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篇1

【關(guān)鍵詞】 角色 流程 仿真實(shí)驗(yàn) 設(shè)計(jì)

Design and Research on Aspects of ERP Simulation experiments

base on Role and Process

lijian

（TIANJIN CHENGJIAN UNIVERSITY，TIANJIN 300384 ）

【Abstract】 This paper first introduces the situation and existing problems in current university ERP experiment teaching， and leads to build ERP simulation experiments platform based on the role and process is necessary. Based on the actual situation of ERP experimental curriculum，In accordance with the three aspects of business environment、job roles and business processes，it design for simulation experiments platform. Finally， drawing on U.S. research universities’ the relevant system in curriculum evaluation， we evaluate teaching effectiveness from four dimensions of the simulation experiments

【Key words】 roles processes simulation experiments design

企業(yè)資源計(jì)劃也稱ERP，全稱 Enterprise Resource Planning，它是建立在信息技術(shù)基礎(chǔ)上，以系統(tǒng)化的管理思想，對(duì)企業(yè)內(nèi)部人、財(cái)、物各方面資源進(jìn)行整合集成管理，為企業(yè)決策層及員工提供決策運(yùn)行手段的管理平臺(tái)。隨著信息化建設(shè)的發(fā)展，ERP在企業(yè)中的應(yīng)用越來越普及，企業(yè)對(duì)ERP實(shí)用型人才的需求增大。為了滿足企業(yè)對(duì)人才的需求，高校培養(yǎng)人才的模式也正逐步向以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為主的模式發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室是高校培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)人才的搖籃，因此加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，大力開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)、豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容就成為高校培養(yǎng)專業(yè)型人才的一個(gè)非常重要環(huán)節(jié)。為此，各大高校在經(jīng)濟(jì)管理類專業(yè)教學(xué)中引進(jìn)ERP內(nèi)容，并從完善ERP課程體系的角度出發(fā)，開展ERP實(shí)驗(yàn)方面的教學(xué)改革，以科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)ERP實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系構(gòu)建，以適應(yīng)社會(huì)對(duì)信息管理、ERP實(shí)施與應(yīng)用人才的需求。

1 當(dāng)前高校 ERP實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀及存在問題

1.1 ERP實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資短缺

目前高校講授ERP課程的教師，要么是以信息技術(shù)為主的計(jì)算機(jī)專業(yè)的教師，要么就是以管理知識(shí)為主的管理專業(yè)的教師。從事管理的不懂技術(shù)，從事技術(shù)的不懂管理，導(dǎo)致管理和技術(shù)之間缺乏有機(jī)的聯(lián)系。而高校中既懂管理又懂信息技術(shù)的復(fù)合型教師非常少，師資力量缺乏，從而導(dǎo)致學(xué)生對(duì)ERP課程的學(xué)習(xí)不夠全面。另外，很重要的一點(diǎn)，教師采用傳統(tǒng)的被動(dòng)型實(shí)踐教學(xué)模式，嚴(yán)重影響了ERP課程教學(xué)效果。因此，改變?cè)斜粍?dòng)型實(shí)踐教學(xué)模式為主動(dòng)型實(shí)踐教學(xué)模式，是高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革亟待解決的問題。

1.2 企業(yè)參觀、實(shí)習(xí)難度大、效果差

對(duì)于經(jīng)管專業(yè)的學(xué)生來說，到企業(yè)參觀和實(shí)習(xí)是接觸到實(shí)際ERP流程的重要方式，但這種模式存在著很多問題。從企業(yè)角度講，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，置身于激烈的競爭環(huán)境，企業(yè)中每個(gè)員工的任務(wù)多，工作壓力大，個(gè)人尚且自顧不暇，接待學(xué)生參觀和實(shí)習(xí)更是“力不從心”。另外，現(xiàn)階段企業(yè)的各項(xiàng)事務(wù)處理工作非常復(fù)雜，多數(shù)企業(yè)已開始利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行事務(wù)處理和業(yè)務(wù)管理，對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性和保密性有一定考慮，即使接受了實(shí)習(xí)學(xué)生，也大多不愿意讓沒有經(jīng)驗(yàn)的人接觸系統(tǒng)，實(shí)習(xí)學(xué)生基本沒有直接參與核心工作的機(jī)會(huì)，多數(shù)都是打雜和幫忙性質(zhì)的工作。從學(xué)校角度講，一是實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)不足，二是實(shí)習(xí)時(shí)間過于集中，場(chǎng)地分散，不利于教師指導(dǎo)、答疑。從學(xué)生角度講，企業(yè)參觀往往是走馬觀花，流于形式；企業(yè)實(shí)習(xí)更多是現(xiàn)實(shí)企業(yè)的運(yùn)行情況的了解，很難有個(gè)人發(fā)揮的余地，更不可能參與企業(yè)的管理決策。

1.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)缺乏系統(tǒng)性和綜合性

完整的ERP實(shí)驗(yàn)教學(xué)模擬系統(tǒng)應(yīng)該包括單項(xiàng)模擬實(shí)驗(yàn)、階段性模擬實(shí)驗(yàn)以及綜合模擬實(shí)驗(yàn)。缺少任一階段的實(shí)踐過程，都會(huì)影響管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模擬系統(tǒng)的整體性和連貫性，違背了教學(xué)規(guī)律，不利于學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)管理知識(shí)。然而現(xiàn)實(shí)情況是學(xué)生在對(duì)ERP軟件實(shí)驗(yàn)操作時(shí)是逐一模塊的單個(gè)操作，如生產(chǎn)管理、供應(yīng)鏈管理、財(cái)務(wù)管理等模塊都是單獨(dú)的應(yīng)用，對(duì)各模塊間數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)傳遞、數(shù)據(jù)接口不是很清楚，對(duì)ERP缺乏系統(tǒng)性、綜合性的了解。

1.4 實(shí)驗(yàn)環(huán)境理想化、隨機(jī)因素變化少

目前的ERP實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式及手段有所改進(jìn)，改傳統(tǒng)的“驗(yàn)證式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)為基于ERP平臺(tái)的體驗(yàn)式、互動(dòng)式模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)。此模式有利于培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)意識(shí)、戰(zhàn)略思想，但是模擬企業(yè)畢竟是理想化的設(shè)計(jì)，期間的環(huán)境因素變化少，不利于學(xué)生的隨機(jī)應(yīng)變能力的鍛煉，這方面有待于改進(jìn)。

1.5 物力沙盤模擬實(shí)驗(yàn)與ERP軟件結(jié)合較差

ERP沙盤模擬對(duì)抗實(shí)驗(yàn)中的模擬企業(yè)是理想化的，對(duì)供應(yīng)鏈、生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)非常簡化，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)很難應(yīng)用到ERP系統(tǒng)中。即 ERP軟件所使用的數(shù)據(jù)與ERP沙盤模擬對(duì)抗實(shí)驗(yàn)所用的數(shù)據(jù)是不同的，如能整合統(tǒng)一成一套數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)效果會(huì)更好。

2 構(gòu)建基于角色和流程的ERP仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的必要性

長期以來，在我國高校管理類專業(yè)的教學(xué)中，存在著重理論、輕實(shí)踐的現(xiàn)象，在實(shí)際教學(xué)中實(shí)驗(yàn)課程少，實(shí)驗(yàn)課時(shí)少，缺乏專業(yè)實(shí)驗(yàn)室及相應(yīng)的軟、硬件配置等。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目單一，體現(xiàn)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)及個(gè)人創(chuàng)新能力的綜合性實(shí)驗(yàn)少。由此造成學(xué)生的專業(yè)局限性不能很好的突破，難以通過實(shí)驗(yàn)課體會(huì)管理的整體概念，無法通過實(shí)驗(yàn)課充分發(fā)揮他們的創(chuàng)造力和獨(dú)立思考能力。經(jīng)濟(jì)管理類專業(yè)相對(duì)于其他專業(yè)，更強(qiáng)調(diào)管理環(huán)境的模擬性和實(shí)效性?；诮巧土鞒痰腅RP仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)通過營造一個(gè)模擬的企業(yè)真實(shí)環(huán)境，讓學(xué)生在模擬的企業(yè)環(huán)境中扮演不同的角色，模擬企業(yè)運(yùn)作的整個(gè)流程，讓他們?cè)隗w驗(yàn)中學(xué)習(xí)，了解企業(yè)動(dòng)作規(guī)律、鍛煉學(xué)生動(dòng)手操作和決策能力。

為此，高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中構(gòu)建以ERP為核心，將管理學(xué)科不同專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程整合起來，建立一個(gè)基于角色和流程的ERP仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，就顯得尤為必要。因?yàn)檫@個(gè)仿真平臺(tái)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對(duì)某行業(yè)（如制造業(yè)、銀行業(yè)和保險(xiǎn)業(yè)）的企業(yè)的某一個(gè)專業(yè)職能和流程進(jìn)行仿真，為財(cái)務(wù)專業(yè)、市場(chǎng)營銷、生產(chǎn)管理、物流管理等課題提供模擬教學(xué)環(huán)境，體現(xiàn)了它的跨學(xué)科、跨專業(yè)性。但更重要的是它的整合性，企業(yè)仿真平臺(tái)是一個(gè)企業(yè)的完整模擬，使學(xué)生對(duì)信息流、資金流、物流有一個(gè)全面系統(tǒng)的了解，有利培養(yǎng)學(xué)生對(duì)企業(yè)的整體認(rèn)識(shí)和系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，也有利于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，學(xué)生在模擬企業(yè)經(jīng)營的過程中，能夠真實(shí)地體驗(yàn)管理的方法、決策，通過這種實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。這往往是過去經(jīng)濟(jì)管理學(xué)科教學(xué)中的薄弱環(huán)節(jié)。因此，高校引入ERP實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式對(duì)于開拓學(xué)生視野，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)具有重要的意義。

3 基于角色和流程的ERP仿真實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

3.1 企業(yè)環(huán)境仿真設(shè)計(jì)

ERP管理環(huán)境主要是指市場(chǎng)環(huán)境、企業(yè)產(chǎn)品體系和結(jié)構(gòu)、企業(yè)內(nèi)部運(yùn)作過程、銷售商、供應(yīng)商供應(yīng)政策等等。ERP管理場(chǎng)景的設(shè)計(jì)，不但需要對(duì)這些方面進(jìn)行描述，還需要在結(jié)合假定的企業(yè)，模擬的案例企業(yè)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)各種ERP靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)模擬環(huán)境和數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。提供真實(shí)仿真企業(yè)的業(yè)務(wù)處理環(huán)境的功能，對(duì)環(huán)境的設(shè)計(jì)和各個(gè)實(shí)驗(yàn)流程的設(shè)計(jì)都必須使實(shí)驗(yàn)者有一個(gè)接近或仿佛置身于企業(yè)的實(shí)際環(huán)境中的感覺，這種環(huán)境可使學(xué)生自覺調(diào)整自身不同于課堂上課的狀態(tài)，促使學(xué)生主動(dòng)思考、規(guī)劃實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)步驟，主動(dòng)加入群體活動(dòng)中去完成實(shí)驗(yàn)。

3.2 職能崗位角色仿真設(shè)計(jì)

ERP實(shí)驗(yàn)是對(duì)企業(yè)運(yùn)作過程的實(shí)驗(yàn)。主要涉及生產(chǎn)計(jì)劃管理、物流供應(yīng)鏈管理、財(cái)務(wù)管理，這些管理功能是由不同的崗位（職位）來完成的。在實(shí)驗(yàn)過程中可以按5～10人分組，組成虛擬的公司，按每個(gè)分配虛擬企業(yè)內(nèi)部的工作崗位，要求其扮演相應(yīng)的角色，領(lǐng)會(huì)崗位職責(zé)，完成崗位的功能。這種角色的扮演還需要在軟件角色和權(quán)限上進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，體現(xiàn)不同職責(zé)的權(quán)限和軟件功能。在模擬實(shí)驗(yàn)中，一種設(shè)計(jì)思路是每個(gè)學(xué)生以企業(yè)實(shí)際業(yè)務(wù)流程為牽引，針對(duì)一個(gè)特定系統(tǒng)的業(yè)務(wù)，由實(shí)驗(yàn)者模擬企業(yè)不同部門、不同的工作崗位，獨(dú)立完成業(yè)務(wù)處理，目的是熟悉系統(tǒng)的功能，明晰不同類型業(yè)務(wù)的處理流程。為了全面提高實(shí)驗(yàn)者的綜合實(shí)踐能力，真實(shí)模擬系統(tǒng)在企業(yè)中的實(shí)際運(yùn)行過程，在局域網(wǎng)完備的環(huán)境下，可以由不同的學(xué)員模擬企業(yè)中的不同崗位，每個(gè)崗位都具有相應(yīng)的責(zé)、權(quán)、利，讓每一個(gè)學(xué)生都找到相應(yīng)的“職業(yè)角色”的感覺。

3.3 企業(yè)業(yè)務(wù)流程仿真設(shè)計(jì)

企業(yè)之間競爭的關(guān)鍵在于其業(yè)務(wù)流程，對(duì)企業(yè)仿真平臺(tái)也是如此。在仿真企業(yè)環(huán)境中，以企業(yè)業(yè)務(wù)流程為連接線，將各個(gè)業(yè)務(wù)部門、各個(gè)職能崗位有機(jī)地連接在一起，以系統(tǒng)性的經(jīng)濟(jì)業(yè)務(wù)深化理論與實(shí)踐的結(jié)合，使每個(gè)實(shí)驗(yàn)者更深切地體會(huì)局部與整體的關(guān)系，體會(huì)到自己在流程中所處的位置和應(yīng)負(fù)責(zé)的工作，體會(huì)到企業(yè)基于流程的運(yùn)做模式。具體業(yè)務(wù)過程的設(shè)計(jì)是ERP實(shí)驗(yàn)的中心內(nèi)容。在管理場(chǎng)景和角色扮演的基礎(chǔ)上，需要設(shè)計(jì)具體的業(yè)務(wù)過程，如銷售（一個(gè)訂單產(chǎn)品）、采購（一批原料）、生產(chǎn)計(jì)劃安排（一個(gè)計(jì)劃期）。業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)一方面需要切合管理實(shí)際和設(shè)計(jì)的管理場(chǎng)景，另一方面需要考慮到ERP功能實(shí)現(xiàn)及在數(shù)據(jù)處理方面的特點(diǎn)。

4 基于角色和流程的ERP仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評(píng)價(jià)

在做好課程開設(shè)管理的基礎(chǔ)上，客觀評(píng)價(jià)教學(xué)效果也是完善實(shí)驗(yàn)課程全過程管理的必要環(huán)節(jié)，這也是當(dāng)前的教學(xué)實(shí)踐中非常薄弱、容易被忽視的部分。借鑒美國研究型大學(xué)在課程評(píng)價(jià)方面的相關(guān)制度，建議我國的實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)可以從4個(gè)維度展開。

4.1 學(xué)生評(píng)價(jià)

對(duì)于美國研究型大學(xué)來說，學(xué)生選課人數(shù)和課后評(píng)價(jià)情況是考核課程教學(xué)效果的最重要的參考因素，這是其市場(chǎng)化辦學(xué)的體現(xiàn)。雖然我國大學(xué)并不能夠完全采用市場(chǎng)導(dǎo)向來組織教學(xué)，且我國在校學(xué)生的自主選擇能力也有限，但學(xué)生參與教學(xué)效果評(píng)價(jià)仍然是必要的，是課程管理體系中不可或缺的環(huán)節(jié)，也是高校貫徹“以人為本”科學(xué)發(fā)展觀的重要體現(xiàn)。

專業(yè)課程管理委員會(huì)應(yīng)該設(shè)計(jì)課程評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，提供問卷、網(wǎng)站、電子信箱、QQ群等多種渠道，讓學(xué)生能夠及時(shí)將對(duì)課程的評(píng)價(jià)和意見信息反饋到專業(yè)課程管理委員會(huì)。專業(yè)課程管理委員會(huì)應(yīng)認(rèn)真審議學(xué)生的反饋信息。

4.2 同行評(píng)議

學(xué)生對(duì)課程的評(píng)價(jià)信息是綜合和重要的，但有時(shí)也會(huì)因?yàn)閭€(gè)人情緒等各種因素產(chǎn)生較大的偏差。因此，需要聘請(qǐng)同行專家到課堂聽課，并就課程內(nèi)容、課程難度等提出建議和意見。

4.3 教學(xué)研究委員會(huì)評(píng)議

美國研究型大學(xué)大多設(shè)有教育研究所，其主要任務(wù)就是從教育技術(shù)、教學(xué)方法等角度對(duì)教學(xué)工作進(jìn)行深入研究。這是提高課堂教學(xué)效果的有效途徑，能夠幫助教師發(fā)現(xiàn)和改正教學(xué)過程中的不足。實(shí)驗(yàn)教學(xué)由于涉及到各類計(jì)算機(jī)軟硬件環(huán)境，借助多種輔助教學(xué)方式，主講教師未必都能很恰當(dāng)?shù)鸟{馭這些技術(shù)，非常需要專業(yè)的教學(xué)研究人員進(jìn)行輔導(dǎo)和協(xié)助。可以說，教學(xué)研究委員會(huì)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)全過程管理所必需的組成部分。

4.4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心評(píng)估

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心負(fù)責(zé)提供實(shí)驗(yàn)課程所需的各種軟硬件環(huán)境，應(yīng)主講教師的要求安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間和場(chǎng)地。在提供完善的服務(wù)同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心也需要與主講教師不斷溝通，并記錄實(shí)驗(yàn)開展情況，分析實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用效率，并對(duì)提高實(shí)驗(yàn)中心利用率提出改進(jìn)建議。

5 結(jié)語

基于角色和流程的ERP仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建對(duì)目前高校ERP實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展起著顯著的推動(dòng)作用，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目單一，針對(duì)特定專業(yè)的局限性，不同專業(yè)的學(xué)生可以在同一個(gè)平臺(tái)下共同完成實(shí)驗(yàn)課程，加強(qiáng)了各專業(yè)之間的交流與融合，同時(shí)在仿真環(huán)境下，更加真實(shí)地模擬企業(yè)經(jīng)營，使學(xué)生全身心地投入到仿真實(shí)驗(yàn)中，扮演企業(yè)中的各種角色，運(yùn)用自己的專業(yè)知識(shí)來處理業(yè)務(wù)，提高了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，從而達(dá)到提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的目標(biāo)。

同時(shí)只有建立系統(tǒng)、客觀的教學(xué)管理評(píng)價(jià)制度，才能激發(fā)主講教師深化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)技術(shù)、提高上好實(shí)驗(yàn)課的積極性和主動(dòng)性。通過客觀公正的教學(xué)考核與評(píng)價(jià)結(jié)果，運(yùn)用各種精神和物質(zhì)手段，對(duì)優(yōu)秀者加以獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)工作質(zhì)量達(dá)不到要求甚至造成教學(xué)事故者進(jìn)行必要的懲罰，這種鼓勵(lì)先進(jìn)、鞭策后進(jìn)的獎(jiǎng)懲手段會(huì)在教學(xué)管理領(lǐng)域中形成積極向上的良好氛圍，提高經(jīng)濟(jì)管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的管理水平。

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篇2

關(guān)鍵詞 油氣儲(chǔ)運(yùn) 系統(tǒng)仿真 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：TE8-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2016.11.068

Abstract This article according to the simulation software and the factory internship in the limited effect of lack of oil and gas storage and transportation professional， put forward to the students as the main body for designers and software developers， and to the team as the main form， so that each student to maximize their strengths. The system covers the field of oil and gas storage and transportation of each module， reproduce the real environment of the industrial field， enhance the students' awareness of production and various systems， the effective application of the system to make students master the production process， the professional knowledge to form a knowledge system， from theory to practice and understanding.

Keywords oil and gas storage and transportation； system simulation； experimental teaching

S著人類文明的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)在生活，工作，學(xué)習(xí)中發(fā)揮的作用越來越大，它帶給現(xiàn)代教育的方便、直觀等其獨(dú)特的優(yōu)越性，也促進(jìn)了教育領(lǐng)域的發(fā)展。目前很多高校開發(fā)相應(yīng)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件，以便于學(xué)生可以更直觀和系統(tǒng)地學(xué)習(xí)，達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)參觀的效果甚至優(yōu)于其效果，另外現(xiàn)在也有一些企業(yè)將其開發(fā)成系統(tǒng)軟件，并將其商品化。①

目前相關(guān)工業(yè)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是分為兩大類，一種是從宏觀角度考慮，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝流程的模擬，通過開關(guān)閥門完成不同的流程的操作以達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)模擬的效果。二是從微觀角度考慮，針對(duì)石油，化工，航空航天等行業(yè)，對(duì)其流體流態(tài)，導(dǎo)熱，擴(kuò)散等多方面的模擬。用于預(yù)測(cè)及優(yōu)化設(shè)備流程系統(tǒng)或事故評(píng)估，以做好預(yù)防及應(yīng)對(duì)措施。因此通過計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)學(xué)習(xí)培訓(xùn)，對(duì)于工科生來說是一種高效率、低成本的教學(xué)手段。②

1存在的問題

1.1市場(chǎng)上沒有的完善仿真實(shí)習(xí)系統(tǒng)

由于受到時(shí)間及安全生產(chǎn)等限制，學(xué)生不能到每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)去熟悉流程，但是對(duì)于石油工程學(xué)院的學(xué)生來說，無論是油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)還是石油工程專業(yè)，流程都是最重要的知識(shí)結(jié)構(gòu)之一，那么為了解決授與學(xué)之間的矛盾，學(xué)校必須拿出一套形之有效的解決方案。仿真模擬的產(chǎn)生解決了這個(gè)問題，并且它在其它學(xué)科上也得到了廣泛的應(yīng)用，所以在油氣儲(chǔ)運(yùn)和石油工程專業(yè)引入仿真系統(tǒng)是幫助學(xué)生對(duì)流程做全面了解最簡單且有效的方法。但由于是小眾專業(yè)所以各石油高校都在自行開發(fā)其仿真模擬軟件但到目前為止，沒有一所石油高校開發(fā)出一套完備的儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)所需的仿真軟件，所以無法在市場(chǎng)上推廣。因此許多儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)實(shí)際上并沒有仿真這個(gè)模塊。③

1.2 仿真實(shí)習(xí)系統(tǒng)的必要性

（1）缺少專業(yè)對(duì)口并且長期穩(wěn)定的校外實(shí)習(xí)基地。在當(dāng)今中國的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下，各廠礦企業(yè)不可避免地把經(jīng)濟(jì)效益作為其考慮的首要因素。學(xué)生下廠實(shí)習(xí)，對(duì)正常的生產(chǎn)秩序總會(huì)產(chǎn)生或多或少的影響，因此，在接納學(xué)生進(jìn)廠實(shí)習(xí)的態(tài)度方面，工廠一般較為被動(dòng)。

（2）無法保證生產(chǎn)實(shí)習(xí)質(zhì)量。在石油化學(xué)工業(yè)、現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)及其他過程工業(yè)日趨集成化、連續(xù)化、自動(dòng)化的今天，現(xiàn)場(chǎng)操作的危險(xiǎn)性也在顯著增加，任何錯(cuò)誤操作都可能帶來十分嚴(yán)重的后果。因此，學(xué)生下廠后既難深入實(shí)際，更不允許動(dòng)手操作，只能被動(dòng)地看和聽，其主動(dòng)性、創(chuàng)造性都難以調(diào)動(dòng)和發(fā)揮。這種走馬觀花，流于形式的實(shí)習(xí)方式，效果根本無法得到保證。針對(duì)上述問題，應(yīng)在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中加強(qiáng)高科技含量，強(qiáng)化有特色的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，強(qiáng)化學(xué)生的工程意識(shí)，激發(fā)其學(xué)習(xí)主動(dòng)性，使所學(xué)理論知識(shí)深入化、綜合化和系統(tǒng)化。實(shí)踐證明，將仿真培訓(xùn)應(yīng)用于學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)習(xí)中，不僅受到了學(xué)生的熱烈歡迎，在提高實(shí)習(xí)質(zhì)量方面也起到了事半功倍的效果。

2 解決方法

2.1 開發(fā)步驟

（1）劃分不同領(lǐng)域，分成石油工程仿真系統(tǒng)和油氣儲(chǔ)運(yùn)仿真系統(tǒng)。（2）劃分不同性質(zhì)，分成流程仿真系統(tǒng)和設(shè)備仿真系統(tǒng)。（3）梳理出不同的流程并對(duì)流程進(jìn)行繪制。剖析不同設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)繪制出設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)。（4）根據(jù)流程圖和設(shè)備結(jié)構(gòu)圖，通過組態(tài)王和Pro/E軟件及Visual C++語言開發(fā)出相應(yīng)的流程仿真系統(tǒng)和設(shè)備仿真系統(tǒng)。

2.2 需開發(fā)的系統(tǒng)（圖1）

2.3 已開發(fā)的仿真系統(tǒng)（圖2）

2.4 營造組建仿真系統(tǒng)開發(fā)的環(huán)境

（1）通過不同模塊和性質(zhì)的劃分，梳理出不同的流程并對(duì)流程進(jìn)行繪制，重點(diǎn)開發(fā)儲(chǔ)運(yùn)流程仿真系統(tǒng)，特別是油庫和加油加氣站。

（2）通過過第二課堂，大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目結(jié)合素拓學(xué)分，要求學(xué)生在校期間必須參加一項(xiàng)專業(yè)領(lǐng)域的實(shí)踐活動(dòng)，使學(xué)生加入到創(chuàng)作團(tuán)隊(duì)中去。

（3）形成“傳幫帶”的傳統(tǒng)和機(jī)制，使知識(shí)體系不斷完善，每屆都汲取大三，大四的成員加入團(tuán)隊(duì)，形成大四帶大三傳統(tǒng)。

（4）在軟件的開發(fā)過程中，根據(jù)每個(gè)人不同情況，有的擅長畫圖，有的擅長編程，有的對(duì)組態(tài)王或Pro/E應(yīng)用更熟練，充分發(fā)揮每個(gè)人的特長激發(fā)興趣點(diǎn)，提高工作效率。

（5）充分發(fā)揮老師的帶動(dòng)及解決關(guān)鍵難題的作用，在學(xué)生陷入誤區(qū)或是有解決不了的問題，老師給予關(guān)鍵性的指導(dǎo)。

2.5 預(yù)期效益

（1）初步建立起油氣開發(fā)與儲(chǔ)運(yùn)工程實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心的仿真實(shí)驗(yàn)室，并逐漸投入教學(xué)使用。

（2）學(xué)生通過開發(fā)仿真系統(tǒng)，對(duì)流程，設(shè)備有了系統(tǒng)且詳細(xì)的認(rèn)識(shí)，并對(duì)開發(fā)軟件的應(yīng)用達(dá)到精通的水平。提升了學(xué)生的技能，并使理論和實(shí)踐的結(jié)合調(diào)動(dòng)起學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了學(xué)生的能動(dòng)性。

（3）通過在仿真實(shí)驗(yàn)室的學(xué)習(xí)，推動(dòng)了學(xué)生對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)加以更深入透徹的了解，通過對(duì)每個(gè)不同流程的操作，使學(xué)生對(duì)油庫，加油加氣等知識(shí)掌握得更扎實(shí)。

學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量明顯提高，既有堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)，又有熟練動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，使畢業(yè)生能適應(yīng)社會(huì)要求，盡快地適應(yīng)工作崗位的需要。

3 仿真模塊的培訓(xùn)

3.1 教師自身素質(zhì)提升

由于仿真系統(tǒng)是由一個(gè)設(shè)備仿真系統(tǒng)和六個(gè)流程仿真系統(tǒng)組成，涉及到油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)所有專業(yè)課程的知識(shí)。所以對(duì)教師來說也是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)槊總€(gè)教師一般只擔(dān)任三到四門的課程。對(duì)自己未涉及的課程由于時(shí)間久沒有接觸，或是即使了解，但對(duì)于細(xì)節(jié)的掌握仍不夠。并且每個(gè)流程系統(tǒng)是仿造工業(yè)流程，比平時(shí)書本所學(xué)更復(fù)雜，更細(xì)致。而且書本的知識(shí)相對(duì)于現(xiàn)在的工業(yè)發(fā)展有一定的滯后性。對(duì)于我們每個(gè)教師來說，也是一個(gè)知識(shí)再梳理，再更新的過程。所以在開課前每個(gè)教師也要進(jìn)行仿真軟件的培訓(xùn)，這樣多學(xué)科的交叉也是對(duì)自己一些研究靈感的激發(fā)過程。

3.2 流程演示與事故排查

對(duì)于油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)的學(xué)生來說，流程是最重要的知識(shí)結(jié)構(gòu)，所以對(duì)于流程的演示教師必須詳細(xì)演示，逐個(gè)開閥。使學(xué)生在了解流程的同時(shí)掌握每個(gè)閥門的作用。這樣多個(gè)流程走下來，學(xué)生對(duì)于每個(gè)閥門的用途都銘記于心。但是對(duì)于中國高校的學(xué)生來說，接受力和理解力都是很強(qiáng)的，但是對(duì)創(chuàng)造力和解決問題的能力來說，仍是一個(gè)短板。所以我們必須結(jié)合工業(yè)現(xiàn)在的情況，在工業(yè)上不只是通過開關(guān)閥門切換流程，當(dāng)遇到突發(fā)事故時(shí)要能快速精準(zhǔn)地拿出解決方案。這就要求學(xué)生必須在熟悉流程的基礎(chǔ)上通過逆向思維才能作出準(zhǔn)確的判斷。所以在流程演示之后拋出問題是十分關(guān)鍵的，然后讓學(xué)生去思考，是由于哪些閥門操作錯(cuò)誤造成，或通過開關(guān)哪些閥門，開車，停車等操作可減少損失。這樣，通過正面教學(xué)與反面思考的方式達(dá)到舉一反三的效果。

3.3對(duì)學(xué)生的要求

通過其實(shí)際操作性以及與未來工作的相關(guān)性激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情及學(xué)習(xí)興趣。仿真的學(xué)習(xí)是一個(gè)雙向互動(dòng)的過程，學(xué)生的興趣更加濃厚，隨時(shí)學(xué)習(xí)隨時(shí)操作，而且我們可以生成問題庫，在每節(jié)課結(jié)束前學(xué)生必須完成計(jì)算機(jī)隨機(jī)拋出的問題，這樣學(xué)生才可以離開機(jī)房。在學(xué)生的考核環(huán)節(jié)上，可以從兩方面著手，一是交互式考試系統(tǒng)，多種模擬情境，計(jì)算機(jī)隨機(jī)抽取，學(xué)生需在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，這樣避免相鄰的同學(xué)互相抄襲。二是對(duì)操作質(zhì)量的評(píng)價(jià)，按操作次數(shù)計(jì)分，一次操作成功計(jì)滿分，一次不成功計(jì)為不合格，這與現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況是有關(guān)的，因?yàn)樵趯?shí)際企業(yè)員工操作中是要求一次成功不能出錯(cuò)的，④否則會(huì)帶來經(jīng)濟(jì)損失或危險(xiǎn)，這樣就達(dá)到對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)與實(shí)踐雙重考核的目的。

4 未來展望

仿真教學(xué)系統(tǒng)形成之后，可以用于石油相關(guān)專業(yè)的本科實(shí)踐教學(xué)，經(jīng)過多次改進(jìn)和完善亦可用于企業(yè)員工的技術(shù)培訓(xùn)等方面。另外，由于其專業(yè)原理簡單、工藝直觀、展現(xiàn)生動(dòng)的特點(diǎn)，使工作現(xiàn)場(chǎng)最大限度還原。讓學(xué)生在一個(gè)直觀，生動(dòng)的環(huán)境下把知識(shí)順利掌握，且印象深刻，并對(duì)油庫設(shè)計(jì)與管理，管輸工藝，加油加氣站的設(shè)計(jì)與管理，城市燃?xì)廨斉涞扔蜌鈨?chǔ)運(yùn)相關(guān)專業(yè)課有了深入的了解，完成理論到實(shí)踐的跨躍。

4.1 實(shí)用性

仿真教學(xué)系統(tǒng)從設(shè)計(jì)，開發(fā)到最終的應(yīng)用都以現(xiàn)代工業(yè)實(shí)際為大背景，內(nèi)可用于教學(xué)，外可用于員工培訓(xùn)，是一個(gè)還原現(xiàn)場(chǎng)的虛擬操作界面，與工人在中控室的操作界面保持一致，兼具仿真性與實(shí)用性。 （下轉(zhuǎn)第158頁）（上接第146頁）

4.2 綜合性、設(shè)計(jì)性

（1）軟件在編輯設(shè)計(jì)過程中。作為每個(gè)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)師，必須對(duì)每個(gè)流程都了如指掌，要清楚掌握每個(gè)區(qū)域的分流程（收油流程，發(fā)油流程，倒罐流程等等），每個(gè)設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并把他們組合起來，形成一個(gè)完整有機(jī)的整體。這即要求對(duì)知識(shí)掌握的通透性，又要求靈活性。并且每個(gè)參數(shù)變化，閥門開關(guān)等影響，這些細(xì)節(jié)要求更是必須精準(zhǔn)，對(duì)設(shè)計(jì)者來說考驗(yàn)其運(yùn)用不同思維方式去分析問題。所以其綜合性、設(shè)計(jì)性使學(xué)生之所學(xué)達(dá)到最大化的應(yīng)用。

（2）在應(yīng)用中。在未來該仿真系統(tǒng)應(yīng)用教學(xué)時(shí)，采取最大的靈活性，可以接受學(xué)生各種操作，學(xué)生可以自行制定方案，通過參數(shù)的變化調(diào)節(jié)，反映生產(chǎn)過程中各相應(yīng)參數(shù)的變化及關(guān)聯(lián)，激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性思維。具有很強(qiáng)的設(shè)計(jì)性。在內(nèi)容上，應(yīng)用多學(xué)科，幾乎涉及所有油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)課，打破學(xué)科之間的壁壘，具有明顯的綜合性。在方法手段上，更新了傳統(tǒng)的教學(xué)方式，不是僅限于觀摹，而讓每個(gè)學(xué)生都有參與感和主導(dǎo)感。清楚自己的工作內(nèi)容并對(duì)其負(fù)責(zé)。

4.3 效果最大化

儲(chǔ)運(yùn)生產(chǎn)系統(tǒng)復(fù)雜而龐大，且屬高危作業(yè)場(chǎng)所，所以一般學(xué)校組織的生產(chǎn)實(shí)習(xí)根本無法滿足對(duì)其系統(tǒng)的深入了解，并且在生產(chǎn)中大多時(shí)間都是正常工作狀態(tài)，幾乎不會(huì)出現(xiàn)誤操作及反常情況。而該仿真教學(xué)系統(tǒng)的出現(xiàn)，首先是可以讓學(xué)生對(duì)龐大管輸系統(tǒng)深入了解。通過參數(shù)與閥門的調(diào)節(jié)，熟悉流程。其次，可以模擬事故運(yùn)行狀態(tài)，學(xué)生可以從事故狀態(tài)中找原因，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。再次可以讓學(xué)生動(dòng)手操作，通過親身實(shí)踐增強(qiáng)他們對(duì)這份工作的責(zé)任感，使學(xué)習(xí)效果達(dá)到最大化。⑤

項(xiàng)目名稱：構(gòu)建具有石化特色的石油仿真系統(tǒng)（215149）

注釋

① 邱挺，黃智賢，葉釗，李曉.化工仿真實(shí)習(xí)課程的教學(xué)實(shí)踐與改革[J].化工高等教育，2012（5）：56-58.

② 邢曉凱.油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)多元化實(shí)踐教學(xué)的改革與探索[J].實(shí)踐教學(xué)，2011（22）：123-124.

③ 屈成亮，徐洪，邵寶力，王海彪.以就業(yè)為導(dǎo)向的油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)仿真實(shí)踐課程設(shè)置的建議[J].科技視界，2013（35）：109-110.

篇3

關(guān)鍵詞：Quest；車間物流；建模；仿真

中圖分類號(hào)：F273　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

車間物流即是將車間內(nèi)的所有設(shè)備、工具、原料、工作臺(tái)、附屬設(shè)施(如工具室、更衣室、廁所、升降機(jī)等)和各種作業(yè)(如倉儲(chǔ)、品檢、搬運(yùn)等)，依照生產(chǎn)流程，作適當(dāng)?shù)陌才排c布置，使工廠的生產(chǎn)活動(dòng)能順利而流暢。

簡而言之，車間物流是指：車間內(nèi)各制造部門合理的劃分，將機(jī)器設(shè)備、工具、生產(chǎn)器具適當(dāng)?shù)陌才?，物料合理運(yùn)輸，產(chǎn)品的工藝過程依照生產(chǎn)流程而互相配合，以做到最經(jīng)濟(jì)、最有效的組合而進(jìn)行生產(chǎn)。

實(shí)踐證明，采用科學(xué)的方法合理地進(jìn)行企業(yè)廠區(qū)與車間平面布局設(shè)計(jì)可以使人流和物流有序的進(jìn)行流動(dòng)，縮短路徑、避免人流與物流的交叉和折返，減少搬運(yùn)時(shí)間，提高工作效率。

1.物流仿真軟件Quest

1.1仿真軟件的選擇

在面向制造的仿真語言中，Quest，Arena和Wimess都能較好地用于制造系統(tǒng)仿真建模。作為制造業(yè)生產(chǎn)線的仿真器，Quest具有出類拔萃的操作簡便性和功能。演示性能強(qiáng)大，富有現(xiàn)實(shí)感，幾乎獨(dú)一無二，可以設(shè)置邏輯命令語言，所以熟練掌握后可以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)高難度的仿真，并且由于Quest的強(qiáng)大的可視化和健壯的導(dǎo)人、導(dǎo)出功能，使其成為對(duì)生產(chǎn)工藝流程仿真和分析的工程與管理首選解決方案。

1.2Quest軟件簡介

Delmia，Quest是數(shù)字化工廠及離散事件仿真軟件，是工廠生產(chǎn)系統(tǒng)集成、工藝流程設(shè)計(jì)和可視化解決方案，是用于對(duì)生產(chǎn)工藝流程的準(zhǔn)確性與生產(chǎn)效率進(jìn)行仿真與分析的全三維數(shù)字工廠環(huán)境。Quest為工業(yè)設(shè)計(jì)工程師、制造工程師和管理人員提供了一個(gè)單一的協(xié)同環(huán)境，以便在整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)中確保最好的生產(chǎn)工藝流程，在為實(shí)際設(shè)施投資之前，改善設(shè)計(jì)，減少風(fēng)險(xiǎn)與成本，可使產(chǎn)品從一開始就能盡如人意。用Quest測(cè)試各種參數(shù)，例如設(shè)施布局、資源配置、其它可替換方案，產(chǎn)品開發(fā)小組可以量化他們的決策對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)量和成本的影響。

Quest提供了一套全面的三維物流仿真方案，物流規(guī)劃工程師可以直觀地進(jìn)行物流線路的分析，分析物流的瓶頸點(diǎn)，并提供柱狀圖或餅狀圖的分析工具，可以進(jìn)行很方便的物流線路的調(diào)整以及物流負(fù)荷的調(diào)整。因此，它被廣泛地應(yīng)用于各種過程的建模、試驗(yàn)、分析設(shè)備的布局和過程流。

2.Quest建模流程

在這里，以某工廠攪拌機(jī)車間的物流建模為實(shí)例來進(jìn)行說明。

2.1建模前的調(diào)研工作

調(diào)研是建模的基礎(chǔ)。只有準(zhǔn)確地采集到工藝、物流等各方面的信息，并以此為基礎(chǔ)建立仿真模型，才能保證模型的準(zhǔn)確性，并最終保證仿真模型的可信度。一般說來，調(diào)研內(nèi)容涉及以下幾個(gè)方面：①產(chǎn)品信息：產(chǎn)品的幾何屬性及可能影響產(chǎn)品工藝或物流流向的其他屬性等。②設(shè)備信息：物流設(shè)備的分布、參數(shù)等。③工藝信息：各臺(tái)設(shè)備上的工藝內(nèi)容、工時(shí)、工藝對(duì)行車等資源的占用及一臺(tái)設(shè)備上的串并行工藝等。④物流規(guī)則：零件按什么規(guī)則流向下道工藝、采用什么運(yùn)輸設(shè)備、是單個(gè)運(yùn)輸還是多件打包后進(jìn)行運(yùn)輸?shù)?。調(diào)研結(jié)束后，形成規(guī)范的調(diào)研文檔，作為建模的一項(xiàng)依據(jù)。

2.2Quest仿真模型建立

(1)布局圖的導(dǎo)入

布局圖是元素建模的基準(zhǔn)。由于Quest不支持CAD下常見的DWG格式，所以首先我們需要將DWG格式的車間或者生產(chǎn)線布局圖轉(zhuǎn)化為Quest可以識(shí)別的DXF格式，然后導(dǎo)入即可。

本實(shí)例中的部工藝流程如圖1－4所示。

(2)元素建模，在Quest定義以下的元素：

①創(chuàng)建和接收零件的要素：

來源(sources)：用來生成零件并使零件進(jìn)入到仿真系統(tǒng)的要素；接收(sinks)：用來接收零件的要素。

②儲(chǔ)存零件的要素：

緩沖(buffers)：儲(chǔ)存零件的要素。

③處理器要素：

機(jī)器(machines)：加工零件的要素。

④物流傳遞要素：

傳送帶(conveyor)：標(biāo)準(zhǔn)的或者PNF(抓起和釋放)型的傳送帶都能運(yùn)送零件。AGV(Automatic Guided Vehicles)：該要素能夠在預(yù)先定義的軌道上運(yùn)行并運(yùn)送零件。勞動(dòng)力(Labor)：搬運(yùn)零件或做其他工作的人。

(3)邏輯建模

鏈接(connection)是Quest模型中用于聯(lián)系其它各個(gè)元素的元素。一個(gè)鏈接就是兩個(gè)元素之間的一個(gè)邏輯鏈接。提供了零件從一個(gè)元素移動(dòng)到另外一個(gè)元素的機(jī)制。零件不能在兩個(gè)沒有鏈接的元素之間移動(dòng)。一旦模型中的兩個(gè)元素被連接在一起，元素類的邏輯就掌握了決定零件如何移動(dòng)的控制權(quán)。

(4)工藝設(shè)置

在人機(jī)交互界面中設(shè)置各個(gè)工藝的參數(shù)，包括加工時(shí)間，控制邏輯，輸入輸出零件等。

(5)結(jié)果分析

仿真結(jié)果可以仿真過程中以柱狀圖、餅狀圖等動(dòng)態(tài)顯示機(jī)器利用率等結(jié)果，也可以在仿真結(jié)束之后形成報(bào)告文檔。

3.仿真條件及仿真結(jié)果分析

攪拌機(jī)車間由布局圖可知包括：主機(jī)缸體線、控制室、滾筒、平臺(tái)、粉罐立柱、支腿橫梁、主樓斜撐和配料站。

3.1仿真條件

(1)仿真參數(shù)輸入：物流仿真模型輸入的工時(shí)數(shù)據(jù)如下，仿真時(shí)間為30天，一天16小時(shí)，一月共工作28800分鐘。Process時(shí)間輸入按照所給的工藝表格數(shù)據(jù)填寫。仿真模型初始化時(shí)上車線及下車線各工位分有一臺(tái)車架作為備料。

(2)節(jié)拍：主機(jī)缸體80分鐘，控制室80分鐘，滾筒30分鐘，平臺(tái)140分鐘，粉罐立柱30分鐘，支腿橫梁30分鐘，主樓斜撐15分鐘，配料站420分鐘。其中，節(jié)拍的時(shí)間為加工時(shí)間和吊裝時(shí)間的總和。

(3)叉車規(guī)律按照工藝表上所分好的類，可以實(shí)現(xiàn)混合配送。共配備7輛叉車，車速為60000mm／min，行車，速度為6000mm/min，裝卸載時(shí)間均為5分鐘。

3.2仿真結(jié)果及分析

仿真建模所做的工作：

(1)完成車間內(nèi)所有重要物料從高位貨架、立體倉庫、其他車間到裝配線的流動(dòng)過程進(jìn)行模擬。

(2)完成物流設(shè)備，含AGV、RGV、平板車、配送小車、行車等，在車間內(nèi)運(yùn)行過程模擬。

(3)對(duì)建立的物流仿真模型進(jìn)行仿真分析，分析是否存在物流通道阻塞、節(jié)拍不平衡等問題，提交物流仿真分析報(bào)告。

下面給出仿真的部分柱狀圖(如圖5-8所示)。

(1)零件阻塞情況嚴(yán)重的設(shè)備／工位如下：

(2)利用率較為突出的機(jī)器如下：

(3)利用率較為突出的叉車如下：

(4)主要產(chǎn)品的成品數(shù)量：

(5)仿真結(jié)果分析和優(yōu)化

根據(jù)流程運(yùn)行結(jié)果，進(jìn)行分析，系統(tǒng)是否存在瓶頸，流程是否暢通，物流量能否滿足需求。根據(jù)最后的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，分析物流量能否滿足需求。如果系統(tǒng)運(yùn)行后，結(jié)果有不理想之處，要根據(jù)相應(yīng)的原因。調(diào)整方案或者改變參數(shù)，直至滿足物流系統(tǒng)的生產(chǎn)需求。生成三維動(dòng)畫輸出結(jié)果及仿真報(bào)告，提交給自動(dòng)化物流系統(tǒng)的管理者和設(shè)計(jì)者，進(jìn)一步優(yōu)化和完善。

在本例中，從仿真數(shù)據(jù)中可以看出，每個(gè)機(jī)器的利用率都比較高，數(shù)值比較均勻，說明機(jī)器的利用比較充分和平衡。叉車的利用率也在一個(gè)合理的數(shù)值范圍。產(chǎn)能也基本上達(dá)到了所規(guī)定的產(chǎn)能。擁堵的工位由于一部分產(chǎn)品要外協(xié)的零件進(jìn)行裝配焊接，所以此處是合理的。

4.結(jié)束語

篇4

涉及可視化仿真工具的應(yīng)用工作主要圍繞MATLAB進(jìn)行細(xì)化設(shè)計(jì)，避免繁瑣繪圖以及計(jì)算流程的牽制效應(yīng)，最終挖掘直觀、快捷的電流變換電路的創(chuàng)新存在模式。因此，本文具體聯(lián)合負(fù)荷升降要求的變換裝置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)情景演練，將內(nèi)部拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及電感參數(shù)設(shè)計(jì)要求劃分清晰，同時(shí)完整論述該類系統(tǒng)的規(guī)范原理，穩(wěn)定必要結(jié)構(gòu)疏通潛力。

【關(guān)鍵詞】直流斬波 電路樣式 MATLAB 模擬技術(shù) 細(xì)化流程

直流斬波電路強(qiáng)調(diào)疏通可調(diào)電壓環(huán)境下的直流電形態(tài)，穩(wěn)定輸入與輸出流程的銜接績效。技術(shù)人員為了有效穩(wěn)固該電路性能，從中挖掘適當(dāng)?shù)奶嵘绞?，同時(shí)對(duì)開發(fā)原理以及性能提升要領(lǐng)進(jìn)行同步規(guī)劃。需要注意的是，其中實(shí)際斬波裝置的工作模式存在兩類，包括脈沖與頻率調(diào)試技巧。

1 斬波電路的工作原理論述

直流斬波電路主要功能就是結(jié)合直流電調(diào)試轉(zhuǎn)換特性進(jìn)行結(jié)構(gòu)延展，透過對(duì)機(jī)理布置特征的觀察，涉及不同樣式的控制方式具體可以延展為時(shí)間比例、瞬時(shí)值以及二者混合構(gòu)建途徑。此類電路主張使用某類權(quán)控器件，途中聯(lián)系IGBT以及相關(guān)器件進(jìn)行總體流程延展；控制環(huán)節(jié)中若采用晶閘管，技術(shù)人員需設(shè)置晶閘管關(guān)斷的輔助電路。整體電路以及相關(guān)電流規(guī)劃流程中為了穩(wěn)定管制績效，有關(guān)設(shè)計(jì)人員專門設(shè)置了續(xù)流二極管部件。這類斬波電路的典型用途之一就是應(yīng)用拖動(dòng)式直流電動(dòng)機(jī)，同時(shí)積極帶動(dòng)蓄電池負(fù)載功能；不足之處在于這類布局體系中都將出現(xiàn)反電動(dòng)勢(shì)狀況。在現(xiàn)實(shí)電路設(shè)計(jì)流程中主要運(yùn)用開關(guān)器件、阻性負(fù)載以及協(xié)調(diào)電壓管理，并且內(nèi)部電壓數(shù)值主要借助開關(guān)張合狀態(tài)表現(xiàn)。

2 直流斬波電路的建模與仿真操作技術(shù)研究

2.1 借用IGBT搭建的直流降壓斬波電路以及規(guī)范參數(shù)設(shè)置

按照特定直流變換裝置仿真模擬操作技巧分析，有關(guān)默認(rèn)格式下的參數(shù)設(shè)計(jì)與緩沖電路管理工作需要滿足同步跟進(jìn)條件。在留有升降功能的非隔離式變換裝置空間之下，有關(guān)變換器之間的正負(fù)極性輸出機(jī)理形態(tài)十分復(fù)雜，必須全程依靠儲(chǔ)能電感疏通。整個(gè)流程下來，必定造成變換器的耗能數(shù)量增加結(jié)果，影響實(shí)際工作協(xié)調(diào)質(zhì)量。在實(shí)際項(xiàng)目開展過程中，技術(shù)人員最好全面摒棄不同變換器既定工作理念，同時(shí)采用新型技術(shù)指標(biāo)要求規(guī)范開關(guān)電源結(jié)構(gòu)，爭取從中獲取優(yōu)良的使用價(jià)值。IGBT具體結(jié)合高壓應(yīng)用與快速終端設(shè)備進(jìn)行垂直功率的自然進(jìn)化調(diào)整；因?yàn)閮?nèi)部源漏通道電阻附加效應(yīng)影響，IGBT開始針對(duì)結(jié)構(gòu)功率缺陷進(jìn)行應(yīng)對(duì)。盡管創(chuàng)新模式的MOSFET設(shè)備將RDS特性全面規(guī)整，但是在高平電環(huán)境中的功率導(dǎo)通損耗現(xiàn)象仍然十分緊張；為了穩(wěn)固IGBT結(jié)構(gòu)，需要貫徹標(biāo)準(zhǔn)雙極器件與VCE同步調(diào)用實(shí)效，將高電流密度瓶頸限制全面克服。

2.2 變換器控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)流程分析

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中主要采取模擬控制與數(shù)字調(diào)節(jié)兩種途徑，本文就是重點(diǎn)結(jié)合變換器交互式系統(tǒng)進(jìn)行雙重規(guī)整。為了穩(wěn)定變換器降壓與升壓工作模式需求，不同電路疏通信號(hào)應(yīng)該主動(dòng)與最新電路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)良匹配，保證將邏輯控制下的分配問題全面肅清。按照這種原理分析，技術(shù)人員開始將變換器與主變換電路開關(guān)電源進(jìn)行智能匹配，后期結(jié)論內(nèi)容具體如下所示：新型變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較簡單，各個(gè)節(jié)點(diǎn)工作交流模式也相對(duì)明確一些，能夠穩(wěn)定數(shù)字化模擬操作的動(dòng)機(jī)需求。

2.3 直流斬波電路的建模與仿真操作

2.3.1 仿真模型以及相關(guān)參數(shù)匹配

結(jié)合IGBT直流降壓電路建模以及參數(shù)設(shè)置條件進(jìn)行科學(xué)分析，有關(guān)直流變換器仿真模型與默認(rèn)參數(shù)設(shè)置條件已經(jīng)齊全，為了迎接緩沖電路的消極化影響挑戰(zhàn)，在設(shè)計(jì)仿真操作流程中主要遵循以下細(xì)化工序要求：將參數(shù)調(diào)試界面打開，選取固定算法之后設(shè)置相對(duì)誤差標(biāo)準(zhǔn)，直接點(diǎn)擊進(jìn)入仿真模擬流程，其中各類脈沖周期統(tǒng)一穩(wěn)定在0.001s左右，有關(guān)后期的仿真控制結(jié)果要做到精準(zhǔn)提?。豢稍诠潭ù翱谖恢媒⑷履Ｐ徒Y(jié)構(gòu)，并將工具箱電力模塊與IGBT模塊等資源依次打開，按照默認(rèn)值要求實(shí)施必要參數(shù)規(guī)劃，同時(shí)將內(nèi)部緩沖電路取消；之后將電源模塊打開，將必要直流電壓模塊灌輸并打開參數(shù)設(shè)置條框，將電壓源設(shè)置為200V；后續(xù)可將必要部件與接地模塊組打開，并直接復(fù)制串聯(lián)樣式的規(guī)劃窗口，將內(nèi)部電阻設(shè)置為10Ω；透過MATLAB輸入源模塊，同時(shí)在buck窗口環(huán)境中復(fù)制脈沖發(fā)生器模型，必要時(shí)可實(shí)現(xiàn)輸出結(jié)果與IGBT門極的匹配目標(biāo)。

2.3.2 直流升降壓斬波電路的仿真操作

結(jié)合IGBT元件以及電路仿真模擬流程進(jìn)行長遠(yuǎn)觀察，涉及默認(rèn)參數(shù)以及電路緩沖效應(yīng)必須及時(shí)得到制定。尤其在電感支路與仿真動(dòng)作同步延展條件下，為了主動(dòng)迎合升降壓斬波理論的精準(zhǔn)規(guī)范要求，在直流變換電路設(shè)計(jì)過程中主要運(yùn)用電控基準(zhǔn)作為開關(guān)節(jié)點(diǎn)，保證電路接通與斷開時(shí)機(jī)的科學(xué)管控。適當(dāng)應(yīng)用SIMU LINK對(duì)降壓斬波電路與升降壓斬波的仿真結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析，并做好與常規(guī)電路設(shè)計(jì)方案的對(duì)比準(zhǔn)備，確保輸出電壓波形的穩(wěn)定狀態(tài)，最終全面驗(yàn)證仿真結(jié)果的精準(zhǔn)效應(yīng)。

3 結(jié)語

綜上所述，運(yùn)用MATLAB對(duì)降壓斬波電路仿真模擬操作流程進(jìn)行細(xì)致分析，同時(shí)采取常規(guī)電路歸控結(jié)果進(jìn)行同步檢驗(yàn)，進(jìn)而全面肯定創(chuàng)新操作流程的積極效用。這種模擬操作手段有效杜絕了傳統(tǒng)分析模式中的繁瑣繪圖與計(jì)算流程，進(jìn)而靈活改變參數(shù)組合搭配樣式，適應(yīng)科學(xué)調(diào)試的現(xiàn)實(shí)狀況，爭取為后期電子技術(shù)與多元內(nèi)涵整合奠定雄厚基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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篇5

【關(guān)鍵詞】民機(jī)照明；光學(xué)仿真；3D打印

1背景簡介

計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展深刻影響了人類社會(huì)的生產(chǎn)生活方式。航空產(chǎn)業(yè)作為傳統(tǒng)的高研制成本和長周期產(chǎn)業(yè)，也在不斷尋求創(chuàng)新與突破，通過積極借用新技術(shù)來改進(jìn)設(shè)計(jì)方法提高研發(fā)效率，壓縮研制成本。傳統(tǒng)的飛機(jī)照明設(shè)計(jì)是不斷設(shè)計(jì)與驗(yàn)證的過程，通過結(jié)果的迭代不斷逼近設(shè)計(jì)需求。通過借用以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新技術(shù)，可極大提高飛機(jī)照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效率，降低研發(fā)成本。

2光學(xué)仿真技術(shù)

數(shù)字化技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，衍生出了很多的新技術(shù)，其中仿真技術(shù)的廣泛應(yīng)用正成為數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)［1］。照明設(shè)計(jì)中光學(xué)仿真是以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，賦予數(shù)模光學(xué)屬性，計(jì)算相應(yīng)的光度學(xué)參數(shù)。仿真的主要內(nèi)容包括：照度計(jì)算、亮度計(jì)算、均勻度計(jì)算、人機(jī)視覺功效分析等。常用的光學(xué)仿真軟件在計(jì)算特性方面各有側(cè)重，包括SPEOS，Lighttools，Dialux，SPECTER等［2］。SPEOS在人機(jī)視覺功效分析等領(lǐng)域走得更前，該軟件集成了多種算法以進(jìn)行光線追跡。同時(shí)，SPEOS軟件內(nèi)嵌在CatiaV5中，設(shè)計(jì)者在CATIA中建立的數(shù)字模型可在SPEOS中直接賦予光學(xué)屬性用于仿真計(jì)算，消除了格式轉(zhuǎn)換引起曲面形狀畸變的風(fēng)險(xiǎn)。若賦予數(shù)字模型以真實(shí)的材料屬性，包括顏色、材質(zhì)、表面紋理，再賦予其光學(xué)屬性，則可進(jìn)行人機(jī)視覺功效計(jì)算，得到逼近于真實(shí)視覺效果的仿真結(jié)果。

3增材制造技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、新材料技術(shù)等多學(xué)科的迅速發(fā)展和融合，先進(jìn)制造技術(shù)迎來了巨大變革。被冠以引發(fā)“第三次工業(yè)革命”的增材制造技術(shù)正是先進(jìn)制造技術(shù)的典型代表。增材制造技術(shù)又稱“3D打印”，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。其過程是先通過計(jì)算機(jī)建立數(shù)字模型，再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面，在打印機(jī)中逐層打印。傳統(tǒng)的方法制造出一個(gè)零件通常需要數(shù)小時(shí)到數(shù)天，根據(jù)零件尺寸以及復(fù)雜程度而定，而用三維打印的技術(shù)可將時(shí)間縮短為數(shù)個(gè)小時(shí)，并且該技術(shù)可以制造一些傳統(tǒng)工藝無法制造的零件，從而減少零件的數(shù)量，提高系統(tǒng)可靠性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的輕量化設(shè)計(jì)。

4飛機(jī)照明設(shè)計(jì)方法探究

4.1傳統(tǒng)飛機(jī)照明設(shè)計(jì)方法

基于需求管理的雙V流程是飛機(jī)照明設(shè)計(jì)的基本要求［3］，通過對(duì)系統(tǒng)需求的逐層確認(rèn)和對(duì)系統(tǒng)需求的驗(yàn)證來科學(xué)化規(guī)范化管理設(shè)計(jì)流程。簡化的飛機(jī)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程如圖1所示。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是試驗(yàn)驅(qū)動(dòng)型，依靠后期的試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，容易造成跨階段的更改和設(shè)計(jì)迭代。在定下初步設(shè)計(jì)方案之后，設(shè)計(jì)者往往對(duì)方案可實(shí)施性的把握不強(qiáng)，在燈光的布置、空間的光能量分布等問題上都存在很大不確定性，設(shè)計(jì)結(jié)果較粗糙。

4.2基于數(shù)字化技術(shù)的照明設(shè)計(jì)方法

現(xiàn)階段國產(chǎn)民用飛機(jī)設(shè)計(jì)已實(shí)現(xiàn)了基于CATIA的數(shù)字化設(shè)計(jì)。系統(tǒng)數(shù)字模型可直接轉(zhuǎn)化為光學(xué)仿真和3D打印的數(shù)據(jù)源，從設(shè)計(jì)端和制造端極大提高研發(fā)效率。光學(xué)仿真可在設(shè)計(jì)階段仿真燈具傳統(tǒng)的光度學(xué)參量，得到傳統(tǒng)計(jì)算無法精確得到的光分布，完成過去只能在實(shí)物驗(yàn)證階段進(jìn)行的人機(jī)視覺功效分析，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量。仿真完成后詳細(xì)設(shè)計(jì)得出不同方案的產(chǎn)品模型可以利用3D打印技術(shù)快速變成實(shí)物產(chǎn)品，在物理樣機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與實(shí)物驗(yàn)證的并行。以某型號(hào)民用飛機(jī)的駕駛艙閱讀燈優(yōu)化流程為例，在該優(yōu)化項(xiàng)中，需要在飛機(jī)的側(cè)窗框裝飾罩上新增一個(gè)閱讀燈，并設(shè)計(jì)閱讀燈的安裝位置和角度。4.2.1照明需求分析飛行員在飛行過程中需要閱讀航圖，目標(biāo)照射區(qū)為側(cè)窗圖表夾區(qū)域?？捎玫陌惭b位置為目標(biāo)區(qū)域上方窗框裝飾罩處。初步分析該區(qū)域模型，然而該區(qū)空間狹小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需合理設(shè)計(jì)安裝位置和角度以減小對(duì)原有結(jié)構(gòu)的影響，如圖2所示。4.2.2基于光學(xué)仿真的照明設(shè)計(jì)在本案例中，利用SPEOS軟件進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)，其過程分為以下步驟：（1）系統(tǒng)建模：調(diào)取側(cè)窗框裝飾罩區(qū)域以及目標(biāo)照射區(qū)域的相關(guān)數(shù)模，同時(shí)將閱讀燈的數(shù)模導(dǎo)入其中。（2）建立光源：SPEOS軟件提供多種光源的建立方式，包括面光源、泛光燈等。通過將閱讀燈的配光文件賦予其出光面，建立光源模型。該模型中包括光通量、色溫、配光等信息。（3）建立物體的光學(xué)屬性：將仿真數(shù)模賦予光學(xué)屬性，分為物體的體屬性和表面屬性，包括物體的表面反射率、體透射率和吸收等。（4）建立仿真探測(cè)器：可以根據(jù)不同的仿真類型和需求建立不同的探測(cè)器，包括光強(qiáng)探測(cè)器、照度探測(cè)器以及亮度探測(cè)器等。本案例中，在圖表夾區(qū)域建立照度探測(cè)器，經(jīng)光學(xué)仿真會(huì)在建立的照度探測(cè)器內(nèi)生成照度分布。（5）仿真結(jié)果分析與設(shè)計(jì)修正：通過光線追跡進(jìn)行仿真計(jì)算后，對(duì)探測(cè)器內(nèi)的照度分布結(jié)果進(jìn)行定性或定量的分析。可定性的判斷光照分布區(qū)域，也可定量的分析特定點(diǎn)的照度值或者區(qū)域平均照度等。當(dāng)結(jié)果不符合設(shè)計(jì)目標(biāo)時(shí)，修正閱讀燈的安裝位置和角度，重新仿真。經(jīng)仿真以及位置修正，目標(biāo)區(qū)域的照度分布如圖3所示。在確定燈具的安裝位置和角度之后，根據(jù)燈具安裝接口和活動(dòng)包絡(luò)，設(shè)計(jì)閱讀燈的安裝支架，并對(duì)原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改以安裝燈具。4.2.3支架制備與試驗(yàn)驗(yàn)證通過3D打印技術(shù)制備閱讀燈支架試驗(yàn)件。本案例使用工業(yè)級(jí)打印機(jī)Objet500Connex1，打印方式為噴射可固化液態(tài)光敏樹脂材料。設(shè)計(jì)軟件和打印機(jī)之間協(xié)作的標(biāo)準(zhǔn)文件格式是STL文件格式。STL文件使用三角面來近似模擬物體的表面，面越小其表面分辨率越高，打印出來的模型更精細(xì)。閱讀燈支架試驗(yàn)件模型如圖4所示。用打印出來的試驗(yàn)件支架進(jìn)行裝機(jī)和試驗(yàn)，照明效果如圖5所示。試驗(yàn)結(jié)果表明，閱讀燈能較好的照射側(cè)窗圖表夾區(qū)域，試驗(yàn)結(jié)果與仿真分析結(jié)果相吻合。整個(gè)設(shè)計(jì)到驗(yàn)證的流程均基于數(shù)字化軟件，避免了傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)反復(fù)以及注塑等方式制備支架的長周期，提高了設(shè)計(jì)效率。

5結(jié)語

利用同時(shí)基于CATIA的光學(xué)仿真和增材制造技術(shù)，可以分別從設(shè)計(jì)端和制造端提高民用飛機(jī)照明設(shè)計(jì)的研發(fā)效率及設(shè)計(jì)水平、減少風(fēng)險(xiǎn)，縮短研發(fā)周期，降低研發(fā)成本。合理利用這些新技術(shù)，或許會(huì)讓中國的民航制造業(yè)在這個(gè)傳統(tǒng)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)彎道超車，趕超制造業(yè)強(qiáng)國。

參考文獻(xiàn)：

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［2］劉洪濤.民用飛機(jī)照明數(shù)字仿真技術(shù)研究［J］.技術(shù)研發(fā)，2015.

篇6

1混合信號(hào)/MEMS協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)

Cadence混合信號(hào)/MEMS協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)包含三個(gè)子流程:

MEMS設(shè)計(jì)

MEMS IP與導(dǎo)入

混合信號(hào)設(shè)計(jì)

MEMS設(shè)計(jì)子流程采用了由上而下的方法,從行為建模開始,一直到有限元仿真。對(duì)于MEMS設(shè)計(jì),基于Cadence 技術(shù)的設(shè)計(jì)子流程隨時(shí)可用,而且該流程非常便利,通過使用SIMPLI (VCAD Productivity IP) ,很多第三方的MEMS工具都可以對(duì)應(yīng)。該MEMS設(shè)計(jì)子流程在18個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)中得到展示。一個(gè)X軸的MEMS加速計(jì)設(shè)計(jì)展示了這些設(shè)計(jì)任務(wù)從規(guī)格到的全過程。

混合信號(hào)設(shè)計(jì)子流程采用了一種中部匯合法,是Cadence AMS設(shè)計(jì)技術(shù)的一種變化形態(tài)。它降低了混合信號(hào)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用MEMS結(jié)構(gòu)的門檻。此外,需要混合信號(hào)設(shè)計(jì)師處理的多數(shù)步驟(由于MEMS結(jié)構(gòu)的存在)都是在SIMPLI操作環(huán)境中進(jìn)行的。因此混合信號(hào)設(shè)計(jì)師不需要MEMS設(shè)計(jì)子流程的特殊培訓(xùn)。

2特色

2.1 混合信號(hào)/MEMS規(guī)格導(dǎo)向型環(huán)境

可實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證IP重用

將驗(yàn)證任務(wù)自動(dòng)進(jìn)行

測(cè)試環(huán)墻可為層級(jí)式

可使用與數(shù)字功能驗(yàn)證類似的模型

為混合信號(hào)MEMS設(shè)計(jì)執(zhí)行協(xié)同優(yōu)化與射頻仿真

2.2 用于MEMS領(lǐng)域的SIMPLI界面

MEMS與芯片中混合信號(hào)部分的協(xié)同設(shè)計(jì)存在的一個(gè)重大挑戰(zhàn)在于他們可能無法共用相同的流程。并且,MEMS工具也無法提供混合信號(hào)團(tuán)隊(duì)所需要的信息。為了從MEMS工具生成所有必要的信息,同時(shí)仍然能夠保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán),就需要有一個(gè)額外的層。

Cadence混合信號(hào)/MEMS協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)使用了一個(gè)專用于MEMS領(lǐng)域的SIMPLI界面。SIMPLI是VCAD效率IP的一種,以標(biāo)準(zhǔn)輸入進(jìn)行操作,在Cadence Design Framework中產(chǎn)生混合信號(hào)設(shè)計(jì)所需的窗口。SIMPLI能夠自動(dòng)提取與已的MEMS結(jié)構(gòu)的接口處的寄生電容。使用SIMPLI界面,設(shè)計(jì)師可以方便地從Layout導(dǎo)出abstract view,將其行為或降階模型導(dǎo)出為128位的RSA加密格式,同時(shí)確保信息對(duì)于混合信號(hào)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行仿真的實(shí)用性。 2.3 在設(shè)計(jì)周期初期進(jìn)行全芯片仿真

為了了解設(shè)計(jì)中的概念性問題,需要盡早對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)?；旌闲盘?hào)/MEMS協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)測(cè)試平臺(tái)的重用并提供不同的設(shè)置,它可以在設(shè)計(jì)仍然在開發(fā)中的階段就進(jìn)行主芯片驗(yàn)證,從而降低設(shè)計(jì)成本。

2.4 基于PCELL的混合信號(hào)/MEMS物理協(xié)同設(shè)計(jì)

混合信號(hào)/MEMS協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)展示了一種PCELL方法用于部署復(fù)雜的MEMS結(jié)構(gòu)。例如加速計(jì)。在PCELLI中可以直接進(jìn)行及早的設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(DRC)。動(dòng)作感知PCELL展示了如何對(duì)MEMS結(jié)構(gòu)進(jìn)行電氣寄生參數(shù)提取。

使用FEM的tool,在仿真時(shí),FEM感知的PCELL可以很方便的與部分PCELL進(jìn)行信息交流。所有PCELL都是通過Cadence Virtuoso技術(shù)與行為模型相連接。

2.5 可執(zhí)行的方案

1)MEMS設(shè)計(jì)

概念確認(rèn)

功能驗(yàn)證

物理設(shè)計(jì)

后布局與簽收

2)MEMS IP與導(dǎo)入

使用SIMPLI進(jìn)行MEMS IP

使用SIMPLI進(jìn)行MEMS IP導(dǎo)λ

3)混合信號(hào)設(shè)計(jì)

概念確認(rèn)

功能驗(yàn)證

全芯片裝配

后布局與簽收

全芯片協(xié)同驗(yàn)證

4)產(chǎn)品綜合

Virtuoso多模式仿真

Virtuoso AMS Designer Simulator

Virtuoso模擬設(shè)計(jì)環(huán)境

Virtuoso Layout Suite

Assura設(shè)計(jì)規(guī)則檢查器(DRC)

Assura Layout vs. Schematic(LVS)檢驗(yàn)器

篇7

關(guān)鍵詞 檸檬酸；仿真實(shí)驗(yàn)；實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2015）12-0049-02

1 前言

實(shí)踐教學(xué)是高等工科教育教學(xué)中的重要組成部分。通過實(shí)踐教學(xué)，可以幫助學(xué)生鞏固課堂知識(shí)、培養(yǎng)其專業(yè)基本技能、養(yǎng)成并具備良好的創(chuàng)新習(xí)慣。可是，在實(shí)際教學(xué)實(shí)施過程中存在諸多問題。

首先，能夠接受學(xué)生去實(shí)習(xí)的企業(yè)數(shù)量有限，學(xué)生數(shù)量又較多，都到企業(yè)或工廠進(jìn)行實(shí)習(xí)，給工廠帶來較大的壓力。

其次，工廠現(xiàn)在都是大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)過程要求連續(xù)穩(wěn)定，導(dǎo)致學(xué)生在生產(chǎn)實(shí)習(xí)時(shí)只能看不能動(dòng)手操作，難以完成生產(chǎn)實(shí)習(xí)的教學(xué)目標(biāo)。

最后，隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)有大型生產(chǎn)裝置日益系統(tǒng)化、自動(dòng)化，導(dǎo)致學(xué)生只能觀察和了解整個(gè)系統(tǒng)的表面，無法深入學(xué)習(xí)，難以提高教師和學(xué)生的積極性，生產(chǎn)實(shí)習(xí)的效果很差。

2 仿真實(shí)驗(yàn)

在增加硬件實(shí)驗(yàn)設(shè)備難以立即實(shí)現(xiàn)的情況下，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，開發(fā)適合于專業(yè)需求的實(shí)驗(yàn)與操作實(shí)習(xí)仿真軟件成為解決當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在問題的一個(gè)重要途徑。區(qū)別于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，仿真實(shí)驗(yàn)不需要實(shí)物形態(tài)工具與對(duì)象，實(shí)驗(yàn)時(shí)主要是針對(duì)軟件設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器進(jìn)行。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)借助面向?qū)ο缶幊誊浖c多媒體制作技術(shù)，制作與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)操作相對(duì)應(yīng)的軟硬件條件。學(xué)生在仿真實(shí)驗(yàn)中可像在真實(shí)環(huán)境中一樣實(shí)現(xiàn)各種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)結(jié)果甚至優(yōu)于實(shí)際實(shí)驗(yàn)?？梢?，計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)可輔助、部分替代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)操作。仿真實(shí)驗(yàn)提供了友好、操作方便的教學(xué)環(huán)境，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也大大提高。仿真實(shí)驗(yàn)與互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)結(jié)合后，通過網(wǎng)絡(luò)鏈接，學(xué)生可在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)，克服了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)空間和時(shí)間的限制，同時(shí)能大幅降低實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)。

當(dāng)前，計(jì)算機(jī)仿真在工科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中已經(jīng)得到越來越多的應(yīng)用。以生物工程專業(yè)為例，煙臺(tái)大學(xué)就已經(jīng)開發(fā)完成一套谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)仿真軟件，實(shí)現(xiàn)了谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)與分離提取過程的形象化與動(dòng)態(tài)模擬。該軟件在山東輕工業(yè)學(xué)院、青島農(nóng)業(yè)大學(xué)、文經(jīng)學(xué)院等多所學(xué)校內(nèi)試用，成為生物工程專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)與培訓(xùn)的重要輔助手段。國內(nèi)某公司開發(fā)的離心泵單元仿真培訓(xùn)被眾多院校采用，作為相關(guān)專業(yè)的離心泵操作訓(xùn)練工具。

其他專業(yè)如熱能與動(dòng)力工程專業(yè)，許多高校都在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中加入仿真實(shí)驗(yàn)以輔助教學(xué)，如制冷模擬教學(xué)課件[1]、小型冷庫仿真教學(xué)系統(tǒng)[2]、制冷空調(diào)綜合創(chuàng)新模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[3]等。煙臺(tái)大學(xué)也研制了傳熱學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)仿真軟件[4]輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)。這些仿真實(shí)驗(yàn)在實(shí)際應(yīng)用中都取得較好的教學(xué)效果，值得大力推廣。

3 檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)仿真實(shí)驗(yàn)

檸檬酸發(fā)酵實(shí)驗(yàn) 檸檬酸發(fā)酵實(shí)驗(yàn)是生物與食品類專業(yè)的主要實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容之一，目的是讓學(xué)生了解檸檬酸的生產(chǎn)原理與流程，掌握檸檬酸的發(fā)酵生產(chǎn)工藝與發(fā)酵分析方法，通過實(shí)驗(yàn)?zāi)苁炀毜卣莆照婢l(fā)酵的接種、培養(yǎng)與發(fā)酵產(chǎn)物的分析測(cè)定等技術(shù)。由于檸檬酸整個(gè)發(fā)酵生產(chǎn)流程所需設(shè)備眾多，現(xiàn)在國內(nèi)還沒有廠家制作銷售實(shí)驗(yàn)用檸檬酸全過程生產(chǎn)演示的儀器，大多數(shù)學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中只是在實(shí)驗(yàn)室中開展檸檬酸生產(chǎn)中發(fā)酵部分的實(shí)驗(yàn)，無法實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過程的操作練習(xí)。由于檸檬酸生產(chǎn)廠家分布過于分散，大部分高校因人力、物力等資源限制，無法開展實(shí)地操作實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

針對(duì)此問題，本文開發(fā)了檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)仿真軟件。該軟件能夠?qū)崿F(xiàn)檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)全過程的仿真模擬，為廣大生物與食品類專業(yè)學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)習(xí)提供支持。通過該軟件的推廣使用，滿足這些專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的迫切需要。

檸檬酸實(shí)驗(yàn)仿真工具 檸檬酸實(shí)驗(yàn)仿真軟件的開發(fā)是根據(jù)教學(xué)任務(wù)要求，分析整理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容而進(jìn)行的。利用該軟件，學(xué)生對(duì)檸檬酸生產(chǎn)流程獲得形象化的認(rèn)知，還可以在仿真平臺(tái)上完成實(shí)驗(yàn)虛擬操作，得到實(shí)踐成績。

本軟件含有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、成績?cè)u(píng)定、使用幫助等內(nèi)容。軟件能夠?qū)崿F(xiàn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括檸檬酸生產(chǎn)的淀粉糊化、發(fā)酵、粗提和精提四個(gè)主要流程，在每個(gè)流程的實(shí)驗(yàn)界面上，都設(shè)計(jì)了該流程所需的全部實(shí)驗(yàn)部件，包括罐體、閥門、泵、過濾機(jī)、攪拌器等，各動(dòng)力機(jī)械與調(diào)節(jié)閥門均可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)節(jié)。學(xué)生在該仿真軟件上手動(dòng)完成各生產(chǎn)過程的相關(guān)操作練習(xí)。軟件的成績?cè)u(píng)定功能將在學(xué)生實(shí)際操作過程中，根據(jù)操作過程順序以及由此引起的生產(chǎn)工藝參數(shù)變化情況給出實(shí)驗(yàn)成績，并提供詳細(xì)的得分明細(xì)與說明，學(xué)生可根據(jù)該明細(xì)查找實(shí)驗(yàn)操作中出現(xiàn)的問題并加以改進(jìn)。軟件的實(shí)驗(yàn)成績判別功能實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)操作的定量計(jì)分，減輕了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的負(fù)擔(dān)。軟件提供的幫助功能為學(xué)生提供逐步實(shí)驗(yàn)操作指導(dǎo)，幫助學(xué)生更快地熟悉相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作。軟件還提供了時(shí)間加速功能，使得學(xué)生能夠在較短的時(shí)間內(nèi)就完成檸檬酸的實(shí)際長時(shí)間生產(chǎn)過程。

軟件采用VB6.0軟件開發(fā)，功能包括裝置組成與工藝流程演示、部件運(yùn)行與閥門操作動(dòng)態(tài)演示、工藝參數(shù)動(dòng)態(tài)變化、逐步指導(dǎo)等功能。圖1～圖4分別為淀粉糊化、發(fā)酵、粗提和精提四個(gè)流程的實(shí)驗(yàn)界面。

該軟件的開發(fā)采用模塊化編程，每部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容作為一個(gè)大模塊，大模塊中還細(xì)分為若干個(gè)小的模塊，模塊之間通過操作流程引起的操作流程因果關(guān)系、耦合參數(shù)進(jìn)行銜接。開發(fā)過程中采用動(dòng)態(tài)模擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)攪拌器、罐體液位、管道內(nèi)流體流動(dòng)等動(dòng)態(tài)變化內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)參數(shù)可依據(jù)實(shí)際操作實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)即時(shí)顯示，學(xué)生能夠隨時(shí)了解參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化情況，并據(jù)此判斷操作時(shí)機(jī)。

教學(xué)效果 基于仿真技術(shù)開發(fā)的檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)仿真軟件，完整地模擬了檸檬酸生產(chǎn)的全過程，學(xué)生通過使用該軟件，不僅加深了對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解，還對(duì)檸檬酸的生產(chǎn)流程有了更深刻全面的認(rèn)知，生產(chǎn)操作水平也得到了較大的提高。仿真實(shí)驗(yàn)由于界面設(shè)計(jì)友好，形式新穎，學(xué)生對(duì)此普遍歡迎，實(shí)驗(yàn)興趣大大提高，取得較好的教學(xué)效果?？梢?，檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)仿真軟件很好地解決了實(shí)踐教學(xué)過程中存在的不足，提高了實(shí)踐教學(xué)的水平，強(qiáng)化了生物工程專業(yè)學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。

4 結(jié)論

本文首先分析傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與實(shí)習(xí)教學(xué)存在的一些問題，總結(jié)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用現(xiàn)狀及其優(yōu)點(diǎn)，敘述自主開發(fā)的檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)仿真軟件以及學(xué)生的使用體會(huì)?！?/p>

參考文獻(xiàn)

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篇8

仿真是硬件設(shè)計(jì)流程中較為耗時(shí)和煩瑣的一環(huán)。主要原因有：仿真的激勵(lì)波形必須由設(shè)計(jì)者自行創(chuàng)建，測(cè)試波形必須人工輸入，仿真的結(jié)果正確與否必須由設(shè)計(jì)者自行判斷，很難自動(dòng)化；時(shí)序仿真前必須對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)做耗時(shí)的全編譯；仿真過程是計(jì)算機(jī)軟件模擬芯片對(duì)測(cè)試輸入的邏輯處理，通常計(jì)算時(shí)間消耗很大。

在這4個(gè)步驟中，第2步依賴于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和特定設(shè)計(jì)邏輯的復(fù)雜程度，第3、4步則由計(jì)算機(jī)完成，基本上是個(gè)定數(shù)，只有第一步還具有提高效率的空間。我們?cè)谶M(jìn)行實(shí)際的FPGA設(shè)計(jì)處理信號(hào)時(shí)，針對(duì)第1步有大量仿真數(shù)據(jù)輸入的需求，在研究QuartusII激勵(lì)波形文件的格式后，編程設(shè)計(jì)了一種將輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為激勵(lì)波形的方法。

Quartusll中仿真流程

現(xiàn)在Alte ra公司的器件均可由Quartus II進(jìn)行設(shè)計(jì)。Quartus II除了能完成語法檢查、綜合、布局布線、生成配置文件和時(shí)序分析的設(shè)計(jì)全流程，還自帶仿真功能(Quartus IISimulator)。Quartus II中時(shí)序仿真的流程圖如圖1所示。

vwf文件全稱是矢量波形文件(Vector Waveform File)，是QuartusII中仿真輸入、計(jì)算、輸出數(shù)據(jù)的載體。一般設(shè)計(jì)者建立波形文件時(shí)，需要自行建立復(fù)位、時(shí)鐘信號(hào)以及控制和輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)信號(hào)等。其中工作量最大的就是輸入數(shù)據(jù)的波形錄入。比如要仿真僅1KB的串行輸入數(shù)據(jù)量，則手工輸入信號(hào)的波形要畫8000個(gè)周期，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力而且容易出錯(cuò)。

如果能找到一種簡易的將輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為激勵(lì)波形的方法，則可以極大提高仿真速度，減少手工操作時(shí)間，因此需要研究vwf文件的格式。

vwf文件格式分析

既然vwf文件是仿真數(shù)據(jù)的載體，那么必需首先弄清楚該文件存放數(shù)據(jù)的格式，再針對(duì)這種格式做一定的變換得到所需要的波形。

以時(shí)鐘信號(hào)clk為例，vwf文件以如下方式存儲(chǔ)和表示該信號(hào)。

在第2部分?jǐn)?shù)據(jù)說明中，LEVEL O表示低電平，LEVEL l表示高電平，F(xiàn)OR后面跟著是持續(xù)時(shí)間，REPEAT表示重復(fù)次數(shù)。手工描畫的波形在存儲(chǔ)時(shí)均被轉(zhuǎn)化為此形式表示，這種形式也會(huì)被一一對(duì)應(yīng)地表現(xiàn)為波形。其實(shí)這就是一種文本方式描述數(shù)據(jù)的格式，一些其他波形文件格式(例如．tbl文件)也是與此相似的。

串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為vwf文件的方法

在用軟硬件接收和處理通信線路上某種協(xié)議的數(shù)據(jù)時(shí)，通常都會(huì)取得一定量的典型數(shù)據(jù)做試驗(yàn)使用，這些典型數(shù)據(jù)就會(huì)被用作仿真的輸入數(shù)據(jù)。多數(shù)通信線路傳輸串行數(shù)據(jù)流，硬件系統(tǒng)接收的輸入信號(hào)是串行的。

將試驗(yàn)數(shù)據(jù)逐比特地轉(zhuǎn)化為激勵(lì)波形就是建立測(cè)試激勵(lì)的主要工作。由上一部分對(duì)vwf文件格式分析可知，數(shù)據(jù)流會(huì)被映射成電平的持續(xù)時(shí)間，而持續(xù)時(shí)間是時(shí)鐘周期的整數(shù)倍。數(shù)據(jù)流可以看作是O、l比特流的單向延伸，確定了0、1流即可將對(duì)應(yīng)的持續(xù)時(shí)間計(jì)算出來，從而給出波形的文本描述。

因此只要能將試驗(yàn)數(shù)據(jù)的0、1流識(shí)別出來，再以vwf文件格式為基準(zhǔn)生成對(duì)應(yīng)文本，就能將輸入數(shù)據(jù)自動(dòng)地轉(zhuǎn)化為激勵(lì)波形。

數(shù)據(jù)文件到串行激勵(lì)波形的編程實(shí)現(xiàn)

識(shí)別數(shù)據(jù)的0、l游程算法(C或C++)如下。

／／rl即為所識(shí)別的0、1比特游程，fpin是輸入數(shù)據(jù)文件的指針，datin是無符號(hào)字符

／／tmp=O時(shí)，rl為0游程；反之rl為1游程

剩下的就是將游程轉(zhuǎn)換為．vwf文件格式輸出。

／／clk_t設(shè)為一個(gè)時(shí)鐘周期對(duì)應(yīng)的ns數(shù)或參照vwf文件說明的單位

／／fpout為輸出文本文件的指針

／／此括號(hào)對(duì)應(yīng)第一個(gè)while()

最后將輸出的文本復(fù)制到．vwf文件相應(yīng)的信號(hào)數(shù)據(jù)部分即可。

總結(jié)

篇9

文章編號(hào)：1671-489X（2017）08-0131-03

Abstract Firstly， the authors introduce the limitations of conven-tional experimental teaching in water treatment technology， combined

with the experimental platform of wastewater treatment， developed the virtual simulation teaching software in wastewater treatment. Through the virtual experiment instruction and experimental tea-ching deepen students’ understanding for wastewater treatment struc-

tures and improve the quality of teaching.

Key words virtual simulation； wastewater treatment； experimental teaching

1 引言

了解并掌握污水處理廠的工藝流程、設(shè)計(jì)方法和基本運(yùn)行參數(shù)，對(duì)給排水科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生來說是十分重要的。隨著水環(huán)境污染的加劇，為達(dá)到處理標(biāo)準(zhǔn)，水處理工藝變得越來越復(fù)雜，水處理工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行管理和優(yōu)化改造過程在教學(xué)中難以直觀體現(xiàn)，學(xué)生在生產(chǎn)實(shí)踐過程中難以了解其內(nèi)部構(gòu)造原理。另外，實(shí)物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中還存在如下問題。

1）污染問題。因在水處理實(shí)驗(yàn)中需要用到各種各樣的化學(xué)藥劑，以致實(shí)驗(yàn)排放的廢水成分復(fù)雜，處理成本高。

2）經(jīng)費(fèi)問題。隨著技術(shù)進(jìn)步，一些新的水處理技術(shù)也在不斷涌現(xiàn)，由于經(jīng)費(fèi)問題，往往會(huì)造成實(shí)驗(yàn)設(shè)備更新跟不上科技進(jìn)步的步伐，這就限制了做一些實(shí)驗(yàn)的可能性。另外，學(xué)生操作實(shí)體設(shè)備損耗較大，且實(shí)體設(shè)備價(jià)高、數(shù)量少，無法滿足學(xué)生人人動(dòng)手操作的需求。

3）時(shí)間、空間問題。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，都要求學(xué)生在指定的地點(diǎn)、特定的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)生只能是被動(dòng)地、不充分地準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，缺乏主動(dòng)靈活性和重復(fù)性。

4）效率低[1]。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，人為性較強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)操作過程的演示不夠全面及細(xì)致，實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)繁多，學(xué)習(xí)枯燥，效率不高。

因此，單純依靠課堂教學(xué)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足學(xué)生的培養(yǎng)要求。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是利用計(jì)算機(jī)創(chuàng)建一個(gè)可視化的實(shí)驗(yàn)操作環(huán)境，其中的每一個(gè)可視化仿真物體代表一種實(shí)驗(yàn)儀器或設(shè)備，通過操作這些虛擬的實(shí)驗(yàn)儀器或設(shè)備，即可進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)，達(dá)到與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相一致的教學(xué)要求和目的，它是虛擬仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和專業(yè)理論知識(shí)多方面結(jié)合的結(jié)晶[2]。在實(shí)物實(shí)驗(yàn)中所采用的實(shí)驗(yàn)工具、實(shí)驗(yàn)對(duì)象都是以實(shí)物形態(tài)出現(xiàn)的，而在仿真實(shí)驗(yàn)中，不存在實(shí)物形態(tài)的實(shí)驗(yàn)工具與實(shí)驗(yàn)對(duì)象，實(shí)驗(yàn)過程主要是對(duì)虛擬的實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備進(jìn)行操作[3]。在大數(shù)據(jù)背景下，水處理虛擬仿真通過對(duì)大量已有環(huán)境數(shù)據(jù)的建模和3D仿真設(shè)計(jì)，為水處理教學(xué)科研建立虛擬境界，使學(xué)生在虛擬環(huán)境中開展水處理工程的實(shí)驗(yàn)操作，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，深化學(xué)生對(duì)水處理技術(shù)內(nèi)部機(jī)理的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果[4]。

2 污水?理實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)裝置

污水處理實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)裝置具有一級(jí)物化處理、二級(jí)生物處理與三級(jí)深度處理等工段，具備SBR、UASB（EGSB）、氧化溝、A/O污水處理工藝、A2/O污水處理工藝、MBR、曝氣生物濾池等多處理單元，能夠?qū)崿F(xiàn)單一工藝或多種工藝的組合運(yùn)行。該裝置可根據(jù)用戶需要在線調(diào)節(jié)系統(tǒng)流量及回流比；可進(jìn)行在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)參數(shù)反饋；可進(jìn)行容器內(nèi)液位監(jiān)控，并設(shè)置液位報(bào)警，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行；可進(jìn)行自控/手控切換操作，方便調(diào)試。

該裝置的主要技術(shù)指標(biāo)如下。

1）處流流量：50～100 L/h。

2）工作電源：AC220V/380V±10%。

3）安全保護(hù)：具有漏電自動(dòng)保護(hù)裝置。

4）進(jìn)水要求：SS

300 mg/L、NH3-N

5）出水標(biāo)準(zhǔn)：出水SS、COD、BOD5、NH3-N、TP、pH等主要指標(biāo)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918-

2002）》一級(jí)A排放要求。

工藝流程大致如圖1所示。該實(shí)驗(yàn)裝置的主要缺陷是：

1）裝置成本較高且占地面積大；

2）處理水量有限；

3）需要日常的運(yùn)行維護(hù)管理；

4）學(xué)生實(shí)訓(xùn)操作受時(shí)間、空間的限制。

3 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)

虛擬仿真軟件系統(tǒng)包括污水處理廠操作過程模擬，格柵池、沉淀池、厭氧/缺氧/好氧池等設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)，污泥處理系統(tǒng)和污水處理能力分析等模塊，可以通過交互操作，簡便地模擬整個(gè)工藝流程內(nèi)不同進(jìn)水水質(zhì)水量對(duì)處理效果的影響，并可調(diào)整各單元處理設(shè)施的設(shè)計(jì)參數(shù)，討論不同設(shè)計(jì)參數(shù)與廢水處理效果之間的關(guān)系，顯示針對(duì)不同的進(jìn)水水質(zhì)和水量，各種運(yùn)行工況下，出水的水質(zhì)情況和整個(gè)系統(tǒng)的處理效率。虛擬仿真軟件界面如圖2～圖6所示。

通過虛擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可直觀了解整個(gè)污水處理廠的工藝流程，單元處理構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，污水脫氮除磷的基本原理和相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)以及污水處理廠污泥處理相關(guān)知識(shí)，掌握污水處理廠的設(shè)計(jì)要素和運(yùn)行條件。

篇10

在我軍所開展的一些電子對(duì)抗作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)中，有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)理論與方法已得到了不同程度應(yīng)用，如××××實(shí)驗(yàn)室所開發(fā)的《××××電子對(duì)抗作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)》選取×個(gè)因素作為考察重點(diǎn)，并簡單開展了二水平實(shí)驗(yàn)；×××學(xué)院×××教研室所開發(fā)的《×××電子對(duì)抗作戰(zhàn)仿真軟件》在具體應(yīng)用中對(duì)各考察因素采用了正交抽樣的方法進(jìn)行方案生成等。但總的來說，在我軍所開展的電子對(duì)抗作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)中對(duì)實(shí)驗(yàn)因素、因素水平的設(shè)置都還顯得過于簡單，與實(shí)際情況還有很大的差距。

面臨的主要問題

電子對(duì)抗作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)與一般的科學(xué)實(shí)驗(yàn)類似，都遵循“探索發(fā)現(xiàn)—檢驗(yàn)假設(shè)—演示驗(yàn)證”的實(shí)驗(yàn)過程。若依據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)階段對(duì)電子對(duì)抗作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分類，便可將其劃分為探索發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)、檢驗(yàn)假設(shè)實(shí)驗(yàn)和演示驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。結(jié)合各類實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)進(jìn)行電子對(duì)抗作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，是規(guī)范我軍電子對(duì)抗作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的有力舉措。然而，在這過程中還有許多問題亟待解決。

1)對(duì)電子對(duì)抗作戰(zhàn)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)有待加強(qiáng)。對(duì)電子對(duì)抗作戰(zhàn)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)難點(diǎn)主要在于電子對(duì)抗作戰(zhàn)系統(tǒng)與火力作戰(zhàn)系統(tǒng)有很大的差別——電子對(duì)抗作戰(zhàn)系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能不能像火力作戰(zhàn)一樣在交戰(zhàn)結(jié)果中得到直觀的顯現(xiàn)，而必須通過分析其對(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)的影響進(jìn)行分析判斷。此外，由于復(fù)雜系統(tǒng)固有的病態(tài)定義和病態(tài)結(jié)構(gòu)，以及無充分的先驗(yàn)知識(shí)，很難以一種嚴(yán)格的數(shù)學(xué)形式來對(duì)它進(jìn)行定義和定量分析，很難從空間和時(shí)間上加以分割，容易造成系統(tǒng)的邊界模糊。

2)對(duì)各類實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)有待加強(qiáng)。對(duì)用于不同目的的電子對(duì)抗作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，所選用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法亦會(huì)有所不同。目前，國內(nèi)外對(duì)探索發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)、檢驗(yàn)假設(shè)實(shí)驗(yàn)和演示驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)都進(jìn)行了較為深入的研究。然而，由于電子對(duì)抗作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)自身所具有的特殊性，只能從對(duì)這三類實(shí)驗(yàn)外延和內(nèi)涵的認(rèn)識(shí)上不斷接近其本質(zhì)，目前還很難實(shí)現(xiàn)對(duì)電子對(duì)抗作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)的全面認(rèn)識(shí)與掌握。

3)對(duì)實(shí)驗(yàn)因素的選擇缺少有效方法。實(shí)驗(yàn)因素也稱作實(shí)驗(yàn)因子或自變量，是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)重點(diǎn)考察的對(duì)象。實(shí)驗(yàn)因素的種類與數(shù)量直接影響著實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的選擇。而電子對(duì)抗作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)一般都是多因素實(shí)驗(yàn)，有些實(shí)驗(yàn)因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響是極其微弱的，實(shí)驗(yàn)中需采取有效的分析方法將其剔除，然而目前常用的實(shí)驗(yàn)因素效應(yīng)分析方法很難滿足實(shí)驗(yàn)因素選擇的基本要求，即難以對(duì)眾多實(shí)驗(yàn)因素進(jìn)行客觀、全面、重點(diǎn)的分析，并從中找出關(guān)鍵、獨(dú)立、敏感的實(shí)驗(yàn)因素。

4)對(duì)實(shí)驗(yàn)因素水平的確定缺少參考依據(jù)。實(shí)驗(yàn)因素取值點(diǎn)的數(shù)量稱該實(shí)驗(yàn)因素的“水平”或“位級(jí)”，實(shí)驗(yàn)因素水平多少也是影響實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要因素，如果實(shí)驗(yàn)因素的水平過多，會(huì)極大地增加實(shí)驗(yàn)的工作量，過少又可能不能有效反映實(shí)際情況。然而，由于近年來我軍電子對(duì)抗實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)的匱乏，在確定實(shí)驗(yàn)因素水平時(shí)，很難找到與實(shí)際情況相符的、有效的參考依據(jù)，容易導(dǎo)致設(shè)定的實(shí)驗(yàn)因素水平不具客觀性和代表性，影響實(shí)驗(yàn)自身的價(jià)值。

發(fā)展措施

電子對(duì)抗作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，是開展電子對(duì)抗作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)所需的核心能力。只有進(jìn)一步加強(qiáng)電子對(duì)抗作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，才能使我軍的電子對(duì)抗作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)水平跟上新技術(shù)的發(fā)展。發(fā)展我軍電子對(duì)抗作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力還需從多個(gè)方面不斷努力。

1)注重相關(guān)人才培養(yǎng)。通過加強(qiáng)對(duì)各單位軍事人員和計(jì)算機(jī)技術(shù)人員進(jìn)行電子對(duì)抗相關(guān)知識(shí)的集訓(xùn)或?qū)W習(xí)，力求讓他們?cè)趯W(xué)習(xí)和需求分析、總體設(shè)計(jì)以及較長時(shí)間的研制過程中，優(yōu)化自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)出一批既懂電子對(duì)抗相關(guān)問題又懂計(jì)算機(jī)應(yīng)用的“復(fù)合型”人才。

2)加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。對(duì)電子對(duì)抗作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)內(nèi)容進(jìn)行研究分析的過程，是一個(gè)不斷循環(huán)、迭代和反饋的過程，通過不斷反饋、重復(fù)所進(jìn)行的電子對(duì)抗作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)，對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)因素、因素水平進(jìn)行優(yōu)化，逐步逼近對(duì)實(shí)驗(yàn)本質(zhì)的準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)。

3)加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法使用特點(diǎn)的掌握。不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法適用于不同的實(shí)驗(yàn)對(duì)象。在進(jìn)行電子對(duì)抗作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法使用特點(diǎn)的學(xué)習(xí)與研究。通過研究其在相關(guān)領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)中應(yīng)用情況，準(zhǔn)確掌握各實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的使用特點(diǎn)和使用流程，并創(chuàng)造性地運(yùn)用到電子對(duì)抗作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)之中。

4)促進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法與實(shí)驗(yàn)本質(zhì)的有機(jī)結(jié)合。通過對(duì)各類電子對(duì)抗作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)、特點(diǎn)以及適用于電子對(duì)抗作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)的各種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)進(jìn)行全面分析，找出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法與電子對(duì)抗相關(guān)問題的結(jié)合之處，并進(jìn)一步探索實(shí)驗(yàn)指標(biāo)、實(shí)驗(yàn)因素、因素水平的選擇問題，最終形成規(guī)范的電子對(duì)抗作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)流程，用于指導(dǎo)我軍相關(guān)作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)的開展。

結(jié)束語