虚拟仿真解决方案精选(九篇)

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第1篇：虚拟仿真解决方案范文

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［4］SMITH J E, NAIR R.虚拟机［M］.北京：机械工业出版社，2009.

［5］VMware. VMwareESXi4.0 download \. \. /cn/tryvmware/index.

［6］王春海.中小企业虚拟机解决方案大全［M］.北京：电子工业出版社，2010.

［7］顾海鹏.浅析VMware ESX环境中虚拟机的建立［J］.硅谷，2010（7）:52-53.

［8］VMware. VMware vSphere4: the CPU scheduler in VMware ESX 4 \. \. .

［9］黎玉桥.服务器虚拟化架构研究［D］.广州：中山大学，2009.

第2篇：虚拟仿真解决方案范文

关键词:电子商务;仿真式教学;场景设计;教学过程

中图分类号:G642.4

文献标识码:A

文章编号:16723198(2009)20021901

1电子商务教学现状分析

虽然电子商务专业已经出现很多年,但时至今日电子商务专业也没能形成一个完善的、系统的专业理论体系,在电子商务专业的教学上存在诸多问题, 主要有以下几个方面:

1.1师资问题

目前从事电子商务教学的教师是从计算机类及经济管理类教师中抽调而来,他们的知识只局限于本专业, 不够系统、不够深入、也不够实用。另外教师本身很少参与企业的实际运作, 缺乏电子商务实战经验,这样他们在讲解电子商务课程时只能局限于本专业的部分而不能兼备,难以满足培养复合型应用型电子商务人才的需要。

1. 2课程设置问题

电子商务专业的课程设置随意性很大,究其原因是缺乏对电子商务实际应用的理解。在专业课程设置时只是将相关技术和商务方面的课程进行简单堆砌,而不能做到真正整合。

1.3系统务实训练问题

电子商务专业的理论性和实践性都很强,其培养的是既懂商务又懂技术,理论和实践紧密结合的复合型人才。 虽然现在加大了实训教学力度,但这些实训多数是以课程为中心,将某一岗位所需技能按所学课程分割进行的。 这种方式缺乏把专业所需的知识和能力按职业岗位组织起来的“供应链”式的整合。

2仿真式教学在电子商务教学中的重要性

电子商务专业课程设置的原则是按职业岗位“供应链”模式来进行专业所需知识与技能的整合。实训教学尤其要按照这一原则开展。 电子商务仿真式教学则是按“供应链”模式来组织实训教学的最好方法。

进行电子商务仿真式教学,要求学生掌握有关基本知识和基本分析技术,教师根据教学目的和内容要求,进行策划并供虚拟仿真场景,这种仿真场景可以为学生提供一种开放的、主动的、发现的、探索的学习环境,学生通过观察实际电子商务流程、模拟参与商务活动和模拟仿真情景分析等活动来加深对理论知识的理解,以达到深化的目的。仿真式教学能够促进学生将所学理论知识向实践技能转化,使理论知识与实践应用进行有机结合,扩大学生的知识领域,提高学生适应商业活动的能力。

3电子商务仿真式教学的特点和分类

在进行电子商务仿真式教学时,可以将教学现场布局成企业的办公场所,使学生置身于电子商务企业的真实环境中。采用“供应链”模式,将企业的各部门或各职能岗位有机地结合在一起,学生在业务流程的各个环节中依次以不同的角色进行业务操作,使学生体会自己在业务流程中的位置和应负的责任。

根据访真的内容,可将电子商务仿真式教学分为以下三类:

(1)模拟仿真教学:仿真当前企业真实的业务处理模式,教师在设计仿真场景时给出电子商务活动的情景描述和解决问题的全过程,包括电子商务活动的状况及问题、解决方法和措施、经验或教训的评估等。在模拟仿真演练中,学生以不同的身份去进行实战性的练习。

(2)开发型仿真教学:仿真当前企业电子商务业务流程中某一环节,教师在设计时只给出情况介绍并指明问题所在,但不给出问题的解决方案。要求学生分析、思考和讨论,找出问题成因,进而提出解决方案。开发型仿真要求学生有电子商务的整体概念,能够剖析电子商务流程的各个环节,能够在实践中发现问题并解决问题。

(3)创业型仿真教学:教师在设计场景时只提供电子商务活动的相关背景材料及其发展趋势等。启发学生从中寻找存在的问题及相关影响因素,并对商务活动的发展作出判定,从中寻找到商机。创业型仿真重在“创业”,要求学生给出电子商务流程各个环节的解决方案,并要求学生能将其实施和运营。

4仿真式教学课堂教学的一般过程

仿真式教学法要重视学生对教材内容的学习,教师必须熟悉教材内容,方能设计出适当的仿真场景。在设计场景时将主要概念和所设计的场景紧密联系,将内容与过程充分整合,并引导学生从中探索、发现及应用所学知识。

4.1仿真场景设计

教师在仿真场景设计时必须明确场景设计的目的, 学生要通过实际参与来体会自己将来在工作中可能遇到的问题。 教师在设计时必须提供足够的信息来引发学生主动参与并分析讨论。 教师所设计的仿真场景要与课程内容紧密结合,既要体现课程的重要概念,又要有适度复杂性,能够反映真实社会的场景。

4.2电子商务仿真式教学的组织方式

一般来说,电子商务仿真式教学课堂教学过程如下:

引导学生进入仿真场景:在这一阶段,学生应快速了解整个场景,对场景中所给信息获得感性认识,并从中发现有用的材料,了解事件的前因后果,然后发现问题。

引导学生确定重点并提出问题:在这一阶段要引导学生找出场景中的关键事实,主动分析、思考,寻找解决方案。

引导学生进行场景讨论并得出结论:在这一阶段,学生要围绕所确定的问题查找各种资料并进行全面分析,在得到初步解决方案后,再进行讨论并得出结论。

教师对场景分析进行总结:在这一阶段,教师要注重引导学生进行发散思维,将问题引向深入,并注意不要轻易否定学生的解决方案。

4.3教师在电子商务仿真式教学中的地位与作用

由于电子商务仿真式教学是一种不同于传统的教学形式, 教师在教学中的地位与作用显得尤为重要。 教师在仿真式教学过程中需要很好地引导和协调, 并且控制仿真流程的进度, 调节课堂的气氛,从而使整个教学活动成为一个有机的整体。

教师在进行仿真式教学前, 要充分了解学生目前的知识体系, 对于学生没有接触过而在仿真场景分析时需要用到的基础知识及分析技巧加以补充。 只有学生掌握了基本的理论知识及分析技巧后再进行仿真实践,才有可能取得较好的学习效果。

电子商务的理论一直处在不断地发展中,这就要求教师不断追踪,不断寻找新的资源。 在进行仿真式教学前, 教师要充分做好资料收集和准备, 并设计好整个流程, 以确保教学 过程有序进行。在仿真教学过程中,教师要正确调动及引导学生, 并在流程的各个环节对相关理论进行点提, 对学生的方案进行点评。

第3篇：虚拟仿真解决方案范文

关键词：企业数字化发展

1时代背景

在大数据时代，数字化已成为企业的宝贵资产。从国家政策层面上看，我国已经有多个文件涉及企业数字化的进程。而在美国、欧洲、日本等发达国家和地区，早已提出了加快数字化进程的相关计划。领先一步的企业，在数字化问题上已经成为传统企业转变为数字化企业的先锋。企业应该从四个方面重点推进数字化进程：①自上而下推行企业数字文化；②分阶段向数字化转型；③创新基于企业数据基础的商业模式；④构建以客户为中心的敏捷数字化供应链体系。

2我国制造型企业现状

我国制造型企业采用传统研发模式，普遍存在以下问题：（1）设计和工艺部门没有统一的三维设计工具，导致设计数据类型繁多，实现数据交互非常困难；（2）缺乏统一的三维设计规范与标准，不利于数据的管理和交流，工作效率较低；（3）没有规范的产品生命周期管理，缺乏有效的知识和信息管理平台，产品开发流程不完善，数据安全得不到有效保证，缺乏有效的设计任务规划、分配和评审环节；（4）没有工艺仿真验证，工艺的合理性及优化装配路线等只有在实物加工时或加工后才能得到验证；（5）没有虚拟仿真环节，物理验证消耗成本大，很多质量问题无法提前预见，严重的甚至会导致批量召回。

3西门子数字化企业集成解决方案

所谓数字化企业，是指那些由于使用数字技术，改变并极大拓宽自身战略选择的企业。数字化企业具有自身的战略特点，建立了一种企业模式，能够以新的方式创造并捕捉利润，建立新的、强大的客户和员工价值理念。更重要的是，数字化企业应当具有独特性。我国工业全面数字化转型已成必然趋势,借鉴西门子数字化企业集成解决方案，为数字化转型创造了技术上的先决条件。在离散工业和过程工业的各个领域，西门子正携手客户推进数字化转型升级。无论企业何种规模，何种行业，落地工业4.0的时机已经成熟。西门子是全球领先的技术企业，170年来不断致力于卓越的工程技术、创新、品质、可靠和国际化发展。西门子业务遍及全球，专注于电气化、自动化和数字化领域。作为世界最大的高效能源和资源节约型技术供应商之一，西门子在高效发电和输电解决方案、基础设施解决方案，以及工业自动化、驱动和软件解决方案等领域占据领先地位。西门子还是影像诊断设备，如计算机断层扫描和磁共振成像系统，以及实验室诊断和临床信息技术领域领先的供应商。西门子作为全球数字化顶级供应商，其数字创新平台能为数字化企业在软件方面奠定基础。这一平台可以在产品性能、产品开发和生产运营等方面培养持续的创造力。西门子数字化企业集成解决方案支持企业从产品设计、生产规划、生产工程、生产实施直至服务的各个环节打造一致、无缝的数据平台，形成基于模型的虚拟企业和基于自动化技术的现实企业镜像。西门子形象地称之为数字化双胞胎，完整真实地再现整个企业，从而帮助企业在实际投入生产之前即能在虚拟环境中优化、仿真和测试，在生产过程中也可以同步优化整个流程，最终实现高效的柔性生产，并快速创新上市，锻造企业的持久竞争力。西门子持续将新组织和新技术高效地融入其行业领先的数字化企业软件套件中，帮助企业为产品和生产线创造全面、精确的数字化双胞胎，占据行业优势。

4数字化企业发展路径

总结我国制造企业在数字化转型时的经验，一般会经历设计数字化、装配数字化、生产过程数字化、管理数字化几个阶段，最终实现数字化智能工厂。鉴于我国制造业现状，推荐按以下路径进行数字化转型：（1）逐步引入西门子数字化企业软件套件，应用于产品研发的各个阶段，并制定应用标准和规范；（2）将产品三维模型打造为传递下游生产活动所需详细信息的恰当载体，企业所有部门和团队都使用三维模型作为信息传递途径；（3）将所有流程数据通过生产生命周期管理软件进行管理，确保数据的安全性和可靠性，将虚拟仿真过程提前；（4）在数字化制造技术的帮助下，设计和工艺人员在生产生命周期管理统一的虚拟平台上进行产品设计、工艺设计、仿真与模拟验证；（5）引入本地化技术支持，贴合企业实际需求，进行知识库定制、模板制作、工艺流程定制及二次开发等。西门子数字化产品套件支持制造企业产品开发全过程，但是企业的需求远不止于此，如何更好地将数字化软件与企业当前的需求结合起来，进行流程化、标准化、信息化的协同开发，这才是重点。针对企业数字化转型过程中所面临的难题和痛点，进行深入剖析，提出立足企业现状、基于西门子工业软件产品的效率倍增数字化转型服务。效率倍增指基于西门子软件平台的深度数字化应用服务，结合用户企业产品的特点和需求，帮助用户实现真正基于三维的研发，建立真正的虚拟数字研发流程体系和数据包规范。效率倍增的核心是根据企业业务流程和产品特点，基于MBD（ModelBasedDefinition）规范，构建企业级模型产品知识体系，对市场和客户需求、生产过程中的信息进行数据化处理，成为可统计、可计算、可分析的数据。同时对制造环节实现知识结构化，与信息数据对称，逐步取代人在制造过程中的重复性工作，帮助企业实现敏捷、精准的设计制造。最终建立以数字化模型为基础、以数字化流程为效率、以物料清单为核心、以上下游协同为关键的制造全过程。按企业的业务场景，具体分为以下版块：基于MBD的快速研发设计、基于MBD知识工程的工程设计、基于MBD的仿真行业应用、基于MBD的工装仿真设计、基于MBD的模具快速设计、基于MBD的结构化工艺设计、基于MBD的工艺仿真优化、基于MBD的制造规划设计、基于MBD的质量规划工程、面向企业的增材制造应用、面向企业的数字化服务。

5基于MBD的设计工艺一体化解决方案

MBD指用集成的三维实体模型来完整表达产品定义信息，详细规定三维实体模型中产品尺寸、公差的标注规则和工艺信息的表达方法。MBD使三维实体模型成为生产制造过程中的唯一依据，改变了传统以二维工程图纸为主、以三维实体模型为辅的制造方法，使集成化的三维数字化实体模型成为生产过程中的主要依据，对数据管理及设计下游的活动，包括工艺规划、车间生产等产生重大影响。应用基于MBD的设计工艺一体化解决方案，企业逐渐实现三维数字化产品定义、三维数字化工艺开发和三维数字化数据应用，形成一个完整且基于MBD的三维数字化设计、工艺、制造技术应用体系。

5.1汽轮机公司

某汽轮机公司作为机械工业100强和全国三大汽轮机制造基地之一，现有总资产逾120亿元和7000余名员工，专业技术人员2500余名，中高级人员占48%，主要生产设备2500余台，其中大、精、稀设备和数控机床500余台。经过40年的建设发展，该公司现已具备了各等级火电汽轮机、核电汽轮机开发研制和批量生产的综合实力。自建立以来，公司已累计生产各种类型机组660余台，国内市场占有率超过25%，产品遍及全国各地，并出口马来西亚、印度尼西亚、伊朗、孟加拉国、巴基斯坦等国，产品质量、技术水平和使用性能均受到国内外用户的普遍好评。该公司在数字化制造方面起步较早，已经在部分车间成功实现了数控机床联网的工作。尽管如此，在数字化制造方面还存在很多问题，目前比较突出的问题表现如下：（1）设计平台不统一，数据格式不统一，数据交换困难，很难实现协同办公，重复工作量大；（2）技术准备流程较长，工作流程几乎为单线条模式，设计数据传递到工艺、采购、生产等部门的流程长；（3）零件三维模型重用性差，同一个零件，设计部门要建模，工艺部门要建模，重复劳动量较大。针对该公司在数字化转型过程中存在的比较突出的问题，对叶片谱系归纳总结，梳理叶片工程设计业务流程，建立叶片参数化要素库，实现模块化驱动，为叶片智能快速设计做好准备。开发叶片知识设计平台，实现叶片的自动创建、智能编辑等设计工作，极大地提高了叶片设计的工作效率。具体实施效果如下：（1）统一了软件平台，使数据沟通没有障碍；（2）建立完整的叶片三维设计规范，规范了叶片的设计流程；（3）开发基于知识工程的叶片设计、工艺一体化平台，实现叶片全三维设计和工艺设计，完全实现数据重用；（4）利用叶片结构化知识模板技术，实现叶片三维模型自动创建；（5）基于产品知识体系，实现叶片尺寸自动标注；（6）自动生成叶片三维结构化工艺；（7）帮助企业建立了基于叶片三维模型的设计、工艺知识体系。通过效率倍增数字化技术服务，该公司叶片分厂建立了快速设计、快速工艺一体化平台，叶片设计、工艺编制效率提升了80%，交货期缩短了20%。该公司研发了统一平台，协助梳理叶片需求数据化，建立基于叶片三维模型的结构化知识体系，从而实现基于MBD的叶片敏捷精准化制造。由此，该汽轮机公司向数字化转型迈出了坚实的一步。

5.2仪器仪表公司

某仪器仪表公司成立于1999年，其前身是1965年从上海、江苏、辽宁等地内迁的热工仪表总厂，是20世纪60年代国家重点布局的三大仪器仪表制造基地之一，主要生产和经营工业自动化仪表及控制装置。工业自动控制装置制造业跨装备制造和电子信息两大领域，其整体发展水平不仅体现国家的综合科技实力，而且维系着国民经济可持续发展和国家经济安全，是高新技术改造传统产业、推进新型工业化、实施智能制造、实现产业升级，以及促进节能减排、环境保护、转变经济发展方式的重要支撑，是21世纪大国竞争的基础性、战略性产业。该公司在数字化转型的道路上十分坎坷，目前比较突出的问题表现如下：（1）缺少三维产品设计，产品可靠性低；（2）手工搭建物料清单，与模型、图纸没有关联，错误率及返工率高；（3）订单选配参数不统一，产品系列多，导致设计冗余度高，产品零部件通用性低；（4）二维工艺编制较粗糙，且仅有零件通用工艺，无法指导现场生产。采用基于MBD的设计工艺一体化解决方案，帮助该公司解决了上述问题，具体表现在对球阀阀体部件类别归纳总结，梳理球阀选型设计业务流程，建立阀体部件及各个零部件的参数化模板，实现产品级模块化驱动，为阀体部件智能装配做好准备。开发知识设计平台，根据工程物料清单实现阀体部件和管道附件的智能装配、智能工程图等设计工作，极大地提高了搭建物料清单和球阀设计的工作效率，降低返工率。开发工艺平台，根据产品模型实现快速搭建和重用产品零件工艺。具体实施效果如下：（1）采用规范标准和统一平台，实现了知识驱动、经验积累，以及没有障碍的数据沟通；（2）建立完整的球阀三维设计规范、二维制图规范、检查规范，规范了产品的设计流程；（3）开发基于球阀产品的工程设计、工艺一体化平台，实现球阀全三维设计和快速工艺，完全实现数据重用；（4）基于客户订单及产品参数信息进行判断，快速搭建产品物料清单数据结构，利用产品工程物料清单及产品结构化知识模板技术，实现阀体部件和管道附件的三维模型智能装配；（5）快速生成球阀零件的三维结构化工艺；（6）帮助该公司建立了基于球阀三维模型的工程设计、工艺知识体系。通过效率倍增数字化技术服务，该公司建立了球阀自动搭建物料清单、快速设计和快速工艺一体化平台，球阀物料清单搭建、设计，以及工艺编制效率提升了80%，交货期缩短了20%。该公司建立了协同设计平台，梳理客户标准产品参数信息，快速搭建产品物料清单，并实现基于球阀产品级的三维模型库快速设计，建立三维结构化工艺，进而实现基于MBD的球阀敏捷精准化制造。由此，公司走上了更可靠、更高效的数字化转型之道。

6基于MBD的仿真行业应用

6.1电机

电机设计是一个复杂的多物理场问题，涉及的领域包括电磁、结构、控制、流体和温度等。随着新材料、新工艺及各种电机新技术的发展，电机设计的要求越来越苛刻，同时精度要求越来越高，传统的设计方法和手段已经不能满足现代电机设计的要求，必须借助于现代仿真技术才能解决设计中的各种问题。通过数字化仿真软件，可以分析电机组件的静态刚度和强度、冲击刚度和强度，以仿真来验证客户设计方案的合理性。

6.2汽车零部件

从智能电子、信息娱乐、电信到高级软件等领域，车辆制造商正在为今天的消费者不断推出突破性的创新科技。同时，面对日益增长的燃料费用和严峻的环境问题，汽车制造商需要重新设计汽车系统，包括空气动力学、发动机、传动装置、车身、乘客舒适性及电气电子系统等。数字化仿真软件针对汽车零部件进行静态刚度和强度分析、动态刚度和强度分析、模态分析、多体动力学分析及疲劳分析，通过仿真验证客户设计方案，确认零部件失效的原因，并验证改进方案。

7基于MBD的模具快速设计

注塑模具企业目前大多采用三维数据设计，部门之间流通的数据格式根据企业信息化水平的不同，部分基于三维数据，但更多的是基于二维数据，即工程图传递。如质检部门基于工程图进行检测，加工和装配部门也基本全部基于二维图纸。这与企业硬件设备的配置有直接关系，可见二维工程图在模具企业中依然具有比较重要的作用，对模具企业的设计和制造周期有较大影响。某企业是中国最大的汽车线束生产企业之一，为国内各大整车制造商供货。该企业承接各种线束接插件的模具设计、制造、生产业务，其产品质量获得客户广泛认可。该企业是外商在中国的全资子公司，在10年前就已经开始采用三维设计软件进行模具设计，软件应用水平在当时处于行业领先水平。但是随着我国模具企业的飞速发展，国家对企业信息化建设的重视，越来越多的模具企业通过对软件的定制开发实现软件深层次的应用，并取得了显著的成效，使设计效率和质量都有了很大提高，竞争力大大加强。而该企业仍然延续着十几年前的软件应用方式，水平还一直停留在原始状态，相对而言竞争力明显减弱，导致在利润方面也越来越没有优势。针对该企业的现状，定制了系统化的专用制图环境，以及可灵活使用的工程图工具，具体包含模具属性快速填写工具、零部件属性快速填写工具、工程图批量创建工具、视图自动摆放工具、外形尺寸自动标注工具、标题栏自动填写工具、尺寸格式工具、尺寸序号工具、尺寸上色工具、尺寸加粗工具、尺寸版本号标注工具、技术要求快速填写工具、自动物料清单表输出工具、批量打印工具等。通过效率倍增数字化技术服务，该企业的设计制图效率提升了80%，人力成本大大降低。

第4篇：虚拟仿真解决方案范文

在电子商务课程仿真教学法的开展过程中，可根据具体课程的具体内容，将教室的布局进行改变。如依照企业的办公场所，让学生体验正在企业中处理相关业务。依照职业岗位“供应链”原则，让学生在理论知识的指导下开展“工作”，达到实践的目的。根据教学目的的不同，通常能进行以下三类仿真教学：

1．模拟式仿真教学法模拟企业的办公环境，教师在课堂上讲出开展仿真教学的具体情境，并为学生提供解决问题的思路，让学生将教师叙述的内容具体操作出来。之后教师指出其操作过程中出现的失误并讲解，告诉学生避免出现此类失误的方法，并让学生在操作之后总结在“工作”过程中得来的经验或教训。在模拟仿真课堂上应让学生尽量适应不同的职位，充分了解不同职位的工作特点。

2．开发式仿真教学

即在仿真教学过程中完成对学生智力以及其他能力的开发。具体的实施中让教师构建一个虚拟场景，给出电子商务活动进行时遇见的问题，但不给学生提供解决方案，让学生自主探究，寻求问题的解决途径。让学生在虚拟场景中独立思考，充分发挥自身的主观能动性，最终得出一种或几种解决问题的方案，随后教师进行讲解工作。

3．创业式仿真教学

教师在虚拟场景中为学生提供电子商务行业的发展历程以及未来的发展趋势等信息，让学生对这些信息进行筛选，最终找出电子商务中有发展潜力的部分，并能从中寻找创业机会。此种方式是为对学生的未来创业提供思路。

二、仿真教学法的开展流程

仿真式教学法实施的过程中，教师起到的作用是不容忽视的。在教学过程中，教师应对自身起到的作用有所了解，并将自己对学生的指导作用充分地发挥出来，课程的开展要依照提供信息、提出问题、完成总结的方式进行，达成对学生最佳的训练效果。

1．设计仿真教学场景

在场景设计过程中，教师必须对自己本次课程的教学目标有明确的定位。以教学目标为基准进行仿真场景的设置。设置的场景必须让学生有一定的兴趣，并能与课堂教学内容有机地结合起来，体现出理论课堂内重点知识的同时，也要与企业实际场景相符。

2．将学生引导至虚拟情境中

在仿真课堂刚投入实践的时期，学生对于各类虚拟场景有一定程度的好奇心，这会影响到学生全身心地投入到课堂中来，此时教师应给予学生适当的引导，首先让学生能从场景的构造中获取一些有用的信息；然后教师针对场景提出问题，引发学生的思考；之后让学生展开讨论，并在讨论中得出有用的结论；最后教师针对学生的讨论结果进行分析，并讲解出正确的问题解决方法。在此过程中需要注意的是，教师对学生的想法不能予以完全的否定，应多使用鼓励的语气，与学生商讨更好的方法。

三、结束语

第5篇：虚拟仿真解决方案范文

关键词 UG；ADAMS；焊接机器人；建模；联合仿真

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1671―7597（2013）031-060-02

随着人类社会进步的加快，科学技术水平的不断提高，人们对产品的要求也越来越高。这就需要提高产品质量，同时缩短开发周期。此时以仿真技术和系统建模为核心的虚拟样机技术得到了的广泛应用，在真实的产品没有真正生产出以前就对它进行仿真模拟，这样的话防止各种设计缺陷的存在。其中一款具有代表性的软件系统：机械系统动态仿真软件ADAMS，这一款软件包括了高效的求解器、可视界面、各种简便的建造模型的工具和具有强大功能的后处理模块等，利用ADAMS软件来对机械系统的结构进行分析，在物理样机设计之前就可以对数控玻璃磨边机产品的各种性能进行测评，不仅能够降低开发费用，而且能够减少开发周期，很大的提高了机械系统仿真的效率。ADAMS在机械系统运动学、动力学和静力学仿真方面的功能十分的强大，但是当ADAMS软件建立一些比较复杂机械系统的时候，就会比较困难。这方面常见的就是使用UG软件和ADAMS软件结合来开发复杂的机械系统的虚拟样机。

1 UG软件和ADAMS软件的介绍

UG（Unigraphics NX）是一个产品工程的解决方案，它是由Siemens PLM Software公司出品的一款软件，它为用户的加工过程及产品设计提供了数字化模型和检验的手段。UG Unigraphics NX根据用户的工艺设计和虚拟产品设计的要求，提供了解决方案，这种解决方案是经过实践验证的。UG具有三个设计层次，即子系统设计、组件设计和结构设计。所有的信息被分布于各子系统之间。

本论文使用的运动仿真软件是由美国MDI公司进行开发设计的ADAMS软件，这款软件是现在最具权威性的机械系统运动学与动力学仿真的软件。它的求解器是使用的拉格郎日方程来进行建立系统运动学和动力学方程，对虚拟的机械系统进行运动学和动力学的分析，并且在分析之后输出加速度、反作用力、速度和位移的曲线，整个运动的过程是通过在计算机上建立虚拟样机来模拟复杂的机械系统的。其中ADAMS软件的核心模块包括ADAMS/View和ADAMS/Solver。

2 ADAMS和UG的运动联合仿真

在利用ADAMS和UG进行运动联合仿真设计的时候，通常我们现在先在UG软件当中建立三维模型，建立模型的过程：首先通过二维图纸在UG软件中建立三维零件模型，然后在将零件进行装配同时进行干涉检查，最后将建立的三维装配图形导入到 ADAMS软件当中，在ADAMS软件中首先对三维装配图形的仿真参数进行设定，这样就产生了参数化的机构模型，最后进行运动学和动力学的仿真。下图1所示的就是一般情况下的联合仿真设计流程。

3 焊接机器人联合仿真分析

3.1 UG三维建模

焊接机器人主要有底座、躯干、肩、手臂、手腕、机械手6部分组成。在UG中建立焊接机器人的各零部件，装配后得到焊接机器人实体模型，见图2所示。

3.2 三维模型导入ADAMS

在UG中，选择“文件”“导出”Parasolid，然后打开ADAMS，选择FileImport，弹出文件导入对话框，在File Type下拉框中选Parasolid类型，然后在File To Read选择栏中点右键选择Browse，最后选择读入UG输出的文件。三维图导入到ADAMS中如图3所示。

3.3 ADAMS运动仿真

导入模型之后，首先要给焊接机器人添加约束副，给底座与大地之间添加固定副，分别在底座与躯干、躯干和肩、肩和手臂、手臂和手腕、手腕和机械手之间添加旋转副。然后给所有旋转副添加旋转驱动，肩和手臂之间旋转副的驱动参数为15d*sin（180d*time-90d）+15d，手臂和手腕之间旋转副的驱动参数为-15d*sin（180d*time-90d）-15d，底座和躯干之间旋转副的驱动参数为180d*time，其它旋转副的驱动参数为0d*time。至此，已完成整个样机约束的添加如图4所示。

停止仿真运动，右键点击机械手，在下拉菜单中选择measure，出现对话框，在characteristic中选择选项，输出机械手在X，Y轴方向的位移、速度、加速度曲线。如图5-图10所示。

从上面图中可以看出，机械手的运行曲线平滑且有规律，说明该机构的整个运动过程平稳无冲击震荡现象，通过观察机构仿真运动并结合曲线，可以证实该机构的运行曲线与实际情况相符。

4 结束语

ADAMS软件和UG软件作为动力学仿真分析领域和三维建模领域的优势产品，二者的联合仿真广泛应用于产品开发、工程校验、机械设计等过程中。本文通过UG和ADAMS之间的无缝接口程序，将在UG中创建的焊接机器人三维模型成功导入到ADAMS中，并通过在ADAMS中进行运动学仿真分析，根据仿真分析的结果，验证了将UG与ADAMS软件相结合的建模设计和运动学仿真方法的可行性，不仅提高了数据转换的可靠性，还大大提高了仿真效率，是虚拟样机技术研究中的崭新应用，促进了虚拟仿真的发展，对于教学和实践具有广泛的意义。

参考文献

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第6篇：虚拟仿真解决方案范文

zSpace：学生们上课再也不枯燥了

zSpace是一家致力于利用增强现实(AR)和虚拟现实(VR)技术增强学习效果的公司，其产品可以让老师学生与3D教学场景进行交互，为其提供更加直观的教学体验。zSpace的技术已经在美国和全球几十个国家的学校学院有所应用，包括中国。

从zSpace覆盖的学习领域来看，目前Zspace的产品主要为医学教育、STEAM教育以及其他的理科类课程，教学材料涵盖了物理、工程学、生物学、化学、地理学等学科。学生带上眼睛，通过zSpace提供的6自由度触笔，就能完成立体的人体解剖、地质解构等操作。值得注意的是，针对医学教育和STEAM教育，Zspace配套开发了一系列普通教育应用软件，包括制作模型的3D工作室，进行电学、力学实验的物理实验室，欧几里得图形数学体验软件，以及艺术设计、人体解剖等一系类教学场景。

从AR教育系统构成来看，zSpace的解决方案包括硬件系统和软件系统两部分。硬件部分包括显示器、触笔、眼镜、鼠标键盘；软件部分则主要为小学到高中提供校本课、人选课、活动课的课程资源，教师可以在zSpace的网站上下载相应教学课件及教案。另外，教师们也可上传自己的授课资源。从设备安装，到技术培训和课程培训，zSpace为B端学校提供了链条完整的AR教育服务。

技术上看，zSpace的特点在于跟踪和展现，zSpace的眼镜能够不断根据使用者的角度展示图像，让虚拟物体看起来真实，同时还能够用触笔移动物体，展现的功能则通过AR完成。通过从使用者和网络摄像头两个角度采集的图像，zSpace开发的名为zView的增强现实技术能够使学生在学习的过程中，与同伴分享zSpace上所看到的一切。

zSpace产品定位于私有学校、比较前卫的学校及部分公办学校。目前已经进入中国市场，并且根据中国教育大纲对教学材料进行了本土化处理，已经有一部分适应中国教育大纲的应用推出。zSpace的硬件与软件会捆绑在一起进行销售。

科大讯飞：One-FLY AR交互实验台

说起科大讯飞，大家首先想到的是其语言技术、人工智能、讯飞输入法等。实际上，目前科大讯飞的大部分收入都来自于教育解决方案的销售。因此，科大讯飞进入AR教育是非常顺理成章的事情。

科大讯飞的AR教育产品是有其子公司讯飞幻境研发运营的。讯飞幻境依托科大讯飞强大的人工智能技术基因优势，独立发展的6年中，积累了近百万教育用户。目前，讯飞幻境的虚拟仿真类产品已在全国拥有一百余家落地院校，为院校师生提供支持三维仿真课程的教具。在沉浸感更高的虚拟现实类产品方面，讯飞幻境与多家学校达成了合作，搭建了3D+全息+VR的可视化教学体系。其AR教育解决方案包括硬件、软件和课程内容三方面，名称为：One-FLY AR交互实验台。

One-FLY AR交互实验台是讯飞幻境自主研发的一款高科技增强现实产品。将实训内容以3D图形化展现，让教具、实训环境、实验课题3D模块化，以堆积木的形式进行相关课题的实训，通过多个二维码控制器控制整个3D实训内容实现交互，提升产品体验感受。为师生呈现生动形象的教学内容，快乐实验，高效学习。

这套AR教育系统的硬件包含：One-FLY AR实验台(1台)，识别卡牌包(1套)，AR实验台遥控器(1个)，无线鼠标键盘(1套)，售后服务包(1套)；软件有：E上课，光学识别系统，预装课程包(1套)，课程内容有：针对小学、初中、高中的生物、化学、物理，比如伏安法则电阻、高锰酸钾制氧气、串并联电路中电压的规律等。

这套AR实验台解决了三个教学痛点：1、某些实验存在安全风险；2、教师实验演示太复杂，后排学生看不清；3、实验课成本高、组织难。

幻实科技：融入AR技术的STEAM教育体验馆

幻实科技是一家为企业和消费者提供增强现实AR解决方案的高科技公司，主要致力于AR技术的研究和应用。自2013年公司成立以来，已服务多个企业用户，其中还包括阿里巴巴、宝洁、OPPO等知名公司。幻实科技的增强现实AR产品和项目涉及玩具、教育、影视娱乐、广告传媒、婚纱摄影、服装、金融、旅游、展览等多个行业。

幻实科技近期推出了STEAM教育体验馆，其特色在于主打AR技术，用生动有趣的AR来进行STEAM教育。和其他AR教育解决方案一样，也分为硬件、软件和内容三个层面，不过灵活性更高。

硬件方面，幻实科技并没有要求用自己的专用设备，而是可以自行定制，比如：AR电视、一体机、AR眼镜、投影仪等都可以。这样用户可以根据自己的情况进行选择，大大降低成本，扩大覆盖面。在软件方面，幻实科技自主开发了大眼探世界、魔法百科等应用，在iOS和Andriod系统都可以适配。内容方面，有英语、地理、绘画等课程。

幻实科技的STEAM教育体验馆不仅面向学校等教育机构，还可以入驻商场、超市、儿童乐园等线下幼教相关场所。在商业模式上，STEAM教育体验馆和前两者有显著区别。zSpace和科大讯飞都是通过销售捆绑在一起的软硬件来盈利，而幻实科技的软件是免费的，硬件是由客户自己去其他渠道购买的，主要靠AR地球仪、AR涂本这些内容销售来盈利。

Lifeliqe：酷炫的HoloLens学习体验

Lifeliqe是由其创始人Ondrej Homola于2015年11月在美国旧金山创办，公司只有一个十几人的团队。该公司致力于体验教学，为6-12年级的学生提供3D应用程序，即通过使用虚拟现实、增强现实设备来提供交互式的内容，开展混合现实教育应用，增加现实教学的趣味性。

目前Lifeliqe正和微软合作，将其AR头盔HoloLens带入学校，已经在西雅图的Renton Prep和加利福尼亚的Castro Valley Unified College这两所学校建立了试点。在HoloLens上，学生和老师们能够访问1000多个3D增强现实的模型和课程计划，并能够创建和分享他们自己的内容。一所学校的专家Richard Schnec认为：当使用Lifeliqe进行学习时，因为他们可以将知识视觉化，从而更有助于学生的记忆。

Lifeliqe用的是自己开发的AR教育应用，它的交互式3D模型能给学生提供一种新型的视觉学习方式，比如探索人体、器官、血管。

第7篇：虚拟仿真解决方案范文

本教学研究项目是通过搭建B/S结构模型平台，在研究如何经济、高效地制作三维村镇模型的方法与步骤方面取得了初步成果，一定程度上提升了浙江省村镇规划信息化水平。

1．1本教学研究项目依托浙江省典型村镇三维仿真规划信息化平台模型，实现美丽乡村仿真场景漫游及规划信息化管理。着重研究在教学研究项目过程中采用的各种纹理建模方面的优化方案，包括纹理建模过程和烘焙过程的优化，以及开发软件平台自身提供的一些优化方案和优化技术。

1．2教学研究项目通过本地或者远程管理界面，对三维村镇规划

信息化平台场景中的个体信息进行交互，做到规划信息数据实时更新。

2．教学研究项目平台的开发流程

2．1三维场景模型的构建

浙江省美丽乡村三维虚拟现实教学研究项目组织与实施及开发流程的研究。教学研究项目首先是对单个美丽乡村模型场景的创建，通过B/S浏览方式进行整合。(1)教学研究项目的需求分析及相关数据收集与整理。通过课程组成员调查走访，合作单位直接提供等方式获取一手资料，再结合卫星地图，综合创建地形地貌。大量的建设贴图通过单反相机进行实地拍摄。(2)CAD总平面图的处理。通过测绘部门或者乡村相关职能部门获取的乡村CAD总图信息量大，对模型创建来说需要精简，然后导入3dsMAX软件进行场景模型的创建。(3)优化创建的模型，通过多种技术手段，精简三维模型面数等信息，确保在平台运行时的流畅。(4)村镇场景模型的烘焙。在目前虚拟现实场景中，通常都是由建筑模型在贴图、灯光等一系列步骤后进行烘焙(在Unity最新的5．0系统中，可实现实时光影，不一定需要烘焙步骤)输出到相关平台，这样能获得的视觉效果更佳。(5)在3DSMAX环境中直接导出并合并场景至相关虚拟仿真平台，可分为两种方式进行，部分静态模型的导出与全部静态模型导出，根据不同需求选择进行。

2．2系统功能的实现

系统功能的设计，包括虚拟现实引擎和相关技术的选择以及在应用中如何提高信息管理水平的研究。(1)创建相机及相机动画，在无人交互操作的时候，可以通过动态相机对美丽乡村进行飞行鸟瞰等预设。(2)虚拟现实场景碰撞属性的设置，默认可以直接把场景中的所有物体设置为碰撞体，减少工作量，但在实践中发现，这样会在一定程度上造成系统运算量大，执行效率较低，影响最终的运行速度。所以一般都是人为设置一个较简单的物体，设置碰撞后，进行隐藏操作。(3)创建特效与周围环境。教学研究项目可根据需求，设置不同季节及不同气候条件下的模拟环境，对表现水景效果、蝴蝶飞舞等特效的制作，动态效果通过3dsMAX进行动作设定，导入到虚拟现实引擎进行后期处理。(4)村镇地图的导航制作。导航图的制作关键是要在3dsMAX平台中进行坐标的定位，确定坐标参数后，在虚拟现实平台中进行相关的参数设定。(5)美丽乡村数据库的创建。平台可以支持的数据库丰富，包括ACCESS、Oracle、SQLServer、MySQL等，虚拟对象与数据库的关联操作和数据库查询功能的实现是平台实现交互的坚实基础。(6)交互功能的实现。平台支持的交互功能众多，可能鼠标事件、距离、键盘等触发调用相应的响应事件，大量的交互功能还涉及到数据库的数据读写，这在本教学研究项目中是一个非常重要的环节。(7)教学研究项目。教学研究项目平台支持生成EXE可执行文件脱离平台环境单独运行，也可以到互联网络中进行网页浏览交互，本教学研究项目最终是通过生成单个的网络版本，通过WEB树形目录，把浙江省的各个村镇的三维虚拟仿真系统合成到大平台中。今后的研究中考虑使用跨平台支持效果更好的Uni-ty3D引擎。

2．3平台特点与特色

本平台采用Photoshop，AutoCAD，3DMAX等图形图像软件结合虚拟现实平成，脚本引擎功能强大，压缩率高，真实感强，沉浸感好，可嵌入音频、flash、视频、图片、网页。(1)平台仿真度高，区别于能流畅实现村镇的三维漫游功能，部分村镇信息查询等功能，满足决策者对美丽乡村规划功能的要求。(2)可以实时把画面用“虚拟相机”进行拍摄出图，能直观、精确、更大范围地展现规划设计方案，有效地提高规划审批决策科学性。(3)该系统作为公共服务平台，可通过二次开发，开放接口，扩展到经济、卫生、交通、应急、消防等领域。

3．教学研究项目平台的经济与社会效益

浙江省村镇共有1500多个，教学研究项目建成后，为浙江省美丽乡村规划信息化水平提升做出明显成效，也为浙江省乡村建筑数字化程度的提升做出重大贡献。研究成果专注于虚拟现实与三维可视化技术在浙江省美丽乡村规划领域中研发和推广，目标是国内领先的村镇虚拟现实技术解决方案。教学研究项目能满足不同数字规划管理领域，不同层次决策者对数字仿真的需求。

4．平台的保障力量

4．1人员保障

教学研究项目分别由高校、企业与政府职能机构等三部分技术力量组成:教学研究项目主持单位高职院校在教学研究项目实施过程中，采集村镇基础数据，利用研究小组学生在暑期社会实践中调查数据、采集可视化资料及到乡村管理部门查询资料，也为教学研究项目的完成打下坚实基础。本科院校为本教学研究项目提供理论支撑，在校的虚拟现实方面的硕士研究生，也参与到教学研究项目中，为教学研究项目提供了技术保障。

4．2资料保障

规划设计院作为合作企业单位，负责提供浙江省典型美丽乡村规划图纸。企业内部有较多的规划专家，可以对教学研究项目进行深度研究。提供一手资料，研究中的浙江省溪口美丽乡村规划方案就由他们提供，为该教学研究项目的顺利进行起到了重要的保障作用。

4．3政策保障

浙江省住房和城乡建设厅科技委村镇建设专业委员会，对教学研究项目的推广提供政策上的扶持，所在的村镇建设专业委员会在教学研究项目研究中还负责对村镇管理者规划信息化方面进行指导。每年都会对浙江省村镇优秀规划方案进行汇编、获奖教学研究项目的收集整理，具有非常丰富的参考资源，对建设系统相关职能部门具有良好的沟通协调能力，便于教学研究项目具体实施过路中的运行与推广。

5．结束语

第8篇：虚拟仿真解决方案范文

关键词：物流；仿真软件；实例教学

Application of Witness simulation software in logistics teaching

Li Yali

Beijing union university, Beijing, 100023, China

Abstract: As a major with strong practicality and applicability, the logistics management major requires students to acquire the knowledge and skills in production, business operation, management, and service, etc. Witness simulation software can be used to simulate the real production workflow, and thus the user may analyze each step in process of production via the simulation results. That is to say, Witness simulation software can help teachers to improve their quality of teaching and develop students' integrating skills.

Key words: logistics; simulation software; example teaching

物流管理专业在高校已经经历6～10年的发展，无论从理论教学还是实训实操方面都取得了很大提高。但是随着国家和企业物流设备与技术的日益发展，高校物流管理专业在实际教学过程中也存在各种问题。第一，传统的理论教学，学生不能置身在真实的环境中，失去主动思考和学习兴趣。第二，学生学的理论知识太落后，跟实际的物流应用脱轨；有些知识又是从国外引进，跟国内的情况不相符。第三，只是讲解大家都知道的案例，不能提供企业中真实发生的案例。第四，学生很少有实验实训基地或者真实的企业环境中的学习和实操经历，学生走入社会还要重新学习新的知识。因此，如何提高实践教学质量，全面培养学生的综合能力，显得尤为重要。

1　Witness仿真软件简介

Witness是由英国Lanner公司推出的功能强大的仿真软件系统。Witness仿真软件主要应用在流程仿真，如零部件生产加工模拟、排队倒班机、统计分布、离散事件的模拟。Witness内置Part，Machine，Buffer，Labor，Transport，Liquid，Pipe，Tank，Proccesor等30多种部件，同时可以设置机器故障和修复时间，通过其内置的仿真引擎，可快速进行模型运行仿真，展示流程的运行规律。Witness是采用面向对象的建模机制，还可以建立和描述自己的模型和行为，用户可以自己定义复杂的RULE或者公用的函数(或用户自定义函数)实现复杂的行为。Witness可以与外部数据(Excel ODBC)相连接，同时也可以导入自己定义的图形。Witness可以通过动态模拟，根据不同阶段的仿真结果，随时修改模型中的参数和部件，得到最佳的解决方案。

Witness Optimizer优化模块通过先进的优化算法计算出仿真模型最优的解决方案。在Witness Optimizer里可以设定自己的模型考核指标，设定系统控制参数的取值大小和约束条件。计算出来的实验结果用图表的形式显示给决策者，该模块可以有效地帮助建模者和决策者优化、改善绩效指标。任何在Witness里建立的模型都可以使用Witness OPT进行优化，Witness OPT也是界面化模块，它可以跟Witness软件无缝结合，集成后可以在Witness的菜单中直接调用。

Witness OPT提供了丰富的实验设计报表选项、标准函数的定义、算法终止条件设定、随机流设定、仿真时间长度设计、控制变量取值和约束设计、优化算法选择。这些都可以应用于实际生产运作的绩效指标、服务水平、产出率或者利润率，给决策者提供丰富的报表。

Witness VR现实虚拟模块集成了先进的仿真技术和3D图形显示效果，Witness二维的流程仿真模块可以快速地生成具有真实比例缩放尺寸的生产场景，可以实现逼真的仿真效果。在Witness VR先进的仿真引擎驱动下，模型中生产部件和生产机器，根据系统布局设计运动流程在三维场景中实时运动，从而实现跟真实场景中生产运作过程一样的效果。

Witness Documentor是Lanner集团开发出来的一个集成插件模块，它是一个非常有用的报表工具，用它可以创建模型逻辑、模型细节和模型结构等一系列定制化的报表。Witness Documentor可以创建跟模型相关的各式各样的报表，这些报表可以包括元素的名称和类型、设备故障和调整细节、物料信息流、运动和生产活动。报表存储格式为.rft，这种格式方便很多文字处理软件编辑加工。

第9篇：虚拟仿真解决方案范文

关键词：KVM；显卡；虚拟化；直传

DOIDOI：10.11907/rjdk.162148

中图分类号：TP319

文献标识码：A文章编号：16727800（2016）010014202

0引言

随着虚拟化技术的发展，桌面虚拟化方案已经在X86硬件架构上取得了显著成果，并且逐渐成为当前云计算发展和研究的一个热点方向，在并行计算、大数据存储、虚拟云桌面方面得到了广泛应用[1]。

虚拟化技术针对底层硬件资源实现资源的虚拟、共享和隔离，具有安全性高和对上层用户透明的特性。目前，虚拟化技术在视频显卡访问方面还面临很大挑战，很多研究人员采用基于远程应用编程接口的方法开发出针对视频显卡的虚拟化框架，从而实现虚拟机对于显卡的访问，但是这种方法在应用中需要虚拟机与宿主机之间进行大量的图像数据传输，严重影响了物理显卡使用性能。如何通过改进和优化虚拟化方案提升虚拟机内部访问硬件显卡的性能是本文研究的重点[2]。

本文针对视频显卡在虚拟化环境中的应用需求和存在的问题，从图像数据传输量和传输机制方面入手，提出一种基于KVM虚拟化的显卡直传技术，解决虚拟机共享物理显卡的性能问题。

1KVM虚拟机技术概述

KVM全称是Kernel Virtual Machine，即基于内核的虚拟机，是一个开源的虚拟化模块。KVM是由以色列的名为Qumran的开源组织提出的基于硬件虚拟化的实现方案。KVM虚拟化方案包括内核模块和处理器模块两个部分。其中，内核模块由kvm.ko文件来提供核心的虚拟化实现；处理器模块由kvm-intel.ko和kvm-amd.ko文件分别提供对Intel处理器和AMD处理器的虚拟化技术支持。Linux内核通过加载KVM模块成为VMM即虚拟机监控器，而KVM模块借助Linux内核完成程序的调度、内存管理等。

1.1KVM虚拟化实现

KVM虚拟化技术作为VMM的实现方案，有两种模式：Kernel模式和User模式，分别对应VMX模式下的特权级0和特权级3。Kernel模式下运行的是KVM内核模块，User模式下运行的是QEMU模块。而KVM虚拟机运行在VMX的非根模式即Guest模式。KVM虚拟化技术的工作模式如图1所示。

利用硬件虚拟化VT-x技术，KVM为每一台虚拟机分配多个vCPU即虚拟处理器，其中一个vCPU对应QEMU的一个线程，KVM虚拟机的生命周期主要是vCPU的创建、初始化、运行以及推出处理，这些都是在QEMU的上下文环境中完成的，需要KVM的Kernel、User和Guest三种模式配合实现，Kernel模式与User模式之间以系统调用ioctl的方式进行交互和通信，而内核模块与虚拟机内部进程之间通过VM Entry和VM Exit指令操作完成切换[34]。

1.2KVM虚拟化的特点

作为基于Linux内核的全虚拟化解决方案，不同于半虚拟化方案，KVM能够提供基于X86架构的完整硬件平台，包括处理器、硬盘、内存、网络适配器以及设备等，同时虚拟机操作系统不需要作任何的修改便可运行X86平台上的应用软件。因此KVM虚拟化技术的主要优势有：①KVM是开源的虚拟化解决方案，虚拟机开发成本低；②KVM模块整合在Linux系统内核中，可以兼容内核中的硬件驱动；③KVM具有优良的系统性能和稳定性[56]。

2虚拟化中的显卡直传技术

KVM虚拟化实现架构中，虚拟机需要访问QEMU模拟仿真出来的设备，而这个处理过程需要通过虚拟化中间层传递和处理，才能将真实数据发送给物理硬件设备来处理。对于低速设备来说，这种实现方案能够满足其数据传输和处理的要求的，但是对于显卡虚拟化来说，对于性能要求极为严格，因此本文采用显卡直传方式将物理显卡地址直接、隔离地分配给每一台虚拟机独占式访问，虚拟机内部操作系统可以直接驱动底层物理显卡，进行内存映射输入输出访问或者直接内存访问操作。图2为显卡直传处理与QEMU模拟仿真显卡实现架构对比，可以看出，直传技术能够满足虚拟机调用物理显卡驱动实现图像显示，最大化发挥显卡性能。

2.1显卡直传技术原理

KVM虚拟机要实现PCI设备直传，需要考虑以下问题：

①如何对PCI设备的配置空间进行映射；

②如何映射PCI设备的内存和I/O资源；

③如何实现PCI设备中断请求的映射；

④如何实现设备的直接内存访问。

KVM虚拟化方案可以通过软件映射机制很好地实现PCI设备的前3个问题，而对于物理显卡的DMA操作，由于DMA本身的技术机制，KVM虚拟化难以用软件实现。

DMA可以实现外设与系统之间的高速数据传输，外设绕过中央处理器对内存进行直接内存读写访问，传输前申请一个能够被DMA访问的地址空间，然后发送传输指令进行DMA操作。DMA的传输机制对于物理机来说是可行的，因为操作系统会为驱动分配一段独立的地址空间，但是在KVM虚拟化环境中，采用影子页表实现虚拟机物理地址到宿主机物理地址的映射，驱动申请获取的地址不是宿主机的物理地址，这样DMA操作必然会引发系统崩溃。

利用硬件辅助虚拟化技术，比如Intel的VT-d和AMD的IOMMU技术来实现DMA操作在KVM虚拟化中的运用，借助北桥中内置的DMA虚拟化和IRQ虚拟化硬件来维护一张DMA重映射表，当外设需要进行DMA操作时，查询DMA重映射表，映射成虚拟机物理地址对应的宿主机真实物理地址，从而实现DMA虚拟化。

2.2显卡直传技术实现

KVM虚拟机直接访问物理显卡前，需要通过QEMU注册一个pci-assign的特殊qdev虚拟设备。这类虚拟设备专门用来进行PCI设备直接访问，这里将显卡注册为pci-assign虚拟设备，在虚拟机内部所有对此类设备的MMIO访问都会被映射到真实物理设备上，当KVM启动时，将显卡的BDF号作为参数传递给KVM，完成显卡设备到虚拟机的注册。

要实现物理显卡的直传需要将显卡挂接到独立的PCI总线上，而QEMU默认只虚拟一根PCI总线。这根总线上挂接有网卡、硬盘、CD-ROM驱动器等设备。为保证显卡独占式使用PCI总线，修改QEMU源码，在初始化虚拟机系统总线是，注册2个QEMU虚拟PCI桥设备，即总线1和2，然后修改显卡设备的实现，直接将显卡的BDF 号注册到总线上，实现虚拟机内部显卡驱动直接访问物理显卡的目的。

实现显卡直传的关键是将宿主机的预留内存和输入输出地址空间映射到虚拟机对应的地址空间中，利用Linux系统中的设备文件/dev/men，在QEMU为虚拟机分配完内存后，将宿主机特殊的预留内存使用mmap方法直接映射到虚拟机的内存空间偏移处，而输入输出端口地址空间的映射，通过注册I/O读写函数，函数向宿主机的I/O端口发送读写操作的指令。

3结语

本文介绍了虚拟化技术在视频显卡应用方面的现状，当前主要采用远程调用编程接口的方式实现对物理显卡的访问，但是由于需要虚拟化中间层的传递严重影响了图像显示效率。针对此问题，本文从图像数据传输量和传输机制方面入手，基于KVM虚拟化进行了二次开发和优化，提出一种显卡直传技术。首先给出KVM虚拟化的原理和实现，然后提出解决显卡虚拟化需要解决的几个问题，显卡直传技术利用直接地址映射将物理显卡地址空间映射到虚拟机内存空间，虚拟机内部实现驱动直接访问物理显卡的要求，虚拟机运行表明显卡直传提升了视频图像显示的性能。

参考文献参考文献：

[1]杨培.虚拟桌面管理的研究及应用[D].南京：南京理工大学，2011.

[2]周平，马捷中.基于开源虚拟机的模拟设备的设计与实现[J].电子设计工程，2011，18（19）：4356.

[3].MJPEG视频编解码的SOC设计[D].济南：山东大学，2007.

[4]陈婉.云计算环境下虚拟化数据中心融合技术[J].软件导刊 ，2016，15（4）：166168.