虚拟仿真实验室建设之虚拟样机-鲍照森
虚实结合仿真实训平台的建设与实践
2023年1月第2期Jan. 2023No.2教育教学论坛EDUCATION AND TEACHING FORUM虚实结合仿真实训平台的建设与实践张乃龙（北京工业大学 材料与制造学部，北京 100124）［摘 要］ 为适应新工科建设的要求，加强学生综合工程能力培养，解决实践资源不足的问题，结合智能制造专业建设要求，搭建了虚实结合仿真实训平台应用于专业课程群的实践教学。
基于机械工程系统基本设计流程，构建课程群综合设计能力实训平台，把机械原理、机械设计、机械控制和创新方法实践等课程实践相贯通进行方案设计、结构设计和控制系统设计，建立虚拟设备模型、实物样机和控制系统相结合进行控制仿真验证的虚实仿真训练模式。
实践表明，虚实结合使实训内容多样化，机械系统设计的一线式实训更接近于实际，提高了学生的参与积极性，有助于提升学生的创新能力和解决复杂工程问题的能力。
［关键词］ 虚拟仿真；实践训练；虚实结合；能力培养［基金项目］ 2019年度北京工业大学教育教学研究课题（K2019ID003）［作者简介］ 张乃龙（1976—），男，山东临沂人，博士，北京工业大学材料与制造学部高级实验师，主要从事数字化设计研究。
［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）02-0109-04 ［收稿日期］ 2022-03-18近年来，随着工程教育中新工科建设的快速开展和工程教育专业认证工作的不断推进，国内各高校在机械工程专业的教学中越来越强调对学生创新能力和解决复杂工程问题能力的培养［1］。
创新能力和工程能力的培养离不开科学的实践教学体系和完善的校内外实验基地建设［2］。
面对场地限制和设备安全问题，各类仿真软件的使用为解决课程实践问题提供了可选的手段。
当前虚拟仿真平台在各类课程中已得到广泛应用，虚拟样机及计算分析软件在机械原理类课程［3］、三维建模软件在机械设计类课程中都已普遍开展应用训练［4-5］，电工电子和PLC课程也通过仿真软件实现了实训多样化［6-7］。
虚拟仿真实验室建设方案
虚拟仿真实验室建设方案随着科技的飞速发展和信息技术的日新月异，虚拟仿真技术在各个领域中得到了广泛的应用。
虚拟仿真实验室建设方案旨在实现实验室的数字化转型，提供更加先进、高效、灵活的实验环境，帮助学生更好地进行科学实践和创新。
I. 前言虚拟仿真实验室建设方案的目标是为学生提供一个以数字技术为基础的实验环境，使他们能够更好地理解和应用科学原理。
此方案将利用虚拟现实（VR）技术、三维模型、模拟软件等虚拟仿真工具来构建一个真实感且丰富多样的实验环境。
II. 建设方案虚拟仿真实验室建设方案主要包括以下几个方面：1. 虚拟现实技术应用引入虚拟现实技术，例如头戴式显示器和手柄控制器，创造身临其境的实验场景。
学生可以通过虚拟现实设备，亲身体验各种不同的实验操作，在安全环境下进行练习和实践。
2. 三维建模和模拟软件利用三维建模和模拟软件，实现实验器材、实验场景的数字化重构。
学生可以通过虚拟仿真实验室进行实验前的预习，熟悉实验步骤和操作方法，提高实验效率并降低实验成本。
3. 实验内容和场景设计根据不同学科的需求，设计真实的实验内容和丰富的实验场景。
例如，在物理学实验中，模拟重力、弹性力和摩擦力等；在化学实验中，模拟反应过程和化学物质的特性；在生物学实验中，模拟细胞生长和组织分化等。
4. 设备建设和网络支持虚拟仿真实验室需要配备高性能的计算机、硬件设备和稳定的网络支持。
为了提供流畅的实验操作和数据传输，实验室需拥有高速互联网连接，并配置一定数量的计算机和虚拟现实设备以供学生使用。
III. 目标与优势虚拟仿真实验室建设方案的目标是为学生提供更加优质、便捷的实验环境，以提高他们的实验能力和创新能力。
与传统实验室相比，虚拟仿真实验室具有以下几点优势：1. 提供安全可控的实验环境虚拟仿真实验室提供虚拟的实验环境，避免了传统实验中可能存在的危险和风险。
学生可以在安全的环境下进行实验操作，并能够更加专注于实验的学习和理解。
2. 扩大实验资源和场景虚拟仿真实验室不受实验器材和场地的限制，能够模拟各种不同的实验场景和实验器材。
全息虚拟仿真教学实训平台项目建设方案
全息虚拟仿真教学实训平台项目建设方案
一、项目背景分析
1、全息虚拟仿真教学实训平台的定义
全息虚拟仿真教学实训平台，是指利用全息技术，语音技术、虚拟仿
真技术等技术手段，搭建起一整套虚拟实验室，实现在线进行虚拟实验、
仿真实训的教育平台。
这种平台把虚拟环境、虚拟实验对象、虚拟现实对
象以及虚拟场景等元素相结合，让教师和学生能够在虚拟的实验室环境中
体验实验室的运行和实训，实现远程和现场的实时互动，提高教学效果。
2、全息虚拟仿真教学实训平台的意义
（1）全息虚拟仿真教学实训平台能够实现在线进行虚拟实验、仿真
实训，大大节省师资和实验室资源，同时能够实现实时的远程授课，让学
生能够受到优质的教学服务。
（2）全息虚拟仿真教学实训平台能够实现深入互动式的教学方式，
让教师和学生能够在实训环境中实时的互动，同时也可以实现视频监控和
实时评价，提高教学效果。
（3）全息虚拟仿真教学实训平台具有虚拟和实景实训的双重功能，
让教师和学生能够实现灵活的课程组织形式，能够实现个性化的教学体验，提高教学质量。
二、项目实施规划
1、立项依据。
建筑工程学院虚拟仿真实验室建设方案要求
建筑工程学院虚拟仿真实验室建设方案要求一、背景介绍随着科学技术的不断发展，虚拟仿真技术在建筑工程领域得到广泛应用。
建筑工程学院作为培养建筑工程人才的重要基地，有必要建设一座先进的虚拟仿真实验室来提升学生的实践能力和创新能力。
本方案旨在规划建设一座高水平的虚拟仿真实验室，满足学院教学科研需求。
二、建设目标1.提高学生实践能力：通过虚拟仿真实验，加强学生对建筑工程实际操作的理解，提高他们的实践能力。
2.培养创新能力：为学生提供创新实践平台，培养他们的创新意识和创新能力。
3.促进科研成果转化：实验室应能提供科研人员进行相关研究的设备和环境，促进科研成果的转化和应用。
三、建设内容1.实验设备：建设一批先进的虚拟仿真设备，包括仿真模型软件、智能感知设备、虚拟现实设备等。
这些设备能够提供多种建筑工程实践的场景和模拟，满足学生和科研人员的需求。
2.实验场地：筹建一座适宜的实验楼，内设实验室、操作室、储存室、办公室等功能区域，为教学和科研提供合适的环境。
3.网络环境：建立可靠的网络环境，保障虚拟仿真实验的顺利进行。
实验室应与校园网相连，同时要考虑网络安全和保密问题。
4.软硬件支持：购买、更新和维护虚拟仿真设备和相关软件，保障设备的正常运行和使用。
四、建设流程1.确定建设方案：根据学院教学科研需求，组织专家评估并确定虚拟仿真实验室的建设方案。
方案应包括实验设备的种类和数量、实验楼的建设要求、网络环境的规划等。
2.建设预算：编制详细的建设预算，包括设备购置费用、场地改造费用、网络环境费用等，保证建设资金的合理利用。
3.设备采购：根据建设预算，组织采购虚拟仿真设备和相关软件，选择可靠的供应商，并确保设备质量和售后服务。
4.场地改造：根据实验室建设方案，进行实验楼的改造，包括室内格局设计、隔音隔热、空气调节等，提供适宜的实验环境。
5.网络建设：与校园网进行联网，并进行网络安全和保密的设置，确保虚拟仿真实验的数据和信息安全。
虚拟仿真实验建设项目技术参数
虚拟仿真实验建设项目技术参数一、货物内容和数量：开放式网上材料力学虚拟实验室软件1套二、技术指标要求（一）、材料力学虚拟仿真实验1．本系统是针对高等院校实验课程配套开发的可在网上开展的虚拟实验课程，课程模拟真实实验中用到的器材和设备，提供与真实实验相似的实验环境；2．★系统采用B/S结构时，支持网页界面操作方式，软件首页支持学生、课程教师、教务管理员、系统管理员使用不同的身份登录软件；不同的身份具有不同的操作权限；提供系统管理功能，包括用户、分组、角色、权限、日志管理等；3．★为保证系统的交互性和扩展性，系统须采用国际领先的Unity3D引擎开发而成，实验系统所使用的网页播放器插件须采用主流3D引擎插件4．用户可以在实验室三维场景中漫游，以任意距离、任意角度观察实验现象；5．该实验模块提供工具栏，实验过程中可以随时收起/展开工具栏；6．系统提供工具栏，工具栏在实验过程中用户可以随时选用；7．系统提供视窗栏，便于用户快速切换到对应视角进行操作或观察实验现象；8．该实验模块提供操作提示和帮助，言简意赅描述实验操作步骤和方法；9．课程实验仿真平台提供了若干种实验仪器和实验器材，包括：电子万能实验机、引伸仪、游标卡尺、铸铁试样、低碳钢试样、扭转实验机、弯扭组合仪、梁弯曲实验仪、应变仪等；10．★典型实验个数提供7个，包括如下实验项目：金属拉伸实验金属压缩实验金属扭转实验弯扭组合变形主应力测量实验弯曲正应力测量实验弹性模量与泊松比测定虚拟实验应变片在电桥中接线实验11．金属拉伸实验包括如下实验内容：1) 金属拉伸实验提供设备认知、实验目的、实验设备和实验原理学习；2) 金属拉伸实验提供低碳钢和铸铁两种试件选择进行实验；3) 金属拉伸实验模拟完整的实验流程：测量试样尺寸、安装试样、实验参数设置、进行实验、观察断口形貌、记录实验数据和整理实验仪器等；4) 金属拉伸实验提供低碳钢和铸铁的拉伸应力应变曲线测量。
12．金属压缩实验包括如下实验内容：1) 金属压缩实验提供设备认知、实验目的、实验设备和实验原理学习；2) 金属压缩实验提供低碳钢和铸铁两种试件选择进行实验；3) 金属压缩实验模拟完整的实验流程：测量试样尺寸、安装试样、实验参数设置、进行实验、记录实验数据和整理实验仪器等；4) 金属压缩实验提供低碳钢和铸铁的压缩力位移曲线。
虚拟仿真实验室建设方案详细
虚拟仿真实验室建设方案详细介绍本文档旨在提供一个详细的虚拟仿真实验室建设方案。
虚拟仿真实验室是一个用虚拟技术模拟真实实验环境的实验室，它提供了一种安全、便捷且经济高效的方法来进行实验。
目标我们的目标是建立一个高质量的虚拟仿真实验室，可以满足以下需求：1. 提供准确、稳定的虚拟实验环境；2. 支持多种实验项目和科目；3. 提供实验数据的收集和分析功能；4. 能够远程访问和控制实验环境；5. 确保系统稳定性和安全性。
方案详细技术设施- 软件：选择一款可靠的虚拟化平台，如VMware或VirtualBox，用于创建和管理虚拟机。
此外，还需要选择一些实验软件，如MATLAB、LabVIEW等，以提供实验环境和功能。
- 硬件：需购买高性能计算机作为主机，以运行虚拟化平台和实验软件。
此外，还需适配合适的显示器、键盘、鼠标等设备。
- 网络：确保高速可靠的网络连接，以实现远程访问和控制实验环境的需求。
实验设计与开发- 根据不同的科目和实验项目，设计和开发相应的虚拟实验环境。
- 尽可能模拟真实实验场景，包括实验器材、实验步骤等。
- 确保实验的准确性和稳定性，通过测试和验证进行优化和改进。
实验数据的收集与分析- 设计合适的数据采集模块，用于收集实验数据。
- 开发相应的数据分析工具，提供数据处理、分析和可视化的功能。
- 将实验数据保存到数据库中，可以方便地进行后续查询和分析。
远程访问与控制- 搭建合适的服务器架构，用于远程访问和控制虚拟实验环境。
- 实施有效的安全措施，包括身份验证、访问权限控制等，以确保系统的安全性。
总结本建设方案为虚拟仿真实验室提供了一个详细的框架，包括技术设施、实验设计与开发、数据收集与分析以及远程访问与控制等方面。
通过执行这些方案，我们将建立一个高质量、稳定和安全的虚拟仿真实验室，为学生提供更好的实验学习环境。
虚拟仿真实验室建设方案
虚拟仿真实验室建设方案摘要本文提出了一种基于虚拟仿真技术的实验室建设方案。
通过利用虚拟仿真技术，可以提供更加灵活和便捷的实验环境，降低实验设备成本，提高实验教学效果。
本方案包括虚拟仿真平台的搭建、实验设计和开发、虚拟实验操作和教学应用等方面。
通过这些步骤，可以帮助实验室迅速建设起具有高质量实验环境的虚拟仿真实验室，以满足教学和研究的需求。
1. 引言在传统实验室的建设中，通常需要大量的仪器设备和物理空间，并且存在实验资源有限、时间限制、安全风险等问题。
而虚拟仿真技术可以通过计算机模拟和模型仿真，实现对实验的虚拟操作和观察，从而实现实验的在线化和可视化。
虚拟仿真实验室建设方案的目的就是利用虚拟仿真技术，提供更加灵活和便捷的实验环境，以满足教学和研究的需求。
2. 虚拟仿真平台的搭建2.1 硬件设备搭建虚拟仿真平台的第一步是选择和购买适用于虚拟仿真实验的硬件设备。
这些设备通常包括高性能计算机、图形处理单元（GPU）、虚拟现实设备等。
高性能计算机可以提供较强的计算能力，保证虚拟实验的流畅运行；GPU可以加速图像渲染和模拟计算，提高虚拟实验的真实感；虚拟现实设备可以提供沉浸式的视听体验，增强虚拟实验的交互性。
2.2 软件平台虚拟仿真平台的搭建还需要选择适用的软件平台。
常用的虚拟仿真软件包括Unity、Unreal Engine、Simulink等。
这些软件平台具有强大的图形渲染能力和模拟计算能力，可以方便地进行建模、场景搭建和仿真操作。
此外，还需要选择适用的操作系统和开发工具，如Windows、Linux、Visual Studio等。
2.3 网络环境搭建虚拟仿真平台还需要优化网络环境，保证实验数据的实时传输和交互操作的流畅进行。
为此，可以采用高带宽网络连接、网络优化技术和数据传输协议等手段。
另外，为了方便学生和教师进行实验操作和教学应用，还可以搭建在线虚拟实验平台，提供远程访问和在线交互的功能。
3. 实验设计和开发实验设计是虚拟仿真实验的关键步骤之一。
虚拟仿真实验教学与示范中心建设ppt课件
2
虚拟仿真实验教学平台建设
• 医学是一门实践性、应用性很强的学科 • 为适应高素质创新性医学人才培养的要求 • 必须将实验教学、理论教学、科学研究紧密结合 • 构建现代化的医学虚拟仿真实验教学平台
3
虚拟仿真实验教学“目标”
建成仪器设备现代化、教师队伍精良、教学手段先进、管理 机制健全的医学虚拟实验教学平台； 虚拟实验教学平台实现“资源共享、开放管理”； 虚拟实验教学内容从“知识型”向“自主操作型”转变； 虚拟实验教学模式从“以教师为主体”向“以学生为主体”
ttp://202.116.64.61/jpkc/2006/shenghua/wangluokecheng.htm 19. 组织学与胚胎学网络课程: http://202.116.64.61/jpkc/2006/zupei/52.html 20. 微生物实验课件: http://202.116.65.101/north/upload/sb2006/f/10558_8_f_1.swf 21. 生物化学与分子生物学授课课件:
展出:大体 玻片
1万件 12万件 7500件 1000件
人体解剖学
虚
组织胚胎学
拟
病理学
标
寄生虫学
本
微生物学
馆
生物学（宿主动物）
科普教育基地
（广东省、广州市、越秀区）
实验生理 学实验室
电生理实 验室
行为学实 验室
实验生理教学实验室 电生理实验室
水迷宫视频跟踪系统
八臂迷宫测试系统
行为学实验室
BSL-3实验室 BSL-3实验录像
内部管理——“五个统一”模式
统一建设和管理，实现人、财、物共享 统一规章制度
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虚拟样机Virtual Prototype主讲人：鲍照森高级工程师v 虚拟样机将引领下一波计算浪潮。
与之前的重大转型类似，虚拟样机将构建出更加美好的世界。
v 虚拟样机的潜力将被大大激发，为企业和社会创造更积极的影响。
智能时代已经来临目录 Contents01、什么是虚拟样机？02、虚拟样机对生活影响03、虚拟样机的应用04、虚拟样机的研究价值PART-01什么是虚拟样机？虚拟样机的定义虚拟样机Artificial Intelligence计算机科学的一个分支v DMSO 虚拟样机定义v 美国国防部建模和仿真办公室（DMSO ）的定义。
DMSO 将虚拟样机定义为对一个与物理原型具有功能相似性的系统模型进行的基于计算机的仿真；而虚拟样机技术则是使用虚拟样机来代替物理样机，对候选设计方案的仿真测试和评估的过程。
随着世界经济和科学技术的飞速发展，全球性的市场竞争日益激烈。
v 企业为了提高竞争力，必须尽快改变品种，更新设计，缩短新产品的研发周期，提高产品的设计质量，降低产品的研发成本，而基于物理样机的设计研发模式的致命缺陷（成本高、周期长、风险大），产品结构越复杂，浪费越严重，从而严重地制约了产品质量的提高。
虚拟样机技术的出现为解决这些问题提供了强有力的工具和手段。
北京炎凌嘉业教育技术研究院产品设计虽然只占产品整个成本的5％，但它却影响产品整个成本的70％。
产品设计数字化的技术的发展（2）并行工程的认识国外对产品开发问题的认识－汽车、电子、武器系统等•产品开发早期阶段决定产品成本的绝大部分；•设计早期的决策错误对后续的影响是1×10原则；由此可见，早期阶段作出正确决策是产品开发成功的首要因素。
传统制造业典型的产品开发过程概念设计制造测试产品串行开发模式：导致开发周期长、开发成本高！基于虚拟样机的产品开发Time = $基于虚拟样机的设计的开发时间无虚拟样机的设计的开发时间并行开发模式：大幅缩短开发周期、降低投资风险！产品设计数字化的技术的发展并行 工程使能技术与工具产品数字化建模、信息集成CAx 、DFx 、PDM开发过程重组过程建模、分析、改进、监控等集成产品开发团队计算机网络 数据库 CSCW协调与冲突仲裁组织环境协同工作环境虚拟样机技术传统的产品设计过程，从新产品研制到产品批量生产，需制作多个产品物理原型，但是物理原型特别是具有产品内在功能的原型，其设计周期长、成本高。
九十年代以来，随着计算机技术、信息技术、仿真技术和计算机集成制造技术（CIMS）的迅速发展，虚拟原型在产品设计和制造中显示出越来越重要的作用。
虚拟原型（Virtual Prototype，VP），即数字化模型（digital mock-up）是产品物理原型的计算机仿真，是根据产品设计信息或概念描述产生的在功能、行为以及感官（视觉、听觉、触觉等）特性方面与实际产品尽可能相似的可仿真数字模型。
虚拟样机（Virtual Prototyping）是建立（Construction）和应用（Testing）虚拟原型的过程。
包括虚拟原型建模与仿真、虚拟原型设计评价及其他支撑技术如集成设计环境技术、信息集成技术、网络通讯技术等。
协同虚拟样机技术（Collaborative Virtual Prototyping）是在分布的环境下，多领域专家协作建立和应用虚拟原型的方法，它是并行设计、协同设计与虚拟样机技术的综合。
虚拟样机技术虚拟样机技术是以并行工程思想为指导，建模仿真理论为核心，以各领域CAx（如CAD、CAM、CAE等）/ DFx（如DFA、DFM等）/仿真为工具的一种综合应用技术。
测量装配序列装配过程仿真–多CAD 模型集成装配动态干涉检查动态剖面检查接近度阵列虚拟样机技术特点ü强调系统的观点----强调在系统的层次上模拟产品的外观、功能和在特定环境下的行为；虚拟样机技术特点ü涉及产品全生命周期----虚拟样机可应用于产品开发的全生命周期，并随着产品生命周期的演进而不断丰富和完善；生产销售使用维护/服务报废/回收规划设计/确认制造概念设计虚拟样机技术特点ü支持产品的全方位测试、分析与评估---支持不同领域人员从不同的角度对同一虚拟产品并行地进行测试、分析与评估活动。
ü强调不同领域的虚拟化的协同设计。
虚拟样机相关技术1.总体技术2.建模技术3.协同仿真技术4.虚拟环境技术5.性能评估技术6.模型VV&A（校验、验证和确认）技术7.集成管理技术虚拟样机的产品特性降低产品设计周期全球性的市场竞争日益激烈。
企业为了提高竞争力，必须尽快改变品种，更新设计，缩短新产品的研发周期降低物理样机成本传统物理样机结构越复杂，浪费越严重，从而严重地制约了产品质量的提高。
降低设计风险虚拟样机来代替物理样机，便于设计师评审方案，在物理样机投入资金之前，快速修正设计，降低开发风险便于设计师交流设计师利用虚拟样机，进行仿真分析，便于设计师交流评审方案，从而修改得到最优化设计方案的技术。
便于终端用户理解产品传统设计方案，终端用户很难理解，而虚拟样机真实的描述了未来物理样机的所有特性，终端用户和设计师通过虚拟样机可以完美的沟通，从而使物理样机的市场营销进程加快。
提高企业产品培训和宣传效率在企业的新产品没有量产之前，虚拟样机就可以高效率的培训市场人员和企业的终端用户北京炎凌嘉业教育技术研究院北京炎凌嘉业教育技术研究院虚拟样机的思想和内容Array 1.虚拟样机技术就是在建造第一台物理样机之前，设计师利用计算机技术建立机械系统的数字化模型，进行仿真分析，便于设计师交流评审方案，从而修改得到最优化设计方案的技术。
2.传统设计方案，终端用户很难理解，而虚拟样机真实的描述了未来物理样机的所有特性，终端用户和设计师通过虚拟样机可以完美的沟通，从而使物理样机的市场营销进程加快。
虚拟样机是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。
虚拟样机从诞生以来，理论和技术日益成熟，应用领域也不断扩大，可以设想，未来虚拟样机带来的科技产品，将会是人类智慧的“容器”。
虚拟样机研究学科虚拟样机技术是使计算机来实现某些思维过程由抽象变具象的学科通过对所要研究系统模型的开发，帮助人们了解系统的行为，而不管该系统是真实，还是假想的 。
虚拟样机规划互动评审思维v 虚拟样机将涉及到计算机科学、心理学、哲学和语言学等学科。
v 可以说几乎是自然科学和社会科学的所有学科，其范围已远远超出了计算机科学的范畴，虚拟样机与思维科学的关系是实践和理论的关系，虚拟样机是处于思维科学的技术应用层次，是它的一个应用分支。
v 从思维观点看，虚拟样机不仅限于逻辑思维，要考虑形象思维、灵感思维才能促进虚拟样机的突破性的发展，数学常被认为是多种学科的基础科学，数学也进入语言、思维领域，虚拟样机学科也必须借用数学工具，数学不仅在标准逻辑、模糊数学等范围发挥作用，数学进入虚拟样机学科，它们将互相促进而更快地发展。
北京炎凌嘉业教育技术研究院PART-02虚拟样机对生活影响1虚拟样机对自然科学的影响在需要使用数学计算机工具解决问题的学科，虚拟样机带Array来的帮助不言而喻。
更重要的是，虚拟样机反过来有助于人类提高智能设备的研发能力。
2虚拟样机对经济的影响专家系统更深入各行各业，带来巨大的宏观效益。
虚拟样机也促进了计算机工业网络工业的发展。
但同时，也带来了劳务就业问题。
3虚拟样机对社会的影响虚拟样机也为人类文化生活提供了新的模式。
现有的游戏将逐步发展为更高智能的交互式文化娱乐手段，今天，游戏中的虚拟样机应用已经深入到各大游戏制造商的开发中。
虚拟样机技术是一种全新技术，包含着先进的设计理念，虚拟样机应用于各行业方案设计与验证、详细设计、测试与评估、生产与维护等方面，可有效减少设计反复、缩短开发周期、降低设计费用、提高设计成功率及提高可靠性和安全性。
虚拟样机技术与固体火箭发动机设计技术结合具有重要的研究价值和广阔的应用前景。
PART-03虚拟样机的应用虚拟样机的应用领域应用领域9医疗器械2医疗设备3专家系统10宣传培训的任务11复杂任务5设计方案的理解8庞大的信息处理6智慧工厂1机械设计12规模庞大的设计任务6自动程序设计4机器人制造7航天应用北京炎凌嘉业教育技术研究院虚拟样机技术的应用 1.是面向虚拟现实的虚拟样机，强调数字模型在感观特性方面与实际产品的一致性，可以通过数据手套、头盔等对虚拟原型进行实际操作，验证原型外在特性和内部功能及性能等，主要应用在消费类电子、通讯产品及医学等领域，如万生药业的医疗器械研究院研究的尿动力仪虚拟原型。
该虚拟样机已经在代理商培训和终端用户的培训方面取得了巨大的经济效益。
现在产品已经在北京各大医院ICU病房和手术室使用。
虚拟样机技术的应用2.是面向行为、结构仿真的虚拟样机，或称为机械系统仿真，强调数字模型在行为及结构方面与实际产品的一致性，主要是利用虚拟原型仿真产品的几何和运动特性，通过原型可视化进行产品外形设计、布局设计、可达性设计、运动和动力学仿真、装配仿真等，主要应用于机械设计领域。
典型的应用是机械系统仿真软件Adams。
右图为广东肇庆闭门器自动化组装设备的虚拟样机，该虚拟样机完整的动态的表达了产品的设计思路，并且在设计师与设计师、设计师与终端用户的思想交流上，起到了积极作用。
大大减少最终物理样机的投资风险。
虚拟样机技术的应用 3.是面向并行工程的虚拟样机，强调从概念、设计、分析到可制造性等阶段连续的计算机仿真，目的是减少设计反复，缩短产品研制周期，降低成本，主要应用在航空航天、船舶等领域，有代表性的实例是Boeing公司Boeing 777客机和西克斯基飞机公司的科曼奇武装直升机研制，采用虚拟原型技术后，前者比起以往飞机设计，减少了94%的花费，减少了93%的设计更改，后者减少了11590小时飞行测试时间，节约经费总计六亿七千三百万美元，获得巨大经济效益。
虚拟样机技术的应用 4.是面向国防工业虚拟采办的虚拟样机。
强调虚拟原型在虚拟环境中功能与实际产品的一致性，如美国国防部联合建模和仿真系统（简称J-MASS），J-MASS 体现了对新型武器系统研制进行全寿命周期管理的思想，是协同虚拟样机技术在虚拟采办领域的一个典型应用。
PART-04虚拟样机的研究价值PART-04虚拟样机的研究价值Thanks —— 感谢观看 ——。