實物模型

實物模型：依靠物質的基本形態所做的模仿。

基本介紹

• 中文名：實物模型
• 外文名：physical model
• 分類：自然模型和人造模型
• 作用：對實物對象進行創造性修改等

簡介

實物模型（physical model； mock up ）

地層測試器三維實物模型

實物模型 在學術文獻中的解釋

1、實物模型則是指已有的零件實物或樣件。製造企業通常借鑑已有產品的實物對象對其進行創造性修改以獲得更為先進或更能滿足特定需求的產品新設計。

構成形式

編輯

模型構成形式分為實體模型（擁有體積及重量的物理形態概念實體物件）及虛擬模型（用電子數據通過數字表現形式構成的形體以及其他實效性表現）。

模型展示形式分為平面展示和立體展示（標識是平面展示的一種例如圖冊示例圖）。

實體模型

從表現形式分為靜模（物理相對靜態，本身不具有能量轉換的動力系統，不在外部作用力下表現結構及形體構成的完整性）、助力模型（以靜模為基礎，可藉助外界動能的作用，不改變自身表現結構，通過物理運動檢測的一種物件結構連線關係）以及動模（可通過能量轉換方式產生動能，在自身結構中具有動力轉換系統，在能量轉換過程中表現出的相對連續物理運動形式）。

虛擬模型

分為虛擬靜態模型、虛擬動態模型、虛擬幻想模型。

分類

編輯

數學模型

用數學語言描述的一類模型。數學模型[2]可以是一個或一組代數方程、微分方程、差分方程、積分方程或統計學方程，也可以是它們的某種適當的組合，通過這些方程定量地或定性地描述系統各變數之間的相互關係或因果關係。除了用方程描述的數學模型外，還有用其他數學工具，如代數、幾何、拓撲、數理邏輯等描述的模型。需要指出的是，數學模型描述的是系統的行為和特徵而不是系統的實際結構。

物理模型

也稱實體模型[3]，又可分為實物模型和類比模型。

航空模型(8張)

①實物模型：根據相似性理論製造的按原系統比例縮小（也可以是放大或與原系統尺寸一樣）的實物，例如風洞實驗中的飛機模型，水力系統實驗模型，建築模型，船舶模型等。

②類比模型：在不同的物理學領域（力學的、電學的、熱學的、流體力學的等）的系統中各自的變數有時服從相同的規律，根據這個共同規律可以制出物理意義完全不同的比擬和類推的模型。例如在一定條件下由節流閥和氣容構成的氣動系統的壓力回響與一個由電阻和電容所構成的電路的輸出電壓特性具有相似的規律，因此可以用比較容易進行實驗的電路來模擬氣動系統。

航天模型(5張)

結構模型

主要反映系統的結構特點和因果關係的模型[4]。結構模型中的一類重要模型是圖模型。此外生物系統分析中常用的房室模型（見房室模型辨識）等也屬於結構模型。結構模型是研究複雜系統的有效手段。

工業模型

定義：工業模型[5]，俗稱手板、首板模型和快速成型，主要製作方法有CNC加工、雷射快速成型和矽膠模小批量生產。工業模型廣泛套用於工業新產品設計研發階段，在最短的時間內加工出和設計一致的實物模型。設計師進行產品外觀確認和功能測試等，從而完善設計方案 ，達到降低開發成本，縮短開發周期，迅速獲得客戶認可的目的。

電腦模型(4張)

套用範圍：

1. 數碼產品（手機、電話機、USB.耳機、攝像頭）。
2. 家電醫療產品（電視機、電腦、空調、吸塵器、印表機、複印機、洗衣機、熱水壺、按摩器、B超儀）。

3.汽車配件（汽車儀錶板、車門、汽車空調、汽車DVD 車燈、反向盤、保險槓）。

如今的工業模型並非手板那么簡單，它已經從數碼產品、家用醫療產品和汽車配件等轉化為大型的機械模型和工程模型。它甚至比建築模型規模還龐大，工藝難度係數進一步提高。

仿真模型

通過數字計算機、模擬計算機或混合計算機上運行的程式表達的模型。採用適當的仿真語言或程式，

航海模型(6張)

物理模型、數學模型和結構模型一般能轉變為仿真模型[6]。關於不同控制策略或設計變數對系統的影響，或是系統受到某些擾動後可能產生的影響，最好是在系統本身上進行實驗，但這並非永遠可行。原因是多方面的，例如：實驗費用可能是昂貴的；系統可能是不穩定的，實驗可能破壞系統的平衡，造成危險；系統的時間常數很大，實驗需要很長時間；待設計的系統尚不存在等。在這樣的情況下，建立系統的仿真模型是有效的。例如，生物的甲烷化過程是一個絕氧發酵過程，由於細菌的作用分解而產生甲烷。根據生物化學的知識可以建立過程的仿真模型，通過計算機尋求過程的最優穩態值並且可以研究各種起動方法。這些研究幾乎不可能在系統自身上完成，因為從技術上很難保持過程處於穩態，而且生物甲烷化反應的起動過程很慢，需要幾周的時間。但如果利用（仿真）模型在計算機上仿真，則甲烷化反應的起動過程只需要幾分鐘的時間。

數字模型又稱數字沙盤，多媒體沙盤、數字沙盤系統等，它是以三維的手法進行建模，模擬出一個三維的建築、場景、效果，可以在數字場景中任意遊走、馳騁、飛行、縮放，從整體到局部再從局部到整體，無所限制。用三維數位技術搭建的三維數字城市、虛擬樣板間，交通橋樑仿真、園林規劃三維可視化、古建三維仿真、機械工業設備仿真演示藉助 pc機、顯示系統等起到展示、解說、指揮、講解等作用。 多媒體沙盤是利用投影設備結合物理規劃模型，通過精確對位，製作動態平面動畫，並投射到物理沙盤，從而產生動態變化的新的物理模型表現形式。

數字模型通過聲、光、電、圖像、三維動畫以及計算機程控技術與實體模型相融合，可以充分體現展示內容的特點，達到一種惟妙惟肖、變化多姿的動態視覺效果。對參觀者來說是一種全新的體驗，並能產生強烈的共鳴。數字模型是由國內最大、最早的模型設計製作公司深圳賽野模型提出的一個新概念。其自主開發的數字模擬技術已獲得國家專利,並在其韶關規劃廳、韶關城市整體規劃項目上得到具體體現。數字模型這一新名詞將在不遠的未來取代傳統建築模型，躍身成為展示內容的另一個新亮點。數字模型超越了單調的實體模型沙盤展示方式，在傳統的沙盤基礎上，增加了多媒體自動化程式，充分表現出區位特點，四季變化等豐富的動態視效。對客戶來說是一種全新的體驗，能夠產生強烈的視覺震撼感。客戶還可通過觸控螢幕選擇觀看相應的展示內容，簡單便捷，大大提高了整個展示的互動效果。

人力資源模型

企業所使用的資源有多種，但“一切物的因素只有通過人的因素才能加以開發利用”，因此，“人”才是其中最寶貴的資源，這一點已經得到了普遍的認同。基於這樣的共識，人們已經認識到，“管理的本質就是管人”，從而，以人為中心的管理成為現代管理的共同發展趨勢，人力資源管理成為企業管理最核心的內容。

第一種是內力，就是工自身具備更好的為企業創造價值的能力和內驅力。

第二種是拉力，就是牽拉和引導員工有方向、有目標地努力工作、提升能力，相當於有人在前面牽引他前進。拉力的實施，主要靠牽引機制，核心是企業文化體系和培訓開發體系，另外還有崗位說明書、任職資格標準、職業生涯體系等。

第三種是控制力，就是監督和檢查員工努力的程度、工作的效果，約束前進的路徑，修正員工前進的方向。相當於有人在旁邊督促和導正他前進。控制力的實施，主要靠約束機制，核心是績效考核體系，另外還有員工行為規範，任職資格體系等。

第四種是壓力。就是施壓和鞭策員工，淘汰工作成績不佳、難以提高能力或主觀上工作不努力的員工。壓力的實施，主要靠競爭淘汰機制，核心是末位淘汰制度和競爭上崗制度，另外還有人員退出制度、能力素質測評等。

第五種是推力，就是推動和激勵員工不斷提高自己的能力，持續努力地工作，相當於有人在後面推動他前進。推力的實施，主要靠激勵機制，核心是薪酬激勵體系的設定，另外還有授權設定、職業生涯管理等。

思維模型

用簡單易懂的圖形、符號、結構化語言等表達人們思考和解決問題形式，統稱為思維模型。

概念編輯

實物是物質的基本形態，在這裡實物是指靜止質量不等於零的物質。也就是說，物質世界是由大量不可分割的實物粒子所組成，這些粒子具有廣延性，不可入性和不變質量。這就是機械論中占主導地位的原子論綱領。

原子論綱領堅持實物粒子與虛空的絕對差別，在德謨克利特的原始表述中，原子等同於存在，虛空等同於虛無，原子的運動是決定論的，排斥任何機遇和偶然性；伊壁鳩魯把原子論修正為具有偶然自發運動的不完全決定論的新形式。在中世紀占主導地位的亞里斯多德學說，堅持月上世界和虛空充滿了以太和以太構成的天體，認為真空不空；月下世界的普通物體是土，水，火，氣的各種混合物。原子論綱領在近代的復活，對新物理學和化學的誕生起了巨大的作用，形成了不同於亞里斯多德的宇宙有機體的理解模式的，新的機械論的自然秩序理想。但是，以太的幽靈仍然縈繞在機械論的宇宙體系中，笛卡兒一方面堅持包括動植物在內的整個自然界必須作出機械論的說明，另一方面追隨亞里斯多德，主張真空不空，充滿了各種以太旋渦，物質結構是連續的，運動是完全相對的，比力更為基本，沒有瞬時穿越虛空的超距作用，天體的旋轉動力來源於以太旋渦。笛卡兒的以太物理學在定量描述方面困難，而且在經驗事實受到反駁，在與牛頓力學的競爭中很快衰弱，但是因為與牛頓力學一起共同形成機械論的總綱領，他的很多構想在未來的電磁場論中以新的方式復活了。經驗事實對理論的支持和反駁，從來不是決定性的，一個失敗的理論的核心綱領可以成為啟發新理論的紐帶。

在牛頓看來，原子和以太都是假說性的物理概念，他基本上傾向於原子論，而且提出了光的粒子說，但是為了理解光的傳播和引力相互作用的某些現象，他有時也求助於以太。提出光的波動理論的惠更斯，當然把以太視為光傳播的媒介。牛頓從固體不太會變形這一屬性中經過理想化得到剛體概念，而後藉助於原子論的類比，引入質點這一數學概念表述力學。質點不像原子那樣具有廣延性，代表著忽略物質空間結構的數學理想化。質點的概念，同時代表著物質世界絕對無限可分的形上學理想，以及把連續時空作為物理現象序化手段的數學理想，形成了新的機械論自然秩序理想的邏輯起點。

實物模型的分類

按照其來源不同分為自然模型和人造模型兩類。

自然模型是人從自然界已有的事物中選擇出來代替原型作為實驗對象的事物。例如在生物學上，選擇某種動物作為人類的模型進行藥物反應實驗。自然模型在生命科學中有著廣泛的套用。但它也有局限性，主要表現在由於客觀條件的限制，人們往往難以找到與原型相同或相似程度比較高的自然模型。自然模型的這種局限性促使人們採用的方法來製造實物模型。人造模型是指人工製造出來的用來代替原型進行實驗的某種裝置。

與“實物模型” 相關的學術圖片

C loos泥餅實物模型試驗

圖1地層測試器三維實物模型 Fig.1 3-D formation model of the formation tester

圖2 C loos泥餅實物模型試驗:順向和反向兩種傾向的斷層是一個應力同時形成的(轉引自王燮培等“石油勘探構造分析”)

研究

實物是物質的基本形態，在這裡實物是指靜止質量不等於零的物質。也就是說，物質世界是由大量不可分割的實物粒子所組成，這些粒子具有廣延性，不可入性和不變質量。這就是機械論中占主導地位的原子論綱領。

原子論綱領堅持實物粒子與虛空的絕對差別，在德謨克利特的原始表述中，原子等同於存在，虛空等同於虛無，原子的運動是決定論的，排斥任何機遇和偶然性；伊壁鳩魯把原子論修正為具有偶然自發運動的不完全決定論的新形式。在中世紀占主導地位的亞里斯多德學說，堅持月上世界和虛空充滿了以太和以太構成的天體，認為真空不空；月下世界的普通物體是土，水，火，氣的各種混合物。原子論綱領在近代的復活，對新物理學和化學的誕生起了巨大的作用，形成了不同於亞里斯多德的宇宙有機體的理解模式的，新的機械論的自然秩序理想。但是，以太的幽靈仍然縈繞在機械論的宇宙體系中，笛卡兒一方面堅持包括動植物在內的整個自然界必須作出機械論的說明，另一方面追隨亞里斯多德，主張真空不空，充滿了各種以太旋渦，物質結構是連續的，運動是完全相對的，比力更為基本，沒有瞬時穿越虛空的超距作用，天體的旋轉動力來源於以太旋渦。笛卡兒的以太物理學在定量描述方面困難，而且在經驗事實受到反駁，在與牛頓力學的競爭中很快衰弱，但是因為與牛頓力學一起共同形成機械論的總綱領，他的很多構想在未來的電磁場論中以新的方式復活了。經驗事實對理論的支持和反駁，從來不是決定性的，一個失敗的理論的核心綱領可以成為啟發新理論的紐帶。

在牛頓看來，原子和以太都是假說性的物理概念，他基本上傾向於原子論，而且提出了光的粒子說，但是為了理解光的傳播和引力相互作用的某些現象，他有時也求助於以太。提出光的波動理論的惠更斯，當然把以太視為光傳播的媒介。牛頓從固體不太會變形這一屬性中經過理想化得到剛體概念，而後藉助於原子論的類比，引入質點這一數學概念表述力學。質點不像原子那樣具有廣延性，代表著忽略物質空間結構的數學理想化。質點的概念，同時代表著物質世界絕對無限可分的形上學理想，以及把連續時空作為物理現象序化手段的數學理想，形成了新的機械論自然秩序理想的邏輯起點。

模型

對於現實世界的事物、現象、過程或系統的簡化描述，或其部分屬性的模仿。在一般的意義下是指模仿實物或設計中的構造物的形狀製成的雛型，其大小可以分為縮小型、實物型和放大型。有些模型甚至連細節都跟實物一模一樣，有些則只是模仿實物的主要特徵。模型的意義在於可通過視覺了解實物的形象，除了具有藝術欣賞價值外，在教育、科學研究、工業建設、土木建築和軍事等方面也有極大的效用。隨著科學技術的進步，人們將研究的對象看成是一個系統，從整體的行為上對它進行研究。這種系統研究不在於列舉所有的事實和細節，而在於識別出有顯著影響的因素和相互關係，以便掌握本質的規律。對於所研究的系統可以通過類比、抽象等手段建立起各種模型。這稱為建模。模型可以取各種不同的形式，不存在統一的分類原則。按照模型的表現形式可以分為物理模型、數學模型、結構模型和仿真模型。

物理模型

也稱實體模型，又可分為實物模型和類比模型。①實物模型：根據相似性理論製造的按原系統比例縮小（也可以是放大或與原系統尺寸一樣）的實物，例如風洞實驗中的飛機模型，水力系統實驗模型，建築模型，船舶模型等。②類比模型：在不同的物理學領域（力學的、電學的、熱學的、流體力學的等）的系統中各自的變數有時服從相同的規律，根據這個共同規律可以制出物理意義完全不同的比擬和類推的模型。例如在一定條件下由節流閥和氣容構成的氣動系統的壓力回響與一個由電阻和電容所構成的電路的輸出電壓特性具有相似的規律，因此可以用比較容易進行實驗的電路來模擬氣動系統。

數學模型

用數學語言描述的一類模型。數學模型可以是一個或一組代數方程、微分方程、差分方程、積分方程或統計學方程，也可以是它們的某種適當的組合，通過這些方程定量地或定性地描述系統各變數之間的相互關係或因果關係。除了用方程描述的數學模型外，還有用其他數學工具，如代數、幾何、拓撲、數理邏輯等描述的模型。需要指出的是，數學模型描述的是系統的行為和特徵而不是系統的實際結構。

結構模型

主要反映系統的結構特點和因果關係的模型。結構模型中的一類重要模型是圖模型。此外生物系統分析中常用的房室模型（見房室模型辨識）等也屬於結構模型。結構模型是研究複雜系統的有效手段。

仿真模型

通過數字計算機、模擬計算機或混合計算機上運行的程式表達的模型。採用適當的仿真語言或程式，物理模型、數學模型和結構模型一般能轉變為仿真模型。關於不同控制策略或設計變數對系統的影響，或是系統受到某些擾動後可能產生的影響，最好是在系統本身上進行實驗，但這並非永遠可行。原因是多方面的，例如：實驗費用可能是昂貴的；系統可能是不穩定的，實驗可能破壞系統的平衡，造成危險；系統的時間常數很大，實驗需要很長時間；待設計的系統尚不存在等。在這樣的情況下，建立系統的仿真模型是有效的。例如，生物的甲烷化過程是一個絕氧發酵過程，由於細菌的作用分解而產生甲烷。根據生物化學的知識可以建立過程的仿真模型，通過計算機尋求過程的最優穩態值並且可以研究各種起動方法。這些研究幾乎不可能在系統自身上完成，因為從技術上很難保持過程處於穩態，而且生物甲烷化反應的起動過程很慢，需要幾周的時間。但如果利用（仿真）模型在計算機上仿真，則甲烷化反應的起動過程只需要幾分鐘的時間。