曼恒2013"灯塔之行"系列论坛首站走入大连交大

图.大连交通大学关天民副校长

回顾本次合作过程，不难看出，大连交通大学非常关注虚拟仿真技术的应用，尤其是一些前沿应用，并且也深知虚拟仿真技术应用的价值所在。大连交通大学原名大连铁道学院，是东北地区惟一一所以轨道交通为特色的高等学校。该校创建于1956年，时为大连机车车辆制造学校，1958升格为大连铁道学院，2004年5月经教育部批准更名为大连交通大学。

从大连交通大学的研究历史和研究方向来看，虚拟仿真技术一直处于一个非常重要的地位。在采访中，关校长为记者介绍了学校的虚拟仿真技术在铁路行业发展过程中的一些广泛应用。

大连交通大学是整个北车集团虚拟样机研发的平台，其虚拟样机技术涵盖疲劳可靠性、碰撞，动力学以及模拟各种各样的工况等非常全面的虚拟仿真技术，实现了在虚拟环境下对整车的验证分析过程，并且应用的非常深入，在国内具有很高的影响度。

这次建立的虚拟现实系统为学校未来的科学研究提供了一个更好的平台，完善了学校科研与试验体系，可以进一步开展一系列应用基础研究，实现关键技术突破，同时能够有效提高相关应用创新能力，进一步提高学院教学水平与质量，使该校的研究水平上升到了一个新的高度，也为未来推动技术进步和社会发展能够做出更多的贡献。

虚拟仿真 创造现实价值

虚拟仿真技术是计算机技术、信息技术、网络技术，包括其它各项新的技术的集成，在这些技术不断进步的基础上获得了“井喷”式的快速发展。虚拟仿真技术的难点就是仿真，把虚的东西变得像“真”的一样， 包括其内在的各种特性，只有这样才能发挥虚拟仿真技术的最大优势。

从工业角度来看：大型飞机、动车的虚拟仿真、虚拟样车技术、虚拟仿真实验技术等的应用会极大缩短产品的开发周期。另外，新产品的性能通过应用虚拟仿真技术进行验证可以让设计师了然于心，对自己的产品可靠性有很大的信心。

从教育角度来看：虚拟仿真技术的应用前景应该更广阔。现在的虚拟技术包括实验、仿真、虚拟、虚拟装备等方面，如果要把这些设备真实组建在实验室里，会存在很多困难，如资金问题、空间问题、时间问题。但如果建立一个虚拟的试验室仿真平台，就能够使学生身临其境，更好地掌握知识。

虚拟仿真技术就像物联网技术一样，应该渗透到工业部门、国民经济活动的各个领域，有很大的提升空间，该领域前途非常光明。大连交通大学对这项技术的发展一直给予高度的关注。“随着虚拟仿真技术不断向前迈进，它将会有一个更高更广阔的发展前景。未来几年，虚拟仿真技术将会成为工程部门非常重要的技术工具和手段。”关校长说道。

从未来工业发展的角度来看，确实也是这样，虚拟仿真技术的应用势必能够为企业工程部门创造更多的价值。因为随着沉浸感、交互、真实感等技术进一步完善，虚拟仿真技术必将会得到越来越深入广地应用，虚拟仿真技术将来在工业部门可以用来替代试验技术，并在技术培训、研发、缩短新产品开发周期等各个方面取得效益。

目前，大连交通大学虚拟仿真实验室是省级高校人机工程重点实验室、省级运动与康复器械重点实验室、市级工程实验室，这三个平台通过借助虚拟样机、虚拟仿真的环境将会成为大连市、乃至整个辽宁省在人机工程科学方面的一个公共的平台，并提供全方位、专业的服务。为了更好的诠释这次项目的价值，在采访中关校长还介绍了学校未来针对这套虚拟现实系统的应用规划，主要分为三大部分：

l 实现基于人机工程的个性化轮椅、特种轮椅定制

众所周知，大连交通大学拥有我国首家研究轮椅技术的机构即贝林轮椅技术研究中心，这是世界轮椅基金会和大连交通大学于2004年在大连交通大学成立的，该研究中心有多项研究成果在国内领先，有的还达到国际先进水平。大连交通大学在轮椅设计方面具有非常丰富的经验，但时常会面临一些棘手的问题，那就是如何实现轮椅个性化定制以及满足人机工程学的要求。

在外界看来，轮椅是一个普通、通用化的产品。其实不然，轮椅是一个个性化非常强的产品，受到很多关键因素的制约，因为每一名残疾人都有不同的体形、高矮和残疾程度，并且他们也有不同的个性化需求，比如收入水平不同对材料的需求也不近相同，另外其色彩、适应度、舒适度等方面的要求也很多。

大连交通大学通过这次虚拟仿真项目的成功实施，可以真正的建立一个产品的虚拟平台。具体的实施方案是通过三维扫描仪先将使用者的各项基本数据扫描并导入到平台中去，形成一个真实的使用者模型，同时也将根据使用者的基本数据所设计的轮椅模型导入到平台中进行相互匹配，也就是我们常说的进行人机工程中的人机匹配，来验证匹配后的环境适应性、人机之间的合理性;同时还有轮椅的强度性、运动性、碰撞性、极限运动是否满足各种各样的条件。通过这样的虚拟环境，每一名残疾人将根据自己的不同条件、不同需求，获得适合自己的个性化轮椅。

图.DVS3D应用于产品生命周期的数字化设计与制造环节

“未来在全国各个地方，只要通过采集一些需要的数据输入平台，就能够在虚拟环境中造出这个虚拟的产品，经虚拟装配验证合格后，生成制造用图纸，轮椅生产企业就可以根据图纸快速生产出符合不同人群需要的个性化轮椅，类似现在的个性化汽车的制造流程一样”关校长说道。

l 颅骨钛合金修复假体

近十余年来，由于医疗事业的迅猛发展和人们对医疗效果追求的提高，修复重建外科学得以逐步形成并迅速发展。颅骨的修复重建作为其重要组成部分，是开展最早的领域之一。由于颅骨结构的复杂性，对于其缺损的修复，一直是修复重建外科学具有挑战性的课题之一，据关校长介绍，虚拟仿真技术在这项课题中的应用具有非常大的价值。在虚拟仿真的环境下，通过虚拟装配和检验可以有效保障修复假体与缺损部位的贴合性。

在未来，病人进入医院后，将颅骨缺损的部位照完彩超以后，可以直接把数据快速导入虚拟现实仿真平台中，通过平台使缺损部位在虚拟的环境下与设计的钛合金修复假体进行拟合、重构，同时还可以进行性能测试、分析。如果在虚拟环境下通过检验，就可以直接在数控机床里进行加工，快速、精确的完成颅骨钛合金修复假体的设计工作。“我们的目标就是面向全国并在患者进入医院的48小时内，完成这种符合患者本身需要的颅骨钛合金修复假体的设计工作”关校长信心十足的谈到。据了解目前该技术已处于研究阶段，并已取得阶段性研究成果，实物样品已经成功完成。

l 深入教学领域，大力发展教育信息化

自从扩招以来，学生的实践环境一直是困扰很多高校的一个难题，始终没有得到彻底改善，目前学生的动手能力、实践能力、工程意识下降的比较厉害，主要原因是学生没有那么多机会亲临现场。通过这次合作，可以把原来学生不容易去的实践环境，利用虚拟仿真的技术演示出来，让学生可以亲临生产一线，还原工业企业的生产原貌，加深对学科的理解。

通过仿真技术在教学中的应用，可以大大的提高学生的实地动手能力，也是一座让学生与真实环境对接的桥梁。教育信息化的推进一直是大连交通大学非常关注的一个问题，并且各项先进的信息技术都得到了非常广泛的应用，大连交通大学虚拟仿真实验室将会成为利用虚拟环境打造工程教育实践中心的一个典范。