酒店管理虚拟仿真实验的设计与实现

朱惠娟 马卫 王禄杰 商小玲 徐彬

摘要：酒店管理专业对学生的实操能力要求很高，许多学校受实验场地、实验投入等原因，无法安全有效地给学生提供实践操作的机会。文章基于虚拟现实技术，探讨了酒店管理虚拟仿真实验建设的必要性，对该实验的三维场景建模技术、Unity布局方法以及人机交互开发等关键技术展开应用研究。应用结果表明，该仿真实验可以在空间的维度上，更大范围地在线共享教学资源，在时间的维度上，使学生有更自主的时间学习，为酒店管理的实践教学提供了新的方式。

关键词：虚拟现实；酒店管理；Unity3D；仿真实验

中图分类号：TP391       文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）36-0077-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1 虚拟仿真教学实验的发展现状

21世纪以来，虚拟现实技术得到了社会的广泛应用，许多产业都融入了虚拟现实技术，得到了一个质的飞跃。虚拟仿真实验就是依托虚拟现实技术和人工智能技术，结合教学内容搭建而成，符合“高阶性、创新性和挑战度”的特征[1]，包括各种库、仿真场景、交互界面和输出4个要素[2]，学生可以借助电脑进入相应的实验环境，进行一些危险或难以涉及的实验，实现足不出户的安全实验，实验可以大规模地共享，缩减了教学成本。

自教育部办公厅关于2017—2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知（教高厅〔2017〕4号）[3]出台后，全国高校纷纷结合实验教学的痛点，开展了虚拟仿真教学实验的设计与研究。酒店企业近年来不断升级技术与管理，高校的专业实验室由于经费不足等原因，设施陈旧、系统过时，仿真模拟训练室造价高且不好普及，导致实验内容枯燥乏味，只能进行技能训练，很少涉及优化服务流程、分析数据等技能的培训，致使学生入职后很难适应工作要求[4]。虽然学校会安排酒店实习的机会以增强学生的实践能力，但在这种实践活动中，酒店一般会将没有工作经验的学生安排到基层去锻炼基础的实操技能，所以很难累积到管理层的工作经验。致使大部分学生认为，自己未来的出路只是在酒店打杂，越少的人选择酒店管理专业，就更难培养出满足企业需求的人才，形成一个人才培养的死循环[5]。正如夏保国在文章中提到，利用酒店虚拟仿真教学资源平台能摆脱资金、场地等资源限制，满足酒店管理专业培养具有酒店运营策划、设计、系统操作等能力的中高层管理人才的需要[6]。因此，开发一个酒店管理虚拟仿真实验平台有着紧迫的必要性。

本虚拟仿真实验包括漫游酒店大厅、客房布置和电梯停运紧急情况3个模块。通过Unity3D实现平台整体交互功能的实现，使用3DsMax创建酒店内部模型，运用PhotoShop设计项目UI。以普通星级酒店为参考物，创建一个真实的酒店环境，学生要扮演酒店工作人员对客房进行规范的设计管理和应对酒店电梯停运情况的安全管理。在管理过程中规范行为，加深学生在课堂上的知识点理解，激发学生对实验的兴趣，高效提升学生对酒店客房布置的自主创新能力，以及危機情况下应急管理的实践能力。

2 虚拟仿真实验的架构与功能

2.1 系统架构设计

首先，基于教学目的，项目主要是将知识点利用任务贯通在一起，根据书本和网络资源了解到现今的酒店管理专业在校内学习中难以遇到的实操有：根据酒店实际情况设计客房内部装潢，因为文字和平面的图像很难将一个立体的水电系统展示出来，导致缺乏空间逻辑的学生很难完成这项任务；电梯紧急事件处理，首先学校只能提供理想化的解决方案，学生很难代入情节，而受实验设施的限制，学校也不能针对突发情况进行实操。

酒店管理虚拟仿真实验就是针对解决这些问题而设计的，功能设计主要有漫游酒店大厅，观察酒店大厅的环境；进行客房布置，这是极为重要的一部分，该专业学生要学会根据酒店的水路循环和电力路线将电器、家具和卫生间安排在合理位置，基于酒店的水路特殊性，设置两个相背的房间用作实验；最后是一个紧急突发状况的实验，会安排一个电梯停运故障，学生需要在确认是否有被困人员的2种情况下，进行紧急处理，还要模拟如何检查电梯驱动操作装置，本系统总体功能架构参照《用户体验要素》[7]的5个层面进行策划。

2.2 总体功能设计

根据需求分析确定实验总体功能，首先进入实验，平台介绍系统的目的与使用方法，学生点击图片进入相应模块，完成该模块后可返回选择新模块进入实验。图2详细列出项目的功能框架。

根据系统功能，再将系统划分为登录模块、漫游模块、应急事件模块、客房布置模块。登录和漫游模块是一般三维仿真系统都具备的功能，用来实现用户登录验证和系统漫游浏览；应急事件模块可以点击对话框推进任务，在关键部分会出现选择题，学习者要以酒店管理人员的身份处理各种情况，大型器械的制动会进行动画演示，这里突出的重点就是需要学习者代入管理人员的身份中，在做选择的时明白自身的职责；酒店布置模块是学习者通过按钮切换外景和地板墙体的样式，卫生间可以通过滑动条设置大小，自行使用模型库中的模型布置客房，最后通过同伴互评和教师评价对布局样式进行点评。以应急模块为例，核心的人机交互方式如图3所示。

3 关键技术

1）3DsMAX场景建模

首先，寻找一个或多个酒店做参照物，结合网络图片作比较，使用3DMax创建一些模型，例如酒店大厅以及内部的吧台、景观盆栽、桌椅和灯具；最主要是客房内的模型，客房需要使用者自己布置，要做多种同类型的模型以供选择；电梯停运之后需要检查的驱动操作装置等。

可以使用倾斜摄影获得初始影像数据，导入3DsMAX中，首先进行精细化实景建模，包括局部分离编辑、精细修编重建、修饰融合更新等技术；接着做局部优化，包括区域平滑、漂浮物删除、图像映射和模拟拟合技术等，最终完成三维实景模型的构建。

另外，由于网上的模型大多数是收费的而且风格很难统一，所以大部分的模型都是根据收集的图片和一些设想制作的，按照等比例制作，尽量贴近实物，这样在搭建场景时会减少不必要的调整。

模型想要贴近现实就需要贴图渲染，可以使用Photoshop软件对一些模型的贴图进行处理，寻找合适的图片进行裁剪，使用仿制图章工具去除水印和修补图片，制作一些背景图例，如登录界面，没有实操需要的电梯控制室也采用图像背景以减少平台的模型量；电梯不需要进入也可采用图像背景；UI根据平台的整体基调和颜色设计成简约雅观的风格，尽量使用圆滑的轮廓增加平台的美观视觉。

本项目中大多数的渲染素材尽量选择平滑和一定光泽度图像，这可以在PS的混合模式中设置，图4是部分场景建模后的效果图。

2）Unity中的布局

当模型和图像都处理好后，开始搭建场景，为方便寻找和存储，将模型、图像和UI导入相应的文件夹。UI的图像在属性中的Texture Type栏，选择Sprite（2D and UI），否则在UI设置背景时就会找不到图像。

搭建场景时直接把模型拖入Scene面板中，调整位置和大小，选择合适角度后，将摄像机Align With View，就可以看到Game视图也变成了Scene中的成像。

为了更真实的效果可以给场景添加光照和阴影，场景中还增加了许多反射探头，使物体具有光泽感和反光效果。所有模型都添加了刚体和碰撞器，这样项目才更加具有真实感和操作感，使虚拟酒店更加贴近现实，运行时才不会出现穿墙而过等离奇的现象。

以电梯控制室为例，驱动操作装置在一间屋内，为防止第一人称在室内移动时出现穿墙而过的三维现象，需要在Player上添加刚体组件，在房间墙壁和地板上添加碰撞器。

3）Unity中的交互

静态场景全部完成后，开始进行人机交互开发，首先是漫游的大厅场景，大厅中没有太多的交互点，主要是操控人物进行移动观察大厅；第二个场景是客房，需要一个摄像头拍摄俯视角画面并同步到界面右上方的小地图中观察布置，这里需要建立一个模型库用以存放模型，模型的尺寸固定但可以调节位置和角度，这里的代码会比较复杂；第三个场景就是紧急事件，预计是电梯停运，用对话框进行任务的递进，需要做许多选择，选择错误会有正确提示，这里主要是UI的切换，代码相对简单。

下面以“客房场景”为例，简要说明开发过程。客房布置模块的模型很多，全部加载到项目中会造成系统运行卡顿，所以要用代码调用模型库，数字孪生技术[8]在此项目中集中体现这里，利用数字孪生模型来控制家具在摆放过程中的状态和位置[9]。表1将所有模型编辑一个ID、资源名、家具名、家具类型、家具说明。

最终效果如图5所示。

4 结束语

仿真实验的应用结果表明，虚拟仿真实验技术可以立体、全方位地將知识以最真实的形式进行传授，这是互联网时代一种创新发展的教学技术。随着职业技术要求的提高，学生不仅要掌握理论基础，还需要具备扎实的实践应用能力。仿真实验可以低成本地满足这些要求，每一步实验都会有相应的反馈，教师也可以通过后台数据监测到学生的实验进度，这样学生就可以在实验平台上反复操作，也就不存在消耗器材或被场地限制等外界条件的麻烦了。传统的教学模式和演示实验教学被改变，大大减少了教育与实践的矛盾。当然，也不能为了仿真而仿真，仿真实验教学内容的选取一定要符合“三高”的原则，即高成本、高危、高消耗[10]，真正将教学改革落在实处，为提高教学效果而服务。

参考文献：

[1] 熊宏齐.国家虚拟仿真实验教学项目的新时代教学特征[J].实验技术与管理，2019，36（9）：1-4.

[2] 赵蕊，陈东平，初庆钊.虚拟现实技术在高等化学教育中的应用和探索[J].大学化学，2022，37（4）：145-151.

[3] 教育部办公厅关于2017-2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知[A/OL].（2017-07-11）[2022-12-20]. http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7945/s7946/201707/t2017 0721_309819.html.

[4] 刘佳婕.VR技术在酒店管理专业教学中的应用：以酒店前厅与客房管理课程实训教学为例[J].当代教育实践与教学研究，2020（1）：14-15.

[5] 范晓玲.应用型本科大学酒店管理专业实践教学模式创新研究[J].质量与市场，2021（13）：67-69.

[6] 夏保国，邓毅，靳延安，等.酒店虚拟仿真教学资源平台的开发与实现[J].湖北经济学院学报（人文社会科学版），2021，18（10）：147-150.

[7] Jesse James Garrett.用户体验要素——以用户为中心的Web设计[M].范晓燕，译.北京：机械工业出版社，2011.

[8] 李昕迪，王云龙，王刚.基于数字孪生和虚拟现实的数字教学工厂实现[J].自动化技术与应用，2021，40（9）：113-115.

[9] 何柳江.基于数字孪生的数控机床虚拟交互系统设计与实现[D].成都：电子科技大学，2019.

[10] 靳洪，李春艳.关于经管类虚拟仿真实验“金课” 的思考[J].湖北经济学院学报（人文社会科学版），2022，19（10）：149-151.

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