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一、數字化施工的概念以及核心思想

數字化施工是在“數字地球”這一大課題背景下提出的。美國于 1998 年率先提出了“數字地球”（Digital Earth）的概念，數字地球的概念不是一成不變的，而是隨著社會的發展而不斷進步的。 “數字化施工”就是將施工過程數字化，其核心思想是用數字化手段的整體性去解決工程施工問題并最大限度地利用信息資源，使得在施工質量得到保障的同時可以達到高效的施工。它不僅僅指由計算機代替傳統的手工制作報表，而且應用在多項事件及職能上，可以對施工進行全面性的控制。

空間信息是數字化施工管理的必須品，它包括施工場地的地形地貌的現場勘測與記錄、建筑物的區位信息以及施工項目的安排等一切空間的信息，是對特定空間內的全面操控。空間信息技術是全面而宏觀的空間處理技術，它主要包括遙感技術、地理信息系統和全球定位系統，即 3S認證技術。其中，地理信息系統在建設工程施工中具有重要作用，地理信息系統是一門新興學科，它介于地球信息與信息科學之間，以存儲，采集，分析，管理，描述和應用相關資源為導向的數據系統。地理信息技術可以對施工區域持續的進行監控與管理，可以隨時發現施工的問題以及運算相關的施工數據。

二、數字化系統的仿真運算

系統仿真技術是隨著計算機技術的發展逐步形成的一門新興技術，它以相似性原理、系統工程方法、信息技術及應用領域相關專業技術為基礎，以計算機等設備為工具，利用系統模型對真實的、或設想的系統進行動態研究的一門多學科的綜合技術。例如在我國體育場（館）建設中，就是通過前期不斷的仿真運算來推測體育場（館）建成之后的型貌，并在施工過程中隨時通過仿真運算的結果顯示來更改施工措施及方案，使得工程進度與仿真情況形成了對比，更有利于施工單位明確自己的施工體系，從而完善施工過程。隨著仿真技術的發展，現代仿真技術已經成為工程單位的常規科技手段。仿真技術可以通過架設的方式讓施工單位看到施工完成后的大概情況，然后根據施工完成的情況優劣而決定施工中的方案調整，簡單的說就是一種反推理的過程，為復雜的工程以及運算提供了不可缺少的分析、研究、設計、評價、決策和訓練的重要手段。

三、虛擬現實

所謂虛擬現實（Virtual Reality，簡稱 VR），就是采用以計算機技術為核心的現代高新科技生成逼真的模擬環境，該環境中包含了視覺、聽覺、觸覺與嗅覺為一體的特定環境，通過多種傳感設備（如頭盔顯示器、立體眼鏡、數據手套、數據衣等）使用戶以自然的方式與模擬環境中的物體進行相互交融，從而產生身臨其境的感受和體驗。虛擬現實有重要的 3 I特性：

（1）Immersion（沉浸度）。VR 系統不再像傳統的計算機接口技術一樣，它強調用戶與計算機的自然接觸，就像現實中人與人之間的交流或者人與自然的融匯一樣。

（2）Interaction（交互性）。VR 系統區別于傳統三維動畫的特征是用戶不再被動地接受計算機所給予的信息，或者是旁觀者，而是主動的參與到三維動畫之中，能夠使用交互輸入設備來操縱虛擬物體，以改變虛擬世界的。

（3）Imagination（想象性）。用戶利用 VR 系統可以從定性和定量綜合集成的環境中獲得感性和理性的認識，從而更深刻的認識環境、相應區位的情況及變化，從而深化概念和萌發新意。

四、智能施工

智能體（Agent）是一種完全創新的非人工技術，是指為了實現自己的設計目標或任務而獨立自主的運行，能適應自身所處的環境，并能不斷地從環境中獲取知識以提高自身能力的具有學習和推理功能的智能實體。多智能體技術具有自主性、分布性、協調性，并具有自組織能力、學習能力和推理能力并完全不需要人工操作。目前多智能體的建模軟件主要有 JAVA、Visual C++、VisualBasic、SQL Server、Delphi、PowerBuilder 中的 CLIPS 等。隨著國民經濟的發展和新技術、新材料、新工藝的不斷出現，工程項目規模不斷擴大、形式日益復雜，工程建設過程涉及的單位和個人也越來越多，因而對建設工程管理的統籌性、協調性、時效性提出的要求就越來越高。對于這樣一個復雜的系統，應用多智能體技術來保證工程建設任務的順利進行是非常合適的。

五、結語

將來隨著數字化施工的普及，我國的場地施工質量和效率必將有顯著性的提高，而通過更合理的改造及加工，我們的信息模塊也可以在短時期內發展到較為完整的水平。只是我國如今的施工項目對于數字化施工的利用率還不高，有些施工項目的施工成本較低和對數字化施工的優勢利用認識不清導致數字化施工無用武之地。這就需要我們的管理者首先要明確數字化對施工效率的促進作用及在施工管理過程中的優勢，加大對數字化人員的培訓力度，使數字化技術在縮短工程周期、強化工程質量和節省資源方面發揮更大的作用，以促進數字化技術在施工過程中的利用率達到更高的水平。

參考文獻：

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數字化造船是以造船過程的知識融合為基礎，以數字化建模仿真與優化為特征，將信息技術全面應用于船舶的產品開發、設計、制造、管理、經營和決策的全過程，最終達到快速設計、快速建造、快速檢測、快速響應和快速重組的目的。數字化造船技術涵蓋的范圍非常廣泛。本文就目前較為流行的部分數字化技術進行簡要分析。

二、行業背景

在經濟全球化的今天，國際造船業已發展成為全球一體化市場，世界各國造船企業在全球范圍內展開了技術、性能、質量和服務等全方位的角逐。隨著全球船舶市場占有率的競爭日趨激烈，世界造船業在技術、體制上發生了重大改革，其中造船技術的發展尤為突出，從最初的焊接技術到大型生產流水線等新技術的成功應用，到現階段信息集成系統、并行工程、敏捷造船、先進制造模式等先進技術或理念在船舶制造業中廣泛應用，使船舶行業凸顯成為信息密集、技術密集和資金密集的現代新型產業。

自二十世紀七十年代開始，我國造船業開始快速發展，至今已經歷了特征鮮明的三個階段。從最初的打開國門走向世界，到規模不斷壯大超越日韓，我國造船業在幾經沉浮后實現了蛻變，造船技術的發展也實現了飛躍。尤其是數字化造船技術的發展，完成了船舶設計、制造、管理手段的革新。

中國船舶工業發展歷程

三、技術分析及應用

數字化造船要求以數據處理、虛擬現實、數據庫、網絡通訊等數字化技術為基礎，將數字化技術全面應用于船舶的開發、設計、制造、管理的全過程中。數字化技術所包含的內容非常廣泛，如何將船舶設計、生產、管理的相關理論和方法與特定數字化技術相融合將是數字化技術應用的關鍵所在。下面列舉部分船舶行業中應用的重點/難點技術，并結合NACKS的現狀進行了簡要的分析。

（一）虛擬仿真技術

船舶建造虛擬仿真技術作為一種新型技術，旨在利用數字模型替代物理原型，對船舶的設計、制造及生產系統等進行仿真，以提高設計水平、建造質量，縮短產品研制周期。船舶建造虛擬仿真技術是基于計算機和信息技術的一種新的先進造船技術，是船舶數字化建造的具體體現，對船舶產業的科技發展具有重要意義。

造船發達國家紛紛利用信息技術給造船業帶來的各種機遇，積極開展船舶虛擬設計和建造仿真技術的研究。韓國和日本的造船業，虛擬設計與制造仿真技術研究開展得比較早，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計和建造，在實際建造之前都要利用虛擬仿真技術對設計結果、建造工藝和建造流程進行預先仿真，能夠及時發現并糾正設計中存在的問題。由于虛擬現實技術可將仍處于概念階段的設計方案以逼近于現實的形式呈現出來，從而可以及早發現并糾正設計問題。

虛擬仿真在船舶行業的應用范疇，主要包含四部分內容：船舶虛擬設計評估與優化技術、船舶建造工藝仿真與優化技術、船廠物流仿真與能力評估技術與作業、運行保障仿真技術。國內船舶行業在前三個方向都開展了一些工作，基本突破了常用異構系統數據轉換、船舶產品虛擬評估技術、船舶工藝自動建造技術、船舶焊接工藝智能設計與統計技術等關鍵技術，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，在建造工藝深化應用、船廠物流仿真、運行保障領域的應用較少，深度也較淺，將是未來發展重點。

（二）物聯網技術

物聯網技術即通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器、氣體感應器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。物聯網技術是在近十年開速發展的一項網絡技術，在不知不覺間已經充斥在我們身邊每一個角落，比如打卡考勤系統和條形碼掃描系統。

船舶行業屬于勞動力密集型、多品種、小批量、按訂單生產的離線制造行業，因其行業信息化量大、管理復雜，物聯網技術的快速發展給船舶行業注入了新鮮的血液。通過物聯網技術的應用，可在生產建造、物流、設備管理、能源控制、安全管理、質量管理等多領域實現信息的實時采集、統計分析，實現過程控制、狀態跟蹤、統計分析、平衡優化的目的。

物聯網技術在最近幾年發展迅速，但其在船舶行業的普及還存在一定難度，首先最重要的一點就是成本問題。電子標簽、讀寫設備價格較高，在沒有大規模應用的情況下，收益預期與投入難以平衡。其次，物聯網的應用還存在一定的技術難點：技術標準還存在較多不統一的部分；數據采集頻繁，信息安全需重點考慮；物聯網的協議棧需要統一；IPV4資源存在耗盡風險。另外，造船現場的條件較差，這對物聯網的應用提出了挑戰，潮濕、高溫、電磁屏蔽等也是阻礙物聯網普及的障礙物。

（三）企業信息集成技術

在船舶企業中，由于作業內容的不同，往往有多個異構的、運行在不同的軟硬件平臺上的信息系統同時運行，這些系統的數據源彼此獨立、相互封閉，使得數據難以在系統之間交流、共享和融合，從而形成了"信息孤島"。隨著數字化應用的不斷深入，企業內部、企業與外部信息交互的需求日益強烈，急切需要對已有的信息進行整合，聯通“信息孤島”，共享信息。

企業信息集成是指企業在不同應用系統之間實現數據共享，即實現數據在不同格式和存儲方式之間的轉化，來源不同、形態不一、內容不等的信息資源進行系統分析、辨清正誤、消除冗余、合并同類，進而產生具有統一數據形式的有價值信息的過程。

對船舶企業而言，企業的信息集成可實現各部門、各應用系統之間的協調運作，實現業務流程的定制、改造和優化，為企業的各種應用和系統提供一個統一的運行協作平臺，實現流程協作和信息共享。信息的共享又會間接的降低企業的運營成本。

（四）CAD/CAE一體化技術

船舶設計是一個涉及多個專業、多個系統、規模龐大的協同工作過程。其周期較長、過程較復雜，且在船舶設計過程中，不同專業使用不同的計算機輔助設計（CAD）及計算機輔助分析（CAE）軟件，從而造成缺乏一體化、集成化的設計系統，信息交流不通暢，存在“信息孤島”問題。CAD/CAE技術的相互融合、相互滲透已成為了一種自發的有效需求，在CAD/CAE一體化技術的幫助下，船舶研發、設計將實現從經驗設計到計算機輔助設計的轉變，可大大縮短產品周期，提高產品質量。

通過對比可以看出，CAD注重產品的外形特征，以提供圖形圖像、數字化模型為主，而CAE更注重的是產品物理特征問題。在實際作業中，將研發和設計相互割裂開來會產生重復性投入，同時會降低作業流程的效率。

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Abstract：Furniture manufacturing traditional design approach has been difficult to meet the globalization of markets， the demand for individual requirements. How to improve the quality of furniture products， shortening product life cycles furniture， furniture market to meet the needs of personalized custom furniture business is a common problem faced. Digital simulation platform furniture products through its vast library of standard parts， used parts library， variable type of products manufactured model library conceptual design and variant design， thereby enhancing the core competitiveness of enterprises radically. This article introduces a numerical simulation based platform and personalized custom furniture product design process， and the architecture and key technologies of digital simulation platform for a analysis.

Key words： furniture； digital simulation； personalized custom； rapid design

隨著用戶對家具的個性化要求不斷提高，家具制造行業正在發生以下方面的變化：（1）激烈的市場競爭以及數字化生產技術的應用使家具產品的生命周期縮短；（2）傳統家具市場逐漸呈飽和趨勢，以整體衣柜、整體櫥柜為代表的更具選擇性的銷售行為使家具市場朝著個性化、多樣化的方向快速發展；（3）用戶售前體驗和使用質量已經成為用戶購買的首要因素之一；（4）數字化制造可以大大加快產品的開發速度并降低開發風險。

1家具制造行業現狀

近年來，自動化的家具制造裝備普及應用使我國家具行業有了飛速發展，但是大多數企業仍然以工廠模式設計、生產傳統家具，設計環節大部分也只是采用通用CAD軟件。與德國等制造業強國相比，我國家具制造業存在的主要問題是：（1）家具產品以低端固定產品為主，缺乏原創性和定制化；（2）勞動力成本和材料價格上升等原因致使成本增加，傳統家具企業競爭優勢正在減弱，一大批小型家具企業面臨倒閉。這些問題促使家具行業與其他相關產業相互滲透、交叉、重組，行業融合有深入發展趨勢。當前，以“互聯網+家具”的數字化家具設計與制造模式處于萌芽期，發展潛力巨大。與此同時，政府扶持下的產學研一體化進程加快，互聯網制造和產品虛擬化設計受到空前重視。

如何能在高質量低成本的基礎上縮短家具產品的生命周期，開發出具有市場競爭力的產品，是家具制造企業普遍面臨的問題。企業能否根據用戶的個性需求快速地設計制造出定制產品，已經成為企業能否占領市場、發展壯大的關鍵。數字仿真技術支撐下的快速設計方法，用戶個性定制支撐下的快速設計理念將成為家具行業未來設計發展的主要方向。

2 定制化家具產品設計方法

傳統的家具生產中，賣方主導市場，生產出標準產品供用戶選擇，消費者對商品沒有選擇的主動權，賣方只關心產品數量，很少考慮市場的個性化需求。傳統的家具產品設計流程如圖1所示。

在經融危機、勞動力成本上升、傳統家具市場逐步飽和等因素的沖擊下，家具制造企業必須轉型升級。同時，面對消費者不斷變化的個性化需求，制造過程需要不斷縮短產品生命周期，降低生產成本，更加直接的面對用戶需求設計家具產品。此時，更高效的家具產品設計流程如圖2所示。

上述對比可知，數字化定制設計來源除了概念設計（分析用戶需求生成概念產品的設計活動）外還有變形設計（修改參數或局部調整結構的設計活動）。與傳統的概念設計相比，現在的概念設計來源不單單是用戶需求下的重新設計，而是家具產品標準件、常用件標準庫支撐下的組合設計，其設計效率更高。新增的變形設計則是根據用戶的實際需求，對已有的可進行生產制造的產品模型進行合理改動并快速生成，新產品的設計周期更短。在龐大的由標準件庫、常用件庫、可變型制造的產品模型庫組成的數據庫支撐下，產品的開發設計時間會大幅縮短。同時，概念設計中補充進來的新數據將進一步的擴充標準數據庫，從而促進后續的開發設計，使整個開發設計形成良性循環。

此外，與傳統的基于通用CAD的家具產品設計流程相比更高效的家具產品設計流程中多了通過建立虛擬產品模型（樣機），并對其做仿真測試與實驗的步驟。一方面，設計人員通過虛擬家具產品能夠更好的模擬其生產出來的效果，提升用戶的售前體驗，評估是否滿足購買需求；另一方面，設計人員通過虛擬產品能夠發現可能遇到的設計缺陷、制造缺陷等。

家具產品的虛擬設計可通過搭建家具產品數字仿真平臺來實現。

3 數字化仿真平臺研究

數字仿真技術，就是在數字化參數下運用一個虛擬的系統模擬真實系統的技術。數字仿真技術已經成功應用在航空航天、信息、生物、材料等領域，并在產品研制的全生命周期中得到廣泛的使用。在家具設計領域，該技術尤其是在家具組建庫的建立以及三維渲染效果方面有待進一步探索。圖3給出了家具產品數字仿真平臺的整體研究架構。

數字化仿真平臺的研究構架中，通過基礎項目的研究，完成各項數字化支撐技術進而開發出各類工具，最終完成整個平臺的搭建。在虛擬現實技術VR（Virtual Reality）等設備的支持下，以家具行業工藝和知識庫為基礎，通過相關學科的優化算法來研究家具三維數據下的動態工藝生成、三維渲染、拆單排樣等技術。并以三維引擎為核心研究仿真元模型建模技術、模板定制技術、組件模型裝配技術、模型資源庫中的家具產品分類標準技術。這些技術的互動則是通過虛擬交互動作規則與虛擬交互產品行為算法來實現的。在這些支撐技術的基礎上，開發相應的管理工具、模型建模、裝配仿真工具以及配套的數據Web交互系統和接口。

以下5點是建立數字仿真平臺的關鍵：（1）三維數據引擎。平臺主要是面向設計與虛擬交互，其中存在大量的三維圖像實時互動，這對系統的三維數據引擎提出了較高的要求。三維數據引擎作為底層開發工具支撐著高層的圖形軟件開發，它包含了基本圖形的通用算法和工具的封裝。三維引擎還包括仿真圖形的三維渲染算法，使得用戶能夠觀測到逼真的設計效果圖。（2）零件族模型的信息模型描述。產品建模是變型設計的必要手段，而建模的核心任務是建立能夠變型的產品和零件族模型。而零件族模型的變型能力（尺寸變型能力和局部結構變形能力）與所建立的信息模型描述息息相關。因此，零件族模型的信息模型即其數據結構的確定非常重要。（3）設計過程中的數據層次結構的建立與維護的算法。在產品設計過程中，需要確定一種數據結構類型來描述組件間的層次關系，并確定相關實現算法。（4）產品設計中的基于約束的選配算法。大批量定制設計是根據產品主體結構、零部件主模型和文檔來進行，根據產品特性可將所要選配的模塊分為：基礎模塊、必選模塊和可選模塊。在選配時，已被選配的模塊可能對后者選配時有約束作用，因此需借助于關聯矩陣，構建基于屬性約束的選配算法。（5）產品設計中的裝配建模技術。目前比較典型的裝配方法有兩種：自底向上和自頂向下的建模方法。但在大批量的定制設計中，裝配的自動化程度決定了裝配建模的速度，采取上述方法進行裝配建模不能滿足設計要求，因此需要研究基于特征約束的預定義的裝配方式。

4 平臺實現

定制家具數字化設計與仿真平臺（圖4）采用Visual Studio 2010環境開發，基于OpenGL三維圖形引擎。平臺構建了板式家具零件族模型和組建庫，并建立了模型組件間的形變關系約束與裝配參數約束，平臺能夠根據設定的家具外形尺寸自動生成組建尺寸和加工工藝，目前已經初步應用于衣柜等板式定制家具產品的仿真設計。

5結語

家具產品數字仿真平臺革新了企業的產品設計和生產方式。一方面，在三維建模環境中，由家具行業標準件庫、常用件庫支撐的概念設計能有效的縮短家具產品的設計周期，平臺能直接根據用戶個性定制的需求完成家具產品的變形設計；另一方面，數字化設計平臺能夠與企業的自動化生產線進行對接，從而實現設計數據驅動生產的定制家具制造執行系統。平臺有效提升了定制型家具企業的產品設計效率，顯著縮短家具產品的生命周期，降低企業的生產成本，通過數字化的方式控制生產，還有效的降低了出錯率。

參考文獻

[1]董媛媛，劉文金.家具產品生命周期的細分與設計策略[J].家具與室內裝飾，2007 （3）：30-31.

[2]蔣松林，陳祖建，何曉琴.基于消費者價值的家具產品設計策略[J].家具與室內裝飾，2010（10）：11-13.

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0引言

企業競爭力主要體現在創新設計能力方面，企業效益則直接受到產品的質量、周期和成本等要素的影響.設計是一項創造性的活動，主要是根據用戶的需求對產品進行定義.總體設計承擔整個設計過程的組織和協調任務，因此總體能力強弱直接影響產品開發的成敗.飛行器總體設計就是對飛行器系統工程進行科學的技術管理，即創造產品概念、形成總體方案、實施技術協調；建模與仿真技術是保障系統方案的整體優化、協調系統功能設計和實現的關鍵手段.

當前階段，數字化設計技術已在飛行器設計過程中得到眾多應用，但在傳統研發模式下，數字仿真技術還沒有成為核心技術手段和研制流程的標準環節.數字化技術已經加快飛行器設計進程，但許多設計師個人積累的研制經驗、模型和數據尚未得到有效管理，設計知識的傳承還沒有找到有效途徑.數字仿真技術是一項復雜的技術活動，在仿真建模、仿真模型確認和仿真結果評估等環節需要進行嚴格的過程管理，才能得到高質量仿真結果，支持產品設計.飛行器總體設計能力提升、知識積累和復用需要數字仿真技術，實施數字仿真技術需要在技術和資源保障等方面突破具體困難.

數字化設計技術代表當前先進的設計理念，國外在數字化設計技術方面取得很大進展，主要應用領域涉及航天、航空和兵器等.相關研究工作如美國沃特公司建立導彈綜合設計系統[1]，美國軍方建立IHAT系統，集成幾何、氣動、推進、彈道、熱、結構、穩定性與控制和費用指標等 [2]，美國NASA針對新一代運載技術建立AEE設計集成環境[3].

國內亦高度重視數字化設計技術發展，國內諸多企業和研究部門正著手建立一批有代表性的導彈集成設計平臺，如國防科技大學航天與材料學院采用J2EE架構建立導彈系統集成設計通用平臺[45]，西北工業大學航天學院建立導彈總體方案設計系統[67]等.

本文針對復雜環境下高超聲速飛行器總體設計集成度高、結構復雜、開發周期長和試驗成本巨大等特點，通過二次開發，應用SIMULIA SLM系統構建飛行器協同設計仿真管理平臺，基本實現飛行器總體方案數字化設計仿真、設計知識的積累和復用，為飛行器總體設計人員提供專業化設計、仿真分析和數據管理工具，研究成果對企業協同設計仿真管理平臺的構建具有一定的參考價值.

1平臺架構

高超聲速飛行器協同設計仿真管理平臺的架構見圖1，分為基礎資源層、平臺服務層、仿真應用層、設計應用層和平臺門戶層等5層.

2平臺實現

為實現平臺框架中提到的各項功能，需要基于成熟的仿真數據管理平臺框架軟件進行二次開發，本文選擇SIMULIA SLM系統作為基礎框架軟件進行二次開發.

圖 1平臺架構

2.1平臺門戶層

各專業設計師與仿真工程師可通過統一的門戶界面登錄，在統一平臺網絡環境中完成從預研論證、方案設計到工程設計等業務所需的飛行器全研制周期數字化設計仿真工作.系統客戶端包括總體、制導控制系統、結構和氣動等能力單元的人機交互操作界面.具體講，根據型號研制現狀，通過定制開發方式，平臺門戶層提供IE風格的、支持插件的滿足不同設計階段、不同設計人員的人機交互界面.

平臺登錄界面見圖2.

圖 2平臺登錄界面

2.2設計應用層

設計應用層主要由總體、制導控制系統、結構和氣動等能力單元的專業快速設計系統組成.設計能力單元是按照飛行器研制流程工作需求組織的小規模多專業協同設計環境.專業快速設計系統是按照型號作業需求、利用作業流程組織的單專業數字化設計系統.專業的通用分析流程是專業設計經驗積累、抽取、分解、標準化、組合配置串接出的復雜設計過程，數據、工具、過程與人員相互獨立，通過接口定制形成設計數據流，用標準過程形式封裝各類分析軟件（商業軟件和自編程序）形成技術支撐能力；通過計算過程自動化降低人員數量需求、人機交互補充系統智能處理水平，形成能力驅動型的研發模式.具體講，根據型號研制現狀，通過定制開發，設計師在人機交互界面上完成設計數據輸入、查看設計結果輸出、反饋設計決策和獲得設計幫助支持等.

2.3仿真應用層

仿真應用層主要由總體、制導控制系統、結構和氣動等能力單元的仿真系統組成，主要工作有：（1）將標準的自動化程度高的有精度保障的仿真流程添加界面，封裝成設計流程，供型號設計師使用.（2）將標準的有一定技術成熟度的仿真流程作為分析模版，供專業仿真工程師使用.（3）將企業共享的仿真工具、經驗參數、專業模型和分析模版作為技術資源，供平臺上的專業研究師使用，創建作業分析流程.

仿真應用層作為能力培養單位，具有仿真項目管理、專業知識管理、IT技術支持、仿真業務審核和仿真共享空間等交互工作界面.具體講，根據企業技術積累現狀和專業發展能力水平，通過二次開發定制，仿真應用層能建立滿足產品研發所需的數字化仿真環境.

2.4平臺服務層

平臺服務層將實現對企業現有的知識數據、專業模型、分析流程、專業工具和IT工具等進行有效的配置管理，通過IT技術能力有效實施系統工程思想的管理方法，在數據集成管理、工具集成及過程自動化、系統協同仿真和穩健性優化等信息處理能力方面通過大幅提高數據交互效率和質量、仿真計算效率和數據處理能力、豐富決策手段和其科學性，最終實現設計人員的工作效率提高、研發周期縮短、設計質量提升的目的.平臺服務層是數字仿真管理平臺建設的核心基礎條件，需要專業仿真數據管理平臺框架軟件的支持.

2.5基礎資源層

基礎資源層將產品研發中積累、總結、歸納所形成的產品設計經驗，軟件分析工具，硬件計算設備等進行有效的共享管理；分類存儲和積累產品設計數據有利于設計信息的匯總、設計知識的提煉和設計幫助的實時支持；共享軟硬件技術資源并通過與資源管理和調度系統的集成，能為全體設計人員提供高性能計算資源，提高設計效率和可靠性，提高投資的效益.基礎資源層中的技術元素需要專業數據庫系統等資源支持，接受平臺管理層的調度和管理.

3應用實例

以方案階段導彈典型設計參數的優化和仿真驗證為目標，將總體、彈道、氣動和結構等專業的仿真過程集成于數字仿真管理平臺，初步實現各專業的設計仿真工作的流程化.通過流程的運行考核數字仿真管理平臺的數據管理、任務管理和流程管理功能.相關應用成果見圖3～5.

圖 3飛行器總體參數初步設計圖 4氣動設計仿真

圖 5結構設計仿真

通過某型號方案設計仿真在平臺中的應用，實現導彈方案階段設計仿真工作的流程化，形成6大業務流程和21個仿真流程，實現設計方法的靈活調用、積累、復用和更新；通過平臺化的數據流轉和管理實現專業間數據流轉、過程數據版本的規范化管理和數據引用的可追溯性；通過4個專業應用驗證數字仿真管理平臺的基本功能；驗證知識積累和復用機制的可行性；驗證業務流程模型的提煉和仿真過程的組織符合型號研制的工作實際.

4結束語

將SIMULIA SLM系統作為基礎框架軟件進行二次開發，構建飛行器總體協同設計仿真管理平臺的雛形，并得到初步應用.研究成果對企業仿真數據管理平臺的構建具有一定的參考價值.

雖然數字化仿真技術已經應用于產品全生命周期的各階段，并取得顯著效果，很多企業越來越認識到仿真數據管理的重要性和必要性，但是構建企業級的仿真數據管理平臺仍面臨著許多挑戰.

（1）目前，市場上的商用仿真數據管理軟件都還處于發展和完善階段，并且仿真數據管理平臺需要根據企業自身的需求進行大量的定制開發和實施工作；

（2）結合定制開發，企業自身業務流程、仿真流程的梳理是1個不斷迭代的過程，需要專業級主任設計師長期不懈的努力；

（3）需要企業進行仿真數據、經驗知識的積累，并使仿真應用規范化、標準化；

（4）仿真工具的開放性和易集成性對仿真數據管理平臺的構建也有至關重要的影響.

因此，構建真正的能適應企業自身需求發展的數字仿真管理平臺還需要整體規劃、分布實施，本文所完成的工作只是萬里邁出的第一步.參考文獻：

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[2]BAKER M L， MUNSON M J， HOPPUS G W， et al. The integrated hypersonic aeromechanics tool[C]//Proc 10th AIAA/ISSMO Multidisciplinary Anal and Optimization Conf， AIAA20044565， New York， 2004.

[3]MONELL D， VERHAGE M， KAM J V， et al. The advanced engineering environment project for NASA’s next generation launch technologies program[C]//Proc AIAA 42nd Aerospace Sciences Meeting， AIAA20040202， Reno， 2004.

[4]陳敏， 張為華， 戴金海. 導彈系統集成設計通用平臺及關鍵技術[J]. 彈箭與制導學報， 2008， 28（2）： 15.

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1.2數字化設計與仿真使用系統中的問題

數字化設計與仿真的使用系統面向的用戶面比較廣泛且個體之間差異較大，容易造成使用效果間的差異化。所以，在擴大數字化技術應用系統使用范圍的同時，要合理設計系統界面，安排適當的工作培訓，提高數字化設計制造系統的全面性、實用性。2.3缺少對現場生產數據的及時采集和反饋現場數據的采集與反饋可以為工作的開展提供便利的條件，可以實現生產進程的實時監控，制定合理的生產計劃，合理安排生產進度。但是，目前民用飛機的應用系統中缺乏該種功能，不能很好的實現作業完工進程的數據采集。數字化的管理系統軟件還沒得到普及應用，一般民航企業都存在紙質的數據報表，缺乏對產品測量數據進行統一的采集分析。目前很多測量設備均可直接生產表格，將其輸入應用系統，可以實現數據的永久保存、為今后有效的控制質量及安排生產具有一定的指導意義。

2數字化設計與制造的特點分析

傳統的設計研制方法主要包括概念設計、初步設計、生產設計三個階段，并且各個階段都需要設計繪制模型，工作人員按照制作的樣機對飛機及內部配置進行準確詳細的設計，主要表現為串行模式。然而在數字化的設計與制造環境下，模線的繪制以及實物樣機均可由數字化的形式及樣機取代，表現為并行模式的研制過程，促進了各學科之間的交錯融合，將業務過程作為工作核心，實現了跨地域、多企業化的動態研制。利用連通的互聯網信息使分散的制造商之間加強了技術的溝通交流，互相協調合作，交換相關產品的設計，實現民用飛機設計制造中數據、人員設備及時間等資源的共享。隨著數字化科學技術的快速發展，各行業中實現了數字化與先進技術的融合交錯。在民用飛機的發展制造過程中同樣存在這種融合技術，它充分發揮了當前先進科學技術的優勢，改善了企業的整體經濟效益。

3數字化設計技術在民用飛機設計制造中的發展構想

3.1加深對數字化設計仿真技術的開發應用

在民用飛機的開發研究過程中引入數字化設計仿真技術。從產品的設計研制工作開始，利用并行的工作運行模式，使各部門設計人員相互合作，利用數字化的工作設計研究平臺，提升產品的開發研制質量。同時要建立相互集成的軟件系統平臺。單一的DELMIA軟件只能將可視化的設計信息表現為信息孤島。如果在產品研制過程中，利用相互集成的系統不僅可以改觀這一情況，還能夠將DELMIA軟件與PDM軟件相互集成，通過直接的保存與調用，可實現數字資料的及時性和有效性；將DELMIA與CAPP相互集成，可以實現較強的文本處理功能，提高了系統的實用性。

3.2建立數字化的組織管理體系

采用數字化的系統組織管理平臺，利用新型的管理方式，設置專業的管理團隊，全面有效的利用各部門間的資源投資；采用產業鏈條的結構形式利用數字化的信息平臺技術實現各企業間的連通協作，實現全球范圍內供應商的管理工作；在產品的設計研制過程中，要適時地對項目工作進行監督審查，改變傳統的管理模式，實現制造商與使用商在項目實施初期的良好溝通，組成專業的項目管理小組，及時解決項目實施中的問題，為飛機的技術研制提供良好的技術支持，縮短工程周期，提高工作效率，利用低價的成本實現高額的經濟效益。

3.3提高系統的實用價值

民航企業面向的客戶比較廣泛且不同客戶對工藝文件的格式與審簽流程也不盡相同，根據這一情況，民航企業在產品設計開發時要采用靈活的應用系統軟件，實現文件格式及審簽工作的自定義化，從而滿足廣大客戶的需求；在管理系統中實現物料資源的條碼管理，降低資源的勞動力度，盡量避免人工操作帶來的錯誤；同時要設置人性化的管理界面，實現人人可以上手操作，使系統的功能特點得到充分發揮。

3.4根據工作性質，設置不同的數字化網頁

全球范圍的飛機設計與制造人員表現為一種分布式的協作關系，數字化的信息平臺根據關系等級的不同，分別授予不同的操作權限，分屬于不同的操作設計界面，實現相關的設計制造，對虛擬機進行數字化操控，實現飛機設計研發的改進。截止目前為止，我國在飛機設計與制造業的發展中均實現了自身的特色發展，例如，沈飛的鈦合金結構及成飛的鋁合金等。對機制造發展的目標是在科學技術的發展基礎上，建立一個虛擬化的數字化設計制造平臺，使飛機制造商之間通過網絡信息平臺實現完美的相互協作、技術溝通交流等工作。同時，制造廠商也可以不受地理區域的限制，利用自身的權限主動訪問虛擬飛機。同樣作為合作伙伴的供應商也享有一定的權限，利用數字化信息平臺，實現各企業的信息資源共享。利用數字化開放式的信息技術平臺，可以有效及時的滿足合作伙伴的資源需求，提升了工作進程及工作效率。

3.5民用飛機適航要求下的數字化設計技術研制平臺

民用飛機的研制開發要滿足適航管理的要求，在保障安全的同時也要維護大眾的整體利益。在信息技術及資源共享的技術環境下，改變傳統的研制模式，建立數字化的設計研制平臺，為民航企業在制造業的發展中獲得了良好的競爭力。同時，在利用數字化設計平臺的發展中也要實現現有資源的充分利用，綜合聯系未來發展因素，實現清晰明了的數字化設計平臺的層次結構。在基于WEB的發展環境要求下，結合WEB的特點，實現企業間的合作聯系，建立一個系統的數字化研制平臺，建立全面的數據資源結構，將數據按要求分類、分別管理、進行實時監控與審查全面提高信息資源的管理力度。綜合考慮項目中的各個工作環節，確保數字化研制平臺的全面參與。

3.6以優質的服務質量贏得發展市場

在世界經濟發展環境的影響下，各企業的發展都存在一定程度上的不確定性。為了穩定企業在發展中的堅固地位，力求建立全能的公司企業。在民航企業的發展中，輔助服務市場在民用飛機市場的發展中占有很大比重，擁有廣闊的發展前景。所以，在民航企業發展中，要建立健全的服務體系和完善的服務流程結構，以此提高民航企業在發展中的競爭力。優質的服務質量是贏得市場發展的前提，所以，售前要做到優質的服務質量，售后要做到細致入微。做到專業迅速，及時處理解決服務問題，工作人員要盡自身最大限度降低產品給客戶帶來的損失。

4數字化設計技術在民航企業制造業中發展的預期效果

目前，三維數字化設計技術已經開始應用在民用飛機設計制造業中。數字化的設計技術減輕了設計工程師的工作負擔、提高了工作效率，利用仿真得到的真實模型，方便了工程師對后期工作的處理設計，提高了工作質量；利用數字化的樣機結構，實現了零件結構及系統之間的協調設計，同時改變傳統的設計制造模式，縮短了研制周期，降低了費用成本。數字化設計技術為民用飛機設計制造資源計劃系統的實施提供了便利條件，為資源計劃的實施提供了實時準確的動態數據。在激烈的社會經濟競爭環境下，由于網絡資源的擴展，供應鏈也逐漸形成了一種新的網鏈模式，利用數字化的設計技術提高了供應商之間的運作效率。從數字化的真實模型可以了解客戶的需求，加強了客戶與制造商的互動聯系，根據用戶需求，制造設計出符合客戶要求的產品，提高客戶的滿意程度。

篇6

一、虛擬現實技術的介紹

1.什么是虛擬現實技術

隨著計算機技術的不斷發展，虛擬現實技術成為近年來計算機軟件技術的一項新興技術。由于虛擬現實技術的直觀性很強，能在電腦上進行模擬仿真，比平面圖像更能說明問題，并且更具有經濟性，即省時間由省人力，能夠廣泛的為各個領域所運用。可以說虛擬現實技術給社會發展帶來的便捷將使其能夠大顯其道，虛擬現實技術的運用也是近年來的發展方向。

虛擬現實技術按照維度虛擬程度的不同分為三維虛擬技術和全維度虛擬技術。全維度虛擬技術是目前國外在虛擬仿真領域的研究，其研究內容是使虛擬技術完全脫離三位維度而向一個全立體虛擬環境發展。中國目前運用最為廣泛的是三維虛擬技術。而三維虛擬技術的運用正是本文重點論述的內容。

三維虛擬技術屬于三維圖形技術行列。三維圖形技術分為兩大類，一是三維虛擬技術；二是三維動畫技術，兩者都用于模擬真實世界和想象世界。由于兩者的應用原理不同，其應用領域也大不相同。

三維動畫技術采用的是傳統的計算機動畫，采用關鍵幀的方式制作，先進行三維預渲染，得到了完整的三維動畫視頻之后利用播放器將動畫播放出來，所以三維動畫技術被廣泛運用于電影、廣告等預先設計好的演示。

在此我將重點論述三維虛擬技術在城市規劃領域的應用和研究，之所以以此作為論題是由于三維虛擬技術在城市規劃上的應用最為廣泛，隨著時代的不斷進步，社會對城市建設、城市規劃的要求越來越高。網絡社會的概念不斷加強，三維虛擬技術能夠更好更便捷的為我們城市規劃建設服務。這種技術適應了社會現代化的要求，使虛擬仿真技術很好地運用在城市規劃設計上，為我們的城市建設工作更加省時省力并且能更加全方位思考。在計算機平臺上進行虛擬操作可以從各個方位多個角度思考規劃方案，能從早期發現問題解決問題。

由于三維虛擬技術的虛擬仿真性，使其更多運用在城市規劃建設的工作中。這一技術的擴充性和延展性很強，通過我們的不斷研究能使其在城市建設領域以及城市建設的其他領域起到的作用不斷加大，為城市建設事業帶來更多收獲。

2.三維虛擬技術的發展歷程

三維虛擬技術屬三維行業領域。三維行業在中國的起步時間是上世紀九十年代。自98年看是到現今其經歷了一個擴張時期，這是三維行業在中國市場大放異彩。目前在中國的三維行業可以分為以下幾個分支：1、電影、廣告；2、游戲；3、電視包裝；4、城市建筑，其中以城市建筑領域的運用最早也最為廣泛。

最早的三維技術實現平臺是由美國的Autodesk公司開發的3d Studio Max軟件。此軟件是一款基于PC系統的三維動畫渲染和制作軟件。早期的三維技術在中國建筑領域的運用由于技術原因有很大的局限性，三維技術只能實現建筑效果圖的繪制以及部分簡單的跑相機似的建筑動畫。隨著3D技術的不斷完善以及日益多元化的創作手段的出現，三維技術在建筑業所起的作用也日益增強。目前實現三維技術的主流軟件主要有：3ds Max、Maya、Softimage/XSI、Lightwave3D、Cinema4D、PRO-E、Rhino（Rhinoceros犀牛）等。由于三維技術的日益完善以及它所帶來的強大的經濟效應，三維虛擬技術的概念也日漸成熟。

三維虛擬技術是三維動畫技術的一種，與三維動畫技術的區別在于三維虛擬技術還具備三維動畫技術所沒有的實時性和交互性。三維虛擬技術是虛擬仿真技術的一種，是局限在三維空間之下的一種虛擬仿真，而虛擬仿真技術的另一種全維度虛擬仿真也被稱之為虛擬現實技術。這種技術出現在20世紀末期，它的出現引起了人們的廣泛關注。目前國外正在對此領域進行深入研究，我將在國外研究部分做出論述。

3.國內在虛擬仿真領域的研究以及存在問題

三維虛擬技術目前在建筑領域的運用有城市漫游動畫、建筑漫游動畫、房地產漫游動畫、小區瀏覽動畫、樓盤漫游動畫、三維虛擬樣板房、樓盤3D動畫宣傳片、地產工程投標動畫、建筑概念動畫、房地產電子樓書、房地產虛擬現實等動畫制作。

三維虛擬技術在我國城市規劃、城市建設的發展前景是不可估量的。由于三維虛擬技術的不斷發展，它既能帶給觀賞者身臨其境的感覺；又能模擬尚未實現或準備實施的項目的完成效果。從單一的幾何模型到復雜的動態形象，不論是道路、橋梁、隧道、立交橋、街景、夜景、景點、市政規劃、鄉村規劃、鄉村形象展示、數字化鄉村、虛擬鄉村、鄉村數字化工程、園區規劃、場館建設、機場、車站、公園、廣場、報亭、郵局、銀行、醫院、數字校園建設等都可以通過三維虛擬技術得以實現。

由三維虛擬技術和現代信息科學技術帶給中國經濟的發展空間正在不斷壯大；由它們所帶來的科技化、信息化、智能化的城市虛擬空間將成為21世紀的信息主流源。

二、虛擬現實技術在城市規劃領域的應用

1.城市規劃簡述

城市規劃指的是一個城市在一段時期內的發展計劃的設定，它研究的是一個城市在未來的一個發展動向，這其中包含了對城市地區的合理布局、城市的各項工程建設的合理部署。它是城市建設和城市管理的重要組成部分，也是城市建設和城市管理的重要依據。一個城市的三個重要管理階段是:城市規劃、城市建設和城市運行，而城市規劃則是三個管理階段中的龍頭。

2.城市規劃領域使用三維虛擬技術的必要性

在這個以知識經濟為核心的信息時代，計算機科學技術已成為全世界公認的本世紀最主要和最核心的科學技術，它已滲透到社會生活的各個方面，影響和改變著人類的思維模式和行為模式。它在城市規劃和城市建筑領域的作用更是不容小覷，隨著網絡技術的不斷發展與成熟，計算機輔助設計技術在建筑行業中的應用得到了進一步普及。

在城市規劃領域使用三維虛擬技術的必要性將從兩個方面進行：①是從城市規劃建設方面來看對三維虛擬術應用的必要；②是從城市規劃管理方面來看對三維虛擬技術應用的必要。

①是從城市規劃建設方面來看對三維虛擬技術應用的必要首先，我們必須要了解城市規劃建設在設計上的設計內容。城市建設設計內容主要有：城市宏觀設計、城市中觀設計、城市微觀設計三個層次。

城市的宏觀設計指的是對城市的格局和形態的設計，具體為城市的整體分布、城市的功能組團、環境保護、土地利用等。在設計上更加注重城市的關鍵性特征和自然景觀構成。在進行城市宏觀設計時，評估的重點是看能否創造高素質城市環境和優美的城市視野，以此來鑒定城市宏觀設計的成功與否。

城市中觀設計是指設計城市空間與城市建筑之間的關系；具體內容有：用地布局、建筑設計、地標物建設、街道分等等，也就是城市的連接度與整體性、城市的體量與高度的設計。城市中觀設計的內容與宏觀設計的內容相輔相成，是中觀設計更加注重城市的視覺質量、人工建造物的城市角度和適宜度、城市整體輪廓與體量的協調、具體環境的設計與美化等。

在計算機運用上要解決城市建設視景的要求就必須要能再計算機上感官看見以上所說的宏觀、中觀、微觀三個層次的內容，具體而言就是：一是三維地形的顯現；二是城市密度、容積率的顯現；三是大面積三維建筑的顯現。四是能速重繪畫面進行實時仿真。而針對以上的要求，三維虛擬仿真技術都能夠一一實現，文章在前面具體分析了三維虛擬技術的技術性能。并且可以看出，目前來看運用三維虛擬技術進行城市規劃設計適應了時代性和科技性的趨勢。

下面我們看看三維虛擬技術在城市規劃建設上的具體應用。

三維虛擬技術在城市規劃建設上的具體應用按地形而分可以歸為三類：一是局部地區城市設計研究；二是大范圍城市問題研究；三是區域規劃研究。

一是局部地區城市設計研究

城市設計的核心是研究建筑形體和空間要素之間的關系協調，從對城市的環境表現、具體建筑形體刻畫、整體模型處理和后續功能研發等方面來看運用三維虛擬仿真技術在制作時再合適不過了。

我們針對城市商務中心區的設計研究來具體說明問題，城市商務中心區設計是屬于典型的城市局部地區設計，由于范圍不大，我們在選擇計算機種類時可以選擇中高檔PC機進行制作。

然后，我們再根據現有照片、地形原有的平面、立面等圖紙資料進行交通設施、環境小品的建模，在三維虛擬技術環境下能夠高仿真建模，并且設置VEGA的漫游環境、添加動態模型等工作，最后將制作出的模型文件調入VEGA完成漫游。

二是大范圍城市問題研究

以新城區建設為例，新城區的建設規劃范圍更加廣泛，在建立三維仿真時重點應在規劃功能的設計開發上。

針對新城區三維仿真的主要功能應該有：方案替換、模型修改（ 高度修改、位置調整等）、矢量規劃數據疊加分析、日照陰影分析。其中還包括目前的仿真軟件無法實現在漫游過程中的動態陰影的實現。

值得慶幸的是目前國內的以遙感為基礎的仿真軟件彌補了技術上的不足，運用此軟件不僅可以實現在固定觀測點上表現建筑在不同時間陰影變化的功能，而且也能夠實現地理屬性查詢。

三是區域規劃研究

在進行區域規劃的仿真時我們將遙感應用和三維仿真技術結合運用，這樣我們就可以實現建立以衛星影像為數據的城區漫游，在數字高程模型的基礎上進行區域地區漫游的制作，這樣既不影響對區域原有面貌的觀看，又能再此基礎上進行區域建設和改造，并且能實時對比，運作時即高效又準確，這樣的技術結合給我們的城市規劃提供了直觀而又客觀的分析手段。

②是從城市規劃管理方面來看對三維虛擬技術應用的必要

三維虛擬技術已經運用到城市建設的方方面面，城市規劃作為可視化技術需求最為迫切的領域之一,虛擬現實技術在其諸多方面有著廣泛的應用和發展前景，三維虛擬技術提供了非常直觀、準確、現時性強的城市規劃資料，這為城市建設發展、提高城市管理水平、提升城市規劃設計提供了強而有力的依據。

可以說，在城市規劃領域對三維虛擬技術的應用是時代的召喚、是技術的支持，三維虛擬技術是城市建設所必不可少的關鍵性技術。

三、從上海世博會對虛擬現實技術的運用來看未來虛擬現實技術在城市規劃領域的發展

1.上海世博會網上世博簡介

2010年的上海世博會區別于往屆世博會的最大不同就是此次上海世博會運用了虛擬現實技術實現了網絡同步的網上世博會。通過2008年中國北京奧運會場館的建設，中國的建筑漫游動畫創作的發展速度越來越快，并且在國內得到了廣泛的傳播。2010年上海世博會再次使中國的建筑漫游動畫得到發展和創新的機會。世博會的主題是：“城市，讓生活更美好”，伴著世博會的推廣，中國的建筑漫游動畫引起了社會各界的廣泛重視，使其得到飛速發展。更由于此次世博會的一大亮點是首次舉辦網上世博會，通過網上媒介，全面引入互聯網的傳播方式，采用交互設計和多媒體技術等手段，這更加體現出當下互聯網的強大以及建筑動畫漫游的進步神速。

2.網上世博會的緣起與構架

網上世博會，全稱網上中國2010年上海世博會，它是指通過互聯網技術、三維技術、多媒體技術，通過虛擬和現實相結合的方式把上海世博會上展示的內容呈現于互聯網上，搭建出一個能夠進行網絡體驗和實時互動的世博會網絡平臺。網上世博會是上海世博會的重要組成部分，是實體世博會的導引、補充與延伸，是上海世博會的兩大亮點之一。

能夠實現網上世博會這樣的創舉是由于網絡科技時代的蓬勃發展以及三維數字技術的不斷進步。網絡和三位數字技術的完美結合給予上海世博會全新的展現舞臺，使全球公眾突破了時空界限，使他們能夠全面參與世博，使我們中國的上海世博會實現了真正意義上的全球化。

首屆網絡世博會的三大主要特色是：三維展示、互動體驗以及全球共建。通過網上平臺吸引全球公眾參與世博會，使無法親臨食博會現場的觀眾借由網上平臺體驗世博會的精彩以及希望將上海世博會的盛舉作為非物質文化遺產長期保留，是舉辦此界網上世博會的三大原因。

網上世博會的架構由基礎平臺和網上展館兩部分構成。基礎平臺由組織者搭建，內容包括門戶網站、網上園區、基本功能等，網上展館則分為瀏覽型和體驗型兩類展館。瀏覽館具備基本瀏覽和展示的功能，它是以實體展館為原型，通過文字、圖片、音頻、視頻、動畫等方式進行三維展示，瀏覽型展館由組織者為需要援助的參展方免費開發。體驗館是瀏覽館的增強版，瀏覽型展館在以瀏覽和展示為基本功能的基礎上，可實現其它更加豐富的功能和特效，網上參觀者可以得到更生動的互動和體驗。參展者還可以建設實體世博會中不具有的虛擬拓展空間和展項，利用更豐富的虛擬技術及手段延伸和拓展參展方網上展館所希望表達的意境和理念。二者相輔相成，完美呈現網上的世博會。

與普通網站相比，網上世博會的區別在于它能夠提供給觀眾全面的三維視覺體驗，網頁游客能夠主動操控三維圖像的角度。網上世博會的整個展示內容其中包括，世博園區、世博園片區、展館外觀、展館內景以及主要展項等都將進行三維數字化的制作。

與普通網站的最大區別在于網上世博會可以將組織者的建設內容和參展者的建設內容二者共存于一個平臺之上。也就是說網上世博會具有“全球共建”的特點。

3.三維數字化技術實現了網上世博

由于虛擬現實技術的先進性，使實體世博園區中的建筑、道路、綠化、設施等通過三維虛擬技術在網絡上實現了虛擬再現。在網上模擬的天空、云彩、太陽、燈光、裝飾、材質等效果通過CG技術在制作，使模擬效果很好地接近真實場館的場景。展現在網上游客眼中的每一個場景都是一個三維的空間，參觀者只需要通過鼠標和鍵盤操作就能夠輕松實現旋轉、升高降低的操作，在進行鳥瞰時也也可以通過放大、縮小來調整的場景范圍，獲得全方位的空間體驗。展項展示是網上世博會的有一大亮點，通過網絡，游客能夠進入場館和展項發生近距離的互動，游客可以多角度觀察或“觸摸”展項，特別是一些實體世博會現場不能觸碰的展項，在網絡上可以實現參觀者的觸碰愿望。參觀者還可以自由的旋轉縮放感興趣的物品，同時還可以通過圖片文字、動畫、FLASH等多種數字媒體形式了解到對展項的知識性介紹。不僅如此，游客可以在C/S上通過系統提供的部件，組裝個性化的展項，讓其它游客看到自己的作品，并且發表點評。

網上世博會的虛擬拓展空間可以由參展者根據自己的意念記性無限制的設計開發，由于不受現實空間的限制，參觀者可以延伸和拓展實體展館所希望表達的理念和意境，虛擬展項為參展者的主題演繹提供了進一步發揮的空間。

網上世博會由于運用了數字化技術作為包裝，它展示了數字化技術神奇的魅力，也使我們的實體世博會區別以往世博會的不同，使其大放異彩，網上世博會成為上海世博會乃至世博會歷史上的一個至高點。

四、結論和展望

從2000年的悉尼奧運會場館設計到2008年北京奧運會的成功舉辦再到2010年上海世博會的網上世博會亮點的產生，三維仿真虛擬現實技術正在朝向越來越先進的領域發展，特別是它在城市建設及城市規劃上的運用可以說是越來越廣泛，所起作用也是越來越突出。以2000年悉尼舉辦奧運會為例，悉尼在2000年時為了奧運會的順利召開以及加強對城市的推廣，悉尼市建立了全市三維仿真平臺，目的用于城市的信息服務、交通分析指揮、城市建設管理等方面，由此取得了巨大的成功。為了能夠順利申辦2008年的奧運會，加拿大的多倫多城市也使用了虛擬現實技術對城市進行管理和規劃。

在我國，北京、上海、深圳等大型城市在利用三維虛擬仿真技術運用于城市建設方面也已經取得了一定的研究成果，而利用三維虛擬仿真技術的方面是輔助城市重要地段的建設以及大范圍的城市設計研究。例如在北京商務中心區、上海浦東開發區、深圳福田中心區的規劃中均進行了城市三維仿真技術的初步嘗試，并取得了較好的效果。

三維虛擬仿真技術的主要作用在于以城市現貌為基點，融合規劃方案后模擬項目實現后的城市景觀，并且能夠進行多角度動態審視，全面評估城市設計的規劃方案，這為城市規劃建設和領導決策提供了更為直觀、可靠、科學的技術手段。

將三維虛擬仿真技術運用于城市規劃建設的優點與好處在于：

①提高了城市設計規劃方案的設計和修正效率；

②豐富了城市問題的研究角度；

③提高了城市建設項目的評估質量；

④提高了城市建設項目的管理能力及效率；

⑤提高了為市民公開展示宣傳城市形象的效果。

目前，國外虛擬仿真技術顯出其極大的優勢，國內正在迎頭趕上。從目前我國對三維虛擬仿真技術的運用而言，可以看出我國的三維仿真技術發展水平已經有相當不錯的程度。從三維仿真技術在我國城市規劃上的運用的效果來看，三維仿真技術在我國城市規劃中的應用前景是非常廣闊的，而且我們相信，三維仿真技術會使城市規劃產生技術性的革新，會極大地拓展和豐富城市規劃的工作思路。

參考文獻

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篇7

1.數字化晨示設計的時代特征

現代高科學技術的突飛猛進的發展豐富了展示設計的各個領域。不用像傳統展示設計那樣通過展覽會、博覽會的現場陳列來展示產品，而是一種通過互聯網來自己的新產品的過程。展示企業形象可以用一種最簡單的方式如個人通過網頁來全面展示自己的個性和愛好。在不斷要求知識創新的信息大爆炸時代，現代數字化展示設計彰顯出“以人為本”的新時代特征。現代數字化展示設計理念中，人是主體來觀賞展品、展示內容作為客體。要想使展品要傳達的意義和知識內涵得到高效地傳遞給觀眾，讓他們從中獲得相關信息，需要設計師能夠為觀眾創造一個舒適而實用的觀賞環境。

2.數字化展示設計的形態特征

沒有任何一種展示設計形式不受技術發展的影響，并且技術的潛力與優勢發揮地越大，展示設計尤其是數字化展示設計的形態特征表現地就越充分，由此可見，數字化展示設計與技術性緊密相關，主要歸納表現為三個“I”：Immersion即身臨其境)、Interaction(交互作用)、Imagination(想象天地)。首先，數字化展示設計具有“模擬仿真”的特點。它所構成的情景很廣泛，包括當前現實和已成廢墟的古跡的重建，甚至是虛幻空間。其次，數字化展示設計存在交互性。在數字的環境中，你可以充分發揮自身的想象力，根據自己的意愿行事而不會影響他人。這一點符合對代的個性化特征，而且它將給人們帶來一種全新的視角去觀察我們的環境和生活，并幫助我們刨造絢麗多彩的擬的環境合無數的數字化三維生命體。再次，數字化展示設計帶動觀者情感。三維數字的生命體走出了物質世界的不可能達到的世界，更加自由和豐富發揮自己的優勢，不能限制你想象力空間。

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前言

隨著三維建模與可視化技術的不斷發展，尤其是隨著虛擬現實(Virtual Reality—VR)技術研究的不斷深入開展，當前技術水平已能通過計算機整合圖像、聲音、動畫等將三維現實環境、物體等模擬成二維形式表現的虛擬現實，再由數字傳媒通過視、聽、觸覺等作用于用戶，使之產生猶如身臨其境的交互式視景仿真，并可選擇任何一個角度，觀看任何一個范圍內的虛擬現實場景。正是由于對身臨其境的真實感和對超越現實的虛擬性追求，以及個人能夠沉浸其中，超越其上進出自如交互作用的多維信息系統的出現，進一步推動了虛擬現實技術在城市規劃中的應用與發展。

三維仿真技術的概述

三維仿真技術是利用計算機軟件模擬實際環境進行科學實驗的技術，以模擬的方式為使用者創造一個實時反映實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環境中，獲得一種身臨其境的感受。例如《重慶市三維數字規劃管理系統》，利用地理信息系統、三維空間建模、遙感等現代信息技術，以數字地形數據、遙感影像數據、數字高程模型數據以及三維城市要素模型等數據為基礎，在三維虛擬空間內實現局部的規劃和建筑設計方案與區域景觀的實時、多方案綜合分析與決策。

二、基本概念和意義

城市三維仿真是城市空間信息在計算機環境中的三維直觀表達，是數字城市概念城市規劃、建設、管理領域的延伸，同時也是數字城市建設的重要基礎內容。城市三維仿真技術在規劃中的應用前景主要有以下幾個方面：

2.1 實現城市規劃精細化管理

實現從總規-控規-修規以及從項目的初步方案-正式方案-工程許可的全面三維數字化控制目標，在以往基于控規的規劃電子政務管理平臺的基礎上進一步細化、深化和優化規劃管理工作，運用可視化的圖、表、文一體化界面配置工具，實現多個展示組件的互動包含：統計圖、表格、文書、GIS、三維仿真等內容的綜合展示模型，使圖表展示工具、規劃業務文書展示工具、GIS展示工具、三維仿真展示工具之間通過配置實現動態調用和信息傳遞，完成從文到圖、從圖到表、從表到文的圖、表、文關聯互動，使各種統計分析結果融為一體，使城市規劃管理進入精細化管理階段。

2.2 提高規劃編制的科學水平

利用三維數字模型、GIS等信息化技術，為規劃編制過程中的信息采集、指標分析、方案決策、成果展示等工作提供高效，直觀，便捷的新方法，實現控規編制的技術方法信息化和過程管理信息化，體現規劃編制“科學性”、“過程性”、“動態性”特點。

2.3 展示現狀及規劃情況

通過利用計算機仿真和虛擬現實技術形成的三維數字規劃管理系統，將現狀與規劃成果帶入城市景觀的電腦虛擬環境中，提供一個逼真的模擬環境，從而很好地向規劃管理者和市民展示該地區的現狀及規劃建設情況。此外，利用空間信息可視化技術可以實現分析、查詢大量數據信息并以直觀的方式顯示結果，將傳統的數據庫帶入到可視化空間中，以對各個方面的情況有一個全面的了解。

2.4 提高規劃項目的管理效率

通過制作項目模型或者提供靜態的三維效果圖來展示項目的整體規劃過程，這具有很大的局限性，無法完成規劃對象的修改和管理。城市三維仿真技術可以設計一個可操作的三維仿真系統，為開發機構或城市規劃單位提供高精度的數據服務和視覺質量。在需要修改或增減項目工程的過程中，可以直接導入或更新相關的數據信息，可以及時做出方案調整和實施，提高規劃項目的整體管理質量和效率。

2.5 多樣化的數據服務

利用三維仿真技術進行三維模擬和三維仿真系統的設計，可以利用三維仿真系統查詢相對對象的信息資料，為規劃管理者提供城市單位或部門的信息資料。在重慶市三維數字規劃管理系統中，運用城市三維仿真、地理信息系統、空間數據庫、關系數據庫、工作流、系統集成、網絡、多媒體等技術，以現有的規劃電子政務平臺為框架，以分布式數據庫應用為基礎，實現了網絡環境下多數據源海量精細化城市三維仿真數據的高效管理和服務，通過強大的三維仿真，GIS分析和輔助審批功能，為現狀調查、規劃編制、項目方案審批、行政決策提供了直觀、高效和科學的技術手段，實現了精細化建筑管理，提升了重慶市規劃局規劃管理技術水平。

三、仿真技術在重慶市規劃管理的應用

3.1通過建立建筑物及周邊環境的三維仿真模型，規劃管理人員可以在三維可視化環境下觀察和研究建筑物與周邊環境的協調狀況，還可以通過模擬建筑物的日照陰影走向和計算陰影面積來研究建筑物的高度對周邊建筑物的日照的影響等（圖1）。對于規劃新區的建筑設計方案，由于沒有實際的周邊環境，可以用規劃的周邊環境來進行仿真模擬，還可以通過三維空間環境下的實時建筑物模型置換、建筑物紋理置換、建筑物高度調整等功能，來進行多方案的比較(圖2)。此外，還可以進行特定視點的景觀圖生成、空間坐標查詢、距離量算、屬性數據管理、實時的規劃指標統計等，實現對建筑方案的全面的審查（圖3）。

（圖1）

（圖2）

（圖3）

3.2 城市景觀設計的應用。城市景觀設計反映城市的整體風貌，城市的整體風貌依靠科學的環境資源布局來實現。利用仿真技術對城市景觀進行設計和環境模擬，可以對城市建筑的空間形態、建筑形式、城市天際線、城市景觀、城市色彩等多方面進行綜合考慮，做出更為準確的、直觀的設計方案。仿真技術的應用有助于城市規劃管理人員進行多功能技能操作，從整體上把握城市空間形態的展示要點和亮點的設計，體現出城市的整體風貌和城市特色之處。同時，仿真技術利用計算機軟件進行實際景觀設計的環境模擬，創造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維圖形界面，將設計的內容和效果展示在大眾面前，實現人機交互，讓大眾和客戶有一種身臨其境的感受。對于城市規劃評審、公示、展覽、規劃項目的宣傳及招商引資等各方面都有著重要的指導意義和經濟效益。（圖4）

（圖4）

3.3城市規劃需要把握整個城市土地利用的決策動向，就需要對城市土地利用現狀信息資料進行完整的把握，所以城市土地利用現狀信息資料尤為重要。規劃管理人員可以依靠當地的航空衛星影像、DEM 高程數據等基礎地理數據，構建仿真三維模型，通過三維模型，可以更廣泛的了解和把握整個城市的土地利用范圍、現狀以及城市周邊的概況，對城市的整體信息資料的掌握和城市規劃設計方案的確定有著重要意義。仿真技術還可以通過模擬建筑物的日照陰影走向和計算陰影面積來研究建筑物的高度對周邊建筑物的日照的影響等，通過三維空間環境下的實時建筑物模型置換、建筑物紋理置換、建筑物高度調整等功能，來進行城市土地利用現狀和規劃設計方案的篩選。

四、小結

總而言之，三維仿真在城市規劃中的應用前景是廣闊的。我們有理由相信，三維仿真技術會使城市規劃的產生一次技術革新，會極大地拓展和豐富城市規劃的工作思路。三維仿真技術的應用，明顯的提高規劃審批的效率和方案設計的科學科學性，避免了傳統規劃評審采用大量設計文稿的方式，極大提高了設計單位、業主單位和管理單位的溝通效率，協調了與周圍建筑群的空間、色彩、材料，有利于體現城市的特點，促進城市的可持續發展。

參考文獻：

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航空技術的不斷發展和完善，使一些民用飛機逐漸露出弊端，其制造成本高、運行效率低、人工技術差等問題提出了一些改進設計，采用數字化設計技術，提高民用飛機的性能特點，加大了市場競爭力。

1 飛機制造中的問題分析

1.1 模擬技術在應用中的問題

模擬仿真技術在飛機的研發中占據重要地位，需要從最開始的產品設計中便開始使用，并且需要在制作的整個過程中存在，但目前發現的問題多數都出現在運用時間上。飛機的研發過程中與各環節出現了時間不協調，忽略了飛機設計初期對仿真的重要性，所以容易發生時間錯誤等問題。

在民用飛機的研發過程中，需要與產品設計、工裝設計、工藝設計等方面的工作人員協調到互相合作模式，進行流水工程，改善在工作時間上的浪費。但就我國目前來看，并沒有做到以上相互合作模式，還需要從外國發展中吸取更多寶貴經驗，結合我國企業情況，快速奠定飛機制造業的基礎。另外，我國飛機制造行業的數字化設計與仿真模擬技術的本身也具有一定程度的不足，還需重點關注，加大技術的創新力量。

目前國際上民用飛機使用最多的軟件是日本索尼公司的DELM IA軟件，此軟件應用量大，但仍存在不足，比如，此軟件不具備實現重力仿真技術，在模擬仿真中的三維軟件都是模擬存在，在模擬仿真中，無法正面的反映出應用部件的剛性及柔韌性。因此，在使用DELM IA軟件時，仍然需要對該軟件產生的缺陷進行分析，減少設計中的錯誤。

在實際工作中，通常只會通過技術人員的工作經驗和產品來確定仿真模擬的情況，并沒有建立起數字化設計與仿真設計應用的統一，造成的結果不一致，嚴重影響了飛機模擬制造時的質量。因此，在設計制作過程中，需要制定一定標準的規范體制，按照相應標準，從設計初期便統一執行。

1.2 仿真使用系統的問題

飛機制造中，使用的系統之間相差較大，非常容易使效果產生變化，因此，在擴大數字化技術應用的使用范圍時，還需要對系統界面進行合理設計，并對工作人員進行技術培訓，提高數字化設計系統的實用性和安全性。

1.3 現場數據的采集和反饋問題

設計中最主要的工作是對現場環境的數據采集和反饋，能夠為接下來的工作提供有效依據，對現場生產過程的實時監控，并制定合理的制造計劃、安排合理的制造進度，但目前所應用的民用飛機制造應用系統中不具備這項功能，因此也無法全面的實現現場環境的數據采集等工作[1]。

民航企業中還未普及數字化管理系統軟件，仍然采用紙質數據報表，容易產生漏洞或信息錯誤，也無法對產品數據進行統一的劃分。目前多家測量軟件均可以直接生成表格，應用到系統中，可以將數據存儲，為以后的設計質量監控和安全生產做出指導意義。

2 數字化設計與制造的意義

數字化設計是基于多種形式媒體的支持下產生的，能夠達到用戶的需求。將虛擬顯示、計算機網絡、數據庫和多媒體統一在一個系統下，為滿足用戶需求建立的一種數字化設計和制造的系統。對產品信息、工藝信息和資源信息進行統一分析、統一規劃和統一組建等，達到快速生產出能夠滿足用戶需求的整個設計與制造的過程。民用飛機制造行業的大力發展也帶動了計算機技術、制造設計技術、信息管理技術的不斷發展，因此，數字化設計與制造是現代民用飛機制造行業的發展趨勢。

民用飛機制造企業使用數字化設計技術，能夠有效提高企業競爭力，結合其他相關技術，使數字化設計融合計算機、網絡信息，再采用數據庫平臺，完成飛機的設計制造。由此可見，民用飛機行業的發展需要以科技技術為主，以提高飛機設計、制造、管理、售后服務的目標努力，全面實行數字化管理流程，建立起數字化的設計制造體系，完全實現民用飛機制造業的真正數字化意義[2]。

3 數字化設計與制造的特點分析

飛機制造行業的傳統設計方法從概念設計到初步設計，最后到生產設計的三個階段，每一階段都有相關的設計繪制模型，工作人員需要按照相應的繪制模型的樣機對飛機內部配置進行設計。飛機制造行業融合的各項技術，發揮了先進科學技術的優勢，改善了企業的整體經濟運營[3]。

4 最新技術在民用飛機設計中的發展

4.1 加大對數字化設計仿真技術的開發應用

產品研發設計中，單一使用DELM IA軟件無法將信息傳遞到各個環節，因此需要引入不同的數字仿真設計技術，從最初的研發工作開始，各部門工作人員的高度配合，利用數字化的工作設計研究理論，提高研發的質量，建立起一個集成系統軟件平臺。在產品設計中，將DELM IA軟件與PDM軟件相結合，能夠將數據存儲和調用，實現數據資料的及時性和準確性；若將DELM IA軟件與CAPP軟件相結合，可以具有較強的文本處理功能，使系統更加具有實用性[4]。

4.2 建立數字化的組織管理體系

采用最新的管理方式，建設專業的管理團隊，將數字化系統的組織建立成為管理平臺，利用各部門之間的資源，將產業鏈條的結構作為各企業間的鏈條，達到國際供應商的標準規模，在產品設計研發中，需要對每一項工作進行嚴格的監督審查，改變傳統的管理方式，與制造商和使用商的良好溝通，組建管理小組，及時解決產品研發過程中的技術問題，爭取縮短工期、提高工作效率、降低成本、實現經濟效益。

4.3 提高系統的價值

民用飛機的客戶群廣泛，民用飛機制造企業在制造過程中需要運用系統軟件，將文件格式及簽訂模式個性化，滿足一些客戶對工藝文件的格式簽訂的需求。實際管理中，將物料資源進行條碼管理，降低管理人員的勞動力度，也能防止人工帶來的錯誤操作，同時結合人性化的管理模式，將系統的功能特點得到充分發揮[5]。

5 結束語

綜上所述，民用飛機制造業的競爭力主要受控于時間、成本、質量和服務四個方面，這幾方面已經成為航空航天領域的發展目標。數字化的設計與制造技術改善了航空制造業，提高了民用飛機的質量、縮短了研制周期、降低了成本投入，達到了客戶的滿意度。民用飛機制造業的整體技術改革，領導者需要建立起專業的工作團隊，全面提高企業在本行業中的競爭地位。

參考文獻

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[2]吳曉宇.探討供應商管理在中國民用飛機制造產業中的發展方向[J].科技信息，2013，03（21）：61+44.

篇10

1.1含義。農業機械設計需要結合使用方向來進行，優化功能組成，這樣在使用階段可以降級故障發生幾率，農業生產任務也能夠高效完成。數字化設計理念在農機產業中雖然應用實踐較短，但卻取得了很好的成果，所設計的機械結構更能夠滿足使用需求，基于計算機設備完成的設計任務，可以節省數據分析運算所用時間。借助計算機中的功能軟件，能夠輕松的完成圖紙繪制工作，并通過系統模擬來觀察運行期間的設備穩定性，最終得到的產品生產方案更安全可行。

1.2特點。數字化技術是科技發生的成果，農機生產行業正在向自動化控制方向發展，要求設計環節科學高效，必然會應用到數字化技術。分析技術應用特點可以了解到，在設計時間上有明顯的節約，可以同時完成多項任務，包括數據的錄入與運算，幫助提高產品設計效率。數字化技術還能夠結合使用需求對設計方案做出優化，并通過計算機軟件來完成設備的運行模擬，這樣所確定的最終方案更安全可靠，有效的降低來生產成本。傳統設計方法中，需要同時得出多種設計方案，增大了工作任務的難度，這一點在數字化技術中得到來解決。

2當今數字化設計技術研究的熱點

2.1計算機輔助概念設計（CACD）。新型技術的應用離不開計算機設備，農機設計過程中會涉及到大量的圖紙繪制，計算機繪圖軟件可以完成這一任務，在工作任務開展期間，技術人員將所得到的參數輸入到計算機中，選擇相應的功能，便能夠將機械圖形展現在其中。目前管理圖紙繪制的軟件也正在完善，功能也有明顯的增多，為農業機械設計提供來便捷性。

2.2知識工程（KBE）。知識工程在數字化設計技術中的應用愈來愈廣泛。現代設計之所以不同于傳統的設計，是由于市場、競爭和技術進步形勢的變化，它比過去任何時候都更加依賴于對新知識的獲取，而不是依賴經驗。過去的一二十年間，在人工智能和知識工程等領域發展起來的基于框架、規劃、模型、本體等多種知識建模技術，主要是為實現計算機對知識的智能推理，提高計算機智能服務的。對于新知識的獲取，通常有以下幾個來源：已有知識；市場信息；數字仿真或虛擬現實；物理模型試驗；樣機試驗；已有產品運行表現。

2.3虛擬原型（VP）。虛擬原型技術，近年來作為數字化設計的一個重要的分支，得到了人們的普遍關注。虛擬原型技術是在CAX（如CAD、CAM、CAE等）/DFX（如DFA、DFM、DFS等）等技術基礎上發展而來，它將信息技術、先進制造技術和先進仿真技術等應用于復雜系統全生命周期，并進行綜合管理，從系統的層面來分析復雜系統，支持“由上至下”的復雜系統開發模式。虛擬原型是根據產品設計信息或產品概念產生的在功能、行為和感觀特性等方面和物理原型盡可能相似的可仿真的計算機模型。虛擬原型技術經過近十年的發展，已經可以部分替代物理原型，在產品設計中得到了廣泛的應用。

3農業機械數字化設計技術的發展趨勢

農業機械屬于制造業的范疇，門類廣、種類多，市場需求潛力巨大，據統計，目前我國農業機械產品擁有14大類、95小類，3000多種產品。盡管我國能生產的農業裝備品種很多，但產品技術水平、產品結構與發達國家還存在相當差距。在構型設計方面除了利用計算機輔助設計加速產品開發的同時，基于知識工程，利用計算機仿真對產品性能進行預測以優化產品結構也得到了人們的關注。在農業機械產品概念設計方面的研究也有學者開始涉及。今后數字化設計技術在農業機械中的發展趨勢，應注重以下幾點。

3.1突出產品創新設計。設計過程中應當突出產品的使用功能以及創新性，消費者在購買機械設備時擁有更多的參考。應用數字化技術后，設計階段創新理念可以更好的展現，結合農機設備使用階段容易發生的故障問題來進行，將故障發生幾率降至最低，這樣才能夠降低農業生產的成本投入，確保設備具有消費市場。農機設計生產企業有很多，只有突出設計階段的創新性，才能偶在激烈的市場競爭中占據有利位置。可以明確，產品創新設計涉及到數據開采、知識發現及其重用技術、知識的表達與組織、知識數據庫的開發、基于知識的決策技術等。

3.2重視虛擬現實技術。虛擬現實技術的出現，給產品設計帶來了一場新的革命，它集3D圖形、聲音等多媒體為一身，讓設計者/用戶身臨其境的感受產品的設計過程，體驗其性能，從而提高設計的成功率。該技術在農業機械設計及制造中非常重要。對于結構復雜、設計困難、設計周期長的大型農業機械的設計，采用虛擬現實技術，既便于模擬產品的某些性能，又便于設計人員對產品的修改，更便于用戶針對產品的原型了解產品的結構和性能等，提出反饋意見，加快了產品投入市場的速度。目前國外已提出了兩種基于VR的工程設計方法，一種是增強可視化，它利用現有的CAD系統產生模型，然后將模型輸入到VR環境中，用戶充分利用各種增強效果設備如頭盔顯示器等產生臨境感。另一種是VR-CAD系統，設計者直接在虛擬環境中參與設計。國內相關的研究才剛起步，尤其是VR在工程上的應用方面還缺乏一套較為完善的理論和方法。

3.3強調產品協同設計。農業機械制造企業面臨著新的商業環境，如產品定制需求的增多；跨部門甚至跨企業共同協作進行產品設計與制造等，因此，產品設計制造的協同是現代企業適應全球經濟的重要手段，也是我國發展農業機械行業乃至整個機械行業所需要瞄準的方向。據估計，發達國家制造企業在新產品的開發過程中往往有40%~70%的工作是與其他企業和合作伙伴共同完成的。如何從浩瀚的產品資源中選擇合適的為己所用，這就提出了在已有知識庫中的搜索算法實現問題。PTC公司的Web服務器上保存了眾多世界領先的零件供應商的百余萬個零件，且每月增加幾萬個新的零件。盡管象PTC公司這樣將所有資源都納入自己的服務器的做法在搜索算法實現上較為容易，但在我國目前采用是不現實的，并且從長遠看也不是方向。一個可行的辦法就是由供應商在自己的服務器上提供零件的資源信息，這樣采用什么特征及其參數引導在眾多的供應商之間搜索，以及如何實現客戶端各種異構的應用系統與服務器各種異構數據庫之間信息的傳遞就成為研究的方向。農業機械在農業經濟和農業的發展中始終處于十分重要的地位，將數字化設計技術引入農業機械行業是改變傳統農業機械生產方式，用新技術改造傳統農業，支持新興農業技術，提高農業競爭力的重要手段。

參考文獻

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傳統的設計制造過程是：飛機設計―工藝準備―工裝設計―零件制造―裝配，由于設計過程不可避免的變更，最終導致研制周期長，成本高等缺點。但是，傳統的飛機結構設計，在經過了上百年的開拓創新和經驗積累，已經形成了一套成熟的設計體系。從設計輸入到產品輸出的整個過程中，每一步都考慮了防差錯，并能快速地解決生產中出現的各種問題。數字化協同平臺正是借鑒傳統的飛機設計的工程經驗，并利用數字化、網絡化等手段，使其更加系統化，規模化。數字化協同平臺在繼承了傳統的飛機結構設計的優點的基礎上，充分運用了高性能計算機強大的計算能力和高速網絡的快速傳輸能力，為飛機結構設計提供了更加開闊的設計平臺。

1.數字化制造特點

1.1產品研制方法發生改變

傳統樣機研制過程和方法大體分為概念設計、初步設計和生產設計階段，各設計階段均需繪制模線和制作物理樣機來幫助技術人員準確地設計飛機和配置飛機的內部空間，研制過程為串行，產品定義信息傳遞不連續。而在數字化環境下，其模線和物理樣機均由產品的數字化定義或數字樣機所替代，研制過程為并行表現形式，便于實現多學科的協同設計。具有以業務過程為中心，具有跨地域／多企業的、動態的研制特征。從協同研制全局目標看，產品數字化協同研制中有橫向（多學科協同研制MDO）和縱向（產品全生命周期的協同），即使制造商分布在世界各地，也可以通過網絡進行協同設計，交換產品相關設計信息。使得設計制造的數據、設備、實施、人員、成果和時間變得更為透明、柔性，實現真正意義上的共享。

1.2數字化技術與其他先進技術相融合

數字化技術與其他先進理念（精益生產、并行工程）以及先進技術（數控加工及成形技術、數字化測量技術、飛機裝配技術和質量保證技術等）相結合，使它們能集成在一起、融合在一起，發揮先進技術的整體效益。美國聯合攻擊戰斗機（JSF）項目以洛克希德、馬丁公司為首的由30個國家的50家公司組成的團隊，采用數字化的設計制造管理方式，以跨越航空工業的全球性虛擬企業為表現形式。其集成平臺采用產品全生命周期管理軟件，包括網絡平臺采用VPN，LAN，WAN，Internet和各種應用系統組成的應用平臺；業務平臺由各種應用軟件構成，如：文檔管理，虛擬現實，材料管理，零件管理，CAD設計軟件及相關接口，數字化工廠的設計仿真軟件包，企業資源計劃和工廠管理軟件；商務平臺包括為用戶提供訪問其他系統數據的各類接口。

2.數字化協同平臺為工藝制造提供了方便

工藝設計處于產品設計和加工制造的中間環節，它是生產技術準備工作的第一步。其中的任何一個因素發生變化，都可能導致工藝設計方案的更改，另外制造業特有的傳統的串行工作方式，使得工藝設計成為產品制造的瓶頸，并且占用了很長的產品研制周期。目前工藝設計的不足之處：

2.1產品設計的工藝性審查周期較長

要在產品設計打佯出圖后，工藝部門才能對產品設計進行工藝性審查，針對可加工性和經濟性對設計提出更改意見，一般周期都較長。然后，設計針對工藝提出的意見對設計圖紙進行修改，若改動較大則大大延長設計周期，這是一個反復迭代過程。

2.2不能及時發現工藝方案、工藝路線以及工藝規程的設計中的錯誤

工藝設計中隱藏的錯誤難以在設計過程中被人為的發現，裝配工藝的優化基本上是憑工藝員的經驗，工藝設計中存在的問題往往要在產品實際裝配過程中才被發現，但此時工藝設計錯誤已帶來了產品、周期、人力和費用的損失。

有了數字化協同平臺工藝工作可以有效的貫穿于整個飛機生產流程當中，為工藝設計提供了充足的準備時間。工藝制造部門隨時登陸數字化協同平臺網絡，了解設計進展和更改情況，及時的貫徹到工藝準備之中，同時進行并行產品數字化定義，建立全機數字樣機，實現了數字化模塊化設計與柔性制造，大大縮短了研制周期，減少了工裝，降低了成本，取得了明顯的技術、經濟效益。與此同時，數字化裝配工藝設計與仿真技術也隨著數字化協同平臺的發展取得了實質性的進步，一些著名的飛機制造公司開始應用專用軟件系統如DELMIA等進行裝配工藝設計與仿真，利用車間執行系統實現了生產現場可視化裝配。

我國的飛機數字化裝配技術現處于起步階段，設計部門建立全機數字樣機的工作已經取得實質性的成果，因此如何在數字樣機基礎上，結合我國的國情通過協同工作平臺建立三維數字化產品設計和裝配過程仿真環境，實現產品設計、裝配工藝設計、裝配工裝設計的并行工作方式，是我們需要急切解決的課題。數字化協同平臺是一個很好的多人協同工作平臺，為飛機設計師提供了廣闊的舞臺，能將設計員的思想更快地轉變成一個個精美的飛機零件，為飛機早日翱翔藍天提供了可行性，使我們的夢想能更快地成為現實，同時也吸引著我們編織更加美麗的夢。

3.結束語

數字化飛機設計制造技術加快了現代飛機研制的整體進程。數字化技術迅速發展和廣泛應用，使傳統飛機產品的研制過程發生了根本性的變革，將對工廠的技術改造、技術和生產管理、人才的培養產生深遠的影響。民機公司雖然在數字化制造技術方面擁有一些經驗和基礎，但是與國際上先進的航空制造公司相比，還有很大的差距。民機公司必須在生產實踐中不斷總結，吸取國內外的先進經驗，不斷完善自己的數字化制造技術，提升民用飛機的研制水平。■

【參考文獻】

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［3］金卯,曉立.大飛機數字化裝配技術[J].航空制造技術,2009,(14).

篇12

0 引言

起始于上個世紀，有科學家提出了“數字校園”的概念。這一概念源于1990年的一項科研項目――“信息化校園計劃”，此項目的發起人是美國克萊蒙特大學的凱尼斯?格林（Kenneth Green）教授，自此“數字校園”這一概念被提出來。在后期發展過程中，逐步地改進和擴展了“數字化校園”的概念。數字校園（digital campus）是一種集數字化、信息化、可視化等多種技術為一體的計算機管理應用系統[1]。從數字校園的發展來看，人們逐步地將目光從二維數字校園轉移到三維數字校園，二維數字校園主要給人以引導和指示的作用，而三維數字校園的整體效果更為震撼，它不光是能夠利用強大的網絡功能將整個校園的風貌展現出來，而且可以通過三維漫游的形式讓觀眾仿佛置身其中。這種三維功能的實現，對校企合作交流、學校對外展示校貌、招生等方面都有很重要的現實意義。就目前看來，構建三維數字化校園模型的軟件有不少，并且能夠創建出相當好的三維場景，在本文中，使用AutoCAD、PS圖像處理

軟件、3DMAX、Creator等軟件建立三維數字校園模型

方法。

1 三維數字化校園的建模

1.1 建模平臺的選擇 隨著地理信息系統（GIS）這一行業的迅速崛起，各種GIS的產品逐漸被使用和商業化，人們的認識也逐步從使用二維產品轉向對三維產品的需求，隨之而來的是開發各種制作三維產品的軟件，國外的GIS軟件如美國ESRI公司的ArcGIS、ERDAS公司的Imagine Virtual GIS模塊；國內主要有：適普公司的

IMAGIS、北京靈圖公司的VRMap、北京超圖的Supermap等都具可以完成三維可視化的效果。

1.2 基本數據的收集 該項目的數據包括兩部分，一部分是使用差分GPS、全站儀等儀器設備采集的外業數據；另一部分是校園規劃數據來自于學校基建處。所用的數據一般分為具有空間性的和不具有空間性的，前者例如各種貼圖數據，地形圖數據；而后者如各種屬性信息，建筑物高度等信息[2]。使用的數據主要有三種：一是地表數據，即蘭州資源環境職業技術學院主校區平面圖，包括主要建筑物、校園道路、學校操場、花壇草地等信息，通過對學院的地形進行測量，在AutoCAD軟件環境下進行輸入和編輯，一般采用CAD（*.DXF）格式、ArcGIS使用的Shape格式的地形圖；二是實體屬性數據，也就是建筑物模型數據，收集整理建筑物相關的屬性數據，即建筑物的名稱、高度及外觀信息等；三是紋理數據，這部分數據主要是對校園內的建筑物各個不同紋理的表面、對紋理不同的道路、鋪設有不同板磚的地面、種植有不同植被的草坪和樹林等根據實際情況拍攝照片，利用PS等圖像處理軟件對拍攝的照片進行裁剪、變換等處理，為了方便三維建模過程中進行實物的貼圖。

1.3 三維模型的建立 使用所收集的外業測量數據和經PS處理的紋理貼圖數據，利用Creator軟件構建三維模型，對主要建筑物、道路、草地等進行紋理貼圖和映射，使用地形圖提供的坐標，逐個對不同的地物進行建模，由于所使用的基礎數據都利用了原坐標，所以對于所有模型的整合有很大作用。再添加花園、草地、林地等。最后在建立完成的場景下調整好燈光、像素等，在3DMAX下面進行渲染烘焙。

2 三維數字建模實現的關鍵步驟

2.1 貼圖采集和處理 紋理質量和大小直接影響到存儲空間，速度和真實程度的模擬。利用PS圖像處理軟件進行貼圖處理，處理工作包括自由變換、裁剪、對比度的調整，以實現貼圖真實，外觀漂亮，數據量小的結果。處理墻紋、柵欄等圖片使其更具有對稱性并成為無縫平鋪的紋理，以保證其在三維場景中進行繪制和漫游時不發生變形和缺失，圖片的像素一般要達到2的N次方，分辨率為

72dpi，紋理圖像存儲為一個高壓縮比的PNG格式或JPG格式。

2.2 實體建模和優化 整個數字化校園的主要內容為三維模型的建立，建筑物模型的建立是重點，考慮到渲染烘焙速度、仿真效果、交互難度和實時的響應速度，應當盡量減少模型的數量，為了減少數據量和工作量，使模型更簡單。

2.2.1 校園分區 按整個場景的空間位置進行分割，根據學校的整個布局，將校區分成5個部分，分別是主要建筑物、花園、草地、后山林地、大片的水泥地，之后利用校園主要的通行道路來確定別的目標的方位來整合模型。

2.2.2 模型的簡化 構建模型需要的面有1100個，復雜程度不同的建筑物要分別處理，對形狀規則的建筑物而言，需要降低精度，將建筑物的頂部和底部等不需要的面刪除；對于外形相似的建筑物，選擇有相似性的模型，對其進行簡單修改，即可得到相應的模型；對于復雜的模型，用簡單的模型結合構建面片來完成。

2.3 紋理映射 紋理是指映射到三維物體表面的二維圖像[3]。獲取的貼圖都是利用相機實際拍攝，并利用

Photoshop處理過的圖片，使得貼圖效果更加仿真，為了使貼圖效果更加細膩，盡量使用小紋理的貼圖，并且可以重復使用貼圖和延伸；貼圖種類也不可過多，應盡量統一。利用Creator軟件紋理貼圖、修改功能給實物賦紋理；加載紋理貼圖要注意次序的安排，避免重復加載數據造成冗余[4]。

3 小結

本文采用1：500數字化地形圖和CAD數據，以及各種地物的紋理數據，利用ArcGIS，Photoshop，AutoCAD，3DMAX和Creator等軟件制作數字地圖，獲取和編輯各種地物的屬性信息和位置信息，對地表數據進行編輯和處理，并將紋理數據進行映射，利用原坐標地形數據構建三維數字模型，如圖1所示。

隨著招生宣傳競爭步伐的加速膨脹，簡單的導航功能已不能滿足校園信息化的要求，利用三維數字化模型系統，呈現校園的整體校容校貌、展現校園的風采，對學校的整體形象和招生工作等方面有很大的作用。

參考文獻：

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[2]張鵬林，胡文敏.基于Vega的三維GIS開發技術研究[J]. 測繪信息工程，2006，31（4）：36-37.

篇13

一、計算機多媒體技術的概述

1.多媒體的概念

所謂多媒體，就是融合了兩種或兩種以上媒體的一種人機交互式信息交流和傳播的媒體，其使用的媒體包括文字(Text)、圖像(Image)、圖形(Graph)、動畫(animation)、音頻(audio)、視頻(video)。各種媒體表現形式各不同。但都為數字化形式存在，即計算機二進制數字文件。

2.多媒體的內容

多媒體包括：

(1)文本：由語言文字和符號字符組成的數據文件。

(2)圖像：通過描述畫面中各個像素的亮度和顏色等組成的數據文件。也叫點位圖或位圖圖像。

(3)圖形：矢量圖形的簡稱。即生成一幅圖形由數學方法組成的數據文件。一般可將圖形看作是圖像的抽象。

(4)動畫：將靜態的圖像、圖形及連環圖畫等按一定時間順序顯示而形成連續的動態畫面。

(5)音頻：聲音信號，即相應于人類聽覺可感知范圍內的頻率。

(6)視頻：可視信號，即計算機屏幕上顯示出來的動態信息，如動態圖形、動態圖像、動畫等。而多媒體技術。是指采用計算機技術，將各種媒體以數字化的方式集成在一起。從而使計算機具有了能同時獲取、處理、編輯、存儲和展示多種媒體信息的能力。

3.計算機多媒體技術主要特性

計算機化至少對終端用戶來說媒體信息的播放是由計算機控制的。集成化涉及的設備的類型與數量盡可能地單一。包括存儲集成化、捕捉集成化、播放集成化、網絡集成化(ISTN與ISPN)。

二、計算機多媒體技術的應用

1.多媒體數據處理技術的應用

計算機多媒體技術是處理文字、數據、圖像、聲音、視頻及各種感知、測量等信息的技術。它集合了數據的轉化、存儲和傳輸。數字化了的各種信息的數量是非常之大的，多媒體數據處理目前嚴重依賴處理器的能力、存儲器的存儲容量、通信傳輸的能力以及這些系統的處理效率。多媒體數據處理技術涉及音頻技術、視頻技術、圖像技術、壓縮與編碼和虛擬現實等。

(1)視頻技術。視頻技術包括視頻數字化和視頻編碼技術兩個方面。視頻數字化是將模擬視頻信號經模數轉換和彩色空間變換轉為計算機可處理的數字信號，使得計算機可以顯示和處理視頻信號。視頻編碼技術是將數字化的視頻信號經過編碼成為視頻信號，從而可以錄制或播放。

(2)音頻技術。音頻技術主要包括4個方面：音頻數字化、語音處理、語音合成及語音識別。音頻技術發展較早，一些技術已經成熟并產品化。越來越多的聲像信息以數字形式存儲和傳輸，這為人們更靈活地使用這些信息提供了可能性。隨著計算機的普及，如何給不熟悉計算機的人提供一個友好的人機交互手段，是人們感興趣的問題，而語音識別技術就是其中最自然的一種交流手段。目前，世界上已研制出漢、英、日、法、德等語種的文語轉換系統，并在許多領域得到了廣泛應用。

(3)數據壓縮技術。數據壓縮技術包括圖像、視頻和音頻信號的壓縮，文件存儲和利用。圖像壓縮一直是技術熱點之一，是計算機處理圖像和視頻以及網絡傳輸的重要基礎，目前ISO制訂了兩個壓縮標準即JPEG和MPEG，同時使計算機實時處理音頻、視頻信息，以保證播放出高質量的視頻、音頻節目。

(4)虛擬現實。多媒體計算機和仿真技術結合可以產生一種仿佛使人置身其中的虛擬世界中，對其真實毫不懷疑，通常把這種技術稱之為“虛擬現實”(Virtual Reality，簡稱VR)。換句話說，虛擬現實是由多媒體技術與仿真技術相結合而生成的一種交互式人工世界，在這個人工世界中可以創造一種身臨其境的完全真實的感覺。 轉貼于

2.多媒體通信技術的應用

計算機多媒體通信是指能同時提供多種媒體信息———聲音、圖像、圖形、數據、文字等的新型通信方式。它是通信技術和計算機技術相結合的產物。

目前的通信方式只有兩種物理形式：一是有線通信方式，二是無線通信方式。這兩種通信方式目前都在廣泛使用，只是在中間插入計算機多媒體技術就形成了計算機多媒體通信。和電話、電報、傳真、計算機通信等傳統的單一媒體通信方式相比，利用計算機多媒體通信，相隔萬里的用戶不僅能聲像圖文并茂地交流信息，分布在不同地點的多媒體信息，還能步調一致地作為一個完整的信息呈現在用戶面前，而且用戶對通信全過程具有完備的交互控制能力。這就是多媒體通信的分布性、同步性和交互性特點。今天，隨著多媒體計算機技術和通信技術的發展，兩者相結合形成的多媒體通信和分布式多媒體信息系統較好地解決上述問題。多媒體通信技術涉及多媒體數據的壓縮編碼、多媒體數據的同步、多媒體數據庫、多媒體通信網等。

三、多媒體技術的發展前景

由于計算機相關技術的飛速發展，多媒體技術無論是在硬件上還是在軟件上都已經是很成熟的技術了。但是，隨著社會的不斷進步，通信技術的發展和人們的需求的多樣化，多媒體技術網絡化，成為人們的期待。

計算機多媒體技術網絡化的發展主要取決于通信技術的發展，信息技術滲透到了人們生活的方方面面，其中網絡技術和多媒體技術是促進信息世界全面實現的關鍵技術。藍牙技術的開發應用，使多媒體網絡技術無線化、小型化。計算機多媒體技術網絡化可以描述成是一個決定性(關鍵)技術的集成，這些技術可以通過訪問全球網絡和設備實現對多媒體資源的使用，可以肯定是未來發展的主題。

總而言之，計算機多媒體技術的應用和發展正處于高速發展的過程中，隨著各種觀念、技術的不斷發展和創新，并且融入多媒體技術中未來將出現豐富多彩的、耳目一新的多媒體現象，它注定要改變人類的生活方式和觀念。多媒體技術在模式識別、全息圖像、自然語言理解(語音識別與合成)和新的傳感技術等基礎上，利用人的語音、書寫、表情姿勢、視線、動作和嗅覺等多種感覺通道和動作通道，通過數據傳輸和特殊的表達方式與計算機系統進行交互在未來有著最為廣闊的前景。

參考文獻