浙江省高技术产业发展项目申报材料.doc

2010年浙江省高技术产业发展项目申 报 材 料 项目名称：集装箱起重机仿真训练模拟系统研制与产业化项目单位：浙江某某电器有限公司申报时间：二00九年十一月二十日2010年浙江省高技术产业发展项目申报材料目录1 浙江省高技术产业发展项目申请表2 浙江省高技术产业发展项目申请报告3 申请报告附件3.1 项目备案文件3.2 前期科研成果证明材料3.3 环境保护主管部门意见3.4 国土部门意见3.5 资金来源证明3.6 有关部门出具的产品生产经营许可文件3.7 企业营业执照及资信证明3.8 对项目申请报告编制内容真实性和准确性的承诺书2010年浙江省高技术产业发展项目申请表项目名称：集装箱起重机仿真训练模拟系统研制与产业化 编号：企业概况企业名称法 人 代 表企业地址邮 政 编 码联系人及电话电 子 邮 箱职工人数企业经济类型开户银行企业信用等级资产总额所有者权益上年销售收入上 年 税 金上年利润上年出口创汇主要产品市场前景及经济效益分析：我公司研发的集装箱起重机仿真训练模拟系统，填补了国内起重机仿真训练模拟系统的空白，其技术达到国内领先水平，其质量可与国外同类产品相媲美。自主知识产权的集装箱起重机仿真训练模拟系统，和国外产品相比具有很强的竞争优势。我公司生产的适合中国国情的集装箱起重机仿真训练模拟系统，以培养更多更优秀的起重机司机，适应我国港口建设快速发展的趋势，市场产业化前景十分良好。该项目完成后，年生产能力达1000台，经核算可新增年产值10000万元，新增年销售收入10000万元，可新增税金1300万元、净利润2100万元，项目投资回收期2.7年，投资收益率为78.45%。项目实施方案和计划进度：本项目由我公司与上海海事大学联合开发，由我公司经过严密的市场调查、技术分析，并最终确定依靠公司在行业的影响力和企业多年积累的开发和设计能力，结合上海海事大学在软件开发方面的技术，形成集装箱起重机仿真训练模拟系统研发的方案。通过二年多的努力，目前已完成产品成果的鉴定，其技术达到国内领先水平。计划2009年12月完成硬软件与产品结构的进一步优化，具备小批量生产的能力；2010年6月完成部分生产和检测设备的添置，年底完成8000平方标准厂房的建设，并完成建设50套产品的生产规模；2011年完成1000套生产规模的建设。项目投资估算、资金筹措及实施配套条件：项目估算总投资3200万元，其中研发费用450万元，生产设备投资1100万元，土建工程投资950万元，建设期银行利息200万元，铺底流动资金500万元。资金来源：银行贷款1000万元，企业自筹2100万元，申请国家资金补助100万元。 项目利用现有滨海新城土地，厂区外部供水、供电及通信设施齐全，完全满足本项目的顺利实施。企业主管部门意见：年 月 日项目主持部门意见：年 月 日2010年浙江省高技术产业发展项目申 请 报 告浙江某某电器有限公司二00九年十一月二十日目 录1 项目的意义及必要性，国内外现状和技术发展趋势2 项目与产业发展的关联度分析3 产品的市场前景4 项目的技术基础5 建设方案、规模、地点、期限6 项目承担单位所有制性质，在本行业中所处地位、生产经营状况、企业资信情况、项目负责人情况及项目组织方式7 原材料供应及土地、水、电、气等外部配套落实情况8 投资估算与资金筹措9 经济与社会效益初步分析集装箱起重机仿真训练模拟系统三维图1 项目的意义及必要性，国内外现状和技术发展趋势1.1 项目的意义及必要性本项目符合浙江省优先发展的高技术产业化重点领域指南中的“一、信息”中“8、软件”中的“重要行业的管理和应用软件”要求，同时符合电子信息产业技术进步和技术改造投资方向中“六、软件、信息服务和信息安全”中的“重点行业软件研发和示范应用”目录要求。近年来，区域经济集团和世界经济一体化的日益加强，带动国际贸易的迅猛发展，国际航运业特别是国际集装箱运输业在各国国民经济发展中的地位和作用越来越突出。尤其是我国，几年来经济的迅猛的发展，已使我国成为国际制造业中心，也是世界最大的消费市场之一。我国已成为世界经济发展的强劲引擎之一，使得国内外贸易连年高速增长。经济的发展带动运输业快速发展， 去年我国港口吞吐量达40亿吨，继续高居世界第一，吞吐量的不断增长，对港口装卸工艺和装卸技术装备提出了更新更高的要求。据国外权威机构估计，我国大型港口装卸机械数量年均将超过60%的增速，港口起重设备正朝着高速化、大型化及自动化方向的发展。安全、高效、智能化设备的相继投入，对起重设备的操作人员提出了更高要求，而我国起重设备操作人员在数量和质量上的严重不足，其矛盾日益显现。当前对起重设备操作人员培训也显得时不我待。港口起重生产设备操作人员的技术熟练程度对港口生产安全、设备使用效率、使用寿命及港口经济效益起着决定性的作用。起重机械是具有危险性的特种工作设备，起重机械的操作涉及到财产与生命安全。我国国务院颁布的“特种设备安全监察条例”将起重机械列入危险性较大、涉及生命安全的特种设备。规定使用单位必须对作业人员进行教育和培训；作业人员必须经特种设备安全监督管理部门考核合格，取得特种作业人员证书方可从事相应的作业。西方发达国家已经具有一套完善的职业培训体制，对起重机械司机的操作培训进行了立法，并规定司机必须到政府批准的专业培训机构参加培训，取得资格证书以后方可从事此项工作。过去，我国企业中一直沿用传统的培训方法，即师傅带徒弟的实机操作。此种方式主要存在以下弊端：一是培训周期长、效率低；二是培训层次低，跟不上目前设备更新的速度；三是安全隐患大，容易发生事故，影响生产。因此迫切需要一种快速、安全、高效的培训方式，我公司以汽车模拟训练器和飞机模拟训练器为依照，通过计算机建模、数据处理、三维仿真、网络通讯等先进IT技术，结合我公司长期从事于起重机行业的经验，以港口岸边吊为模型，运用当前岸边吊所采用的联动台、控制系统、监视系统、数据采集和通过现场环境的多次采样，调查走访大量经验丰富的师傅所获得的大量实际工况数据。从而开发研制自主知识产权的模拟训练器集装箱起重机仿真训练模拟系统。本系统通过现代计算机技术模拟起重机的现场操作环境和工况，通过计算机网络技术进行数据传送，通过联动台和投影仪进行人机互动，是真正的具有专业的虚拟集装箱起重机操作的产品。与目前国内采用的师傅带徒弟实机操作培训方式相比，集装箱起重机仿真训练模拟系统具有明显的优越，其主要优越处有： 1、安全性能好。杜绝了培训事故的发生，减少了不必要的货损、机损、船损和生命损失； 2、培训质量高。可以模拟各种工况以及各种天气工况（诸如天晴、刮风、下雨，能见度高或低，白天或黑夜等），大大缩短培训周期，并可进行各种特殊工况和事故处理能力的全面技能培训； 3、经济性能好。仿真训练模拟系统成本低、能耗低，不影响正常生产，大大减少企业在培训工作中的人力物力消耗，降低培训费用； 4、功能强。通过对仿真软件及硬件的维护和扩充，可适应企业不断发展的要求。并可一机多用，一个训练仿真系统可进行多种机型的操作模拟。1.2国内外现状和技术发展趋势目前，国外起重机仿真训练模拟系统均以模块化设计，根据用户要求设置，如岸边集装箱起重机、轮胎（轨道）式门式起重机、船舶起重机、门座起重机、塔吊等机型。随着集装箱运输的发展，集装箱装卸设备成为仿真训练模拟系统的重要模拟机型之一。总体设计上，一般采用投影机投影、平面镜反射、背投屏幕映像的方案，在比较小的实验室空间内实现了大屏幕的显像，满足了驾驶员训练操作的视角要求。控制技术上，早期的起重机仿真训练模拟系统均采用小型计算机或计算机图形工作站完成数据运算与图像仿真模拟。进入21世纪，许多国外厂家开始使用微型计算机进行控制。近年来，国内交通部系统一些单位先后进行起重机仿真训练模拟系统的研制，某大学于1999年向上海市教委申请了重点专业装备项目岸边集装箱起重机电控与操纵虚拟仿真试验系统，研制了一台半仿真的岸边集装箱起重机训练器，即完全采用真实的岸边集装箱起重机的驾驶室和电气控制系统，而视景和音响采用虚拟现实技术进行仿真。该起重机训练器综合了计算机、网络技术、图形图像技术、多媒体、软件工程、信息处理、自动控制等多个高技术领域的知识，在国内开辟了起重机仿真训练模拟系统的研制先例。2004年交通部水运科学研究所和大连海事大学也先后研究开发港口起重机操作模拟器。相对国外起重机训练器，国内产品能够更好地适应国内教学培训的要求，价格仅为国外同类水平产品的1/51/8，具有较强的竞争力和应用推广潜力。但还需要在控制技术、仿真技术、运动模拟技术等专项技术以及机型模块设置上提高水平，并形成成熟的商品化产品以及服务体系。2 项目与产业发展的关联度分析起重机仿真训练模拟系统是通过计算机建模、数据处理、三维仿真、网络通讯等先进IT技术，模拟起重机行业的工作环境，操作流程，达到培训新老起重机司机熟练操作相应新设备的目的。近年来，我国作为世界加工工厂的地位日益显现出来，进出口贸易大幅提升，港口运送量每年大幅提升。为了适应港口运输的快速发展，新的港口起重设备大量增加，起重设备的操作人员显现的极度短缺。而国产起重机仿真训练模拟系统的研发则可以解决许多相关的问题：1、进口起重机仿真训练模拟系统价格昂贵;2、操作人员培训周期长、费用高、技术单一等。我公司是一家是集科研、制造、贸易、服务于一体的有限责任公司，专业生产起重电器的联动控制台、主令控制器、电控柜、司机室、电器房等其他配套机电产品。经过多年的努力，已在起重机行业处于领先地位，有着广泛的市场基础。起重机仿真训练模拟系统研发成功和推广应用，不仅能为企业的技术升级打好了基础，也能增加在行业内的影响力，同时起重机仿真训练模拟系统的推广应用及时地解决起重设备的操作人员短缺的状况，为促进我国港口运输业的大力发展作出贡献。3 产品的市场前景3.1 市场容量近年来，区域经济集团和世界经济一体化的日益加强，带动国际贸易的迅猛发展，国际航运业特别是国际集装箱运输业在各国国民经济发展中的地位和作用越来越突出。尤其是我国，几年来经济的迅猛的发展，已使我国成为国际制造业中心，也是世界最大的消费市场之一。经济的发展带动运输业快速发展，据统计，我国拥有1400多个码头，其中有14个亿吨大港，承担了国内约九成货物进出口任务。2007年我国港口吞吐量达75亿吨，港口集装箱吞吐量突破1亿标准箱，继续五年高居世界第一。吞吐量的不断增长，对港口装卸工艺和装卸技术装备提出了更新更高的要求。据国外权威机构估计，我国大型港口装卸机械数量年均将超过60%的增速，港口起重设备正朝着高速化、大型化及自动化方向的发展。安全、高效、智能化设备的相继投入，对起重设备的操作人员提出了更高要求，而我国起重设备操作人员在数量和质量上的严重不足，其矛盾日益显现。港口起重生产设备操作人员的技术熟练程度对港口生产安全、设备使用效率、使用寿命及港口经济效益起着决定性的作用。起重机械是具有危险性的特种工作设备，起重机械的操作涉及到财产与生命安全。2003年我国国务院颁布的“特种设备安全监察条例”将起重机械列入危险性较大、涉及生命安全的特种设备，规定使用单位必须对作业人员进行教育和培训；作业人员必须经特种设备安全监督管理部门考核合格，取得特种作业人员证书方可从事相应的作业。西方发达国家已经具有一套完善的职业培训体制，对起重机械司机的操作培训进行了立法，并规定司机必须到政府批准的专业培训机构参加培训，取得资格证书以后方可从事此项工作。随着港口装卸机械数量的不断增加和集装箱起重机设备操作人员的逐步老龄化，每年全国港口大约有2万多人的起重机操作人员需要培训。与目前国内采用的师傅带徒弟实机操作培训方式相比，集装箱起重机仿真模拟系统具有明显的优越，其主要优越处有：1、安全性能好。杜绝了培训事故的发生，减少了不必要的货损、机损、船损和生命损失；2、培训质量高。可以模拟各种工况以及各种天气工况（诸如天晴、刮风、下雨，能见度高或低，白天或黑夜等），大大缩短培训周期，并可进行各种特殊工况和事故处理能力的全面技能培训； 3、经济性能好。仿真训练模拟系统成本低、能耗低，不影响正常生产，大大减少企业在培训工作中的人力物力消耗，降低培训费用；4、功能强。通过对仿真软件及硬件的维护和扩充，可适应企业不断发展的要求，并可一机多用，一个训练仿真系统可进行多种机型的操作模拟。我公司研发的集装箱起重机仿真模拟系统进行操作人员培训，可以替代目前国内少数港口或培训机构引进国外仿真模拟系统的产品，并填补大多数港口这种人机培训方式的空白，并可通过对软件和硬件的进一步扩充，可以向建筑、工矿、船舶等起重机司机培训发展。据分析，国内外市场年需求量近千台，市场前景十分广阔。3.2 目标客户集装箱起重机仿真模拟系统主要应用于国内外各大港口、职业资格培训机构和港口专业大专院校，专门用于训练培养起重机集装箱司机和大学生的基础教育。3.3 销售成本及预期市场占有率国内各大港口和培训机构由于国外产品价格昂贵，基本上没有采用集装箱起重机仿真模拟系统进行司机业务培训，仅有深圳港、上海港二个港口在使用。我公司生产的仿真模拟系统其结构合理、性能优良、价格实惠，与国外产品相比具有很强的竞争力。通过实施营销策略，加强销售力度，替代国外产品，填补国内市场基本空白，销售费用预计占产品销售收入的3%。本项目完成时年生产能力1000套，预测国内市场占有率为85%、国外市场占有率为20%。3.4 市场竞争优势3.2.1 国内外竞争者状况目前国内还没有生产集装箱起重机仿真模拟系统的专业厂家，国外生产新型仿真模拟系统的主要有美国的Digitran 、GlobalSim、L3以及韩国TSB公司。国外新型的起重机仿真模拟系统可具有模拟9种不同机型的培训功能，软件设计比较完善，控制技术、仿真技术、运动模拟技术等专项技术以及机型模块设置上水平。其劣势是国外新型的起重机仿真模拟系统价格昂贵，单台价格约为500-800万元左右，而且维修极不方便。3.2.2 本公司的竞争优势1、市场优势。我公司是一家是集科研、制造、贸易、服务于一体的公司，专业生产起重机的联动控制台、主令控制器、电控柜、司机室、电器房等配套机电产品。经过十多年的努力，已在国内起重机配套机电行业处于领先地位，并拥有国内外大量的起重机终端客户，有着广泛的市场基础。2、技术优势。我公司已成功研发出的仿真模拟系统，通过省级科技成果鉴定，加上拥有三项主令控制器国家专利，同时拥有国内同行业中具有最先进、最完善、自动化程度最高的起重电器生产线及配套设施。本公司与上海海事大学科研合作，已具备生产、销售、新产品新工艺研发的能力，和国外产品相比具有很强的技术优势。3、价格优势。国内上海港、深圳盐田港曾从国外进口了集装箱桥吊仿真模拟系统，以有效训练培养起重机集装箱桥吊司机，对于仿真训练模拟系统的培训效率和质量毋庸置疑，而进口设备的单台价格为500-800万人民币，其高昂的价格使一般港口无力接受。但是国内各港口和大专院校对起重机仿真模拟系统的购买愿望已非常强烈，我公司研发的起重机仿真模拟系统，填补了国内市场基本空白，其质量可与国外同类产品相媲美，单台价格仅为100万元人民币左右。我公司研发的产品与国外产品性能比较表性能公司产品国外产品体系结构相同相同起重机类型6种9种三维视景模型以国内港口码头和起重机为背景，建模效果逼真。以国外港口码头和起重机为背景，建模效果逼真。动力学模型建模复杂，可以比较真实的反映起重机吊运过程中的各种运动状态。建模复杂，尚不能完全反映起重机吊运过程中的各种运动状态。运动系统采用伺服电机或液压控制，可以实现6自由度的运动控制。采用伺服电机或液压控制，可以实现3自由度的运动控制。电气控制系统比较完善没有价格低廉（单台100万元）昂贵（单台500-800万元）维护便利困难4 项目的技术基础4.1 公司研发技术条件公司十分重视产品技术硬软件研发工作，不断加强与国内外科研单位合作，逐年加大科技投入，始终认为技术创新是企业生命所在、做强企业前提的指导思想。经过几年来的努力，公司的研发技术水平在全国起重机机电配套行业中高居首位。技术研发资质及企业荣誉：公司2004年被省科技厅认定为浙江省科技型中小企业，2005年被省科技厅认定为省级高新技术企业，2006年被省科技厅确定为省级高新技术研究开发中心。公司曾荣获浙江省著名商标、台州市著名商标等称号，公司研发生产的多功能主令控制器被省科技厅确定为高新技术产品，同时获台州市名牌产品、台州市科学技术进步奖。研发人才水平：公司拥有一支较强的科技研发队伍，目前在职员工215人，其中大专以上学历60人，中高级技术职称12人。直接从事研发工作的人员有40人，其中从事软硬件开发的有21人。同时，公司与上海海事大学、浙江大学、浙江工业大学等国内知名大学及德国PBI、瑞典麦基嘉、韩国DOSAN等国外知名企业建立科研合作关系，并高薪聘请上述单位专家担任我公司的顾问。研发成果及知识产权情况：1、自主研发YGK3、YGK4、YGK5型主令控制器，拥有三项国家专利，并获台州市名牌产品、台州市科学技术进步奖。2、自主研发的YGK5起重机多功能智能控制系统，属于嵌入式软件产品，已列入2008年度浙江省信息服务业发展专项资金项目，目前已完成中试。3、自主研发的电磁线换位虚拟轴控制系统，属于嵌入式软件产品，广泛应用于电磁线生产线。4、与上海海事大学联合研发的集装箱起重机仿真模拟系统已通过省级科技成果鉴定。5、自主开发的各类型起重机司机室、联动台共有8项专利已被国家专利局受理。研发设备条件：公司下属的高新技术研发中心，拥有产品耐压测试台、红外线测温仪、硬度计、大电流发生器、机械加工设备等技术研发设备。4.2 知识产权、研究开发及中试情况、鉴定情况集装箱仿真训练模拟系统经过上海港联机械技术有限公司、无锡市港口建筑机械有限公司等多家单位试用，取得一致好评，对用户提出的部分改进意见，公司已完成修改。该项技术成果已通过国家指定信息产品鉴定机构-浙江方圆检测集团检测，并经省科技信息研究院进行查新，2008年12月委托浙江省技术经纪人协会组织专家鉴定，鉴定结论为:“该产品设计新颖，功能较为全面，其技术已达到国内领先水平”。4.3 本项目技术特点及优势4.3.1 技术体系结构本技术综合了计算机、网络技术、图形图像技术、多媒体、软件工程、信息处理、自动控制等多个高技术领域的知识，通过自主研发而成的集装箱起重机仿真模拟系统，其结构由视景机、控制台、联动操作台、教员控制台、动感系统等部分组成。操作者 图像视景系统音响系统座椅振动系统系统数学模型（动力学和运动学）驾驶室操作系统教员台控制系统（含评分系统）教员信号采集和A/D转换器集装箱起重机仿真模拟系统体系结构图4.3.2 主要研究内容及技术框架我公司于2007年初开始立项集装箱起重机仿真模拟系统项目，研究开发计划的目标是研制出适合中国国情的起重机仿真模拟系统，用于安全、节能、高效、全面地培训起重机驾驶员。我们通过实地走访上海港、北仑港等港口，实地详细查看集装箱起重机作业环境，作业时间，作业天气，工作流程，故障处理，作业人员工作状态，作业视角，采集大量的图像和声音数据，了解操作师傅的工作心理，询问各类状态：船位状态，集装箱排列，吊索具处理，撞击，事故发生过程等。以获得第一手资料，尽可能做到逼近实际。运用高性能工业级计算机作视景机，采用专用建模软件Multigen对实际工况进行建模，包括对天空、大海、海浪、船只、码头、起重机、各类部件等，以达到身临其境的感觉，使其各种视觉效果达到最真效果。高性能主控机对各种工况进行设定，以改变出现各类环境，如：各种类型的风、雨、雪；各种时间段（白天、黑夜、各种亮度调节），集装箱堆放方式，锁具的惯性摆动幅度，针对各类人员的培训难度设置，各动作限位保护的模拟等。投影仪用于对虚拟视景的显示，显示各种静态、动态的环境，可以采用一台投影仪和视景机来简单的显示主要的投影面，或可采用三到六台投影仪和视景机来全方位的显示视景画面，以达到全方位最逼真的效果。集装箱起重机控制柜采用目前国际最先进的集装箱起重机控制系统，采用西门子S7-300PLC控制系统进行起重机的动作逻辑控制，PLC通过PROFIBUS-DP现在工业通讯协议对ABB、西门子、安川变频器进行控制，采用变频器带编码器的闭环控制方式对电机进行高精度控制，以模拟起重机实际工况和操作过程，达到逼真的速度、力矩控制模拟效果。QTC3新型联动台，采用目前港口实际应用的联动台，其相同的按键种类和布局，让学员更有真实感，增加了参加实际作业的亲切感，使在学习其间获得的熟练程度立刻运用于实际作业中。通过廉价、高速的以太网通讯，进行各部件之间的大量数据交换，以减少画面滞后时间，让画面与动作之间进行快速响应，增加真实效果。通过综合应用计算机技术、网络技术、图形图像技术、多媒体、软件工程、信息处理、自动控制等多个高技术领域的知识，研发的集装箱仿真模拟系统已能替代国外产品，其综合功能已达到国际领先水平。技术主要包含内容如下：具有一机多用特点，实现岸边集装箱起重机和轮胎式集装箱龙门起重机的仿真训练功能，并具有扩充其它起重机机型的接口；操作台采用真实的起重机联动台，使学员有相对真实的操作环境；采用工业级计算机做平台，通过以太网进行通讯和数据交换；视景采用Multigen建模，Vega驱动，画面刷新频率30ms，保证画面清晰、逼真、无抖动及锯齿现象，并能表现白天、黑夜、风、雨、雾、雪等天气现象；视景硬件可选择采用高性能投影仪或高清晰度大屏幕电视机；运动模型能逼真反映起重机在起升、变幅、大小车运行等过程中起重机、钢丝绳、集装箱吊具和集装箱的各种运动，包括受惯性力和不同风载荷时的摆动及装卸过程中不可避免的各种可能发生的碰撞；动感系统采用液压系统驱动6个油缸产生振动，模拟出三个直线运动自由度的振动；教员控制台具有场景设置、操作条件设置、故障设置、记录回放、自动评分等功能。场景设置能提供不同难度的船上（包括仓下）集装箱堆放形式；操作条件设置可设置并能表现白天、黑夜、风、雨、雾、雪等天气现象，其中风包括各种风力方向和不同的风速，雾有不同的能见度，雨和雪也有方向和雨雪量的不同；故障设置可设置各种常见的故障如超重箱、卡槽等以训练学员的故障排除能力；教员可随时中断视景画面进行讲评并即时恢复，还可记录学员的整个操作并进行回放讲评；自动评分系统能对学员的操作自动评分并给出评语。4.3.3 技术关键点(1)仿真虚拟现实技术研究。在虚拟现实“沉浸交互构想”的三个特征中，最核心的技术是沉浸感。沉浸意味着逼真感、身临其境感，这种感觉通过视觉、听觉、触觉等方面得以综合体现，其中，视觉提供给人类的信息量最大，约占上述多维信息量总和的70%，其次是听觉信息，约占15。计算机图形生成技术是视觉信息的技术支持，三维几何体的绘制、纹理映射技术、细节纹理等级的划分、感兴趣区、光跟踪技术等，可使计算机生成视景通过大屏幕、监视器给用户提供逼真的视景，即视觉感知。虚拟视景技术的研究内容主要有虚拟环境中的视景的建模、视景的空间化、视景的实时交互和显示等。(2)声音合成技术。由于听觉的信息量也占到了15%的水平，因此，虚拟环境中声音合成技术也显得十分重要。听觉信息的作用在于。一方面，为实时生成的视景伴音，产生视觉和听觉的叠加效应，达到声像融合；另一方面，三维声音信息可以补充由于视野所限、视景未显示到的信息，使人们可以监控、识别信息源的方位、远近，而不仅限于视野内的方位信息。由于声音合成技术可以实时生成具有环境特性的、任意方位的各种声源，而具有灵活性和动态性，可以在虚拟现实仿真中得到应用。(3)触觉临场感研究。临场感是20世纪80年代随着遥控作业的需要而提出的概念。它通过将远处遥控的机器人与环境的信息反馈到本地操作者处，使操作者产生身临其境的感觉，从而有效地完成遥控作业。(4)虚拟建模理论研究。虚拟现实的实质是要建立一个感觉到身临其境的环境。构造这样一个环境，会涉及许多对象，而且需要研究这些对象之间的关系，因此，必须研究虚拟现实建模理论与方法。目前，面向对象的建模方法是虚拟现实系统的基本建模方法。仿真模拟建模图片4.3.4 技术创新点本研究项目针对以上几个技术关键，结合集装箱起重机这一对象具体进行研究。开发研制专用于培训起重机操作员的集装箱起重机仿真模拟系统系统，其创新点主要有：在虚拟视景方面，用三维建模软件Multigen Creator以及Vega图形驱动软件进行二次开发，研究解决图形处理的过程中经常会出现在微机上运行速度慢，且画面不连续等现象。研究采用LOD技术处理Multigen Creator所建立的三维模型，以及将图形中的一些看不到的面删去，优化画面组合，以极大的缩小计算机存储图形的容量，而在进行实时仿真中，计算机所需要渲染的面将会大大的减少，这样将会大幅度提高计算机的速度，在不减弱视觉效果的前提下，同时增加了动态画面的响应性和真实感。在触觉临场感方面，要着重解决实现人体对运动的感受，产生与现场工作环境相似的振动感觉，即对应于起重机的驾驶室运动、大车运行、大车制动、小车运行、小车制动、抓箱、放箱以及前大梁俯仰等工况时的颠簸、倾斜和摇晃动作，给学员以真实的体感。在虚拟建模方面，由于岸边集装箱起重机是一个实时的人机交互操纵系统，在操作过程中随着驱动电机的启动、调速和制动，其运行状态在发生不断的变化。随着起重机大车、小车及起升机构的加速和减速，由钢丝绳连接的吊重的运动状态表现为一个复杂的空间运动。解决如何在分析驱动电机启动和调速特性的基础上，建立起重机系统的运动学和动力学模型，根据电机传动理论列出了大车、小车及起升机构的传动方程式并求解，以实现在虚拟环境中，集装箱起重机的实时运动控制。解决碰撞检测和着箱判断是集装箱起重机仿真模拟系统中的又一难点，集装箱起重机的高速化对碰撞检测和着箱判断的实时性提出了很高的要求，同时吊具模型的复杂性与集装箱起重机装卸过程的特点也增加了碰撞检测与着箱判断的难度。 顺序图4.3.5 主要技术经济指标具有岸边集装箱起重机和轮胎式集装箱龙门起重机的仿真训练功能，并具有扩充其它起重机机型的接口；动态响应快，视景画面刷新频率30ms，保证画面清晰、逼真、无抖动及锯齿现象，并能表现白天、黑夜、风、雨、雾、雪等天气现象；运动模型能逼真反映起重机在起升、变幅、大小车运行等过程中起重机、钢丝绳、集装箱吊具和集装箱的各种运动，包括受惯性力和不同风载荷时的摆动及装卸过程中不可避免的各种可能发生的碰撞；动感系统能模拟出三个直线运动自由度的振动；逼真声音音响效果，包括外界环境所具有的，运动过程所产生的各种音效；具备集装箱起重机的各种功能，包括动作流程的控制，各种故障事故的处理等；教员控制台具有场景设置、操作条件设置、故障设置、记录回放、自动评分等功能。5 建设方案、规模、地点、期限建设规模:年产1000套集装箱起重机仿真训练模拟系统建设地点:三门县滨海新城新厂区建设期限:2009年9月至2011年8月建设方案:1、技术方案:为保证本项目研发计划的顺利实施，我公司与上海海事大学合作研发，由海事大学负责软件开发兼技术指导工作，公司负责硬件开发和设计工作，并承担市场开拓与产品产业化生产任务。双方明确实施任务，共同加快技术难题的攻克，并及时提供样机交检测机构检测和客户试用，以进一步改进性能和优化结构设计。2、生产方案:公司按本项目实施方案，计划2009年12月完成硬软件与产品结构的进一步优化，具备小批量生产的能力；2010年6月完成部分生产和检测设备的添置，年底完成8000平方标准厂房的建设，并完成建设50套产品的生产规模；2011年完成1000套生产规模的建设。同时，进行生产和管理人员的招聘及技术生产业务培训，满足生产需要，保证生产产品的质量和性能指标，为本项目的实施创造更好的条件。3、营销方案:集装箱起重机仿真训练模拟系统目标客户主要为国内外各大港口、职业资格培训机构和起重机专业大专院校，专门用于训练培养起重机司机和大学生的基础教育。市场策略为：一是通过我们公司目前拥有大量的港口客户群进行推广使用，单台价格定位在100万元；二是通过电视、港口杂志等媒体进行广泛宣传；三是与各地质量监督部门联合，公司创办起重机司机培训学校，我公司负责培训，质量监督部门负责发放上岗证，共同推进港口事业的发展；四是通过对软件和硬件的进一步扩充，可以向建筑、工矿、船舶等起重机司机培训发展，市场前景十分广阔。6 项目承担单位所有制性质，在本行业中所处地位、生产经营状况、企业资信情况、项目负责人情况及项目组织方式6.1 公司基本情况公司创立于1998年，公司注册资金为2800万元，现有职工总数215人，是集科研、制造、贸易、服务于一体的有限责任公司，专业生产起重电器的联动控制台、主令控制器、电控柜、司机室、电器房等其他配套机电产品。本公司经过11年的艰苦奋斗和卓越创新，从小到大、从弱到强，现已发展成为国内规模最大、科研实力最强、产品系列最全的起重电气生产企业之一，生产规模位于本行业全省第一、全国第三，拥有国际起重运输机械电控系统的核心技术，高端技术研发和大众产品生产齐头并进的崭新格局。营销网络正迅速辐射全球，产品源源不断涌入国际市场。 6.2 生产经营情况6.2.1 总体情况公司自创办以来，发展态势一直十分良好，实现年均销售增长率40%的快速增长，产品以国内市场为主逐渐向国外市场拓展。公司产品行销全国29个省市，并随起重机主机出口到印度、新加坡、马来西亚、瑞典、韩国、德国等国家。6.2.2 企业经营发展状况公司自1998年成立至今，实现了三个跨越式发展阶段。第一阶段是1998年至2003年，销售量从130万元到1400万元，跨过1000万元门槛，员工从5人发展到80人，厂房面积从150平方扩展到450平方，主要生产主令控制器和联动控制台产品，生产车间以电器组装为主。第二阶段是2004年至2007年，销售量从2100万元到5400万元，跨过5000万元门槛，员工从80人发展到200人，厂房面积从450平方扩展到10000平方，新增土地面积25亩，新增生产设备120台套，主要生产主令控制器、联动控制台、电器控制柜、司机室等产品，生产车间分电器组装车间、钣金车间、喷涂车间、成套总装车间。第三阶段是2008年至2010年，2008年5月份在三门县滨海新城新购土地62亩。公司规模发展柱状图6.2.3 公司财务状况公司已建立较为健全的财务管理管理制度，财务运行情况良好。2008年度财务状况：公司资产总额8853万元，净资产2958万元。2008年实现销售总额7838万元，实现净利润422万元，上缴税金391万元。主要财务指标：短期偿债能力、现金比率为0.47；运营能力：应收账款周转率6.1%，存货周转率13.2%，流动资产周转率1.81%，总资产周转率1.19%；盈利能力：毛利率为15.96%，净利润率5.38%；资产负债率66.6%，净资产收益率14.3%。公司近三年财务状况表 单位：万元项目 年度2006年2007年2008年总资产332043368853主营业务收入434554237839净利润185211422缴纳税收2803203916.3 公司资信情况2006年被省科技厅确定为省级高新技术研发中心，2004年被省科技厅认定为浙江省科技型中小企业，2005年被省科技厅认定为省级高新技术企业，企业和产品通过ISO9001质量管理体系认证、国家强制性CCC认证及欧洲CE认证，企业连续三年被银行确定为AA+资信等级、被浙江省工商局认定为“浙江省工商企业信用AAA级守合同重信用单位”，2008年被评定为浙江省成长型中小企业，多次参加国家起重机行业产品标准制定，并拥有11项国家专利。公司曾荣获市级治安安全单位、县文明单位、县优秀技改工作先进单位等称号，2008年获“浙江省著名商标”称号，公司研发生产的YGK3、YGK4多功能主令控制器被省科技厅确定为高新技术产品，同时获“台州市名牌产品”称号和2006年度市科学技术进步奖。6.4 项目负责人情况及项目组织方式项目负责人：刘孙宝，男，汉族，62年8月出生，毕业于浙江广播电视大学机械制造专业，现任公司技术总监、研发中心主任。刘工先后组织开发了YGK3、YGK4、YGK5系列多功能主令控制器，获国家四项专利，并获台州市科技进步奖。本项目由我公司和上海海事大学双方共同承担，我公司负责市场调查、硬件开发、产业化研究及生产任务，上海海事大学负责软件开发、指导生产任务。7 原材料供应及土地、水、电、气等外部配套落实情况原材料：在国内均可采购到，且货源充足。生产车间利用三门县滨海新城新厂区62亩土地，项目需占地面积20亩、新建厂房8000。供水：县城自来水厂生产能力4万吨/天，水压33.5兆帕，水质优良。建设中的佃石水库可新增7.5万吨/天供水能力，白溪水库可新增20多万吨/天的供水能力。供电：滨海新城规划有3.511万伏各类变电所，输供电线网稳定可靠。通讯设施：光缆、程控、微波、移动电话多种通讯设施健全；特快专递、图文传真等邮电业务齐全；国际互联网、有线电视、调频广播网络完善。新城路网：滨海新城根据外围交通条件、用地功能结构，并结合新城自然条件，规划建设“三纵三横”的主干道路网，主干道宽4250米，间距为8001500米，通过主干道路网沟通新城与外围区域的交通联系。滨海新城根据分区规划要求对新城道路交通进行深化，规划建设宽2430米，间距400800米的次干道路网，通过次干道路网系统有效沟通新城各功能分区的交通联系。总体形成方格网状的道路系统。8 投资估算与资金筹措本项目估算总投资3200万元。资金用途：研发费用450万元，生产设备投资1100万元，土建工程投资950万元，建设期银行利息200万元，铺底流动资金500万元。资金来源：银行贷款1000万元，企业自筹2100万元，申请国家补助100万元。资助的资金主要用于研发设备材料、委托业务费等研发费用和生产设备投资。集装箱起重机仿真训练模拟系统项目投资估算表单位：万元序号项目名称单位投资备注一研发费用1