虚拟技术论文范文

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第1篇

关键词:虚拟现实(VR);虚拟环境人机交互

一、引言

在信息技术发展的今天,人们的交流越来越多的依靠网络、广播、电视等媒体得到相关的信息资料,但是这些媒体提供的信息往往是经过抽象的,在很大程度上人们不能及时有效的进行理解吸收,解决这一问题人们只能借助于实物模型,但随着计算机技术的迅猛发展,使得人与计算机的交互成为可能,虚拟现实(VR)技术就是借助于这个基础上实现了人机交互,操作者可以通过键盘、鼠标、头盔、数据手套等工具与计算机间的交互,真正成为虚拟环境中的一员,较真实的感知和操作虚拟世界中的各种对象,达到理解和掌握知识、为生产生活服务的目的。

二、虚拟现实技术简介

虚拟现实(简称VR),又称灵境技术,是以浸没感、交互性和构想为基本特征的计算机高级人机界面,是迅速发展的一项综合性计算机、图形交互技术。它综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术,模拟人的视觉、听觉、触觉等感官功能,使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中,并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互,创建了一种适人化的多维信息空间。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性,而且能够突破空间、时间以及其他客观限制,感受到在真实世界中无法亲身经历的体验。计算机技术的迅速发展为我们提供了许多解决问题的新方法。虚拟现实技术的产生与发展也同样如此,目前虚拟现实系统的研究现状主要涉及到三个研究领域:依靠计算机图形方式建立实时的三维视觉效果、构建对虚拟世界的观察界面和使用虚拟现实技术加强其在现实世界中的应用。

三、虚拟现实技术特征及其系统的关键技术

从本质上说,虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口,它通过给用户同时提供诸如视、听、触等各种直观而又自然的实时感知交互手段、最大限度地方便用户的操作,从而减轻用户的负担、提高整个系统的工作效率。因此虚拟现实技术具有以下四个重要特征。

（一）多感知性。所谓多感知性就是指导包括视觉感知外,还包括听觉、力觉、触觉和运动感知、甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。

（二）存在感。又称临场感,它是指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该达到使用户难以分辨真假的程度。

（三）交互性。它是指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度(包括实时性)。我们借助与我们8的感觉器官,在虚拟的环境中体验真实的环境。

（四）自主性是指虚拟环境中物体依据物理定律进行动作的程度。虚拟现实系统的关键技术主要由动态环境建模技术、实时三维图形生成技术、立体显示和传感器技术、应用系统开发工具和系统集成技术等五个方面组成。其中动态环境建模技术的目的是根据应用的需要获取实际环境的三维数据,并利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。而三维图形的生成技术关键是如何实现“实时”生成。立体显示和传感器技术是虚拟现实中实施交互能力的关键。

四、当今虚拟现实技术的应用领域

虚拟现实技术的应用前景十分广阔。目前在娱乐、教育及艺术领域的应用占据主流,其次是军事与航空、医学领域,机器人和商业领域都占有一定比例,另外在可视化计算、制造业等领域也有相当的比重。下面简要介绍其部分应用。

（一）娱乐、艺术与教育领域。丰富的感觉能力与3D显示环境使得VR成为理想的视频游戏工具。如Chicago(芝加哥)开放了关于3025年的一场未来战争的世界上第一台大型可供多人使用的VR娱乐系统;1992年的一台称为“LegealQust”的系统由于增加了人工智能功能,使计算机具备了自学习功能,大大增强了趣味性及难度,使该系统获该年度VR产品奖。作为传输显示信息的媒体,VR所具有的临场参与感与交互能力可以将静态的艺术转化为动态的,可以使观赏者更好地欣赏作者的思想艺术,提高了艺术表现能力。

（二）军事与航天工业领域。模拟与练一直是军事与航天工业中的一个重要课题,这为VR提供了广阔的应用前景。美国国防部高级研究计划局DARPA自80年代起一直致力于研究称为SIMNET的虚拟战场系统,以提供坦克协同训练,该系统可联结200多台模拟器。另外利用VR技术,可模拟零重力环境,以代替现在非标准的水下训练宇航员的方法。

（三）医学领域。VR在医学方面的应用具有十分重要的现实意义。在虚拟环境中,可以建立虚拟的人体模型,借助于跟踪球、HMD、感觉手套,学员们可以很容易了解人体内部各器官结构,这比现有的采用教科书的方式要有效得多。Pieper及Satara等研究者在90年代初基于两个SGI工作站建立了一个虚拟外科手术训练器,用于腿部及腹部外科手术模拟。这个虚拟的环境包括虚拟的手术台与手术灯,虚拟的外科工具(如手术刀、注射器、手术钳等),虚拟的人体模型与器官等。借助于HMD及感觉手套,使用者可以对虚拟的人体模型进行手术。另外,在远距离遥控外科手术,复杂手术的计划安排,手术过程的信息指导,手术后果预测及改善残疾人生恬状况,乃至新型药物的研制等方面,VR技术都有十分重要的意义。

（四）管理工程领域。VR在管理工程方面也显示出了无与伦比的优越性。如设计一新型建筑物时,可以在建筑物动工之前用VR技术显示一下;当财政发生危机时,可以帮助分析大量的股票、债券等方面的数据以寻找对策等等。以上仅列出虚拟现实的部分应用前景,可以预见,在不久的将来,虚拟现实技术将会影响甚至改变我们的观念与习惯,并将深入到人们的日常工作与生活。:

第2篇

(一)符合电子技术课程教学的特点

中职电子技术的教学理论性较强，波形变化分析复杂，课程教学较为枯燥，一些理解能力较差或者基础较差的学生，可能会无法跟上电子技术课程教学的节奏。虚拟仿真技术在中职电子技术教学中的应用，能够使学生在一个仿真的情境下，进行电子电路的实验和操作，这种模式能够为中职学生带来更多的电子技术学习体验，将学生的实践操作和理论知识的学习相结合，借助实践活动，不断丰富学生的理论知识体系，借助理论知识的学习，不断提升中职学生的实践操作能力。虚拟仿真技术在中职电子技术教学中的应用，符合中职电子技术教学的特点，是时展和进步的必然要求。

(二)创新中职电子技术教学的模式

电子技术教学中应用仿真虚拟仿真技术，可以使学生将所学习的Windowsxp内容和仿真软件结合起来。虚拟仿真技术在中职电子技术教学中的应用，能够改善传统的教学方式中单一的教学氛围，更加关注学生的实践体验，在实践中，使学生获得更多的知识，并使中职学生能够通过实践活动，形成一定的思维想法和创新意识，真正展现中职电子技术教学的价值和电子技术教学的意义。

(三)提升学生的电子技术综合能力

很多中职院校中的学生，普遍具有文化基础较差、学习积极性较差等方面的问题，中职学生的动手能力和实践能力较强，但是他们的学习热情较差，不愿意积极、主动参与到教学活动当中，无法感受中职电子技术学习的乐趣和电子技术的魅力之处。虚拟仿真技术在中职电子技术教学中的应用，能够有效改善这一问题，通过有趣的情景创建，快速吸引中职学生的注意力，激发学生的学习兴趣和参与实践活动的热情，并使中职学生在参与实践活动的过程中，形成一定的电子技术实践操作能力和电子技术思维想法，改善传统电子技术教学中的缺点，更加关注学生思维的发展，为中职学生未来的工作和发展奠定良好的基础。

二、虚拟仿真技术在中职电子技术教学中应用的具体策略

虚拟仿真技术在中职电子技术教学中的应用，可以通过将虚拟引进课堂，激发中职学生的学习兴趣、创设仿真电子技术教学实验，增强学生的实践操作能力与开展虚拟项目合作实验，提升中职学生的综合素养等方式来开展教学活动。

(一)将虚拟引进课堂，激发中职学生的学习兴趣

在传统的中职电子技术教学过程中，教师较为注重对学生理论知识的传授，而忽视了实践技能指导对中职学生电子技术操作能力提升的重要影响。单纯的电子技术理论知识讲解，多数是一些原理和公式推导，在这种教学模式下，中职学生可能会产生一定的厌学情绪，无法将注意力完全集中在电子技术学习活动当中。虚拟仿真技术在中职电子技术教学中的应用，能够改善传统的教学方式中单一的教学氛围，更加关注学生的实践体验，在实践中，使学生获得更多的知识，并使中职学生能够通过实践活动，形成一定的思维想法和创新意识。虚拟仿真技术能够使学生在一个仿真的情境下，进行电子电路的实验和操作，这种模式能够为中职学生带来更多的电子技术学习体验，使学生将实践操作和理论知识的学习结合起来，借助实践活动，不断丰富学生的理论知识体系;借助理论知识的学习，不断提升中职学生的实践操作能力。中职电子技术理论知识教学需要结合实际展示才能够加深学生对电子技术理论知识的深入理解，从而为接下来的课堂教学活动和实践教学活动奠定良好的基础。但是，如果一味通过实验操作展现，不仅浪费时间，同时也很浪费材料。虚拟仿真技术能够完美地解决这一问题，通过将虚拟仿真技术引入到中职电子技术教学中，通过多媒体等信息技术软件，进行仿真模拟实验，借助多媒体等信息技术软件，将抽象化的内容变得更加直观，使学生对抽象化的理论知识一目了然，深化学生对中职电子技术知识的理解与掌握。

(二)创设仿真电子技术教学实验，增强学生的实践操作能力

正所谓“实践是检验真理的唯一标准”，在中职电子技术教学中，教师可以借助虚拟仿真技术，引导学生在模拟的场景中，进行电子电路的实验和操作，这种模式能够为中职学生带来更多的电子技术学习体验，在电子技术的实验过程当中，提升学生的实践操作能力。在中职电子技术教学实验中，教师可以结合学生的性格特点和中职电子技术教学的特点进行教学实验活动的创新，将虚拟仿真技术融入中职电子技术的教学活动当中。例如，在指导学生对《彩色电视机原理与维修》这一项内容的学习过程中，教师可以首先借助多媒体等信息技术软件，为学生展现70年代至今，电视机逐步发展的过程，为学生介绍全球彩电市场的特点。彩色电视机与学生的实际生活密切相关，是学生所熟悉的事物。在课堂教学中，教师可以结合实际生活，提问学生“家中所使用的是什么样的电视机”等问题，构建互动型的中职电子技术教学模式。在此基础上，教师可以通过多媒体等信息技术软件，为学生展现一个立体化的电视机模型，借助模型引导学生认识彩色电视机的整体结构以及具体的元器件。在教学指导完成之后，可以组织学生自行实验，借助虚拟仿真技术进行完整电视机零件和部件的整合。

(三)开展虚拟项目合作实验，提升中职学生的综合素养

一些仿真软件(例如加拿大IIT公司所开发的Multisim软件)能够为中职学生创建一个类似于真实的电子电路实验工作平台，学生可以在这个仿真的电子电路实验工作平台中，进行各种各样的电子电路实验。这些软件当前被应用于国内外的各大高等院校当中，并取得了较为理想的实践应用效果。电子技术教学中，教师不仅仅要指导学生学习电子技术，掌握电子技术，更加需要通过一定的电子技术教学活动，提升中职学生的综合能力和综合素养。在电子技术教学活动当中，教师可以借助一些虚拟的电子技术合作实验项目，引导学生通过电子技术实践活动，增进彼此之间的感情，形成良好的电子技术操作能力和合作意识。例如，在指导学生对《组合逻辑电路的分析与设计》相关内容的学习中，教师可以在完成教学指导的基础上，组织学生通过小组合作的方式，集中学习组合逻辑电路的分析方法。在共同合作和分析的过程中，增进彼此之间的感情，提升学生的综合能力和综合素养。

三、结语

第3篇

随着社会的进步和学科的发展，市场对学生综合实践能力和动手创新能力的培养提出了更高的要求，然而目前大部分高校学习的内容仍停留在理论知识阶段，不经过实验或者实际应用，学生很难学以致用。现有高校硬件和软件的局限性使实验教学的开展还存在着较多的问题，这主要体现在以下几个方面：

（1）实验课程的实验内容比较陈旧，缺乏创新性和时代性，实验课程与实际需求相脱节，限制了学生实践能力和创新能力的养成。现有实验教学多采用由教师讲授相关理论知识，然后由学生验证知识的先理论后实践的教学方法。这种教学方法缺乏对学生综合能力和创新能力的锻炼，很难激发学生的学习兴趣。

（2）农业物联网专业的教学不但要求教师具备专业相关理论和知识，而且要求教师具备较强的实践动手能力，特别是对传感器部件、通信部件和射频部件等焊接、控制和使用。可是现有高校师资队伍中从事实验教学的教师人员稀少，从事实验的教师更是缺少参加培训和国内外深造访学的机会。因此，师资力量薄弱严重影响了实验教学的开展。

（3）在课程的考核中对实践动手能力未制定统一的考核标准，仅仅单方面考查学生的理论知识掌握情况，上述教学安排和考核制度使学生普遍认为学习理论知识要远比实践动手能力的培养更加重要，对实验教学给予的重视程度严重不足。

虽然有些高校尝试用一些教学课件，比如图片、动画、影像资料等，但与实际项目联系不密切，学习效果不理想，很难达到提高实际动手能力的目的。

利用虚拟现实技术，建设以农业物联网项目为载体的虚拟项目环境，可以改变传统的教学方法和教学模式，有效解决农业物联网专业在教学中存在的一些难题。

2.虚拟现实技术在农业物联网专业教学中的应用

通过对学习者的特征分析，我们设计了“基于VR”的教学模式，让学习者通过虚拟现实技术真实模拟农业物联网所应用的传感器及控制系统、传输系统、应用系统，在虚拟的农业物联网场景中，通过学习者的探究，全方位了解这一新兴行业，更好地掌握农业物联网相关的知识。

（1）自主学习：学生根据教师布置的任务，参考教材和网络，进行自主学习。

（2）课堂教学：教师根据学生自主学习的效果，分析教学内容，明确教学目标和实验任务。

（3）知识学习：学生利用虚拟现实系统学习各种知识。主要有两个方面的应用：一是再现在课堂上无法观察到的农业生产基地或事物的变化过程，为学生提供生动、逼真的感性学习材料，帮助学生解决学习中的知识难点。例如，在学习传感器的知识时，通过虚拟现实系统，将学生带到农业智能大棚里，监控大棚内的温度、湿度、光照和土壤湿度、土壤温度、浓度等影响农作物生长的环境参数，通过信息化无线传输网络把数据传输到系统进行智能化分析，同时利用虚拟现实技术控制大棚内的水阀、加热、补湿、滴灌、喷灌、补光等设备；另一个应用是使抽象的概念、理论直观化、形象化，方便学生对抽象概念的理解。例如，学习开放式通信系统互联参考模型时，通过虚拟演示，让学生观察七层协议模型中数据的传输过程，使学生加深对知识的理解。

（4）探索学习：虚拟现实技术可以对学生学习过程中所提出的各种假设进行虚拟，通过虚拟系统便可直观地观察到这一假设所产生的结果或效果。

（5）虚拟实验：利用虚拟现实技术，还可以建立各种虚拟实验室。

（6）技能训练：虚拟现实的交互性和沉浸性，使学生在虚拟的学习环境中扮演一个客观角色，融入性更强，更有利于学生的技能训练。

第4篇

【关键词】信息化；虚拟制造；虚拟企业

为把我国建成不仅是新的世界制造中心，而且是广泛应用先进技术的制造强国，国家对制造企业提出了宏伟目标，即要求国内骨干企业尽快着手信息化工作，2010年到2015年大中型企业要达到国际先进的信息化制造水平。实际上，信息化不仅是政策的约束，更是市场的驱使，随着市场经济全球化的进程，信息化制造将成为现代制造企业追求的重要目标之一。

一、信息化制造与虚拟技术

什么才是信息化制造？信息化制造是以虚拟制造和大规模定制生产为标准的，只有基本上实现了从产品设计、开发、生产制造和流通以至产品全生命周期的信息化，才算真正完成信息化工作，在此基础上的先进制造模式和信息化内容才能叫做信息化制造。

随着计算机、自动化及网络技术在制造系统中的应用，信息技术对制造技术发展的作用目前已占到第一位。产品制造过程中的信息投入，己成为决定产品成本的主要因素。信息技术使现代制造的技术含量提高，使传统制造技术发生质的变化。信息技术也促进着设计技术的现代化，加工制造的精密化、快速化，自动化技术的柔性化、智能化，整个制造过程的网络化、全球化。

制造业要在竞争激烈的全球市场求得生存与发展，必须能够更好地满足市场所提出的TQCS要求，即要以最短的产品开发周期(Time)、最优质的产品质量（Quality）、最低廉的制造成本（Cost）和最好的技术支持与售后服务（Service）来赢得市场与用户。为了提高竞争能力，企业应当能够对市场需求的变化做出快速敏捷的反应，并及时地对自身的生产做出合理的调整与重新规划。面对不可预测、持续发展、快速多变的市场需求，企业的生产活动必须具有高度的柔性。计算机软硬件技术及网络技术的迅速发展为实现这一目标提供了强有力的支持。

基于这些因素，概念设计、并行工程、智能制造、敏捷制造等多种有关先进制造技术的新思想、新概念相继诞生。虚拟制造（VirtualManufacture）就是其中之一，它代表了一种全新的制造体系和模式。在虚拟制造中，产品开发是基于数字化的虚拟产品开发VPD方式（VirtualProductDevelopment），以用户的需求为第一驱动，并将用户需求转化为最终产品的各种功能特征。VPD保证了产品开发的效率和质量，提高了企业的快速响应和市场开拓能力。

虚拟技术在先进制造技术中的应用主要包括虚拟制造和虚拟企业两个部分。

1．虚拟制造(VM)是在产品设计阶段实时地、并行地模拟产品未来制造全过程及其对产品设计的影响，预测产品性能、产品的可制造性、产品的成本等，从而更有效地、柔性灵活地组织生产，并使新产品开发一次获得成功，目的是尽量降低产品的成本，缩短产品的开发周期，提高产品的质量和寿命，快速有效地响应瞬息万变的市场。

虚拟制造实际上是一种计算机科学技术，以信息技术、仿真技术、虚拟现实技术为支柱，在产品设计或制造系统的物理实现之前，就能使人体会到或感觉到未来产品的性能或者制造系统的状态，从而可以做出前瞻性的决策与优化实施方案。从本质上讲虚拟制造技术是对真实制造过程的动态模拟、仿真，是在计算机上制造数字化产品，经过模拟仿真对产品外形设计、布局设计、加工及装配过程达到优化产品的设计及工艺过程、优化制造环境配置和生产供给计划、优化制造过程并改进制造系统的目的，用来改善各个层次的决策和控制。虚拟制造从根本上改变了设计、试制、修改设计、规模生产的传统制造模式。在产品真正制出之前，在虚拟制造环境中生成软产品原型代替传统的硬样品进行试验，对其性能和可制造性进行预测和评价，从而缩短产品的设计与制造周期，降低产品的开发成本，提高系统快速响应市场变化的能力。

2．虚拟企业是为了快速响应某一市场需求，将产品涉及到的不同企业临时组建成为一个没有围墙、超越空间约束、靠计算机网络联系、统一协调的合作经济实体。虚拟企业的特点是企业的功能上不完整、地域上分散和组织结构上非永久性，它是实现敏捷制造的有效手段。由于市场的全球化，企业必须不断创新产品及优化制造过程，快速响应客户要求，才能取得竞争上的优势。同时，企业不可能也不必做每一件事、每一个部件和每一个制造过程，而必须寻找合适的合作伙伴。其最终目标是利用不同地区的现有生产资源，把它们迅速组合成一种没有界限的、靠电子手段联系的经营实体，以便快速推出高质量、低成本的新产品。

由于国内外市场竞争日益加剧，科学技术发展迅速，产品更新换代速度加快及人们对产品多样化的需求增加，使得机械制造业向多品种小批量生产方式发展。因此，缩短产品开发周期成为决定制造业竞争力的首要因素。而虚拟制造技术被认为是加速新产品开发的有效手段，它能很好地解决制造业的TQCS难题，虚拟制造技术对制造业将是一次新的革命，它的广泛应用意义是深远的。

二、市场化与虚拟制造技术应用

制造业是我国国民经济的支柱产业，它一方面创造价值，生产物质财富和新的知识，另一方面为国民经济各个部门包括国防和科学技术的进步与发展提供先进的手段和装备。在我国的经济腾飞中，制造业功不可没。但是，随着计划经济体制向市场经济体制转变，我国制造企业的弊端日益显露出来。

我国制造业目前存在的五大难题：

1．产品质量不稳定，水平低下，主要机械产品中达到当代世界先进水平的不到10%；

2．生产集中度低，分散、重复严重，缺乏协作；

3．科技基础薄弱，自主研发创新能力差；

4．企业装备陈旧，生产工艺落后，精密、高效、数控设备不足10%；

5．人才培养后继乏力；加之企业基础管理薄弱，缺乏现代生产管理意识，在市场经济新形势下显得十分被动。

虚拟制造在工业发达国家，如美国、德国、日本等已得到了不同程度的研究和应用。在这一领域，美国处于国际研究的前沿。福特汽车公司和克莱斯勒汽车公司在新型汽车的开发中已经大量应用虚拟制造技术，大大缩短了产品的时间；波音公司设计的777型大型客机是世界上首架以三维无纸化方式设计出的飞机，它的设计成功已经成为虚拟制造从理论研究转向实用化的一个里程碑。

虚拟制造(VM)作为一种哲理、一种制造策略为制造业的发展指明了方向。它可以全面改进企业的组织管理工作，提高企业整体运作及全面最优决策的效能和市场竞争力。实施虚拟制造可以打破传统的地域、时域的限制，通过Internet实现资源共享，变分散为集中，可实现异地设计、异地制造，从而使产品开发能以快速、优质、低耗响应市场变化。通过分析设计的可制造性，利用有效的工具和加工方法来支持生产，可以大大提高产品的质量和稳定性。企业不再需要投入大量的设备和仪器，从而避免了不必要的设备闲置，可充分利用其他企业的先进设备和仪器进行生产，能很好地解决一些中小企业资金短缺的难题。

但在实施虚拟制造技术过程中，虽然国家对制造业十分重视，但由于我国当前正处于体制改革过程中，多种机制并行，在资金使用时较难协调，国家也难以投入重金支持虚拟制造技术研究。应用人才短缺，企业的整体认识不统一，就是现有的科研成果都难以推广应用，因此实现企业信息化制造任重而道远，但这些并不能阻挡它的向前发展。

三、实施虚拟制造应采取的措施

1．高度重视和全面规划。虚拟制造技术与其它的先进制造技术是相互关联、彼此交叉的，其涉及面广、技术难度大，研究及推广应用需要投入大量人力、物力及资金，政府部门应从宏观上加强对虚拟制造技术的指导，同时要使虚拟制造技术与各种先进制造技术相互衔接、协调发展。

2．加强人才培养和培训工作。人是先进制造的主体，没有高素质的人的参与，再好的技术也发挥不了应有的作用。因此，企业领导应有人本思维，采用人机一体的技术路线。企业在培养和引进高层次、高质量研究型、管理型和开发应用型人才的同时，大力普及CAD/CAM技术，及时推行精益生产、并行工程等思想和技术，全面提高企业员工的技术素质。企业与高校应探索人才的联合培养新模式，不断增强科技创新能力。

3．加强关键技术的研究、开发和应用。虚拟制造技术包括软件技术和硬件技术，其中建模技术、计算机仿真技术和虚拟现实技术等是实施虚拟制造的关键技术。我国科研力量分散，建立分布式网络化研究中心，以企业为主体，产学研相结合，重点投资与自身发展有关的关键技术的研究，进行研发和推广是一条值得深入探索的道路。

4．从企业实际出发，分阶段实施。企业要实现虚拟制造，应分阶段逐步实行，要做好全面扎实的基础工作，应加强CAD/CAPP/CAM/NC/FMC/CAE技术的研究和推广应用，在全面实施并行工程的基础上实施虚拟制造。

第5篇

概念设计是工业设计领域中的一个重要方面。国外大公司的产品设计部门包括:

1)(Conceptdesign)概念设计;2)(Detaildesign)详细设计;3)(Manufacturingdesign)制造设计。由此可见，产品的概念设计的主导地位和重要性。

1概念设计的内涵

概念的设想是创造性思维的一种体现，概念产品是一种理想化的物质形式。下面以概念设计教学实例之一来说明其涵义:给出一个概念“断药”，让学生进行座椅的开发设计。步骤是，首先向学生讲述心理学中的一个名词———暗示心理，并分别举出一个“安乐死”实验和一个“挽救少女生命”的文学名著故事，从正反两个方面说明暗示对人的健康的影响;然后运用一个“民间故事”阐述如何将“断药”的概念物化到具体的产品上。因为，在民间曾有这样一个说法，就是将一把断了的钥匙用红线穿上挂在小孩的脖子上，取“断钥”的谐音“断药”暗示常生病的孩子挂上“断钥”这挂项链之后，就断了药，从此不再吃药，这也意味着孩子走向健康。所以，将一把断了的钥匙(断药)的概念物化到具体的产品上来为健康做设计时，用折断了的钥匙做椅架为主题，由学生创意出现了形形的座椅开发设计方案(其草图、效果图、视图等技术说明从略)，于是就有了一种新型的专用座椅的概念设计。其应用场合为疗养院、医院、不能自理的老人家庭等。

这是传统的产品概念设计。当然，产品的类型不止是这种无障碍设计思想指导下的专用座椅。产品即人之观念的物化，设计是一种思维行为。在这种思维创造活动中，产品概念的构思是丰富的，人的创作智慧是无穷的。概念产品的类型更是多种多样。

2概念设计与产品市场

概念设计只是第一步，能不能进行第二步Detaildesign，第三步Manufacturingdesign，甚至投放市场为开发商或企业带来效益等，这是个风险问题。设计师的概念设计毕竟与难以预料市场变化有着许多差距。如何缩短这一差距，是以往概念设计者的难题。在开发设计的许许多多产品中，只要一百件产品中有几件能够投放市场见效益就是成功。在追求“百分之几”的见效益成功的过程中，如何减少做“分母”的被动，扩大见效益的百分比，仍是最关键的，是公司管理决策人士和设计师共同努力的方向。

3虚拟现实技术促使概念设计的市场化

为了更好地接近产品的市场需求，目前国际上流行的一种“故事版情景预言法”的概念设计，就是将所要开发的产品置于一定的人、时、地、事和物中进行观察、预测、想象和情景分析，其形式是以故事版的平面设计表达展示给人们。于是，产品在设计的开始便多了一份生命和灵气。然而，设计表达在信息时代已是多元化的展示形式，计算机辅助工业设计的发展，尤其是虚拟现实技术在产品概念设计中的应用，已使设计师的设计思路和设计表达如虎添翼;可以想象面对一种虚拟的“故事版情景预言法”设计出的产品，让人更多了一种直观的、亲切的及交互的感受，这样开发设计的产品与传统相比，就大大减少了投放市场的风险性，也为企业决策人寻找商机、判断概念产品能否进一步开发生产，提供更好的依据。虚拟现实技术能模拟整个产品开发过程，保证产品开发一次性成功，加快开发进程，甚至使设计者和用户融为一体，设计出满足市场需要的产品。

二、虚拟现实技术与虚拟产品

1虚拟现实系统(VirtualReality，VR)

虚拟现实系统又称为虚拟现实环境，是指计算机生成的一个实时三维环境。使用者可以在这环境中“自由地”运动，观察周围的景物，还可通过各种专用的传感交互设备与虚拟物体进行交互操作。用户看到的是全彩色景象，听到的是虚拟环境中的音响，感觉(手、脚或皮肤等)到的是虚拟环境所反馈的作用力，从而让使用者产生一种身临其境的感觉。产生虚拟现实环境的方法有:

1)基于模型的方法(ModelbasedMethod，MM)这种方法产生虚拟环境的步骤为:

①用放置在不同地点的多个摄像机将某环境或事物记录下来;

②利用计算机的视频技术抽取出环境或事物的三维模型;

③从虚拟摄像头的视角展示获得模型。具体的做法是:获得数据标度摄像头分离对象建立模型嵌入颜色交互回放。

2)基于图像的方法(ImagebasedMethod，IM)一般做法是:

用摄像头连续扫描周围空间来获取某一区域完整的景物图像，将获取的景物图像，通过图像处理技术，按坐标映射到图形工作站的虚拟全景屏上，用户载上头盔显示器就可以看到所摄周围景物环境。

2虚拟现实系统的常用设备及要求

虚拟现实系统常用设备有:三维鼠标(也称鸟标)、数据手套、数据衣、头盔显示器、立体声耳机等。对虚拟现实系统的要求除了应具有高性能的计算机系统(包括软、硬件)外，还必须有下列关键技术提供强有力的支持:(1)能以实时的速度生成具有三维全色彩的、有明暗、有阴影、有纹理的、逼真感强的景物图像;(2)头盔显示器能产生高分辨率图像和较大的视角;(3)能高精度地实时跟踪用户的头和手;(4)能对用户的动作产生力学反馈。

3虚拟产品(VirtualProduct，VP)

虚拟产品是虚拟现实技术应用于产品设计的产物，是一个数字化的产品。它具有真实产品所必须具有的特征。通过对产品实时的仿真，设计人员或用户就能够像使用真实产品一样使用虚拟产品。由于产品的设计过程是数字化的，因此节省了传统方法中需要制造的物理模型(包括概念模型、模拟实验模型、外观模型和生产模型等)的时间和物质。在计算机中由于对设计的产品进行反复设计、分析、干涉检查、模具设计等过程，使设计绘图的工作量比传统的绘图工作量大大减少。

三、虚拟现实技术在概念设计中应用前景

在概念设计中，如采用头脑风暴法进行方案创意时，可以将体验设计思想更好地融于其中，也就是更多地关注产品使用者的感受，而非产品本身。比如，针对不同用户及爱好者的要求，在不同的虚拟环境中，让他们亲自体验修改模型的感受;利用触摸屏来选择产品的造型、色彩、装饰风格等许多可选部件。在渲染和生成十分逼真的三维模型时，充分感受了自己所喜爱的产品在虚拟环境中的“真实”情况。甚至还可根据用户的建议，邀请部分用户直接与设计者一起对模型提出修改意见，观察设计和修改过程，直至大多数人满意为止。

为了适应激烈的市场竞争，设计厂家不能坐等用户找上门订购产品，而应该主动把自己厂家的产品推向市场。利用虚拟现实技术做出虚拟产品的动画广告，再与计算机网络技术结合起来，使用户能够通过网络来游览设计厂家的设计产品，并能直接在虚拟环境中对产品的功能、结构、外形、色彩等方面进行实时交互、了解、观察;同时，还可以通过Email对产品提出意见和建议，让厂家参照各方面的意见修改和完善所设计的产品。这样可提高设计厂家的竞争力，为设计厂家谋得更多的市场份额。

若用户对厂家设计的产品引起购买的欲望，通过网上游览，将信息反馈到各商家，商家则会主动争先与厂家联系，网上定货，使厂家的产品提前占领市场。由于激烈的全球市场竞争，各国都投入了大量的资金对虚拟现实技术及其在工业设计领域中的应用进行深入地研究。将研究的成果及时转化为生产力，这是产品迅速占领市场的关键。

参考文献

1陈军等虚拟现实中虚拟景象产生的技术初探计算机应用研究，1999，6

2熊曼辰等数字化与概念化工业设计ICME2000论文集

第6篇

[论文摘要]：知识管理是高技术虚拟企业塑造核心竞争力的必然选择，文章通过分析高技术虚拟企业知识管理的特点，构建了高技术虚拟企业知识管理链模型，从基础构建、知识管理流程、战略融合三个层次整合了高技术虚拟企业知识管理的软硬件基础、流程和知识联盟体系，并提出了高技术虚拟企业的知识管理策略。

在知识经济浪潮下，知识已成为经济增长和社会发展以及企业成长的关键性资源，知识管理作为应运而生的新型管理模式，能通过系统地利用信息和专门技术，最大限度地掌握和利用知识，实现组织机构的创新能力、响应能力、生产效率和技能素质的有效改善，从而提高企业竞争力。高技术虚拟企业(High—techVirtualEnterprise，HTVE)是知识经济背景下产生的一种新型的企业组织形式。由于具有从社会中获取必需的且本企业自身不具有的资源，以及便于同其他企业、科研院所进行技术和知识资源的交流和共享等特点，这种组织形式能够陕速地响应市场机遇，减少相关开发工作量，缩短产品的上市时间，有助于降低生产成本和企业风险，未来将成为高新技术企业的一种重要的企业形态。

一、高技术虚拟企业知识管理

1．高技术虚拟企业特点

高技术虚拟企业(High—techVitrualEnter-pirse，HTVE)是指一些从事高技术产品的研制开发、生产、销售及服务等各类相互独立的高技术企业(或含有科研机构、大学和少数其他类型的企业、金融机构等等)为实现对市场的快速反应和对用户的优质服务，根据各自的核心能力，通过信息、通信技术在网络环境下采用虚拟组织模式而组成的虚拟企业。

高技术虚拟企业是虚拟企业的一种特殊类型。除具备一般虚拟企业的特征(如组织结构的扁平化；团队合作；核心能力；并行工程；信息技术外)，高技术虚拟企业还具有与其他虚拟企业不同的特点：

(1)高技术特征。企业技术含量高，成员主要集中在上游技术创新企业，甚至研究机构和大学均可成为联盟中重要成员。研究成果也可以成为产品，此时的生产过程为研究过程，这时的虚拟企业为虚拟科研组织。

(2)管理的重点为知识管理。管理的主要资源为知识和技术人员。企业间关系管理不仅是物流供应链管理，更重要的是知识供应链管理。

(3)知识存量高且流量大。高技术虚拟企业还具有相对高的知识存量以及不断追求知识创新的动力和压力。相应的，高技术企业员工以高知识员工为主体，他们知识存量高并且学习能力强，通过一系列知识活动为企业创造财富。

(4)核心能力主要体现为技术创新能力。高技术企业其核心能力主要是以知识为基础的技术能力，从知识存量与流量角度看，高技术企业通过个人学习和组织学习来实现知识(技术)的静态积累(知识储备和维持)和动态积累(知识创新)，进而支撑技术能力的不断提高，建立企业的长期竞争优势。因此，高技术企业实质上就是知识高积累和快速创新兼具型企业。知识管理是高技术虚拟企业实现核心竞争力必然的选择。

(5)超前性。高技术虚拟企业的产品开发具有超前性，企业要预见和创造市场需求，就离不开知识创新。

2．知识管理在高技术虚拟企业中的重要作用

高技术虚拟企业需要通过有效的知识管理方式形成一种知识联盟的核心能力。知识与信息资源是虚拟企业运营的根本要素之一，企业的中心目标是学习和创造知识使之在组织中低成本而高效地相互转化、溢出与释放，知识管理是虚拟企业实现核心竞争力的必然选择。

(1)高技术虚拟企业实现技术创新需要知识管理。高技术虚拟企业是企业为了提高技术创新能力而采取的一种新型组织合作方式，企业与企业或者与高校等科研机构之间会建立知识联盟来促进技术创新。通过知识管理过程，外部知识可以内部化，虚拟企业中的知识在转移和共享的过程中不断产生新的知识资源，为企业创造价值。

(2)高技术虚拟企业提高柔性需要知识管理，高技术虚拟企业需要能对外界变化做出灵活的反应。知识管理通过挖掘和获取尽可能多的知识内容和专家技能，把创造的知识和外界的信息加以收集和综合，缩短查找信息的时间和避免重复性的劳动，获得对日常决策的帮助，以应对多变的竞争环境对企业敏捷性的需要。

(3)高技术虚拟企业的网络化组织需要知识管理企业在网络化组织上进行工作的环境要求。它不但需要自身的知识管理，而且需要通过知识管理来了解每个网络节点的知识技术条件，以保证信息流、物流和资金流在网络上的通畅流转。

(4)高技术虚拟企业间的合作沟通需要知识管理。虚拟企业是高度竞争和高度协同的对立统一体，它的组织边界是模糊的，其合作伙伴之问的高度协同必须以信息流和知识流的通畅为基础。

二、高技术虚拟企业知识管理链模型

知识分为显性知识和隐性知识，前者一般是指可以编码和度量的，可以由计算机处理的知识；而后者一般是指人们头脑中的经验、诀窍、灵感等知识。高新技术企业的知识管理技术与工具所要解决的问题是如何使知识在员工之间容易地传递，使显性知识和隐性知识之间容易转变，从而在此基础上实现企业的知识创新。高技术虚拟企业通常由若干企业临时组成，成员可以包括企业、团队、个人三个层次，而不仅仅是企业内部成员，各成员企业都具有独立的法人资格，它们之间是一种平等的团队合作关系，所以知识管理的过程更加复杂，不仅仅局限于高技术虚拟企业内部，还融合了成员企业内的知识管理。

一般来说，一个企业的知识链通常包括知识的识别、获取、开发、分解、储存、传递、共享以及知识产生价值的评价等环节，在这个知识链上，形成了一条知识流。高技术虚拟企业的知识链，知识管理的对象就包括知识的顺畅流动，以及创造适合知识交流与共享的氛围，所以，知识链模型为高技术虚拟企业知识管理研究提供了一个更直观的视角。高技术虚拟企业知识管理链模型主要包括三个部分：

1．基于web的基础构建

基于web的虚拟组织网络是信息技术发展的产物，为了达到共享技术、分摊费用以及满足市场需求的目的，借助于计算机网络和兀’技术，将具有开发、生产、经营某种新产品所需的不同知识和技术的不同组织单元连接成一张网，形成结构扁平、交叉功能强的组织形式。各组织单元间彼此连接，富有柔性、机动性高，递阶层次少。与传统企业相比，高新技术企业所采用的高新技术及其生产的产品的生命周期比较短，知识更新速度较快。通过建立虚拟网络组织，调动工作团队的积极性、创造性、解决问题的能力，工作团队中的成员共同致力于组织的宗旨绩效目标，并且承担共同的责任。从而，各成员之间能够从过去的缺乏信任、知识垄断、相互竞争转变为密切合作、知识共享来完成工作目标，能够快速有效地达到更新知识的目的。此外，还有高技术虚拟企业的文化、组织结构和管理模式，它们作为“软资源”也是虚拟企业运营的重要基础。而且，虚拟企业知识仓库作为公共知识的存储地，对知识的转移和共享提供了场所。虚拟企业成员从组织的内／外部知识源中获取各自的知识然后存于组织的知识库中，通过web技术进行转化和学习，供所有员工进行交流和共享，而交流过程中形成的新知识又归聚到知识源中，这个过程是循环的。

2．知识管理流程

本模型中知识管理流程主要包括知识获取、知识选择、知识产生、知识内化、知识外化五个过程。从三个方面阐述如下：

(1)知识获取和选择：创新的基础就是前人积累的知识，组织或个人实现创新的第一步是要获取大量的相关知识。系统最初收集到的只是蕴藏着丰富知识的信息资源，有待于人们去进一步挖掘。在高技术虚拟企业中，主要是利用一些计算机和数学方法对获取的知识进行过滤和数据挖掘。其中主要搜索方法有人工智能和搜索器等，主要的数据挖掘方法有模糊聚类、神经网络和统计分析等。利用这些技术能够对系统未来可能发生的改变加以准确预测，并对一些不确定的知识进行推理、判断和分类，使其符合现实状况。最后将处理完毕的知识、信息以一定方式和规则通过知识门户的控制存储在知识中心。

(2)知识产生：企业中的知识、信息等很多来自于外部组织，不可能完全符合本企业的实际需要。因此可以通过遗传算法、人工智能等技术对现有知识和信息进行选择改造、融合，实现知识的重新开发与创新，创造出更加符合本企业发展的新知识。

(3)知识的内化和外化。产生的知识最终在企业实践工作中加以应用。知识的内化过程，指从显性知识到隐性知识的转化过程，如通过培训将书本上的显性知识转化为主体的隐形知识，然后通过主体的创新活动而实现知识重用。知识的内化主要通过网上培训、知识地图、知识仓库和知识推送来实现。知识的外化过程，指从隐性知识到显性知识，即将主体的经验和诀窍进行总结，并以文字、图形等形式表现出来，使隐性知识得以保存、传播和重用；知识的外化是知识管理技术中的瓶颈，主要通过知识共享平台、知识结构图来实现和认同。

3．战略融合

从战略层面考虑，主要分为知识联盟、知识联盟内的协调和控制三个部分。高技术虚拟企业的知识联盟作为企业战略联盟的种范式，是从高技术企业拥有的、给其带来核心竞争力的知识这个角度来建构相互间缔结联盟的机理。通过知识联盟的方式，将数个企业有限的技术力量综合在一起，使各企业之间能最大限度发挥各自之长，弥补各自之短，这是当今企业有效提高企业竞争力的重要手段。

高技术虚拟企业知识联盟，在创造联盟基本上遵循着类似的模式，首先，评估伙伴潜能，要能创造出一个立足于现实、将来能实现的新联盟，联盟各方必须具备足够的为联盟作出贡献的潜能；其次，在描述联盟可能为各方带来的贡献时不能有所偏重，并且联盟要求各方必须承担作出改变和付出的成本；最后，创造可行途径，制定实现远景的步骤。各方对共享的远景达成共识之后，联盟制定出实际可行的步骤。

模型强调了知识管理的价值创造过程，并强调了WEB的基础作用，突出了知识管理网络化构建的趋势，充分考虑了企业文化和组织结构等环境因素对知识管理的支持，既注重突出知识管理过程，也强调通过各种知识分析工具增强知识创新能力和提升企业的核心竞争力。但对模型各个层次具体使用的技术饵决方案、知识管理主体和外部因素的集成考虑仍不够全面，尚待进一步研究。

三、高技术虚拟组织的知识管理链运用策略

1．基于web建立有效的高新技术企业知识管理信息系统

高技术虚拟企业需要开发知识管理系统所必需的软、硬件设施，为知识获取与共享创造条件。企业知识管理的核心内容是凭借一系列技术手段、制度安排及管理手段，基于WEB建立一套有效的知识管理系统。该系统至少应包含以下几个子系统：一是需要开发出先进的知识库、数据库与模型库以及相应的库管理子系统；二是需要开发与建设企业内部各单位之间、企业与外部机构之间、企业与用户之间的知识交互网络；三是要开发出友好的人机交互界面，以使企业内部员工与用户都能及时、便捷地通过与计算机系统对话，获取自己需要的知识。

2．创建知识管理的组织体系

高技术虚拟企业的知识管理首先应该拥有知识管理的机构，并使之成为企业的一个职能部门。知识管理是一种新的管理理念，它的产生会触及高新企业本身组织结构的变化，只有高新技术企业的组织结构具有弹性，才能发挥知识管理的作用。高技术虚拟组织内的知识管理要努力在企业中取得更加重要的地位，从而形成全公司的知识管理。企业应当设立专门的知识管理部门，或者至少任命知识管理管理者。一方面是由于知识管理的关键在于把每个人的隐性知识转化为显性知识，而这只有全体人员的参与，全体人员的重视才能成为现实；另一方面是由于知识对于高技术虚拟企业成员具有极端的重要性，是其竞争力的来源。知识是一种战略资产，对于高技术虚拟组织中的企业更是如此。

3．高技术虚拟企业文化建设

对于任何组织而言，进行知识管理必须以建立开放的、愿意为组织贡献知识的文化为主。对于高技术虚拟组织中的企业成员来说，文化更是知识管理的关键。这主要是由于虚拟组织中的个体成员常常在空间上是分离的，面对面的交流比常规企业中要少，因此个体成员之间以及个体与企业之间的关系较为松散。在这样一个弱文化的环境中，隐性知识转化为显性知识的阻力会更大。另外知识的转化常常是跨组织的，由于高技术虚拟组织中的信任关系的脆弱性，常使人们在交流知识时有所顾虑。因此，对于高技术虚拟组织来说，必须以文化为动力，加速知识的积累和转化。:

4．外部协同

高技术虚拟企业中企业的知识管理与其他企业不同之处在于它处于一个相互协作、职能互补的企业集团之中。处于协作之中的高技术虚拟企业成员应当在知识管理战略中坚持外部协同。外部协同就是与组织中的其他合作伙伴在知识管理中相互合作进行协调，从而取得最大的协同效应。高技术虚拟企业中企业间的知识管理协同得以建立知识联盟为基础。通常的知识联盟可以是战术上的，也可以是战略上的，然而高技术虚拟企业内的知识联盟必须是战略性的，因为知识联盟对于高技术虚拟企业这一基于核心竞争力运作的企业，在更新、重塑核心能力和变换对其有利的竞争规则方面有着至关重要的作用。

第7篇

1.1系统结构

计算机实验机房中硬件虚拟技术为学生仿真学习提供了虚拟的环境，整个系统包括三个方面：虚拟元器件库、设备库、实验单元和管理维护模块。虚拟实验平台主要作用是为用户提供网络访问的服务，因此，学生在进行硬件虚拟实践的时候就是通过这个平台进入程序，然后进行编辑、设计等等操作。

1.2虚拟实验平台设计其主要的类别有：

（1）虚拟器件类。想要对IC元件的主要功能进行有效的模拟，需要通过虚拟器件来完成。

（2）虚拟仪表类。仿真模拟的对象主要是虚拟实验中的仪器和仪表灯等，例如探测器等。

（3）虚拟面包板类。模拟面包板的各种功能，面包板上的数据连接和信号传播主要是通过虚拟引脚来实现的。

（4）虚拟实验台类。对虚拟的实验平台进行模拟，实验平台的作用主要是管理各种仪表和虚拟系统。

1.3系统功能计算机虚拟硬件实验的平台可以实现用户虚拟的网络操作，系统主要的功能有：

（1）将电路进行仿真性的设计。硬件虚拟技术在计算机实验机房中的应用文/周琳随着时代的不断发展，计算机越来越多的被运用到我们的生活当中来，在对于计算机的学习过程中，虚拟实验对教学有着非常重要的作用，可以让学院的理论与实践进行有效的结合。而教学中的仿真设计以及模拟设计实现了计算机的远程教学。摘要上的人际接口为计算机的模拟提供了实验教材，可以让计算机的硬件设计得以实现，同时虚拟实验中的数字示波器和探测棒等等可以接触一些错误操作，为进行实验的人员提供了良好的配备。

（2）自动捕获能力。系统中，为鼠标设计的捕获功能在编译的时候，能够让实验者的连线工作更加的便捷。比如在选择IC芯片时，将鼠标移动在所在的位置，然后在系统的自动操作下将IC芯片自动调到背景网格中，位置对准后，就能够获得正确的地址。

（3）复原与清除功能。复原功能是让错误的操作恢复到上面一部程序；而清除的主要功能是利用鼠标对错误的工作组建进行删除和销毁。

2硬件环境下实现虚拟计算机

2.1元器件之间的连接

在虚拟元器件中不同器件之间是需要进行连接的，而这个工作主要是通过引脚来完成的，连线工作的存在是独立的，而且是一个整体，形式主要是Active控件，在虚拟实验中，信号的传递也是依赖于连线工作，而它又受制于连线的点和线，这样才能实现连线工作的有效运行。对于一对一的连线形式，在Sender函数的作用下，能够控制信号的接收和发送，整个过程中不会产生信号的冲突。但是对接的连线有很多种类型，每一种类型所发出的信号也都不一样，而系统的抗干扰能力又非常的有限，因此，在传送信号的时候会产生冲突。虚拟实验可以对各种不同的信号以及信号源之间进行对应的逻辑处理，将多种对接类型的连线转化为一一对接的类型。

2.2虚拟实验过程中信号的控制

数字信号在计算机硬件虚拟实验电路中，被视为一般的数据处理对象，然后对虚拟元件和电路关系进行分析。在虚拟机实验系统中，虚拟连线是信号传递的介质，经常会出现电路触发，它的表现为虚拟元件内部的关系产生变化，导致引脚值随之改变，从而最终引起信号的连接值发生改变，这一过程主要是通过Sender的方式来完成。

3虚拟实验室的并行处理技术

3.1CHSVL仿真运行模块

虚拟机的实现平台是CHSBL，同时它由四个模块组成，有虚拟机仿真运行模块、编译模块、信号输出模块和引脚模块。虚拟机系统能够进行仿真运行，需要靠这四个模块的相互作用才能完成。而想要保证虚拟实验正常运行不受环境的影响，需要实现系统的数据监测、编译和输出的共同操作。

3.2多缓冲区、多线程技术

虚拟机可以利用数据缓冲对不同的模块进行同时控制，让每个不同的模块同步运行，系统中占用时间最长的是虚拟机仿真运行模块。但是虚拟机中运用了缓存机制，四个模块都进入到同一个缓存区进行缓存，从而实现了不同模块的同步运行，也实现了线程对四个模块的同步控制。

4结束语

第8篇

（1）硬件和软件投资高：

以每服务器、每应用、每用户为单位部署服务器，通常需要配置多台服务器，才能保证每个最小单元都得到分配。

（2）资源利用率低：

部分服务器，仅运行的B/S或C/S架构小的应用程序，如OA办公系统、网页基础服务类型。很多多核心处理器处于严重的空闲状态，但这些空闲资源又没有合理的整合和利用。很多设备资源利用率只能达到10%-30%。

（3）防病毒软件五花八门：

现今IT用户对系统安全要求比较高，每个用户需要自己安装繁琐的安全防护软件，防止网上多种多样的网络攻击，没能给用户提供一个整体的防网络攻击方案。

（4）系统恢复耗时长：

因为考虑成本，IDC用户数据一般没有专门的数据备份设备，当故障发生时，维护人员在故障定位后，往往要花费大量的时间，备份数据，替换故障硬件，重装操作系统，重装应用软件，重新导入备份的数据，并重新做安全加固。传统的架构，恢复系统功能耗时一般会在4个多小时的时间。

2IDC虚拟化技术提出

为了降低成本、提高资源利用率、缩短系统故障恢复时限，技术人员提出了IDC虚拟化技术。将IDC业务基础设施的架构进行了转变。将传统的基础架构最小化单元从每个服务器转变成每个虚拟环境（VirtualEnvironemnt，缩写VE，即VPS）。通过VPS产品的部署，根据用户不同应用的类型，将硬件服务器划分为很多个虚拟容器，分配给一个客户使用，每个容器安装一种类型的应用。即实现了将硬件服务器进行逻辑层面上的划分和整合，并且在统一的界面上进行管理，通过软件可以集中对多个服务器上的上数百个虚拟容器进行统一集中管理，配置集中的存储，提高应用的可靠性，通过部署统一的防攻击软件，对所有虚拟用户进行安全防护。每VPS分配的资源不仅局限于CPU个数、内存和磁盘大小，还包括了系统的核心运行的几十个参数。通过在一台服务器上创建多个虚拟独立环境，可以确保每一个虚拟服务器的用户独享该资源，其运行及管理完全和独立主机相同甚至优于独立主机。虚拟服务器产品能够以较少的物理服务器服务较多的用户，从而达到节约电力，机架的目的，从而节省资源，扩大公司IDC的服务能力，既实现收益的增加，也达到绿色环保，可持续发展的要求。

3操作系统虚拟技术的应用

VPS的全称是VirtualPrivageServer，即虚拟的传统服务器，缩写为VPS。VPS采用“操作系统的虚拟化技术”的Virtuozzo所创建的虚拟应用系统，在一台物理服务器上，安装基础的宿主操作系统，然后在宿主操作系统上再安装操作系统的虚拟化软件Virtuozzo。通过Virtuozzo的资源分割功能，将原宿主系统，划分为多个个虚拟的环境，每个虚拟的环境作为IDC基础架构中的最小化分割单位，部署相应的用户，即构成一个虚拟专用设备。VPS采用虚拟化技术，Virtuozzo的虚拟化基于操作系统架构层，实现了软件的分割、隔离，每个虚拟出来的环境都是原操作系统的一部分，不需要单独安装操作系统，同时也具备原系统的各方面性能。这就是所有天津联通选择VPS虚拟技术在IDC应用的原因。

4虚拟化整体方案部署

4.1本方案初期设置虚拟服务器100台，每服务器提供30个虚拟主机用户。

为了保证业务的连续性，同时具有充足的可扩展性，设立集中备份服务器一台，操作Virtuozzo内置的VPS备份功能并配置集中备份。软件配置：配置64位架构硬件平台与软件平台每台服务器提供30个64位VPS（兼容32位应用程序）配置集中备份方案跨平台集中管理控制台配置完善的防病毒预案

4.2硬件配置，制约虚拟化容量的主要因素

操作系统虚拟化技术，其意义在于有效地分割、管理、调度资源，虚拟化技术本身并不能凭空创造出新的资源。因此，为虚拟化选择高性能高可靠性的硬件平台是非常重要的。配置至少满足以下要求：在本方案中，所有硬件服务器采用百兆网络连接，并根据就节点数量适当分配带宽。物理服务器采用千兆内网连接，以增强集中备份的数据传输速率。如不满足千兆内网连接条件，则也可以备份网络与数据网络混合传输的方案，但这样将会降低远程备份存储的吞吐性能，因此推荐服务器配备双网卡，并使用千兆网络连接。集中统一管理工具VZCC/VZMC远程管理终端可部署在内网，也可以部署在公网，本方案实施为了方便操作管理，将管理终端部署在公网。

4.3防网络攻击

Virtuozzo有两种MAC地址分配方式：路由模式与桥接模式。在路由模式下，所有VPS和物理节点共用同一个MAC地址。从交换机等网管设备看来，安装了Virtuozzo的物理服务器在一个网卡上绑定了多个IP。在桥接模式下，VPS可以有自己独立的MAC地址，这个MAC地址有系统管理员手工设置。通过在交换机上绑定对应的静态MAC地址，可避免MAC地址欺骗等来自同网段的恶意网络攻击。在通常模式下，使用路由模式的MAC地址即可满足正常使用的需要。VPS内的网络保护也有Windows自带的网络防火墙完成，用户可自行配置自己的VPS防火墙，不影响其他VPS。为了保护各种网络攻击，需要打开物理节点上的Windows防火墙，通过网卡“属性”->“高级”标签可以启动它。在物理节点的Windows防火墙上，无论如何配置，都不会影响到其上VPS的运行，防火墙只对节点生效。因此可限制3389端口登陆IP地址，并允许特定IP地址连接本机的22端口（VZMC管理控制台端口），以便远程管理。

4.4集中备份设备配置

随着业务的开展，服务器数量的增加，架设完整而有效地集中备份平台即成为保障业务持续运行的关键。集中备份方案采用Virtuozzo内置的备份功能和集中存储进行，采用本地备份、远程存储的设计方式实现，即能集中统一存储所有节点的备份数据，又实现了低成本、高速度的备份。备份方案需要集中存储设备一台，容量按照计算方式如下：每VPS空间×每服务器VPS个数×服务器数×保存备份的数量=存储空间。其中，每VPS产品空间假设定型为5GB，每服务器30个VPS，部署100台物理服务器，完全备份最少保留2个，则得出：5GB×30×100×3=45TB。因此，如果需要为所有的VPS都提供3个完整备份，则需要45TB的存储空间。

5收到的成效

第9篇

在计算机技术当中应用虚拟化技术，需要能够支持可虚拟化的机器，保证机器为虚拟化提供发展环境。系统管理程序是当前平台硬件与系统管理程序的抽象化体现，具有隐性含义[1]。基于一定角度分析，该管理系统被称之为是具体操作系统，即主机操作系统。管理系统的上一层结构是客户操作系统，即所谓的虚拟机。不同的虚拟机与主机系统之间存在一定区别，表现出相互隔离的关系。

二、计算机技术中虚拟化工作的运行方式

2.1桥接模式

桥接模式是虚拟化技术的一种表现形式，此种方式主要是利用虚拟化软件在局域网基础之上构建一个全新的虚拟服务器，保证为计算机用户提供健全的网络服务体系，并将虚拟机当做主机系统进行操作应用，与其他计算机硬件设备相连接。在同一网络中，分配相应的网络地址、子网掩护以及网关内容，确保每一项内容与实际运行并无差异，实现虚拟主机与主机的正常网络访问。

2.2网络地址转换模式

运用网络地址转换模式，可实现自动访问局域网络。采用此种工作方式，其根本目的在于虚拟技术接入到互联网当中较为快捷，不需要进行额外的配置与具体操作，在宿主机能够正常访问网络的基础之上，达到访问互联网的目的。在这一方面，虚拟机则更像是一台真实的计算机，通过DHCP获取网络参数[2]。

2.3主机模式

在计算机网络环境下，想要实现特定环境下对真实与虚拟环境进行分析，运用主机模式较为快捷。运用此种方式，在保证主机与虚拟机有效隔离的同时，还能够控制虚拟机的网络访问。在主机模式下，虚拟系统只能够基于主机系统的基础之上进行网络访问，基于DHCP服务器确定动态分配。

三、计算机技术中虚拟化技术的运用措施

3.1构建虚拟应用开发环境

虚拟应用开发环境的构建，是虚拟化技术在计算机技术当中运用的前提条件。良好的虚拟应用开发环境，对提升在计算机技术当中的应用效用至关重要。虚拟应用的开发条件，需摒弃传统的观念。因此，计算机操作人员可基础虚拟化技术的研究下，在一定范围内构建小规模的开发环境，为虚拟化技术的应用效果提供前提保障。

3.2对异构资源进行整合

虚拟化技术在当前计算机技术当中的应用，其中存在的主要问题是硬件不同品牌以及不同供货商所能够提供的硬件设备与资源不匹配，产生严重的功耗损耗。因此，对于上述问题，需要充分运用虚拟化技术，将异构资源进行整合，在降低成本的同时，为计算机用户提供良好以及统一的系统环境，实现协调性发展。

3.3提升系统安全性

虚拟化技术在计算机技术当中的运用，其根本的阻碍因素是系统缺乏安全的环境，知识虚拟化技术安全问题得不到保障。对此方面的内容，计算机技术人员需要尽最大努力，提升系统安全性因素。可采取建立VMM，通过专业化手段为虚拟化技术在计算机技术中的运用提供安全可靠的数据平台，基于安全角度提升系统实效性[3]。总之，提升系统的安全性不但为用户提供了良好并安全的发展环境，还能够推动虚拟化技术水平的健全与完善。上述三种方法，是基于计算机技术以及虚拟化技术的角度进行分析，提出具体建议。虚拟化技术在计算机技术当中的应用，涉及的内容以及涵盖范围较为广泛，还需相关学者进一步研究，为虚拟化技术提供良好的发展环境。

四、结论

第10篇

关键词：虚拟机；VMware；网络教学

一、引言

计算机网络技术是当展极快的信息技术，是新世纪人才必须掌握的基本技能，因此各高校几乎所有专业都开设《计算机网络基础》课程，《计算机网络基础》已成为高校公共课程，教学意义十分重大。

由于计算机网络是一门理论和实践结合相当密切课程。教学中搭建一个网络环境，最少需要2台带阿卡的计算机和1根交叉网线；如果组建复杂网络环境，还需要服务器、工作站、交换机、路由器等设备。教师在讲授中，要直观地向学生展示讲授内容和操作过程。对于多媒体教室单机状况，教师很难做到。而在实践教学中，又需要大量的网络设备，由于经费短缺、网络技术发展迅速，各院校对实验设备的更新面临着重重困难，并且所建网络实验室规模较小，实验中常常是几人共用一组实验设备，不利用于学生独立完成实验内容。通用机房，为杜绝学生在计算机上随意安装软件和修改设置，对计算机硬盘采取保护措施，导致网络课程的大多数实验都无法开出，学生动手机会减少，影响教学效果。

针对网络课程在教学中存在的问题，基于虚拟机技术网络教学架构的设想就应运而生，其思路是通过虚拟化软件的辅助，将网络课程教学中用到的操作系统集中安装在一台计算机上，然后模拟出多操作系统连接的效果，在单机上实现多操作系统的联网，构造出网络环境，满足网络教学和实践的需要。

二、虚拟机

目前流行的虚拟机软件有VirtualPc和VMware两款，它们都能在Windows系统上虚拟出多台计算机，用于安装各种版本操作系统，如Windows系列、PS/2等。两款软件相比较，VMware支持Linux操作系统，而VirtualPc2004以后版本不支持；VMware客户操作系统直接运行在X86保护模式下，虚拟机运行的环境逼真、性能出色。教学中选用此软件。

(一)gMware的特点

VMwareworkstation6.5是一款优秀软件，在一台宿主机中可以虚拟出多台虚拟机。每台虚拟机不仅有自己的CPU、硬盘、内存等，而且能虚拟出BIOS，可以对BOIS的参数进行设置，对虚拟硬盘进行分区、格式化、安装操作系统等，很像一台真实的计算机。

(二)VMware工作模式

YMware提供了虚拟网络设备VMnet0－9，这些设备相当于交换机，通过这些设备，虚拟机和虚拟机、虚拟机和宿主机就可以组建任意形式的局域网。

虚拟网络就是各虚拟机、宿主机通过虚拟网卡连接到VMnet0-9中的某个交换机上。而连接的方式有：

1、Bridged(桥接)模式

桥接模式组成的网络在vMware中以VMnet0表示，实际上是宿主机的局域网在虚拟机网络中的映射，此时的虚拟机相当于直接接入宿主机的网络。联网方法是在虚拟机的网卡的网络设置中选“Bridged”选项，默认连接到虚拟交换机VMnetO上。

2、NAT模式

使用NAT模式建立的网络默认连接VMnet8子网上。安装VMware后，宿主机网络连接里会增加两块虚拟网卡AdapterVMnetl和AdapterVMnet8，其中AdapterVMnet8网卡将宿主机与VMnet8子网相连。在这个子网中，VMware不仅提供了DHCP服务，使子网内的机器自动地获取IP地址，而且还为这个子网启用了NAT服务，提供了从VMnet8子网到外网地址转换，有一个实实在在的NAT服务器在运行。联网方法是在虚拟机的网卡的网络设置中选“NAT”选项，默认连接到虚拟交换机gMnet8上。

3、Host-only(仅主机)模式

Host-only模式建立的网络默认位于vMnetl子网内，该子网的虚拟机只能与VMnetl网内的虚拟机或宿主机通信，不能与其他虚拟网络的主机通信，这就是“Host-only”名称的由来。这样隔断虚拟网络与宿主机外部网络连接，建立一个独立的私有网络。联网方法是在虚拟机的网卡的网络设置中选“Host-only”选项，默认连接到虚拟交换机VMnetl上。

VMware中的三种网络模式只是方便用户快速将虚拟机加入宿主机网络的一种预定义模式，VMware软件预先设置好三个虚拟子网，以对应三种基本模式。用户完全可以通过修改这些网络的属性改变它的默认行为。

为方便组建虚拟网络，用户可以通过Custom(自定义)模式，选用虚拟设备，添加虚拟网卡等方法，组建用户要求的局域网。

三、网络实验的组建

教学中常用的网络模式主要有“对等网网络模式”、“客户机/服务器网络模式”、“有路由器的网络模式”等。教学前，教师建立实验所需的虚拟机和虚拟网络，然后把这些虚拟机和网络参数文件放到服务器上共享。这就相当于教师将实验所需的网络模板做好，并将它共享给学生。利用教师做好的模板，学生很快就能在自己的计算机上建立实验需要的网络环境，进行实验。下面通过DHCP服务实验，说明构建实验的方法。

(一)实验环境的构建

要进行DHCP服务实验，必须组建一个网络，最简单网络需要两台计算机，其拓扑结

要组建图1网络，需要新建两台虚拟机或新建一台虚拟机，另一台使用宿主机。为了介绍方便，在此，新建两台虚拟机，并使用“Custom”网络模式组建。过程如下：

1、单击“新建虚拟机”按钮，启动“新建虚拟机向导”，在此向导下，创建两台虚拟机：第一台为windowsserver2003standard，第二台为windowsxPprofessional。创建中，按向导要求为虚拟机分配内存、创建硬盘等，在网络连接中，选择“不使用网络连接”，完成虚拟机创建。

2、打开第一台虚拟机，不要启动，单击“编辑虚拟机设置”，打开“虚拟机设置”对话框，在该对话框上单击“添加”，打开“添加硬件向导”，选择“以太网适配器”。然后单击“下一步”，选择“自定义”单选按钮，并从下拉列表中选择“VMnet2”变换机，最后，单击“完成”。并在“虚拟机设置”对话框上单击“确定”，为第一台虚拟机添加以太网适配器，并连接在VMnet2虚拟交换机上。

3、打开第二台虚拟机，不要启动，用同样的方法为第二台虚拟机添网卡，也连接到交换机VMnet2上。这样图1网络就构造好了。

4、接下来为第一台虚拟机安装Windowsserver2003standard操作系统，为第二台虚拟机安装WindowsXPprofessional操作系统，安装方法同普通计算机。

5、分别为每台虚机安装虚机工具。方法是启动相应虚机，在菜单中选择“虚机”一“安装虚机工具…”进行安装，安装完成后，实验模板就准备好了。

实验模板准备好后，教师将实验模板保存在共享文件夹中，供教师演示和学生实验使用。

(二)实验过程

1、建立DHCP服务器

1启动windowsServer2003虚拟机，为该机指定一个固定IP地址，如192.168.1.1，设置子网掩码为255.255.255.0，默认网关为192.168.L.1：

2在WindowsServer2003虚拟机中，安装DHCP服务。方法是依次打开“开始”“程序”“管理工具”“管理您的服务器”。系统打开“管理您的服务器”，双击“添加或删除角色”，打开“配置您的服务器向导”。在向导的“服务器角色”窗格中选择“DHCP服务器”选项，为该机安装为DHCP服务。

3配置DHCP作用域。启动DHCP服务，在“作用域名”对话框中指小该DHCP作用域名称，在“IP地址范围”中，根据实验要求设置该作用域用于分配的地址范围(地址池)、子网掩码、排除地址和租约期限。完成后，配置“DHCP选项”，如：默认网关、DNS服务器及WINS服务器等，最后激活该作用域。

2、配置DHCP客户端

启动WindowsXPprofessional虚拟机。启动后，将其IP地址设置为自动获取。

3、测试DHCP服务

在WindowsXPprofessional虚拟机中，执行“开始”“运行”，在窗口中输入“CMD”，进入命令窗口。在命令提示符质运行pingDHCP服务器地址(如：192.168.1.1)，榆裔网络连通性，然后，运行ipconfig/release释放原IP地址，运行ipconfig/Fenew重新获得TP地址进行验证。实验中，通过多次更改DHCP服务器地址池及其选项，重新获取IP地址，结粜表列：每次获取IP地址及其选项。都符合DHCP服务器的设置。

4、实验内容扩展

在上述实验基础上，利用虚拟机克隆功能，将WindowsxPprofessional机器克隆台。启动克隆厉的虚拟机，更改机器名称，使用两台客户机同时测试，并扩充测试“保留IP地址”、“用户类别”、“类选项”等内容。

为DH服务器再添加一块王卡，此网卡与另一个子网相连，并将其中一台客户机改接到此子网中或再添加一台虚拟机连接到此子网，利刑扩展后的潮络，进行多宿主DHCP服务器配置和测试等。

第11篇

真正意义上的产品数字化样机是将CAID、CAD、CAM三者联系在一起。由于CAD/CAM作为产品设计和制造的核心模块，其数字化样机研究已经比较成熟。而作为产品设计的前期阶段CAID环节，还存在着大量的CAID和CAD工作流程混淆、流程中断等现实问题需要思考、解决。现有典型的工业设计流程一般开始于创意，通常先用手绘草图来表达设计概念，再通过三维造型渲染输出静态的效果图来进行设计方案评估。在二维图纸很难充分交流设计思想的情况下，实物模型仍然是将设计思想物化的唯一途径。因此，在概念设计完成后，可以用油泥或合成材料制作小比例的物理模型，用于对概念设计的评估。在完成对小比例的物理模型的评估和修改后，用三维扫描仪对油泥模型进行扫描，并利用逆向工程软件进行数据处理，最后完成三维数据。随着产品设计过程的深入，为了从外观、功能、结构等各方面最终确认是否符合设计效果，需要建立多种相应的物理样机，有时还需要制作全尺寸的样车模型用于评估和验证。当通过评估和验证后发现设计缺陷时，则又需要返回前一阶段，对设计数据进行修改，并再次通过物理样机进行验证。在实际工作中，这样一个过程可能会反复进行，直至最终设计结束。

2VR技术对产品工业设计的影响

典型的工业设计过程通常都是基于物理样机，在设计和试制过程中难以避免地会陷入反复试错的设计循环之中，这就将直接导致人力、物力的浪费和开发周期的延长。如果利用虚拟现实技术则可以减少设计过程中物理模型的数量，通过应用虚拟现实技术使产品设计的各个阶段实现可视化，可以对产品的造型、材料、人机工程、装配、检修过程、模拟仿真、加工工艺性能等进行预测及交互式的评价和优化。由于它灵活的特性，则可对其进行实时修改和评估，使设计师、工程师、市场营销人员、业主或其他参与者之间的交流更顺畅，从而简化设计流程，提高设计效率，给产品设计带来全新的理念和方式。

2.1工业设计方案展示与评估

在传统的工业设计中，设计师主要用平面的手绘图或者不同角度的三维效果图来表达设计思想、展示设计成果。而基于虚拟现实技术的工业设计则打破了传统的设计模式，在沉浸式的虚拟现实环境下，交互展示设计方案，更关注用户的体验感，而非产品本身。在进行设计评估时，在虚拟环境中利用专业设备（3D眼镜、头盔显示器、交互式手柄、数据手套等）进行交互，从而获得逼真的体验感。全尺寸的车辆外观、内装及司机室的三维立体影像能实时地显示，甚至还可以邀请专家和业主一起参与到设计中来，通过手持控制终端激发预设的参数命令对车辆的造型、色彩、装饰风格等进行直观的选择与搭配，亲自体验产品的最终效果，并对模型提出修改意见，实时观察设计和修改过程。

2.2人机工程分析

产品的舒适性、可操作性是评价设计的重要指标。以往，对于产品的人机工程分析往往是参照相关标准来进行，再结合物理样机进行评估。而在虚拟人机工程系统中，通过产品的三维数据和内置的人体模型数据集成，可以实时进行司乘人员的可视性、可达性、空间适应性、特定姿态的舒适性分析等。同时也可针对人体动作疲劳度的分析来校核并优化设计方案，及时发现设计方案中人机工效方面的不足，避免了设计方案在人机工效方面的“硬伤”。降低返工所带来的时间上和成本上增加的风险，缩短设计周期，使交付评审的设计方案更为准确，更具说服力，并给予设计方案理论以及数据方面的支撑，各种评估参数也可以输出成分析报告，并可以根据模型的修改实时更新。

2.3虚拟装配

在虚拟装配系统中，工作人员可以在虚拟环境下通过专用设备（立体显示系统、头盔显示器、跟踪定位器、三维鼠标、数据服、反馈数据手套）直观地实现人与虚拟产品的交互操作，对设计的机构进行装配检验，实现产品的虚拟装配和调试，并检查可能存在的干涉问题和其他不合理问题。

2.4虚拟试验及制造

车辆交付使用之前，都要进行试验，传统的产品开发模式下，产品的各种性能实验是通过样机和物理模型来实现的。随着VR技术在轨道交通行业的应用，物理试验模型已逐步被数字模型代替，基于数字模型，不仅可以对车辆的造型、结构关系等进行验证和评价，还可以在虚拟场景中，结合分析软件对数字样机进行分析计算，并实时将验证结果展现出来。设计人员即可及时进行调整，而不必等到列车在行驶试验进程中出现问题时再进行设计修改。虚拟现实技术还能模拟产品的制造过程，即产品虚拟制造。就是利用计算机仿真技术、信息处理技术对产品制造活动进行仿真，它不消耗现实资源和能量，过程是虚拟过程，生产的产品也是虚拟产品。虚拟制造过程包括材料热加工工艺模拟、加工过程仿真、板材成型模拟、模具制造仿真等。它是应用软件或虚拟数控技术对加工工艺及模具成型过程进行仿真，按照设计精度等的要求，通过模拟加工，选择最佳的刀具路径和加工参数。通过产品的虚拟制造，对产品性能和可制造性进行预测和评价，可以在生产之前发现潜在的工艺问题，进而采取相应的措施，从而缩短产品的设计与制造周期，降低产品的开发成本。

3基于VR技术的工业设计流程

相比现有的工业设计流程，引入虚拟现实技术后，带来的改善主要在以下三个方面：

1）在产品方案设计阶段，应用虚拟现实技术可以实现逼真的、交互式的设计界面，用户可以直接绘制可视化的产品数据模型。

2）在方案评估及验证时，虚拟数字样机让用户可以交互、协同地评审、分析和测试产品数据模型。

3）可以实现虚拟装配与虚拟制造。VR技术的应用实现了新产品开发技术的一个巨大飞跃，三维交互的设计方式给设计师提供一个更直观、更自由的工作环境。虚拟现实技术可以极大地弥补现有的CAD—RP产品开发流程的不足。基于VR技术的设计流程可以由现有的串行向并行的设计方式转变。

4应用VR技术的优势

1）增强工业设计手段：利用VR技术向产品开发决策者、市场营销人员、工程师及客户逼真地进行工业设计方案展示，将未来产品三维立体真实地呈现出来，让参与者身临其境的在车内外漫游，还能实时改变造型、颜色、材质，满足不同业主的个性化需求。

2）提高产品设计质量：在产品设计阶段，利用VR技术模拟产品开发全过程，预测产品性能，产品的可制造性、可维护性和可拆卸性等，从而提高产品设计的一次成功率。

3）降低样车试制成本：利用VR技术的逼真展示、人机交互、虚拟装配、事故模拟及虚拟实验等技术进行设计评估，减少物理样机的试制成本。利于有效组织生产制造，缩短产品开发周期、降低成本，提升设计质量与生产效率。

4）利于售后检修维护：利用VR技术真实展现设备的维修过程，制作虚拟样机电子检修维护手册，包括维修性设计分析、维修性演示验证、维修过程核查、维修训练实施等，以一种新型的方式让操作员工更直观地学习了解针对具体装配维修的检测维修方式。

5结束语

第12篇

计算机技术用于建筑设计已有多年,计算机辅助设计(CAD),主要是帮助设计者把设计、计算、画图、数据存储和处理等繁重工作交给计算机完成,而设计者把主要精力用于创造性构思。计算机产生的设计结果,可通过图形设备向设计者展示,并可模拟,允许设计者作出修改。虚拟现实(简称

VR)技术能创造身临其境的感觉。

虚拟现实也称虚拟环境或虚拟真实环境,是迅速发展的一项综合性计算机、图形交互技术,它集成了计算机图形学、多媒体、人工智能、多传感器、网络并行处理,利用计算机生成的三维空间形象实现的目标合成技术,通过视、听、触觉,以图表及动画方式呈现,让观看者“眼见为明”。它改变了传统的计算机辅助设计被动静态的信息传递方式。它的特性包括:(1)交互性(interactive);(2)想像性(imagination);(3)沉浸性(immersion)。虚拟现实就建筑视觉模拟的可行性而言,应用领域可包括:建筑物模拟、室内设计模拟、城市景观模拟、施工过程模拟、物理环境模拟、防灾模拟、历史性建筑模拟等。在建筑设计中既要进行空间形象思维,又要考虑到以用户的感受为核心,是一连串的创新过程,包括规划、设计、建设施工、维护等。巨大的成本和不可逆的执行程序,不能出现过多的差错,虚拟现实是一种可以创造和体现虚拟世界的计算机系统,虚拟世界是整体虚拟环境或给定仿真的对象的全体,充分利用计算机辅助设计和虚拟现实,可减轻设计人员的劳动强度,缩短设计周期,提高设计质量,节省投资。虚拟现实技术在建筑设计中应用广泛。

2展示建筑物的整个信息

现阶段的二维、三维的表达方式,只能传递建筑物部分属性的信息,并且只能提供单一尺度的建筑物信息,使用虚拟现实技术可展示一栋活生生的虚拟建筑物,使人产生身临其境之感,设计不仅仅是设计者的事,住户、管理部门都可起到辅助决策的作用。

3远距离浏览

设计者设计的建筑物与工程单位可以相互沟通交流,通过万维网达到远距离浏览,也可以以计算机语言开发与虚拟现实造型语言整合,虚拟现实用于Internet网中提高其普遍性与实用性。

4实时多方案比较

在建筑设计过程中,一般都会对设计的建筑物提出不同的设计方案,对未来建筑物的形象做多种设想,在虚拟的建筑三维空间中,可以实时地切换不同的方案,在同一个观察点或同一个观察序列中感受不同的建筑外观,这样,有助于比较不同的建筑方案的特点与不足,以便进一步进行决策。事实上,利用虚拟现实技术不但能够对不同方案进行比较,而且可以对某个特定的局部作修改,并实时地与修改前的方案进行分析比较。

5专用的人机接互

人机接口是使用者与计算机沟通的桥梁,它是代表使用者意图的转换及计算机程序的执行,良好的人机接口的建立,可减少使用者对系统的学习时间和增强系统的使用效率。在虚拟现实技术建筑设计中,必须有特定的人机接口模式:(1)使用者模式。使用者直接进入虚拟现实中,进行观测

与互动操作,以第一人称的观测方式,进行虚拟现实的沉浸观察,隐藏的接口,只有在使用时才出现;(2)者模式。在虚拟现实中,常因沉浸环境与现实环境的感性差距,而造成空间迷失现象,以至于使用者无法掌握虚拟现实中的状态,以空间者的虚拟环境信息的提供,以第一和第二人称的观察方式,进行虚拟环境中的观测;(3)监控模式。使用者以第三人称的方式,监控虚拟现实中所有的现实状态,并进行虚拟物的监视与控制,而接口的产生与虚拟现实的种类并无绝对的关系;(4)浸入操作模式。将控制虚拟现实物的接口,置于虚拟现实中,以进行仿真式的操作模拟,使用者以

第一人称的操作方式,对虚拟物进行控制。从系统整合的观点来分析建筑设计,系统的接口连结不

当,影响设计质量和施工程序。

虚拟现实系统基本上有两种:模型式和图像式。以模型式虚拟现实,以虚拟现实造型语言(简称VRML)为主要描述语言,使得建筑设计可用计算机进行三维建模,利用效果图和三维施工图与资料库,并利用虚拟现实技术连结到资料库作为实时模拟操作。虚拟现实造型语言,可用来在万维网(3W)中定义与更多信息相关联的三维世界的布局和内容,使之能够在一个交互的三维空间中很容易地被表达出来。当虚拟现实造型语言浏览器启动后,它会将虚拟现实造型语言中的信息解释成虚拟现实造型语言空间中的建筑物的几何形体的描述,一旦VRML空间被用户的浏览器解释,它将提供实时显示,一秒钟可以显示多次,这样,用户的机器上将会有一个活动的场景。

6应用实例

荷兰的虚拟现实技术起步较快,Eindoven大学的Calibre研究院已用虚拟现实技术进行设计和咨询,他们开发的软件包由一组类CAD的函数组成,称为CAAD软件,为建筑结构的创建、修改和可视化提供了工具包,它支持AutoCADDXF文件的输入输出,而且能够用于虚拟环境中增加动画和对象的动态行为。已用该系统模型化了一座小城市,具体目标是在河中小岛上设计一栋博物馆。这座城市由好几百栋建筑物组成,坐落在河边斜坡上,可以俯瞰小岛。首先,数字化该城市的地图,创建基本的AutoCAD模型;其次,按真实三维位置安排每栋建筑物,同时也考虑山坡的轮廓;再次,加上建筑细节,如门框和窗框设计,以便标准地表现该城市的美学特征。该应用实例让人们领略了该领域和他们所取得的成果。

在美国洛杉矶和费城的虚拟建筑三维模拟系统被认为是全球最成功的虚拟建筑模拟系统之一。各国对虚拟现实技术都在研究和应用,我国也一样,在虚拟世界建筑方面,都已制作和展示了复杂的虚拟世界模型。虚拟现实技术所涉领域十分广泛,技术潜力巨大,在建筑设计中应用前景广阔,但软硬件投资巨大,可重复性低,如计算机辅助设计/制造数据库/计算机辅助工程,多媒体/台式视频,图形艺术,形象/动画制作,科学可视化,实时模拟等的硬件价格很高。

第13篇

计算机现在是运用的比较普遍的一种表现方式，有三维表现和虚拟动漫的表现形式，而现在我们运用计算机表现的形式是3D多，现在基于人们的文化修养和审美意识提高，在室内设计方面的表现手法选择性越来越多，有时候同样方案和同样的设计，但是表现手法不一样，就会给客户不一样体验和效果。而基于这种计算机和传统手法相结合的虚拟表现手法就有很大的优势，可以更加直观充分的展现给客户看了。

二、虚现实在室内设计的运用和发展目的

室内设计发展至今，已经有多种表现形式了，那么虚拟表现在室内设计中有一下几个功能和目的：

1、充分的帮助设计师讲解设计理念

在室内设计这专业出现之前，室内装修都是以业主根据自己的欣赏水平和想象来施工的，这种方式只能以亲自在现场知道工人去施工，所以也就没有施工图啊，设计方案之说，装修功能也只局限于人类的居住需求。随着社会发展才分工出设计师行业，也就有了方案和平面图包括效果图，伴随着设计师和客户交流也越来越多。但是在交流中客户和设计师都有对方案的理解，那么就能使设计师更好的修改方案，也就能和施工人员对接施工，但是这种施工固然能解决设计问题，也能更好的和施工人员交流，但是还不能满足设计师和客户之间的交流，在这个发展过程中虚拟现实运用很好的弥补了室内设计的不足，能使设计师的方案更直接的和客户交流对接，当然更加丰富了室内设计的表现手法。

2、在室内设计中优势

近年来，虚拟设计在室内设计中作为一个独立体系正在快速的发展，三维立体在虚拟现实中相比于传统手绘中的优势在于实际设计空间的真实尺寸体现。这种设计更加直观的表达出设计师的效果，更加人性化和专业化，在设计过程中更加快捷、直观、逼真。

3、灵感创作的来源

计算机更能反映空间的真实性，虚拟在空间的创作中，能把各种模型组合有利于激发设计师的创作潜能和再创作的灵感。在计算机创造中，各种模型有趣的组合，能使设计师找到源自大自然的设计，一切的设计来自大自然万物，它能使设计师在面对计算机时消除疲劳，避免单调的工作，使设计师有更多的时间来找创作作品的灵感。

4、合理的展示平面布局

计算机处理数据的强大功能，室内设计的数据一般通过计算机数据处理得来的，像室内的平面图的尺寸、标注等都可以用计算机处理得来的。传统方式则需要设计师发费大量的人力物力来计算，而且没有计算机那样精准。现在计算机的处理大大节省了时间和人力成本。

三、虚拟现实技术在运用中的不足

1、时间成本更高

以往通过传统方式手绘来与客户交流，直接可以描绘出客户的想法，而虚拟现实的制作方式则相对来说时间周期更长，也更加不好修改，在表现方式越来越多的情况下，手绘通常时间比较节省，而电脑制作的效果图相对来说也比较短，而使用的虚拟现实技术来表现方案时，通常比较漫长的，而且也不容易修改，因此虚拟技术在现实运用中的时间成本比较高。

2、价格成本偏高

虚拟技术与传统方式相比较的价格偏高由多方面的成本因素的，首先虚拟技术是一门新型的信息技术，是伴随着科技发展的成果，目前掌握这门技术的人员不是很多，这是作为一门技术表现的方式，其次是因为虚拟技术在现实操作中时间成本相对来说比较高，而且对计算机的硬件要求比较高，这也无形中增加了运行成本，因此虚拟现实运用在实际运行中有着多方面的制约因素。

3、技术人才的匮乏

目前我国教育还没有大量培养掌握这门技术的人才，而科技在前进，所以人才的匮乏不足也制约着虚拟现实技术的发展。

四、结束语

第14篇

1城市设计的主要内容及其对计算机图形图像技术的要求

城市设计简要地说就是为人们设计聚居地的一种艺术，它是城市规划的重要组成部分。城市设计所关心的是建筑实体的视觉效果；人与场所的连接性；活动空间与舒适环境的创造；整个城市景观改善的进程。城市设计要为建筑物实体及其空间布局，为建筑形式构图及其与周围空间的三维关系，为获得美学与社会质量成就进行视景布置建立整体框架。

1.1城市设计内容的层次性。城市设计的基本内容分为宏观、中观、微观三个层次。

宏观层次：城镇分布与城市形象。城市设计的宏观层次包括在一定区域内的城镇分布；城乡一体化规划与景观设计；城市的格局与形态、功能组团、环境保护、基础设施、分区特色与舒适的环境、城市出入口、土地利用与活动场所等。城市设计的宏观层次内容与城镇体系规划相辅相成，不过城市设计更注重于城市的关键性特征与自然景观的构成；注重城市开发建设对自然景观、文化或社会经济资源的物质的和视觉质量的直接和间接影响。在对宏观层次的城市设计进行评价时，创造高质量的城市环境和优美的城乡视野成为重要准则。包括对自然山水景观的组织与利用，视觉特征物的适宜性和可视性，整体高度轮廓和体量的协调性，与传统景观的协调性等等。为应用ArcGIS对炎陵县的自然地理、人口分布、交通条件等进行综合分析作出的城镇布局。为应用ArcGIS对炎陵县重点发展地区的用地空间发展所作的规划。规划在宏观上充分考虑了炎陵县作为人文与生态旅游县的自然环境特色。

中观层次：建筑物与空间。中观层次城市设计内容包括用地布局、建筑设计、交叉口与广场、街道和路网格局、视线走廊、连接度与整体性、体量与高度、地标物、开敞空间和公园、人行道与步行系统的连接等等内容。中观层次城市设计内容与城市总体或分区规划相辅相成，不过城市设计主要关注开发建设对自然景观的物质和视觉质量的直接和间接影响；人工建造物的适宜性和视角的关系；对光和空气的穿透性影响；与步行道格局的协调性；与城市整体立面轮廓和体量的协调性；与地方传统的协调和对周围环境的影响等等。图3为应用ArcGIS对炎陵县城现状所作的全景鸟瞰。

微观层次：使用者环境。微观层次的城市设计内容包括建筑物的人的尺度、街道陈设、材质颜色和纹理、过渡的处理、广告和标志、街道景观等。微观层次的城市设计与详细规划设计相辅相成。在对微观层次城市设计进行评价时，自然方面主要关注功能上的适宜性。人造方面关注街道结构和功能的适宜性，创造好的步行环境，人的尺度和生活质量的提高，空间的创造等。图4为某中学新校园的大门，通过三维建模贴图生成。

1.2城市设计对信息技术的要求

从城市设计各层次的内容及评价原则来看，人与自然环境的协调，恰当的空间组织，悦目的视觉效果均是共同的追求。以往城市规划和建筑设计由于受到技术手段的限制，规划师和建筑师主要是通过二维图形加空间想象来构思和评价设计方案，仅在进行建筑单体设计或很小的群体设计中才应用三维效果图，或固定路径的动画来模拟建成后的空间关系和视觉效果。众所周知，传统的效果渲染需要耗费大量时间和占用大量计算机内存。因此多方案的交互式设计和实时动画根本不可能进行。

城市设计计算机视景仿真需要解决几个方面的问题。其一，处理数字高程模型，生成并修改三维地形，进行坡度、坡向、高程、填挖、淹没、视线视域分析。

其二，进行建筑密度、容积率、可达性、缓冲、选址可行性分析，用以评价社会经济与环境效果。以上两项是GIS的典型功能。其三，大面积多单体的快速三维建模，包括建筑物、构筑物、城市家俱、广告牌、树木、车辆、人物等。一般GIS只有二维拉伸功能，称为2.5维，不是真三维。而流行的3Dmax三维建模不胜任大量对象建模与实时浏览任务。其四，实时虚拟。要能快速地重绘画面，包括对场景对象、天光背景、动画路径、视点视角等的改变均能立即作出反应。从理论上说，以上四大问题可以在一个GIS平台或统一的VR系统中得到解决，不过目前这种平台还处在研发之中，但是我们可以借助GIS与VR综合集成来解决问题。

2一种基于GIS与VR的城市设计技术方案

2．1虚拟现实系统集成。无论是GIS还是VR，当前国内外均有多种商业软件可供选用。美国ESRI的ArcGIS是世界上最先进的地理信息系统，不过它的三维建模功能不强，且没有实时虚拟动画的功能。美国Multigen-Paradigm公司的Multigen-Vega是当前虚拟现实的旗舰软件，其强大的三维建模工具Creator和虚拟仿真引擎Vega有机结合能很好地满足虚拟城市实时动画要求，不过它不具备空间分析的功能。其它的GIS与VR软件大体也是如此。所幸的是，我们已经有了一个综合两个方面的优势来解决城市设计技术问题的方案。这就是ESRI公司委托Multigen-Paradigm公司开发了一个ArcGIS扩展模块SiteBiulder，该模块使得ArcGIS具备了实时动画功能并且能接受Multigen的三维模型。于是我们就有了一个基于GIS与VR的应用于城市设计的虚拟现实系统．

2.2系统应用步骤。该系统的完整的应用包括场景的规划设计、单体的建筑设计、三维建模并贴图、实时虚拟动画几部分内容

2.2.1城市规划设计。无论是新城区的开发还是老城区的改建均要先确定规划设计目标，提出社会、经济、环境方面的要求。根据要求，进行自然条件、建设条件等一系列的基础分析。在分析基础上完成土地利用、道路交通、建筑布局、竖向规划、工程设施等规划设计方案。值得注意的是，以往规划设计仅用CAD进行辅助设计。本系统强调应用ArcGIS技术辅助规划设计，原因有两个方面。其一，CAD不具备所要求的空间分析功能；其二，只有ArcGIS主题及主题中的特征（对象）才能被引入到SiteBiulder中进行实时动画。图5为应用ArcGIS制作的湖南城市学院新校区地势图，图6为新校园的一个规划模型。

2.2.2建筑设计。在规划布局的基础上，进行建筑设计方案。各单体设计成果仍以平、立、剖面图为主。为配合下阶段的Creator三维建模和纹理贴图，建筑师绘制的单体立面效果图很有用处。整幅有阴影的彩色立面图可以代替多块片的烦琐贴图，在三维场景中具有相当的立体效果。如有必要，某些单体可设计出多个，供虚拟替代方案优化所用。

2.2.3组织ArcGIS主题。在SiteBiulder三维场景中，各虚拟对象是以ArcGIS主题来组织并引入的。进入三维场景的主要是三维地形、道路、建筑、树木、铺地和草地。主题中的特征并不要表现对象的具体几何形状，而只要确定各对象的具置。例如用点主题表示建筑布局，每栋建筑物仅需要一个点来表示，每个点代表的建筑物的模型被存放在数据库中，完全相同的建筑物如住宅只须保存一个实例就行了。只要建立起点对象与建筑实例的关联，则不同的建筑物模型都会被引入场景中。

2.2.4创建三维模型。本虚拟系统采用MultiGen公司的Creator作为三维场景建模工具，它的Open－Flight采用树状层次结构来组织管理场景数据。

城市设计所涉及的场地中的模型包括天空、地面、单体建筑、构造物、树木、街道陈设物、广告牌等等，建模工作量巨大。因此在建立模型之前，应根据场景中每个实体的几何空间位置以及模型内部与模型之间的相互关系，确定虚拟场景中所有单体模型的层次归属，以有利于模型的修改、调用。三维模型并非越细越好。我们要在几何真实与纹理真实之间取得某种协调。适当地划分几何面和准备适当分辨率的图片是建筑虚拟的关键。

2.3.5创建虚拟动画场景。起动ArcGIS及其扩展模块SiteBiulder，将模型库中的各模型实例与主题中的各特征建立起联系，各虚拟对象将依各自的空间位置呈现在三维场景中。SiteBiul－der有一套自己的菜单和工具，完成实时动画。

3新建校园虚拟现实应用实例

第15篇

园林设计中建筑的虚拟模型也是同样重要的，建筑的风格决定了整个园林设计的整体风格走向。接下来我们就通过3dsmax来创建建筑的模型。首先在软件中把已有的CAD图纸导入软件，通过多二维图形的挤压可以制作出建筑的外墙模型，透过可编辑多边形的制作我们可以将地板和窗成，当创建一个场景对象以后，需要及时为对象赋予材质球，如果等场景创建完成之后，对象会比较多，材质赋予就会相对复杂和困难。其次场景的布光也是建筑模型需要考虑的因素，再精美的模型和材质都需要灯光来体现。在3dsmax中模拟真实世界的光照效果，归纳起来有两种方法：传统的灯光陈列和使用全局光渲染系统(包括光能传递和光线跟踪器)。传统灯光阵列需要创建大量的辅助灯光模拟光的反弹效果，布光操作比较繁琐，但具有渲染速度快、修改方便等优点。全局光渲染系统是通过光线在空间内来回反弹来计算的，对灯光的数量要求不多，但是需要有更好的控制光源的能力。我们可以通过不同的灯光渲染模式最终把园林设计的虚拟平台搭建起来，完成最基本的平台构建。

二、虚拟动画在园林设计系统中的设置

虚拟动画在园林设计系统中起着重要的作用，可以让参观者全方位地理解园林设计的全貌，通过3dsmax中摄像机工具的运用，可以随意进行镜头切换，全方位对园林进行观看，体现出园林的气势和风格。虚拟动画技术在园林设计中利用场景变化，可以方便参观者了解园林周边的环境，动画中加入一些精心设计的飞禽、动物、穿梭于云层中的太阳等来烘托气氛，虚构各种美景氛围。完成这些效果首先需要对摄像机的动画进行调节，在场景中我们一般使用目标摄像机来完成对应的动画要求，对摄像机进行路径约束的绑定，将其“XYZ”轴控制为“位置”、“旋转”参数默认的控制器，该控制器可以将X、Y、Z轴的参数分别控制，并单独进行修改，能够对摄像机动画进行更为细致的编辑，路径约束控制器为针对于“位置”参数的编辑修改器，该控制器能够限制对象沿一条路径或多条路径的平均距离移动，对摄像机动画参数的设置可以更精确。在完成摄像机动画的基本设置之后，其次就需要通过动力学工具对园林设计中的物体进行物理模拟场景来设置动画，这就意味着我们可以创建接近于真实世界的动画效果，并且可以很方便地对动画进行修改。动力学工具使用物理模拟场景来设置动画，而非传统的关键点方式，这是一种全新的动画设置观念，当设置完成模拟场景后，对象将根据其自身的物理性质自动完成动画。动力学工具支持完全整合的刚体和软体动力学、布料模拟以及流体模拟。将场景中的物理属性设置完成之后，最后我们需要对场景进行一些人物的动画设置，这有助于整个园林设计中生动性的提升，让虚拟的场景更加人性化，通过创建一组骨骼动画来适配骨骼模型，然后根据其形态确定骨骼位置，并适当进行简化，最后完成骨骼的创建，在创建骨骼时，还要考虑到解算器的类型，以及分析模型动画的复杂程度等因素。

三、结语