隨著我國建筑事業(yè)的迅速發(fā)展，對玻璃的性能要求越來越高，玻璃已由原來單一的遮風擋雨發(fā)展到現(xiàn)在具有環(huán)保、節(jié)能、隔聲、美觀等多種功能由此，鍍膜玻璃應運而生，并以其顯著的節(jié)能和良好的裝飾效果受到國內(nèi)外建筑行業(yè)的關注及廣泛采用。在建筑玻璃功能化發(fā)展的過程中，鍍膜工藝起到了關鍵作用，它可以有效地改善玻璃對光、熱、電的控制功能，有效實現(xiàn)玻璃的復合功能。
玻璃鍍膜是在普通平板玻璃表面涂鍍一層或多層金屬、合金或金屬化合物薄膜，以改變玻璃的光學、熱學、電學等性能，滿足某種特定要求。其產(chǎn)品主要配套用于建筑業(yè)、汽車業(yè)和電子高新技術等領域。其中被廣泛應用的品種有熱反射膜玻璃、低輻射膜玻璃、陽光控制膜玻璃等。
鍍膜玻璃的廣泛應用極大地推動了玻璃鍍膜技術的飛速發(fā)展。然而，玻璃鍍膜技術的實際教學與培訓過程中，卻面臨著諸多現(xiàn)實困境，成為制約從業(yè)人員技能提升的關鍵瓶頸。一方面，真實的玻璃鍍膜設備造價高昂，一套完整的真空鍍膜生產(chǎn)線動輒數(shù)百萬元，且設備占地面積大、能耗高，院校和中小型企業(yè)難以大規(guī)模購置，導致學員實操機會嚴重不足；另一方面，鍍膜工藝對操作精度要求極高，如真空度控制偏差、蒸發(fā)源溫度設置不當?shù)龋粌H會造成玻璃基片、鍍膜材料的浪費，還可能損壞昂貴的設備部件，甚至引發(fā)真空室泄漏等安全隱患，使得培訓機構(gòu)不敢輕易讓新手進行實操練習。此外，傳統(tǒng)教學多依賴課本圖文、設備結(jié)構(gòu)圖和視頻演示，學員難以直觀理解 “真空系統(tǒng)工作原理”“膜層生長過程” 等抽象概念，也無法親身體驗不同工藝參數(shù)對膜層性能的影響，導致理論與實踐脫節(jié)，培訓效果大打折扣。
為破解這一困境，滿足玻璃鍍膜技術從業(yè)人員（含院校學生、企業(yè)新人、技術提升者）的技能培訓需求，玻璃鍍膜技術虛擬仿真實訓軟件的研發(fā)勢在必行。該軟件以“高仿真、強交互、全流程、重實用”為核心設計理念，依托3D建模、物理引擎、實時渲染等技術，1：1 還原工業(yè)級玻璃鍍膜設備與生產(chǎn)場景，構(gòu)建從理論認知-設備操作-工藝模擬--考核評估等全鏈條實訓體系，為從業(yè)人員打造安全、高效、低成本的技能提升平臺。
玻璃鍍膜技術虛擬仿真實訓功能及參數(shù)簡介
通過數(shù)字化建模、動態(tài)交互與可視化分析，幫助學生深入理解鍍膜工藝原理、設備操作及材料性能。軟件包含認知學習模塊、知識資料模塊、原理演示模塊、仿真實訓模塊、綜合考核模塊、系統(tǒng)設置模塊、數(shù)字孿生數(shù)據(jù)采集等功能模塊。
（一）數(shù)據(jù)監(jiān)控
公司自主研發(fā)“玻璃鍍膜實時數(shù)據(jù)網(wǎng)關系統(tǒng)”
1、數(shù)據(jù)采集模塊用于支撐虛擬仿真軟件的數(shù)據(jù)仿真模擬。
2、支持多權(quán)限管理，采集站、模擬站建站權(quán)限；通道開啟權(quán)限。
3、支持多采集通道同時采集功能，并可以自動連接通道，通道斷開重連功能。
4、支持動態(tài)生成采集通道，方便三維仿真系統(tǒng)根據(jù)實際情況變換采集通道。
5、支持上萬采集點同時采集，最高支持每秒30次的讀取頻率，還可以對采集的實時數(shù)據(jù)進行公式計算。
6、支持點位的監(jiān)控生成監(jiān)控日志，在配置轉(zhuǎn)存數(shù)據(jù)庫的情況下，可以進行保存，這樣仿真等外部程序可以通到接口查詢歷史記錄。
7、支持采集點位動態(tài)實時生成，物聯(lián)網(wǎng)三維數(shù)字孿生系統(tǒng)可以根據(jù)具體的業(yè)務需求，通過接口對采集點位進行添加和刪除操作。
8、系統(tǒng)需支持設點位反向?qū)懭牍δ埽簿褪窃O備反向控制，并可以生成反向控制日志。
9、支持數(shù)據(jù)模擬生成功能，在沒有硬件實時采集的條件下，可以模擬生成數(shù)據(jù)供三維仿真程序使用。包括多種生成方法：包含但不限于無規(guī)則隨機生成、固定值增減、指定范圍隨機數(shù)、固定公式等。
10、支持實時數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)直接切換功能，無需重新維護采集點位。
11、采用Redis作為實時數(shù)據(jù)庫，可以高效的存儲實時數(shù)據(jù)，查看各個點位的信息，使三維仿真程序可以更高效的回放歷史數(shù)據(jù)。
（二）認知學習
1、玻璃鍍膜技術虛擬仿真實訓軟件通過圖片、文本、音頻、視頻等方式，對項目相關的設備、材料、技法等內(nèi)容進行展示和學習。2、支持多種設備，包括但不限于磁控濺射鍍膜機、溶膠-凝膠鍍膜設備以及相關輔助設備等；3、支持多種材料，包括但不限于化學物品、靶材、基材、惰性氣體、反應氣體等；4、支持技法包括但不限于磁控濺射法、溶膠凝膠法。
（三）知識資料
玻璃鍍膜技術虛擬仿真實訓軟件具備教學資源的構(gòu)建和管理功能。可創(chuàng)建學科、年級、專業(yè)等分類，支持PPT、PDF、WORD、EXCEL、MP4、TXT等多種格式的教學資料，實現(xiàn)了資料上傳、搜索、同步、下載、刪除、修改等功能。
（四）原理演示
1、玻璃鍍膜技術虛擬仿真實訓軟件支持對玻璃鍍膜技術中相關的工藝技法原理內(nèi)容通過模型、動畫、特效、公式講解等方式進行展示。
2、磁控濺射法、溶膠凝膠法主要內(nèi)容包括但不限于：
（1）工藝原理 - 基本原理、能源來源、薄膜形成機制、典型應用場景；
（2）工藝參數(shù) - 磁控濺射鍍膜（真空度、濺射功率、靶材基片距離、基片溫度、氣體流量、磁場強度）；
（3）溶膠凝膠鍍膜（前驅(qū)體濃度、水解時間、涂覆速度、干燥溫度、煅燒溫度、環(huán)境溫度）；
（4）關鍵公式與算法 - 磁控濺射鍍膜（濺射產(chǎn)額、容積速率、等離子體碰撞頻率）、溶膠凝膠鍍膜（溶膠粘度與膜厚關系、水解縮聚動力學、凝膠時間）
（五）仿真實訓
1、通過三維仿真軟件搭建沉浸式實驗場地及設備，進行仿真操作（磁控濺射、凝膠溶膠）、技術要點答題、生產(chǎn)線開車停車三維動畫展示等方式進行玻璃鍍膜技術中相關的設備、產(chǎn)線、工藝技法和原理等內(nèi)容仿真實訓。
★2、支持磁控濺射法仿真實訓學習
工藝步驟及過程、核心材料、關鍵設備、工藝關鍵知識點、要點視頻音頻或文本講解、要點答題、工藝技法的動畫特效等內(nèi)容。
（1）磁控濺射仿真實訓工藝步驟及過程 - 基材預處理、真空系統(tǒng)準備、濺射沉積、后處理
①基材預處理包括清洗、活化、干燥。
②真空系統(tǒng)包括準備抽真空、通入工作氣體。
③ 濺射沉積包括靶材激發(fā)、磁場控制、薄膜生長。
④后處理包括退火、表面鈍化。
（2）核心材料 - 靶材、基材、工作氣體與反應氣體
①靶材包括金屬靶、合金靶、陶瓷靶、復合靶。
②基材包括金屬、玻璃、塑料、半導體、特殊基材（如Cr、Ti）等。
③工作氣體與反應氣體包括惰性氣體（氬氣）、反應氣體（氧氣、氮氣、甲烷）。
（3）關鍵設備 - 核心設備、輔助設備、檢測與分析設備
①核心設備包括磁控濺射鍍膜機（腔體結(jié)構(gòu)、靶材組件、電源系統(tǒng)、磁場系統(tǒng)、真空系統(tǒng)）。
②輔助系統(tǒng)包括氣體流量控制系統(tǒng)、基片加熱與冷卻系統(tǒng)、膜厚監(jiān)控儀。
③檢測與分析設備包括表面形貌分析、成分與結(jié)構(gòu)分析、性能測試。
（4）工藝關鍵知識點 - 濺射機制、工藝參數(shù)影響、磁場優(yōu)化、反應濺射控制
①濺射機制包括碰撞級聯(lián)、沉積速率。
②工藝參數(shù)影響包括氣壓、功率、基片溫度。
③磁場優(yōu)化包括閉合磁場設計、非平衡磁場。
④反應濺射控制包括遲滯效應、脈沖計數(shù)。
3、支持溶膠凝膠法仿真實訓學習
工藝步驟及過程、核心材料、關鍵設備、工藝關鍵知識點、要點視頻音頻或文本講解、要點答題、工藝技法的動畫特效等內(nèi)容：
（1）工藝步驟及過程 - 溶膠制備、基材處理、鍍膜、凝膠化與干燥、后處理
①溶膠制備包含前驅(qū)體選擇、水解與縮聚、陳化。
②基材處理包括清洗與活化。
③鍍膜包括浸漬提拉法、旋涂法。
④凝膠化與干燥包括溶劑揮發(fā)、熱處理。
⑤后處理包括功能化改性。
（2）核心材料 - 前驅(qū)體、溶劑與添加劑、基材
①前驅(qū)體包括無機前驅(qū)體、有機無機雜化材料。
②溶劑與添加劑包括溶劑、催化劑、成膜控制劑。
③基材包括玻璃、硅片等。
（3）關鍵設備 - 溶膠制備設備、鍍膜設備、熱處理設備
①溶膠制備設備包括磁力攪拌器、超聲波分散儀、反應容器。
②鍍膜設備包括浸漬提拉機、液面下降法設備。
③熱處理設備包括烘箱、高溫爐、熱彎與鋼化設備。
（4）工藝關鍵知識點 - 溶膠穩(wěn)定性控制、工藝參數(shù)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)設計創(chuàng)新
①溶劑穩(wěn)定性控制包括pH值調(diào)節(jié)、水解抑制劑。
②工藝參數(shù)優(yōu)化包括提拉速度、煅燒溫度。
③結(jié)構(gòu)設計創(chuàng)新包括減縮徑鍍液槽、多層復合膜。
（六）綜合考核
支持對玻璃鍍膜技術仿真實訓內(nèi)容進行考核，考核方式包括要點答題、相關設備操作、產(chǎn)品及材料參數(shù)的評定等內(nèi)容。
無操作提示，學生自主進行磁控濺射、凝膠溶膠實訓操作。
操作完成后，點擊“提交成績”，提交個人的“綜合考核”成績。
該功能主要檢驗學生對實訓的學習掌握程度，教師端可查看學生考核成績，了解學生學習進度，從而幫助學生及時調(diào)整學習方式，培養(yǎng)優(yōu)秀技術人才。
（七）考核權(quán)重
玻璃鍍膜技術虛擬仿真實訓軟件支持實驗考核的權(quán)重設置，可對實驗中每個節(jié)點進行分數(shù)配置。
（八）實驗結(jié)果
玻璃鍍膜技術虛擬仿真實訓軟件支持實驗結(jié)果的統(tǒng)計和顯示，提供老師和學生不同權(quán)限的查詢功能，并詳細顯示考核節(jié)點內(nèi)容以及得分情況。支持對考核結(jié)果的導出，導出文件格式Excel至本地電腦。
