论文关键词：三维虚拟仿真技术，物流，教学
当前，仿真技术已经成为分析、研究各种复杂系统的重要工具教育学论文，它广泛用于工程领域和非工程领域。高职院校的物流实训中心大多数是基于软件模拟的物流实训室，这类实训室是以物流软件模拟来搭建物流模拟平台，如仓储管理软件、运输管理软件、ERP、MRP、国际货代软件、TPL软件或基于上述几个软件集成起来的供应链软件等；然而对于基于设备的物流实训室来说，由于资金等方面的限制，比较先进的设备还尚欠缺教育学论文，这就造成了学生对立体库、高速分拣机、巷道式堆垛机、AGV、码垛机器人等先进的物流设备缺乏足够的感性认识论文格式模板。三维虚拟仿真技术等够对仓库、配送中心、企业生产线等进行简单的建模，能够加深学生对各种物流设备的认识，帮助学生理解工业、企业、生产线的布置与产出平衡、物料需求计划、企业资源计划等相关知识，更好地找出生产瓶颈，加深对现代化立体仓库、配送中心的了解。因此三维虚拟仿真技术在教学中的应用教育学论文，对于学生更好地学习物流专业理论知识、培养相应的职业技能是大有裨益的。
一、三维虚拟仿真技术概述
三维虚拟仿真（3D Virtual Simulation）就是利用三维建模技术，构建现实世界的三维场景并通过一定的软件环境驱动整个三维场景，响应用户的输入，根据用户的不同动作做出相应的反应，并在三维环境中显示出来。三维仿真的关键技术主要有动态环境建模技术、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、系统集成技术等论文格式模板。该软件提供了原始数据拟合、图形化的模型构建、虚拟现实显示、运行模型进行仿真的实验、对结果进行优化、生产3D动画影像文件等功能。
利用三维虚拟仿真技术教学具有以下优点：
1、教学内容视觉化
2、学习中的交互性好
3、沉浸感真实感强
二、三维虚拟仿真技术在物流教学中的应用
基于青海交通职业技术学院物流实训中心3D实训室的应用系统及操作流程。
1．开机步骤
开机顺序依次为：
2 AP转换器（数量两台）：
按下电源按钮教育学论文，
2 工作站（数量两台）
2 投影机（数量四台）
进入控制工作站，进入中控程序，点击投影机控制，选择开
等投影机启动完毕后再进入下一步
2 边缘融合机（数量两台）：
按下电源按钮
关机顺序依次为：
立体图像工作站——边缘融合机——AP转换器——投影机——控制工作站
2．基本操作设置
立体图像工作站设置
（1）多显示器设置
鼠标在桌面上右键
进入NVIDIA控制面板
点击设置多个显示器
设置作为一个大水平桌面（水平平移模式）
显示的结果是，显卡双头输出两个通道的桌面。
（2）分辨率设置
单屏分辨率1024×768教育学论文，重叠像素为192
整体分辨率为1856×768（含边缘重叠区192个像素）
重叠像素设置图如下：
立体设置为管理3D设置里面，基本设置，选用立体启用
3 .基本演示操作
（1）立体电影
检查左右眼是否正确？
2 将图像移动分别移动到第一个通道和第二个通道进行检查论文格式模板。
如果第一个通道和第二个通道都不正常，点击一下软件里面L/R
2 如果图像只在第一个通道出现左右眼反的现象？
在第一台AP转换器后面的绿色按钮按两次切换左右眼
2 如果图像只在第二个通道出现左右眼反的现象？
在第二台AP转换器后面的绿色按钮按两次切换左右眼
（绿色按钮按两次表示切换左右眼）
（2）NVSG演示软件
同样观看立体是否正常，可以通过软件切换左右眼
（3）VEGA演示软件
同样观看立体是否正常教育学论文，可以通过软件切换左右眼
4系统连接图如下
5投影机图像不正确的调试方法
（1）首先检查画面比例是否正确
再点击高级：
水平位置和垂直位置，如图所示。
6融合机出现故障处理方法
出现基本问题首先重新启动融合机来解决
如重新无法解决可以采取如下步骤：
（1）找到是那台融合机出现的问题，并接入键盘鼠标
（2）ALT+F4退出融合服务软件
（3）点击桌面上的blend文件夹
（4）复制setting.cfg文件到其他地方
（5）将备份的该文件copy到blend这个文件夹下面
（6）双击STEREO_CAP程序
（7）按ESC，再点击开始扑捉、全屏幕、下一次开机启动，保存设置、开始
（8）重新启动
7注意事项
（1）投影机开启后遥控器上的auto、aspect两个按键不能按教育学论文，正常使用情况下不需要遥控器；
（2）投影机机械结构不能轻易触碰
（3）屏幕位置不能挪动，屏幕表面不能触碰，灰尘可用干净的柔软布沾水擦；
（4）投影机关机后不能立即断电，同时投影机电源需接入UPS稳压电源，UPS后备电池时间不小于10分钟；
（5）不能随意拔插设备连接线缆；
（6）立体工作站显卡、立体、分辨率等设置不能改变
（7）控制工作站IP：192.168.1.10不能改变。
开机先后顺序要严格按照技术要求顺利
三、结束语
三维虚拟仿真技术软件在高职的教学中能发挥出积极的作用，一方面能提高学生的学习兴趣，学生在学习的过程中能够对仓储、运输、配送、生产加工等有一个感性的认识，同时也提高了学生分析问题、解决问题的能力，实践证明三维虚拟仿真技术软件的应用对于高职物流专业的教学具有积极的意义。
参考文献：
[1]吕明哲，物流系统仿真，东北财经大学出版社，2008.10。
[2]贺国先，现代物流系统仿真，中国铁道出版社，2008.12.1。
[3]青海交通职业技术学院物流实训中心3D实训室操作手册
论文关键词：三维虚拟仿真技术，物流，教学
当前，仿真技术已经成为分析、研究各种复杂系统的重要工具教育学论文，它广泛用于工程领域和非工程领域。高职院校的物流实训中心大多数是基于软件模拟的物流实训室，这类实训室是以物流软件模拟来搭建物流模拟平台，如仓储管理软件、运输管理软件、ERP、MRP、国际货代软件、TPL软件或基于上述几个软件集成起来的供应链软件等；然而对于基于设备的物流实训室来说，由于资金等方面的限制，比较先进的设备还尚欠缺教育学论文，这就造成了学生对立体库、高速分拣机、巷道式堆垛机、AGV、码垛机器人等先进的物流设备缺乏足够的感性认识论文格式模板。三维虚拟仿真技术等够对仓库、配送中心、企业生产线等进行简单的建模，能够加深学生对各种物流设备的认识，帮助学生理解工业、企业、生产线的布置与产出平衡、物料需求计划、企业资源计划等相关知识，更好地找出生产瓶颈，加深对现代化立体仓库、配送中心的了解。因此三维虚拟仿真技术在教学中的应用教育学论文，对于学生更好地学习物流专业理论知识、培养相应的职业技能是大有裨益的。
一、三维虚拟仿真技术概述
三维虚拟仿真（3D Virtual Simulation）就是利用三维建模技术，构建现实世界的三维场景并通过一定的软件环境驱动整个三维场景，响应用户的输入，根据用户的不同动作做出相应的反应，并在三维环境中显示出来。三维仿真的关键技术主要有动态环境建模技术、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、系统集成技术等论文格式模板。该软件提供了原始数据拟合、图形化的模型构建、虚拟现实显示、运行模型进行仿真的实验、对结果进行优化、生产3D动画影像文件等功能。
利用三维虚拟仿真技术教学具有以下优点：
1、教学内容视觉化
2、学习中的交互性好
3、沉浸感真实感强
二、三维虚拟仿真技术在物流教学中的应用
基于青海交通职业技术学院物流实训中心3D实训室的应用系统及操作流程。
1．开机步骤
开机顺序依次为：
2 AP转换器（数量两台）：
按下电源按钮教育学论文，
2 工作站（数量两台）
2 投影机（数量四台）
进入控制工作站，进入中控程序，点击投影机控制，选择开
等投影机启动完毕后再进入下一步
2 边缘融合机（数量两台）：
按下电源按钮
关机顺序依次为：
立体图像工作站——边缘融合机——AP转换器——投影机——控制工作站
2．基本操作设置
立体图像工作站设置
（1）多显示器设置
鼠标在桌面上右键
进入NVIDIA控制面板
点击设置多个显示器
设置作为一个大水平桌面（水平平移模式）
显示的结果是，显卡双头输出两个通道的桌面。
（2）分辨率设置
单屏分辨率1024×768教育学论文，重叠像素为192
整体分辨率为1856×768（含边缘重叠区192个像素）
重叠像素设置图如下：
立体设置为管理3D设置里面，基本设置，选用立体启用
3 .基本演示操作
（1）立体电影
检查左右眼是否正确？
2 将图像移动分别移动到第一个通道和第二个通道进行检查论文格式模板。
如果第一个通道和第二个通道都不正常，点击一下软件里面L/R
2 如果图像只在第一个通道出现左右眼反的现象？
在第一台AP转换器后面的绿色按钮按两次切换左右眼
2 如果图像只在第二个通道出现左右眼反的现象？
在第二台AP转换器后面的绿色按钮按两次切换左右眼
（绿色按钮按两次表示切换左右眼）
（2）NVSG演示软件
同样观看立体是否正常，可以通过软件切换左右眼
（3）VEGA演示软件
同样观看立体是否正常教育学论文，可以通过软件切换左右眼
4系统连接图如下
5投影机图像不正确的调试方法
（1）首先检查画面比例是否正确
再点击高级：
水平位置和垂直位置，如图所示。
6融合机出现故障处理方法
出现基本问题首先重新启动融合机来解决
如重新无法解决可以采取如下步骤：
（1）找到是那台融合机出现的问题，并接入键盘鼠标
（2）ALT+F4退出融合服务软件
（3）点击桌面上的blend文件夹
（4）复制setting.cfg文件到其他地方
（5）将备份的该文件copy到blend这个文件夹下面
（6）双击STEREO_CAP程序
（7）按ESC，再点击开始扑捉、全屏幕、下一次开机启动，保存设置、开始
（8）重新启动
7注意事项
（1）投影机开启后遥控器上的auto、aspect两个按键不能按教育学论文，正常使用情况下不需要遥控器；
（2）投影机机械结构不能轻易触碰
（3）屏幕位置不能挪动，屏幕表面不能触碰，灰尘可用干净的柔软布沾水擦；
（4）投影机关机后不能立即断电，同时投影机电源需接入UPS稳压电源，UPS后备电池时间不小于10分钟；
（5）不能随意拔插设备连接线缆；
（6）立体工作站显卡、立体、分辨率等设置不能改变
（7）控制工作站IP：192.168.1.10不能改变。
开机先后顺序要严格按照技术要求顺利
三、结束语
三维虚拟仿真技术软件在高职的教学中能发挥出积极的作用，一方面能提高学生的学习兴趣，学生在学习的过程中能够对仓储、运输、配送、生产加工等有一个感性的认识，同时也提高了学生分析问题、解决问题的能力，实践证明三维虚拟仿真技术软件的应用对于高职物流专业的教学具有积极的意义。
参考文献：
[1]吕明哲，物流系统仿真，东北财经大学出版社，2008.10。
[2]贺国先，现代物流系统仿真，中国铁道出版社，2008.12.1。
[3]青海交通职业技术学院物流实训中心3D实训室操作手册
1电力仿真框架
电力安全培训的三维仿真系统要想真实地反映电气设备的外观结构和运行环境，就需要三维仿真系统能够展现规模庞大的现实虚拟场景，所以，在开发系统的逻辑控制程序时，就需要将三维仿真系统的整体架构分为电力仿真框架和通用三维仿真引擎两部分。在现实的操作过程中，操作人员是通过仪表设备操作控制电气设备的，而在三维仿真培训系统中，则是通过复杂的逻辑系统实现对其的控制，将现实中的电气设备和仪表转化为抽象的虚拟设备和操作逻辑。为了使各种动作状态在三维效果中显示得更加正确、合理，达到预定的视觉属性，往往需要重新组织节点名称和节点坐标。
2通用三维仿真引擎
通用三维仿真引擎的功能是达到图形渲染、交互控制和网络通信的目的。它是由资源管理、场景管理和动画系统三个子系统组成的。通用三维仿真引擎与逻辑操作无关，它主要是为了实现三维虚拟场景的重建和环境渲染。电力仿真系统与通用三维仿真引擎共同组成了一个完整的三维仿真培训系统。
二、系统实现的主要技术要求
1仿真对象和电气属性的同步
在三维虚拟环境下，为了保证虚拟对象和行为的一致性，往往需要借助事件、属性、对象的三位一体机制来实现。电气设备的虚拟设计是电力安全三维仿真培训系统的主要对象，除了颜色、缩放比例等常见的属性外，还需要对仿真对象的电气闭合状态和相关参数等重要的属性进行逻辑设计。当虚拟操作导致电气设备的闭合状态发生变化时，电气设备的相关属性就会发生变化，最终使得电气设备的参数发生变化。当信息传递到设备管理器时，就可以重新计算电网的参数来更新事件的状态。
2逻辑控制与复杂操作的对应关系
电力安全三维仿真培训系统的操作过程应当全面支持操作者的各种开放式操作行为。简单来讲，虚拟的操作逻辑应当及时地判断和反馈操作者的操作行为。开放式的操作控制逻辑与封闭式的操作控制逻辑相比，其应变能力和复杂程度都大幅提高了，在这种操作控制逻辑下，用户可以根据自己的操作习惯灵活操作，避免复杂的操作流程带来一定的操作压力。在错误的操作下，操作系统也会及时给予警告或提示，这样便可以更好地实现智能化培训的目的。
3大规模场景的情境渲染技术
由于电力安全培训的三维虚拟场景范围比较大，需要仿真对象根据培训人员的操作产生动态移动，这就要求在具体的逻辑设计中，不能把全部的仿真对象放置在同一个渲染列表中，以免影响操作过程控制。在实际设计中，可以将仿真对象分为可渲染对象和可移动对象两种。可渲染的仿真对象一般是指场景对象的模型数据，它只要求有显示的功能，而可移动仿真对象则需要能够在三维坐标中来回移动。当场景数量较大时，可以分别优化处理静态场景和动态场景。只更新动态场景的空间信息而忽略了静态场景的空间信息，不仅能够提高渲染速率，还可以有效地节约计算资源。
4三维交互模式的实现
三维交互模式的首要功能是当用户轻点三维场景中的某一个物体时，系统就可以快速地检测到该信息的传送情况，并快速反应，从而实现三维交互模式中的人机交互。三维物体是根据射线相交的原理实现的，当鼠标点击的位置发射一条平行于视线的射线与场景射线相交计算时，交点即该物体的位置标识。常用的三角形检测方式往往会占用较多的计算资源，影响定位速率。为了避免这种情况的发生，可以采取包围球体的检测方式与三角形检测方式混合使用的方法，提高检测速率。
三、三维仿真培训系统的应用
根据上面的整体架构设计和主要问题分析，可以初步实现包含场景编辑器、逻辑编辑器、地图编辑器在内的三维仿真培训系统。场景编辑器可以实现三维场景的构建功能，逻辑编辑器可以将复杂的逻辑语言转化为可视性的操作过程，实现虚拟设备的响应控制功能，而开发人员则可以通过地图编辑器实现三维场景的布置功能，并且可以及时查看编辑结果。
四、结论
【关键词】三维仿真教学法；内涵阐释；构建；构造课程
随着世界仿真技术的高速发展和教育思想、教育理论的进一步现代化，教育领域中引入仿真技术并广泛运用到教育的各个方面已成必然趋势。发达国家已经把仿真技术与多媒体技术相结合进行辅助教学，而且日臻完善。发展中国家和不发达国家也开始把仿真技术引入到教学中作为本国教育现代化的努力方向和奋斗目标。
一、三维仿真教学法的内涵阐释
教学方法是指在一定的教育思想、教学理论、学习理论指导下老师向学生传授知识，进行教学活动的方式方法，它是教育思想、教学理论、学习理论的集中体现。三维仿真教学法是指模仿真实的实体结构，建立实体的三维模型，并通过三维模型进行虚拟拆装和工作原理演示来进行教学，以达到理论与实践结合的一种教学方法。它实际上是将虚拟现实技术引入教育领域，也是虚拟现实向教学领域延伸和应用的一个重要方面。三维仿真教学法通过多媒体技术与仿真技术相结合，生成一种逼真的模拟在自然环境中的视觉、听觉、触觉和运动等行为一体化的虚拟环境，使老师或学生以自然的方式与虚拟环境中的客体进行体验和人机交互。采用三维仿真教学法的教学方式不再是单纯依靠书本、教师授课的形式，从而弥补了传统教学所不能达到的教学效果。三维仿真技术结合多媒体技术可以方便、准确、形象、逼真地对形态造型、技能、实验和声音等进行再现，甚至可以进行复杂的人体虚拟。
在进行构造课程（如：物理、建筑学、机械制造、汽车构造学等）理论教学中，构造类课程是一门具有自身特点的课程。尤其是一些复杂的结构采用文字表述和平面构造图显示，学员仍然无法还原为完整的空间结构，所以教学效果不是很理想。如果将三维仿真教学法应用于构造课程理论教学中，通过建立三维模型，并将三维模型通过三维仿真软件处理得到可交互的三维模型，并将其直接嵌入到多媒体课件中。此交互模型可直接用鼠标操作，可进行放大、缩小、旋转、虚拟拆装等操作，使学生对任何一个结构都有更加直观的认识和了解，教师对结构的讲解也更加方便和简洁，从而达到事半功倍的效果。笔者尝试将三维仿真教学法应用于汽车结构课程教学，实践证明，效果明显。
二、三维仿真交互多媒体课件的构建
1.零件尺寸整理及建模。各零件尺寸整理及建模主要在Pro/E中完成。具体Pro/E中的建模操作不冉赘述，但要注意尺寸整理一定要准确表达，避免数字模型的失真。尺寸整理与放样完成后建立各零部件的三维模型。每个模型文件要保存为（*.stl）格式，以备导入3DSMAX后使用。
2.在3DS MAX中对三维模型进行整理。进入3DS MAX操作界面，在File菜单中导人各个零部件并赋材质和贴图处理，并且把各个零部件都摆放在正确的相对空间位置，最后把它们组合成一个整体并重新命名。最后将模型从3DS MAX导出（*.C3D）格式的模型文件。
3.在Clut3D中导入模型、添加交互行为并渲染作品。在Cult3D软件中导入（*.C3D）格式的模型文件。Cult3D软件中的操作关键在于交互行为的添加。其步骤如下：（1）完成交互操作。将Cult3D的Arcball行为施加于所有零部件；（2）运用Event中的触发事件、复位事件等对三维模型进行控制，实现三维模型总成的旋转、缩放、虚拟拆装等；（3）将添加交互行为的模型保存为（*.CO）文件，此文件能在internet、PowerPoint中使用。
4.将三维仿真交互模型嵌入课件。下面主要将三维仿真交互模型嵌入PowerPoint文档为例来进行介绍。在PowerPoint中点击控件工具箱命令，在其它控件按钮中选择Cult3D
ActiveX Player选项即可嵌入相应的（*.CO）文件。这样制作的三维仿真交互课件就可以在课件播放时交互操纵这个三维仿真模型。这种三维仿真交互课件可用于课堂教学，也可到网络上让学生自学。
三、仿真教学法的教学评价和优势分析
（一）教学评价
为了了解三维仿真教学法在构造课程中的应用情况和教学效果，笔者曾多次把制作的三维仿真交互多媒体课件应用于课堂教学并进行了问卷调查。问卷的对象有两类：一是从事过构造教学的教师，一类是授课的学生，调查总人数为870人。问卷调查结果如表1所示。调查表明，在构造课程教学时使用三维仿真教学法可以明显地提升教学效果，有效地帮助教师进行教学。
（二）仿真教学法的优势分析
在《机械设计与制造》、《汽车构造》等构造课程教学中，由于机械结构关系复杂，工作原理抽象，一直是相关构造课程中的难点与重点问题。三维仿真交互多媒体课件利用三维可交互模型等虚拟仿真技术，结合三维动画、平面图形、声音讲解，文字图片等手段对相关结构和工作原理详细进行描述和分析。三维仿真教学法就是通过多媒体技术与虚拟仿真技术相结合，可以生成一种逼真的模拟在自然环境中的视觉、触觉、听觉和运动等行为一体化的虚拟环境，使人们以自然的方式与虚拟环境中的客体进行人机交互。由此可见，采用三维仿真教学法进行教学，使构造课教学提升到了一个更高的层次，这也是构造类课程的一个发展趋势。
四、结论与展望
通过对三维仿真交互课件的构建和在教学中的尝试，教学后的良好评价，已经能够证明三维教学法在构造课程中应用的可行性和先进性。三维仿真教学法和三维仿真交互课件的使用为构造教学提供了一种全新的手段和方法，特别是在教学改革的环境下，在更加注重师生交互性和教学实践性的教学模式下，必将更加充分发挥三维仿真教学法在构造教学中的优势，使其更好地为任职教育服务。
参 考 文 献
[1]线恒录.强化实践教学提高实践能力[J].中国高等教育.2004（4）
关键词：物流系统仿真 多元平台 物流仿真软件
中图分类号：TP391.6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）07（a）-0023-02
物流系统仿真是物流类专业的一门主干课程，是验证物流系统设计及优化的重要手段。该课程以概率论和数理统计为理论基础，以计算机技术和可视化技术为技术手段，通过对物流系统各环节进行抽象建模并进行模拟仿真，结合仿真结果进行数据分析从而得出结论，验证物流系统设计以及优化方法的可行性。物流系统仿真课程主要分理论讲解和软件操作两个部分，也有很多院校采用了案例教学法，以典型案例为切入点，在教授软件的使用方法的同时，融入基础理论。大部分院校都是基于某一种软件进行的教学，学生对于物流系统仿真的理解很容易拘泥于某一种平台。为了更好地培养学生在物流系统仿真建模中的抽象思维能力，并使学生更加深入透彻的理解物流系统仿真的实质，该文将从仿真软件多元化的角度，对物流系统仿真课程多元平台建设进行探讨。
1 物流仿真软件平台
物流仿真软件平台很多，其仿真特点及侧重点虽各有千秋，但仿真的思路及结果分析都大同小异。目前从仿真效果的角度主要分为二维仿真和三维仿真两种，二维仿真软件侧重系统流程的模拟，仿真的过程中对计算机的硬件要求较低，运行更为顺畅，而三维仿真软件仿真运行的效果更吸引人，在学习仿真的入门阶段更容易引起学生的兴趣。随着市场需求的发展，许多二维物流仿真软件的高版本也都支持三维效果演示，但是在建模初始阶段还是需要在二维空间进行操作。常见物流系统仿真软件如表1所示。
2 物流系统仿真多元平台整合
众多物流系统仿真平台各有特点及其适用环境，根据学习的难易程度及实际条件，选用了Flexsim、Em-plant和Anylogic3种仿真软件作为整合对象，应用与物流系统仿真课程的教学之中。
考虑到课程学时的限制，整合过程中并未将3种软件全部安排到课程的讲授部分，而是通过课程讲授、课程设计和毕业设计相结合的形式进行多元平台的整合，如图1所示。
（1）讲授部分。课堂讲授部分除了基础理论外，在案例教学当中以Flexsim软件为主，辅以Em-palnt软件。Flexsim软件在解决简单问题时可通过直接拖拽实体和属性设置的方式进行，操作简单，界面友好，可直接进行三维效果演示。通过案例教学培养学生的抽象思维建模能力并熟悉一般物流系统仿真软件的操作流程。在大体掌握了Flexsim软件的使用方法后，引入Em-plant软件，根据软件的特点，从流程仿真的角度针对Flexsim的类似案例进行建模仿真，讲授Em-plant软件的建模思路，及代码编写基础，实现课程讲授部分的两种仿真软件的结合。
（2）课程设计部分。课程设计采用分组的形式，给出实际的案例，分别应用Flexsim和Em-plant两种软件，通过数据调查、系统简化、抽象建模、参数设置、仿真运行、结果分析等环节，针对同一案例进行仿真分析，并比较两种软件的各自特点。
（3）毕业设计部分。毕业设计可用的时间较长，针对同一案例，在Flexsim和Em-plant的应用基础上，再加入Anylogic仿真软件，应用3种软件对案例进行现状仿真分析及优化方案验证。此阶段，学生对物流系统仿真已经有了较为深入的认识和理解，对于一般仿真的流程也较为熟悉，为较快掌握Anylogic软件提供了良好的基础。通过Flexsim、Em-plant和Anylogic三种软件的学习和运用，完成物流系统仿真多元平台的整合。
3 结语
物流系统仿真课程主要是培养学生的抽象思维能力和应用仿真软件解决问题的能力。单一平台的学习容易导致学生思维的模式化和对仿真理解的片面化，在一定程度上对学生的发展将会产生一定的束缚。通过物流系统仿真课程多元平台的建设，可以使学生对物流系统仿真有更为全面和深入的理解。
参考文献
[1] 陈雷雷.建模与仿真课程设计的教学实践与探索[J].实验室研究与探索，2014，33（7）：210-213.
[2] 李晓栋.典型物流仿真软件特点简析与教改探讨[J].广东农工商职业技术学院学报，2013，29（1）：59-62.
【关键词】三维仿真教学软件 开发 应用机制
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2017）04B-0027-03
计算机仿真是在计算机上建立形式化的数学模型，然后按一定的实验方案，利用系统的模型通过模型解算的方法来获得系统动态行为的一种研究系统的过程。计算机仿真技术是以计算机为工具，以相似原理、系统技术、控制理论、信息处理技术以及各种相关领域技术为基础，以计算机和其他专用物理效应设备为工具，根据系统试验目的，建立系统模型，并在不同的条件下，对模型进行动态运行试验的一门综合性技术。随着计算机仿真技术的迅速发展，仿真技术由二维平面图形向三维虚拟现实逐步转化。三维仿真技术具有生动、形象、经济实用等优点，已广泛应用于科学研究、工业制造、交通运输、工程设计、教育培、军事、医疗等众多领域之中。
一、三维仿真技术在职业教育领域的应用
仿真教学是利用实物或计算机创设各种虚拟环境来模拟真实环境，并根据真实环境中的理论和实际操作情况在虚拟的环境中进行操作、验证、设计、运行、优化等的教学方式。它的出现对职业教育的发展产生了极大的推动作用，为新的教学手段开发奠定了基础，使教学方式、方法的改革和创新成为职业教育发展的必然趋势，结合互联网使用，可以使职业技术教育实现远程学习、在线学习，突破传统职业教育依赖于硬件设备进行教学的局限，促进职业教育跃上了一个新的台阶。目前，许多职业院校充分利用现代计算机技术和仿真技术开发了三维仿真教学软件、实验或实习仿真教学系统，开展仿真教学和实验、实训操作训练，如利用数控加工仿真教学系统，可以实现学生编程刀具路径轨迹校验、检查碰撞、工件过切、程序优化等教学过程，尽可能避免未经校验的程序在实机操作过程发生碰撞等危害事故。电梯技术实训仿真教学系统可实现电梯技术中的机械、电路、传感器、变频调速、PLC 控制等技术实训的仿真教学。建立与课程相对应的仿真实验室、仿真实训室、仿真实训车间、工厂，利用仿真实训室开展单项技能训练和综合项目实训，如数控仿真实训室、三维电子导游仿真实训室、财务仿真实训室、冶金仿真实训室、变电仿真实训室等仿真实训室，使学生直观地、低成本地体验生产环境，完整地、清晰地了解生产流程和各个岗位的工作任务等。
二、三维仿真教学软件的开发方式
教育部的《教育信息化十年发展规划（2011―2020年）》明确提出：加快职业教育信息化建设，建设职业教育虚拟仿真实训基地。由此可见，虚拟仿真实训基地是专业实训基地的一个重要组成部分，职业院校要积极建设仿真实训基地等信息化教学设施，组织力量开发适合学校发展需要的仿真教学软件，以满足信息化教学的需要和专业建设的需求。三维仿真教学软件的开发通常有学校自主开发、校企合作开发、软件购置三种方式。学校组织教师自主开发虚拟仿真教学软件，主要是解决教师教学中特定的教学问题，这是提高教师信息技术水平的一个重要举措，也是解决学校信息化教学资源不足的主要途径。例如，广西机电工业学校教师自主开发的基于单片机技能大赛的三维虚拟仿真软件，仿真度高，可以根据训练项目进行编程和调试程序实训操作，包括单片机控制的机械手进行实时仿真等。校企合作开发的虚拟仿真教学软件主要是学校根据自身需要定制的产品，学校根据自身教学需要提出仿真软件系统的总体要求、技术要求、教学模块功能、产品的指标等需求，成立由学校专业教师和企业专家组成的开发小组，教师根据教学目标、教学内容、教学方法、教学认知规律和企业的岗位要求及工作过程进行教学设计，再由软件技术开发公司来负责技术实现。例如，广西机电工业学校开发的基于工作过程的模拟电路分析与制作三维仿真、地质灾害三维仿真等与教材配套、具有学校特色的教学软件。软件购置是学校根据教学需要和使用场所，购置易于实现与其他设备、软件衔接的行业中具有代表性的教学软件系统。
三、三维仿真教学软件开发的流程
教学软件是为实现特定的教学目标、实施特定的教学过程而设计开发的应用软件，教学性是它固有的属性。在开发过程中应将教学设计和软件工程二者有机结合，软件开发团队应该由职教专家和专业技术专家等组成。自主开发和校企合作开发仿真教学软件一般由分析、论证、设计、实现、测试、验收这六个阶段组成，而软件购置则省略了设计和实现这两个阶段，三维仿真教学软件开发的流程如图 1 所示。
（一）需求分析。教学软件的需求分析是保证教学软件开发质量的重要前提。其主要任务是回答“软件必须做什么”，从而确定软件开发的目标和预期效果，并在使用条件分析、软件功能分析和教学特性分析的基础上，确定软件的使用条件、教学功能、教学特性等其他方面的要求。
（二）方案论证。根据软件开发的目标和预期效果，对所要开发的软件产品现状进行比较分析，明确已有教学软件同类产品可以解决的问题和不能解决的问题。依据教学需求分析和已有产品现状分析的结论论证教学软件开发的必要性，从教学软件开发的经费、开发团队的组成及其成员的技术水平、教学功能实现的技术手段等方面论证教学软件开发的可行性，进一步确定开发软件的总目标。
（三）软件设计。为了保证教学软件的教学性、科学性和可操作性，软件设计很重要的一部分工作就是进行教学设计，围绕教学软件的教学目标、教学内容、教学策略和评价方式分别进行分析设计，确定教学软件整体框架结构，功能模块等。
（四）软件实现。软件实现是教学软件开发流程中最能体现教学软件特色的重要环节。首先要进行技术预研，选择合理的开发平台以及软件工具，然后根据软件设计的结果，围绕教学软件的界面、数据库、功能模块等详细规划。比如，对机械部件的实物原型进行三维建模、运动功能、驱动控制、外部数据接口等功能设计。最后，使用 Unity3D 软件作为开发平台，实行仿真环境的场景、环游功能和人机交互功能。具体实现步骤包括：先测量实物的实际尺寸，使用 CAD 软件绘制二维图像（.DWG 格式），然后利用二维图像在 3DsMax 软件中建立三维模型（.FBX格式），最后在 Unity3D 软件中导入三维模型，针对三维模型的碰撞检测以及人机交互功能进行代码的编写。 （五）软件测试。软件测试是确保教学软件|量的重要环节，分为单元测试、整体测试。由教育专家、技术专家、教师和学生对所开发的软件产品进行功能和效果等测试，及时发现软件产品存在的问题，再根据存在的问题和修改建议进行修改优化。
（六）评审验收。教学软件的评审验收需要专家、同行和用户三方结合进行。专家和同行的评审可以保证教学软件的教学功能和技术性功能，用户评审有利于积累教学软件的开发经验。
四、三维仿真教学软件的应用机制
仿真教学软件（系统）应用的主体是教师、学生和在职培训者。应用仿真教学软件的目的主要有三个方面：一是通过仿真教学软件的虚拟交互，使抽象内容形象化，学习活动变得生动有趣味，降低学习难度，调动学习者的学习积极性，从而提高教学效果；二是利用仿真软件开展教学，可以弥补场地、设备和师资的不足，实现理论与实践的同步教学，提高教学效率；三是利用仿真教学软件和网络搭建的平台，打破地域和时间的限制，实现网络教学和远程培训。为更好实现上述目标，必须建立相应的仿真软件运行管理机制、学习者学习机制、教师培训机制、仿真软件应用的考评机制、仿真软件使用评价机制，如图 2 所示。
（一）仿真软件运行管理机制。为教师、学生和培训者提供便捷的教学使用平台是仿真教学软件应用的基本前提，因此教学软件运行管理机制是教学软件应用中最重要的机制。经评审验收后仿真教学软件由学校信息中心或相应的部门进行集中管理，负责教学平台的运行管理和维护。相关的专业教学部门或开发部门负责开发与之对应的教材、学习指导等教学资料，并建立相应的教学平台，为仿真教学软件的应用提供基本的保障。可通过建立完善相关管理制度和明确工作职责来建设仿真教学软件运行管理机制。
（二）学习者学习机制。网络课程在线学习和远程培训的主要对象是在校学生和在职职工。可通过把学生利用网络课程学习或职工参加远程学习的情况与对应课程考核成绩挂钩的方式建立学习者的学习机制。
（三）教师培训机制。教师是仿真教学软件的主要用户之一。教师要对软件的使用方法、应用场合及其主要功能、教学性能要十分清楚，并能熟练演示和操作仿真软件，才有可能在教学实施过程中应用仿真软件进行教学。可采取企业培训、校本培训和开展相关教学教研活动的方式对教师开展培训，并建立教师学习培训跟踪考核评价制度，确保教师会用、想用，使之成为教学中不可缺少的重要手段，提高教师信息化教学应用水平。
（四）仿真教学软件应用的考评机制。教师是教学的组织实施者。要充分调动教师利用仿真软件开展课堂教学或组织实施项目的积极性，改革教学方式、方法和教学模式，（下转第38页）（上接第28页）更好地利用仿真软件辅助教学，提高教学效率和教学质量。建立教师应用仿真软件的考评机制可以从以下几个方面入手。一是将教师应用仿真软件（信息化）教学明确为工作职责之一；二是把教师应用仿真软件（信息化）教学的考评机制纳入教师学期业务考核内容；三是与教师的专业技术职务晋升挂钩，将教师运用应用仿真软件（信息化）教学的能力作为教师的岗位能力，作为资格晋升的必要条件之一；四是建立奖励制度，对教师开发仿真软件和应用仿真软件参加信息化教学比赛给予业务考核加分和物质奖励。
（五）仿真软件使用评价机制。建立有效的仿真软件使用评价机制。从教师、学生、培训者的多维角度，对软件教学功能、性能、效果和可操作性及开发水平等方面进行调查评价，在调查评价基础上分析其使用效率、使用效果、评价反馈意见等，为同类仿真教学软件的开发提供改进的依据和借鉴。
总之，教育信息化已经成为职业教育发展的必然趋势。随着计算机技术和仿真技术水平的不断提高和计算机仿真的硬件与软件成本的逐渐降低，三维仿真教学软件将不断地升级更新，更加智能化、真实化，从而使得仿真软件具有成本较低、贴近真实的工作场景、操作简单、灵活方便、维护容易、学生参与性强、互动性好、易于接受的特点，最终三维仿真教学软件将会在职业教育领域中发挥越来越重要的作用，成为新时期的重要辅助教学手段。
【参考文献】
[1]廖守亿，陈 坚，等.计算机仿真技术[M].西安：西安交通大学出版社，2015
[2]郝丽娜，刘兴刚.计算机仿真技术及CAD[M].北京：高等教育出版社，2009
关键词：机械制造基础；外圆加工；三维仿真；教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）01-0158-02
随着现代化教学手段的不断运用，三维仿真技术在教学过程中的应用效果日益明显。机械制造基础作为工科院校的一门专业基础课程，承担着学生从基础向专业学习过渡的重要任务[1，2]。然而，由于机械制造方法及制造工艺过程理论实践性强的特点，如何将枯燥抽象的加工、制造理论生动真实的展现出来已成为教学过程中需要解决的重要问题，外圆加工方法作为机械制造基础课程中的基本知识，便成为需要生动展现的重要对象。鉴于三维仿真技术具有直观性、生动性等优点，本文运用三维仿真软件[3]，研究车削、磨削、镗削外圆加工方法的三维建模及加工过程动态仿真的实现方法，力求提高机械制造基础课程的课堂教学效果。
一、机械制造基础课程中外圆加工方法的特点
外圆加工方法是机械制造基础课程中最基本的加工理论[1]，只有让学生充分理解并掌握该部分内容，才能使学生更有效地理解各类表面加工方案和零件加工工艺过程部分的理论知识。但是在教学过程中，如果仅仅凭借二维图形和语言描述，很难形象展现各种加工过程中零件、刀具、夹具的运动状态及各加工方法的优越之处。例如，车削适合加工回转体外圆面，而对于那些大型的不便回转的支架或箱体类零件，外圆表面的加工可利用镗床镗削，但是镗削非常适合加工不可回转零件上的孔及孔系，一般镗刀是绕刀杆轴线旋转。加工外圆时镗刀杆则需要安装到平旋盘上，以保证镗刀有较大的回转空间[1]。并且为避免镗刀杆刚性不足，镗削不适合加工过长的外圆表面。这些理论若仅凭二维图形表示自然会烦琐抽象，语言叙述更枯燥乏味，如果能展示零件的立体结构，并辅助以零件移动的同时平旋盘与刀具如何旋转，加工时零件外圆表面如何变化的动态过程演示，则会很方便地让学生理解上述问题，并给学生以深刻印象，起到事半功倍的作用。
二、零件外圆加工的三维动态仿真分析
1.外圆加工仿真的实现方法。为了在课堂上展示外圆加工的三维动态过程，利用SolidWorks2013三维仿真软件，进行车削、磨削、镗削加工零件外圆表面的三维动态仿真样机。
利用三爪卡盘装夹加工回转体零件外圆柱面是最常见的外圆车削方法，为展现车削过程中刀具、工件运动的最基本原理，建立车床主轴箱、三爪卡盘、车刀、阶梯轴零件的三维模型，并建立三爪卡盘装夹阶梯轴的装配模型。插入主轴箱，使其固定，再插入三爪卡盘，阶梯轴零件和车刀，添加配合约束，以限定卡盘除绕轴线旋转外的5个自由度和阶梯轴的6个自由度。添加车刀与阶梯轴的配合，保证车刀刀杆垂直与卡盘及阶梯轴零件回转轴线、刀尖与轴线等高，选择拉伸切除命令，绘制断面草图，以实现刀具纵向进给，获得车削阶梯轴外圆仿真动画如图1所示。
外圆磨削是常见的外圆表面精加工方法，为了展现磨削外圆的原理，首先建立砂轮装配体、阶梯轴零件三维模型。为了模拟磨削外圆的真实场景，新建装配体文件，首先插入砂轮装配体模型，使其固定，然后插入阶梯轴零件，添加配合确定砂轮轴与磨床头架及阶梯轴中心线间的位置；为实现砂轮对阶梯轴最大外圆的磨削动作，添加砂轮右侧表面与轴肩左端面距离为0mm，并选择装配体特征菜单的拉伸切除命令，绘制横断面草图，选择阶梯轴为切除对象，更改砂轮装配体状态为浮动，在阶梯轴外圆上添加旋转马达，在砂轮上添加反向马达，选择砂轮与阶梯轴轴肩的距离配合，输入距离值，生成仿真动画如图2所示。
镗削是镗刀旋转作主运动，零件或镗刀作进给运动的切削加工方法。为展现镗削外圆与车削外圆的不同，建立支架三维模型及平旋盘和镗刀模型。为实现镗削加工，建立装配体模型，插入平旋盘及镗刀装配体，使其固定，再插入支架三维模型，添加配合，保证平旋盘外圆与支架外圆同轴，镗刀前端面与支架外圆端面距离，利用拉伸切除命令设置切除外圆直径和长度，更改平旋盘及镗刀状态为浮动，为实现动态过程仿真，并在平旋盘外圆面处添加旋转马达，为展现切削时支架沿平旋盘轴线移动，在支架右侧放置键码并设置拉伸切除距离值，获得仿真动画如图3所示。
2.外圆仿真效果的对比分析。从上述动态仿真可很容易地分析出：（1）车削、磨削、镗削三种外圆方法工作原理不同，车削外圆柱面时，被加工零件旋转，车刀沿着零件回转轴线移动；而磨削外圆是磨具与被加工零件相对旋转的同时，零件沿轴线移动；镗削加工则是镗刀旋转，工件沿着镗刀回转轴线移动。（2）车削和镗削外圆都是利用一把金属切削刀具，切削时已加工表面随刀刃的移动而增大，而磨削则是砂轮上很多磨粒随着砂轮转动来切除零件上的材料，切削层要薄很多。（3）车削外圆时工件轴线必须与回转中心线重合，为避免重心偏移，零件不能过分复杂，而镗削则只需要工件平移进给，因此更适合加工尺寸较大、结构复杂的不易回转零件。（4）镗削外圆时镗刀杆处于悬臂状态，因此不适合加工长度较大的外圆。由此可见上述仿真可在短时间内使学生很容易的理解车削、镗削、磨削外圆的基本理论，可以使外圆加工原理和特点简单化、直观化。
三、结论
分析了机械制造基础课程中外圆加工理论的特点，利用三维仿真软件SolidWorks2013进行了车削阶梯轴外圆、磨削阶梯轴外圆和镗削大型支架外圆的三维建模和动态仿真方法研究，通过三种外圆加工方法动态仿真结果的对比分析发现，外圆加工三维仿真动画直观的展现了三种加工方法所用刀具及加工原理的不同，生动的显示了外圆加工方法的各自特点，为提高机械制造基础课程教学效果打下了基础。
参考文献：
[1]任正义.机械制造工艺基础[M].北京：高等教育出版社，2010.
[2]孙健峰，杨洲，王慰祖.机械制造基础课程教学中存在的问题及改革的思考[J].当代教育理论与实践，2016，8（4）：78-80.
[3]北京兆迪科技有限公司.SolidWorks2013实例宝典[M].北京：中国水利水电出版社，2013.
The Application Research of Cylindrical Processing Simulation in Mechanical Manufacture Foundation Teaching
YANG Li-ping，ZHAO Li-hong，HUANG Xue-mei
（Harbin Engineering University，Harbin，Heilongjiang 150001，China）
