虚拟施工

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虚拟施工 篇3

摘要：介绍“输配电线路施工”在专业知识体系中的重要作用，并针对施工课程实践性极强的特点和该课程教学上存在的问题现状，结合自身在三维仿真教学培训系统方面的研究开发实践，进一步介绍分布式虚拟仿真的技术特点和应用系统的内容，以及该系统对提高本课程教学质量和学习效果的积极价值。

关键词：分布式;虚拟仿真;输配电线路施工;教学

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）32-0093-01

随着我国经济的迅猛发展，输配电线路里程数不断增加，电力行业对输电专业人才培养的数量和质量上都提出了更高要求。作为国内设置电气工程及其自动化（输配电）专业方向的仅有三所全日制本科院校之一，南京工程学院承担着向社会输送该专业方向高级工程应用型人才的重任，如何突出应用的特色，切实有效提高教学效果进而提升培养质量是面临的首要课题和任务。[1]

一、“输配电线路施工”课程的教学特点

电气工程及其自动化（输配电方向）专业是培养具有电力系统输配电线路工程的理论和技术，并能从事输配电线路设计、施工、运行、维护、管理的高等应用型技术人才。[2]“输配电线路施工”是该专业方向一门重要专业必修课程，通过本门课程的学习，牢固掌握输配电线路施工理论及实践技能，才能在毕业后能够较快适应现场工作，满足电网建设单位的用人需要。因此“输配电线路施工”是该专业方向知识体系架构中非常重要的环节，一直受到广泛的重视。

“输配电线路施工”课程的教学目标是使学生了解输配电线路施工的整个工艺流程及各施工工艺原理，掌握基础、杆塔、导地线等主要部件的安装施工工艺步骤，具备施工方案设计和作业指导书的编制的能力。本课程具有以下特点：

（1）内容形象具体。相较于其他课程知识的抽象性逻辑性强的特点，本课程内容非常的具体形象，例如输配电线路部件种类多、型式杂、装配关系复杂的特点。此外，输配电线路分布性广，施工现场往往跨越高山大河，施工布置和工艺展开等内容都需要营造临场感。

（2）工程实践性强。本课程的力学计算理论与施工工艺联系紧密，教学要求中直接包含了丰富的工程实践内容，并且十分注重施工过程中安全控制和团队协作。[3]

（3）本专业属于电气学科范畴，而本课程的知识体系接近于建筑工程领域，对于电气专业学生在缺少建筑施工前导性知识铺垫的前提下，快速掌握中输配电线路施工安装工艺和要领也存在一定的难度。

（4）学历教育为主的本科院校无法按照电力培训部门那样打造大规模的实训实操基地，现场实习环节因为时间短和安全因素也难以达到理想的效果。

（5）由于电力企业需要的是上手快、适应强、基础实的应用型技术人才，客观上要求进一步强化学生动手能力和应用能力的锻炼，把实践教学放到关键和重要的位置上，不断在人才培养上突出工程实践性强的特色。

在当前的形势下采用手绘、板书、视频、照片这样的传统教学方式已经难以满足“输配电线路施工”课程这些鲜明的特点对教学手段的要求。

二、分布式虚拟仿真技术的引入

1.虚拟仿真技术引入的理论基础

建构主义学习理论（Constructivism Learning Theory）认为，知识是学习者在一定的情境背景下借助教师或同学的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得，即通过人际间的协作活动而实现的意义建构过程，因此建构主义学习理论认为“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素或四大属性。[4]通过长期的研究实践，基于以上理论的虚拟仿真技术对“输配电线路施工”课程而言，是提高教学质量和效果有效的途径。

2.分布式虚拟仿真的技术特点

分布式虚拟仿真综合了计算机图形学、虚拟现实、计算机网络、分布式计算、计算机仿真、数据库技术、人机交互、人机智能等多学科专业技术，是虚拟现实技术的重要分支。分布式虚拟仿真将位于不同物理位置的用户通过网络进行连接，或者多个用户参与到同一个虚拟环境中，通过与其他用户进行资源共享、实时沟通或就特定的复杂问题进行探讨和协作，简而言之就是多个用户可通过网络对同一虚拟世界进行观察和操作，以达到协同工作的目的。基于分布式虚拟仿真系统除了具有沉浸性（Immersion）、交互性（Interaction）两大特征以外，还具备以下几个显著技术特点：网络用户共享虚拟任务空间;角色扮演行为具有真实感;多机实时交互，保持时空一致性;资源信息共享，多个用户（学员）可以采用多种方式相互通信。

3.分布式虚拟仿真教学系统

通过研究开发我们建立了国内首套分布式“输配电线路施工”虚拟仿真教学系统，该系统采用分布式架构、多机协同、虚拟仿真等技术手段，可以直观、准确、快速地为课程教学内容提供具体的展现对象和高效的演练手段。高拟真度虚拟环境中的多人协作和角色扮演手段虽然不能完全取代实际的操作和训练，作为现场实操实训环节的有效补充，對提高教学效果、提升实践能力具有十分积极的作用和意义。

三、分布式虚拟仿真教学系统应用效果和前景

1.系统主要功能

分布式“输配电线路施工”虚拟仿真教学系通过虚拟施工场景建模、施工人员角色动画建模与数据处理、施工业务流程仿真脚本设计，用户可以对虚拟施工场景的视点进行自由选择，实现全景式自由漫游[5];用户借助虚拟布局技术模拟或生成施工现场的虚拟环境，实现输配电线路本体和通道环境仿真;通过绑定相关数学模型和动画路径的规划，实现各个班组成员分工协作下的输配电线路施工各项工作专业流程的仿真;通过实时受力可视化分析和设备监控，实现工艺方案的虚拟设计和优化;并通过培训支持与管理底层平台子模块实现了培训信息管理、考勤提问、键鼠管制、屏幕监管、自动评价等日常培训助教功能，同时还具备课上演练、课后训练等助学功能。

2.系统应用效果

（1）借助系统可以快速建立和强化感性认识，为课程的展开提供了铺垫和基础。例如，学生可以全方位、多角度、近距离地观察虚拟环境中的输配电线路及各组成部件，感觉他们的尺寸、型式、结构、材质、装配关系。同时通过可视化的分析手段，将抽象的概念表达直观具体化，为理论知识的讲授提供丰富直观的手段。例如，输配电线路中的杆高与各种档距、弧垂的计算、空间布置测量和设备受力监控等都可以直观、高效地进行实时计算和对结果的可视化表达。

（2）系统充分考虑了施工现场作业是以班组为单位，具有团队协作的特点，突破了原有单人单机培训模式的桎梏。在分布式虚拟仿真系統中，每个用户能更好地通过角色扮演方式增加临场感，以角色扮演的形式出现与虚拟场景以及其他替身进行实时的交互，真正地跨越了现实工作中难以设计实施团队集体培训方案的藩篱。

（3）系统为用户提供一个高度真实感和沉浸感的虚拟现实环境。与单机用户的虚拟现实环境相比，本系统所体现出逼真度类型要比单用户复杂得多，如物理逼真度、模型逼真度、感官逼真度、基于行为特征的逼真度和时间逼真度、信息逼真度和系统逼真度等。这些要素不仅要求行为正确、真实、可信，而且还恰当地还原和模仿了真实施工作业流程的复杂度，达到了提高培训质量和效果的目的。

3.系统推广前景

（1）分布式“输配电线路施工”虚拟仿真教学系统使多个用户或学员同时参与到一个共享的虚拟施工任务空间，通过网络与其他用户共享信息，在分布式的虚拟施工仿真平台上完成施工组织设计、施工方案评估评价，并对方案的开展过程和结果进行预演。学员通过高度联系实践的学习、训练，并协同完成教师课前规划或预设的一项输配电线路现场施工作业任务，以达到协同工作的目标，它将虚拟仿真辅助教学培训手段的应用提高到了一个更高的境界。

（2）分布式“输配电线路施工”虚拟仿真教学系统能够更好地解决线路施工实践教学过程中，多人现场作业存在的安全隐患问题，同时能够节约实习实训资金，使技能培训不再局限于在有限的室内课堂和室外基地，学员可以重复地观摩、演练，多角度、全方位地观察和操作，可以全面地、深入地参与到电网建设生产过程中。

（3）现代远程教育工作是实现终身学习和教育培训的一种行之有效的手段，分布式虚拟仿真技术作为远程教育支持系统的一个重要发展方向，可以实现多人协同机制下的各种培训学习功能。本系统的技术成果和应用经验能够为电力行业培训提供有效的借鉴，积极推动企业教育手段的发展。

参考文献：

[1]黄宵宁.输电线路虚拟仿真技术在应用型人才培养中的作用[J].中国电力教育，2008，（1）：120-122.

[2]黄宵宁，等.输配电线路施工技术[M].北京：中国电力出版社，2007：1-2.

[3]黄宵宁.虚拟仿真技术在输电线路运检专业技能培训中的应用[J].中国轻工教育，2007，（4）：76-77.

[4]何克抗.建构主义-革新传统教学的理论基础[J].电化教育研究，1997，（3）：3-9.

[5]黄宵宁，杨志超.超高压架空输电铁塔组立虚拟施工技术研究[J].电力建设，2007，（12）：55-57.

浅谈石油地震勘探施工的虚拟技术 篇4

1 虚拟技术的优势

虚拟技术利用虚拟显示技术把各种收集到的数据实施对比处理, 然后根据实际数据建立起相应的模型, 满足石油勘探的具体要求。这些对于我国的石油物探行业发展都是一种创新。虚拟技术运用在石油勘探中的优势体现在:

1) 自动操作。在虚拟技术的指导下, 施工人员可以针对收集到的数据信息全面分析, 掌握石油储层、钻井轨迹等重要的信息数据[1]。然后再将数据经过计算机处理, 见图1, 最终实现自动化的石油开采;

2) 更新技术。虚拟技术的引进本质上是一种技术改革创新, 能够摆脱传统施工方案的不足, 提高隐藏性石油储备资源的勘探施工效率, 让我国的石油资源得到充分利用, 这些都是新型技术带来的优势;

3) 降低成本。由于虚拟化技术可以通过计算机网络模拟勘探施工状况, 其能够把各项施工操作运用到实处, 从而满足了不同的操作需求。这就避免了实际勘探错误而引起的弊端, 降低了石油企业的成本;

4) 优化服务。计算机网络是虚拟化技术的运用平台, 能够显著改善石油资源的运用效率。通过现代化生产模式的引进, 我国的石油施工服务项目有了较大的更新, 这样才能满足不同的石油勘探要求。

2 先进技术的运用

虚拟化技术作为石油行业的先进技术, 在石油地震勘探施工里的体现出来的价值优势更加显著, 这对于整个石油物探行业的发展更新都是很有帮助的。从现实运用情况看, 虚拟化技术在石油勘探中的运用主要表现为以下几点:

1) 建模处理。对于石油施工人员收集到的数据信息, 运用虚拟技术能够进行建模操作处理[2]。通过计算机网络来加快信息数据模式的创建, 对于收集到的石油勘探数据转换成为动态模拟图形, 这样可以更加形象的表达出数据信息;

2) 维持程序。很多其它技术的引进都需要改变石油勘探的程序信号, 这就给施工人员的作业带来了很大的麻烦。在虚拟化技术引进之后, 其无需变化工作程序, 只需要安装相应的操作软件则能实现更新, 满足了新的可视化勘探需求;

3) 接近目标。石油开采及勘探都是在地下作业, 若采用一般的技术则难以掌握好具体的井内信息, 这给石油施工人员带来了很大的困难。而虚拟化技术能够结合先进的指示方式及传感器, 让施工人员与勘探目标更加接近以便于操作;

4) 简化数据。对于一些复杂化的勘探数据, 施工人员常常要经过不同的方式处理, 这对于提高勘探效率带来了很大的阻碍。引进虚拟技术可以借助各种图形模式, 对复杂的信息数据进行简化调整, 让施工人员更加准确地掌握信息。

3 施工人员的培训

对于虚拟化技术, 石油物探企业不仅要加强技术的引进, 更应该重视专业人才的培养, 这样才能让新技术发挥出自己应有的作用。对于虚拟化技术运用于石油勘探, 企业要采取的策略包括:

1) 定期培训。对施工人员定期开展专业教育, 指导其掌握先进的计算机网络技术, 这样可以满足虚拟化技术的运用[3]。这就需要企业领导人重视技术人才的培训, 保证各施工人员能够尽快掌握施工技术;

2) 维护设备。对计算机网络设备要做好定期维护作用, 这些是保证新技术发挥作用的基础。在新时期石油勘探过程中, 计算机将会成为决定技术成效的核心装置, 这些应该引起石油业的关注。

4 结论

科学技术的发展促进了石油物探行业的进步, 这对于我国市场经济的变更起到了促进作用。新技术的运用带来的是先进生产模式的运用, 虚拟技术运用于石油地震勘探施工有着诸多方面的优势, 给施工单位的生产操作带来了方便。这些对于企业的现代化生产有着重要的意义, 其能够发挥出更加优越的生产性能。不仅能加快生产作业的进度, 也能协调好各种生产操作效率。

摘要：科学技术的发展促进了石油物探行业的进步, 这对于我国市场经济的变更起到了促进作用。虚拟技术运用于石油地震勘探施工有着诸多方面的优势, 给施工单位的生产操作带来了方便。由于很多施工企业对于这种新技术尚未全面了解, 本文根据施工的实际情况深入分析, 以把握好施工的相关问题。

关键词：石油,勘探施工,虚拟技术,运用

参考文献

[1]邵华宇.虚拟现实技术在石油业中的运用[J].技术革新, 2010, 20 (10) :29-31.

[2]何子军.石油勘探中新技术的引进与使用[J].中国石油技术, 2009, 19 (7) :3-5.

[3]杨永文.虚拟现实技术体现出来的运用价值[J].计算机网络技术, 2010, 13 (5) :44-46.

[4]唐晓刚, 颜永安, 赵冰, 张栋, 牛德芳.石油勘探MEMS加速度传感器在煤田勘探的应用[J].仪表技术与传感器, 2006 (6) .

[5]《长江三角洲典型地区浅地层地震勘探可行性研究》——通过技术鉴定[J].同济大学学报:自然科学版, 1987 (3) .

[6]雷迎春.浅谈智能型全站式电子速测仪在山区石油地震勘探中的应用[J].测绘通报, 1994 (3) .

[7]雷迎春.浅谈智能型全站式电子速测仪在山区石油地震勘探中的应用[J].测绘通报, 1994 (3) .

虚拟施工 篇5

对现在的假设：

If I accepted it, I would regret in future.

如果我(现在)接受它，我以后会后悔的。

现在时态 → 过去时态形式，将来时态 → 过去将来时

对过去的假设

If she had known it, she would not have made the mistake.

如果她早知道这件事，她就不会犯这错误了。

过去一般时 → 过去完成时， 过去一般将来时 →过去将来完成时

对将来的假设

If it should rain tomorrow, we would stay at home.

如果明天下雨，我们就会待在这。

将来一般时 → 过去将来一般时，将来一般时 →过去将来一般时

谓语动词不管人称、数的一致要求，统统一个样：

If they/I/he/we were you, …

He ordered that the barrier/barriers (should) beremoved.

他命令那个/所有障碍要除掉。

Long live Mother! our parents! all the parents in the world!

母亲/我们的父母/天下所有的父母万岁!

Long live Mao!

虚拟施工 篇6

关键词：虚拟经营；虚拟企业；资本效率；核心竞争力

一、 引言

虚拟经营产生于20世纪90年代，作为一种新型经营方式而备受企业关注。虚拟经营的准确含义是，以提高企业竞争力为目的，充分利用和整合外部资源，实现公司资源有效利用的一种模式。这种模式突破了企业有形的组织界限，对所借用外部资源进行整合运作，通过虚拟人员、虚拟功能和虚拟工厂三个要素来有效运行。因而虚拟经营由于突破法定组织行为的有形界限，具有控制关键资源和利用关键资源形成核心竞争优势的特点。本文通过对虚拟经营相关理论的综述，探索其内在关系。

二、 虚拟经营的理论基础与行为解释

市场经济条件下的企业，在市场总量一定的情况下，为了追求市场目标的增长存在着相互排斥的竞争关系。而这种相互排斥的竞争行为结果，导致企业对手之间恶性竞争循环。而解决这种利益冲突行为的有效方式是双赢基础上的合作。所以竞争与合作理论是解决这种利益冲突行为的有效途径。同时企业重组、价值链、新木桶理论和交易费用理论在一定程度上可以很好解释这种关系。

1．竞合理论与虚拟经营。按照竞争与合作理论的观点，每个行业的发展都离不开竞争。随着科技的进步和社会专业分工，参与市场争夺的商家越来越多，竞争也可能变得日趋激烈，在一些行业甚至出现了过度竞争现象。在这种市场状态下，任何一家企业不可能长期保持某种竞争优势，为了维持企业长期竞争优势，需要企业花费大量的人力、物力资源去进行新优势的不断培育。然而这类行为结果往往是事于愿违和得不偿失。这种你死我活、此消彼长的竞争观念和竞争方式，导致了在竞争中合作或在合作中竞争。

竞合，是指企业之间的竞争和合作组合，即竞争中有合作。在双方有利的条件下通过合作，形成合力。科技的发展、国际资本的流动、全球经济的一体化，产品同质化、趋同性增大、企业面临的市场竞争日趋激烈，为一些存在竞争的企业之间的短期合作提供可能的条件，而且也被越来越多地公司广泛运用并取得成功。例如在沃尔玛的早期，实力强大的供应商如宝洁公司（P&G）是很强硬的，当沃尔玛强大之后，并没有反过来对宝洁“示威”，而是与宝洁结成伙伴关系，双方可以共享沃尔玛的电子信息来改善彼此的业绩，实现双赢。

虚拟经营战略可以建立与竞争对手或潜在竞争对手的合作关系。其不仅缓解竞争压力、减少本企业非核心或薄弱环节的资源投资浪费，而且又能与被合作企业共同承担市场风险，使损失减少到最小。在虚拟企业中，组织成员之间是一种动态组合的关系，虽然也有竞争，但它们更注重于建立一种双赢的合作关系，相互之间以协同竞争为基础，实现竞争双方的资源和利益共享、风险共担。但它不同于传统的合作，虚拟经营是典型的以信息技术为工具进行的非产权合作。通过合作完成价值链环节的能力薄弱部分与低附加价值部分的活动，实现双方优劣势的互补。

2．企业重组理论与虚拟经营。由美国海穆（Micheal Hammer）博士提出的企业重组（Reengineering）或企业再造理论。强调企业回到创始原点，重新设计企业的业务过程，实现企业绩效的显著改善，不是简单裁员、缩编，而是重新开创一个事业体的新生命周期。一些企业逐渐意识到自身经营方式和经营理念的相对滞后，就必须对企业的组织结构、管理方式等进行大规模的调整，才能重振企业雄风。

重组理论的兴起为企业实施虚拟经营战略后的结构调整提供了依据。因此，虚拟经营战略能解决国内企业普遍存在的辅助单位多、机构臃肿、管理层次多、企业的管理链延长、人浮于事、重复低效投资、缺乏竞争力等问题。在企业保持核心竞争力的同时，选择与本企业有一定互补关系的目标企业作为合作伙伴，通过对核心企业做相应的结构重组，经过适应——调整——再适应的过程，提高本企业竞争力。

虚拟经营战略按范围可分为基于项目的虚拟经营、基于产品的虚拟经营、基于服务的虚拟经营、基于管理的虚拟经营；按具体形式来分主要有虚拟生产（OEM）、虚拟研发（ODM）、虚拟销售（OBM）、虚拟共生、策略联盟、虚拟营销网络、行政部门的虚拟化几大类。相应的企业重组涉及到的内容包括重组企业管理组织的构架，重组企业生产制造系统，重组研究与开发战略，重组供应和销售渠道等。因此，企业重组理论为企业虚拟经营的实现提供了可能。

3． 价值链理论与虚拟经营。价值链（Value Chain）是以企业内部价值活动为核心所形成的价值链体系。战略管理大师迈克尔·波特（Michael E． Porter，1997）认为企业价值活动是竞争优势的各种相互分离活动的合成，与竞争对手价值链的比较揭示了决定竞争优势的差异所在。企业的价值活动可分为两大类——基本活动和辅助活动，其中基本活动包括研发、生产、销售、市场拓展；后勤、人力资源设施、工厂资源设施、采购等等属于辅助活动。

价值链理论认为，在企业众多的价值活动中，并不是每一个环节都创造价值。企业所创造的价值，实际来自企业价值链上某些特定的价值活动，这些真正创造价值的经济活动称为企业价值链的“战略环节”。虚拟企业中的每一个团队，都位于自己价值链的“战略环节”，追求自己核心功能的实现。根据能力的优劣和附加价值的高低而有选择地把部分价值链活动环节让渡出去，整个价值链将形成传统企业无法匹敌的优势。实施虚拟经营战略企业可以通过控制具有垄断特点的价值链上的重要阶段来完成整个价值链必须的全部环节，突破了传统的“五脏俱全”组织模式。

虚拟生产是应用最早和应用最为广泛的虚拟形式，主要原因是，对大多数企业而言，产品设计开发和市场拓展是企业的核心，也是企业主要的价值增值关键环节，而生产往往都是低价值活动。在这种情况下，与其自己投资设备、原料，不如将企业产品制造部分实行外包，在确保企业自身利益不受损害的同时，还能转嫁风险。像这样核心企业专心致力于位于价值链两端的设计开发和市场开拓，而将中间的低价值环节—生产进行虚拟化，所形成的企业称为“哑铃型”虚拟企业。

4． 新木桶理论与虚拟经营。新木桶理论是指原有木桶的盛水量取决于构成木桶的最短木板的长度，在企业中的应用，其含义引申为企业的竞争力由价值链中最薄弱环节来决定，这是由于这个价值链上最薄弱的环节限制了其它具有高附加价值活动最大效用的发挥。此时，企业的工作重心是补缺，而不是把资源投入到优势环节中。为了弥补木桶的短板，采取的解决新方法是利用外界长木板组合使用，既抛弃自身企业价值链的薄弱环节，转而利用他人的优势来提升竞争力。

虚拟经营战略是典型的反木桶理论，认为组成木桶的木板只有一块或部分木板是自己的。企业先利用价值链分析优势环节，再与合作企业进行优势互补。相比而言，新木桶理论比竞合理论、价值链理论更清楚形象地说明了企业实施虚拟经营的必然性。

5． 交易费用理论与虚拟经营。交易费用是运用市场机制的费用，包括人们在市场上搜寻有关的价格信息、为了达成交易进行谈判和签约，以及监督合约执行等活动所花费的费用。

根据科斯的上述观点，市场和企业具有相同职能，因而是可以相互替代的两种机制，无论运用市场机制还是运用企业行政协调，都是有成本的。当一笔交易的企业行政协调的成本低于市场机制的成本时，这笔交易将趋向采用企业行政协调进行，即企业对市场的替代。相反，市场机制的成本较低时，则倾向于将交易活动虚拟化，既用市场来代替企业。在信息技术、网络技术的发展导致市场环境的急剧变化的今天，影响交易费用的不确定性和在交易中可能出现的机会主义的可能性大大降低。买方企业只要通过EDI（Electronic Data Interchange）、Internet等信息网络建立动态联盟，成员企业之间的信息传递和业务往来就会变得非常便利。以上所有因素最终都导致了市场交易费用的大规模降低，为实施虚拟经营战略提供了必要条件。企业只要通过虚拟经营的方式就能将分散的技术资源、人力资源和管理资源快速有效地整合，抓住瞬间即逝的市场机遇。

三、 企业虚拟经营与竞争优势

在市场需求日趋个性化的今天，企业要想赢得市场效益，就必须发展专有技术并形成独占性商品以占领市场。企业虚拟经营所强调的，不是在所有全面都具有优势，而是充分利用现有的最大优势与外部资源优势的对接或组合。这种方式，可以将企业有限的资源配置到有利于形成企业自身最大优势的领域，不是将有限资源分散分配到对公司产生价值增值不高的环节，实现企业有限资源的价值增值最大化和资源效益的最大化。换句话来理解，只要企业培育或控制了关键资源，就具备了整合利用其他资源的条件，而关键资源所形成的竞争优势，在竞争环境下比竞争对手具有更强的能力。

按照上述要求，实施虚拟经营战略首先要求企业自身在局部资源要素上如品牌、核心技术、关键市场、核心资产等方面首先获得竞争优势。这要求企业调整战略方向，将企业有限资源集中配置到产生或形成竞争优势的局部关键要素上，为企业实施虚拟经营和开展对外合作创造条件。也为企业基于核心能力的对外合作与扩张提供了环境。

企业利用存在互补型合作企业的优势来发展自己的专有技术，开展虚拟技术合作。同时利用虚拟合作，在一定程度上能够减弱由于距离壁垒、竞争壁垒、政府壁垒和文化壁垒带来的阻力。在成功实施虚拟经营过程中，重点要处理好与相关利益者的关系、确保保护核心技术不被外露、正确界定虚拟研发中的知识产权。使企业保持对关键资源的控制，使形成企业竞争优势的来源要素不会因为开展虚拟经营而有所丧失，以维持企业长期竞争能力。

参考文献：

1．叶永玲．对虚拟经营的比较研究．莆田学院学报，2006，（2）：24．

2．叶永玲．木桶理论对战略管理的启示．自然辩证法研究，2006，（2）：63-65．

3．陈勇．论虚拟经营及其对我国经济发展的启示（硕士学位论文）．武汉理工大学，2003年1月．

4．叶永玲．虚拟经营战略．上海：上海三联书店，2005．

作者简介：谢守祥，中国矿业大学管理学院教授；鲁燕捷，中国矿业大学2005级企业管理硕士生。

虚拟施工 篇7

关键词：虚拟施工,3ds max,计算机仿真技术,三维

1 送电虚拟施工简介

虚拟施工是采用信息技术将现场的实际施工过程在计算机上的虚拟实现。它采用虚拟现实和结构仿真等技术, 在计算机等设备的支持下, 通过计算机群组协同工作, 对施工活动中的人力、物力、材料、施工方法、信息流动过程等进行全面的仿真再现, 以发现过程中可能出现的问题, 在行动之前采取预防措施, 从而达到项目的可控性, 增强施工过程中的决策、优化与控制能力。虚拟施工不消耗现实资源和能量, 所进行的过程是虚拟的, 能够有效的指导实际施工。

在三维建模与显示、施工方案布局、动画仿真与控制、方案优化与设备监控等关键技术的基础上, 基于三维图形引擎, 自主开发了:基础施工、铁塔建模、铁塔施工、工器具建模、跨越施工等虚拟施工系统。借助虚拟系统, 用户可以在可视化的系统平台上, 对现场进行技术性研究, 对新技术进行虚拟预演, 保障施工在可控状态下进行。

2 3D Studio MAX简介

3 D Studio

MAX是Kinetix公司推出的一套强大的三维建模软件, 由于它是基于Win NT或Win98平台的, 方便易学, 又因其相对低廉的价格优势, 所以成为目前个人P C上最为流行的三维建模软件。其8.0版本的推出, 更是巩固了它在个人PC平台上的地位。它的8.0版本相较以前

流程图

的版本有了明显的改进, 具体表现在以下几个方面:

(1) 工作流模式使得工作组的协调更容易, 效率更高;

(2) 易用性的改进。操作界面的改进是Release 8.0版本的最显著的变化, 除了外观的变化之外, R8.0版本还增加了诸如用户自定义界面、宏记录、插件代码、变换Gizmo、轨迹条等功能;

(3) 渲染的改进。Autodesk公司在收购了以渲染和视频技术闻名的Discreet Logic公司, 吸收了该公司的先进技术, 3D M A X R 3对其渲染器几乎做了重新设计, 不仅增加了渲染的速度, 而且提高了画面渲染的质量;

(4) 建模技术的增强。建模技术的增强是3D Studio MAX最重要、最突出的改进, 这也是在虚拟现实系统构建中应用它的一个有力的原因。

3 开发步骤见流程图

4 3DS MAX在送电虚拟施工构建过程中的应用

如前所述, 送电虚拟施工动画要求实时动态逼真地模拟环境。虚拟场景的构造主要有以下途径:基于模型的方法和IBR (基于图像的绘制) 方法两种。这两种方法都可以在3 D S M A X中加以实现。

(1) 多边形建模。多边形建模技术是最早采用的一种建模技术, 它的思想很简单, 就是用小平面来模拟曲面, 从而制作出各种形状的三维物体, 小平面可以是三角形、矩形或其他多边形但实际中多是三角形或矩形。例如:在虚拟基础分坑找正时的应用, 见图1

(2) N U R B S建模。N U R B S是N o nUniform Rational B-Splines (非均匀有理B样条曲线) 的缩写, 它纯粹是计算机图形学的一个数学概念。N U R B S建模技术是最近多年来三维动画最主要的建模方法之一, 特别适合于创建光滑的、复杂的模型, 而且在应用的广泛性和模型的细节逼真性方面具有其他技术无可比拟的优势。但由于N U R B S建模必须使用曲面片作为其基本的建模单元, 所以它也有以下局限性:N U R B S曲面只有有限的几种拓扑结构, 导致它很难制作拓扑结构很复杂的物体 (例如带空洞的物体) ;NURBS曲面片的基本结构是网格状的, 若模型比较复杂, 会导致控制点急剧增加而难于控制;构造复杂模型时经常需要裁剪曲面, 但大量裁剪容易导致计算错误;NURBS技术很难构造“带有分枝的”物体。例如:在构建带电跨越场景中应用, 见图2

(3) 细分曲面技术。细分曲面技术是1998年才引入的三维建模方法, 它解决了N U R B S技术在建立曲面时面临的困难, 它使用任意多面体作为控制网格, 然后自动根据控制网格来生成平滑的曲面。细分曲面技术的网格可以是任意形状, 因而可以很容易地构造出各种拓扑结构, 并始终保持整个曲面的光滑性。细分曲面技术的另一个重要特点是“细分”, 就是只在物体的局部增加细节, 而不必增加整个物体的复杂程度, 同时还能维持增加了细节的物体的光滑性。例如:在制作紧线器中的应用, 见图3

(4) 在虚拟现实作品制作时应当遵循一个原则:在能够保证视觉效果的前提下, 尽量采用比较简单的模型, 能够用参数化方法构建的对象尽量用参数化方法;同时, 在模型创作过程中, 对模型进行分割, 分别建模, 以利于在虚拟现实系统中进行操作和考察。

对于复杂对象的运动或原理演示, 我们可以预先将对象的运动和说明做成动画存为avi文件, 然后等待VR系统合适的触发事件, 播放该avi文件即可。例如:在组塔虚拟施工动画中的应用, 见图4、图5、图6, 铁塔为云广±800kV输电工程16标的“干”字形塔, 塔型为Z27-41, 铁塔呼高为60米。

5 结语

虚拟送电施工技术是通过应用虚拟现实、计算机仿真等技术对实际送电施工过程进行计算机模拟和分析, 达到对施工过程的事前控制和动态管理, 以优化施工方案。虚拟施工将在输电线路施工中以及企业员工技能培训等方面起到很大的作用, 并在设计创新方向有大的提升空间, 具有相当大的经济效益和实用意义。

参考文献

[1] Heung-Yeung Shum and Li-Wee He . Rendering with Concentric Mosaics.SIGGRAPH’99.

[2] 3ds max8从入门到精通.人民邮电出版社.

[3] 3ds max8工业设计实例解析.电子工业出版社.

[4] 3ds max8建筑实例解析.电子工业出版社.

虚拟施工 篇8

目前, 我国工程项目施工管理在进度上大部分项目还是用传统的管理模式和方式, 在进度管理上还存在主要如下问题。

1.1 计划编制不准确, 可执行性差。

在编制施工进度计划时, 存在工作排序和各单项工作的逻辑关系安排不合理, 出现漏项过多现象。不能全盘考虑使施工计划编制遍及整个工程各个环节各项工作, 造成施工过程中产生过多编外工作、突发性工作, 从而对施工产生冲击, 影响施工计划的正常实行, 如排遣污、排废、道路交通、场地平整等辅助性工程和施工前准备阶段缺乏控制耗用过多时间。

1.2 设计文件的不可实施对施工影响很大。

特别是对于大型的复杂建设项目, 经常出现设计图纸无法进行施工或施工可操作性不强等问题。这些都增加了施工工程中的返工量, 影响了施工进度。

1.3 资源调配与进度计划的匹配存在问题。

施工进度计划的实施和完成, 实际上是取决于资源的合理配置, 包括人力资源、动力资源、设备资源、材料供应、机械配置、环境条件、施工方法等等。施工进度计划应当同资源配备计划一同出台, 协调编排, 以使施工进度计划的实施和完成在资源配置上有保证, 缺乏资源配置基础的施工计划只能是一纸空文, 根本无法实施。目前, 大部分施工企业项目管理还受到传统体制的影响, 通常将施工进度计划和资源配置计划分割开来, 先制定施工进度计划, 再根据经验积累进行资源配置, 最终导致施工过程中资源配置难以满足施工进度计划的需要, 严重制约着施工进度计划的实现。

1.4 经验性的施工方案编制, 导致施工进度控制难度大。

施工方案是工程顺利实施的指导文件。目前, 施工方案的编制主要是基于项目经理及项目经理部的以往施工经验。然而, 由于建设项目的单一性和不可复制性, 导致施工方案的可行性一直存在问题。尤其是面对越来越庞大复杂的建设项目, 仅凭项目经理或者总工的经验来编制施工方案已经明显不能满足施工要求, 还何谈进度控制。

2 虚拟施工技术在进度控制上的优势

虚拟化施工简言之就是“先试后建”, 开始施工前, 对施工方案进行模拟、分析优化, 从而发现施工中可能出现的问题, 进而能采取有力保障措施, 从而真正指导施工。它统筹了设计、时间、材料、机械、人力、空间、安全等各种因素, 确保项目建设按预定工期完工。

2.1 虚拟施工技术可以在工程建设的设计阶段进行, 对施工图设计进行分析与优化, 避免出现结构设计、建筑设计和设备设计之间出现矛盾, 确保了设计的可施工性, 减少了设计变更的机会和成本, 进而减少了设计变更对工期的影响。

2.2 可以优化施工方案, 使施工方案具有可操作性, 避免窝工等现象发生。虚拟施工可以基于已经建立的3D设计模型, 对施工方案进行模拟和分析, 包括对施工工序、设备调用、人力调配、材料使用等。通过模拟优化, 可发现不合理的施工工序安排、资源使用不当、安全隐患、作业空间不足等问题, 提前采取预防措施, 避免了窝工、停工待料、增加安全措施等情况的发生, 确保了施工按计划实施。

2.3 虚拟施工技术为总承包商、分包商、设计院和业主提供了一个沟通协调的平台, 帮助各方及时、快捷的解决各种问题, 大大的提高了工作效率, 节省了大量时间, 缩短了工期。

3 虚拟施工实施中可能存在的问题

3.1 管理观念的更新问题。

建设项目管理的发展, 最深刻的莫过于管理理念, 思想观念的变化。在成熟与先进之间, 选择先进的理念总是需要一定的时间过程, 并不是所有从事工程建设的人员都会认为虚拟施工会那么好, 会有很多人习惯于现有的管理方法及模式, 对很多施工单位来讲, 目前的管理模式方法已经足以满足日常生产经营需要, 想要让其主动去创新改变思想上需要其克服许多因素。

3.2 资金的投入问题。

虚拟施工将是参建各方的一个综合协调过程, 包括设计、总包、分包等各方。在项目实施中肯定需要投入一定的资金, 尤其是3D模型和信息平台的建设, 需要设计人员、编程人员等各方人员的积极配合。毕竟企业的最终目的是盈利, 没有相应的投入产出比施工单位的积极性可想而知。然而, 应用虚拟施工究竟能为企业带来多少经济效益, 目前还无法准确预测。

3.3 从业人员素质能力能否适应虚拟施工技术发展的问题。

尽管我国工程建设施工单位的从业人员无论在学历上还是管理水平上, 与改革开放前相比有了很大的提高。但总体来说, 还是与国际一流承包商的管理人员差距较大, 人员素质总体上还需提高。而虚拟施工技术需要更多的懂设计、软件、技术、施工、安全等各专业方面的人员来进行建模、管理、实施。这对建筑施工企业在人才培养、储备上是更大的挑战。没有综合性的复合人才, 虚拟施工技术可能将无法实施。

参考文献

[1]任宏, 商丽萍.建筑工程[M].北京:中国建筑工业出版社, 2012, 1.

虚拟施工 篇9

虚拟建筑施工企业既涉及到与建筑施工有关的工程活动的虚拟,以包含与建筑施工企业组织经营有关的管理活动的虚拟。它以生产为中心的虚拟施工在施工过程中融入仿真技术,以此来评估和优化施工的过程,以便降低费用,快速地评估不同的工艺方案、投资需要规划、生产计划等。其主要目标是评价施工性。它主要解决“这样组织施工是否合理的”问题。它将现实制造环境及其制造过程通过建立系统模型映射到计算机及其相关技术所支撑的虚拟环境中,在虚拟环境下模拟现实制造环境及其制造过程的一切活动和产品的制造全过程,并对产品制造及制造系统的行为进行预测和评价[1]。

虚拟企业的最大特点是杨长避短,即企业的组成是以核心竞争力为基础,但核心竞争力则需要完全信息静态博弈—纳什均衡的讨价还价模型来评估。也就是说假设某项工程需要由多个施工企业(或个人)协作(虚拟)完成,现给定目标的战略条件如下:每个企业或个人选择自己的最优战略(企业或个人最优战略可能依赖于也可能不依赖于其它企业或个人的战略),所有参于企业或个人选择的战略一起构成一个战略组合[2]。这种战略组合由所有企业或个人的最优战略组成。

纳什均衡需要虚拟施工企业中各方遵守协议,不得有违背协议的个人或企业,即虚拟施工企业中各方均应发挥协作精神。

1 虚拟建筑施工企业的协作风险

(1)市场风险:由于组织中的个别企业核心竞争力不强,导致纳什均衡失败,从而造成其它成员的具大损失。

(2)金融风险:由于利率、汇率的变动,股市波动,导致成员的利息、债务负担加重,虚拟施工企业的成员融资渠道阻塞。

(3)能力风险:伙伴忽视质量管理,产品不能达到设计要求,项目不能通过验收;对成本管理的轻视,使生产成本超出了预期成本或对技术复杂性的轻视,使施工困难;不能严格按施工工序所规定的时间完成任务,丧失市场机遇和客户信任。

(4)协作风险:伙伴间联络渠道的阻塞,伙伴主动沟通的积极性不足,使施工时间安排上脱节;伙伴所安排的技术思想、技术平台不同,伙伴间的成果或信息在相互集成时出现技术衔接的困难;合作伙伴成为竞争对手,核心竞争力被削弱;合作伙伴信息传递不畅,信息失真;伙伴的组织结构与虚拟施工企业不适应,伙伴间不同的企业文化和管理模式发生冲突,导致组织内工作效率低下,协调失衡、管理失控,虚拟施工企业解体;法律不完善,伙伴单方面违约,伙伴弄虚作假、泄漏机密,导致新的竞争对手出现(主要体现在施工项目鉴定前),竞争力下降;伙伴退出,伙伴中技术人员的流失,管理人员的变动,会导致组织内配合度下降;伙伴承担的风险与获得的利益不匹配,使伙伴的积极性降低,伙伴相互扯皮;外部环境变化,伙伴的生存能力削弱,降低了伙伴的稳定性发挥。

(5)投资风险:施工项目的前期投资大或建设方的资金不能及时到位,伙伴因其它风险问题终止或失败,导致投资不可逆及伙伴套牢,从而使虚拟组织资金运行困难;伙伴因自身问题不能按合同进行投资,导致项目延期或失败。

2 虚拟建筑施工企业中的博弈概念

(1)参与人(players):参与人指虚拟建筑施工企业中决策的主体—也称为合作伙伴。他的目的是通过选择行动(或战略)以最大化自己的支付(效用)水平。参与人可能是自然人,也可能是团体。

(2)行动(actions or moves):行动是参与人在协作时的决策变量。一般地,我们用ai表示第i个参与人的一个特定行动,Ai={ai}表示可供i选择的所有行动的集合。

(3)信息(information):信息是参与人有关博弈的知识,特别是有关“自然”的选择,其它伙伴的特征和行动的知识。

完美信息:指一个伙伴对其它伙伴的行动选择有了准确了解的情况,即每一个信息集只包含一个值。

完全信息:指自然不首先行动或自然的初始行动被所有参与人准确观察到的情况,即没有事前的不确定性。

共同知识:指所有人知道所有人知道的知识。

(4)战略(strategies):是伙伴在给定信息集的情况下的行动准则,它规定参与人在什么时候选择什么行动。因为信息集包含了一个伙伴有关其它伙伴的之前行动的知识,战略告诉伙伴如何对其它伙伴的行动作出反应,因而战略是“伙伴的相机行动方案”。

一般地,我们用Si表示第i个参与人的一个特定战略,Si={si}代表第i个参与人的所有可选择的战略的集合。如果n个参与人每人选择一个战略,n维向量S=(s1,…si,…sn)称为一个战略组合,其中Si是第i个参与人选择的战略。

(5)支付(payoff):在博弈论中,支付或者是指在一个特定的战略组合下合伙人得到的确定效用水平,或者是指合伙人得到的期望效用水平。支付是博弈合伙人真正关心的东西。

我们假定每一合伙人的偏好都可以由一个期望函数来代表,他的目标是选择自己的战略以最大化其期望效用函数。

令ui为第i个合伙人的支付(效用水平),U=(u1,…ui,…un)为n个合伙人的支付组合,博弈的一个特征是一个参与人的支付不仅取决于自己的战略选择,而且取决于所有其它合伙人的战略选择,就是说,ui是所有合伙人的战略选择的函数:

(6)结果(outcome):结果是博弈分析者所感兴趣的所有东西,如均衡战略组合,均衡行动组合,均衡支付组合等。

(7)均衡(equilibrium):是所有合伙人的最优战略的组合,它是i的所有可能的战略中使ui或Eui最大化的战略。因为一般来说,ui是所有所有合伙人的战略组合的函数,i的最优战略通常依赖于其它合伙人的战略选择。

3 用博弈理论选择虚拟建筑施工企业的合作伙伴

从前述中我们已经知道合作伙伴在协作过程中,由于多种原因可能造成伙伴协作风险过大,或导致虚拟建筑施工企业的合作失败。所以,为了避免在虚拟建筑施工企业的合作中出现协作风险大的因素,选择虚拟建筑施工企业的合作伙伴是十分重要的工作。

选择合作伙伴就是要选择协作能力强、技术水平和技术平台相同或相近的企业或个人,同时,企业之间的合作都具有一定的信誉度,在困难情况下,大家能齐心协力,共渡难关。

设某建设项目由盟主A企业(个人)来组织虚拟建筑施工企业,需要在某些分项上寻找合作伙伴。为了降低协作风险,取得双赢的结果,在选择合作伙伴时,按下列矩阵进行主(设所选择的分项中有多个合作伙伴可以选择,我们以第i个合作伙伴为例进行说明),具体如下:

其中:UAi、Ui—分别为盟主A和第i个合作伙伴合作时的支付(或效用水平);

U/Ai、UAi//—分别为盟主A合作、而合作伙伴不合作时,盟主A与他人合作时的支付(或效用水平)和盟主A与第i个合作对象不合作时,盟主A与最后确定的合作伙伴合作时的支付(或效用水平)。

在与第i个合作伙伴合作的过程中,UAi、Ui为纳什均衡。当同一项目有n个合作对象时,每个合作对象与盟主A的合作均有一个纳什均衡。把这些纳什均衡列矩阵如下:

在这些纳什均衡平衡中,找出UAi、Ui中最大的一组或接近最大值的几组作为初步的合作伙伴。此时,协作风险应为较小或最小。

4 用博弈理论分析虚拟建筑施工企业中合作伙伴的协作风险

由于虚拟建筑施工企业的协作风险具有前述的几个特点,所以,在初步确定合作伙伴后,还应进行协作风险的评估,以确定最后的合作伙伴。

协作风险的评估,我们用纳什均衡理论按下列步骤进行:

(1)分别列出盟主A和己初步确定的合作伙伴协作风险各种的组合,作为战略的多种决策。如盟主A的一种风险组合为:施工项目的前期投资大,而其它方面的协作没有风险,仅需要合作伙伴拿出一定数量的资金作为投资,用于施工项目的前期投资;而合作伙伴针对这种风险组合提出的策略为:资金作为投资可以,但要求有较高的回报率。

我们把这样的组合分别作为盟主A和合作伙伴的各一种决策策略。在实际虚拟建筑施工企业中,由于工程的复杂程度越来越高,所以,虚拟建筑施工企业的组织也就越来越大,组织内的协作也就显得越来越重要。所以,协作风险组合(策略)尽量是成熟的组合,同时,又应该是提高企业信誉的组合。

(2)分别求出盟主A和合作伙伴的每一个最优策略效用水平,即:分别求出盟主A和合作伙伴的每一个最优策略函数,分别记作Aij、Bji(设合作伙伴为B),i=1,2,…n;j=1,2,…n。

其中:Aij—是合作伙伴B的第j种最优策略对盟主A的第i种最优策略所对应的效用水平;

Bji—是盟主A的第i种最优策略对合作伙伴B的第j种最优策略所对应的效用水平。

(3)将Aij、Bji分别记入表中,则有下列矩阵:

(4)利用AHP方法分别求解盟主A和合作伙伴B的策略重要性排序[3]。假定在上述矩阵中,根据AHP方法分别求出盟主A和合作伙伴B的策略重要性排序中最重要的策略分别为第i个和第j个策略,则Aij、Bji所形成的策略效用水平就是一个纳什均衡(强纳什均衡)。也就是说,盟主A采用第i个策略、合作伙伴B采用第j个策略时,盟主A和合作伙伴B的协作风险较小。或者说,当盟主A和合作伙伴B协作形成虚拟建筑施工企业中的成员时,盟主A和合作伙伴B都能得到较高的效用水平。

(5)确定最后的合作伙伴。按照上述方法,重复盟主A和其它合作伙伴的策略效用水平的计算,并从中找出效用水平最大的一个纳什均衡(强纳什均衡),这个纳什均衡中的合作伙伴就是盟主A要找的合作伙伴,也就是虚拟建筑施工企业中的成员。

(6)对虚拟建筑施工企业组织中的所有成员均可按照上述方法找到。

摘要：虚拟企业是二十一世纪制造业主要的发展模式,是以制造技术和计算机技术支持的系统建模和仿真技术为基础、集成现代制造工艺、计算机图形学、并行工程人工智能、人工现实技术和多学科知识形成的一种综合系统技术。根据虚拟建筑施工企业涉及到与建筑施工有关的工程活动的情况,分析了虚拟建筑施工企业协作伙伴的选择方法,得出采用博弈理论的讨价还价模型来评估协作伙伴是最有效的方法之一。

关键词：博弈理论,虚拟,协作伙伴,纳什均衡

参考文献

[1]张旭海,黄河等.敏捷虚拟企业[M].北京:科学出版社,2003,3.

[2]张维迎.博弈论与信息经济学[M].上海:上海人民出版社,1996.

虚拟施工 篇10

1 在建筑施工中应用虚拟仿真技术的意义

在建筑施工中, 应用虚拟仿真技术可以进行施工方案的选择优化, 并使施工质量得到保证, 同时也有利于新技术的引进。一方面, 在建筑施工工作中, 施工方案的选择将关系到施工方法的科学性、有效性和经济性。因此, 较好的进行施工方案的选择, 不仅可以有效的进行施工成本的控制, 还能够保证施工的进度和质量。而利用虚拟仿真技术可以进行较为复杂的施工技术的模拟仿真, 并能使施工方法的比较更为科学和直观, 进而选择较好的施工方案。另一方面, 利用虚拟仿真技术可以事先进行施工过程的模拟, 进而使一些隐藏的施工问题得到及早的发现。所以, 在建筑施工中应用虚拟仿真技术, 可以进行施工隐患的预测, 从而使施工人员进行施工质量问题的预防, 进而使施工流程得到有效的改善。另外, 虚拟仿真技术的应用, 使得施工人员能够更好的进行新技术和新工艺的掌握, 进而发挥一定的创造性, 并使企业的整体实力得到一定程度的提高。因此, 在建筑施工中应用虚拟仿真技术, 对于保证建筑施工的顺利进行具有一定的意义[1]。

2 虚拟仿真技术在建筑施工中的应用

2.1 虚拟施工技术的应用

将施工设计图纸转变成实物的过程, 就是建筑施工过程。在过去, 建筑施工想要完全按照设计来进行, 是非常困难的事情。而这是因为, 在建筑施工的过程中, 多种施工方式和方法同时存在, 所以很容易导致实际施工过程发生一定程度的变化, 进而难以完全按照设计来进行施工。因此, 在过去, 最好的施工方法就是依据施工人员的施工经验来完成建筑施工工作, 进而保证施工方法和组织的最优化。但是, 依据人的经验进行工作很容易出现失误, 进而使建筑施工工作具有一定的局限性。而如今, 利用虚拟施工技术进行建筑施工, 可以进行设计数字几何模型的建立, 进而利用技术的交互性和高度仿真性进行施工方法和组织的选择。因此, 利用虚拟施工技术可以进行最佳的施工方法的选择, 进而降低施工成本, 提高施工的质量[2]。

2.2 仿真技术在建筑施工中的应用

在虚拟仿真技术中, 仿真系统可以用来进行施工环境的仿真模拟。利用仿真技术, 可以按照设计图纸进行施工周围环境的建筑、场景、道路等实物的建模渲染。而设计人员既可以从不同的角度进行模型的观察, 也可以从不同的入口在虚拟建筑物中边走边看, 并利用鼠标等工具与虚拟仿真模型进行实时交互。而在虚拟仿真的场景中, 所有物体都和实体高度相似。同时, 声音仿真、动作仿真等特效, 也可以使场景具有强烈的真实感, 进而使设计人员具有身临其境的感受。另外, 漫游中的碰撞检测功能的实现, 也可以使场景中的实体进行现实生活中的各种状况的真实反映。所以, 仿真技术的应用, 可以对施工过程进行模拟, 从而使设计者了解各种建筑构件在建筑施工中的相对位置和关系, 进而进行多种施工方法的试验。因此, 利用仿真技术, 可以更好的完成对工程施工过程的控制[3]。

2.3 虚拟仿真技术在复杂空间钢结构施工中的应用

现代建筑施工中, 常常要进行现代复杂空间钢结构的施工。在不同的施工阶段, 由于复杂空间钢结构的形态、边界条件、负载情况和受力特性都不相同, 所以要保证完成每一阶段的施工后, 其结构都能处于平衡状态。但是, 在下一个施工阶段时, 已安装的结构就较容易受到新安装的结构的影响, 所以就需要寻求该结构的新的平衡。而复杂空间钢结构的施工是由部分到整体来进行的。所以, 每到新的施工阶段就需要寻求新的平衡, 进而要进行不同的施工方法的选择。因此, 只有做好该结构的施工过程的分析, 从而有效的进行施工过程的指导, 才能保证施工的顺利进行。而利用虚拟仿真技术可以对空间结构的施工过程进行全程的跟踪和分析, 进而分析出工程施工的最危险的阶段, 从而采取相应的措施进行施工过程的控制。因此, 在进行复杂空间钢结构的施工时, 虚拟仿真技术的应用可以使工程设计和施工安全达到最优化[4]。

2.4 三维动画技术在施工中的应用

虚拟仿真技术中, 三维动画技术的应用可以完成对施工全程的分析。利用三维动画技术, 可以将工程施工中的重点、难点和注意事项等内容以高仿真的动画形式展现出来, 从而使施工技术人员掌握施工全过程的每个细节, 进而进行施工方案的修改和调整。另外, 由于该技术是计算机仿真技术中难度较低的应用技术, 所以可以减少资金的投入, 进而有利于进行虚拟仿真技术的推广。因此, 近几年来, 该技术在很多地区的建筑施工中得到了广泛的应用, 并取得了良好的应用效果, 进而引发了人们对虚拟仿真技术的关注[5]。

2.5 虚拟仿真技术在施工安全控制方面的应用

在建筑施工的过程中, 施工的安全问题是建筑施工的最重要的工作。因为一旦出现了安全事故, 不仅会给施工造成一定的损失, 还会导致施工难以进行下去。而利用虚拟仿真技术, 则可以很好的进行施工安全的控制。一方面, 利用虚拟仿真技术进行施工管理方案的演练, 可以进行不同的施工管理方案的比较, 进而进行人或物的不安全状态的比较分析, 并对环境隐患和组织管理不力等因素进行综合的分析。而这样一来, 施工技术人员就可以进行最佳方案的选择, 进而使施工的安全隐患得以消除。另一方面, 利用虚拟仿真技术可以进行安全事故发生过程的动态仿真模拟, 进而帮助施工技术人员了解施工过程中的安全隐患容易出现的部位。另外, 利用虚拟仿真技术可以进行紧急逃生的演练, 进而降低事故发生造成的损失。

3 结论

总而言之, 虚拟仿真技术在建筑工程中的应用, 使得虚拟仿真技术上升到了新的发展阶段的同时, 也推动了建筑施工技术的发展。在建筑施工中应用虚拟仿真技术, 不仅能够使工程质量问题大量的减少, 还能够使工程施工成本得到降低, 进而实现建筑施工控制的有效控制。而对于建筑施工人员来说, 了解各种虚拟仿真技术在建筑施工中的应用情况, 从而更好的应用虚拟仿真技术, 才能更好的完成建筑施工工作, 进而为社会提供优质服务。

参考文献

[1]马玉杰.探讨虚拟仿真技术在建筑施工中的应用研究[J].中国科技投资, 2012, 24 (01) :50.

[2]毛奇.新技术在建筑施工中的应用分析[J].科技传播, 2013, 18 (01) :145-146.

[3]陈晓玲.虚拟仿真技术在建筑工程施工中的应用现状和展望[J].门窗, 2014, 06 (01) :81-84.

[4]李恒.基于建筑施工中虚拟仿真技术的应用[J].科技与企业, 2015, 01 (01) :149.

虚拟施工 篇11

【关键词】虚拟现实技术 实践教学虚拟化 应用意义

【基金项目】浙江农林大学实验技术与管理研究项目：SYB1215。

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）01-0022-02

随着信息技术的发展，各种新型的信息技术层出不穷，其中虚拟现实技术这门全新的综合性信息技术在各个行业影响越来越重要。虚拟现实技术让体验者能够完全进入到特定的环境里面去，通过对虚拟现实技术创造的虚拟环境中的各种对象及对环境进行控制，可让体验者与虚拟环境融为一体，取得深刻的感知和认识。

1.虚拟现实技术在实践教学中的应用

1.1虚拟现实技术的原理

是通过电脑技术模拟的创造一个三维空间的虚拟空间，在这空间中提供体验者各种感官的模拟切身体会和随心所欲的观察和体验三度空间内各种情景，关键技术有：对虚拟环境建立新模型的技术，得到真实三维场景的全部数据，根据数据建立三维虚拟环境模型；通过声音的立体技术合成技术，以及三维立体显示技术，能够虚拟现实环境中的立体听觉感受以及三维立体视觉系统；体验者在虚拟技术中的触觉反馈技术，虚拟环境中可以让用户能够直接对虚拟物体操控并且可以真实地感受到虚拟物体的触觉反馈产生与真实环境相同的感受；人机交互的技术，现在虚拟技术已经脱离了传统的键盘和鼠标模式，已经有丰富的佩戴系统与传感传感器设备，甚至出现了语音识别和三维交互技术以及体感识别等等；包括信息同步技术、模型标定技术、数据转换技术、识别和合成技术等等。

1.2实践教学虚拟化中的技术具体操作方法

通过列举测量课程的教学虚拟化的具体操作方法进行阐述。介绍虚拟化技术在教学中的应用，测量学实践课中将虚拟现实技术与网络技术相结合，制作出可交互的网络模拟实验环境，并提供多种“实验设备”，让学生在课外也能与教学同步进行测量实验，对实验设备可反复“操作”，并可通过多种预置操作提示实现随教随学、随学随用，实践教学效果将显著提高[1]。此外，通过模拟各种对设备的错误操作，使学生深刻理解不符合规程的仪器操作将会引起的后果，轻则造成某站测量数据的错误，重则损坏仪器。在普通计算机系统的基础上，利用3DS MAX， Maya、VIR-tool等软件，建立一个“多设备”“多场景”“多项目”的桌面虚拟测量实践教学系统，提供给学生一个从最初的“设备操作练习”到最终的“实际工程演练”多层次可持续的模拟练习平台。该虚拟实验系统的构成如图1所示。

图1

虚拟现实技术在于测量实践课程的教学中，建立“多设备”“多场景”“多项目”的虚拟测量实践教学系统，将突破传统测量实践课程教学易受设备、场地、时间限制的瓶颈，提供给学生一个全方位、无限制的测量实践教学平台。对于学生们培养兴趣，激发学习潜力作用极大。实践教学与理论教学的互相配合、相互作用，是培养学生实践能力必不可少的。有效的提升学生分析能力和动手能力，充分的开发学生们创造能力，促进综合素质的培养[2]。

由此可见，使用虚拟现实化技术，老师或学生能够在计算机上精确地操作各种试验，包括真实环境条件不能满足的科学实验，或者实验危险系数较高的项目，既节约了教学成本也同时保证了学生的自身安全，可以非常经济有效的达到教学目的。另外，实践教学中，虚拟化技术可对学生在学习进程中，提出的各种疑问以及假设，针对性地完成各种模型的假设，再通过虚拟化很直观的完成各种任务和得到实验结果。利用这种技术，学生可以探索更多的知识面，而且很有可能研究出新的科学技术成果，从而激发学生的创造性思维，培养学生的创新能力。

1.3 虚拟化教学在技能训练方面应用

虚拟现实技术可以使人身临其境，能让学生在虚拟的环境中充当一个角色，集中注意力，专心致志地投入学习过程中，十分有利于帮助学生开展技能训练。利用这种技术，能够让学生进行各种技能训练，例如，航空航天院校学生利用飞行模拟设备进行飞行操作、和编队作战等方面的训练，极大程度地减少飞行设备以及学员的安全。

2.虚拟现实技术在课堂教学中的应用

在课堂教学中使用简易的虚拟现实技术，比如课堂教学需要给学生表现一些系统的结构和动态，无论是自然学科还是社会学科，都可以通过虚拟现实技术为学生创造一种可以体验和观察的场景。在现代教学中，很多教学内容和实验需要让学生更容易理解和体验，使用虚拟现实化的教学手段就能很方便快捷的做到，学生们通过切身感受虚拟体验过程，快速地理解和巩固所传授的知识。

使用虚拟现实技术可以克服传统授课中只有抽象思维而没有实际感受的缺陷。在课堂教学中，教学虚拟现实化的模拟软件为学生创造了一个无害的、低风险的、经济实惠的方式，与真实世界进行交互。一方面为学生展现现实生活中无法观察到的自然现象或万物变化的过程，可以提供栩栩如生、逼真再现的感性学习资料，让学生们很方便解决学习中的知识难点。

教学中有的知识点，运用传统的教学方式，学生们很难理解。由于空间的三维性，除了制作结构模型没有其他更加高效的办法。现在，在晶体学中的教学，除了制作模型外，可以利用虚拟现实的技术让学生体验晶体结构三维空间展示效果，使学生非常容易观察、理解和制作，从而解决了传统教学中教师讲授比较抽象、非常难以理解的晶体结构问题。

3.虚拟现实技术在实践教学的积极作用

3.1有利改善教学环境，提高教学效率，开发学生学习潜能；增加学校教学承载能力，改善教育资源；解决学校部分教育经费短缺问题。

3.2 通过该技术可以建立各种实验实训基地，利用传统实践与虚拟技术相结合的方式方法进行实践教学训练，能够使教育紧跟现代科学进步技术发展，培养出符合现代社会及时需要的高素质毕业生。

3.3 可以很有效的规避实验或实践教学的各种危险。例如，化学实验实践中利用虚拟技术，能够规避化学燃烧、爆炸的危险；外科手术实践通过虚拟化演练，可避免手术的误操作造成医疗事故等。

3.4满足学校培养新型复合型人才的需要，培养出高素质的技术人员和更高级其他人才。

4.结语

虚拟现实技术的应用是现代实践教学的大趋所势，也是大中小院校教学改革与研究的新课题，该技术对当今教育工作者教学方法的探索提出新的要求和思路：现阶段，我国的虚拟现实技术实践教学才处于起步阶段，与欧美发达国家相比有很大的差距，提升的空间非常巨大，这需要所有教育工作者的共同努力，重视素质教育，全面提高教学水平，为国家培养更多高素质人才。

参考文献：

[1]吴英.基于网络环境下大学生虚拟社会实践问题研究[D].中南民族大学，2012.

虚拟施工 篇12

关键词：虚拟仿真技术,建筑工程,施工,应用前景

0 引言

在当下科学技术快速发展的新形势下,虚拟仿真技术在建筑工程的施工过程中的使用越来越普遍,而且还取得了一定的成就。将虚拟仿真技术应用于建筑工程的施工过程中,能够有利于施工人员发现存在于施工过程中的问题,同时使用模拟测试的方式不仅可以使工程的施工成本得以有效地降低,而且还可以确保施工的安全性。文章对建筑工程施工中虚拟仿真技术的应用进行了探讨,旨在为虚拟仿真技术在建筑工程施工过程中的使用提供一些参考。

1 虚拟仿真技术的应用现状

1.1 虚拟仿真技术的概述

虚拟仿真,也称虚拟现实技术或模拟技术,是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。它利用计算机技术生成一个逼真的,具有视、听、触等多种感知的虚拟环境,用户通过使用各种交互设备,同虚拟环境中的实体相互作用,使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真和信息交流,是一种先进的数字化人机接口技术[1]。通俗地讲,虚拟仿真技术就是用一个虚拟的系统模仿另一个真实系统的技术。与传统的模拟技术相比,其主要特征是:操作者能够真正进入一个由计算机生成的交互式三维虚拟环境中,与之产生互动,进行交流。通过参与者与仿真环境的相互作用,并借助人本身对所接触事物的感知和认知能力,帮助启发参与者的思维,以全方位地获取虚拟环境所蕴涵的各种空间信息和逻辑信息[1]。

1.2 虚拟仿真技术的应用领域

虚拟仿真技术具有真实性、虚幻性、交互性和沉浸性,与先进的传感器技术、计算机图形技术相结合,能够在多维信息空间中将虚拟的信息环境创设出来,带给人一种身临其境之感。使之在虚拟城市、建筑设计、工业设计、培训教育、医学、石油化工、航天技术、军事领域等得到了广泛应用,并获得了良好的应用效果。在建筑领域中也逐渐开始应用虚拟仿真技术,其主要应用于房地产展示、工程结构演示、建筑设计以及建筑演示论证中。本文主要阐述虚拟仿真技术在建筑工程施工中的应用。

2 建筑工程施工中应用虚拟仿真技术的意义

在计算机技术及仿真技术快速发展的时代背景下,虚拟仿真技术也在以往传统的施工技术及设计的基础上实现了突破。那么,在建筑施工中应用虚拟仿真技术有哪些重大意义?

2.1 有利于建筑工程施工方案的选择和优化

传统建筑工程的施工方法及施工组织的选择和优化主要是建立在施工经验的基础上,存在一定局限性。使用施工虚拟仿真技术可以直观、科学地展示不同施工方法和施工组织措施的效果,可以对方案进行对比,有助于施工方案的选择和优化,真正实现最优施工。

2.2 有利于施工技术革新和新技术的使用

引入施工虚拟仿真技术一方面能使广大施工技术人员低成本地试验施工新工艺和革新思路,有助于创造性的充分发挥;另一方面能真切展示新技术的成效,缩短建筑业新技术的引入期和推广期,降低新技术、新工艺的实验风险,从而有利于新技术、新工艺的引入。

2.3 有利于提高施工管理水平

虚拟仿真技术可以事先模拟施工全过程,能提前发现施工管理中质量、安全等方面存在的隐患,因而可以采取有效的预防和强化措施,提高工程施工质量和施工现场管理水平,实现风险控制和保证工程质量的目的。

3 在建筑工程施工中应用虚拟仿真技术的SWOT分析

3.1 内部环境分析

(1)优势Strengths。虚拟仿真技术具有诸多的技术优点,如没有破坏性、可控性高、沉浸性高、仿真性高、交互性高、成本低、工作效率高、优质以及试验次数没有限制等。将虚拟仿真技术应用于建筑工程的施工过程中,使用模拟测试的方式可以有效地提高施工水平,有利于施工人员发现存在于施工过程中的问题,降低施工的成本及施工的风险,实现风险控制和保证工程质量的目的,而且还可以使施工的工期实现有效的缩短,从而提升施工的效益。

(2)劣势Weakness。虚拟仿真技术的开发和应用要求较高的硬件平台,需要在较高的专用工作站或实验室完成,企业自行开发系统时,需要建造专用的虚拟实验室、购买设备和软件、引进专用软件人才,这需要投入一定的人力与资金,而目前大多数建筑企业追求“短、平、快”的项目效益,因此对虚拟仿真技术在施工领域的发展产生了一定的阻力。

3.2 外部环境分析

(1)机会Opportunities。近些年,虚拟仿真技术是一个热门的研究话题,其应用领域也越来越广泛,加强虚拟仿真技术与现实的联系在各个领域备受重视,建筑行业更是走在前列。通过在建筑工程施工中引入虚拟技术的工程实践证明,建筑工程施工应用虚拟技术已成为可能,用虚拟技术研究建筑工程施工,将创造更大的经济效益。

(2)威胁Threats。虚拟仿真技术在建筑施工领域的应用还不成熟,在国内属于探索、起步阶段,面临着专业技术人员较少、硬件条件不足、软件平台不足等问题,这在一定程度上制约了虚拟仿真技术在建筑施工领域上的应用发展。

4 建筑工程施工中虚拟仿真技术的应用

4.1 建筑工程施工中虚拟仿真施工技术的使用

虚拟仿真技术能够依据施工现场的实际状况,对建筑物周围的环境及道路等实施衬托处理,同时借助计算机来实现实时交互建筑工程的实际环境,也能够进入整个建筑模型之中来观察建筑物的内部环境,这可以使建筑工程设计人员修正建筑图纸变得更加便捷。利用虚拟仿真技术,设计人员能够充分地体会到自己设计的成果在完成建造之后的景象,同时还可以对建筑结构的有关功能加以测试,以便设计人员能够更加准确地掌握建筑工程中所有结构部件之间的关联及位置,从而便于设计者更加全面地对建筑工程进行设计,进而达到全面把控建筑工程施工过程的目的。

虚拟仿真技术还能够在虚拟模型上模拟建筑工程的施工,以便对实际施工部分的进程加以明确,同时也可以验证建筑工程的施工方案是否具有可行性。传统建筑工程的施工必须依据设计人员的工作经验来编制详尽的施工预案,此种依据经验编制的预案不仅会受到一些限制,而且还极易出现施工缺陷,极有可能会导致建筑工程出现施工质量问题,或者延误施工进度等。将虚拟仿真技术应用于建筑工程的施工中能够预先构建建筑工程的仿真模型,以及对已经完成设计的施工预案加以验证,及时地发现施工预案中存在的缺陷,从而及时、科学合理地编制出更加健全的施工预案。此外,将虚拟仿真技术应用于建筑工程的施工中还可以在有效地减少建筑工程施工成本的同时,有效地确保建筑工程的施工质量[3]。

4.2 建筑工程施工中虚拟仿真三维动画技术的使用

在建筑工程施工中使用虚拟仿真三维动画技术,能够达到对施工全过程进行分析的目的。借助虚拟仿真三维动画技术,能够用高仿真的动画方式把建筑工程施工过程中的注意事项、重难点等内容充分地显示出来,以便施工技术人员对工程施工全程的各个细节加以掌控,从而对建筑工程施工预案进行相应的调整及修正。此外,因为此技术在计算机仿真技术中属于一种具有较低难度的应用技术,使用此技术可以使施工成本实现有效的降低。近些年,虚拟仿真三维动画技术已经被普遍使用于许多区域的建筑工程的施工过程中,而且还取得了不错的成效。为此,人们也越来越关注虚拟仿真技术的使用。

4.3 施工安全方面虚拟仿真技术的应用

安全一直都是建筑工程施工的头等大事,建筑工程施工过程中最基本、最关键的工作就是施工安全控制,倘若发生了安全事故,则必定会带来难以估量的损失。所以,施工安全是建筑工程施工的重中之重。虚拟仿真技术可以发现传统模式所无法预估的安全隐患。

虚拟仿真技术在分析空间结构的施工时,能够发现许多传统模式所无法预估的安全隐患。利用虚拟仿真技术,可以针对各种施工安全管理预案实施模拟演练对比。其次,再通过综合对比分析环境隐患、人的不安全行为、组织管理不力以及物的不安全状态等因素,编制出最好的预案,从而使把控损耗、把控成本、预算资金以及安全预案等方面实现最优化。

虚拟仿真技术能够使演练与防范安全实现最优化。该技术可以对紧急逃生演练加以模拟。通过对建筑物事故模型的构建,可以锻炼并教育现场人员在出现事故时如何实施应急行动,以及如何选取逃生和自救路线,以使事故造成的损失实现最小化。那些有经验的工程师对工程中极易出现事故及存在隐患的部位相对比较了解,为此可应用虚拟仿真技术来协助他们构建发生安全事故过程中的三维动态仿真模型,以便为员工的安全教育及分析日后相似的事故提供可靠的依据。

5 结语

总而言之,在建筑工程的施工中使用虚拟仿真技术不仅可以推动虚拟仿真技术的发展,而且还可以促进建筑施工技术实现更好的发展。此外,在建筑工程的施工过程中采用虚拟仿真技术不仅可以使施工成本实现有效的降低,而且还能使施工的安全风险实现有效的降低,使施工控制实现最优化。所以,必须对建筑工程施工中虚拟仿真技术的使用进行不断的探索与研究,以便为社会的发展提供更好的服务。

参考文献

[1]江炜.三维虚拟仿真技术在城市建设发展当中的应用[J].城市地理,2016(08).

[2]陈晓玲.虚拟仿真技术在建筑工程施工中的应用现状和展望[J].门窗,2014(06).