计算机仿真技术的优点

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计算机仿真技术的优点范文第1篇

[关键词]计算机 仿真技术 研究与发展

中图分类号：V448.15+3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）36-0229-01

引言

仿真是对现实系统的某一层次抽象属性的模仿，人们利用这样的模型进行试验，从中得到所需的信息，然后帮助人们对现实世界中某一层次的问题做出决策。计算机仿真就是建立系统模型的仿真模型进而在电子计算机上对该仿真模型进行模拟实验的研究过程。计算机仿真技术即以计算机仿真为手段，通过仿真模型模拟实际系统的运动来认识其规律的一种研究方法，也称计算机仿真方法。在科技飞速发展的今天，它已经成为控制系统分析、研究、设计不可缺少的重要工具。

一、仿真的定义和分类

1.仿真定义

计算机仿真技术是以数学理论、相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验研究的一门综合性技术。

仿真是在数字计算机上进行实验的数字化技术，它包括数字与逻辑模型的某些模式，这些模型描述某一事件和经济系统，在若干周期内的特征。

系统仿真是建立在控制理论、相似理论、信息处理技术和计算技术等理论基础之上的，以计算机和其它专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实或假想的系统进行试验，并借助于专家经验知识、统计数据和信息资料对实验结果进行分析研究，进而作出决策的一门综合性的和试验性的学科。

二、计算机仿真技术的特点

1.模型参数可根据要求任意调整、修改和补充。人们可以得到各种可能的仿真效果，为进一步完善研究方案提供了可能。与传统的实物实验相比，具有运行费用低、无风险、方便灵活等优点。

2.系统模型求解快速。运用计算机仿真，能够在较短的时间内得出仿真运算的结果，为生产实践提供最及时的指导。

3.仿真运算结果可靠、准确。在机器没有故障的前提下，只要系统模型、仿真模型、仿真程序科学合理，那么计算机的运算结果是准确无误的。

4.实物、实时仿真直观、逼真。这一特点使它在一些复杂工程系统中例如核电、航天等领域得到了广泛应用。

传统的仿真技术是一个迭代过程，即针对实际系统某一层次的特性（过程），抽象出一个模型，然后假设态势（输入），进行试验，由试验者判读输出结果和验证模型，根据判断的情况反复修改模型和有关的参数，不仅效率低，也存在环境、安全等因素的限制，所以很难达到实验者满意的仿真效果。而计算机仿真技术是利用计算机科学和技术的成果建立被仿真的系统的模型，并在试验条件下对模型进行动态实验，它具有高效、安全、受环境条件的约束较少、可改变时间比例尺等优点，已成为分析、设计、运行、评价、培训系统尤其是复杂系统的重要工具。

三、计算机仿真技术的研究现状

计算机仿真技术的发展与计算机的发展是密不可分的。20世纪50年代的计算机仿真大部分是以电子模拟计算机为主机实现的，在部分特殊应用领域内也有以液压机、气压机或阻抗网络作为主要模拟设备的。由于电子模拟计算机的精度较差等缺点，从70年代初开始，数字模拟混合计算机仿真得到发展。从70年代末起，以数字机为主机的各种各样的专用和通用计算机仿真得到了普及和推广。由于高性能工作站、巨型机、小巨机、软件技术和人工智能技术取得了引人瞩目的进展，在80年代人们对智能化的计算机仿真寄予了希望，也在综合集成数字仿真和模拟仿真优势的基础上，设计出了在更高层次上的数字模拟混合仿真技术，在一些特定的仿真领域内，这种智能计算机仿真和高层次的数字模拟计算机仿真都取得了令人鼓舞的结果。特别是近几十年来，随着系统工程与科学的迅速发展，计算机仿真技术也得到了蓬勃发展，已经从传统的工程领域扩展到非工程领域，在社会经济系统、环境生态系统、生物医学系统、能源系统、教育培训系统等得到了广泛应用。

四、计算机仿真技术的展望

随着计算机应用技术和网络技术的发展，计算机仿真技术也在不断地发展。未来的发展主要有两个方向：

1.仿真技术的网络化

众所周知，现在已经开发研制出来的仿真系统有很多，它们不能互相兼容，可移植性差，实现共享困难，与开发的高成本、低效率、长时间不成正比，更不能充分加以利用。要想解决这些问题，首先要解决的是采用兼容性好的计算机语言来编写仿真系统，其次是采用网络化技术实现仿真系统的共享。尤其是后者，在将来的仿真系统开发中具有重要的意义。实现仿真系统的网络共享，不但可以在一定程度上避免不必要的社会资源的浪费，而且可以通过适当的收费来弥补开发成本的不足。

2.仿真技术的虚拟制造

计算机仿真技术发展的另一个大方向是在虚拟制造技术领域的深入应用。虚拟制造技术是20世纪90年展起来的一种先进的制造技术，它利用计算机仿真技术和虚拟现实技术的结合，在计算机上实现了从产品设计到产品出厂以及企业各级过程的管理与控制。这使得制造技术不再主要依靠经验，便可实现对制造的全方位预测，为机械制造领域开辟了一个广阔的新天地。

五、计算机仿真技术的支撑技术

计算机仿真技术的支撑技术主要有分布式计算机仿真技术、协同式计算机仿真技术、沉浸式计算机仿真技术、基于网络的环境计算机仿真技术。

计算机仿真技术分布式，既是由于数据分布的需要，也是应用分布式计算环境进行并行计算，以达到实时显示目的的重要手段，分布式计算平台有互联网的异构机组成，包括高性能的SMP和DSM多处理器、工作站/PC机机群系统。

来自不同地区、不同学科的学者过去式通过出差或开会等方式进行交流的，现在，随着高速网络投入使用，采用多媒体技术支持下是、的CSCW技术可以达到快捷、高效协同工作的目的。

计算机仿真技术采用传统上为虚拟环境所装用的投影式显示设备，标志着这两个研究方向融合的发展趋势。由于沉浸式显示设备能使用户获得临场感，更有利于用户获得对数据的直观感受，有助于结果的分析。

六、仿真系统的作用和意义

随着军事和科学技术的迅猛发展，仿真已成各种复杂系统研制工作的一种比不可少的手段。尤其是在航空航天领域，仿真即使已是飞行器和卫星运载工具研制必不可少的手段。在研制、坚定、和定形全过程必须全面的应用先进的仿真技术。否则，任何新型的、先进的飞行器和运载工具的研制都将是不可能的。

计算机仿真技术在军事的应用是很广泛的，如运用交战模型进行的计算机仿真，新型武器装备发展过程中的仿真、部队作战训练方面的仿真、高层论证和规划计划中的仿真、军事作战理论和学术研究中的仿真、作战指挥和战争计划中的仿真，以及战后后勤保障的仿真等。

计算机仿真技术的优点范文第2篇

关键词：计算机仿真；工业工程；实验教学

计算机仿真技术是继数学推理与科学试验之后认识世界自然规律的第三类基础方法。基于计算机仿真技术的虚拟教学是指利用实物和计算机软件共同模拟出真实的情境，让学生在模拟的情境下进行探究和学习。这种教学方法生动形象，接近现实工作场景，有利于提高学习兴趣，使学生在短时间内进入相应情境，真实的体验如在现实中执行任务的感觉，以达到更快掌握技术手段的目的，而且这种教学方法可以利用计算机软件的优势创造出灵活多样的工作场景且不受行业限制，使学生对实践问题的认识更深入，采用的应对方法更灵活。由此“计算机仿真技术”便成为专业学习及实际应用中的重要方法和技术手段。工业工程作为管理科学与工程的二级学科，其人才培养目标是培养出面向生产、管理、服务的高级专业技术和管理人才，面向的工作岗位主要有制造业现场管理、产能计算、生产计划与控制、项目管理、精益生产等，以及服务业的流程优化、工作研究等。其中，制造业涉及行业范围广、产品种类多、工序过程各异，因此，在教学过程中需要通过一系列系统的实验项目培养学生专业的问题提炼能力及问题分析能力，并采用专业的技术方法和手段有针对性的对问题本质进行处理。然而，正是由于工业工程方法应用行业的广泛性及多样性，使得我们不可能如其他5类工程学科般拥有自己典型的实验实训设备，亟需我们在实践教学过程中探索新的教学方法与实验支撑技术。

1工业工程实验课程教学现状分析

工业工程类实验课程的教学，在传统的教学模式中，主要是以“理论课+实验室”的模式，强调学生对工业工程专业基本方法和技能的掌握与应用，如，工作研究、动素分析、人机工程、物流工程、流程优化、现场改善等基本技能与方法论。传统的实验教学过程中，基本上遵照如下流程：首先，引导学生进行以上理论课的学习，使学生知道、了解并掌握这些基本的专业手法与技能；其次，通过开设相关实验课程让学生对所学的这些技术方法展开实践，从而帮助学生达到训练并养成工业工程专业素养的目的。然而，目前所开设的相关实验课程均是就某一独立技术方法而展开的较为单纯的技能训练，如，工作研究的实验主要是针对动作研究、动素分析、生产节拍平衡开展具体分析过程实践，帮助学生深刻体会这些基本专业手法的实际应用场合；人因工程，主要是通过系列人因实验带领学生亲身体验，感受高度、亮度、颜色、频繁度、规律度等人因影响因素带给人视觉、听觉等感官的切实感受，从而探讨基于人因的合理化设计、布局及工作安排；设施规划布局则是基于物流分析方法，通过物流强度度量，分析部门间的相关性强度，从而为合理布局、物流优化提供有效参考。以上这些实验均对学生在工业工程专业基本方法技能的培训上起到了有效效果。然而，却并未在促进学生养成工业工程职业素养上发挥强化作用。原因在于，缺乏像物流工程、系统工程、系统建模及仿真优化等这类有关工业工程系统设计、管理及优化的主干课程的综合性实践项目，要设计出针对本专业基本技能方法的综合性实践项目，需要的制造业相关设备、产品品种等数量巨大，且耗费大、成本高，很难从实际操作入手，计算机仿真方法不失为解决此问题的一种有效方法。基于计算机仿真技术的虚拟教学则以其高效率、低成本、内容丰富、性能有效和安全等优势得到越来越多的应用和推广。因此，应该将“项目教学”“案例教学”“教、学、做”一体化和基于计算机仿真技术的虚拟教学的方法结合起来，充分发挥各自的优点，提升实践教学效果。基于计算机仿真技术的虚拟教学很容易与其它先进的教学方法相结合，因此，在工业工程类实验课程的教学中，将基于计算机仿真技术的虚拟教学与其它教学方法相结合，有助于提高实验课程教学效果，而且成本低、效率高，使学生可以不受场地、行业、设备与产品的限制，使学生更好的掌握专业技能和方法，并通过基于计算机仿真平台开发的综合性实践项目，锻炼学生的工业工程系统设计、管理及优化的综合能力，培养学生的专业素养，从而促进本专业人才培养效果的提升，计算机仿真技术在工业工程类实验课程的教学中具有重要的意义。

2计算机仿真技术在实验课程教学中的应用

计算机仿真技术为人们提供了一个理想的实践教学手段，目前国内外已经普遍将其应用于军事训练、课程教学、运动训练以及医学研究等方方面面。美国是计算机仿真技术虚拟现实的起源地，现在美国计算机虚拟仿真技术的发展水平也比较高，在这个领域代表了国际先进水平，也是第一个把虚拟仿真技术应用在教育教学中的国家，目前在感知、用户界面、后台软件和硬件等几个方面，形成了一个比较系统的虚拟仿真教学仪器架构。如，美国的卡罗莱纳州立大学利用Java技术建立了基于Web的探索式虚拟物理实验室，主要有以下几个模块：基于JavaApplet的虚拟实验设备和实验设施、相关的实验课程模块、实验结果评价模块、协作模块。在欧洲，英国在计算机仿真技术虚拟现实的相关领域处于领先地位，研究出了虚拟仿真软件包，并应用在教学仪器和工业安全培训等方面。如，英国的诺丁汉大学在教育和学术方面对虚拟仿真技术进行了研究与探索，其目标主要在于探索桌面虚拟仿真的输入设备应用上。此外，该小组还和其他学校紧密合作，将其仿真系统应用在了特殊学生教育中。在中国，目前各个大学和科研机构也广泛采用计算机仿真技术建立虚拟场景进行相关领域的教学与研究。例如：中国科技大学开发出第一套基于虚拟仿真的教学仪器系统——利用虚拟仿真技术进行几何光学实验平台的开发，系统将计算机辅助教学仪器的智能化仪器、计算机技术、虚拟仿真和物理教学仪器等有机结合，把物理教学仪器系统推进到了新的领域；北京润尼尔网络科技有限公司以北京邮电大学强势的网络、通讯、电子三门学科为基础，采用JavaApplet技术、B/S结构、J2EE框架，为解决高校日趋紧张的实验设备及实验场地等实验教学问题，由北京邮电大学网络教育技术研究所组织精英力量，经过多年研究，开发出了配套的虚拟实验系统。通过对国内、外的基于计算机仿真的虚拟现实教学应用情况进行对比，我们发现：当前，国外基于计算机仿真的虚拟实验比国内开发时间早，应用相对成熟，不管是在仿真器材还是仿真软件上都比较丰富、且功能较多；同时，国外很多成熟的仿真实验产品价格普遍偏高，且技术难度也不太适合本科学生，更适合研究所或工程师使用。尽管如此，我国还是有很多现行的成熟的计算机仿真软件供我们选择，这些成熟的仿真软件具有界面友好、可扩充性、支持二次开发等特性，甚至大多实现模块化利于定制化实验的开发，基本上能满足国内高等院校实验教学需要及丰富的仿真实验需求。因此，国内很多高校及科研院所普遍采用购买成熟的仿真软件产品，基于自身的仿真实验需求进行对应的二次开发，从而设计出适合自己的基于计算机仿真的虚拟实验平台，并得到了很好的应用发展。就工业工程类实验课程而言，现在市面上流行的仿真软件，如，Flexsim、witness、em-plan等都能提供给我们一个良好的仿真实验平台，供我们在这些平台上进行综合性实践项目的构建和开发。

3基于计算机仿真技术的实验教学模式开发

在深度分析学生学习特点和企业真实需求的基础上，基于建构主义学习理论和混合式学习理论，按照社会发展对人才培养的要求，结合计算机仿真实验教学设计的基本原则，借鉴信息化和项目教学、案例教学设计方法，探索出基于实践项目、真实案例和工作任务的计算机仿真实验教学模式，实现了“教、学、做”一体化的实验设计。该模式由“项目导入、制定计划、实施计划和成果展示与评价”4个环节组成，其中，计算机仿真实验教学贯穿了该模式的所有环节。下面简单介绍该模式的具体实施方案。

（1）在“项目导入”环节，专业教师的活动包括：借助选定的计算机仿真实验平台，导入项目任务及目标、展示项目结果，让学生对项目有一个直观的认识，然后再布置具体的实践任务；利用计算机仿真实验平台，让学生明确自己应当完成的具体任务和完成任务后可以获得哪些知识以及达到什么样的技能水平；在充分考虑学生的现有知识和能力水平的基础上，适当采取分工协作方式，安排具体的任务完成时间及成果的评定方法等。

（2）在“制定计划”环节，学生的活动包括：通过自主学习、分工协作等方式，对具体实践项目的目标、任务进行分析；确定任务所涉及的专业方法和技能手段，充分应用已掌握的专业知识和能力，借助计算机仿真实验平台，设计出仿真实验模型帮助决策与优化；确定仿真实验任务的实施步骤，为仿真实验任务的实施做好充分的准备。

（3）在“实施计划”环节，学生的活动包括：在计算机仿真实验平台上，按照拟定的计划，逐步完成实践项目的仿真任务；在完成实践项目仿真任务的过程中，学生通过应用所学专业知识和技能，建构自己的专业知识，从而帮助自己养成专业素养。

（4）在“展示与评价”环节，学生的工作包括：在计算机仿真实验平台上展示自己的实践项目仿真成果；参与讨论和评价；通过对比分析，学生对自己的实践项目展开进一步的仿真优化处理。

4结语

将计算机仿真技术与项目教学、案例教学更加紧密的结合起来，能够更好的实现“教、学、做”一体化，并且，在显著改善实验教学条件、提升实验教学效果的同时，减少了设备消耗，尤其是耗材的使用量，节省了实验经费，而且克服了时间与空间上的限制，使工业工程综合实验课的开课率和学生的专业综合能力得到显著提升。计算机仿真技术在专业实验教学方面的应用前景广泛,值得深入研究。

参考文献

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计算机仿真技术的优点范文第3篇

关键词：计算机仿真；技术；企业；物流系统；优化；研究

一、引言

随着互联网技术和计算机技术的不断发展，各行各业之间的相互交叉发展，对计算机又提出了新的要求。同时，计算机技术的发展又促进了各行业的发展和良性竞争。众所周知，企业的发展离不开好的企业管理模式。随着人们生活水平的提高，以及经济的不断发展等。企业面临着前所未有的挑战，各企业间的竞争日益加剧。企业尤其是大型企业，一般包括物品生产，销售和物品运输等环节。而企业管理模式中，对企业生产物流系统的管理部分一直是比较薄弱的环节。因为，一般来说，企业会将管理重点放在产品销售阶段，往往忽视了物流系统。但是，由于企业生产物资或销售商品占到整个企业费用的30%-40%，可见企业生产物流系统的好坏往往会对企业的发展起到至关重要的影响。为了改善我国目前企业的生产物流系统，在原始物流管理系统的基础上，进行改进，降低成本，提高收益。提出利用计算机仿真技术，对企业生产物流系统进行优化管理，并进行总结。

二、我国企业生产物流系统现状

1.企业生产物流优化研究意义

企业的发展离不开管理，好的管理模式不仅可以降低企业成本，提高企业受益，还可以从根本上给企业创造新的发展机遇。从表面来看，我国企业处于不断发展中，并且发展速度逐年增加。但是，我国企业中任然存在一些不足。比如，生产物流设施布局不合理等。而这往往不利于企业的进一步发展。而利用计算机仿真技术对企业生产物流系统进行优化。对企业生产物流系统的优化的意义主要有：合理布局厂区位置，方便生产物资的运输，降低企业生产运输成本；稳固系统，提高系统管理力度，提高企业生产效益；优化企业生产物流系统，加强各子系统间的联系，使其分工合作，提高企业生产效率。

2.我国企业生产物流现状

企业的生产物流是企业物流的一个子模块，是企业物流的一个重要组成部分。生产环节是企业的最初环节，也是最为重要的环节，同时还是资金投入最多的环节。其中，在企业的生产过程中，生产物流占据着整个资金投入的绝大部分。因此，在企业生产物流是整个企业物流的重点。通过研究发现，我国企业生产物流总共经历了5个阶段，分别是：

（1）人工物流阶段

此阶段是企业生产物流发展的最原始阶段，其特点是完全依赖人力资源，靠人的力量去解决问题。缺点是需要大量的劳动力，企业生产成本高，并且对操作人员的要求较高，出现误差的可能性较大。不利于企业的长久健康发展。

（2）机械物流阶段

机械物流阶段是在人工物流阶段发展到一定时期后发展起来的。在一定程度上减少了对人员的依赖性，提高了企业的生产效率。为后来自动化及智能化物流阶段提供依据。

（3）自动化物流阶段

自动化物流是现代智能物流的雏形。大规模的利用现代计算机技术和网络技术，建立自动化生产物流管理系统。通过计算机实时操控生产物流的运输情况。

（4）集成化物流阶段

集成化物流是指在集成思想的指导下，为了提高企业核心竞争力，将企业生产物流的各个子系统，按照一定的模式构成集成系统进行管理。通过生产物流的集成化管理，大大提高了各子系统间的相互交流运作，提高了工作效率，为企业节省一大笔资金，是一种比较先进的生产物流管理系统。

（5）智能物流阶段

随着现代化各种技术的发展，我国企业的生产物流系统也随之不断更新。目前提出的最为先进的生产物流系统是智能物流管理系统。此阶段，生产物流系统的最主要特点是方便，高效。利用计算机网络系统，建立数据库，将信息通过数据库直接传递。降低了出错的可能，提高了企业的综合竞争力。

3.仿真技术在现代企业生产物流中的应用

仿真技术的出现和发展已经具有很长的历史。最初，人们通过手工仿真完成仿真工作，承担了大量的工作量。20世纪50年代开始，随着计算机的发展，人们开始尝试用计算机编程技术进行仿真。直到70年代后期，科学家们研发出专门做仿真的仿真计算机，大大提高了仿真效率。近年来，仿真技术越来越普及，得到人们的广泛认可。仿真技术在现代各行业的发展中也得到了广泛的应用。如今，由于经济的不断发展，企业间的竞争不断加剧。各企业为了在如此激烈的竞争中占据一席发展之地，必须想方设法的提高企业自身综合竞争力。众所周知，企业管理是企业获得良好发展的前提，是企业综合竞争力提高的必要条件。而企业的生产物流系统占据着整个企业资金的30%-40%，因此，管理好企业生产物流对提高整个企业的综合竞争力有着十分重要的帮助。仿真技术的出现正好解决了企业生产物流系统的优化问题。利用仿真技术优化企业生产物流系统，简化原本复杂的生产物流结构，优化生产物流处理方式等。

三、基于仿真技术的企业生产物流系统构建

计算机仿真技术的优点范文第4篇

【关键词】数控仿真技术 机械类 实践性教学

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1006－9682（2011）09－0102－02

【Abstract】This article briefly introduced the numerical control simulation technology concept, the research present situation and in the machinery class practical teaching link application.

【Key words】Numerical control simulation technology Machinery class Practical teaching

近几年，就业形势比较严峻，为了提高学生的就业机会，必须增强学生的动手能力，要做到这一点，加强实践性教学环节是关键。但对于大多数院校来说，资金短缺是共同的问题。解决这一问题的最好办法是引入仿真技术。

一、数控仿真技术

1．计算机仿真的概念及应用

从工程的角度来看，仿真就是通过对系统模型的实验去研究一个已有的或设计中的系统。分析复杂的动态对象，仿真是一种有效的方法，可以减少风险，缩短设计和制造的周期，并节约投资。计算机仿真就是借助计算机，利用系统模型对实际系统进行实验研究的过程。它随着计算机技术的发展而迅速地发展，在仿真中占有越来越重要的地位。计算机仿真的过程可通过图1所示的要素间的三个基本活动来描述：［1］

建模活动是通过对实际系统的观测或检测，在忽略次要因素及不可检测变量的基础上，用物理或数学的方法进行描述，从而获得实际系统的简化近似模型。这里的模型同实际系统的功能与参数之间应具有相似性和对应性。

仿真模型是对系统的数学模型（简化模型）进行一定的算法处理，使其成为合适的形式（如将数值积分变为迭代运算模型）之后，成为能被计算机接受的“可计算模型”。仿真模型对实际系统来讲是一个二次简化的模型。

仿真实验是指将系统的仿真模型在计算机上运行的过程。仿真是通过实验来研究实际系统的一种技术，通过仿真技术可以弄清系统内在结构变量和环境条件的影响。

计算机仿真技术的发展趋势主要表现在两个方面：应用领域的扩大和仿真计算机的智能化。计算机仿真技术不仅在传统的工程技术领域（航空、航天、化工等方面）继续发展，而且扩大到社会经济、生物等许多非工程领域，此外，并行处理、人工智能、知识库和专家系统等技术的发展正影响着仿真计算机的发展。

数控加工仿真利用计算机来模拟实际的加工过程，是验证数控加工程序的可靠性和预测切削过程的有力工具，以减少工件的试切，提高生产效率。

2．数控仿真技术的研究现状

数控机床加工零件是靠数控指令程序控制完成的。为确保数控程序的正确性，防止加工过程中干涉和碰撞的发生，在实际生产中，常采用试切的方法进行检验。但这种方法费工费料，代价昂贵，使生产成本上升，增加了产品加工时间和生产周期。后来又采用轨迹显示法，即以划针或笔代替刀具，以着色板或纸代替工件来仿真刀具运动轨迹的二维图形（也可以显示二维半的加工轨迹），有相当大的局限性。对于工件的三维和多维加工，也有用易切削的材料代替工件（如石蜡、木料、改性树脂和塑料等）来检验加工的切削轨迹。但是，试切要占用数控机床和加工现场。为此，人们一直在研究能逐步代替试切的计算机仿真方法，并在试切环境的模型化、仿真计算和图形显示等方面取得了重要的进展，目前正向提高模型的精确度、仿真计算实时化和改善图形显示的真实感等方向发展。

从试切环境的模型特点来看，目前NC切削过程仿真分几何仿真和力学仿真两个方面。几何仿真不考虑切削参数、切削力及其他物理因素的影响，只仿真刀具工件几何体的运动，以验证NC程序的正确性。它可以减少或消除因程序错误而导致的机床损伤、夹具破坏或刀具折断、零件报废等问题，同时可以减少从产品设计到制造的时间，降低生产成本。切削过程的力学仿真属于物理仿真范畴，它通过仿真切削过程的动态力学特性来预测刀具破损、刀具振动、控制切削参数，从而达到优化切削过程的目的。

二、机械类专业实践性教学中存在的问题

1．《金工实习》教学中存在的问题

《金工实习》是机械类专业必修的一门实践性技术基础课。通过《金工实习》教学使学生初步接触生产实际，获得机械工业生产中常用金属材料及其加工方法的基本知识，受到一定的基本操作训练，为学习其他有关课程和将来从事生产技术、经营、管理等工作打下实践基础。

传统金工实习教学的主要内容是：［2］铸造、锻压、焊接、热处理、钳工、普通机床的机械加工。随着数控机床在我国机械制造行业的应用越来越广泛，对数控方面人才的需求也越来越大。数控机床的高性能、高精度、高可靠性，增加与增强使用功能，以及简化产品结构，改善操作性能，节约能源材料，减轻劳动强度，增大生产柔性，缩短生产周期和生产准备周期等优点，正满足了企业提高产品质量，降低生产成本，提高产品在市场竞争力的要求，故近年来许多厂家竞相采用数控机床。为了提升机械类专业的技术含金量，使这些专业能满足现代化生产的需要，就必须在教学中增加或增大数控加工的内容。因此，在金工实习中减少普通机械加工的课时，增填数控加工的内容势在必行。

2．《数控技术》教学中存在的问题

《数控技术》是机械类专业必修的一门专业课。通过该课程的学习使学生掌握数控机床的工作原理、组成、分类；程序代码运用；CNC系统的组成及工作原理；插补原理；刀补原理；加减速控制原理；伺服系统的组成及工作原理；位置检测元件的原理；掌握简单零件的手工编程方法。

根据教学大纲，该课程有4个课时的实验，主要是熟练手工编程的方法，需要的主要实验设备是数控机床。但对于大多数院校来说，不可能购置多台数控机床，因此存在实验设备短缺的问题，不能很好地满足教学要求。

三、改革机械类专业实践性教学的措施

数控机床是一种精密的自动化机床，价格昂贵。但对于机械类专业来说，又是必不可少的教学设备。因此，根据实验室现有的数控机床（数量有限），订购相应的数控加工仿真软件，是一种两全其美的好办法。数控加工仿真软件可以让每个学生在电脑上模拟操作数控机床，教师可以在电脑上验证学生的学习效果，让教学更加直观、生动。实际上，利用购买一台数控铣床的费用，就可以购置30个点的网络数控仿真软件及相应的电脑。

在进行数控加工实习时，先让学生在电脑上通过数控加工仿真软件模拟操作数控机床，操作熟练后再让学生操作真实机床，增强手感。在进行《数控技术》课程实验时，先让学生在数控仿真机床上练习手工编程，修改无误并操作熟练后再让学生在真实机床上操作。这种教学方式，一方面可以大大减少资金的投入，减少实习、实验用房；另一方面可以增加学生动手的机会，在一定程度上提高学生的动手能力；其次，利用数控仿真机床教学，即使操作失误，也不会损坏设备，更不会造成人身伤害，安全可靠。因此，目前大多数工科院校普遍采用数控仿真软件教学，以便解决满足教学要求与资金短缺之间的矛盾。

参考文献

计算机仿真技术的优点范文第5篇

1. 计算机技术的发展

1.1可视化技术

包括数据库可视化、监测信息可视化、可视化辅助设计等方面。可视化技术对提高有限元法应用的可靠性和精确度方面起着非常重要的作用。

1.2 虚拟现实技术

它是一种可以创建和模拟体验现实世界的计算机技术，它将真实世界的各种媒体信息有机地融进虚拟世界构造了用户能与之进行各个层次交互处理的虚拟信息空间。

1.3 多媒体仿真技术 它是在科学计算机可视化和可视仿真技术基础上发展起来的，它用不同媒体形态描述不同性质的模型信息将系统行为和形态、数学模型和物理模型以及它们的时空表现模式有机统一地建模和求解。这种特点更适合于科学研究和工程设计的需要，因而受到工程界的普遍重视。

2. 计算机辅助设计的发展及重要性

机械设计是机械工程的重要组成部分，是机器生产的前提，同时也是决定机械性能的最主要因素，一部机器的质量及工作性能的好坏很大程度上取决于设计质量，狭义的机械设计仅指技术性的设计过程，广义的机械设计是指设计者根据使用要求和现有的条件，对机械的工作原理、结构、刚度和强度、各个零部件的材料和形状尺寸、以及方法、力和能量的传递方式等进行分析、构思和计算，并将其形成具体的描述以作为机械制造依据的工作过程。这不仅是一个创造性的工作，同时也是建立在丰富的成功经验基础上本文由收集整理的工作，只有将两者结合起来，才能设计出高质量的机器。 机械设计的所有步骤几乎都需要计算机的帮助。图形的编辑、修改，大量数据的计算和比较，对零部件动力、强度等方面的精确测试，都需要相应的计算机软件的支持。除了这些繁琐的工作可由计算机替代外，设计者还可以利用计算机进行虚拟样机的构建，也就是根据图纸，在计算机上制造一个模拟样机，对它的工作性能、受力情况、热度等各方面进行验证，根据出现的状况修改原设计，从而达到完善的程度。随着计算机技术的发展，计算机正在越来越广泛地应用于机械设计的各个方面以及各种各样的机械设计中，它在提高机械设计的质量和转化为实际制造的效率方面，发挥着重要作用。计算机辅助设计便是伴随着计算机技术的发展而出现，并广泛应用于多种学科的一种方法。计算机辅助设计又被称作“cad”，是由计算机帮助设计人员完成机械设计中的计算、制图、模拟等工作，并在不断修改和反复验证的基础上，输出满意的设计结果和最后的产品图纸的一门技术。

3. 机械工程计算中cad技术的应用

cad，即计算机辅助设计系统是指在计算机硬件和软件的支撑下，通过对机械工程产品进行描述、造型、系统分析、优化、仿真和图形化处理的研究与应用，使计算机辅助工程技术人员完成产品全部设计过程的一种现代设计技术。cad中设计者与计算机密切合作，在决定设计策略、信息处理、修改设计以及分析计算方面充分发挥着各自不同的专长。利用计算机存储信息、检索、分析计算、图形与文字处理以及其他重复的验算工作。当前cad系统的硬件环境主要是工程工作站及个人计算机。工作站是具有高速的科学计算、丰富的图形处理及灵活的窗口与网络管理功能的交互式计算机系统，它一般具有32位或64位字长的中央处理器(cpu)，广泛采用精简指令(risc)，超标量、超流水线及超长指令技术，具有unix操作系统和x窗口管理系统，在一个分布式的网络环境下运行。在机械工程计算中利用cad技术进行二维绘图、图形及符号库、参数化设计、三维造型等，通过cad进行二维绘图以及三维造型，在许多具有实体建模功能的cad软件中，都有一些基本体系，例如在cad的三维实体造型模块中，系统提供了六种基本体系，然后再经过结构分析，分解成若干个基本体并最终进行三维实体造型。

4. 机械工程计算中cae技术的应用

cae，即计算机辅助工程作为一种综合应用计算力学、计算数学、信息科学等相关的综合工程技术机械工程计算中cae技术的应用是指使用有限元软件对机械结构进行分析，强度应力、刚度应变和变形、动态特性固有频率、振动模态、热态特性温度场、热变形。在cae分析的一般流程及其技术应用特带你的基础上，研究几何模型的建立、有限元模型的建立包括网络划分、整机系统的分解与合成、边界及载荷处理等、求解、结果数据分析等系统cae的应用技术。计算机辅助工程的特点是以机械工程和科学问题为背景，建立甲酸模型并进行计算机仿真分析。一方面，在机械工程计算中cae技术的应用，使以往许多由于受条件限制无法分析的复杂问题，通过计算机模拟得到满意的解答；另一方面，计算机辅助分析使大量的复杂的机械工程计算分析简单化，使复杂的过程层次化，节省了大量的时间，避免了低水平重复的工作，是工程分析更快、更准确。在产品的设计、分析、新产品的开发等方面发挥了重要的作用，同时cae这一新兴的数值模拟分析技术在机械工程计算中的应用越来越广泛，技术的发展又推动了许多相关的基础学科和应用科

学的进步。在机械产品开发中由概念设计、初步设计、详细设计到试验，再修正设计，再试验，知道满足产品要求，cae仿真分析技术的引入，最大限度的较少或者缩短了材料的浪费以及耗时环节。一个多参数的工艺或者制造过程的仿真模拟、力能计算和参数优化中，也可以得到对象局部、相互关系和全域的结果。

5. 机械工程计算中计算机仿真技术的应用

计算机仿真技术又称虚拟样机技术，设计人员在计算机上建立样机模型，对模型进行各种动态性能分析，然后改进样机设计方案，用数字化形式代替传统的实物样机实验的一种新型技术。在机械工程计算中通过建立真实系统的计算机模型，分析实际系统的行为特征。计算机仿真技术的关键因素在于建立真实的系统计算机模型，包括数学模型和仿真模型，而且具有经济、可靠、使用、安全、灵活以及可重复使用等优点，目前在机械工程计算中已经成为许多复杂系统进行分析、设计、实验等的必不可少的手段。计算机仿真技术以数学理论为基础，以计算机和各种物理设施为设备工具，利用系统模型对实际的或者设想的系统进行试验仿真研究。计算机仿真技术实现必须具备cad图形学、几何造型技术、工程数据处理技术以及计算力学等知识。在机械工程设计的初始阶段，工程师需要利用设计自动化工具进行不同的初始设计，并在计算机上表示出模型样机，这样可以方便监测、研究与改进。

6. 机械工程计算中cam技术的应用

cam，即计算机辅助工程分析是指一系列对机械工程产品设计进行各种模拟、仿真、分析和优化技术，是一种利用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的近似数值分析方法。cae技术主要包括有限元分析、运动学和动力学分析、流体力学分析以及优化设计分析等内容。利用计算机辅助编制cnc机床的零件加工程序。cam技术在机械工程中的主要作用是数控加工，它与cad技术相互作用，是密不可分的一个整体，许多cad系统都有辅助的cam数控加工模块，用cad生成的图形信息或者数据，然后通过转换变成控制指令，然后设置加工参数等，由此可见cad/cam技术是现代机械工程发展的必然趋势。