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數(shù)字化虛擬仿真技術(shù)范文第1篇

【關(guān)鍵詞】船舶制造；數(shù)字化設(shè)計(jì)；信息一體化

一、引言

數(shù)字化造船是以造船過程的知識融合為基礎(chǔ)，以數(shù)字化建模仿真與優(yōu)化為特征，將信息技術(shù)全面應(yīng)用于船舶的產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、管理、經(jīng)營和決策的全過程，最終達(dá)到快速設(shè)計(jì)、快速建造、快速檢測、快速響應(yīng)和快速重組的目的。數(shù)字化造船技術(shù)涵蓋的范圍非常廣泛。本文就目前較為流行的部分?jǐn)?shù)字化技術(shù)進(jìn)行簡要分析。

二、行業(yè)背景

在經(jīng)濟(jì)全球化的今天，國際造船業(yè)已發(fā)展成為全球一體化市場，世界各國造船企業(yè)在全球范圍內(nèi)展開了技術(shù)、性能、質(zhì)量和服務(wù)等全方位的角逐。隨著全球船舶市場占有率的競爭日趨激烈，世界造船業(yè)在技術(shù)、體制上發(fā)生了重大改革，其中造船技術(shù)的發(fā)展尤為突出，從最初的焊接技術(shù)到大型生產(chǎn)流水線等新技術(shù)的成功應(yīng)用，到現(xiàn)階段信息集成系統(tǒng)、并行工程、敏捷造船、先進(jìn)制造模式等先進(jìn)技術(shù)或理念在船舶制造業(yè)中廣泛應(yīng)用，使船舶行業(yè)凸顯成為信息密集、技術(shù)密集和資金密集的現(xiàn)代新型產(chǎn)業(yè)。

自二十世紀(jì)七十年代開始，我國造船業(yè)開始快速發(fā)展，至今已經(jīng)歷了特征鮮明的三個階段。從最初的打開國門走向世界，到規(guī)模不斷壯大超越日韓，我國造船業(yè)在幾經(jīng)沉浮后實(shí)現(xiàn)了蛻變，造船技術(shù)的發(fā)展也實(shí)現(xiàn)了飛躍。尤其是數(shù)字化造船技術(shù)的發(fā)展，完成了船舶設(shè)計(jì)、制造、管理手段的革新。

中國船舶工業(yè)發(fā)展歷程

三、技術(shù)分析及應(yīng)用

數(shù)字化造船要求以數(shù)據(jù)處理、虛擬現(xiàn)實(shí)、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)通訊等數(shù)字化技術(shù)為基礎(chǔ)，將數(shù)字化技術(shù)全面應(yīng)用于船舶的開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、管理的全過程中。數(shù)字化技術(shù)所包含的內(nèi)容非常廣泛，如何將船舶設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理的相關(guān)理論和方法與特定數(shù)字化技術(shù)相融合將是數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵所在。下面列舉部分船舶行業(yè)中應(yīng)用的重點(diǎn)/難點(diǎn)技術(shù)，并結(jié)合NACKS的現(xiàn)狀進(jìn)行了簡要的分析。

（一）虛擬仿真技術(shù)

船舶建造虛擬仿真技術(shù)作為一種新型技術(shù)，旨在利用數(shù)字模型替代物理原型，對船舶的設(shè)計(jì)、制造及生產(chǎn)系統(tǒng)等進(jìn)行仿真，以提高設(shè)計(jì)水平、建造質(zhì)量，縮短產(chǎn)品研制周期。船舶建造虛擬仿真技術(shù)是基于計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的一種新的先進(jìn)造船技術(shù)，是船舶數(shù)字化建造的具體體現(xiàn)，對船舶產(chǎn)業(yè)的科技發(fā)展具有重要意義。

造船發(fā)達(dá)國家紛紛利用信息技術(shù)給造船業(yè)帶來的各種機(jī)遇，積極開展船舶虛擬設(shè)計(jì)和建造仿真技術(shù)的研究。韓國和日本的造船業(yè)，虛擬設(shè)計(jì)與制造仿真技術(shù)研究開展得比較早，并取得較好的研究成果。對于首制高附加值船舶和船舶的設(shè)計(jì)和建造，在實(shí)際建造之前都要利用虛擬仿真技術(shù)對設(shè)計(jì)結(jié)果、建造工藝和建造流程進(jìn)行預(yù)先仿真，能夠及時發(fā)現(xiàn)并糾正設(shè)計(jì)中存在的問題。由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可將仍處于概念階段的設(shè)計(jì)方案以逼近于現(xiàn)實(shí)的形式呈現(xiàn)出來，從而可以及早發(fā)現(xiàn)并糾正設(shè)計(jì)問題。

虛擬仿真在船舶行業(yè)的應(yīng)用范疇，主要包含四部分內(nèi)容：船舶虛擬設(shè)計(jì)評估與優(yōu)化技術(shù)、船舶建造工藝仿真與優(yōu)化技術(shù)、船廠物流仿真與能力評估技術(shù)與作業(yè)、運(yùn)行保障仿真技術(shù)。國內(nèi)船舶行業(yè)在前三個方向都開展了一些工作，基本突破了常用異構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、船舶產(chǎn)品虛擬評估技術(shù)、船舶工藝自動建造技術(shù)、船舶焊接工藝智能設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，并開展多型船舶的建造工藝仿真，船廠建造資源能力評估等工作。然后，在建造工藝深化應(yīng)用、船廠物流仿真、運(yùn)行保障領(lǐng)域的應(yīng)用較少，深度也較淺，將是未來發(fā)展重點(diǎn)。

（二）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)即通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在近十年開速發(fā)展的一項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在不知不覺間已經(jīng)充斥在我們身邊每一個角落，比如打卡考勤系統(tǒng)和條形碼掃描系統(tǒng)。

船舶行業(yè)屬于勞動力密集型、多品種、小批量、按訂單生產(chǎn)的離線制造行業(yè)，因其行業(yè)信息化量大、管理復(fù)雜，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展給船舶行業(yè)注入了新鮮的血液。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，可在生產(chǎn)建造、物流、設(shè)備管理、能源控制、安全管理、質(zhì)量管理等多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)信息的實(shí)時采集、統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)過程控制、狀態(tài)跟蹤、統(tǒng)計(jì)分析、平衡優(yōu)化的目的。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在最近幾年發(fā)展迅速，但其在船舶行業(yè)的普及還存在一定難度，首先最重要的一點(diǎn)就是成本問題。電子標(biāo)簽、讀寫設(shè)備價格較高，在沒有大規(guī)模應(yīng)用的情況下，收益預(yù)期與投入難以平衡。其次，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用還存在一定的技術(shù)難點(diǎn)：技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還存在較多不統(tǒng)一的部分；數(shù)據(jù)采集頻繁，信息安全需重點(diǎn)考慮；物聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議棧需要統(tǒng)一；IPV4資源存在耗盡風(fēng)險。另外，造船現(xiàn)場的條件較差，這對物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用提出了挑戰(zhàn)，潮濕、高溫、電磁屏蔽等也是阻礙物聯(lián)網(wǎng)普及的障礙物。

（三）企業(yè)信息集成技術(shù)

在船舶企業(yè)中，由于作業(yè)內(nèi)容的不同，往往有多個異構(gòu)的、運(yùn)行在不同的軟硬件平臺上的信息系統(tǒng)同時運(yùn)行，這些系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源彼此獨(dú)立、相互封閉，使得數(shù)據(jù)難以在系統(tǒng)之間交流、共享和融合，從而形成了"信息孤島"。隨著數(shù)字化應(yīng)用的不斷深入，企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)與外部信息交互的需求日益強(qiáng)烈，急切需要對已有的信息進(jìn)行整合，聯(lián)通“信息孤島”，共享信息。

企業(yè)信息集成是指企業(yè)在不同應(yīng)用系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，即實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在不同格式和存儲方式之間的轉(zhuǎn)化，來源不同、形態(tài)不一、內(nèi)容不等的信息資源進(jìn)行系統(tǒng)分析、辨清正誤、消除冗余、合并同類，進(jìn)而產(chǎn)生具有統(tǒng)一數(shù)據(jù)形式的有價值信息的過程。

對船舶企業(yè)而言，企業(yè)的信息集成可實(shí)現(xiàn)各部門、各應(yīng)用系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的定制、改造和優(yōu)化，為企業(yè)的各種應(yīng)用和系統(tǒng)提供一個統(tǒng)一的運(yùn)行協(xié)作平臺，實(shí)現(xiàn)流程協(xié)作和信息共享。信息的共享又會間接的降低企業(yè)的運(yùn)營成本。

（四）CAD/CAE一體化技術(shù)

船舶設(shè)計(jì)是一個涉及多個專業(yè)、多個系統(tǒng)、規(guī)模龐大的協(xié)同工作過程。其周期較長、過程較復(fù)雜，且在船舶設(shè)計(jì)過程中，不同專業(yè)使用不同的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）及計(jì)算機(jī)輔助分析（CAE）軟件，從而造成缺乏一體化、集成化的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，信息交流不通暢，存在“信息孤島”問題。CAD/CAE技術(shù)的相互融合、相互滲透已成為了一種自發(fā)的有效需求，在CAD/CAE一體化技術(shù)的幫助下，船舶研發(fā)、設(shè)計(jì)將實(shí)現(xiàn)從經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變，可大大縮短產(chǎn)品周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

通過對比可以看出，CAD注重產(chǎn)品的外形特征，以提供圖形圖像、數(shù)字化模型為主，而CAE更注重的是產(chǎn)品物理特征問題。在實(shí)際作業(yè)中，將研發(fā)和設(shè)計(jì)相互割裂開來會產(chǎn)生重復(fù)性投入，同時會降低作業(yè)流程的效率。

FEM與TRIBON建立的船體模型對比

數(shù)字化虛擬仿真技術(shù)范文第2篇

中圖分類號：TP391.9文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1007-9416（2012）04-0000-00

1、論文研究背景及意義

近多年來，由于計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)的迅猛發(fā)展，世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢就是數(shù)字化，數(shù)字城市也逐漸引起了人們的注意。那么怎樣應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)來構(gòu)建數(shù)字城市，近而實(shí)現(xiàn)城市的數(shù)字化已經(jīng)引起城市規(guī)劃及管理人員和城市居民的共同關(guān)注。城市仿真技術(shù)在構(gòu)造數(shù)字城市過程中發(fā)揮著非常重要的作用，因此成為當(dāng)前一個新的研究熱點(diǎn)。仿真(Simulation)技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)軟件模擬實(shí)際環(huán)境進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的技術(shù)，以模擬的方式為使用者創(chuàng)造一個實(shí)時反映實(shí)體對象變化與相互作用的三維圖形界面，使之在感知行為的逼真體驗(yàn)中獲得直接參與和探索仿真技術(shù)對象在所處環(huán)境中的作用和變化。城市仿真(Urban Simulation)技術(shù)就是仿真技術(shù)在城市規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)等領(lǐng)域中的應(yīng)用，表現(xiàn)為人機(jī)交互、真實(shí)建筑空間感與大面積三維地形仿真，即交互式實(shí)時三維(Interactive Realtime 3D)。采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)造出來的城市視景仿真系統(tǒng)是數(shù)字地球的重要組成部分和支撐手段，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在城市的規(guī)劃、建設(shè)以及管理當(dāng)中，對于城市發(fā)展規(guī)劃的各個方面都具有相當(dāng)重要的意義。

2、國內(nèi)、外的視景仿真工具

MultiGen-Paradigm公司的MultiGen Creator的各版本三維建模軟件是世界上流行的實(shí)時三維數(shù)據(jù)庫生成系統(tǒng)的軟件環(huán)境，在仿真系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。Vega Prime是MultiGen-Paradigm公司應(yīng)用于實(shí)時視景仿真、聲音仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域的世界領(lǐng)先的軟件環(huán)境。Urbansim是基于城市交通需求模擬分析和城市土地綜合分析的新型城市發(fā)展仿真軟件。MagicCity屬于WinTel架構(gòu)基礎(chǔ)上的虛擬現(xiàn)實(shí)和視景仿真系統(tǒng)。我國在視景仿真系統(tǒng)開發(fā)的同時，也在進(jìn)行仿真系統(tǒng)軟件平臺的開發(fā)。TrueSim v2.0 三維實(shí)時仿真軟件平臺是深圳市創(chuàng)想科技發(fā)展有限公司在綜合了國內(nèi)外多項(xiàng)最新三維仿真技術(shù)的研究成果以及多年來從事三維仿真研究所積累的多種經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上推出的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的仿真平臺。神州視景信息技術(shù)有限公司自主研發(fā)了“基于普通PC和Internet的大規(guī)模場景實(shí)時漫游引擎系統(tǒng)――SCVR”。 Virtools是一個實(shí)時三維虛擬現(xiàn)實(shí)編輯軟件，可將多種常用文件格式（三維模型、二維圖表、聲音等）整合到一起，并具備交互功能，能夠開發(fā)出電腦游戲、建筑仿真、交互娛樂等多種3D產(chǎn)品。

3、本文的研究目的及重要內(nèi)容

本文通過研究虛擬現(xiàn)實(shí)視景仿真技術(shù)的相關(guān)知識，實(shí)現(xiàn)以我們學(xué)院校園為虛擬環(huán)境的視景漫游系統(tǒng)。通過對虛擬場景的構(gòu)建，能夠?qū)崿F(xiàn)視景漫游中的自動漫游和交互漫游等效果。本系統(tǒng)應(yīng)用建筑草圖大師Sketchup和MultiGen Creator軟件工具來構(gòu)建虛擬場景中地形及建筑物的三維模型，并建立道路、樹木、路燈等虛擬景物，借助Vega Prime軟件平臺和工具集對校園虛擬場景進(jìn)行仿真，在VC++開發(fā)平臺下實(shí)現(xiàn)三維景觀及模型的交互式（以鼠標(biāo)、鍵盤等交互方式）控制，實(shí)現(xiàn)了虛擬校園景觀的視景仿真漫游系統(tǒng)。

本文主要研究內(nèi)容和所做工作總結(jié)如下：

(1)了解視景漫游技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展，對國內(nèi)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研。

(2)對黑龍江農(nóng)墾科技職業(yè)學(xué)院的視景環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集和整理，包括地形數(shù)據(jù)的獲取、建筑物數(shù)據(jù)的獲取、紋理數(shù)據(jù)的獲取等等。

(3)研究用虛擬現(xiàn)實(shí)建模軟件Sketchup、Creator以及三維建模技術(shù)、模型真實(shí)感技術(shù)以及模型優(yōu)化技術(shù)等對地形、道路、教學(xué)樓和圖書館等建筑以及校園之中的花草樹木等進(jìn)行建模，構(gòu)建出虛擬場景模型庫，然后用視景漫游軟件Vega Prime和VC++對虛擬場景進(jìn)行漫游和交互控制。

(4)研究模型數(shù)據(jù)庫建模和優(yōu)化技術(shù)問題，模型數(shù)據(jù)庫的建構(gòu)、調(diào)整和優(yōu)化對提高實(shí)時仿真系統(tǒng)中運(yùn)行的速度和流暢性起著至關(guān)重要的作用，成為目前重要的研究課題。

(5)碰撞檢測技術(shù)。開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng)有一個主要目標(biāo)就是能夠讓用戶以盡可能接近自然的方式與構(gòu)建的虛擬場景中的物體直接進(jìn)行交互。要實(shí)現(xiàn)自然的、精確的人機(jī)交互功能首先要解決的是碰撞檢測的問題。碰撞檢測是虛擬場景中動態(tài)物體與靜態(tài)物體之間或動態(tài)物體與動態(tài)物體之間進(jìn)行交互的基礎(chǔ)。在碰撞檢測中有兩個問題需要解決，一是檢測到碰撞的發(fā)生和碰撞的位置，二是計(jì)算碰撞后的反應(yīng)。而碰撞檢測是計(jì)算碰撞反應(yīng)的先決條件，因此，碰撞檢測是虛擬環(huán)境中一個必不可少的部分。

(6)為保證虛擬場景的真實(shí)性、生動性及其對用戶的感染力，對基于粒子系統(tǒng)的虛擬場景環(huán)境特效技術(shù)進(jìn)行研究。

校園視景仿真就是在計(jì)算機(jī)環(huán)境中對真實(shí)校園的景觀進(jìn)行虛擬再現(xiàn)，采用虛擬現(xiàn)實(shí)相關(guān)技術(shù)，生成一個實(shí)時的、能給用戶各種真實(shí)感受的三維虛擬環(huán)境。利用計(jì)算機(jī)軟硬件及其相關(guān)輸入輸出設(shè)備，使用戶可以在虛擬的校園場景中進(jìn)行瀏覽和交互漫游，感受校園中的風(fēng)景。利用這種方法可以讓更多的人來了解我們的學(xué)校，對本校園的環(huán)境及交通現(xiàn)狀等方面有更深刻的認(rèn)識。

參考文獻(xiàn)

數(shù)字化虛擬仿真技術(shù)范文第3篇

1虛擬仿真技術(shù)在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用

基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育中的教學(xué)方式一般分為理論授課和實(shí)驗(yàn)操作兩部分。其中理論教學(xué)的方式是課堂講授加傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)插圖，學(xué)生大多感覺學(xué)習(xí)過程枯燥、不好理解、不好記憶。而利用虛擬仿真技術(shù)可以在虛擬的環(huán)境下，將人體各器官的解剖、生理學(xué)、病理學(xué)的數(shù)學(xué)模型存在數(shù)據(jù)庫中，利用計(jì)算機(jī)顯示屏上有意識地顯示某些細(xì)節(jié)，學(xué)生可以將病人的各種病變部位分開或合在一起觀察病變情況，同時可以利用此技術(shù)培養(yǎng)學(xué)生的人體解剖理論的認(rèn)知能力。舉例來說，目前解剖教學(xué)上應(yīng)用的虛擬仿真人體解剖圖的數(shù)字化的解剖圖譜，利用這一圖譜，學(xué)習(xí)者在虛擬的環(huán)境中可以自由地選擇、觀察、移動虛擬對象，并且虛擬的組織器官還能及時給予學(xué)習(xí)者感官上的反饋，這樣就更容易理解和掌握解剖結(jié)構(gòu)。比較典型的應(yīng)用實(shí)例就是利用“虛擬人”數(shù)字化數(shù)據(jù)集進(jìn)行三維重建，即“人體數(shù)字化解剖學(xué)”研究，創(chuàng)立虛擬仿真解剖學(xué)，同時提供CT、MRI及PET等方面的斷層圖像，進(jìn)行一系列醫(yī)學(xué)臨床、教學(xué)及研究的虛擬模擬。具體步驟就是利用一臺人體虛擬解剖電腦，教師可以講授人體各部分結(jié)構(gòu)的解剖知識，學(xué)生也可以在虛擬的組織和器官間的模擬操作感受觸覺反饋，使學(xué)生更快地掌握手術(shù)要領(lǐng)和技術(shù)。學(xué)生在課堂上能以三維的形式看到人體數(shù)千個解剖結(jié)構(gòu)的形狀、位置及器官間的相互空間關(guān)系等，學(xué)習(xí)興趣和效果顯著提高。

2虛擬仿真技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用

在臨床醫(yī)學(xué)教育中，臨床實(shí)踐是重要的教學(xué)方式，臨床實(shí)踐是對醫(yī)學(xué)學(xué)生動手能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，加強(qiáng)實(shí)踐技能訓(xùn)練已成為醫(yī)學(xué)教育改革的重點(diǎn)。虛擬仿真技術(shù)引入醫(yī)學(xué)臨床實(shí)踐教學(xué)是非常行之有效的教學(xué)方式。虛擬仿真技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)教育中最顯著的應(yīng)用是虛擬手術(shù)教學(xué)，即通過虛擬臨床手術(shù)技術(shù)讓學(xué)生在手術(shù)之前學(xué)習(xí)新的手術(shù)方法和流程，練習(xí)所制定的手術(shù)計(jì)劃，在虛擬仿真手術(shù)之后，也能讓學(xué)生溫習(xí)或重復(fù)全部手術(shù)過程，并且能夠?qū)W(xué)生的臨床技能進(jìn)行一個客觀的評定?，F(xiàn)今醫(yī)學(xué)院校的學(xué)生和教師都不能只是局限于書本的知識，必須不斷地學(xué)習(xí)和提高自己的臨床技能，而在實(shí)踐中常會遇到教育資源有限的問題，解決這一問題行之有效的手段就是利用虛擬仿真技術(shù)模擬復(fù)制手術(shù)場景，讓學(xué)生不斷在虛擬現(xiàn)實(shí)場景中進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練。這種應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)的臨床實(shí)踐教育方式不僅可以讓教師在教學(xué)中演示不同策略的手術(shù)流程，教授學(xué)生應(yīng)對各種突況、避免手術(shù)失誤、降低手術(shù)風(fēng)險、減少病人損傷、提高手術(shù)成功率，而且同時還節(jié)約了教育資源，具有零風(fēng)險、可反復(fù)操作等優(yōu)勢，學(xué)生可利用它完成手術(shù)的各個操作步驟，并對操作的過程和結(jié)果進(jìn)行分析和總結(jié)，達(dá)到更多地積累臨床實(shí)踐技巧和經(jīng)驗(yàn)的目的。虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)臨床實(shí)踐教學(xué)能使學(xué)生有更多接觸臨床的經(jīng)驗(yàn)，可以提高學(xué)生臨床技能操作的能力、臨床綜合診斷思維能力，還可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和潛力，使他們能夠運(yùn)用課堂上所學(xué)的臨床理論知識較快地掌握臨床診療實(shí)踐規(guī)律，還有利于學(xué)生職業(yè)道德和行為規(guī)范的養(yǎng)成。

3虛擬仿真技術(shù)在遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用

在遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教學(xué)中，經(jīng)常會由于教學(xué)設(shè)備、試驗(yàn)場地或教學(xué)經(jīng)費(fèi)等方面的原因，使得一些應(yīng)該開設(shè)的教學(xué)內(nèi)容無法進(jìn)行。利用虛擬仿真技術(shù)可以彌補(bǔ)這些方面的不足，學(xué)生足不出戶便可以學(xué)習(xí)各種各樣的知識，獲得與現(xiàn)場學(xué)習(xí)一樣的效果，從而加深對教學(xué)內(nèi)容的理解。以往對于一些醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)，在遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教學(xué)過程中一般采用電視錄像的方式來取代實(shí)驗(yàn)課程，學(xué)生無法直接參與實(shí)驗(yàn)，利用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行虛擬遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)，則可以增加學(xué)生動手學(xué)習(xí)的機(jī)會。虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教育的基礎(chǔ)是基于遠(yuǎn)程醫(yī)療的分支網(wǎng)真醫(yī)學(xué)，即遠(yuǎn)程呈現(xiàn)醫(yī)學(xué)，它把專家的知識通過通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)叫枰倪h(yuǎn)程位置，在遠(yuǎn)程醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮其獨(dú)特的優(yōu)勢。網(wǎng)真醫(yī)學(xué)是虛擬仿真技術(shù)的一個全新領(lǐng)域，它結(jié)合了高清視頻、音頻和交互式組件（計(jì)算機(jī)軟件和硬件），在網(wǎng)絡(luò)上創(chuàng)建獨(dú)特的“面對面”體驗(yàn)的新型技術(shù)。使用者可以進(jìn)入某個共享網(wǎng)絡(luò)空間的圖形環(huán)境，以遠(yuǎn)程控制操作或觀察為目的的進(jìn)行人機(jī)通信和交互，用這個方法幫助醫(yī)生有效地進(jìn)行手術(shù)和診療。網(wǎng)真醫(yī)學(xué)應(yīng)用與遠(yuǎn)程教育可以確保醫(yī)學(xué)生以更有效的方式進(jìn)行培訓(xùn)，例如記錄操作過程、讓學(xué)生探討操作細(xì)節(jié)并擁有沉浸于運(yùn)作房間的感覺。醫(yī)學(xué)學(xué)生可以進(jìn)入虛擬的手術(shù)是或?qū)嶒?yàn)室，在虛擬環(huán)境下激勵一個完整的操作過程，教師也可以將操作中常見問題反饋給學(xué)生，從而提高每個人對某個問題的訓(xùn)練。利用虛擬仿真技術(shù)可以創(chuàng)建大量的三維人體組織結(jié)構(gòu)，用于醫(yī)學(xué)教學(xué)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，把創(chuàng)建的三維醫(yī)學(xué)教學(xué)資源應(yīng)用與遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教育，可以使學(xué)習(xí)者隨時隨地的學(xué)習(xí)，是資源得到充分利用。虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教育可以將生動的動態(tài)三維場景展現(xiàn)給學(xué)習(xí)者，提高了教學(xué)的質(zhì)量和效果。

4虛擬仿真技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育中應(yīng)用的意義

醫(yī)學(xué)教育注重的是直觀、形象、生動，傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)教學(xué)往往不夠生動，難以具體化，難以直接展示人體的結(jié)構(gòu)，疾病發(fā)生及發(fā)展過程等教學(xué)內(nèi)容，同時又存在著醫(yī)學(xué)教學(xué)成本大，不可重復(fù)執(zhí)行的問題，這些弊端對學(xué)生更好的掌握醫(yī)學(xué)知識極為不利。為了改善原有醫(yī)學(xué)教學(xué)模式中存在的這些問題，使虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教學(xué)中的教學(xué)模式意義重大，該教學(xué)模式不僅調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且將抽象的內(nèi)容具體化、形象化，給學(xué)生留下深刻的記憶，也給教師在教學(xué)中提供方便，從而達(dá)到提高教學(xué)水平和科研水平的目的。

作者:姜燕 李亢 單位:湖北醫(yī)藥學(xué)院

參考文獻(xiàn):

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數(shù)字化虛擬仿真技術(shù)范文第4篇

引入數(shù)字化舞臺技術(shù)后，未來的戲劇舞臺將呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展趨勢。

自2009年以來，以《阿凡達(dá)》為代表的國際三維數(shù)字影視，逐漸打入了中國市場。隨著《愛麗絲漫游奇境》、《功夫熊貓》、《變形金剛3》等電影在國內(nèi)的大熱賣座，傳統(tǒng)的文化產(chǎn)業(yè)人似乎也覺察到了，文化產(chǎn)品與科技融合已經(jīng)逐漸成為國際主流趨勢。

有備而來的國際數(shù)字化技術(shù)資本，在給觀眾帶來意想不到的酣暢視聽體驗(yàn)的同時，也給我國的文化創(chuàng)意領(lǐng)域帶來了嚴(yán)峻的歷史挑戰(zhàn)。數(shù)百億的國內(nèi)文化產(chǎn)業(yè)市場也因此面臨著被國外科技資本瓜分的危險。

在這樣的情況下，中國的傳統(tǒng)文化產(chǎn)業(yè)，有必要從智能創(chuàng)意、虛擬世界、高效實(shí)施交互等技術(shù)體系入手，整合提升自身的發(fā)展能力，這已被證明是文化產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然之路。

中央歌劇院正在進(jìn)行這樣的嘗試。今年5月，他們與北京理工大學(xué)成立了“數(shù)字化舞合實(shí)驗(yàn)室”，共同展開推進(jìn)舞美藝術(shù)科技工作，并承擔(dān)了文化部科技創(chuàng)新項(xiàng)目“數(shù)字化舞臺技術(shù)研究”。

在傳統(tǒng)的戲劇舞臺上，中國一直存在著舞臺布景創(chuàng)意、制作、表演藝術(shù)與高新技術(shù)結(jié)合不夠的問題。舞臺不夠絢麗多彩，也妨礙著戲劇藝術(shù)的表現(xiàn)力。而與國外百老匯等歌劇院相比，我國多數(shù)的戲劇舞臺上，傳統(tǒng)的布景制作工藝笨重，運(yùn)輸裝卸拆裝耗工耗時、浪費(fèi)資源、破壞環(huán)境、成本高企、效果不佳，嚴(yán)重制約了戲劇藝術(shù)的普及與推廣，更談不上發(fā)展。

如今，電視、電影、PC、手機(jī)，連電冰箱、洗衣機(jī)都已智能化，人們的生活已發(fā)生質(zhì)的變化，反映精神生活的戲劇舞臺，理應(yīng)追隨新技術(shù)的發(fā)展，采用更加智能化的手段將聲、光、電、形、影、音、高端科技融入一體，將數(shù)字化科技成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)互動模式，將動漫、網(wǎng)絡(luò)游戲虛擬的舞臺場景與傳統(tǒng)舞臺實(shí)景結(jié)合。

中央歌劇院是目前亞洲最大的藝術(shù)院團(tuán)，擁有豐富的藝術(shù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，和眾多的保留劇目，還擁有龐大的編導(dǎo)、創(chuàng)意、優(yōu)秀演職員在內(nèi)的藝術(shù)家群體。然而，這些優(yōu)勢只是囿于傳統(tǒng)的傳承，仍然迫切需要更新穎、更大膽和具前瞻性的科技力量幫助。

在這點(diǎn)上，中央歌劇院與北京理工大學(xué)達(dá)成了共識，在未來將整合雙方的優(yōu)勢，在舞臺表演上引入數(shù)字化高科技。這在過去并非沒有先例，北京理工大學(xué)擁有國家唯一的數(shù)字表演與仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，重點(diǎn)研究立體影像呈現(xiàn)技術(shù)在戲劇舞臺上的應(yīng)用。這些技術(shù)的探索與應(yīng)用，已經(jīng)為國內(nèi)當(dāng)今的舞臺提供了新的極佳的藝術(shù)效果。

“奧運(yùn)會開閉幕式”上的全景式智能仿真系統(tǒng)、國慶60周年游行的仿真設(shè)計(jì)和國慶60周年天安門廣場聯(lián)歡晚會數(shù)字仿真都出自他們的手筆。2011年，中央電視臺春節(jié)晚會全景的數(shù)字仿真工作，也是由北京理工大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室提供技術(shù)支援。

現(xiàn)在，中央歌劇院和北京理工大學(xué)合作，將數(shù)字化高科技在戲劇舞臺上的應(yīng)用拓展到了更大的范疇。包括歌劇、話劇、戲曲等藝術(shù)形式與現(xiàn)代數(shù)字表演技術(shù)相融合，利用虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，針對文藝表演生產(chǎn)流程的創(chuàng)意、編排、演出、推廣、評估等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的創(chuàng)意，從而提升文化產(chǎn)業(yè)社會服務(wù)能力與文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)國際競爭力。

數(shù)字化虛擬仿真技術(shù)范文第5篇

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化工廠；仿真；虛擬制造

1.引言

在市場競爭日趨激烈，新產(chǎn)品上市周期越來越短，生產(chǎn)設(shè)備和制造系統(tǒng)日趨復(fù)雜、昂貴的情況下，為了獲取最佳利潤和保持市場占有率，制造企業(yè)必須從傳統(tǒng)制造模式向數(shù)字化制造模式轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多元化，縮短產(chǎn)品上市時間，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，并進(jìn)一步提高產(chǎn)品的質(zhì)量。由此，數(shù)字化工廠作為優(yōu)化生產(chǎn)過程的解決方案也越來越成為研究的熱點(diǎn)。

2.數(shù)字化工廠含義

數(shù)字化工廠（Digital Factory，簡稱DF）是基于仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，是以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境中，對整個生產(chǎn)過程進(jìn)行仿真、評估和優(yōu)化，并進(jìn)一步擴(kuò)展到整個產(chǎn)品生命周期的新型生產(chǎn)組織方式，通過對生產(chǎn)過程進(jìn)行分析和優(yōu)化，保證產(chǎn)品在可制造的前提下，實(shí)現(xiàn)快速、低成本和高質(zhì)量的制造，從而實(shí)現(xiàn)柔性制造和并行工程[1]。

3.數(shù)字化工廠平臺架構(gòu)

數(shù)字化工廠軟件是虛擬制造平臺，對于縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少制造成本和降低項(xiàng)目決策風(fēng)險都具有重大意義。

數(shù)字化工廠軟件還是實(shí)現(xiàn)并行工程的工具。產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門和制造工藝部門可以在產(chǎn)品的制造特征（焊點(diǎn)、定位點(diǎn)、裝配位置等）領(lǐng)域緊密協(xié)作，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的早期階段進(jìn)行工程制造的仿真，在新產(chǎn)品的制造中盡量對標(biāo)準(zhǔn)化的工藝和工裝卡具重復(fù)利用，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品制造的并行互動的工作方式，縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期、降低制造成本和加快新產(chǎn)品投放市場[2]。

數(shù)字化工廠在工藝層面的主要應(yīng)用包括工廠布局仿真優(yōu)化、工藝流程規(guī)劃及仿真驗(yàn)證、虛擬裝配設(shè)計(jì)與驗(yàn)證、物流仿真。工廠布局仿真優(yōu)化是建立車間廠房、物流通道、制造資源等的三維數(shù)字模型，為工藝、裝配、物流仿真建立基礎(chǔ)。是工藝流程規(guī)劃及仿真驗(yàn)證在三維數(shù)字環(huán)境下對產(chǎn)品的工藝進(jìn)行規(guī)劃，制定工藝路線，如NC編程、流程排序、資源分配、工時定額，成本核算等，并對加工工藝過程進(jìn)行三維仿真，仿真工藝路線，刀具切換，裝夾過程等。虛擬裝配設(shè)計(jì)與驗(yàn)證是提供一個虛擬制造環(huán)境來規(guī)劃驗(yàn)證和評價產(chǎn)品的裝配制造過程和裝配制造方法，檢驗(yàn)裝配過程是否存在錯誤，零件裝配時是否存在碰撞。它把產(chǎn)品、資源和工藝操作結(jié)合起來來分析產(chǎn)品裝配的順序和工序的流程，并且在裝配制造模型下進(jìn)行裝配工裝的驗(yàn)證、仿真夾具的動作、仿真產(chǎn)品的裝配流程，驗(yàn)證產(chǎn)品裝配的工藝性，達(dá)到盡早發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的目的。物流仿真是工廠布局規(guī)劃與仿真的輔助工具之一，在三維環(huán)境下對物流仿真邏輯進(jìn)行建模，主要分析工位裝配任務(wù)分配的合理性，物流路徑規(guī)劃的合理性，物流設(shè)備的分配以及利用率等，從而評價和優(yōu)化物流規(guī)劃方案；基于建立的物流仿真模型，可以調(diào)整參數(shù)和物流方案，實(shí)時獲得仿真結(jié)果。

數(shù)字化工廠平臺在制造層面的主要應(yīng)用為MES系統(tǒng)，包括制造數(shù)據(jù)管理、計(jì)劃排程、生產(chǎn)調(diào)度執(zhí)行、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集及歸檔、產(chǎn)品跟蹤等功能。

4.數(shù)字化工廠收益

一個制造企業(yè)完善的企業(yè)信息平臺應(yīng)由三大塊構(gòu)成，即：PDM/CAD系統(tǒng)，為企業(yè)提品數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理；ERP系統(tǒng)，為企業(yè)提供物質(zhì)資源、資金資源和信息資源集成信息，進(jìn)行企業(yè)資源管理；數(shù)字化工廠平臺，即制造過程管理系統(tǒng)，為企業(yè)提供數(shù)字化的制造信息平臺，進(jìn)行制造工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)，工程仿真和生產(chǎn)過程管理。成為數(shù)字化工廠，首先要做到柔性制造，即通過自動化的理念把產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)與自動化設(shè)計(jì)集成到一個平臺上。系統(tǒng)能夠根據(jù)加工對象的變化或原材料的變化而確定相應(yīng)的工藝流程。第二點(diǎn)，也是比較關(guān)鍵的部分，即虛擬投產(chǎn)，即借助虛擬化過程來檢驗(yàn)整個生產(chǎn)過程，驗(yàn)證產(chǎn)品。

國內(nèi)制造企業(yè)通過利用數(shù)字化工廠技術(shù)能夠帶來的收益包括：

（1）在3D的環(huán)境下進(jìn)行制造工藝過程的設(shè)計(jì)，提高工藝設(shè)計(jì)、現(xiàn)場工人、數(shù)控測量的效率；

（2）用數(shù)字化的手段驗(yàn)證產(chǎn)品的制造工藝可行性，避免工藝制造與設(shè)計(jì)脫節(jié)，提高工藝設(shè)計(jì)質(zhì)量；

（3）現(xiàn)場的工藝問題在數(shù)字化仿真環(huán)境下提前得到分析，避免在后期對產(chǎn)品和流程進(jìn)行改變返工，避免規(guī)劃的失誤，對風(fēng)險可進(jìn)行精確掌控；

（4）掌握產(chǎn)品和流程的復(fù)雜性，提高產(chǎn)品的變種及對流程影響的透明度，建立典型工藝，經(jīng)驗(yàn)庫，減少重復(fù)工作；

（5）縮短產(chǎn)品工藝準(zhǔn)備周期，縮短新產(chǎn)品投放市場時間（6）結(jié)合MES現(xiàn)場數(shù)據(jù)的及時采集、反饋，實(shí)現(xiàn)成本的及時統(tǒng)計(jì)、工藝的持續(xù)改進(jìn)，支持產(chǎn)品的后期維修。

5.實(shí)施關(guān)鍵因素

數(shù)字化工廠平臺涉及多層仿真層次，不同仿真目的，需要對物流，裝配，加工等進(jìn)行獨(dú)立仿真，并在統(tǒng)一的可視化環(huán)境下進(jìn)行結(jié)果分析。數(shù)字化工廠貫穿整個工藝設(shè)計(jì)、規(guī)劃、驗(yàn)證、直至車間生產(chǎn)工藝整個制造過程，不是一個獨(dú)立的系統(tǒng)，需要與設(shè)計(jì)部門的CAD/PDM系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并對設(shè)計(jì)產(chǎn)品進(jìn)行可制造性驗(yàn)證（工藝評審），同時，所有規(guī)劃還需要考慮工廠資源情況數(shù)字化工廠與設(shè)計(jì)系統(tǒng)CAD/PDM和企業(yè)資源管理系統(tǒng)ERP的集成是必須的。同時，數(shù)字化工廠還有必要把企業(yè)已有的規(guī)劃知識（如工時卡、焊接規(guī)范等）集成起來，整個集成的底部是PLM構(gòu)架。所以，需要與其他部門的信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并在PLM體系框架的指引下開展實(shí)施工作。

6.小結(jié)

數(shù)字化工廠涉及生產(chǎn)，設(shè)計(jì)，工藝、物流，管理，IT部門等業(yè)務(wù)單位以及多領(lǐng)域的技術(shù)人員，需要相關(guān)專業(yè)部門的全力配合，需要對整個生產(chǎn)鏈的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和整合（包括產(chǎn)品，工藝，車間等）。對企業(yè)各方面的影響巨大，可能需要流程重組。因此，企業(yè)在具體的實(shí)施過程中，需根據(jù)自己的生產(chǎn)制造的實(shí)際過程和企業(yè)資源條件來決定，即需要在設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工、裝配、物流的哪一部分加強(qiáng)，進(jìn)而采取先點(diǎn)后面、循序漸進(jìn)的實(shí)施策略，不要一下鋪得太大。

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