虚拟仿真技术的优势范文

近年来化工装备学科仪器设备价格居高不下，催生了虚拟化工3D实训平台的发展。但是在教学应用过程中也出现了许多问题，主要是没有彻底厘清虚拟实验的技术本质，以及技术优势。虚拟实验的技术本质是虚拟现实技术，而虚拟现实技术的优势在于情景融合与再现，以及人机交互，而不是人与人之间的交互协作情感培养。总之，就是以训练个人技术能力分、丰富个人的交互体验为主，不宜培养个人的社会性情商素质。

二、虚拟现实技术在教育教学中的应用

虚拟现实的三个突出优势：第一，虚拟昂贵实验设备仪器趣味性；第二，虚拟娱乐节目的美学艺术性；第三，虚拟科幻事物引导思维的交互性；因此，我们在3D化工实训仿真平台的建设上，以及教育教学应用上，应该侧重于提高学生的学习兴趣与审美情趣，以及实验交互的沉浸式感受性，而不是寄希望于虚拟实训平台协作完成实验，并同时培养团队实验数据分析。因为这种需求只是实训平台仿真的副产品。

三、在儿童教育学心理学中的应用

在特殊教育领域，听力障碍儿童的语言发展往往也同时滞后，需要特殊教育领域的专家与教师与之及时沟通、帮助、矫正与训练。但是人力物力资源稀缺，很多事情需要人力资源大量投入时间守候这些“来自星星的孩子”，虚拟现实技术的交互性就恰恰就可以满足这种需要，虚拟设备可以虚拟各种场景锻炼儿童的听力以及语言表达能力。再如普通话的推广。继续推行和普及普通话，是新时期语言文字工作的重要任务之一[4]。因此，在儿童阶段利用徐虚拟设备不但可以矫正儿童普通话发音，还可以消除方言歧视。方言歧视是方言对人物形象塑造的又一负面影响,造成这种现象是文化差异导致的,并不存在特定某一方言的歧视,而有些影视作品仅仅是为了追求娱乐效果,而由于惯性才长期将河南话应用到一些反面角色中[5]。

四、化工3D虚拟仿真实训平台设计的具体实施建议

因此，化工虚拟现实实验平台的设计就一定应该充分发挥虚拟现实技术的三大优势。我们开发的平台应该具有以下作用与功能。

1.分析真实实验与虚拟实验的特点，寻找将两者优势结合的方法。

2.以Unity3D技术为例，实现化工设备仿真现实的关键操作部分。

3.从实际系统应用出发，寻求众多增强现实实现交互方式中的创新。

4.研究增强现实系统的难点:实时交互，利用区域响应技术来实现虚拟世界与真实世界的实时交互。

虚拟仿真技术的优势范文篇2

关键词：建筑施工；虚拟仿真；应用

中图分类号：TU7文献标识码：A文章编号：

引言：建筑施工行业是传统行业之一，在当前高新技术高速发展的背景下，其行业应接受高新技术带来的优势。在进行复杂大量的建筑施工时，为了保障不间断地有节奏工作，应使各个施工环节协同运作、步调一致，而要想达到这个目的就必须事先制定准确无误的组织计划和施工方案。而运用以往的工具和计算技术，早已难以保障准确地、及时地处理大量繁琐的施工技术资料。于是本文着重对虚拟仿真技术在建筑施工的运用进行了研究和探讨。

一、虚拟仿真技术的概念

虚拟施工技术（VC）是对实际施工过程的模拟。它运用结构仿真和虚拟现实等技术，在计算机等相关设备的支持下，对施工过程中的物品、人员、财产、施工过程进行逼真演练，以便事先发现施工中可能出现的问题，并采取相应的预防措施，在优化与控制能力、缩短工期、增强施工过程中的决策、减少风险和降低成本等方面均有显著作用。[1]

二、虚拟施工所需的技术支持

虚拟施工需要众多学科领域来提供技术支持，主要包括为虚拟现实技术、优化与建模技术、计算机仿真技术以及相关的软硬件技术。具体情况如下：

2.1虚拟现实技术。它综合了传感器技术、计算机图形技术、显示技术、计算机仿真技术等众多学科，它为人机对话提供了更直观和逼真的三维画面，而且还可以在多维空间上创建一个虚拟环境，以达到身临其境的感觉。

2.2建模与优化技术。应用此原理进行工程的设计、规划、管理、施工时可以综合全面地考虑在时间、经济和技术上的最佳方案，实现利益的最大化。优化方法也是虚拟施工中的一个重要技术。建模方法实际上是虚拟施工的另一种支撑技术。虚拟施工的模型包括：设计模型、基础模型和施工模型三大方面。其中施工模型与工艺参数联系在一起，以反映设计模型与施工模型间的交互作用。因此，施工模型必须具有以下几大功能：施工数据表、计算机工艺仿真、施工规划、物理和数学模型、统计模型等。

2.3计算机仿真技术。在土木工程中仿真技术主要运用在施工技术与管理和结构计算。计算机仿真技术是虚拟施工的最重要部分。在结构工程施工方面，内力仿真分析将直接给工程施工安全提供保障。[2]

2.4软硬件基础。虚拟施工技术是数据库技术、CAD技术与计算机仿真技术、计算机网络技术、虚拟现实技术、人工智能技术等多种学科技术结合而成的。只有当软件和硬件同时发挥作用才能使仿真技术得到充分利用。

三、虚拟仿真技术在建筑施工中的应用与现实意义

在建筑施工中虚拟仿真技术的作用不言而喻：首先，它有助于相关管理制度的完善和建筑市场的管理。在招投标时，虚拟仿真技术可以直观地对投标各方的方法、成效和施工工艺进行比较，从而达到公开、透明、公正、公平的目的。这样就大幅度减少了不正当行为的出现，对规范建筑市场管理有不可估量的作用。同时，它还能帮助判断建筑设计的合理性，以便对不合理处进行及时修改，优化设计方案，这对一些重大工程极其重要。因为设计方案毕竟都有一定的局限性，它主要由设计者的知识水平和施工经验来决定，因此对于同一个施工项目不同的设计师有着不同的方案，这时就需要用到虚拟仿真技术来科学地、直观展现不同施工方法措施和施工组织的具体效果，以便定量地对各种方案进行对比，真正实现施工方案的优化。运用虚拟施工技术能对整个施工过程进行事先模拟，使技术人员能在施工前最大可能地了解到各个构件在实际工程中的相互关系和相对位置，对施工方案进行相应调整，计算其相应工况应力，对多种施工方法进行实验分析。这样对于下面几个方面将会产生重大的作用：（1）建筑工程施工方案的选择和优化，我们知道，现在的建筑物因为设计师的不同，所以，基本上每一个建筑都有它自身的风格，这就导致了我们不可能复制建筑工程的施工过程。但是，如果采用施工虚拟仿真技术，我们就可以解决因为在施工经验的基础上建立的对于施工组织的选择和优化以及施工的方法所产生的局限性的问题。同时还可以直接的看到每一种施工组织措施和施工方法相结合时产生的不同的效果。这样就可以让我们更直观的从不同的施工方案中选择出最适合的施工方法，从而更好的完成施工。（2）施工技术的革新和新技术的引入，对于施工技术人员来说，施工虚拟仿真技术不仅能让他们更好的发挥出他们的创造性而且还能在成本很低的情况下完成施工新工艺的试验。这样，我们不仅降低了其试验的风险，还能大大的缩短引入和推广的时间。（3）施工管理，施工管理过程中不可避免的会出现质量、安全等方面的隐患，而施工虚拟仿真技术在模拟施工的过程中就可以让我们很清楚的看到这些安全隐患，从而在施工过程中能有效的避免或者尽早提出解决方法。（4）安全、生产培训施工虚拟仿真技术具有实效性、全面性的技术优势，对操作人员了解操作流程起到了重要作用，保证了施工任务的安全性，同时有效提高施工质量。（5）考察建筑设计的合理性.则也需运用大型工程设计施工虚拟仿真技术，该项技术不仅方便了对需优化部位的修改，更对业主、施工单位、设计单位三方的沟通与设计交底提供了便捷准确的方法。[3]

四、虚拟仿真技术在建筑施工中存在主要问题：

计算机硬件和仿真软件本身的发展是仿真技术能否在建筑工程施工领域得以推广和应用所遇到的主要瓶颈。目前应用虚拟仿真施工系统所面临的难题有：（1）由于虚拟仿真系统具有需要在较高的专用工作站或实验室上进行的特点，导致了开发和应用要求的硬件平台较高，从而导致了企业在自行开发系统的过程中必须投入大量的资金和人力在专用虚拟实验室的建造以及国外进口设备和软件的购买上，这势必影响着企业的资金和人力资源。另外，系统的演示受设备的限制，移动的不方便性都在企业的考虑范围内。（2）单项工程的开发需要一个方便的开发平台，这个平台的提供需要一套面向建筑工程施工的专用集成型软件系统。由于虚拟仿真系统在工程施工中几乎没有集成型软件，导致了在单项工程进行开发时，需要从国外进口相关软件平台作为支撑，再加上工程施工中影响因素较多，以上的种种因素成为了开发一个项目所需成本较高的客观因素。（3）目前，虽然我国一些大型建筑企业集团已成为开发和应用施工定额软件、施工管理软件的主力。他们通过建立自己的设计研究院，为施工企业的技术人才培养创造了条件，而且部分的工程技术人员已具有一定的软件研发能力和应用水平。但是，无论是施工企业要引进专业软件人才，还是培养自己的开发骨干，都会给施工企业的开支造成巨大的压力。[4]

五、总结：随着虚拟施工技术的进一步发展，虚拟技术在土木工程中的应用将更加深入、普遍，它能大大提高工程管理和施工的效率，保证进度的进展，节约成本，提高安全性，减少工程风险等。在虚拟现实系统的施工组织与管理下，通过建立虚拟模型和虚拟施工过程来实现工程事先模拟，这必定会成为传统的施工管理的新篇章。

参考文献

[1]杜晓刚.虚拟仿真技术在建筑施工中的应用分析[J]-中华民居-2011(6)

[2]黄明.虚拟现实技术在建筑施工中的应用[J]-硅谷2010(8)

虚拟仿真技术的优势范文

关键词：虚拟制造；仿真模拟；发展；应用

1.前言

随着市场的全球化，各种新兴技术在相关领域的综合使用，企业之间的竞争方式发生了巨变。制造行业遭遇了巨大的挑战，为了制造业能够更好的生存与发展，必须要满足市场所提出的多项要求：缩短产品开发周期、提高产品质量、降低制造成本以及用更好的技术支撑和售后服务来赢得客户的信赖。企业为了赢得市场，必须对市场形势做出准确评估和及时的调整，应对多变的市场需求。计算机软硬件技术及网络技术的迅速发展为实现这一目标提供了强有力的支持[1]。各种技术的发展及应用使得虚拟制造技术应运而生，作为一种全新的生产模式，必将给制造业指明新的前进方向。

2.虚拟制造技术

2.1虚拟制造技术定义及特点

虚拟制造技术是对产品实际生产活动中的真实环境进行虚拟模拟，在计算机上得到数字化模型进而对生产活动进行分析、评估。产品研制过程中，通过仿真模拟建模技术模拟出产品在后续制造过程中的虚拟环境，分析各个环节甚至整个产品生命周期可能出现的活动对产品性能各方面的影响。通过虚拟环境下的情景展示及分析结果，尽早的发现生产活动中可能存在的隐患与问题，及时的信息反馈改进设计，合理的调整生产活动。降低研制成本和产品开发周期，减少实际生产活动中带来的损失，更加合理的控制生产活动，提高企业生产效率，最终提高企业在市场中的综合竞争力。

虚拟制造较传统制造而言有很大的区别，虚拟制造有如下特点：（1）不用对样机进行实物制造就能评估产品性能，节约制造成本。（2）产品研制过程中能尽早发现产品存在的问题，及时得信息反馈对产品进行改进。（3）产品开发采用仿真模拟的方法，借助软件分析完成最终研制。

2.2虚拟制造的种类

广义的制造过程不仅包括了产品的模型研发、样机制造、性能测试、实体生产。同时还有企业对自身生产活动的市场调查、经营策划和实际生产活动中的调整控制。按这个思想考虑，虚拟制造可以被分为三大类：以设计为中心的虚拟制造、以生产为中心的虚拟制造和以控制为中心的虚拟制造[2]。

以设计为中心的虚拟制造强调根据产品的制造信息仿真建模得到统一的数字化模型，分析模型中的各类问题对产品各方面性能和产品的可装配性进行分析。以生产为中心的虚拟制造强调根据不同企业所拥有的设备资源等约束条件，仿真模拟各个加工过程结合企业的制造资源及环境进行加工过程的合理组合，使得生产计划更加合理优化。以控制为中心的虚拟制造强调将在企业管理控制中引入仿真模拟技术，对实际生产活动的环境进行虚拟模拟，提供虚拟环境模型使得企业对生产活动的控制更优化。

2.3虚拟制造的关键技术

虚拟制造技术在应用过程中需要工作人员掌握一些关键技术。例如，（1）特征建模：根据产品加工工艺信息建立特征模型。（2）企业间产品数据交换：企业间合作对产品进行设计研发时，要保证各个企业之间的产品信息得以互通。（3）快速原型制造软硬件系统：充分利用计算机及软件进行虚拟造型快速制造出虚拟样机。（4）加工能力模型/生产能力模型：根据企业的车间设备信息建立加工能力模型，据企业的其他可用资源信息建立生产能力模型。（5）产品零件的可制造性分析：据零件的特征信息及企业的车间设备，确定加工方式、步骤、工艺及参数。（6）制造过程的动态描述：根据加工方案对加工过程进行动画展示。（7）NC代码自动生成：据零件特征信息及工艺路线自动生成零件NC代码。（9）验证与测试系统：借助虚拟现实技术及人―机工程评估产品的使用寿命、可靠程度及报废处理[3]。

3.虚拟制造技术应用

3.1虚拟制造技术在国外的应用

国外关于虚拟制造技术的应用已经有一定的规模，积极投入到各行各业的应用当中，完成相应的生成计划和目标，将市场需求的产品及时的投入到市场并收到良好的效果。在美国，波音公司生产的波音777客机是虚拟制造技术应用的经典产品。该机的设计研制包括众多的零部件，虚拟制造技术使得所有零部件的设计和改进全部是在由计算机组成的虚拟环境中完成，使得设计时间和难度都大幅度降低，并且提高了设计精度。在日本，1994年日本的Matsushita公司曾经开发出一套针对厨房个性化设置的虚拟制造系统，顾客利用该系统在虚拟环境下对自己的厨房中的各种设施进行个性化设计，完成个性化设置之后计算机会将所有的信息进行分类统计存储，借由网络将所有信息传输给异地的生产部门，生产部门根据不同的信息生产出顾客所需要的个性化厨房，增加企业的市场竞争力。

3.2虚拟制造技术在国内的应用

国内关于虚拟制造技术的应用还没有形成一定的规模，广泛使用该技术的行业偏少。对其应用主要集中在以下两个方面：（1）产品的虚拟设计：通过产品的设计研制、性能测试、装配及故障诊断等过程的仿真模拟在虚拟环境下不断改进产品的设计。北京机械科学研究院曾虚拟模拟现实立体停车库的环境，建立数字化的虚拟模型和系统，利用该系统对车库布局进行优化和改进。（2）产品的虚拟制造：对实际加工过程的虚拟模拟，在虚拟环境下解决实际生产过程中可能存在的问题，使得实际生产活动得以合理的运行。合肥工业大学研制的双刀架数控机床加工过程模拟软件，利用该软件使得现场调试时间大大缩短，节约了设备调试耗时，尽快投入生产活动中，并且保证刀具在对刀时能够一次成功，减少不必要生产耗时从而提高生产效率。

目前来看，国内对虚拟制造技术的应用还比较落后，使用该技术的工作单位和企业数量有限。即使一些使用虚拟制造技术的企业和工作单位也没能做到效益最大化，关于虚拟制造技术的一些理论知识及部分关键技术仍然没能很好地掌握，在实际生产活动中的应用也没能很好地体现出虚拟制造的优势。

4.小结

以产品的数字化模型为基础，以系统建模和仿真技术为辅助，对产品的设计研发、加工制造和性能检验等过程进行动态仿真模拟实现虚拟制造，根据虚拟制造过程的分析评估结果对企业的生产活动、市场策划进行优化处理[4]。虚拟制造用产品的数字化模型取代实物样机，通过对产品模型进行各种动态模拟测试从而评估产品性能，使得企业的生产活动有良好地机动性，提高企业的市场竞争力。虚拟制造作为一种世界范围内的先进制造模式，制造业对其的应用必将逐渐重视并推广，在生产活动的方方面面带来革新。在未来的制造业中，虚拟制造必将占有重要的地位，发挥自身的巨大优势。（作者单位：重庆交通大学机电与汽车工程学院）

参考文献：

[1]崔鑫，时蕾，夏伯乾.浅谈虚拟制造技术的应用[J]，煤矿机械，2011，6，10-12

[2]白广利，杨洪亮等.虚拟制造技术的初步研究[J]，自动化技术与应用，2011，2，97-102