時間：2023-02-27 11:09:46
導(dǎo)語：在計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)論文的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
【關(guān)鍵詞】虛擬仿真;數(shù)字電路;課程改革;教學(xué)方法
【中圖分類號】G420 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B 【論文編號】1009―8097(2010)07―0147―04
一 前言
數(shù)字電子技術(shù)是計(jì)算機(jī)及通信類專業(yè)的重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,其中關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和解決問題的能力,因此,生動形象的課堂教學(xué)和全面的實(shí)驗(yàn)體系對教學(xué)效果和知識的應(yīng)用能力有著非常重要的作用。然而,由于實(shí)驗(yàn)儀器的的老舊,數(shù)量有限,使得實(shí)驗(yàn)的開出率以及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的擴(kuò)展都受到限制。為順應(yīng)現(xiàn)代教育的發(fā)展,實(shí)施的現(xiàn)代化遠(yuǎn)程開放教育,將計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字電路教學(xué)中。其中理論教學(xué)結(jié)合多種教學(xué)方法和現(xiàn)代化的教育技術(shù),將基礎(chǔ)知識和理論形象地表現(xiàn)出來,有助于學(xué)生理解。課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)都利用計(jì)算機(jī)虛擬仿真軟件將所學(xué)理論聯(lián)系實(shí)際,并加以應(yīng)用,在此研究基礎(chǔ)上提出了基于虛擬仿真技術(shù)的所有電子技術(shù)課程教學(xué)的新模式。
二 計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)
虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality)技術(shù),簡稱VR,涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等多個領(lǐng)域。它由計(jì)算機(jī)硬件、軟件以及各種傳感器構(gòu)成的三維信息的人工環(huán)境――虛擬環(huán)境,可以逼真地模擬現(xiàn)實(shí)世界(甚至是不存在的)的事物和環(huán)境,人投入到這種環(huán)境中,立即有“親臨其境”的感覺,并可親自操作,與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互[1]。
計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù),是在多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等信息科技迅猛發(fā)展的基礎(chǔ)上,利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合,是一種更高級的仿真技術(shù)。虛擬仿真技術(shù)以構(gòu)建全系統(tǒng)統(tǒng)一的完整的虛擬環(huán)境為典型特征,并通過虛擬環(huán)境集成與控制為數(shù)眾多的實(shí)體。實(shí)體可以是模擬器,也可以是其他的虛擬仿真系統(tǒng),更多的是計(jì)算機(jī)。實(shí)體在虛擬仿真軟件所提供構(gòu)建的環(huán)境中相互作用,以表現(xiàn)客觀世界的真實(shí)特征。虛擬仿真技術(shù)的這種集成化、虛擬化與網(wǎng)絡(luò)化的特征,可以滿足現(xiàn)代教育的發(fā)展需求[1]。
三 課程教學(xué)的若干問題及改革研究
對于理論教學(xué)環(huán)節(jié),首先是教學(xué)內(nèi)容陳舊。當(dāng)前大中專院校所用的教材內(nèi)容都是十幾年前的,即便是近幾年出版的教材,也只是內(nèi)容的深淺不同,體系結(jié)構(gòu)基本相同。比如教材中主要說明的74LS系列的芯片在目前實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)被淘汰,真正是學(xué)的沒用,用的沒學(xué)?，F(xiàn)在的學(xué)生在學(xué)習(xí)中,非常關(guān)注所學(xué)知識的實(shí)用性,如果不能學(xué)以致用,就影響到學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性。因而在課程教學(xué)中要及時更新教學(xué)內(nèi)容,講解傳統(tǒng)芯片的同時多介紹一些現(xiàn)在普遍使用的芯片,當(dāng)然也要根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)程度,最大可能激發(fā)學(xué)生的興趣[3]。
其次是教學(xué)方法。常用的教學(xué)方法無非就是這幾種:講授法、討論法、談話法、閱讀指導(dǎo)法。根據(jù)課程的特點(diǎn)和教學(xué)要求,不能一成不變的套用傳統(tǒng)的教學(xué)方法。這些方法對有些課程很有效,但是對計(jì)算機(jī)課程不一定全部適合,因此需要探索適合本課程需求的新的教學(xué)方法。筆者在教學(xué)中通常有如下幾種方法:講授法,這是傳統(tǒng)的教學(xué)方法,教師口述基本事實(shí)、原理和推理過程。部分定理,原理及產(chǎn)品采用講授法。例舉法,就是以典型例題說明某個定理或元件的應(yīng)用,這是本課程用的最多的一種方法。在數(shù)字電路課程中有很多芯片的實(shí)際應(yīng)用,有些是針對某部分內(nèi)容的很典型的例子,這些例子對于學(xué)生理解和掌握此部分知識非常有用。任務(wù)驅(qū)動法,就是教師布置一些運(yùn)用某個知識點(diǎn)的題目,要求學(xué)生在課堂上有限的時間里做出來,并檢查完成情況。這樣學(xué)生對該節(jié)課所學(xué)知識從理論到應(yīng)用有了一個全方位的認(rèn)識,而且對每個知識點(diǎn)掌握得都比較透徹,這是近年來比較流行的一種教學(xué)方法,也是計(jì)算機(jī)專業(yè)課程特有的一種教學(xué)方法,對提升教學(xué)效果有顯著作用。
再次是教學(xué)手段,不是單純的使用多媒體課件,而是結(jié)合計(jì)算機(jī)專業(yè)特點(diǎn)引入現(xiàn)代化教育技術(shù)和手段,很多典型例題用計(jì)算機(jī)仿真軟件在課堂驗(yàn)證,讓學(xué)生直觀形象地了解電路的工作情況,從而掌握電路或芯片的應(yīng)用。
對于實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié),首先是實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡陋。很多高校數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括我校仍然使用老式實(shí)驗(yàn)箱,即由固定數(shù)字電路芯片搭建的實(shí)驗(yàn),學(xué)生只能按實(shí)驗(yàn)教材設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)按步驟做固定的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都是以芯片講解為主,目的是對芯片功能進(jìn)行驗(yàn)證。因此學(xué)生把實(shí)驗(yàn)課當(dāng)完成任務(wù),實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)沒有促進(jìn)教學(xué),相反影響了教學(xué)效果。很多新的芯片不能認(rèn)識和實(shí)踐,使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與實(shí)際應(yīng)用的要求嚴(yán)重脫節(jié)。其次在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備老化,個別元件被損壞或接觸不良,導(dǎo)致學(xué)生實(shí)驗(yàn)中,出現(xiàn)一些問題,電路連接完全正確,但是就是得不到正確結(jié)果,結(jié)果費(fèi)了很多時間去排除故障,這樣做實(shí)驗(yàn)當(dāng)然激發(fā)不了學(xué)生的興趣,相反還會阻礙他們進(jìn)一步探索。再次,由于實(shí)驗(yàn)條件的限制,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目只能停留在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)層次,學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和綜合應(yīng)用能力都得不到提高,利用電子電路的計(jì)算機(jī)虛擬仿真軟件multisilm10就可以解決這個問題,利用這個軟件可以自行設(shè)計(jì)集成電路,綜合應(yīng)用各種芯片,完成所有的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)[4]。在教學(xué)實(shí)施中,根據(jù)學(xué)生情況分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)三個層次完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。
四 計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)在課程教學(xué)中的應(yīng)用
1 課堂教學(xué)中的應(yīng)用
在課堂講到門電路的工作原理或集成電路的應(yīng)用時,可以現(xiàn)場用計(jì)算機(jī)仿真軟件演示電路的工作過程,使學(xué)生更好地理解門電路的工作原理和芯片的工作情況。從而掌握電路的應(yīng)用。這樣,教學(xué)過程是由原理到應(yīng)用,由簡單到復(fù)雜,由抽象到現(xiàn)實(shí),循序漸進(jìn)地完成理論知識的學(xué)習(xí)。數(shù)字電路的基本單元是門電路,那么理解其工作原理非常重要,但是此部分對于大部分同學(xué)來說都是難點(diǎn),如何突破這個難點(diǎn)呢?利用軟件建立仿真電路,真實(shí)地展現(xiàn)輸出電壓隨輸入電壓的變化情況,就會獲得很好的效果。下面是利用仿真軟件說明TTL與非門工作原理的課堂實(shí)例:
(1) Vi=0V,輸入接低電平。那么Q1導(dǎo)通,Vb1=0.8V,Ib5
(2) Vi=3.6V,輸入高電平。那么Q1的發(fā)射極電流從發(fā)射極(0.852mA)流入,從集電極流出,Q1的發(fā)射極和集電極倒置狀態(tài)。Vb1=2.443V,Vb5=0.843V,Vbc1+Vbe2=2.443-0.843=1.6V,導(dǎo)致Q2、Q5導(dǎo)通。由于Vc2=0.886V,Q4、Q5截止。輸出Vo=0.018V。其電路仿真如圖2:
2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用
大學(xué)生需要有獨(dú)立的設(shè)計(jì)能力和對電子器件的綜合應(yīng)用能力,這就決定了本課程的實(shí)驗(yàn)體系應(yīng)該是三個層次,在簡單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上必須開設(shè)有創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)。然而實(shí)驗(yàn)室有限的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱只能做幾個簡單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),無法滿足設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)的設(shè)備要求。但是,利用電子電路的計(jì)算機(jī)仿真軟件就可以擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)室,提供所需要的一切電子元件和芯片,搭建任意難度,任意復(fù)雜的電路,并驗(yàn)證其正確性。同時利用仿真軟件的可配置性,配合適當(dāng)?shù)碾娐房勺龀龆喾N不同的應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)課程中,提前給出了三種實(shí)驗(yàn)的一些題目和內(nèi)容,要求驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)必須都完成,設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)可選做一至兩個,綜合性實(shí)驗(yàn)選做一個。下面簡要說明學(xué)生利用仿真軟件選做的數(shù)字電子鐘邏輯電路的設(shè)計(jì)實(shí)例。
要求用中、小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)一臺能顯示日、時、分秒的數(shù)字電子鐘,選用器材主要有:安裝有仿真軟件的計(jì)算機(jī)若干臺,集成電路(CD4060、74LS74、74LS161、74LS248),晶振、電阻、電容若干,數(shù)碼顯示管,三極管、開關(guān)若干。
提示設(shè)計(jì)方案,包括數(shù)字電子鐘的電路框圖和四個主要模塊的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié),學(xué)生依據(jù)電路框圖和提示信息設(shè)計(jì)邏輯電路圖,并將其在虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中用仿真電路實(shí)現(xiàn)。下面給出數(shù)字電子鐘的電路框圖。
篇幅所限,參考電路就不給出,但是通過這個實(shí)例可以看出虛擬仿真技術(shù)在課程實(shí)驗(yàn)中的重要作用。不但節(jié)省很多設(shè)備購置費(fèi)用,不受地點(diǎn)和環(huán)境的限制,而且和真實(shí)實(shí)驗(yàn)具有相同的效果。既然如此,為什么不廣泛應(yīng)用呢?
五 總結(jié)
論文對數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)提出很多問題,在實(shí)際的教學(xué)實(shí)踐中對這些問題進(jìn)行了探索,將計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)引入教學(xué)中,采用現(xiàn)代化教育手段進(jìn)行課程改革。課堂教學(xué)提出了很多適合本課程并行之有效的教學(xué)方法,重要電路工作情況的計(jì)算機(jī)仿真演示,部分例題的計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證,增強(qiáng)其直觀性和真實(shí)性,加強(qiáng)學(xué)生的理解。實(shí)驗(yàn)教學(xué)也利用計(jì)算機(jī)仿真軟件,采用虛擬實(shí)驗(yàn)和真實(shí)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式,擴(kuò)充建立了虛擬實(shí)驗(yàn)室,擴(kuò)展了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,在無需花費(fèi)很大代價(jià)的情況下,滿足了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)的條件,從而完成三個層次實(shí)驗(yàn)體系的建設(shè)。在本文的研究基礎(chǔ)上,可將虛擬仿真技術(shù)推廣應(yīng)用到所有電子技術(shù)課程教學(xué)中,引發(fā)電子技術(shù)課程改革的新局面。
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【關(guān)鍵詞】生產(chǎn)仿真；管道安裝仿真；計(jì)算機(jī)優(yōu)化
近年來，由于制造業(yè)領(lǐng)域三維CAD系統(tǒng)軟件的普及，“數(shù)字生產(chǎn)”變得非常實(shí)用。通過生產(chǎn)前使用三維模型仿真整個生產(chǎn)進(jìn)程，制造效率以及安全性達(dá)到預(yù)期效果，并且通過各領(lǐng)域工作臺共享信息使得實(shí)施管理動態(tài)生產(chǎn)成為可能。下面分別介紹復(fù)雜船體分段搭載，設(shè)備搬運(yùn)，CRP的安裝以及機(jī)艙通道等仿真應(yīng)用實(shí)例。
1 生產(chǎn)仿真
1.1 船舶工業(yè)仿真技術(shù)
計(jì)算機(jī)仿真主要應(yīng)用于船舶設(shè)計(jì)平臺，尤其是概念設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)分析。由于船舶生產(chǎn)非常復(fù)雜且需要足夠經(jīng)驗(yàn)，計(jì)算機(jī)仿真很難廣泛應(yīng)用到船舶生產(chǎn)過程中。仿真作用如下：1.提高質(zhì)量；2.縮短訂單與交船時間間隔；3.減少生產(chǎn)成本減少成本，包括材料成本和工資；4.減少制造過程中時間浪費(fèi)。
在船舶生產(chǎn)中仿真可以應(yīng)用到如下幾個方面：
1.生產(chǎn)進(jìn)程分析和估計(jì)；2.生產(chǎn)計(jì)劃安排；3.訓(xùn)練特殊技術(shù)工種的模擬器，例如線加熱、焊接以及校正；4.檢測施工安全性。
1.2 船舶生產(chǎn)仿真
隨著計(jì)算機(jī)集成制造的應(yīng)用，根據(jù)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)制作產(chǎn)品模型，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。為了提高生產(chǎn)三大主要元素——生產(chǎn)率、質(zhì)量和安全性，研究各種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)非常重要。
船舶屬于大型設(shè)備，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有億萬個來自世界各地生產(chǎn)的部件以及各種各樣的材料。在建造船舶時，眾多部件會聚船廠，考慮船廠環(huán)境及設(shè)備等相關(guān)的信息才能進(jìn)行有效生產(chǎn)和工序安排。制定生產(chǎn)計(jì)劃，需要積累豐富的船舶建造經(jīng)驗(yàn)，以滿足多工種協(xié)調(diào)作業(yè)時對效率和質(zhì)量的要求。三維CAD不僅有效地應(yīng)用在船舶生產(chǎn)仿真中，而且在自動化和飛機(jī)工業(yè)中應(yīng)用也相當(dāng)成功。近年來，隨著計(jì)算機(jī)容量顯著提高，價(jià)格也變的便宜。因此，應(yīng)用軟件變的越來越廣泛，船舶建造仿真技術(shù)越來越簡單。除此而外，三維CAD集成了船體和設(shè)備所需的所有結(jié)構(gòu)件和部件。近來，IHI新開發(fā)了AJSAI系統(tǒng)集成了所有產(chǎn)品數(shù)字模型，從直觀的角度在計(jì)算機(jī)上顯示了船塢中搭載二周后VLCC結(jié)構(gòu)的三維視圖。從而提高了生產(chǎn)效率、安全，以及產(chǎn)品質(zhì)量。
1.3 計(jì)算機(jī)優(yōu)化制造
船舶建造過程中，多工種工人互相依靠、協(xié)作制造。隨著工作難度等級提高，相關(guān)生產(chǎn)難度也隨之上升。產(chǎn)品模型是計(jì)算機(jī)集成制造的核心，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)計(jì)劃是仿真的基礎(chǔ)。在這一領(lǐng)域，基于優(yōu)化生產(chǎn)的數(shù)字制造成為現(xiàn)實(shí)。
2 管道安裝仿真
在船舶建造中，裝配是一個很典型的工作。一般情況，工人僅僅憑借個人經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)不含詳細(xì)說明的粗略圖紙進(jìn)行生產(chǎn)制造。因此，裝配工作存在以下問題：1.從粗略圖紙中構(gòu)思整體結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)裝配工序，必須接受過職業(yè)訓(xùn)練、具有工作經(jīng)驗(yàn)。2.基于經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的工序不一定是最佳的3.生產(chǎn)時才能發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的錯誤。4.不可預(yù)見的問題時常出現(xiàn)，生產(chǎn)計(jì)劃經(jīng)常受影響5.無經(jīng)驗(yàn)人員不能從事裝配工作。近來，隨著裝配仿真系統(tǒng)的開發(fā)，即使無經(jīng)驗(yàn)的工人也能進(jìn)行裝配工作。裝配仿真通過船廠無線局域網(wǎng)將結(jié)果顯示在工人從事裝配場所的個人電腦上。電腦屏幕上裝配時組件整體樹形結(jié)構(gòu)圖通過三維模型圖可以從任意角度觀察任何想看到的地方，包括貨盤名稱、部件種類、部件名稱、次要部件以及每個組件之間的關(guān)系的相關(guān)列表。這種模型圖形即使沒有經(jīng)驗(yàn)的人們也易于理解。隨著便攜計(jì)算機(jī)系統(tǒng)成功開發(fā)以及RFID系統(tǒng)的問世，管道安裝仿真技術(shù)將更進(jìn)一步發(fā)展，尤其管道部件的管理。
3.1 分段搭載
是在機(jī)艙里，四周已有的四個分段中間插入另外一個分段的安裝過程。插入分段與鄰近安裝好結(jié)構(gòu)件相對關(guān)系非常復(fù)雜，因?yàn)樵摲侄问窃诙ūP上完成的。在那里，工作環(huán)境受其他因素的影響很小，設(shè)備盡可能裝配在分段上。由于額定載荷為幾百噸的大型起重設(shè)備同時吊卸分段時各種障礙物隨時出現(xiàn)，因此細(xì)心而熟練地操作非常必要。只有這樣，分段才能非常精確地安裝在確定位置。
3.2 設(shè)備搬運(yùn)
這種設(shè)備在整個FPSO營運(yùn)過程中一直不停地運(yùn)轉(zhuǎn)，有時需要搬運(yùn)至船外，進(jìn)行修理、更換損壞部件。通過仿真可以設(shè)計(jì)出最優(yōu)搬運(yùn)路線，在整個運(yùn)輸過程中不會碰撞任何設(shè)備以及結(jié)構(gòu)件。多種設(shè)備經(jīng)過這種仿真，效果顯著。仿真結(jié)果制成使用操作手冊供船東檢驗(yàn)，得到設(shè)計(jì)認(rèn)可。
3.3 CRP的安裝
在狹窄船塢中實(shí)現(xiàn)螺旋槳精確地安裝非常重要。安裝螺旋槳旋轉(zhuǎn)軸時，船體里面和外面的安裝工人需要協(xié)作工作。通過仿真預(yù)先互相交流意見、確定安裝流程，裝配工作才能順利展開。
3.4 機(jī)艙通道
通過借助假想木板確認(rèn)通道的人性化空間為眾多船級社和船東所要求。如果設(shè)計(jì)時運(yùn)用三維CAD進(jìn)行仿真，設(shè)備和結(jié)構(gòu)件之間干涉將會避免。這樣，設(shè)計(jì)質(zhì)量隨之提高。
4 結(jié)論
論文關(guān)鍵詞：輸配電線路 施工技術(shù) 仿真系統(tǒng) 設(shè)計(jì)
論文摘要：由于社會對于電力的總的需求不斷增大，同樣對于輸配電線路的施工技術(shù)要求也更加嚴(yán)格，輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成為電力部門非常重視的問題，文章講述了輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)概況和輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)詳情，講述了目前輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)策略及應(yīng)用。
一、輸配電線路施工技術(shù)概述
目前我國的輸配電線路施工技術(shù)參與人員數(shù)量較多，但是這些人員的能力水平都是各不相同的，操作人員的各方面知識水平和素質(zhì)也需要提升。對于輸配電線路施工操作人員的培訓(xùn)如果僅僅停留在理論的層面，就難以替身操作人員的實(shí)踐能力，參加培訓(xùn)的人員因?yàn)閷?shí)踐比較少，所以技能就比較差，正是這種原因使得人們對于輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的需求也更加迫切。
二、輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀
（一）輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)概況
輸配電線路施工技術(shù)仿真是對現(xiàn)實(shí)配電線路施工技術(shù)系統(tǒng)的抽象屬性的模仿。人們利用這樣的模型進(jìn)行試驗(yàn)，從中得到輸配電線路施工技術(shù)所需的信息，然后幫助實(shí)踐者對現(xiàn)實(shí)世界的輸配電線路施工技術(shù)的問題做出決策。輸配電線路施工技術(shù)仿真是一個相對概念，任何逼真的仿真都只能是對真實(shí)系統(tǒng)某些屬性的逼近然而仿真是有層次的，既要針對所欲處理的客觀系統(tǒng)的問題，又要針對提出處理者的需求層次，否則很難評價(jià)一個仿真系統(tǒng)的優(yōu)劣。
輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)一種先進(jìn)的實(shí)施培訓(xùn)手段，提高培訓(xùn)的效率，強(qiáng)化培訓(xùn)效果。輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是在計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上開發(fā)，通過Internet 軟件平臺及面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，綜合設(shè)定，使得輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)具有實(shí)用性和可維護(hù)控制性。
輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的開發(fā)，主要是首先起源于國外對于計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的應(yīng)用，尤其是西方國家如英國、美國等大型企業(yè)開發(fā)計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，并取得了顯著的效果，這樣參加培訓(xùn)的人員可以在很短的時間內(nèi)獲得具體輸配電線路施工技術(shù)作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，其技能可以與在現(xiàn)場工作2年的人員比，因此很多國家都看到了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的優(yōu)越性，計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)也越來越多的應(yīng)用到各個領(lǐng)域中。目前我國對于仿真系統(tǒng)的應(yīng)用也是在一些危險(xiǎn)性較大的領(lǐng)域，例如大型的鍋爐裝置、化學(xué)化工及變電站的應(yīng)用中，后來有人提出在輸配電線路施工技術(shù)作業(yè)中應(yīng)用，但是目前仿真系統(tǒng)在輸配電線路施工技術(shù)作業(yè)中應(yīng)用僅僅停留在提出的階段，還沒有完全開發(fā)出完善的輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)。
（二）輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
目前關(guān)于輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的思想越來越統(tǒng)一，即輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)必須能夠便于施工技術(shù)模型的調(diào)試和輸配電線路畫面的構(gòu)造，輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)還應(yīng)采取先進(jìn)的運(yùn)行軟件和保證運(yùn)行數(shù)據(jù)相分離的一種設(shè)計(jì)思路。
關(guān)于輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)應(yīng)該分成培訓(xùn)師和受培訓(xùn)者兩個方面的功能，對于輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)培訓(xùn)師功能應(yīng)該是輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的集成操作，其主要功能是可以控制受培訓(xùn)者的機(jī)器，包括受培訓(xùn)者機(jī)器的開始暫停關(guān)機(jī)等功能，另外可以準(zhǔn)確知道受培訓(xùn)者機(jī)器是否有事故及分析事故產(chǎn)生源，輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)培訓(xùn)師機(jī)器功能還應(yīng)是控制受培訓(xùn)人員考核的現(xiàn)場等具體狀況。輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)學(xué)員機(jī)器功能設(shè)計(jì)，首先要依附于輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)培訓(xùn)師機(jī)的功能下，即能夠受到輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)培訓(xùn)師機(jī)器的監(jiān)管控制。在這種模式的輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)受培訓(xùn)人員的機(jī)器可以提供參家培訓(xùn)人員的操作畫面，主要包括操作的流程圖、、控制組、趨勢圖及操作記錄等具體的監(jiān)控畫面。
輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)將電網(wǎng)仿真系統(tǒng)和輸配電線路仿真及配電站系統(tǒng)仿真等有機(jī)結(jié)合進(jìn)行設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)應(yīng)該具有的特點(diǎn)是確保在硬件使用上采用了以局域網(wǎng)應(yīng)用為核心，利用工作站、開放式系統(tǒng)及微機(jī)構(gòu)成的分布式，以便于以后輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的擴(kuò)充和升級。此外，在輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)軟件上采用了軟件相互支持系統(tǒng)技術(shù)，這樣使輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)系統(tǒng)更加便于修改和維護(hù)。再者，在功能上要更加完善，即充分考慮了仿真電網(wǎng)和輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)及仿真變電站之間的相互影響，使輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)更加具有真實(shí)性。最后，還應(yīng)通過采用了輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)多媒體技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)輸配電線路施工技術(shù)的圖像化和可視化，比較完整的反映出輸配電線路施工技術(shù)作業(yè)情況，同時也使仿真的對象更加便于更改和進(jìn)一步擴(kuò)充，這樣輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)就會具有更高的性價(jià)比。
通過輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)為輸配電線路施工技術(shù)作業(yè)人員提供了一種較為先進(jìn)的培訓(xùn)手段，同時也徹底改變了傳統(tǒng)的培訓(xùn)模式，它的設(shè)計(jì)及應(yīng)用可以提高整體的輸配電線路施工作業(yè)技術(shù)，進(jìn)一步確保電網(wǎng)安全，同樣也大大提高了作業(yè)者的勞動生產(chǎn)率，為創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益發(fā)揮著顯著的作用。
三、結(jié)論
輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)仿在不斷的發(fā)展和完善中，供電有限公司每年都會投入很大的資金和時間等用于施工技術(shù)人員的培訓(xùn)及考核，著力開發(fā)完善的輸配電線路施工技術(shù)的仿真系統(tǒng)，使得輸配電線路施工技術(shù)的仿真系統(tǒng)能自由安排培訓(xùn)項(xiàng)目，并且允許人員在培訓(xùn)中發(fā)生各種錯誤，同時演示出因?yàn)椴僮麇e誤造成的種種后果且不帶來任何實(shí)際危害，不受其他客觀條件的限制，此外還可以人為制造各種故障來綜合培訓(xùn)操作人員處理操作中故障的能力。輸配電線路施工作業(yè)人員進(jìn)行重復(fù)性集中培訓(xùn)，從而使的操作人員在短期內(nèi)接受較多的培訓(xùn)項(xiàng)目，縮短總的培訓(xùn)周期。可節(jié)約大量的培訓(xùn)時間與經(jīng)費(fèi)。所介紹的輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)目前已經(jīng)投入運(yùn)行，實(shí)際應(yīng)用表明該系統(tǒng)能極大地提高培訓(xùn)的質(zhì)量，在短時間內(nèi)提高施工技術(shù)人員的技術(shù)水平，對電力系統(tǒng)的建設(shè)起到了重大的推動作用。目前很多設(shè)計(jì)成果效果較為顯著，但是為了進(jìn)一步提高輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的應(yīng)用水平，還需要更好的完善輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)，爭取達(dá)到創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
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【論文摘要】將虛擬仿真技術(shù)引入教學(xué)領(lǐng)域后對傳統(tǒng)教學(xué)手段產(chǎn)生了強(qiáng)烈沖擊。本文針對航空電子裝備教學(xué)中如何應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)給出了應(yīng)用方法和體會。
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)，探討在航空電子裝備教學(xué)軟件中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)的方法和體會。
2．虛擬仿真技術(shù)簡介
虛擬仿真技術(shù)是對虛擬現(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)建一個與現(xiàn)實(shí)世界的物體和環(huán)境相同或相似的虛擬三維場景，并能響應(yīng)用戶的輸入，根據(jù)用戶的不同動作做出相應(yīng)的反應(yīng)。虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)主要有動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)、實(shí)時三維圖形 生成技術(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)與展示、商業(yè)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可以進(jìn)行視景仿 真的開發(fā)，主流平臺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 了工業(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 ，解決物理模型的創(chuàng)建、場景顯示等問題。該平臺可以達(dá)到照片級 的視景仿真效果 ．同時采用嵌入 OPENGL技術(shù)來解決物理模型 的交互問題。
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)到對被仿真系統(tǒng)的分析、研究、設(shè)計(jì)等目的。系統(tǒng)仿真技術(shù)主要側(cè)重于對真實(shí)系統(tǒng)的內(nèi)在機(jī)理、運(yùn)動方式 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)械等一些主要工業(yè)部門，并進(jìn)一步擴(kuò)大到社會系統(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)效果主要依賴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)，對模型進(jìn)行動態(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，有許多成熟的系統(tǒng)仿真開發(fā)平臺軟件．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)的同時提高逼真度。對系統(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 ，還應(yīng)考慮到系統(tǒng)運(yùn)行時的參數(shù)調(diào)整。
3．2創(chuàng)建仿真裝備的虛擬場景并驅(qū)動
對于虛擬場景的驅(qū)動，根據(jù)使用方式的不同采用了不同的方式如果進(jìn)行的僅是裝備外觀、結(jié)構(gòu)的展示，可使用EON進(jìn)行動作的編輯和驅(qū)動；如果需要對裝備進(jìn)行虛擬操作仿真，則使用 GLStudio軟件先進(jìn)行操作面板、虛擬儀表的編輯和制作，然后再利用 Vega Prime驅(qū)動以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的交互操作。
3.3系統(tǒng)集成
系統(tǒng)集成就是將上述做好的模型、場景按照教學(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)平臺如 VB、vc++等。由于上述虛擬現(xiàn)實(shí)驅(qū)動軟件如 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)平臺的運(yùn)行插件，因此，系統(tǒng)集成變得十分方便。編寫程序時，只需考慮軟件功能的安排，注意程序間的兼容性即可。
系統(tǒng)集成時，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)動三維物理模型的動作。由于系統(tǒng)行為仿真采用了專門的運(yùn)行平臺，與視景仿真處于不同的系統(tǒng)進(jìn)程中．因此這種驅(qū)動是通過兩進(jìn)程間的實(shí)時通信來完成的。這里還需要考慮進(jìn)程間的同步問題。
[關(guān)鍵詞]裝載與挖掘機(jī)械 仿真 教學(xué)改革 教學(xué)目標(biāo)
[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2014）14-0091-02
裝載與挖掘機(jī)械是我校礦山機(jī)械專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。通過該課程的教學(xué)，力求讓學(xué)生掌握裝載機(jī)、挖掘機(jī)等重要設(shè)備的工作原理、主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、性能特點(diǎn)等知識點(diǎn)，從而為將來盡快地融入工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。該專業(yè)課程設(shè)置特色鮮明，因而即使歷經(jīng)了歲月的變遷，也依然在同行中享有較高的盛譽(yù)，同時保證畢業(yè)生的就業(yè)率居高不下。另外，社會生產(chǎn)的不斷變革，為專業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了新的機(jī)遇，同時也提出了新的挑戰(zhàn)。我們只有根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐的具體要求，確定自身的發(fā)展目標(biāo)和教學(xué)特色，才能提升專業(yè)的整體水平和競爭力。然而，基于安全方面的考慮，本專業(yè)學(xué)生到大型露天或地下礦進(jìn)行認(rèn)識生產(chǎn)實(shí)習(xí)（包括各種現(xiàn)場教學(xué)）的機(jī)會有限，因此學(xué)生對裝載與挖掘設(shè)備工作環(huán)境的認(rèn)識大多數(shù)停留在書本上，缺乏感性認(rèn)識，制約了學(xué)生在本專業(yè)方向上的創(chuàng)新性發(fā)展，從而導(dǎo)致學(xué)生的課程設(shè)計(jì)基本處于閉門造車的狀況。
所謂仿真教學(xué)，是借助半實(shí)物裝置或計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行零部件的設(shè)計(jì)、拆裝、實(shí)際動作模擬等過程的教學(xué)方式。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在各行業(yè)的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)仿真在教學(xué)中的作用日漸突出。故采用計(jì)算機(jī)建模、交互設(shè)計(jì)等手段，對裝載與挖掘設(shè)備及其工作場所等進(jìn)行造型設(shè)計(jì)， 結(jié)合聲音、動畫和圖片，可實(shí)現(xiàn)礦物裝運(yùn)的逼真模擬，從而加深學(xué)生對設(shè)備的理解，同時彌補(bǔ)了教學(xué)設(shè)備及現(xiàn)場教學(xué)缺乏的不足，并為相關(guān)課程的進(jìn)一步改革提供一定的幫助。更重要的是，通過計(jì)算機(jī)仿真，教師在教學(xué)中能更好地融入相關(guān)知識，保證了學(xué)校教育與對口企業(yè)工作崗位“無縫對接”。
一、現(xiàn)有課堂模式存在的主要問題
裝載與挖掘機(jī)械課多年來一直沿用傳統(tǒng)的課堂模式。對于一些典型設(shè)備的構(gòu)造，教師經(jīng)常結(jié)合教材采用掛圖的方式進(jìn)行講解，這樣，遇到有些復(fù)雜結(jié)構(gòu)組成問題，即使有著相當(dāng)豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的教師，也很難用口頭語言表達(dá)清楚；另外，對于一些零部件的設(shè)計(jì)，如何讓學(xué)生根據(jù)已有的知識結(jié)構(gòu)分析零部件的受力特點(diǎn)、危險(xiǎn)截面位置以及應(yīng)力分布情況是一個教學(xué)難點(diǎn)，采用常規(guī)的教學(xué)方法，內(nèi)容枯燥，很難收到良好的教學(xué)效果。
另外，該門課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，考慮到礦山環(huán)境的特殊性，從當(dāng)前的教學(xué)情況來看，學(xué)生實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)明顯不足。如果教師僅僅利用上述媒體（包括教材和掛圖等）進(jìn)行教學(xué)，那么就不能給學(xué)生提供一種更加接近實(shí)際現(xiàn)場的“情境”。學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)任務(wù)含糊不清，不知道自己將來畢業(yè)以后究竟去干什么，也就是不理解教師課堂上講的內(nèi)容在實(shí)際工作中究竟有什么作用，時間久了，也就失去了對本專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣。集中表現(xiàn)為上課曠課情況時有發(fā)生，即使是來上課的學(xué)生，也多數(shù)玩手機(jī)、看閑書等。因此，如何改革傳統(tǒng)課堂模式就顯得非常迫切。
二、仿真教學(xué)探究
（一）仿真教學(xué)特點(diǎn)
引入計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)，其主要優(yōu)點(diǎn)可歸納如下：一為學(xué)生的沉浸感，如同電腦游戲一樣，學(xué)生可以全身心投入虛擬的機(jī)器設(shè)備作業(yè)環(huán)境中；二為感知性，借用人體的眼睛、耳朵等感知覺通道，師生能夠直接獲取虛擬設(shè)備的相關(guān)知識；三為交互性，借用人機(jī)界面，信息可以在虛擬設(shè)備和學(xué)生間流動，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力；四為安全性，礦山機(jī)械課程體系中的各門課程，均安排了一定量的現(xiàn)場實(shí)踐教學(xué)，如采用仿真軟件進(jìn)行演示教學(xué)，將會解決一些后顧之憂。
然而，需要指出的是，仿真教學(xué)對于學(xué)生的知識建構(gòu)起到了很大的幫助作用，但其絕對不可以替代一切實(shí)踐環(huán)節(jié)。因此，我們要盡可能地為學(xué)生提供多種學(xué)習(xí)渠道，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，提高教學(xué)效果。
（二）裝載與挖掘設(shè)備仿真改革研究
一方面，為了讓學(xué)生更好地了解所學(xué)專業(yè)設(shè)備的工作環(huán)境、工作性能及在教學(xué)中引入一些相關(guān)技術(shù)的最新知識，礦山機(jī)械教研室的教師可利用節(jié)假日深入各地礦山、井下、礦山機(jī)械廠、洗煤廠等進(jìn)行實(shí)地考察學(xué)習(xí)，拍攝大量的礦山設(shè)備的真實(shí)外部面貌，并錄制了相關(guān)機(jī)器作業(yè)的視頻，把搜集到的大量資料整理到多媒體課件中，從而在一定程度上豐富了課程內(nèi)容。
另一方面，針對裝巖機(jī)、機(jī)械式挖掘機(jī)等大型裝載與挖掘設(shè)備，充分利用周圍的研究資源和仿真技術(shù)，將設(shè)備的工作原理、結(jié)構(gòu)組成及故障診斷等知識動態(tài)虛擬到電腦中，讓學(xué)生置身于計(jì)算機(jī)還原出的虛擬設(shè)備中，不需要去真實(shí)的礦山，就完全可以體驗(yàn)到地下或露天的作業(yè)環(huán)境，并可以解剖開整個設(shè)備，了解、掌握其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及各個組成零部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，彌補(bǔ)了上述拍攝相片或視頻中只有機(jī)器外部輪廓的不足，從而讓一些抽象知識直觀化。這樣，借用各種手段，教學(xué)形式更為生動了，課程的教學(xué)效果也顯著提高了。
1.地下鏟運(yùn)機(jī)模型
通過幾年的教學(xué)探索，我們引入了現(xiàn)代化礦井仿真模擬系統(tǒng)，其主要涵蓋了井下巷道布置系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)和地面工業(yè)廣場布置系統(tǒng)。該仿真系統(tǒng)融合了計(jì)算機(jī)、PLC可編程控制、多媒體等先進(jìn)技術(shù)，達(dá)到了理論與實(shí)際相結(jié)合，動作、文字、聲音相結(jié)合的完美效果。利用該系統(tǒng)，可以向?qū)W生動態(tài)展示礦井火災(zāi)、透水以及采煤工藝過程等。通過仿真，向?qū)W生演示各種采煤法，如急傾斜柔性掩護(hù)支架法、走向長壁法、傾斜長壁法等，以及相對應(yīng)的巷道布置情況；在高仿真的井下環(huán)境中，可以讓學(xué)生在多維度的仿真環(huán)境中，體驗(yàn)地下鏟運(yùn)機(jī)的工作過程，包括鏟運(yùn)機(jī)轉(zhuǎn)載、運(yùn)輸與卸載過程，并仿真研究其平移特性和卸料特性。
2.露天用裝載、挖掘設(shè)備模型
露天礦山開采主要包括鉆孔、爆破、鏟裝、運(yùn)輸?shù)葞讉€工藝環(huán)節(jié)。經(jīng)過高維度計(jì)算機(jī)仿真模型系統(tǒng)，能夠向?qū)W生立體展示出露天礦開采工作面的布置情況，以及動態(tài)演示上述的鉆孔等幾個工藝過程，從而讓學(xué)生體驗(yàn)露天采礦的全過程，與將來從事的工作零距離對接。和井下礦相比，露天礦山用的設(shè)備類型較少，但其生產(chǎn)能力都較大，最具代表性的就是太重生產(chǎn)的WK-55機(jī)械式礦用挖掘機(jī)。通過仿真平臺，建立了WK-55的多自由度數(shù)字模型，從而實(shí)現(xiàn)了其各種動作，包括挖掘、回轉(zhuǎn)、行走等的逼真模擬。
3.零部件圖形庫
經(jīng)過幾年教學(xué)的積累，利用Pro/ENGINEER 三維造型軟件建立了裝載、挖掘設(shè)備零件庫，這樣滿足了學(xué)生對設(shè)備進(jìn)行裝配的教學(xué)要求。學(xué)生可以在計(jì)算機(jī)模擬仿真環(huán)境下進(jìn)行各個零件的組裝，同時，可對裝配完成的零件進(jìn)行干涉分析、運(yùn)動分析。
上述各仿真模型的應(yīng)用，基本上可以滿足與該門課程有關(guān)的認(rèn)識實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)的教學(xué)要求，當(dāng)然也可以為其他相近專業(yè)（比如工程機(jī)械專業(yè)）的教學(xué)提供一定的幫助。
4.實(shí)施效果
通過在礦山機(jī)械課程群中滲透仿真教學(xué)，改善了以往課程內(nèi)容枯燥乏味的局面，經(jīng)過不斷摸索、學(xué)習(xí)、實(shí)踐，一方面，教師從該過程中收獲很多；另一方面，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、積極性也被調(diào)動了起來，改變了教師“滿堂言”的狀況。教師通過采用各種情景式、啟發(fā)式教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生參與課程的討論，把新的知識整合到已有的知識結(jié)構(gòu)中，最終達(dá)到了意義建構(gòu)的目的。另外，通過對礦山機(jī)械專業(yè)的畢業(yè)生及其工作單位進(jìn)行走訪調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生能夠很快地適應(yīng)新的工作環(huán)境，解決問題的能力強(qiáng)，得到用人單位的一致好評，實(shí)現(xiàn)了學(xué)校教育與工礦企業(yè)的零距離對接。
三、結(jié)論
本文針對裝載與挖掘的特點(diǎn)，提出了在傳統(tǒng)教學(xué)中滲透、穿插仿真教學(xué)的觀點(diǎn)。通過在教學(xué)中向?qū)W生展示各種現(xiàn)代化礦井、露天礦模型，可以讓學(xué)生仿佛置身于礦山企業(yè)“真實(shí)”的工作環(huán)境之中；通過礦山設(shè)備組成零部件圖形庫的建立，可以讓學(xué)生在一種模擬的環(huán)境中對設(shè)備進(jìn)行裝配。上述各仿真模型的應(yīng)用，都有著明顯的效果。
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關(guān)鍵詞:項(xiàng)目管理、仿真、應(yīng)用建議
項(xiàng)目管理經(jīng)歷了三個發(fā)展階段,D.I.克萊蘭德提到項(xiàng)目管理最早出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代末,最先被應(yīng)用于國家的軍事及航天領(lǐng)域。到20世紀(jì)80年代,項(xiàng)目管理逐漸被應(yīng)用于制造業(yè),信息產(chǎn)業(yè)和IT行業(yè)。到目前為止,項(xiàng)目管理已經(jīng)被廣泛應(yīng)用,幾乎每個領(lǐng)域都可以看到項(xiàng)目管理行為的存在。諸如有學(xué)者提出GIS軟件項(xiàng)目管理,基于遺傳算法的項(xiàng)目管理等等。
項(xiàng)目的主要特點(diǎn)在于它是一個有開始,有結(jié)束的一次性的,產(chǎn)生獨(dú)特產(chǎn)品或服務(wù)的一個行為。一般來講,項(xiàng)目的生命周期分為項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和定義,項(xiàng)目的實(shí)施和控制,項(xiàng)目的評價(jià)和改善,項(xiàng)目的收尾四個部分。項(xiàng)目管理逐漸吸收了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的最新成果,使目前的項(xiàng)目管理更加科學(xué)化、專業(yè)化、系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、國際化。錢福培,歐立雄[4]曾提出項(xiàng)目管理是一種適用于責(zé)任重大、關(guān)系復(fù)雜,時間緊迫、資源有限的的的管理方法。基于項(xiàng)目管理特點(diǎn)及發(fā)展趨勢,將項(xiàng)目管理和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)完美融合不僅可以使項(xiàng)目管理的整個過程更加便于操作,結(jié)果更加清晰,而且可以隨時更改由于突發(fā)事件造成的各種問題。項(xiàng)目管理仿真是一個依附于計(jì)算機(jī),通過對項(xiàng)目進(jìn)行建模,然后運(yùn)用包括微分方程,偏分方程和差分方程等數(shù)理機(jī)制對其模型進(jìn)行運(yùn)算,得到答案的一個過程。程莉莉[5]提出項(xiàng)目管理仿真是以多重學(xué)科理論為基礎(chǔ),以計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用軟件為工具進(jìn)行項(xiàng)目管理實(shí)驗(yàn)研究的理論和方法論體系。項(xiàng)目管理過程中存在很多不確定性因素造成了項(xiàng)目管理系統(tǒng)的復(fù)雜性,用系統(tǒng)仿真的方法來探索項(xiàng)目管理實(shí)踐中復(fù)雜系統(tǒng)深層次的運(yùn)動機(jī)理和規(guī)律性,具有科學(xué)的先驗(yàn)性。
總體來說,項(xiàng)目管理仿真不但可以為項(xiàng)目管理者提供科學(xué)的理論依據(jù),而且是個兼具應(yīng)用性和綜合性的學(xué)科。項(xiàng)目管理仿真的提出,為以后的項(xiàng)目管理者提供了很大程度上的工作便捷,不僅僅是在控制項(xiàng)目進(jìn)度上,還包括在項(xiàng)目的決策和其他方面。
一、項(xiàng)目管理仿真的必要性
項(xiàng)目管理發(fā)展以來,期間也有很多技術(shù)輔助項(xiàng)目管理以更快,更便捷的方式進(jìn)行,比如關(guān)鍵路徑法(CPM,CriticalPathMethod)和計(jì)劃評審技術(shù)(PERT,ProgramEvaluationandReviewTechnique)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和各類信息技術(shù)的成熟,仿真技術(shù)也得到不斷深入的研究,包括其應(yīng)用的領(lǐng)域。仿真技術(shù)應(yīng)用于項(xiàng)目管理也是目前發(fā)展的一個趨勢,并且其給項(xiàng)目管理帶來的優(yōu)勢使得項(xiàng)目管理應(yīng)用仿真的必要性日漸凸顯,如以下四點(diǎn)所述:(一)項(xiàng)目管理仿真使項(xiàng)目管理可視化程度變高,集成化變強(qiáng)在項(xiàng)目管理過程中,涉及的范圍,工期,成本,質(zhì)量等都可以采用仿真的形式進(jìn)行直面的以各種圖表形式展現(xiàn)在管理者眼前。區(qū)別于以往只定性的對項(xiàng)目進(jìn)行描述,項(xiàng)目管理的仿真還以定量的,數(shù)字化的形式展現(xiàn)項(xiàng)目的完成過程。以項(xiàng)目的進(jìn)度管理即工期管理為例,甘特圖,CPM,PERT等都可以清晰的以圖表的形式繪制出項(xiàng)目的整個過程。當(dāng)然不只是進(jìn)度可以以圖表的形式體現(xiàn),項(xiàng)目的質(zhì)量同樣也可以圖表的形式體現(xiàn)。項(xiàng)目管理者一般最注重的三要素是質(zhì)量,工期及成本。項(xiàng)目的質(zhì)量是項(xiàng)目的核心價(jià)值,監(jiān)測項(xiàng)目質(zhì)量完成情況是項(xiàng)目管理者迫切需要解決的一個問題,利用直方圖就可以很好的完成這個目標(biāo)。通過收集、統(tǒng)計(jì)及整理數(shù)據(jù),編制直方圖,了解到數(shù)據(jù)的分部情況,就可以從中掌握質(zhì)量能力狀態(tài),這種狀況就包括質(zhì)量是否處于正常、穩(wěn)定或者是受控狀態(tài)。當(dāng)然還可以從中掌握項(xiàng)目的質(zhì)量完成偏差是否在公允范圍之內(nèi)。監(jiān)測質(zhì)量的不僅僅只有直方圖,帕累托圖同樣也可以,他的工作機(jī)理就是“80/20法則,為80%的問題找出關(guān)鍵的影響因素”。從帕累托圖上可以直接看出影響目標(biāo)的主次因素,對于監(jiān)控質(zhì)量來說有很大的幫。并且在隨著項(xiàng)目的開展,很多問題相繼出現(xiàn),從帕累托圖中就可以直觀的找到這些因素,從而改變策略進(jìn)行項(xiàng)目短期目標(biāo)的修正?？梢暬粌H僅只以圖表的形式展現(xiàn),還可以以數(shù)字化的形式進(jìn)行比對,如此來為項(xiàng)目管理者做決策時提供依據(jù)。比如掙值管理當(dāng)中涉及到的中間變量BCWS即計(jì)劃完成工作的預(yù)算成本,BCWP即已完成工作的預(yù)算成本,ACWP已完成工作的實(shí)際費(fèi)用。通過三者之間的比值,差值來推算項(xiàng)目的效率,進(jìn)度以及投入超前延后的情況。數(shù)字化的信息更便于決策者做出合理,有效的決策。項(xiàng)目管理仿真提高項(xiàng)目的集成化,這就體現(xiàn)在隨著科技技術(shù)的提高,對項(xiàng)目管理的重視,很多大型的軟件公司已經(jīng)開始研制開發(fā)符合項(xiàng)目管理特性的軟件,以往,個別軟件是可以輔助項(xiàng)目管理的進(jìn)程,比如甘特圖,有利于工期管理,但是無法為項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)決策提供依據(jù)。但是Primavera、微軟公司相繼提出了功能集成性非常全的集成性項(xiàng)目管理軟件。這就為項(xiàng)目管理活動提供了大大的便捷。(二)項(xiàng)目管理仿真在一定程度上可以規(guī)避風(fēng)險(xiǎn),減少成本,增加收益項(xiàng)目從開始到結(jié)束,期間的每一步都會出現(xiàn)或多或少的不確定因素。在項(xiàng)目的定義和設(shè)計(jì)階段,就可能受不可抗力,財(cái)政政策,市場波動等外部環(huán)境的不確定因素影響。在項(xiàng)目實(shí)施過程中,由于外部天氣因素的影響導(dǎo)致窩工現(xiàn)象,或者由于政策干擾導(dǎo)致相關(guān)利益人群滋事鬧事的現(xiàn)象導(dǎo)致工期的延后,或者由于資金的滯后導(dǎo)致工人罷工現(xiàn)象等不確定因素。在采購活動中,由于很多項(xiàng)目是一個時間跨度比較大的工程,這就會存在由于時間的推進(jìn),原材料的價(jià)格上漲,和勞動力薪資的上漲等不確定性問題。項(xiàng)目仿真在一定程度上可以為管理者提供解決這些問題的依據(jù),同時可以為項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)性決策提供有力的依據(jù)。項(xiàng)目管理仿真可以從兩個方面對項(xiàng)目的決策提供指導(dǎo),一方面,隨著仿真技術(shù)的日漸成熟,各行各業(yè)對仿真技術(shù)的應(yīng)用,大量數(shù)據(jù)存貯于項(xiàng)目管理仿真軟件之中,當(dāng)出現(xiàn)新項(xiàng)目的時候,可以利用仿真軟件所存儲項(xiàng)目的信息,選出與新項(xiàng)目差不多的以成功完成的項(xiàng)目,然后進(jìn)行因素調(diào)整,得出的結(jié)論可以為管理者做決策提供依據(jù)。另一方面,可以借助項(xiàng)目管理仿真技術(shù)對項(xiàng)目進(jìn)行盈虧平衡分析,敏感性分析,期望值分析等等。(三)項(xiàng)目管理仿真增加各組織之間的溝通協(xié)調(diào)一個項(xiàng)目的完成需要多個組織緊密配合,隨著項(xiàng)目管理的演進(jìn),項(xiàng)目組織也在不斷進(jìn)行變革,最常見的有三種:職能型組織結(jié)構(gòu),項(xiàng)目型組組織結(jié)構(gòu)和矩陣型組織結(jié)構(gòu)。如何使得項(xiàng)目組織內(nèi)部各個層級緊密配合,溝通起到了相當(dāng)重要的作用。項(xiàng)目管理仿真即為其提供了一個很好的溝通協(xié)調(diào)平臺。項(xiàng)目管理仿真采取運(yùn)用清晰的圖表,定量性的描述,給參與項(xiàng)目的每個人提供項(xiàng)目信息,即使是初學(xué)者,或者是對項(xiàng)目沒有一點(diǎn)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的人,只要看到值就知道項(xiàng)目目前處于什么樣的狀況,要怎樣改進(jìn)使得偏離公允值的這個數(shù)值回到合理范圍之內(nèi)。如此一來,不但增加了溝通協(xié)調(diào)的效率,更減少了項(xiàng)目管理者對其進(jìn)行培訓(xùn)的時間,減少了項(xiàng)目管理者的時間成本。同時,由于參與項(xiàng)目的人員因素質(zhì),知識水平,理解能力,個人性格,態(tài)度,情緒,見解的不同,在接受指令的時候會有不一樣的工作情況,項(xiàng)目管理仿真恰恰就給這些問題提供了一個便利的解決方式。項(xiàng)目管理仿真可以給參與項(xiàng)目的所有人員給予及時的反饋信息,目前的項(xiàng)目管理組織最基本的結(jié)構(gòu)也要有三層,上傳下達(dá)的速度可能會因?yàn)楦鞣N不可控因素而受到影響,即使不出現(xiàn)不可控的因素,上傳下達(dá)也需要時間,但是項(xiàng)目管理仿真就可以解決這個問題。隨著互聯(lián)網(wǎng)覆蓋的面積越來越大,隨時可以接收到信息,那么就可以給項(xiàng)目的執(zhí)行者配備相應(yīng)的設(shè)施,當(dāng)項(xiàng)目的管理者有新的指令或者是要與哪個部門溝通協(xié)調(diào),可以直接在項(xiàng)目管理仿真平臺上指令。接受者會在第一時間接受指令并回復(fù),達(dá)到項(xiàng)目上下級之間溝通協(xié)調(diào)的及時性。這不僅可以達(dá)到縮短工期的效果,還可以使項(xiàng)目的參與者時時溝通,及時更正項(xiàng)目實(shí)施時所出現(xiàn)的問題,對不確定因素所造成的突發(fā)事件進(jìn)行及時的補(bǔ)救等等。(四)項(xiàng)目管理仿真軟件的發(fā)展已日趨成熟自項(xiàng)目管理發(fā)展以來,各種輔助項(xiàng)目管理有序進(jìn)行的軟件日漸完善,對項(xiàng)目管理的各個階段都有其特殊的分析管理軟件,并且隨著信息化技術(shù)的發(fā)展,應(yīng)用于計(jì)算機(jī)輔助功能的計(jì)算手段,將項(xiàng)目管理仿真與其結(jié)合,產(chǎn)生了很多便利的軟件,例如Primavera公司的P3系列軟件、P3E系列軟件、P3E/C軟件及Microsoft公司的Project系列軟件等等。
二、對項(xiàng)目管理仿真應(yīng)用的幾點(diǎn)建議
(一)根據(jù)項(xiàng)目管理發(fā)展的特點(diǎn),集項(xiàng)目管理軟件優(yōu)點(diǎn),將項(xiàng)目仿真集成化處理項(xiàng)目管理過程當(dāng)中有9大部分內(nèi)容,包括范圍管理,工期管理,風(fēng)險(xiǎn)管理等,每部分都有相應(yīng)的計(jì)算機(jī)輔助工具,比如工期管理有甘特圖,關(guān)鍵路徑法來輔助。但是這些方法不能應(yīng)用于其他階段。將整個項(xiàng)目從始至終在一個軟件上進(jìn)行操作,例如從項(xiàng)目的定義開始,就在一個軟件上進(jìn)行,定義完以后,進(jìn)行下一個階段,風(fēng)險(xiǎn)評價(jià),通過計(jì)算機(jī)模擬技術(shù),分析項(xiàng)目是否可行,若不可行,則返回,若可行,接著進(jìn)行項(xiàng)目的實(shí)施,實(shí)施階段進(jìn)行項(xiàng)目工期、采購的監(jiān)控等等,設(shè)定其公允值的范圍,若超出范圍,系統(tǒng)自動提示,以便于管理者做出相應(yīng)對策。每一個分部項(xiàng)目完成后,系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)入下一個分部項(xiàng)目,并標(biāo)記項(xiàng)目完成度,直至項(xiàng)目成功結(jié)束。(二)項(xiàng)目管理仿真應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目自身特點(diǎn)設(shè)計(jì)特色化模式項(xiàng)目管理目前應(yīng)用的領(lǐng)域眾多,不僅僅是在大型工程項(xiàng)目,而且在航天,軍事,甚至是軟件,醫(yī)藥,信息化設(shè)計(jì)等方面也可以看到項(xiàng)目管理的應(yīng)用。那么項(xiàng)目管理仿真就應(yīng)該根據(jù)這些項(xiàng)目的不同來設(shè)計(jì)差異化模塊。比如大型的工程項(xiàng)目,在風(fēng)險(xiǎn)檢測時,不單單要看投資回收期,基本收益率,還要看參與項(xiàng)目的人員在前期是否有做此類項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn),如果不設(shè)計(jì)特定板塊來討論這些問題,至少要設(shè)計(jì)備注欄,以便決策者進(jìn)行決策。大型項(xiàng)目一般時間較長,期間要考慮外部環(huán)境變化對工期的影響,時間對原材料價(jià)格的影響等,這些板塊都要進(jìn)行特別設(shè)計(jì)。(三)項(xiàng)目管理仿真模塊化,使其操作更加簡捷方便項(xiàng)目的一個特點(diǎn)就是必須按照工序順序依次進(jìn)行,這就為項(xiàng)目模塊化提供了很好的依據(jù)。從項(xiàng)目的定義開始,給其項(xiàng)目的定義設(shè)定一個模塊,包括其項(xiàng)目的名稱,編碼,選址,負(fù)責(zé)人,投資,概算等等項(xiàng)目的基本內(nèi)容,進(jìn)行保存后,轉(zhuǎn)入下一個模塊。平行模塊可以有很多層級,比如將項(xiàng)目實(shí)施階段設(shè)立一個模塊,這個模塊就要包含很多層級,比如進(jìn)度管理,采購管理,人力資源管理等。值得一提的是,不同的階段都需要一定的保密措施,所以就要適當(dāng)?shù)脑O(shè)置一些權(quán)限。但是要開放一個通道,使得各層級的人在不侵犯商業(yè)機(jī)密的情況下可以進(jìn)行緊密的溝通。
三、總結(jié)
本文通過借鑒很多關(guān)于項(xiàng)目管理仿真的理論知識,將其重要的理論同實(shí)際情況相結(jié)合,提出自己的觀點(diǎn)。個人認(rèn)為,在信息化技術(shù)發(fā)展迅速的今天,將仿真技術(shù)與項(xiàng)目管理結(jié)合必然會產(chǎn)生很大的商業(yè)價(jià)值。在節(jié)約資源的同時提高效率。但本文著重關(guān)注項(xiàng)目管理的進(jìn)度管理,風(fēng)險(xiǎn)管理而忽視了項(xiàng)目管理所涉及的其他內(nèi)容。本文旨在為設(shè)計(jì)軟件的企業(yè)提供一些新的思路,同時吸引各個使用項(xiàng)目管理的行業(yè)使用集成化仿真來選擇項(xiàng)目,實(shí)施項(xiàng)目。希望本文具有一定借鑒意義。
作者:張婷 單位:天津商業(yè)大學(xué)商學(xué)院
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關(guān)鍵詞：生產(chǎn)物流系統(tǒng)；系統(tǒng)仿真；Witness
中圖分類號：F272 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
0 引 言
隨著現(xiàn)代科學(xué)的進(jìn)步和科學(xué)管理方法的日益普及，通過降低產(chǎn)品生產(chǎn)的物料消耗和減少人力消耗來增加利潤的潛力越來越少。人們在企業(yè)利潤日減的困境中，逐漸發(fā)現(xiàn)研究和改善企業(yè)物流系統(tǒng)會給企業(yè)帶來可觀的利潤。生產(chǎn)物流是企業(yè)物流研究的核心環(huán)節(jié)[1]。然而在我國，生產(chǎn)物流是一個明顯的薄弱環(huán)節(jié)，時間、空間浪費(fèi)大，重復(fù)搬運(yùn)，流動路徑不合理，產(chǎn)品供貨周期長，不僅直接阻礙企業(yè)生產(chǎn)效率的提高，而且占用大量資金，成為企業(yè)發(fā)展的瓶頸[2]。
本文以某企業(yè)生產(chǎn)的速凍水餃為研究對象，采用Witness仿真軟件對該產(chǎn)品生產(chǎn)物流系統(tǒng)進(jìn)行分析和仿真研究，擬解決生產(chǎn)物流系統(tǒng)中存在的問題，進(jìn)而提出優(yōu)化方案，探索提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益的方法和途徑。
1 模型概述
生產(chǎn)物流系統(tǒng)是由設(shè)備、原料或在制品及操作工人組成的離散事件系統(tǒng)，離散事件的仿真是按照實(shí)際的工作流程，在規(guī)定的時間內(nèi)順序的改變實(shí)體或設(shè)備的狀態(tài)[3]。由于本文中的生產(chǎn)物流系統(tǒng)中各事件是以某種順序或在某種條件下發(fā)生，并且多數(shù)都是隨機(jī)性的，所以本文采取了離散事件系統(tǒng)仿真的思想對其進(jìn)行研究[4]。
在本模型中，原材料精選豬肉、白菜、調(diào)味料經(jīng)過攪餡機(jī)的處理后成為肉餡，原材料面粉和水經(jīng)過和面機(jī)的處理后成為面團(tuán)；肉餡和面團(tuán)通過傳送帶的運(yùn)輸進(jìn)入水餃機(jī)前的緩沖區(qū)；水餃機(jī)從緩沖區(qū)獲得肉餡與面團(tuán)，經(jīng)過加工制成水餃，水餃通過傳送帶進(jìn)入速凍冷庫。建模目的為通過改進(jìn)原材料的采購周期來降低物流成本，提高生產(chǎn)率和企業(yè)的市場競爭力。
2 速凍水餃生產(chǎn)物流系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)
2.1 元素及其可視化定義
本系統(tǒng)的元素定義如表1所示。
分別對系統(tǒng)中的各個元素實(shí)體進(jìn)行可視化設(shè)置，包括它的Name、Text、Icon、Part Queue、Value等屬性[5-6]。各個實(shí)體元素的顯示特征如圖1所示。
2.2 元素細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)
（1）對Part元素細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)
Name：精選豬肉
Type：Active
Inter Arrival：10.0
Output Rules：PUSH to攪餡機(jī)（1）
元素“白菜”與“調(diào)味料”細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)同元素“精選豬肉”
元素“面粉”與“水”的Output Rules為PUSH to和面機(jī)（1）
（2）對Machine元素細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)
①Name：攪餡機(jī)
Type：Assembly
Input Quantity：3
Cycle Time：8.0
Output Rules：PUSH to C1（1）at Rear
②Name：和面機(jī)
Type：Assembly
Input Quantity：2
Cycle Time：10
Output Rules：PUSH to C2（1）at Rear
③Name：水餃機(jī)
Type：Assembly
Input Quantity：2
Cycle Time：15
Input Rules：PULL from B1（1），B2（1）
Output Rules：PUSH to C3（1）at Rear
Actions on Output：速凍冷庫=速凍冷庫+2 500
（3）對Conveyor元素細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)
①Name：C1
Index Time：0.2
Output Rules：PUSH to B1（1）
②Name：C2
Index Time：0.2
Output Rules：PUSH to B2（1）
③Name：C3
Index Time：0.5
Output Rules：PUSH to SHIP
3 數(shù)據(jù)分析及改進(jìn)方案
3.1 模型運(yùn)行和數(shù)據(jù)報(bào)告
設(shè)定仿真時間為一天，為1 440個時間單位，然后點(diǎn)擊Run按鈕運(yùn)行模型[7-8]。運(yùn)行結(jié)果如圖2所示。
選中系統(tǒng)中所有元素，鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊Reports菜單中的Statistics選項(xiàng)，彈出數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)告如表2所示。
表2中Name代表對象名稱，Idle代表機(jī)器的閑置率，Busy代表機(jī)器的利用率，Blocked代表機(jī)器的阻塞率，Cycle Wait Labor代表加工周期中操作者處于等待的比例，No. of Operations代表機(jī)器的加工數(shù)量。
3.2 數(shù)據(jù)分析與模型優(yōu)化
由以上仿真運(yùn)行結(jié)果可以看出，理論上該車間一天生產(chǎn)能力為237 500個水餃，但是造成了46個單位面團(tuán)的積壓。水餃機(jī)有98.96%時間處于忙碌狀態(tài)，而和面機(jī)卻有33.33%時間處于空閑狀態(tài)，本來想通過優(yōu)先滿足和面機(jī)生產(chǎn)周期來實(shí)現(xiàn)降低生產(chǎn)物流成本，卻反而浪費(fèi)了大量的生產(chǎn)能力。由于原材料為統(tǒng)一供應(yīng)故無法根據(jù)機(jī)器周期確定不同原材料的供應(yīng)周期，在此將Inter Arrival分別改為1，3，5，7，9，11，13，15，17，19，進(jìn)行1 440單位的仿真鐘推進(jìn)，得到十組數(shù)據(jù)，如表3所示。
設(shè)定1單位水餃的生產(chǎn)成本為1，其中面團(tuán)成本占20%，肉餡成本占80%，銷售價(jià)格為1.5。借助EXCEL軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，規(guī)定橫軸為Inter Arrival，表示每批原材料到達(dá)的時間間隔，縱軸表示毛利潤。得到如圖3所示的曲線。
如圖3所示，當(dāng)以較短間隔（如1個時間單位）供應(yīng)原材料時，毛利潤較低；然后隨著時間間隔變長，毛利潤逐漸增大；當(dāng)?shù)介g隔為9個時間單位時，再增大供應(yīng)間隔，毛利潤開始逐漸減小直至間隔增大到11個時間單位；然后隨著原材料供應(yīng)周期的變大，毛利潤也在逐步變大，直到Inter Arrival為15時，毛利潤達(dá)到最大為
356 250；隨后原材料供應(yīng)周期越長，毛利潤越低。因而，得出當(dāng)Intel Arrival為15時，毛利潤最大。此時為最優(yōu)原材料供應(yīng)周期。
4 結(jié) 論
本文圍繞生產(chǎn)物流系統(tǒng)，對生產(chǎn)企業(yè)的離散事件的建模與仿真技術(shù)的原理與方法進(jìn)行了比較深刻的分析，著重研究了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在生產(chǎn)物流系統(tǒng)的分析方法以及應(yīng)用。在對某企業(yè)速凍水餃生產(chǎn)物流系統(tǒng)調(diào)研和分析的基礎(chǔ)上，利用Witness仿真軟件對現(xiàn)行的系統(tǒng)狀況進(jìn)行仿真，通過仿真分析和研究，提出了改善和優(yōu)化的系統(tǒng)方案使得優(yōu)化后的制造系統(tǒng)生產(chǎn)能力充分發(fā)揮，各環(huán)節(jié)的利用率有明顯改善，從而實(shí)現(xiàn)了制造系統(tǒng)的整體改進(jìn)，提高了企業(yè)的市場競爭力。
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論文摘要：目前，實(shí)踐性教學(xué)是遠(yuǎn)程開放教育的薄弱環(huán)節(jié)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)和深入發(fā)展為我們解決這一難題提供了一種有效的途徑。我們可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建設(shè)各種虛擬實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生提供生動、逼真的實(shí)驗(yàn)情境和方便、自然的實(shí)驗(yàn)手段，更好的幫助學(xué)生理解知識、加深記憶，為遠(yuǎn)程開放教育提高教學(xué)質(zhì)量提供有效的技術(shù)支持。
遠(yuǎn)程開放教育虛擬實(shí)驗(yàn)室是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域的—個良好探索，是遠(yuǎn)程開放教育發(fā)展到新階段所提出的技術(shù)需求，而且伴隨著遠(yuǎn)程開放教育的發(fā)展，它一定會被普遍地應(yīng)用到遠(yuǎn)程開放教育的各個專業(yè)和學(xué)科，成為遠(yuǎn)程開放教育教學(xué)的重要組成部分。因此，全面認(rèn)識虛擬實(shí)驗(yàn)室，有針對性地設(shè)計(jì)開放虛擬實(shí)驗(yàn)室就成為當(dāng)前電大工作者的—項(xiàng)重要工作任務(wù)。從介紹虛擬實(shí)驗(yàn)室^手，從虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的必要性、可行性以及建設(shè)的一般方法三個方面對遠(yuǎn)程開放教育虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)作一點(diǎn)淺顯的探討。
1虛擬實(shí)驗(yàn)室概述
虛擬實(shí)驗(yàn)室是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)上的一項(xiàng)全新應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是運(yùn)用計(jì)算機(jī)對現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行全面仿真的技術(shù)，它能夠創(chuàng)建與現(xiàn)實(shí)社會類似的環(huán)境，能夠解決學(xué)習(xí)媒體的情景化及自然交互性的要求。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)建設(shè)的虛擬實(shí)驗(yàn)室允許人們訪問和使用自己沒有的設(shè)備資源，使處于不同地理位置的學(xué)習(xí)者可以同時對—個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)工作。
2遠(yuǎn)程開放教育虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的必要性
遠(yuǎn)程開放教育的實(shí)踐性教學(xué)是指學(xué)習(xí)者在遠(yuǎn)程開放學(xué)習(xí)過程中，按照教學(xué)計(jì)劃的要求，確定學(xué)習(xí)目標(biāo)，在教師的組織和指導(dǎo)下，完成的練習(xí)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)等一系列學(xué)習(xí)實(shí)踐活動。其環(huán)節(jié)主要包括：課程的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，如課程作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)(設(shè)計(jì))等；集中實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，如社會調(diào)查、各類實(shí)習(xí)(見習(xí))以及畢業(yè)沒計(jì)(論文)等。
實(shí)踐性教學(xué)在遠(yuǎn)程開放教育中占據(jù)著特殊重要的位置，然而在具體的遠(yuǎn)程教學(xué)過程中，實(shí)踐性教學(xué)活動卻是—個難點(diǎn)，有許多因素制約著實(shí)踐性教學(xué)活動的開展。例如，實(shí)驗(yàn)的近距離和集中性要求與遠(yuǎn)程教學(xué)的遠(yuǎn)距離和分散性教學(xué)模式的矛盾，現(xiàn)在使用的在線教學(xué)平臺不能提供全面具體的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，在職學(xué)生不能很好的參加學(xué)校組織的相對集中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)等等。因此，怎樣解決這些問題、克服這些矛盾，以更好的推進(jìn)實(shí)踐性教學(xué)活動的開展，自然就成為遠(yuǎn)程開放教育工作者面臨的—個重要課蹶。
利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)的虛擬實(shí)驗(yàn)室在遠(yuǎn)程開放教育的實(shí)踐性教學(xué)活動中可以解決以下幾方面的問題。
2.1學(xué)生可以不受空間和時間的限制來做課程實(shí)驗(yàn)。
2.2虛擬實(shí)驗(yàn)室可以避免真實(shí)實(shí)驗(yàn)或操作所帶來的各種危險(xiǎn)。
2.3虛擬實(shí)驗(yàn)室可以節(jié)約教學(xué)成本，充分利用教學(xué)資源。
3遠(yuǎn)程開放教育虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的可行性
3．1技術(shù)條件成熟，建設(shè)成本不高。在目前的技術(shù)條件下，遠(yuǎn)程開放教育虛擬實(shí)驗(yàn)室的系統(tǒng)多使用 BSDA(BrowsenServeffDatabase&Applica— tion) ，即客戶端有艮務(wù)器數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)， 這種系統(tǒng)組成的虛擬實(shí)驗(yàn)室—般稱為網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí) 驗(yàn)室。網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室由客戶端、網(wǎng)頁服務(wù)器端、 應(yīng)用服務(wù)器端以及實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備四部分組成。網(wǎng)頁服務(wù)器主要作用是提供web接人服務(wù)、用戶認(rèn) 證管理、開放式交互實(shí)驗(yàn)環(huán)境以及動態(tài)網(wǎng)頁的生 成；應(yīng)用服務(wù)器主要作用是控制和管理實(shí)驗(yàn)儀器、采集和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)庫的主要作用則是配合用戶帳戶的管理、動態(tài)網(wǎng)頁的生成以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的存儲和管理。這樣的網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室的配套技術(shù)已經(jīng)非常成熟，而且對系統(tǒng)的硬件要求不高， 系統(tǒng)組成簡單，建設(shè)成本低。
3.2使用簡便，對學(xué)習(xí)者的計(jì)算機(jī)操作水平要求不高。網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室能夠向使用者提供—個在線參與、交互性的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。利用3D技術(shù)和VR 技術(shù)可實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)對于沉浸性、交互性的要求。 在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上，考慮到設(shè)計(jì)成本與具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 的選取，最終設(shè)計(jì)為簡易型的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，不需要特殊的頭盔、數(shù)據(jù)手套等傳感設(shè)備，用戶只需用鼠標(biāo)操作，操作簡便。實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)的過程清晰明了，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)，能夠進(jìn)行分析和 比皎并填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，完全滿足不同層次學(xué)習(xí)者 的實(shí)驗(yàn)要求。
3.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完備，對學(xué)習(xí)者的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行有效管理。網(wǎng)絡(luò)虛擬 包括了實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)幫助、實(shí)驗(yàn)測試等教學(xué)部分，按照模塊化設(shè)計(jì)的原則，網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)分為注冊與登錄漠塊、用戶管理模塊、成績管理模塊、測試模塊、公共 信息模塊和進(jìn)入實(shí)驗(yàn)子模塊等，功能劃分清晰，但又互相聯(lián)系影響，保證學(xué)習(xí)者正確使用虛擬實(shí)驗(yàn) 室，完成課程實(shí)驗(yàn)。
4遠(yuǎn)程開放教育虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的一般方法
遠(yuǎn)程開放教育虛擬實(shí)驗(yàn)室是以網(wǎng)絡(luò)為載體的虛擬實(shí)驗(yàn)室，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已相當(dāng)成熟，所以遠(yuǎn)程 開放教育虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)實(shí)際上就是虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。虛擬實(shí)驗(yàn)建設(shè)的關(guān)鍵是采用計(jì)算機(jī)仿真 技術(shù)來構(gòu)建實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，設(shè)計(jì)出用于實(shí)驗(yàn)的虛擬儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)流程、實(shí)驗(yàn)元器件或構(gòu)件庫、實(shí)驗(yàn)效果仿真等。
41選擇合適的仿真開發(fā)工具。從對虛擬實(shí)驗(yàn)的要求看，仿真工具必須具有與多媒體相結(jié)合的功能，也就是做實(shí)驗(yàn)的人員，做實(shí)驗(yàn)時是在多媒體下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，然后將操作所產(chǎn)生的信息輸給后臺的仿真系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時仿真，然后再實(shí)時地將仿真的結(jié)果回放到前臺的多媒體，通過多媒體的形式輸出。目前的仿真軟f牛彳艮多，有 EASY-T、VT -INK3．3、SPW、cadance、Mento r、Matrix、 Matlab、prote199、labview、labwindow s／CVI、OpenGL、MuhiGen等，建立虛擬實(shí)驗(yàn)時，應(yīng)根據(jù)具體需隸 選用合適的仿真開發(fā)工具。比如，開發(fā) 電子電路技術(shù)類虛擬實(shí)驗(yàn)，可選用 prote199、lab— view、labwindow s／CVI等仿真軟件；開發(fā)自動控制 原理類虛擬實(shí)驗(yàn)，可選用Maflab等仿真軟件；開發(fā)電子系統(tǒng)和控制系統(tǒng)類虛擬實(shí)驗(yàn)，可選用 cadanee、Mentor、M atrix等仿真軟件 開發(fā) 含 虛擬視境類虛擬實(shí)驗(yàn)，可選用 OpenGL、MultiGen 等仿真建模軟件。總乞 在選用仿真軟件時要把握 好仿真軟件對虛擬實(shí)驗(yàn)開發(fā)的針對性和適應(yīng)性。
4．2開發(fā)研制仿真軟件與多媒體環(huán)境的接口。虛擬實(shí)驗(yàn)實(shí)際上就是用虛擬化的操作界面向仿真軟件輸入數(shù)據(jù)或指令，經(jīng)過仿真軟件的實(shí)時仿真 將仿真結(jié)果輸送到虛擬化的顯示設(shè)備。虛擬化的 操作界面和顯示設(shè)備，通常是采用多媒體技術(shù)產(chǎn)生的。因此 如何將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與虛擬化的儀 器或多媒體環(huán)境有機(jī)地結(jié)合起來是虛擬實(shí)驗(yàn)建立 的關(guān)鍵和核心技術(shù)，也是遠(yuǎn)程開放教育虛擬實(shí)驗(yàn) 建設(shè)必須解決好的問題。由于當(dāng)前國內(nèi)外的仿真軟件都是用來搞仿真設(shè)計(jì)的，所以都不具有與多 媒體相結(jié)合的功能，該問題是當(dāng)前影響虛擬實(shí)驗(yàn) 室建設(shè)發(fā)展的—個關(guān)鍵問題 因此，開發(fā)研制仿真 軟件與多媒體環(huán)境的接口是十分重要的。
從目前國際和國內(nèi)的情況看，虛擬實(shí)驗(yàn)室在提高教學(xué)質(zhì)量，滿足不同類型學(xué)習(xí)者的個性化學(xué)習(xí)要求，解決硬件投資不足，節(jié)約教學(xué)成本方面具 有廣闊的前景，特別是培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的實(shí)踐動手能 力，提高分析問題和解決問題的能力方面具有重要的意義，為培養(yǎng)技能型、應(yīng)用型人才發(fā)揮不可估 量的作用。但是建設(shè)真正意義上的沉浸式、交互式 的虛擬實(shí)驗(yàn)室還有很大困難，但我們相信，伴隨著 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的提高，在人們孜孜不懈的努力下，真正的虛擬實(shí)驗(yàn)室一定會與我們見面。
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【4】 汪詩林，吳泉源．開展虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究和應(yīng)用計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)2002．
一、開設(shè)課程設(shè)計(jì)、培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識和反應(yīng)器優(yōu)化設(shè)計(jì)的能力
我院開設(shè)了為期2周的化學(xué)反應(yīng)工程課程設(shè)計(jì),要求每個學(xué)生獨(dú)立完成硫酸轉(zhuǎn)化器設(shè)計(jì),采用二轉(zhuǎn)二吸中的“3+1”或“2+2”式工藝、四段間接換熱絕熱式固定床催化反應(yīng)器。每個學(xué)生的設(shè)計(jì)規(guī)模、進(jìn)一段的原料氣組成、凈化率、轉(zhuǎn)化率、吸收率不相同,學(xué)生自己查閱文獻(xiàn)資料、查找設(shè)計(jì)方法、搜集計(jì)算公式、選擇工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。完成后撰寫設(shè)計(jì)說明書,內(nèi)容包括設(shè)計(jì)任務(wù)書、目錄、設(shè)計(jì)方案簡介、工藝計(jì)算、設(shè)計(jì)結(jié)果匯總、設(shè)計(jì)評述與討論、參考文獻(xiàn),等等。設(shè)計(jì)過程中學(xué)生之間廣泛討論,商討設(shè)計(jì)方法,學(xué)習(xí)氛圍濃厚。雖然過程相似,但設(shè)計(jì)條件不同,每個學(xué)生都要單獨(dú)完成自己的設(shè)計(jì)任務(wù)。通過該課程設(shè)計(jì),學(xué)生對固定床催化反應(yīng)器的形式和特點(diǎn),固體催化劑的性能、內(nèi)擴(kuò)散有效因子的概念和計(jì)算方法,平衡溫度、平衡溫度曲線的概念和繪圖方法,最佳溫度、最佳溫度曲線的概念和繪圖方法,各段進(jìn)出口溫度、進(jìn)出口轉(zhuǎn)化率的最佳分配方法,利用本征動力學(xué)方程,通過數(shù)值積分計(jì)算反應(yīng)時間的方法,催化劑用量的計(jì)算及校正方法,反應(yīng)器直徑、高度及其它附件尺寸的計(jì)算方法等知識點(diǎn),有了深刻的理解和較好的掌握。
二、逐步加大實(shí)驗(yàn)、鞏固所學(xué)知識、培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)動手能力
對于化學(xué)反應(yīng)工程這種實(shí)踐性很強(qiáng)的工程學(xué)科來說,實(shí)驗(yàn)是學(xué)生參加實(shí)踐獲取知識所必需的學(xué)習(xí)途徑。而化學(xué)反應(yīng)工程的主要研究方法也是應(yīng)用理論推演和實(shí)驗(yàn)研究工業(yè)反應(yīng)過程的規(guī)律而建立的數(shù)學(xué)模型方法。所以教會學(xué)生如何建立各類實(shí)驗(yàn)反應(yīng)器,如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、反應(yīng)條件選擇和數(shù)據(jù)處理非常有用。為此在課程建設(shè)中,我院通過專業(yè)實(shí)驗(yàn)課、綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)課,逐步加大與化學(xué)反應(yīng)工程有關(guān)的實(shí)驗(yàn)。目前開設(shè)多釜串聯(lián)流動特性的測定、管式反應(yīng)器流動特性測定兩個驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn);開設(shè)乙酸乙脂水解反應(yīng)動力學(xué)的測定、乙醇催化裂解制乙烯反應(yīng)動力學(xué)測定、乙苯脫氫制苯乙烯、反應(yīng)精餾制乙酸乙酯等四個綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn),學(xué)生對返混、脈沖法、階躍法的概念以及停留時間分布的測定方法,多釜串聯(lián)模型、軸向混合模型的流動特性,理想流動反應(yīng)器與實(shí)際反應(yīng)器停留時間分布的區(qū)別,連續(xù)均相流動反應(yīng)器的非理想流動情況及產(chǎn)生返混原因,全混釜中連續(xù)操作條件下反應(yīng)器內(nèi)測定均相反應(yīng)動力學(xué)的原理和方法,反應(yīng)精餾與常規(guī)精餾的區(qū)別,連續(xù)流動反應(yīng)體系中氣——固相催化反應(yīng)動力學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究方法,溫度、濃度、進(jìn)料流量對不同反應(yīng)結(jié)果的影響,轉(zhuǎn)化率、選擇性及收率的概念及計(jì)算方法等知識點(diǎn),有了透徹的理解。課堂上學(xué)習(xí)的理論知識,不但在實(shí)驗(yàn)中得到驗(yàn)證和鞏固,而且得到了應(yīng)用,掌握了反應(yīng)動力學(xué)的實(shí)驗(yàn)測定和相關(guān)設(shè)備的使用方法。
三、開展仿真實(shí)訓(xùn)、培養(yǎng)實(shí)踐操作能力
我院以前有四周生產(chǎn)實(shí)習(xí),實(shí)習(xí)中遇到企業(yè)為了安全和效益等因素不允許學(xué)生親自動手操作時,學(xué)生得不到實(shí)際操作設(shè)備的鍛煉機(jī)會;一般實(shí)習(xí)一個化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程,學(xué)生掌握了工藝流程、生產(chǎn)原理之后,實(shí)習(xí)后期學(xué)習(xí)興趣、主動性降低,影響實(shí)習(xí)效果等問題。而且目前大部分化工企業(yè)采用DCS控制,技術(shù)員主要在控制室通過電腦操作控制生產(chǎn)過程。隨著信息時代的到來,計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛,采用仿真技術(shù)將復(fù)雜的工業(yè)反應(yīng)過程虛擬化,從而在計(jì)算機(jī)上以“慢速”再現(xiàn)反應(yīng)過程及變化特征,將“抽象”化為“形象”,動態(tài)演示工業(yè)生產(chǎn)過程。并且,仿真實(shí)訓(xùn)具有無消耗、無污染、可重復(fù)操作等優(yōu)點(diǎn)。為此我院購買了北京東方仿真軟件技術(shù)有限公司的化工培訓(xùn)軟件,在校內(nèi)建立仿真實(shí)驗(yàn)室,開展仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)。將以前四周全在企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)改為前兩周在企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)習(xí),后兩周在校仿真實(shí)驗(yàn)室開展仿真實(shí)訓(xùn)。目前我院開設(shè)的與化學(xué)反應(yīng)工程有關(guān)的仿真實(shí)習(xí)項(xiàng)目有固定床反應(yīng)器單元、流化床反應(yīng)器單元、間歇反應(yīng)釜單元,以及30萬噸合成氨生產(chǎn)工藝中的反應(yīng)部分、甲醇生產(chǎn)工藝中的反應(yīng)部分,等等。學(xué)生要進(jìn)行冷態(tài)開車操作、正常生產(chǎn)操作、停車操作、故障處理操作,以及單人單工段、多人單工段、多人多工段等操作環(huán)節(jié)的實(shí)訓(xùn)。通過仿真操作訓(xùn)練對于學(xué)生了解化工反應(yīng)過程、以及工藝和控制系統(tǒng)的動態(tài)特性、提高對化工生產(chǎn)過程的運(yùn)行和控制能力具有特殊效果。這種運(yùn)行、調(diào)整和控制能力,集中反映了學(xué)生運(yùn)用理論知識解決實(shí)際問題的水平。所以,仿真訓(xùn)練是運(yùn)用高科技手段強(qiáng)化學(xué)生掌握知識和理論聯(lián)系實(shí)際的新型教學(xué)方法。
四、參與科研活動、培養(yǎng)創(chuàng)新能力