关键词：房屋， 结构设计， 优化技术 ， 方法，要点
Abstract: with China's economic prosperity and development, housing construction structure design level also constantly improving, the optimization design of building structure not only can save cost cost, but also can improve the quality and safety of the house. The paper mainly introduces the present situation of the houses and the optimization design of reason, and expounds the optimized design of building the main contents and methods, finally puts forward the design optimization of building structure should be pay attention to, and puts forward some opinions of his own.
Keywords: housing, structure design, optimization technology, method, the main points
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
近年来，由于土地价格市场的变化，不断上涨的土地价格给开发商的建筑总成本控制带来了极大的压力，同时，人们对于居住条件及生活环境的要求不断提高，相应建筑产品的品质要求也就不断提高，这就让开发商不断寻求新的手段满足顾客需求，而降低工程造价就成为开发商追求的直接目标，这就需要我们利用结构设计优化设计技术方法，提高有限空间 有限资源的最大化效果发挥，实现经济化 实用性和适用性的良好目标。
1 房屋设计的现状及实行优化的原因
依据我国的国情以及发展形势，我国今后主要以建设高层住房为主。与此同时，投资者们也日益关注建设成本如何最低化，使用结构设计优化技术能够实现建筑成本的最低化。
若想实现结构优化的目的，工程设计人员首先以建筑的安全性为基础，然后理性分析建筑方案，融合与之相适宜的设计理念以及方法实现对工程造价的有效控制，以符合投资者的经济要求。根据统计资料显示，建筑结构经过优化设计比未进行优化的建筑节省了50%至30%的费用。然而，在很多实际优化设计中，其因为受到较多因素的制约而难以施展、发挥出其优越性。比如，过度追求工程设计进度，就会影响工程设计人员的设计效果，一味地以满足工程进度为目标；年轻的工程设计人员常受其专业素质限制，难以理解其设计软件，无法实现优化技术。也有一些工程设计人员过于关注建筑部分，忽视了建筑的整体方案，能实现控制整体造价。由此可见，工程设计人员要将其技术与经济效益进行有机结合，只有合理的设计方案才能确保实现最大经济效益。
2 房屋优化设计的主要内容
通常房屋结构的设计主要是利用适宜的方法和设计理念来满足房屋建筑设计的需求，比如确定合理的布置、结构形势、构件尺寸等。尤其是优化设计基本的钢筋混凝土房屋结构体系，往往自整体布局与具体构件两个角度进行分析。影响整体布局的关键因素是建筑物的柱网尺寸、层高、体型、抗侧力构件位置等。具体构件主要是指结构构件的几面、布局、钢筋及混凝土的配筋构造、强度等级、对于这两大方面的因素，需要有专业的工程设计人员，熟知构件设计规范并具有丰富设计经验，而且善于分析与把握构件受力特性及结构，进而选取最相适宜的方法展开优化设计工作。
3 房屋结构设计优化方法
赏心悦目的建筑是建筑的美观与结构设计相互协调密切配合的结果。建筑结构设计追求适用、安全、经济、美观和便于施工五种效果，而建筑设计优化设计技术方法的应用不但满足了建筑美观、造型优美的要求，又能使房屋结构安全、经济、合理，成为实际意义上的“经济适用”房。从建筑上分析结构设计优化方法，它主要体现在房屋工程分部结构的优化设计和房屋工程结构总体的优化设计量方面。
房屋工程分部结构优化设计实施过程中，还应该按照一切从实际出发的原则，结合具体工程的实际情况，围绕房屋建筑的综合经济效益的目标进行结构优化设计。进行结构设计时，应在满足设计意图后，尽量使平面布置规则，缩小刚度和质量中心的差异，这样水平荷载就不会使建筑物有太大的扭转作用 竖直方向上应避开使用转换层，减少应力集中现象。
3.1结构优化设计模型
结构设计优化就是在各种影响变量中选择主要参数，并建立函数模型，运用科学合理的方法得出最优解。结构总体的优化建立模型的大致步骤如下：
（1）设计变量的合理选择。通常的设计变量选择对设计要求影响较大的参数，将所涉及的参数按照各自的重要性区分，将对变化影响不大的参数定为预定参数，通过这种方法可减少很多计算编程的工作量。
（2）目标函数的确定。使用函数找出满足既定条件的最优解最后，约束条件的确定 房屋结构可靠度优化设计的约束条件，包括了应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、从正常时的极限状态下弹性约束到终极状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。设计中，要保证各约束条件必须符合现行规范的要求。
3.2结构优化计算方案
结构设计优化设计多个变量、多个约束条件，属于一个非线性的优化问题，设定计算方案时，常将有约束条件转变为无约束条件来计算常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。完成计算方案的设定后只需编制相应适用的运算程序即可得到我们的最终优化结果。
4 结构设计优化中应注意的问题
结构设计优化方法应用于实践之中，是目前一个比较广泛的课题，利用结构优化的方法在不改变适用性能的前提下达到降低工程造价的目的 结构设计优化设计应用于项目的整体设计、前期设计，旧房改造，抗震设计等设计的各分部环节，发挥着巨大的效益 在按照结构设计优化的方法及模型进行实践的过程中，要注意下面的几个问题：
4.1 结构设计优化应注意前期准备
因为前期方案的确定直接影响建筑的总投资，而现在存在的普遍问题就是前期方案阶段结构设计并不进行参与，建筑师进行建筑设计时大多并不考虑结构的合理性以及它的可行性，但是建筑设计的结果却直接对结构设计造成影响，某些方案可能会增加结构设计的难度，并使得建筑的总投资提高。如果在方案的初期，结构优化设计就能参与进来，那么我们就能针对不同的建筑类别，选择合理的结构形式，合理的设计方案，获得一个良好的开端。
4.2 概念设计结合细部结构设计优化
概念设计应用于没有具体数值量化的情况，例如地震设防烈度，因为它的不确定性，计算式难免与现实有较大的差异，在进行设计的时候就要采用概念设计的方法，把数值作为辅助和参考的依据 设计过程中需要设计人员灵活的运用结构设计优化的方法，达到最佳的效果。
在结构设计的过程中，要注意对于细部的结构设计优化，比如现浇板中的异形板拐角处易出现裂缝，可划分为矩形板注意钢筋的选择，I级钢和冷轧带肋钢市场价格差不多，但是他们的极限抗拉力却相差很大，所以在塑性满足要求的情况下，现浇板的受力钢筋就可选择冷轧带肋钢筋，从而达到既安全又经济的目的。
4.3 下部地基基础结构设计优化
地基基础的结构设计优化首先要选择合适的方案，如果为桩基础，那么要根据现场地质条件选择桩基类型，尽量节省造价。桩端持力层对灌注桩桩长的选择影响很大，应多进行比较以确定最合适的方案。
5 结束语
总之，工程造价在工程项目占有很大比例，具有重要的经济效益，所以优化设计房屋结构能够卓有成效地减少工程造价成本。与此同时，优化设计房屋结构要保障建筑的安全级别，合理化等，协调好技术和经济两者之间的关系，切勿因重视节省成本，而忽视质量或技术。为了实现整体目标最优，结构设计人员与工程师要分析房屋结构设计，充分发挥其优势，利用精细高效的工作标准及要求来实现最优化的房屋结构。
参考文献
课程改革的一个重要目标是追求教与学的高效，为了达成这个目标，导学案辅助学生自主学习便应运而生。教师希望通过导学案将学生的学习前置，使学生在课堂上有备而来，从而达到高效学习的目的。但在教学中却发现有的导学案问题设计随意，缺乏科学性和系统性。这样的导学案用于导学，只能让学生费神，从而导致预习达不到预期效果。笔者希望通过透视学案问题设计中的误区，找出问题的症结，进而为政治学科导学案的优化提出自己的思考。
一、高中政治学案设计中的误区
1．导学案问题设计习题化。有些教师将导学案“知识问题化”误解为“知识习题化”，于是导学案被异化为习题的堆砌，完全丧失了导学案的价值和功能。例如，高三年级政治导学案摘录。问题1：财政和货币政策的运用(C)2013．山东卷2012年，我国综合运用各种手段对国民经济进行调控，实现了预期调控目标。下列调控目标、调控政策、具体措施三者对应最恰当的是()A．控物价——稳健的货币政策——严控对高能耗、高污染行业的贷款。B．稳增长——积极的财政政策——减轻服务业和小微型企业税收负担。C．调结构——积极的财政政策——下调金融机构一年期存贷款基准利率。D．惠民生——稳健的货币政策——加大对战略性新兴产业的财政支持力度。
导学案不排斥习题，但导学案绝不是习题的堆砌。所以设计学案要有提炼问题的意识和能力。
2．导学案问题设计简单化。导学案问题设计简单化主要表现在：问题设计思维含量低，例如，宏观调控的手段有哪些？市场调节缺陷有哪些？这样的问题，纯碎为了知识记忆而设计，学生只需要在书本上找找答案，就能回答，问题设计思维含量低，不能引导学生去自主思考和探究，体现不出学生的思维。如果改为：“材料中政府运用了哪些宏观调控的手段？材料中体现了市场调节的哪些缺陷？”这样把问题融入到材料中，结合材料考察学生运用知识的能力，学生只凭死记硬背无法完成，必须要进行思考才能解决。
3．导学案问题设计模糊化。导学案上的问题设计形式古板单一，缺少导学应有的层次化，学生的思维受到导学案问题的影响，被束缚在十分狭小的空间，思维水平的提升受到制约。教师在设置探究问题时要围绕学习目标，设计出能激发学生主动思考的问题，使问题具有层次性。如在学习政治生活《政府的责任：对人民负责》一课时，政府对人民负责的原则是本课的重点问题。设计问题时应从是什么、为什么、怎么做这三个层面进行。这样的设问，层次清楚，步步深入，容易激发学生探究的欲望。这样的安排虽然打破框题限制，但适合学生的知识基础，并与已有的知识技能相联系，既符合学生的认知规律，也符合知识的内在逻辑联系。
二、高中政治学案优化设计的方法
1．问题设计要层次化。自主学习的问题是导学案的主要内容。探究问题要分层设置。问题的层次性，是指学案的学习内容安排要符合学生的认知规律，知识的生成规律，做到先易后难，循序渐进。课堂探究的问题要有思维的梯度，体现由易到难，能引导学生由浅入深、层层深入地认识知识、理解知识，掌握知识。如“我国的政党制度如何？”很明显，这个问题范围过大、太笼统，学生遇到这样的问题很难完成。这时，教师可将这个问题在学案上尽一步细化为：问题一、我国政党制度的内容有哪些？问题二、我国政党制度的优越性如何？问题3：公有制的主体地位如何体现？问题4：国有经济的主导作用如何体现？
2．问题设计要情境化。好的情境材料不仅有利于激发学生的学习兴趣，更有利于学生去积极思维，快速地提取相关信息，从而得出正确的结论。如在讲授价值判断和价值选择的主体性时，教师可提供诗句：“桑条无叶土生烟，箫管迎龙水庙前。朱门几处看歌舞，犹恐春阴咽管弦。”让学生去自主学习。生思考：在同时同地农民和地主的价值选择为什么会不同？学生很自然想到他们的阶级不同，需要不同，所以会做出不同的价值选择。在学案设计中，如果我们只是直接地去向学生提供探究的问题，学生会感到茫然而无从下手。
3．问题设计要具体化。学案要学生学有目标，更要使学生会学，这样学生才能想学。学生在使用学案进行自主学习时，设计的每个问题后面都能找到老师精心设计的学法，这样学生自学的效果显著提高。导学导思的内容形式多样，内容不限，只要能有助于学生的自主学习即可。例如，学习文化生活第四课《文化的继承性与文化发展》一课，对待传统文化的正确态度是本课的重点问题。在学案设计时可以结合“二十四孝图”的故事，进行辩证法分析。学生通过自主学习认识到孝敬父母是中华民族传统文化的精髓，应该提倡；但“二十四孝图”中的“刻木事亲”“埋儿奉母”的故事让人感到冷酷无情；“孝感动天”“卧冰求鲤”“哭竹生笋”迷信思想严重；这些具体做法不可取。因此，对待传统文化一定要做到取其精华，去其糟粕。这样有利于学生学会正确分析的方法，提高了学生全面、辩证分析事物的能力。
关键词：房屋建筑；结构设计；原则；方法
1、房屋建筑结构设计优化原则
1.1、安全性
在房屋建筑结构优化的过程中的过程中首先要考虑的就是稳定性与房屋建筑结构的安全性，并且在优化时要尽量节约房屋建筑结构的优化成本，在进行优化方案设计的过程中要紧跟当今社会所倡导的绿色健康无公害的步伐，积极将健康绿色的理念引入到房屋建筑设计的方案中。另一方面房屋建筑优化结构设计也应积极响应国家所倡导的节能理念，要充分利用自然能，设计时应充分考虑怎么设计才能让自然能发挥其最佳的效果。
1.2、环保性
房屋基础结构直接关系到房屋结构的整体功能和稳定，因此在基础结构设计环节中要全面应用建筑结构设计优化方法，对地基地质、桩基类型、基础结构等方面的设计进行全面地控制，合理确定桩基工程的形式，把握桩身长度和直径，优化基础结构的方案，确定基础结构、施工技术和资金投入的平衡点，在全面进行建筑结构设计优化的基础上，提升和保证房屋整体结构强度、结构稳定性。
1.3、经济性
考虑开发商的经济效益设计师们在优化结构时，也要考虑建筑项目资源分配的最优化，尽力的为开发商节约资源和成本。
1.4、创新性
实验一些新的结构和思路建筑设计师在对建筑结构设计进行综合考虑时，需要充分结合之前的经验和教训，大胆的进行创新，实验一些新的结构和思路，不断引进新的技术。总之，要注重使得其设计的建筑作品在优化的同时也要具有实用价值。
2、房屋建筑的结构设计优化方法
2.1、建立结构优化模型
结构优化设计通常情况下分为两部分，一部分是结构优化设计模型，另一部分就是结构优化计算方案。所谓的结构设计优化就是变量中选择出主要的参数，然后根据数据分析建立起函数模型，运用函数模型借助较为科学的方法计算出最优解。建立模型的步骤一般有以下几步：一、选择合理的设计变量。设计变量的选择对于模型的构建具有重要的意义，设计变量的选择将会影响到对设计要求影响较大的参数的选择，进一步涉及到参数重要性的区分问题。选择出了合理的设计变量在很大的程度上能够减少计算编程的工作量；二、确定目标函数。首先找出满足函数条件的最优解，然后确定约束条件。在房屋的优化设计中存在着很多的约束条件，其中有：应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、从弹塑性约束等，在进行优化设计时要确保所有的约束条件都在规定的范围内，能够满足设计规范，即在规范条件内满足约束条件。
2.2、设计计算方案和程序
在进行结构优化中，设计人员应保证计算方案合理优化。在这个过程中，涉及很多约束条件和变量，所以在设计人员在进行计算中，要了解这些约束条件，然后进行合理的分析，最后考虑工程的变量，运用数学计算方式，进行优化设计。在模型建立和设计方案确定后，设计人员要根据设计方案制定相应的程序，然后将这些变量录入到计算机中，然后有设计变动，就要在基础结构上进行改写，将新的程序录入到计算机中。计算机在计算中只需要相关编程数据，然后计算出对应的结果。
2.3、认真分析统计结论
设计师在进行大量复杂的计算之后，要认真对统计结果进行分析，并找出各个设计方案所得结果的异同，综合考虑设计情况与进展确定最优设计方案。在进行结论分析时，设计师还有对一些细节问题多加留意。房屋的建设是一个漫长的过程，需要消耗大量的人力、物力，建设成本对于建设单位的利益和房屋使用者的利益都有很大的影响。因此，设计师需要在把握细节的基础上，从宏观上把握当事人的利用，有效节约建设成本，进一步优化建设方案。在进行建筑结构优化设计时，设计师要杜绝脱离建筑实际，盲目追求创新的现象。同时，设计师应当具有全局意识，一切从企业、人民的利益出发。
2.4、灵活运用建筑结构设计规范
设计人员需要全面理解规范条文，正确灵活的运用建筑结构设计规范。例如在规范中对剪力墙设计的要求是剪力墙需要上下贯通，剪力墙的布置位置最好是在结构的，因为这样可以增强结构的抗扭作用，从而让建筑结构的刚度有连贯性且变化情况稳定，但是作为一个优秀的工程结构设计师，应该灵活运用这个要求，不仅要考虑规范的要求，还需要考虑温度对楼层的影响，从而控制剪力墙的间距，防止剪力墙裂缝增大而增加建筑结构的不安因素。
2.5、具体设计要点把控
2.5.1、主体优化
房屋建筑的上部结构设计应当建立相应的模型并进行系统的优化。整个过程最先一步就应当合理地设置剪力墙，保证剪力墙整体的质量是均匀的，这样能将楼层中平面刚度的中心点重合于楼层整体的结构重心，从而减少地震或者风力等对其的破坏性。在房屋建设时，如果条件允许，要尽可能地对剪力墙进行大开间的构造，加长剪力墙的墙肢长度，这样就能减少墙肢的数量，还能在符合标准的基础上减少混凝土的使用。
2.5.2、结构细部优化
对于房屋建筑结构来说，一定要重视房屋建筑的分部结构优化工作。首先，在建筑物进行前期设计时，就应该深入考虑方案的合理性，为后期结构设计做好铺垫，才能完成合理完整的建筑物。与此同时，中国有句老话叫“千里之堤毁于蚁穴”，说的就是重视细节的道理，主体结构构建好了，但是如果局部位置出现问题，将危及整座建筑物，结构细部的优化工作包括了结构细部的设计工作，如平时我们工作中给常见的矩形现浇板做设计时，需要对其先做分析，避免在拐角处有裂缝，这都是细节，但如果不注意，引起的后果将不堪设想。
2.6、注重利用计算机技术
通过建筑结构优化设计和计算机技术的结合，设计师利用计算机仿真的设计优化方法对建筑结构优化设计带来了很多新的思路。建筑设计师能够利用计算机软件建立各种便于分析的模型并通过计算机的优化计算为设计师提供精确的数据最后达到建筑设计的优化。计算机技术的运用可以说把建筑结构优化设计这样一个工程的问题转变成一个数学的问题。特别对于大型的复杂的建筑结构设计中，计算其技术拥有人脑不可替代的优势。对于一些超高建筑的抗震、抗风等等设计问题计算机技术的合理运用能够分析得到很多精确的数据为建筑设计师在具体的设计中提供可靠的参考数据，可以大大提高建筑设计师的工作效率。
总言之，现今随着我国建筑工程项目的逐渐展开，有关建筑结构优化设计的问题将更加的突出，为了有效的适应城市的整体美观规划，相关人员要不断强化对建筑结构的优化设计在房屋结构设计中的应用，在保证建筑基础功能的基础上进行设计，提高建筑主体的质量，已最终满足人们对房屋建筑的现实需求。
参考文献
[1]何冬霞.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用[J].中华民居（下旬刊），2013，10：18-19.
[2]吕芳.浅析房屋建筑的结构设计优化方法与应用[J].科技创新与应用，2013，34：234.
关键词：主题活动；设计优化；创新方法
中图分类号：G633文献标识码：A 文章编号：1003-2851（2011）07-0-02
何谓幼儿园主题活动方案？我理解为幼儿园及其教师围绕一定的主题来设计并进而可以去实施的活动环节与步骤。众所周知，幼儿园里任何一次活动的组织，大至全园性的主题教育活动，小至一个班级的教育教学游戏活动，要想成功举行，都不可能是天马行空、凭空想象、随手拈来，而是必定在一个较为合理成熟的方案的引领下，有计划、有准备、分步骤地得以实施，方可达到预期的教育效果。当然，其中不乏有随机生成的局部教育环节，一般情况下它可使我们预设的方案更加优化与完善。由此看来，方案的策划与不断优化就显得格外的重要。近年来我园组织教师在教研中策划设计了一个个生动活泼、独具匠心的主题教育活动，并在具体的实施中完善创新，集中了大家的智慧、吸纳了全园孩子及家长的广泛参与、促进了孩子们的健康成长，积累了一些幼儿园主题活动方案的主题确立、策划设计、实施优化的创新方法，促进了幼儿园教育教学的整体提升。
一、针对实际策划方案主题（方案主题内容的确立）
近年来我们幼儿园策划并组织了许多个有益于幼儿身心发展的主题教育活动，其活动方案主题的策划与确立是有一定依据的：一是根据《纲要》精神，“幼儿的学习是综合的、整体的。在教育过程中应依据幼儿已有经验和学习的兴趣与特点，灵活、综合地组织和安排各方面的教育内容，使幼儿获得相对完整的经验。”二是结合幼儿园教育工作计划，来策划实施一些原有的、有特色的、创新的主题教育活动方案。各个主题方案的策划与确立幼儿园都会提出一定的指导思想，有的会有一些基本框架，大致体现在以下几方面：
（一）根据家长需求来策划主题活动方案内容
根据幼儿园家长委员会成员提议、考虑广大家长朋友热切期望参与、了解孩子活动的意愿与需求，通过家长开放日等多形式向家长开放，其指导思想是使教师根据本班工作重点、孩子发展状况、家长最想看什么、教师最愿意向家长展示什么等，组织教师研讨每学期“家长开放日”的开放内容与形式，来策划拟定全园及各个班的开放主题及活动方案：如开放进餐、教学活动、主题游戏及亲子活动等。改变以往教师组织、家长观看的传统模式，而是让家长真正走入课堂。但今年因防控甲流，我们已研究策划新的家长开放日形式，研讨决定通过幼儿园网站来上传一些录像课等活动资料，方便家长网上观看并互动。
（二）根据教研重点及幼儿发展状况来策划确立主题活动方案内容
根据省市区教研工作精神、根据教师专业发展水平、依据幼儿发展状况与需求，幼儿园每学期都会制定教研计划及教研重点内容，如创新开展各类游戏等是近年来幼儿园在教育教学及教研方面的一个重点工作。主导思想是：改变游戏陈旧现象，加强游戏的方案设计实施与研讨，使主题特色游戏在全园广泛开展。各班老师根据本班幼儿年龄特点、发展水平，设计出不同领域、不同主题特色的班级游戏活动方案，如小班以桌面拼插等结构游戏为主；中班突出生活化的数学游戏、手偶表演游戏、家园亲子游戏的开展；大班则是以幼小衔接为主的益智、创新及社会性发展游戏为主，如区域自选游戏、民间体育游戏及棋类游戏等。建立幼儿园优质教学电子资源库也是本年度幼儿园园本教研主题活动内容，此教研主题方案从园本课程实际出发，在全体教师的共同参与下，把多年以来幼儿园优质经典的教学资源，如优秀经典教案、优秀成果论文、特色主题活动（班级活动、相关主题活动等）、精彩教育随笔、精制教学课件等统一收集，系统科学的分类管理，汇聚成优质教学电子资源库，上传到园内部网站并刻录光盘。避免老师们在不了解别人课题研究的情况下去一味的重复研究；避免老师费时费力、苦思冥想的去设计一些别人早已设计或已成功实施的活动方案。增加园本优质教学资源的透明度，方便老师资源共享、借鉴使用、开拓创新，加速教师专业成长，从而有效促进园本课程的创新与发展。真正起到示范园的辐射引领作用。
（三）根据幼儿园以往常规性活动来再度创新策划主题活动方案内容
“趣味运动会”、“冬季拍球跳绳锻炼”、“大班毕业联欢会”、“新年游艺会”等都是幼儿园多年来组织幼儿参与的一些常规性活动。其指导思想是鼓励幼儿人人参与、促进其全面发展，并在以往基础上对原有方案进行再度策划、完善修订。
（四）根据上级文件要求及时代精神，策划确立主题活动方案内容
如在举国同庆建国六十周年之际，根据教育局庆祝建国六十周年文件精神，各学校都要开展热爱祖国主题教育活动。因此，我们幼儿园策划并确定开展“我爱我的祖国”主题教育活动等。
二、方案活动环节的设计
幼儿园在对主题方案大的指导思想确立以后，接下来就是组织教师通过教研学习等形式对所确立的方案主题内容进行具体的操作环节的设计。我们主要从以下几方面入手：
（一）幼儿园主抓业务的领导拟定出大致的方案框架，组织教师对其可行性进行研讨，鼓励大家各抒己见并不断完善此方案
如，根据郑州市教育局关于围绕庆祝新中国成立60周年深入开展“我爱我的祖国”主题教育活动的通知精神，我园领导高度重视、研究讨论，根据幼儿年龄特点，将多形式多渠道的对其开展爱祖国系列主题教育活动，特制订“我爱我的祖国”主题教育活动方案如下：（主要截取以下几个大的环节）
1.举行大中班幼儿画展。各班老师组织幼儿绘画活动（画种、形式、材料不限），并布置画展，以图画的形式表达幼儿对祖国的热爱之情。
2.教幼儿演唱爱国歌曲。通过音乐教育活动，带领幼儿演唱“国旗多美丽”等爱国歌曲，激发幼儿爱国情感。
3.创办主题展板。家园互动，收集祖国名山大川、著名建筑、特产等图片，并将其布置成主题展板，让幼儿欣赏了解。
4.组织全园幼儿升旗仪式及我们都来唱红歌活动（邀请家长朋友参加）
此活动具体安排如下：
（1）时间：2009年9月29日早上7：50分在幼儿园院内举行。请家长朋友7：40分之前将孩子送入幼儿园，幼儿手持国旗分班站好，并请家长一起参加孩子的活动。
（2）程序：①幼儿升旗；②园长讲话；③全园幼儿分班红歌赛；④幼儿齐颂：我是中国人，我热爱我的祖国，我要好好学习，天天向上，长大以后把我们的国家建设的更加美好。
此方案公布给大家之后，进而组织教师研讨改进：
1.教师建议将画展这一环节的活动增加一项制作国旗的教学内容，这样，不仅让孩子们认识了国旗，在红歌赛时中大班幼儿可手持自制国旗来高唱红歌，孩子参与的积极性会更高。
2.根据各班情况，可将幼儿画展、制作国旗、图片收集布置展板相结合，创新组织，这样更能全方位的考虑与组织活动，活动版面势必会更加丰富多彩、生动活泼、可视性强。
3.教师建议唱红歌活动时，有音乐组教师来组织幼儿表演，语言组教师担当评委来打分，评委可手持笑脸和哭脸，根据幼儿的演唱表现来亮出笑脸或哭脸，以增加红歌赛的趣味性。
这样一个研讨修订、设计完善过程，使主题方案始终位于全体教师了解、接纳、参与与掌控之中，对方案的准备与实施都会起到积极的效果。
（二）教研学习中围绕幼儿园提出的某一主题活动指导思想，来策划设计实施方案
对于家长开放日，幼儿园每次有不同的开放主题，就拿上学期开放的亲子游戏为例来说，指导思想是广泛吸纳家长朋友的参与，教师在这一思想的引领下，来策划拟定开放主题、设计实施方案。
如三个大班老师设计的家园互动“包饺子”活动方案，其目标主要为：让幼儿在参与中感知学习中国传统美食饺子的多种包制方法，体验与老师、家长共同包饺子、品尝劳动成果的快乐。经大家反复酝酿商讨，共同策划并设计了以下几个大的活动环节方案：
1.数学活动：
（1）分组统计包饺子所需的工具。（2）分组协商每个人需要带的包饺子工具：擀面杖、锅排、面盆等。
2.亲子活动：包饺子
（1）教师带领幼儿观看课件，并开展谈话活动：了解饺子是中国传统美食，了解饺子的制作方法步骤（潘饺子馅、和面、干饺子皮、包饺子）。
（2）部分家长事先将面活好，已备幼儿活动时使用。
（3）请一位家长示范潘饺子馅的过程及包饺子的方法。
（4）家长带领幼儿分组潘馅、擀皮、包饺子。
（5）将包好的饺子送伙房煮熟，大家共同品尝。
（三）在幼儿园传统活动开展的基础上，修改创新现有方案
如幼儿园每年秋冬季都要开展拍球跳绳等体育锻炼活动，其目标是带领幼儿学习并掌握拍球跳绳的方法，鼓励其不怕寒冷，积极参与冬季体育锻炼活动。以往小中班拍球是一分钟记录幼儿拍球的个数，多者为胜。而现在这一方案经大家研讨更改为：小班幼儿在一分钟不间断拍球，且拍球要过膝；中班幼儿绕过一定的障碍物运球走；大班幼儿跳绳半分钟计数、断了可以接着跳。这样的运动规则的改变，重在人人参与、学会运动的方法、达到锻炼的目的。
又如，大班每年的毕业联欢会，是我们幼儿园的常规性活动。每年的五六月份，三个大班的老师无一例外的冒着酷热带领孩子们排练毕业联欢会的节目，有个人表演的、有分组表演的、有集体表演的、有语言类节目、有歌唱舞蹈及打击乐等，老师因排节目而使嗓音嘶哑、身心疲惫，正常教学也会受到影响；孩子们练节目出现倦怠、常规混乱、安全隐患随时都可能存在；尽管老师孩子们费了老鼻子劲，在毕业联欢会的当晚总有一些班级因天气炎热、节目不紧凑、造成时间拖拉、幼儿持续稍有混乱、未能取得预期的效果。但是，孩子毕业了总要有活动来庆祝一下，这是家园共同的心愿。看来，改革毕业联欢会方式方案势在必行。于是我们组织大班老师来研讨新的毕业庆祝活动方案，经过多次的交流研讨，大家一致同意将原有的分班毕业联欢会方案改为三个大班集体举行毕业典礼。其目标定位于：美好回顾、集体表现、感恩感谢、快乐展望。方案设计突出以下环节：多名老师联合主持；园长、家长代表、幼儿代表均怀感恩感谢之心做简短发言；精彩的幼儿集体歌唱、韵律表演、节奏乐、毕业诗朗诵，中间不时的伴有自然融合的分班合作表演；最后在颁发毕业证书、幼儿穿过成长们、并在红色的十米长卷上签名等活动环节中来结束毕业典礼，留下永久、美好、快乐的回忆。
三、方案的实施与优化
一个活动方案虽经过了多次研讨修订，但在实际实施之前都只能是纸上谈兵。只有拿来付诸于实践方可考量它的教育效能是否得当或优良。
如“我爱我的祖国”主题活动方案，在最后一个活动环节“幼儿升旗仪式与我们都来唱红歌”活动，幼儿园邀请了教育局副局长郭金汉、基础教育处处长王海花、宣外处处长李勇等局领导的参与，这势必给本次红歌赛的成功举行增加了一定的压力、动力。在中大班自制国旗的基础上，幼儿园又购买了许多面国旗，分发给为全体小朋友、家长朋友、老师们及前来参与活动的领导同志，大家手持国旗、齐唱红歌，气氛热烈、欢乐祥和。在原定方案的基础上，把幼儿坐在椅子上表演改为站立表演，轮流演唱则改成拉歌的形式，有主持人、幼儿即兴合作喊到哪个班，哪个班就进行表演，并伴有评委老师量出的笑脸娃娃。特别令人感动的是刚入园不足一个月的小班幼儿在老师的指挥下能大胆演唱，原以为他们会站不住、看见家长会哭闹等，但他们却以出色表现赢得了大家长时间的鼓掌喝彩。最后，在大家齐声演唱我爱我的祖国的嘹亮歌声中，圆满地结束了此次活动。教育电台记者全程进行了报道，并在郑州市教育信息网作为重要新闻来大幅宣传报道。整个过程使我爱我的祖国主题活动方案更趋于完美。
关键词： 网络学习资源； 组织流程； 模糊PID控制； 混合协议
中D分类号： TN711?34； TP391 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）14?0068?04
Abstract： Aiming at the complexity of organization process of network learning resources， optimal design of the organization flow is carried out to improve the efficiency of learning resource scheduling. Accordingly， a network learning resource organization flow optimization control method based on fuzzy PID control is proposed in this paper. The constraint parameter and the control objective function for organization flow control of network learning resources are determined first， and then the hybrid protocol for CDMA collaborative scheduling is adopted for the organization flow balanced configuration of network learning resources. The fuzzy PID neural network control model is used for analysis on the optimal solution characteristics of organizational process control objective function to implement process optimization. The simulation test results show that the network learning resource organization process can save the task cost of learning resource scheduling， reduce the time delay and improve the efficiency of resource allocation.
Keywords： network learning resource； organizational process； fuzzy PID control； hybrid protocol
0 引 言
随着网络信息技术的发展，采用网络学习方法进行远程教育学习成为未来教育发展的一个重要方向。网络学习的方式具有多样性，网络学习资源规模庞大，需要在交互信息构架模式下进行网络学习资源组织流程优化，提高学习用户对网络学习资源的共享和利用效率[1?2]。网络学习资源在进行组织分配和调度中，数据发送和传输的强度较大，受到延时和丢帧等因素的影响，导致学习效率受到影响，研究网络学习资源组织流程的优化方法对提高学习资源的利用效率和分配有效性方面具有重要意义。
1 网络学习资源组织流程控制模型
1.1 网络学习资源组织流程优化的约束参量分析
基于上述假设条件，本文构建的网络学习资源组织流程控制的约束参量模型由加权系数构成。构建网络学习中硬件资源访问控制模型，硬件资源的存储接口通过软件资源的扩展通道进行信息融合，得到网络学习资源组织流程优化的约束参量模型描述为：
式中：为网络学习资源组织流程的信任评估的阶数，可以设定为任意实数；表示网络学习资源组织流程的最小连通集；为流程控制的跃阶响应。
1.2 网络学习资源组织流程控制目标函数
根据上述控制约束参量分析，进行控制目标函数构建，假设网络学习资源组织流程控制中传输节点融合数据的时间序列模型描述为：
式中：为网络学习资源传输信道的选择权值；为学习资源分配的互信息函数；为时延估计。由于网络学习资源发送和传输的信息量较大，在进行资源分配中容易出现误差扰动，在网络学习资源组织流程分配进程管理中采用自适应误差补偿方法，得到信息流的分层能耗参量为：
式中：表示组织流程的多径分量；为传输信道的振荡幅值；为路由引擎的链路估计值。
采用Mesh网络架构方法，进行网络学习资源组织流程分配，设计转发引擎、路由引擎和路由信息列表[6]，得到在异构网络环境下网络学习资源组织流程的链路转发模型如图1所示。
根据图1所示的网络学习资源组织流程的链路转发模型，在每个时帧节点的竞争窗口内进行PID模糊控制，得到网络学习资源配置的随机数序列分量：
设网络学习资源分布式组织流程调度的概念格节点，基于Internet的Web架构模式，得到多个资源配置任务流集合的计算核函数为：
初始化网络学习资源组织流程的调度子集为。通过训练集进行特征分类，构建资源组织分布的分类属性集：
式中：表示网络学习资源分布空间的维数；为节点交换数据时间序列。利用已知的随机码得到簇头节点的加权向量β，网络学习资源组织流程控制目标函数为：
式中，是k沿堆栈指针的状态分布惯性矢量，满足：
对待分配的嵌入式网络中的网络学习资源信息流进行惯性加权控制，添加扰动补偿惯性系数ω，由式（8）可知：
通过上述构建的网络学习资源组织流程控制目标函数，进行组织流程控制目标函数的最优解特征分析，提高学习资源的组织流程优化控制效率。
2 网络学习资源组织流程优化设计实现
2.1 CDMAf同调度混合协议设计
在上述进行了网络学习资源组织流程控制约束参量和被控目标函数分析的基础上，进行网络学习资源组织流程优化设计。本文提出一种基于模糊PID控制的网络学习资源组织流程优化控制方法。采用CDMA协同调度的混合协议进行网络学习资源的组织流程均衡配置，CDMA协同调度混合协议设计描述如下：
提取网络学习资源组织流程信息流的时间序列为，通过结构相似度分析，得到不同权限的用户进行网络学习资源分配的CDMA协同调度传递函数为：
式中，为从网络学习资源应用服务层获得的信息特征维度。在网络学习资源的特征分布空间中，嵌入维数，得：
混合协议中缓存集合及缓存对象的跳邻节点满足。采用CDMA协同调度混合协议得到多个不同权限的用户频繁访问数据集，网络学习资源组织流程分布的多元参量二项式表示为，进一步采用信道访问积分融合方法进行尺度修正，得到学习资源组织流程稳态调度的收敛尺度满足正态分布，即满足，采用自适应博弈规划。对进入缓存的数据对象进行可靠性估计和缓存单元网格分区评估，得到状态特征统计量，根据正态分布特性，得到CDMA协同调度混合协议下的博弈函数满足：
根据设计的CDMA协同调度混合协议，进行网络学习资源组织流程优化设计。
2.2 基于模糊PID控制的资源组织流程优化设计
采用模糊PID控制方法进行资源组织流程优化控制设计，进行组织流程控制目标函数的最优解特征分析。网络学习资源组织流程配置和访问控制的流程如下：
算法：网络学习资源组织流程资源配置周期性更新
输入：网络学习资源配置和软件资源调度的模糊PID控制的边界条件。
输入：网络学习资源组织流程分配的时间间隔的取值为1，执行资源配置任务的任务流集合以及在优化调度模式下的执行效率状态变化。
输入：在网络学习资源组织流程树插入一个指针，得到。
（1） 根据网络学习资源配置的状态响应函数计算资源调度模型的组织流程分配PID神经元积分状态，查询资源信息服务和数据目录，初始化；
（2） 假设是任务请求的个文件，结合等待队列中的请求数量，将优先级属性的值更新为；
（3） 找到存储副本R的最佳站点，搜索所有的资源，采用模糊PID控制方法进行堆栈更新，更新频率为f，将插入副本R的排序表。操作结束，得到网络学习资源副本被放置在最佳站点（BSE），执行组织流程的时间设为。
综上分析，得到网络学习资源组织流程的设计流程如图2所示。
3 实验测试分析
为了测试本文设计的网络学习资源组织流程优化模型在提高管理和控制网络学习软件资源调度和配置中的性能，进行仿真实验。实验平台为通用PC机，CPU为Intel? Core（TM） i7?2600，网络学习资源组织流程配置中输入硬件资源的编译数据共18位，网络学习资源访问节点数的变化范围为220～1 024，阈值设为，首先进行网络学习资源信息特征采样频率为15 Hz。根据上述仿真参量设定，得到网络学习资源配置的数据采样时域波形。
以上述采样数据为测试样本集，进行网络学习资源组织流程优化控制。图3为采用本文方法和传统方法进行网络学习资源组织流程优化配置控制的误差分析对比结果。从图3得知，采用本文方法进行网络学习资源的硬件资源和软件资源配置的控制误差较低，能以更快的时间收敛到零，从而降低延时，提高学习资源分配效率，具有优越性。
4 结 语
本文研究了网络学习资源组织流程优化配置方法，提高学习资源调度的效率，提出一种基于模糊PID控制的网络学习资源组织流程优化控制方法。构建网络学习资源组织流程控制的约束参量和控制目标函数，采用CDMA协同调度的混合协议进行网络学习资源的组织流程均衡配置，采用模糊PID神经网络控制模型进行组织流程控制目标函数的最优解特征分析，实现流程优化。采用该网络学习资源组织流程能节省学习资源调度的任务开销，降低延时，提高学习资源分配效率，降低资源配置控制误差，具有较高应用价值和前景。
参考文献
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A
Gradual design optimization oriented aircraft parametrization modeling method
ZHU Yataoa，CHEN Fangb，LI Gaohuaa，LIU Hongb
(a. Dept. of Eng. Mech.; b. School of Aeronautics & Astronautics, Shanghai Jiaotong Univ., Shanghai 200240, China)
Abstract： As to the integrated aerodynamic stealth design optimization for aircraft shape, a gradual design optimization oriented design flow is proposed, for which a progression and hierarchy parametrization modeling method is implemented, the complex design variables are filtered by analyzing the impact level on parameters based on sensitivity analysis, and the integrated design optimization on aerodynamic stealth shape of aircraft is performed by Multidisciplinary Design Optimization(MDO) theory and differential evolution algorithm. The method is used for the design optimization of an aircraft shape, and the results indicate that the methods are feasible and can provide references for the multidisciplinary design optimization of aircraft shape.Key words： aircraft; aerodynamic stealth shape; gradual design optimization; parametrization modeling; sensitivity analysis
な崭迦掌冢2010[KG*9〗01[KG*9〗26 修回日期：2010[KG*9〗05[KG*9〗19せ金项目：国家自然科学基金(90205006)ぷ髡呒蚪椋 朱亚涛(1987―），男，江苏如皋人，硕士研究生，研究方向为飞行器综合设计优化与空气动力学，(Email)；こ 方(1977―），男，安徽太湖人，副研究员，博士，研究方向为高超音速空气动力学与超燃冲压发动机设计，(Email)0 引 言
随着对飞行器生存能力要求的不断提高，隐身化飞行器成为未来武器装备的重要发展趋势，因此需要对飞行器气动隐身性能进行综合设计优化.由于气动与隐身性能对建模的要求往往相互矛盾，必须开展同时满足气动和隐身学科需求的建模方法研究，使飞行器在综合设计优化后，同时具备良好的气动和隐身性能.
随着CAD和CAE等技术的发展，参数化建模已在实际设计流程中得到应用.孙中涛
［1］对飞机机翼结构进行参数化设计；张丽萍
［2］研究桥梁墩台参数化设计方法.但是，飞行器气动隐身外形综合设计优化相对常规外形设计优化的主要难点在于：首先，气动和隐身学科间存在耦合，难以直接应用传统优化方法优化，需使用多学科综合优化方法优化；其次，常用的建模方法不能满足多学科综合设计优化需求，需建立满足多学科设计优化需求的参数化建模方法；最后，同时考虑气动和隐身学科需求的建模方法必然带来比常规气动外形建模更多的参数，参数的增加使得设计优化任务有所增加并降低优化效率，需使用相应的方法对参数进行筛选分级. 针对以上问题，本文尝试进行参数化建模，并用有关工具筛选设计参数，最后将其应用于某飞行器的外形设计优化，以验证该方法的可行性和有效性.1 设计优化方法
多学科优化设计
［3］(Multidisplinary Design Optimization,MDO)方法的主要思想是在复杂系统设计的整个过程中集成各个学科的知识，并充分考虑各门学科之间的相互影响和耦合作用，应用有效的设计优化策略组织和管理整个系统的设计过程. MDO的优点在于可通过实现各学科模块化并行设计缩短设计周期，通过考虑学科间的相互耦合来挖掘设计潜力，通过系统的综合分析选择和评估方案. MDO作为专门的研究领域不过短短10余年时间，却已产生巨大的效益并引起广泛重视.
本文根据MDO的思想，参考分级优化
［4］思路，结合建模参数多和学科间耦合关系复杂的特性，将MDO理论应用到实际优化流程中，提出适合于工程实践的分级优化流程(见图1）进行设计优化.
图 1 分级设计优化框架し旨队呕与一般优化相比有一定优势，本文提出的分级优化流程主要包含设计参数构建、敏度分析
［5］和分级优化流程等3部分，完成该流程应主要完成以下工作：（1）寻找合适的参数化建模方法，使设计参数能够适应渐进优化流程；（2）使用合适的工具（敏度分析工具）完成众多设计参数的筛选和分级；（3）使用合适的优化算法和优化策略进行设计优化.2 参数化建模方法
参数化建模是性能分析和设计优化的前提条件,是设计参数的直接源泉. 单学科参数化建模方法往往不考虑其他学科的需求，更没有考虑多学科优化的需求.因此，建立能同时反映气动和隐身学科需求并适应实际设计优化流程的的参数化建模方法，是气动隐身多学科综合优化的强烈需求.ご罅垦芯拷峁
［6］表明：隐身性能对尾翼布局和机身截面形状的变化较敏感；而气动性能则对机翼参数的变化较敏感.本文在综合考虑隐身学科和气动学科对建模参数不同需求的基础上，使用成熟的CAD商业软件，详细考虑CAD建模本身的渐进性和层次性，实现渐进分层参数化建模流程，见表1. 该流程首先实现多尾翼布局设计参数化；然后基于头部纵向线控制机身截面高度和宽度，确定机身初始轮廓，同时基于传统机翼构建参数（机翼面积、展弦比、根梢比、后掠角和上反角等）建立机翼模型；最后基于控制点、二次曲线和填充方式确定机身形状.所有建模使用的参数均可作为设计参数参与设计优化过程.け 1 渐进分层参数化建模步骤建模步骤第1步第2步第3步建模内容布局设计げ问化机身截面初始ね庑尾问化和せ翼参数化机身截面修形和ぬ畛洫せ身截面控制参数见图2.机身建模主要分为3个渐进步骤完成.
图 2 机身截面控制参数さ1步,由图2可知，整个机身由4个截面控制，机身建模时首先以机身头部纵向线控制第1个截面的宽高，然后通过各个截面间距和伸缩比确定其他截面的宽高.其中，头部截面高度|CD|由头部纵向线上偏角 ∠AOE，下偏角∠BOE和头部长度L1控制，参数关系为 CD=L1・(tan ∠AOE+tan ∠BOE)(1)さ2步,通过确定各个截面的控制点位置进行截面设计.
第3步,通过截面控制点间二次曲线
［7］参数和截面间填充方式实现截面和机身修形，最终完成机身建模.
图 3 截面参数化す菇ǚ椒ū疚氖褂每刂频愫投次曲线
［7］形状参数的参数化方法完成机身各截面的设计和修形. 由图3可知，该方法在截面宽度、高度已经确定的基础上，通过控制点E，F，G得到截面大体轮廓，最后通过控制点P,Q,R,S,T和U构造二次曲线得到详细的截面轮廓线.以上控制点的位置均由其所在线段的比例因数定位.ね4描述二次曲线的构建方法：假设起点A和B为端点，而点C为过点A和B的切线交点，这样，在平面ABC内就可构建通过点A和B的二次曲线，且该曲线形状由点E的位置控制.引入二次曲线形状参数ρ，ρ=DE/DC，则可通过控制ρ的取值唯一地确定点E的位置，进而唯一地确定二次曲线AEB的形状.ね 4 二次曲线形状参数定义ねü截面1的纵向线参数、截面间的间距和伸缩比可得各个截面宽度、高度；通过调节控制点位置和二次曲线形状参数，可使截面表示成圆形、多边形等变化多样的形状，见图5；各个截面中间采用插值方法填充，对头部、机身的过渡段、机身和尾部可视其复杂程度选用直线、二次或三次曲面进行填充.ね 5 机身截面形状じ貌问化建模方法充分考虑建模的渐进性和层次性，先进行布局参数化设计，然后进行机身和机翼参数化设计，最后进行修形和填充. 渐进层次的参数化建模方法能适应分级设计优化流程，同时，基于控制点和二次曲线的截面构建方法能在成熟的CAD软件中顺利进行.在此基础上通过对CAD建模软件的二次开发，实现所有建模参数的提取、建模过程自动化，然后对三维网格划分软件Gridgen进行二次开发，实现网格划分的自动化，为性能分析和设计优化奠定基础.3 敏度分析
综合考虑气动和隐身学科以及渐进优化流程需求的外形设计方法带来比常规气动外形参数更多的参数(本文的设计参数达255个)，参数的增加会使设计优化任务增加并降低优化效率，虽然该建模方法已经考虑建模的渐进性和层次性，但每步建模过程中仍有大量设计参数，需要1种分析方法对设计参数进行筛选分级.传统的参数选取在很大程度上依赖于经验，缺乏实际的参考依据，本文选择设计优化中被广泛提及和使用的敏度分析方法对参数进行分析，提供设计参数筛选分级依据.
敏度是系统状态参数对设计参数的导数信息，反映系统状态随设计参数的变化趋势和改变程度.对敏度信息加以分析处理，可确定系统设计变量或参数对目标函数的影响大小,并最终用于指导设计与搜索方向、辅助决策. 对于多设计变量或参数问题，可使用敏度分析方法筛选出对目标函数影响大的设计变量或参数，提高设计优化效率.
工程中常用的敏度分析方法包括有限差分法和全局敏度分析法等.本文采用全局敏度分析法求解导数信息，其原理是按照隐函数求导法则求解各学科状态向量关于设计向量的全导数.该方法能综合分析参数对不同学科的敏度，提供参数分级筛选依据.4 性能分析方法
如果直接使用气动和隐身性能高精度分析方法进行优化，计算量大、耗时长，严重影响优化效率.所谓模型
［8］是指计算量很小，但其计算结果可代替高精度分析器计算结果的分析模型.采用模型作为分析手段可大大缩短计算时间，提高优化效率.因此，使用模型进行隐身和气动性能的分析.构建模型分为2步：（1）构建试验模型，获得样本点性能数据；（2）选择合适的模型构建方法构建模型.在设计空间中选取若干样本点作为试验模型.考虑到目前工程设计能够接受的限度，采用基于物理光学与等效电磁流理论的雷达反射面积（Radav CrossSection,RCS）分析器的模型计算RCS性能；采用基于NS方程数值计算
［9］的模型计算气动性能.5 优化方法
气动和隐身综合优化属于多目标优化问题，由于学科间的相互耦合，多目标综合优化问题很难存在1个最优设计点使其同时达到最优，但采用一定的优化算法和多目标优化策略，可使综合性能得到提高，满足设计要求.本文通过使用差分进化算法和基于约束的多目标优化策略找到符合设计需求的设计点.5.1 差分进化算法
差分进化算法
［10］是模拟自然界生物种群以“优胜劣汰、适者生存”为原则的进化发展规律形成的随机启发式搜索算法,其基本思想是从某一随机产生的初始群体开始，通过把种群中任意2个个体的向量加权后按一定的规则与第3个个体求和来产生新个体，然后将新个体与当代种群中某个预先决定的个体相比较.如果新个体的适应度值优于与之相比较的个体的适应度值，则在下一代中就用新个体取代旧个体，否则旧个体仍保存下来.通过不断地迭代运算，保留优良个体，淘汰劣质个体，引导搜索过程向最优解逼近.该算法简单易用、稳健性好，并且有强大的全局搜索能力，已在多个领域取得成功.5.2 基于约束的多目标优化策略
所使用的优化策略为：气动性能（升阻比值不低于5）；某些固定参数（机翼展长和机身长度）作为约束；三方向（前向、侧向和尾向）RCS值作为优化目标，其中多个优化目标之间运用线性加权的评价函数法处理.6 算 例
将渐进分层参数化建模方法用于构建某飞行器外形，然后对该飞行器进行基于敏度分析的分级设计优化.气动性能分析工况为高度5 km，马赫数
0.7，攻角4°，隐身性能分析工况为6.0 GHz，水平极化，5°仰角.
首先，对飞行器进行布局设计，在飞行工况一致、部件尺寸一致的情况下，以巡航状态下RCS均值为对比目标.布局设计性能对比见表2，可知4尾翼Π形布局具有最低的RCS均值，优于其他布局，故布局设计结果为4尾翼Π形布局.け 2 布局设计性能对比布局形式4尾翼Π形3尾翼T形2尾翼V形单尾翼1形RCS平均值1.135 31.326 81.190 51.145 8と缓螅对Π形布局飞行器设计参数进行敏度分析，根据敏度分析结果筛选排序得3级设计变量：1级设计变量为头部纵向线角度和机翼面积等；2级设计变量为截面控制点位置比例因数、机翼展弦比和后掠角等；3级设计变量为二次曲线控制参数.
最后，以整机头向、侧向和尾向RCS性能加权值为目标函数，以升阻比不低于5为约束，使用差分进化算法对3级设计参数进行分级优化，优化过程中上一轮参数优化结果作为下一轮参数优化的约束，每轮进化50代.
图 6 进化代数与综合性能（适应值）曲线け 3 优化目标优化前后RCS值对比RCS方向头向侧向尾向优化前性能数值/dB2.99E-021.135 36.30E-03第1轮优化后结果/dB2.67E-020.598 94.89E-03第2轮优化后结果/dB2.51E-020.580 24.43E-03第3轮优化后结果/dB2.44E-020.578 84.30E-03RCS值变化百分比/%-1.73-48.60-31.70进化代数与综合性能（适应值）曲线见图6，可知在相同的进化代数情况下，多级优化与单级优化相比能找到更好的设计点，优化效果更佳.优化目标优化前后RCS值对比见表3，可知侧向和尾向RCS值均大幅降低，头向RCS值略有降低.图7和8为机身和机翼优化前后外形，优化后机身截面形状有明显改变，从类四边形变化为类三角形. 图9为优化前后RCS值对比曲线，可知优化后RCS值明显降低.图10为优化过程中升阻比变化曲线，可知升阻比随优化代数产生增减波动，但数值均大于优化约束值，满足约束条件.(a)优化前(b)优化后图 7 机身优化前后外形
(a)优化前(b)优化后图 8 机翼优化前后外形
图 9 优化前后RCS值曲线图 10 优化过程中升阻比变化曲线そ峁表明：在渐进分层参数化建模的基础上，通过敏度分析筛选设计变量，再经过布局设计、基于气动约束的分级优化后，飞行器RCS值得到较大降低，升阻比符合设计需求，该建模方法和基于敏度分析的分级优化能提高设计效率. 7 结 论
针对飞行器气动隐身外形综合设计优化，提出合适的设计优化流程，建立面向分级设计优化流程的渐进分层参数化建模方法，并使用敏度分析工具对设计参数进行筛选分级，最后对某飞行器进行分级设计优化.结果表明：(1)使用基于气动约束的分级设计优化方法能提高设计优化效率；(2)使用渐进分层的参数化建模方法构建模型不仅满足多学科需求，也能适应分级设计优化流程；(3)使用敏度分析方法对设计参数进行影响程度分析，能为设计变量筛选和分级提供指导. 因此，面向分级设计优化的渐进分层参数化建模方法实用、可行.参考文献：
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关键词：优化设计； CAE； 机械设计； 产品设计； 设计质量
Abstract: along with the social economy development, engaged in mechanical design of workers with engineering and technical personnel more and more be taken seriously, this paper analysis the optimization design method can improve mechanical design efficiency and the design of the personnel quality, improve the design of mechanical products, only for reference.
Keywords: optimization design; CAE; Mechanical design; Product design; Design quality
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
1 引言
机械优化设计是在进行某种机械产品设计时，根据规定的约束条件，优选设计参数，使某项或几项设计指标获得最优值。 产品设计的 “最优值”或“最佳值”，系指在满足多种设计目标和约束条件下所获得的最令人满意和最适宜的值。 最优值的概念是相对的， 随着科学技术的发展及设计条件的变动，最优化的标准也将发生变化。 优化设计反映了人们对客观世界认识的深化，它要求人们根据事物的客观规律， 在一定的物质基础和技术条件下，得出最优的设计方案。
机械优化设计可解决设计方案参数的最佳选择问题。 这种选择不仅保证多参数的组合方案满足各种设计要求，而且又使设计指标达到最优值。 因此，求解优化设计问题就是一种用数学规划理论和计算机自动选优技术来求解最优化的问题。
2 机械产品优化设计与传统设计的比较
机械产品设计工作的任务就是使设计的产品既具有优良的技术性能指标，又能满足生产的工艺性、使用的可靠性和安全性要求，且消耗和成本最低等。 机械产品的设计，一般需要经过需求分析、市场调查、方案设计、结构设计、分析计算、工程绘图和编制技术文件等一系列工作过程。
传统设计方法通常是在调查分析的基础上，参照同类产品，通过估算、经验类比或试验等方法来确定产品的初步设计方案，然后对产品的设计参数进行强度、刚度和稳定性等性能分析计算，检查各项性能是否满足设计指标要求。 如果不能满足要求， 则根据经验或直观判断对设计参数进行修改。
整个传统设计的过程是人工试凑和定性分析比较的过程。 实践证明，按照传统方法得出的设计方案，可能存在有较大改进和提高的余地。 在传统设计中也存在“选优”的思想，设计人员可以在有限的几种
合格设计方案中，按照一定的设计指标进行分析评价，选出较好的方案。 但是由于传统设计方法受到计算方法和手段等条件的限制，设计者不得不依靠经验，进行类比、推断和直观判断等一系列智力工
作，这是很难找出最优设计方案的。
优化设计理论的研究和应用实践，使传统设计方法发生了根本变革，从经验、感性和类比为主的传统设计方法过渡到科学、理性和立足于计算分析的现代设计方法， 机械产品设计正在逐步向自动化、集成化和智能化方向发展。
3 优化方法与 CAE
在保证产品达到某些性能目标并满足一定约束条件的前提下，通过改变某些允许改变的设计变量，使产品的指标或性能达到最期望的目标，这就是优化方法。
优化作为一种数学方法，通常是利用对解析函数求极值的方法来达到寻求最优值的目的。 基于数值分析技术的 CAE（Computer aided engineering）方法， 显然不可能对我们的目标得到一个解析函数，
CAE 计算所求得的结果只是一个数值。 然而，样条插值技术又使 CAE 中的优化成为可能， 多个数值点可以利用插值技术形成一条连续的可用函数表达的曲线或曲面，如此便回到了数学意义上的极值优化技术上来。 样条插值方法当然是种近似方法，通常不可能得到目标函数的准确曲面，但利用上次计算的结果再次插值得到一个新的曲面，相邻两次得到的曲面的距离会越来越近，当它们的距离小到一定程度时，可以认为此时的曲面可以代表目标曲面。 那么，该曲面的最小值，便可以认为是目标最优值。 以上就是 CAE 方法中的优化处理过程。 一个典型的 CAE 优化过程通常需要经过以下的步骤来完成：
(1) 参数化建模 ：利用 CAE 软件的参数化建模功能把将要参与优化的数据(设计变量)定义为模型参数，为以后软件修正模型提供可能。
(2) 求解： 对结构的参数化模型进行加载与求解。
(3) 后处理：把状态变量(约束条件)和目标函数(优化目标)提取出来供优化处理器进行优化参数评价。
(4) 优化参数评价：优化处理器根据本次循环提供的优化参数、设计变量、状态变量及目标函数与上次循环提供的优化参数作比较之后确定该次循环目标函数是否达到了最小，或者说结构是否达到了最优。 如果最优，完成迭代，退出优化循环圈，否则，进行下步。
(5) 根据已完成的优化循环和当前优化变量的状态修正设计变量，重新投入循环。数值优化的过程如图 1 所示。
4 优化技术研究现状
在设计领域中，追求最优的设计方案一直是设计人员不懈努力、奋斗不止的理想和目标，并且在长期的设计实际中产生了诸如进化优化、 直觉优化、试验探索优化等一些优化策略和方法，并在“设计———评价———再设计”的过程中，自觉或不自觉地利用经验、知识、图解分析、黄金分割和分析数学等一些经典的优化方法进行优化设计，解决了一些简单的单变量的优化设计问题。 在此阶段，没有形成完整的优化设计的理论体系，因而可称它为古典优化设计。
随着近代数学的分支———数学规划论的创立，特别是近 50 年来计算机及其计算技术的迅速发展，对工程设计中较复杂的一些优化问题的计算有了重要的工具，并在航空航天、汽车和船舶等民生要害工业部门及一些重大工程设计的应用中取得了较好的技术和经济效果，同时也促进了工程优化设计理论和方法的发展， 如开发出优化方法程序库、机构与零部件优化设计程序库、结构优化设计程序库等一些大型的工程优化设计应用软件，并结合工程优化设计的特点，在多目标优化、混合离散变量优化、随机变量优化、模糊优化以及人工智能、
神经网络及遗传算法应用于优化设计等方面都获得一些显著的成果，逐步形成以计算机和优化技术为基础的近代优化设计。
关键词：《机械优化设计》；形象化；实践；教学方法
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）39-0098-02
优化设计是20世纪60年代初发展起来的一门新学科，它是将最优化原理和计算技术应用于设计领域，为工程设计提供一种重要的科学设计方法。利用这种新的设计方法，人们可以从众多的设计方案中寻找出最佳设计方案，从而大大提高设计的效率和质量。最优化设计成功运用于机械设计还是在20世纪60年代后期，虽然发展时间不长，但是发展迅速。在机构综合、机械零部件设计、专用机械设计和工艺设计方面都得到了应用并取得了一定的成果[1-3]。目前国内许多高校机械专业都开设了《机械优化设计》这门课程。通过《机械优化设计》这门课程的学习，首先应当使学生具有优化的思想，了解一些优化方法的原理，掌握一些优化的方法，为以后更好的工作打下扎实的基础。但是本课程中一些枯燥的数学推导及公式难以引起学生的学习激情。如何提高学生的学习热情，并使学生较快掌握一些优化方法，一直是笔者在从事《机械优化设计》课程教学中思考的问题。下面介绍笔者在从事《机械优化设计》课程中采用的一些方法和经验。
一、培养学生学习本课程的热情
学习《机械优化设计》这门课程的学生早已先修了机械原理、机械设计等课程，笔者在教学之初常常告诫同学，对于一名工程师设计人员来说，仅仅具有机械原理机械设计方面的知识是远远不够的，只能进行一些传统的设计。而传统的设计只是重复分析产品的性能，而不是主动地去设计优化产品的参数。从某种意义上讲它没有真正体现“设计”的含义。因此，对一个工程设计人员来讲，应当在产品设计的过程中始终要有优化的思想。当然光有优化的思想仍然是不够的，还要有优化的能力，掌握一些优化方法。笔者在开课之初，通常会给学生这样一个假设。如果甲、乙两位同学供职在同一个企业，企业老板让两人分别提出他们的方案来解决公司中某一产品的问题。甲很快将自已的解决方案提交给公司老板。乙经过分析考虑，在甲之后也提交了方案，乙的方案不仅解决了产品问题，而且优化了产品的参数，降低了成本。笔者问学生甲、乙两位同学谁将会被重用，谁将获得更多的职位升迁的机会。这个答案是不言而喻的。通过上述的假设，使学生懂得具有优化的思想和优化设计的方法还与他们个人在工作岗位的升迁机会有关。这极大地提高了学生学习这门课的热情，也让优化思想概念植根于学生思想之中。
二、采用形象化的教学方法
《机械优化设计》中许多枯燥的公式和推导，学生一时会难以掌握，有时会导致学生丧失学习的兴趣。在教学中笔者注重采用形象化的教学方法，例如一维搜索方法中的确定搜索区间的外推法可以用盲人探路的方法来加以引导[4]。具体可以表述为：一个盲人想去一个山谷谷底，他向前探出一步，如果发现在上坡，说明前进方向错误，谷底应在身体后方，应该转身再前行。如果探出一步，发现是下坡，表明谷底在前方，可以继续前行，直至走出一步出现上坡的感觉，据此可以判断谷底就在最后两步之间。
三、课堂教学与生产实践相联系
课堂教学与生产实践相联系，提高学生学习兴趣，提高学生走上岗位解决问题的能力。例如坐标轮换法，坐标轮换法是每次搜索只允许一个变量变化，其余保持不变，即沿坐标方向轮流进行搜索的寻优方法。在介绍坐标轮换法思想时，笔者以注塑产品为例加以介绍，注塑产品的质量与温度、喷嘴压力、保压时间、注塑速度等工艺参数有关。在试模过程中为了获得较好的产品质量，需要调试出这些工艺参数值。有经验的注塑人员往往采用坐标轮换法思想以节约试模时间。首先逐渐改变某一个工艺参数值，而其余工艺参数保持不变，观察注塑产品质量。在注塑产品质量不再提高时甚至开始降低时，再调整另一个参数值，直至注塑产品质量达到要求为止。如果同时对这些工艺参数进行调整，很难确定调整这些工艺参数的方向，会花费较长时间才能调试出合格的注塑产品。
四、加强与学生的互动
现代教学论指出：教学是教师的教与学生的学的统一，这种统一的实质就是师生之间的互动。《机械优化设计》课程师生之间的互动可充分发挥学生的主体作用和主动精神，提高学生的学习激情，进一步提高学生的优化设计能力、创新思维。在课堂上笔者注重与学生之间的互动。经常提出一个问题，让学生思考如何采用优化的方法去解决这一问题，以提高学生采用优化方法解决问题的能力。笔者常常让学生走上讲台，介绍他们采用的优化方法，并让学生们充分讨论思考有没有更好的优化方法，充分调动学生的积极性。在课堂教学最后，笔者完全将讲台交给学生，让学生们介绍学习《机械优化设计》这门课的心得和体会。通过课堂的互动，调动了课堂学习的气氛，学生在互动中学到了一些优化方法，牢固了优化设计的思想，提高了优化设计的能力。
虽然《机械优化设计》的基本寻优思想和方法在20世纪60年代已近完备，但是仍有需要改进之处，特别是该课程的教学方法。教学方法的优劣将会影响学生的接受程度。采用各种生动的方法将会提高学生的学习兴趣，牢固掌握一些优化的方法，让优化的概念植根于学生思想之中，为他们走上工作岗位更好地工作打下扎实的基础。笔者通过采用上述的教学方法发现，学生学习《机械优化设计》课程的兴趣提高了，分析问题解决问题的工程实践能力也得到了增强。有些毕业了的学生在与笔者联系时，提到他们工作时常常想到并主动去优化。优化创新思维已成为他们固有的一种思维模式。
参考文献：
[1]叶元烈.机械优化理论与设计[M].北京：中国计量出版社，2001.
[2]方世杰，綦耀光主编.机械优化设计[M].北京：机械工业出版社，2003.
[3]孙靖民.机械优化设计（第3版）[M].北京：机械工业出版社，2005.
关键词：建筑设计；方案优化；工作模式
中图分类号：TU2文献标识码： A
一、建筑设计方案优化的必要性
建筑设计方案优化是在建筑设计招标工作结束后，建设单位与中标设计单位需要立刻展开的一项重要工作，其必要性在于：
1、中标设计方案有待成熟与完善
方案中标并不意味着方案的完善。通常情况下，自招标文件公布至提交方案，留给设计单位的有效设计周期不会超过40天。同时，依据招投标法规，招标期间建设单位与设计单位之间除“答疑”之外不能进行其他方式的沟通，因此，在有限时间与有限交流的前提下，要求设计单位拿出能够充分领悟建设单位意图、完全满足建设需求的方案是不现实的。此外为了加快进度，目前建设单位一般都采用“概念设计方案”招标。在功能布局及技术标准等方面，中标设计方案的深度难以直接衔接后续的相关设计活动，需要在设计方案优化阶段加以深化与细化。
2、建设单位的技术要求有待明确与落实
目前的建设项目，尤其是大型复杂建设项目，面临功能、交通、环保、景观、法规等越来越复杂的内外部环境条件和设计约束，在缺乏建筑设计方案雏形的情况下，建设单位很难提出明确详细的设计要求，其在设计招标文件中对功能需求、建筑风格的描述往往是模糊的或是框架的。因此，在明确中标方案后，应该基于中标方案的建筑布局，对各项技术要求、功能需求及设计约束进行逐一细化、优化和协调，并最终落实和确认。
3、集思广益，博采众长
中标方案仅为一家单位的设计成果，其设计思路的局限性在所难免。而设计招标过程中，少则三家，多则十几家单位参与设计，各投标方案的设计手法、设计亮点对开拓建设单位和中标设计单位的思路是有价值的，可以在设计方案优化阶段集思广益、博采众长，充分借鉴其他投标方案的优点，对中标方案进行优化完善。
鉴于这些情况，对于工程建设项目，尤其是大型复杂建设项目，方案优化工作已成为工程建设过程中不可或缺的工作程序和环节。建设单位要摒弃建筑设计方案优化可有可无的思想误区，在设计招标结束后不要急于展开后续设计，而要发挥各方优势，对中标方案进行充分的优化和深化，使各项功能指标及技术措施更为合理，建筑风格定位更为准确，造价与运营成本更为经济，并为后续工程设计、工程施工等环节提供科学、系统的工作依据。
二、建筑设计方案优化的风险与原则
建筑设计方案优化的初衷往往都是好的，但是否所有的优化工作都能够实现目标呢？一些建设单位和设计单位虽然投入了大量精力、时间进行方案优化，但由于工作方法不当，往往出现调改了一个地方，却引发更多相关问题的现象。经过反复调改，却发现不是对中标方案进行了“优化”，而是丑化、劣化了原有方案，甚至颠覆了中标方案，轻者延误了工期，重者则造成工程建设管理的重大失误。
因此，为了实现优化目标，达到理想的优化效果，在建筑设计方案优化过程中，如下几条原则是应该严格遵循的：
1、坚持并充分发挥专业人员的主导作用
优化不成反遭劣化的原因可能来自多方面，但非专业因素过多地干预甚至主导优化过程是其中一项主要原因：一方面是建设单位的参与热情或领导的主观意愿不知不觉中影响或压制了建筑师的创作空间；另一方面，中标单位也常常存在任务完成式的被动工作心态，“既然已经中标了，业主单位说怎么改就怎么改吧！”结果是系统思考不足引发更多的问题，造成方案的劣化。
虽然建筑设计方案优化是一项需要多方参与、博采众长的活动，但同时，也是一项专业性极强的工作。为确保优化方案的科学性与合理性，来自各方面的的意见与建议必须要经过建筑师的整理、甄别与过滤后，通过专业的设计手段与技术举措加以落实。建筑师要摒弃任务完成式的消极态度，积极承担起方案优化的主导责任。同时，建设单位要给予建筑师以充分的信任与授权，并在工作程序、机制上给予保证。
2、识别并坚持中标设计方案的精髓，避免颠覆性的修改
设计招投标制度对中标方案的法律地位是有明确规定的，且大型重要项目的中标方案一般都经过了建设单位高层领导的认可，所以不能敞开来优化，而是应该充分挖掘、识别、提炼出原有中标方案的亮点，在保持原有方案精髓的基础上开展设计优化工作，切忌进行颠覆性的修改。
3、自顶向下，抓大放小，做本阶段应该做的事
由于中标方案大多为概念设计深度，在设计方案优化阶段，应采取自顶向下的优化策略，优先着力于宏观与总体层面上的要素，重点关注于本阶段必须完善与决策的重要事项，避免过多、过早地陷入局部细节问题中。一些设计节点或专业技术措施可以留待工程设计阶段由设计院依靠自身能力加以解决。此外，在此阶段过早敲定的设计细节可能会随着后续设计工作的深入而废弃，造成工作上的浪费。
三、建筑设计方案优化中应重点关注的要素
那么，在建筑设计方案优化阶段，需要重点关注的要素有哪些呢？通常包括如下几个方面：
1、文化要素
建筑的文化特质与内涵,广泛涉及到历史、文脉、民族、地域风情、风格定位、建设单位的组织文化等诸多方面，且往往难以用明确的语言来加以表述。对文化要素的正确把握与合理表达通常是建筑设计的难点之一。中标方案能得到评标专家的认可，一般会在文化要素的诠释方面有独到的优势，但这并不意味着已全面到位。在方案优化阶段，建设单位与设计单位均应对文化要素给予充分关注，并通过反复的沟通与论证，以准确把控建筑的文化定位与建筑格调。
2、功能要素
在招投标之前，由于尚无建筑方案雏形，建设单位对功能需求的描述往往是粗线条的，大量技术指标尚有待细化与明确。因而，在方案优化阶段，需要基于中标方案对功能要素进行梳理，并逐一验证落实。同时，力争通过功能集成，碰撞、激发新的想法和创意，使功能更趋完善与优化。
3、成本要素
目前成本指标已成为限额设计的一项硬性约束，必须加以严格控制。然而，在投标阶段，设计单位的关注点集中在建筑专业，建筑估算往往仅能达到匡算深度。在方案优化阶段，需要结合具体的中标方案，对建筑成本要素进行分析，并基于成本限额指标对功能、材料、结构形式、技术标准等进行全面优化与协调。
四、基于倒三角工作法的建筑设计方案优化模式
“倒三角工作法”是作者在长期的工作实践中总结提出的一种建筑设计方案优化工作模式。下面将结合某总部办公大楼建筑（建筑面积15万平方米）设计方案优化的具体案例，对基于倒三角工作法的方案优化模式进行介绍。该项目的工作过程如图1所示。
在启动建筑设计方案优化工作之初，工作团队采用“头脑风暴”法，列出中标方案的精髓以及给人印象最深刻的设计特质与手法，并由高至低排序，构建出如图1所示的“倒三角”模型。由模型可以看出，五段式的体量关系集中体现了总部大楼的稳重和大气，给人的印象最为深刻，认可度与接受度也最高；其次是位于建筑中部的通高中庭，成为夜景效果的视觉中心；再其次分别是德式的建筑立面肌理以及对称式的功能布局。
基于倒三角工作法，在优化过程中，沿倒三角逆向而上，首先从位于“倒三角”最底层的功能要素入手，依据功能使用的合理性，结合出入口的交通组织，在保持对称性的基础上，将其功能布局从“东西分区”调改为“南北分区”。进而，从文化要素入手，在保证其立面肌理的基础上，对立面色彩、幕墙比例进行优化，使其更符合该企业的文化定位。之后，从绿色环保节能出发，对通高中庭进行了内部尺度的优化。而对于专家和领导普遍认可的五段式体量关系，则作为方案的重要特质原汁原味地给予保留。
依据上述工作模式，建设单位编制的“建筑设计方案优化大纲”，各项调改要求明确、全面，且设计单位接受度、参与度很高，双方共同组建成为一个工作团队，将优化工作开展得系统而顺畅，并在短时间内实现了优化目标，优化成果得到专家和领导的一致认可。
五、结语
建筑设计是一项综合能力要求很高的专业技术,需要经过长期的专业知识学习、实践、资料和经验的积累才能够到达一定的水准。建筑设计方案优化的必要性进行了论述，从建筑学角度对建筑设计方案优化的策略与原则进行了探讨，给出了建筑设计方案优化中应关注的要素，提出了基于“倒三角”工作法的建筑设计方案优化模式，并结合典型案例进行了分析。
参考文献：
[1] 黄虎杰等，住宅建筑方案优化设计研究与实现，计算机辅助设计与图形学学报，2000，第12卷第6期。
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