三维结构模型（精选十篇）
三维结构模型 篇1
供应链风险是指供应链在运行过程中,由于各种无法预知的不确定因素的存在,打破了供应链的正常运作,使链上各成员受到影响的状况。供应链风险传导是指风险源越过企业的风险阈值,借助一定的载体,沿某一路径,传给另一企业的过程。本文基于供应链风险传导机理,以节点企业的状态信息为出发点,沿供应链风险传导方向的逆方向,逆向挖掘供应链风险影响因素,在此过程中,基于三维结构模型来描述企业的状态信息,并构建供应链风险感知因素指标体系。
为了进一步研究供应链风险感知因素,阐述企业状态与供应链风险的关系,本文借助解释结构模型(ISM),厘清供应链风险感知因素间的复杂关系,进而验证风险感知因素指标体系的合理性,同时也为供应链风险防范工作奠定基础。
二、节点企业状态信息的描述——基于三维结构模型
在构建节点企业状态信息的三维结构模型时,首先确定反映企业状态的三大因素,然后分别将这三大因素设为立体空间中的三大维度,紧接着对每一维度指标进行细分,通过分析各指标间及指标与企业状态的关系,对每一维度的指标重新整合,最终确定供应链风险感知指标体系。
(一)企业状态信息的三维结构模型的构建
一个企业的发展水平,既取决于企业自身的状况(如生产能力、偿债能力等),也决定于企业的合作者的评价(如价格的合理性、售后服务情况等),还依赖于企业所在的发展环境。因此,为了系统评价企业的状态信息,本文构建了节点企业状态信息三维结构模型,即:行业环境维、企业能力维、服务水平维,具体见图1:
图1表明,企业的状态是企业能力、服务水平、行业环境三个维度综合作用的结果,可以用以下模型表达:
上式中,B代表企业状态,C代表企业能力,E代表行业环境,S代表服务水平,三者均为B的自变量。企业能力是企业生命力的象征,它影响着企业的服务水平,也受行业环境的制约,企业能力决定了企业的前途与命运。服务水平决定了合作者对企业的满意度,服务水平的好坏也决定了企业能否在这个行业中立足。行业环境在很大程度上受国家政策及其经济运行状况的影响,一个行业的环境状况决定了整个行业的发展方向。
此模型的构建是根据企业的状态由多层面体现的,此模型也是对层次分析理论的延伸与扩张。在节点企业状态信息的三维结构模型中,每一维度都可用层次分析法将指标继续细分,如企业能力由企业的生产能力、科研能力、盈利能力、偿债能力组成;行业环境可由企业的市场影响度、企业间的信息共享情况体现;服务水平由产品质量、产品价格的合理性、企业信誉、供货能力等构成。模型指标分解如图2所示:
(二)基于节点企业状态信息的风险因素挖掘
只有将体现企业状态的相关信息层面充分考虑在内,使企业的状态完整准确地展现,才能挖掘出企业潜在的风险,进而构建相应的风险指标体系。基于节点企业状态信息,对企业进行风险挖掘,关键是对每个维度上的指标进行细分,就可以找出体现企业状态的关键指标,以真实呈现企业状态。
对企业状态信息进行描述,了解企业现状,对企业做出评价,挖掘企业潜在的风险,这项工作早在1966年就已经开始了。最具影响力的是Dickson,他在研究供应商选择时通过调查273名代理商及相关人员,提出了质量、价格、生产设备与产能、交货期等23项选择指标,并将其发表在《采购》杂志上,这一研究成果在当时及后来对企业评估、风险挖掘研究领域产生了深远的影响。
进入21世纪后,随着经济的快速发展,市场环境、供需关系也相应发生了重大转变,原有的评价指标已不能完全适用于如今的企业。因此,在Dickson的研究基础上,学者们纷纷提出了新的指标。Jayaraman(2000)提出了“订货提前期”指标;Lee(2001)提出了“开发新产品能力”指标;Chan(2003)提出了“设计力量”指标;Prahinski(2004)提出了“需求变更能力”指标;Kreng(2005)提出了“交货的准时性、及时性”指标等。
近年来,国内外学者对企业的考核研究仍在继续。国内学者王道平和王煦(2010)根据当今的市场环境和需求变化,提出了“环保”、“企业文化”指标,他认为发展绿色企业是当今时代的要求。钱芝网(2011)提出了供应商选择的7大标准,即质量、服务、成本、可靠性、柔性、管理水平、创新与发展能力,并将其具体细分为28个指标。在他的理念里“企业柔性”位居第一,而不再是传统观念里的质量、服务、成本。
由企业状态体现供应链风险的关系可知,企业状态的正常与否反映了供应链运行的良好程度,企业状态的异常对供应链的运行起着至关重要的作用。因此,为了准确地挖掘企业风险,有必要基于节点企业状态信息的三维结构,对每一维度展开深层次的挖掘。
1. 基于企业能力的供应链风险挖掘。
企业能力决定了企业的综合竞争力,代表企业能力的指标主要有企业的生产能力、科研能力、盈利能力和偿债能力。
(1)生产能力是指企业在规定时间内生产产品的能力。企业生产能力的强与弱主要由企业的装备能力和技术能力决定。企业的装备能力是指企业硬件设施的先进性,是企业完成订单的基本要求。企业要想拥有富有竞争力的生产能力,先进设备是基础,技术能力是关键。技术能力是指企业为了捕捉市场变化,借助装备设施,通过添加新工序等手段来响应市场需求的手段。
(2)科研能力是指企业开发新技术、新产品的能力。企业科研能力的强弱主要体现在开发新产品能力、改变产能和降低成本的能力上。企业要想在激烈的市场环境中生存,快速、灵活地捕捉市场需求是关键,因此,开发新产品是企业时刻都在进行的工作。除此之外,以最低的成本创造出最大的利润,是企业的最终目的。那么,在开发新产品的基础上,降低企业成本、提高企业产能也是企业生存的基础。
(3)盈利能力和偿债能力是企业运营状况的真实体现,它们之间存在因果关系,盈利是偿债的前提条件,企业只有具备一定的盈利能力,才会具备相应的偿债能力。
综上所述,企业能力由企业的科研能力、生产能力、盈利能力和偿债能力体现,它们相互影响、相互作用。企业拥有良好的科研能力,给企业生产能力的提高提供了技术支持,促进了企业生产能力的提高;生产能力提高了,企业也就具备了一定的盈利能力,较强的生产能力是企业获得盈利能力的前提条件;企业只有具备一定的盈利能力,才会具备偿债能力;企业具备了偿债能力,说明企业存在一定的资金基础,而资金支持是企业开展研发的基础。它们之间的关系如图3所示:
2. 基于服务水平的供应链风险挖掘。
服务水平代表了企业的软实力,不仅仅是指宏观上企业提供给顾客的有形或无形的服务。这里的服务水平是指企业主观上可以调配、掌控的,提供给顾客和合作伙伴的一切行为,代表企业服务水平的指标主要有产品质量、产品价格的合理性、交货能力、供应能力和企业信誉。
(1)产品质量用来评判产品是否达到既定要求,它包括产品质量的优劣性和质量的稳定性。质量的优劣性以产品的合格率来体现,即合格产品占总交货产品的百分比,又称产品的达标率。质量的优劣性不仅反映了企业的生产能力,还间接影响到企业信誉。质量的稳定性是针对质量的优劣性而言的,即质量的稳定性是指质量优劣的稳定性,也就是产品达标率的稳定性。
(2)价格的合理性是针对产品质量而言的,判定价格的合理性主要从价格高低、报价程序的合理性和价格弹性三个方面考虑。价格高低是针对产品质量及当时的市场环境而言,一般情况下,产品价格与产品质量成正比,与产品上市时间成反比。同时,产品价格的波动与报价程序也有一定的关系,报价程序越详细、越正规,企业价格越合理。除此之外,产品价格也会随购买数量发生波动,即价格弹性。一般情况下,价格会随着购买数量的增加而降低,两者成反比。
(3)供应能力是指企业在规定时间内完成订单的情况。一般来说,企业的供应能力与企业的生产能力直接挂钩,且企业的生产能力越强,其供应能力也就越强,企业的供应能力主要表现在产品的订货提前期、需求变更能力等方面。订货提前期是指客户从下订单到货物被运送到客户的这段时间。订货提前期不仅考察了企业的生产能力,同时也考察了企业的组织管理能力;需求变更能力是指企业对于内部或外部干扰所能做出的调整范围。当目标顾客的需求增加或发生变化时,企业为了满足顾客需求,必须具备较好的供应能力,具体表现在企业的生产柔性上。
(4)企业的交货能力是指企业交货时,产品是否保质保量,即企业交货的准时性和及时性。有时企业的交货情况也会受到企业供应能力的影响,供应能力决定了企业的交货能力。
(5)企业信誉是指外界合作者、消费者对企业的评价。它主要受企业质量执行情况、售后服务情况内在因素及合作者评价外在因素的影响。企业的质量执行情况是指企业在交货时是否保质保量地完成订单的情况;售后服务情况是指产品在完成交易以后,提供给顾客的各种服务,它是在企业跟踪推进阶段提高企业信誉的一种手段;合作者的评价直接关系着企业的信誉,企业要想树立好的形象,获得市场份额,首先需要获得合作者的认同。
综上所述,企业服务水平的影响因素是相互影响、相互制约的。企业的服务水平最直接的表现方式是产品的质量和企业的供应能力,产品质量又是价格合理性的评判标准,而企业的供应能力在一定程度上决定了企业的交货情况,产品价格的合理性和企业的交货情况最终决定了企业的信誉,同时企业信誉是企业服务水平的综合体现。它们之间的关系如图4所示:
3. 基于行业环境的供应链风险挖掘。
企业的生存都离不开它所处的行业环境,行业环境的有序性体现了整个行业的发展状态,体现企业所处行业环境的指标主要有市场影响度、信息沟通情况。
(1)市场影响度是指该企业在所处行业中的地位,是市场占有率的体现。一个企业的市场影响度与该企业规模及它在同行中的地位有直接的联系。企业规模是对企业生产经营范围的一个划分,同时也是对企业的动产、不动产的划分。企业规模的大小在某种程度上决定了企业的占有率,影响了企业在行业中的地位。与此同时,企业在行业中的地位受企业规模、企业信誉、企业能力等因素影响。
(2)信息沟通情况是指在某个行业中信息的流通情况,包括信息共享程度以及信息传递的及时性和有效性。各行各业都在追求自身利益的最大化,企业在研究市场动态、捕捉市场需求时,为了抓住市场走向,了解行业内相关信息是必要的,行业信息共享程度越大,整个行业发展就越快。除此之外,信息不仅要共享,而且传递要及时、有效,只有快速、无误地抓住市场信息,才能准确地响应市场需求。
综上所述,某个行业的行业环境,是行业内的企业共同作用的结果,而在其中起主导作用的是行业的龙头,它的确定是由其市场影响度决定的。市场影响度与公司规模密切相关,它在一定程度上决定了企业在同行中的地位。行业的龙头决定行业发展趋势,同时它也决定了市场信息的共享程度及信息的传递情况。信息共享程度和信息传递的及时、有效性反映了该行业的信息沟通情况,而行业信息沟通情况也是反映行业环境的重要指标。其相互作用关系可用图5表示:
(三)供应链风险感知指标体系的构建
为了能够进一步细化前述模型中的企业能力、服务水平、行业环境因素,便于完整描述企业状态和挖掘潜在风险,本文基于三维结构模型,通过对每一维度进行风险挖掘,构建了基于企业状态信息的风险感知指标体系,如图6所示:
三、节点企业风险感知因素分析——基于解释结构模型
由供应链风险的产生和传导机理可知,供应链风险受多元化的因素影响,且极其复杂。产生供应链风险的因素颇多,每种影响因素对供应链的影响规律、作用机理也不尽相同。在实际情况下,由三维结构模型可知,这些影响因素之间并不是孤立的,常常伴有因果关系等。因此,为了研究节点企业状态信息因素间的关联性和层次性,验证企业风险感知指标体系的合理性,本文采用解释结构模型来加以分析。
(一)解释结构模型
解释结构模型(ISM)是美国J·华费尔特教授分析复杂的社会经济系统的相关问题,在1973年提出的一种模型。该模型认为:一个复杂的大系统都是由若干个小系统组成的,可以结合人们的实际经验等相关知识和电子计算机的帮助,最终将系统构造成一个多级递阶的结构模型,进而将模糊不清的复杂思想转化成更为直观的结构关系。
对于解释结构模型的应用,近年来不同的学者将其应用于不同的领域。伊洪英、徐丽群(2010)为了研究路网的脆弱性对因素间关联性的影响,构建了路网脆弱性解释结构模型,找出了最直接和最根本的原因,并提出了相应的建议。
王宛秋、张永安(2009)将解释结构模型应用于企业技术并购协同效应影响因素分析中,对所提出的13个协同影响因素进行了合理的解释。
章俊(2015)为了找出影响农村居民医疗服务满意度的直接因素和关键因素,对其影响因素采用解释结构模型进行解释,进而验证了解释结构模型在医疗服务满意度评价中的可行性和科学性。
本文将节点企业状态信息因素作为风险感知要素,采用解释结构模型挖掘企业风险。其解释结构模型构架思路如图7所示:
(二)节点企业风险因素解释结构模型的构建
1. 构建供应链风险感知要素关系结构图。
为了准确识别供应链风险感知要素间的关系,我们邀请了10位不同领域的供应链管理实践专家和10位理论学者对要素i和j的影响关系进行判断。根据实践经验和理论知识,认为供应链风险感知指标体系中的三级指标间的重叠过多,因此本文采用二级指标因素加以验证,对这些指标因素予以命名:运营状况(S1)、生产能力(S2)、科研能力(S3)、价格合理性(S4)、产品质量(S5)、交货情况(S6)、供应能力(S7)、企业信誉(S8)、市场影响度(S9)、信息沟通情况(S10),共计10大因素。其影响关系结构如表1所示:
注:表中A表示Si影响Sj;V表示Sj影响Si;X表示Si、Sj相互影响;O表示Si、Sj没有关系。
2. 构建要素的邻接矩阵A。
为了使各要素间的关系更清晰,需要进行数量化处理。根据表1中各要素间的相互关系,按照以下规则,构建要素间的邻接矩阵。Si对Sj有直接影响,则aij取1,否则取0;Sj对Si有直接影响,则aij取1,否则取0;Si与Sj相互有较强的影响,则aij取1,否则取0。
3. 生成可达矩阵。
得到邻接矩阵A后,计算A+I(I为单位矩阵),然后运用布尔代数规则对A+I做幂运算,直到(A+I)n+1=(A+I)n,得到可达矩阵M=(A+I)n+1,n+1为运算次数,矩阵M中元素Mij为1,说明元素Si对元素Sj存在可达路径,即元素Si对元素Sj存在直接或间接的影响;若元素Mij为0,说明元素Si对元素Sj不存在可达路径,即元素Si对元素Sj没有影响。
借助Matlab软件,得到可达矩阵M:
4. 构建层次化的可达矩阵。
对供应链风险感知要素进行层次的划分,首先对感知要素的整个系统进行区域划分,使得每个子区域相互独立,且子区域内各要素相互影响。根据可达矩阵M找出可达集合R(Si)、先行集合A(Si)和共同集合R(Si)∩A(Si),可达集合R(Si)表示要素Si可以影响到的所有要素的集合,即R(Si)={Si∈N/mij=1};先行集合A(Si)表示所有可以到达Si元素的集合,即A(Si)={Si∈N/mji=1},N表示所有的节点集合;共同集合R(Si)∩A(Si)表示可以相互到达的所有元素的集合。
划分完不同的区域后,对每个子区域进行层次的划分,即依次找出最高级元素。若元素Si满足R(Si)∩A(Si)=R(Si),那么要素Si在解释结构模型中处于最高级位置,然后将其在可达矩阵中划去所有的行和列。以此类推,再从剩下的可达矩阵中找出次高级元素,直到最低一级元素被找出,其结果可见表2:
通过层次划分,将可达矩阵划分为3个层次,L={L1,L2,L3},其中L1={S4,S5,S8};L2={S1,S6,S7,S10};L3={S2,S3,S9},以此为依据,对可达矩阵进行重新排列,得到层次化可达矩阵,即骨架矩阵M'。
(三)节点企业风险因素解释结构模型分析
根据层级的划分结果,我们可以得到节点企业风险感知因素的解释结构模型,如图9所示:
从节点企业风险感知因素的解释结构模型可以看出,利用解释结构模型分析企业风险感知因素,有利于将企业风险感知因素间的复杂关系层次化。根据风险感知因素的递阶结构图可以得出:
构成供应链企业风险的最直接最根本的因素是企业的综合竞争力,具体表现为:生产能力、科研能力、市场影响度。它们是构成供应链风险的最基本的因素,是供应链的内部影响因素,这些因素受到下一层因素的影响,其他因素要通过它们才能影响供应链。因此,要想从根本上杜绝供应链风险的发生,提高企业综合竞争力是关键。
构成供应链风险的中间层面的影响因素主要是企业的日常运营状态因素,包括:企业的交货情况、供应能力、信息沟通情况、盈亏状态。这些因素是通过企业的生产能力、科研能力、市场影响度来影响供应链。
引发供应链风险的最基本因素,即最低等级的影响因素,是产品质量、产品价格的合理性和企业信誉。它们是企业的外部影响因素,这些因素基本不被其他因素影响,却直接或间接地影响着其他因素,是通过内部影响因素影响供应链的,是最容易操作、最容易收到效果的因素。在对供应链风险的管理过程中,如果能够及时应对这些因素的异常状态,觉察到威胁并立刻做出反应,则能够有效降低供应链风险。
(四)实践意义
利用解释结构模型分析企业状态信息风险感知因素,主要是为了挖掘构成供应链风险的关键因素,以及这些因素的相互影响和层次关系。通过运用解释结构模型我们可以清楚地知道,基于节点企业状态信息挖掘企业风险时,需要考虑哪些方面,以及在风险防范过程中要有层次、有重点,有轻重缓急之分,分阶段进行。例如,根据以上结构模型我们可以得知,在供应链风险挖掘过程中,企业的生产能力、科研能力、市场影响度是需要首先关注的。
四、结论
本文利用三维结构模型,通过描述企业的状态信息,挖掘企业的风险感知要素,构建了分析感知指标体系。为了进一步研究风险感知要素间的关系,借助解释结构模型,明确了风险感知要素间的层次结构关系,并分析了导致供应链风险的根本因素和直接因素,发现提高企业的生产能力、科研能力、市场影响度是提高企业综合竞争力、降低企业风险的关键。引发供应链风险的因素颇多,且每种因素对供应链的影响规律、作用机理大不相同,因此,研究这些因素间的耦合机理,定量研究这些因素的时空变换对供应链的影响是一个值得探讨的课题。
参考文献
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Prahinski C..Supplier Evaluations:Communication Strategies to Improve Supplier Performance[J].Journal of Operations Management,2004(22).
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王道平,王煦.基于AHP/熵值法的钢铁企业绿色供应商选择指标权重研究[J].软科学,2010(8).
钱芝网.BP神经网络及其在供应商选择评价中的应用[J].工业工程与管理,2011(3).
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王宛秋,张永安.基于解释结构模型的企业技术并购协同效应影响因素分析[J].科学学与科学技术管理,2009(24).
三维结构模型 篇2
三维地质断层结构模型的.构建是三维地质建模的一项重要任务,三维地质断层结构模型对实际的地质分析极为有用.作者在线框架模型的基础上,完善了线框架模型的结构以及构模方法,着重解决了块体模型构建的关键算法,实现了由层面结构模型向块体结构模型的自动转换.
作 者：陈国良 朱良峰 刘修国 CHEN Guo-liang ZHU Liang-feng LIU Xiu-guo 作者单位：陈国良,刘修国,CHEN Guo-liang,LIU Xiu-guo(中国地质大学,信息工程学院,湖北,武汉,430074)
朱良峰,ZHU Liang-feng(中国地质大学,信息工程学院,湖北,武汉,430074;华东师范大学,地理信息科学教育部重点实验室,上海,62)
三维结构模型 篇3
关键词:细胞 模型 制作
中图分类号:G633.91文献标识码:A文章编号:1673-9795(2012)01(c)-0106-01
生物学科是一门自然科学,研究也离不开模型的构建。模型是人们为某种特定目的对认识对象所作的一种简化概括性描述,这种描述可以是定性的也可以是定量的。模型有物理模型、数学模型、概念模型,制作真核细胞的三维结构模型(人民教育出版社《分子与细胞》54～55页)是运用物理模型的方法,以实物的形式直观地表现对真核细胞三维结构的认识。这个物理模型的制作需要时间长、选择材料难、工作量大,下面将自己做法与大家交流。
1 制定“制作真核细胞三维结构模型”的评价标准及要求
真核细胞三维结构物理模型的制作科学性、艺术性要求高、需要时间长、工作量大、选择材料困难等,根据“三维目标”要求制定如下具体要求及评价标准。
构建真核细胞模型的评价标准。
完成时间:2011-09-25——2011-10-20。
学生个人或以小组为单位,制作真核细胞的三维结构试验模型,或计算机三维动画模型,或绘真核细胞结构图,或下载显微摄像的细胞图,以学习小组为单位上交作品,课代表评选出优秀作品,全班展评,颁发奖品,表扬鼓励。学生个人根据自己劳动多少合作态度自评等级,由组长负责同组讨论后为每位同学评定等级。
评级标准:
优秀,小组由组长负责制定完整设计方案,实施过程和具体分工,上交制作方案。选择材料恰当、实用、环保节能,作品大小比例适合,美观、大方、科学;作品具有创意,细胞各部分结构特点突出,便于观察,给大家有知识的享受,同时具有艺术家的享受,制作过程中能与同组同学积极合作,发现问题,解决问题。
良好,有完整的设计方案,上交制作方案。选择材料恰当、实用、环保节能,作品大小比例适合,美观、大方、科学;细胞各部分结构特点突出,便于观察。组内同学能积极配合。
合格,上交制作方案,上交制作作品。大小比例不恰当,缺乏科学性。
不合格,没有制作方案,没有上交制作作品。
2 制作展示
2.1 将学生分组,选出组长
教师将全班学生随机5～6人分成一组,每组由学生选出组长。
2.2 分配任务,制作模型
组长负责协调、分配工作任务、宏观设计、组装、交流信息、修改完善等任务。组长将细胞膜,细胞核、线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、中心体、溶酶体、液泡(植物有)等工作,每个组员分配做一种或二種。任务分配后,组长负责,每个学生将自己制作的结构、功能,初步设想,一起交流讨论,大家提出修改意见。然后利用课后时间,完成各自制作的模型,各自完成后,组长负责大家一起组装、讨论、修改、完善。
2.3 展示、交流、评价
各组模型做好后,生物科代表组织将全班的模型展示、交流、质疑、反思、评价,具体做法:每组选一名学生向全班介绍自己作品的制作过程、材料选择、结构特点等,然后学生提问质疑,讲解人对提出的问题解答并提出修改完善的意见,课堂展示后,根据提出的意见,各组再修改模型,修改后将作品在教室展示一周,各组组长根据评价标准评定等级,最后由生物科代表、学习委员将各组评定等级统计,对各组做出最后评定等级,每个学生记一次过程性评价成绩。
3 学生在制作真核细胞三维结构模型过程中的靓点
3.1 材料选择
将鲜鸡蛋煮熟后,按90度角切去鸡蛋四分之一,蛋壳为细胞模型,蛋膜为细胞膜、蛋黄为细胞核,用牙签将蛋黄戳孔表示核孔,用橡皮泥捏成各种细胞器,固定在切面上,显示出内部立体结构;用苹果果皮做细胞膜、果肉做细胞质;小皮球壁做细胞膜,乒乓球做细胞核,海带丝做内质网、腐竹做高尔基体;沙布做细胞膜、凉粉做细胞质等等,真是五花八门,各具特色,学生在活动中表现出的丰富创造力和想象力是我没有想到的。
3.2 交流评价
各组讲解人介绍自己作品时,既有科学家的严谨致密,提问者有新闻记者的刁钻古怪,回答有外交家随机应变,又有小品演员的幽默风趣……,整个提问解答探讨过程,各抒己见,畅所欲言,对答如流,生动活泼,和谐有序,学生沉浸在科学的殿堂,思绪在细胞的结构中飞扬。体现科学性的提问,如在制作过程中如何体现细胞各部分结构大小比例、位置;功能方面的问题皮球壁如何体现细胞膜的选择性、流动性;凉粉做细胞质如何体现流动性;你作品的制作材料将造成环境污染,你们如何处理,有的学生当作工艺品长期保存,有的对自己的作品材料分析,在一定时间内将会被分解,不会造成环境污染;面对同学们咄咄逼人的低碳、节能提问,讲解人耐心的给大家算自己作品的成本价等等。学生在展示、交流、反思、评价中表现出的科学、自信、责任感令人惊讶。
3.3 学生收获体会
学生在制作报告中提到的收获体会普遍是:通过这次制作细胞模型,体验了制作过程的乐趣,更进一步掌握了细胞各组成结构及各种细胞器的显微结构与形态,以及它们的联系和功能;通过活动,小组成员加深了感情,培养了合作交流、语言表达、提出问题、解答问题的能力,还培养了多方面感知和考虑问题的方法,能够从不足中反思,在反思中改进,仔细斟酌,不断完善,通过大家合作努力,做出了一个既科学又实在且成本低廉的模型,在活动中我们获益匪浅;制作细胞模型,加深对细胞空间结构的认识,边做模型边考虑,更清楚地了解细胞各部分结构与功能,寻找符合要求的材料,更形象的联想到细胞器的作用,增强了动手动力,小组间的团结协作,对我们教育意义太大了;生物体是非常奥妙的,在动手做模型时才体会到快乐;实践与学习相结合,实践使我们记得更快、更牢,让人充实,充分感受到学习的乐趣;制作细胞模型还是很辛苦的,能体会到科学家工作的艰辛,我们应该尊重科学家;科学研究需要严谨性,但我们在严谨性的体现上做得不好,如无细胞质基质等缺点等等。学生在制作过程中,表现出的严谨、实事求是、享受到如此的成功、快乐是我没有想到的。
参考文献
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[4]普通高中课程标准实验教科书生物1分子与细胞教师教学用书[M].人民教育出版社,2007(1).
三维结构化企业安全管理模型 篇4
鉴于此, 笔者结合10 余年安全领域从业过程的感悟, 研究建立了三维结构化安全管理模型, 以期能够全面展示企业安全管理从理论到落地的过程。
模型简介
三维结构化安全管理模型, 顾名思义, 是由3 个维度构成的管理框架。其中, 维度一是专业技术维度, 维度二是管理维度, 维度三是技能维度, 3 个维度纵横交织, 共同构成了立体式管理模型 (如图1所示) 。
维度一专业技术维度
在这个维度中, 主要探讨的是专业技术知识。其中不仅包括众多的跨领域专业知识, 还包括与之相对应的法律法规、国家 (行业) 标准等 (如表1 所示) 。因为每一类专业知识几乎都有相应的法律法规、国家 (行业) 标准, 对相关的设备、工具、环境、人员操作资质等内容作出的详细规定。所以对于企业来说, 技术维度, 就意味着要总结归纳自身所涉及的专业知识, 以及与之相对应的法律法规、国家 (行业) 标准。同时, 技术维度对于安全从业人员来说, 意味着必须要本着严谨的科学态度, 学习相关的专业知识, 精准了解国家 (行业) 标准, 并纵深发展成为业内专家型人才。
维度二管理维度
在这个维度中探讨的是, 系统化管理安全专项要点的能力。在企业运作过程中, 要实现第一维度的专业技术知识与企业的实际情况接轨, 就必须为企业量身定做可持续的安全管理方案, 而要实现管理方案的可持续性, 就必须要借助于类似职业安全健康管理体系一样的系统化管理思路, 通过众所周知的PDCA循环 (如图2 所示) , 让每个安全专项要点都能够持续改进。
其中最为关键的风险识别、评估、控制等, 目前业已存在诸多成熟的工具, 比如作业安全分析 (JSA) , 安全检查表法 (SCA) , 危险和可操作性研究 (HAZOP) , 事故类型和影响分析 (FMEA) , 故障树分析 (FTA) 等, 企业可以通过这些成熟工具, 对安全专项要点进行风险识别分析和风险等级评定。
简而言之, 在管理维度中, 企业应本着系统化管理的宗旨, 辅以各类成熟的操作工具, 以风险识别、隐患排查作为工作的起点, 通过开展风险控制、培训与监督、应急管理等工作进行持续改进, 完成PDCA循环周期, 从而助推各安全专项要点不断进步, 而安全人员在这个维度中, 将锻炼系统化思维, 发展成为系统管理型人才。
维度三技能维度
在这个维度中, 探讨的主要是推进各安全要素的软实力。就如本文开始所述安全学科属于一门交叉学科, 因此, 对于企业全员, 尤其是安全从业人员来说, 知识的积累非常重要, 知识的应用更加重要。在安全知识的应用过程中, 不可避免会遇到种种阻力, 最典型的就是“一时的生产效率” (短期经济利益) 与安全生产相矛盾的时候, 开展安全生产工作的难度会非常大, 这就更需要安全知识之外的技能进行支持。另外, 安全生产工作在企业落地的过程中, 初期的重点主要在于各类安全专业知识的应用, 而之后将逐步转移到解决“非技术”矛盾、改进员工不安全行为等方面。因此, 对于安全从业人员或各级管理人员来说, 想要做好这些工作, 所需要的更多是一些“非技术”类的软技能。具体来说, 主要包括以下几方面:
第一, 基础的心理学知识。人的任何活动都与心理有关, 对于安全从业人员或各级管理人员来说。学习一些基础的心理学知识, 对于了解生产过程中员工的不安全行为、主动引导人的正确安全理念以及安全行为是必不可少的。例如, 安全从业人员可以应用一些基础的心理学知识对员工产生不安全行为的心理因素进行分析, 并对造成这些因素的原因提出相应的对策, 以从根本上改善员工的不良安全心理状态。
第二, 统计学基本知识。众所周知, 美国安全管理学者海因里希曾基于55 万件机械事故的统计, 得出了著名的“海因里希安全法则 (Heinrich's Law) ”, 即在机械事故中, 重伤或死亡事故、轻伤事故、不安全行为的比例为1 :29 :300。对于企业中的安全从业人员或各级管理人员来说, 也应该学习一些统计学基本知识, 以便通过收集、分析本企业或同行业的相关数据, 来确定安全生产工作的重点。
第三, 法学知识。以《安全生产法》《消防法》《职业病防治法》等法律为核心的安全法律法规体系, 从法律层面约定了企业、企业负责人以及劳动者在安全方面的责任和义务, 为企业日常运作过程奠定了法律的基础。这些都是安全从业人员、各级管理人员, 乃至企业全员都要具备的知识。
第四, 安全行为学。安全行为科学是研究人的安全行为规律与控制的学科, 主要研究对象是个体安全行为、群体安全行为和领导安全行为等方面的理论和控制方法, 是安全从业人员研究和改善员工不安全行为、控制习惯性违章、管理群体性违章的必要武器。
第五, 培训技能。培训技能是安全管理工作的基础, 大量的工作指导书、安全规范 (要求) , 都需要通过培训来实现从纸面到行动的转化。因此, 安全从业人员有必要掌握一定的培训技能。
第六, 沟通技能。与培训技能相比, 沟通技能对于安全从业人员更为重要。上至与管理层沟通安全方针、安全制度、安全预算等, 下至与基层员工沟通安全项目的推进实施、不足项推动整改等, 都需要安全人员具备良好的沟通能力。尤其是在发生安全事故 (事件) 之后, 进行事故调查的过程中, 从沟通中捕捉有价值的信息, 是安全从业人员必不可少的基本素质。
第七, 项目管理技能。项目管理技能也是安全从业人员需要掌握的技能之一。在旧的设备设施改进、新项目启动上马的过程中, 安全从业人员都需要充分参与其中, 以保证在项目推动的同时实现安全目标。
在技能维度中, 安全从业人员或各级管理人员, 需要充分融合多项非安全学科、非技术类的知识, 以形成其在开展安全管理工作中的基本软技能。总体来说, 要以充分了解国家法律法规为前提 (这也是完成维度一专业技术维度的基本前提) , 并根据安全心理学和行为学, 分析不安全行为的形成原因, 探讨可能的解决方法, 然后通过提升培训技能、沟通技能以及项目管理技能, 赢得员工的支持理解, 同时与企业管理层和员工形成良性互动关系, 实现安全理念的宣贯和文化的建立, 从而将各项专业知识及各类风险控制措施真正落实到员工的日常行为中去。
在企业中的应用
笔者所在企业属于传统机械加工企业, 主要产品是大型建筑设备的减速机、风能产品齿轮变速箱等, 生产工艺过程如图3 所示。
下面笔者就以此为例, 按照3 个维度展开, 简单说明三维结构化安全管理模型在企业实践中的应用。
维度一专业技术维度
依据专业技术维度, 笔者所在企业涉及的安全专项问题, 主要包括数十台天车 (最大额定载荷32 t) ;使用锅炉;使用压缩空气;热处理过程使用液氨;数千米长度特种气体管路;使用液化天然气叉车;使用货梯;使用大量油漆、稀料、固化剂;使用大量机械加工设备;喷涂工艺;表面处理工艺;建设有以液氮、液氨、丙烷为主的储罐区;建设有危险化学品库房;以化学品暴露、噪声及粉尘为主的职业伤害和预防问题;手工搬运过程的腰椎保护, 等等。由于与之相对应的法律法规过多, 且前文及下文均有举例, 在此就不一一赘述。
维度二管理维度
依据专业技术维度识别出各类安全专题后, 笔者所在企业针对每一个专题, 都按照管理维度的内容进行了充分展开。下面以危险化学品管理为例, 进行介绍 (如表2所示) 。
维度三技能维度
在推进前面工作的过程中, 往往需要各职能部门互相沟通、协调, 尤其对于安全从业人员来说, 更要充分发挥技能维度中的非安全学科、非技术类知识, 以赢得各相关方的支持, 下面仍以危险化学品管理为例进行介绍 (如表3 所示) 。
三维结构模型 篇5
支架零件图如图15所示，下面将介绍支架零件在三维建模中是如何进行创建的。
图15 支架零件图图形分析支架零件图由主视图中可看出，它是由三个部分所组成，上面为夹头及夹紧装置构成；最下面是支架零件的安装座，其上有两个沉孔孔造型；中间为厚度6mm和8mm的T字形筋板构成，它是联接夹头与安装座的部分。综合以上分析，可采用以下方法进行创建。(1)分别绘制闭合图形；(2)将各闭合图形生成“面域”；(3)用“拉伸”命令将各闭合图形，按各部分尺寸的要求，只拉伸一半的值；(4)各孔可以轴线为中心绘制半个闭合图形后，生成面域。然后，利用“旋转”命令以中心线为放置轴旋转生成实体造型。(5)利用“求和”和“求差”命令，将物体合并为一个整体，完成支架零件的三维模型创建。 具体创建操作方法如下：1． 保存为支架零件的三维实体模型图。打开支架零件图，选择“文件”/“另存为”菜单命令，在打开的“圆形另存为”对话框中的名称栏内，重新命名如：图6-26-1的文件名，单击“确定”按钮，完成新文件的建立。2．保留相关图形。 关闭相关图层或者删除多余的线。 关闭除轮廓线图层以外的其它图层，或者删除除可见轮廓线以外的所有对象。结果如图16所示。 提示：只留下主视图。图16 需保留的图形部分 图17 绘制各自封闭图形3．修改图形。 将各部分按绘制独自地封闭图形为原则进行绘制。孔的部分只绘制以中心线为旋转轴线的一半封闭图形，删除直径为18mm、高度为3mm的线段，绘制的结果如图17所示。 提示：由图17所示，共绘制出各自封闭的图形9个，但因明确它们应创建支架实体的相关部位的实体。图18 创建拉伸实体4．生成面域。单击“绘图”工具条上的“面域”按钮，框选所有图形，回车后生成9个面域。 5．拉伸创建实体。单击“建模”工具条上的“拉伸”按钮，或者输入：EXT命令，选择图17中的图形1，拉伸值为41mm；选择图形3拉伸值为20mm；选择图形4拉伸值为4mm；选择图形5、图形6和图形8，拉伸值为25mm；选择图形9拉伸为13mm，拉伸后创建的实体如图18所示。 6．合并和切除实体。 单击“建模”工具条上的“差集”按钮，先选择大圆柱体，按回车键后，选择小圆柱体，回车生成孔造型，如图19所示，图19 创建孔造型 图20 创建切槽造型 7．合并实体。 单击“建模”工具条上的“并集”按钮，选择除图形2、图形7和实体9以外的所有实体，将它们合并为一个整体。8．求差生成通槽造型。单击“建模”工具条上的“差集”按钮，先选择合并物体，按回车键后，选择实体8，按回车键后生成切槽造型，如图20所示。9．创建旋转实体造型。 单击“建模”工具条上的“旋转”按钮，选择图形2，再选择图形的中心直线上的两个端点，按回车键创建的旋转实体如图21所示。图21 创建旋转实体 图22 创建沉孔造型10．移动旋转实体与求差生成沉孔造型。 按“M”键，选择旋转实体往右，距离为20mm，按回车键结束移动。再利用“差集”按钮，先选择合并的整体，按回车键后，再选择旋转实体，回车创建出沉孔造型如图22所示。11．镜像实体。 单击“修改”工具条上的“镜像”按钮，或者直接输入：MI命令，选择创建的实体，再选择实体中心的垂直边线上的两点，按回车键后，创建镜像物体如图23所示。图23实体镜像图24 合并实体12．合并实体。 用前述的方法，将镜像实体合并成一个整体，如图24所示。13．旋转实体。利用“旋转”命令，将图形7旋转生成实体。然后，用“差集”将其去除后，生成孔造型，如图25所示。图25 创建孔造型 图26 边圆角造型14．边圆角。 单击“修改”工具条上的“圆角”按钮，或者直接输入：F命令，设置圆角半径为13mm，选择夹紧装置的4条垂直边，进行倒圆角如果如图26所示。15．新建一个用户坐标系。 在命令行中输入：UCS 按回车键，再输入：N 新建用户坐标系，再按回车键，输入：3 即用3点确定坐标原点。用鼠标捕孔的中心点，将坐标原点设置在圆心处，如图27所示。图27 建立用户坐标系 坐标原点图28 绘制二个同心圆16．绘制二个圆。 单击“绘图”工具条上“圆”按钮，或者直接输入：C，回车后，用鼠标单击坐标原点，输入：半径为9mm，用同样的方法，在绘制一个半径为5．5mm的同心圆。 17，拉伸圆生成圆柱凸台。 输入拉伸距离为：3 mm，选择二个圆向上拉伸。然后，用大圆柱体减去小圆柱体。再将圆柱与整体合并。结果如图28所示。图28 创建圆柱体 图29 创建支架零件的三维模型18．倒圆角。 选择圆柱凸台与放置面间的交线、6mm厚的筋板、8mm的筋板垂直边圆角均为3mm。创建的支架零件的三维模型，如图29所示。三维模型定义（MBD）实施经验 篇6
上期总结了三维模型定义实施的十要和十不要（表1），并介绍了人员方面（人事结构和团队理念）的六点经验。本期将继续讨论流程方面（方法、步骤和工具）的三要和三不要。后面的两篇文章则会进入第三个领域“产品”。需要说明一下，这些总结来自于全球几十家企业的点滴实践经验，但远非完整的实施手册。真正实施涵盖的内容非常广泛，而且因企业而异，所以需要群策群力。
二、MBD实施经验之流程篇：三点建议
在上期关于人员讨论的基础上，本期将重点分析三维模型定义实施的下一个关键领域：流程，主要侧重在方法、步骤和工具。首先提出三个建议。
1.考量实施效果
有效的考量能帮助实施团队和高层回答一系列关键问题。
◎三维流程的时间和成本节省了多少？
◎哪些步骤节省的多（或少）？为什么？
◎哪些步骤没有收效？为什么？
◎什么类型的项目效益显著（或不显著）？为什么？
◎哪些团队和供应商能跟上（或跟不上）节奏？为什么？
◎瓶颈在哪里？为什么？
◎参与人员反馈如何？
◎下一个项目在人员、流程和产品技术方面如何改进？
实施会遇到各种阻力，对质疑最好的回答就是客观效益数据。在坚实的项目进展面前，反对者可能转变为支持者。而且积极的数据可以增强团队信心，争取更多的支持者、经费和项目。即使实施效果不理想，也需要定位哪里不理想及具体原因。反之如果没有扎实的数据，不仅会在质疑面前底气不足，危及未来项目，而且对如何改进也无的放矢。
那么如何考量效果呢？首先要建立基准，即摸清现状：现有各个步骤的方法、人员配备、时间和经费如何？主要问题在哪里？有什么样的期望？今后实施结果与现状比较之后才能确认改进或差距。如果企业已经具备完善的量化机制当然最好。如果没有，也可以从小处开始。如选定两个规模相同的项目：一个采用传统二维工程图，另一个采用三维模型定义。从设计、工艺、采购、工具、加工、装配、检测、包装到成品，甚至到说明书，在各个环节记录时间、经费和质量，进行比对。
还有一个手段是调查问卷，在实施各阶段收集团队反馈，跟踪变化。可以发布周期性的问卷，比如一年一度，每一次的问题尽量保持一致，这样能够观察到同样问题在不同时间反馈的定量变化。另外一个工具是认证。企业可以设计一系列三维模型定义的测试问题，划分类型和难度级别来考察团队的认识和技能水平，并向通过的成员颁发认证。这既是一种鼓励和督促，也是职业发展的客观标杆。比如通用电气的“黑带”认证，思科的网络工程师认证等。认证达到一定的规模之后，实施团队就可以根据通过认证的人数、类型和级别来考量实施的进展。
认证不仅可以考察个人，还可衡量企业，如 ISO 9000质量体系认证。关于三维模型定义和企业实践，美国国际标准和技术委员会定义了7个级别，供企业自评和供应链评估。图 1只列出了要点，其他详细指标还包括非几何数据定义、数据关联性、质量检测、数据管理、设计变更和技术交流等。值得说明的是，从这个图表出发，如果企业给车间或供应链发送三维模型为基准，辅助以二维工程图，其实已经处在 1级或 2级水平了，离第 3级三维模型定义并不遥远。
图1美国国家标准和技术委员会提出的三维模型企业的级别（数据来源：MBE Maturity Capability Levels，Model BasedEnterprise.org，2015年）
2.实现自动化工作流程
真正在企业级别开展三维模型定义，自动化必不可少。自动化不仅可以节省时间，还可以有效地提高企业标准化程度和产品质量，这对大批量和高精尖生产尤其重要。比如欧洲一个家具制造商的产品数据管理系统里面有几百万的零件、装配体和配套的工程图。手动逐个发布三维 PDF耗时太长，所以必需自动发布。另外对新型设计，公司要求所有定义都发生在零件或装配体中，而不是二维工程图。当存入产品数据管理系统时，后台运行的服务器自动为每一个三维定义的模型发布三维 PDF存档。这样设计师只负责三维定义，无需手动发布，也无需修改发布的 PDF。设计变更更是如此，设计师只负责修改模型定义，存入之后所有相关文档自动生成新版本，并提醒所有相关人员注意。
上述只是一个三维发布自动化的案例，实际上众多领域都可考虑自动化，如三维标注、设计变更对比和可制造性分析等。有些功能商业软件直接提供，有些需要企业自身具备开发能力，通用电气电力和水力部门就配备了专门的软件开发团队。当然也可以外包自动化的开发项目。美国 Hill空军基地在某攻击机机翼维护项目的标书中，明确要求自动生成三维零件报告和管路折弯表格等（DraftPerformance Work Statement（PWS）ForAutomatic 3d Part Report Generation and Associated Engineering Services（A3DPRG）， Hill Air Force Base，2014年）。
3.更新基础设施
工欲善其事，必先利其器。更新基础设施不仅可以有效的提高自动化，而且在各个方面都可以为三维模型定义锦上添花。比如强大的设计软件可以让三维标注更加准确、清晰和迅速；合适的技术交流软件可以输出信息丰富的三维 PDF，使得下游环节可以更方便地读取设计意图；再如工厂中的数字显示屏和局域网可以让技术人员在车间环境就能够查看数字化三维数据，从而顺利地执行加工和制造任务。图 2宁夏吴忠仪表厂就实现了数字化工厂，直接在机床旁边建立了触摸屏“制造执行系统云看板”，可以实时查看模型、尺寸、工艺手册、材料明细表等，把样品研发时间缩短了六个月（数据来源：宁夏吴忠仪表厂案例分析，DS SolidWorks Corp.，2015年）。再如图 3土耳其 Yaris Kabin拖拉机厂在车间装备了触摸屏和条形码扫描器，可以实时显示装配手册、材料明细表和爆炸视图等。使得装配流水线能够迅速从 700多个组别，3000多个零件中找到合适的零件和手册完成装配任务（数据来源：土耳其 Yaris Kabin拖拉机厂案例分析，DS SolidWorks Corp.，2013年）。值得说明的是，这些车间硬件投资并非高不可攀。图 3中的触摸屏在车间粉尘和振动等恶劣环境下表现非常稳定，只有大约 6000人民币，条形码扫描器大约 100人民币。
除了设备更新，已有设备的保养也很重要。以数控加工为例，即使可以直接利用三维模型编程，其零件质量也可能千差万别。刀具的磨损、步进控制的误差和传感器的误差等都会导致零件背离设计要求。
以上是流程方面的三点建议，考量实施效果、实现自动化工作流程、更新基础设施。下面讨论三个需要避免的误区。
三、MBD实施经验之流程篇：避免三个误区
1.不要再以二维工程图为基准
使用三维设计软件的企业经常遇到一个难题：有可能多达六成的二维工程图与三维设计不符（美国国防部、外围供应链和几家大型企业的抽样调查，2013年）。原因很多：三维设计更新没有及时体现在下游众多工程图中；下游环节直接修改二维图样，而没有通知设计部门；设计人员与加工车间协商同意改动尺寸或公差，但是为了赶进度尽快红笔标注在图样上，而没有更新三维设计。
如果发现二维工程图与三维模型不一致，该以哪一个为基准？这是一个重要的企业流程决策。可喜的是很多企业选择三维模型为基准。比如半数的 SolidWorks用户就表示如此（2015年 SolidWorks中国用户问卷调查，样本数量：278）。这就为三维模型定义的实施奠定了基础。首先在理念上，三维取代了二维的传统权威地位。有了疑问，直接查找三维，而不再是二维。这使得进一步用三维标注取代二维标注水到渠成。其次在流程上，“三维为准”孕育了一套行之有效的规定和办法。比如有的企业严格禁止加工车间未经设计部门批准直接修改图样。即使要修改，也要通过完善的设计变更流程：从三维设计发起，通知所有受影响的部门，批准之后，更新图样，重新下发。再次，“三维为准”是高效三维制造应用的必要条件，比如三维打印和三维检测等。
反之，如果二维习惯根深蒂固，实施三维模型定义则需要多费周折。因为除了三维设计，其他各方面的人员和流程可能都是二维导向的，要改变这种习惯需要开阔的思路和长久的努力。首先企业管理层需要勇气和视野重新审视二维流程：“既然已经三维设计，为什么非要以二维为准？这样的流程存在哪些问题？”而不是当成默认状态。意识到的二维问题越突出，改进的动力就越充足。以二维与三维设计矛盾的例子来说，如果以二维特殊要求为准，短期内加工还可能勉强完成；但是如果三维设计变更出了新图样，这类二维特殊要求很容易丢失。最好的办法还是从源头，即三维，彻底更改设计和加工要求，保证单一和准确的信息源。之后就需要不断的实践磨练，总结经验，逐渐习惯新的流程。
2.不要只给供应链下发三维 PDF
即使以三维为准，也还要注意另外一个误区，即过度依赖三维PDF。三维 PDF具备很多优势，极大地促进了三维模型定义的发展：如只需免费 Adobe阅读器就可以打开，而且全世界95%的联网计算机都已经安装了这个阅读器（3D PDF Consortium，2014）；能够动态显示三维模型，支持旋转和缩放；提供测量工具，可以动态得出模型尺寸等。企业青睐这种三维轻量化文件，甚至有些企业不再给供应链下发三维模型和二维工程图，只发送三维PDF。这种做法在未来可能行得通，但就现状来说，还为时过早，会给供应链带来很多问题，甚至引发严重的抵触。
主要原因是很多制造软件还不兼容三维 PDF。一个突出的例子是 CAM软件现在还无法直接读入三维 PDF的丰富信息进行加工编程。所以数控加工厂有时不得不根据三维PDF手工重建 CAD模型，导出 STEP文件，再导入 CAM软件。不仅拉长了工期，增加了成本，而且容易导致重新建模的人为失误，得不偿失。另外还有很多其他三维应用如坐标测量机检测，数字扫描检测，自动工艺设计等，对三维PDF的支持还在完善中。除了肉眼视觉读取，PDF格式还不能数字化驱动这些三维应用。所以当前的一个要点就是与三维PDF一同发送CAD模型，STEP或者其他需要的文件，协助提高供应链效率。
退一步来讲，上述误区蕴含了两条很重要的经验教训。
（1）在转型初期，交流一定要充分，宁多勿少。习惯的文档还应该照样提供，并且确立三维 CAD模型为基准，辅助以 STEP模型以及二维工程图。在此基础上，三维PDF可以锦上添花。如果贸然取消日常加工需要的熟悉数据，无异于釜底抽薪。当合作各方逐渐适应了三维流程，那么可以协商取消或替代某些非关键文档，比如二维工程图。
（2）三维 PDF虽然强大，但是不要喧宾夺主。真正设计的权威数据应该是 CAD模型。三维 PDF毕竟是一个衍生输出格式，方便阅读。但是如果合作方具备相应的 CAD软件，那么还是应该尽量发送 CAD模型，以便最大程度的保证数据的完整性和准确性。比如通用电气测量和控制部门就推荐供应链使用与通用电气一致的 CAD软件。
另外分享一个小窍门。很多企业希望把各种文件添加到 PDF作为附件，便于管理和发送，但是误以为只有付费的 Adobe软件才具备附件功能，其实免费的 Adobe阅读器就可以给PDF文件添加附件，图4显示的注释功能面板上面，有专门的注释附件按钮。有的企业还巧妙地在三维 PDF开辟了专门的区域显示附件图标，附上CAD文件，如图5所示。
3.不要忽视基于互联网的三维模型流程
除了分发三维 PDF和其他文件，更进一步是把三维数据直接发布在互联网（包括广域网和局域网）上。细心的读者可能已经注意到，图 1中三维模型企业第 6级的一个指标就是在线三维产品数据包。所以本期分享若干案例，希望我国企业不要忽视这个方向的潜力。注意这不是简单的文件上载，而是可以直接在线操控三维模型。图 6中英国儿童三轮车厂商 Tomcat在企业主页展示三维产品，供客户实时订制自己心仪的配置（颜色、座椅和踏板等），然后在线提交订单（http：//www.tomcattrikebuilder.com/en/trike-builder/，2015年）。美国一家起重机制造商在局域网发布三维零配件模型和规格、产品说明书和维修手册等数据，供经销商查询和订购。还有的企业利用局域网的三维数据，协调内部审阅批准设计变更，或提供工艺卡指导零件加工（图2中的宁夏吴忠仪表厂），或展示装配手册指导工人进行组装（图 3中的土耳其 Yaris Kabin拖拉机厂）。
除以上民用案例，美国国家标准与技术委员会也大力支持互联网三维模型技术，力图更加流畅和丰富的在线体验。如图 7所示，只需要一个网页浏览器，就可以实时浏览三维模型，如旋转、缩放和平移，显示或隐藏零件，观察爆炸视图、剖视图和向视图，保存和提取订制视图，在产品特征树中查找、读取模型属性信息，评论、在线对话等。甚至可以在移动设备（图 8）上浏览三维模型和标注，而且三维标注还可以响应若干指令。
基于安全保密的考虑，美国海军工程服务中心早在1996 年就开始评估使用基于内部局域网的三维模型平台，用来培训水下建筑工人。迄今已经发展到三维虚拟岸边建筑工程，可以迅速的评估各种零部件、舰艇、飞机和码头之间的空间位置和干涉。一方面可以作为边界条件改进新品设计来适应空间要求；另一方面如果产品已经生产，那么可以帮助明确岸上后勤人员的安装和维护需求。假设某个基地是为某型号的潜水艇设计服务的，如果有紧急任务其他型号的潜水艇需要停泊，那么三维网络平台模拟可以供总指挥部、潜水艇人员和基地团队很快提前判断是否能够停泊，有哪些注意事项等（数据来源：Navy Enterprise Web-Based 3DModel Visualization： Supporting Collaboration among the Naval Systems Commands，Alex Viana，2014 年）。
四、结语
综上所述，基于互联网的三维模型流程具备如下优势。
（1）三维的直观性让信息更加清晰，协同合作更加有效，避免了二维图样的费力解读。波音公司一位资深工程师就提到，旋转、缩放、点击尺寸高亮显示关联特征和添加评论这些功能，使得全球团队审阅三维模型定义比二维容易很多。
（2）实时交互更加吸引客户和合作团队的注意力，因为它给予观众更多掌控的空间，而不是像传统网页一样只能读取。网络游戏就是一个把实时交互性发展到极致的例子，由此不难理解在线三维互动模型的优势。
（3）设计变更在网上审阅批准更加迅速。所有改变自动的发布到相关团队，各方面的批准也自动的汇总，使最新设计生效。而传统离线流程则需要专人携带文档，分别跑腿到各个部门通知和申请签字。
（4）除了上述各种功能，一些网络图形图像技术还极大地改善了用户体验：常用网页浏览器可以动态显示三维模型，无需安装特殊软件，无需下载文件，而且促成了移动应用。
（5）后台数据管理也轻松很多：无需分别发送重复文件，而是把数据集中到一个网站供自行选用。这样只需要统一整理和发布就可以保证为多方提供最新信息。
三维结构模型 篇7
关键词：三维,地质结构模型,思路,地质数据库
三维可视地质模型技术是传统地质改革创新的新方向:城市地下空间信息,包括地质结构、市政管线及地下建(构)筑物,是一切城市规划建设的基础,尤其是当地下建筑越来越多,位置要求越来越精确时,地下空间信息是否完备准确,对于规划、设计、施工都至关重要;而相对于地上资料,当前地下资料在系统性、可靠性、现实性方面都相对较差,因此建立地下空间信息管理系统(三维地质)是城市建设的迫切需要。“数字地球”是20世纪末大信息化领域提出的一个具有里程碑意义的概念,作为其中的重要子集“数字地质”的发展与建设,将对城市建设、环境保护与分析,以及资源的利用与开发产生重要影响。改革传统地质成果表达形式,三维数字化表达是近期工作的新方向。
建模存在的难题:1)由于地质三维数字化不象传统的GIS系统,只计算面数据,而三维地质数据是真正的体数据,如何应用计算机快速生成三维地质体的海量数据是一个难点;2)如何解决海量数据的三维地质体在台式电脑或笔记本电脑上实现图形显示及操作也是一个难点;3)三维地质体的深入应用,在某种意义上就是对地质体内部三维空间属性的展示与分析,因此实现三维地质体交互式三维切割分析,也是需要解决的重要难题。
下面以华北平原(河南)三维地质结构模型与郑州市城市规划区部分区三维地质结构模型建设提出三维层状地质体计算机实现解决思路。
1 建模软件
三维地形与分形建模:Mojoworld 2.0,TerraVista 4.0;3D模型减面类:Geomagic Decimate 1.0,Action3D Reducer 1.0,Rational Reducer;地理数据转换:FME Suite 2003X2;GIS类:中地公司的MAPGISPrjSurvey与法国Nancy大学的Gocad 2.3;虚拟现实与视景仿真类:Vega Prime 1.2等。
2 计算方法
Gocad软件研发中除采用J.L.Mallet教授提出的离散光滑插值技术(DSI)外,还采用了适应能力很强的三角剖分和四面体剖分技术,并独立地开发了软件中的地质统计学部分。
建模宜采用地质统计学的方法和层状模型法来简化工作。剖分网格应根据工作面积与精度来定。
3 三维层状地质体的实现模式
混合模型:用层状地质体的曲面和地质体属性数据来构造三维体。在三维层状地质模型上实现交互式三维切割分析。
4 三维地质结构模型工作的基本思路与工作方法
充分收集已有资料进行二次开发,在地质资料较少地区辅以物探手段进行补充;利用地质学建立地层层序及钻孔地层层位划分及编图;利用中地公司的MAPGISPrjSurvey或法国Nancy大学的Gocad 2.3软件建立三维可视化结构模型。
4.1 资料的收集整理,建立综合地质数据库
充分收集工作区已有地质资料,分析已有资料存在的问题和可利用程度,重点对钻孔资料进行分类整理和分析研究,掌握区内钻孔的总体分布,应特别重视对钻孔资料的分层和岩性描述的研究。建立综合地质数据库,对入库的原始数据应进行认真校对和统一编号。
4.2 建立地层层序
1)基准孔与骨干孔的选择。
基准孔是经过全孔取芯、测井,有古地磁、孢粉、微古、同位素测年、粒度分析、重砂等测试资料研究较全面的钻孔,是用以进行地层划分、对比、地层时代鉴别、填图单位确定、沉积相研究及地层格架建立的标准钻孔,可以作为邻近地区的标准地层柱及横向对比依据,相当于区域地质调查中实测剖面的作用。基准孔应穿透松散层或第四系,在不同构造单元,揭露地层较全、顶底界面清晰、分层描述详细,具有代表性。骨干孔是揭穿第四系或有较全测试资料的钻孔,分布应相对均匀,以控制区内的地层分布。
2)建立地层层序。
依据《中国地层指南及中国地层指南说明书》,综合使用古地磁地层学、古气候地层学、同位素地质学、古生物学与微体生物学方法、沉积学方法、测井地质学方法、地球化学过程分析等方法,并考虑现代华北平原的形成与青藏高原隆升辐射效应的关系。工作则由原先的野外填图法逐步过渡到据航片、卫片解译、地貌学研究、钻孔验证、历史文献考证上,在此基础上建立工作区地层层序。
4.3 建立三维地层格架网
钻孔的筛选:根据基准孔和骨干孔的分布布设剖面网格,在缺少钻孔资料的剖面线上用物探、地震或其他方法进行补充,建立起三维地层格架网,小于100 m的地层多利用工程地质结构调查钻孔,以提高地层分辨的精度。
4.4 钻孔地层层位划分及编图
根据建立工作区的地层层序和基准孔与骨干孔,对全区钻孔进行钻孔地层层位划分,编制各地层顶底板埋深与标高等值线图与网状剖面图。在此基础上,对地层层位划分有误差的钻孔进行修正。
4.5建立三维可视地质结构模型
建模可采取DEM面叠加与钻孔统计计算两种方式,在建立三维地质结构模型后,再用虚拟现实与视景仿真类软件转化为三维可视地质结构模型。
参考文献
[1]李友枝,庄育勋,蔡纲,等.城市地质——国家地质工作的新领域[J].地质通报,2003,22(8):589-596.
三维结构模型 篇8
虚拟植物生长模型是指利用计算机、结合可视化等技术对植物在三维空间中的结构发育与生长过程的仿真,是农业信息化技术、数字农业和虚拟现实等交叉学科的研究热点[1]。植物的生长发育结构与其发育过程密切相关。虚拟植物生长模型能准确、快速地模拟植物生长发育的三维结构,有效地精确植物生长发育过程、反映其自然生长规律,并能预测气候对农作物产生的影响,因此在精准农业中具有广泛的应用前景[2]。
国内外对虚拟植物的建模方法进行了大量的研究,主要包括:1968年,美国生物学家Lindenmayer提出的L系统[3]; 1983年,美国学者Reeves在提出了“粒子系统(Partieles system)”建模方法[4];1984 年,Aono 和Kunii 在树木的三维结构模型(GMT1-GMT4)基础上提出A-系统[5];Greene提出了基于体元素空间(voxelPsace)的方法[6];DeReyffe等提出了“参考轴技术”的植物形态发生建模方法[7],以及Pursinkeiwicz与Hmamel发展的一种称为“语言约束式迭代函数系统 (nauggae-ersrtctide FIS)”方法[8]等。这些方法只能建立植物在时间或空间上的离散生长模型,且具有不连续性[9]。虽然时控L系统[10]能够解决此问题,并借助PlantVR平台可以实现;但它不能从整体的角度构建植物生长发育的三维结构,不能有效地描述植物根与冠在生长速度上的关系。
为了克服现有模型和方法的缺陷,笔者在深入研究时控L系统和异速生长模型[11]的基础上,运用时控L系统及异速生长关系对PlantVR平台的构建方式进行了改进,提出了基于时控L系统的虚拟植物生长三维结构模型。同时,运用PlantVR平台,实现了对植物整体的构建,并能清晰地表现植物生长过程的连续性,有效地描述了植物根与冠在生长速度上的关系。
1 方法与原理
1.1 基础理论
植物的生长是一个连续的过程,为了描述其动态的生长过程。Prusinkiewicz 对L系统进行扩展,提出了时控L系统,它采用时间节点的方式来控制离散的迭代过程。假设V是L系统的字母表,R是非负的实数集,序对(a,τ)∈V×R被称为时控字母a,τ被称为a的年龄。那么,时控L系统[10]是一个三元序组G=<V,ω,P>。这里V属于字母表;ω∈(V×R)+表示V中的一个非空的时控字符串,即公理;Ρ⊂(V×R)×(V×R)表示产生式的有限集合。用符号(α,β)→(b1,a1)…(bn,an)α代替((α,β),(b1,a1)…(bn,an))∈P。其中,参数β被称为字母α的终止年龄,并且参数aj称为由产生式P赋值给字母bi的初始年龄。因此,可以假设:对于任何一个字母α都存在一个相应的值β,使(α,β)是某些产生式P的前驱;如果(α,β)为一个产生式前驱,并且(α,γ)是出现在P中某些产生式后继中的一个时控字母,那么β>γ。
为了表现植物生长的连续性,笔者认为必须具备以下两个条件:
1)前驱式中字母α的长度的生长函数g(α,t)是关于年龄t的函数,并且参数t在定义域
2)对于产生式P中每个(α,β)→(b1,a1)…(bn,an),都有
1.2 异速生长模型
对根、冠的生长以及相互关系进行研究,主要经历了由定性到定量的过程。在描述根、冠定量的关系模型中,主要有异速生长模型、Thornley 模型、功能平衡模型以及激素模型等[11]。1924年,Huxley首次给出了动物体不同生长变量间的异速生长关系方程,其表达形式为
Y=aWk (1)
其中,Y,W分别代表在给定时间内的两个不同的生长变量,k 表示两个变量的相对生长比率,a为系数。 学者们将以上异速生长关系方程应用到植物根、冠关系的研究,结果显示:在不同环境条件下,许多植物根、冠的量的生长变化均服从式(1)这一规律[12]。因此,提出了植物根、冠的异速生长模型 [11],并将该模型转化为线性形式,即
logY=loga+klogW (2)
这里Y,W分别代表在给定时间内的冠、根的生长量;a,k为系数[11]。当k<1时,根的相对生长速率大于冠;反之,当k>1时,根的相对生长速率小于冠。虽然根与冠的相对生长速率会随时间的改变而改变,但这个方程仍然成立。
2 模拟植物的设计
2.1 植物的生长函数
根据植物的生长发育规律可知,植物及其组织器官(叶、花朵、果实等)的生长发育大致可以分为5个阶段,即生长、停滞、衰弱、衰弱稳定和死亡阶段[13]。在每个阶段,他们的生长速度都具有各自的特点,如图1所示。
每个阶段内可以用函数表示为
式(3)～式(7)分别表示植物在5个阶段的生长函数。其中,L,L1和L2分别表示植物及其组织器官在初始化的最小值、在衰弱期的最小值以及最大值;N1,N2,N3分别表示在生长、衰弱以及死亡阶段最接近原始数据的点[9]。根据图1所示,植物在生长过程中,其生长函数呈S型,即开始增长缓慢,随着时间的推移,逐渐加快,并接近最大值,然后增长又趋于平缓。由于本文的研究目的是表现植物生长过程的连续性,所以在研究过程中,只针对植物的生长阶段(0～T2)做了研究。
2.2 基于时控L系统的植物生长三维模型
根据PlantVR的构建规则可知,它是由迭代次数N、旋转角度δ、公理ω、产生式P 以及结束规则Endrule组成[9],如图2所示。
为了更有效地描述植物根与冠在生长发育过程中生长速度的关系,建立植物生长三维结构模型,并在植物生长函数的控制下,做如下改进。
2.2.1 公理ω的改进
从植物的生长过程来看,根部吸收营养促使冠生长。在吸收营养过程中,根也得以生长[14],即可形象地表示为植物的根与冠是从同一个点出发,向相反的方向生长。
由L系统的定义出发,可以把植物的根与冠当成一个整体,在同一条件下进行180°的分支,即用L系统表示为:[ω1][+(180)ω2]。根据式(2)可以推导出根与冠生长速率之间的关系,即
k=logwY/a (8)
根据异速生长模型,当k=1时,可以认为植物根的生长速度等于冠的生长速度。此时,系数α决定了根与冠之间的生长速率。因此,在公理中,分别设ω1和ω2表示根与冠,由异速生长模型得
由上式可得,在植物的不同生长阶段,其根的生长函数可以表示为G(t根)
2.2.2 公理产生式P的改进
根据时控L系统的定义,在对产生式P的改进中,主要是对前驱进行改进,即在前驱式中引入参数β作为生长单元α的终止年龄,使(α,β)→ (b1,a1)(b2,a2)…(bn,an)代替((α,β),(b1,a1)…(bn,an)∈P。其中,参数β被称为生长单元α的终止年龄,而且生长单元ai称为由产生式P赋值给字母bi的初始年龄。
根据对公理ω和产生式P的改进方法,结合PlantVR平台设计原理,对设计模型进行了改进。根据公式(3),可以得到改进后的G(t)与迭代次数N、旋转角度δ、公理ω都有密切的关系,如图3所示。
3 实验结果
通过上述改进后的方法,以PlantVR为平台,模拟出了基于时控L系统的植物生长三维重构过程,并有效地描述了地上与地下部分两者在生长速度上的关系。为了便于研究,在试验过程中,设k=1,即根的生长速度等于冠的生长速度,其余的仿真实验的数据如表1所示。
如图4所示为采用本文方法生成的植物生长过程。在图4中,表示地上与地下部分的分界点。地上与地下部分是同时生长,并从小到大、从快到慢,到达一定条件后,开始长出新叶、开花等。在设计过程中,采取了不同的颜色来表示不同的器官,真实地再现了植物的生长过程[15]。
4 结论
对于虚拟植物生长的、连续的三维结构模型的研究意义重大,传统的建模方法在时间上和空间上的离散性难以克服。在深入研究时控L系统和异速生长模型的基础上,结合PlantVR平台,提出了一种基于时控L系统的虚拟植物生长三维结构模型。通过实验表明,该方法有效地弥补了传统方法在时间上和空间上的离散性的缺陷,并从整体的角度构建植物生长三维结构,正确地描述了植物在生长过程中根与冠在生长速度上的关系。
然而,由于植物生长过程较为复杂且影响因素较多,本文仅仅从理想的角度来考虑植物根与冠两者在生长速度上的关系,没有考虑影响植物生长的其他因素,如阳光、水份及营养等。下一步的研究重点将扩展到相关因素对植物根与冠两者间生长速度关系的影响,使之能够全面、正确地模拟两者间的关系。
三维结构模型 篇9
1 引言
艾伦·鲁宾逊和萨姆·斯特恩[1]给公司 (企业) 创造力下的定义是:如果公司雇员未经直接示范或教导就能做一些新的、也许有用的事情, 那么这个公司就是有创造力的。企业创造力[2]具有潜在性、全员性、复杂性、意外性、环境依赖性和难管理性的特征, 因此企业创造力是一个复杂的系统。为了将企业创造力开发的过程明晰化, 本文通过构建企业创造力开发的霍尔三维结构模型进行研究。
霍尔三维结构[3]可以将复杂的系统用多个要素表达出来, 使得系统条理清楚、更加明确。由于霍尔三维结构的产生于20世纪60年代, 主要用于定量分析, 以工程系统为研究对象, 但随着国内外学者将其用于定性分析的案例[4]中, 如融资模式分析、投融资风险管理、质量管理、保险营销等, 它的内涵也得到了补充。本文将霍尔三维结构用于企业创造力开发中, 将企业创造力开发的运行阶段及各阶段需要的工作和知识显示在三个维度上, 使创造力开发的流程明晰化, 规范化。
2 基于霍尔三维结构的企业创造力开发模型构建
企业创造力开发的过程是一个企业将潜在员工身上的创造力挖掘出来并进行整合管理的过程, 因而企业首先需要员工自身认识到人人都有创造力, 破除创造力的神秘感, 这是员工创造力的发现阶段;其次在员工发现自身具有潜在创造力时, 对员工进行培训与教育, 学习创造技法, 使员工的潜在创造力能够显现出来, 这是员工创造力的培养阶段;再次根据前面所学的知识, 针对企业出现的问题或组织的活动, 如六西格玛、QC小组活动, 利用员工自身挖掘出来的创造力, 然后企业对每个员工创造力进行整合, 这是员工创造力的实践阶段;最后针对前面出现的问题进行总结, 即为总结阶段。为此, 将企业创造力开发的时间维分为四个阶段:发现阶段、培养阶段、实践阶段和总结阶段。针对这四个阶段每阶段的工作步骤, 将逻辑维分为五个步骤:提出问题、设计目标、综合方案、系统选择和实施计划。逻辑维和时间维的交点即是一项活动, 而在这活动的进行中, 需要了解一定的知识, 这些知识构成了企业创造力开发的知识维。在企业创造力开发过程中, 需要了解的知识有一般知识、专门知识和创造知识等, 因此, 将知识维分为人文、科技、创造、管理和专业知识等。据此, 构建企业创造力开发系统的三维结构如图1所示。
3 基于霍尔三维结构的企业创造力开发模型分析
3.1 企业创造力开发的时间维分析
企业创造力开发的时间维有四个阶段:发现阶段、培养阶段、实践阶段和总结阶段, 下面针对每个阶段进行分析。
(1) 发现阶段
在发现阶段, 是为了让企业员工认识到人人具有创造力的, 且是可以被开发的。主要目标是消除影响人们创造力发挥的各种思想上的障碍以及树立并增强学员的创造意识。其中, 思想上的障碍表现为[5]:人类的思维定势, 习惯以经验解决问题;认为创造是研发人员的事, 觉得创造是件神秘的事而具有自卑感;迷信权威, 不敢存疑等。
需要做的工作:一是普及创造力开发的相关知识, 在企业的网页、宣传栏及工作手册等写有关创造学的理论知识;二是开设创造力培训课程, 可以在企业内部培训或外包培训;三是建立激励机制, 将员工的创造力开发与奖励 (经济奖励、行政奖励和荣誉奖励) 挂钩, 员工的加薪、晋升、授予先进工作者等均与对企业作出的创造力贡献相关。
(2) 培养阶段
在认识到人人具有创造力而且可以被开发的基础上, 需要让员工掌握创造技法, 训练创新思维、培育创造精神及增强知识产权保护意识。主要目标是培育员工的创造性思维并对知识产权进行保护, 如及时申请专利等。
需要做的工作:一是开设创造学系列课程, 讲授常用的、简便易学的创造技法, 如头脑风暴法、缺点列举法、和田十二法等;二是开展企业创新活动, 如“合理化建议”, “每周一交流、每月一建议、每月一评比、每季度一奖励”等活动;三是及时申请专利保护企业的知识产权, 在创造思维培训和创新活动中, 会产生一些实用且创新的点子、技术, 需要及时申请专利。
随着中国企业信息化变革的不断深化, 传统的工作模式的弊端越显突出, 用信息技术来改变传统工作模式已势在必行。在企业创造力开发, 特别是在培养阶段, 可以通过计算机辅助创造力开发的应用系统来培训企业员工的创造力, 如创造力的测试、创造技法的实战训练等。同时可以建立企业合理化建议系统, 对合理化建议的提出、采纳、实施和成果评审与奖励进行管理, 有效提升企业合理化建议管理的效率, 从而提升企业整体创造力。
(3) 实践阶段
在了解创造学的相关理论与方法后, 将创造理论与方法用于企业的实际生产中。主要目标是应用创造学的相关理论与方法于企业的实际生产运营中, 为企业存在的问题提出解决方案, 提高企业的工作效率、降低成本等, 为企业创造经济和社会效益, 提高市场竞争力。
主要工作为:结合企业的实际工作, 如企业的5S管理, 流程优化, 持续改进活动, QC小组活动等, 采用创造技法对出现的问题进行分析, 提出可能产生这个问题的原因, 然后找出若干种方案并找出最合适的方案, 付诸实施。设立“创新技法室”, 定时/定期交流学习, 将每个员工的创造力进行整合为企业创造出效益。
在这一阶段[6], 针对企业实际生产运营中出现的问题, 需要充分发挥基层员工、技术人员和管理者的创造力, 利用创造学相关知识, 找出问题的解决方案。在解决问题前, 先对该问题的技术方案进行专利检索, 了解该技术领域的历史、现状以及未来的发展方向;在解决问题中, 充分利用各种创造技法, 对产生的实用而且具有创新点的技术、产品等及时申请专利, 同时注意避开可能产生纠纷的专利, 对具有商业秘密价值的方案, 作为企业的商业秘密进行保护。
(4) 总结阶段
在这一阶段, 主要是对前面几个阶段出现的问题进行深入分析, 找出原因并采取措施。此外, 还要不断总结经验教训, 以巩固取得的成绩, 防止发生的问题再次发生。
主要工作为:一是总结成功经验和失败教训, 将其规范化, 纳入知识产权管理的标准和制度中, 以巩固已取得的成绩, 防止不良结果再发生, 提高后期的工作效率;二是提出尚未解决的问题, 并将其转到下一创造力开发的过程中去, 不断减小当前现状与理想情况的差距, 使企业创造力开发与知识产权管理工作更加的完善。
根据上述分析, 可知企业创造力开发系统的时间维各个阶段之间的关系如图2所示:
时间维的各个阶段不仅仅是一个工作阶段或进程, 它更是一个不断改进、不断缩小当前现状与理想情况的差距的过程, 是螺旋阶梯式上升的过程[7]。
在发现阶段、培养阶段和实践阶段的运行, 引发创造力开发过程中的新问题, 在总结阶段后, 将出现的问题进行反馈并将尚未解决的问题转到下一创造力开发的过程中去。如此循环, 不断上升, 使企业创造力开发的水平不断提高, 塑造企业创造力开发的企业文化。
3.2 企业创造力开发的逻辑维设计
时间维的每一阶段均是一个相对独立的系统工程项目, 也是系统中的主体。而逻辑维反映的是系统工程每个阶段工作所应该遵循的逻辑顺序和工作步骤。为此, 根据企业创造力开发理论, 将逻辑维分为:提出问题、设计目标、综合方案、系统选择和实施计划。
(1) 提出问题
分析企业的现状, 了解企业处于创造力开发的哪一阶段中, 明确需要解决的问题以及要求, 同时收集企业创造力开发所需要的相关资料。
(2) 设计目标
根据提出的问题, 确定目标并拟定详细的评价标准。如申请的专利数量、解决的问题的难易程度、解决问题后产生的效果是否持续等。
(3) 综合方案
在现有知识的基础上, 企业员工通过创造性的思维, 结合系统中的物质、信息等要素, 形成各种不同的可行方案。
(4) 系统选择
根据企业所处市场、法律等环境的约束条件下, 通过分析、评价和优化, 从各入选可行方案中择出最佳方案, 作为行动方案。
(5) 实施计划
根据最后选定的方案, 按计划将系统付诸实施。
3.3 企业创造力开发的知识维设计
完成企业创造力开发的整个活动, 确保企业创造力开发系统目标的实现, 需要一系列的条件保障, 这些保障条件构成了整个企业创造力开发系统的知识维。在知识基础方面, 企业创造力开发所需知识主要包括人文、科技、创造、管理等共性知识和每个企业所涉及领域的专业技术知识。如在企业创造力发现阶段, 需要了解基本创新方面知识、日常工作中需要的知识等;在培养阶段, 需要知道并运用创造技法、计算机相关知识以及解决问题需要的专业知识等;在实践阶段, 需要灵活运用创造学相关知识、技术、管理及专业知识;在总结阶段, 需要管理相关知识、创新、基本知识等。因而, 企业创造力开发的知识维为:人文、科技、创造、管理和专业知识等。
4 结论
企业创造力开发是一个复杂的系统, 根据企业创造力开发的特点, 通过改变霍尔三维结构的三个维度的阶段、步骤和所需知识, 构建出企业创造力开发的霍尔三维模型。然后针对企业创造力的三个维度进行分析, 将企业创造力开发的过程明晰化, 便于企业合理配置系统中的要素, 提高企业创造力开发的效率, 对企业具有一定的指导意义。
摘要：在知识经济时代, 企业创造力开发显得越来越重要。为将企业创造力开发的过程明晰化、规范化, 本文基于霍尔三维结构的思想, 构建企业创造力开发的三维结构, 将时间维分为发现、培养、实践和总结四个阶段, 逻辑维分为提出问题、设计目标、综合方案、系统选择和实施计划, 知识维分为人文、科技、创造、管理和专业知识等。便于企业在进行创造力开发时, 根据目前企业的现状, 合理配置企业的资源, 有效提高企业创造力开发的水平, 对企业具有一定的指导意义。
关键词：创造力,企业创造力,创造力开发,霍尔三维结构
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三维结构模型 篇10
关键词：波形钢板,ANSYS,平截面假设,刚度计算,刚度等效,内力计算
波形钢板由于横向波纹的存在,造成了这种结构的几何异性,从而给分析计算带来一定的麻烦。如果能将波形钢板等效成平钢板,那么在结构分析计算、建模方面将会带来很多简化。采用刚度等效是将波形钢板等效成平钢板的主要研究方法之一,目前主要是利用截面惯性矩、面积等效方法。而基于材料力学基本理论可知,截面应力计算与截面刚度、截面面积和计算点至中性轴的距离有关。因此,这种单纯的采取惯性矩等效的方法还不尽合理,存在一定的弊病。本文采用ANSYS有限元软件,通过对三维实体模型与平面应力模型对比分析,对将波形钢板等效成平面钢板的方法进行了探讨。
1计算模型的基本假设
平截面假设[1]是材料力学中的一个变形假设。垂直于构件中性轴的各平截面在构件受拉伸、压缩或纯弯曲而变形后仍然为平面,并且同变形后的构件平截面与中性轴垂直。若构件受拉伸或压缩,则各横截面只作平行移动;若杆件受纯弯曲,则各横截面只作转动,而且每个横截面的转动可由两个转角确定。根据板壳理论,波形钢板为薄壳结构,忽略剪切变形,那么可以采用平截面假设,后文中利用ANSYS进行验证。
在参考文献[2,3]中,介绍了波形钢板截面面积、截面惯性矩的计算方法,利用正弦波积分可以得到设计参数,但对于不同波形,需要计算等效的正弦波,这给计算上带来不便。E.B.Seydel推导的正弦波纹板X、Y方向的抗弯刚度Dx、Dy和抗扭刚度H,也是基于正弦波形得到的。基于材料力学[1]的截面特性计算方法,利用转轴定理,可推导得到如图1所示的截面抗弯刚度。
1.1惯性矩
1.2面积
1.3截面模量
1.4回转半径
其中:l表示波长;h表示波高;TL表示直线段长度;R表示波峰波谷半径(至板轴线距离,为所给参半径加上1/2板厚);θ表示圆弧角度(弧度);d表示圆心偏离x轴距离;板厚为t。
2三维模型内力计算
本文利用ANSYS有限元分析软件,建立波形钢板的三维实体模型。其中:土体尺寸为18×12 m,厚度取两个波形厚(波形380×140×5 mm),即0.76 m厚。波形钢管直径6 m,钢管单元选取SHELL93(8节点结构壳),土体选用SOLID95(20节点实体单元)。材料参数为:钢板,弹性模量2.1×1011,密度7 800 kg/m3,泊松比0.3;土体,弹性模量2.6×107,密度1 700 kg/m3,泊松比0.3。此处不考虑由于本构关系对结构受力的影响,只验证平截面及刚度问题,因此忽略了材料的本构关系[4]及接触分析。
ANSYS有限元分析的基本步骤:选取单元、材料参数、几何模型、有限元模型、载荷及边界条件、分析求解。具体步骤不再赘述,提取计算结果,选取管顶及两侧截面,下面将三个截面的轴向应力列于表1,单位Pa。
根据表1中数据绘制的截面应力图如图2所示,从图中可看出截面的应力与波形较相似。事实上,最大最小应力分别出现在波峰、波谷[5];中性轴位置对应图中应力平均值,也就是由轴向力引起的压应力;最大最小值由于弯矩引起。在管顶位置,管外侧波峰出现极大应力值、内侧波谷出现极小应力,这是由于管顶下挠引起的。管侧波纹的应力状态与管顶相反,因为管侧向两侧变形挤压土壤,使得管内侧波谷位置出现极大应力,外侧波峰出现极小应力。管顶与管侧截面的应力大小对应的波峰波谷位置正好相反,是由于管顶与管侧截面弯矩的正负号不同引起的。
说明:由ANSYS计算的管侧应力完全相同, 因此图中只有一条管侧应力曲线。
壳单元输出的应力有[6,7]:Sx、Sy、Sxy、TX、TY、Txy、Mx、My、Mxy等,需要注意的是,波纹的存在造成了壳单元的单元坐标系与总体坐标系不同。这里所关心的是波纹管的轴向应力,对应壳单元的拉力Ty。ANSYS中壳单元内力Ty是相对于单元坐标系,为该单元单位长度上的内力,因此提取内力时需要乘以单元的长度,可采用节点力求和法进行计算。为了验证平截面假设,此处利用材料力学中根据平截面假设推导出的弯矩计算公式反向计算,然后与平面模型计算出的内力进行对比,若数值接近,说明平截面假设可应用于波形钢板。应力计算如式(5)。
σ2——是壳单元最大应力与截面平均应力的差值。
3二维平面模型内力计算
二维模型的建立[7,8]相对于三维模型简化了许多,计算求解也比较容易。土体尺寸为18×12 m。由于是平面模型,厚度取为单位厚。波形钢管直径6 m,钢管单元选取BEAM3(2节点梁单元),土体选用PLANE82(8节点平面单元)。材料参数为:钢板,弹性模量2.1×1011,密度7 800 kg/m3,泊松比0.3;土体,弹性模量2.6×107,由于三维模型并未取单位厚度,而是0.76 m的厚度,因此在平面模型中应将土体的密度转换,为1 700×0.76 kg/m3,泊松比0.3。波形钢板的密度不需转换, 因为梁截面面积与三维模型截面面积相等,重力也相等。梁单元的面积、刚度等采用等效方式进行转换,转换如下:
解出B=10.43 mm,H=235.53 mm,将数值代入梁单元实常数中。关于截面参数的计算可采取公式1、2、3、4,计算公式已通过验证,与国外参考手册[9]中所给数值吻合较好。
为与三维模型进行对比分析,有限元模型划分网格的尺寸应与三维模型对应,采取相同的划分数目。
边界条件为:底部施加ALLDOF,结构两侧施加UX,与三维模型对应。
分别选取管顶截面和管侧截面,列表3为显示结果。
弯矩图和内力如图4。
4计算分析
4.1误差分析
三维模型与二维模型的计算内力之间的误差主要由于单元特性[6]不同引起的,SHELL93单元的应力输出及单元属性要比BEAM3单元复杂得多,考虑因素也较多。BEAM3为2D梁元,承受拉压及弯矩;SHELL93具有弯曲和薄膜特性,考虑了截面上的切向应力,还包括应力强化及大变形能力,输出项目也较多。PLANE82为平面8节点单元,SOLID95空间20节点单元,两种单元均可模拟土体,但特性及内力输出却不相同。因此两种模型间存在误差也是在所难免。从表4数据中可以看出,弯矩较小,轴力对结构影响较大。轴力误差在6.7%、8%,因此,可以用平面模型代替波形钢板三维模型。而从国外的计算手册[9]中查找内力和应力的计算公式,也都是基于平面应力状态进行推导的,那么采用平面的有限元模型进行结构内力分析存在合理性。
4.2刚度等效
波形钢板截面参数可以采用本文叙述的计算方法,也可采用参考文献中[2]、[8]的计算方法。在进行建模分析时利用面积相等、抗弯惯性矩相等建立方程,求解矩形截面梁的H、B,算得截面内力,然而在截面应力计算时采用波形钢板的截面高度H0进行计算。若求得任意截面的弯矩及轴力,截面应力可采用材料力学中的应力计算公式:
此处,y取为H0/2。
4.3平截面假设
从波形钢板三维模型的截面应力图形可以看出,截面应力是随着波形变化的,中性轴位置对应平均应力,波峰波谷分别对应最大最小应力,应力的变化接近于直线,与公式的变化规律一致。因此,波形钢板在跨度方向上的受力类似于梁的受力状态,可以采用平截面假设进行内力计算。根据薄壳理论的基本假定,可以采用梁的应力计算公式对波形钢板截面应力进行计算。
4.4结论
本文探讨了波形钢板结构物的三维模型向平面应力模型的简化过程,提出了采用平面模型代替三维模型对波形钢板结构物进行分析计算的思路和方法,提出了刚度等效的基本原则,并对上述结论进行了验证。但并未论述波形钢板结构物的内力计算过程及作用结构上的土压力等问题,采用平面模型对波形钢板结构物进行分析计算,还需进一步考虑土体非线性问题及土体与波形钢板接触问题,研究控制截面的内力计算方法。
参考文献
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