为了缓解这一需求和实际困难之间的矛盾,本文尝试利用计算机仿真技术的先进成果,将物流系统的运行过程以及实际运行的状态以动态三维可视化的方式向学生展示,并可由学生自己动手参与,通过自行动手调整设备以及参数,观察和研究其中所发生的变化,从而更好地理解物流系统优化的含义以及方法,这对于讲授物流系统组成以及系统优化均具有极强的现实意义,能够有效地调动学生参与的积极性,将灌输式学习向着探讨式与研究式学习的方向发展。这一方法在笔者的课堂教学中嵌入,取得了良好的教学效果,值得在物流管理课程教学中推广与应用。
1仿真理论与工具分析
随着当代越来越多的系统操作都是通过计算机进行的,操作者也只能通过计算机屏幕上的反馈得知真实系统的运行状况。那么如果仿真系统足够逼真,操作者在采用仿真训练和真实训练并没有太大的不同,但是其成本和效率将发生较大变化,训练者可以轻易地调整一些现实中无法便捷调整的参数,并观察和体验其结果的不同,因此仿真这一方法成为系统开发与人员技能培训等领域不可或缺的重要工具,其价值表现得也越来越明显。
(1)流程性系统动力学仿真
这一类工具主要研究系统中的存量与流量的因果关系,其建模过程较为抽象,主要可用于物流系统中库存量决策等问题。
(2)二维平面仿真
(3)三维仿真系统
这是当前业界的热点,这一类仿真软件基于第二类软件基础上进行实体对象的三维模块化,并将物流系统中的各项作业流程采用实时动画的形式加以展现,能够以较为直观的方式展现物流系统的运行,分析其运行结果。
(4)体感仿真
这是下一代的仿真技术的发展方向。体感技术以及虚拟现实技术的不断发展,已经形成了大量可以真实“感触”的虚拟实体,而不是在计算机前用鼠标进行的操作,实验者可以利用体感手套以及VR眼镜操作虚拟环境中的设备与对象,并身临其境地感受到系统的各种状态。这需要软件与硬件系统的整合,当前硬件平台已经较为成熟,而软件方面尚且欠缺,系统的整合仍需要经历一个发展的阶段。但不可否认,这将是未来最有前景的一种仿真形式。
2物流管理仿真软件选择的基本原则
在物流管理课程教学中引入仿真系统,既需要考虑技术的先进性,同时也要考虑到易用性、成本、适用面等方面因素的影响。为此,经过笔者的实际教学经验总结得出,在软件选择上应把握如下四个方面的原则:
(1)易学易用性
(2)模块标准化
(3)接口开放性
仿真系统需要能够适用于多种不同的实际环境,例如在设备的三维模型中或者物流设施的平面布置中,三维仿真系统可能并不擅长于具体设备的建模或者平面布局,但是可以方便地从外部系统中导入AUTOCAD、3DMAX等专门化软件所形成的布局或者对象,便于协作与共享。
(4)可控制性
在仿真系统中,可对于任意实体对象有更多的参数控制,可根据自己的需求任意修改其中的一部分参数,这可以满足一些高端用户对仿真系统的要求,具有更强的仿真能力。
3物流管理课程仿真教学应用阶段
在物流课程中引入仿真,可分为如下几个阶段:
(1)三维实体设备的仿真
在物流课程中讲授不同物流设备及其应用,传统上介绍设备的功能、参数,以及图片视频等,但是学生并无对设备的直观印象。运输车辆这些常见设备还能够从日常生活中感知得到,但是对于AGV、ASRS等平时看不到的设备,则缺乏一个清晰的认识。通过三维矢量建模,将设备的三维模型根据实体尺寸进行再现,学生可以通过在计算机上用鼠标查看设备的各个不同细节,对其尺寸、部件功能等都能有更清晰的认识,同时矢量模型还可以支持无损缩放,因此,可将设备的细节进行放大,进行详细的介绍和描述。这使学生在了解设备的时候有了更多的可参与性,效果较好。
(2)物流设备在系统中作用分析
物流系统中的设备需要通过链接来形成一个整体需要说明设备在物流系统中的作用,那么需要将设备嵌入在一个真实的场景中,让其工作,表现出设备的功能特征。例如,在一个典型的物流仓库中,由货架、叉车等设备组成了一个仓储系统,那么在给定了输入输出接口的时候,货物的流动构成系统的主要功能,因此可以通过建模将此过程描述出来,如何接货、叉车设备如何实现托盘上架、如何出货等过程均可实现三维动画方式表达,使学生能够了解设备在系统中的作用。
(3)模块化仿真系统运行与优化
(4)模块整合,综合研究
将各个独立的物流系统模块进行整合,从而掌握更为复杂的大系统运行的仿真模拟,对物流有更为成熟的大系统观。物流课程的讲授一般是从系统的七大功能要素展开的,并最终要对其各个功能模块有综合性、整体性的认识,因此,给出各个子系统的接口,并将子系统定义为若干个子模块,这样可以方便地形成一个可运行的大系统,分析各个子系统模块之间的关系,并实现物流效率的提升。在教学过程中加入了这些仿真的手段,使学生能够实现“做中学”,使其产生学习的动力和兴趣,极大地提高了教学的效果。
4结论
通过在物流管理教学过程中引入仿真软件Flexsim,极大提升了学生的学习热情,通过布置实际问题的形式,鼓励学生主动地寻找问题答案,学生能够在课后自觉地进行学习和研究,并开始对优化的概念进行思考,在尝试解决系统瓶颈问题时,开始由问题驱动学习理论方法,对课本上所描述的大量抽象概念有了更为清晰的认识。并且通过这一工具的掌握,为后续的运输与配送管理、仓储管理以及物流系统规划等课程的深入学习奠定了坚实的基础,有助于学生将前后所学的内容进行贯通,逐步提高解决更为复杂的物流问题的能力,起到了比参加企业认识实习更好的效果。在教学实际运用过程中,需要能够将企业的真实场景和问题引入到三维建模过程中来,而不仅仅采用一个假设的场景,这样更易于使学生理解物流系统仿真的价值所在。
参考文献:
关键词:高压电气试验仿真技术三维
传统的变电修试培训主要以教学视频为主,学员通过观看高压电气试验教学视频获取变电修试过程中需掌握的基本知识。但教学视频的讲解过程为事先编排好的一段演示流程,往往根据一定的侧重点进行设计,因此很难完整的展示出电气设备试验过程中包括试验接线方式在内的所有细节。
该系统的产生使学员可以从三维空间的角度观看设备试验流程,可以自由的观看试验接线中的所有细节部分,大大提高了培训效果。
1系统的设计思路、原则、原理、方案及关键技术等
本系统以单个设备的完整试验流程为独立的培训环节分阶段进行设计,每个培训环节作为系统的一个演示模块,如变压器试验演示模块等,每个演示模块均自成体系,具备一套完整的变电修试教学内容,如电流互感器绝缘电阻测量试验、局部放电试验和交流耐压试验流程组成一个独立的演示模块和培训环节,所有设备的试验流程均以剧本的形式进行演示,严格遵守相应的标准规范。
各演示模块均以变电修试仿真演示系统为媒介进行播放,保证了系统良好的可扩展性,设备的新试验可以方便的加入到已有演示模块当中,更新后的信息可被仿真演示系统自动识别并更新,新型设备试验流程也可以设计成新的演示模块,并导入到仿真演示系统中进行浏览。
基于准军事化的变电修试仿真演示系统提供实时三维设备试验场景,用户可以随时进入到试验场地中,以第一人称视角观察试验的过程,浏览各个细节。
1.1功能介绍
本系统首先开发出一套三维演示平台,即变电修试仿真演示系统,为各设备试验演示模块提供媒介。三维演示平台实现了变电修试过程的实时三维演示,并提供了漫游功能,学员可以在试验场地三维空间中漫游。
1.2技术特点
(1)本系统针对变电修试的教学培训特点,专门设计了一套变电修试仿真演示系统,该系统可以通过实时三维的形式演示变电修试过程。
(2)本系统维护简单,可扩展性强,所有的培训内容都可以单独设计,减小了系统开发的难度,所有的教学演示环节设计完成后,本系统可以将其有机整合。
1.3系统结构和框架
1.4测试方法和要求
(1)变压器试验。
将变压器试验演示模块导入到变电修试仿真演示系统中,观看变压器试验流程,试验内容应包括:测量绕组连同套管的直流电阻试验;绝缘电阻测量试验;测量绕组连同套管的介质损耗角试验;测量绕组连同套管的直流泄漏电流试验;变压器绕组连同套管的交流耐压试验等5个试验。试验中安全措施应做好,接线应正确,试验仪器操作应规范,同时实现现场漫游功能。
(2)真空断路器试验。
(3)电流互感器试验。
将电流互感器试验演示模块导入到变电修试仿真演示系统中,观看电流互感器试验流程,试验内容应包括:绝缘电阻测量试验;局部放电试验;交流耐压试验等3个试验。试验中安全措施应做好,接线应正确,试验仪器操作应规范,同时实现现场漫游功能。
(4)氧化锌避雷器试验。
将氧化锌避雷器试验演示模块导入到变电修试仿真演示系统中,观看氧化锌避雷器试验流程,试验内容应包括:绝缘电阻测量试验;泄漏电流测量等2个试验。试验中安全措施应做好,接线应正确,试验仪器操作应规范,同时实现现场漫游功能。
(5)电力电缆试验。
将电力电缆试验演示模块导入到变电修试仿真演示系统中,观看电力电缆试验流程,试验内容应包括:绝缘电阻测量试验;交流耐压试验等2个试验。试验中安全措施应做好,接线应正确,试验仪器操作应规范,同时实现现场漫游功能。
2该系统的开发的意义和推广应用前景
基于准军事化的变电修试模拟仿真培训系统开辟了高压电气试验教学的新模式,它可以为高压电气试验人员带来全新的学习体验。由于其具有很强的可控性,因此,用户完全可以控制整个演示系统的开发过程,最终完成的仿真演示系统的演示效果也将完全符合用户的实际需求。仿真演示系统打破了传统视频教学模式的局限性,对高压电气试验乃至变电检修全新教学培训模式的探索具有极其深远的意义。培训系统以分离模式开发设计,其中变电修试仿真演示软件可以应用到日常变电检修工作的各个环节当中,所制作出的仿真教学演示模块可以无缝的嵌入到系统当中,从而实现本系统的应用推广。
参考文献
【关键词】起飞绿色带;仿真计算;流程;民用飞机
【Abstract】Basedonacertaincivilaircraft,thesignificanceandnecessityofsimulationanalysisofgreenzoonoftakeoffaredepicted.Onthebasisofthese,theflowofsimulationanalysisofgreenzoonoftakeoffisintroduced.Theflowcanbeusedincivilaircraftdesignandvalidation.
【Keywords】Greenzoonoftakeoff;Simulationanalysis;Flow;CivilAircraft
起飞绿色带仿真计算分析是民用飞机研发研制过程中的一个重要科目。
飞机起飞之前,飞行员需要根据飞机的重量、重心,调整飞机预先设置好平尾的偏度值,使得飞机可以安全的起飞。由于该过程属于人工设置,因此需要考虑出现错误设置的情况,起飞绿色带正是为了保证飞行员在误配平的情况下,飞机仍能安全起飞。它通过限制起飞时平尾的偏度范围,使得飞机在该平尾范围内有合适的俯仰力矩值,保证飞机安全起飞。起飞绿色带是指在飞机起飞之前的平尾位置范围,在该范围内,飞机可以安全的起飞,是飞机上非常重要的参数。根据此要求,首先通过平尾配平方式对飞机起飞绿色带进行了初步计算,计算状态为设计要求中给定的状态:起飞安全速度、起飞构型、起飞推力。然后对起飞绿色带抬头极限位置和低头极限位置进行校核,该校核是通过桌面的飞机模型,结合六自由度方程,仿真误配平起飞的过程。
1起飞绿色带仿真计算分析流程
在确定起飞重量重心,起飞构型襟缝翼位置,性能参数后,需结合六自由度仿真模型以及设计要求,起飞绿色带仿真计算分析流程如图1所示。
实验步骤概括为以下几个过程:
1.1确定计算状态点
起飞绿色带计算分析前需要确定状态点,状态点的内容包括:飞机重量,重心,构型,发动机推力,速度等。状态点的取值范围在飞机包线以内,考虑到飞机气动力模型的线性程度,一般取极限以及中间位置。
1.2确定仿真计算方法
为了保证计算范围涵盖所有误配平的情况,需要进行起飞绿色带抬头极限位置校核和起飞绿色带低头极限位置校核。抬头极限位置校核方法:当飞机为后重心,重量为最小使用起飞重量,且水平安定面处于绿色带的飞机抬头极限位置,在正常起飞速度上使用直至最大的机头下俯纵向操纵,即推满杆机动,考察飞机在俯仰方向是否能平衡。
1.3进行仿真计算
结合气动力模型和六自由度方程、起落架模型等在MATLAB软件上进行仿真计算分析。
1.4设计要求符合性判断
根据仿真计算结果,判断飞机在抬头极限位置俯仰方向能否平衡,低头极限位置是否能有明显的抬头。如不满足设计要求,需要根据配平计算结果重新设置飞机的起飞绿色带的范围。如满足设计要求,则编制起飞绿色带仿真计算分析报告。
2结论
本文介绍了民用飞机起飞绿色带仿真计算分析流程,对起飞绿色带设置的缘由,以及起飞绿色带计算进行了详细介绍,阐述了对计算结果的分析方法。对设计要求的符合性进行判断,如不满足要求则重新计算平尾配平范围,确保飞机的安全起飞。本文所介绍的流程,可应用于民用飞机的操稳分析与设计。
总体设计
仿真系统在指挥控制系统设计全过程的作用,如图所示:从上图可见,仿真系统在反坦克导弹连指挥控制系统的设计过程中有着重要的顶层分析、辅助设计、论证优化作用。仿真系统的定制开发的基本流程是:
1)从作战使用层面,需要详细分析反坦克导弹体系的协同和信息交互及导弹连战斗关系系统的使用环境、作战原则、系统配置、攻击对象特性和不同作战过程、不同使用模式下的系统响应、状态转换关系,形成系统的工作流程。
2)从信息交互层面,需要详细分析导弹连战斗管理系统所需信息,研究信息交互的内容、对象、交互类型和方式、交互频度和实时性要求等,明晰系统对信息融合、传输、处理和信息共享、分发及协同的需求。
3)根据需求,建立仿真所需的硬件平台,并组成相应的通信网络。
4)分析设计仿真对象,形成对象配置文件。
5)编辑系统结构、业务流程、程序接口,形成仿真规划配置文件。
6)利用可视化开发工具,编辑二维、三维可视化设计,生成可视化规划配置文件。
硬件系统设计
反坦克导弹指挥控制仿真系统通过构成无线、有线、有无线混合组网等通信方式,采用标准通信格式,模拟反坦克导弹连与上级、友邻、协同部队、保障分队通信的互联网,以及模拟反坦克导弹连内部指挥控制专用网络,实现硬件节点间的互联互通。
反坦克导弹指挥控制仿真系统包含下列硬件节点:
1)服务器:用于外部数据处理及数据传输。
2)任务规划席:用于用户对仿真任务的配置及过程控制。功能包括:开始、结束仿真;新建或选择仿真任务;配置仿真对象属性;仿真速度倍率控制。
3)车辆模拟席:用于仿真车辆的实际运行状态,包括:仿真发射车运动状态及位置数据,仿真车辆通信、侦察、指挥、射击、装填等业务能力、作业过程及作业结果。
4)车辆指控席:用于仿真车辆的指挥终端所执行的功能,当验证在研指挥控制系统时,可更换为实装设备,直接进行半实物仿真测试。
5)敌军模拟席:用于显示敌军单位信息,包括:仿真敌军位置数据及车辆的运动状态,仿真已毁和剩余敌军目标信息。硬件结构部署图如下:
软件系统设计
1软件体系结构概述
反坦克导弹指挥控制仿真系统包括业务逻辑设计和可视化界面开发两个基本层面。
1.1仿真对象模型
仿真对象的模型设计是干预、表现和分析仿真过程的实体要素,是决定仿真系统严密性、鲁棒性、可控性的关键环节。仿真对象模型设计的关键是对各作战单元的状态分工的充分考虑,仿真对象的特性和状态通过属性变量来表述控制,仿真对象的全部状态属性,构成了虚拟作战环境的总体状态空间,各仿真对象属性相互依存影响,对仿真对象属性的更改程度直接决定了仿真过程的复杂程度。
1.2仿真算法库
1)基本数学库;
2)数据类型转换库;
4)车体运动模型;
5)导弹运动模型库;
6)弹药信息组装及解析库;
7)扩展数学库;
8)坐标系转换库;
9)休眠模块。同时,仿真系统的通用软件接口,可接入典型的反坦克导弹连指挥控制模型。
1.3事件响应关系
从仿真的角度来说,模型的执行序列是由作战模拟系统的事件调度机制决定的,即使每个仿真对象都设计得完备有效,而模型间的事件调度机制不充分严密,可能无法实现想定的作战意图,甚至得到扭曲的仿真结果。事件响应关系就是进一步明确指挥控制系统中各单位分工、作战使用需求和工作流程,建立起仿真对象的调用顺序、调用条件和调用结果的规则库,来体现模型运行的约束性。
2可视化界面开发
反坦克导弹连指挥控制仿真系统的可视化平台建立了一个可视化仿真框架,包括分布式仿真系统配置模型和运行机制的可视化,以及配套的管理及开发工具,实现了仿真任务的可视化定制。同时,建立了一个具有多种指挥、显示功能的综合指挥显示系统平台,实现了整体作战态势及武器系统、车辆、设备的状态和迁移过程的二维、三维可视化集中显示和集成控制。以下为部分典型操作的可视化开发界面:
关键词:机械制造;仿真技术;结构设计;加工设计
1机械设计制造与仿真技术概述
1.1机械设计制造
1.2仿真技术
2仿真技术在机械设计制造中的应用意义
2.1节约设计与制造成本
2.2提升参数的准确性
2.3确保设计方案的合理性
3仿真技术在机械设计制造中的应用优势
3.1集成度高
仿真技术的集成化属性能更好地适应当前机械设计与制造工作的需求。仿真技术融合了多种科技与理念,本身十分复杂、多样,因此能够模拟不同类型机械产品的各个复杂模块,进行模块化、集成化的产品设计与制造,从而满足当前市场对机械产品提出的模块化、灵活组装等要求。
3.2分布性强
仿真技术的分布特性十分明显,这是由于仿真技术十分依赖网络技术、计算机技术及各种电气自动化技术。技术的不断发展,使仿真技术的分布特性不断加强。对仿真技术各软硬件工具及相应的运行环节进行分析,可以发现各种仿真功能的实现充分应用了各种网络技术、制造技术,整个技术的运行环节均需要配合各种理论和图形规定进行。分布性强这一特点会在一定程度上强化仿真技术在机械设计制造中发挥的积极作用,更好地保障设计工作的合理性和设备的制造质量。
4仿真技术在机械设计制造中的应用前景及发展方向
4.1应用前景仿真技术
随着各类计算机技术、电气技术的进步而迅速发展,一些仿真硬件设备及软件的水平快速提升,使数字化仿真技术的优势进一步凸显,当前主要体现在超小型计算机、处理器等工具相互配合方面,能够降低传统仿真技术中对大型仿真设备和实际仿真实验的依赖性,从而有效降低研发成本。在仿真软件方面,仿真技术正与AI技术融合,有利于提升仿真软件的精确性、全面性,推动机械设计向虚拟设计与制造方向发展,虚拟设计与制造将更多地应用虚拟仿真技术,在更多的机械产品设计及制造内容中应用计算机对仿真对象、目标进行全过程结构设计、参数调整及资源调配,从而显著提升机械产品研发水平和研发过程的管理水平,显著降低机械设备设计与制造的周期及成本[1]。由此可见,仿真技术在机械设计领域具有广阔的前景。
4.2发展方向仿真技术
5仿真技术在机械设计制造中的应用流程和具体应用
5.1仿真技术的一般应用流程
5.2仿真技术在机械设计制造中的具体应用
6结束语
[1]张卫龙.仿真技术在机械设计制造过程中的应用[J].华东科技,2020(3):11-13.
[2]高源,闫韬,满成,等.计算机仿真设计在塑料制品开发中的应用研究进展[J].合成树脂及塑料,2019,36(2):99-102.
[3]周卉.计算机仿真软件在机械结构优化中的运用指导:评《UGNX机械结构设计仿真与优化》[J].机械设计,2020,37(12):159.
[4]陈登凯,乔一丹,刘佳璇,等.基于复合仿真技术的武器装备工业造型设计方法[J].包装工程,2021,42(20):49-58.
[5]胡光.计算机仿真技术在塑料加工中的应用[J].塑料科技,2021,49(7):106-109.