酒店管理虛擬仿真實驗的設(shè)計與實現(xiàn)

朱惠娟 馬衛(wèi) 王祿杰 商小玲 徐彬

摘要：酒店管理專業(yè)對學(xué)生的實操能力要求很高，許多學(xué)校受實驗場地、實驗投入等原因，無法安全有效地給學(xué)生提供實踐操作的機(jī)會。文章基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)，探討了酒店管理虛擬仿真實驗建設(shè)的必要性，對該實驗的三維場景建模技術(shù)、Unity布局方法以及人機(jī)交互開發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)展開應(yīng)用研究。應(yīng)用結(jié)果表明，該仿真實驗可以在空間的維度上，更大范圍地在線共享教學(xué)資源，在時間的維度上，使學(xué)生有更自主的時間學(xué)習(xí)，為酒店管理的實踐教學(xué)提供了新的方式。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實；酒店管理；Unity3D；仿真實驗

中圖分類號：TP391? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）36-0077-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

1 虛擬仿真教學(xué)實驗的發(fā)展現(xiàn)狀

21世紀(jì)以來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)得到了社會的廣泛應(yīng)用，許多產(chǎn)業(yè)都融入了虛擬現(xiàn)實技術(shù)，得到了一個質(zhì)的飛躍。虛擬仿真實驗就是依托虛擬現(xiàn)實技術(shù)和人工智能技術(shù)，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容搭建而成，符合“高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度”的特征[1]，包括各種庫、仿真場景、交互界面和輸出4個要素[2]，學(xué)生可以借助電腦進(jìn)入相應(yīng)的實驗環(huán)境，進(jìn)行一些危險或難以涉及的實驗，實現(xiàn)足不出戶的安全實驗，實驗可以大規(guī)模地共享，縮減了教學(xué)成本。

自教育部辦公廳關(guān)于2017—2020年開展示范性虛擬仿真實驗教學(xué)項目建設(shè)的通知（教高廳〔2017〕4號）[3]出臺后，全國高校紛紛結(jié)合實驗教學(xué)的痛點，開展了虛擬仿真教學(xué)實驗的設(shè)計與研究。酒店企業(yè)近年來不斷升級技術(shù)與管理，高校的專業(yè)實驗室由于經(jīng)費(fèi)不足等原因，設(shè)施陳舊、系統(tǒng)過時，仿真模擬訓(xùn)練室造價高且不好普及，導(dǎo)致實驗內(nèi)容枯燥乏味，只能進(jìn)行技能訓(xùn)練，很少涉及優(yōu)化服務(wù)流程、分析數(shù)據(jù)等技能的培訓(xùn)，致使學(xué)生入職后很難適應(yīng)工作要求[4]。雖然學(xué)校會安排酒店實習(xí)的機(jī)會以增強(qiáng)學(xué)生的實踐能力，但在這種實踐活動中，酒店一般會將沒有工作經(jīng)驗的學(xué)生安排到基層去鍛煉基礎(chǔ)的實操技能，所以很難累積到管理層的工作經(jīng)驗。致使大部分學(xué)生認(rèn)為，自己未來的出路只是在酒店打雜，越少的人選擇酒店管理專業(yè)，就更難培養(yǎng)出滿足企業(yè)需求的人才，形成一個人才培養(yǎng)的死循環(huán)[5]。正如夏保國在文章中提到，利用酒店虛擬仿真教學(xué)資源平臺能擺脫資金、場地等資源限制，滿足酒店管理專業(yè)培養(yǎng)具有酒店運(yùn)營策劃、設(shè)計、系統(tǒng)操作等能力的中高層管理人才的需要[6]。因此，開發(fā)一個酒店管理虛擬仿真實驗平臺有著緊迫的必要性。

本虛擬仿真實驗包括漫游酒店大廳、客房布置和電梯停運(yùn)緊急情況3個模塊。通過Unity3D實現(xiàn)平臺整體交互功能的實現(xiàn)，使用3DsMax創(chuàng)建酒店內(nèi)部模型，運(yùn)用PhotoShop設(shè)計項目UI。以普通星級酒店為參考物，創(chuàng)建一個真實的酒店環(huán)境，學(xué)生要扮演酒店工作人員對客房進(jìn)行規(guī)范的設(shè)計管理和應(yīng)對酒店電梯停運(yùn)情況的安全管理。在管理過程中規(guī)范行為，加深學(xué)生在課堂上的知識點理解，激發(fā)學(xué)生對實驗的興趣，高效提升學(xué)生對酒店客房布置的自主創(chuàng)新能力，以及危機(jī)情況下應(yīng)急管理的實踐能力。

2 虛擬仿真實驗的架構(gòu)與功能

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

首先，基于教學(xué)目的，項目主要是將知識點利用任務(wù)貫通在一起，根據(jù)書本和網(wǎng)絡(luò)資源了解到現(xiàn)今的酒店管理專業(yè)在校內(nèi)學(xué)習(xí)中難以遇到的實操有：根據(jù)酒店實際情況設(shè)計客房內(nèi)部裝潢，因為文字和平面的圖像很難將一個立體的水電系統(tǒng)展示出來，導(dǎo)致缺乏空間邏輯的學(xué)生很難完成這項任務(wù)；電梯緊急事件處理，首先學(xué)校只能提供理想化的解決方案，學(xué)生很難代入情節(jié)，而受實驗設(shè)施的限制，學(xué)校也不能針對突發(fā)情況進(jìn)行實操。

酒店管理虛擬仿真實驗就是針對解決這些問題而設(shè)計的，功能設(shè)計主要有漫游酒店大廳，觀察酒店大廳的環(huán)境；進(jìn)行客房布置，這是極為重要的一部分，該專業(yè)學(xué)生要學(xué)會根據(jù)酒店的水路循環(huán)和電力路線將電器、家具和衛(wèi)生間安排在合理位置，基于酒店的水路特殊性，設(shè)置兩個相背的房間用作實驗；最后是一個緊急突發(fā)狀況的實驗，會安排一個電梯停運(yùn)故障，學(xué)生需要在確認(rèn)是否有被困人員的2種情況下，進(jìn)行緊急處理，還要模擬如何檢查電梯驅(qū)動操作裝置，本系統(tǒng)總體功能架構(gòu)參照《用戶體驗要素》[7]的5個層面進(jìn)行策劃。

2.2 總體功能設(shè)計

根據(jù)需求分析確定實驗總體功能，首先進(jìn)入實驗，平臺介紹系統(tǒng)的目的與使用方法，學(xué)生點擊圖片進(jìn)入相應(yīng)模塊，完成該模塊后可返回選擇新模塊進(jìn)入實驗。圖2詳細(xì)列出項目的功能框架。

根據(jù)系統(tǒng)功能，再將系統(tǒng)劃分為登錄模塊、漫游模塊、應(yīng)急事件模塊、客房布置模塊。登錄和漫游模塊是一般三維仿真系統(tǒng)都具備的功能，用來實現(xiàn)用戶登錄驗證和系統(tǒng)漫游瀏覽；應(yīng)急事件模塊可以點擊對話框推進(jìn)任務(wù)，在關(guān)鍵部分會出現(xiàn)選擇題，學(xué)習(xí)者要以酒店管理人員的身份處理各種情況，大型器械的制動會進(jìn)行動畫演示，這里突出的重點就是需要學(xué)習(xí)者代入管理人員的身份中，在做選擇的時明白自身的職責(zé)；酒店布置模塊是學(xué)習(xí)者通過按鈕切換外景和地板墻體的樣式，衛(wèi)生間可以通過滑動條設(shè)置大小，自行使用模型庫中的模型布置客房，最后通過同伴互評和教師評價對布局樣式進(jìn)行點評。以應(yīng)急模塊為例，核心的人機(jī)交互方式如圖3所示。

3 關(guān)鍵技術(shù)

1）3DsMAX場景建模

首先，尋找一個或多個酒店做參照物，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)圖片作比較，使用3DMax創(chuàng)建一些模型，例如酒店大廳以及內(nèi)部的吧臺、景觀盆栽、桌椅和燈具；最主要是客房內(nèi)的模型，客房需要使用者自己布置，要做多種同類型的模型以供選擇；電梯停運(yùn)之后需要檢查的驅(qū)動操作裝置等。

可以使用傾斜攝影獲得初始影像數(shù)據(jù)，導(dǎo)入3DsMAX中，首先進(jìn)行精細(xì)化實景建模，包括局部分離編輯、精細(xì)修編重建、修飾融合更新等技術(shù)；接著做局部優(yōu)化，包括區(qū)域平滑、漂浮物刪除、圖像映射和模擬擬合技術(shù)等，最終完成三維實景模型的構(gòu)建。

另外，由于網(wǎng)上的模型大多數(shù)是收費(fèi)的而且風(fēng)格很難統(tǒng)一，所以大部分的模型都是根據(jù)收集的圖片和一些設(shè)想制作的，按照等比例制作，盡量貼近實物，這樣在搭建場景時會減少不必要的調(diào)整。

模型想要貼近現(xiàn)實就需要貼圖渲染，可以使用Photoshop軟件對一些模型的貼圖進(jìn)行處理，尋找合適的圖片進(jìn)行裁剪，使用仿制圖章工具去除水印和修補(bǔ)圖片，制作一些背景圖例，如登錄界面，沒有實操需要的電梯控制室也采用圖像背景以減少平臺的模型量；電梯不需要進(jìn)入也可采用圖像背景；UI根據(jù)平臺的整體基調(diào)和顏色設(shè)計成簡約雅觀的風(fēng)格，盡量使用圓滑的輪廓增加平臺的美觀視覺。

本項目中大多數(shù)的渲染素材盡量選擇平滑和一定光澤度圖像，這可以在PS的混合模式中設(shè)置，圖4是部分場景建模后的效果圖。

2）Unity中的布局

當(dāng)模型和圖像都處理好后，開始搭建場景，為方便尋找和存儲，將模型、圖像和UI導(dǎo)入相應(yīng)的文件夾。UI的圖像在屬性中的Texture Type欄，選擇Sprite（2D and UI），否則在UI設(shè)置背景時就會找不到圖像。

搭建場景時直接把模型拖入Scene面板中，調(diào)整位置和大小，選擇合適角度后，將攝像機(jī)Align With View，就可以看到Game視圖也變成了Scene中的成像。

為了更真實的效果可以給場景添加光照和陰影，場景中還增加了許多反射探頭，使物體具有光澤感和反光效果。所有模型都添加了剛體和碰撞器，這樣項目才更加具有真實感和操作感，使虛擬酒店更加貼近現(xiàn)實，運(yùn)行時才不會出現(xiàn)穿墻而過等離奇的現(xiàn)象。

以電梯控制室為例，驅(qū)動操作裝置在一間屋內(nèi)，為防止第一人稱在室內(nèi)移動時出現(xiàn)穿墻而過的三維現(xiàn)象，需要在Player上添加剛體組件，在房間墻壁和地板上添加碰撞器。

3）Unity中的交互

靜態(tài)場景全部完成后，開始進(jìn)行人機(jī)交互開發(fā)，首先是漫游的大廳場景，大廳中沒有太多的交互點，主要是操控人物進(jìn)行移動觀察大廳；第二個場景是客房，需要一個攝像頭拍攝俯視角畫面并同步到界面右上方的小地圖中觀察布置，這里需要建立一個模型庫用以存放模型，模型的尺寸固定但可以調(diào)節(jié)位置和角度，這里的代碼會比較復(fù)雜；第三個場景就是緊急事件，預(yù)計是電梯停運(yùn)，用對話框進(jìn)行任務(wù)的遞進(jìn)，需要做許多選擇，選擇錯誤會有正確提示，這里主要是UI的切換，代碼相對簡單。

下面以“客房場景”為例，簡要說明開發(fā)過程?？头坎贾媚K的模型很多，全部加載到項目中會造成系統(tǒng)運(yùn)行卡頓，所以要用代碼調(diào)用模型庫，數(shù)字孿生技術(shù)[8]在此項目中集中體現(xiàn)這里，利用數(shù)字孿生模型來控制家具在擺放過程中的狀態(tài)和位置[9]。表1將所有模型編輯一個ID、資源名、家具名、家具類型、家具說明。

最終效果如圖5所示。

4 結(jié)束語

仿真實驗的應(yīng)用結(jié)果表明，虛擬仿真實驗技術(shù)可以立體、全方位地將知識以最真實的形式進(jìn)行傳授，這是互聯(lián)網(wǎng)時代一種創(chuàng)新發(fā)展的教學(xué)技術(shù)。隨著職業(yè)技術(shù)要求的提高，學(xué)生不僅要掌握理論基礎(chǔ)，還需要具備扎實的實踐應(yīng)用能力。仿真實驗可以低成本地滿足這些要求，每一步實驗都會有相應(yīng)的反饋，教師也可以通過后臺數(shù)據(jù)監(jiān)測到學(xué)生的實驗進(jìn)度，這樣學(xué)生就可以在實驗平臺上反復(fù)操作，也就不存在消耗器材或被場地限制等外界條件的麻煩了。傳統(tǒng)的教學(xué)模式和演示實驗教學(xué)被改變，大大減少了教育與實踐的矛盾。當(dāng)然，也不能為了仿真而仿真，仿真實驗教學(xué)內(nèi)容的選取一定要符合“三高”的原則，即高成本、高危、高消耗[10]，真正將教學(xué)改革落在實處，為提高教學(xué)效果而服務(wù)。

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【通聯(lián)編輯：唐一東】