来的事情，我们强调这一点是因为这个时期才开始有艺术家不是为了集体叙事需要、为大众播映的产业动画来创作作品。这里的时代背景是艺术理念的拓展以及一个新的时代的艺术家的整体成长，他们越来越把动画这一形式语言看作是独立使用的可表达意图与观念的媒介。这是一个开放的时代，艺术家因此而获得艺术观念的开放，也获得创作艺术的自由精神。对中国艺术家而言，如何展示自己的艺术个性、如何强化自己对世界的敏感，都是他们选择艺术语言与形式的一个大前提。他们是在动画的动态空间里发现了一个非平面的虚拟三维世界，而这个虚拟的三维世界让艺术的自由得以淋漓尽致地发挥，让思维的空间无限放大。

因此，在整体意义上去研究当代的艺术，独立动画艺术是不可忽略的一个新枝，对它进行艺术意义与社会文化意义的研究和评价就需要认真对待。通过对这一类型的独立动画艺术进行研究和分析，我们认为可以将它们的艺术特质概括为“虚拟艺术工程”。它可以促使我们对独立动画的内在属性、构成机制、思考空间、发展潜力等内涵进行探讨，从独立动画的艺术性、观念性和个体性上进行批评建树。

从独立动画的属性上看，它的制作完全依赖艺术家的创作，或手绘、或塑形、或数字，都是不以物理世界的现实场景为直接再现对象，从而自由地构建自身独立的想象世界，这也是“虚拟”的艺术属性。其次，任何一部独立的动画都是耗费了无数的时间、精力、脚本、合成、协作等而完成的一项工作，虽然其复杂程度有多有少，但都是建立在一套理性规范操作之上的系统工程，而传统的架上绘画、雕塑则体现为个体性、单一性，以“工程”命名“动画艺术”就显示了这个时代的艺术的科学性和系统性。因此，以“虚拟艺术工程”来称谓这样的独立动画艺术可以使我们不断地去丰富、深入、扩展它的内在属性和特质，也从当代的社会文化思想上去有机地深化它的内涵和内容。

在当代，动画是一种喜闻乐见的综合艺术，它集合了文学、电影、音乐、摄影、绘画、制作等手段，充分展示了人类的非凡想象力，特别是发明数字技术以来，它变得更加神幻多彩，打造了时空无限的奇观故事。但是独立动画在这方面的特殊性，则在于艺术家不仅仅是为了某个叙事，更是着力于探索某些严肃的话题和问题，它极力让自身的世界成为一种提出问题、展示想象、呈现未知的心灵视觉。

独立动画不是一般的商业化动画大片，而是小制作、独立制作的艺术动画，也即艺术家个体或小组以独立的艺术观念来创作的一类动画作品。它的创作基础是艺术观念，它的功能定位是艺术，它的精神实质是前卫探索，它的学术地位是个人美学。因此，它们是商业动画之外并与之相异的创作，从这些独立动画影像的观看与阅读中，会透露出中国及这个世界的个体性价值的端倪，只有这些独立的动画影像才是没有大规模市场化的个体财富。一个成熟的社会应当珍视、爱护这些独立的个体价值，社会化与商业化已经将人类的眼光、经验与存在同质化、格式化，所以我们要更加强调个体的、个性的、异质的独立动画影像，它是社会前沿嗅觉的触点，拨动着我们的思绪、激发着我们的世界想象。所以，作为艺术的动画就成为独立动画，进而言之，其动画之意义并非满足视觉消费的娱乐、意识形态的说教，而是展示睿智、幽默、辛辣、深刻、陌生、异质、批判的品格，是以动画影像的方式在对世界进行艺术的思考、观念的解读。这一类独立动画能够使我们看到中国这一代动画艺术家的智慧和心境，他们展示了不一样的思维和世界观，他们走出了单一静态的艺术行为，走向了多种思维能力的艺术；他们的动画叙事赋予各种情感色彩，包含了丰富的生命睿智和幽默，可以润物细无声地塑造我们的心灵。

动画以往是作为电影的补充、作为娱乐消遣的一种形式，甚至作为一种商业模式。这正如摄影作为实用工具，曾经是社会考察、科学研究、新闻故事的图像记录手段一样，但随着当代艺术的开展，摄影作为方法越来越成为独立的艺术媒介，不再等同于原来的“摄影”。同样，video也是如此—有录像机，不等于有了video艺术，而只有獨立的、前卫的艺术家借用了video的媒介形式，才使得video成为一门艺术，而不是电视台的播报节目。动画在当今也处在这样的一种变革中，即动画作为一种表现媒介和手段，越来越被独立的艺术家所采用，而日益呈现为独立而观念的艺术形式，其内在的独立性和艺术的新视角都使之有别于电影、动画片、动漫剧。而能否自觉地、观念地对待动画这样的媒介形式，就成为是否是独立动画的一个标志。中国近十年来产生了这样的艺术创作者，以动画为媒介来传达、表达、再现内心世界的想象。其作品不仅是心灵的故事述说，世界观念的展开，也是当代文化情境的产物。

对独立动画的发展线索进行梳理和集中展示，即意味着将这样的艺术媒介形式再次凸显为一门独立的艺术，也强调了独立动画是艺术，而不是商业和产业。独立动画—或更进一步地说是“观念动画”—已经成为中国当代艺术发展的一个新领域，严格地说，目前这方面的优秀艺术家不是很多，而他们得到的社会认同与支持也不多，持续发展并不均衡。正因如此，这方面的艺术家多是以个体的能力在做创作表达，真正地具有了“独立”的英雄色彩。

所以，对这样一种不同凡响的综合性媒介艺术，由于其特殊性、创作的耗时、制作的复杂，要有足够的社会资源的支持和推动，而且更要认知其新的艺术史意义，使这个方兴未艾的独立动画发展得更好，这样，学术研究就是不可或缺的重要一环，越是多的学术关注，越是能够更加确立其应有的艺术史价值和社会影响。今天的中国艺术家是与国际的艺术家同步的，在技术的掌握上、在观念的创新上，都有时代感，这是尤为重要的一个方面，因为在这个领域有很多新知识、新技术需要介入进来，恰恰这一代新艺术家可以从全球的范围内，来思考全球化时代的共同命题，以独立动画的特殊方式感知、回应或思索、再造一个世界。

中国的巨变需要表达，需要多元的形式去表达何以变、如何变、变到哪里去，对于独立动画而言，这样一种极具创想的媒介就为这种表达提供充足的空间，虽然要付出艰辛和毅力，但只要我们做了，就是在续写一种历史，就是在言明一种态度。独立动画之路，充满魅力和前景。

工程物流及其虚拟企业运作模式研究 篇4

关键词：工程物流,运作模式,虚拟企业,博弈论

0 引言

近年来,随着我国大型基建项目不断涌现,工程物流需求不断扩大。工程物流表现出极大的发展潜力。同时,工程物流运作的特殊性也对工程物流运作企业提出了特殊的高要求。本文从工程物流运作的特殊性出发,提出了工程物流的纵向虚拟企业运作模式。

1 工程物流及其运作特性

1.1 工程物流

工程物流是一个较专业的领域,近几年才逐渐受到关注,相关的理论研究目前还不多,甚至还没有统一的定义。有学者认为广义上的工程物流,就是指具有工程特性的一切物流活动。它所研究的范围可涉及工程项目物流、会展物流、搬家物流、应急物流和战时物流等。狭义上指工程项目物流(project logistics),即围绕工程项目,由物流企业提供某一环节或全过程的服务,目的是通过物流的专业技术服务,给予投资方最安全的保障和最大的便利,大幅度地降低工程成本,保证工程项目的如期完成[1]。

从工程概念考虑,所谓工程就是为实现某种功能去创造或改造一个系统。而在创造系统的过程中要用到大量的物资,这些物资所包含的一切物流活动就是工程物流。这里的系统所涉及的范围几乎囊括社会生产、生活的各个领域。工程物流中的物资可归纳为两类,一类是常规物资,即比较常见的,用常规的成熟方式实现其物流活动的物资,例如建筑施工中的沙石等;另一类是非常规物资,即比较特殊的,要用特殊的设备和方法实现其物流活动的物资,例如电力项目中的变压器、石化项目中的反应器等。

由于非常规物资的物流运作具有极强的特殊性,实现起来难度较大,因此将它作为本文的研究对象。本文的工程物流是狭义的工程物流,主要是指能源、电力、石油化工、冶金等行业中的项目设备的运输过程。

1.2 工程物流运作的特性

工程物流运作与常规物流相比有着很强的特点,主要表现为以下三方面。

1)操作对象的特殊性

工程物流运作的特殊性主要是由于其操作对象的特殊性引起的。工程物流操作的对象主要都是非常规物资,多为超长、超宽、超高、超重、不规则的大件设备。要实现经济有效的物流过程,必须对物流设备、运输方式、工具和线路等的确定进行专业和专门化的设计和管理。

2)运作的不可重复性

由于工程项目一般都是一次性的,这就决定了工程项目运作过程中的非常规物资的物流活动通常也是一次性的。制定方案时既没有成形的理论和实践依据作为参考,也不能为今后的工程所利用。因此制定方案时既要能够满足工程需要,安全实施,又要尽量避免造成浪费。

3)安全的特别重要性

工程物流项目通常投资巨大,有些还具有重要的社会意义。而其中非常规物资对项目的顺利实施具有重大意义。因此,工程物流的安全问题是其首要问题。同时由于工程物流的一次性特征,在运作的过程中有很多不确定的风险因素。这就要求工程物流服务商充分考虑每个环节中的风险要素,并做好各项应急预案,以保证项目的安全顺利实施。

1.3 工程物流运作模式的特殊性

工程物流运作的特殊性与复杂性,对技术和资源的要求都很高。通常要求公路、水路、铁路等的联运。而我国物流企业大多是从专一的如公路运输、仓储、船务公司等转型而成,不具有工程物流的综合服务能力。通过实践跟踪工程物流项目、大量阅读相关资料,总结提炼出传统工程物流运作模式如图1所示。

从图1中可以看出,传统的工程物流运作模式,通常是在关键环节上出现问题时企业再通过收集信息,选择满足条件的企业,将一部分工程外包出去,通过交易解决问题。但这样的运作模式存在着风险集中、交易成本高、交易时间长、缺乏整体性等问题。这些问题制约着工程物流及其运作企业的发展。

同时随着市场经济的发展和我国加入WTO后与国际经济接轨,市场竞争格局发生根本性变化,企业为了实现长远发展,就要谋求合作与共同发展,树立“合作、共赢”的经营理念。因此,本论文首次提出适应工程物流运作需求与市场发展需要的纵向虚拟企业运作模式。

2 工程物流的纵向虚拟企业运作模式

2.1 虚拟企业

作为一种新生的组织与管理模式,虚拟企业的产生与发展经历了一个不断成熟的过程。1991年,美国人首次提出了虚拟企业(virtual enterprises,VE)的概念[2],随后有关虚拟企业的理论便不断发展。可以认为,虚拟企业是当企业自身的资源与能力难以把握快速变化的市场机遇时,多个企业进行基于企业核心能力的战略资源整合,组建具有足够弹性和自适应性的风险共担、利益共享的灵活的联合体。它是寻求资源最佳配置的一种整合方式。是以共有的市场发展机会为基础的。一旦共同发展的市场机会终结,虚拟企业便随之解体,等待下一次商机,再寻求新的组合。因此,虚拟企业是一种动态的联盟[3]。

2.2 工程物流的虚拟企业运作模式

通过研究工程物流的运作特点以及传统运作模式存在的弊端,利用虚拟企业的思想,在工程物流运作企业中建立虚拟企业联盟,形成一个虚拟企业资源库,通过信息网络,充分整合和利用社会资源,组成工程物流的虚拟企业运作模式,可参见图2。

当市场机会一出现,企业可以根据需要从虚拟企业资源库中提取相关信息,组建项目需要的虚拟企业。虚拟企业作为整体取代原模式中的单独的企业,在项目运作过程中的资源都是通过虚拟企业资源库直接获取。工作以虚拟企业资源库为依据统筹安排,并行进行。这样在资源得到合理利用的同时,分散了工程物流运作的风险,同时通过发挥各自的核心竞争力,相互取长补短,节省了交易时间和成本,大大提高运作效率。从项目的整体运作上达到最优,实现整体效益最大化,合理分配收益,实现共同发展。

3 可行性博弈论验证

合作博弈论中认为,变和博弈具有超可加性,有形成联盟的必要。即:博弈特征函数意义下,如果所有,满足下式,则称博弈(N,v)是本质的,是变和博弈,有形成联盟的动机和必要;反之为非本质的,没有形成联盟的动机。[4]现假设A、B两家物流服务公司分别为由公路运输、水路运输公司转型而成。对于他们的物流服务指标能力如表1所示。

假设有一工程物流项目,需要水陆联运,公路运输能力要求为3,水路运输能力要求为2。设公路运输能力为每单位a万元,一次转包后为每单位8/9a万元,成本为每单位2/3a万元;水路运输能力为每单位3/2a万元,一次转包后为每单位6/5a万元,成本为4/5a万元。若中间发生交易,交易成本为运输成本的1/4。则对于企业A和企业B,采取合作构建虚拟企业和进行外包的收益矩阵如表2所示(单位:万元)。

由表2可得,A、B合作后所得支付v(AB)=2.4a万元,A、B单独承担后外包所得支付分别为:v(A、B)=2a万元,v(B、A)=1.91a万元,A、B分别接收外包所得支付为:v(A;B)=1.47a万元。满足v(AB)〉v(A)+v(B),具有超可加性,因此,A、B企业组成的虚拟企业是一个变和博弈,具有联盟的动机和必要性。

同时根据纳什均衡概念,我们可以看出表2中的(合作,合作)是这个博弈的纳什均衡,因此说明由A、B企业组成的虚拟企业具有稳定性。

由此可见,对于缺乏足够的资源和能力的物流企业来说,相互合作,构建纵向虚拟企业的运作模式,是快速进入工程物流领域,取得竞争优势,保持企业长期稳定发展的有效途径。

4 结束语

在工程物流运作中应用纵向虚拟企业模式,企业能够根据工程物流的特殊要求迅速挑选出合作伙伴,系统地分析和整合资源,从而构建出能够发挥各自核心竞争力的虚拟企业,共同完成工程物流运作任务,在有效地利用各企业资源的同时使各企业达到“共赢”。本文做了理论上的研究,由于实际运作的复杂性,还将进一步的去探讨。

参考文献

[1]王诺,崔英会.现代物流的新领域—工程物流理论的创建及其研究[J].商场现代化,2007(3):156.

[2]Kenneth Preiss,Steven L,Goldman&Roger N Nagel.21st Century Manufacturing Enterprises Strategy:An Industry–Led View.Iacocca Institute,Lehigh University,1991.

[3]张旭梅,黄河,刘飞.敏捷虚拟企业——21世纪领先企业的经营模式[J].科学出版社,2003,(3):70-75.

虚拟工程 篇5

关键词：:虚拟仿真;农业院校;实验平台;机械工程

随着经济社会的发展，各种精密机床和实验设备在高校实验室的使用越老越多。但与此同时，由于数控加工系统普遍设备昂贵，使用和维护成本高，而且带有一定的危险性，很难容纳多学生的学习。通过VR虚拟现实技术可以很好的避免这些问题。虚拟实验室是一种开放的网络虚拟实验教学系统，该系统是以教学为基础的网络技术，通过虚拟现实技术来构建，把现在实验教学中的实验资源虚拟和数字化，从而达到课程实验教学的目标。

1农业院校机械工程学科的特点

虚拟工程 篇6

关键词：Packet Tracer 5.2；网络工程实验；虚拟实验环境

一、引言

目前，各高校均广泛开设计算机网络课程，在课程中需要进行大量网络设备配置实验，但实验室成本对于各院校来说是一不小的负担，尤其是广域网部分的实验所需要实验设备更多而且实验设备也更贵。建设一个60人左右规模的网络实验室，成本大约在60-80万元左右，这笔费用并不是每个院校都能承担的。即便有这样的真实的实验设备，在学生做实验时也必须分组进行，同组的学生必须轮流进行配置，这势必造成设备使用率不高和学生参与动手实践的机会减少。

如果能够利用真实的实验设备结合虚拟实驗环境进行实验，首先让学生利用真实的实验设备搭建实验环境，对所做的实验环境、实验目的有了明确的要求；然后再利用模拟软件模拟出该实验环境，并对模拟实验环境中的设备进行配置和测试。这样的实验，既不缺少实验的真实性，又能够提高实验设备的使用率和提高学生的参与动手实验的机会，同进也节省了一部分的设备投资。为此本文提出利用Packet Tracer 5.2搭建网络工程虚拟实验环境。

二、网络模拟软件的介绍和选择

目前常用的网络实验模拟软件有：Dynamips、Boson Netsim和Packet tracer。这三款网络模拟软件都支持目前绝大多数的网络协议及网络设备，能够完成常见的局域网（或虚拟局域网VLAN）及部分广域网实验。从功能上看，Dynamips是基于IOS模拟的，所以它具有的功能最全，能够完成CCNA和CCNP的所有实验及IE实验，同时仿真程度也最高，但它占用的计算机资源也最多，且配置较复杂。Boson NetSim功能比Dynamips要弱一些，而比packet tracer功能要多一些，也可以做CCNA和CCNP 实验，使用也较简单。packet tracer最简单易用，可以完成绝大部分的CCNA实验，新版本的packet tracer5.2也支持部分广域网实验和部分网络安全实验。目前最新的版本是Packet Tracer 5.3，PT5.3新增支持Voip，PPPOE，部分QOS，无线AP，BGP路由配置等等。

根据学生的实际操作能力及Packet tracer5.2具有简单易操作性，所以我选择了Packet tracer5.2软件进行网络工程实验环境搭建。

三、Packet tracer5.2能够完成的实验项目

Packet tracer5.2能够完成大部分的网络工程实验项目，如：交换机和路由器的基本配置实验、利用三层交换机完成不同VLAN间进行通信配置实验、单臂路由配置实验等。除此之外，Packet tracer5.2还能够完成一些广域网及广域网协议实验，这些广域网实验更能体现出模拟实验环境的优点，因为在配置广域网实验方面，网络实物设备配置是很难在实验室实现的。

（一）网络模拟配置实例（基于AAA的VPN实验配置），利用Packet tracer5.2绘制实验拓扑结构图，如图1所示

（二）实验拓扑图说明

在图1中的Internet路由器模拟外网；Yuancher路由器模拟远程路由器；Zongbu路由器模拟公司总部路由器；Server0模拟公司总部服务器；Laptop1远程用户。

（三）实验要求

对实验拓扑图中的Zongbu路由器进行基于AAA的VPN配置，以实现远程用户（laptop1）进行远程访问公司总服务器（Server0）。

（四）实验配置

由于一些基本配置较简单，文中不全部列出，仅列出Zongbu路由器的主要配置。

Zongbu路由器的主要配置命令如下：

Zongbu（config）#aaa new-model

Zongbu（config）#aaa authentication login vpntest group radius

Zongbu（config）#aaa authorization network vpnserver group radius

Zongbu（config）#crypto isakmp policy 200

Zongbu（config-isakmp）#encryption 3des

Zongbu（config-isakmp）#hash md5

Zongbu（config-isakmp）#authentication pre-share

Zongbu（config-isakmp）#group 2

Zongbu（config）#crypto isakmp client configuration group myvpntest

Zongbu（config-isakmp-group）#key 123456

Zongbu（config-isakmp-group）#pool vpn

Zongbu（config-isakmp-group）#exit

Zongbu（config）#crypto ipsec transform-set nong esp-3des esp-md5-hmac

Zongbu（config）#crypto dynamic-map vpnmap 200

Zongbu（config-crypto-map）#set transform-set nong

Zongbu（config-crypto-map）#reverse-route

Zongbu（config-crypto-map）#exit

Zongbu（config）#crypto map nong client authentication list vpntest

Zongbu（config）#crypto map nong isakmp authorization list vpnserver

Zongbu（config）#crypto map nong client configuration address respond

Zongbu（config）#crypto map nong 200 ipsec-isakmp dynamic vpnmap

Zongbu（config）#interface fastethernet0/1

Zongbu（config-if）#crypto map nong

Zongbu（config-if）#exit

Zongbu（config）#ip local pool vpn 192.168.4.1 192.168.4.100

Zongbu（config）#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 101.1.1.1

Zongbu（config）#radius-server host 192.168.1.1 auth-port 1645 key 123456

Zongbu（config-if）#end

（五）验证实验结果

1.远程用户laptop1在没有进行远程VPN连接前Ping不通总部服务器Server0。如图2所示：

2.远程用户laptop1 进行远程VPN连接，如图3所示：图3：远程用户laptop1 远程连接VPN服务（101.1.1.2、24）成功

3.远程用户laptop1 Ping通公司总部服务器Server0，所图4所示：

图4：远程用户laptop1经过远程VPN连接成功后可以Ping通公司总部服务器Server0

四、结束语

运用该虚拟实验环境结合真实的实验设备进行实验，既不缺少实验的真实性，又能够提高实验设备的使用率和提高学生的参与动手实验的机会。同进也节省了一部分设备的投资和减轻了实验室管理人员的设备维护的工作量。

参考文献：

[1]蔡群英，黄镇.建搭建网络实验环境的探索与实践[J].计算机与数字工程，2009，（6）.

[2]尧有平.基于Packet Tracer 4.11构建仿真网络实训平台[J].福建电脑，2008，（5）.

IRF虚拟化技术工程应用研究 篇7

交换机的虚拟化技术、交换机主板的延伸扩展技术、大规模网络技术是数据中心网络云计算的关键技术, 可以实现一个数据的中心处理不同的业务, 以及建立无阻塞的超大规模数据中心网络。H3C公司提出的弹性智能架构IRF就是目前交换机虚拟化技术中的主流技术。

1 IRF关键技术

1.1 IRF介绍

智能弹性架构IRF (Intelligent Resilient Framework) 是H3C自主研发、实现交换机虚拟化的技术。它的关键思想是将物理上的多台设备通过专业线缆把IRF物理端口直连在一起, 配置后, 能虚拟化成一台逻辑上的交换机。使用这种技术可以让多台物理交换机的协同工作、不间断维护和统一管理。

1.2 IRF基本概念

1.2.1 成员角色

所有IRF组中的设备都称为成员设备, 成员设备的角色分为两类:

主设备, 称为Master, 负责整个IRF组管理。备份设备, 称为Slave, 是主设备的备份。当主设备故障时, 系统将会从备用设备中选举一个新的设备来接替原Master的工作。Master和Slave均由选举产生, 优先级是决定设备选举的参数。一个IRF组中只能有一台主设备Master, 其它所有成员都是Slave设备。

1.2.2 逻辑端口与物理端口

IRF中进行协商的逻辑接口, 分别是IRF-Port1与IRF-Port2。它们必须与物理接口绑定才能生效。设备上用于连接的真实端口是物理端口。一般情况下, 光口或者是以太网口负责业务报文的转发, 一旦与IRF端口绑定, 他们就作为IRF物理端口, 负责转发成员设备之间的报文。

1.2.3 IRF合并与分裂

如图1中两个IRF交换机, 物理口已通过专用线缆连接, 这样就形成一个IRF组, 逻辑上就成为一个设备, 此过程就是IRF合并。

图2是IRF组分裂的过程示意图, 由于IRF物理链路故障, 从而导致相连的接口不能通信, 一个IRF组分裂后, 变成两个IRF, 此过程就是IRF分裂。

1.2.4 优先级

优先级是决定成员选举的属性, 其作用是用于角色的确定, 在选举过程中, 优先级数值最大, 也就是优先级最高的设备将成为Master。优先级数值的缺省值是1, 如果想固定主设备, 需要在组建IRF前, 通过命令进行手工设置, 提高该设备的优先级数值, 一般情况下设置数值255为最大值。

1.2.5 IRF组网拓扑结构

IRF有两种拓扑连接结构:环形与链形, 如图3所示。

在链形连接中, 任何一条链路故障时, 都会促使IRF分裂;而在环形拓扑中, 有两条链路保证了可靠性, 其中一条故障时会形成链形结构, 因此不会影响IRF的业务。

链形连接对于拓扑的要求比较低, 因此主要用于离散成员设备之间的组网。

1.2.6 多IRF分裂冲突检测 (MAD检测)

IRF链路故障时, 会导致两个IRF产生。如果这两个IRF都配置了相同的IP, 整个网络就会引起IP冲突导致故障。所以为了提高可靠性, 当IRF分裂时, 需要检测机制能够检测出冲突的情况, 避免网络中共存多个IRF单体, 降低IRF分裂对整体网络的影响。MAD (Multi-Active Detection, 多活检测) 检测机制能够处理分裂的冲突问题。

通过链路聚合控制协议 (LACP) , 双向转发检测 (BFD) 或ARP来检测网络中的多IRF冲突。

2 IRF工程应用

2.1 工程需求

由于总公司人员规模扩大, 接入层设备的端口数目已经远不能满足需求。现在需要接入新的设备, 但是不能影响以前的业务, 并要求实现网络的易维护与管理。

2.2 组网拓扑

2.3 相关重要配置命令 (主要提供A设备的配置参考命令)

(1) 配置设备编号。[B]irf member 1 renumber 10//设定成员编号, 一般不能设置相同的编号。

(2) 创建设备的IRF端口, 与物理端口绑定, 并保存配置。

(3) 激活A的IRF端口配置。

(4) 配置BFD MAD检测。

3 结束语

网络虚拟化技术已经成为数据中心与云计算的关键技术, 已经成为当前IT领域的热门研究, 越来越多的用户可以认可和接受, 优化网络结构、简化网络管理与配置, 提升系统效率是当前技术发展的关键与方向, 随着IRF2 (即第二代智能弹性架构) 技术的出现, 交换机虚拟化技术的应用将大为扩展与推广, 必将带来全网业务的简化。本文说明了IRF的基本概念与具体应用过程, 分别阐述了IRF的关键技术, 专业术语, 配置命令等。以实际工程应用的配置实验为例, 说明了IRF的应用场景, 以及解决IRF分裂产生问题等。

摘要：虚拟化技术是目前云计算应用的核心技术。IRF (智能弹性架构) 技术能把多个物理上连接在一起的交换机有序结合在一起, 其中一个是主, 其他是备份。对外呈现出的是一个虚拟的, 逻辑上的交换机。可以实现跨设备链路汇聚, 提高线路的冗余性和可靠性, 与传统的网络架构相比简化配置, 方便管理。

关键词：IRF,虚拟化,虚拟交换机,链路聚合

参考文献

[1]高卫斌, 刘云, 苏锋.IRF在校园网络规划与设计中的应用[J].软件导刊, 2010 (12) .

[2]宋振华.虚拟化技术中的存储管理问题研究[D].中国科学技术大学, 2010.

[3]郭春梅, 孟庆森, 毕学尧.服务器虚拟化技术及安全研究[J].信息网络安全, 2011 (9) .

[4]涂艳丽.云计算及在IT支撑系统中的应用[A].中国通信.学会第六届学术年会论文集 (上) [C].2009 (2) :11-12.

[5]房秉毅, 张云勇, 陈清金, 贾兴华.云计算网络虚拟化技术[J].信息通信技术, 2011, 5 (1) :129-130.

虚拟仿真技术与建筑施工安全工程 篇8

1 仿真科学的发展和形成

仿真系统的发展首先从仿真器开始, 第一台美国空军的林克机练习器是1929年诞生的。二战后期, 火炮控制与飞行控制动力学系统的研究促进了仿真技术的发展。最初还只是用于军事方面。70年代后, 仿真技术不但在军事领域得到迅速发展, 而且扩展到了许多工业领域, 如汽车模拟器等。这是发展的初级阶段。20世纪80年代美国国防部高级研究计划局和美国陆军共同制定和执行了SIMNET研究计划, 美国空军建立了先进的半实物仿真实验室, 随后各部门继续设分布式交互方针系统、并行分布式交互仿真系统、聚合级仿真系统。这是仿真技术发展的高级阶段。上个世纪末和本世纪初, 对广泛领域的复杂性问题进行科学研究的热潮正在兴起。复杂性是对简单性的否定, 复杂问题的提出, 推动了整体论、系统论的发展。仿真技术进入了今天的研究复杂系统仿真的新阶段。

2 仿真技术的应用领域

仿真技术最早主要应用于军事方面, 比如航天器、航海模拟、高能武器等。随着国民经济的发展, 仿真技术被迅速地推广应用到国民经济的每个领域, 成为系统工程中的科学方法和有力工具。最广泛地应用在军事领域, 比如美国的综合战区演练 (STOW) 计划、欧洲大型军事演习 (代号JPOW) 、美国在科威特进行的战区导弹作战仿真等;仿真技术在工业系统的多种应用取得了巨大的社会和经济效益;近几年来仿真技术在制造业中的应用和发展在我国取得很好的成果。仿真技术将设计、试制、生产、销售一体化;利用模拟现实仿真技术医生可以在虚拟病人身上进行手术训练, 通过训练可以提高手术成功率;仿真技术已经应用到游乐产业中, 出现的高科技仿真设备有:“仿真太空船”、“仿真高尔夫球”、“赛车”、“飞机格斗”等;当前仿真技术还用于房地产业中, 开发商利用虚拟仿真技术把预售房子的结构、布置等效果用3D实现, 让购房者可以体验到真实的情景以产生美好憧憬;虚拟仿真技术与建筑施工的有机结合, 使工程师在建筑尚未开工之前便漫游其中。许多重大工程 (比如三峡工程、南水北调工程) 项目的失误都将是灾难性的, 而且也是不允许失败的。对于这类工程预先应用仿真技术排除设计错误、优化设计、预示完成后的工作状况已经成为工程界的共识。

3 虚拟仿真技术在建筑施工中的应用与现实意义

虚拟仿真技术在建筑施工的应用有很重大的意义:首先有助于建筑市场的管理、完善管理制度。施工虚拟工程在招投标过程中能主观对比投标各方的施工工艺、方法和成效, 增加评标的透明度和公正性, 减少各种不正当行为的发生。有利于建筑市场的规范化管理;还可以考察建筑设计是否合理, 从而指出不合理的部位进行修改, 达到优化设计的目标。这对重大工程尤为重要;有助于施工方案的选择和优化。因为建筑施工方案的选择有一定的局限性, 它主要取决于决策者的施工经验和知识水平, 而且施工过程又都没有可模性, 决定了建筑施工过程的各异性。而施工虚拟仿真技术可以直观、科学地展示不同施工方法和施工组织措施的效果, 可以定量地完成方案的对比, 真正实现施工优化;该技术还可以模拟新技术、新材料、新工艺应用后的效果;有助于施工管理:施工虚拟仿真技术能模拟施工全工程, 能够提前发现施工管理中质量、安全等方面存在的隐患。管理人员可以采取有效的预防、加强措施, 提高工程施工质量和管理效果;施工虚拟仿真技术能实时、直观地显示施工全过程, 这样有助于操作人员全面了解作业过程, 安全地完成施工任务。建筑业是高危险行业, 加强安全工作是施工单位的工作重点, 也是政府和人民群众关注的重点。

4 建筑施工安全与安全价值工程

目前我国正在进行历史上也是世界上最大规模的基本建设。建筑业完成产值年年持续增长。建筑也从业人员数目庞大, 据不完全统计人数为3893万人, 已占全国工业总从业人数的约1/3, 建筑产业已成为国家的支柱产业。工程建设的巨大投资和从业人员的庞大规模使得安全事故的后果异常严重和巨大。我国工程建设中的安全管理水平一直很低, 每年由于安全事故丧生的从业人员超过千人, 直接经济损失百亿元。特别是近年来重大恶性事故频频发生, 引起全国上下的普遍关注。

随着社会的进步科技的发展, 人们对安全认识水平也逐步提高, 从安全事故发生原因的偶然性到必然性的过程。这些必然原因中, 最主要的原因是人的原因、物的原因、环境的原因、管理失败的原因。在我国建筑行业中, 尤其要注意人的原因, 因为建筑安全事故的核心是“人”, 而“人”又是具有特定的文化背景和处于特定的国情之中。一方面是作为管理者的“人”重生产轻安全的思想普遍存在, 安全管理缺陷几乎存在每一起安全事故中;另一方面是建筑活动主体的“人”———农民工, 自身文化素质及职业安全素质较低;有限的场地上集中大量的人员、建筑材料、设备和施工机具等进行立体交叉作业, 相互干扰难免发生危险;建筑施工高空、露天作业多, 工作环境差;工人工作时间长, 劳动强度大, 容易出现疲劳、注意力不集中造成安全事故;建筑产品复杂, 材料堆放不符合要求也是造成安全事故的原因。而且我国建筑安全管理制度理念滞后, 建筑业竞争激烈, 安全投入严重不足等等也是导致危险事故发生的重要因素。所以说安全控制是很有必要的, 安全控制是通过对生产过程中涉及到的计划、组织、监控、调节和改进等一系列致力于满足生产安全所进行的管理活动。施工安全监控的程序如图1。

施工现场的安全控制是必不可少的, 但是安全投入不足还将导致事故的发生。而且好多施工单位甚至建设管理部门没有考虑到安全的经济价值, 把安全工作与经济利益对立起来, 认为安全投入是企业负担, 没有把各项安全措施落实到位。价值工程 (Value Engineering) 是一门新兴的管理技术, 是减低成本提高经济效益的有效方法。定义为:

V=F∕C

式中:

V——价值;

F——研究对象的功能;

C——成本, 即寿命周期成本。

以价值理论为基础, 可以定义安全价值工程, 可以对所研究的系统进行安全分析与评价。主要思想就是对系统的各个单元进行安全价值分析, 通过制定相应的整改措施和方案, 使各个打援实现最大安全价值, 最终实现整个系统的安全值最大, 达到安全、高效的生产目的。安全价值定义为:

SV=S∕C

式中:

SV——安全价值;

S——研究对象的安全程度;

C——研究对象的安全成本。

将安全工程与价值工程结合, 利用价值工程的原理使得安全价值最大化。安全价值工程的工作顺序是:确定安全研究的对象;综合研究;制定创新方案与评价。施工安全也可以利用安全机智工程来评价, 以达到安全值最优。

5 虚拟现实在建筑施工安全工程中的应用

虚拟现实技术可以用在建筑施工安全的以下方面:

⑴首先可以用在评价施工安全价值工程中。在施工过程中出现危险事故的原因主要有人的不安全行为、物的不安全状态、环境隐患和组织管理不力等。可以根据这四个因素的重要程度进行各个方面的安全价值分析, 指定不同的安全方案。可以达到资金与安全程度的最大优化。

⑵各种施工设备的操作训练。尤其是某些重要工程中要采用先进的特种设备, 而这些设备是不允许出现失误且需要不断反复的操作训练。即使一般的起重机、挖掘机、塔吊也需要熟练的操作, 还有混凝土搅拌站等等。采用虚拟现实技术开发相应的设备模型用户通过各种传感及输入装置与虚拟场景的交互, 使之通过虚拟的设备得到“真实”地训练。还可以观察操作过程中存在那些不规范的操作, 可以提前改正, 还可以观察一些设备的操作隐患。以此好采取相应的措施预防和加强。

⑶可以进行按事故过程模拟。有经验的工程师了解工程当中那些部位容易出现隐患, 那些部位容易发生事故。比如爆炸、坍塌、坠落、交通事故等。利用虚拟现实技术可协助建立安全事故发生过程三维动态仿真模型, 为以后类似的事故的分析、职工安全教育停工有力的工具支撑。

⑷可以模拟紧急逃生演练。三维交互系统的沉浸性使用户和系统之间可以交换信息。通过建立建筑物的事故模型, 可以训练现场人员在事故发生上的自救、逃生路线的选择和应急行动的实施, 以次来降低事故发生时的损失。

⑸还可以进行安全教育。由于农民工的文化素质普遍较低, 进行书本安全知识讲解是比较困难的, 我应该采用各种真实的或者能引起人们兴趣的手段来保证学习的效果, 比如安全事故过程的仿真, 设备操作的虚拟等。让人们在愉快的气氛中受益。

图2为虚拟安全仿真系统的运行模式。

6 结语

仿真技术的不断发展将应用于国民经济的各个领域。不仅仅施工安全要应用虚拟现实技术, 规划、交通、房地产、设计、施工管理、物业管理等都将迈向仿真技术。仿真技术的应用范围将越来越广阔。

参考文献

[1]王子才.仿真科学的发展及形成.[J].系统仿真学报, 2005, 7.

[2]张希黔, 张利.虚拟仿真技术在建筑工程中的应用现状和展望.[J]施工技术, 2001, 8

[3]李明, 吴超.关于安全价值工程理论的思考.[J]中国安全生产科学技术, 2006, 8

[4]游景玉.论仿真技术在知识经济发展中的地位.[J]系统仿真学报, 2001, 1.

[5]全国一级建造师资格考试用书编写委员会.建设工程项目管理。

[6]全国一级建造师资格考试用书编写委员会.建设工程经济.

[7]田元福.建筑安全控制及其应用研究.[D]中国学位论文全文数据库.

虚拟工程 篇9

《工程制图》是工科学生必修的一门重要的理论与实践相结合的专业基础课程, 教学模型在教学过程中, 发挥着重要的辅助作用。传统的教学模型 (挂图、实物模型) 成本高、易磨损、携带困难、数量有限、观察受限且与教材不一致, 已不能满足现代教学的需要。随着学时量减少, 迫切需要引进先进的教学模式及教学手段, 随着计算机技术和网络技术以及各类辅助教学应用软件的迅速发展, 都为《工程制图》课程提供了技术手段。应用先进技术手段建立基于三维建模技术的虚拟模型库, 开发完成之后可以作为教、学资源供老师和学生使用, 使学生在课上和课后都能很好地实现学习过程。

1 虚拟三维模型库的教学优势

1.1 取代传统的实物模型和挂图[2]

虚拟三维模型库可以利用移动存储设备存储数量众多的模型, 在使用中可以取代实物模型和挂图, 教师在课堂中可以按照课程需要随意展示各类相关模型, 包括对模型的旋转、平移、缩放、切割等, 较强的直观性有利于解决学生空间想象难的实际问题, 激发学生学习兴趣, 逐步提高空间思维能力和看图能力。

1.2 作为学生课下学习的辅助资源

虚拟三维模型库不受空间和时间限制, 不仅包括课堂上与教材配套的模型, 还包括了与习题集配套的三维模型, 学生可以根据自己的学习情况进行自主学习。学生在课后复习和练习遇到困难时, 可通过校园网进入虚拟模型库, 找到与教材和习题相配套的模型进行观察, 辅助完成课后练习, 做题、看模型、自我检查过程中, 学生的绘图水平会迅速提高。有助于学生从被动学习变为主动学习, 从而提高学习效率。

1.3 作为制图测绘等实践教学的辅助资源

在制图测绘实践环节, 可利用虚拟三维模型库中装配体的拆装动画给学生讲解装配体的结构、拆装步骤以及工作原理, 可以提高测绘质量, 减少工作量, 提高效率, 既适应目前课程学时不断减少的现状, 也可以彻底检验学生的工程实践能力。

2《工程制图》虚拟三维模型库开发及技术路线

2.1《工程制图》虚拟三维模型库实际上是对实物模型进行计算机虚拟处理, 利用计算机软件及多媒体技术制作虚拟实物模型, 取代传统实物模型及挂图的制作、管理和使用。按照教学功能的分类, 模型的建立要考虑到零件典型性、与教材同步性, 方便教学与自学, 同时要便于管理和使用。模型库的主要框架如图1所示。

2.2 技术路线《工程制图》虚拟三维模型库是利用UG软件建立三维实体模型, 通过e Drawing for UG将零件模型转换成*.eprt格式, 将装配体三维模型转换成*.easm格式, 再将*.eprt和*.easm格式转换成*.exe格式直接播放;利用UG软件自带模块完成装配动画;利用Animato软件完成复杂形体动画;利用CAD软件绘制复杂形体的二维视图;利用Dreamweaver作为网页制作软件共同开发的虚拟三维模型库, 其主要技术路线如图2示。

例如, 学生在学习剖视图时, 经常会少画断面后面的可见轮廓线, 特别是阶梯孔后面所产生的交线, 而会多画出机件前半部分外轮廓的交线。在创建机件表达方法模型库时, 用UG软件完成机件的三维实体造型, 如图3示, 通过Edrawing for UG软件转换成*.eprt格式, 然后在Edrawing软件中转换成*.exe格式。在实际教学过程中, 教师可以在计算机上不安装任何软件而运行*.exe格式文件, 通过旋转、放大、缩小等让学生全方位观察机件的内外形结构;亦可通过横断面工具对机件剖切, 如图4示, 将直观性的解决学生空间想象难的实际问题, 对阶梯孔后面的交线是否要画一目了然, 激发学生学习兴趣。

3 结论

《工程制图》虚拟三维模型库的开发, 为提高教学质量、促进教学改革提供了技术前提。教师可借助计算机的帮助, 把授课过程中的一些重难点问题, 如:截交与相贯体、组合体、剖视图、装配体等内容清晰、生动、形象地展示在学生面前, 学生更容易理解, 学生的感性认识增强了, 所获得的信息量也增大了, 空间想象能力及绘图能力也提高了。另一方面, 《工程制图》虚拟三维模型库减轻了教师的辅导工作量, 学生可以根据自己的需要, 在计算机中多次地进行有关内容的学习[1]。

参考文献

[1]李庆华.基于CATIA的工程图学三维模型库的开发[J].机械设计与制造, 2005, 12.

[2]杨震, 包中碧.基于UG 3.0的机械制图三维模型库的开发及应用[J].科技视野, 2007.

虚拟工程 篇10

(一) 专业课程涉及面广且内容抽象

冶金是国民建设的经济基础, 是国家工业发展水平和实力的标志, 它为化工、机械、建筑、能源、交通、航空航天工业、国防军工等各行各业提供了需要的材料产品。现代农业、工业、国防及科技的发展对冶金工业的要求越来越严格, 继而推动着冶金学科和工程技术的发展, 反过来, 冶金工程的发展又不断为人类文明进步提供着新的物质基础。具体来说, 冶金工程主要研究从金属矿石中提取金属或金属化合物, 并制成具有良好的使用性能、加工性能及具有经济价值的材料。而冶金工程专业主要是培养具有较扎实的冶金工程专业基础理论和知识, 可以在钢铁冶金及有色金属冶金领域从事工艺设及计产品开发、技术开发、科学研究、生产组织与管理等方面工作的高级工程技术人才。主干课程包括:《冶金传输原理》《冶金物理化学》《冶金基础理论》《钢铁冶金工艺学》《有色金属冶金学》《冶金设计基础》等, 这些课程与生产实际结合紧密, 课程之间也互相交叉, 内容抽象。尤其是教材中比较复杂的冶炼系统, 如高炉炼铁布置系统、转炉炼钢布置系统等, 教科书中都是以平面图和剖面图表示, 缺乏立体感, 任课教师讲起来费劲, 学生学习也比较困难。

(二) 现有的教学手段不能达到预期教学效果

实践性教学环节在本科教育中占有举足轻重的地位, 是教学计划、专业培养目标和课程设置的有机组成部分, 是理论教学的完善和补充。学生可通过实践了解和掌握某项产品的典型生产环节, 了解生产工艺, 建立产品生产流程的概念。同时, 通过实践环节, 也可以检查学校教育中存在的问题, 增强高校培养人才与企业发展的适应性, 对推进教学改革, 进一步拓宽教师业务能力, 提高教师的思想水平具有积极作用。冶金工程专业一向致力于将实习作为学生运用所学知识、直接参与生产实践、提高动手能力的主要实践环节。然而, 近年来由于种种原因, 学生实习存在不少问题, 主要表现为: (1) 实习场地难以落实: (2) 高校专业实习大多以参观为主, 学生没有或很少有直接参与生产和动手操作的机会: (3) 实习经费短缺; (4) 实习质量不容乐观; (5) 指导教师实践能力欠缺等。

由于上述原因, 目前学生到企业实习难以达到预期效果, 因而有必要对现有的实习模式进行改革, 打破时间、空间的限制, 探索其他形式的实习模式, 为学生建立一个可通过自主学习获得知识和技能的灵活学习方式。为此, 我们在冶金工程专业推行了虚拟实习。

二、冶金工程虚拟实习及教学关键

虚拟仿真指利用计算机模拟技术, 建立虚拟实习平台, 模仿企业生产现场的操作系统, (1) 包括观看生产录像、研究设备模型、操作仿真系统、在线学习。

(一) 观看生产录像

生产录像能够真实、形象地反映企业的生产现状。教师应结合生产录像进行实习环节教学, 辅助以讲解和说明, 使得学生先从视觉上感知生产, 对生产工艺流程和生产设备工作情况有初步了解, 进而提高对工程实践的认知能力。这种教学方式不仅有助于教师的教学更好地符合教学有效性的标准, 还能有效地激励学生学习, 使他们取得更好的实习效果。

(二) 研究设备模型

模型是企业实际生产设备的按比例缩小, 采用电子技术, 自控技术, 金属动态模型制作技术、多媒体技术等形成的生产工艺过程和设备的直观实习、实训系统。学生通过对设备模型的研究学习, 能对企业生产流程及设备运行情况有一定的宏观认识, 提高实习质量。

(三) 操作仿真系统

计算机虚拟仿真可以直观、动态地把生产过程反映出来。针对目前企业很难保证每个学生都能亲自参与, 仿真完全可以做到一人一机, 可以在一台计算机上虚拟仿真具体的生产工艺流程和生产设备, 保证每个学生都能得到充分训练。 (2) 而虚拟仿真实践周期短, 我们可让学生反复地进行多次练习, 以加深他们对生产原理、工艺流程、注意事项等的理解和掌握, 提高其学习的效果和效率, 增强其工程实践能力。 (3)

(四) 在线学习

网络教学互动平台, 不仅能在线提供丰富的课程资料, 还能让人们在线互动、交流、答疑。通过网络平台互动、强化实践教学、常态化国际交流等多种形式, 全方位地调动了学生的学习主动性, 突出了学生在教学中的主体地位。 (4)

虚拟仿真教育在实践教学环节中的积极应用和开展, 有助于提高实践教学效果、节省实习经费。虚拟实习只需拍摄或购买生产录像、设备模型, 以及付出软件开发费或软件使用费, 大大地节省了有限的实习经费。而传统实习由于企业限定、实习费用高、危险性大等原因而无法深入、全面。对此, 我们可将虚拟仿真实习与现场实习相结合, 以保证实习的时间和质量。

三、总结

虚拟技术的应用是当今高等教育的必然趋势, 我们应合理地将冶金工程专业传统教学方式与虚拟教学手段相结合, 激发学生的学习兴趣, 使他们产生一种身临其境的感觉, 以解决当前课堂和实践教学中遇到的问题, 更好地提高教学质量。

摘要：冶金工程专业课程涉及面广、内容抽象、实践性强, 传统实习由于企业限定、实习费用高、危险性大等原因而无法深入、全面, 影响了教学效果。对此, 我们可将虚拟仿真实习与现场实习相结合, 通过生产录像、研究设备模型、操作仿真系统、在线学习, 保证实习的时间和质量, 以获得更好的教学效果。

关键词：虚拟实习,冶金工程,教学研究

注释

11 柯中炉, 牟惠康, 杨林生.虚拟技术:提升高职专业课实践教学的有效策略[J].职业教育研究, 2008 (10) :158-160.

22 李明田.浅谈化工原理仿真实验在教学实践中的研究[J].中国科教创新导刊, 2007 (5) :70.

33 王芃.仿真实验室在高职食品专业教学中的建设及应用[J].农产品加工学刊, 2007 (9) :54-55.