計算機虛擬仿真技術范文

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計算機虛擬仿真技術、高職院校、強電、實訓教學

【中圖分類號】G434文獻標識碼：B文章編號：1673-8005（2013）02-0289-02

隨著我國社會主義市場經濟和自動化行業的迅速發展，社會及企業對技能人才的知識與技能結構提出了更高的需求，要求高等職業院校學生既要有一定的理論知識又要有很強的實際操作能力。為了完成這一任務，高職院校將計算機虛擬仿真技術引入到實訓教學中來。以強電方面教學為例，它的教學內容大部分都涉及到動手，而對電本身來說它是具有一定危險性的，因此在學校的教學過程中，學生不會真正接觸到強電，那么在真正的工作中勢必要遇到一些問題。

1傳統強電實訓教學方式的弊端

傳統的強電實訓課程過程中我們會發現一些問題。首先，強電的操作臺實習設備昂貴，設備數量是永遠無法滿足學生實際需要的，即使是進行了分組合作的方式。其次，教材所涉及的設備系統和型號是多元與廣泛的，而實驗實習設備的系統無法配齊。再次，真實設備的作用給初次接觸實驗和實訓的學生操作帶來很大的壓力和人身安全隱患，特別是在通電的情況下這樣的問題就更明顯了。

2計算機虛擬仿真技術的特點與在強電實訓教學中的應用

計算機虛擬仿真技術是借助于計算機技術及硬件設備，實現一種人可以通過一定感知方式所感受到的虛擬環境，提供給人們通過計算機對復雜數據進行可視化操作與交互的一種全新方式。改變了過去人類除了親身經歷，就只能間接了解環境的模式，從而有效地擴展了人類的認知手段和領域。在通過多個階段的強電虛擬仿真軟件教學應用實踐和思考后。我認為其對現實教學可以產生以下幾個方面的積極影響。

2.1 計算機虛擬仿真技術建立了全新的學習情景--徹底打破了空間、時間的限制。任何強電實驗設備的原理和結構，學生開始基本都不具備相應知識基礎，在利用虛擬現實技術后，不但可以將設備外部信息直觀地展示給學生，甚至可以進入設備的內部進行觀察，生動直觀的感受與學習。

2.2 計算機虛擬仿真技術節約了教育成本--實現低耗、高效與環保、可持續發展。傳統的操作培訓中，強電方面的教學都是在盡可能的利用真實的設備。這些設備種類型號繁多，價格也比較貴，因此不可能準備太多。計算機虛擬現實技術引入后，從現實意義上節約了成本，從長遠看更是有利于整個行業的環境保護和可持續發展，意義重大深遠。

2.3 計算機虛擬仿真技術建立絕對安全環境--實現文明、安全操作。計算機虛擬仿真系統引入后，不會因為學生的錯誤操作而損壞操作臺，更不會造成人身傷害，學生可以大膽地獨立進行學習。這樣使學生可以進行自主學習，具有一定的學習趣味性，也相應提高了學生的學習積極性，降低了教師的工作強度。

2.4 計算機虛擬仿真技術便于教學--合理組織教學與標準化考核。虛擬仿真技術使得教師可以以廣播的方式在每個學生的屏幕上演示其教學內容，使所有學生均能看清楚每個動作細節并進行模仿。

3計算機虛擬仿真技術應用中的注意事項

3.1 要結合學校條件與教材實際，選擇合理、系統、功能完善的仿真軟件，明確虛擬與現實的差異，特別是對系統欠缺和不完善功能的了解，教學中做到避免系統、型號與功能混亂。

3.2 應該合理安排虛擬仿真學習階段，一般情況安排在強電學習的初學階段，學習完線路焊接后為好。

3.3 要在仿真系統學習過程中按實際操作的規范要求嚴格進行，且不可因為虛擬而不負責任地進行野蠻隨意操作，養成不良習慣。

總之，隨著計算機技術的發展，必將推動著虛擬仿真技術的不斷完善，計算機虛擬仿真技術正向著開放、集成、智能和標準化的方向發展，并且與互聯網的有機結合將是必然趨勢。計算機虛擬仿真技術作為一種新型的教學媒體，它的性能更通用，功能更齊全，成本更低廉，更加逼真的逼真的還原了強電實踐應用中場景，這種新的教學媒體必將廣泛應用于強電和相關專業的教育教學中來，最終在現代化技術教育領域中發揮其重要作用。

參考文獻

[1]賀雪晨等. 《虛擬現實技術應用教程 》 清華大學出版社，2012-06-01

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【關鍵詞】計算機；仿真技術；發展；應用

1計算機仿真技術簡介

隨著計算機技術的發展，計算機仿真成為可能，使用專門的軟件，借助多媒體技術可以給人身臨其境的感覺。仿真技術的發展，很大程度上得益于控制工程技術的發展，在控制工程中需要使用計算機進行仿真實驗。計算機仿真技術的應用能夠加快產品開發周期，提高產品質量，提高工作效率，減少經費開支。

2計算機仿真技術原理

通常情況下，計算機不能夠對外界信息進行認知，因此需要建立相應的數學模型來反映事物的本質特點。通過數學模型能夠清楚地反映出研究對象的特點，通過模型轉換，使用計算機算法等將數學模型轉化成計算機能夠處理的形式，也即建立仿真模型。仿真模型是計算機仿真的關鍵，再進行仿真實驗，通過仿真實驗對之前設置好的模型進行模擬，獲得仿真結果。對仿真實驗的結果進行評價通常采用反向驗證和置信通道法。

3計算機仿真技術應用

隨著信息技術的發展，計算機仿真技術得到了廣泛的應用，改變著傳統的生產生活方式。計算機仿真在交通工程、制造領域、教育領域等都得到了較好的應用。

3.1交通領域

人和車輛是交通的主要組成部分，要考慮安全的前提下，提高交通效果。交通安全仿真通過虛擬技術，增加各種誘發因素，進而對某一路段的交通安全情況進行評價。計算機仿真可以有效地對交通安全進性評價。仿真過程能夠實現可視化操作，能夠更加直觀地進行分析，不同于傳統的數值仿真。比如，對某路段進行交通安全評價時，傳統的絕對數和事故率方法可以進行評價，還可以在虛擬環境中設置不同的交通工具，考慮人的行為感知的情況下，進行評價。

3.2制造領域

制造業是國家的第二產業，對各行各業影響深遠，汽車制造是制造業的重要組成部分。實驗課題難度大，成本高。計算機仿真可以很好地解決這個問題，比如對碰撞試驗來說，通過建立相應的數學模型，可以對實驗過程進行模擬。

3.3教育領域

使用計算機進行模擬仿真分析已經成為當前重要的研究方法，在教學模擬實驗中，采用多媒體可以很好地提高教學水平。計算機模擬實驗能夠在相關實驗設計思想和方法的指導下，改變傳統教與學、理論與實踐的關系，發揮研究人員的主動性。計算機仿真模擬可以加深對相關理論的理解，提高實驗水平。

3.4計算機仿真技術在其他領域的應用

計算機不僅僅在交通、制造、教育領域得到大量應用，在軍事領域、消防、音樂等領域均有較廣泛的應用。通過計算機仿真，可以使用模擬駕駛器進行模擬，從而降低戰機、戰車、燃油的損耗，在進行軍事武器研發時，可以縮短研發周期，降低研發成本。計算機仿真在消防中的應用，可以對現場的溫度、空氣流動速度、火荷載、逃生路線等進行模擬，從而提高應對突發事件的能力，提高設計科學性。

4計算機仿真技術的發展方向和趨勢

4.1計算機仿真技術發展方向

網絡化仿真。仿真系統開發兼容性不強、開始周期長，費用昂貴，難以實現信息共享，隨著計算機技術和網絡技術的發展，計算機仿真技術取得了較大水平的提高。利用網絡技術的優勢，可以實現仿真系統共享。系統的網絡共享能夠提高資源的利用效率，避免不必要的重復開發，減少科研經費。虛擬制造技術。虛擬制造技術發揮計算機仿真技術的虛擬現實技術的優勢，使用計算機完成對產品的管理和控制，虛擬制造技術已經成為計算機仿真技術發展的重要方向。

4.2計算機仿真技術發展趨勢

隨著計算機技術和仿真技術的發展，仿真技術很好地解決了各學科發展中的問題，很大程度上提高了工作效率，更加形象直觀地進行仿真實驗，節約了產品開發周期，降低了開發成本，提高了產品質量。計算機軟硬件性能得到了較大水平的提高，進一步促進了仿真技術的發展。仿真技術主要朝著面向對象的仿真建模、分布式仿真、智能仿真等方向發展。

4.2.1面向對象仿真建模發揮計算機的符號處理能力，可以提高人們對仿真對象的認知速度，與傳統的人工建模有著較大的進步。面向對象的仿真建模，可以最大程度提高系統的建模能力。此外，面向對象的仿真建模操作難度小，更容易使用，可以發揮仿真技術的優勢。

4.2.2分布式仿真分布式仿真將不同分布位置的計算機通過網絡進行連接，形成時間空間相互禍合虛擬仿真環境。分布式仿真系統由幾個子模型組成。部分是仿真系統中，主要有動態、靜態數據分割技術、功能分割技術等。

4.2.3智能仿真在仿真的不同階段引入知識表達和處理技術，可以縮短仿真建模時間，提高模型效率，幫助用戶做出最優決策，及時修正模型，界面更加智能化，增加仿真系統的尋優能力。

4.2.4其他仿真一些仿真可以實現高度的可視化，對仿真過程進行形象展示，便于研究人員真實地對仿真過程進行分析，易于理解。動畫仿真能夠將聲音、視圖等元素加入其中，交互性更強。

5結語

計算機仿真伴隨著其他學科的發展而快速發展，隨著計算機技術的快速發展，計算機仿真技術很好滴解決了其他學科的問題。計算機仿真經歷了從簡單的原型到物理模型，再到今天的動態顯示仿真過程，并可實現可視化操作。多媒體技術、人工智能、可視化等技術同仿真技術的結合，仿真技術的發展和應用將更加廣泛。在不遠的將來，計算機仿真技術在生產生活中會發揮更大的作用，促進社會經濟的發展。

參考文獻

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關鍵詞：建筑工程；施工；虛擬仿真技術；應用發展

Abstract: with the rapid development of social economy, the virtual simulation technology in architectural engineering in the construction of use, can prompt found construction, the deficiencies in the improvement of construction quality at the same time, still can fundamentally save the cost of construction project investment for the future of input use lay the foundation. In this, this article in view of the construction of the application of the virtual simulation technology development, do the following discusses.

Keywords: building engineering; The construction; Virtual simulation technology; Application development

中圖分類號：TU74文獻標識碼：A 文章編號：

在21實際科學技術迅速發展的時代，計算機技術的普及，在推動社會發展的同時，還極大的改變了人們的日常生活。計算機智能系統在建筑工程施工中的運用，能夠有效的規范工程施工技術，提高工程的管理水平，為建筑工程的施工質量提供有效的保障。在當前我國建筑工程施工領域中，常用的軟件系統主要包括專家系統、 智能管理系統、 辦公自動化系統等幾個方面，這些計算機技術的應用，在原有的基礎上彌補了傳統施工方法及理論上的不足，避免了工程施工中不必要的麻煩。在此，本文從虛擬仿真技術、虛擬仿真系統在建筑施工中的應用以及虛擬仿真技術在工程施工中的研究和應用展望等三個方面出發，針對虛擬仿真技術在工程施工中存在的問題及完善途徑，做以下簡要分析：

一．虛擬仿真技術

在當前工程施工建設中，虛擬仿真技術是指通過計算機圖形技術、計算機仿真技術、傳感器技術、顯示技術等多種學科的優勢，為人機 對話提供了更直接和更真實的三維界面，并能在多維信息空間上創建一個虛擬信息環境，使用戶身臨其境。在虛擬技術使用的過程中，除了能夠對制定技術進行虛擬模仿外，還能通過真實逼真的環境，為技術的實提供相應的環境支持，在當前社會發展的過程中，虛擬仿真技術在多個領域中得到了飛速發展。而虛擬仿真技術在建筑工程施工中的運用，其核心在于通過同虛擬仿真技術，真實的再現工程施工中的各個環節，確保施工程序的規范化、科學化，在保障施工質量的同時，還能發現施工過程中存在的問題，以便在實際施工中能夠將其造成的損失降到最低。由此可見，虛擬仿真技術在建筑工程施工中有著極其重要的作用。

二．虛擬仿真系統在建筑施工中的應用

在當前人們的日常生活中，虛擬仿真技術作為一門新興的學科，已經廣泛應用到各個行業中，而虛擬建造在形成使用的過程中，至今仍沒有形成統一完善的體系，其中既包括技術原有，也在一定程度上存在著較大的資金投入。在當前我國虛擬建造理論形成的過程中，主要體現在以下幾個方面：首先，通過對建筑理論的研究，將建筑理論融入到虛擬建造中，為其下一步的施工環節奠定基礎。其次，在虛擬仿真技術在建筑施工領域的運用，能夠憑借自身的可視化仿真優勢，將施工過程中的整體施工體系，清晰的反映出來，以便在實際施工中能夠及時的彌補施工過程中存在的不足，確保施工活動的順利進行，在節省大量施工成本的同時，還能為其下一步的發展奠定基礎。最后，虛擬仿真技術在建筑行業中的應用，其核心在于計算機軟件研制與系統開發。

三．虛擬仿真技術在工程施工中的研究和展望

隨著社會經濟的迅速發展，建筑行業也在原有的基礎上取得了進步，而虛擬仿真技術在建筑工程施工領域中的運用，不是一朝一夕就能形成的，而是需要長時間的積累與發展。且在其具體實施的過程中，其核心取決于計算機硬件和仿真軟件本身的發展。在當前虛擬仿真技術實施的過程中，其存在的問題主要表現在以下幾個方面：

首先，在虛擬仿真系統開發實施的過程中，對計算機的硬件平臺提出了較高的要求，且在研究開發的同時，需要在專業的工作站及實驗室中進行。由此不難看出，企業在進行虛擬系統研究開發的過程中，需要投入大量的資金建造實驗室，同時還要購買國外先進的設備與軟件，這些，都在一定程度上限制了虛擬仿真技術的應用。

其次，虛擬仿真技術在建造工程施工運用的過程中，需要借助國外進口的軟件平臺。然而在其實際實施的過程中，結合著我國當前社會的發展現狀，在施工企業虛擬仿真系統的集中型軟件幾乎不存在，再加上建造工程本身施工周期長、規模大、施工程序多等影響因素，對項目開發的成本及技術都提出了較高的要求，而這些，都是當前從事虛擬仿真技術研究人員應解決的。

最后，在虛擬仿真技術研究開發的過程中，人才作為其研究的主體，不僅關系著虛擬仿真技術的研制開發，還在一定程度上關系著建造企業的生產發展。由此就需要建造企業在實施虛擬仿真技術的過程中，其核心基礎自愛與培養自己的開發骨干，確保在軟硬設施具備的前提下，能夠全方面的開展虛擬仿真技術的研究。

面對當前社會經濟的發展形式，虛擬仿真技術在建造工程施工中的運用，已經成為社會發展的必然形式，同時也是科技發展的必然結果。在我國一些大型施工企業，其工程技術人員具備高水平的軟件研發能力，且在研究的過程中，加上計算機的輔助，能夠結合著建造工程的實際狀況，將虛擬仿真技術運用進去，真實的再現建筑施工中的每一個施工環節，通過逼真的環境渲染，能夠使施工管理人員第一時間發現施工活動中存在的問題，并及時的采取措施進行避免，在減少建筑工程成本投入的同時，還能保障工程的施工質量，為其今后的投入使用奠定基礎。

仿真技術的應用使仿真軟件取得了飛速發展，新的并行計算方法、 新的仿真平臺和編程技術使其具有更好的可擴展性。實行校企 （研） 聯合是加快建筑業科技進步， 推進施工現代化的一個重要捷徑。建筑企業采用與專門科研院所合作的方式， 充分利用高等院校的科研實力和人才優勢， 建立起長期的合作伙伴關系， 積極開發和應用虛擬仿真系統。

總結：

綜上所述，隨著社會經濟的迅速發展，虛擬仿真技術在建筑工程施工中的運用，能夠及時的發現施工過程中存在的問題，通過相應的措施將其避免；同時能夠在原有的基礎上規范施工程序，完善工程的施工管理，在確保工程施工質量的同時，還能在原有的基礎上促進我國建筑行業的發展，為我國社會的發展做出杰出的貢獻。

參考文獻：

[1]禹祿君.探究虛擬仿真技術應用的新模式[J].長沙通信職業技術學院學報，2008，(04) .

[2]吳青萍，張慧敏.建筑工程施工中虛擬仿真技術探索與實踐[J].常州信息職業技術學院學報，2009，(06) .

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關鍵詞：計算機仿真；三維模型；排水施工；應用

中圖分類號：G623文獻標識碼： A

前言

排水工程是我國經濟和社會發展過程中的一個重要的項目，不僅關系到我國的經濟發展，還關系到百姓的生活，是一項利國利民的工程項目。排水工程施工過程十分復雜，為了保證施工質量，應該要與時代接軌，引入更多先進的技術和手段。傳統的排水施工過程中，進行方案的設計，主要是依靠人工的設計方式，出錯率較高，效率比較低，隨著計算機技術的發展以及普及，計算機仿真技術的應用越來越廣泛，計算機仿真技術與排水工程領域之間的結合，推進排水工程建設的進度，也提高了施工的效率以及質量。隨著計算機仿真技術的不斷完善，在排水工程中的應用也會越來越普遍。

一、計算機仿真技術的特點以及優勢分析

隨著互聯網以及計算機技術的不斷發展，各種先進的科學技術在我們的生產生活過程中的應用變得越來越廣泛，計算機仿真技術就是其中的一個重要方面。計算機仿真技術是借助于計算機技術及硬件設備，實現一種人可以通過一定感知方式所感受到的虛擬環境，它集成了計算機圖形技術、仿真技術、人工智能技術、傳感技術、顯示技術、網絡并行處理等技術的最新發展成果，由計算機圖形構成三維數字模型，提供給人們通過計算機對復雜數據進行可視化操作與交互的一種全新方式。這種技術在應用過程中最大的一個特點就是能夠實現用戶與虛擬環境之間的一種交互，人類傳統的認知方式主要是通過親身接觸大自然來實現的，計算機仿真技術的應用，擴大了人們對自然環境的認知的范圍。

計算機仿真技術具有十分明顯的優勢特征，第一，利用計算機仿真技術可以快速地對多種施工方案進行比較和分析，計算機仿真技術在排水工程施工中的應用，一個最重要的方面就是能夠快速地對各種方案進行比較分析，從而選出最合適的一個設計方案進行施工。在仿真階段，基于仿真的結果，可以進行相應的探討，從而決定出哪些因素對施工過程有較大的影響，哪些施工階段的影響最大，從而采取政策的預防措施。第二，計算機仿真技術的成本較低。與傳統的真實的原型實驗不同的是，計算機仿真技術是利用軟件的開發以及應用實現的一種模擬實驗方式，其中需要支出的費用主要是計算機硬件以及軟件的費用，相對于真實的模型實驗而言，成本比較低。第三，計算機仿真技術的可靠性比較高，計算機仿真技術的效率主要取決于系統模型以及軟件的正確性，在系統模型以及軟件編制是正確無誤的前提下，排水工程施工過程中的計算機仿真技術的應用，會對各種約束條件進行分析和考慮，與傳統的人工操作過程中的可靠性進行比較而言，可靠性和穩定性更高。第四，計算機仿真技術的實用性更強。計算機仿真技術在很多方面都可以應用，只要是可以通過數學進行描述的模型，都可以利用計算機仿真技術進行仿真，比如在排水工程施工過程中的應用，可以對各個過程進行預測，對成本進行預測等，提高排水工程施工管理過程中的效率。

二、計算機仿真模擬技術在排水工程施工過程中的應用

（一）計算機仿真模擬技術的實現步驟

計算機仿真模擬技術是以數學理論為基礎的，就計算機本身而言，是不能對施工過程中的問題進行分析和處理，需要建立一個能夠反映出事物的本質特征的模型，在排水工程施工過程中的應用，主要分為四個步驟。

1、建立相應的模型

在建模的過程中，應該要對排水工程的實際問題進行分析，將施工過程中應該要注意的各種問題、限制條件、約束內容等進行考慮，然后利用數學、力學等理論將誰理工本工程施工過程中的數字模型描繪出來，利用計算機軟件技術，將各種預定的數據輸入到系統中去，對于各種數據應該要保證建模的精確性。此外，還可以通過人工干預的手段在建立的模型中進行數據的修改，保證各種數據的完整性。各種數據應該要涉及到施工階段的總體場地布置情況、施工進度、材料用量等情況。

2、輸入模型

輸入模型指的是將建立起來的模型輸入到計算機系統中進行處理的一種方式，計算機仿真模擬的模型就是最終體現出來的模型內容，這個步驟是計算機模擬仿真過程中的一個十分重要的步驟和環節，模型就是把建立的模型通過計算機進行系統的處理，這種形式所體現的模型內容也就是計算機仿真模擬模型，同時也是進行計算機進行仿真模擬計算的關鍵環節。

3、計算機仿真模擬

將模型放置到計算機模塊中，從而可以實現對排水工程方案的模擬分析，是排水工程施工過程中的一個十分重要的步驟，這個環節是將排水施工過程中的各種數據進行分析的一個過程，通過對各種數據進行模擬，得到相應的模擬結果，從而為施工過程中的各種問題的預測奠定基礎，確保施工過程中的精確度。

（二）計算機仿真系統的設計

計算機仿真系統首先需要建立排水工程的虛擬環境，這是進行仿真的第一步，比如地形、施工場地、電站建筑物、擋水地下建筑物等，都需要進行模擬，同時還要對各種排水工程的設備進行模擬，當前的排水工程模擬過程中，三維仿真技術的應用，對于排水工程施工過程中的各種運行狀況進行動態監控，有助于進行智能化以及可視化管理。

計算機仿真系統的設計過程中，需要建立相應的三維模型。建立三維模型，主要是以排水工程為研究的對象，利用對應的模擬軟件以及實時驅動軟件，將各種數據進行轉換，形成逼真的三維模型。三維幾何模型是整個工程虛擬場景中的一個基礎，模型的建立包括三維地形的建模以及建筑物的建模，比如在排水工程施工過程中會遇到很多擋水地下建筑物、管道等，模型建立的過程中應該要對各種建模任務進行劃分，建立一個比較完整的仿真系統，還需要對各種植物、橋梁、公路、碼頭等場景進行描述，利用仿真實驗，對各種參數進行設計和優化。計算機仿真技術的虛擬建模軟件會根據二維平面文件，建筑物的立面圖、剖面圖建立三維模型，然后建立與模型相關的數據庫，將數據與數據的各種屬性進行有機結合，促進三維模型的完善。

結語

隨著計算機和互聯網的普及，各種信息技術在我們的生產生活中應用越來越廣泛，計算機模擬仿真技術就是一種比較常見的計算機技術，對排水工程施工具有十分重要的意義。在模擬過程中，通過模型的建立、仿真以及仿真結果的分析，有助于對排水工程的施工進行高效管理，從而實現節約成本、提高施工效率的目的。

參考文獻

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關鍵詞：仿真技術；機械設計；應用

1 計算機仿真技術在機械制造行業的重要作用

計算機仿真也被稱作虛擬樣機技術，設計人員利用特定軟件在計算機上建立模型，通過各種動態性能參數分析來優化樣機方案，不需要大量制造實物樣機，從而用數字化新型技術取代了傳統的實驗方法，并且具有節約資金、安全可靠、方便靈活以及可重復使用等優點。如今在機械工程計算中，為了解決許多復雜系統的設計、分析和實驗等諸多難題，都需要在計算機中建立真實系統的仿真模型，來分析實際系統的活動特征。在研發設計的初始階段，設計人員只需用工具軟件做不同的初始設計并建立起虛擬樣機，就可以對現實的或者假設的系統進行仿真研究和試驗了，監測和改進系統也很便利。仿真技術的引入不僅極大地提高了機械設備研究設計的質量，而且大幅減少了零部件的開發周期和降低了制造的成本。

2 計算機仿真的實現

計算機仿真技術實現的前提是建立符合實際的電腦數學模型和仿真模型，這個過程涉及到圖形學、幾何造型學、數據處理技術和力學等知識的集合運用。計算機系統是無法直接識別和處理研究對象的，所以要產生一個既能被計算機接受又可以呈現研究客體實質的數學模型。

計算機處理這些將真實系統的實質抽象出來的數學模型，并輸出這些模型的相關參數來展示真實系統的某些特質，這種展示也可以是具象的（如三維立體的）。三維立體模型具有更加直觀清晰的特點，所以越來越多的被研究人員所采用。數學模型建立起來以后，計算機仿真的精度將由建模的精準程度來決定。綜上所述，要想實現計算機仿真大體上分為三個步驟：

2.1 模型的創建

針對要研究的目標或問題，首先需要抽象出一個能達到仿真目的的可靠系統，并且要給其加上邊界條件和約束條件。然后，運用相關學科的知識把這個系統通過數學表達式準確地闡述出來，闡述的內容就是計算機仿真的核心――數學模型。數學模型根據時間的關系可劃分為靜態模型和動態模型，而動態模型又分為連續時間、離散時間和混合時間三種；模型分為連續變量系統模型和離散事件系統模型是以系統的狀態描述和變化方式為依據的。

2.2 模型的變換

模型的變換就是把抽象出來的數學表達式轉換成計算機能夠處理的形式，這需要運用適當的算法和計算機語言，這種形式所表達的內容就是進行計算機仿真的關鍵――仿真模型。實現這個過程，既可以根據自身需要研發一個新的系統，也可以把當下市面上已有的仿真軟件拿來直接運用。

2.3 模型的實驗

將創建的仿真模型輸入電腦中，運行仿真模型會獲取一系列的仿真結果，這就是模型的仿真實驗。由于是按照先期設計的實驗方案來運行的，所以仿真實驗是一件很簡單的事情。但是，仿真的結果又應該按照什么標準來衡量呢？這就需要具體辯析仿真結果的可靠性，檢驗仿真結果可靠性主要有兩種方法（置信通道法和仿真過程的反向驗證法）。

3 在機械設計制造行業中計算機仿真技術的廣泛應用

3.1 在齒輪設計研究中的應用

齒輪是機械裝備的主要基礎零部件，研究它的計算機仿真是很有意義的。如運用Visual Lisp語言可以從幾何角度研究齒輪任何端面齒形的建模和傳動仿真；圓弧針齒行星傳動的動力學研究也能運用電腦仿真技術；利用計算機仿真研究了影響正交面齒輪傳動接觸點的主要參數（包括主動齒輪與刀具齒數差、齒數比、模數等）；在齒輪泵的齒輪研發設計中也很好的應用了計算機仿真。

3.2 在機械結構件設計方面的應用

機械產品要由大量的機構組裝起來實現設定好的工藝動作，在進行新產品研發時，這些機構是否能正確地實現所設定的動作，機構與機構之間的運動是否配合得當，機構間是否存在干涉和干涉的部位，怎樣選擇各種機構組合方案來更好地滿足設計標準，這些問題都需要借助計算機仿真來解決。大型的三維機械設計軟件都會提供一個機構運動仿真的功能模塊，在虛擬環境中設計好的裝配體可以模擬演示機構的運動，是一種直觀方便的工具軟件。這種軟件可以依據裝配的關系自行主動來計算機構中的運動副，并能自動增添附加的運動發生器、鉸鏈和彈簧；要進行運動學的仿真只需要設定主運動件就可以了，還能從任何角度來觀察，軟件還能對機構的運動干涉進行檢查，設計人員可以很方便地進行檢查驗證。

3.3 在復雜數值計算分析方面的應用

隨著計算機技術在機械工程中的應用越來越廣泛，以往許多由于條件限制無法進行計算分析的復雜問題，都可以通過計算機仿真得到滿意的解決；另外，計算機輔助使大量復雜的工程計算分析簡單化、層次化，節省了大量的時間，避免了低水平的重復勞動，使計算分析更快、更準確，在新產品研發的設計、分析等方面發揮了重要的作用。機械產品開發的基本過程是概念設計初步設計詳細設計試驗修正設計再試驗，直到滿足產品的要求標準，仿真技術的引入最大限度的減少了材料的浪費和縮短了耗時。對機械產品的動力學模型進行計算機仿真技術分析，可以獲得產品結構的強度應力、剛度應變和變形、動態特性固有頻率、振動模態、熱態特性溫度場、熱變形等參數，根據計算分析能得到容易導致機械出現疲勞失效的風險因素以及其它潛在的問題。

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1當前計算機網絡課程教學中存的問題

1.1構建網絡實訓室成本高

常規網絡實驗室需要配備路由器、交換機等設備。所使用的網絡設備一般會選用市場占有率較高的廠商，如思科、華三、銳捷等。路由器、交換機、防火墻、IDS、IPS、SAN網絡存儲等這些網絡設備廠商由于競爭壓力以及技術的飛速發展，網絡設備的更新非常快。實訓室需要每隔3-4年更新網絡設備。客觀上造成網絡實訓室建設成本過高。

1.2網絡實訓室利用率不高

一般網絡實訓室都僅僅是采購幾臺樣機，學生以分組實驗的方式進行實踐使用。實訓室并不能保證每個學生人手一臺設備，學生的實訓實踐效果會打一個大大的折扣，實際教學效果不理想。學生在日常的實訓操作過程中，頻繁對設備進行通電、插拔等操作，也會加速設備的損耗。設備一旦損壞，將嚴重影響教學。再加上網絡實訓室只能為計算機網絡專業所使用，綜合利用率非常低。綜上所述，為了減低網絡實訓室建設成本，充分提高實訓室的利用率，提升實踐教學的效果，可以考慮引入網絡模擬器等虛擬仿真技術構建虛擬網絡實驗室，改進網絡實驗教學。

2虛擬仿真技術

2.1虛擬仿真技術概念

IBM對虛擬化作出了定義，“虛擬化是資源的邏輯表示，可以是各種硬件資源，也可以是各種軟件環境，如網絡虛擬化、桌面虛擬化”。仿真技術主要是應用于網絡協議的構建，計算機是仿真技術主要的工具和載體。綜合運用虛擬化和仿真技術，可以稱為虛擬仿真技術，是用計算機創建一個可視化實驗操作環境，通過操作這些虛擬實驗儀器或設備，即可進行各種實驗，達到與真實實驗相一致的教學目的和要求。

2.2虛擬仿真軟件

（1）網絡仿真軟件比較常用的網絡仿真軟件有BosonNetSim、PacketTracer、RouterSim等。RouterSim是完全按照CCNA的實驗設計的，非常適合學習CCNA的實驗內容。最大的不足是RouterSim僅局限于實驗，不能自定義網絡拓撲結構。PacketTracer是Cisco公司設計的產品，對Cisco公司自身的交換機、路由器等設備兼容性最好。BosonNetSim由網絡拓撲設計器和網絡仿真模擬組成。BosonNetSim可以模擬交換機、路由器等設備，并可自定義網絡拓撲結構，可以模擬局域網環境以及廣域網環境。BosonNetSim軟件對PC運行環境要求不高，實驗環境的配置較為簡單，適合要求不高的實驗場合。

（2）虛擬主機及云桌面VMware和VirtualPC是當前使用率非常高的兩款虛擬主機軟件，能在真實的物理主機上運行多個虛擬主機，并安裝Windows/Linux等多種類型的操作系統。基于云計算技術的桌面虛擬化，將計算機終端系統（也稱作桌面）進行虛擬化，可以通過任何設備，在任何地點，任何時間通過網絡訪問桌面系統。

3應用虛擬仿真技術改進網絡實驗教學

3.1構建虛擬網絡實訓室

使用普通機房就可以構建網絡實訓室，并不需要專門的網絡實訓室。普通機房中每臺學生機都安裝網絡仿真軟件（如BosonNetSim）及虛擬化軟件（如VMware）。通過BosonNetSim的模擬能力，能仿真模擬教學中所用到的常見的網絡交換設備，如路由器、防火墻、交換機等。利用BosonNetSim靈活搭建各種網絡結構，并模擬網絡故障，可進行便捷快速部署，節省人力及硬件環境，為網絡實驗教學節省額外的環境部署時間。在學生物理機上安裝虛擬主機軟件（如VMware），虛擬多個主機并安裝所需的操作系統。這樣可以大大節省物理主機的數量，而且可以快速激活實訓所需的操作系統，進行網絡實驗，提高網絡實踐的效果。

3.2設計實訓任務，開展實訓教學

教師可以設置眾多工作任務，每個工作任務都是基于實際問題而設立，把學生置身于真實場景中，學生需要獨立解決工作任務。在任務教學中，學生需要了解真實場景的需求，在網絡仿真軟件中繪制相應的網絡拓補結構圖，部署相應的防火墻、路由器、交換機、主機等網絡設備，配置各網絡設備的IP、鏈路、路由、網絡協議等，搭建模擬實驗環境。通過對網絡的反復配置、試驗和分析，學生在實踐中掌握網絡技術，鞏固知識和提高水平。學生每完成一個任務，教師可以引導學生進入下一個遞進的任務，實施分層教學，充分調動各個層次學生的積極性。同時，教師可根據學生的基礎，利用BosonNetSim或RouterSim開展CCNA、CCNP認證考試訓練。這些試驗包內置了進行CCNA、CCNP所需的進階實驗，教師通過軟件的實驗導航器可以有計劃、循序漸進地進行實驗練習，為學生將來進行思科認證考試提供一個平臺。作為一個網絡管理員，要使網絡保持平穩運行，還必須及時排除故障，這需要非常豐富的經驗。這就要求日常教學中，學生不能僅僅照著葫蘆畫瓢，還應能排除網絡故障。教師在模擬器的幫助下，可以設置一些網絡故障點并以記錄配置形式保存后打包發給學生，讓學生分析，邊做邊學，積累排除故障的經驗。

3.3應用虛擬桌面實現隨時隨地進行網絡實訓

當前越來越多的高校建設新一代、基于云計算技術的虛擬機房。在虛擬機房中，學生機不再是物理機，而僅僅是一個終端。各個終端通過網絡連接至中心主機，對應中心主機內的各個主機實例。學生可在普通PC端，甚至移動端，安裝客戶端，實現連接至中心主機的虛擬桌面，可以像操作本地物理機一樣操作云端主機。云端主機裝有網絡實驗所需的所有仿真軟件及環境，可實現在任何時間、任何地點進行網絡實驗操作，打破傳統網絡實驗室的時空和人力限制，更好地提升實訓教學效果。

4結束語

篇7

[關鍵詞] 計算機仿真電子商務仿真

電子商務作為一個新興領域,各個院校在電子商務專業建設中,培養目標和課程體系不是完全統一，因此側重點是不同的。普遍存在的問題是重理論而輕實踐的現象非常嚴重,不利于電子商務人才地培養。原因很簡單，就是實踐的電子商務平臺很難搭建，應用仿真技術可以解決這一問題。利用計算機技術、網絡技術等現代信息技術從事商務活動,突出學生的動手能力,培養融IT與商務于一身的高素質復合型人才。

隨著互聯網的全面普及，基于互聯網的電子商務也應運而生，并在近年來獲得了巨大的發展，成為一種全新的商務模式，被許多經濟專家認為是新的經濟增長點。這種電子商務模式對管理水平、信息傳遞技術都提出了更高的要求，其中安全體系的構建又顯得尤為重要。如何建立一個安全、便捷的電于商務應用環境，對信息提供足夠的保護，是商家和用戶都十分關注的話題。

一、概述

計算機仿真技術可以為學生提供虛擬的仿真情境, 為學生創設一種開放的、主動的、發現式的探索式的學習環境, 發展學生的高級思維能力和問題解決能力, 從而通過對該情境的操縱、觀察和思考得出合理的結論。計算機仿真可以在很大程度上激發學生的高水平思維活動, 讓學生通過反省性的、高水平的思維活動來建構深層的、靈活的、真正的知識,近幾年, 計算機模擬教學在國內外的電子商務課程中屢見不鮮, 但仿真教學在計算機教學中的應用、尤其是在計算機網絡課程中的應用還處于探索研究的階段, 將計算機模擬應用于教學活動中, 往往能夠收到事半功倍的效果。

電子商務引起人們的普遍關注，細說起來也不過是最近幾年的事情。電子商務網絡仿真實驗室可以提供一個真實的環境,在這個環境中,學生可以模擬電子商務的各種活動。因此,電子商務網絡仿真實驗室具有可操作性、仿真性及適應性強的特點。可操作性,是指電子商務網絡仿真實驗室中的計算機所需軟件;仿真性,是指學生在電子商網絡實驗室的計算機上安裝了相關軟件后,能夠模擬IT 環境,進行各種電子商務活動等;適應性強,是指電子商務網絡仿真實驗室能夠成為與電子商務相關的多門課程的實習實訓基地。在電子商務網絡仿真實驗室,學生可以學習基本的電子商務網站的建設流程。

二、計算機仿真技術

計算機仿真技術(computer?simulation?technology)是利用計算機科學和技術的成果建立被仿真系統的模型，并在某些實驗條件下對模型進行動態實驗的一門綜合性技術。它具有高效、安全、受環境條件的約束較少、可改變時間比例尺等優點，已成為分析、設計、運行、評價、培訓系統（尤其是復雜系統）的重要工具。計算機仿真，是在研究系統過程中，根據形式性原理，利用計算機來逼真模仿研究對象。研究對象可以是真實的系統，也可以是設想中的系統。傳統的仿真方法是一個迭代過程，即針對實際系統某一層次的特性（過程），抽象出一個模型，然后假設態勢（輸入），進行試驗，由試驗者判讀輸出結果和驗證模型，根據判斷的情況來修改模型和有關的參數。在沒有計算機以前，仿真都是利用實物或者它的模型來進行研究的，這種方法的優點是直接、形象、易信，但模型受限、容易破壞、難以重用。而計算機仿真是將研究對象進行數學描述，建模編程，且在計算機上運行實現。它不怕破壞、容易修改、可重用。因此在現代化生產建設中得到了廣泛的采用。并取得了豐碩的成果，帶來了可觀的經濟效益。

計算機仿真技術的核心是按系統工程原理建立真實系統的計算機仿真模型，然后利用模型代替真實系統在計算機上進行實驗和研究。由于近年來信息技術的發展特別是高性能海量并行處理技術，可視化技術，分布處理技術，多媒體技術，虛擬現實技術的發展，使得建立人――機――環境一體化的分布的多維信息交互的仿真模型和仿真環境成為可能，從而使仿真方法有了一些新的發展，形成了一些新的研究仿真方法熱點，如：定性仿真方法；面向對象的仿真方法；分布式交互仿真方法；人――機和諧仿真環境建立方法學。

三、電子商務網絡仿真實驗室

利用仿真技術可以構建電子商務仿真實驗室，通用的通信網絡硬件實驗平臺《計算機網絡》或《計算機網絡與通信》是計算機專業的必修專業課程。它的實驗主要是從以下幾個方面進行設計的:網絡技術做實驗:它包括網絡布線與制作,計算機操作系統的安裝與配置,局域網的設計與實現,廣域網的設計與實現。其目的主要是讓學生了解常用網絡的設備的連接、安裝與配置。通過設計、連線和配置,完成網絡數據通信實驗。計算機網絡原理的模擬與仿真:計算機網絡模型,有許多協議支持實現,每種協議實現都有些算法。原理的模擬與仿真就是解決其中的一些算法實驗,這種實驗通常用軟件加以實現,但同時也需一些硬件配合完成。其目的主要是使學生通過實驗對算法應用理解更深刻。如:數據鏈路層的連續ARQ,網絡安全中的加密算法等。網頁虛擬實現交互指導實驗:有些網絡設備費用很高,也沒有必要全部實做,設計一些虛擬網頁,通過網絡的操作達到實驗的目的。如:網絡的測試儀的使用,高端網絡設備的使用和配置等。

在教學應用中，通過仿真技術不但可以節約教學成本，而且能取得良好的教學效果。

四、結束語

計算機軟硬件技術的飛速發展，帶動了計算機仿真技術的發展，使得計算機仿真方法有了更廣闊的應用空間，其中對復雜的工業生產過程的仿真就是一個重要方面。面向計算機仿真方法學的幾個主要發展趨勢是定性仿真方法、面向對象仿真方法、分布式交互仿真方法和人機和諧仿真環境等。

篇8

【關鍵詞】計算機仿真技術；生產系統；應用研究

1前言

21世紀是科技的時代，在各個行業領域中都有計算機技術的應用，所謂計算機仿真技術是基于計算機硬件設備與操作系統的一種仿真環境，對不同的物體與信息進行分析與加工，同時仿真技術也能將真實的事物變為虛擬的環境，幫助用戶更好的感受到聽覺、視覺的效果，在仿真環境中用戶可以同計算機進行虛擬的互動，真正實現身臨其境的效果，計算機仿真技術最為重要的一個特點就是構想性，能夠通過仿真技術讓人們更好的理解抽象的東西，并將這些東西以三維立體的形式表現出來。為了更好的適應市場的需求，提高生產系統規劃設計，減少投資風險，就需要讓企業的生產系統高效的、可靠的運行與生產。從目前來看，生產系統設計與管理中還存在很多的問題，由于系統自身具有一定的復雜性在調度的時候也比較困難，因此利用計算機仿真技術是最有效、簡單的方法，本文就對計算機仿真技術在生產系統中的應用進行具體的分析。

2計算機仿真技術在生產系統中的應用

2．1生產系統的計算機仿真技術

生產系統計算機仿真是一種系統建模與實驗分析的方式，它能將生產資源、工藝路線、庫存與管理等信息都結合起來，根據系統的活動過程來代替數學方式進行描述，在理解上也更加容易理解，全面的反映出生產系統的特征與過程，近年來，仿真技術在我國制造業已經得到廣泛應用，主要用于解決以下方面的問題:(1)生產系統的改造與重組。通過生產系統的流程進行仿真的分析，然后將各個部分的關系進行量化。(2)在制造單元分析問題上建立起仿真模型，確保相關資源的配置情況以及系統的合理性，估算出系統生產能力以及設備故障對系統的影響，從這些方面來確定出方案。(3)在生產系統仿真模型建立完成之后，生產管理人員就可以對生產系統的策略進行調整，根據模型可能造成的結果來做出最科學的管理措施。計算機仿真技術在生產系統中的這些功能，讓計算機仿真技術在制造業中獲得更大的發展。在生產系統計算機仿真的分析過程中，包括三個方面的內容:第一是根據調查研究來確定系統需要解決的問題，然后建立起概念模型并對相應的系統規則、變量、元件等進行論證，在此過程中除了設計人員之外，相關企業管理人員也要參與進來進行論證。第二是根據生產系統仿真的問題提供相應的數據，然后對仿真模型進行初始化將這些數據進行輸入，同時輸出最后的仿真結果。第三是對仿真的結果進行分析從而提供更多的決策依據。

2．2生產系統計算機仿真實例

用于生產系統的計算機仿真工具主要有三種類型:第一是計算機算法語言例如C語言、C++、Fortrun等，第二種類型是通用的仿真程序語言，第三種是計算機仿真軟件。計算機算法語言與通用的仿真程序語言都需要設計人員具備很好的編程能力，這兩種工具的運用相對困難一些，計算機仿真軟件就沒有這些缺點，它有著簡單、易掌握的特點，同時所有的數據都可以在一個圖形界面中完成是目前使用最廣泛的應用，在國外很多的企業都開發了這種軟件，例如Automod、Witness等，在進行實際操作的時候要建立起一個系統規劃模型，在這個車間中應該包括兩臺數控車床、一臺清洗機、一套檢測設備，如果加工作業到達車間的時間為20分鐘，那么就應該按照1:1的比例來分配工作量，車間需要有一位技術人員來復雜加工與檢驗入庫的工作，同時為了擴大車間的生產能力提高設備使用率，應該適當的對現有系統進行完善與改造，如果車間需要雇傭3個技術人員，那么加工過程中的搬運時間就為2分鐘，并且加工中的搬運時間就由設備的長度與速度來決定的，每條輸送裝置的長度為50m，速度為40m/min，通過對生產系統的仿真可以看出，利用仿真可以對生產系統進行簡單的描述，這也是為提高生產系統的效率提供依據，這只是一個比較簡單的實例過程，對于比較復雜的生產系統來說只依靠人的能力是遠遠不夠的，要想仔細的對這些因素進行分析與預測就應該采用更加先進的辦法，將計算機仿真技術加以完善對管理人員的幫助也就更加明顯了。

3結語

綜上所述，本文主要對計算機仿真技術在生產系統中的應用進行說明，可以看出，隨著我國制造業進程的不斷深入，計算機仿真技術已經投入使用并得到了廣泛的好評，它能夠解決制造業系統中的復雜問題，還可以應用于自動制造系統的研究，可以說有著很好的發展前景，在計算機不斷普及的今天，相關專業技術人員在該領域做出了很多的討論與嘗試，利用計算機仿真技術對生產系統進行分析也是最經濟、有效的方式，相信未來我國的計算機系統會得到更加廣泛的應用，邁上新的歷史階段。

參考文獻:

［1］孫迪，王昊．計算機仿真技術在生產系統中的應用［J］．通訊世界，2016(06)．

［2］林雅婷．基于計算機仿真技術的企業生產物流系統優化研究［J］．商場現代化，2015(27)．

［3］何彥慶．計算機實用技術的油田生產仿真系統的設計［J］．計算機光盤軟件與應用，2012(18)．

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計算機仿真主要是利用計算機技術和應用領域有關的專業技術，通過建立研究系統的數學模型，進而在計算機上對系統進行實驗分析和研究的一門技術。因此，該門課程是一門解決實際問題、實踐性強的課程。目前，大部分院校對該門課程的講授主要圍繞計算機仿真的概念、方法和技術來開展的，而在系統分析、系統建模、仿真計算、仿真結果分析等方面的講解還存在薄弱環節。從教學內容來看，主要存在重理論分析，輕仿真實驗；從教學過程來看，還存在重課堂教學，輕實踐環節的現象。為此，應加強計算機仿真技術課程實驗教學方法的研究，突出系統仿真建模分析實驗，建立仿真實驗的內容體系，強化仿真實驗過程管理，以達到提高學生在計算機仿真技術領域的運用能力。仿真實驗的內涵就是針對仿真實驗對象，建立仿真實驗模型，利用計算機技術，在計算機上開展仿真運算與結果分析的一種實踐活動。單純的課堂理論教學一般缺乏主動獲取知識的能力，缺乏對所學知識的深入思考和實際動手能力的培養，缺乏發現問題、靈活運用已有知識解決實際問題的能力。而實驗環節能在很大程度上彌補這種教學方式的不足，尤其是計算機仿真技術這門課程，具有系統針對性強與實際結合緊密的特點。因此，在計算機仿真技術課程的教學過程中，重視仿真實驗課程建設，加強學生實驗環節的教學和訓練，已經成為本門課程改革和創新的一個重要內容。

1仿真技術實驗課程的目的、分類及特點

計算機仿真實驗課是掌握計算機仿真技術和仿真技能培養的重要環節，是開展科學實驗、科學研究和工程應用領域能力培養的重要課程之一。開展計算機仿真實驗課程改革，需要從實驗內容設置、實驗教學管理、實驗課程評價等幾方面入手，以達到實驗課程提高學生實踐能力和創新能力的目標。計算機仿真技術的教學內容通常分為連續系統仿真和離散系統仿真兩個方面，因此，仿真技術實驗可分為連續系統仿真實驗和離散系統仿真實驗。另一方面，按照仿真的作用和目的來分，仿真技術實驗領域也可分為三種形式。一是系統設計仿真實驗，即對尚不存在的假象系統開展仿真實驗。通過仿真實驗，來觀察系統設計的各項性能參數。二是仿真對象的系統分析仿真實驗，即對已有系統進行仿真實驗。針對存在的已有系統，構建系統模型，通過仿真實驗以觀察和分析系統，來了解和掌握系統的變化規律。三是系統模擬訓練仿真實驗，利用現代虛擬現實技術或半實物仿真技術，構建訓練系統的操作訓練模型和模擬訓練仿真環境，為系統的操作人員提供模擬訓練的實驗平臺。根據仿真技術實驗的目的結合計算機仿真技術課程要求，仿真技術實驗課程具有以下特點：一是系統實驗對象的針對性。仿真實驗必須針對某個具體的對象或系統開展仿真實驗活動。如一個控制系統的仿真實驗，應從該系統的數學模型入手，明確數學模型中各參數的含義和參數之間的物理關系，以此開展仿真實驗才具有針對性，而不能籠統地給出一個仿真計算的式子，不加分析就開始進行仿真計算。二是仿真實驗模型的有效性。仿真實驗模型是仿真實驗系統的一種抽象，與實驗系統和內容結合緊密，學生應從掌握仿真系統原理的基礎上，建立有效的、可計算的仿真實驗模型，以便開展仿真實驗教學活動。三是仿真實驗過程的完整性。仿真實驗過程包括系統建模、仿真建模和仿真實驗等過程。從仿真實驗對象或系統入手，對仿真實驗目的，建立仿真實驗系統的數學模型，利用掌握的仿真軟件或熟知的仿真實驗環境，將數學模型轉換成仿真計算模型，開展仿真實驗，最后對仿真實驗與仿真結果進行處理分析。四是仿真實驗環境的可操作性。仿真實驗依賴于仿真環境與仿真軟件，不同的系統、不同的仿真模型，需要在不同的仿真環境下進行。仿真實驗環境與仿真軟件，有通用計算機程序設計語言，如C++、VB等；有數學計算能力較強應用軟件，如Matlab；有針對離散事件系統仿真軟件，如GPSS。還有針對不同領域的專業性仿真軟件，如流體工程仿真計算軟件Fluent，機械設計與虛擬樣機仿真軟件SolidWorks、Pro/E和UG等。因此，仿真實驗的開展應根據仿真實驗對象，仿真實驗目的和要求，選擇正確的仿真實驗環境和仿真軟件。

2仿真技術實驗課教學體系建設

仿真技術實驗課程教學改革涉及教學內容，教學體系、教學方法等多個方面。在教學內容上，應緊密配合仿真技術課堂教學要求，合理安排仿真實驗項目。如在連續系統仿真方面，應針對仿真對象的微分方程、傳遞函數、狀態空間和結構圖等不同模型開展仿真實驗，以了解不同模型表示方法的仿真技術。在仿真實驗教學體系方面，要結合相關專業對不同仿真技術的要求，有針對性地選擇仿真對象。即從建模表示、模型處理、仿真算法設計、仿真結果分析等方面，設置仿真實驗案例。在實驗教學方法方面，要加強仿真實驗前學生的實驗準備，以及熟悉仿真實驗環境、做好仿真實驗過程記錄、仿真實驗結果處理和分析等方面的工作。

2.1仿真實驗課程體系建設

計算機仿真技術屬于一門應用類型的課程，課程涉及大量的數學知識，理論性強，同時還蘊含著大量的工程性知識。因此，該門功課的建設與改革要突出工程性和應用性，要注重理論與實際的結合。作為一門實驗課程教學體系的建設，主要涉及該門課程的教學目標、教學內容、教學管理與考評、教學過程實施等多個方面。另一方面，計算機仿真實驗主要是在計算機上完成，在教學體系建設方面，還要注重學生計算機應用能力和軟件編程能力的培養。

（1）實驗課程教學目標計算機仿真技術課程的設置目的，是使學員掌握計算機仿真的有關概念、原理和方法，學會利用計算機仿真技術，針對各自研究方向與領域，培養學生開展系統分析、系統設計、系統運用的能力，以及能獨立開展實驗研究，解決科學研究和工程應用領域中出現的問題。培養學生的計算機仿真思維，提高學生使用計算機仿真理論和技術從事科學研究的能力。

（2）實驗課程教學內容計算機仿真技術課程涉及的領域較為廣泛，從仿真技術體系來看，課程內容主要包括相似理論、建模理論、建模方法、仿真算法、仿真語言、仿真工具，仿真實驗、仿真數據處理與仿真VV&A等。從仿真知識體系來看，課程除涉及大量基礎數學知識外，還涉及系統、模型與仿真的概念、方法及分類，連續系統建模與仿真方法，離散事件系統建模與仿真，分布式系統仿真、面向對象建模與仿真技術，虛擬現實技術與仿真等。這些都為如何確定仿真實驗內容提出了挑戰。為此實驗課程內容安排上，我們提出了單項仿真實驗與綜合仿真實驗的解決思路，圍繞能力培養選擇實驗課程內容。通過單項仿真實驗讓學生掌握重要的知識點，通過綜合仿真實驗讓學生掌握仿真技術的系統知識和仿真技術綜合運用能力。其中，單項實驗內容包括：系統建模實驗，仿真工具運用實驗，仿真系統運行實驗，仿真數據處理與可信度評估實驗等。綜合仿真實驗主要包括連續系統仿真實驗，離散事件系統仿真實驗，先進系統仿真實驗，虛擬現實仿真實驗等。

（3）實驗組織實施與管理仿真實驗教學過程的組織實施與管理，既要遵循實驗課程教學規律，又要突出實驗課實踐能力和創新能力的培養。在給學生講解熟悉實驗環境、理解仿真對象和仿真目標的基礎上，讓學生參與實驗前準備工作，參與實驗方案與計劃的制定。根據仿真實驗特點，由學生獨立或與實驗小組完成整個仿真實驗過程，重視實驗過程中出現問題的分析與解釋。讓學生在完成實驗的同時，還要對實驗過程進行總結，提交仿真實驗后的體會等。在實驗安排方面，加強與相關課程內容的同步結合。在實驗學時方面，突出課堂實驗與課后拓展實驗相結合，即單項仿真實驗可在較短的時間內完成，主要安排在教學課程的學時內。對綜合性仿真實驗采用開放式實驗，在制定完實驗方案和計劃后，可讓學生靈活安排時間去完成實驗。在實驗課程的考核管理是實驗過程也是教學過程的重要一環，應加強實驗課程的過程考核，通過考核方式的改革，督促學生自覺開展實驗活動，達到開設仿真實驗課的目的。考核成績可以按學生的仿真實驗準備情況，實驗完成質量，實驗過程表現與實驗報告質量等內容進行綜合評定。

2.2實驗課教學方法改革

實驗教學既是教學活動，又是實踐活動。要突出學生的能力培養，也要突出思維能力和科學精神的培養。實驗課教學可以采用任務驅動、過程開發的教學模式進行，即在明確仿真實驗任務的基礎上，由學生自己制定仿真實驗任務的計劃和方法，編寫如何做好仿真實驗的準備工作條目，提出每項仿真實驗的思路和注意事項，并將這些內容作為仿真實驗課成績的一部分。在這種教學模式下，還要注重以下三方面的工作。

（1）重視仿真實驗準備工作仿真實驗準備工作是開展仿真實驗的前提。仿真實驗準備工作包括仿真實驗對象的認識和理解，仿真實驗目的，制定實驗工作步驟以及熟悉仿真實驗環境、仿真語言和仿真工具等。要針對仿真實驗的對象或系統，讓學生查閱相關資料，了解對象和系統的特性，為下一步模型的建立奠定基礎，同時，作好仿真實驗前的數據收集與準備工作。

（2）強化仿真實驗建模分析模型是研究對象或系統的抽象，也是仿真實驗的基礎。仿真模型的建立是按照一定的目的對所要研究的對象或系統進行抽象的過程。沒有正確抽象和描述的仿真模型，就無法開展正確的仿真實驗。對于連續系統或離散事件系統仿真建模來說，通常需要根據對象的物理特性，變量特征和仿真實驗的目的等開展系統實驗建模分析。模型分析主要包括模型的使用對象，模型假設條件，模型內部要素的作用機理，模型簡化，模型的表示方式，以及輸出結果形式等。建模分析不僅能鍛煉和提高學生面向問題的解決能力，同時還可以培養學生邏輯推理能力和科學的思維方式。

（3）突出仿真實驗技術應用仿真實驗技術主要包括仿真實驗設計，仿真算法設計，仿真實驗數據處理與分析等。這些仿真技術的應用對提高學生的創新能力、實踐能力和探索熱情有著重要作用。仿真實驗設計主要是制定仿真實驗方案，包括編寫實驗目的，實驗步驟，實驗初始條件設定等。仿真實驗算法設計是一項具有挑戰性和創新性的工作，在這一方面要充分讓學生去閱讀相關文獻，為仿真實驗設計高效、正確的仿真算法。同時，在算法設計時還要考慮到仿真實驗環境，仿真實驗環境包括仿真所用的軟件和硬件等。在此教師主要給學生以引導和提示，讓學生熟悉相關的實驗環境，摸索和掌握各種實驗工具的應用。在此基礎上，再讓學生編寫仿真實驗程序、設計計算步長等相關仿真計算工作。仿真實驗數據處理與分析是仿真實驗的重要組成部分，讓學生掌握常用的數理統計的方法進行實驗數據處理與分析。同時，還要通過仿真實驗，教會學生對仿真對象變化規律如何做出合理的估計和判斷的方法，以達到實驗的目的。

3仿真技術實驗課教學案例

以連續系統仿真為例，對起重機吊運系統特性開展研究。利用起重機吊運系統仿真實驗，進一步闡明仿真技術實驗課程教學方法的運用。

3.1仿真實驗前準備

在實驗準備階段，首先要認識仿真對象，弄清仿真對象的系統組成，即系統是有哪些實體對象構成的，系統中各個實體的參數屬性，系統內部實體之間的作用機制等。在本案例中系統由起重機小車、鋼絲繩和吊運的貨物構成。其次，是要明確仿真實驗的目的，即起重機小車的移動速度、吊繩長度和貨物質量等相關參數，對吊運時貨物擺角的影響。三是系統抽象，對系統中無關的因素進行簡化，如忽略吊運時吊繩長度變化、風速和前后搖擺等影響，以降低系統建模的復雜性。四是收集實驗所需數據，為系統建模做好準備，如貨物的質量、吊繩長度等。

3.2實驗模型建立

根據上述準備工作，利用運動學和動力學的相關知識，結合仿真目的建立仿真實驗對象的數學模型。在建立模型時，首先考慮模型的初始狀態，給出了初始條件下的參數和方程。其次，考慮貨物吊運時的擺動，即在某一擺角下的系統狀態，以此建立該狀態下貨物吊運擺動角度與貨物質量、吊繩長度和吊運速度之間的計算關系。這樣就為下一步的計算機的仿真計算奠定了基礎。建立的起重機吊運貨物時的數學模型。

3.3仿真實驗

根據上述的實驗模型，開展仿真計算。仿真計算可以采用通用程序設計語言，如C語言，也可采用數值計算和科學分析軟件Matlab來完成。對于Matlab軟件來說，即可采用M文件編程方式，也可利用SimLink方式進行交互式仿真。因此，在這一階段要鼓勵學生積極動手，獨立思維，利用不同狀態下的參數計算開展系統的仿真實驗。

3.4仿真實驗結果分析

仿真實驗結果分析就是對仿真實驗計算的數據進行綜合分析，獲取系統的相關信息和實驗結論，達到仿真實驗分析的目的。在計算結果分析時，要讓學生觀察多組輸入輸出數據對系統的影響，來進一步認識系統。如在吊運過程中，通過修改吊運貨物的質量，吊繩的長度和水平運行速度，來計算和觀察吊運擺角的變化，以此來達到認識起重機吊運系統的性能和變化規律。

4結束語

篇10

關鍵詞：計算機技術；圖形圖像處理；應用

Abstract: The application of computer technology is more and more widely, the whole society into the information age, modern computer technology in the application of image processing on the break mode method of traditional image processing, so that it has good reappearance function, more flexible application, applicable scope is wide. Especially the BIM technology for the application of graphics and image building, is brought about a revolutionary upgrade. At the same time and the virtual simulation technology in the latest architectural aspects of the application, the computer image processing technology is becoming more and more important in building construction.

Key words: computer technology; image processing; application

中國分類號：TU71 文獻標識碼：A 文章標號：2095-2104（2012）03-0001-02

隨著社會現代化的大發展，在很多的生產施工中，為了保證工作的高效、安全、準確，都趨向于生產的自動化。建筑業是國內經濟的幾大經濟支柱之一，將計算機技術與工程建筑業結合在一起的趨勢是有目共睹的。在追求低能耗、低污染、可持續發展的大背景下，工程建設信息化已成為時展的必然方向[1]。利用計算機技術對圖形圖像的處理就是通過計算機對圖片進行修飾，分割，除噪等一系列的步驟，從而實現對圖形圖像的優化設計。計算機技術在建筑業方面的發展經歷了兩次重要的變革。早期出現的計算機輔助CAD技術使工程建筑業由傳統的手工畫圖階段轉變為二維的計算機繪圖階段，給建筑業帶來來了第一次的技術革命。隨著建筑業與計算機技術的進一步的結合應用，又出現了專業應用于建筑業的3DStudio,FormZ,VIZ等技術。本文從工程建筑方面的角度出發，探討幾種計算機技術在施工圖象處理的科學策略和應用，比如，虛擬仿真技術，BIM技術等。

BIM技術的應用研究

BIM（建筑信息模型）技術是在社會對工程建筑領域的管理技術的需求增長的條件下應運而生的，是建筑業圖形圖像處理的。在建筑制造行業，大概有三分之一的工程是需要再次返工的，這樣就導致超過半數的勞動力以及資源流失，十分之一的材料損耗。不難察覺有數以億萬元的經濟損失，而BIM技術就是針對該問題的突破性研究。對建筑業來說，BIM技術在建筑過程的應用可以設計出精確的三維模擬和能耗模型，高效的實現高效率、高質量、低風險的、低損耗的理念，輕松的完成建筑項目，從而帶來更大的經濟效益。BIM技術的應用是貫穿于建筑的整個過程。現今已有一些成功的應用案例，例如美國webcor公司，舊金山某基督教堂的虛擬施工模型。并且計算出后期施工的一系列數據（如圖二）。只是應用簡單的CAD是無法滿足設計要求的。施工模型圖如圖一所示：

圖一

圖二

在施工階段的應用主要體現在以下幾個方面：

第一、可以創建三維逼真的設計方案圖，給人以真實、直觀的視覺感受，可以根據施工順序的選擇，形象的展示各個環節的施工方案，還可以進行四維的模擬，對比選擇不同的施工方案建立好的BIM模型，大大提高了三維渲染精度與效率，最終給客戶更為直觀的圖形圖象展示。比如在地鐵蓋挖逆坐施工中起到了很大的作用。

第二、有效虛擬施工過程，協同作用強。三維直觀的可視化功能加上時間維數，就可以虛擬施工過程，將施工計劃與實際的工程進展做對比，這樣有效的四維協同，可以讓工程師對項目的各個過程都了解得很清楚，以便對施工過程中可能出現的問題進行提前的防備，BIM技術和施工方案、施工模擬有效的結合可以大大減少人力物力的損耗，減少返工和修整，提高建筑質量，節約資源成本，縮短工程建筑周期。

第三、優化設計方案，精確計劃，提高質量。BIM技術最大的特點和優點就是三維立體逼真的可視化，它可以使圖形圖像形象地展示在人們的眼前。利用這個技術可以在施工前檢測在施工過程中可能出現的碰撞和錯誤損失，進而進一步優化設計方案，盡量減少返工，提高施工的質量。

虛擬仿真技術在建筑施工中的應用研究

虛擬仿真技術包括虛擬和仿真兩個方面，虛擬技術和仿真技術有效結合，并成功應用于設計施工中，打破了傳統的設計和施工模式，它具有高度仿真性，無破壞性，可無數次反復試驗，可控性高等優點，還具有高效、施工質量高、成本低等特點。其本身的軟件平臺是Revit軟件，是基于上述的BIM信息模型而配套的技術。對于建筑設計中的結構和水暖加以概念性建模。它是迄今為止最經濟有效的綜合集成方法,是推動技術進步的戰略技術。主要的虛擬仿真過程如圖三所示;

圖三

首先是利用現有的計算機水平建立三維模型，接著就是虛擬施工環境。某集團的新建住宅小區就是這一技術應用的實際案例，其平面是一個矩形圖，建筑面積為24.3萬m2。該建筑的設計造型需要使用很多的鋼型結構，導致整個吊裝工程巨大。只有通過虛擬仿真技術才能實際需求，得到一個可視化的虛擬模型，在施工前有一個準確的預估。建筑施工中圖形圖像的處理就是將設計出來的圖形轉化為更為直觀的、形象的三維圖像的過程，施工過程就是把圖像轉化為建筑實物的過程。在傳統的建筑模式中，保證施工質量的條件是經驗豐富的工程師，但這有很大的缺陷，光憑借經驗往往使得在施工過程中出現缺乏全面性、客觀性，具有主觀性、盲目性等缺陷，也會出現很多難以控制的問題。虛擬技術在建筑領域的應用大大彌補了這一不足，虛擬技術下建立的圖形具有高仿真性，交互性，沉浸性。工程師可以根據需要進行施工虛擬實驗，從而在不斷的實驗中找到最佳的方案，實現設計圖形的最優化，達到節約資源成本，縮短工程周期，提高質量等目的。

利用計算機技術對圖形進行處理可以極大地提高形成圖片的效率及提高圖片的質量，也會給工作帶來極大的方便，提高工作效率。圖形的處理技術包括圖形的屏幕顯示，圖形的字符處理以及成圖。首先是利用CDI和位映像圖來展現初步的繪圖的效果，然后就是對圖形的尺寸、特性用參數表示，所以在圖片上進行尺寸的單位的標注也是圖片處理的技術之一。

虛擬仿真技術為建筑的整個過程構造了一個整體、綜合的環境，虛擬場景中的任何一個物體，都可以有高度仿真的聲音、動作畫面模擬，使畫面的真實感強，它的三維動畫的應用。如圖四就是通過計算機仿真技術制作的該小區的外觀效果圖：

圖四

虛擬仿真技術可以實現對施工全程的分析，施工過程中的細節都以高清晰的畫面的形式展現出來，人們可以根據自己的需要在畫面上做修改，并且這項技術在預防施工過程可能出現的安全隱患具有很好的預測性。未來的圖象處理技術的發展，主要是朝著高度清晰、三維成像及多位成像、自動化、智能化的方向發展的，在技術的研究中，主要是將理論和實際操作結合起來，計算機技術在圖象處理中的應用也將得到進一步的發展。

三、總論

圖象處理技術的應用越來越廣泛普遍，CAD、CAM技術對于建筑工程設計的基礎構圖中也有充分應用。在建筑施工中對圖形圖像的處理給我們的社會帶來很大的經濟效益，可以不費成本的無數次的反復試驗施工過程，然后對施工過程進行細致的分析，盡量減少各種浪費，減少人力資源的耗損。BIM技術對圖形圖像的處理實質上也是對施工過程的一個模擬的過程，在計算機上近乎逼真的動態模擬，讓我們如身臨其境，達到一定實質性的效果。隨著時代的進步，該技術所提供的數據會越來越詳細和全面，對于建筑施工行業會帶來巨大的革命。同時，5D技術也會在計算機圖像處理中越來越多的應用。建筑設計等等中的問題依靠計算機技術的進一步發展來帶動其變革。綜上所述，計算機技術在建筑領域的應用有待于進一步的推廣和深入的發展。

參考文獻：

[1]劉剛，李鑫，王興龍，等．建筑施工企業BIM應用淺析與建議[J]．施工技術，2012，41(3)：39-40,44．

[2]潘佳怡，趙源煜．中國建筑業BIM發展的阻礙因素分析[J].工程管理學報，201226(1):6-11