酒店管理虛擬仿真實驗的設計與實現

朱惠娟 馬衛 王祿杰 商小玲 徐彬

摘要：酒店管理專業對學生的實操能力要求很高，許多學校受實驗場地、實驗投入等原因，無法安全有效地給學生提供實踐操作的機會。文章基于虛擬現實技術，探討了酒店管理虛擬仿真實驗建設的必要性，對該實驗的三維場景建模技術、Unity布局方法以及人機交互開發等關鍵技術展開應用研究。應用結果表明，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資源，在時間的維度上，使學生有更自主的時間學習，為酒店管理的實踐教學提供了新的方式。

關鍵詞：虛擬現實；酒店管理；Unity3D；仿真實驗

中圖分類號：TP391? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）36-0077-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

1 虛擬仿真教學實驗的發展現狀

21世紀以來，虛擬現實技術得到了社會的廣泛應用，許多產業都融入了虛擬現實技術，得到了一個質的飛躍。虛擬仿真實驗就是依托虛擬現實技術和人工智能技術，結合教學內容搭建而成，符合“高階性、創新性和挑戰度”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]，學生可以借助電腦進入相應的實驗環境，進行一些危險或難以涉及的實驗，實現足不出戶的安全實驗，實驗可以大規模地共享，縮減了教學成本。

自教育部辦公廳關于2017—2020年開展示范性虛擬仿真實驗教學項目建設的通知（教高廳〔2017〕4號）[3]出臺后，全國高校紛紛結合實驗教學的痛點，開展了虛擬仿真教學實驗的設計與研究。酒店企業近年來不斷升級技術與管理，高校的專業實驗室由于經費不足等原因，設施陳舊、系統過時，仿真模擬訓練室造價高且不好普及，導致實驗內容枯燥乏味，只能進行技能訓練，很少涉及優化服務流程、分析數據等技能的培訓，致使學生入職后很難適應工作要求[4]。雖然學校會安排酒店實習的機會以增強學生的實踐能力，但在這種實踐活動中，酒店一般會將沒有工作經驗的學生安排到基層去鍛煉基礎的實操技能，所以很難累積到管理層的工作經驗。致使大部分學生認為，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，就更難培養出滿足企業需求的人才，形成一個人才培養的死循環[5]。正如夏保國在文章中提到，利用酒店虛擬仿真教學資源平臺能擺脫資金、場地等資源限制，滿足酒店管理專業培養具有酒店運營策劃、設計、系統操作等能力的中高層管理人才的需要[6]。因此，開發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緊急情況3個模塊。通過Unity3D實現平臺整體交互功能的實現，使用3DsMax創建酒店內部模型，運用PhotoShop設計項目UI。以普通星級酒店為參考物，創建一個真實的酒店環境，學生要扮演酒店工作人員對客房進行規范的設計管理和應對酒店電梯停運情況的安全管理。在管理過程中規范行為，加深學生在課堂上的知識點理解，激發學生對實驗的興趣，高效提升學生對酒店客房布置的自主創新能力，以及危機情況下應急管理的實踐能力。

2 虛擬仿真實驗的架構與功能

2.1 系統架構設計

首先，基于教學目的，項目主要是將知識點利用任務貫通在一起，根據書本和網絡資源了解到現今的酒店管理專業在校內學習中難以遇到的實操有：根據酒店實際情況設計客房內部裝潢，因為文字和平面的圖像很難將一個立體的水電系統展示出來，導致缺乏空間邏輯的學生很難完成這項任務；電梯緊急事件處理，首先學校只能提供理想化的解決方案，學生很難代入情節，而受實驗設施的限制，學校也不能針對突發情況進行實操。

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

2.2 總體功能設計

根據需求分析確定實驗總體功能，首先進入實驗，平臺介紹系統的目的與使用方法，學生點擊圖片進入相應模塊，完成該模塊后可返回選擇新模塊進入實驗。圖2詳細列出項目的功能框架。

根據系統功能，再將系統劃分為登錄模塊、漫游模塊、應急事件模塊、客房布置模塊。登錄和漫游模塊是一般三維仿真系統都具備的功能，用來實現用戶登錄驗證和系統漫游瀏覽；應急事件模塊可以點擊對話框推進任務，在關鍵部分會出現選擇題，學習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行動畫演示，這里突出的重點就是需要學習者代入管理人員的身份中，在做選擇的時明白自身的職責；酒店布置模塊是學習者通過按鈕切換外景和地板墻體的樣式，衛生間可以通過滑動條設置大小，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行點評。以應急模塊為例，核心的人機交互方式如圖3所示。

3 關鍵技術

1）3DsMAX場景建模

首先，尋找一個或多個酒店做參照物，結合網絡圖片作比較，使用3DMax創建一些模型，例如酒店大廳以及內部的吧臺、景觀盆栽、桌椅和燈具；最主要是客房內的模型，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；電梯停運之后需要檢查的驅動操作裝置等。

可以使用傾斜攝影獲得初始影像數據，導入3DsMAX中，首先進行精細化實景建模，包括局部分離編輯、精細修編重建、修飾融合更新等技術；接著做局部優化，包括區域平滑、漂浮物刪除、圖像映射和模擬擬合技術等，最終完成三維實景模型的構建。

另外，由于網上的模型大多數是收費的而且風格很難統一，所以大部分的模型都是根據收集的圖片和一些設想制作的，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整。

模型想要貼近現實就需要貼圖渲染，可以使用Photoshop軟件對一些模型的貼圖進行處理，尋找合適的圖片進行裁剪，使用仿制圖章工具去除水印和修補圖片，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；電梯不需要進入也可采用圖像背景；UI根據平臺的整體基調和顏色設計成簡約雅觀的風格，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的混合模式中設置，圖4是部分場景建模后的效果圖。

2）Unity中的布局

當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導入相應的文件夾。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，調整位置和大小，選擇合適角度后，將攝像機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實，運行時才不會出現穿墻而過等離奇的現象。

以電梯控制室為例，驅動操作裝置在一間屋內，為防止第一人稱在室內移動時出現穿墻而過的三維現象，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

靜態場景全部完成后，開始進行人機交互開發，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節位置和角度，這里的代碼會比較復雜；第三個場景就是緊急事件，預計是電梯停運，用對話框進行任務的遞進，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，簡要說明開發過程。客房布置模塊的模型很多，全部加載到項目中會造成系統運行卡頓，所以要用代碼調用模型庫，數字孿生技術[8]在此項目中集中體現這里，利用數字孿生模型來控制家具在擺放過程中的狀態和位置[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 結束語

仿真實驗的應用結果表明，虛擬仿真實驗技術可以立體、全方位地將知識以最真實的形式進行傳授，這是互聯網時代一種創新發展的教學技術。隨著職業技術要求的提高，學生不僅要掌握理論基礎，還需要具備扎實的實踐應用能力。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的反饋，教師也可以通過后臺數據監測到學生的實驗進度，這樣學生就可以在實驗平臺上反復操作，也就不存在消耗器材或被場地限制等外界條件的麻煩了。傳統的教學模式和演示實驗教學被改變，大大減少了教育與實踐的矛盾。當然，也不能為了仿真而仿真，仿真實驗教學內容的選取一定要符合“三高”的原則，即高成本、高危、高消耗[10]，真正將教學改革落在實處，為提高教學效果而服務。

參考文獻：

[1] 熊宏齊.國家虛擬仿真實驗教學項目的新時代教學特征[J].實驗技術與管理，2019，36（9）：1-4.

[2] 趙蕊，陳東平，初慶釗.虛擬現實技術在高等化學教育中的應用和探索[J].大學化學，2022，37（4）：145-151.

[3] 教育部辦公廳關于2017-2020年開展示范性虛擬仿真實驗教學項目建設的通知[A/OL].（2017-07-11）[2022-12-20]. http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7945/s7946/201707/t2017 0721_309819.html.

[4] 劉佳婕.VR技術在酒店管理專業教學中的應用：以酒店前廳與客房管理課程實訓教學為例[J].當代教育實踐與教學研究，2020（1）：14-15.

[5] 范曉玲.應用型本科大學酒店管理專業實踐教學模式創新研究[J].質量與市場，2021（13）：67-69.

[6] 夏保國，鄧毅，靳延安，等.酒店虛擬仿真教學資源平臺的開發與實現[J].湖北經濟學院學報（人文社會科學版），2021，18（10）：147-150.

[7] Jesse James Garrett.用戶體驗要素——以用戶為中心的Web設計[M].范曉燕，譯.北京：機械工業出版社，2011.

[8] 李昕迪，王云龍，王剛.基于數字孿生和虛擬現實的數字教學工廠實現[J].自動化技術與應用，2021，40（9）：113-115.

[9] 何柳江.基于數字孿生的數控機床虛擬交互系統設計與實現[D].成都：電子科技大學，2019.

[10] 靳洪，李春艷.關于經管類虛擬仿真實驗“金課” 的思考[J].湖北經濟學院學報（人文社會科學版），2022，19（10）：149-151.

【通聯編輯：唐一東】