浅谈柴油发电机系统设计:柴油发电机组数字调速系统的设计与分析 柴油发电机组数字调速系统研制过程中发现,采用普通PID运算,振荡及超调时有发生,为了改善调速系统性能,采用了变速积分PID及模糊PID。变速积分PID用来调节积分系数,模糊PID用来调节比例系数。 1 变速积分PID原理 1.1 PID控制原理[1,2] 常规PID控制系统原理框图如图1所示。 PID控制器是一种线性控制器,它根据给定值r(t)与实际输出构成控制偏差: 将此偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)通过 线性组合构成控制量,对被控对象进行控制。其控制规律为: 式中,Kp为比例系数,T1为积分时间常数,TD为微分时间常数。 在PID控制中,比例项用于纠正偏差,积分项用于消除系统的稳态误差,微分项用于减小系统的超调量,增加系统稳定性。PID控制器的性能就决定于Kp、T1和TD这3个系数。如何选用这3个系数 是PID控制的核心。 1.2 数字PID控制算法选择 设计和调整数字PID控制器的任务就是根据被控对象和系统要求,选择合适的PID模型,将其进行离散化处理,编出计算机程序由微处理器实现,最后确定KP、T1、TD、和T,T为采样周期。微处理器控制是一种采样控制,它只能根据采样时刻的偏差值计算控制量,因此,必须对PID模型进行离散化处理。 用矩形方法数值积分代替式(3)中的积分项,对式(3)中的导数项用后向差分逼近,经推理可得到基 本PID控制的位置式算法: 式中 k——采样序号,k=0,1,2,…… U(k)——第k次采样时刻输出值 E(k)——第k次采样时输入的偏差值 E(k-1)——第(k-1)次采样时刻输入的偏差值 K1——积分系数,K1=KpT/T1 KD——微分数系,KD=KpTD/T1 在数字控制系统中,PID控制规律是用程序来实现的,因而具有更大的灵活性。由于基本PID控制中引入了积分环节,其目的主要是为了消除静差,提高精度。但在柴油机调速过程中,突加突减负载时,会引起转速的较大波动,导致短时间内转速出现较大偏差,通过PID积分运算积累,超调量过大,系统产生振荡,严重影响发电机组输出电能的品质。 为避免PID控制中积分项引起的超调,提高其调节品质,拟采用积分分离法对基本PID控制进行改进,简称变速积分PID。变速积分PID的基本思路是设法改变积分项的累加速度,使其与偏差大小相对应,偏差越大,积分越慢;反之,则越快。 式中,A、B为积分区间。 变速积分PID算法为: 式中,U1(k)为第k次采样时刻PID运算的积分部分输出值。 采用变速积分PID控制,系统具有以下特点:用比例消除大偏差,用积分消除小偏差,可完全消除积分饱和现象;各参数容易整定,易实现系统稳定,而且对A、B两参数不要求十分精确;超调量大大减小,改善了调节品质,适应性较强。 2 柴油发电机组数字调速系统中PID控制参数整定[3,4] 数字PID控制参数整定的任务主要是确定数字PID的参数KP、T1、TD和T。 对于简单控制系统,可采用理论计算方法确定这些参数。但由于柴油机调速系统的工况较为复杂,其数学模型并非十分精确,在此,采用工程整定常用的扩充临界比例带法,结合经验法再对参数进行调整,得到最终的PID参数。 (1)采样周期T的选择 在数字控制系统中,采样周期T是一个比较重要的因素,采样周期的选取,应与PID参数的整定综合考虑。 首先,采样周期T的选取应满足以下要求:远小于对象扰动周期;比对象时间常数小得多;尽量缩短采样周期,以改善调节品质。 该系统中,PID调节控制过程是在定时中断状态下完成的,因此,采样周期T的大小必须保证中断服务程序的正常运行。在不影响中断程序运行的情况下,可取采样周期T=0.1τ(τ为柴油机的纯滞后时间)。当中断程序运行时间Tz大于0.1τ时,则取T=Tz, (2)临界振荡周期Ts的确定 初始确定数字PID参数时,在用上述方法确定采样周期T的条件下,从调速系统的PID调节回路中,去掉数字控制器的微分控制作用和积分控制作用,只采用比例调节环节来确定系统的振荡周期Ts和临界比例系数Ks。由单片机系统自动控制比例系数KP,并逐渐增大Kp,直到系统出现持续的等幅振荡,然后由单片机系统自动记录并显示调速系统发生等幅振荡时的临界比例度δ和相应的临界振荡周期Ts。 控制度就是以模拟调节器为基础,定量衡量数字控制系统与模拟调节器对同一对象的控制效果。控制效果就是采用某一积分准则,根据系统在规定的输入下的输出响应,使用该准则取最小值时的最 如前所述,采样周期T的长短会影响系统的控制品质,同样是最佳整定,数字控制系统的品质要低于模拟系统的控制品质。即控制度总是大于1的,且控制度越大,相应的数字控制系统品质越差。 为获得与模拟控制器相当的品质,控制度选为1.05。不同控制度时,扩充临界比例带法PID参数计算公式 (4)KP、K1、KD、T的求取 根据实验所得Ks和Ts及选定的控制度,按表1计算出数字PID参数Kp、T1、TD和T。 (5)控制效果的调节 按求得的参数值在调速控制系统中运行,并观察控制效果。如控制效果达不到控制要求,可基于以下原则,根据经验法对参数做适当调整。 ①增大比例系数Kp,将加快系统的响应速度,但过大会使系统产生较大超调,甚至产生振荡。 ②增大积分时间T1,有利于减小超调,减少振荡,使系统更加稳定,但会增加系统过渡过程时间。 ③增大微分时间常数TD有利于加快系统的响应,使超调减小,稳定性增加,但系统对扰动的抑制能力减弱,对扰动有较敏感的响应。 基于上述原则,调整PID参数时,应先比例、后积分、再微分进行调整。 浅谈柴油发电机系统设计:核电站用应急柴油发电机组质量研究 摘要:本文对中核集团“华龙一号”项目应急柴油发电机组目前的国产化模式进行介绍,结合设备的工艺特点,从设备的开工先决条件检查、设备零部件制造过程、柴油机零部件装配、柴油机的试验以及分包商的管理等方面的质量控制要点进行阐述,确保设备质量满足核电站要求,为后续的设备监造工作提供参考。 关键词:核电;柴油机;监造;质量控制;华龙一号 应急柴油发电机组作为核电厂的应急电源,在核电厂主电源、备用电源及主发电机失效后10s内启动,达到额定电压和额定功率,确保电厂应急照明和堆内余热排出,保证反应堆安全停堆,避免事态进一步扩大。众所周知,应急电源的丧失是导致日本福岛核事故发生和扩大的重要原因,因此日本福岛核事故后,为了满足核安全的需要,核电站用应急柴油发电机组受到了高度的重视。日本福岛事故后,根据福岛核事故经验反馈以及我国和全球最新安全要求,中核集团研发的先进百万千瓦级压水堆“华龙一号”堆型首堆建设已经启动,为福建福清5/6#项目。为满足“华龙一号”的核安全需求,为我国核电安全地走出去打下坚实的基础,对应急柴油发电机组的质量控制提出了新的要求。 一、华龙一号应急柴油发电机组的性能要求 1.柴油发电机组转速600rpm,额定输出功率8000kW,额定电压6.6kV,额定频率50Hz,功率因数0.8,机组最低使用寿命40年;2.柴油机在正常工况运行下,累积有效运行时间不小于10000小时,启动时间除外;3.柴油机启动可靠性不低于99%;4.柴油机空载运行最大持续时间可达8小时;5.柴油机在使用寿命年限内启动次数为4000次;6.柴油机起动后,10s内达到额定转速和额定电压;7.与应急柴油机应急运行及发电功率有关的柴油机承压的辅助机械设备、部件核管线设定为核安全三级,电气部件为1E级;8.柴油机加载时频率不能低于95%额定频率,电压不能低于75%额定电压,频率恢复到额定值的98%及电压恢复到额定值的90%的时间小于此程序开始与下一程序开始之间的时间间隔的60%。 二、核级应急柴油发电机组经历的国产化采购模式 应急柴油发电机组是一套非常复杂的集成化、模块化设备。机组本体主要由柴油机、发电机、连接装置和公共底座等构成,与柴油机辅助系统、发电机励磁和保护系统、仪表和控制系统等共同组成了核电厂内应急交流电源。应急柴油发电机组的国产化模式主要还是与国外大型柴油机供货商联合设计制造为主,通过消化和吸收国外先进技术逐步进行国产化。 1.国内二代加M310核电堆型主要采用了联合体的采购模式: (1)德国MTU、阿海珐公司和山西北方安特优组成联合体。MTU为联合体的接口人负责柴油机系统设计,阿海珐负责电仪设备的设计和供货,山西北方安特优负责柴油机零部件的组装和试验,承担了中核集团福清核电项目。(2)由法国ALSTOM、德国MAN公司、武汉ALTSOM、陕西柴油机重工有限公司组成联合体。ALSTOM为联合体带路人,并负责电仪设备的设计和供货,陕西柴油机重工负责部分国产化零部件的采购以及柴油机的组装和试验,承担了中核集团田湾和海南核电项目。 2.目前中核集团三代核电“华龙一号”应急柴油发电机组采取的采购模式为: 总包商为陕西柴油机重工有限公司,法国MAN公司提供技术支持,中核集团河北分公司承担部分系统布置设计。陕柴自制一台柴油机的重要零部件供MAN公司进行评审,在MAN公司认可后,陕柴开展该型号柴油机的制造,用于核电的国产化。由于国内企业没有承担过项目总承包的角色,并且国内企业的设计、工艺、质保、处理问题的能力都不如国外企业成熟,因此,在总承包模式改变为国内企业的背景下,如何对陕柴的制造活动进行质量控制显得尤为重要。 三、应急柴油发电机组的质量控制要点 应急柴油发电机组为核1E级别设备,属于重大设备,因此监造等级定为监造一级,根据现场需要在陕西柴油机重工有限公司派驻监造人员一名,在发电机分包厂家派驻监造人员一名,进口件由驻欧洲人员进行质量控制。根据零部件的核安全等级、质保等级、工艺复杂程度等在供应商提交的零部件制造质量计划上选取相应的见证点(停工待检点H,见证点W,记录点R),监造人员进行见证,同时对设备制造的全周期进行质量控制。主要的监造内容有以下几点。 1.开工先决条件检查。 (1)设计文件的检查。①检查设备供应商已编制设计文件清单,检查设计施工图、技术规格书、技术条件等设计文件的种类和数量以及版本情况,以确定设计是否固化,对于设计没有固化的坚决不允许开工,从源头杜绝由于消化吸收不到位而产生的问题;②检查设计联络会、设计审查会会议纪要与图纸有关问题的澄清或解决情况,在设计变更和技术澄清没有得到落实情况下,不得开工制造;③检查国家核安全监管部门对制造厂整改行动项目的落实情况,没有整改完成坚决不开工。(2)主要外购件及原材料入厂验收。设备监造工程师对柴油机的结构材料和零部件等原材料、外购件、外协件进厂检查,首先应检查材料和零部件的合格证等质量证明文件,根据合同和技术条件要求,需要进行复验的进行入厂复验。其次是监督制造厂对材料和零部件进行实体检验,并对检验结果进行见证、审查、确认。柴油机的主要外购零部件有:曲轴、连杆、管路等,特别对高压燃油管、空气管路和启动空气管路应注意检查压力试验参数的符合性。(3)制造厂资质的检查。检查核安全设备设计或制造许可证,检查制造单位名称、住所、法定代表人、从事的活动种类和范围是否符合国家核安全监管部门的要求,确保关键工序无违规分包现象。焊工或焊接操作工应具有相应国家核安全局颁发的资格证书,焊工或焊接操作工人员数量、焊工考试合格项目应满足车间产品焊接需要。无损检测人员应具有国家法定培训机构颁发的资质证书,无损检测人员数量和资质范围应能满足无损检测工作的需要,针对产品无损检验方法,确保每种方法具有2个Ⅱ级以上人员。无损检测人员为本制造单位正式聘用人员,无其他单位人员在本单位从事无损检测工作。 2.对主要零部件的质量控制。 (1)主要铸锻件的控制。柴油机主要的铸锻件有机身、汽缸盖、缸套、连杆、曲轴等,主要关注的是零部件的机械性能和硬度是否合格,粗加工前进行100%UT检测,并禁止进行补焊和打磨等工序。对于连杆尤其注意零件号是否与实体一致,并检查连杆螺栓是否存在裂纹。(2)对机械加工过程的监督。主要的机加工工序为:缸套精加工、汽缸盖精加工及水压试验、终检、机身精加工、轴承盖、精镗曲轴孔、精镗凸轮轴孔、精镗缸孔。可适当设置精加工后的见证点,确保精加工后的零部件尺寸工差和表面粗糙度等满足图纸要求。精加工后进行MT检测,检测是否存在裂纹。 3.柴油机零部件装配质量控制要点。 (1)缸盖装配:检查气门座密封性能,检查气门沉入量及气门间隙。(2)装活塞—连杆组件:连杆小头铜套上的油孔或油槽与连杆上的油孔要对正,连杆体和连杆盖对应编号一致,每个连杆连接螺栓与连杆螺栓孔也是固定对应关系,组装时注意连杆螺栓编号和螺栓孔编号一致。(3)装配曲轴、轴承盖:曲轴承盖与机体曲轴孔座对应编号一致,曲轴螺栓的拉伸量符合组装工艺要求,曲轴组装后检测轴向间隙符合工艺要求。(4)装活塞、连杆、缸套总成:组装前核查活塞、缸套尺寸,检查连杆瓦孔尺寸。测量连杆瓦孔尺寸和组装曲轴、连杆时,连杆连接螺栓应分次紧固,紧固力矩、转角符合工艺要求,螺栓紧固位置刻线应一次对准,如果拧紧时超过刻线位置,不允许倒拧对准,需松开后重新紧固。(5)装凸轮轴:装入凸轮轴时,应使用凸轮轴导入工装、凸轮轴及孔涂机油,防止剐蹭凸轮轴轴承铜套。定位后检测轴向间隙符合工艺要求。调整凸轮轴定时,检查曲轴和凸轮轴的定位是否准确,精度是否满足工艺要求。在紧固凸轮轴定时齿轮螺栓时,要注意观察是否造成凸轮轴、齿轮的跑动,一旦出现上述现象,要重新进行定位和装配。(6)装配曲轴齿轮、减震器:在进行此类过盈配合零部件的装配工作时,扩张压力和推进压力同步达到组装工艺要求压力后,卸去扩张油压,推进油压保持工艺要求时间。(7)装缸盖:缸盖螺栓拉伸量或紧固力矩、转角符合工艺要求。(8)装喷油泵、横向控制机构:装喷油泵前根据测量结果选配调整垫片厚度。(9)排气总管装配:增压器箱与排气总管结合面清洁,组装前结合面涂高温密封胶,检查增压器润滑系统单向阀组装方向。 4.柴油机单机试验的质量控制要点。 柴油机单机试验应当包括磨合试验和性能试验。柴油机磨合试验是发现和排除柴油机组装质量问题的重要环节,试验前应注意检查试验操作人员是否已按试验大纲完成试验前准备工作,启机前柴油机安全防护功能的静态检查验证结果应符合安全防护参数要求,应对所有柴油机的报警和停机装置进行整定和检查,触发点应记载在试验记录中,应确认试验台所有传感器信号正常,无报警信号出现,避免由于柴油机存在组装质量问题而对柴油机造成重大损失。柴油机性能试验是对柴油机应具备的基本性能的验证,试验内容应至少满足相关标准及技术规格书对柴油机出厂性能试验的要求。 5.柴油发电机组的试验。 柴油发电机试验前与发电机进行组装,检查联轴器的材料证明,审查柴油机、发电机联轴器符合性声明文件。检查材料、零部件质量证明文件,柴油机质量计划已执行完毕且质量计划见证点签署齐全,无问题遗漏项。审查空气启动总阀、预润滑油泵、冷却水泵、预热器、燃油冷却器,空气启动管路管件,滑油、燃油管路管件质量证明文件、合格证、符合性声明文件,审查启动空气管路管件焊接无损探伤报告等。检查发动机和发电机之间的同轴度,检查机组在试验台就位后的柴油机和发电机的同轴度应符合工艺文件要求。机组试验内容一般应包括:功率验证试验、调速器试验、启动试验、振动测量、负载试验、裕度试验、轻载试验、空载试验、空载试验后50%加载试验等试验项目。试验过程中应注意观察试验台有无报警信号出现,柴油发电机相关参数是否异常。试验结束后应按试验大纲要求的拆检项目进行检查。 四、加强对柴油机组分包商的管理 一套应急柴油发电机组系统包括400多台设备,一万多项部件和材料,约涉及上百个分包商,大部分分包设备为辅助系统的设备,当前项目实际操作过程中发生的大部分质量问题的也基本属于辅助系统设备部件。 1.目前应急柴油发动机组分包商存在的问题有: (1)柴油机非关键零部件存在多级供应链,主供应商对分供应商的控制存在薄弱环节,造成由于分供应商采购的零部件质量控制不够,业主方又难以深入监控。 (2)国内制造水平不高和分供应商在采购时过多考虑低价格,造成一些零件的质量存在隐患。 (3)对于国外采购的辅助系统设备,供应商考虑到出国费用高,一般不派人出席见证,质量控制薄弱。 (4)供应商在核电站处理现场问题时质量控制不到位,部分活动未编制质量计划或者现场环境带来柴油机试验次生质量问题。 2.对柴油机组分包商的质量控制措施。 (1)加强对外购件分包商的合格供应商的评价,做好资格审查工作,取得认可后,方能作为合格分包商参与项目。 (2)根据设备质量分级和以往项目经验,对不同的分包商进行不同级别的监造管理,对于质保等级在QA3级以上的设备,总包商均按我司要求,提交设备质量计划,各方对质量计划进行选点,对薄弱环节进行控制。 (3)加强现场监造对分包商的帮扶力度。加强现场监造监督作为对分包商制造过程质量管理的一种控制手段,是必不可少的。通过经常性地对制造过程进行质量检查、巡查,可以帮助各级分包商积攒宝贵经验,养成良好的质量管理习惯,在后续的项目中也便于我司及总包商的质量管理。 (4)将核安全质保的理念积极灌输到总包商及各级分包商中。要求总包商严格按照核安全质保要求管理其下级分包商,力求做到每一级分包商都能够在质量上受控于上一级承包商,做到尽可能地深入管理,防微杜渐,并防患于未然。 五、结束语 核电设备的国产化是我国核电产业发展的重要方向,百万千瓦级核电站用应急柴油机组是核电厂重要安全级设备,是国家重点鼓励的国产化设备之一。目前,我国百万千瓦级核电站用应急柴油机组国产化进入了关键阶段,总包商由外方变成了中方,设备制造质量风险加大。因此对柴油机的质量控制工作提出了新的要求。但只要我们从设备的采购全过程对质量进行预控,加强设备制造先决条件检查,确保柴油机制造企业按照核电设备质量保证有效运转,从源头上杜绝问题的产生,加强对分包商的质量控制,确保外购件的到货质量,确保重点零部件的制造以及柴油机系统的试验过程中严格按相关标准及程序执行,相信百万千瓦级核电站用应急柴油机组一定能顺利交付核电现场,为我国第三代核电“华龙一号”走出去打下良好基础。 作者:孙建民 张强 浅谈柴油发电机系统设计:协议在石油钻机柴油发电机组监控中的应用 摘要:结合实际使用,通过Modbus协议将柴油发电机组的数据接入PLC系统,实现主要参数监控并进行报警设置,既减轻了体力劳动也可提早发现隐患。 关键字:Modbus;石油;柴油发电机组;监控 0引言 石油电驱动钻机的使用开始于20世纪50年代中期,并随着技术的发展不断完善和成熟。电驱动就是利用交流电动机或者直流电动机驱动钻机的机械传动装置,从而实现设备的运转。其具有传动柔和、调速特性好、经济性好、可靠性高、噪声小、污染少等特点,至今一直是石油钻机驱动的主要方式。石油电驱动钻机的动力源主要采用柴油发电机组提供,每台柴油发电机组由柴油机、交流发电机及控制系统组成。为满足钻井作业供电的可靠性和经济性,一般会配置2台以上的柴油发电机组,通过单机或者并网运行给电气控制系统供电。柴油发电机组是以柴油机为动力的工频交流同步发电机,具有结构紧凑、热效率高、占地小、启动快、便于运输等特点。同其它设备一样,柴油发电机组在运行时也会出现机械或者电气故障。故障产生必然会影响正常的供电,对生产作业造成一定的影响。近些年来随着钻机电气控制系统技术的不断发展,为了保证柴油发电机组运行的可靠性和稳定性,引入切实可靠的监控措施非常重要,这样一旦出现故障可以及时发现并排查。本文采用S7-300PLC作为控制器,通过Modbus协议和卡特彼勒的EMCP4.2控制器进行通讯,读取发电机组的电压、电流、功率、轴承温度等参数,并对主要参数进行报警设置,当达到报警值时发出报警信号提醒操作和维护人员。 1Modbus协议概述 Modbus是由Modicon(现为施耐德电气公司的一个品牌)在1979年发明的,是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。使用的是主从通讯技术,一般将主控设备方所使用的协议称为ModbusMaster,从设备方使用的协议称为ModbusSlave。Modbus协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备,目前许多工业设备,譬如PLC、智能仪表、DCS等都在使用Modbus协议作为它们之间的通讯标准。Modbus协议具有ASCII(美国信息交换码)和RTU(远程终端设备)两种传输模式,并且支持RS230、RS485等电气接口,标准的Modicon控制器使用的是RS232C的串行接口。根据Modbus通信协议,“主站-从站”和、或“从站-主站”数据交换以从站地址开始,然后是功能代码,然后传输数据。数据的结构取决于使用的功能代码,最后传送的是CRC校验码。Modbus定义了4种基本数据类型和16种功能代码。数据类型有可读写位数据、只读位数据、只读16位数据、可读写16位数据,这些数据分别被称为线圈状态、输入状态、输入寄存器、保持寄存器。功能代码也是在这4种数据的基础上进行功能的设置。 2柴油发电机组监控系统构成及功能 监控系统采用S7-300PLC为控制器,是整个Modbus网络中驻站,PLC系统选用支持ModbusRTU协议的CP341通讯模块,将数据转换成满足Modbus协议的数据,在整个Modbus网络中起到承上启下的作用。对于柴油发电机组而言,是整个网络中的从站。随着卡特彼勒发电机组控制器的不断升级,之前的第三代控制器如果要实现数据传输的通讯需要增加PL1000E通讯模块,而第四代控制器出现后,控制器上集成有ModbusRTU通讯的接口,可以直接进行通讯。监控系统的功能主要有两个方面:一是对电流、电压、功率、频率、转速、轴承温度等参数进行实时的检测显示;二是对频率、转速、轴承温度、绕组温度、燃油温度等参数进行监控,当实时值超过设定值后发出报警提醒操作维护人员进行检查。 3柴油发电机组监控系统实现 Modbus是主/从通信模式,整个网络中只有一个主站,主站在网络上没有地址,从站的地址范围为0~247,其中0为广播地址,从站的实际地址范围为1~247。在本项目中,S7-300是整个控制系统的中央控制器,在网络中承担主站的作用,卡特发电机组的EMCP4.3控制器是从站,二者之间通过Modbus协议进行数据的交换和实现对柴油发电机组数据的采集和监控功能。 3.1硬件及其线路 对于Modbus通讯来说,硬件比较简单,主站采用西门子S7-300系列PLC,并在机架上安装有CP341通讯模块,CP341模块需要安装有通讯专用的dongle加密狗,以保证数据和CPU之间的交换。子站在卡特彼勒控制器上已经集成,不需要额外的硬件。硬件都满足条件后,就需要实现硬件线路上的连接。系统中采用的是RS485的半双工通讯方式,因此电路采用RS485双绞线进行物理电路的连接。进行硬件电路连接时要注意如下三点:1)连接驻站和从站的电缆采用LIYCY3*2*0.14R(A)/R(B)或者T(A)/T(B)类型的双绞线;2)各站点必须安装外壳屏蔽;3)网络上的两端最后一个接收器的连接器上要焊接一个330Ω的终端电阻。 3.2主、子站设置及程序功能 为保证软件的可靠运行,在主站和从站上都需要进行相应的设置才可以保证程序的正常运行。主站上在进行PLC硬件的组态时,需要安装CP341作为驻站以及点对点通讯的驱动程序,并且配置其主站信息、通讯模式和通讯速率。作为从站的EMCP4.3控制器,按照卡特彼勒的使用手册,在EMCP4.2上对RS485通讯的参数进行设置,包括子站地址和通讯速率。S7-300和EMCP的通信中,主要是进行16位数据的读取,这些数据都存储在保持寄存器,所以在整个PLC程序中主要使用读取保持寄存器的功能(功能代码03)。在PLC程序中,通过调用Modbus功能块,发送需要读取的子站的功能代码。返回数据按照不同站点定义不同的数据块,然后将需要参数从数据块中读取出来。 3.3上位机监控功能 上位机采用西门子TP150015in触摸屏,与S7-300采用Profibus进行通讯。作为监测、控制、维护和事故处理的HMI(人机界面),可以调出相关的画面进行监视和控制。在触摸屏上既可以进行主要参数的实时显示也可以进行重要参数的保护设置,当实际值超过保护值后系统发出报警,提醒操作维护人员。 4结语 与传统直接在发电机组上观察数据、报警记录的方式相比,采用Modbus总线控制方便操作维护人员实时看到机组的实时信息和状态,可以根据用户的要求进行信息的定制化显示,对于主要的参数进行报警设置,可以使故障在初始状态就被发现,进而避免柴油发电机组发生重大故障,也减轻了现场柴油发电机组的维护人员的劳动强度。采用Modbus协议进行柴油发电机组的监控也为柴油发电机组的远程故障诊断提供了一定的基础,同时也为大钻机的远程监控平台提供了技术基础。 作者:李崇博 单位:西安宝美电气工业有限公司
PLC自动化技术是一种自动化控制系统,这一系统的功能主要体现在它能够实现对系统的自动化管理,相应的管理流程也较为简单,可以将不同的程序紧密地联系在一起,然后将这些流程进行整合,提高整个应用效果。现如今,国内的茶产业得到了普遍的优化和发展,也衍生出了相当高的现实生产效益,整体的制茶效率有了稳定的提升,这样的提升直接使得制茶这一工序得以完善和健全。为了进一步提高制茶效率,一些茶产业开始应用PLC自动化技术,想要通过PLC技术将制茶的各个工序紧密得联系在一起,然后完善各个工序的衔接,使得不同工序都能够明显体现出较高的效率和质量。PLC自动化技术在制茶中的应用,本身可以改善当前繁杂的制茶系统,也可以满足当前市场的需求量,形成良好的应用效果。在未来的茶产业发展当中,依旧需要以PLC自动化技术作为基础,进行努力的拓展和推广,实现制茶工序的全面联系,提高制茶的整体有效性。对于PLC自动化技术的应用,需要尽可能做到不同工序的合理衔接,并且需要通过网络构建制茶工序衔接程序,使得它们能够充分发挥自身效益。下面笔者就来谈谈PLC自动化技术在制茶过程中的应用,希望能起到抛砖引玉的作用。 1PLC自动化技术在制茶中应用的意义分析 PLC自动化技术是一种自动控制技术,这一技术的合理应用,能够发挥良好的自动程序衔接功能,提高工序的自动化效果。在当前时代的发展当中,PLC技术已经有了长足的进步,基础的控制体系变得相当健全。制茶是我国茶产业当中的基础内容之一,这一内容相对较为复杂,不仅包括筛选优质茶叶、茶叶加工、茶叶包装,还包括茶叶生产、茶叶运输等流程,这些流程共同组成了整个制茶过程。对于茶企业而言,制茶是非常关键的环节,也正是因为有了制茶,才使得整个茶叶市场得以持续性满足人们的需求。但是在当前时代的发展当中,人们对茶文化的认可逐渐变得深层,越来越多的人开始追求深层次的茶文化,普遍地购买各种茶叶,形成了一种积极的购茶姿态。而茶企业的制茶往往是个体性展开的,许多时候难以跟得上较大的市场需求,同时由于制茶的工序没有连接到一起,后期的茶叶生产制造存在多方面的问题。PLC自动化技术在制茶当中的应用,可以完全打破这样的窘境,转而使得整个制茶工艺能够完全地集合到一起,从最初的茶叶运输到最终的茶叶包装,都会有相应的工序控制,实际的制茶效率能够得到多方面的提高。 2PLC自动化技术在制茶中当中的应用方向 2.1顺序控制 制茶工艺对于PLC自动化技术的应用,必然需要进行多方面的拓展,尽可能将PLC自动化技术的工作特点紧密地融合到一起,以提高相应的应用效果。顺序控制便属于其中的一种,它指的主要是将不同的工序连接成固定的顺序,然后为这些工艺的操作形成良好的指导和控制功能,使得整个工序控制更加自然稳定。顺序控制在制茶工艺当中的应用,能够将不同的工序紧密地联系到一起,从最初的茶叶加工生产到茶叶包装,都会形成严格的操作工序,并且也可以发挥出良好的应用功效。在当前时代的发展当中,顺序控制已经成为一种非常有效的自动化操作控制方式,它在制茶工艺当中的应用,可以推动整个制茶工艺具备良好的实践功效,也可以提高制茶工艺的科学性和明确性,使得制茶效率和制茶质量都可以实现明显的提高。传统的制茶工艺,之所以相应的效率较为低下,很大一部分原因是由于制茶工序散乱,无法准确合理地衔接在一起,因而在制茶的过程中,必然会存在较多的问题,难以迅速得到改善。在新时期的科学优化过程中,通过有序的顺序控制,能够形成完善的制茶反应机制,使得所有的制茶工序都可以有效地进行排列,然后依次做出反应,形成一个整体的工序流程,极大地提高制茶效率。 2.2重点监督 PLC自动化技术的功能还体现在它的重点监督上,它能够对制茶工艺的重要内容进行重点监督,而这一监督控制体系是通过网络反应来完成的。一旦在制茶的过程中,出现了一定的问题,便可以通过重点监督迅速发现这样的问题,并加以相应的调节和改善。同时,重点监督还可以确保重要的制茶工艺处于合理健康的状态,不容易受到周围因素的不良影响。当前时代的发展,PLC自动化技术的应用也得到了持续的拓展,本身的功能体系变得非常健全。在这样的基础上,我们需要努力拓展PLC自动化技术的控制和监督体系,一方面将整个制茶工艺流程完全地监控起来,另一方面注重于通过网络实现全方面的自动化监督管理,全面提高制茶工艺的开展效率和质量。在重点监督的制茶工序当中,可以选择茶叶加工和茶叶筛选,这两方面内容属于提高制茶质量的关键,如果这两方面的内容得不到保障,那么相应的制茶效率也难以得到稳定的提升。 3PLC自动化技术在制茶当中的应用 3.1制茶工序的完全自动化 PLC自动化技术在制茶当中的应用,需要实现制茶工序的完全自动化,即所有的工序,都需要朝着完全自动化的方向发展。现如今,我国的许多企业生产加工都开始加强了对PLC自动化技术的应用,不仅实现了完全的自动化管理控制,还确保了质量的提升。新时期的制茶工序自动化,也需要努力发挥制茶工序的稳定性,不断提高制茶工艺的质量。在具体的实践过程中,需要将所有的工序按照一定的顺序连接到一起,然后观察它们连接是否合理。如果存在不合理的地方,还需要做出一定的调整。只有完全符合工序要求,才能确保整个施工较为合理明确,相应的制茶质量也可以得到全面性提高。同时,PLC自动化技术的综合发展,需要尽可能确保所有技术的自动化,即制茶工序的完全自动化,致力于通过网络渠道对这些工序加以监督和控制。自动化制茶需要完全摆脱人为的控制,人们仅仅需要设计相关的程序,将整个制茶工艺完全地融合到一起,对于在制茶过程中出现的问题,也需要加以合理地调整,避免在程序应用上出现一定的错误,难以保障后期的茶叶制造质量。 3.2制茶过程的监控与管理 PLC自动化技术最大的特点在于它能够实现整个工艺的自动化处理,这种处理仅仅需要将网络与控制器连接,并且将所有工艺开展画面完全地转移到显示器上便可以完成监督操作。传统的制茶工艺,所面临最大的挑战在于工艺的缺失性,许多时候会由于人们监管不力,直接使得制茶工艺较为暗淡,整体开展的效率也严重低下,大量的介质茶叶或者茶产品流入市场,给人们带来诸多不良影响。在新时期的优化过程中,制茶工艺需要普遍地对PLC自动化技术加以合理地应用,并相应地完善监控和管理体系,注重于对所有施工工艺的完全监控,进而在出现问题的时候,可以第一时间做出相应的反应,提高整个制茶工艺的合理有效性,改善相应的应用效果。通过对制茶过程的监控与管理,能够有效避免出现各种茶叶质量和生产加工问题,对于不正确的工序,也可以迅速做出相应的调整。这样的自动化反应速度远远超过了传统的制茶工艺,相应的效果也有了很大的改善。但是现阶段的PLC自动化制茶工艺依旧不是非常完善,在制茶监控与管理上所存在的问题也普遍较多,有待于在未来进行多方面的调整和改善,不断拓展基础的自动化功能,形成明确的自动化制茶工艺体系,为茶企业的茶生产注入活力,提高最终的应用效果。 4结束语 总体而言,伴随着时代的迅速发展,人们对于茶的需求有了多方面的增长,面对这样的增长趋势,茶企业需要充分提高自身的制茶效率,并且在提高制茶效率的同时,还需要严格监控所有的制茶工序,确保整个制茶工艺科学有效,生产加工出高质量的茶产品,能够满足人们的市场需求,带动相应市场需求的不断增加。为了迎合这样的发展需求,茶企业需要积极拓展自身的制茶技术,加强对PLC技术的综合应用,拓展制茶工艺的自动化功能,完善制茶工艺当中存在的各种不足之处,并做出合理的调整和准确的优化,进而带动整个茶叶产业最终生产质量的提高。
工艺美术论文:浅谈工艺美术的创造性教学 首先,教师应提高自身素质,广泛吸取相关领域知识,在课堂教学中进一步发挥主导作用。 教师首先要有创造性的教学,一节富有创造性的课会富有魅力,在教学中教材内容确定以后,教师的工作就是解决形式问题,用什么样的形式来讲课,既要传授知识又能培养学生的创造能力,这是一节课中必须解决的问题。在实际教学中发现,许多学生很注重教师课堂上对于工艺设计作品的阐述和分析,换个时间和地点,学生的反应却没有一点自己独特的视角和情感想象,完全是一种移植,这是老的教学模式的弊端,听任这种态势的发展,将大大不利于为我们现时代的工艺美术设计教学。教师传授知识的过程是一个创造性的过程,教师应解放思想,不拘与传统观念,乐于接受现代教育观念,在教育改革中勇于创新,运用独特思维方式。比如在《装饰美术字》教学中,字体结构是难点,学生难以掌握。我们可以把数学分式概念(比例、平行线、对比、均衡等)引进,指导学生合理安排笔画位置,克服难点,提高效果。在意识品质上,教师要不断培养自己的进取心和好奇心,为学生在渴求和探索知识的道路上树立榜样。尤其是在教师的专业素质方面,更应该不断进取积极提高。教师自身素质的提高,有助于教师树立全新的教学理念,调整课堂教学的模式,让工艺美术教学真正起到素质教育的作用。中国古代文论中有一个重要的概念“意象”,象是意的寄托物,是艺术家内心世界的变化。教师在教学过程中把这个概念传授给学生,有助于学生构建合理的审美知识体系,使学生学会运用多元思维方法进行创造性的学习。 其次,应充分发挥学生的能动性、自主性及主体性,让学生认识到协同发展的重要性。 构建主义理论认为,学习是学习着主动构建知识的工程,而不是将课本知识和教师的只是简单的装入学生的头脑的过程。教师应及时转变教学理念,扭转“一言堂”的模式,积极创设情景,挖掘教学内容中趣味性.生活性并且符合学生心里的东西,在一定审美氛围中让学生轻松接受新型刺激,激发想象能力。想象力是创作的源泉,在想象力的驱动下,学生的创作能力得以发展,这样的作品是学生自信心发展的动力。学生自信心的增强会直接激励学生更加主动的去创作作品,长此以往,这样的良性循环对学生意志品格的形成会起到潜移默化的作用。教师还要有意识的利用学生积极向上的心理培养其竞争意识,号召学生“学人之长,补己之短”。学生正处于少年争强好胜的心里阶段,教师在教学过程中应充分调动他们的这种意识,有意识的运用分组教学法,作品展示法等,让学生进行自我对比自我评价,从而达到自主积极的学习的目的。 素质教育的根本目标是发展学生的创新思维能力和实践能力。实践是课堂教学的必要的有益的辅助手段。为了充分发挥学生的的主体性,就要求学生学以致用,让学生到社会中去锻炼。如在广告装潢设计课程中,在讲授过基本的理论知识后,教师就应有意识地布置学生市场调研,了解产品包装、广告、图形、文字的构思、构图及其制作过程,并且鼓励学生到广告公司亲自动手实践,在制作工程中加深理论知识的理解,提高动手能力,缩短了学生与社会的差距,开拓了视野,积累了经验,为他们将来走向社会打下了一定的基础。创新思维能力的提高也非一蹴而就的。 人们头脑中都有一定的思维方式,而定向思维方式是创新思维的天敌,生活中只有摒弃定向思维,才能发现平常实物下的不平常,才会“不走寻常路”,创作出优秀的作品。另外,鼓励学生多欣赏优秀设计作品,鼓励他们大胆的进行情感想象,多角度的感受艺术形象,也是提高学生创新思维的一条极佳途径。 诚然,工艺美术学科素质教育只是学生整体素质教育中的一个极小的组成部分,但绝对是不可缺的。终身教育的理念已经深入人心,工艺美术教育培养的学生呢,当然不能只局限于课堂上所教授的基本知识和理论,不是对美术作品的量的积累,而是从中感悟艺术形象内在的意,以此来磨练自身的思维习惯和情感想象能力,并且最终达到对学生人格形成和完善的人文性素质教育。 本文作者:葛明亮 单位:安阳市中等职业技术学校 工艺美术论文:探析传统工艺美术的文化特征 传统工艺美术品在社会价值和现实功用方面体现了“用”与“美”相统一的造物原则。崇尚心性与物质的交融统一、人为与造化的和谐默契,追求天时、地气、技术、材质与文饰等诸因素间的关系协调、相宜。切合这种人文理想并长期积累形成的法度、原则和技艺,构成了中国传统工艺美术作为非物质文化遗产的核心内容,是造物文化的核心理念,体现了传统文化、哲学思想。这种造物文化一直传承至今。众多的传统工艺美术作品,无论是从主题、图样还是材质与制作技术,无不追求文化上的高品位。许多大师、艺人在刻苦钻研、提高技艺的同时,都十分注重深化作品的意境,提高文化品位。嘉定竹刻的已故名家徐素白老人(1909~1976)在潜心研习竹刻的同时,还经同乡名画家冯超然的推介,与上海书画雕刻界的众多名士交友合作,切磋技艺。和他谈画论艺的著名书画家有江寒汀、钱瘦铁、唐云、程十发、乔木、沈尹默、邓散木、白蕉、马公愚等等,与书画家交友和合作不仅提高了自身艺术修养,同时也提升了作品的文化艺术内涵[1]。就连一般的工匠也明白提高自己的文化艺术素质的重要性。因为,文化艺术素质低下,就无法体会文人士大夫们所追求的文化意韵、审美情趣,也就无法制作出文人士大夫们认可的工艺美术作品。供需双方的互动进一步推动了传统工艺美术品文化品位的提高。传统工艺美术丰厚的文化价值,奠定了它的文化产业地位。 产业价值 从产业价值上看,我国的传统工艺美术产业具有三个特点:资源消耗少,低碳环保;投资小、产出大、见效快;劳动就业容量大、产业价值高。传统工艺美术产业的原材料来源广泛、普通,多就地取材,有些还是废物利用、变废为宝。材料能源消耗少,资源利用率高,附加值大;同时,环境污染小,是无烟工业。一根针、几缕线、一块石头、一个树根,简单平凡的原料,创造出来的却是独具匠心的神奇。如国家级非物质文化遗产望江挑花,就是凭一根针、一块布、几缕线,再加一个木绷架就可以开展生产。然而,挑制出来的成品却因艺术风格独特、与日常生活结合紧密而蜚声海内外。从资源与环境的保护角度来衡量,传统工艺美术产业符合低碳产业的划分标准,在当前国家转变经济发展方式的方针推动下,产业发展机遇好、前景广阔。传统工艺美术孕育成熟于民间,技艺以师徒制或家族传承的方式存续在广大民众之中。产品审美与实用结合紧密,涉及日常生产生活的各个方面,深受人们喜爱。产品生产具有手工为主、设备简单、就近选材、本地加工的特点,因而固定资产与原材料投资小。从投入与产出的角度来衡量,单个产品成本低,商品价值高,产出大,见效快,最适合发展中小企业。如国家级非物质文化遗产“望江挑花”所在的安徽省安庆市望江县,从2008年至今先后有惠龙、润芳、金百灵等3家挑花生产企业工商注册成立,并在望江县鸦滩镇建设了挑花一条街,有力地带动了当地的文化产业建设。传统工艺美术的多数产品是以人工制作为技术和审美特点的,同时,多数制作工艺也要依赖手工技艺和匠心、耐力才能完成,机器生产无法替代,属于劳动密集型产业,需要的劳动力较多,劳动就业容量大。诸如“望江挑花”一类的刺绣行业,从业人员多。仅望江一县就有专业挑花工人800多,业余的不计其数。目前,全国从事工艺美术行业的人群达到了500万人;而中国农村中,从事草柳编之类的庞大工艺加工群体,也约有2000万人[2],并已在全国各地形成许多文化产业园区和批发交易市场,解决了一部分人的就业问题。2006年,我国已经形成工艺美术产业集聚区56个,产值449.90亿元,从业人员123.73万人(包括社会加工人员);产业集群23个,产值1110.79亿元,从业人员249.88万人[3]。 经济价值 传统工艺美术一直受到政府的高度重视,是出口创汇的重要行业。新中国成立后到上个世纪七八十年代,工艺美术品的出口创汇,在全国出口创汇总收入中一直占有较大的比重。从上个世纪90年代末期至今,传统工艺美术行业的生产与贸易进入了新的发展阶段。2006年年底我国工艺美术行业共有4.97万个企业,完成工业总产值4013亿元人民币,从业人员258万人;在出货值方面,2006年全国工艺美术行业出货值为1420亿元,占全行业工业总产值的39.4%[3]。2008年,全国4767个工艺美术制造企业完成工业产值2882亿元,其中出货值1085.53亿元[4]。2010年,全国工艺美术行业总产值已达到8000亿[2]。由此可见,工艺美术行业产值增长迅速,经济价值日益增大。中国传统工艺美术品一直深受各国人民青睐,在国际礼品市场占据很高的份额。国际礼品市场需求巨大,仅美国每年有740亿美元,德国160亿美元,日本15万亿日元,西班牙2.8亿欧元[5]。可见中国传统工艺美术产业的市场前景广阔,产业的经济价值诱人。2011年前三季度,沈阳工艺品出口累计2788批次,出口创汇4620万美元,折合人民币3亿元,出口目的地有美国、德国、荷兰等欧美发达国家。沈阳工艺品出口自去年突破1亿元大关以来,再创新高[6]。需求巨大的国际市场,为我国传统工艺美术产业实现更高的经济价值提供了广阔的空间。我国传统工艺美术的审美意韵、造型样式和工艺技巧等文化、艺术和技术资源,许多产品制造领域都可以吸取运用,涉及众多行业、几百万家中小型企业、成千上万种产品。如生活日用品的外观造型设计,环境艺术与室内陈设、软装饰设计,卫浴陶瓷洁具等产品。将传统工艺美术资源科学地加以提炼,并与现代设计理念以及相关行业现有的技术和工艺深度融合,设计创新出众多满足日常生产、生活需要的产品,必将会强有力地促进内需,拉动经济发展。国内外市场的不断开拓,将极大地提高我国工艺美术产业的经济价值。 创意特征 在所有产业的组织结构体系中,都应该有“创意”这一要素,对于传统工艺美术产业来说也是如此。没有创意要素支撑的只能是加工业,这是很难持续发展的。传统工艺美术产业具有创意特征,主要表现在产品创作、生产的特点上。许多传统工艺美术品对抽象的寓意等的视觉物化过程,本身就是一种审美创造,创意特征显著。如“望江挑花”制品的挑制,挑花的人物、花卉、飞禽等造型简洁、夸张,变形稚趣可爱、大胆生动,不以外形的逼真摹拟为目标,而把物象作平面化处理[7]。这种平面化的夸张、变形方法,是为了适应制作工艺和审美取向以及世俗情感而设计的,是在创意思维引领下产生的,充满了智慧和创意的火花。传统工艺美术产业的创意特征,更突出地反映在“实用”与“审美”相统一的创新产品生产特点上。许多传统工艺美术品本身就是日常生活用品,审美的形式与使用的功能的完美结合就是创意的一种具体体现,在视觉上必须顺应消费者的时尚审美意愿,功能上必须满足消费者潜在的需求。为了满足以上两个要求,就必须实现功能与形式的创新与统一。仍以望江挑花为例,一方面必须设计出符合今人视觉欣赏追求的图案,另一方面必须寻找适合运用挑花的产品类型,然后才能进行图案与产品之间的对应设计与制作,整个过程每一步都是在创意指导下展开的,是实现“用”与“美”相统一的创造。传统工艺美术产业的创意特征,更集中地体现在工艺美术产业在造型、品种、技法、生产方式、材料、功能等方面,千百年来不断的创新上。传统工艺美术品的造型设计,一直随着人们的视觉审美追求、器物的形制以及用途的变化而演变。每一次对变化的适应都是一次造型上的新创造。如从红山文化的玉龙到明清龙椅上的龙,其间有多少凝聚着创意智慧和匠心的不同形象。为了满足人民群众多样化的消费需求,工艺美术品种不断推陈出新、创造发展,覆盖了生产生活的方方面面。传统工艺美术更是不断追求着生产方式和制作技艺的革新进步,在继承传统技法的同时,不断采用新技术、新工艺。从盘、捏、拉、塑、刻、画、吹、錾、铸到冲压、喷涂、电镀、切割乃至电脑设计、自动控制等技术。每一次的技术进步必然引发生产方式的革新,导致由个人、小作坊的全程生产向工业化的流水线生产,专业化生产、社会化协作生产的转变。传统工艺美术在继续运用泥、石、草、木、棉、纸、布、金、银、铜、铁、锡等传统材料的同时,也在不断运用新材料,如塑料、塑胶、矿物、废品以及新型复合材料等等。同时,随着人们消费需求的发展,传统工艺美术也不断深入到各种不同功能的产品领域。千百年来,传统工艺美术在造型、品种、技法、生产方式、材料、功能等方面的不断更替演进,创意是其内在的原动力。#p#分页标题#e# 本文作者:朱胜甲 朱小龙 王天岚 单位:安庆师范学院 美术学院 工艺美术论文:民间工艺美术人才培养模式创新 【摘要】传统工艺人才“青黄不接,亟待新添新生力量”成为苏城文化产业发展的短板之一。本文以本校雕刻艺术设计(玉雕)试点班为例,创新民间工艺美术人才培养模式,总结形成长效运行机制,推动民间技艺的保护与传承工作,助力工艺美术产业创新发展。 【关键词】民间工艺;人才培养;运行机制;创新 苏州是一个具有深厚文化底蕴的传统工艺美术之乡,苏绣、缂丝、核雕、玉雕等传统工艺更是闻名世界的非物质文化遗产。保护和推动民间艺术发展成为国家文化发展的重要内容,成为文化建设的重要组成部分。培养工艺文化人才成为推动工业文化教育,促进工艺美术特色化和品牌化发展的基础。高职院校作为技能型人才培养重要基地,苏州高博软件技术职业学院根据社会非物质文化遗产传承人才的需求情况,由苏州市政府,工艺美术行业协会及企业单位提议,成立苏南民间工艺学院,将民间工艺传承融入高职教育教学中。正是由于社会与市场的需求,在民间工艺人才的培养中,政府、行业、企业、学院合作办学成为苏南民间工艺学院的办学特色。在近年的人才培养中,形成了“政府引导、学院搭台、大师唱戏、校企合作、共促发展”的长效运行机制,不断创新现代学徒制人才培养模式,提高人才培养质量,探索出一条适合传统手工行业自身发展,融入行业企业,服务社会发展的特色道路。 一、完善校政行企合作机制,规范合作管理 1、发挥校地共建优势,成立校政行企合作理事会。学院联合政府行业企业成立合作理事会。在工艺美术文化人才的培养中,强化政府行业企业参与办学的主体作用,完善顶层设计。学校根据政府需求、行业标准、企业条件,开展工艺文化产业人才培养。从合作组织结构、资金和制度保障、政府支持等方面促进合作关系,加大政府行业企业在联合人才培养过程中的话语权,因地制宜,进一步发挥各方合作优势。依托政府支持,借助行业指导,深化校企合作,实现社会、企业、学校、学生多方收益的“多赢”格局。依托政府支持,借助行业指导,深化校企合作,实现社会、企业、学校、学生多方收益的“多赢”格局。2、整合社会优势资源,成立文化创意产教联盟。学院与苏州市工艺美术协会,地方政府联合发起成立苏南工艺文化创意产教合作联盟,探索产教融合新机制,建立学院、政府、行业、产业四方融合新平台,加强深度合作。着力推动民间工艺产学研工作,服务产业发展,开展文化创意产业的基础研究和推广应用,探索出产学研一体化的人才培养模式。3、坚持现代学徒制,创新校政行企合作运行机制。学院成立现代学徒制人才培养模式教学指导委员会。委员会成员有学院院长,政府分管领导,企业管理层,工艺大师等。真正使得合作四方都参与到人才培养中来,达到相互渗透和融合,积极推荐实质性合作。在运行中,坚持“二六原则”,即两个建设和六个环节。(1)加强“传统手工专业群建设”和“大师工作室建设”。通过社会调研,结合周边文化产业发展需要,学院开设橄榄核雕刻、玉石雕刻、红木雕刻、刺绣等多个专业,形成了具有吴文化特色的专业群。在教学过程中,根据企业要求,变原有的教学实训室为工艺大师工作室,重建教学示教场所,满足学生学习需求。创新形成“合作办学、大师治校”现代学徒制管理模式,建立集产、学、研一体的合作运行机制。(2)贯彻六个环节。为了有效培养人才,实际运行过程中,始终贯彻六个环节:①分析合作办学背景和基础条件;②明确合作思想、思路及原则;③确立合作总体及具体目标;④制定详而可行的合作建设内容并加以实施;⑤提供强而有力的保障措施;⑥创新高效稳定的管理机制。 二、拓展校政行企合作平台,丰富合作内容 1、搭建专业建设管理平台。学院引进政府、企业及行业人员担任各专业指导委员会主任与委员,共同承担培养工作,根据社会需求及工艺技能人才培养规律确定人才培养定位,制定专业发展规划、专业人才培养方案、专业培养计划、强化专业核心课程。实际教学中,加大实践比重,采用“拜师学艺”“双师教学”形式,创新培养有创意、善工艺、能设计、会制作、懂经营的高技能人才,具备传承与创新能力的非物质文化遗产“新传人”,推进教学与课程改革,促进专业建设。2、搭建实习实训基地平台。在近几年的合作办学过程中,政府、行业、企业与学校逐渐建立了良好的合作关系。学院先后与中国工艺文化城、姚建平刺绣艺术馆、宋水官核雕艺术官、蔡梅英刺绣研究所、苏州古吴绣皇工艺有限公司、苏州钰轩工艺有限公司、苏州核记艺术品有限公司、苏州金忠玉石雕刻厂、苏州聚海阁核雕工作室等国内知名工艺美术企业签订了合作协议;建立了校外实践实习基地33个,并不断与其他行业企业建立联系,开展多方位,多样化的合作。3、搭建顶岗实习管理平台。学院主动寻求有使命感、责任感和传承创意传统民间工艺的企业作为战略合作伙伴,构建顶岗实习管理平台,开设“非遗传承”试点班。2014年10月至2016年12月,学院在2014-2016三个年级的学生中开设了核雕、玉雕、旗袍、刺绣等8个“非遗”现代学徒制试点班。试点班采用小班化教学,创立“五合一”模式:即教师与师傅合一,教室与作坊合一,学生与学徒合一,就业与创业合一,作品与产品合一,实现民间工艺人才培养体系的技艺先进性。学生在完成正常教学活动的同时再由企业师傅“一对一”传授技艺,这一新的培养模式打破了传统,将实习变成一个持续实践的过程,学生在大一就能接触到行业发展,让自己所学的专业现实化。4、搭建专业师资管理平台。打造“讲台上能讲课、工作室能示教”的双师结构教学团队。由于专业的特殊性,学院通过合作已聘任引进了多位企业人员来校任教,他们都是具有十年以上从业经验的高级专业技术师傅。在上得讲台之前,学院按照教师教学要求对企业师傅进行培训,要求企业师傅具备家教学能力。 三、深化校政行企合作领域,创新人才培养模式 1、以“大师工作室”建设为突破口,扎实推进校政行企合作。工艺大师工作室全面实施校、政、行、企合作机制下的现代学徒制人才培养理念,创新现代学徒制人才培养模式,包括由大师参与制定人才培养方案、探索联合招生招工方式,制订教学方案,开发课程体系,设计教学过程,建设多方考核标准和完善教学管理制度等。现代学徒制人才培养模式下的民间工艺传承与创新合作课程与教材的开发,重点开发玉雕、核雕、服饰刺绣、珠宝首饰鉴定等工艺系列教材及工艺实训指导书。创新以项目为导向的工艺大师线上答疑,线下指导的教学方法,工艺大师采用一对一教学,学生实现了从鉴定、设计、制作、营销为一体的“非遗”项目体验;培养学生创新意识和创新能力的培养方法,包括创新产品设计、加工,及市场推广创新能力等。创立了“五合一”模式,培养同学对“非遗”的兴趣,提高学生的创新、创造能力和创业能力。通过"订单式培养"、引进现代技术教育手段等,对传统手工艺人才培养的传承与创新方面,探索了一条集传承与创新、技能实用与市场需求、传统与现代相融合的人才培养模式。2、以“移动互联网+民间工艺”建设为平台,创新传统工艺人才培养模式。学院利用软件技术优势,由苏州高新区政府宣传部倡导,由我院主导,产业联盟各企业参与筹划开发的“互联网+民间工艺大数据公共服务平台”。我院目前正着手拟定三年行动计划,通过大数据中心和大师互动教学网建设,逐步建成集行业标准、非遗数据采集分析、大师互动、网络教学、项目研发、成果、评估拍卖、展览展示等为一体的“互联网+民间工艺大数据公共服务平台”。3、以“中欧手工艺设计研究所”建设为契机,培养国际化工艺人才。今年6月,经过协商我院与奥地利AULADirectGoodsGmbH联合成立中欧手工艺设计研究所。研究所的建设整合优势资源,共同研发产品,促进学术交流,不断加强国际合作,打造非遗品牌,提升“非遗”的国际影响力。并与高博国际学院、加勒比大学孔子学院合作办学,派工艺大师到孔子学院传授民间工艺文化。寻求英国、德国等国际手工院校及国际工艺大师合作,互派留学生和成立国际工艺大师工作室,开展科研、培训、交流互访等多项合作。 作者:孔庆婷 吴佳芬 单位:苏州高博软件技术职业学院 工艺美术论文:中国传统茶具设计中工艺美术的运用 摘要:在人类历史演进中,精神文明发展与物质生产水平总体处于平衡状态,两者结合产生的物质成果就是艺术作品。工艺美术的创作理念源于设计师,因此设计作品往往受当下流行趋势和设计师自身水平影响,具有明显的区域特征和文化烙印。随着文化创意产业的不断发展,如何实现我国优秀传统文化产业化转型开始受到广泛关注,但目前文化创意产业下传统文化与现代技术的配合还存在很多问题。鉴于此,本文以传统茶具设计为例,首先就文化创意产业下工艺美术新思维进行梳理和介绍;其次针对文化创意产业下我国传统茶具设计的影响因素和发展做出探讨。提出满足文化创意产业发展需要、符合新时期工艺美术发展需要的发展建议,以期对优秀传统文化推广有所借鉴和参考。 关键词:文化创意产业;中国传统;茶具设计;新思维 文化创意产业的核心思路是创意,即通过对文化进行刻意包装获得经济价值,生产的产品具有很高普遍性和附加价值。工艺美术产品是设计思路和生产技术的结合,可以帮助区域经济带来实际利润,因此,属于文化创意产业的范畴。茶叶作为我国传统饮品,深受世界人民喜爱,在我国历史上茶具除了实用性之外,还有审美的表达,具备文化附加价值,是中国文化的代表之一。现阶段,传统茶具的设计开始趋于模式化,一味的模仿古风设计使茶具失去新意,无法与时俱进,本文提出茶具设计工艺美术新思维,对实现现代工艺和传统文化结合展开研究。 1文化创意产业下的工艺美术新思维 目前,世界范围内各国均对具有本民族文化特色的传统工艺美术进行保护发展,例如:日本的木雕艺术、瑞典的金属编织艺术等,将传统文化与多功能设计相结合,使产品兼具现代都市的简约理念和传统文化内涵,是实现文化产业化发展的重要途径。 1.1工艺美术新思维 工艺美术是在满足人们使用需求基础上出现,是手工匠人在劳动过程中创造的美学,操作中将技术与设计完美结合,成为兼具实用属性和艺术审美的产品。工艺美术作品采用的材料一般具有普遍性,以方便批量生产,是在劳动中创造的美学,例如:紫砂壶最早出现于宋代,明展鼎盛,具有不易变形、透气不渗水、耐冷热不烫手等优点,以龚春为首的优秀工匠创造出大量造型优美茶具,外观上与书法、绘画、诗词进行结合,使好的紫砂作品具备一定收藏价值。实践中,设计思路使生产技术富有美感,生产技术提高又为设计思路的实现提供可能,传统茶具设计往往包含了设计者对茶文化理解。工艺美术的发展一定是与当下审美相关,传统茶具的生产需要依赖技术但不仅仅只是技术,过分追求技术和材料的革新,无法传达出艺术内涵,一样不能达到打动消费者效果。从材料上看茶具不再局限于陶瓷、紫砂等常见材料,骨瓷、玻璃等形式也开始受到欢迎。当前为配合社会生产力水平的不断发展,在我国基础教育中加入工艺美术基础课,将现代科技引入工艺美术发展,通过培养了解茶文化和工艺美术加工技术的综合人才,使传统茶具设计焕发新的生机。 1.2传统茶具设计发展现状 传统茶具设计是我国茶文化的具象化表现,深受各级政府和茶文化爱好者重视,是我国文化创意产业的重要组成部分。但是,现阶段发展还存在一些问题:首先,传统茶具设计是否应当加入文化创意产业发展存在一定争议,目前具有较高艺术价值的茶具更多作为私人藏品,不断推高的价格使茶具赏玩趋于小众化,除了茶艺爱好者外,多被收藏家持有,一般民众对传统茶具关注度低;其次,茶具生产工艺缺乏革新,传统手艺人掌握着代代相传的手工制造技术,但设计理念相对单一,设计者本身也不具备对现代文化融合的能力,很难根据时展做出变通,茶具设计一般不符合年轻人喜好;再次,消费者购买茶具往往需要对茶文化的了解和茶饮品的爱好,当下年轻人对茶文化的了解不深,在饮品消费上选择极多,选择茶饮品且使用传统茶具的概率不高,相关工艺美术设计传承出现问题;最后,传统茶具设计缺乏一定产业背景,相关人力资源配置和市场开发都存在局限,在文化创意产业下发展缓慢,很难实现经济效益转化,同一时期其他工艺美术产品的发展,逐步取代传统茶具市场。 2文化创意产业下我国传统茶具设计 2.1影响我国传统茶具设计工艺美术新思维的因素 我国传统茶具设计工艺美术历史悠久,其发展与社会文化及生产技术息息相关,使用材料从早期的石器、木器,到陶器、瓷器、紫砂和现代流行的玻璃,形状设计流畅自然,体现着我国传统文化,兼具实用和收藏价值。传统茶具设计一般具有区域特色,即与产地及当地人的生产生活习惯有着密切联系,传统茶具设计工艺美术新思维的出现,可以提高人们的艺术鉴赏水平,增加普通民众对传统文化的了解和认可,为我国新时代文化创意产业发展提供产品基础。已有研究表明,影响我国传统茶具设计的工艺美术新思维主要包括艺术和技术两个方面:第一,设计方面,创意产业的发展中,设计理念的创新是产品创新的基础,不同设计师对传统茶文化的不同理解,会做出完全不同的产品,现代工艺美术需要在思维过程中考虑到使用者使用需求和审美趋势,并通过制作实践这一理念;第二,技术方面,不同的材料,不同的工艺,不同表现手法,对茶具的最后造型有很大影响,因此,在技术选择上必须与设计相匹配。设计和技术不断磨合适应的过程,会对传统茶具工艺美术发展起到了重要作用,使产品表现力不断增强,加强我国传统文化的国际影响力。 2.2我国传统茶具设计在文化创意产业中的发展 传统茶具想要得到发展必须与现代生活相适应,通过多样化的设计形式,受到年轻消费者青睐的简约时尚设计风格,让传统茶具融入人们的日常生活。我国传统茶具设计在文化创意产业中发展,首先,需要各级政府及文化工作部门对工艺美术发展的关注,对国外先进生产技术进行引进,使工艺美术设计实践有政策支持,并在茶叶产业发展区域进行有针对性引导,使传统茶具设计与茶叶旅游业、特色茶产品会展相联系。其次,在生产技术成熟后,利用多媒体平台进行推广,我国传统手工艺人往往持有“酒香不怕巷子深”思想,忽视市场推广的重要性。再次,打造茶文化产业链,加大品牌建设,将工艺美术设计理念品牌化,实现消费者对设计的认可,帮助艺术设计快速经济化,适应市场经济发展趋势,在对固有优秀文化进行保留,传承产品文化附加价值的同时与大众审美相呼应,在世界范围内加强我国传统文化传播。最后,加强对工艺美术制造人才的培养,由于工艺美术从业人员需要具备较高的操作技能和设计理念,因此加大传统茶具制造工艺从业者培训力度,打造复合型人才,可以从根本上解决设计人才储备不足问题。通过相关部门配合、市场推广宣传、品牌打造、从业者培训四方面促进传统茶具设计工艺与文化创业产业发展的适应,可以有效帮助传统茶具成为我国文化创意产业新增长点。 3结束语 现代美术设计的不断发展是技术和艺术的融合,包括对产品设计思路和制造技术,涉及到工艺美术创造力和制造技术发展水平,其作品保留着一定时期的文化习俗,反映着当时技术水平和风俗民情,在拥有使用价值的同时具备艺术价值。文化创意产业的兴起,有效实现了创新可以对传统文化发展的带动作用,我国传统茶具设计工艺美术新思维的出现,需要设计师不断创新和制造技术发展的推动。设计形式的变化使传统文化更加容易被普通民众接受,可以有效提高人们的审美情趣、改变消费取向,打造广泛受众的中国设计,将我国优秀的历史文化进行传播发扬。设计文化带有深深的文化烙印和时代色彩,深挖现代人饮茶选择和习惯,分析人们在使用上的需求,对设计的实用性有着很大帮助。现阶段,我国传统茶具设计还存在很多问题,其中主要是关于特色文化的表达和创意新技术的融合还不足够,单纯产品造型的改变流于形式,没有起到设计文化的彻底变革。在产品设计工艺改革中需要不断深入,关注产品设计的实际意义,达到更加明显的创新效果,为我国传统茶具的销售拓宽了道路,实现文化创业产业与工艺美术思维的互利共赢。 作者:孙楠 单位:咸阳师范学院 工艺美术论文:工艺美术产业集群的发展策略 摘要: 工艺美术在通过区域的集中后,逐步形成了产业集群的基础形式。虽然具有了明显的地域集中性,但是其产业集群发展的水平还很低下。在现阶段我国的工艺美术产业的发展还远远不能够适应我国社会经济的奎苏发展,仍然存在着政府支持有限、生产效率低下、创新能力匮乏和人才储备不足等问题,这在一定程度上对工艺美术产业的持续发展带来了阻碍。 关键词: 工艺美术产业集群;发展策略 工艺美术是我国伟大民族的文化瑰宝,种类繁多,在千百年的历史长河中生生不息,运用其自身独特的方式,对中华民族的历史、文化习俗和民间传统技艺进行记载和传承,对中国文化的研究具有重要的价值。随着社会经济的发展,工艺美术行业也面临着重大的挑战,其整体性趋势日渐衰微,一些工艺美术产业在现代化发展中逐渐蜕变,并且逐渐形成区域化的聚集,形成一定的产业群。国家的政策扶持、优化产业集群内部的国定与政策以及培养和提高工艺美术人员的素养,能够促进工艺美术产业集群的良好发展。 一、注重完善市场机制,促进工艺美术产业的集群化发展 首先,工艺美术产业的发展离不开良好的制度环境,而政府是制度的制定者及发起者,利用规范化的制度对市场机制不断完善,可以为工艺美术产业的集群化发展创造出良好的软环境,从而促进区域内的和谐与发展,促进产业之间的良性竞争与协作发展,通过良好的投融资环境和完善的法律和法规吸引更多的产业资源,促进产业的集群发展。其次,工艺美术产业的发展需要有完善的设施作保障,例如交通和通讯等各种硬件设施。这些基础设施可以降低工艺美术产业的成本,便于工艺美术产业内部进行沟通交流,为其集群化的形成和发展创造有利条件。同时,基础设施中还包括软件设施,如教育、技术以及信息等。集群内容的组成不仅仅只是包括生产企业,还应当包含众多的智囊团和研发技术团队等。通过对这些基础服务的提供,能够促进产业区域内的创新发展,加速产、学、研一体化的发展,通过技术成果的快速发展,为集群化发展营造基础。再次,建立自主服务机构。通过这样的形式对产业集群的发展进行间接的扶持和帮助,避免政府对市场经济进行过多干涉,保障市场进一步的健康发展。在集群化形成初期阶段,工艺美术产业的实力一般较弱,政府建设专业的服务机构,对工艺美术产业提高服务和信息支持,以促进集群化的规模发展。最后,加大人次培养。通过对知名艺人和企业的大力宣传,加大对工艺美术产业人才的培养,促进优秀人才和管理人员的层次化,为工艺美术产业集群化发展提高人才的支持。 二、优化产业内部规定及政策,推动工艺美术产业的集群化发展 首先,工艺美术行业协会需要充分发挥其沟通功能。工艺美术行业协会是介于政府与企业之间的独立社会组织,作为一种社会性的经济团体,具有一定的自律性。因此,工艺美术行业协会应当充分发挥其在经营者与政府之间的桥梁作用,通过协会的沟通功能进行引导和疏通,并加强企业与艺人的相互沟通和交流,从而形成促进知识产权共享的良好局面。其次,工艺美术行业需啊哟构建专业化的机构,充分发挥起服务职能。通过构建能够为集群企业提供技术、信息、管理和资金等方面的服务机构,促进企业集群化的发展。就现阶段来看,需要进一步的加强和建设服务化的机构。再次,促进产、学、研的结合,有效利用当地具有的区域优势,与当地的科学研发机构、高校等一起进行创新发展,进而促进产学研的结合与发展。最后,工艺美术行业需要促进企业之间的相互学习与交流。如果促进产学研结合是建立一个外部的网络机构,那么加强企业之间的学习与交流就是在营造集群内部的关系网络。通过企业之间的相互交流能够促进相互之间合作的形成、技术的学习与交流等。 三、培养技艺高超的工艺美术制作者,保障工艺美术产业的集群化发展 首先,促进技术创新能力的提升。工艺美术产业是传统的劳动型产业,在工艺上沿用的是传统的技术,缺少创新意识,创新能力薄弱,没有自身的的创新技术,创新机制和体制有待完善。应当强化创新意识,促进创新能力的培养。其次,注重企业之间竞争合作理念的培养。传统工艺企业产业集群之间重要关系就是相互竞争又相互合作。竞争能够促进技术的革新与发展,能够保持集群内部的活力。集群内部之间的密切关系促进相互之间的合作,通过有效的分工合作,实现优势互补,进而达到共赢的目标。再次,培养工艺美术制作的精英团队,培养出一批有着高超制作技艺、丰富经营经验,、工作收入可观而且具有影响力的领军团队,让他们成为集群内部的领头人和骨干,从而带动集群的整体发展。促进工艺美术产业集群内部从业人员的素养的提高,能够促进产业不断的发展,对于品牌的创造和发展有着重要的作用。最后,树立强烈的品牌意识。工艺美术产品既是商品又是一件艺术品,是经济和艺术双重价值的体现。因此,经营者需要转变经营观念,坚持走精品之路,树立良好的品牌意识,创立起优秀的品牌与企业文化。 四、结语 工艺美术产品集群需要抓住机遇,以保护和弘扬民族文化作为宗旨,促进产业的发展,形成相应的产业链,源于文化产业,促进文化产业的发展。加快传统工艺美术工业的发展和创新,创设我国工艺美术产业的新气象,打造民族优秀的文化品牌,促进中国文化产业发展,切实做到传承历史,促进时展。 作者:姚剑峰 单位:宁波市文化馆 工艺美术论文:中职工艺美术专业设计思维训练分析 摘要:设计思维能力在某种程度上,反映了良好的思维品质。通常,培养思维能力的办法比较多。然而,提高思维能力并非朝夕可以完成,还需要有一个漫长的训练过程。同时,要求结合实际的情况,制定出科学、合理,且操作方便的方案。在此基础上,切实提高学生的设计思维能力。 关键词:中职;工艺美术专业;设计思维;训练;分析 近年来,随着教育事业的不断发展,不断扩大了中职院校的规模,并取得了很大成绩。与此同时,为了建设社会主义特色文化,国家对艺术人才的需求量也日益增多,并提高了对设计人才的要求。从工艺美术专业设计的角度来讲,需要积极改进以往的教学理念,加大设计思维的训练,以此来培养出具有创新理念的优秀人才。在此基础上,提高中职学生的艺术素质,以及职业能力。 1培养设计思维的原因 人的思维是后天训练形成的,是可以塑造的。因此,在工艺美术设计中,对学生设计思维进行培养,也是很有必要的。工艺美术设计依赖于设计思想,然后创造出能够反映时代特征的产物。这些产物是按照艺术的理念设计出来的,并通过图像、版式来体现。当然,工艺美术设计还应该朝着立体思维的方向发展,突显出它的实用性、市场适应性,以及便捷性。比如,在工业设计中,每款产品从研发到生产,涉及到内部结构、外部形象、功能、抗压能力等多个因素。然后,综合所有因素,最终形成内部结构优良、功能强大、色彩和谐的产品。根据上面的理念,可以看出设计思维存在于每个阶段当中。具体来讲,在设计思维的准备阶段,应该收集各方面的信息,包括材料的选择、生产的工艺、市场信息等。然后,认真分析上述资料,制定出合理、科学的设计方案。除此之外,在设计的后续阶段中,还要在方案中加入亮点,反复的进行修改,使其逐渐趋于成熟化。总而言之,在中职工艺美术设计专业中,对学生的设计思维能力进行培养是很重要的。 2培养学生设计思维的对策 可以看出,在中职工艺美术专业教学中,必须培养学生的设计思维。那么,如何具体的实施呢?下面本文结合实际的工作经验,提出具体的办法和措施。 2.1加强教学互动,激发学生的思维 在素质教育理念下,培养学生的思维能力,首先要发挥他们在教学中的主观能动性。具体来讲,在实际的教学中,要求教师起到良好的引导作用,给学生更多的鼓励,促进他们的个性化发展。比如,给学生创造设计思维的发展空间,让他们根据自己的思想,独立完成作品的设计。在此基础上,调动学生参与的积极性,并逐渐形成独特的思维方式,以此来提高他们的综合素质。实践证明,只要对学生进行创造性思维能力的培养,才能使他们在将来创造出更多新颖的作品,取得更大的成功。具体来讲,可以采取以下几个办法。第一,设计问题情境,促进思维的发展。在工艺美术专业教学的过程中,教师应该根据教材、学生的特点,设计出有趣的情境问题,激发学生求职的欲望。然后,自觉的投入到设计思维训练活动中。久而久之,学生不仅克服了思维上的惰性,而且能够在这方面取得更大的进步,形成自己独特的思维方式。第二,设置发散型问题,促进思维的灵活性。每个学生都是独立的个体,在设计同一件事物时,应用的设计理念也是有差异的。比如,部分学生可以根据假想进行合理思维推理。当这种推理受到阻碍后,则可以快速的转换思维。然而,有的学生在这方面思维很狭窄,受到了很大限制。所以,采用发散型的问题,可以让学生突破原有的思维固化模式,增强设计思维的灵活性。第三,采用探究性问题,培养学生的创造性思维。人类最高的思维层次就是创造性思维。在中职工艺美术专业教学中,利用探究性问题,有利于学生应用以往的知识与经验进行探索,找到解决问题的办法。因此,教师应该设置探究性的问题,对学生进行启发,鼓励学生独立思考、探索问题,以此来扩大思维范围,强化训练的效果。只有这样,才能提高他们实际解决问题的能力。 2.2设计素描取代基础素描 基础素描主要是呈现事物的自然形态。与基础素描不同,设计素描是根据事物的自然形态,然后再进行深层次的提炼。然后,实现对事物的再认识以及再创造。由此可见,二者之间有着本质的区别。因此,当学生在训练设计思维时,就可以用设计素描取代基础素描。通过以上方式,给学生提供充分的想象与创造空间,对其创造潜力进行深层次的挖掘。这样做,便于扩展学生的思维范围,使其向着多元化的方向发展。久而久之,让学生加强感性思维与理性思维的结合。最终,提高在工艺美术方面的设计能力。具体来讲,可以采用以下几种办法。第一,在工艺美术教学中,训练学生敏锐的洞察力。教师要不断培养学生的形态构造能力,以及逻辑思维能力。然后,让学生在看待事物时,融入艺术与设计的理念。只有这样,才能使他们手脑并用,真正提高在美术设计方面的思维能力。第二,在深刻认识事物本质的基础上,培养学生正确的思辨能力。在艺术设计中,学生基本上可以正确的表达事物的形态,这是通过视觉上的能力体现的。然而,艺术设计的目标并不止于此,还要求学生综合运用多种元素,对事物的形态进行分析、归纳,以及总结。在此基础上,真正的把握事物的内在结构以及本质特征。只有这样,才能真正的认识事物的内部发展规律,并利用发展的理念,对其进行再创造。第三,加大训练的力度,帮助学生掌握熟练的设计技能。在工艺美术设计中,很多学生不能突破自我思维的限制,往往导致设计出的作品缺乏新意,不能吸引观众。基于此,在工艺美术教学中,教师应该引导学生正确演绎图式,经营画面,以此来建立丰富的视觉经验,实现对传统思维的突破。除此之外,还要发展学生在设计方面的意见,利用原有的经验来表达抽象的事物,进而形成独特的、创造性的思维方式。 2.3开展多元化的设计活动,激发学生的灵感 设计绝对不是简单的纸上谈兵。只有加强理论与实践的结合,才能切实的培养学生的思维能力。因此,除了日常的教学外,教师应该充分立足现有的资源,开展多样化的美术设计活动,调动学生参与的积极性。同时,在参与的过程中,让学生充分发挥自身的主观能动性,将平时的理论知识应用到实践当中,不断思索问题,以此来激发出思维的火花。除此之外,通过参与活动,也能促进学生与学生,学生与教师之间的交流和互动,丰富他们自身的设计经验,并为我所用。这对于提高设计思维能力来说,也是非常有必要的。因此,教师、中职学校在这方面,必须引起重视,避免理论与实践的脱节,降低教学的效果。 3结束语 设计专业对学生的创造能力要求比较高。因此,必须加大对学生思维创新能力的培养。在工艺美术专业中,设计不仅是手段,更是目的。当前,随着社会的快速发展,现代化的设计理念已经深入人心,并且受到了市场的欢迎。鉴于此,在中职教育教学中,必须引起重视,采取有效的办法,加大学生设计思维的训练。本文在分析培养设计思维原因基础上,提出了具体的办法和措施。比如,加强教学互动,激发学生的思维;利用设计素描,取代基础素描;开展多元化的设计活动,激发学生的灵感等。希望可以起到积极的参考作用。 作者:李师霖 单位:辽源市工商学校 工艺美术论文:高校工艺美术的当代内涵及教学创新探讨 摘要:工艺美术已经融入当下人们生活的方方面面,工艺美术门类广泛、历史永久,本文旨在探讨我国高校工艺美术专业在当今社会环境中的价值与内涵,以及其教学方式的创新。 关键词:工艺美术;当代内涵;教学创新 一、在我国,工艺美术从其专业内涵上讲,完全可以概括成一个大的专业门类,从其承载的实际内容上看,定位为一个专业也并不是十分的贴切,由此可见,工艺美术的知识涵盖面和专业属性是非常丰富和繁杂的,工艺美术门类的发展有着其特殊的历史轨迹,它强调材料与形式的紧密结合,体现造型特点的同时还要有与对象有一定的距离,形成独特的艺术趣味。在历史的发展过程中,经过不同时期的文化影响、地域特色、时代演进和技术更新,散落于民间的各项传统技艺不断的发展传承着,形成了各自相对完善的工艺流程,成为中国文化艺术宝库中的一朵奇葩。 二、随着时代的发展、科技的不断进步,人们审美意识的变化,已经流传久远的各项传统手工艺在我们现代社会生活中渐渐开始褪去往日的光彩,有些手工技艺甚至开始逐步走向衰亡。在当下文化状态里,传统文化遗产被“快餐文化、实用主义”包围其中,随着现代化科技手段的演进与通用,逐渐替代和弱化了对传统手工技艺的重视,工艺美术领域面临着传统工艺的断代、失传的严峻现状,在这样的时代背景下,国家本着挽救传统民间工艺美术的宗旨,整合工艺美术门类的专业内涵,于2013年在高等学校教育体系中成立工艺美术专业。旨在通过高校教育的创新继承与发展处于濒危境况的传统民间工艺美术技艺,一方面在于民族文化的传承,另一方面则在于通过系统的教学和实践使学生达到工艺美术专业的基本技术要求。基于工艺美术专业的属性,为了避免空洞的、陈旧的、缺乏指向性的教学计划,高校在开设工艺美术专业时,专业对位性的思考和课程设置形式就显得尤为重要,这点也变成了各高校工艺美术专业发展兴衰的重中之重。 三、为了更好地体现工艺美术专业的内涵能力培养和创新发展,对现行的专业人才培养方案和课程体系设置进行改革就变得尤为重要,工艺美术专业教学的创新更加势在必行。 1首先,国内多数新近开设工艺美术专业的院校中,其开设的课程与工艺美术专业应具备的内涵与定位相去甚远,亦或可说现有的教学资源与课程体系不具有承载工艺美术专业教学要求的条件积累,如果要真正意义上实现开设工艺美术专业的教学条件,完成教学,则需对现行工艺美术专业的人才培养计划、课程体系设置、教学与实践方式进行必要的改造。首先应该依据原有的办学条件,最大限度的调研、开发利用民间、地域的资源特点,深化有价值的工艺品种类资源及民间艺人、传统技艺、工艺材料资源等,将其引入到教学中,充实教学内容,逐步完成真正意义的工艺美术教学。 2其次,工艺美术专业培养方案的定位调整,需要综合地域文化特点、原材料特点等,以及现有的优势条件和专业历史积累,改革内容的制定要与学校现有资源紧密结合,最大限度充分挖掘和利用地方和现有资源。优化工艺美术专业的人才培养形式,明确对位性的分类教学课程体系,强调在夯实工艺美术专业基础理论知识和造型能力训练的基础上,对课程的模块化建设和能力架构体系进行重点建设。具体应该将工艺美术专业课程划分为基础能力模块、材料技法模块和创意制作模块,每个模块都有其明确的方向和开展思路,模块内的课程设置紧贴对应能力培养要求。基础能力模块主要培养学生的造型基础能力和工艺美术相关理论知识,通过本阶段的课程教学,使学生形成基本的专业能力,为材料技法、创意制作环节提供了根基;材料技法课程模块强化学生的材料应用能力和形式表现的有机结合,强调“因材施艺”的教学宗旨。 3再次,有了较为完备、合理的课程体系设置,教学环节的推进方式同样十分重要。为了更好地开展对位性的分类教学体系,在教学过程中,我们可以引进民间的工艺美术专家和学者进入课堂,为专业学生进行直观的、对位的、专业的知识传授,可以让学生掌握第一手的专业感受,带来“原滋原味”的地道专业印象;与此同时,根据课程设置的需要,在可以利用的地域资源条件里,积极拓展专业外延和技术支持,我们的课堂教学也可以走出去,到第一线去实践和感受专业的内涵,在校外实践教学的过程中,通过耳濡目染和切身感受,学生们将获得第一手的认知经验,为日后的专业发展奠定良好的基础。通过自选与集中、引进与外放相结合的多元教学形式,教学改革制定的整体思路和课程体系才能更好地应用于教学之中。 四、总之,完善的课程体系和有效的教学形式,合理有效地利用地域优势服务于工艺美术专业教学,是解决当前工艺美术专业人才能力培养与专业内涵不对位问题的两大重点内容。我们的创新尝试只有紧密依托地域资源的优势存在,专业分类妥当,合理利用我校现有办学条件,高效、环保地开展和实施改革计划,将创新过程做扎实,才能实现真正意义上的工艺美术教学方式的创新。 作者:施海滨 单位:沈阳工学院 工艺美术论文:工艺美术与草原文化的创新发展探讨 【摘要】工艺美术是一种造型艺术,其可以美化生活,美化环境。工艺美术的产品是工艺美术品,而产业即为工艺美术业。将现代审美与实际应用完美结合是工艺美术的特点之一。工艺美术品是人类文明智慧的产物,也是历史发展的印证。因此,工艺美术品不仅仅是民族不断发展的象征,也是民族精神的凝聚。 【关键词】工艺美术;草原文化;创新发展 内蒙古的工艺美术作为草原文化的重要组成部分,其发展过程可以看作是草原民族不断发展的历史过程。内蒙古特色的工艺美术作品,其蕴含的内容和表达方式反映出了内蒙古草原文化独特的文化。内蒙古工艺美术品具有很高的收藏价值,与此同时,也具有实用性和文化价值,是将人类审美与实用融为一体的创新产品。 一、内蒙古工艺美术的品种及几大特色 近年来,内蒙古的工艺美术业不断发展,其衍生出来的美术品不仅仅是草原民族日常生活用品,也是一种生产用品。生活用品主要有民族特色服饰、民族特色饰品、民族碗筷酒具、各种挂饰摆件、蒙古包以及皮艺等;而生产用品主要有运输、挤奶以及剪羊毛、烙马印等。结合对内蒙古美术的相关普查报告结果,可以将工艺美术品按照材质进行分类,包括草木、混合材质、皮革以及骨角等。其中,金属工艺品主要包括马鞍子、各种摆件、蒙古刀等美术工艺品。金属工艺品的特点就是工艺十分精湛,且外部图形也较为富力。蒙镶是其中最为典型的代表,其做工精美,蕴含着浓郁的特色,被广泛地应用于各种金银制品的制作中[1]。 二、内蒙古工艺美术业在发展过程中存在的问题 内蒙古工艺美术业有着十分悠久的传统历史,随着社会的不断发展,工艺美术业也加快了发展步伐。但是,在发展的过程中,内蒙古工艺美术业也存在着很多的问题,如:传统的工艺美术怎样才能适应现代社会的发展需求?针对此问题,主要集中表现在两大方面:即创新和传承。在传承方面,内蒙古的工艺美术是一种传统的技艺,具有十分悠久的历史,在历史的发展中不断积累着精华,而这种精华该如何传承,怎样从草原文化的角度解析这种技艺;在传统工艺美术中,怎样将经典传承下去,更好地将草原文化的内涵表达出来;怎样结合现代工业的不断发展将传统的精湛工艺传承下去,这些成为了内蒙古工艺美术业需要思考的问题,需要从草原文化的视角,整体地进行观察和分析[2]。在创新方面,民族的生活生产需求是传统的内蒙古工艺美术品不断创造和发展的动力。群体创造是其主要的表现形式,工艺品的设计师也是产品的使用者,而产品的使用者也是设计师。工艺品就是产品,而产品的用途就是方便自己和大家使用。现代内蒙古工艺美术产品虽然样式繁多,但是设计师缺少对草原文化的理解,也缺少生活实践,其设计产品能否满足草原民族的需求,能否符合人们的审美,还需要进一步思考。 三、内蒙古工艺美术业草原文化的创新发展 内蒙古工艺美术业想要发展创新,首先需要对传统的继承,只有先传承才有之后的创新。首先,传承方面。对于内蒙古的工艺美术来讲,其具有悠久的发展历史,是草原文化传统的继承,其发展是随着草原文化发展而逐渐演变而来的。工艺美术产品不仅仅需要满足草原民族的生活生产需求,其内容需要体现出草原文化的理念,产品是草原民族精神寄托的表现。因此,在文化层次方面,工艺美术品需要满足人们的需求,同时获得消费者的认可。其次,创新方面。工业美术业的创新需要在传统的基础上加以改进,首先需要对草原文化蕴含的内容有正确的理解。草原文化是工艺美术业的设计源泉,工业美术的发展需要对草原文化进行详细的解读,对草原民族的文化形式加以理解,以此为核心,将理念融入到设计中,不断创新,进行深一层的艺术创造;在形式创新方面,将创新逐步融入到产品的创作理念中,结合时代的特色,以此为切入点进行创新;在技艺方面,随着科技的不断发展,可以引入新的材料和新的创造工艺,例如,在银碗的制作上,可以应用数控技术进行银碗的雕刻技艺,不仅能够保持特色,增加艺术效果,还可以满足消费者的需求[3]。 四、结语 内蒙古工艺美术业是草原文化重要的组成部分,其创新发展具有重要的意义。在传承方面,无论是文化、形式还是技艺都需要以传统为基础,并在此基础上进行创新。深刻感受草原民族的精神,在对设计的阐述及技艺方面寻找新的途径。除此之外,可以制定相关的美术品保护条例,保持内蒙古美术工艺品的个性生产,促进工艺美术业草原文化的不断创新和发展。 作者:莫日根 单位:内蒙古民族大学美术学院 工艺美术论文:工艺美术的传承与创新探讨 摘要:工艺美术作为物质产品,它反映着一定时代、一定社会的物质和文化生产水平;作为精神产品,它的视觉形象(造型、色彩、装饰)又体现了一定时代的审美观。它是具有深厚文化底蕴和历史传承的非物质文化遗产,是以手工艺技巧制成的与实用相结合并有欣赏价值的工艺艺术。在与现代市场经济结合的过程中,面临种种新的挑战,应该借助现代文化的发展理念和推进思路,透过工艺美术的发展历程,深入挖掘工艺美术的文化内涵,增强工艺美术的传承性,有效提升工艺美术的发展水平和创新能力。 关键词:工艺美术;非物质文化遗产;传承与创新 工艺美术是因人们的实际生活要求而产生的,与人们的日常生活有着密切的关系。我国的工艺美术历史悠久,具有深厚的文化底蕴和历史传承价值,在国际上也久负盛名。我国拥有众多的工艺美术种类,它的产生多与人们的物质生活和精神生活密切相关,也因历史时期、地域影响、经济文化技术水平和民族民风而表现出不同的风格特征。随着时代的发展和技术的进步,工艺美术已不局限于传统的手工艺和家庭作坊,而是与机器工业,甚至与大工业相结合,把实用品艺术化或艺术品实用化。随着人们对工艺美术的高度重视,这些传统的手工艺得到了政府大力的扶持。但由于传统手工艺历经数百年沧桑,许多历史上形成的因素也制约了工艺美术的发展。将工艺美术的发展与现代文化的发展理念和推进思路相结合,从新的角度提升工艺美术的发展水平,寻求新的历史时期的传承与创新,具有十分重要和深远的意义。 一、工艺美术的发展简要 工艺美术的历史起源于人类开始制造工具的时代,它主要是因人们的实际生活要求而产生,因此与人们的日常生活息息相关。工艺美术大多是劳动人民智慧的结晶,与人们的物质和精神生活密切相关,也因时代、地域、技术和文化及民族等诸多因素而产生迥异的风格特征。根据史料记载,远在冰河时期,人们就学会了用符号来进行装饰,同时也发展了各种加工技巧,包括石质的、骨质的、象牙的、泥土的圆雕、浮雕以及这些材料上各种各样的刻画符号等。此外,从出土的石器时代的文物看,原始人所使用的工具上也常有各种符号和物形,并以此为装饰,加工很是精美,成为最初的工艺美术品的雏形。正是由于古人对于这种形式美感的追求,以及在此基础上累积起来的各种工艺技巧,才使得某些艺术或是造型成为可能,也正因此工艺美术经历了一个极其漫长的过程,也是在这个过程中,不断叠加、发展、创新,才逐渐形成今天的工艺美术的态势。 二、工艺美术的发展制约与优势 目前,大多数工艺美术品过于陈旧,缺乏鲜明的时代特征,是制约工艺美术发展的最主要因素。很多工艺美术品由于仍然采用手工作坊和家庭经营的模式,使得其形态特征还停留在最初的审美尺度上,没有及时的更新,不能很好的适应新时代的市场需求,因此也就是老样子、老传统、老技术,缺乏时代特色和新艺术风格,不具有时代感,很难被现代消费者所喜欢所接受,从而丧失了一大部分市场和消费群体,因而也羁绊了其向前发展的脚步,这是一个恶性循环,固守陈规、不思进取、失去市场、被时代淘汰,这就是市场经济所带来的翻天覆地的变化,它在迫使你改变、必须改变,在工艺美术技艺的承袭中,也要与时俱进,充分考虑时代特征,并进行相应的变革和创新,这样才能与市场接轨,真正达到产销合理的良性循环。工艺美术的厚重历史传承和文化底蕴是其最鲜明的优势。工艺美术一般都是经过百年历史的沉淀,具有深厚的文化底蕴和较大的社会价值及影响力,作为一个传承历史的载体,具有其显著的历史特征和烙印,其后深藏的故事和品牌价值使得很多的工艺美术成为非遗产物,其独有的唯一性和不可复制性都是其他产业所不能企及的。因此,在市场经济中,必须严把特色,不断尝试和挖掘自身内在的文化内涵和现代文化的相互交融,以及不断发展新的技艺、新的风格和新的时代特征,注重市场需求和品牌建设,增强创新意识,提升品牌价值,融入时代特色,发扬传统核心影响力,取得经济效益、社会效益和文化效益多丰收。 三、工艺美术的传承与创新 工艺美术在我国有着悠久的历史,经历百年的洗礼,使得工艺美术更是品类繁多、技艺多样,但在传承上大都秉承了家族式的承袭关系,这样虽然保留了技艺的独传性,但是同时也显露出了这种经营管理模式的局限性和制约性,对于工艺美术本身的发展和创新来说是极为不利的。要从根本上解决这种问题,就要改变这种固有的经营理念和模式,依托政府的扶持,增强自身的适应性并加快创新的步伐,打破原有的局限模式,多学习合理有效的管理秩序和模式,丰富业内的传统技艺,在保留自身风格特色的同时,融入时代特征,具有鲜明的文化内涵和历史特性。就目前的市场现状来看,工艺美术并没有真正实现其自身的历史价值和传承厚度。在被各色信息充斥的时代,更新换代是一件极其普通的事情,要想长远立足,首先定位自己,也就是说要了解自己的特色,明白自己的优势,在市场中寻求共性发展和特性传承,对于不断变化的市场需求要快速跟进,从中挖掘出适合自身生存发展的立足点,适时转型以适应千变万化的需求,在特色传承中真正做到独立性、创新性和不可替代性,以谋求更高的社会认知和品牌价值,创造更大的经济效益空间和社会文化效应。就目前我国工艺美术发展而言,要立足于创新发展模式和积极探索差异化的发展路径,在新旧相互融合的发展态势下,传承是为了更好的创新,而创新才是工艺美术赖以长远发展的有效途径,在一定意义上,这直接关系到工艺美术的存亡。工艺美术一般都有古老而悠久的历史,都是在老百姓的日常生活中出现、发展、传承、创新,也正是因为其深厚的文化底蕴和生生不息的传承精神,才使得我们今天还能够有幸看到这些古老而厚重的工艺,还能够有幸参与这种带有生命意义的文化传承,还能够有幸为这些传统工艺的发展注入新鲜的血液,在这个快节奏的生活中深入体味古人的审美情趣、文化内涵和历史韵味。近几年,在政府的大力扶持和关心下,工艺美术得到了大众的高度关注,同时也开展了一些深入的研究工作和相关课题,为工艺美术的传承搭建了平台,也为工艺美术的创新提供了新的舞台。工艺美术在今天的发展,融合了时代特征、鲜明的历史特殊性和迥异的风格,并与之进行有机对接,积极探索具有实践意义和社会价值的创新之路。在新的历史条件下,工艺美术应该积极借鉴相关创意产业发展的经验,促进工艺美术发展观念的转变,例如可以通过打造具有精神文化内涵的工艺美术博物馆来相应提高工艺美术的附加值,这不但是让大众直接了解工艺美术的途径,增强工艺美术的社会认知度,同时也为工艺美术保留了珍贵的历史资料,相应地建立健全工艺美术的保护体系,重视文化遗产和技艺保护的概念,为工艺美术长足发展提供强力保障,也为工艺美术的传承与创新开辟一番新天地;工艺美术虽然具有很强的历史感,但其价值并没有很好的体现,这与其原有资源的约束性有关,应认真分析社会市场的需求,大胆切入高端市场,优化品牌价值,强化文化优势,积极开发新的产品和经营模式,提升社会地位和认知度;在新的历史发展时期,要以科学发展观为指导,以市场经济为导向,依托政府扶持,结合自身特色,积极探索新媒体等时尚元素对提升工艺美术经营理念、改进运作方式等方面的影响,挖掘、阐释工艺美术的历史印象和文化内涵,逐步提升工艺美术的市场经济价值和社会文化价值,随着市场经济的发展,经济全球化的概念为工艺美术走出国门、走向世界打开了一扇门,秉承历史的开拓精神,将工艺美术的发展与世界接轨,扩大多元化融合,转变经营理念,实现特色突出,多元化辅助的经营模式,也可积极打造网络平台和电子商务等多媒体媒介,对工艺美术进行有效开发和利用,也为工艺美术发展创新提供有效的战略空间。 四、工艺美术创新发展的社会效应及价值 工艺美术历史悠久,是古老的文化分布在与社会生活息息相关的各个行业及文化艺术领域,是百年的传承,有着深层次的精神内涵和历史文化底蕴,发展工艺美术不仅具有历史意义,同时也是市场需求和传统文化的延伸。在各具特色的工艺美术品中,能够很好的突出强调优势资源,新老融合、传统与创新、文化与科技的深度交融,是具有时代特征和独特韵味的传统文化的发展之路。在工艺美术的创新中,具备革新意识、敢于想象,勇于与时代接轨,不断完善自身传统的思维模式和落后的观念,打造深层次文化发展下的新工艺美术,不断散发自己古老而又具有时代性、创新性的独特艺术魅力,突出最原始的审美精神和最古老的历史韵味,其价值是深远的,其社会效应是长效的,其发展是具有延展性的,也为工艺美术的未来再创一个历史巅峰。 作者:车岩鑫 单位:北京联合大学 工艺美术论文:工艺美术在日本茶道文化中的作用 摘要:在茶道的发展当中,除了有中国的茶文化之外,日本也有着其独特的茶文化特色,其中的很多精神文化理念虽然与我国的茶文化有着相当多的契合之处,但是在实际的茶道应用方向上,却有着很大的不同。尤其是其中所蕴藏的工艺美术,其基础内容十分繁多,给予了日本茶道文化更多独特的色彩。本文主要探讨了工艺美术在日本茶道文化中的应用。 关键词:工艺美术;日本;茶道文化 茶道是日本的一种传统文化,并且有着其独特的艺术形式以及相当多的鲜明特点。在日本的茶道当中,生活与哲学以及相当多的内容是分不开的,而茶道又是完整地体现了这些内容,能够把人们从最为平凡的世界当中,形成一种全新的美学境界,并且对于大多数的日本人而言,茶道文化本身就是一种美,它不仅仅是生活当中的一种文化,还是文化中生活的一种体现,能够对人们的精神境界发挥出最为直接的功能。在实际的文化艺术方面,茶道本身所涉及的内容是十分广泛的,不仅包括了基础的诗词、绘画、建筑、书法,还包括了深层次的工艺美术,这是一种意境上的动态美感,其赋予了茶道相当多的独特韵味,使得茶道能够被人们广泛地接受和认可。并且茶道在实际的文化艺术形式当中,所形成的表现形式是十分直接的,包含着多种文化的综合和创新,尤其在工艺美术的彰显上,有着自身独特的风采。在日本的茶道当中,对于茶道的境界美有着相当高的要求,不仅要求人们要有较高的欣赏水平,而且要有一定的品茶爱好,否则,很难感悟其中的美感,因而日本的茶道又是一种庄严的形式风格。但是不得不说,日本的茶道文化也有一定的可取之处,比如在喝茶时候的环境必然是静美的,而环境是清美的,风景则是幽美的。 1日本茶道文化当中的工艺美术总谈 工艺美术本身是以工艺为原型的,而且是在工艺当中体现出一定的美术特色,给予人们独特的美感,但是在实际的日本茶道文化当中,却过多的包含了这种艺术特色。日本茶道文化当中的工艺美术,具有相当多的鲜明色彩,首先其体现在风景的幽美上。由于对茶道的美感体现需求,日本民众很多会选择将品茶的地方放置在一个幽美的环境下,以此来衬托茶的味道之美,而它本身也是工艺美术当中的一个主要特点。其次是清美的居室。在日本,进行品茶的时候,通常都比较静,并且室内的环境也比较优越,给人一种品茶的神圣感觉,不由得一切外物来打扰,担心可能破坏了茶道的整体美感。接着是纯美精致的品茶器具,由于实际的日本茶道具有最为切实的需要,因而在实际的工艺美术彰显当中,必然要选择一些精美的品茶道具,而这些道具的存在,无形之中加大了茶的整体美感。最后是品茶的寓意,与工艺美术进行了很好的结合,所体现出来的韵味相当多,而且异常的唯美。 2日本茶道文化中的基础工艺美术彰显 2.1景幽 在日本茶道文化当中的工艺美术表现,首先体现在景色的幽美上。但是在实际的理解当中,人们却将幽美误当成了优美,虽然两者都可以形容环境的美丽,但是,放在这里去形容日本茶道文化中的工艺美术,却应当是幽美。最主要的原因在于日本的茶道文化所包含的工艺美术是一种工艺的美,而工艺所形成的环境,如果用优美来形容,仅仅来说明环境的一般美丽,但是幽美却可以实实在在的体现工艺的过人之处,将工艺与美术完全地结合,形成了不一样的景色美感。在日本的茶道文化中,人们习惯于处于较为幽美的环境下进行品茶,最主要的原因在于在传统的日本文化思想中,品茶属于十分庄重的生活艺术,需要用心去对待,因而选择品茶的环境便成为他们的头等大事,并且在很多我们熟知的日本品茶环境当中,都处于十分静然的一个环境,不会有其他人进行打扰,并且在场的所有人都会表露出崇高的敬意。 2.2室清 在日本茶道文化中的工艺美术彰显,室清应当属于人们最容易理解的内容之一,即保持品茶室的整洁和安静。通常而言,在开展品茶的时候,日本人会选择与来访的客人进行单独的品茶,而将其他的下人支开,以保持居室的清净。并且每一次来到品茶室,都可以发现环境相当的整洁,并且几乎没有人来过的痕迹存在,最主要的原因是因为每次品茶结束或者品茶前,都会对品茶室进行一定的打扫。而这里的工艺美术主要体现在品茶室的装潢都进行了一定的工艺改善,使它的外观和内在保持同步,进而实现唯美的品茶环境。 3日本茶道文化中的深层次工艺美术 3.1器美 如果经常涉及一些日本的电视节目,可以发现其中进行品茶的时候,所选择的品茶器具都十分的优美,并且对这些器具进行细致的观察,可以发现每一处的品茶器具都有着自己独特的特点,所有的品茶场景都涉及一定的优美器具,而这本身也属于对茶文化的一种尊重。在日本人的基础修养当中,品茶的器具一定要保持较高的艺术感,并且能够给人一种品茶的优越感,否则会使得整个品茶过程严重的失去意义。在品茶的时候,日本人所选择的器具都是一些十分精美的器具,而这些器具也仅仅被当做饮茶的器具,并没有其他的作用。同时,由于品茶的时候,有了这些美丽的茶具,会给品茶的整个过程赋予一种特殊的色彩,甚至会带来很大一部分和谐。 3.2意深 不得不说,日本茶道文化中的工艺美术,彰显最多的就是品茶的意味,工艺在于纯良唯美,而品茶的过程也是一个精纯的过程,需要经过逐步的淬炼,进而形成最终的艺术。品茶在日本的文化当中,本身就是一个艺术的存在,它对于人们的诸多艺术宣传,最主要的体现在于其具有相当唯美的煮茶、泡茶、饮茶过程,而每一个过程当中都有着需要注意的点儿,而这与工艺的形成不谋而合,都由于工序上存在着相当多需要注意的地方,因而在实际的品茶过程当中需要尤其注意,给予品茶实质的美感。而且品茶品的除了茶以外,更多的是一种意境,一种唯美的意境,需要人在品茶的过程中进行细致的体会。日本民众在品完茶之后,都会进行沉思,将茶的味道进行深层次的融化以后,才会对茶进行一定的赞美,并且这种赞美往往都是由心而发,能够带领品茶的双方进入较高的品茶意境,而不会单纯地停留在品茶的表面形式当中。 4结束语 总而言之,在日本茶道文化中的工艺美术,可以总结为景幽、室清、器美、意深,并且其中的每个工艺美术特征都在茶道文化中有着独特的彰显,也会在以后的发展当中衍生出更多的音乐美感,使人产生相当多的艺术气息,进而深层次地融汇在品茶的过程中。对于品茶的认知,工艺美术应当与其有着相当多一致的特点,尤其是品茶的过程需要从第一个工序到最后一个工序,期间相隔了比较长的等待时间,而茶道的寓意在于心静和唯美,因而,在品茶的时候,需要认真欣赏周边的环境以及居室内的温馨,进而使得茶道文化能够得到深层次的寓意渲染,同时品茶也是一门艺术,需要与工艺美术的各个审美特征进行一定的融合,实现不一样的品茶意境,并给人以独特的茶道美感。 作者:尹贝贝 单位:河南省财经学校
当前,汽车摆臂热锻造模具用钢大多采用5CrMnMo,5CrNiMo和3Cr2W8V;由于这些材料的自身缺陷以及热处理工艺不当,再加上摆臂结构复杂,锻造模具结构复杂等原因导致热锻造模具的使用寿命较低,通常只能锻打3000-5000件,造成模具材料消耗大,且生产效率低,模具分摊成本高,为了提高模具的使用寿命,我们选用了4Cr5MoVSi材料作为汽车摆臂热锻造模具的材料并对该模具材料的热处理工艺进行研究探索,使用该种材料和热处理工艺制造的汽车摆臂热锻造模具,较大提高了模具的使用寿命、降低了模具的分摊成本,提高了生产效率,并取得了成功应用和推广。现将4Cr5MoVSi材料的热锻造工艺和热处理工艺介绍如下,以供同行参考。 1、4Cr5MoVSi热锻造模具的锻造工艺 将4Cr5MoVSi热锻造模具材料放到预热室中预热,预热时间为0.8~1小时,边预热边通过输送链向加热室推进,输送过程中将材料不断滚动,让材料均匀预热,预热温度为580~600℃,4Cr5MoVSi到达加热室内加热至1180℃并在此温度下保温1.5~2h后取出锻打,锻打时要反复镦拔,十字交叉镦拔次数不小于3次,终锻温度应控制在850℃以上,锻打后的锻件装入预热室内缓冷,也可放入熟石灰或草木灰中缓冷至室温。 2、模具的热处理工艺 (1)退火处理:为改善组织,提高综合性能,方便加工,模具锻打好之后要进行退火处理,以消除锻造应力。 (2)淬火处理:4Cr5MoVSi热锻造材料模具在淬火前须采用二次预热升温。第一次预热在箱式炉中进行,加热温度为500~550℃,第二次用中温盐浴炉进行预热,预热温度为850~860℃,淬火加热在高温盐浴炉中进行,淬火加热温度为1030±10℃,预热时加热保温系数为1min/mm,淬火加热保温系数为0.6~0.7min/mm。淬火后模具硬度会达到HRC56以上,淬火时模具在油中冷至180~220℃时,立即装入井式回火炉中(RJ36-6)进行回火,回火温度为560±10℃,保温2小时,为充分消除锻造应力和热应力,第一次回火用油冷至室温后,再进行第二次回火 ,回火后的硬度为HRC58~60。 3、模具热处理后的性能 4Cr5MoVSi材料热锻造模具经过以上热处理后,能在540℃条件下保持较长时间的抗软化能力,并在室温下具有良好的综合性能,如韧性、塑性和抗拉强度在1720-2070MPa之间;此外,由于材料具有二次硬化特性,4Cr5MoVSi材料热锻造模具是在高温下进行回火处理,因此可完全消除残余的硬化应力,有利于它在高强度水平下保持较高的韧性,方便模具加工,并且该模具材料还具有良好的可焊性,较好的热传导性和抗氧化、抗腐蚀能力。 4、模具使用效果和维护注意事项 如果将模具在使用前进行适当的预热,模具在工作时可以适应急冷、急热的工作条件,如果用乳化石墨润滑剂冷却模腔效果更佳,模腔温度控制在480℃以下,与5CrMnMo或5CrNiMo材料的同类模具相比其使用寿命可提高3倍以上。模具在每锻打1000件之后应当进行保养,即将模具拆下进行清洗并加油润滑,对模腔内的粘结物进行清理,对磨损部位进行补焊、打磨抛光处理。
工程机械再制造篇1 随着我国基础设施建设的快速发展,工程机械被广泛应用于各种建筑施工和道路施工中。几十年来,我国的工程机械行业发展迅速,生产的产品不仅能够满足国内的需要,很多已经进入国际市场。工程机械的使用期限约为10年,目前,我国的工程机械将大部分进入报废高峰期,如何妥当处理这些设备是亟待解决的问题。再制造的提出,为顺利解决这一问题指明了道路。本文以我国的工程机械为研究对象,对该行业的可再制造性进行了研究分析,并总结了我国工程机械在开展再制造过程中存在的问题。最后根据我国的实际情况,对我国工程机械再制造产业的发展提出了建议。 1工程机械可再制造性分析 1.1工程机械再制造概述 工程机械的再制造是以机器的全寿命周期设计和管理为指导,以提升废旧机器的性能为目的,并以优质、高效、节能、节材、环保为准则,采用先进技术和产业化生产方式,对即将报废的工程机械进行修复和改造的一系列技术措施或工程活动的总称[1]。传统的工程机械制造产业链以机器的报废而终止,而工程机械的再制造是以机器的报废为起点,使得该产业链进一步得到延伸,符合先进、绿色和环保的要求。工程机械再制造具有以下特点:再制造产品的质量和特性不能低于新产品,与新产品制造相比,成本只有新产品的50%,节约能源60%、节省材料70%,再制造过程产生的大气污染物排放量将降低80%以上[2]。工程机械再制造工艺流程如图1所示。在工程机械的再制造过程中,需要将整机拆解至单个零件,并设法将零件上的污物除去,这些工艺过程极易对环境造成污染。同时,对于受损的零件,需要评估其使用性能并使其得到恢复。做到无损拆解、绿色清洗、高质量修复和高精度检测,是工程机械再制造成功的关键。 1.2我国工程机械可再制造性分析 首先,巨大的保有量确保了我国工程机械再制造原材料的来源。根据前瞻产业研究院的统计数据,截至2019年底,我国的工程机械产品总保有量约为886万台,且产量与销量均在不断增长,保有量将会持续增长。目前,这些设备已陆续到达使用年限,它们将会成为工程机械再制造对象的主要来源。其次,工程机械再制造产品拥有广阔的市场。再制造产品以报废的旧机为原材料,使得成本大大降低,但性能却能够与新产品媲美,因此在价格上具有绝对的优势。随着环保、节能、绿色等理念逐渐深入人心,再制造产品将会越来越受到人们的青睐,迎来前所未有的发展机遇。最后,产品的模块化设计为再制造提供了便利。常用的工程机械中,如挖掘机、装载机、推土机等,同一品牌的产品在结构上具有很多类相似的地方,很多零部件都已经做到模块化设计,互换性好。因此,不同产品的再制造工艺流程差别较小,通用性好。 3我国工程机械再制造产业发展中存在的问题 3.1工程机械再制造产业整体规模和技术发展滞后 目前,我国有广西柳工、徐工等品牌企业从事工程机械再制造产业,并形成一定的规模,但与国外相比,我国的工程机械再制造存在产业整体规模较小、企业缺乏自主创新能力等特点[3]。近年来,我国的再制造技术虽然在自动化、智能化方面取得了较大进步,但再制造技术的研究以政府投入经费、科研机构参与为主,很多企业并不愿意在再制造技术的研究方面投入大量成本,导致我国的再制造技术发展缓慢,难以满足先进再制造的要求。 3.2再制造配套政策法规和产业链条不够完善 虽然我国发布了一系列发展再制造产业的文件,但由于缺乏顶层设计和专业指导,我国的工程机械再制造产业在各个地方呈现出不同的发展状态。工程机械再制造产业缺乏有效的评价机制,很多并不符合再制造条件的机器进入到产业链中,尤其是冒牌产品的进入,给再制造产业的发展产生了较大阻碍。此外,很多工艺流程并未标准化,同时缺乏有效的质量控制体系,导致再制造后的产品质量参差不齐,难以得到保证。 3.3社会各界对再制造产品认可度不高 再制造是一个全新的概念,很多消费者对再制造后的产品质量持怀疑态度,甚至直接将其看成“二手货”[4],因此购买的积极性并不高。此外,有些企业对再制造认识不深,将其与维修混为一谈,简单照搬国外技术,却没有形成具有自己特点的再制造产业。 3.4工程机械生产厂商与再制造企业之间信息不对称 目前,模块化、标准化设计越来越受到企业的重视,它能够缩短新产品的开发时间,加快产品零部件更换的速度。为了提高售后服务质量,保证产品的零部件在受损后能够得到及时的更换,厂家多会提前采购一批配件并将其安置于库房中。然而,这些零件很多情况下并未得到真正的利用,有些零件甚至还未被使用就已经过期,造成资源的浪费。同时,再制造企业常常因为零件的供应问题而使整个工期受到影响,工程机械生产厂商与再制造企业之间存在着严重的信息不对称问题。 4对我国工程机械再制造发展的建议 4.1构建工程机械再制造技术体系,促进产业化发展 工程机械种类繁多,不同设备的结构都有其特点,再加上设备的使用工况存在较大差异,零部件的损坏形式也不尽相同,这对再制造技术提出了较高的要求。面对这样复杂的再制造对象,应在借鉴国外成功经验的基础上,结合我国的实际情况,形成完善的再制造技术体系,以促进我国工程机械再制造产业化发展[5]。 4.2注重再制造技术人才的培养 工程机械的再制造工艺涉及零件的拆装、焊接、修复、检测、材料等多个学科,然而我国目前还没有专门为工程机械再制造行业输送专业人才的教育机构,再制造行业的专业人才缺口巨大。未来应注重对相关交叉学科人才的培养,使相关基础学科教学与智能领域学科教学相互融合,为工程机械再制造产业培养更多的专业型人才。 4.3提高社会对再制造产业的认知 目前,我国的制造业正在实现由生产型制造向服务型制造转变,消费者将会越来越看重产品的后期服务。再制造可以使消费者以较少的成本获得不亚于新机的性能,将会越来越受到人们的青睐。因此,应加强工程机械再制造产品的宣传,使工艺流程规范化,从而消除消费者对再制造产品质量的疑虑,为工程机械再制造产品开创更加广阔的市场。4.4完善和实施工程机械再制造政策法规及措施工程机械再制造产业的发展离不开国家政策的支持和法律保障,对报废的产品或拆解后的重要部件,应从法律层面强制要求用户将其移交给指定厂商进行再制造处理。鼓励高校、科研机构和再制造企业积极参与开发新技术,并逐步建立起行业标准和质量保障体系。要求设计人员在产品开发阶段就考虑产品的可再制造性,包括材料的选用、结构的设计、整机组装等,使工程机械的制造产业与再制造产业紧密结合起来,从而实现整个工程机械行业的蓬勃发展。 4.5建立网络化再制造生产模式结合 “互联网+”理念,利用信息技术和大数据,使零星的再制造单元联合起来,形成一个基于网络化的工程机械再制造系统。这个系统可以对再制造产品市场快速做出响应,使企业加快对再制造工程机械的开发步伐,从而提高企业的竞争力。网络化再制造系统可以有多种不同的形态和模式,如有的系统负责收集再制造工程机械的原材料数据,有的系统负责报废工程机械的回收等。 4.6搭建再制造零部件信息共享平台 为了提高产品的设计和安装速度,降低生产成本,工程机械零件的可互换性和标准化越来越受到企业的重视。企业开发出新产品后,还会为客户提供备品备件,包括易损易耗件、标准件等。这些零件大多被放置在企业的库房里,造成资源的浪费。有些零件甚至还未被使用就已经过期,如密封圈。搭建再制造零部件信息共享平台,如图2所示,不同品牌的企业可以在平台上发布零部件库存信息,再制造企业通过平台可以轻松获得该信息,迅速定位所需零部件,最终与库存厂家联系,购置所需的零部件。再制造零部件信息共享平台的搭建,不仅可以保证产品再制造过程的顺利进行,同时也可以解决库存零件过期而造成资源的浪费,符合工程机械绿色发展的理念。 5结语 工程机械是我国装备制造业的重要组成部分,我国现有的工程机械种类繁多,保有量大。如果对数量庞大的报废工程机械处理不当,将会严重影响到整个工程机械行业的发展。再制造为报废工程机械的回收利用指明了方向。本文对我国工程机械再制造过程中存在的问题进行了分析,指出我国的工程机械再制造产业必须从技术、人才、社会认知度、法规政策及互联网等多方面着手,建立工程机械再制造系统,创建再制造零部件信息共享平台,才能使我国的工程机械再制造产业得到长足的发展。 作者:姬文晨 杨雷 陈有俊 单位:云南交通职业技术学院 工程机械再制造篇2 经过十几年的发展,我国再制造产业虽然取得了一定的成绩,但是当前国内再制造产业尚仍处于探索阶段。行业各界对再制造的认识还不够统一,企业的技术积累仍然不够,再制造的表面修复技术、工艺技术、质量控制和资质管理等方面标准缺乏,制约了再制造技术的应用和持续发展。除此之外,对再制造的概念和认知也要进行宣传。笔者通过近十年的对再制造的关注和认知,以工程机械行业再制造为例,重新对行业再制造的发展进行一次梳理和探究。 1再制造定义、政策、特征 1.1再制造定义 再制造定义众多,大家对再制造的理解亦不同。但统一命名,统一概念,利于再制造推广,利于再制造业务的可持续性发展。按照国家工信部对再制造的标准术语:再制造(GB/T28619-2012):对功能性损坏或技术性淘汰等原因不再使用的产品进行专业化修复或升级改造,使其质量特性和安全环保性能不低于原型新品的过程。此外,联合国环境署国际资源小组在2018年发布了《重新定义价值-制造业革命:循环经济中的再制造、翻新、维修和直接再利用》报告,指出再制造可节省80%~98%的新材料,采用这些“价值保留流程”还有助于将某些行业的温室气体排放量减少79%~99%,具有极大的潜力实现温室气体排放的消减。 1.2再制造产品的特征 按照工信部定义,通过再制造的产品,其质量和性能不低于新品,成本只是新品的50%,节能60%,节材70%,降低排放80%。再制造既有装备维修的特色,即“以废旧件为加工毛坯,以恢复旧件工作性能为目的”。再制造又有产品制造的特色,即“以标准化生产为前提,以流水线加工为标志”。再制造还具有资源再生的特色,即“以节约资源和节能减排为目标,以高新技术为手段”。 1.3工程机械再制造的流程和标准 目前,针对工程机械再制造已经制定了相关标准,见表1。工程机械核心件的再制造流程见图1。 2再制造的国家政策 我国再制造政策法规经历了一个从无到有、不断完善的过程。自2005年起到2021年,已先后颁布《循环经济促进法》《2030年前碳达峰行动方案》等法律、法规及管理文件30余项,有效规范和引导着产业有序的发展。 2.1国务院等国家部委历年颁布的再制造政策 2010—2020年颁布的再制造产业相关主要政策法规见表2。2021年,国务院发布关于《加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》(国发〔2021〕4号),提出要推进工业绿色升级,大力发展再制造产业,加强再制造产品认证与推广应用。在2021年10月国务院发布的《2030年前碳达峰行动方案》(国发〔2021〕23号)中,再次提到要促进汽车零部件、工程机械、文办设备等再制造产业高质量发展。 2.2再制造产业集聚区和产业示范区基地 为促进再制造产业的发展,我国先后批准了再制造产业集聚区和产业示范基地,见表3(截止2017年12月)。 3再制造目前存在的问题和瓶颈 3.1企业方面对再制造存在的问题 首先,是对再制造的认识不统一、不深入。对再制造和制造、修理的概念及关系不明确、相混淆,有些企业简单的将维修模式移植到再制造,认为扩大规模就是再制造;还有的制造企业没有充分认识到再制造工艺过程的特殊性和复杂性。其次,实施再制造质量标准体系尚未建立。大部分企业在旧件检测、再制造毛坯修复等关键环节没有建立相应的质量控制体系,缺乏废旧零备件质量检测技术,产品的再制造加工水平低,一是难以保证再制造产品的质量和可靠性,二是再制造率低,节能减排和经济性差。最后,再制造体系不健全,需要建立从旧件(核心件)回收、批量修复、再制造产品销售等体系,见图2。 3.2再制造发展瓶颈 3.2.1修复效率偏低 国内再制造核心件虽然保有量大,但是由于原产品设计没有考虑再制造需求,造成回收核心件质量不高,修复率低。我们了解到的数据,国内一些企业的核心件修复率不到50%。相比而言,卡特彼勒数据显示修复率为80%。 3.2.2跨境流动障碍 具体来说,在海关进出口目录上,美国几十年前就有了再制造项(remanufactured),但目前在国内海关名目中没有。3.2.3增值税的结构要调整由于增值税种的存在,使得非一般纳税人类型的客户在消费再制造商品并返回旧件的交易链中,无法按适当的增值税处理规则,处理与旧件押金相关的增值税,结果过度负担了旧件押金部分的增值税负,直接影响了客户采购再制造产品的积极性,特别不利于再制造有效回收旧件。 4再制造表面修复技术的类型和代表企业 4.1热喷涂 北京联合涂层技术有限公司是热喷涂的代表企业,拥有进口等离子喷涂设备、熔射设备、爆炸喷涂设备、电弧喷涂等等,是卡特彼勒、康明斯等工程机械企业的再制造设备供应商之一。 4.2激光熔覆 激光熔覆代表企业是沈阳新松机器人自动化股份有限公司和山东建能大族激光再制造技术有限公司。 4.3镀液 镀液代表企业是大连海事大学董氏镀铁有限公司,该企业在无刻蚀镀铁技术基础上,进一步研究开发了铁基合金镀铁再制造技术。某主机2012年曾委托董氏铸铁对挖掘机曲轴进行了再制造,装机后跟踪3年,没有出现任何质量问题。 4.4电刷镀 电刷镀技术(见图3)在失效零件的修复和强化方面有重要作用,通过在刷镀液中添加纳米颗粒以进一步提高涂层效果的电刷镀技术。电刷镀已经是行业普及的技术,但是受环保政策影响,从长期来看该技术将会被取代。除了表面修复技术,精良的再制造设备,严格的再制造标准也是保证再制造质量和寿命的关键。另外,通过专业的再制造清洗设备和清理工艺,可最大程度地提高清洗效果,降低清洗成本并符合绿色环保要求。磨削设备、车削中心等高精度的机械加工设备,以及性能优异的检测和试验装备也都是再制造过程中的重要保证。 5卡特彼勒再制造模式 美国的再制造企业主要有三种运作模式。①原制造商投资、控股或授权生产的再制造企业。这类企业只生产自己的产品,再制造后的产品直接进入原制造企业的备件和服务体系中流通,并使用原制造企业的标识,例如卡特彼勒再制造集团。②独立的再制造公司。这样的公司不依附于任何一家原制造厂,完全依据维修市场的需求生产再制造产品,只需对所生产的再制造产品进行负责。③数以万计的小型再制造工厂,他们以各种灵活的方式为客户提供完善的再制造服务,客户在他们那里进行再制造,再制造核心件的所有权一般不发生变更。卡特彼勒作为工程机械再制造领域的代表企业,它认为:没有核心件,就没有再制造。核心件是再制造的血液和根本。卡特彼勒再制造的理念和做法如下:①没有再制造核心件等于没有再制造;②卡特彼勒拥有自主开发的核心件管理系统来跟踪所有再制造核心件的流动;③再制造核心件处理每单不超过48h;④逆向物流不是孤立的,与传统物流体系是结合的,也是并行的。 6结语 整体上,我国工程机械再制造的商业模式一直没有确定下来,再制造商业模式还属空白。再制造不只需要技术、运营和社会三个维度的研究探讨,也迫切要求在经济学上的供需角度展开相关研究。关于工程机械行业再制造业务谁更适合主导也需要不断的尝试和试错,美国企业的三种再制造模式无疑可以作为他山之石,为工程机械行业再制造提供了尝试的方向和路径。 作者: 杨君玉 张丹丹 冯刚 单位:北京卓远智联科技有限公司 中国特种设备检测研究院 中机标准(天津)信息科技有限公司 工程机械再制造篇3 在当前经济发展新常态下,我国工程机械的市场规模和产业规模不断扩大。我国对工程机械行业的重视程度在逐年增加,并出台了一系列扶持政策,使得我国工程机械市场得以迅速复苏。2018年国家发改委联合工信部发布《关于实施家电下乡活动的通知》要求家电下乡补贴纳入汽车消费补贴范围。2020年生态环境部发布《非道路移动机械污染防治技术政策》,鼓励混合动力、燃料电池、纯电动等新能源技术在非道路移动机械上的应用。2021年国务院发布的《2030年前碳达峰行动方案》促进汽车零部件、办公设备、工程机械等再制造产业高质量发展。这些政策有力地推动了工程机械再制造产业的健康发展。随后,据2022年中国及31省市工程机械行业政策汇总及解读可知,从建国初级规划的“40%左右达到或接近国际较先进水平”,到现阶段我国工程机械行业发展已发展至全球第一,见证了新中国的发展崛起。可见,国家在税收方面对工程机械生产企业给予了政策倾斜,为促进工程机械再制造行业发展提供了有力支持。但与此同时,我国工程机械行业在具体发展过程中面临的一系列问题挑战也不容忽视,如产业升级与再制造体系有待进一步完善;市场竞争日趋激烈但产品质量却良莠不齐;再制造产品质量制定及检测认证体系不完善等问题已成为制约工程机械行业发展的关键因素。工程机械再制造标准化可为工程机械质量、节约资源与市场秩序规范等方面提供技术准则、依据,有益于行业结构调整与优化。制定与完善我国工程机械再制造标准体系,对于规范我国工程机械企业的标准化工作、提高产品可靠性水平具有重要的指导意义,可系统有效地提升产品的技术质量水平。所以,对工程机械再制造标准进行研究,能够增强工程机械企业的发展与竞争能力。在工程机械再制造标准的实践中,企业要主动顺应变革,提出有效的管理办法与措施,以提升工程机械企业发展水平。 1工程机械再制造标准概述 1.1工程机械再制造标准定义 所谓工程机械再制造是指将已报废的或报废前被淘汰的产品按照原设计或原工艺制造出来,以满足实际生产和使用需求。在工业产品制造领域,再制造也属于产品制造方式,但由于工程机械产品制造特殊,其再制造必须满足GB/T28618-2012标准才能定义为再制造。在再制造领域中,将旧机械用于生产设备本身也是一种再制造方式。例如,生产工程机械或者修理工程机械时,将机械以一定数量为单位直接运用于生产经营活动中并取得一定经济效益和社会效益;或将一定数量机械直接运用于生产经营活动中而取得一定成效。而工程机械再制造标准是指在质量管理过程中,为达到对工程机械产品设计或制造的可靠性要求而对工程机械进行的技术检验、设计评估等标准活动的总称,其包括:质量控制标准与试验规程、试验方法与鉴定方法、质量保证与检验能力。再制造标准旨在保证与改善工程机械零件的质量性能,提高工程机械性能参数,延长零部件寿命。另外,再制造标准还可提高再制造机械生产厂家、技术和质量管理部门与服务机构之间的沟通和协作效率。 1.2工程机械再制造标准政策背景 就目前国家对于工程机械再生制造业标准政策鼓励而言,主要集中在再制造产品研发、再制造技术提升、资质认证及相关税收等方面。例如陕西省政府出台了《关于加快推进工程机械产业转型升级发展的实施意见》以及《陕西省产业结构调整指导目录》等政策法规,加大了工程机械行业再制造支持力度。对工程机械再制造行业中存在的突出问题提出了针对性解决方案。如山东临沂市出台《关于加快推进工程机械再制造行业发展的实施意见》,成立了工程机械再制造质量标准工作组。另外,我国在2019年出台的《关于推进再制造产业发展的意见》和《再制造产品认定管理暂行办法》发布后,陆续发布的《再制造机械产品质量评价通则》GB/T41352-2022中明确规定了对于再制造产品应具备技术性能试验能力、检验项目以及合格评定等要求;参评的再制造生产商对所提供资料数据真实性负责;再制造产品应具备整机性能检测等性能指标。 2工程机械再制造行业现状 中国工程机械再制造行业主要由中联重科、柳工、山河智能等大中型再制造企业发展而来。目前,基于经济发展新常态下和市场竞争日趋激烈的双重压力下,我国工程机械再制造行业处于发展的起步阶段,其面临着前所未有的挑战。如再制造行业整体规模较小、生产效率低下、设备更新周期长、资金压力大等问题均是制约其发展的主要因素。此外,再制造行业中产品质量参差不齐也成为制约行业发展的主要问题之一。 2.1再制造发展起步较晚,行业整体规模小 工程机械再制造行业起步较晚,经历了十几年的发展才逐渐进入成熟期。当前,我国工程机械产品平均保有量为1万台,仅为美国的1/10;平均年生产能力为4000~5000台。在工程机械产品中,挖掘机的保有量达到了8万台,起重机的保有量达到8万台。而我国平均年生产能力仅为2000台,每年国内挖掘机更新需求达到6000台左右,保有量还远远大于其总量。 2.2再制造设备更新周期长,行业资金压力增大 目前,再制造行业主要是一些规模较小的企业参与其中,规模小的企业经营范围有限。再制造行业中的大企业主要以大型挖掘机、装载机、平地机、起重机等工程机械为主,其再制造的设备多为进口和国产设备,这些机械更新周期长、配件供应不足、售后服务跟不上、价格昂贵等问题严重影响了工程机械再制造行业的发展。再制造企业自身也需要投入大量资金用于生产经营中,资金压力较大。再制造行业中最主要的风险来自于贷款,其中贷款额度一般在20~30万元。而一般贷款都需要由再制造企业提供担保,因此加剧了其贷款的压力。 2.3再制造产品质量良莠不齐,维修费用成本较高 再制造产品质量差主要表现在:一是缺乏先进的检测手段和设备。目前,国内外许多再制造企业采用表面贴剂的传统检测手段以及利用红外、热成像等新技术对再制造设备进行检测,但是由于检测手段不全面,对设备产生的故障无法做到全面检测,所以其故障检出率较低。二是使用的材料、设备等产品性能不能满足要求。一些再制造产品性能指标与原设备相比差得很远。例如,一台二手挖掘机由于机械结构简单、故障率低等原因导致修复成本较高、维修周期长。三是再制造设备维修费用高。由于再制造技术水平高低不等、设备损耗不同、维修周期不同以及各零部件工艺水平不同所造成的再制造成本差异较大。 2.4再制造产业扶持政策滞后,制约工程机械企业深度发展 工程机械再制造行业是一个新兴的朝阳行业,其涉及的领域广、利润空间大,但对技术要求较高、资金需求量大,同其他行业存在极大差异。目前,一些国家和地区对于工程机械再制造产业的扶持政策还不完善,限制了再制造行业的发展。由于缺乏行业标准和监管体系,再制造行业尚不能全面满足对废旧工程机械修复和再制造装备制造业发展的需求。 3工程机械再制造标准的具体措施 随着中国工程机械产业步入规模化、集约化、国际化阶段,产品质量、售后服务及价格等方面将会出现明显上涨,为满足用户多元化服务需求、保障用户利益和促进行业良性发展,需要政府采取措施引导、加强顶层设计、加强技术标准体系建设、完善服务与售后服务体系,以此来促进工程机械行业实现健康发展。 3.1加大政策扶持力度,加速完善顶层设计 随着我国经济发展进入新常态,“新常态”,意味着将进入一个新的时期,为适应经济发展新常态,我国经济由高速增长阶段转向高质量发展阶段。经济转型升级离不开科技创新和体制机制创新的推动与引领,离不开经济发展新动能的不断涌现。而对于建设工程机械再生制造业而言,必须加大国家政策的扶持力度。目前,虽然国家出台了相关行业标准及政策文件、发展规划,但是相关政策大多是针对行业内部的企业或个人,缺少对工程机械再制造行业的顶层设计。在工程机械再制造行业中,国家相关行业标准及政策文件主要集中在《工程机械再制造工业发展指导目录》和《工程机械再制造产品分级标准》中进行规范。这些标准均未对工程机械再制造企业开展工程机械再制造业务进行明确规定。为规范行业发展,应加强工程机械再制造企业标准体系建设,促进工程机械再制造行业健康有序发展。国家相关行业标准及政策文件可以分为强制性标准、推荐性标准、引导性标准及推荐性标准及指导性标准四类。 3.2加强技术标准体系建设,满足行业快速发展需求 加快建立完善的工程机械再制造标准体系,以满足工程机械再制造行业快速发展需求,是实现我国工程机械再制造行业健康可持续发展的必由之路。我国再制造技术标准体系建设主要包括:标准制定组织机构、标准制定技术委员会、标准协调机构和标准协调委员会委员等多个部分。目前我国已建立再制造标准管理组织机构和标准协调委员会成员单位,各成员单位已有20多个代表工程机械再制造行业各利益方和相关利益群体的团体。再制造标准制修订工作已进入新一轮的增补完善阶段。在当前经济全球化、市场国际化背景下,工程机械再制造技术标准建设将更符合国际市场发展需求对产品技术要求和检测要求以及国外技术标准制定情况。因此,需针对不同地区特点和用户需求制定不同标准和规范。 3.3发挥产业集群效应,整合资源提高再生利用率 根据国家经济发展水平和行业发展水平,对工程机械再制造发展提出了新的要求。传统的工程机械再制造方式是由专业化回收企业完成报废回收废旧机械的加工、拆解和组装。由于受市场因素影响较大,存在着回收利用不合理、拆解人员素质参差不齐、设备利用率低等问题。因此,可以充分发挥工程机械产业链上下游产业之间的协同效应,加快形成规模效益和集群效应的再生资源循环利用产业链条,逐步实现工程机械再制造的规模化、集约化。此外发挥工程机械再制造的集群效应具有比较明显的优势。该优势可集中优势资源提升产品质量和服务水平,对推动工程机械再制造产业更快更好发展发挥着重要作用。如目前我国一些大型再制造企业如中联重科、徐工集团以及三一重工等都在发挥自身优势建立起再制造行业集群,发挥集群效应。 4结束语 近年来,我国工程机械再制造行业已具备一定的基础和实力,且工程机械行业涌现出一批优秀企业,再制造水平在国内外均处于领先地位。工程机械再制造是将废弃的工程机械进行再制造,有利于循环经济的发展。随着我国国民经济的快速发展、对环境保护的重视以及社会经济结构的调整,工程机械行业面临着新的机遇和挑战。对工程机械再制造企业来说,在进行废弃工程机械回收再制造过程中如何把握再制造标准制定思路对再制造业务开展至关重要。从技术角度分析:首先要掌握再制造机械设备结构原理、零部件再制造工艺等技术基础;其次要把握再制造的技术要求;最后要关注市场动态及售后服务需求,把握市场机会。 参考文献: [1]易新乾.盾构/工程机械再制造推进中14个问题探讨[J].隧道建设(中英文),2018(07):1079-1086. [2]姬文晨,杨雷,陈有俊.我国工程机械再制造发展现状及建议[J].现代制造技术与装备,2020(11):130-132. [3]龚晨.工程机械发展现状研究[J].海峡科技与产业,2022,35(09):83-85. [4]彭刘阳,郭宇,张海军,等.工程机械可靠性标准体系的研究与构建[J].工程机械,2022(04):104-108,13. [5]郭佳朋,方海婷,国敬轩,等.工程机械行业标准国际化助推产品“走出去”研究[J].标准科学,2021(S1):212-221. [6]杨春永.浅析我国工程机械的发展趋势及对润滑油的新需求[J].润滑油,2020(06):1-8. [7]杨彬,崔玉鑫,杨洋,等.以标准导向的工程机械专业实践教学探讨[J].中国标准化,2019(S2):35-37,42. [8]辛明哲,王云锋,肖承翔.工程机械企业再制造标准体系的研究[J].机电产品开发与创新,2017,30(03):23-25. 作者:杨履冰 单位:徐州中煤力特重工有限公司
工艺设计安全管理探讨:浅谈LNG能源气站设计工艺与安全管理 摘要:LNG 即液化天然气,是天然气在常压低温时的液化产物。伴随我国能源政策的改变,天然气作为一种绿色高效的能源,正急剧替代其他能源,成为各行各业能源的主导。LNG气化站建设周期短,能迅速满足用气市场需求,这些优势决定了LNG气化站在我国东南沿海众多能源紧缺、经济发达的中小城市已经广泛分布,成为永久供气设施或者管输天然气到达前的良好过渡供气设施。笔者根据自身经验,在文中系统地阐述了LNG工业工程气站及各道工序设计的工艺技术设备与技术条件;并提出了安全管理事项。 关键词:天然气站;设计;技术设备;工艺技术条件;安全管理 随着科学技术的突飞猛进,世界能源消费结构不断地朝向低碳化发展。天然气作为低碳化的清洁能源,引起了世界各国的高度重视和发展。为此,本文针对天然气气站工程设计,和所需的工艺流程、技术条件设备和使用管理等,作一简要概述。以供相关企业和专业技术人员等参考。 1天然气站的设计技术参数: 作为一间生产应用企业的一个天然气站,除按消防安全规定进行选址定位等外,气站的主要设计技术参数如下(20℃,1.01325bar状态): 密度:0.70kg/Nm?;低热值:34.4MJ/Nm?;设计压力:中压 0.4MPa;管道设计温度: 常温;华白数:54MJ/Nm?;属12T天然气 1.1LNG气化站工艺技术与工艺流程 液态天然气/(LNG) 采用罐式集装箱贮存。通过大型槽车由公路运输至贮存气化站,在卸气站台用槽车自带的增压器对集装箱贮槽增压,利用压差将LNG送至贮存气化站低温的LNG贮罐。非工作条件下,贮罐内 LNG 贮存的温度为-162℃,压力为常压。在工作条件下,贮槽增压器将贮槽内的LNG增压到0.35MPa。增压后的低温LNG 自流方式进入主空浴式气化器,与空气换热后转化为气态NG 并升高温度,出口温度比环境温度低-10℃,压力在 0.35Mpa;当空浴式气化器出口的天然气温度达不到 5℃以上时,通过水浴式加热器升温。最后经加臭、计量后进入中间供气管网站或终端用户。 工艺设备与工艺流程如图1所 1.1.1LNG气化站的技术设备与用途 LNG气化站的技术设备与用途如表1所示。 表1LNG气站主要技术设备表 1.1.2LNG的进站卸车入罐过程 LNG的进站卸车入罐,其工艺方法是采用槽车自增压方式。集装箱贮槽中的LNG 在常压、?162℃低温条件下,利用增压器给集装箱贮槽增压至0.6MPa,利用压差将LNG通过液相管线输送进入气化站低温贮罐。另外,在卸车输送LNG进行的末段,集装箱贮槽内的低温NG气体,要利用BOG气相管线进行回收。卸车工艺管线包括液相管线、气相管线、气液连通管线、安全泄压管线、氮气吹扫管线以及若干低温阀门等组成。 1.1.3LNG的贮存增压工艺 在LNG 气化供应工作流程中,需要进行从贮罐中增压流出、气化、加臭等过程,最后进入供气管网中间站或终端用户。LNG 贮罐贮存的技术参数为常压、?162。所以,在运行时需要对LNG贮罐进行增压,以维持其0.35~0.40MPa 的压力,保证LNG的输出量。 中小型LNG 贮存气化站常用的增压方式,通常有两种。一种是增压气化器结合自力式增压调节阀方式;另一种是增压气化器结合气动式增压调节阀方式。本工艺过程的设计采用增压气化器, 结合气动式增压调节阀方式。该增压系统由贮罐增压器,即空浴式气化器和若干控制阀门组成。具体工艺设备联接流程,如图2所示: 当LNG贮罐压力低于升压调节阀设定开启压力时,调节阀开启,LNG进入空温浴式气化器,气化为NG 后通过贮罐顶部的气相管进入罐内,贮罐压力上升;当LNG 贮罐压力高于设定压力时,调节阀关闭,空浴气化器停止气化,随着罐内LNG 的排出,贮罐压力下降。通过调节阀的开启和关闭,从而将LNG 贮罐压力维持在设定压力范围内。 1.1.4气化加热工艺 采用空浴式和水浴式相结合的串联流程,夏季使用自然能源,冬季用热水,利用水浴式加热器进行增热,可满足站内的生产需要。 空浴气化器分为强制通风和自然通风两种,本设计采用自然通风空浴气化器。自然通风式气化器需要定期除霜、定期切换。在两组空浴化器的入口处均设置气动切断阀,正常工作时,组空浴气化器通过气动切断阀在控制台处的定时器进行切换,切换周期为6 小时/次。当出口温度低于0℃时,低温报警并连锁切换空浴气化器。 水浴式加热器根据热源不同,可分为热水加热式、燃烧加热式、电加热式等等。 1.1.5BOG处理工艺 由于吸热或压力变化造成LNG 的一部分蒸发为气体(Boil Off Gas),本工程中BOG 气体包括: A.LNG 贮罐吸收外界热量产生的蒸发气体 B.LNG 卸车时贮罐由于压力、气相容积变化产生的蒸发气体 C.受入贮罐内的LNG 与原贮罐内温度高低差的LNG 接触产生的蒸发气体 D.卸车时受入贮罐内气相容积相对减少产生的蒸发气体 E.受入贮罐内压力较高时进行减压操作产生的气体 F.集装箱式贮槽内的残余气体 采取槽车自压回收方式回收BOG。回收BOG 的处理采用缓冲输出的方式,排出的BOG 气体为高压低温状态,且流量不稳定。因此需设置BOG 加热器及缓冲调压输出系统并入用气管网。 1.1.6安全泄放工艺 天然气为易燃易爆物质,在温度低于-120℃左右时,天然气密度重于空气,一旦泄漏将在地面聚集,不易挥发。而在常温时,天然气密度远小于空气密度,易扩散。根据其特性,按照相关的规范要求必须进行安全排放。过程设计时采用集中排放的方式。安全泄放工艺系统由安全阀、爆破片、EAG 加热器、放散塔等组成。 1.1.7计量加臭工艺 主气化器及缓冲罐气体进入计量段,计量完成后再经过加臭处理,然后输入用气管网中间站或终端用户。设计是根据流量计传来的流量信号,按比例地加注入臭剂,也可以按固定的剂量加注四氢塞吩。 1.2气化站平面布置 在工程设计上,气化站分为两大区域:生产区和辅助生产区。 生产区:主要有LNG 储罐、空浴式气化器、水浴式加热器、缓冲罐、加臭装置等生产设备。另外还包括卸车台及槽车回转场地。 辅助生产区:包括控制室、变配电室、柴油发电机房、消防系统包括消防泵房、消防水池管阀等和氮气棚等。 1.3LNG 气化站主要设备的技术性能与制造要求 1.3.1LNG 储罐及其制造的安全技术要求 采用地上式金属单罐,其结构形式为真空粉末绝热、立式圆筒形双层壁结构,采用四支腿支撑方式。 内罐采用耐低温的奥氏体不锈钢 0Cr18Ni9-GB4237制成。材料应符合《压力容器安全技术监察规程》GB150和设计的图纸规定:制造时采取措施有焊接工艺评定和做焊接试板的力学性能检验,同时还需经受真空检漏,包括氦质谱真空检漏考核,以符合真空绝热的安全技术要求。 外罐壳体采用压力容器用钢板 16MnR-GB6654 制成。所用材料应严格地控制质量。外层罐壳是为了满足夹层内真空粉末绝热要求而设计的内罐保护壳。外罐壳体属于真空外压容器,对外壳罐体的检验除需经受0.115Mpa的内压气密性检漏外,还应进行真空检查,包括氦质谱真空检漏考核,以符合真空绝热的安全技术要求。外壳罐体上方安装有LNG的气体外排的安全泄放口和管理及重点部位的接地防雷击设施,以保证气站和罐体等的绝对安全。 内外罐体之间安装有内外罐体的固定装置,固定装置将满足生产、运输、使用过程强度、稳定性等安全需要以及绝热保冷的安全技术需要。夹层内填装有优质专用的珠光砂保冷材料用于保冷,同时夹层内还设置抽真空管道。 1.3.2空浴式气化器 空浴式气化加热器的导热管系统是由散热片和管材挤压成型的,导热管的横截面为星形翅片。气化器的材质必须选择符合耐低温(-162 ℃)的材质。目前常用的材料有铝合金(LF21)。空浴式气化器的结构型式设计为立式长方体。 1.3.3水浴式加热器 水浴式加热器根据热源的不同工程设计时,可选择热水式、蒸汽加热式、和电加热式等。 1.3.4缓冲罐 设置缓冲罐的主要目的是为了缓冲经过加温后的BOG气体,以达到能稳定出站天然气的压力。 1.3.5加臭装置 设计采用一体化撬装燃气加臭装置。 加臭剂四氢塞吩的加入量,在工艺技术上控制在15~20mg/m? 。 2LNG气站的安全技术管理 2.1天然气站的安全管理措施 2.1.1天然气站的供气运行必须保证常年24小时不间断有人值班。 2.1.2生产区内不准停放车辆,严禁无阻火器车辆进入站区。 2.1.3LNG储罐每年须进行一期真空检验和外观检查,安全阀、压力表、温度计、流量计,每年必须按规定进行检验,保持在有效期内。 2.1.4站内外严禁有易燃易爆物品和其它不安全隐患。 2.1.5电话、防爆照明电气设备必须正常完好。正确使用设备,不超压,超速或超负荷运行设备。 2.1.6在站内的消防器材要严格管理,无特殊情况,不得随意挪用,并保证在有效期内,接收消防大队的检查。 2.1.7在站内明显处悬挂有“严禁烟火”等标志牌,非工作人员严禁入内。加强明火管控,员工进入站区,不准穿带铁钉的鞋,各种手机电话等通信工具要按指定地点存放,在站内工作时不准使用。 2.1.8检修主要的供气、输配电等设备时,安全措施落实没到位,不准检修。 2.1.9检修人员要严格执行操作规程,检修前应办理相关报批手续,并经主管部门领导批准同意,重大设备检修须经上级高层主管领导审批签字确认。检修后的设备,未经彻底检查验收,不准启动使用。检修完毕后将检修的工作场地清理干净,不留任何杂物。 3结束语 天然气在日常生活中的使用,具有显著的环保、成本合适等优点,在其它工业上的应用也日趋呈现。在积极贯彻科学发展观、实现循环经济的大背景下,中国必将能够不断创新,在LNG能源气站设计工艺与安全管理方面走在前列。为了保证 LNG 站的良好运转,充分实现其功能和价值,充当好其能源供应平,加强其安全管理极为重要。在以上工作的基础上,LNG供给、价格等目前也相对稳定,普及使用将日益广泛。 工艺设计安全管理探讨:试论压缩天然气加气站工艺设计及安全管理 [摘 要]本文笔者探讨了压缩天然气加气站工艺设计,并提出了压缩天然气加气站的安全管理。具有重要的现实意义。 [关键词]压缩天然气;加气站;工艺设计;安全管理 0 引言 随着我国大型输气管道的建设,推进城市气化进程,为压缩天然气汽车加气站的建设与发展带来机遇,压缩天然气加气站在我国得到了空前的发展。下面笔者探讨了压缩天然气加气站工艺设计及安全管理。 1 压缩天然气加气站工艺设计 由燃气管网来的天然气进入加气站后,经调压计量进入脱硫装置,然后通过压缩机增压至25MPa,再进入脱水装置进行干燥处理,使其水露点达到有关规定要求,随后进入顺序控制盘,其出口分高、中、低三条管线引出,向存储装置充气,进行气体的高压贮存。压缩天然气经过售气机计量后对天然气汽车车载钢瓶进行充气,供压缩天然气汽车使用。当站内储气井天然气压力降到20MPa以下时,控制系统自动用天然气压缩机直接向汽车充气,当加气量较小时,压缩机继续工作给站内储气装置充气,使储气井的压力保持在20MPa以上,以满足汽车的充气要求,减少压缩机的频繁启动,增加运行成本。 1.1 进站和计量 由于燃气管网压力不稳定,压力在0.14MPa~0.4MPa之间波动,为满足正常工作压力,燃气管网的DN100的天然气管道进入加气站,经缓冲罐调压后,天然气通过涡轮流量计进行计量,涡轮流量计前端装有过滤精度为5μm的高效过滤器。并配温度体积修正仪。 1.2 脱硫 根据目前天然气成分性质报告,供应加气站的天然气硫化氢含量小于15mg/m3,但是,供应城市管网的气源的硫化氢含量可能远远大于15mg/m3,对于一种酸性腐蚀性介质的硫化氢,特别是与水份结合,其腐蚀性更强,直接影响车载钢瓶的寿命和设备的运行安全,一旦车载钢瓶在行驶中发生爆裂,将对财产造成严重损失和负面的社会影响;所以应该设计设置脱硫装置,前期气源满足脱硫要求时,该设备进行预留,城市气源进行改变和天然气气质发生变化时,脱硫设备进行工作。脱硫设计选用干式脱硫塔两个,应该填装了CT8-6的固体脱硫剂,主要是固体脱硫剂氧化铁,需要加一些的催化剂。采用一用一备的脱硫塔,也可以将两个并联或串联使用。脱硫系统包括二个脱硫塔、一个缓冲罐,它压力为1.6MPa。 1.3 脱水工序 一般多级压缩机对吸入气体有比较严格的要求,原因是天然气含有的水分、尘粒和腐蚀杂质会对压缩机运行带来直接的影响,而且水分的存在还会被带入CNC汽车气瓶导致发动机无法正常工作。因此,在多级压缩机前必需对吸入前的天然气进行低压脱水,并且在多级压缩机级间或末级出口设置高压脱水装置进行深度脱水(达到55℃的露点)。、两者的脱水原理是相同的,目前一般采用固体干燥剂吸附法较多,固体干燥剂种类很多,应选用那些吸水能力比吸烃类等其他气体能力强的吸附剂,选用颗粒状硅胶或分子筛,干燥剂填料饱和后需用天然气再生,该过程为安全、稳定、连续再生,直接取脱水装置出口净气经稳压器后进入干燥器,再生气经分离计量后回到压缩机前。 1.4 压缩工序 天然气从中、高压管道进站,经过滤、计量、调压至压缩机额定进口压力后,进入缓冲罐。如从城市中压管道输送来的天然气,调压至(0.3MPa后,进入缓冲罐。按预处理后天然气压力的不同,一般选用3~4级压缩机就可将天然气升压至25MPa、对加气站而言,天然气压缩机是关键。为了减少压缩机频繁启动操作,在压缩机下游应设置储气装置,并把储气装置分成高、中、低压力区,一般按1:2:3体积比分配容积,采取压缩机向储气装置优先控制充气原则,就是指压缩机向站内储气装置充气时,控制气流先充高压级、后充中、低压级直至都达到25MPa即可停机;而当车载气瓶从储气装置取气时,则采取顺序取气原则,即控制气流先从低压区取气。后从中、高压区取气。这样的优先顺序流程均由程序控制气流分配系统,能提高储气装置容积利用率。 1.5 储气 目前储气系统采用的储气方式主要有:大容积的储气罐储气、使用的钢瓶组储气、使用地下储气井储气。钢瓶组储气由于每个公称容积为80L的钢瓶组成,整个储气系统钢瓶数量多,占地面积大,管道连接点多,易泄漏,检测工作量大,钢瓶的使用寿命较短,其优点为投资低,随着加气站的建设,综合费用的计算,采用钢瓶储气的方式逐渐被淘汰。大容积储气罐属较新的储气装置,具有接口少,设备的使用寿命相对较长,管理方便的优点,但投资较高,占地面积较大,设备属于高压容器,检测工作量较大,平时管理和维护工作较大。地下储气井是向地下钻井,每口井深100~150m,占地面积小,安全性能较好,运行费用低,使用寿命较长,虽存在施工难度大,一次费用高,漏气不易发现等缺点,但随着加气站的建设,施工工艺的改进,工作效率的提高,工程费用逐渐降低,工程质量能得到保证,所以应选用储气井储气。 2 压缩天然气加气站安全管理 2.1 站内防火 天然气的主要成分是甲烷,并含有少量的乙烷、丙烷、重碳氢化合物、氮、氮及硫化氢等,在常温下是一种比空气轻的易燃、易爆甲类火灾危险性物质,其爆炸浓度极限为5-15%,天然气的爆炸下限较低.因而发生爆炸的危险性也较大。发生火灾或爆炸的主要原因是设备、管道、阀门等发生泄漏,遇明火而引起火灾,当泄漏气体在封闭空间内积聚到一定浓度时,即有爆炸危险。 (1)站内主要工艺的防火 压缩机室及储气井为甲类生产区域,压缩机室内设有可燃气体浓度检测装置,当发生天然气泄漏时,报警并自动开启轴流风机,避免室内天然气积聚发生危险。储气井管道上设有安全阀、压力表,可方便观察压力,同时在意外时,可通过安全阀放散泄压。 (2)站内的阀门及管道防火 由于高压管路系统压力较高,因此对管道材料及阀门的质量要求高,应选用国外优质阀门,确保质量。天然气管道全部采用无缝钢管,其中低压管道采用低压流体输送用无缝钢管,高压管道采用锅炉用高压无缝钢管,材质为不锈钢。 2.2 安全运行管理制度化、规范化 (1)合理设置工作岗位.合理配备工作人员。确定人员编制后。应对每个工作岗位明确工作职责。使每个人员明确其工作范围和内容。 (2)编制操作规程。加气站内设备均为高压高危设备,因此必须对每类设备编制专门的操作规程,并对操作人员进行岗位技能培训,使其严格按规程操作,严防因误操作而发生事故。 (3)建立运行台账。对每类设备建立运行台账.记录每次运行过程中设备的主要参数,以便检查设备的工作状态、性能,为设备维护保养及检修提供依据。 (4)编制合理的维修计划。根据运行记录及检查情况.及时合理地制定每类设备的维护维修计划。并组织执行。保证加气站长期正常地运营。 (5)编制应急处理预案。CNC加气站属于高压高危工作区。随时有可能发生危险,为保证突发事件能够及时、有效地得以解决,我们根据事故的不同种类和部位编制了应急处理预案,建立应急抢险组织机构,并把预案的内容宣传贯彻到每个人。 (6)安全措施及规章到位。制定全面、有效的安全措施及规章是加气站能够正常运营的有力保障,加强安全方面的检查是站内所有人员义不容辞的责任。 3 结语 压缩天然气加气站设计时需要靠多专业紧密配合,各专业共同努力,在加气站设计时每个专业都是非常重要的,没有主次之分,任一专业配合不好都有可能产生严重的后果。在加气站设计时不仅靠燃气工艺完成,还需要建筑、结构、电气、给排水等紧密配合.加气站主要功能是用于加气,加气站的工艺设计是非常重要的,能否选择合适的工艺设备,对加气站安全、经济等方而产生较大的影响。 工艺设计安全管理探讨:化工工艺设计安全管理危险识别与控制 摘要:安全是任何工作开始的前提条件,对于化工工艺的设计当然也不例外。因此在设计之前,必须要通过分析提前确定可能出现的危险因素并加以防范,将危险因素在设计时就消除。 关键词:化工工艺设计;危险识别;控制 现代社会的文明程度越来越高,对于安全的意识也越来越强。在当下的化工设计工作中,对于安全问题的强调也越来越突出。我们对于安全问题有了全新的认识,以往总是将如何解决突发问题放在首要的位置,但现在我们更侧重于防患于未然,采用“问题发现式”的预测方法,将化工装置的设计阶段作为保障化工装置安全运行的第一步,在设计中规避安全隐患。 1化工工艺设计 在设计之初,我们必须要清楚化工设计的原则以及精神,并且将其切实的贯彻到实践当中去。在进行化工工艺设计时,我们就可以对一些细节和关键点采用灵活的处理方式,既可以保证不会违反规范,又可以不影响生产,最重要的是可以规避一定风险。由于化学工艺中危险的发生往往是不经意的,因此我们必须要对每一步工艺的安全性能进行全面深入的剖析,以保证工作人员的生命安全以及相关单位的财产安全。首先,我们必须清楚地了解所用到的原材料以及产品的化学性质、物理性质以及他们之间会不会在某种条件下发生有危害性的化学反应。《建设设计防火规范》GB50016-2014把物品的危险等级分为五个等级(甲乙丙丁戊),其主要从原料、中间品以及成品的物化性质、存放数量以及火灾爆炸危险程度来进行划分的。根据不同的等级我们要设置不同的防爆以及防火措施,这些信息对于设计时的设备选择、操作方式以及安全保护措施都有十分重要的意义。化工工艺设计具体涉及的对象包括设备、管道、泵阀、仪表及自动化等等。 2化工工艺设计的特点 化工工艺与其他的生产工艺不太相同,化工工艺往往含有比较新型的生产技术,并且工艺的流程与其他生产过程相比要更加复杂和严谨,一般有一下几个特点:第一,由于化工装置的工艺流程一般都比较独特,针对不同的化学产品需要有与之匹配的装置进行生产,因此,无论是对于功能化还是标准化的设计,在设备选用方面都给设计人员提出了更高的要求。第二,化工设计的工作量往往非常大。在设计时要针对不同的化学原料进行调研,确定其各种性能,然后才能对其有下一步的设计。另外,化工工艺设计的预算往往要超出其他工艺流程的设计,由于原材料多为特殊产品,不管是生产设备还是后续的处理设备,都需要做特殊考虑。并且许多企业为了能够提前抢占市场,往往采用开发与设计同步的方式,一边开发设备以及工艺,一边将开发出的东西进行调整和优化。因此在预算中往往含有大量的科研经费,因此这使得预算与其他工艺设计相比增加不少。第三,化工工艺设计的工艺条件多样性和复杂性。化工工艺设计时往往要考虑化工装置的工艺条件,比如温度、压力、液位等等,有的化工装置需要多个工艺条件结合起来控制,才能形成完整的工艺装置,最终生产出产品来。这些工艺条件需要进行不断的调试和关联,这个过程也往往比较复杂。从以上几个特点中可以发现,化工工艺设计因为工作繁琐、投资量大以及产品原材料危险性大,往往更容易在设计时出现事故隐患。因此,化工工艺设计的危险识别和控制就显得尤为重要并越来越为人们所重视。 3危险识别与控制 危险识别与控制,主要就是对生产工艺的全过程中可能包含的危险点进行排查,在设计阶段提前摸清可能出现危险的地方,并且针对不同原因做出不同的应对策略,最大程度上增强生产流程运行的安全性。 (1)物料。 在生产的过程中,原材料的变化往往是多样且快速的。原材料可以分为几个演变过程,即原料、材料、半成品、中间产品、副产品以及成品,它们可能以不同的形态存在,具有的化学以及物理性质也不尽相同。因此全面的了解他们的性质是识别危险以及对危险进行分析和评价的基础。评价的方面主要应该有物料和产品的稳定性、化学反应活性、燃烧以及爆炸特性、毒性及健康危害等方面。 (2)工艺路线。 在实际的生产过程中,要尽量使用安全性高的原材料代替安全性低的,同时也要考虑化学反应产生的一些副产品是否有毒有害。另外,对有害的副产品要进行必要的处理,或者稀释或者中和。在进行工艺运行的时候,减少设备链中原材料的储存,并且尽量做到物尽其用,减少浪费以及对环境的污染。 (3)化学反应装置。 作为化学反应装置的核心,化学反应往往有着举足轻重的地位,许多产品都需要通过化学反应来得到。但是与化学反应相对应的是不安全因素。因此,在进行工艺设计的时候,要在最开始就预想好在工艺链运行过程中可能出现的最严重的事故是怎样的,以此为出发点,进行反应器以及搅拌器的选择。 (4)管道。 瓶瓶罐罐是化学实验中最常见的东西,同样,管道也是连接整个化学生产工艺链的媒介。通过管道输送的物质往往有易燃易爆、腐蚀性或有毒的特点,因此,如果管道不能完全的封闭,可能会导致这些有害物质泄露,对生产人员造成生命财产的威胁。在管道设计时,应该尽可能的对可能发生的泄露进行预想,并且从材料选择、管道连接以及受力分析等多方面规避泄漏问题的发生。在实施生产之前,要提前对控制管道的阀门材质以及密闭性进行检查,并且对管道布置的位置进行合理分析,防治由于管道震动导致的有害物质泄露。易燃易爆原料应该尽量不要经过拐弯处的管道,并且所有的管道支架都应尽可能的接地。 (5)安全防护装置。 在化工生产的现场,必须要有相应型号的灭火器,以便在原材料因化学反应导致起火的时候能有尽快处理。另外,对于一些危险性比较大的生产工艺,相关工作人员还需着防护服进行操作。高危实验应尽量保证全自动生产。 4结束语 化工工艺设计是保证化工生产能共正常进行的前提,在保证符合国家现行设计规范时,还应该在设计时就将预防危险发生这一理念融入到工艺设计中,并且不断对设计进行完善,保证将事故发生的可能性降到最低,实现本质安全的目的。 作者:胡喜生 单位:广州科化工程设计有限公司
版图设计论文:一种基于厚膜工艺的电路版图设计 摘 要: 在电子线路版图设计中,通常采用印刷线路板技术。如果结合厚膜工艺技术,可以实现元器件数目繁多,电路连接复杂,且安装空间狭小的电路版图设计。通过对3种不同电路版图设计方案的理论分析,确定了惟一能满足要求的设计方案。基于外形尺寸的要求,综合考虑电路的性能和元件的封装形式,通过合理的电路分割和布局设计,验证了设计方案的合理性和可实现性。体现了厚膜工艺技术在电路版图设计中强大的优越性,使一个按常规的方法无法实现的电路版图设计问题迎刃而解。 关键词: 电路版图设计; 电路分割设计; 厚膜混合集成电路; 厚膜工艺 0 引 言 随着电子技术的飞速发展,对电子设备、系统的组装密度的要求越来越高,对电路功能的集成度、可靠性等都提出了更高的要求。电子产品不断地小型化、轻量化、多功能化。除了集成电路芯片的集成度越来越高外,电路结构合理的版图设计在体积小型化方面也起着举足轻重的作用。 1 厚膜工艺技术简述 厚膜工艺技术是将导电带和电阻通过丝网漏印、烧结到陶瓷基板上的一种工艺技术[1]。 厚膜混合集成电路是在厚膜工艺技术的基础上,将电阻通过激光精调后,再将贴片元器件或裸芯片装配到陶瓷基板上的混合集成电路[2]。 厚膜混合集成电路基本工艺流程图见图1。 图1 厚膜工艺流程图 厚膜工艺与印制板工艺比较见表1。 2 电路版图设计 2.1 设计要求 将电路原理图(图2,图3)平面化设计在直径为34 mm的PCB板上(对电路进行分析后无需考虑相互干扰),外形尺寸图见图4。其中:序列号及电源为需要引出的引脚。 表1 厚膜工艺与印制板工艺比较 图2 原理图(1) 图3 原理图(2) 图4 外形尺寸图 2.2 设计步骤 2.2.1 分类清点电路中的元器件数量 分类清点电路中的元器件数量见表2。 表2 元器件数量 2.2.2 确定电路设计方案 根据电路原理图,对以下3个方案逐一进行分析: (1) 方案1:在印制板上双面布线 简单计算一下各种元器件所占面积:贴片电阻电容:4.8×46=220.8 mm2;贴片二三极管:8.9×5=44.5 mm2; 贴片集成电路:77×3+72=303 mm2;贴片运算放大器:33.44×11=367.84 mm2;电 位 器: 38×4=152 mm2;晶振:16 mm2。 元器件的总面积:220.8+44.5+303+367.84+152+16=1 104.14 mm2≈11 cm2。 印制板的可利用面积(单面):3.14×14.52=660.185 mm2≈6.6 cm2。 很显然,利用双面布局布线,印制板的面积远远满足不了设计的需要。另外,印制板为圆形,元件布局时面积的利用率更低。所以仅仅利用印制板的面积来进行平面化设计,理论上不可行。 (2) 方案2:印制板上安装双列直插式厚膜电路模块 采用厚膜工艺和印制板工艺相结合的方法进行布局布线。首先将电路原理图进行合理分割,确定要利用厚膜工艺进行设计的那部分电路,剩余部分电路则布线到印制板上。用厚膜工艺的电路,在陶瓷基板上采用双面布线,组装贴片元器件,可以增大布线的面积。然而,为了和印制板结合起来,双列直插式厚膜电路模块的引出端数目需求较多,采用最多的引出脚数量,也满足不了印制板与厚膜电路电连接的需要。 若采用裸芯片元件进行布线,则必须采用金属全密封封装。由于金属外壳的存在,导致基片的面积变得更小,模块的引出端数目随之减少。另外,裸芯片的电路只能采用单面布线,这样不能满足元件放置的需要,更不可能实现布线的需求。 所以该方案也不可行。 (3) 方案3:印制板上安装2个单列直插式厚膜电路模块 由方案1和方案2得知: (1) 必须在印制板上安装厚膜电路模块; (2) 采用2个单列直插式厚膜电路模块,且均采用双面布线。 2个单列直插式厚膜电路模块和1个双列直插式模块进行比较,虽然引出脚数目相等,但2个单列直插式电路比1个双列直插式电路的布线面积增大了1倍。对于圆形的印制板,将2个厚膜电路模块平行放置在直径上和与直径平行的最近位置,就可以保证厚膜电路模块和印制板之间的过渡线数目最多,且高度不会超过允许高度。经验证,这样的布局达到了厚膜电路模块和印制板上电路连接的需要,而且所有元件达到合理放置。 所以,方案3是可行的。 2.2.3 电路版图设计过程[3?4] 根据印制板外形尺寸的要求,2个单列直插式厚膜电路模块的陶瓷基片分别选用32 mm×16.5 mm×0.8 mm和30 mm×16.5 mm×0.8 mm两种,根据电路的工作原理,对2个电路原理图进行合理分割,可调元器件和大体积元件放置在印制板上,不可调部分分别放置在两个陶瓷基片上,经过合理布图,陶瓷基板上PCB图分别见图5,图6。 图5 厚膜电路1(正面和反面) 图6 厚膜电路2(正面和反面) 红色为一次导体,浅绿色为介质,深蓝色,红色为一次导体,湖蓝色为介质,为二次导体,其余颜色为厚膜电阻,紫色为二次导体,其余颜色为厚膜电阻,共有13个引出脚。共有12个引出脚。 将两个厚膜电路模块按照厚膜电路的工艺进行封装完成后,作为印制板上的两个元器件,将其与厚膜电路模块外的元件在印制板上进行布局布线设计,即可完成整个电路的版图设计,并达到了设计要求。整个产品的印制板装配图见图7。 图7中,W1~W4为电位器,X为晶振,J1和J2分别为两块单列直插式厚膜电路模块。C2为片式钽电容,U7为SO?8集成电路,R*为片电容,其余为引出脚。 图7 印制板装配图 3 结 语 在电路版图的设计过程中,充分考虑到调试的需要,将需调试的元件和体积较大的元件放置在印制板上,无需调试的小体积元件放置在厚膜电路模块里,使得仅利用印制板难以完成的布图任务因巧妙利用厚膜工艺集成而大大缩小了产品的体积,从而实现了复杂电路体积小型化的目的,而且使产品美观,调试方便。 厚膜技术从早期应用在航空航天、卫星通信等领域,发展到现在的汽车、家用电器、音响设备等工业领域,无不说明厚膜工艺技术有着很好的发展前景和实用价值。 版图设计论文:《集成电路版图设计》课程教学改革与探索 【摘要】《集成电路版图设计》课程对微电子专业学生理解电路设计的概念和工艺技术的认识,起到承前启后的作用,对此课程教学方法的研究有着重要的理论和现实意义。 【关键词】集成电路版图;教学方法;改革 集成电路版图设计是集成电路设计的最终结果,版图质量的优劣直接关系到整个芯片的性能和经济性,因此,如何培养学生学好集成电路版图设计技术,具备成为合格的版图设计工程师的基本潜质,是摆在微电子专业老师面前的一个普遍难题。如何破解这个难题,我们做了以下探索。 一、突出实践,理论配合 传统的《集成电路版图设计》课程采取理论教育优先,学生对于版图的基本理论和设计规则非常熟悉,但动手实践能力缺乏培养,往往在学生毕业后进入集成电路设计企业还需二次培训版图设计能力,造成了严重的人力资源浪费。这是由于没有清晰的认识《集成电路版图设计》课程的性质,造成对它的讲授还是采取传统教学方式:老师讲,学生听,偏重理论,缺乏实践,影响到学生在工作中面临实际设计电路能力的发挥。《集成电路版图设计》是一门承接系统、电路、工艺、EDA技术的综合性课程,如果按照传统方式授课,课程的综合性和实践性无法得到体现,违背了课程应有的自身规律,教学效果和实用意义不能满足工业界的要求。我们在重新思考课程的本质特点后,采取了实践先行,理论配合的教学方法,具体如下:集成电路版图是根据逻辑与电路功能和性能要求,以及工艺水平要求来设计光刻用的掩膜图形,实现芯片设计的最终输出。版图是一组相互套合的图形,各层版图相应于不同的工艺步骤,每一层版图使用不同的图案来表示。我们首先讲授版图设计工具EDA软件的使用,让学生掌握EDA软件的每一个主要功能,从图形的选择、材料的配置,让学生从感性角度认识实际的版图设计是如何开展的,每一个步骤是如何使用软件完成的,整体芯片版图设计的流程有哪些规定,学生此时设计的版图可能不是很精确和完美,但学生对于什么是版图和如何设计版图有了初步的感性认识,建立起版图设计的基本概念,对于后续的学习奠定了牢实的实践基础,此时再去讲授版图设计理论知识,学生更能理解深层的工艺知识和半导体理论,真正做到了知行合一,实践先行的教育理念,对学生能力的培养大有裨益。 二、注重细节,加强引导 传统方式讲授《集成电路版图设计》理论占大部分时间,学生知道二极管、晶体管、场效应管、电阻、电容等基本元器件的工作原理和构成要素,但是在版图设计中,这些元器件为什么要这样设计,其实内心中充满着疑惑和不解。针对学生的疑惑,我们从工艺细节入手来解决这个问题。作为集成电路版图设计者,首先要熟悉工艺条件和期间物理,才能确定晶体管的具体尺寸、连线的宽度、间距、各次掩膜套刻精度等。版图设计的规则也是由工艺来确定的,掌握了工艺也就掌握了版图设计的钥匙。我们将通用工艺文件的每一条规则向学生讲解,通用元器件的规则整理出它们的共性,最小宽度、长度、间距的尺寸提醒学生要记忆,不同芯片生产厂的工艺对比学习和研究,学生在这一系列规则的学习过程中,慢慢理解熟悉了工艺规则文件的组织构成及学习要点,能够举一反三的在不同工艺规则下,设计同一种元器件的版图,即使电路元器件的数量巨大,电路拓扑关系复杂,在老师耐心的讲解下,学生也能够依据工艺规则设计出符合要求的版图,这都是在理解了工艺规则细节的基础上完成的。所以,关注细节,加强引导,是提高学生学习效果的一个重要方法。 三、完善考核机制,争取比赛练兵 学生成绩的提高,合理完善的考核机制不可或缺。以往《集成电路版图设计》课程的考核主要是理论知识作业和课程报告,学生的学习效果和实际动手能力没有得到考核,造成不能全面评价学生的学习成绩。我们采取项目形式,全方位考核学生的学习效果。根据知识点,将通用模拟电路分成五大类,每个大类提取出经典的电路10种,使用主流芯片加工厂的生产工艺,由经验丰富的老师把它们的版图全部设计出来,作为库单元放在服务器中供学生参考。在学生充分理解库单元实例的基础上,将以往设计的一些实用电路布置给学生,要求在规定的时间内,设计出合格的版图,以此作为最终的考核结果。学生在学习课程期间,可以接触到不同工艺、不同结构的多种类电路,而且必须在规定的时间内设计出版图,这极大的促进了他们学习的积极性和时间观念。学生在设计版图的过程中,会遇到多种问题,他们会采取问老师答疑,和同学讨论的多种方式解决,不仅能督促他们平时上课认真听讲,而且对遇到的问题也能多角度思考,最重要的是他们亲自动手设计版图,将工艺、电路、器件综合考虑,在约定的时间内能力得到极大提高。老师根据学生上传至服务器中设计的不同项目版图打分,而且将每个项目的得分出具详细的报告,对学生的成绩进行点评。学生通过查阅报告,能够知道课程学习的缺点和得分项,为下一次提高设计成绩是一个很好的参考。除了日常学习设计版图项目,学生可以争取参加微电子专业的一些比赛,通过比赛体会一些具有挑战性的版图设计项目,来提高学生在实际场景下如何发挥设计能力和项目组织能力,为他们未来进入职场从事版图设计工作奠定坚实的专业能力和实际解决问题能力。 四、总结 《集成电路版图设计》课程是一门兼具理论基础和实践锻炼想结合的课程,对它的讲授不仅需要扎实的理论基础,还需合理的实践环节配合,才能取得良好的教学效果。 版图设计论文:微电子专业集成电路版图设计的教学研究 摘要:集成电路版图设计涵盖了微电子学、电路理论、计算机图形学等诸多学科的基础理论,这是微电子学专业的办学重要特色和人才培养重点方向。以CMOS反相器和基本MOS差分放大器为例,介绍了集成电路版图设计的教学内容。学生通过集成电路版图设计的教学环节,巩固了专业课程的理论知识,提高了集成电路设计的实践能力。 关键词:集成电路设计;版图;CMOS 集成电路(Integrated Circuit)产业是典型的知识密集型、技术密集型、资本密集和人才密集型的高科技产业,是关系国民经济和社会发展全局的基础性、先导性和战略性产业,是新一代信息技术产业发展的核心和关键,对其他产业的发展具有巨大的支撑作用。经过30多年的发展,我国集成电路产业已初步形成了设计、芯片制造和封测三业并举的发展格局,产业链基本形成。但与国际先进水平相比,我国集成电路产业还存在发展基础较为薄弱、企业科技创新和自我发展能力不强、应用开发水平急待提高、产业链有待完善等问题。在集成电路产业中,集成电路设计是整个产业的龙头和灵魂。而我国集成电路设计产业的发展远滞后于计算机与通信产业,集成电路设计人才严重匮乏,已成为制约行业发展的瓶颈。因此,培养大量高水平的集成电路设计人才,是当前集成电路产业发展中一个亟待解决的问题,也是高校微电子等相关专业改革和发展的机遇和挑战。[1-4] 一、集成电路版图设计软件平台 为了满足新形势下集成电路人才培养和科学研究的需要,合肥工业大学(以下简称“我校”)从2005年起借助于大学计划,和美国Mentor Graphics公司、Xilinx公司、Altera公司、华大电子等公司合作建立了EDA实验室,配备了ModelSim、IC Station、Calibre、Xilinx ISE、Quartus II、九天Zeni设计系统等EDA软件。我校相继开设了与集成电路设计密切相关的本科课程,如集成电路设计基础、模拟集成电路设计、集成电路版图设计与验证、超大规模集成电路设计、ASIC设计方法、硬件描述语言等。同时对课程体系进行了修订,注意相关课程之间相互衔接,关键内容不遗漏,突出集成电路设计能力的培养,通过对课程内容的精选、重组和充实,结合实验教学环节的开展,构成了系统的集成电路设计教学过程。[5,6] 集成电路设计从实现方法上可以分为三种:全定制(full custom)、半定制(Semi-custom)和基于FPGA/CPLD可编程器件设计。全定制集成电路设计,特别是其后端的版图设计,涵盖了微电子学、电路理论、计算机图形学等诸多学科的基础理论,这是微电子学专业的办学重要特色和人才培养重点方向,目的是给本科专业学生打下坚实的设计理论基础。 在集成电路版图设计的教学中,采用的是中电华大电子设计公司设计开发的九天EDA软件系统(Zeni EDA System),这是中国唯一的具有自主知识产权的EDA工具软件。该软件与国际上流行的EDA系统兼容,支持百万门级的集成电路设计规模,可进行国际通用的标准数据格式转换,它的某些功能如版图编辑、验证等已经与国际产品相当甚至更优,已经在商业化的集成电路设计公司以及东南大学等国内二十多所高校中得到了应用,特别是在模拟和高速集成电路的设计中发挥了强大的功能,并成功开发出了许多实用的集成电路芯片。 九天EDA软件系统包括ZeniDM(Design Management)设计管理器,ZeniSE(Schematic Editor)原理图编辑器,ZeniPDT(physical design tool)版图编辑工具,ZeniVERI(Physical Design Verification Tools)版图验证工具,ZeniHDRC(Hierarchical Design Rules Check)层次版图设计规则检查工具,ZeniPE(Parasitic Parameter Extraction)寄生参数提取工具,ZeniSI(Signal Integrity)信号完整性分析工具等几个主要模块,实现了从集成电路电路原理图到版图的整个设计流程。 二、集成电路版图设计的教学目标 根据培养目标结合九天EDA软件的功能特点,在本科生三年级下半学期开设了为期一周的以九天EDA软件为工具的集成电路版图设计课程。 在集成电路版图设计的教学中,首先对集成电路设计的一些相关知识进行回顾,介绍版图设计的基础知识,如集成电路设计流程,CMOS基本工艺过程,版图的基本概念,版图的相关物理知识及物理结构,版图设计的基本流程,版图的总体设计,布局规划以及标准单元的版图设计等。然后结合上机实验,讲解Unix和Linux操作系统的常用命令,详细阐述基于标准单元库的版图设计流程,指导学生使用ZeniSE绘制电路原理图,使用ZeniPDT进行NMOS/PMOS以及反相器的简单版图设计。在此基础上,让学生自主选择一些较为复杂的单元电路进行设计,如数据选择器、MOS 差分放大器电路、二四译码器、基本RS触发器、六管MOS 静态存储单元等,使学生能深入理解集成电路版图设计的概念原理和设计方法。最后介绍版图验证的基本思想及实现,包括设计规则的检查(DRC),电路参数的检查(ERC),网表一致性检查(LVS),指导学生使用ZeniVERI等工具进行版图验证、查错和修改。 版图设计论文:基于平衡技术的微带低通滤波器版图优化设计 摘要:微带线结构的不连续性,使反射损耗和插入损耗较大,影响滤波器性能。利用平衡法提升滤波器并联分支中较低的特性阻抗,达到降低微带线宽度的目的,从而均衡整个滤波器的宽度,使版图仿真优化。以一个5阶切比雪夫微带低通滤波器设计为例,仿真结果表明,滤波器通带内反射损耗从-9.566 dB降低到-15.837 dB,插入损耗从0.679 dB降低到0.322 dB,与直接采用Richards变换和Kuroda规则设计微带低通滤波器相比,该方法能缩短滤波器设计周期,获得满意的滤波器性能。 关键词:低通滤波器; 微带线; 平衡技术; 版图优化 收稿日期:20110911微带滤波器是无线通信的重要部件。随着无线通信系统的发展,加速了微带滤波器的研究进程,发明许多Q值适中、重量轻、稳定性好的微带滤波器。计算机辅助设计软件的出现,使设计者在设计过程中避免繁杂的计算过程,提高复杂电路设计效率,缩短设计周期。设计者通常运用Richards变换与Kuroda规则设计微带低通滤波器[13]。该方法设计的滤波器在接头处会由于相邻耦合线线宽不同产生不连续性,使插入损耗较大,不满足一些射频通信的要求。为了解决此问题,采用电磁带隙结构与高低阻抗线结合的方法,改善了通带性能,但阻带性能变差,体积变大[4]。运用分形技术设计高低阻抗滤波器取得了一定的效果,但设计方法复杂,对于加工精度要求较高[5]。 本文提出一种采用平衡技术优化微带低通滤波器版图的方法,并以5节切比雪夫微带低通滤波器为例,通过在低特性阻抗并联传输线节点处再并联相同长度的微带线,修改两条微带线特性阻抗为原来的两倍达到优化版图的目的。原理图仿真和版图仿真均验证了该方法的可行性。该方法简单易行,只需使用ADS软件就能方便修改,并且可以用于带阻滤波器等其他微带结构的滤波器,具有良好的应用前景。 1平衡技术设计原理 使用Richards变换和Kuroda规则设计微带滤波器,所得串并联传输线长度理论上是相同的。选取各支节传输线长度l为截止频率下波长的1/8,由终端开路传输线阻抗分布表达式:Zin(l)=-jZ0tan β1(1)式中:传播常数β=2π/λ;Z0为特性阻抗。将l=λ/8带入式(1)可得:Zin(l)=-jZ0(2)若传输线长度l保持不变,使两条特性阻抗Z0相同长度l相等的终端开路传输线并联于同一点,则其输入阻抗会减半为Z0/2;反之,将两段并联终端开路传输线特性阻抗提高1倍并联于同一点且保持传输线长度l不变,则输入阻抗保持不变为Z0。 由以上推导可知,用平衡技术修改滤波器并联终端开路传输线不影响各节的输入阻抗。 2用Richards变换、Kuroda规则设计微带低通滤波器由于当频率较高时电感和电容应选的元件值过小,由于寄生参数的影响,如此小的电感和电容已经不能再使用集中参数元件并且工作波长与滤波器元件的物理尺寸相近,滤波器元件之间的距离不可忽视,需要考虑分布参数效应[67]。基于以上原因,设计者先设计出有电感、电容组成的集中参数滤波器,然后运用Richards变换和Kuroda规则转换为合适的微带滤波器结构。 本文设计的微带低通滤波器指标如下: 截止频率为f0=3 GHz,通带内波纹为0.5 dB,在2倍截止频率处具有不小于40 dB的带外衰减,输入/输出阻抗为50 Ω。基板厚度H=0.762 mm,基板相对介电常数Er=3.66,磁导率μ=1 H/M,金属电导率为5.88 mS/m,封装高度Hu=1.0+33 mm,金属层厚度T=0.035 mm。 通过计算选用5阶切比雪夫微带低通滤波器模型进行设计[8]。电路原理及其仿真结果如图1所示。 图1微带低通滤波器原理电路及仿真结果由图可以看出串联和并联的微带线长度均为λ/8,而宽度与特性阻抗大小相关。 由于原理图仿真是在理想条件下进行的,而实际的电路板需要考虑耦合和干扰等因素的影响。ADS版图仿真是采用矩量法进行电磁仿真,对版图的仿真结果更符合电路实际情况[8]。图1所示的滤波器原理图对应的版图结构及仿真结构如图2所示。 图2微带低通滤波器版图结构及仿真结果3用平衡技术设计微带低通滤波器 由于微带传输线的特性阻抗越高,传输线的宽度就越窄。反之,阻抗越低,宽度就越宽。从第2节中的滤波器原理图可看出,TL3和TL5两段并联的微带线,他们的宽度比较宽即特性阻抗偏大,使用平衡技术,在TL3并联点处再并联一根相同长度的终端开路微带线,将两根线的特性阻抗扩大为原来的2倍,并运用ADS软件中的LineCalc工具推算出线的宽度W。对于TL5用同样的方法设计。电路原理及仿真结果如图3所示。 图3改进后微带低通滤波器原理电路及仿真结果图3所示的滤波器原理图对应的版图结构及仿真结构如图4所示。 图4改进后微带低通滤波器版图结构及仿真结果由图1和图3的原理图仿真结果可以看出,优化前的反射损耗,插入损耗与优化后的数值几乎相同。这与使用平衡技术修改原理图后不改变原有滤波器阻抗的结论相一致。 由图2和图4的版图仿真结果可以看出,通带内反射损耗由-9.566 dB降低到-15.837 dB,插入损耗由0.679 dB降低到0.322 dB。 可以看出,运用平衡技术均衡微带低通滤波器微带线宽度后,使通带内反射损耗明显改善,插入损耗明显降低,达到了性能指标。证明了该方法的有效性。 4结语 本文提出一种用平衡技术优化微带低通滤波器版图的方法,讨论了平衡技术的设计原理,并以一个5阶切比雪夫微带低通滤波器设计为例,仿真结果表明此滤波器版图仿真性能优于传统方法设计的微带滤波器。该方法简单易行,只需使用ADS软件就能方便修改,并且可以用于带阻滤波器等其他微带结构的滤波器,有效地缩短了设计周期,具有良好的应用前景。 版图设计论文:引入CDIO模式的《集成电路版图设计》课程开发实践 摘要:伴随着高等职业院校的教育改革,将CDIO的教育模式引入到《集成电路版图设计》教学开发中。鉴于CDIO教育理念的先进性、教学层面的系统性及其广泛的适应性,对《集成电路版图设计》课程进行了重新设计。本文从引入CDIO教育模式的必要性与必然性的分析到课程评估的结论,阐述了该课程设计开发的整个过程。 关键词:CDIO;高职教育;集成电路版图设计;课程开发 CDIO是基于项目学习的一种模式,是工科教育“做中学”的一种。CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)、运作(Operate),它以工程项目生命周期为载体,培养学生的学术知识、职业道德和运用知识解决问题的能力、终生学习能力、团队交流能力和大系统掌控能力。此教育模式是由麻省理工学院(MIT)和瑞典皇家工学院等发起,现已运用到几十个大学的众多专业,并获得产业界认可。 高职教育改革及引入CDIO教育模式的必要性与必然性 高等教育是在完成中等教育的基础上进行的专业教育,是培养高级专门人才的社会活动。职业教育是对受教育者施以从事某种职业所必需的知识与技能的训练,因此,职业教育亦称职业技术教育或实业教育。“高等职业教育”是“高等”与“职业教育”两个概念的复合。 我国高等职业教育的人才培养目标从开始提出的“技术型人才”、“应用型人才”,到后来的“实用型人才”,再到现在提出的“高技能人才”,多年来一直处于变化不定之中。高职培养的人才类型是实用型、应用型,与普通高等教育培养的人才是有差异的。所谓高技能人才,工作内涵是将成熟的技术和管理规范转变为现实的生产和服务,工作场合和岗位是基层第一线。 苏州工业园区职业技术学院的办学理念为“企业的需要,我们的目标;学生的需求,我们的追求”。近些年,我们在专业建设和课程教学改革方面做了许多探索,协助毕业生提高就业信心,实现优质就业,传统教育下的毕业生上岗适应慢,沟通能力差,动手能力弱,缺乏团队合作经验,缺少创新精神和创新能力、职业道德、敬业精神等人文素质薄弱,频繁“跳槽”等,而这些都难以符合现代企业的需要。教育模式的改革势在必行,而CDIO教育模式恰恰有针对性地对传统教学中存在的诸多弊端做出了全面、系统的指导,CDIO教育模式引领了高等职业教育改革的必然性。 应用CDIO模式开发《集成电路版图设计》课程 (一)《集成电路版图设计》的课程理念与思路 《集成电路版图设计》课程是一门实践性很强的课程,针对课程特点,课程设计的基本思路是从岗位实际需求出发,从培养学生学习兴趣入手,在传授知识过程中重视能力培养,强化学生的自学能力和分析、解决问题的能力。具体做法是: 全程实施项目教学 本课程围绕多个相对独立的案例展开。案例的选择强调源于工程实际,注重内容的代表性、针对性、实用性以及先进性,理论知识的选择以“必需,够用”为原则。教学实践表明,案例教学使教学内容直观、具体、形象,易于接受,也使教学内容与工程实际及职业岗位紧密联系,有利于课内知识向工程实际拓宽、技术知识向工程实践迁移,从而有力促进了学生职业能力的发展。 全程实施情境式教学 本课程改变了将理论与实训分开的传统模式,在教学中设计了8个学习情境,每个情境都以相应的工业案例为主线,按照“资讯决策计划实施检查评价”的流程授课,使学员在学中做、做中学,以提高IC版图设计技能训练的水平。同时,通过情境式教学,学生的学习兴趣和参与度大大提高,不仅培养了团队合作精神和沟通能力,还培养了学生的组织协调能力。 小班互动式教学 为达到更好的教学效果,本课程采用24人小班制教学,全程在实训室教学。根据教学内容采取“先讲,后练”、“边讲,边练”、“先练,后讲”等方法,从第一次课开始就设置实训操作内容,调动学生的主观能动性,增加师生互动性。 企业实训 通过校企合作建设校外实训基地的方式,安排学生到专业设计公司进行实训,扩展学生的知识面和工程认识,同时,提高学生对项目整个流程的认知,提高学生的抗压力,对职业道德和敬业精神的培养具有实践意义。 (二)《集成电路版图设计》之课程标准 《集成电路版图设计》课程标准涉及四个方面内容。 专业知识设计 专业知识方面围绕IC版图设计职业标准所要求的必要的基础知识和基本技能把本课程的内容分成多个模块:基础模块(系统操作部分)、应用模块(软件使用部分)、 基本技能训练模块(基本单元的版图设计)、技能提升模块(整体布局与项目掌控)等4个模块包含了8个情境。具体内容包括:Linux基础、版图识读与电路提取、design rule简表整理、绘制符合design rule的NAD2/NOR2版图、DRC及LVS验证及冲突识别和修改、standard cell的框架结构制定、standard cell版图设计、芯片CD4013的版图设计等,每一个情境都对应了某个特定岗位的部分工作内容。这些情境不仅可提供学生对岗位的认知机会,同时,也可激发自主学习的能动性和积极性。 个人职业技能和职业道德培养 在教学中注重对学生职业技能培养的同时也加强对学生职业道德的养成,用企业对员工的标准来要求学生进行实训,采用定期上交项目总结报告和分组进行项目实施进度报告等方式,为学生今后在企业的发展奠定基础。 团队意识的培养 能够快速地融入一个集体当中是从事设计与研发人员必备的能力,而常常被教育者和学生所忽视,因为传统的教育方式更多地关注对单独个体培养的成效,而实际工作中“独自作战”的时代过去了,取而代之的是团队合作,绝大多数的设计工作需要一个团队协作完成,所以这时人际交往就凸显其重要性。在教学中,我们让学生意识到团队协作的重要性和必要性,并在实训过程中从点滴做起,让学生具有团队合作的意识,如文件夹命名方式、文件管理等采取利于团队完成项目的方式进行设置。 《集成电路版图设计》课程的CDIO系统的搭建 《集成电路版图设计》课程的CDIO系统按照下面的框架完成了搭建任务,如表1所示。 (三)《集成电路版图设计》课程CDIO系统的具体实施 我们在CDIO教学大纲的指导下,对《集成电路版图设计》课程进行设计如下:本课程以源于企业真实的项目(如design rule简表整理,见表2)为载体,将所有需要学习和掌握的内容都围绕该项目设计,形成一个整体。紧紧围绕知识体系教学专业技能提升职业道德养成主线组织教学,快乐教学、快乐学习,引导学生主动学、能做事、会做人。 本课程特色 (1)双语教学,强化应用,适应外企工作。 教师采用双语教学课件与讲义,用两种语言进行教学,学生采用两种语言进行作业,从而强化专业词汇的学习,为适应全英文的工作环境打下了良好的基础。(2)按企业标准建设,内容先进、实用。采用了与众多研发设计公司一致的SUN工作站,建立以UNIX/LINUX系统为基础的网络,安装版图设计普遍使用的Cadence工具软件。(3)企业项目实训。以企业的研发项目(Reverse、design rule简表整理;DRC及LVS验证及冲突识别和修改、standard cell库的建立、芯片CD4013设计等)为载体,在真实的环境(按照企业标准进行实训室配置)下,完成生产性实训任务,完成课程开发教学任务的教师具有多年在外企研发设计的工程背景,学生完成工学结合的作品符合企业设计需要。(4)综合全面的评价体系。理论与实践评价结合,技能训练与表达训练结合,校内教师评价与企业评价结合,学生的自评与互评结合。评价方面包括学习态度、5S素养、项目报告的书写、项目汇报、实践考核和理论考试(按版图设计职业标准四级难度要求随机从题库抽取试题)。(5)增强教师的教学技能。中青年教师、工程师都有学院内部培训课程和企业项目参与的经验,并且要求每年都要开新课和实验、训练项目。每个月都有业务和管理能力评价和学期段考核。参加过的培训都要有项目报告和培训体验交流。在实行课程轮换的同时,实行岗位轮换,使教师熟悉专业核心技术并有扎实的基本功。专业教师通过深入企业和承当企业培训等途径,促使教学与生产实际结合。倡导教师既是讲师、又是实训指导教师,还是培训师和项目工程师,促进“双师型”教师培养。组织教师参加行业比赛,掌握行业的发展动向和需求,客观评价教师的技能水平。 课程质量监控体系的建立 教学质量的好与坏,不单是从学生的考核成绩上来评价,还在学院内设立了专门的教学监管体系,督导组会不定期地进行课堂教学的抽查与监管。更重要的是毕业的学生受到企业的好评,这是对我们课程质量最客观的评价。 课程评估 (一)基本达到预期目的 经过多年的教学实践,CDIO教学模式在《集成电路版图设计》课程中已初见成效,不仅学生在学习过程中表现出很高的积极性,参加职业资格认证测试的微电子专业的学生全部取得了集成电路版图设计师四级职业证书,通过对2008届、2009界毕业生就业调查,我院微电子类专业的毕业生,被苏州工业园区、苏州新区多家知名外企争相录用,就业率达100%。这些企业普遍认为我院的学生工作上手快,适应能力强,担任技术员及助理工程师以上岗位的占75%左右,不少学生已升任工程师助理及工程师。 (二)改进方向和途径 配合微电子专业建设,进行课程教学改革,使我们培养出来的学生全方位发展,符合企业的需求,不是单搞课程的开发,而是要建立起贯通的课程体系,从研发到制造,把先进的CDIO教学模式合理运用到自己的教学实践中去,不能机械地照搬照抄;要针对学生的实际水平和教学内容,提供知识供学生学习。要加强与企业的合作,紧随行业技术的更新步伐,及时更新案例项目。 CDIO教育模式的先进性、普遍实用性是毋庸置疑的,许多学院结合本校和行业特点都探索出新的模式。我们借鉴新加坡南洋理工学院教学模块化的成功案例,利用CDIO教育模式对《集成电路版图设计》课程进行开发,对高等职业教育的课程改革有一定的指导和借鉴作用。 版图设计论文:基于九天EDA系统的全定制版图设计 摘要:以反相器等基本单元版图设计为基础,利用华大电子推广的九天EDA系统软件,采用0.6um硅栅CMOS工艺,按照全定制集成电路的后端设计流程,即基本单元建立、版图布局布线以及版图验证对用于数据采集的D触发器进行版图设计。其中着重对数字电路基本逻辑门版图设计技术进行了探讨。此版图已用于相关芯片的设计中,结果表明通过该软件系统设计的D触发器完全符合设计要求。 关键词:版图设计;九天EDA系统;D触发器 1引言 集成电路(Integrated Circuit,IC)把成千上万的电子元件包括晶体管、电阻、电容甚至电感集成在一个微小的芯片上。集成电路版图设计的合理与否、正确与否直接影响到集成电路产品的最终性能[1]。目前,集成电路版图设计的EDA ( Electronic Design Automation)工具较多,但主流的集成电路版图设计的EDA工具价格昂贵,而我国自主开发的九天EDA系统,具有很高的性价比,为我们提供了理想的集成电路设计工具。 2基本概念 2.1 版图 版图是将三维的立体结构转换为二维平面上的几何图形的设计过程,是一组相互套合的图形,各层版图相应于不同的工艺步骤,每一层版图用不同的图案来表示。它包括了电路尺寸、各层拓扑定义等器件的相关物理信息,是设计者交付给代工厂的最终输出。 2.2 版图设计 它将电路设计中的每一个元器件包括晶体管、电阻、电容等以及它们之间的连线转换成集成电路制造所需要的版图信息。主要包括图形划分、版图规划、布局布线及压缩等步骤[2]。版图设计是实现集成电路制造的必不可少的环节,它不仅关系到集成电路的功能是否正确,而且会在一定程度上影响集成电路的性能、面积、成本与功耗及可靠性等[3]。版图设计是集成电路从设计走向制造的桥梁。 2.3 集成电路版图实现方法 集成电路版图实现方法可以分为全定制(Full-Custom)设计和半定制(Semi-Custom)设计[4]。半定制设计方法包括门阵列设计方法、门海设计方法、标准单元设计方法、积木块设计方法及可编程逻辑器件设计方法等。全定制设计方法是利用人机交互图形系统,由版图设计人员从每一个半导体器件的图形、尺寸开始设计,直至整个版图的布局和布线。全定制设计的特点是针对每一个元件进行电路参数和版图参数的优化,可以得到最佳的性能以及最小的芯片尺寸,有利于提高集成度和降低生产成本。随着设计自动化的不断进步,全定制设计所占比例逐年下降[5]。 3九天EDA系统简介 华大电子推广的应用的九天EDA系统是我国自主研发的大规模集成电路设计EDA工具,与国际上主流EDA系统兼容,支持百万门级的集成电路设计规模,可进行国际通用的标准数据格式转换,它已经在商业化的集成电路设计公司以及东南大学等国内二十多所高校中得到了应用,特别是在模拟和高速集成电路的设计中发挥了作用,成功开发出了许多实用的集成电路芯片[6]。其主要包括下面几个部分[7]:ZeniSE( Schematic Editor)原理图编辑工具,它可以进行EDIF格式转换,支持第三方的Spice仿真嵌入; ) ZeniPDT ( Physical Design Tool)版图编辑工具;它能提供多层次、多视窗、多单元的版图编辑功能,同时能够支持百万门规模的版图编辑操作;ZeniVERI ( Physical Design Verification Tools)版图验证工具它可以进行几何设计规则检查(DRC) 、电学规则检查( ERC) 及逻辑图网表和版图网表比较(LVS)等。 版图设计用到的工具模块是ZeniPDT,它具备层次化编辑和在线设计规则检查能力,并提供标准数据写出接口。其设计流程如图1所示[8], 4设计实例 任何一个CMOS数字电路系统都是由一些基本的逻辑单元(非门、与非门、或非门等)组成,而基本单元版图的设计是基于晶体管级的电路图设计的。因而在版图设计中,主要涉及到如何设计掩膜版的形状、如何排列晶体管、接触孔的位置的安排以及信号引线的位置安排等。以下以一个用于数据采集的D触发器为例进行设计。 4.1 D触发器电路图及工作原理 D触发器电路图,如图2所示,此电路图是通过九天EDA系统工具的ZSE模块构建的,其基本工作原理是:首先设置CLB=1。当时钟信号CLK=0时,DATA信号通过导通的TG1进入主寄存器单元,从寄存器由于TG4的导通而形成闭合环路,锁存原来的信号,维持输出信号不变。当CLK从0跳变到1时,主寄存器单元由于TG2的导通而形成闭合回路,锁存住上半拍输入的DATA信号,这个信号同时又通过TG3经一个与非门和一个反相器到达Q端输出。当CLK再从1跳变到0时,D触发器又进入输入信号并锁存原来的输出状态。对于记忆单元有时必须进行设置,电路中的CLB信号就担当了触发器置0 的任务。当CLB=0时,两个与非门的输出被强制置到1,不论时钟处于0还是1,输出端Q均被置为0。 4.2 D触发器子单元版图设计 图2所示的D触发器由五个反相器、两个与非门、两个传输门和两个钟控反相器组成。选择适当的逻辑门单元版图,用这些单元模块构成D触发器。 对于全定制的集成电路版图设计,需要工作平台,包括设计硬件、设计使用的EDA软件以及版图设计的工艺文件和规则文件。此D触发器的设计硬件是一台SUN Ultra10工作站,设计软件是九天EDA系统,采用0.6um硅栅CMOS工艺。 CMOS反相器是数字电路中最基本单元,由一对互补的MOS管组成。上面为PMOS管(负载管),下面为NMOS管(驱动管)。由反相器电路的逻辑“非”功能可以扩展出“与非”、“或非”等基本逻辑电路,进而得到各种组合逻辑电路和时序逻辑电路。 在电路图中,各器件端点之间所画的线表示连线,可以用两条线的简单交叉来表示。但对于具体的物理版图设计,必须关心不同连线层之间物理上的相互关系。在硅CMOS工艺中,不能把N型和 P型扩散区直接连接。因此,在物理结构上必须有一种实现简单的漏极之间的连接方法。例如,在物理版图中至少需要一条连线和两个接触孔。这条连线通常采用金属线。可得如图3(a)所示的反相器的局部的符号电路版图。同理,可以通过金属线和接触孔制作MOS管源端连接到电源VDD和地VSS的简单连线,如图3(b)所示。电源线和地线通常采用金属线,栅极连接可以用简单的多晶硅条制作。图3(c)给出了最后的符号电路版图。 通过九天版图设计工具绘制的反相器版图如图4所示。其他基本单元的版图可依此建立。 4.3 D触发器版图设计 先建立一个名为DFF的库,然后把建立的各个单元版图保存在DFF库中,同时在库中建立名为dff的新单元。调用各子单元,并进行相应D触发器的版图布局,接着就是单元间的连线。主要用到的层是金属1、金属2和多晶硅进行连接布线。接触孔是用来连接有源区和金属1,通孔用来连接金属1和金属2,多晶硅和多晶硅以及相同层金属之间可以直接连接。版图设计完成后,再利用版图验证工具ZeniVERI对该版图进行了版图验证。最后,经过验证后D触发器的版图如图5所示。 5结语 在分析CMOS 0.6um设计规则和工艺文件后,采用九天EDA系统,以D触发器为例进行了版图设计。实践表明,九天EDA系统工具具有很好的界面和处理能力。该版图已用于相关芯片的设计中,设计的D触发器完全符合设计要求。 版图设计论文:企业版图设计教学与实践 一、企业对IC版图设计的要求分析 集成电路设计公司在招聘版图设计员工时,除了对员工的个人素质和英语的应用能力等要求之外,大部分是考查专业应用的能力。一般都会对新员工做以下要求:熟悉半导体器件物理、CMOS或BiCMOS、BCD集成电路制造工艺;熟悉集成电路(数字、模拟)设计,了解电路原理,设计关键点;熟悉Foundry厂提供的工艺参数、设计规则;掌握主流版图设计和版图验证相关EDA工具;完成手工版图设计和工艺验证[1,2]。另外,公司希望合格的版图设计人员除了懂得IC设计、版图设计方面的专业知识,还要熟悉Foundry厂的工作流程、制程原理等相关知识[3]。正因为其需要掌握的知识面广,而国内学校开设这方面专业比较晚,IC版图设计工程师的人才缺口更为巨大,所以拥有一定工作经验的设计工程师,就成为各设计公司和猎头公司争相角逐的人才[4,5]。 二、针对企业要求的版图设计教学规划 1.数字版图设计。数字集成电路版图设计是由自动布局布线工具结合版图验证工具实现的。自动布局布线工具加载准备好的由verilog程序经过DC综合后的网表文件与Foundry提供的数字逻辑标准单元版图库文件和I/O的库文件,它包括物理库、时序库、时序约束文件。在数字版图设计时,一是熟练使用自动布局布线工具如Encounter、Astro等,鉴于很少有学校开设这门课程,可以推荐学生自学或是参加专业培训。二是数字逻辑标准单元版图库的设计,可以由Foundry厂提供,也可由公司自定制标准单元版图库,因此对于初学者而言设计好标准单元版图使其符合行业规范至关重要。2.模拟版图设计。在模拟集成电路设计中,无论是CMOS还是双极型电路,主要目标并不是芯片的尺寸,而是优化电路的性能,匹配精度、速度和各种功能方面的问题。作为版图设计者,更关心的是电路的性能,了解电压和电流以及它们之间的相互关系,应当知道为什么差分对需要匹配,应当知道有关信号流、降低寄生参数、电流密度、器件方位、布线等需要考虑的问题。模拟版图是在注重电路性能的基础上去优化尺寸的,面积在某种程度上说仍然是一个问题,但不再是压倒一切的问题。在模拟电路版图设计中,性能比尺寸更重要。另外,模拟集成电路版图设计师作为前端电路设计师的助手,经常需要与前端工程师交流,看是否需要版图匹配、布线是否合理、导线是否有大电流流过等,这就要求版图设计师不仅懂工艺而且能看懂模拟电路。3.逆向版图设计。集成电路逆向设计其实就是芯片反向设计。它是通过对芯片内部电路的提取与分析、整理,实现对芯片技术原理、设计思路、工艺制造、结构机制等方面的深入洞悉。因此,对工艺了解的要求更高。反向设计流程包括电路提取、电路整理、分析仿真验证、电路调整、版图提取整理、版图绘制验证及后仿真等。设计公司对反向版图设计的要求较高,版图设计工作还涵盖了电路提取与整理,这就要求版图设计师不仅要深入了解工艺流程;而且还要熟悉模拟电路和数字标准单元电路工作原理。 三、教学实现 1.数字版图。数字集成电路版图在教学时,一是掌握自动布局布线工具的使用,还需要对UNIX或LINUX系统熟悉,尤其是一些常用的基本指令;二是数字逻辑单元版图的设计,目前数字集成电路设计大都采用CMOS工艺,因此,必须深入学习CMOS工艺流程。在教学时,可以做个形象的PPT,空间立体感要强,使学生更容易理解CMOS工艺的层次、空间感。逻辑单元版图具体教学方法应当采用上机操作并配备投影仪,教师一边讲解电路和绘制版图,一边讲解软件的操作、设计规则、画版图步骤、注意事项,学生跟着一步一步紧随教师演示学习如何画版图,同时教师可适当调整教学速度,适时停下来检查学生的学习情况,若有错加以纠正。这样,教师一个单元版图讲解完毕,学生亦完成一个单元版图。亦步亦趋、步步跟随,学生的注意力更容易集中,掌握速度更快。课堂讲解完成后,安排学生实验以巩固所学。逻辑单元版图教学内容安排应当采用目前常用的单元,并具有代表性、扩展性,使学生可以举一反三,扩展到整个单元库。具体单元内容安排如反相器、与非门/或非门、选择器、异或门/同或门、D触发器与SRAM等。在教授时一定要注意符合行业规范,比如单元的高度、宽度的确定要符合自动布局布线的要求;单元版图一定要最小化,如异或门与触发器等常使用传输门实现,绘制版图时注意晶体管源漏区的合并;大尺寸晶体管的串并联安排合理等。2.模拟版图。模拟集成电路版图设计更注重电路的性能实现,经常需要与前端电路设计工程师交流。因此,版图教学时教师须要求学生掌握模拟集成电路的基本原理,学生能识CMOS模拟电路,与前端电路工程师交流无障碍。同时也要求学生掌握工艺对模拟版图的影响,熟练运用模拟版图的晶体管匹配、保护环、Dummy晶体管等关键技术。在教学方法上,依然采用数字集成电路版图的教学过程,实现教与学的同步。在内容安排上,一是以运算放大器为例,深入讲解差分对管、电流镜、电容的匹配机理,版图匹配时结构采用一维还是二维,具体是如何布局的,以及保护环与dummy管版图绘制技术。二是以带隙基准电压源为例,深入讲解N阱CMOS工艺下双极晶体管PNP与电阻匹配的版图绘制技术。在教学时需注意晶体管与电阻并联拆分的合理性、电阻与电容的类型与计算方法以及布线的规范性。3.逆向版图设计。逆向集成电路版图设计需要学生掌握数字标准单元的命名规范、所有标准单元电路结构、常用模拟电路的结构以及芯片的工艺,要求学生熟悉模拟和数字集成单元电路。这样才可以在逆向提取电路与版图时,做到准确无误。教学方法同样还是采用数字集成电路版图教学流程,达到学以致用。教学内容当以一个既含数字电路又含模拟电路的芯片为例。为了提取数字单元电路,需讲解foundry提供的标准单元库里的单元电路与命名规范。在提取单元电路教学时,说明数字电路需要归并同类图形,例如与非门、或非门、触发器等,同样的图形不要分析多次。强调学生注意电路的共性、版图布局与布线的规律性,做到熟能生巧。模拟电路的提取与版图绘制教学要求学生掌握模拟集成电路常用电路结构与工作原理,因为逆向设计软件提出的元器件符号应该按照易于理解的电路整理,使其他人员也能看出你提取电路的功能,做到准确通用规范性。集成电路版图设计教学应面向企业,按照企业对设计工程师的要求来安排教学,做到教学与实践的紧密结合。从教学开始就向学生灌输IC行业知识,定位准确,学生明确自己应该掌握哪些相关知识。本文从集成电路数字版图、模拟版图和逆向设计版图这三个方面就如何开展教学可以满足企业对版图工程师的要求展开探讨,安排教学有针对性。在教学方法与内容上做了分析探讨,力求让学生在毕业后可以顺利进入IC行业做出努力。 作者:李亮工作单位:苏州市职业大学电子信息工程学院 版图设计论文:基于Virtuoso平台的单片射频收发系统电路仿真与版图设计 引言 在当前通信市场的带动下,通信技术飞速向前发展,手持无线通信终端成为其中的热门应用之一。因此,单片集成的射频收发系统正受到越来越广泛的关注。典型的射频收发系统包括低噪声放大器(LNA)、混频器(Mixer)、滤波器、可变增益放大器,以及提供本振所需的频率综合器等单元模块,对于工作在射频环境的电路系统,如2.4G或5G的WLAN应用,系统中要包含射频前端的小信号噪声敏感电路、对基带低频大信号有高线性度要求的模块、发射端大电流的PA模块、锁相环频率综合器中的数字块,以及非线性特性的VCO等各具特点的电路。众多的电路单元及其丰富的特点必然要求在这种系统的设计过程中有一个功能丰富且强大的设计平台。在综合比较后,本文选定了cadenceVirtuoso全定制IC设计工具。 Virtuoso是Cadence公司推出的用于模拟,数字混合电路仿真和射频电路仿真的专业软件。基于此平台,Cadence公司还开发了面向射频设计的新技术,包括射频提取技术、针对无线芯片设计的两个新设计流程。不仅如此,目前的Virtuoso已经整合了来自合作伙伴安捷伦、Coware、Helic和Mathworks等公司的技术,射频设计能力大为增强。使用该项新技术,可以减少设计反复,并缩短产品上市时间。其AMS工具可以实现自顶向下、数/模混合的电路设计;Composer工具可以方便地进行电路设计的输入和管理;spectre/SpectreRF仿真器精度高,适合不同特点的电路设计;Layout工具包含了布局、交叉参考、布线、版图验证、参数提取等功能;此外,Virtuoso能进行可靠的后仿真和成品率控制。 基于Virtuoso的行为仿真和系统规划 射频收发系统的设计最终能否成功,以及模块指标分配是否合理可行,都有赖于具体电路设计之前对系统的行为建模和计算,即所谓的行为仿真。这也是自顶向下设计模式的关键一步。Cadence内置的Verilog-A和VHDL仿真器,以及混合输入模式的仿真方法提供了这种可能性。而且,Cadence软件免费提供了大量的行为模型供选择使用,对于射频系统设计,所要做的就是调用并设定各个模块预期的指标要求,通过仿真很快就能得到系统的行为特征。根据要求可以方便地修改各个模块的指标重新仿真,直到系统的行为满足要求为止。以接收机为例,接收系统。每个模块的指标设定非常具体,如输入输出阻抗、增益、隔离度、噪声系数NF、线性度IP3、直流偏移IP2等。仿真完成后,每个模块的指标分配任务也同时完成。 每个模块用具体电路实现后可以逐一取代相应的设计模块,进行系统仿真,可以看出每个模块是否满足系统的需要,进而评估每个实际模块对系统性能的影响。 基于Virtuoso Spectre/SpectreRF的电路模块仿真设计 基于上述的行为仿真结果和指标分配结果,可以划分系统模块设计任务,对每个单元块分别进行设计仿真。 LNA LNA是射频接收机最前端的一个有源部件,它决定了系统的噪声性能。对它的要求主要是具有尽量低的NF和足够的功率增益、好的输入匹配,其次是高线性度和隔离度。其电路如图3所示。利用Spectre的SP分析或SpectreRF的PSS+Pnoise分析都可以进行NF分析。还可以利用NFmin的结果来挑选晶体管的尺寸,以使最优源阻抗满足最小的噪声要求。 Mixer 混频器是收发机的核心,由于完成的是变频工作,其主要仿真方法需采用SpectreRF仿真器。混频器的益、NF等与输入输出有关,但输入和输出工作在不同的频段上,往往要在PSS分析的基础上进行其它分析才能得到正确结果,如PSP、Pnoise、PAC等。混频器的结构是典型双平衡吉尔伯特。 VGA 基带VGA由于频率低、增益大,因此对噪声要求不高,主要是对线性度、增益等指标有较高的要求,SpectreRF的PSS扫描可以方便地对模块的输入进行扫描并自动对扫描曲线作延长,直接标示出线性度PldB和IIP3的交点位置及数值大小,非常方便直观。这种方法与传统的two tone测试相比更加灵活高效。VGA在不同增益状态下的IIP3指标的仿真只需把控制写成变量,在ADE环境中进行扫描变量的值即可完成。所得的结果可以方便地进行比较分析。通过调整可以获得理想的VGA电路。甚至可以把ADE下的各种设置保存成ocean的脚本文件,利用脚本的自动运行,只要事先安排好各种仿真任务,Cadence就能自动完成各项仿真并保存数据结果。对数据进行比较分析后能获悉电路的性能,以此为指导逐步改进,便可获得一个满足系统需要的电路模块。 PLL模块 PLL各模块的仿真是一个比较有挑战性的任务,PLL本身是一个数字/模拟混合的模块,但是一般都用模拟的方式设计各个模块。PLL的仿真包含了上百项指标的测试工作,这些仿真要用到几乎所有Spectre和SpectreRF的仿真工具。以其中VCO和CP的仿真为例,VCO非线性的工作特点决定了它的噪声计算不能以小信号的方式进行,采用PSS+Pnoise的方式则可以准确地仿真VCO的相位噪声性能。通过扫描可以得到VCO的频率调谐增益Kvcvcd。 电荷泵输出电流特性是衡量CP性能的常用曲线,CP决定了PLL环路的增益和带内噪声性能。通过扫描也可以容易地得到CP在不同状态下电流源的恒流和匹配特性。 以上所述是射频接收机几个典型单元模块的电路设计仿真过程。系统各个单元块的仿真是可以同时展开的,完成的模块可以随时代人行为系统来验证设计结果。经过若干次反复修改与验证,最终可以得到符合要求的接收系统。 温度分析 要保证最终系统设计的可靠性和成品率,很关键的一步是在各个单元块的设计中进行温度、极端情况等分析。这些功能可以在CadenceVirtuoso中通过设置不同的仿真温度、通过仿真模型的Corner设置,以及直接使用其提供的MonteCarlo仿真工具来进行。 射频收发系统的整体电路仿真 各个模块电路分别设计验证完成以后,就可以把所有模块连成系统,并加上PAD、ESD等构成一个完整的芯片系统,对这个系统加上激励进行仿真测试,可以对整个系统电路进行仿真。如果仿真计算所用的硬件资 源足够大,可以直接对系统进行tran、SP、PSS,以及PSP、Pnoise、PAC等分析,获得整个芯片的性能。如果资源不足,则可以考虑对系统按功能进行分组、分块仿真。由于分出的块之间相对独立,因此整体系统的特性与分块仿真差别不大。 版图设计与后仿真 在各模块的设计指标满足自身及系统要求的基础上可以开始各个模块的版图设计,首先利用Layout-XL的元件调入功能可以直接由原理图调入版图元件,进行各个模块的粗略布局,主要是安排与其它模块的连接端口以及一些重要元件的预布局。然后从系统上将所有模块的预布局调入进行整体布局考虑。利用Virtuoso Layout工具所具有的层次化管理和操作的特性,可以对每个模块的安放及其与其它模块的衔接进行系统考虑。 系统布局以后,将边界条件分配给每个模块。在模块单独的布局过程中要遵守其边界约定。版图进行到一定阶段后,即可以调入到系统版图中来检查,随时作必要的调整以满足每个模块的具体情况。 具体版图绘制过程中可以充分利用Virtuoso版图工具的强大功能,比如充分发挥快捷键功能可以使版图设计流畅高效;利用Layout-XL的交叉参考可以随时发现错误的连线或因疏忽造成的短路;利用DRD的实时规则检查可以避免绝大多数违反设计规则的布图。 版图的规则检查可以采用Virtuoso的Diva工具,DRC、LVS、Exlract等工作都可以在其友好的界面下完成。对于射频电路版图元件数规模不大的特点,利用Diva完成绝大部分工作是很合适的。如果想进一步提高版图提取和后仿真的精确度,可以考虑采用Assure工具来进行。 结语 本文详细讨论了基于CadenceVirtuoso设计平台的单片射频收发集成电路的设计过程。讨论了利用Virtuoso工具完成的自顶向下、从系统到模块、从前端都后端的整个设计步骤,直到实现一个完整的射频芯片。可以看出,Virtuoso平台工具在IC设计的各个阶段所发挥的重要作用。 文中所述的单片射频芯片设计中所采用的Virtuoso工具只是Virtuoso家族中最常用的几个工具,依靠他们的强大功能足以完成复杂的射频系统设计,是性价比较高的一种解决方案。如果再结合Virtuoso的AMs、UltraSim、VoltageStorm、ElectronStorm等工具,将会使设计效率更高,设计更精确。 版图设计论文:数模混合集成电路版图设计的涨缩技术 摘 要:文章介绍了在数模混合版图设计中,如何把版图不同模块的涨缩需求,用一种完善的自动化程序技术方案来实现,并且可以批处理所有需要涨缩的版图数据。 关键词:数字;模拟;集成电路;版图设计;人工处理;程序化处理 随着集成电路技术的进步,晶体管尺寸越来越小。对于很多经过晶圆片验证的产品,需要通过版图等比例缩小,直接用于更小的工艺平台,不用重新设计版图,就可以流片,从而获得高集成度的效果,极大地提高了效率,节省了成本。而一个数模混合产品中包含数字部分和模拟部分,对于数字 IP,尤其是标准单元, 用于更小工艺平台的时候,可以直接采用版图等比例缩小的方式;而对于一些模拟IP来说,应用于更小工艺平台的时候,为了保持性能的最优化,需要保持原验证的同等条件;而对于工艺的临界尺寸(Critical Dimension, CD)来说,希望整个产品的接触孔的宽度是一致的。对于这样一个产品多种涨缩,部分还需要层次之间布尔操作的需求,本文提供一种完善的自动化流程方案来解决这种版图特殊涨缩的方法,可以程序化地批处理所有需要涨缩的版图数据。 1 客户项目涨缩需求概述 华润上华0.18 μm工艺线有3个差异不大的平台―0.18 μm, 0.162 μm ,0.153 μm。客户的产品很多已经在0.18 μm工艺平台验证过,为了增加单片晶圆片上的管芯的数量,提高利润空间,客户会直接把0.18 μm工艺平台验证过的产品等比例缩小到0.162 μm或者0.153 μm的两个工艺平台进行重新流片。而数字IP可以直接等比例缩小,但是模拟IP希望能直接用0.18 μm工艺平台设计方案,这两种IP类型共存于一个数模混合产品中,需要分别对这两种IP进行不同的操作,而且由于工艺要求需要,某些版图层次需要进行其他特殊的处理。 图1是数模混合的简化示意图,包含了数字IP和模拟IP。客户需求有两个要求:(1)模拟IP尺寸保持不变,数字IP尺寸缩小到原始的0.9倍;(2)整个产品的接触孔的宽度保持原始的0.22 μm。 2 人工涨缩技术操作方式 传统的操作技术中,大部分需要靠人工干涉和人工画图来实现,效率很低,下面简述一下传统人工操作技术方案: (1)在图1的版图EDA工具窗口菜单中,调用图2版图属性对话框,通过修改其参数选项Magnification等于0.9,把数字IP缩小到原始的0.9倍。 (2)这种修改的方式会导致版图层次之间出现0.001 μm的gap(空隙),如图3所示,金属层出现的gap图形;这种0.001 μm的gap会出现在很多不同分层结构的连接层次之间。 (3)人工修补版图,首先要把所有出现gap的图形一一填充好,然后把模拟IP和数字IP之间的连接金属线的位置分别调整好。 (4)因为原始接触孔宽度等于0.22 μm,如图4所示,而缩小到0.9倍以后数字 IP部分的接触孔宽度等于0.198 μm;为了保持全芯片的接触孔宽度一致,必须人工的把数字 IP内部的接触孔宽度修改为0.22 μm。 每一个数模产品都是非常巨大的,包含的contact的数量是数以万计的,模拟IP和数字IP连线也都是非常复杂的,而且要从底层单元开始修改,单靠这种传统的人工修改,工作量是超负荷的,从而使客户产品直接shrink的效率就大大降低,影响到客户产品的上市时间。 3 程序化处理涨缩技术 3.1 程序化涨缩技术原理 针对传统方案的缺点,结合我们客户需求,同时更多的是依赖个人技术经验,发明了一种自动化批处理,人工干预少的技术方案,从而大大提高了客户产品涨缩的效率。核心技术方案是采用EDA工具calibre drc语言,编写涨缩程序,再运行程序,从而达到客户需求。图5是客户数模产品的涨缩批处理流程。 基本原理:整个程序分为涨大(enlarge)和整体缩小(shrink )两个过程。IP涨大以后,会把相关的接触孔的宽度恢复到0.22 μm,然后把涨大后的IP重新整合在原始的版图中,最后把整合好的数据进行整体shrink,从而达到版图等比例缩小的目的。 3.2 批处理程序的结构 根据图5的客户需求原理,我们用calibre语言需要编写了两个程序,一个是enlarge程序,一个是shrink程序,两者程序架构大体相同。程序架构包含以下几个方面。 (1)Specification Statement(规范说明):定义版图数据基本信息和需要的功能选项。 (2)Input Layers Statement(输入层次说明):把版图数据的所有输入层次信息定义出来。 (3)Layer Operations(版图层次运算):根据项目要求,进行所有层次之间的布尔运算。 (4)Output New Layer(输出新的版图层次):把最终完成各种处理的版图数据输出。 通过上面3个语句,就可以把版图Metal1层次的gap修补,以此类推,所有需要修改gap的版图层次都可以按照此语法命令结构来完成。 整体shrink的程序和enlarge的程序结构相同,在shrink程序中可以把客户所有层次之间的布尔运算需求,通过命令语句执行,从而完成客户数据光罩层次的输出。其中的shrink选项,只需要在程序的规范说明里面来定义即可,命令行如下:DRC MAGNIFY RESULTS 0.9,即可完成shrink 90%的功能任务,如果定义DRC MAGNIFY RESULTS 0.85,即可完成shrink 85%的功能需求。 3.4 q缩程序的执行 编写完程序以后,把版图数据等比例缩小的任务就可以按照步骤执行,首先运行enlarge(涨大)程序,然后运行shrink(缩小)程序。步骤如下: (1)在enlarge程序里面定义要涨大的版图数据的gds;运行enlarge程序:caliberCdrc Chier enlarge程序。 (2)把前两步运行出来的版图数据,放入原始的版图gds中,修补接口连线;在shrink程序里面把第(3)输出的版图数据定义进入;运行shrink程序:calibre Cdrc Chier shrink程序。 (3)通过这几个步骤,我们就可以把版图等比例缩小,同时还维持了模拟IP的原始状态。 (4)程序运行出来的版图,我们就可以直接拿到工艺厂流片。 4 结语 本文详细讲述了如何利用常用的EDA calibre工具语言,批处理集成电路版图等比例缩小的方法。现在集成电路行业发展迅速,工艺水平不断提高,而器件特征尺寸也随着摩尔定律不断缩小,如果一些数模混合产品经过缩小,可以在新的工艺平台流片,有些经过验证的IP希望在原始的工艺尺寸下复用,这些客户需求,都可以通过本文所阐述的技术原理,高效率地实现,极大地节省了设计成本。涨缩程序可以推广于任何后端版图设计中,简单编写一个小的程序,就可以代替人工繁重的全定制版图设计,从而大大提高设计效率。 版图设计论文:“集成电路版图设计”教学探索与实践 摘要:集成电路版图设计起着承接电路设计和芯片实现的重要作用,是集成电路设计流程中必不可少的环节,同时也是应用型集成电路人才的培养方向。对集成电路版图设计理论教学和实验教学过程的实施进行了探索和实践。以CMOS与非门为例,介绍了基于主流EDA工具的完整集成电路版图设计流程的教学实例。 关键词:集成电路设计;版图;EDA 集成电路是当今信息技术产业高速发展的基础和源动力,已经高度渗透与融合到国民经济和社会发展的每个领域,其技术水平和发展规模已成为衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志之一[1],美国更将其视为未来20年从根本上改造制造业的四大技术领域之首。我国拥有全球最大、增长最快的集成电路市场,2013年规模达9166亿元,占全球市场份额的50%左右。近年来,国家大力发展集成电路,在上海浦东等地建立了集成电路产业基地,对于集成电路设计、制造、封装、测试等方面的专门技术人才需求巨大。为了适应产业需求,推进我国集成电路发展,许多高校开设了电子科学与技术专业,以培养集成电路方向的专业人才。集成电路版图设计是电路设计与集成电路工艺之间必不可少的环节。据相关统计,在从事集成电路设计工作的电子科学与技术专业的应届毕业生中,由于具有更多的电路知识储备,研究生的从业比例比本科生高出很多。而以集成电路版图为代表包括集成电路测试以及工艺等与集成电路设计相关的工作,相对而言对电路设计知识的要求低很多。因而集成电路版图设计岗位对本科生而言更具竞争力。在版图设计岗位工作若干年知识和经验的积累也将有利于从事集成电路设计工作。因此,版图设计工程师的培养也成为了上海电力学院电子科学与技术专业本科人才培养的重要方向和办学特色。本文根据上海电力学院电子科学与技术专业建设的目标,结合本校人才培养和专业建设目标,就集成电路版图设计理论和实验教学环节进行了探索和实践。 一、优化理论教学方法,丰富教学手段,突出课程特点 集成电路版图作为一门电子科学与技术专业重要的专业课程,教学内容与电子技术(模拟电路和数字电路)、半导体器件、集成电路设计基础等先修课程中的电路理论、器件基础和工艺原理等理论知识紧密联系,同时版图设计具有很强的实践特点。因此,必须从本专业学生的实际特点和整个专业课程布局出发,注重课程与其他课程承前启后,有机融合,摸索出一套实用有效的教学方法。在理论授课过程中从集成电路的设计流程入手,在CMOS集成电路和双极集成电路基本工艺进行概述的基础上,从版图基本单元到电路再到芯片循序渐进地讲授集成电路版图结构、设计原理和方法,做到与上游知识点的融会贯通。 集成电路的规模已发展到片上系统(SOC)阶段,教科书的更新速度远远落后于集成电路技术的发展速度。集成电路工艺线宽达到了纳米量级,对于集成电路版图设计在当前工艺条件下出现的新问题和新规则,通过查阅最新的文献资料,向学生介绍版图设计前沿技术与发展趋势,开拓学生视野,提升学习热情。在课堂教学中尽量减少冗长的公式和繁复的理论推导,将理论讲解和工程实践相结合,通过工程案例使学生了解版图设计是科学、技术和经验的有机结合。比如,在有关天线效应的教学过程中针对一款采用中芯国际(SMIC)0.18um 1p6m工艺的雷达信号处理SOC 芯片,结合跳线法和反偏二极管的天线效应消除方法,详细阐述版图设计中完全修正天线规则违例的关键步骤,极大地激发了学生的学习兴趣,收到了较好的教学效果。 集成电路版图起着承接电路设计和芯片实现的重要作用。通过版图设计,可以将立体的电路转化为二维的平面几何图形,再通过工艺加工转化为基于半导体硅材料的立体结构[2]。集成电路版图设计是集成电路流程中的重要环节,与集成电路工艺密切相关。为了让学生获得直观、准确和清楚的认识,制作了形象生动、图文并茂的多媒体教学课件,将集成电路典型的设计流程、双极和CMOS集成电路工艺流程、芯片内部结构、版图的层次等内容以图片、Flash动画、视频等形式进行展示。 版图包含了集成电路尺寸、各层拓扑定义等器件相关的物理信息数据[3]。掩膜上的图形决定着芯片上器件或连接物理层的尺寸。因此版图上的几何图形尺寸与芯片上物理层的尺寸直接相关。而集成电路制造厂家根据版图数据来制造掩膜,对于同种工艺各个foundry厂商所提供的版图设计规则各不相同[4]。教学实践中注意将先进的典型芯片版图设计实例引入课堂,例如举出台湾积体电路制造公司(TSMC)的45nm CMOS工艺的数模转换器的芯片版图实例,让学生从当今业界实际制造芯片的角度学习和掌握版图设计的规则,同时切实感受到模拟版图和数字版图设计的艺术。 二、利用业界主流EDA工具,构建基于完整版图设计流程的实验体系 集成电路版图设计实验采用了Cadence公司的EDA工具进行版图设计。Cadence的EDA产品涵盖了电子设计的整个流程,包括系统级设计、功能验证、集成电路(IC)综合及布局布线、物理验证、PCB设计和硬件仿真建模模拟、混合信号及射频IC设计、全定制IC设计等。全球知名半导体与电子系统公司如AMD、NEC、三星、飞利浦均将Cadence软件作为其全球设计的标准。将业界主流的EDA设计软件引入实验教学环节,有利于学生毕业后很快适应岗位,尽快进入角色。 专业实验室配备了多台高性能Sun服务器、工作站以及60台供学生实验用的PC机。服务器中安装的Cadence 工具主要包括:Verilog HDL的仿真工具Verilog-X、电路图设计工具Composer、电路模拟工具Analog Artist、版图设计工具Virtuoso Layout Editing、版图验证工具Dracula 和Diva、自动布局布线工具Preview和Silicon Ensemble。 Cadence软件是按照库(Library)、单元(Cell)、和视图(View)的层次实现对文件的管理。库、单元和视图三者之间的关系为库文件是一组单元的集合,包含着各个单元的不同视图。库文件包括技术库和设计库两种,设计库是针对用户设立,不同的用户可以有不同的设计库。而技术库是针对工艺设立,不同特征尺寸的工艺、不同的芯片制造商的技术库不同。为了让学生在掌握主流EDA工具使用的同时对版图设计流程有准确、深入的理解,安排针对无锡上华公司0.6um两层多晶硅两层金属(Double Poly Double Metal)混合信号CMOS工艺的一系列实验让学生掌握包括从电路图的建立、版图建立与编辑、电学规则检查(ERC),设计规则检查(DRC)、到电路图-版图一致性检查(LVS)的完整的版图设计流程[5]。通过完整的基于设计流程的版图实验使学生能较好地掌握电路设计工具Composer、版图设计工具Virtuoso Layout Editor以及版图验证工具Dracula和Diva的使用,同时对版图设计的关键步骤形成清晰的认识。 以下以CMOS与非门为例,介绍基于一个完整的数字版图设计流程的教学实例。 在CMOS与非门的版图设计中,首先要求学生建立设计库和技术库,在技术库中加载CSMC 0.6um的工艺的技术文件,将设计库与技术库进行关联。然后在设计库中用Composer中建立相应的电路原理图(schematic),进行ERC检查。再根据电路原理图用Virtuoso Layout Editor工具绘制对应的版图(layout)。版图绘制步骤依次为MOS晶体管的有源区、多晶硅栅极、MOS管源区和漏区的接触孔、P+注入、N阱、N阱接触、N+注入、衬底接触、金属连线、电源线、地线、输入及输出。基本的版图绘制完成之后,将输入、输出端口以及电源线和地线的名称标注于版图的适当位置处,再在Dracula工具中利用几何设计规则文件进行DRC验证。然后利用GDS版图数据与电路图网表进行版图与原理图一致性检查(LVS),修改其中的错误并按最小面积优化版图,最后版图全部通过检查,设计完成。图1和图2分别给出了CMOS与非门的原理图和版图。 三、结束语 集成电路版图设计教学是电子科学与技术专业和相关电类专业培养应用型集成电路人才的重要环节,使学生巩固了集成电路电路原理、工艺和器件等理论知识,掌握了集成电路版图设计流程、方法和主流的EDA版图工具的使用,提高了学生的工程实践能力,同时培养了学生分析问题、解决问题的能力。随着集成电路飞速发展到纳米工艺,版图相关的新技术和设计规则不断涌现。因此,在今后的教学改革工作中,与时俱进,围绕先进的实际设计案例将课堂教学和设计应用紧密结合,构建集成电路版图设计的教学和实践体系,具有重要的意义。 版图设计论文:汽车电打火控制芯片的输入模块的版图设计与验证 摘 要 本文介绍了一款应用于汽车工程领域的电打火控制芯片的输入模块的版图设计与验证。采用标准双极工艺,全定制的设计对输入模块进行布局布线,并完成了后端验证。本芯片功耗低、成本低,性能稳定。 【关键词】电打火控制芯片 版图设计 1 引言 汽车电打火控制芯片是为使用霍尔效应管的无触点点火系统所设计的一款电打火控制芯片。芯片通过驱动外接的NPN达林顿管来控制点火线圈,使其获得足够的点火能量,只伴随很少的能量损失。本次设计的汽车电打火芯片共包含10个模块:基准电压模块、霍尔效应管输入模块、过压保护模块、占空比控制模块、限流保护电流模块、控制转换模块、缓慢恢复模块、不饱和感应模块、衡通保护模块、驱动电路模块和RPM模块。本文主要讨论了在系统设计和电路设计完成后,对输入模块:基准电压模块和霍尔效应管输入模块电路进行详细分析,并进行仿真,然后完成后端设计以及相关的验证工作。 本文电路中所采用的器件全部是双极型器件,采用5微米标准双极工艺进行版图设计。由于芯片整体电路图比较大,所以将电路图分成若干个模块分别设计,设计前先要将每个模块中的器件的大致位置规划好,在后面的整体版图整理中,再根据工艺线给出的封装结构调整各模块中器件和焊盘的位置。 2 电路分析、仿真结果以及版图设计 2.1 基准电压模块 电路如图1所示,当V3开始给整个电路供电时,随着V3的升高,Q58先导通,从而使Q60导通,Q57、Q58构成达林顿管。Q60的导通,使得镜像电流源Q59-1和Q59-2导通,开始为Q56,Q53,R33组成的能隙基准源供电,并最终在Q38的基极上产生1.25V的基准电压。基准电压产生后,Q61的B极电位为1.9V左右,高于Q60的B极电位(1.4V),所以,Q60截止。R31,Q57,Q58,Q60组成了基准电压部分的启动电路。 基准电压模块中的关键器件: (1)Q53和Q56的面积比要严格匹配,R33的大小影响基准电压值。 (2)R27、R28匹配。 基准电压模块的版图设计:根据隔离区划分标准,集电极电位相同晶体管可以放在同一个隔离区内,将基准电压模块电路图划分成10个隔离区。然后在各个隔离区内设计器件。 2.1.1 晶体管的设计 设计芯片一般情况下先调整晶体管的尺寸。虽然将晶体管的尺寸调到最小,会增大串联器件的电阻和增大时间常数,但是可以减小芯片面积,权衡利弊,缩小器件尺寸所Ю吹暮么σ远远大于它所带来的坏处。设计晶体管版图,首先要设计出一个最小尺寸的晶体管,这个最小尺寸的晶体管是根据本工艺线的工艺水平定出来的,本设计中最小尺寸晶体管的发射极面积是14×14μm2,然后在这个基础上考虑图形最小间距,逐步套合成一个最小尺寸的晶体管,也就是单位管。 根据对电路的分析、仿真,计算出电路图中所有晶体管发射区的尺寸,以单位管为标准,将计算出的发射区面积都表示为单位管的N倍。然后根据单位管的尺寸和本条工艺线所给出的最小设计规则,设计出各个晶体管的版图。 2.1.2 电阻的设计 根据不同类型的电阻具有不同的方块电阻,将大阻值的电阻设计为注入电阻,小阻值的电阻设计为扩散电阻,更大阻值的电阻设计为夹层电阻。 根据电阻公式: 可以根据工艺线的端头修正因子和版图中的布局情况电阻的形状和拐角个数。模块中共有15个电阻,经过计算分析,其中有一个是基区扩散电阻,其余的是注入电阻,方块电阻数全部标注在电路图中。 2.1.3 电容的设计 模块中只有一个电容,电容值为2pF,根据式(2)可以算出电容面积为: 算出电容的面积后,将这个电容做成梳状电容,使P区和N区的重迭面积为5000 就可以满足电容值为2pF的要求。 将电路图中的每个器件设计好之后,对比电路图,符合低风险合并规则的器件可以合并以减少面积。然后再参考电路图进行布线。基准电压模块版图设计如图2所示。 2.2 霍尔效应管输入模块 电路如图3所示,Q108的基极为其输出信号。霍尔效应管产生的信号从PIN5进入(V1),直接传给Q113的B极,Q113的B极与Q119的B极电位进行比较。当霍尔效应管产生的信号为高时,Q113极的B极电位为高,高于Q119的B极电位,所以,Q119导通,Q113截止。Q119的导通,使得Q111的B极电位为高,导通,从而将Q120-2的电流全部拉走,使得没有电流从Q108、Q112和R75中流过,此时模块的输出(Q108的基极)为低,约为0V。反之,上述各管子工作状态相反,模块输出为高,约为0.7V。Q114、Q115和D4组成了一个过压保护,使从霍尔效应管输入的信号不会过高,将其上限限定为(Vcc+2.1)V。霍尔效应管输入电路模块版图设计如图4所示。 3 版图验证 完成版图设计的电路性能由于诸多物理因素的介入,与逻辑设计、电路设计的结果相比,会有一定的变化,因此必须对版图进行验证,主要包括几何设计规则检查(DRC),电学规则检查(ERC),网表一致性检查(LVS),电路功能和性能验证(后仿真)等部分。这些检查工作能为电路的版图设计的正确性提供依据。本设计对绘制完的版图进行了DRC和LVS验证。 4 结论 这款电打火控制芯片的设计成功,填补了国内类似芯片的设计空白,更重要的是这款芯片的所有元器件几乎都采用最小设计尺寸,使芯片面积、功耗最小,从而提高了芯片的利用率,节省了设计成本。 版图设计论文:JFET输入双运算放大器集成电路芯片的版图设计 摘要:介绍了基于4μm双极对通隔离兼容JFET工艺的双运算放大器集成电路芯片的版图设计。版图设计的主出发点是高精度、高速和高可靠性三方面。版图中各模块采用对称设计,关键元件的匹配采用了共质心对称设计。芯片测试结果表明,JFET输入双运算放大器的输入偏置电流和失调电流均达到了200pA以下,电路的转换速率达到了10V/μs,增益带宽积4.5MHz,很好的实现了预定电路功能。芯片成品率达90%。 关键词:JFET;运算放大器;版图设计;可靠性 0 引言 该JFET输入运算放大器主要用在高速积分器、快速D/A转换器、采样-保持等电路中,其关键技术指标是高精度、高速和高可靠。作为集成电路设计流程中最重要的一个环节,芯片版图的设计将是提高电路精度、成品率和可靠性的关键因素。 1 芯片功能及原理图 本文设计的JFET输入双运算放大器输入偏置电流最大200pA,失调电流最大50pA,失调电压最大2mV,共模抑制比最小85dB,电源抑制比最小85dB,电压增益最小90dB,转换速率最小10V/μs,增益带宽积最小4.5MHz。电路由失调调零电路、输入ESD保护电路、偏置电路、差分输入电路、电压放大电路、输出扩流电路、保护电路组成。电路原理图如图1所示。 2 芯片版图设计 2.1 芯片版图的平面设计 本文设计的JFET输入双运算放大器最大的热源就是输出扩流电路,为了保证电路精度,降低温度对输入部分的影响,应该将差分输入电路远离输出扩流电路;保护电路需要测量输出管的电流和结温(主要是电流),因此需把它放在贴近输出扩流电路的位置;电路失调调零电路考虑到电路中测应放在芯片边缘;偏置电路采用正温度系数的扩散电阻和负温度系数的齐纳二极管串联,基本消除了温度的影响,可以放在输出扩流电路边上,同时降低了温度对差分输入电路的影响。 考虑到电路的高可靠性能,在电路的输入、输出、电源端均加上ESD保护电路,提高电路抗静电等级。 综上所述,结合具体布线情况,得出了芯片版图的整体布局,如图2所示。 2.2 主要模块及元器件版图设计 本设计采用4μm双极对通隔离兼容JFET工艺,单层金属布线,共15次光刻版,全部采用负胶接触光刻。最小特征尺寸为4μm,外延层厚度12μm,电阻率3Ω・cm,基区结深2.5~3.0μm。 2.2.1 标准元器件版图设计 本设计中用到的标准元件主要有P沟道JFET、外延型JFET,小功率npn晶体管、横向pnp管、电阻、电容。P沟道JFET沟道长度设计为10μm。外延型JFET沟道宽度设计为32μm。小功率npn晶体管发射区下限尺寸主要受光刻精度的限制,小于4mA的npn晶体管发射区为φ22μm圆形,发射极电流按0.1mA/μm计算【1】;4~25mA的npn晶体管发射区设计为200μm×18μm的矩形。纵向pnp晶体管发射区设计为350μm×30μm的矩形,同时在发射区做重掺杂,提高纵向pnp管的大电流增益。横向pnp管基区宽度设计为14μm。 另外,设计时还采用了发射极铝层大面积覆盖(过EB结势垒区),以减少表面复合,提高npn管和横向pnp管的小电流放大倍数【1】。 本设计中采用的电阻主要有基区电阻和高硼注入电阻。对于精度要求高、匹配性好的电阻采用基区电阻,如差分输入端要求精确匹配的电阻。为了保证电阻的精度和好的匹配性,设计时尽量避免弯头的出现。其余要求不高且阻值较大的电阻采用高B注入电阻,为了形成可靠的欧姆接触,在接触孔下的扩散区做了重掺杂。 电容器的设计采用MIS电容器,考虑电路对转换速率的要求,电容面积按2pF/10000μm2计算。 2.2.2 差分输入电路的版图设计 差分输入电路的精度是影响JFET输入运算放大器的最主要因素。因此,在版图设计时除了合适的布局外,还要充分考虑到该部分电路所用元器件的匹配性,设计时主要采用以下匹配原则:(1)JFET采用统一的几何形状,放置在最相邻的位置,采用共质心拓扑结构交叉耦合的版图设计【2】;(2)JFET所属隔离岛外围实行N+重掺杂,保证隔离岛等电位,减小JFET表面漏电;(3)npn晶体管发射区采用φ22μm圆形结构,放置在JFET边上,采用交叉耦合的版图设计,减小输入级有源负载失配对失调的影响;(4)匹配好的JFET远离芯片热源,放置在芯片的对称轴上;(5)所用电阻均为基区电阻,条宽为20μm。采用上述原则设计出如下结构: 经布局规划,模块实现和版图优化,得到芯片的整体版图(图4),芯片版图尺寸为:3380μm×1860μm。 3 流片结果及分析 芯片版图经总体布局、布线设计完成后,对版图进行了DRC和LVS检查,并在流片厂双极对通隔离兼容JFET工艺线成功流片,芯片图形如图5所示。 表1是该运算放大器样品的上机测试参数与国外同型号产品对比结果。从表1可以看出,该运算放大器达到了国外同型号产品的参数要求(实测时TI公司同类产品IB为100pA左右,Linear Technology公司同类产品IB为150pA左右),可以替代进口的同型产品。 4 结语 为了实现高精度、高速、高可靠运算放大器,本文设计出了一种输入级完全对称的版图结构。芯片版图经总体布局、布线设计完成,并在流片厂成功流片。结果表明,该芯片的性能指标优于国内同型产品,版图设计很好地实现了电路功能,初测芯片的成品率达90%。 版图设计论文:面向企业的IC版图设计教学探讨 摘要:本文在分析国内集成电路(IC)设计企业对版图设计要求的基础上,调查了已从事版图设计的一些学生在校期间所学的版图知识与企业要求的差异,针对版图教学存在的一些教学与企业对版图设计具体要求的不同,深入探讨IC版图教学内容和实现方法,规划版图教学与实践的紧密结合。强调版图教学与目前主流工艺、常用电路以及设计软件同步并重。 关键词:版图设计;集成电路;教学与实践 目前,集成电路设计公司在招聘新版图设计员工时,都希望找到已经具备一定工作经验的,并且熟悉本行业规范的设计师。但是,IC设计这个行业圈并不大,招聘人才难觅,不得不从其他同行业挖人才或通过猎头公司。企业不得不付出很高的薪资,设计师才会考虑跳槽,于是一些企业将招聘新员工目标转向了应届毕业生或在校生,以提供较低薪酬聘用员工或实习方式来培养适合本公司的版图师。一些具备版图设计知识的即将毕业学生就进入了IC设计行业。但是,企业通常在招聘时或是毕业生进入企业一段时间后发现,即使是懂点版图知识的新员工,电路和工艺的知识差强人意,再就是行业术语与设计软件使用不够熟练、甚至不懂。这就要求我们在版图教学时渗入电路与工艺等知识,使学生明确其中紧密关联关系,树立电路、工艺以及设计软件为版图设计服务的理念。 一、企业对IC版图设计的要求分析 集成电路设计公司在招聘版图设计员工时,除了对员工的个人素质和英语的应用能力等要求之外,大部分是考查专业应用的能力。一般都会对新员工做以下要求:熟悉半导体器件物理、CMOS或BiCMOS、BCD集成电路制造工艺;熟悉集成电路(数字、模拟)设计,了解电路原理,设计关键点;熟悉Foundry厂提供的工艺参数、设计规则;掌握主流版图设计和版图验证相关EDA工具;完成手工版图设计和工艺验证[1,2]。另外,公司希望合格的版图设计人员除了懂得IC设计、版图设计方面的专业知识,还要熟悉Foundry厂的工作流程、制程原理等相关知识[3]。正因为其需要掌握的知识面广,而国内学校开设这方面专业比较晚,IC版图设计工程师的人才缺口更为巨大,所以拥有一定工作经验的设计工程师,就成为各设计公司和猎头公司争相角逐的人才。 二、针对企业要求的版图设计教学规划 1.数字版图设计。数字集成电路版图设计是由自动布局布线工具结合版图验证工具实现的。自动布局布线工具加载准备好的由verilog程序经过DC综合后的网表文件与Foundry提供的数字逻辑标准单元版图库文件和I/O的库文件,它包括物理库、时序库、时序约束文件。在数字版图设计时,一是熟练使用自动布局布线工具如Encounter、Astro等,鉴于很少有学校开设这门课程,可以推荐学生自学或是参加专业培训。二是数字逻辑标准单元版图库的设计,可以由Foundry厂提供,也可由公司自定制标准单元版图库,因此对于初学者而言设计好标准单元版图使其符合行业规范至关重要。 2.模拟版图设计。在模拟集成电路设计中,无论是CMOS还是双极型电路,主要目标并不是芯片的尺寸,而是优化电路的性能,匹配精度、速度和各种功能方面的问题。作为版图设计者,更关心的是电路的性能,了解电压和电流以及它们之间的相互关系,应当知道为什么差分对需要匹配,应当知道有关信号流、降低寄生参数、电流密度、器件方位、布线等需要考虑的问题。模拟版图是在注重电路性能的基础上去优化尺寸的,面积在某种程度上说仍然是一个问题,但不再是压倒一切的问题。在模拟电路版图设计中,性能比尺寸更重要。另外,模拟集成电路版图设计师作为前端电路设计师的助手,经常需要与前端工程师交流,看是否需要版图匹配、布线是否合理、导线是否有大电流流过等,这就要求版图设计师不仅懂工艺而且能看懂模拟电路。 3.逆向版图设计。集成电路逆向设计其实就是芯片反向设计。它是通过对芯片内部电路的提取与分析、整理,实现对芯片技术原理、设计思路、工艺制造、结构机制等方面的深入洞悉。因此,对工艺了解的要求更高。反向设计流程包括电路提取、电路整理、分析仿真验证、电路调整、版图提取整理、版图绘制验证及后仿真等。设计公司对反向版图设计的要求较高,版图设计工作还涵盖了电路提取与整理,这就要求版图设计师不仅要深入了解工艺流程;而且还要熟悉模拟电路和数字标准单元电路工作原理。 三、教学实现 1.数字版图。数字集成电路版图在教学时,一是掌握自动布局布线工具的使用,还需要对UNIX或LINUX系统熟悉,尤其是一些常用的基本指令;二是数字逻辑单元版图的设计,目前数字集成电路设计大都采用CMOS工艺,因此,必须深入学习CMOS工艺流程。在教学时,可以做个形象的PPT,空间立体感要强,使学生更容易理解CMOS工艺的层次、空间感。逻辑单元版图具体教学方法应当采用上机操作并配备投影仪,教师一边讲解电路和绘制版图,一边讲解软件的操作、设计规则、画版图步骤、注意事项,学生跟着一步一步紧随教师演示学习如何画版图,同时教师可适当调整教学速度,适时停下来检查学生的学习情况,若有错加以纠正。这样,教师一个单元版图讲解完毕,学生亦完成一个单元版图。亦步亦趋、步步跟随,学生的注意力更容易集中,掌握速度更快。课堂讲解完成后,安排学生实验以巩固所学。逻辑单元版图教学内容安排应当采用目前常用的单元,并具有代表性、扩展性,使学生可以举一反三,扩展到整个单元库。具体单元内容安排如反相器、与非门/或非门、选择器、异或门/同或门、D触发器与SRAM等。在教授时一定要注意符合行业规范,比如单元的高度、宽度的确定要符合自动布局布线的要求;单元版图一定要最小化,如异或门与触发器等常使用传输门实现,绘制版图时注意晶体管源漏区的合并;大尺寸晶体管的串并联安排合理等。 2.模拟版图。模拟集成电路版图设计更注重电路的性能实现,经常需要与前端电路设计工程师交流。因此,版图教学时教师须要求学生掌握模拟集成电路的基本原理,学生能识CMOS模拟电路,与前端电路工程师交流无障碍。同时也要求学生掌握工艺对模拟版图的影响,熟练运用模拟版图的晶体管匹配、保护环、Dummy晶体管等关键技术。在教学方法上,依然采用数字集成电路版图的教学过程,实现教与学的同步。在内容安排上,一是以运算放大器为例,深入讲解差分对管、电流镜、电容的匹配机理,版图匹配时结构采用一维还是二维,具体是如何布局的,以及保护环与dummy管版图绘制技术。二是以带隙基准电压源为例,深入讲解N阱CMOS工艺下双极晶体管PNP与电阻匹配的版图绘制技术。在教学时需注意晶体管与电阻并联拆分的合理性、电阻与电容的类型与计算方法以及布线的规范性。 3.逆向版图设计。逆向集成电路版图设计需要学生掌握数字标准单元的命名规范、所有标准单元电路结构、常用模拟电路的结构以及芯片的工艺,要求学生熟悉模拟和数字集成单元电路。这样才可以在逆向提取电路与版图时,做到准确无误。教学方法同样还是采用数字集成电路版图教学流程,达到学以致用。教学内容当以一个既含数字电路又含模拟电路的芯片为例。为了提取数字单元电路,需讲解foundry提供的标准单元库里的单元电路与命名规范。在提取单元电路教学时,说明数字电路需要归并同类图形,例如与非门、或非门、触发器等,同样的图形不要分析多次。强调学生注意电路的共性、版图布局与布线的规律性,做到熟能生巧。模拟电路的提取与版图绘制教学要求学生掌握模拟集成电路常用电路结构与工作原理,因为逆向设计软件提出的元器件符号应该按照易于理解的电路整理,使其他人员也能看出你提取电路的功能,做到准确通用规范性。 集成电路版图设计教学应面向企业,按照企业对设计工程师的要求来安排教学,做到教学与实践的紧密结合。从教学开始就向学生灌输IC行业知识,定位准确,学生明确自己应该掌握哪些相关知识。本文从集成电路数字版图、模拟版图和逆向设计版图这三个方面就如何开展教学可以满足企业对版图工程师的要求展开探讨,安排教学有针对性。在教学方法与内容上做了分析探讨,力求让学生在毕业后可以顺利进入IC行业做出努力。 版图设计论文:做好凹版图文设计 提高印品质量 在凹版印前制作中,需要对客户设计好的图文进行适当地修改,使其尽可能满足凹印的要求。其中,线条、文字和色彩等都是重要的考查对象,只有设计和控制合理,才能达到理想的印刷效果。下面,笔者将谈一谈我公司凹版图文设计的要点,供同行参考。 文字和线条设计 文字和线条的设计一般应注意以下3个方面。 (1)由于较细小的文字和线条在印刷时不宜采用多色套印,所以,不能在套色图案上设计更加细小的反白字,且不宜在套色图案上留白后,再套印其他细小的文字,否则会增加套印难度。 (2)文字字号不应小于5号字,字高不得小于2mm;线条线宽不得小于0.1mm,但如果采用金属油墨印刷,考虑到金属油墨颗粒太大,在印刷时较难呈现理想的效果,所以其线条线宽就要大于0.1mm;细小的线条、文字等在设计时需要加上宽度为0.02mm的实边,加上实边后这些文字和线条本身的宽度应保持不变。 (3)文字与底图之间的压边在印刷时往往容易出现变色问题,如果客户不能接受这种问题,在图文设计时就要在文字边缘加白边,且白边宽度不得小于0.3mm。 色彩控制 (1)对人像等套印精度要求较严的图像,在图文设计时黄品青各色之间尽量不要加入其他色彩。 (2)印品上条形码的色彩多以黑色、深蓝色为主,不宜采用金属油墨或浅色油墨印刷。另外,条形码的大小应符合国家要求,为保证条形码印刷的完整性及清晰度,条形码的线条方向应尽量与版辊圆周方向一致。 (3)在油墨色彩能够达到客户要求的前提下,设计图文时尽量不使用叠色,例如,如果直接采用黑色挂网能够满足色彩要求的话,就不要选择由黄品青叠加而得到的黑色;过渡网能通过改变加网线数来达到色彩渐变效果的话,就不需要采用多色叠加去完成。 其他方面 加网时必须充分考虑80%和5%这两个色彩跳跃区,渐变挂网时最小网点极限应在10%以上,可印刷的最小网点面积率为15%~25%,尽量不要做大面积挂浅网,以免大批量印刷时造成网点丢失。另外,透明油墨和金属油墨必须要采用专色版,大面积实地底色最好要与网目调图案分开制版,且尽量采用专色版。
微电子论文:微电子技术在航空系统中的应用 文章摘要:随着微电子技术的不断发展,在我国的各行各业中科技水平也在不断提高,微电子技术不仅仅可以应用于工业等各种领域,我们也可以看到微电子技术,同样可以应用在航空系统之中,促进航空系统的进步,从而推动其向综合化、模块化方向发展。本文就将以微电子及微电子在航空系统中的发展的重要内涵为着手点,从而提出将微电子技术更好地应用于航空系统中的重要策略。 关键词:微电子技术;航空系统;综合化 微电子技术的进步在很大程度上提升各领域的科学水平,促进了各领域上的发展,目前在微电子技术在航空系统中的应用效果中,我们可以看到微电子技术的重要作用,不仅仅能够促进航空系统向经济性、技术性方向发展,同时也能促进航空系统整体性的进步。所以我们要明确微电子技术及微电子技术应用于航空系统的重要作用,从而对如何更好地应用微电子技术进行探究,希望可以促进微电子技术在航空系统中的发展。 1微电子技术的基本概念 微电子技术是较为复杂精密的科学技术之一,是建立在各种高密度微电子组件的基础上的高微电子技术。作为目前国内较为高精尖的基本技术端电子技术,其应用领域十分广泛,不仅仅可以使用于航空航天中,也可以使用在各个工业领域及商业领域上,微电子技术的展现形式通常是以微电子商品或者集合多种电子元器件的综合系统载体等出现,同时这也是各种半导体元件的产品的相关统称,作为集成电路的一个重要载体,微电子技术对于促进各领域的发展是有重要作用的,但是微电子技术的学习与创新是微电子技术发展的难点,在目前的信息化时代,我们既要正视微电子技术的重要性,又要对微电子技术进行学习与创新,从而促进国家科学、经济、国防等进一步发展。 2微电子技术在航空系统发展中的重要内涵 随着航空系统的不断发展,我们可以看到微电子技术在航空发展过程之中起到相当大的推动作用,促进航空系统向智能化、科学化、模块化方向发展,而且往往这个时候航空系统的发展也呈现出了综合性这一具体特性,微电子技术在航空系统中的发展不仅仅是航空水平的具体体现,同时也是国家科技水平及相应的国防实力的重要体现,微电子技术不仅仅是理论性的技术工种,当微电子技术应用于航空系统发展过程中时,也在证明我国微电子技术的基本专业知识理论能够很好地和实践应用有机结合起来,体现了我国航空系统发展状况。除了在航空系统中,微电子技术往往也会体现在航空微电子技术产品上,但无论是系统上还是产品上,微电子技术在航空系统发展过程中仍扮演了重要的推动角色。 3如何更好地将微电子技术应用于航空系统之中 3.1将微电子技术的专业理论知识与航空系统应用进行有机结合 我们可以看到目前航空系统的应用已经偏向于综合化、具体化、模块化方向发展了,所以电子技术基础知识应该在明确目前航空系统的基本发展现状之上,与实际航空系统应用进行有机结合,保障航空系统能够使用图像及语音信号实时传送功能,提高航空系统发展中的经济性与技术性,无论是在控制系统还是传感器及显示系统中,都促进了航空系统的灵活性和可靠性特性的发展,解决综合系统中所存在的相应问题,提升客观的显示技术及控制技术,从而推动微电子技术在航空系统中的深化与进步。 3.2提升相关人员的微电子技术水平,引进高质量的人才 无论是航空系统方面还是微电子技术方面其发展都需要高质量、高水平的人才进行相应的实验与应用,所以我们必须提高整体队伍的综合素质,以促进微电子技术在航空系统中的发展与应用。传统的固体物理基础课程、半导体器件与微电子综合课程设计等基本知识理论课程并不能满足微电子技术发展的具体要求,为了培训相应的航空方面的微电子技术人才,我们必须要革新课程,提高课程难度,在一定程度上加入相应的航空理论知识,增加实践课程的相应比例,促进相关专业人员能够将微电子与航空系统的理论知识与现实实际发展情况的有机结合,也可以加强对于VLSI设计、SOC设计方法学嵌入式微处理器体系结构的学习等,但无论是哪种专业知识,都需要相关人员对于相应的微电子技术水平及航空系统的相应技术进行学习与创新,只有这样微电子技术才能在航空系统的发展过程之中得到更好的应用。 3.3对航空系统中的微电子技术设备进行相应的保护 在微电子技术的应用过程中我们也不应该忽视对于微电子技术载体即微电子技术设备的相应保护,一般这些设备会出现静电损害及电磁干扰等常见损害问题,在一定程度上阻碍了航空系统的正常运作,我们必须对微电子技术设备进行相应的保护,从而促进微电子技术可以正常应用于航空系统之中。我们可以利用带有防静电的相应装置,以及防尘罩、导电袋等多种防护准备,保证微电子技术设备不被静电损坏,除此之外还可以考虑降低航空系统各部分的摩擦状况,处理好相应的飞机操作面,安装静电故电器等多种方式降低电磁对于微电子技术设备的干扰,同时对微电子技术设备进行相应的保护。 3.4对航空系统中所使用的集成电路及电子元件进行创新 航空系统中微电子技术应用往往体现在集成电路与元器件的使用过程中,在这个航空系统运行当中,无论是对于信息进行存储或是处理,都需要使用相应的通用高端芯片以及集成电路等,但是目前国内的芯片及核心元器件都主要依赖于进口,国产的集成电路及电子元件不能够满足目前微电子技术在航空系统中的发展需求,面对这一问题,我们必须要注重在航空系统中对于相关技术及电子元件的创新,从而促进微电子技术的提高与航空系统的进步。 4结语 在微电子应用于航空系统中的这一个方面,我们还有好长的路要走,不仅仅需要从理论上获得突破与提高,同时也要在微电子技术及航空系统的实践应用上进行有机融合,明确微电子技术在航空系统中发展的重要内涵,从而通过人才引进、元件升级、设备保护等多种方式促进微电子技术在航空系统发展中的具体应用。 作者:顾晓清 单位:上海电子信息职业技术学院 微电子论文:机械系统微电子论文 1微电子机械系统的概述 1.1微电子机械系统的概念 微电子机械系统主要结构有微型传感器、制动器以及处理电路。其是一种微电子电路与微机械制动器结合的尺寸微型的装置,其在电路信息的指示下可以进行机械操作,并且还能够通过装置中的传感器来获取外部的数据信息,将其进行转化处理放大,进而通过制动器来实现各种机械操作。而微电子机械系统技术是以微电子机械系统的理论、材料、工艺为研究对象的技术。微电子系统并不只是单纯的将传统的机电产品微型化,其制作材料、工艺、原理、应用等各个方面都突破了传统的技术限制,达到了一个微电子、微机械技术结合的全新高度。微电子机械系统是一种全新的高新科学技术,其在航天、军事、生物、医疗等领域都有着重要的作用。 1.2微电子机械系统技术的特点 1.2.1尺寸微型化 传统机械加工技术的最小单位一般是cm,而微电子机械系统技术下的机械加工往往最小单位已经涉及到了微米甚至纳米。这以尺寸的巨大变化使得微电子机械系统技术下的原件具有微型化的特点,其携带方便,应用领域更加广阔。 1.2.2集成化 微电子机械系统技术下的原件实现了微型化为器件集成化提供了有力的基础。微型化的器件在集成上具有无可比拟的优势,其能够随意组合排列,组成更加复杂的系统。 1.2.3硅基材料 微电子机械系统技术下的器件都是使用硅为基加工原料。地面表面有接近30%的硅,经济优势十分明显。硅的使用成本低廉这就使得微电子机械系统技术的下的器件成本大大缩减。硅的密度、强度等于铁相近,密度与铝相近,热传导率与钨相近。 1.2.4综合学科英语 微电子机械系统技术几乎涉及到所有学科,电子、物理、化学、医学、农业等多个学科的顶尖科技成果都是微电子机械系统技术的基础。众多学科的最新成果组合成了全新的系统和器件,创造了一个全新的技术领域。 2微电子机械系统的技术类别 2.1体微机械加工技术 体微机械加工技术主要将单晶硅基片加工为微机械机构的工艺,其最大的优势就是可以制作出尺寸较大的器件,最大的弊端是难以制造出精细化的灵敏系统。并且使用体微加工工艺难以优化器件的平面化布局,制作出来的器件难以与微电子线路直接兼容。体微机械加工工艺一般在压力传感器和加速度传感器的制造中普遍应用。 2.2表面微机械加工技术 表面微机械加工技术就是通过集成电路中的平面化技术来实现微机械装置的制造。其主要优势表现在充分利用了已有的IC工艺,能够灵活掌握机械器件的尺寸,因此表面为微机械加工技术与IC之间是兼容的。表面微机械加工技术与集成电路的良好兼容性使得其在应用领域实现了快速普及。 2.3复合微机械加工技术 复合微机械加工技术就是体微机械技工技术与表面微机械加工技术的结合,其结合了两者的优点,但又同时避免了相应缺点。 3微电子机械技术的应用 3.1环境科学领域 微电子机械系统技术下的微型设备可以在环境监测和数据处理分析上发挥巨大的作用。由化学传感器、生物传感器以及数据处理系统所集合的测量与处理设备。该微型装置可以用来监测空气和液体的成分,其独特优势在于尺寸微小,便于携带。 3.2军事领域 纳米器件所构成的装置先要对半导体器件运行速度高,携带方便,信息输出和处理快捷,在军事领域其能够用来制作各种微型设备,例如“蚊子导弹”、“麻雀卫星”等。 3.3医疗领域 在临床化验分析、介入治疗领域其也能够实现巨大的价值。近几年获得发展的介入治疗技术与传统治疗技术相比临床治疗效果优越,能够有效缓解患者痛苦。但是当前介入治疗仪器价格高,体积巨大,准确性难以保证,尤其是在治疗重要器官时风险较大。微电子机械系统技术的微型与智能特性可以显著降低介入治疗的风险。 4结束语 微电子机械系统技术将机电系统的实用性、智能化和多样化发展到了一个全新的高度。当今微电子机械系统技术已经对农业、环境、医疗、军事等领域产生了重大的影响,也影响着人们的生产和生活方式,相信在不久的以后微电子机械系统技术将会成为我国社会经济发展不可或缺的重要部分,为我国经济发展起到巨大的推动作用。 作者:王志宏单位:中国科学院长春精密机械与物理研究所 微电子论文:校企合作下的微电子论文 1校企合作的可能性及重要意义 1.1无锡是我国微电子产业的南方基地,需要大量的微电子专业人才 无锡是中国微电子产业的摇篮,是我国第一块集成电路的诞生地,微电子产业有着优良的传统和深厚的产业基础。近年来,无锡政府出台了一系列优惠政策(比如530计划),大力吸引微电子高端人才,创办了一批有竞争力的集成电路设计公司。2013年无锡市政府又出台了《无锡市微电子产业规划(2013—2020)》,为无锡市微电子产业的进一步发展提供了强有力的支持和保障。经过30多年的发展,无锡微电子产业形成了产业结构比较完整,产业规模庞大,管理比较完善的良好局面。2013年无锡市微电子产业合计完成营业收入652.12亿元,规模列全国第二[7]。SK海力士和华润微电子分别以第二名和第四名入围2013年度中国半导体十大制造企业。江苏新潮科技集团、海太半导体(无锡)有限公司和英飞凌科技(无锡)有限公司分别以第一名、第七名和第九名入围2013年度中国半导体十大封装测试企业[8]。虽然无锡市微电子产业的发展取得了很大的成绩,但也存在一些问题,比如:微电子产业的优秀专业人才比较匮乏,已经成为制约微电子产业发展的瓶颈之一。而高校是优秀人才的聚集地,江南大学微电子专业可以发挥人才优势,为无锡的微电子产业培养大量的优秀人才。 1.2江南大学注重校企合作 无锡日报2013年9月21日发表题为“江南大学发挥高校优势,开展校企合作,服务地方经济———做无锡的创新引擎和发展智库”的文章,文章指出:“江南大学提出要以项目为平台,广泛开展校企合作,为地方科技创新和经济转型添砖加瓦,这是江南大学推进与区域、产业协同创新的方式和途径。”江南大学作为无锡唯一的一所211重点建设的高校,非常注重与企业的合作,积极参与国家、无锡地区的科技创新,推进科技成果产业化,为本地区的经济服务。比如:与无锡市政府合作建立的江南大学国家大学科技园,已成为高科技研究项目的重要孵化基地;江南大学的科研经费每年以30%的速度在增加,其中60%~70%的科研总经费来自于与企业的合作。总之,江南大学一直探索的校企合作模式取得了显著的成效。这也为我校微电子专业寻求校企合作提供了机遇和挑战。 1.3微电子专业自身建设的特点 微电子产业是近几十年来全球发展最迅猛的产业之一。目前,以集成电路为核心的电子信息产业超过了以汽车、石油、钢铁为代表的传统工业成为第一大产业。集成电路自诞生以来一直遵循摩尔定律的发展规律,即集成度和产品性能每18个月增加一倍。各种半导体新材料和新器件层出不穷。微电子专业又是一个实践性很强的专业。因此,学生在学习过程中不仅要学好专业基础知识,还有必要进行专业的实验技能培训和不断接受新知识、新技术,才能跟得上微电子技术发展的潮流。这就要求学生不仅要进行专业的实验培训,还有必要阅读一些最新的参考文献,参加一些前沿科学的研究,甚至参与企业的技术研发。但是,微电子专业实验室建设的投入非常昂贵,一个小型的微电子工艺实验室的建设要几百万到几千万人民币,这还不包括每年实验室的维护费用。对于一般高校来说,这是很难承受的。其实,对于国内微电子专业实验室建设的比较好的高校,其实验室也主要面向研究生开放。所以,为了更好地提升本科生的教育教学质量,必须寻求校企合作。而微电子作为无锡最主要的优势产业,也给我校微电子专业提供了加强校企合作的机会。因此,无论是从学校周边地区微电子产业发展的状况,以及学校的政策,还是从本专业自身建设的特点来看,校企合作是提升微电子专业本科生教育质量的主要途径之一。因此,积极探索提高我校微电子专业本科生的培养质量的校企合作模式,具有非常重要的意义。 2校企合作联合培养的教学模式 校企合作的目的是共同发展,实现双赢。学校为企业提供智力和技术支持,为企业解决具体的技术难题。企业参与学校教学科研环节,提高教育教学质量,培养优秀的创新型人才。为了更好地实现校企合作,我们从三个方面进行了有益的探索。 2.1学研结合 我们可以采取多种方式的校企合作,实现微电子专业本科生培养过程中的理论学习和研究相结合。例如:实施以项目为导向的校企合作模式,鼓励老师承担企业和研究所的横向课题,让大三和大四的一些优秀学生参与项目的研发,这样既发挥了学校的智力优势,为企业解决了技术难题,也使得学生积累了宝贵的实践经验,提高了教学质量,实现了共赢。也可以让学生在学习过程中,参观一些重点企业、研究所的生产车间和设计实验室;并且,让学生在参与的过程中,积极地与企业、研究所的一线工作人员进行交流,让学生切实感受一下微电子工艺和设计的实践过程。学校也积极为大四的学生联系周边的微电子企业和研究所,鼓励学生去这些企业实习,让学生积极参与企业的研发和生产,既为企业提供了优秀的人才,又培养了学生的实践与创新能力。 2.2在职人员互聘 我校微电子专业80%以上的教师具有博士学位,而且,有许多教师具有海外留学的背景。目前的状况是老师有很扎实的基础知识,并且对微电子学科的前沿比较了解。但是,对企业的需求和微电子产业的市场需求不是很了解,导致研究与市场需求脱节。还有一些教师,在多年的研究过程中,获取了一些核心技术,但苦于没有资金的投入,没法把一些研究成果产业化。而我国的一些微电子企业研发能力相对不强,没有自己的核心技术,在市场上的竞争力不强。因此,有必要加强学校和企业的联系,通过校企合作,鼓励教师积极承担企业和研究所的课题,发挥自己的专业特长,为企业技术攻关。或者,鼓励教师到企业中挂职,真正深入的生产的第一线,与企业的研发人员合作,研发新产品,增强企业竞争力。同时也鼓励企业和研究所的工程师和专家来学校做兼职教授,讲授一些微电子专业的核心课程和实践课程,甚至也可以请这些有实际生产和研发经验的专家参与编写本科生的教材。由于这些工程师和专家均来自生产的第一线,他们有更丰富的生产和研发经验,对微电子产业的市场寻求更了解,对提升微电子专业本科生的实践和创新能力非常重要。 2.3共享实验室 微电子实验室的建设需要一笔很大的费用,但凭高校自身的力量是无法完成的,需要微电子企业的大力支持和帮助。当然,高校可以为企业培养大量的优秀人才和提供智力支持。企业可以有偿开放一些实验设备和设计软件让学生用于科学研究、实践操作甚至参与企业的研发;这样既有助于企业能提前了解这些学生的实践和创新能力,从而能留住一部分优秀人才;也有助于提升学生的实践能力和更好地了解企业文化,从而使学生也愿意留在企业工作。而高校的微电子实验室,也可以面向企业开放,从而共享实验室。总之,通过共享实验室,提高了实验室的利用效率,高校和企业实现了共赢。 3结论 本文分析了我校微电子专业实现校企合作的可能性和重要意义。并在此基础上提出了在三个方面进行校企合作的探索—“学研结合”、“在职人员互聘”、“共建实验室”。这三种教学模式在一定程度上解决了我校微电子专业的学生在学习、实践和研究中普遍存在的问题。因此,只有加强校企合作,才能提供更好的教学条件和资源,有效提高学生的理论知识水平和实践创新能力,培养更多的优秀微电子专业创新型人才。 作者:王福学虞致国肖少庆闫大为单位:江南大学电子工程系 微电子论文:微电子控制机电设备论文 1微电子控制机电设备系统的组成和原理 在设计系统时,首先应确定变频器的输出频率。因为这一参数的选择关系到整个系统的控制效果,应根据水泵流量。扬程等参数和最大用水量和最小用水量确定。系统中用水量的大小由压力变送器反映到PLC,再由PLC进行分配给循环泵,随时调节循环泵的频率,实现能源合理分配。在此套系统里面,主要的被控变量是管路循环水的压力,管路循环水的压力随着使用点的多少而变化,再由压力变送器反馈到PLC进行调节。 2可编程序控制器((PLC)的优势 可编程序控制器是微电子控制机电设备系统的重要组成部分,英语缩写为PLC。可编程序控制器有很多的功能,比如计数控制、数据处理等。可编程序控制器得到广泛的运用,不仅是因为它有很多的功能,更是因为它有很多的优势。接了下来笔者就简单地概述一下可编程控制器的主要优势: 第一,可编程序控制器所占的空间小,节能,能够随意的进行组合。所占的空间小,这样就能够节约厂房的空间资源,可以存放更多的机器设备;节能就是变相的节约成本,减少对整个微电子控制机电设备系统的整体支出;能够灵活的进行组合,这样既方便存放和管理,又提高了工作的效率。 第二,可连接工业现场信号。利用可编程控制器的这一优势,可以随时掌握工业现场的情况,出现问题,及时地解决,避免了很多不必要的损失。 第三,控制程序灵活多变。这一优势可以减少很多的麻烦,在设备产品进行更新换代时,不用对可编程控制器的硬件进行改变,只要改变控制程序即可,程序的改变并不会影响其性能的发挥。这样就省略了很多的环节,减少了麻烦,对可编程控制器的损害也小。 第四,编程易于掌握。因为可编程控制器的编程容易掌握,所以在具体操作时就非常容易,方便对其进行安装和维修。这是因为可编程控制器自身带有编程器,操作人员只要懂得梯形语言即可,再加之,可编程控制器有自我诊断的功能,发生故障时,可以非常迅速的查出原因,所以维修时特别方便。 第五,安全性能好。可编程控制器的安全性能特别好,不容易发生故障,有些控制器甚至5年以上都能保持安全的运行,再加之,可编程控制器有很好的环境适应能力,对厂房并没有特别的要求。所以很多企业都在现场使用可编程控制器。 3变频调速器的优势 变频调速器是微电子控制机电设备另一组成部分,它的优势主要有以下几点: 3.1性能优越。 随着科技水平的提高,变频器的性能有了很大的提高,不再使用以前传统的正弦波控制技术,而是采用先进的电压空间矢量控制,最大的优势就是能够对输出电压进行自动的调整,非常适合我国现行的电网情况,这样就提高了运行的安全性能。 3.2在功能上采用键量、键量电位器、外部端子、多功能端子等操作方式。 多种模拟信号输人方式如电流、电压、最大值、和、差等组合输人频率水平检侧、频率等效范围检测,S曲线加减速、转速追踪等增强功能,摆频运行、多段速度、程序运行等模式。 3.3在可靠性上它的结构独特,全系列主元件采用SIEMENS产品。 完善的保护功能,即使短路、过流或过压等均不会引起本机故障,先进的表面贴装技术(SM''''T)。低温升、长寿命。PCB精良。绝缘耐压性能优越;严格的生产过程质量管理。键量布局合理、美观耐用、设定简洁、操作方便。 4电路的调试 电路调试的方法主要有两种,一种是整个电路安装完之后,再进行调试,另一种就是边安装边调试。在对电路进行调试时,首先要做的工作就是确定调试方法。我们现在一般采用的方法就是第二种。它是把复杂的电路按原理框图上的功能划分成单元进行安装和调试。在单元调试的基础上逐步扩大安装和调试的范围,然后完成整机调试。那么用第二种方法具体应该如何调试呢?接下来笔者就详细地说说。 第一,看。看的目的就是要全面的了解一下电路的整体情况,看看电路面板的线是否准确无误的连上,有没有看似接上实际没有接上的线,或者容易短路的线,有时还会出现两条或多条线出现混淆的现象。这是看需要完成的工作。 第二,查。在看完之后,就要进行检查。查主要运用的工具是万用表。需要注意的是,一定要用万用表的电阻最小量程档,主要检查电路面板,看看开路的地方和闭路的地方是否都进行了正确的开路和闭路,地线有没有漏接的,电源连线的连接是否都可靠安全,还要测量一下电源到底有没有短路的情况。值得注意的是,在整个电路安装完成之后,千万不能通电,首先要依据电路原理仔细地查看电路连线有没有准备无误的连接上,有没有搭错的线,有没有少连接的线或者多连接的线,尤其要注意查看有没有短路的情况。在进行测量时,最好直接测量元器件的连接点,这样就可以在查看上述情况的同时查看接触点是否有不良的地方。 第三,电路调试的过程最为关键的是硬件电路的调试。在调试的过程中,一定注意细小的环节,严格按照电路功能原理,对各个单元电路进行详细的调试,然后再进行整体的调试,最后准确无误地完成整个电路的整体调试。 5结论 由上文可知,微电子控制机电设备主要包括可编程序控制器、变频调速器等组成,在工业中起到了很大的作用,因为各自都有不同的优势和功能,所以在工业中得到了广泛的应用。随着科学技术的不断发展,微电子控制机电设备会得到更大的改进,在工业中会发挥更大的作用。本文是根据笔者多年的工作经验总结出来的,希望能够为相关部门和人士提供有益的参考和借鉴,也希望能够为我国的微电子控制机电设备在工业中的发展贡献出自己的一份力量。 作者:吴笑天单位:辽宁省公路勘测设计公司 微电子论文:新领域发展下的微电子论文 1.微电子技术概述 1.1认识微电子 微电子技术的发展水平已经成为衡量一个国家科技进步和综合国力的重要标志之一。因此,学习微电子,认识微电子,使用微电子,发展微电子,是信息社会发展过程中,当代大学生所渴求的一个重要课程。生活在当代的人们,没有不使用微电子技术产品的,如人们每天随身携带的手机;工作中使用的笔记本电脑,乘坐公交、地铁的IC卡,孩子玩的智能电子玩具,在电视上欣赏从卫星上发来的电视节目等等,这些产品与设备中都有基本的微电子电路。微电子的本领很大,但你要看到它如何工作却相当难,例如有一个像我们头脑中起记忆作用的小硅片—它的名字叫存储器,是电脑的记忆部分,上面有许许多多小单元,它与神经细胞类似,这种小单元工作一次所消耗的能源只有神经元的六十分之一,再例如你手中的电话,将你的话音从空中发射出去并将对方说的话送回来告诉你,就是靠一种叫“射频微电子电路”或叫“微波单片集成电路”进行工作的。它们会将你要表达的信息发送给对方,甚至是通过通信卫星发送到地球上的任何地方。其传递的速度达到300000KM/S,即以光速进行传送,可实现双方及时通信。“微电子”不是“微型的电子”,其完整的名字应该是“微型电子电路”,微电子技术则是微型电子电路技术。微电子技术对我们社会发展起着重要作用,是使我们的社会高速信息化,并将迅速地把人类带入高度社会化的社会。“信息经济”和“信息社会”是伴随着微电子技术发展所必然产生的。 1.2微电子技术的基础材料——取之不尽的硅 位于元素周期表第14位的硅是微电子技术的基础材料,硅的优点是工作温度高,可达200摄氏度;二是能在高温下氧化生成二氧化硅薄膜,这种氧化硅薄膜可以用作为杂质扩散的掩护膜,从而能使扩散、光刻等工艺结合起来制成各种结构的电路,而氧化硅层又是一种很好的绝缘体,在集成电路制造中它可以作为电路互联的载体。此外,氧化硅膜还是一种很好的保护膜,它能防止器件工作时受周围环境影响而导致性能退化。第三个优点是受主和施主杂质有几乎相同的扩散系数。这就为硅器件和电路工艺的制作提供了更大的自由度。硅材料的这些优越性能促成了平面工艺的发展,简化了工艺程序,降低了制造成本,改善了可靠性,并大大提高了集成度,使超大规模集成电路得到了迅猛的发展。 1.3集成电路的发展过程 20世纪晶体管的发明是整个微电子发展史上一个划时代的突破。从而使得电子学家们开始考虑晶体管的组合与集成问题,制成了固体电路块—集成电路。从此,集成电路迅速从小规模发展到大规模和超大规模集成电路,集成电路的分类方法很多,按领域可分为:通用集成电路和专用集成电路;按电路功能可分为:数字集成电路、模拟集成电路和数模混合集成电路;按器件结构可分为:MOS集成电路、双极型集成电路和BiIMOS集成电路;按集成电路集成度可分为:小规模集成电路SSI、中规模集成电路MSI、大规模集成电路LSI、超导规模集成电路VLSI、特大规模集成电路ULSI和巨大规模集成电路CSI。随着微电子技术的发展,出现了集成电路(IC),集成电路是微电子学的研究对象,其正在向着高集成度、低功耗、高性能、高可靠性的方向发展。 1.4走进人们生活的微电子 IC卡,是现代微电子技术的结晶,是硬件与软件技术的高度结合。存储IC卡也称记忆IC卡,它包括有存储器等微电路芯片而具有数据记忆存储功能。在智能IC卡中必须包括微处理器,它实际上具有微电脑功能,不但具有暂时或永久存储、读取、处理数据的能力,而且还具备其他逻辑处理能力,还具有一定的对外界环境响应、识别和判断处理能力。IC卡在人们工作生活中无处不在,广泛应用于金融、商贸、保健、安全、通信及管理等多种方面,例如:移动电话卡,付费电视卡,公交卡,地铁卡,电子钱包,识别卡,健康卡,门禁控制卡以及购物卡等等。IC卡几乎可以替代所有类型的支付工具。随着IC技术的成熟,IC卡的芯片已由最初的存储卡发展到逻辑加密卡装有微控制器的各种智能卡。它们的存储量也愈来愈大,运算功能越来越强,保密性也愈来愈高。在一张卡上赋予身份识别,资料(如电话号码、主要数据、密码等)存储,现金支付等功能已非难事,“手持一卡走遍天下”将会成为现实。 2.微电子技术发展的新领域 微电子技术是电子科学与技术的二级学科。电子信息科学与技术是当代最活跃,渗透力最强的高新技术。由于集成电路对各个产业的强烈渗透,使得微电子出现了一些新领域。 2.1微机电系统 MEMS(Micro-Electro-Mechanicalsystems)微机电系统主要由微传感器、微执行器、信号处理电路和控制电路、通信接口和电源等部件组成,主要包括微型传感器、执行器和相应的处理电路三部分,它融合多种微细加工技术,并将微电子技术和精密机械加工技术、微电子与机械融为一体的系统。是在现代信息技术的最新成果的基础上发展起来的高科技前沿学科。当前,常用的制作MEMS器件的技术主要由三种:一种是以日本为代表的利用传统机械加工手段,即利用大机械制造小机械,再利用小机械制造微机械的方法,可以用于加工一些在特殊场合应用的微机械装置,如微型机器人,微型手术台等。第二种是以美国为代表的利用化学腐蚀或集成电路工艺技术对硅材料进行加工,形成硅基MEMS器件,它与传统IC工艺兼容,可以实现微机械和微电子的系统集成,而且适合于批量生产,已成为目前MEMS的主流技术,第三种是以德国为代表的LIGA(即光刻,电铸如塑造)技术,它是利用X射线光刻技术,通过电铸成型和塑造形成深层微结构的方法,人们已利用该技术开发和制造出了微齿轮、微马达、微加速度计、微射流计等。MEMS的应用领域十分广泛,在信息技术,航空航天,科学仪器和医疗方面将起到分别采用机械和电子技术所不能实现的作用。 2.2生物芯片 生物芯片(Biochip)将微电子技术与生物科学相结合的产物,它以生物科学基础,利用生物体、生物组织或细胞功能,在固体芯片表面构建微分析单元,以实现对化合物、蛋白质、核酸、细胞及其他生物组分的正确、快速的检测。目前已有DNA基因检测芯片问世。如Santford和Affymetrize公司制作的DNA芯片包含有600余种DNA基本片段。其制作方法是在玻璃片上刻蚀出非常小的沟槽,然后在沟槽中覆盖一层DNA纤维,不同的DNA纤维图案分别表示不同的DNA基本片段。采用施加电场等措施可使一些特殊物质反映出某些基因的特性从而达到检测基因的目的。以DNA芯片为代表的生物工程芯片将微电子与生物技术紧密结合,采用微电子加工技术,在指甲大小的硅片上制作包含多达20万种DNA基本片段的芯片。DNA芯片可在极短的时间内检测或发现遗传基因的变化,对遗传学研究、疾病诊断、疾病治疗和预防、转基因工程等具有极其重要的作用。生物工程芯片是21世纪微电子领域的一个热点并且具有广阔的应用前景。 2.3纳米电子技术 在半导体领域中,利用超晶格量子阱材料的特性研制出了新一代电子器件,如:高电子迁移晶体管(HEMT),异质结双极晶体管(HBT),低阈值电流量子激光器等。在半导体超薄层中,主要的量子效应有尺寸效应、隧道效应和干涉效应。这三种效应,已在研制新器件时得到不同程度的应用。(1)在FET中,采用异质结构,利用电子的量子限定效应,可使施主杂质与电子空间分离,从而消除了杂质散射,获得高电子迁移率,这种晶体管,在低场下有高跨度,工作频率,进入毫米波,有极好的噪声特性。(2)利用谐振隧道效应制成谐振隧道二极管和晶体管。用于逻辑集成电路,不仅可以减小所需晶体管数目,还有利于实现低功耗和高速化。(3)制成新型光探测器。在量子阱内,电子可形成多个能级,利用能级间跃迁,可制成红外线探测器。利用量子线、量子点结构作激光器的有源区,比量子阱激光器更加优越。在量子遂道中,当电子通过隧道结时,隧道势垒两侧的电位差发生变化,如果势垒的静电能量的变化比热能还大,那么就能对下一个电子隧道结起阻碍作用。基于这一原理,可制作放大器件,振荡器件或存储器件。量子微结构大体分为微细加工和晶体生长两大类。 3.微电子技术的主要研究方向 目前微电子技术正朝着三个方向发展。第一,继续增大晶圆尺寸并缩小特征尺寸。第二,集成电路向系统芯片(systemonchip,SOC)方向发展。第三,微电子技术与其他领域相结合将产生新产业和新学科,如微机电系统和生物芯片。随着微电子学与其他学科的交叉日趋深入,相关的新现象,新材料,新器件的探索日益增加,光子集成如光电子集成技术也不断发展,这些研究的不断深入,彼此间的交叉融合,将是未来的研究方向。 作者:金撼尘工作单位:哈尔滨工业大学 微电子论文:煤化工微电子论文 1微电子技术简介 微电子技术,它是建立在以集成电路为核心的各种半导体器件基础上的高新电子技术,特点是体积小、重量轻、可靠性高、工作速度快,微电子技术对信息化时代具有巨大影响。其之所以称为核心虚拟网络技术,主要是因为整个计算机网络的任意2个节点之间的连接并没有传统专网所需的端到端的物理链路,而是架构在公用网络服务商所提供的网络平台,如internet,ATM(异步传输模式),FrameRelay(帧中继)等之上的逻辑网络,用户数据在逻辑链路中传输。它涵盖了跨共享网络或公共网络的封装、加密和身份验证链接的专用网络的扩展。核心技术主要采用了隧道技术、加解密技术、密钥管理技术和使用者与设备身份认证技术。在虚拟专用网络设计之前,要严格划分煤炭矿区资源线路数据,并实施图层管理,再通过矢栅划分的方式进行数据储存,这是因为存储空间数据的格式在系统端口缓存中有着至关重要的作用。计算机核心技术中的虚拟专用网络属于远程访问技术。在虚拟专用网络系统中,用户端设计通常由11个功能模块组成,这11个功能模块中都可以2次划分为多个子功能,而且各个系统功能、子功能之间又进行再扩充,依据用户的不同需求实施调整维护。并根据其不同功能进行不同设计。服务器端拥有通过查询数据库,进而实现对煤炭运输计划信息化的作用,可以为虚拟专用网络模型提供很多实用服务。服务器的ArcMS与空间数据库建立连接要通过ArcSDE,它可提供大量专业GIS服务。在核心网络模型组成部分中服务器端缓存模块是相当重要的,服务器端缓存模块主要分为缓存管理组件和索引管理组件。2部分组件分工合作,缓存管理组件是根据索引分析所得出的结果,在缓存中处理请求数据然后向客户端发送,或者利用数据库中已存数据,而索引管理组件先索引分析客户端请求,制作出瓦片空间待处理数据列表。 2微电子技术在煤矿化工产业上的应用准备 2.1规范制度,端正思想 人们知道,一个良好的组织机构,除具备较好的运行机制和管理制度之外,还应该具有健全的岗位制度而且能够将之贯彻执行。因此,微电子技术在煤矿机械的应用过程中,很需要一个合适的技术管理结构,以便于明确各个技术人员的职权问题,保证个人任务到位,避免权力交叉和责任推诿的现象发生,这些问题都可以通过建立健全的岗位责任制度得以解决。此外,工作人员不但要对微电子技术知识有一定的了解,尽可能全面地掌握综合煤矿机械管理的内容与方法,还要对煤矿生产安全制度和相关法规有着全面的认识,思想上时刻保持着“安全第一”的意识,保证将微电子技术安全意识渗透到工作的每一个层面,最终提升机械作业人员的工作责任心与使命感。 2.2加强微电子技术产品的设备管理 加强设备巡视管理是建筑工程监控的重点,预防设备异常的发生是机械运行管理的主要内容。为了保障煤矿机械施工的安全性与使用性,应该建立完善的设备定检制度,机电一体化产品设备需要进行定期的检测,对于一些使用频率高的机械设备,更是要依据规定检测并建立相应的维护记录以随时了解其运转状态,保证其正常的运行和及时的维护。 2.3提高微电子技术机械监控的技术管理 由于煤矿化工产业存在很大程度上的特殊性,而作为贯彻于机械监控整个流程的重要要素,技术管理在其中的作用不容小觑。因此,加强机械设备的绝缘监督工作,利用声波检测、光谱分析等监督手段,及时地发现并排除故障无疑势在必行。微电子技术工作一旦脱离了技术的支持,就难以称作是有效的监控工作。当煤矿化工产业发生异常情况时,及时采取跟踪测温,利用图谱库进行分析对比,并提出检测修改的建议,以此来加强设备的有效运行。 3基于微电子技术的煤矿化工产业监控系统 3.1智能监控模式的自动化控制和管理 由上述内容可知,在统一模式下的信息系统中,微电子技术对煤矿井下监控子系统的控制管理内容,可以通过4个步骤来得以实现,即自动检查、自动寻的、自动求解和自动执行。其具体自动控制管理框架,可用图1所示来进行加以描述。这当中的“被控制管理的电网子系统”既能够是一个系统层子系统,也可以是电网元件或厂/站层子系统。对于一个系统层子系统而言,其功能就是通过利用各级调度控制中心的管理权限,对智能网络在煤矿井下电网监控系统的安全性、合理性、经济性进行尽可能全面的分析,并对系统的所有目的状态实施检查和监视,实现对智能监控子系统所有状态的智能化监控。图1中的监控子系统表明,如果被监测的煤矿井下状态与目标限定数值不一致,那么智能监控系统就会自动启动相关的任务处理,对限定以外的突发时间进行控制并做状态输出,同时作用在该子系统所包含的元件上,进而对该子系统的输出状态实施调控,最终将它调回正常运行状态。 3.2监测技术的应用 作为煤矿安全生产监控工作的关键性内容,信息的获得无疑至关重要,而获得信息的主要手段就是监测技术。一般而言,通过煤矿安全生产现有的客观资料,人们可以初步确定远程监控的初始方案,进而在煤矿工程运营过程中根据监测数值、经验方法等内容,开展反馈分析等工作,修正初步方案与施工网络计划,以保证工程按照最优的设计与施工方案进行。因此,监控工作的重要性也就显而易见了。针对我国煤矿工程质量中的一些不安全因素,监测技术在远程监控中的应用能够很好地解决此类问题,它不但可以很好地掌握工程的工作运营状态,利用监控数据对流量方案进行整改,并指导开采质量作业;还可以预见事故风险,采取一系列的事前措施,给建筑的安全管理提供信息,将事故突发率降至最低,保证了煤矿安全生产的稳定性。此外,太阳能是一种取之不尽、用之不竭的环保能源。通过太阳能光伏技术,可以很好地将太阳能转换为电能,并广泛应用在远程视频监控系统当中,太阳能供电部分监控结合了煤矿开采的相关特点,对煤矿地点的自然环境等因素进行分析,确定了系统设计相关参数,优化了供电系统的相关参数,对煤矿领域的网络视频监控起到了一定的作用。 3.3视频流管理服务端口设计 视频流管理服务器是IP视频监控系统的精神内容,具体视频采集预览实现过程如图2所示。服务器端拥有通过查询数据库,进而实现对煤炭安全生产信息化的作用,可以为远程计算机提供很多实用服务。视频流管理服务器与空间数据库建立连接,可提供大量查询服务,例如属性查询服务、矢量和栅格地图服务等。在网络视频监控系统组成部分中视频流管理缓存服务器模块是相当重要的,服务器端缓存模块主要分为缓存管理组件和索引管理组件。2部分组件分工合作,缓存管理组件是根据索引分析所得出的结果,在缓存中处理请求数据然后向客户端发送,或者利用数据库中已存数据,而索引管理组件先索引分析客户端请求,制作出瓦片空间待处理数据列表。若能发展好缓存数据的利用,数据库交互即可免去,同时数据的响应速度也会大大提高。总的来说,视频流管理服务端为煤矿的安全生产提供了有效的图像监视选择和视频存储的功能,可以彻底实现用户权限管理、自动报警与生产安全建议。应该说明的是,视频流管理服务端口设计的研制尚在初步阶段,要想为煤矿系统数据提供一个良好的信息传输平台,尚还任重道远。 4结语 通过将微电子技术监测系统应用到煤矿化工产业中来,建立视频监控的远程计算机服务端口,对煤矿监控的各个阶段实施三维可视化的监控,在监控前了解各种节点在实际环境中的相对位置和相互关系,不但可以大幅降低企业管理难度,还能很好地控制企业成本,最终求得安全生产管理的最优化解。为此,人们务须不断探索新型网络视频技术在煤矿安全生产工作中的应用策略,做到事前控制,提前排除,预先处理,未雨而绸缪,防患于未然。全面加强煤矿化工产业微电子监控管理水平,使煤矿的施工作业更加安全稳定地进行,确保实现煤矿微电子监控系统零故障目标,以便更好地为社会主义现代化服务。 作者:张德迪工作单位:淄博职业学院 微电子论文:抗辐射加固微电子论文 1引言 预计在未来10到20年,微电子器件抗辐射加固的重点发展技术是:抗辐射加固新技术和新方法研究;新材料和先进器件结构辐射效应;多器件相互作用模型和模拟研究;理解和研究复杂3-D结构、系统封装的抗辐射加固;开发能够降低测试要求的先进模拟技术;开发应用加固设计的各种技术。本文分析研究了微电子器件抗辐射加固设计技术和工艺制造技术的发展态势。 2辐射效应和损伤机理研究 微电子器件中的数字和模拟集成电路的辐射效应一般分为总剂量效应(TID)、单粒子效应(SEE)和剂量率(DoesRate)效应。总剂量效应源于由γ光子、质子和中子照射所引发的氧化层电荷陷阱或位移破坏,包括漏电流增加、MOSFET阈值漂移,以及双极晶体管的增益衰减。SEE是由辐射环境中的高能粒子(质子、中子、α粒子和其他重离子)轰击微电子电路的敏感区引发的。在p-n结两端产生电荷的单粒子效应,可引发软误差、电路闭锁或元件烧毁。SEE中的单粒子翻转(SEU)会导致电路节点的逻辑状态发生翻转。剂量率效应是由甚高速率的γ或X射线,在极短时间内作用于电路,并在整个电路内产生光电流引发的,可导致闭锁、烧毁和轨电压坍塌等破坏[1]。辐射效应和损伤机理研究是抗辐射加固技术的基础,航空航天应用的SiGe,InP,集成光电子等高速高性能新型器件的辐射效应和损伤机理是研究重点。研究新型器件的辐射效应和损伤机理的重要作用是:1)对新的微电子技术和光电子技术进行分析评价,推动其应用到航空航天等任务中;2)研究辐射环境应用技术的指导方法学;3)研究抗辐射保证问题,以增加系统可靠性,减少成本,简化供应渠道。研究的目的是保证带宽/速度不断提升的微电子和光(如光纤数据链接)电子电路在辐射环境中可靠地工作。图1所示为辐射效应和损伤机理的重点研究对象。研究领域可分为:1)新微电子器件辐射效应和损伤机理;2)先进微电子技术辐射评估;3)航空航天抗辐射保障;4)光电子器件的辐射效应和损伤机理;5)辐射测试、放射量测定及相关问题;6)飞行工程和异常数据分析;7)提供及时的前期工程支持;8)航空辐射效应评估;9)辐射数据维护和传送。 3抗辐射加固设计技术 3.1抗辐射加固系统设计方法 开展抗辐射加固设计需要一个完整的设计和验证体系,包括技术支持开发、建立空间环境模型及环境监视系统、具备系统设计概念和在轨实验的数据库等。图2所示为空间抗辐射加固设计的验证体系。本文讨论的设计技术范围主要是关于系统、结构、电路、器件级的设计技术。可以通过图2所示设计体系进行抗辐射加固设计:1)采用多级别冗余的方法减轻辐射破坏,这些级别分为元件级、板级、系统级和飞行器级。2)采用冗余或加倍结构元件(如三模块冗余)的逻辑电路设计方法,即投票电路根据最少两位的投票确定输出逻辑。3)采用电路设计和版图设计以减轻电离辐射破坏的方法。即采用隔离、补偿或校正、去耦等电路技术,以及掺杂阱和隔离槽芯片布局设计;4)加入误差检测和校正电路,或者自修复和自重构功能;5)器件间距和去耦。这些加固设计器件可以采用专用工艺,也可采用标准工艺制造。 3.2加固模拟/混合信号IP技术 最近的发展趋势表明,为了提高卫星的智能水平和降低成本,推动了模拟和混合信号IP需求不断增加[2]。抗辐射加固模拟IP的数量也不断增加。其混合信号IP也是相似的,在高、低压中均有应用,只是需在不同的代工厂加工。比利时IMEC,ICsense等公司在设计抗辐射加固方案中提供了大量的模拟IP内容。模拟IP包括抗辐射加固的PLL和A/D转换器模块,正逐步向软件控制型混合信号SoCASIC方向发展。该抗辐射加固库基于XFab公司180nm工艺,与台积电180nm设计加固IP库参数相当。TID加固水平可以达到1kGy,并且对单粒子闭锁和漏电流增加都可以进行有效加固。 3.3SiGe加固设计技术 SiGeHBT晶体管在空间应用并作模拟器件时,对总剂量辐射效应具有较为充分和固有的鲁棒性,具备大部分空间应用(如卫星)所要求的总剂量和位移效应的耐受能力[3]。目前,SiGeBiCMOS设计加固的热点主要集中在数字逻辑电路上。SEE/SEU会对SiGeHBT数字逻辑电路造成较大破坏。因此,这方面的抗加设计技术发展较快。对先进SiGeBiCMOS工艺的逻辑电路进行SEE/SEU加固时,在器件级,可采用特殊的C-B-ESiGeHBT器件、反模级联结构器件、适当的版图结构设计等来进行SEE/SEU加固。在电路级,可使用双交替、栅反馈和三模冗余等方法进行加固设计。三模冗余法除了在电路级上应用外,还可作为一种系统级加固方法使用。各种抗辐射设计获得的加固效果各不相同。例如,移相器使用器件级和电路级并用的加固设计方案,经过LET值为75MeV•cm2/mg的重粒子试验和标准位误差试验后,结果显示,该移相器整体抗SEU能力得到有效提高,对SEU具有明显的免疫力。 4抗辐射加固工艺技术 目前,加固专用工艺线仍然是战略级加固的强有力工具,将来会越来越多地与加固设计结合使用。因为抗辐射加固工艺技术具有非常高的专业化属性和高复杂性,因此只有少数几个厂家能够掌握该项技术。例如,单粒子加固的SOI工艺和SOS工艺,总剂量加固的小几何尺寸CMOS工艺,IBM的45nmSOI工艺,Honeywe1l的50nm工艺,以及BAE外延CMOS工艺等。主要的抗辐射加固产品供应商之一Atmel于2006年左右达到0.18μm技术节点,上一期的工艺节点为3μm。Atmel的RTCMOS,RTPCMOS,RHCMOS抗辐射加固专用工艺不需改变设计和版图,只用工艺加固即可制造出满足抗辐射要求的军用集成电路。0.18μm是Atmel当前主要的抗辐射加固工艺,目前正在开发0.15μm技术,下一步将发展90nm和65nm工艺。Atmel采用0.18μm专用工艺制造的IC有加固ASIC、加固通信IC、加固FPGA、加固存储器、加固处理器等,如图3所示。 5重点发展技术态势 5.1美国的抗辐射加固技术 5.1.1加固设计重点技术 美国商务部2009年国防工业评估报告《美国集成电路设计和制造能力》,详细地研究了美国抗辐射加固设计和制造能力[4]。拥有抗辐射加固制造能力的美国厂商同时拥有抗单粒子效应、辐射容错、抗辐射加固和中子加固的设计能力。其中,拥有抗单粒子效应能力的18家、辐射容错14家、辐射加固10家,中子加固9家。IDM公司是抗辐射加固设计的主力军,2006年就已达到从10μm到65nm的15个技术节点的产品设计能力。15家公司具备10μm~1μm的设计能力,22家公司具备1μm~250nm的设计能力,24家公司具备250nm~65nm设计能力,7家公司的技术节点在65nm以下,如图5所示。纯设计公司的抗辐射加固设计能力较弱。美国IDM在设计抗辐射产品时所用的材料包括体硅、SOI,SiGe等Si标准材料,和蓝宝石上硅、SiC,GaN,GaAs,InP,锑化物、非结晶硅等非标准材料两大类。标准材料中使用体硅的有23家,使用SOI的有13家,使用SiGe的有10家。使用非标准材料的公司数量在明显下降。非标材料中,GaN是热点,有7家公司(4个小规模公司和3个中等规模公司)在开发。SiC则最弱,只有两家中小公司在研发。没有大制造公司从事非标材料的开发。 5.1.2重点工艺和制造能力 美国有51家公司从事辐射容错、辐射加固、中子加固、单粒子瞬态加固IC产品研制。其中抗单粒子效应16家,辐射容错15家,抗辐射加固12家,中子加固8家。制造公司加固IC工艺节点从10μm到32nm。使用的材料有标准Si材料和非标准两大类。前一类有体硅、SOI和SiGe,非标准材料则包括蓝宝石上硅,SiC,GaN,GaAs,InP,锑化物和非晶硅(amorphous)。晶圆的尺寸有50,100,150,200,300mm这几类。抗辐射加固产品制造可分为专用集成电路(ASIC)、栅阵列、存储器和其他产品。ASIC制造能力最为强大,定制ASIC的厂商达到21家,标准ASIC达到13家,结构化ASIC有12家。栅阵列有:现场可编程阵列(FPGA)、掩膜现场可编程阵列(MPGA)、一次性现场可编程阵列(EPGA),共19家。RF/模拟/混合信号IC制造商达到18家,制造处理器/协处理器有11家。5.1.3RF和混合信号SiGeBiCMOS据美国航空航天局(NASA),SiGe技术发展的下一目标是深空极端环境应用的技术和产品,例如月球表面应用。这主要包括抗多种辐射和辐射免疫能力。例如,器件在+120℃~-180℃温度范围内正常工作的能力。具有更多的SiGe模拟/混合信号产品,微波/毫米波混合信号集成电路。系统能够取消各种屏蔽和专用电缆,以减小重量和体积。德国IHP公司为空间应用提供高性能的250nmSiGeBiCMOS工艺SGB25RH[5],其工作频率达到20GHz。包括专用抗辐射加固库辐射试验、ASIC开发和可用IP。采用SGB13RH加固的130nmSiGeBiCMOS工艺可达到250GHz/300GHz的ft/fmax。采用该技术,可实现SiGeBiCMOS抗辐射加固库。 5.2混合信号的抗辐射加固设计技术 如果半导体发展趋势不发生变化,则当IC特征尺寸向90nm及更小尺寸发展时,混合信号加固设计技术的重要性就会增加[6]。设计加固可以使用商用工艺,与特征尺寸落后于商用工艺的专用工艺相比,能够在更小的芯片面积上提高IC速度和优化IC性能。此外,设计加固能够帮助设计者扩大减小单粒子效应的可选技术范围。在20~30年长的时期内,加固设计方法学的未来并不十分清晰。最终数字元件将缩小到分子或原子的尺度。单个的质子、中子或粒子碰撞导致的后果可能不是退化,而是整个晶体管或子电路毁坏。除了引入新的屏蔽和/或封装技术,一些复杂数字电路还需要具备一些动态的自修复和自重构功能。此外,提高产量和防止工作失效的力量或许会推动商用制造商在解决这些问题方面起到引领的作用。当前,没有迹象表明模拟和RF电路会最终使用与数字电路相同的元件和工艺。因此,加固混合信号电路设计者需要在模拟和数字两个完全不同的方向开展工作,即需要同时使用两种基本不同的IC技术,并应用两种基本不同的加固设计方法。 6结束语 微电子器件抗辐射加固是军用微电子技术争夺的焦点之一。对微电子、光电子器件辐射效应和损伤机理的研究是抗辐射加固技术的基础。CMOS,SOI,SiGe,InP,集成光电子等高速高性能新型器件的辐射效应和损伤机理的研究是基础研究的热点。为了保证战略级加固能力,美国等国家保留了相当数量的专用抗辐射加固设计、工艺和制造能力。同时,也在开发采用标准商用工艺线的加固设计技术(RHBD),这是快速发展的热点技术之一。建立一个完善的设计和验证体系是抗辐射加固设计的基础设施和体制保障。在技术趋势方面,亚微米CMOS,SOI,SiGe微电子器件、电路、系统的抗固设计和工艺技术是信号处理集成电路的重点发展方向。蓝宝石上硅,SiC,GaN,GaAs,InP,锑化物和非晶硅等非标准材料也是某些特定应用的重点发展技术。 作者:王健安谢家志赖凡工作单位:中国电子科技集团公司第二十四研究所 微电子论文:高职微电子人才培养模式探索与实践 1发挥省实训基地作用,提升学生核心能力 “集成电路版图设计”、“微电子工艺及管理”、“半导体设备维护”为微电子技术专业学生培养的核心工作岗位.在省实训基地的建设中,建立了IC版图设计实验室、微电子材料及器件工艺实验室和IC封装测试实验室.依托省实训基地,瞄准本专业的核心工作岗位需求,进行本专业的新技术、新工艺、新材料等实训,使学生在校期间掌握本行业的先进技术,提升就业竞争力.在微电子工艺的教学中,改变原来学生只能通过教师解说、观看录像等了解相关工艺过程,没有机会亲自动手的状况,采用理实一体化的教学模式;在IC版图设计、IC封装测试的教学中,进行大力教学改革,以项目或任务驱动,面向工作过程,实现融知识、技能与职业素质于一体的人才培养[4]. 2校内外实训基地相融合,推进教学改革 微电子涉及的实训设备昂贵,学校由于本身经费的限制,只能建立非常有限的微电子实验环境,其它的要依靠校企合作方式来解决.为发挥企业的优势,与苏州中科集成电路设计中心进行紧密合作.苏州中科集成电路设计中心是中国科学院和苏州市政府联合创办的大型院地合作项目,是苏州市集成电路公共实训基地.双方合作的主要内容有:中科积极参与学校微电子专业人才培养方案的建设,在教材及教学内容上互相学习,相互渗透,该专业基于项目教学法的“IC版图设计”课程就是双方合作开发的结果,中科每年都免费接受该专业学生到中科进行为期2-3天的参观、实习、设计体验等活动,每年都派工程师到学校给学生进行行业发展及职业规划的辅导,该专业每年推荐优秀的学生,由学生自愿参加中科组织的有关“集成电路版图设计”和“集成电路测试”方面的高技能培训,并由学校与中科共同择优推荐学生就业.校企深度合作,校内外实训基地相融合的培养方式,使学生参与到企业的实际工作中,按企业员工的要求进行实战训练,提高学生的责任感、团队意识和实际技能,也降低了学生的就业成本. 3工学结合,提高人才培养质量 国家在“十二五”高等职业教育发展规划中明确提出:继续推行任务驱动、项目导向、订单培养、工学交替等教学做一体的教学模式改革.顶岗实习是让学生对社会和专业加深了解的有效方法和途径.在学校的大力支持下,先后与苏州中科集成电路设计中心、信音电子(苏州)有限公司、秉亮科技(苏州)有限公司、旺宏微电子(苏州)有限公司等公司建立了紧密的合作关系,成为本专业的校外实训基地.2009级微电子专业三个班的同学2011暑期在信音电子(苏州)有限公司进行了为期三个月的顶岗实习,这也是学校第一次一个年级的全专业学生到企业去.这是一次难得的了解企业的机会,锻炼了学生各方面的能力,特别是毅力和个人意志品质及团队合作精神.学生到企业顶岗实训,虽然很辛苦,但加深了对社会和企业的了解,挣了自己所需的学费,学生感到特别自豪,也体会到父母挣钱给自己读书的艰辛,深刻体会到以后努力学习、提高自己谋生手段的重要性.本专业探索出既增强学生的就业竞争力,又降低企业的用人成本的人才培养模式,实现企业、学校、学生、家庭等多方共赢. 4构建双师结构教学团队 实施“请进来,走出去”的培养方式,向校外实训基地苏州中科集成电路设计中心、苏州玮琪生物科技有限公司、无锡华润矽科微电子有限公司等先后派出5名教师以项目合作的方式到企业短期工作,深入企业一线亲身了解最新技术、体验工程环境,促进双师型教师队伍的建设.另外,也把企业项目带进来,目前本专业教研室的教师们承担了来自校外实训基地的3项研发项目.与此同时,实训基地先进的仪器设备,也为教师开展科研创造了条件,提升了教师的科研水平,为指导学生实训打下基础[5]. 5结语 近两年多来微电子技术专业就业率和签约率较高,连续3年签约率高达85%以上,也高于学校的平均水平,2012届的签约率更高达96%.近3年的毕业生约有1/4—1/3进入集成电路设计公司从事IC版图设计的工作,成为研发辅助人员,这在高职院校各专业中是不多见的.其中不少学生被本行业的著名公司,如旺宏微电子、秉亮科技、奇景光电(苏州)有限公司等公司竞相录用,不少学生已成为公司的技术骨干.在苏州地区的主要集成电路设计公司,其后端版图设计人员,基本上有一半以上的员工是本校微电子专业毕业的学生.在微电子工艺领域,本专业也有不少学生进入像苏州纳米所等单位从事微电子工艺工作.通过推行校内外实训基地相融合,教学和课程相渗透的人才培养模式,提高了学校微电子技术专业学生的人才培养质量,成为本地区特色鲜明并有一定影响的专业. 本文作者:吴尘陈伟元工作单位:苏州市职业大学 微电子科技发展关键走向 微电子技术对现代人类生活的影响极大,自从1947年第一个晶体管问世以来,微电子技术发展速猛。Intel公司的创始人之一Moore在上个世纪1965年研究指出,晶成电路上集成的晶体管数量每18个月将增加一倍,性能将提高一倍,而价格却不相应的增加,这就是所谓的摩尔定律(Moore,sLaw)。根据美国半导体工业协会预测,至少到2016年,集成电路(IC)线宽依然按“摩尔定律”缩小下去,2016年可以达到25nm的技术水平。根据发表的大量资料可知,在2016年以后的十几年,芯片的特征尺寸将继续缩小。微电子技术新的发展及应用方向是系统芯片(SOC),它的发展时间可能会更长,所谓的系统芯片是随着微电子工艺向纳米级迁移和设计复杂度增加,一种新的产品把系统做在了芯片上,该芯片被称为系统芯片(简称SOC)。系统芯片将逐渐取代微处理器,SOC必将成为今后微电子技术发展新宠之一。另外,微电子技术还会与其它技术相融合,诞生一系列新的经济和技术增长点,例如MEMS技术和生物芯片等。 一、微电子的集成技术 微电子器件的特征尺寸缩小将持继下去。目前,建立在以Si基材料为基础、CMOS器件为主流的半导体集成电路技术,其主流产品的特征尺寸已缩小到0.18~0.1?m。硅基技术的高度成熟,硅基CMOS芯片应用的日益扩大,硅平面的加工工艺技术作为高新技术基础的高新加工技术也将持继下去。据国际权威机构预测,到2012年,微电子芯片加工技术将达到400mm(16in)硅片、50nm特征尺寸,到2016年,器件的最小特征尺寸应在13nm。然而,硅基CMOS的发展和任何事物一样,都有其产生、发展、成熟、衰亡的过程,不可能按摩尔定律揭示的规律长期的发展下去。随着特征尺寸的缩小,将达到器件结构的诸多物理限制。当代各种集成电路发展状况,越来越接近物理限制。 采用新材料的非经典CMOS必将发展起来,高K材料和新型的栅电极;采用非经典的FET器件结构;采用新工艺技术等。在非经典CMOS迫切需要解决的问题中,功耗是一个最严峻的问题,能否圆满解决这一问题,将是制约发展非经典CMOS发展的一个重要因素。 二、正在成长的系统芯片—SOC 由芯片发展到系统芯片(SOC),是改善芯片集成技术的新举措。微电子器件的特征尺寸难于按摩尔定律无限的缩小下去,在芯片上增加集成器件是集成技术发展的另一方向。与当年从分立晶体管到集成芯片(IC)一样,系统芯片(SOC)将是微电子技术领域中又一场新的革命。 上个世纪90年代以来,集成芯片系统(SOC)讯速发展起来,它基于硅基CMOS工艺,但又不局限于CMOS和硅平面加工工艺。它是以硅基CMOS为基础技术,将整个电子系统和子系统整个集成在一个芯片上或几个芯片上,它是集软件和硬件于一身的产物,SOC的设计是通过嵌入模拟电路、数字电路等IP的结合体,可以具有更大的灵活性。一个典型的SOC可能包含应用处理器模块、数字信号处理器模块、存储器单元模块、控制器模块、外设接口模块等等多种模块。微电子技术从IC向SOC转变不仅是一种概念上的突破,同时也是信息技术发展的必然结果。集成系统的发展是以应用为驱动的,随着社会信息化的进程,它将越来越重要。21世纪仅仅是SOC发展的开始,它将进入空间、进入人体、进入家庭,它将进入需要所有需要掌握信息处理的信息空间和时间。有的科学家就把集成芯片系统—SOC称为USOC(UserSOC)。 三、MEMS技术是微电子技术新的增长点 微机电系统制造(Micro?Electro?Mechanical?systems—MEMS)是微电子发展的另一方向,它的目标是把信息获取、处理和执行一体化地集成在一起,使其成为真正的系统,也可以说是更广泛的SOC概念。MEMS不仅为传统的机械尺寸领域打开了新的大门,也真正实现了机电一体化。因此,它被认为是微电子技术的又一次革命,对21世纪的科学技术、生产方式、人类生活都有深远影响。 微机电系统(MEMS)技术是建立在微米/纳米技术(micro/nanotechnology)基础上的21世纪前沿技术,是指对微米/纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术。它可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。这种微机电系统不仅能够采集、处理与发送信息或指令,还能够按照所获取的信息自主地或根据外部的指令进行操作。它用微电子技术和微加工技术(包括硅体微加工、硅表面微加工、LIGA和晶片键合等技术)相结合的制造工艺,制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统。?微机电系统(MEMS)是近年来发展起来的一种新型多学科交叉的技术,该技术将对未来人类生活产生极大性影响。它涉及机械、电子、化学、物理、光学、生物、材料等多学科。?微机电系统(MEMS)的研究已取得很多成果。在微传感器方面,利用物质的各种特性研制出了各种微型传感器;在微执生器方面有微型马达、微阀、微泵及各种专用微型机械已组成微化学系统和DNA反应室。此外,还有其它很多方面的应用。 微机电系统(MEMS)的制造,是从专用集成电路(ASIC)技术发展过来的,如同ASIC技术那样,可以用微电子工艺技术的方法批量制造。但比ASIC制造更加复杂,这是由于?微机电系统(MEMS)的制造采用了诸如生物或者化学活化剂之类的特殊材料,是一种高水平的微米/纳米技术。微米制造技术包括对微米材料的加工和制造。纳米制造技术和工艺,除了包括微米制造的一些技术(如离子束光刻等)与工艺外,还包括利用材料的本质特性而对材料进行分子和原子量级的加工与排列技术和工艺等。 随着信息时展需要,后硅时代的将来还无法预料,但微电子方面的科学工作者普遍期望基于分子结构新方案和工作原理的发展,在基础研究方面,已有分子电子的设想,但还不能估计其技术可转换性。有机微电子技术、超导微电子技术、纳米电子技术等,都将是微电子领域新的亮点。 微电子论文:硅微电子学研讨论文 摘要本文展望了21世纪微电子技术的发展趋势。认为:21世纪初的微电子技术仍将以硅基CMOS电路为主流工艺,但将突破目前所谓的物理“限制”,继续快速发展;集成电路将逐步发展成为集成系统;微电子技术将与其它技术结合形成一系列新的增长点,例如微机电系统(MEMS)、DNA芯片等。具体地讲,SOC设计技术、超微细光刻技术、虚拟工厂技术、铜互连及低K互连绝缘介质、高K栅绝缘介质和栅工程技术、SOI技术等将在近几年内得到快速发展。21世纪将是我国微电子产业的黄金时代。 关键词微电子技术集成系统微机电系统DNA芯片 1引言 综观人类社会发展的文明史,一切生产方式和生活方式的重大变革都是由于新的科学发现和新技术的产生而引发的,科学技术作为革命的力量,推动着人类社会向前发展。从50多年前晶体管的发明到目前微电子技术成为整个信息社会的基础和核心的发展历史充分证明了“科学技术是第一生产力”。信息是客观事物状态和运动特征的一种普遍形式,与材料和能源一起是人类社会的重要资源,但对它的利用却仅仅是开始。当前面临的信息革命以数字化和网络化作为特征。数字化大大改善了人们对信息的利用,更好地满足了人们对信息的需求;而网络化则使人们更为方便地交换信息,使整个地球成为一个“地球村”。以数字化和网络化为特征的信息技术同一般技术不同,它具有极强的渗透性和基础性,它可以渗透和改造各种产业和行业,改变着人类的生产和生活方式,改变着经济形态和社会、政治、文化等各个领域。而它的基础之一就是微电子技术。可以毫不夸张地说,没有微电子技术的进步,就不可能有今天信息技术的蓬勃发展,微电子已经成为整个信息社会发展的基石。 50多年来微电子技术的发展历史,实际上就是不断创新的过程,这里指的创新包括原始创新、技术创新和应用创新等。晶体管的发明并不是一个孤立的精心设计的实验,而是一系列固体物理、半导体物理、材料科学等取得重大突破后的必然结果。1947年发明点接触型晶体管、1948年发明结型场效应晶体管以及以后的硅平面工艺、集成电路、CMOS技术、半导体随机存储器、CPU、非挥发存储器等微电子领域的重大发明也都是一系列创新成果的体现。同时,每一项重大发明又都开拓出一个新的领域,带来了新的巨大市场,对我们的生产、生活方式产生了重大的影响。也正是由于微电子技术领域的不断创新,才能使微电子能够以每三年集成度翻两番、特征尺寸缩小倍的速度持续发展几十年。自1968年开始,与硅技术有关的学术论文数量已经超过了与钢铁有关的学术论文,所以有人认为,1968年以后人类进入了继石器、青铜器、铁器时代之后硅石时代(siliconage)〖1〗。因此可以说社会发展的本质是创新,没有创新,社会就只能被囚禁在“超稳态”陷阱之中。虽然创新作为经济发展的改革动力往往会给社会带来“创造性的破坏”,但经过这种破坏后,又将开始一个新的处于更高层次的创新循环,社会就是以这样螺旋形上升的方式向前发展。 在微电子技术发展的前50年,创新起到了决定性的作用,而今后微电子技术的发展仍将依赖于一系列创新性成果的出现。我们认为:目前微电子技术已经发展到了一个很关键的时期,21世纪上半叶,也就是今后50年微电子技术的发展趋势和主要的创新领域主要有以下四个方面:以硅基CMOS电路为主流工艺;系统芯片(SystemOnAChip,SOC)为发展重点;量子电子器件和以分子(原子)自组装技术为基础的纳米电子学;与其他学科的结合诞生新的技术增长点,如MEMS,DNAChip等。 221世纪上半叶仍将以硅基CMOS电路为主流工艺 微电子技术发展的目标是不断提高集成系统的性能及性能价格比,因此便要求提高芯片的集成度,这是不断缩小半导体器件特征尺寸的动力源泉。以MOS技术为例,沟道长度缩小可以提高集成电路的速度;同时缩小沟道长度和宽度还可减小器件尺寸,提高集成度,从而在芯片上集成更多数目的晶体管,将结构更加复杂、性能更加完善的电子系统集成在一个芯片上;此外,随着集成度的提高,系统的速度和可靠性也大大提高,价格大幅度下降。由于片内信号的延迟总小于芯片间的信号延迟,这样在器件尺寸缩小后,即使器件本身的性能没有提高,整个集成系统的性能也可以得到很大的提高。 自1958年集成电路发明以来,为了提高电子系统的性能,降低成本,微电子器件的特征尺寸不断缩小,加工精度不断提高,同时硅片的面积不断增大。集成电路芯片的发展基本上遵循了Intel公司创始人之一的GordonE.Moore1965年预言的摩尔定律,即每隔三年集成度增加4倍,特征尺寸缩小倍。在这期间,虽然有很多人预测这种发展趋势将减缓,但是微电子产业三十多年来发展的状况证实了Moore的预言[2]。而且根据我们的预测,微电子技术的这种发展趋势还将在21世纪继续一段时期,这是其它任何产业都无法与之比拟的。 现在,0.18微米CMOS工艺技术已成为微电子产业的主流技术,0.035微米乃至0.020微米的器件已在实验室中制备成功,研究工作已进入亚0.1微米技术阶段,相应的栅氧化层厚度只有2.0~1.0nm。预计到2010年,特征尺寸为0.05~0.07微米的64GDRAM产品将投入批量生产。 21世纪,起码是21世纪上半叶,微电子生产技术仍将以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术为主流。尽管微电子学在化合物和其它新材料方面的研究取得了很大进展;但还不具备替代硅基工艺的条件。根据科学技术的发展规律,一种新技术从诞生到成为主流技术一般需要20到30年的时间,硅集成电路技术自1947年发明晶体管1958年发明集成电路,到60年代末发展成为大产业也经历了20多年的时间。另外,全世界数以万亿美元计的设备和技术投入,已使硅基工艺形成非常强大的产业能力;同时,长期的科研投入已使人们对硅及其衍生物各种属性的了解达到十分深入、十分透彻的地步,成为自然界100多种元素之最,这是非常宝贵的知识积累。产业能力和知识积累决定了硅基工艺起码将在50年内仍起重要作用,人们不会轻易放弃。 目前很多人认为当微电子技术的特征尺寸在2015年达到0.030~0.015微米的“极限”之后,将是硅技术时代的结束,这实际上是一种误解。且不说微电子技术除了以特征尺寸为代表的加工工艺技术之外,还有设计技术、系统结构等方面需要进一步的大力发展,这些技术的发展必将使微电子产业继续高速增长。即使是加工工艺技术,很多著名的微电子学家也预测,微电子产业将于2030年左右步入像汽车工业、航空工业这样的比较成熟的朝阳工业领域。即使微电子产业步入汽车、航空等成熟工业领域,它仍将保持快速发展趋势,就像汽车、航空工业已经发展了50多年仍极具发展潜力一样。 随着器件的特征尺寸越来越小,不可避免地会遇到器件结构、关键工艺、集成技术以及材料等方面的一系列问题,究其原因,主要是:对其中的物理规律等科学问题的认识还停留在集成电路诞生和发展初期所形成的经典或半经典理论基础上,这些理论适合于描述微米量级的微电子器件,但对空间尺度为纳米量级、空间尺度为飞秒量级的系统芯片中的新器件则难以适用;在材料体系上,SiO2栅介质材料、多晶硅/硅化物栅电极等传统材料由于受到材料特性的制约,已无法满足亚50纳米器件及电路的需求;同时传统器件结构也已无法满足亚50纳米器件的要求,必须发展新型的器件结构和微细加工、互连、集成等关键工艺技术。具体的需要创新和重点发展的领域包括:基于介观和量子物理基础的半导体器件的输运理论、器件模型、模拟和仿真软件,新型器件结构,高k栅介质材料和新型栅结构,电子束步进光刻、13nmEUV光刻、超细线条刻蚀,SOI、GeSi/Si等与硅基工艺兼容的新型电路,低K介质和Cu互连以及量子器件和纳米电子器件的制备和集成技术等。 3量子电子器件(QED)和以分子原子自组装技术为基础的纳米电子学将带来崭新的领域 在上节我们谈到的以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术,可称之为“scalingdown”,与此同时我们必须注意“bottomup”。“bottomup”最重要的领域有二个方面: (1)量子电子器件(QED—QuantumElectronDevice)这里包括单电子器件和单电子存储器等。它的基本原理是基于库仑阻塞机理控制一个或几个电子运动,由于系统能量的改变和库仑作用,一个电子进入到一个势阱,则将阻止其它电子的进入。在单电子存储器中量子阱替代了通常存储器中的浮栅。它的主要优点是集成度高;由于只有一个或几个电子活动所以功耗极低;由于相对小的电容和电阻以及短的隧道穿透时间,所以速度很快;且可用于多值逻辑和超高频振荡。但它的问题是制造比较困难,特别是制造大量的一致性器件很困难;对环境高度敏感,可靠性难以保证;在室温工作时要求电容极小(αF),要求量子点大小在几个纳米。这些都为集成成电路带来了很大困难。 因此,目前可以认为它们的理论是清楚的,工艺有待于探索和突破。 (2)以原子分子自组装技术为基础的纳米电子学。这里包括量子点阵列(QCA—Quantum-dotCellularAutomata)和以碳纳米管为基础的原子分子器件等。 量子点阵列由量子点组成,至少由四个量子点,它们之间以静电力作用。根据电子占据量子点的状态形成“0”和“1”状态。它在本质上是一种非晶体管和无线的方式达到阵列的高密度、低功耗和实现互连。其基本优势是开关速度快,功耗低,集成密度高。但难以制造,且对值置变化和大小改变都极为灵敏,0.05nm的变化可以造成单元工作失效。 以碳纳米管为基础的原子分子器件是近年来快速发展的一个有前景的领域。碳原子之间的键合力很强,可支持高密度电流,而热导性能类似于金刚石,能在高集成度时大大减小热耗散,性质类金属和半导体,特别是它有三种可能的杂交态,而Ge、Si只有一个。这些都使碳纳米管(CNT)成为当前科研热点,从1991年发现以来,现在已有大量成果涌现,北京大学纳米中心彭练矛教授也已制备出0.33纳米的CNT并提出“T形结”作为晶体管的可能性。但是问题是如何去生长有序的符合设计性能的CNT器件,更难以集成。 目前“bottomup”的量子器件和以自组装技术为基础的纳米器件在制造工艺上往往与“Scalingdown”的加工方法相结合以制造器件。这对于解决高集成度CMOS电路的功耗制约将会带来突破性的进展。 QCA和CNT器件不论在理论上还是加工技术上都有大量工作要做,有待突破,离开实际应用还需较长时日!但这终究是一个诱人探索的领域,我们期待它们将创出一个新的天地。 4系统芯片(SystemOnAChip)是21世纪微电子技术发展的重点 在集成电路(IC)发展初期,电路设计都从器件的物理版图设计入手,后来出现了集成电路单元库(Cell-Lib),使得集成电路设计从器件级进入逻辑级,这样的设计思路使大批电路和逻辑设计师可以直接参与集成电路设计,极大地推动了IC产业的发展。但集成电路仅仅是一种半成品,它只有装入整机系统才能发挥它的作用。IC芯片是通过印刷电路板(PCB)等技术实现整机系统的。尽管IC的速度可以很高、功耗可以很小,但由于PCB板中IC芯片之间的连线延时、PCB板可靠性以及重量等因素的限制,整机系统的性能受到了很大的限制。随着系统向高速度、低功耗、低电压和多媒体、网络化、移动化的发展,系统对电路的要求越来越高,传统集成电路设计技术已无法满足性能日益提高的整机系统的要求。同时,由于IC设计与工艺技术水平提高,集成电路规模越来越大,复杂程度越来越高,已经可以将整个系统集成为一个芯片。目前已经可以在一个芯片上集成108-109个晶体管,而且随着微电子制造技术的发展,21世纪的微电子技术将从目前的3G时代逐步发展到3T时代(即存储容量由G位发展到T位、集成电路器件的速度由GHz发展到灯THz、数据传输速率由Gbps发展到Tbps,注:1G=109、1T=1012、bps:每秒传输数据位数)。 正是在需求牵引和技术推动的双重作用下,出现了将整个系统集成在一个微电子芯片上的系统芯片(SystemOnAChip,简称SOC)概念。 系统芯片(SOC)与集成电路(IC)的设计思想是不同的,它是微电子设计领域的一场革命,它和集成电路的关系与当时集成电路与分立元器件的关系类似,它对微电子技术的推动作用不亚于自50年代末快速发展起来的集成电路技术。 SOC是从整个系统的角度出发,把处理机制、模型算法、芯片结构、各层次电路直至器件的设计紧密结合起来,在单个(或少数几个)芯片上完成整个系统的功能,它的设计必须是从系统行为级开始的自顶向下(Top-Down)的。很多研究表明,与IC组成的系统相比,由于SOC设计能够综合并全盘考虑整个系统的各种情况,可以在同样的工艺技术条件下实现更高性能的系统指标。例如若采用SOC方法和0.35μm工艺设计系统芯片,在相同的系统复杂度和处理速率下,能够相当于采用0.18~0.25μm工艺制作的IC所实现的同样系统的性能;还有,与采用常规IC方法设计的芯片相比,采用SOC设计方法完成同样功能所需要的晶体管数目约可以降低l~2个数量级。 对于系统芯片(SOC)的发展,主要有三个关键的支持技术。 (1)软、硬件的协同设计技术。面向不同系统的软件和硬件的功能划分理论(FunctionalPartitionTheory),这里不同的系统涉及诸多计算机系统、通讯系统、数据压缩解压缩和加密解密系统等等。 (2)IP模块库问题。IP模块有三种,即软核,主要是功能描述;固核,主要为结构设计;和硬核,基于工艺的物理设计、与工艺相关,并经过工艺验证过的。其中以硬核使用价值最高。CMOS的CPU、DRAM、SRAM、E2PROM和FlashMemory以及A/D、D/A等都可以成为硬核。其中尤以基于深亚微米的新器件模型和电路模拟为基础,在速度与功耗上经过优化并有最大工艺容差的模块最有价值。现在,美国硅谷在80年代出现无生产线(Fabless)公司的基础上,90年代后期又出现了一些无芯片(Chipless)的公司,专门销售IP模块。 (3)模块界面间的综合分析技术,这主要包括IP模块间的胶联逻辑技术(gluelogictechnologies)和IP模块综合分析及其实现技术等。 微电子技术从IC向SOC转变不仅是一种概念上的突破,同时也是信息技术新发展的里程碑。通过以上三个支持技术的创新,它必将导致又一次以系统芯片为主的信息技术上的革命。目前,SOC技术已经崭露头角,21世纪将是SOC技术真正快速发展的时期。 在新一代系统芯片领域,需要重点突破的创新点主要包括实现系统功能的算法和电路结构两个方面。在微电子技术的发展历史上,每一种算法的提出都会引起一场变革,例如维特比算法、小波变换等均对集成电路设计技术的发展起到了非常重要的作用,目前神经网络、模糊算法等也很有可能取得较大的突破。提出一种新的电路结构可以带动一系列的应用,但提出一种新的算法则可以带动一个新的领域,因此算法应是今后系统芯片领域研究的重点学科之一。在电路结构方面,在系统芯片中,由于射频、存储器件的加入,其中的电路结构已经不是传统意义上的CMOS结构,因此需要发展更灵巧的新型电路结构。另外,为了实现胶联逻辑(GlueLogic)新的逻辑阵列技术有望得到快速的发展,在这一方面也需要做系统深入的研究。 5微电子与其他学科的结合诞生新的技术增长点 微电子技术的强大生命力在于它可以低成本、大批量地生产出具有高可靠性和高精度的微电子结构模块。这种技术一旦与其它学科相结合,便会诞生出一系列崭新的学科和重大的经济增长点,这方面的典型例子便是MEMS(微机电系统)技术和DNA生物芯片。前者是微电子技术与机械、光学等领域结合而诞生的,后者则是与生物工程技术结合的产物。 微电子机械系统不仅是微电子技术的拓宽和延伸,它将微电子技术和精密机械加工技术相互融合,实现了微电子与机械融为一体的系统。MEMS将电子系统和外部世界联系起来,它不仅可以感受运动、光、声、热、磁等自然界的外部信号,把这些信号转换成电子系统可以认识的电信号,而且还可以通过电子系统控制这些信号,发出指令并完成该指令。从广义上讲,MEMS是指集微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统以及电源于一体的微型机电系统。MEMS技术是一种典型的多学科交叉的前沿性研究领域,它几乎涉及到自然及工程科学的所有领域,如电子技术、机械技术、光学、物理学、化学、生物医学、材料科学、能源科学等〖3〗。 MEMS的发展开辟了一个全新的技术领域和产业。它们不仅可以降低机电系统的成本,而且还可以完成许多大尺寸机电系统所不能完成的任务。正是由于MEMS器件和系统具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、可靠性高、性能优异及功能强大等传统传感器无法比拟的优点,因而MEMS在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。例如微惯性传感器及其组成的微型惯性测量组合能应用于制导、卫星控制、汽车自动驾驶、汽车防撞气囊、汽车防抱死系统(ABS)、稳定控制和玩具;微流量系统和微分析仪可用于微推进、伤员救护;信息MEMS系统将在射频系统、全光通讯系统和高密度存储器和显示等方面发挥重大作用;同时MEMS系统还可以用于医疗、光谱分析、信息采集等等。现在已经成功地制造出了尖端直径为5μm的可以夹起一个红细胞的微型镊子,可以在磁场中飞行的象蝴蝶大小的飞机等。 MEMS技术及其产品的增长速度非常之高,目前正处在技术发展时期,再过若干年将会迎来MEMS产业化高速发展的时期。2000年,全世界MEMS的市场达到120到140亿美元,而带来的与之相关的市场达到1000亿美元。 目前,MEMS系统与集成电路发展的初期情况极为相似。集成电路发展初期,其电路在今天看来是很简单的,应用也非常有限,以军事需求为主,但它的诱人前景吸引了人们进行大量投资,促进了集成电路飞速发展。集成电路技术的进步,加快了计算机更新换代的速度,对CPU和RAM的需求越来越大,反过来又促进了集成电路的发展。集成电路和计算机在发展中相互推动,形成了今天的双赢局面,带来了一场信息革命。现阶段的微机电系统专用性很强,单个系统的应用范围非常有限,还没有出现类似于CPU和RAM这样量大面广的产品。随着微机电系统的进步,最后将有可能形成像微电子技术一样有广泛应用前景的新产业,从而对人们的社会生产和生活方式产生重大影响。 当前MEMS系统能否取得更更大突破,取决于两方面的因素:第一是在微系统理论与基础技术方面取得突破性进展,使人们依靠掌握的理论和基础技术可以高效地设计制造出所需的微系统;第二是找准应用突破口,扬长避短,以特别适合微系统应用的重大领域为目标进行研究,取得突破,从而带动微系统产业的发展。在MEMS发展中需要继续解决的问题主要有:MEMS建模与设计方法学研究;三维微结构构造原理、方法、仿真及制造;微小尺度力学和热学研究;MEMS的表征与计量方法学;纳结构与集成技术等。 微电子与生物技术紧密结合诞生的以DNA芯片等为代表的生物芯片将是21世纪微电子领域的另一个热点和新的经济增长点。它是以生物科学为基础,利用生物体、生物组织或细胞等的特点和功能,设计构建具有预期性状的新物种或新品系,并与工程技术相结合进行加工生产,它是生命科学与技术科学相结合的产物。具有附加值高、资源占用少等一系列特点,正日益受到广泛关注。目前最有代表性的生物芯片是DNA芯片。 采用微电子加工技术,可以在指甲盖大小的硅片上制作出包含有多达万种DNA基因片段的芯片。利用这种芯片可以在极快的时间内检测或发现遗传基因的变化等情况,这无疑对遗传学研究、疾病诊断、疾病治疗和预防、转基因工程等具有极其重要的作用。 DNA芯片的基本思想是通过生物反应或施加电场等措施使一些特殊的物质能够反映出某种基因的特性从而起到检测基因的目的。目前Stanford和Affymetrix公司的研究人员已经利用微电子技术在硅片或玻璃片上制作出了DNA芯片〖4〗。他们制作的DNA芯片是通过在玻璃片上刻蚀出非常小的沟槽,然后在沟槽中覆盖一层DNA纤维。不同的DNA纤维图案分别表示不同的DNA基因片段,该芯片共包括6000余种DNA基因片段。DNA(脱氧核糖核酸)是生物学中最重要的一种物质,它包含有大量的生物遗传信息,DNA芯片的作用非常巨大,其应用领域也非常广泛:它不仅可以用于基因学研究、生物医学等,而且随着DNA芯片的发展还将形成微电子生物信息系统,这样该技术将广泛应用到农业、工业、医学和环境保护等人类生活的各个方面,那时,生物芯片有可能象今天的IC芯片一样无处不在。 目前的生物芯片主要是指通过平面微细加工技术及超分子自组装技术,在固体芯片表面构建的微分析单元和系统,以实现对化合物、蛋白质、核酸、细胞以及其它生物组分的准确、快速、大信息量的筛选或检测。生物芯片的主要研究包括采用生物芯片的具体实现技术、基于生物芯片的生物信息学以及高密度生物芯片的设计、检测方法学等等。 6结语 在微电子学发展历程的前50年中,创新和基础研究曾起到非常关键的决定性作用。而随着器件特征尺寸的缩小、纳米电子学的出现、新一代SOC的发展、MEMS和DNA芯片的崛起,又提出了一系列新的课题,客观需求正在“召唤”创新成果的诞生。 回顾20世纪后50年,展望21世纪前50年,即百年的微电子科学技术发展历程,使我们深切地感受到,世纪之交的微电子技术对我们既是一个重大的机遇,也是一个严峻的挑战,如果我们能够抓住这个机遇,立足创新,去勇敢地迎接这个挑战,则有可能使我国微电子技术实现腾飞,在新一代微电子技术中拥有自己的知识产权,促进我国微电子产业的发展,为迎接21世纪中叶将要到来的伟大的民族复兴奠定技术基础,以重铸中华民族的辉煌! 微电子论文:微电子封装金丝倒装键合的微织构研究论文 【摘要】采用EBSD取向成像技术研究了各工艺参数(功率、载荷、超声作用时间)对倒装键合组织及微织构的影响,并与对应的剪切性能值进行比较。结果表明,功率的影响最显著,它可在增大形变量的同时提高键合强度;负荷加大形变量,但提高界面结合强度的效果不显著;超声持续的时间不明显提高形变量,但能在一定程度上提高界面强度。超声是通过软化金属,加强界面扩散的方式提高键合强度;超声的存在使取向变化的速度变慢。 【关键词】金倒装键合EBSD微织构 引言微电子封装中超声键合工艺参数对键合强度的影响已有大量研究[1-3],一般认为影响其键合强度的主要因素是超声功率、键合压力和键合时间。由于这些参数主要通过改变金丝球与芯片焊盘间界面上的摩擦行为而起作用,必然会引起焊点组织及织构的变化,这些变化到目前尚不清楚。此外,金丝球键合与倒装键合形变方式与形变量都有很大差异,其形变组织与微织构就会不同,它们也会影响焊点强度、刚度、电阻率和组织稳定性。织构的不同会影响弹性模量及拉拔时的界面强度、晶体缺陷的多少一方面产生加工硬化,提高强度,另一方面影响电阻;含大量晶体缺陷的组织是热力学不稳定的,可加速原子的扩散,也会造成后续时效时软化速度的不同。倒装键合的受力状态和应变速率都与常规的低应变速率下的单向均匀压缩不同,键合过程中会有一系列的微织构变化。本文分析了功率、负荷、时间对形变组织和取向变化的影响;另外通过剪切力试验,对比了各参数对键合强度的影响区别;讨论了金丝球凸点键合与倒装键合形变组织及微织构的最大差异。 1样品制备 试验样品为直径为1mil(254μm)键合金丝,经电子火花(EFO)形成金丝球,再经过Eagle60XL金丝球键合机形成金丝球凸点,倒装焊点是在AD81911TS焊接机上形成的。各种焊点均采用树脂镶样,然后经过磨样、机械抛光,最后采用离子轰击的方法达到EBSD试验样品要求。利用高分辨场发射扫描电镜ZeissSuppra1530及HKLChannel5EBSD系统进行取向成像分析。 2结果及分析 2.1超声功率的影响图1(a)为不同超声功率下样品的形变量和性能的关系曲线。可见功率由02W增大到07W后,因功率增大而导致的键合样品形变量增加~20%,总形变量达70%。性能也由无功率时的不能键合增加到2400gf(注:这是几个样品的总值),并且未出现下降。图2为各样品的取向成像,红色为〈111〉压缩轴的取向,黄色为〈100〉取向,蓝色为〈110〉取向。前两种主要是原始取向,后者是压缩变形的稳定取向。组织形貌显示,原始柱状晶被完全压扁。〈110〉区域明显增多。图1(b)为各样品不同织构的定量结果,可见,因超声软化作用提高形变量使〈110〉增加约125%。形变不均匀性还表现在两侧的形变量明显小。图1不同超声功率下样品的形变量和性能的关系曲线(a)及对取向的影响(b) 图2不同功率下样品的取向成像;红色:〈111〉,黄色〈100〉;蓝色〈110〉 2.2载荷的影响图3(a)为不同载荷下样品的形变量及性能变化的曲线。可见,负荷从800gf增至1600gf时,形变量只增加7%,增加幅度较小,不如功率的影响大。性能变化不大,有微弱的先增加后减小的趋势。由于形变量增加就不大,所以还不能说,形变量影响小。与图1的性能数据相比,还未达到最佳键合强度。即使形变量达到70%,也难以达到提高超声作用的效果。图4给出不同载荷下样品的取向成像。也明显看出,载荷变化的范围小,形变量变化也不大,形变组织比较相似。从定量数据看(图3(b)),〈110〉织构含量在下降。这应属于波动。组织上的另一特点是,下侧中心部位为原始金凸点的尾部,即自由球下的热影响细晶区。倒装键合时,该部位所受变形量最大,这也是要键合的界面,因此,大量的晶体缺陷会促进扩散键合。与文献3数据相比,本实验所用力是很大的。图3载荷对形变量、剪切强度(a)及织构百分数(b)的影响. 微电子论文:微电子科学与工程教学改革的研究与实践 21世纪是知识经济时代的竞争,归根结底是人才的竞争,努力培养出高素质及创新能力强的微电子专业人才是我们专业改革的重要目标。两年来,我们在微电子领域的教学内容和方法上进行一系列探索性改革。 一、巩固基础、因材施教 当今,芯片时代的到来,标志着一个国家的经济强盛。在全面建设伟大复兴中国梦的同时,微电子产业需要得到蓬勃发展。微电子专业领域很宽很广,为了更好的展开微电子专业教育,就需要合理的安排微电子专业课程巩固基A,微电子专业是一门知识和技术高度密集的专业性很强的综合学科,涵盖的达到几十个不同领域的理论和技术,例如电子信息技术、计算机技术、化工材料科学、光刻技术、薄膜技术、太阳能技术、真空技术等,综上可以看出,微电子领域要求具有宽阔的知识面和跨学科综合运用分析知识的能力。为了实现培养目标,在制定大纲的时候,基础课方面,如数学,在原来高等数学基础上,增加复变函数作为基础课,是为了后续更好的从事科学研究;在专业必修课方面,增加了模拟集成电路设计课时,目的让学生学会充分分析电路;在选修课方面,增设了版图方面内容的教学,可以更好的培养学生就业兴趣,在专业课程设计方面,增设集成电路设计课程设计,帮助学生更深入了解芯片设计。伴随着社会进步的脚步,微电子专业也需要深入改革,跟上时展的脚步。 社会需求的变化,会提供给大学生的岗位有器件工程师、集成电路工程师、版图工程师,太阳能研发人员等。因此在完善基础学习内容的情况下,还要因材试教,大学的时间是有限的,因个人的爱好选择,培养自己的热爱方向。对专业必修课,要求每个人都学好,在选修课上边就把以后的就业方向分开、分细,做到因材试教。 二、升级教学内容、提高教学方法 微电子是当今发展最快的行业之一。伴随着中国的崛起,社会进步的需要,就要求进一步升级课堂教学内容。首先要以科研带动教学,组成一个庞大的教研室,只让一个老师每学期带一门课,提高科研指标,让本科学生配合老师一起完成项目,这样只有让学生亲身感受到做项目的兴趣,才能真正走进专业学科当中来;其次结合当地微电子公司,带领学生参观当地的微电子工艺生产线,微电子设计公司等,了解前沿发展,提高学生对本专业的兴趣。只有提高学生对微电子领域的兴趣,我们才会培养出更多更优秀的人才,来造福社会。 教学方法的改进也是很重要的,对于工程类的专业学习,不要一味的照本宣科,要结合实际,培养学生自己解决问题的能力,课堂教学求“精”,让学生把每个问题吃透,理解深刻,如何构建解决问题思路的教学过程才是最核心的任务。 通过这两年的教学改革,巩固学生们的专业基础,提升了学生的就业水平,培养了学生对微电子领域的热情,一批抱有更高志向的年轻人准备考研在这个专业继续走下去。可以说,吉林大学珠海学院微电子专业的学生,基础扎实,素质高,动手能力强,很受欢迎。 微电子论文:微电子电路校准技术和自动测试 摘 要在社会经济和科技不断发展的过程中,微电子电路技术也称为目前科学技术的研究重点,我们要保证微电子电路技术能够与时俱进的基础上,具备完整、一致且准确的检测及校准方法。所以,就要加强对微电子电路校准技术及自动测试的研究,从而提高微电子电路电气设备的质量,保障人们的生活,稳定社会经济。 【关键词】微电子 电路校准技术 自动测试 在电子技术不断发展的过程中,各种电子电路技术被广泛应用到社会各方面的电器中。获取电器中的微小微电子参量,能够保证生产的电器产品达到质量标准。但是由于微电子参量容易受到干扰,所以就要使用专业的校准技术对其进行校准及自动分析,从而使电器产品的质量能够得到保障,以此更好的应用到电子电路技术中。 1 微电子电路校准技术和自动测试技术的基本认识 1.1 微电子电路校准技术 在测试设备满足相关要求的基础上,测试软件的质量影响着监测数据的可靠性及准确性。如果检测设备自身没有满足准确性的要求,那么即使测试软件具有良好的质量,也不能够全面保证测试结果的准确性。一般,如果生厂商对质量的要求比较高,那么校准技术系统量值的准确性也就比较高。以此提高了生产及管理成本,从而影响了产品的生产速度。 1.2 微电子电路自动测试技术 根据相关要求,对微电子电路进行严格测试,能够有效保证商家产品不受其他商家的影响。为了能够保证使用微电子电路技术产品的质量能够达到标准,就要根据产品的实际情况完成测试。如果测试的设备级别高于产品测试水平,那么软件自身的质量也能够影响测试的质量。但是软件自身的质量与检测依据和其过程中使用的方式、验证有效性及测试覆盖率和有着一定的关系,这方面也是目前自动检测技术重要的研究课题。 2 微电子电路校准技术及自动测试技术重点 2.1 微电子电路校准技术及自动测试技术的依据和方法 目前,我国微电子电路校准及自动测试并没有正式的标准,其主要依据为电子计量测试应用手册及GB3843-83、GB3439-82、GB6798-1996等,这些只是对测试方法的基本理论进行了规定,并没有涉及到编程规则,所以其并不完善。如果校准及测试只有基本理论没有编程规则,那么使用同种标准编制出的程序质量并不同,那么就没有办法保证校准及测试的一致性及完整性。微电子电路校准及检测使用的设备并不是一般的设备或者系统,其检测过程能够通过程序控制,不需要人为干预。所以对其的研究也可以看做是对校准及检验程序设计规则的研究。校准过程中的控制本文为规程,检测过程中的控制文本为规则,两者都是通过程序设计的形式进行实现。 2.2 设备的校准依据和方法 设备的校准依据指的是生产制造厂设计的指标,包括范围和不确定度、基准量值、输入/输出通道量值。如果通过传统手工的方式进行校准,显然校准的量值较多,一个六十通道的测试系统需要十天或者二十天左右完成,在此过程中要使用三百多页表格。所以就要使用自动校准方式进行。 设备校准主要有两种方法: 2.2.1 基于基准参量分别溯源法 因为微电子电路检测设备为综合测量设备,有多个不同类型的参量要进行校准,比如电阻、电压及时间频率等,他们相互之间并没有关系。通过此方法校准,首先要对基准量溯源,之后使用合格的基准量对设备的所有参量进行校准检测,以此对整个系统进行校准。 2.2.2 标准物质法 这种方法是通过已知不确定度的标准样片,对不确定度使用的检测设备进行测量校验,如果其在参量类型范围内是完整的,那么测量的过程就是校准,否则只是核查或者比对。核查和比对在过程条件及目的方面存在一定的差别,如果此测量过程是为了能够检查系统样片的可用性,这叫做核查。制备微电子标准样片一般为自制芯片,因为芯片结构较为复杂,制作也非常精细,自制的话要花费大量的资金。所以可以从同批的产品中进行选择,在不确定的条件下,实现参量的一致性是可行的。 2.3 检测覆盖率及校准的完整性 检测故障的覆盖率越高,那么就说明检测校准的过程越好,使用最少的代码获得最大的故障覆盖率是最理想的。在传统测试码生成算法研究过程中就有多种使用的算法,但是实际上除了穷举,其他都是实现不了复杂电路的全部故障覆盖率。 与测试故障覆盖率相比,校准的完整性对测试码的量是不太重视,它重视的是需要检测的参量是否被完全检测。所以,其与检测的过程及方法有着一定的联系。比如使用标准物质法,重视的是输入/输出参量是否都被全部检测,尤其是第一个通道的范围及参量。因为系统一般都自带验证程序,在自己校验的过程中,都会以零通道为基础,从而实现测试系统中通道的一致性。 2.4 软件校准及检测的验证方法 对于此类的专用软件,除了实测验证之外,并没有其他较好的办法。所以对于校准软件的检验,首先可以使用可测性设计技术,以此保证测试过程中都能够验证。另外,使用局部化原理,保证测试过程中的测试都与一个参量相关,以此保证唯一的测试结果。最后,根据电路通过及不通过不断变化状态的特征,使用相对性原理,对测试结果有效性进行全面的检查,以此保证程序的可靠性,降低错误检测的机率。 2.5 量值溯源 量值溯源指的是将量值通过不间断的一条链追溯到国家及国防的最高标准。在微电子电路校准及检测过程中,量值溯源校准的方法及溯源方法有着一定的联系,所以也就是量值溯源具有两种方法,分e为溯源法及标准物质法。由于后者在使用过程中具有一定的限制,所以就要使用溯源法对微电子电路进行校准。 3 结语 随着我国社会的不断进步和发展,不断是大型工程中的电气设备,还是日常生活中的家用电器,都会使用微电子电路技术。微电子电路技术就是一种将多种半导体作为基础的电子技术集成电路,其特点就是重量轻、体积小,并且具有较高的可靠性。为了能够保证微电子电路电气具有较高的质量,就要对其进行检测,以此控制器质量。基于此,以上本文就针对微电子电路的校准技术及自动测试进行了研究和探讨,以此保证电气设备中微电子电路的安全性。 微电子论文:基于微电子学的无人机技术 摘 要随着电子信息技g发展,无人机技术已成为一种重要的信息技术手段,相较于有人机而言,无人机系统具有一定的“自主性”,能够在一定程度上实现系统的自主控制,强化系统的智能性,是无人机系统发展的重要方向。本文就对无人机系统自主控制技术研究现状进行分析,并展望无人机系统自主控制技术的未来趋势。本文研究了无人机技术的国内外研究现状,重点分析六轴飞行器研究领域当前的关键技术,包括无人机的研究与设计,并对无人机未来的发展进行了探讨。 【关键词】电子信息 无人机 六轴飞行器 研究与设计 1 前言 无人机首次出现在 1917 年,主要应用于防空导弹打靶、军事侦察、载弹远程打击,尤其美国“全球鹰”、“捕食者”、“沙漠鹰”等型号的无人机在海湾战争、科索沃战争、阿富汗战争和伊拉克战中在侦察和主动攻击中所取得的良好军事效果,使得世界各国首先在军事上开始重视无人机的研制与开发。我国无人机发展起步于 20 世纪 50 年代末,20 世纪 90 年代末,发展才得以提速,国内大学相继成立了无人机专门研究机构,西安爱生技术集团公司(西安无人机研究发展中心)成为国内一家主要的无人机研制生产厂商。它是航空工业总公司设在西北工业大学集科、工、贸一体化的现代化高科技企业,主要研制和生产系列化小型无人机系统,被国务院发展研究中心确认并入选“中华之最(1949-1995)”,是我国最大的无人飞机科研生产基地。随后,无人机的发展逐步扩展到民用市场,而在测绘行业的应用成为民用最大且发展较早的一个分支。中国测绘科学研究院于 2003 年完成并通过国土资源部验收的“UAVRS-II 型低空无人机遥感监测系统的研制”项目,实现了无人机遥控、半自主、自主三种控制方式,利用获取的影像制作了数字正射影像和线划图,开创了国内无人机应用于测绘领域的先河。 目前国际上对多轴飞行器研究与设计较为深入,后期经过大量实验及不断地调整和改进,合理的设计了六轴飞行器的整体结构。六轴飞行器的支架通过3D打印而整体打印出成品模型,飞控板和电机都固定在打印出的架子上,将六个电机呈六边形放置,使飞行器灵活并易于控制。电池利用扎带固定在飞行器下方,以保证飞行器的重心偏下,增加飞行的灵活性。遥控器通过铜柱将两个PCB板子连接起来,增加握持的手感,并且主要元件都放在两块PCB板中间,增加系统的安全性能前端引出无线通信模块天线,增加传输的功率与距离。 2 调试问题 系统的软件和硬件调节是一个漫长而复杂的过程,而且在调试过程中会不断遇到各种问题如电机坏掉、MOS管烧掉、连接突然断掉甚至在飞行过程中飞行器直接从空中衰落导致整个系统的崩溃。这些问题必须及时的解决,否则根本不能进行下一步的工作。虽然在调试过程中问题不断,但是整个制作过程累积的大量的宝贵的经验,在飞行器终于能飞的时候,会发现自己的这些努力是值得的。下面列出调试过程中的遇到的主要问题。 2.1 电机控制与驱动设置问题 动力系统是多轴飞行器的核心系统,因为整个系统的最终目的就是通过PWM波来控制电机的转速,保证动力系统的稳定是飞行器能运动的前提。在开始调试的时候,总出现电机不转的问题,通过不断的验证发现是电路MOS管选择错误,最终选择了P沟道增强型MOS管进行对电机的控制。在飞行过程中总会出现MOS管烧毁的情况,还有NRF24L01总是失联,最终发现是没有焊接保护电容导致,还有数字地和模拟的地信号没有分开。并且STM32的PWM控制需要较高的的频率,当频率较低时,可能会出现电机转速不均匀的情况,最终选择的电机频率为20KHz,能够保证系统流畅的运行。 2.2 飞行器的重量问题 在开始设计时由于没有考虑飞行的重量,导致飞行器根本飞不起来。之后更换飞行器支架,更换更大功率的电池,总体来说就是让飞行器的重量更轻,让飞行器电机的拉力更大。还有飞行器电机的垂直放置也是相当重要,当倾斜时,会有一部分的力是飞行器向某个方向飞行,并且这个力不容易抵消。 2.3 PID的参数整定问题 PID控制器直接控制的是飞行器的电机输出,直接影响六个电机的转速,控制飞行器的飞行姿态。因此合理的PID参数可以使飞行器更加平稳的飞行,所以说PID参数对飞行器的姿态确定至关重要。并且在飞行器的飞行过程中,可以通过PID的调整来实现不同的飞行效果如翻滚动作,以达到在各种控制环境下的稳定运行。PID参数中,P、I、D三个参数作用各不相同,在实际中,其输出的结果是相互影响的。为了保证飞行器的平稳飞行,需要多次对PID三个参数进行调节,保证系统对飞行姿态的快速响应以及在外界干扰到来时系统能够稳定的运行。 2.4 遥控器控制频率问题 在刚开始遥控飞行时,遥控器对飞行器的控制总是慢0.2秒左右,导致遥控器不能实时的控制飞行器的姿态,出现一些意外的碰撞等状况。调试遥控器的过程中发现,在主循环中加入了过多的程序,导致系统循环一次的时间过长,系统响应慢,传输数据的频率过低,整个系统反应过慢。最后解决办法是增大遥控器的频率,并减小主函数中循环的代码量,留下最基本的代码,保证整个系统的流畅运行。 3 结论 六轴飞行器是一种较为新型的飞行器,目前国内外的发展迅速,在各个领域中都起到了重要的作用,并且将来会发展到更广阔的空间。随着技术上的发展,多轴飞行器会向微型化、自动化方向发展,能够更好的结合实际,发展到各个领域。本课题研究比较了许多国内外的产品,并通过比较,结合其优点,弥补其不足,根据实际情况进行研发,最终完成了六轴给星期的设计。随着科学的发展,本文设计的六轴飞行器还可以得到更好的改进,随着时间的推移,会有更好的产品出现在人们的面前。 微电子论文:当前微电子学与集成电路解析 摘 要 微电子学属于电子学的分支学科,以半导体为主要对象,形成微小型电路和系统等。而集成电路属于微型电子器件,将各类元件通过合理的布线方式,成为一个具备完整电路功能的结构。微电子学与集成电路直接关系到相关高新产业的发展和进步。展开对微电子学与集成电路的分析,旨在明确微电子学与集成电路的基本情况,推动微电子学与集成电路的有效应用,实现相关产业的创新和发展。 【关键词】微电子学 集成电路 半导体 微电子学与集成电路是现代信息技术的基础,各类高新行业在具体发展中,均会对微电子学和集成电路进行应用。其中,集成电路选择半导体镜片作为基片,并结合相关工艺,将电阻、电容等元件与基片连接,最终形成一个具备完整电路功能的系统或是电路。较比集成电路微电子学是在集成电路的基础上,研究半导体和集成电路的相关物理现象,并有效的对其进行应用,满足各类电子器件需求的效果。基于此,本文对当前微电子学与集成电路展开分析,具体内容如下。 1 微电子学与集成电路解读 微电子学是电子学的分支学科,主要致力于电子产品的微型化,达到提升电子产品应用便利和应用空间的目的。微电子学还属于一门综合性较强学科类型,具体的微电子研究中,会用到相关物理学、量子力学和材料工艺等知识。微电子学研究中,切实将集成电路纳入到研究体系中。此外,微电子学还对集成电子器件和集成超导器件等展开研究和解读。微电子学的发展目标是低能耗、高性能和高集成度等特点。 集成电路是通过相关电子元件的组合,形成一个具备相关功能的电路或系,并可以将集成电路视为微电子学之一。集成电路在实际的应用中具有体积小、成本低、能耗小等特点,满足诸多高新技术的基本需求。而且,随着集成电路的相关技术完善,集成电路逐渐成为人们生产生活中不可缺少的重要部分。 2 微电子发展状态与趋势分析 2.1 发展与现状 从晶体管的研发到微电子技术逐渐成熟经历漫长的演变史,由晶体管的研发以组件为基础的混合元件(锗集成电路)半导体场效应晶体管MOS电路微电子。这一发展过程中,电路涉及的内容逐渐增多,电路的设计和过程也更加复杂,电路制造成本也逐渐增高,单纯的人工设计逐渐不能满足电路的发展需求,并朝向信息化、高集成和高性能的发展方向。 现阶段,国内对微电子的发展创造了良好的发展空间,目前国内微电电子发展特点如下: (1)微电子技术创新取得了具有突破性的进展,且逐渐形成具有较大规模的集成电路设计产业规模。对于集成电路的技术水平在0.8~1.5μm,部分尖端企业的技术水平可以达到0.13μm。 (2)微电子产业结构不断优化,随着技术的革新产业结构逐渐生成完整的产业链,上下游关系处理完善。 (3)产业规模不断扩大,更多企业参与到微电子学的研究和电路中,有效推动了微电子产业的发展,促使微电子技术得到了进一步的完善和发展。 2.2 发展趋势 微电子技术的发展中,将微电子技术与其他技术联合应用,可以衍生出更多新型电子器件,为推动学科完善提供帮助。另外微电子技术与其他产业结合,可以极大的拉动产业的发展,推动国内生产总值的增加。微电子芯片的发展遵循摩尔定律,其CAGR累计平均增长可以达到每年58%。 在未来一段时间内,微电子技术将按照提升集团系统的性能和性价比,如下为当前微电子的发展方向。 2.2.1 硅基互补金属氧化物半导体(CMOS) CMOS电路将成为微电子的主流工艺,主要是借助MOS技术,完成对沟道程度的缩小,达到提升电路的集成度和速度的效果。运用CMOS电路,改善芯片的信号延迟、提升电路的稳定性,再改善电路生产成本,从而使得整个系统得到提升,具有极高研究和应用价值。可以将CMOS电路将成为未来一段时间的主要研究对象,且不断对CMOS电路进行缩小和优化,满足更多设备的需求。 2.2.2 集成电路是当前微电子技术的发展重点 微电子芯片是建立在的集成电路的基础上,所以微电子学的研究中,要重视对集成电路研究和分析。为了迎合信息系统的发展趋势,对于集成电路暴露出的延时、可靠性等因素,需要及时的进行处理。在未来一段时间内对于集成电路的研究和转变势在必行。 2.2.3 微电子技术与其他技术结合 借助微电子技术与其他技术结合,可以衍生出诸多新型技术类型。当前与微电子技术结合的技术实例较多,积极为社会经济发展奠定基础。例如:微光机电系统和DNA生物芯片,微光机电系统是将微电子技术与光学理论、机械技术等结合,可以发挥三者的综合性能,可以实现光开关、扫描和成像等功能。DNA生物芯片是将微电子技术与生物技术相结合,能有效完成对DNA、RNA和蛋白质等的高通量快速分析。借助微电子技术与其他技术结合衍生的新技术,能够更为有效推动相关产业的发展,为经济发展奠定基础。 3 微电子技术的应用解读 微电子学与集成电路的研究不断深入,微电子技术逐渐的应用到人们的日常生活中,对于改变人们的生活品质具有积极的作用。且微电子技术逐渐成为一个国家科学技术水平和综合国力的指标。 在实际的微电子技术应用中,借助微电子技术和微加工技术可以完成对微机电系统的构建,在完成信息采集、处理、传递等功能的基础上,还可以自主或是被动的执行相关操作,具有极高的应用价值。对于DNA生物芯片可以用于生物学研究和相关医疗中,效果显著,对改善人类生活具有积极的作用和意义。 4 结束语 微电子学与集成电路均为信息技术的基础,其中微电子学中囊括集成电路。在对微电子学和集成电路的解析中,需要对集成电路和微电子技术展开综合解读,分析微电子技术的现状和发展趋势,再结合具体情况对微电子技术的当前应用展开解读,为微电子学与集成电路的创新和完善提供参考,进而推动微电子技术的发展,创造更大的产值,实现国家的持续健康发展。 微电子论文:军事信息作战领域的微电子技术应用 【摘要】 自80年代以来,军用微电子技术得到了快速的发展,及其微电子技术在信息作战领域发挥突出作用。特别是雷达领域,微电子技术的成熟日渐提高了雷达系统的各项性能。本文主要阐述在90年代中美国军用微电子技术当中的两个支柱型产品超高清集成电路与微波单片集成电路的发展现状以及它在雷达系统当中发挥的先用。 【关键词】 雷达 微电子技术 分析 在现代化的军用雷达与电子设备之中军用微电子技术属于非常重要的技术之一,是现代军事信息作战的基础。在军用微电子工业当中,集成电路属于最具活跃的产品。在美国非常重视开发与应用军用集成电路。美国相关的国防部门早在十几年前曾提出^超高速集成电路与微波单片集成电路的发展规划。只要真正的实现这两者的发展计划对于军用雷达与武器装备未来的发展有着巨大的影响,对打赢未来信息战争发挥举足轻重作用。 一、超高速集成电路与微波单片集成电路的特点 1、超高速集成电路的特点。在未来的信息作战当中,电磁信号的环境十分汇集而且复杂,军用雷达与电子情报系统需要面对一百至二百万脉冲美妙的信号方面的强度,处理信号的系统极有可能需要执行几十亿条指令。面对极其复杂的信息作战环境,然而目前一般的集成电路处理信号系统的效率很难满足相关的需求。要想真正的处理好这方面的问题,美军便加大力度促进超高速集成电路发展。 2、微波单片集成电路的特点。微波单片集成电路将超大规模集成电路、超高速集成电路以及超高性能集成电路使用至数字电路中的微波电路,它属于集成电路处于微波电路中主要的发展。微波单片集成电路将诸多晶体管、电阻、电容等管线集中至一个芯片上,制成许多功率放大器、低噪声放大器、移相器等。仅有很少的微波单片集成电路芯片组合起来就能组成一个收发构件,用来代替很多元件。 二、超高速集成电路与微波单片集成电路的发展现状 1、超高速集成电路的发展现状。美国国防部门早在很多年前年对超高速集成电路的发展就已经开展实施以硅为主要材料发展计划,之后又转化成将硅和砷化稼作为主要材料并举的超高速集成电路发展计划,为了促使军用电子系统发展的快速进程。此计划主要是为了促进民用半导体商家的发展所难以解决的军用信号需要的元器件工艺,就是为了满足军用信号处理、抗辐射、故障容限等能力的有关需求所提出的。这个计划的的总提目标就是为了研制出功能先进、价格合理、高质量的超高速集成电路芯片,确保处理信号速率、功耗减少、可靠性、维护性合理提高的终点目标,并且使目前具备处理数据的速度必须提升一级。其实际的目标是为了使芯片的微加工线宽达到标准的规格,各项功能要比同样种类民用的产品高出百倍,将其的可靠性提升十倍。按照制定的范围超高速集成电路应当于1990年完成计划,共投资量达到十亿美元,通过集中开发了来实现亚微米特有的尺寸要求的技术。 2、60年代中期才得到逐渐的发展,70年代,砷化镓材料制造工艺的逐步成熟,对于微波单片集成电路的发展形成了很大影响。因为砷化镓材料的电子迁移率比硅高出7倍,且半绝缘砷化镓的电阻率的高度达到108,因此砷化镓属于最合理的微波传输介质材料,非常适合用在单片微波单片集成电路的衬底。正是因为砷化镓技术的普遍推广,促进了工业界集团朝向微波单片集成电路的方向发展。 三、超高速集成电路与微波单片集成电路在信息作战领域的应用 1、超高速集成电路在雷达和军用电子设备中的应用。超高速集成电路应用至军事雷达与电子装备系统中有效的提高了的在战场上获取情报、侦查情报、分析目标、处理数据等方面的能力;在很大幅度上,有效的提高了雷达、电子设备、武器系统在复杂的环境当中,以最快的速率反应能力与应变能力,实现了信息作战武器系统的高速、高效和精准性。 2、微波单片集成电路在军用雷达中的应用。与普通使用的陆基雷达相比较之下,微波单片集成电路器件与之同样的雷达在相同条件下所耗费的性能提高十倍。相控阵雷达的真正优势在于产生的微波功率的与传输效率较高,发射机的功能消耗等于使用功率管的三分之一,同时接收机的灵活度也提高了2倍。另一方面的优势在于可靠性较强,在此过程中,就算其中有百分之五的构件失灵。雷达系统依然能保证供应更好更多功能工作性能。微波单片集成电路 T/R组件极具紧凑、可靠性高、重量轻、成本低等结构方面的优势。 结束语:综上所述,超高速集成电路能够有效的提高处理信号与处理数据的能力,还能增强信号方面的接收、传输、发射能力的微波单片集成电路电路能实现构建出新一代全新的军用微电子系统,这种系统在军事信息作战领域特别是雷达和电子设备中拥有良好的应用前景。在下一代中的军用雷达关键特征在于它器件方面的模块化与集成化,而超高速集成电路与微波单片集成电路属于提高军用雷达器件集成化、模块化过程中最重要手段之一。
车间管理论文:卷包生产车间现场质量管理 1、前言 随着烟草加工工艺研究的逐步深入,现代卷烟生产企业更加注重卷烟加工工艺要求,这使得卷烟加工工艺要求在卷烟质量的中地位更加显著,为推进公司发展方式由“产量主导型”向“质量导向型”的转变,推动卷烟加工工艺不断向着特色加工、精细加工、智能加工的方向发展,必须进一步加强生产车间现场质量管理成。卷包车间建筑面积达2.7万平方米,是集卷、接、包、成型为一体的卷烟生产车间,生产控制和管理全面采用数据采集和MES制造执行系统,拥有各类生产设备67台套,其中卷包对接机组35台套(ZB45-ZJ17硬包机组21台套,ZB25-ZJ17机组9台套,B1-ZJ17机组5台套),KDF2成型机16组,咀棒发射机8组,装封箱机8组(其中有6组YP11A、2组YP12),年生产能力达到100万箱,员工760余人,是我公司主力生产车间之一,也是长江以北单体作业最大的卷烟生产车间。作为公司主力生产车间,一定要建立行之有效的现场质量管理体系,现就如何做好现场质量管理做如下阐述。 2、现场质量管理 卷烟质量的现场管理可以从设备的在线检测,即设备的关键质量监测点,计量、检测仪器的管理,及工艺质检人员的检测三方面入手,通过完善检查激励机制,开展课题、加强培训等多种手段进一步提升现场管理的有效性。 2.1设备在线质量监测 设备的关键质量检测点是卷烟产品质量的根本保障,如PROTOS卷接机组的重量控制系统,缺盘纸检测,盘纸拼接检测及剔除,堆胶检测,漏气、空头、缺嘴检测等;GDX2包装机组的小盒成像检测,小盒开口检测,小透拉线检测,小透飞包检测,双包缺包检测,空头、缺支、缺铝箔撕口、缺内框纸检测,飞内框、内框纸接头、铝箔破损、小透飞包检测,条盒的拉线、缺包、缺条检测等等。管好产品加工质量首先就要保证这些在线检测仪器能够准确工作,因此必须加强在线检测仪器的管理。首先,使用部门制定相应的管理制度、将所有的在线检测仪器建立台账,校验规程并进行管理校验、登记,填写相应记录并由本部门存档以备查阅,管理制度、校验规程汇总交管理部门备案,根据检定周期定期进行检验,检定标识要完好按规定粘贴。这样既保证了在线检测仪器的可靠性,也保证了检测结果的权威性。其次,在线检测仪器也是设备的一部分,将在线检测仪器列入设备点检计划。点检记录要有责任人,有检查标准,有结果记录,有复查人。发现异常及时向工艺人员反映,及时处理避免不合格品流向下一工序,并做好记录便于追溯。对于关键质量点的管控,我们制定了检验标准、检验方法并对机车操作人员、维修人员、工艺人员进行培训,使他们对仪器完好的检验有标准可依。 2.2计量、检测仪器的管理 监视和测量装置分为A、B、C三类,国家规定的强制检定的监视和测量装置,即用于贸易结算、安全防护、环境监视、医疗卫生方面的监视和测量装置,用于量值传递的标准计量器具,与工艺控制、质量检测等密切相关的计量器具为A类,例如温湿度测试仪、综合测试台标棒等。用于工艺控制、质量检测或其他检测且对计量数据有一定要求的计量器具划为B类,例如电子天平。苏巧张家口卷烟厂有限责任公司河北张家口075000作为对工艺质量有重大影响的A、B类测量装置,必须有检定计划、鉴定记录、鉴定证书、鉴定标识,按规定周期进行检定。有专门负责人保证装置及标识的完好,并由质检人员进行不定期抽查,将抽查结果与绩效挂钩。在现场管理中,计量、检测仪器的管理主要包括标识的检查、校验记录的检查、仪器的完好检查(包括点检记录、维修记录等)。 2.3工艺质量人员的自检管理 作为把控产品质量的关键岗位,首先从事该岗位的人员必须达到一定的要求,比如具备工艺质量专业知识,具备职业资格等级;其次工艺质量人员要明确自己的岗位职责,熟悉工作流程,掌握工作标准,出现问题有一定的分析、处理能力,并能与相关人员沟通,及时处理,保证产品质量。在现场管理中,首先质检人员要遵守最新标准的工艺规范,做好工艺规范额更新、作废记录,检查现场工艺规范的实时性,保证生产产品与工艺规范牌号一致;其次,关注生产现场的环境温湿度、异味,防止温湿度不达标或有异味影响卷烟吸味,从各方面保证产品满足工艺要求。除此之外,质检人员最重要的工作便是对产品物理指标的检验。由于是人工检测与设备检测相结合,在主观判断占主要地位时,一定要尽量消除人为因素的影响。通过加强理论知识及实际操作的学习,不断提升业务水平,制定详细完善可操作性强的工艺标准,同时加强职业操守教育,使现场检查更加规范、公平。在利用仪器检测时,首先要查看仪器校验记录,保证仪器的可靠性,其次要熟练掌握仪器的操作方法,严格遵守操作规程,检验结果保存完好便于今后查阅。在现场质量管理中,开展课题也称为提升现场质量管理水平的一个重要手段,一直持续开展的QC课题、利用数据有效分析结合六西格玛工具开展的精益六西格玛课题以及精益质量课题,通过开展课题创新充分调动全员参与管理的积极性和主动性,自觉参与管理的主人翁意识,集思广益真正为提升产品质量贡献了才智。但是专业质量管理人员要同群众QC小组活动相结合,同生产相结合,与质量攻关项目相结合,注重实效,注重成果,切不可一哄而起,一哄而散。三是在企业推行各种形式经济责任制过程中,应该把其内容列入考核中,定期组织发表成果,奖励先进单位及小组个人,同职工切身利益挂钩,才能持久有效地开展下去。 3、结论 近年来,我车间在现场管理各方面都有了极大的提升,现场质量管理只是其中的一部分,但是也是尤为重要的一部分。我们将不断研究行业发展趋势,借鉴成功经验,梳理现场质量管理现状,查找质量管理短板,结合公司信息化平台来提升现场质量管理水平。同时工艺质量管理队伍素质要进一步加强,从而不断强化工艺质量管控能力,推进公司更好更快发展。 作者:苏巧 单位:张家口卷烟厂有限责任公司 车间管理论文:电务检修车间信息管理论文 1信息管理模式 信息管理系统以网络为平台,以管理为导向,以技术为工具,建立一个软硬紧密结合的信息平台,以器材状态为主线,实行管理节点的闭环管理,来实现工作流程卡控、智能预警、台帐管理、用户管理、报表自定义、专家分析、报表计划、器材统计、数据查询、数据管理、测试数据查询等功能,各模块之间数据相互关联,充分体现过程式管理的规范性和ERP(企业资源计划)的管理思想。信息管理系统的关键节点为器材的出所节点、入所节点,站场管理的上道节点、下道节点,器材的条形码管理或标识标记管理,器材定点定位、对点对位的管理。信息管理系统是由业务数据管理系统及底层检测系统、专用工装工具及配套工艺设备系统组成,各子系统间各司其职,又相互关联,快捷方便的实现设备数据横向和纵向交叉管理功能,设计采用集成化、流程化的管理模式,融合轮修器材出入所管理,检修测试管理,器材运用现场管理,以及数据分析管理和报表管理等功能。 2信息管理目标 信号设备智能化测试:以系列模块化、智能化检测设备为基础,运用数据A/D和DSP技术,实现数据自动读取、自动存储,避免人眼读数,手工填写,确保数据完整准确。机控流程和技术标准:建立系统软件控制的检修作业流程与质量管理流程以及检修技术标准体系,能自动判断被测设备是否达标,实现技术参数的智能化验收,确保设备的检修质量。全过程质量控制预警:对设备获得“身份证”到报废过程中所有的流程都能得以自动管理和控制,能对设备备用量、库存量、轮修到期、寿命到期进行预警。数据资料自动查询和生成:实现各级管理统计报表的自动生成、上报和打印,减轻生产和管理强度,提高劳动生产率。 3信息系统功能 3.1数据管理功能 一是完成器材入所管理、条形码打印、轮修器材出所管理、入库管理、出库管理、查询、统计、工艺卡片/标签打印、到期报警/预警、器材统计等功能,并能生成检修计划。二是具有所内设备管理、现场设备管理、各年月检修计划、计划调整、器材统计、数据查询、数据卡片打印、数据报表打印、数据导入导出、器材到期报警、器材寿命报警等功能。 3.2流程管理功能 器材从入所/出所开始严格执行管理流程,所有器材均在计算机管理室的应用计算机上办理入所或出所手续,表明器材入所的状况或器材出所的位置,实现器材的对点对位、定点定位管理,形成段管器材的闭环管理。 3.3器材检测功能 能自动完成器材的入所测试/记录,器材的检前、检修、测试、验收、复验、抽验、入库/记录工作,对入所器材的状态、检前状态、检修人、验收人及测试数据自动生成记录、存储、上传。 3.4过程提示功能 检修模式按工位检修分为:检前、检修、验收、复验、抽验五个步骤,检修工艺由计算机程序预先设置或提示,检修人只需按程序的提示进行作业,如发生漏做或者不按检修工艺要求操作,程序的智能专家系统都将进行控制和调整及提示。实现检修工作零误差、出所器材零缺陷、提高劳动生产效率,保障产品检修质量,实现检修作业流程化、标准化、管理规范化。 3.5计划管理功能 所有计划自动生成,生成的计划可按实际检修任务进行计划调整,从而使报表系统与实际检修任务紧密结合,实现检修计划自动生成和设备到期/预期报警自动生成。 4系统应用效果 电务检修车间信息管理系统提供了详细的决策管理数据依据,确保了电务管理的信息化,提高了劳动生产效率,保证了产品检修质量和管理水平。一是配合检测试验设备的功能、精度和系统化、标准化,实现了检修工作零误差,出所器材零缺陷,提高了轮修器材的出所质量。二是通过规范化器材出/入所管理,实现了现场运用器材管理定点定位,对点对位和全寿命管理。三是自动生成检修计划、到期/超期器材报警信息,实现了快速的数据收集共享管理,提供了完整的器材设备信息共享查询和管理。四是快速提供详细的决策管理数据和器材运用质量信息,建立了可追溯、可分析的质量闭环管理机制和条件。 作者:魏俊涛 车间管理论文:采掘车间绩效管理论文 1股权激励 1)员工所持股份主要由原始股和投资股2部分组成。员工所持的原始股份额由员工所在的岗位决定,由于不同岗位对出矿质量的影响程度不同,为各岗位配发的绩效基金原始股份额也不同。投资股由员工自行购买,允许员工在车间内部交易。员工所持投资股数不得超过个人原始股数的50%。 2)每月月初员工质量绩效股价恒为1。在本月内,每周员工持股股价随着员工所在工区的出矿质量优劣而浮动。工区出矿质量每超、欠出矿计划品位0.01g/t,该工区员工的绩效股价上、下浮动0.5百分点。员工绩效股价按周浮动,月底结算。若车间的整体出矿品位完成出色,车间将视情况适当上调单股股权价格。 3)工区出矿月平均品位超过计划品位0.5g/t时,车间将以增股的形式为工区参股者派发红利,增股数为个人原始股的2%,但累计不超过个人原始股的5%。股权增股当月兑现,且增股后的股权数自动滚入下月个人基金账户中。 4)若员工日常工作中受到矿部的奖励或考核,则员工的绩效股价根据奖惩金额数而上下浮动,浮动大小由员工的奖惩金额数和员工所持股权数决定。直接从事生产一线的员工、地测采技术人员和生产管理人员,若1年内出现3次违反矿部管理相关规定的情况,取消其投资股。 2系统设计 2.1系统技术方案 采掘车间出矿质量绩效管理系统基于UCML企业级应用框架开发平台研发,利用SQLServer2008管理系统数据库,系统结构采用B/S(浏览器/服务器)结构,充分利用焦家金矿采掘车间现有的网络资源,基于HTML5在客户端能够实时地生成车间人员绩效股价走势图,动态地体现出员工绩效股价的变化,从而激发员工工作的积极性,促进采掘车间生产质量的提高。系统采用的UCML开发平台[4]基于.NET体系,可以直接转换为c#源码,网页应用系统开发全过程均可在该平台上实现。业务开发流程包括:业务的开发和整合、网页报表、工作流、多维分析、门户管理、移动开发和协同管理套件等。SQLServer2008是一个关系数据库管理系统,功能非常完备,为商业智能管理和企业数据管理提供了高效、安全和可靠的平台,是一个端到端的、集成的、全面的数据信息解决方案。基于.NET平台的B/S架构模式包括表示层、业务层和数据层3层结构。表示层负责处理用户的输入和输出;业务层负责处理用户提交的请求并向用户返回处理结果;数据层负责实际的数据存储和检索。超文本标记语言———HTML(HyperTextMark-upLanguage,HTML)在目前的网络中应用极为广泛,是网页文档的主要构成语言。基于HTML5在客户端生成图表具有实时更新、离线使用、跨平台使用等优点,绘制出的图表不仅动态美观,而且可以支持多种主流浏览器,实现电脑手机等多种方式的应用。 2.2系统结构设计 焦家金矿采掘车间出矿质量绩效管理系统主要由5个模块组成,包括:基础信息维护、股价/股权变动、生产数据录入、股价实时动态和每月分红结算。模块主要实现如下功能: 1)基础信息维护。主要用于存储和维护车间工区、工种信息和车间全体员工的实时持股信息。系统管理员通过该模块可以直接、综合地查看和管理车间全体员工的持股信息。 2)股价/股权变动。该模块记录和存储了车间员工的所有奖惩信息和投资股买卖信息,同时完成了奖惩/买卖记录的存储和个人股权股价信息实时更改。在车间员工受到矿部奖励或考核的情况下,实现了奖惩信息的存储和责任人绩效股价的实时更新。 3)生产数据录入。用于记录和管理车间各工区的月计划采矿量和月计划出矿品位,以及每月每周各工区的周实际采矿量和周实际出矿品位,实现了月实际采矿量、出矿品位随着周实际数据的录入而自动更新的功能。该模块生成的车间出矿数据汇总表包含了车间和各工区的所有出矿信息,并能实现自动统计分析功能。 4)股价实时动态。主要用于生成车间全体员工的每周股价信息和每日股价信息,同时在客户端自动更新生成近10日的车间/工区每日股价走势图,间接反映了各工区每周的出矿质量和工作绩效,激励员工的工作热情和积极性。 5)每月分红结算。在月末整体绩效考核时,该模块可自动生成车间全体员工的持股信息表,根据每个员工所拥有的股权价值来结算分红,实现了出矿质量股权制的绩效考核。 3系统应用及效果 焦家金矿采掘车间出矿质量绩效管理系统从2014年6月项目实施至2014年8月正式投入运行,至今应用效果良好。车间管理人员通过该系统可以对车间生产信息和员工的绩效考核进行综合地管理,生产信息等基础数据输入系统后,可以自动生成车间各工区员工的每日股价走势。股价走势图通过LED电子屏在车间内部每日更新展示,员工通过浏览LED屏上的股价走势变化即可了解本人所在工区及车间的生产质量波动。系统投入运行后,采掘车间的月平均出矿品位提升了1.8%,月平均生产效益显著提升。系统的实施促进了采掘车间生产质量的提高,减少了车间生产过程中的安全隐患。近3个月来,采掘车间事故发生率为零,车间员工提高了生产质量意识,达到了降本增效的目的。采掘车间出矿质量绩效管理系统自运行以来,动态地体现了员工绩效股价的变化,对车间全体员工起到了有效的激励作用,达到了信息化管理、综合提高车间出矿质量和生产效率的目的。 1)健全和完善了采掘车间的激励-约束管理机制:采掘车间目前绩效考核制度按月实行,员工对生产质量与工作绩效的联系意识较淡薄,每月绩效考核制度对员工工作的激励作用也不是很明显。出矿质量股权激励绩效考核制度的实施,能够有效地激发员工工作的积极性,帮助采掘车间增强内部的凝聚力、向心力和战斗力,利于车间资源的优化配置和长期稳固的发展。 2)生产数据的自动统计分析:以采集的车间每月计划生产数据和实际生产数据为前提,自动生成各种统计汇总表。汇总表按时间和所在单位(包括车间、工区、其他人员)进行划分,包括基础数据汇总表,工区月平均品位分析表,车间每周股价信息表,车间每日股价信息表等。系统综合的数据统计分析,使得管理人员能够及时、全方位地掌握车间的生产动态,极大地节省了数据分析的时间,为车间管理人员提供了全面可靠的决策依据。 3)车间/工区每日股价走势的自动更新:以系统采集的实时生产数据和员工奖惩记录为基础,系统能够在客户端自动精确地生成和更新车间/工区每日股价走势图。根据车间全体员工的持股信息,可以有效地帮助财务人员快速地完成每月的绩效考核和分红结算。员工通过浏览和对比车间/工区每日股价走势图,能够及时地了解和掌握车间各工区的出矿质量和生产绩效,从而激励员工从生产质量出发,为车间、矿部创造更多的效益。 作者:张凤芝 刘再涛 汪卫东 董金波 薛田喜 单位:山东黄金矿业( 莱州) 有限公司焦家金矿 车间管理论文:强化车间班组企业管理论文 一、如何进行班组建设 班组建设的重要性在企业的发展中是不容小觑的,因此,我们要特别看重班组的建设过程。班组的建设主要包括以下两个方面: 1.组织建设。 虽然班组是企业中最小的组织,但是它的组织结构还是一应俱全的。第一,班组的成员设置。包括管理能力强且技术水平高的班组长,主要从事过程抽检和巡检工作的质量检验员,监管产品不良率、返工率及报废率的核算统计员,熟知设备的设备管理员,掌握收发材料的材料管理员,负责员工生活和纪律的生活卫生员。第二,生产的六大要素。包括人员、设备、材料、方法、环境和信息。 2.制度建设 无论组织的大小都需要相应的制度来制约。班组需要建立的制度有:晨间会议制度、交接班管理制度、安全生产制度、月初计划中控制末总结制度、经济责任制度等。 二、班组长的作用和使命 车间班组长处于“兵头将尾”的位置,是联系企业经营管理者与员工的桥梁和纽带。他的作用显得至关重要。 1.生产决策的执行人。企业生产决策关键的实施者是班组长,他是企业利益的最终实现者。班组长要做到毫无折扣地执行生产决策,认真落实企业决策人设定的生产目标以及采取的措施方案。 2.领导员工的联系人。班组长不只起到传达企业经营管理者决策的作用,也是员工的代表,把员工的建议、想法、需求及时反馈到企业经营管理者那里。 3.科学生产的组织人。班组长不仅是车间生产的劳动者,也是生产一线的直接组织者。他时刻加强技术知识的学习和生产操作技能的提高,把自己培养成为一个全能的人才,凭借自己全方位的素质和先进的科学的管理技能组织班组生产。 车间班组长在生产中的使命就是要组织和领导全班组员工充分地发挥全班组员工的生产积极性、技术创造性和主观能动性,全面地了解和利用全方位信息,使班组生产安全地、有效地、均衡地进行,更好地完成上级制定的生产计划指标。详细地说,有四方面: 1.做到安全生产。“安全第一”是每个企业都必须遵守的基本准则。对于机械设备的安全性能班组长需要主动联系有关技术人员一起认真改进,并且监督员工按照相关操作规程工作,因为,员工的违规操作往往是造成生产事故的主要原因。 2.保证产品质量。市场的大小、企业的存亡都是取决于产品质量的好坏。车间班组长要领导员工依据标准生产,保证产品的质量,用高质量的产品来抢占市场。 3.提高生产效率。只有生产效率提高了,在一定的条件和时间下创造的利益才会增加。班组长要积极地挖掘员工的生产潜力,不断地提高员工的创新能力,来进一步改良设备操作技术和生产管理流程,为生产质量更好地产品打下坚实的基础。 4.降低生产成本。企业产品价格的多少,能够体现其竞争力的大小。物美价廉的产品才是最受欢迎的产品。因此,我们企业想要提高竞争力和生命力,保障员工的报酬和福利等,就得在控制成本上下功夫。在这方面,班组长要首先确立节约成本的意识,领导员工在节约能源消耗、降低材料使用、节约人力成本上集思广益,争取降低生产成本,用最少的支出取得到最大的收获。 三、班组长设置的标准 班组长作为班组的“掌门人”,担任这个职位需要符合其设置的标准,这样才能帮助企业跻身于竞争激烈的市场之中。主要的设置标准有以下几点。 1、思想进步,积极向上。班组长是与员工接触最密切的领导,是对员工影响最大的管理者,他的思想道德倍受关注。因此,想要胜任班组长这个职位就需要时刻加强自己的政治修养,为班组成员起到良好的带头作用,使得班组内部的政治氛围不断地积极向上。 2、勤于学习,技能精湛。随着科技的不断发展,设备的不断更新,勤于学习、技能精湛是班组长必备的条件。想要成为班组长就需要紧跟着先进技术的脚步,不断地提高自己的设备操作水平和技能掌握水平。这样才能成为班组成员的主心骨。 3、坚持原则,以理服人。想要保证班组工作的正常进行,按制度办事是前提。作为班组长要公私分明、有赏有罚。这样才能对员工树立威信,以理服人。 4、善于沟通,以情感人。班组长要及时的与班组员工沟通,化解不必要的麻烦,并且在日常生活中关心组员,与大家成为真正的一家人。 5、推崇民主,平等待人。班组作为一个集体,每个人都有自己的观点和想法,身为班组长不可以“一手遮天”。在班组内提倡民主,倾听来自组员的不同想法,平等的看待每一个人,使班组内人员和平共处。 四、如何做好班组长 班组长作为基层管理人员,地位特殊、作用重要、责任重大。因此要无时无刻地要求自己做得更好。 1、明确自己的权利与义务。班组长承上启下的作用,使得其必须要搞清楚自己的角色,从而更充分的行使自己的权利、履行自己的义务。在工作中兢兢业业的下达决策者的立场及策略,对员工依照制度管理,并且代表员工向上级及时的反应基层的情况。这样,通过班组长的连接,企业才会生龙活虎的发展下去。 2、明确领导对自己的要求。班组长着实作为下级员工,要能机灵的领会领导的各项指示、了解领导的做事风格与习惯。采用正确的方法与领导及时的沟通,使领导更全面的了解自己的才能。这样,对领导作出正确的决策,引导班组任务的圆满完成有很大的好处。 3、明确下属对自己的期望。做为一个小领导,还是要注意自己管辖范围内员工对自己的期望,尽自己所能做一名好领导。最基本的要做到办事公道、体恤民情、思路清晰、指挥有序、严格管理、不吝赐教、赏罚分明。达到下属的期望值,得到尊重,使班组内工作越来越好进行。 五、班组长的管理、考核、培训 班组长的地位和作用在企业中是极其重要的,对班组长的管理、考核、培训便成为了企业中不可或缺的工作。 1、对班组长的管理。 班组长是企业的后备力量,需要企业规范的管理。首先要制定合理的管理制度,使得管理的时候有所依据。制度要具体地说明担任班组长的设置条件、需要具备的素质、待遇的高低、奖罚的原则、自身的权利和义务等有关方面;其次要加强各方面的监督。班组长要在上级干部和管辖员工的监督下积极地做好自己的工作。企业可以设置举报箱和表扬箱来勉励班组长。最后要增加班组长的紧迫性。有工作能力的、业绩好的班组长可以继续担任。同时,不阻止其他优秀员工公平的竞争这个岗位。 2、对班组长的考核。 针对班组长的考核,首先要建立考核档案,使考核有条理进行;其次要制定完善的考核制度,使考核有明确的依据;最后要定期进行考核,并做好总结工作,这样的考核结果才能真正作为提拔、奖励的依据。 3、对班组长的培训。 班组长每年需要一到两次的集中培训。首先要根据企业的需要和培训方的条件制定培训课程;其次在培训内容上要做足工作,设定循序渐进的版块。比如分为自我素质与能力的管理、团队建设与拓展的管理、现场实务与生产的管理、工作交流等一系列课程内容的设置。 车间管理论文:车间零库存管理分析 1库存管理工作的重要意义 库存管理的目的是在满足生产使用单位顾客服务要求的前提下,通过对企业的库存水平进行控制,力求尽可能降低库存水平,提高物流系统的效率,从而增强企业的市场竞争能力。传统的库存概念认为库存是一种安全保障,是企业的资产;现代物流理论提出的及时管理方式(JIT)认为库存是浪费,对企业来说是负债,因此,要尽量实现零库存。当然,在实践中要实现绝对的零库存往往是不可能的,但是及时管理方式对物流管理具有重大意义,它强调及时地服务和过硬的品质,通过消除浪费使库存减少到尽可能低的水平。及时管理方式理论认为库存掩盖了企业存在的问题。打一个比方,就是“船与暗礁”的说法[1],把企业库存比作一个湖泊,湖泊底部的岩石就代表企业中存在的问题,如需求计划的不准确、不准确的预测、预算管理中的误差以及产品质量问题等。当库存水平很高时,即湖水很深时,船长在航行时并不担心会碰到这些岩石,可以说库存掩盖了企业中存在的问题。但是,一旦库存水平降到较低时,许多方面的问题就相对暴露出来,因此,企业管理者就必须要面对和解决这些问题,必须要统一思想认识,减少库存管理的负面作用,以满足企业生产经营建设需要。 2车间零库存管理工作开展的必要性 车间零库存管理的涵义是最大限度地降低车间库存物资占有量,减少流动资金占用,同时对生产过程中的在途物资实现“四公开”管理,即公开物资使用过程中的车间存放地点、具体的物资消耗品种和库存周转数量以及物资的动态库存使用消耗情况,并促使车间现场管理的规范。梅山矿业公司于1998年实现了仓储集中改革,对二级单位的仓库进行集中管理,贸易部仓库成为公司通用物资的集散中心。公司实现仓储集中改革后,在当时的工作条件下,有效地避免了库存物资的分散,减少了库存资金的占用,降低了仓储管理费用。但是,随着公司生产经营建设规模的扩大和生产工艺流程的改造,在采矿场、选矿厂和动能部等主体单位都取消了厂级库存后,生产车间为了方便生产急需,特别是为了应急抢修,再加上物资的生产需求计划与实际使用情况之间存在的误差,从而使少部分车间或多或少都储备有一定的车间库存。针对这种现状,推进开展车间的零库存管理工作具有以下几点必要性。 (1)适应低成本战略管理工作的要求随着现代库存管理概念的引进,推进零库存管理,最大限度地降低库存,减少库存在生产过程中的闲置,势必要求推进车间的零库存管理,以降低企业的物流成本。 (2)实现成本无虚耗管理的要求现代企业的成本管理,必须要实时反映企业的实际消耗,存在车间库存积压就可能导致成本不实,不能适应企业的管理要求。 (3)加强库存动态信息化管理的要求提出车间库存的“四公开”管理原则就是要通过加强机旁备件的信息化管理,即对车间在生产使用物资过程中的库存消耗情况加强过程管理,实时掌握物资在车间的使用情况,及时控制物资的消耗状况。 (4)完善现代物流管理工作流程的要求通过推进车间的零库存管理,有利于加强物资供应工作的计划管理,有利于直接掌握物资的实际需求计划情况,为以后制定物资消耗定额提供真实的依据,同时也适应企业推进低成本管理的需要。 3目前推进车间零库存管理工作存在的问题 虽然目前在加强库存管理上采取了多项措施,但是与公司提出的低成本管理要求还存在一定的差距。 (1)个别车间在推进零库存管理的力度上有待于加强。由于受历史遗留问题因素的影响,并考虑到预算管理工作的推进和实际需求状况的预测误差,存在着对“战备物资”的依恋,对发生的成本费用希望有一定的调剂余地,因此推进车间的零库存管理还有一定的畏难情绪。 (2)物资需求的基础管理工作有待于加强。随着公司生产经营规模的扩大以及生产工艺流程的不断改进,在引进先进的设备后,尤其是要加强对各类基础台套设备的相关零配件的信息掌握,需要不断加强二级单位职能科室的基础管理作用,提高物资需求计划的准确性。 (3)车间库存的使用过程管理有待于加强。由于生产车间覆盖点较多,区域范围较广,库存到车间后的动态消耗管理需加强,要与目前运行的动态成本管理系统的库存信息进行共享,直接掌握库存到车间后实际使用的跟踪,要加强和控制物资消耗在生产使用中的过程管理。 4深入推进车间零库存管理的对策和建议 为进一步推进车间的零库存管理,提出以下建议和措施。 (1)彻底清查车间库存,重新核定机旁备件。要求对各单位现有的车间库存和机旁备件重新进行核查,由相关专业技术人员对现有的机旁备件进行认定,明确界定机旁备件的定义,分清修复件与一般备件的类别,对现有的一般机旁备件要纳入车间零库存进行管理,并采取有效措施来加强机旁备件的管理。 (2)实行现有车间库存的厂级集中管理,加强库存控制。本着实事求是的原则,客观地对待清查出的车间库存,对现有的车间库存进行集中,由各厂级来集中控制管理,利于实现4个目标:有利于实现成本无虚耗管理,避免车间利用“蓄水池”进行成本调节;有利于避免通用物资在各车间的重复配置,减少库存的存贮数量,从而降低整体库存;有利于节省仓储库房的空间,降低仓储管理费用;同时有利于降低管理风险,推进企业的党风廉政建设。 (3)加强物资管理的基础职能,强化职能科室的作用发挥。随着车间零库存工作的推进,为保证生产建设的需要,必须要推进精细化管理,保证生产顺行,职能科室要加强对使用的备件和材料的需求计划的控制,适应生产工艺流程的不断改进,在引进先进的设备后,尤其是要建立对各类基础台套设备的相关零配件的需求台帐,并且加强与物资供应部门的信息沟通。 (4)完善厂级库存的信息化管理,发挥网络优势。各单位要将现有的车间库存和机旁备件全部建立计算机信息管理,充分利用网络系统的优势,开发机旁备件信息系统,形成库存的公开透明和信息化管理,并在技术上探讨与公司现有运行的动态成本管理信息系统接轨的可行性,有利于各级计划采购人员信息共享。实际上这是对企业资源计划管理系统(ERP)的功能的深化,保证在审批物资需求计划时,同步查询掌握二级单位的库存状况,同时利用信息系统建立在途物资库存入库及使用的过程管理,直至跟踪该备件材料的全过程消耗。 (5)有序推进厂级“零”库存管理,努力提高物流管理效率。现代物流管理工作的要求是各单位最终实现按“需”领料,真正实现各厂的零库存管理目标。但是要走到这一步,路程还很艰巨,需要各级物资管理人员不断增强业务本领,加强物资需求计划的准确性,贸易部还要不断完善库存管理模型,同时充分发挥物资配送工作的优势,包括实现24h配送工作,逐步实现厂级库存的“零”目标,有效实施物流效率最大化。 5结语 在推进低成本竞争战略工作中,公司应努力加强物资管理工作,充分发挥企业“第三利润源”的作用,运用科学的管理方法,推进车间的零库存管理工作,促进成本无虚耗管理,从而提升企业的竞争能力。 车间管理论文:硫化矿车间人力资源管理优化策略 摘要:在矿山选厂一体化的改革大潮中,硫化矿车间正在积极的转变管理方式、优化管理结构,适应新模式、新体制,在这个过程中,要想尽快跟上改革的步伐,取得好的发展,就必须精简班组结构,合理配置管理人员、操作人员,做到人尽其职,物尽其用。本文主要探究了硫化矿车间优化人力资源管理的策略,希望能促进硫化矿车间的发展。 关键词:硫化矿车间;人力资源;优化 硫化矿车间隶属大屯锡矿的一个以锡铜为主的选矿车间,受原屯选分公司“严、精、细、实、新”的精细两级管理模式的束缚,车间的管理模式纯属于单一的生产组织型和执行型,随着矿山选厂一体化改革的稳步推进及实施,车间管理模式也由原来的生产组织型向生产经营型逐步转变,车间人力资源管理模式也随之改变,优化人力资源管理摆在车间面前的关键问题,也暴露出车间人力资源管理的劣势。 一、车间人力资源中存在的问题 1.受原管理模式及观念的约束车间多年处理两级管理模式下的生产组织型,长期不参与人力资源管理工作,管理者的想法长期以来受传统观念的影响,仍然停留在原来的看法上,对人力资源管理工作缺乏认识,实行管理方式单一,对管理上级有太多的依恋,缺少主观能动性,影响力资源管理工作的积极性,不利于车间当前及经后的发展。2.受原人力资源管理制度的影响处于矿山选厂一体化改革实施的初期,管理人员的思想还停留在原制度束缚下生产组织型模式上,对车间职工关心的焦点、热点问题不能按一体化后的模式和机制上合理解决,导致职工怨言、心中生闷气。此种管理模式,不利于车间职工思想稳定;不利于全身心投入到工作中、不利于车间生产经营目标的顺利完成。3.配套制度不够健全目前矿部制度正在修订中,部分制度还未健全,有的使用于矿山、有的使用于选厂,还未达到矿上选厂兼顾全面,车间经营考核办法、管理人员考核办法、激励机制等制度还处于生产组织型模式下,没有完全与新模式融合接轨。 二、对如何做好人力资源管理的思考 目前,车间在岗位设置、人员搭配、管理结构等方面尚有许多问题有待于解决,有待于优化,为实现真正意义上的“人人皆为岗所需,岗岗皆有人所任”,是车间急需解决的。为此,我们从以下几项工作进行探究:1.创新观念,确切落实车间做好大量宣传工作,利用排版会、车间会、微信平台等各种方式宣传人力资源管理工作新模式,使广大职工加深对人力资源管理工作的了解,理解人力资源管理工作的内涵和外延,引导职工转变思想,激发其积极性和主动性。同时在推行人力资源管理工作中,一定要按照矿部的大原则严格执行,维护职工的利益,维护好管理者的制动性。对已展开的人力资源管理工作逐步步入正轨,不断提高服务质量,完善服务手段,最终成为管理的各项工作的有益补充。2.分层次执行对车间实行人力资源管理工作应分层次执行,可以采取“新老办法”相互融合,已完善的管理制度稳步推行,不完善的制度按原有的管理制度执行,对新建立的制度采取车间定出原则,工段、班组拿出可行方案,车间、工段讨论修改,职工代表商议,修改完善,在广大职工认为可行时,方可下放实施。3.完善考核,规范制度以“矿部制度”为原则,结合原定制度及车间管理实际,职工关心的焦点、热点,修订各类制度,充分调动职工工作主动性和积极性。规范制度,建立一个定性考核和定量考核相结合、业绩考核和过程考核相结合,适合车间自身特点同时又具有可操作性的科学合理的考核办法,以确保考核的公正、公平的有效激励机制,并逐步在全体职工中推行。4.分配制度的优化坚持以按劳分配为主体,多种分配方式并存,激励与约束并重,奖励与奉献相统一的原则;坚持向苦、脏、累、险、贡献大、业绩突出者倾斜的原则;实行同岗同效同酬、薪绩挂钩、有效激励的原则;实行以岗位绩效工资分配为主,其他多种分配方式并存的薪酬分配的原则。在生产指标按“无基数动态考核”的基础上,对岗位工作再次用打分制进行量化细化,让有技术、能干、肯干的职工劳有所获,得到激励;让怕脏、怕苦、不愿干的职工得到鞭策。5.优化岗位设置科学合理设岗是一项重且难的工作,根据工艺流程、岗位作业的专业性特殊性,归口不同的工段、设立相应的班组,配置具备岗位专业技能的人员,发挥各自的专业特长。(1)针对车间ⅠⅡ系统进矿标高三班制工作不饱满现状,车间认真计算进矿量,在确保满足生产情况下,大胆出击,将三班制配置45人的系统,改为两班制配置40人,精简5人,提高职工绩效系数,合理安排班间间隔时间。(2)针对车间ⅠⅡ系统重选标高原设砂矿、精选、泥矿三个班,一班三组,三个班配置3值班长、9正组长、9副组长,共21人,管理人员偏多的现状,经车间多方面调查了解,将砂矿、精选、泥矿三个组合并为重选组,一班配置1值班长、1正组长、2副组长,班组管理人员由21人精减至12人。(3)根据工艺流程的专业性归口管理,将ⅠⅡ系统进矿系统和4000吨粗碎系统,归统由进矿标高管理;将ⅠⅡ系统磨浮和4000吨磨浮,归统由磨浮标高管理;将ⅠⅡ系统重选和4000吨重选,归统由重选标高管理。综上所述,车间力资源管理工作必须要真正地走出车间,真正地走向矿山选厂一体化改革的深水区,不断地完善。随着力资源管理工作的不断完善,必将推进车间人力资源的合理与高效,必将与车间各项工作融为一体。 车间管理论文:机械加工企业车间设备管理的必要性 【摘要】机械加工企业设备管理系统重要组成部分是车间设备管理,这对车间生产任务正常完成有直接影响。对设备的使用情况和维护以及运行细致化的管理有很大帮助,设备的使用效率可以有效提高,很大程度上降低了出现故障的可能性,这是机械加工企业车间设备管理的主要目的,为了使设备的产能可以充分发挥,保证生产规划安排合理,让企业加工生产可以顺利运行,需要构建机械加工企业车间设备管理系统。本文就对机械加工企业车间设备管理系统构建的必要性进行研究,得出一些方法和建议,仅供参考。 【关键词】机械加工;设备管理;必要性研究 引言 为了能够对设备更好的维护以及技术改造,需要建立准确统一的设备档案。这样能够把设备数据保存下来,尤其是在设备维修过程当中很有意义,利用故障分析可以找到有效的防范措施,使维修的成本降低,效率得到十分明显的提高。最主要的是能够保证车间设备正常运行。面对车间生产管理的实际情况,完善设备管理体系,可以令设备高效运转,使发生故障的情况降低,以此达到节约成本,提高生产效率的目的。 1机械加工企业简介 1.1生产过程 利用机械设备对工件性能或者是外形进行有效改变就是机械加工。在生产过程当中,需要把原材料或者是半成品制成产品。其中生产包括了原材料的保存和运输、产品装配与调试等内容[1]。而且当前生产内容相对比较广泛,在现代化企业当中会把生产过程当作是输入和输出的生产系统。 1.2加工工艺过程 机械加工工艺的制定要先确定工件,必须经过的工序是列出工序名称和工艺过程。这被称作工艺路线。工艺过程的总体布局是工艺路线,一般情况下选择表面加工方法,把表面的加工顺序进行确定。需要注意的一点是工艺过程应该遵循一定的原则。 1.3工序 所谓工序便是机械加工工艺过程的组成部分,主要指一个工人或者是一组工人在一个工作点对一个工件连续完成的过程。其中需要注意不能够改变加工对象、设备以及操作者,同时保证加工连续进行是工序的主要特点。 1.4机械加工企业发展相撞 现代机械加工技术发展很快,出现了很多机械加工技术,例如快速成型技术、微型机械加工技术、精密超精密加工技术。这些技术对机械加工企业的发展有很大的帮助,促进了机械加工企业的可持续发展。 2车间设备管理系统构建 设备档案、设备故障与维护、设备检修和运行、设备数据统计以及计量器具管理便是车间设备管理,这些是构建车间设备管理系统最主要的内容[2]。车间设备管理系统的构建对机械加工企业有很大的现实意义,同时也有非常深远的影响,笔者就对当前机械加工企业车间设备管理系统功能进行分析,具体内容如下: 2.1设备档案和维护 设备档案在一般情况下是指依照企业管理的要求以及车间设备的实际情况,建立相对应的档案。而车间设备的维护则是对车间日常情况的维护管理,主要有设备的检点管理、润滑管理、检查管理以及设备保养内容。①车间维护工人要进行点检,要依照设备点检的相关内容制定出点检表;②维修工要按照润滑的制度对设备定期润滑,并且要在润滑表上做好记录;③每一周都要对车间设备进行一次彻底检查,然后根据检查结果要做好记录。设备的生产和维护交接情况要做好,避免出现隐患的情况。 2.2设备故障和检修管理 在进行生产管理的过程当中,要及时发现设备出现故障和事故的情况,并且及时处理,故障发生的情况要通知到相关人员,之后要填写相关记录表。为了可以更好的了解出现事故的原因,应该对现场进行保护,不要破坏现场,以免检查不出来出现故障的原因。而设备的检修管理需要依照计划进行,在对设备检修开始前,应该组织好人员,还要做好备品备件供应,同时也要填写好检修记录表,检修完成之后,要对设备进行验收,并填好相关的验收表。 2.3设备运行和统计 依据设备运行状态和查询条件进行设置,对设备日常生产活动进行查询,给生产计划提供数据支持。而设备的统计主要是指对车间设备数据进行统计,这样形成的统计表可以为统计分析提供可靠、准确的数据。按照设备检修的记录情况能够得到季度或者是年度设备事故统计表。 2.4计量器具管理 计量器具管理包括台账管理和送检管理两方面内容,其中台账管理包括了建账和报废申请管理,而送检管理包括了送检计划以及送检记录表。 3必要性研究 3.1减少了出现故障的可能性 在机械加工企业车间设备当中,非常容易出现故障,不过车间设备管理系统可以有效减少出现故障的可能。在车间设备管理当中,工作的基本步骤大致有四点,具体内容如下:(1)车间设备出现故障时,可以快速发出故障警报,然后就会以最快的速度生成设备报警记录,依照报警信息的程度,迅速向相关管理人员上报。而且在车间相关人员要按照真实情况,填写故障记录表。相关人员要把表交给设备故障的负责人,让负责人签字。(2)设备管理人员在接到签字之后,做好记录,并且要按照故障的程度派遣相关人员进行检修。(3)要按照检修安排进行检修工作,而且也要填好设备检修记录表,在设备检修完成后,把表交给相关人员。(4)管理人员要依据维修的情况,安排工作的时间。车间设备管理系统构建可以有效减少机械加工企业出现问题的可能性,对机械加工企业发展有很大的帮助。而且这样可以有效的解决故障,使故障带来的损害减到最小,对机械加工企业发展非常有利。 3.2提高工作效率 车间设备管理系统和很多环节都有联系,例如,设备档案管理能够给车间管理的其他管理环节提供台账信息,维护和故障事故管理能够非常有效的给数据统计和运算提供相应的信息。把点检情况分析表给分析出来。还有就是在日常的生产过程当中,企业生产调度和计划管理可以提供车间设备的运行信息和其他相关的信息,这能够在出现故障时向相关人员提供故障的信息和设备检修的数据。而且还能够减少点检的时间,使工作效率有效的提高。根据实际的分析发现车间设备管理系统的实施使车间工作效率提升了30%。 3.3规范车间设备管理的使用 在机械加工企业车间设备管理当中,合理安排和规划是管理工作非常重要的一个环节,规范车间设备管理对车间工作非常有益,就点检管理方面来讲,点检管理工作的流程大致是有生产组组长或则是相关的操作人员担任车间设备的点检员[3]。然后每个班的点检员要严格的按照车间设备的点检内容和标准以及周期进行点检,按照点检的结果,填写相应的点检表;之后,车间设备管理人员应该按照点检表上反应出来的问题,提出相关建议;最后,车间设备相关管理人员按时检查设备点检表,这样就能够有效的促进点检工作,对点检工作的问题起到协调的作用。如果没有一个良好的设备管理系统,那么机械加工企业车间工作就会杂乱无章,对车间正常工作产生较严重的影响。通过与设备管理系统实施之前进行对比,发现管理系统实施之后,点检规范程度提高了40%。综上所述,机械加工企业车间设备管理系统的构建非常重要,对企业发展有很大的影响,所以,一定要积极的构建车间设备管理系统。 4结束语 对车间设备管理起到重要保障作用的是机械加工企业车间设备管理系统设计与实施。在机械加工企业生产车间当中,设备管理系统的构建很有必要,所以,在机械加工企业车间应该构建设备管理系统,这样机械加工企业才可以有良好的技术保障,并且对企业的发展很有益处。总而言之,机械加工企业车间管理系统的构建符合时展的要求,推动了机械加工企业的发展。 作者:周熙 王泽军 单位:中煤科工集团重庆研究院有限公司 车间管理论文:车间设备管理研究 摘要:随着科技的发展,时代的不断进步,人们从远古的砖木起火,瓦特发明蒸汽机一路走来,时代的进步已经铸造了人类的文明。现在的生产可以说是想得到就能造的出来的时代,想要多少有多少。效率比起当年那是个想都想不到的时代了。而我们所考的就是机械化的生产。当这些机械给人们带来财富及效率时,人们也不忘记对设备车间设备管理、维护并让其性能保持在最佳状态。而这就有管理的准则在当中。今天就探讨如何对车间设备管理。 关键词:砖木起火;瓦特;效率;设备管理 企业如何做好数控机床的管理、使用、维修、改造等工作,技术的发展,技术的进步,及社会对产品质量的要求越来越高,于是要求现代数控机床成为了一种高质量,高效率的设备。生产力发展进步的重要步骤是开发数控技术,所以企业要不断降低机床的生产成本,提高企业的整体效益。 1机床安全操作管理 (1)工作前,穿好工作服,如扣好衣服,扎好袖口,女同学必须带上工作帽,将长发或辫子纳入帽内,不允许戴手套工作。(2) 在没有了解机床的各个性能时和没有在他人的指导下,不能自己开启机床。(3)在机床开启时要检查好机床的各个传动部件润滑情况是否完好,各个运动部件,保护装置是否完好及机床所在周围的环境安全是否得到了保障。(4) 装夹刀具及工作时必须停车,必须装夹牢固可靠。卡盘扳手夹紧工件后不要忘记取下,以免开车时飞出伤人。(5)车刀的刀尖应调节和工件轴心同一水平上,刀杆不应伸出刀架太长。(6)切削速度、背吃刀量、走刀量等应听从指导教师指导选择适当,不应任意加大。(7)机床开动后注意下列事项:1)不要用手去接触工作中的刀具、工件或其他运转部分,也不要将身体靠在机床上。2)切削中途欲停车,不准用开倒车来代替刹车;操作时不能随意离开机床。3)禁止在车床运行时测量工件的尺寸或进行探试机床、添加润滑液等。4)禁止用手去抓要切断的工件或用手清除切屑。5)工件完成后随手关闭机床电门,整理工具并做好机床和周围的清洁工作。 2安装夹具应注意的事项 在安装夹具前,必须选择好刀具夹具的设计,数控加工用刀具是由加工方法、切削量及其其它与加工有关的因素来确定,在设计与选择夹具时候,应该特别的注意要快速完成工件定位和它的加紧过程,减少它的辅助时间,此外,在所使用的夹具斗应该便于安装的,便于协调工件和机床坐标系的尺寸关系。安装夹具在机床上的位置和连接要正确,夹具的稳定性能尽可能大,夹具的轮廓尺寸要与机床的允许范围相适应。 3车床保养 日常保养内容和要求:3.1班前(1)擦净机床各部外露导轨及滑动面。(2)按规定润滑各部位,油质油量符合要求。(3)检查各手柄位置。(4)空车试运转几分钟,并检查轴套有无晃动现象。(5)安装时调整好齿轮间隙,并注入新油。3.2班后(1)将铁屑清扫干净。(2)擦净机床各部位。(3)部件归位。(4)认真填写交接班记录及其他记录。(5)定期保养的内容。 4机床润滑 机床的润滑是延长其使用寿命,降低损耗动力及减少其磨损,保障它的稳定性,安全性及它的长效型。机床并不是有油就能够润滑的,它的油粘度,所含的水量,对运转机构也有一定的磨损,因此应该检测好润滑度,配备良好的合理的润滑油。还有就是油量的多少也会影响其运转机构,加油太多,对运转机构的温度,不良的润滑都有其影响,如果长期的不加润滑油会造成其运转机构磨损更进快,使用寿命缩短。 5安全规程 5.1工作前做到 机床是将电能转换为机械能的设备,在工作前要检查机床的电器问题是否安全可靠,接地是否完好。在开机前还得检查机床的各个传动部润滑度是否完好,没有达到润滑要求的要及时添加润滑。周围是否有障碍物,对于有障碍物的要及时的清理干净,个人衣着要穿戴整齐,要带帽子,头发长的要把头发压在帽子里面,不能穿裙子、拖鞋、凉鞋上岗,在工作的时候要带手套,防止工件割手划伤,保证人身安全。 5.2工作中认真做到 (1)用手扳动卡盘来找正工件位置,不能高速找正工件位。(2)夹具应确保导套底面到工件顶面的距离。(3)尾座的套筒是不准超套筒直接二倍,同时还要必须锁紧。(4)出现超定位时,应立即取消超出的定位工件。(5)夹具定位底面尺寸应该大于夹具高度。(6)旋转夹具要在夹具适当位置可调整的平衡块。(7)车床的刀具不宜伸出过长,刀具的垫片要平整。(8)用光杠车削外圆,不能用丝杠代动溜板走刀。(9)在加工中不能用反车来制动它的主轴回转。(10)必须停止主轴后才能进行回转方向,不能突然改变其方向。 5.3工作完成后需做 打下开关停止机床,断开电源、气源,将操作的手柄,阀门,开关板到非工作的状态。清理机床上的铁屑,打扫机床周围的卫生,擦干净机床的导轨,传动部位及它的滑动部件,在清理过程中严禁使用带有铁屑的脏的棉纱擦机床,最后在班中发现机床出现问题的要及时跟下一个班次说明情况,并做好记录。车间设备管理,对设备的使用、保养、延长期使用寿命保持工作精度的一种必要体系。随着科学技术的发展,制造技术的进步,对机床的加工业要求也越来越严格,所以要对设备管理工作精益求精。此外还得不断的学习知识,运用到平时的生产加工工作中去。依法做到安全生产,实现高效率生产,但是对管理中还存在的问题还应加以改善,车床的管理不仅在外面的管理,还需多了解它的各个部件、原理、所加工的零件进行了解,这样在管理方面就更加的娴熟。在未来数控机床的要求会越来越高,技术要求也是越来越高,这就需要我们不断的提升自己的技术水平,不断的学习机床的先进问题,不断的更新技术,跟随数控机床的技术发展。 作者:姚秋丹 单位:广西华锡集团股份有限公司车河选矿厂 车间管理论文:烟草公司生产车间6S现场管理研讨 摘要:现场是企业各项专业管理的落脚点和基础管理的集中地,企业要提高利润、提高管理水平,必须从现场管理入手。目前,有越来越多的企业意识到了现场管理的重要性,将目光重新聚焦于现场管理上。本文以S烟草公司生产车间作为研究对象,对S烟草公司生产现场存在的主要问题为研究的切入点进行6S现场管理方案的设计。 关键词:现场管理;烟草公司;生产现场;6S 我国企业在现场管理方面与发达国家相比存在较大的差距,现场管理是企业生产管理中的一个关键问题,直接影响了企业的生产效率、生产成本和生产质量。S烟草公司现场管理工作先从试点车间—制丝车间、卷包车间,开始推进,待方式方法成熟,积累了丰富的经验后,再在全公司范围内推广。 一、S烟草公司生产车间现场管理存在的问题分析 通过深入地对S烟草公司生产车间现场的分析之后,本文总结得出了S烟草公司生产车间现场管理存在的具体问题,并对问题形成的原因进行阐述,为后面的现场管理方案的设计提供基础。 1.现场管理意识薄弱。S烟草公司生产车间的现场管理人员主要是生产车间的班组长,其对现场管理的认识只是停留在对现场环境卫生的清扫与保持的层面上,认为现场管理只是现场的环境改善,其管理工作的开展主要是凭借经验管理。同时,生产操作人员只是听从车间班组长的指派与工作上的安排,没有发挥自己的主动性对现场管理提供改进意见。通过对卷包车间与制丝车间生产现场管理人员与操作人员的调查,了解到只有个别员工知道现场管理是针对人、机、料、法、环、信六大要素,对现场管理的内容认识不足,对现场管理的重要性认识不足。 2.工具与物料摆放随意。工具及物料摆放未定位,人员的效率就难以提高,搬运工作量势必增加,生产效率势必受到影响,会造成工时及人员的浪费,同样也会加大物品管理的难度。如修理工修理设备过程中使用过的工具乱放,致使下次无法及时获得需要的工具,造成设备修理的时间相应延长,影响生产活动。修理组修理工具存放点的修理工具未定位,存在乱推放现象等。生产现场的保养用具没有定点的存放位置,操作人员随便找位置放置。 二、S烟草公司生产车间基于6S的现场管理方案设计 1.整理活动推进方案。S烟草公司生产车间现场经常会有一些残余物料、待返工品、报废品等滞留在生产现场,既占据了空间又妨碍生产,并且会造成浪费,如空间的浪费、工具柜、工具箱等的浪费。通过整理活动,可以有效防止上述浪费,提高生产效益。1.1生产现场全面检查。对生产车间现场进行大检查,包括看得到和看不到的。对于车间现场各个工位和设备的前后、通道左右、工具箱内外,以及车间的各个死角,都要彻底搜寻。1.2区分要物与不要物。对生产现场的现实摆放和停滞的各种物品进行分类,区分什么是现场需要的,什么是现场不需要的。对需要的物品调查使用频度,决定日常用量和放置的位置。 2.整顿活动推进方案。整顿是对整理之后留在生产车间现场的必需物品分门别类的放置,排列整齐,明确数量,并进行明确的标识。整顿的目的是让工作场所一目了然,保持整齐的工作环境,做到工作场地井然有序、有条不紊。消除找寻物品的时间和无用物品。整顿的结果是要使人、物、场所处于最佳结合状态,任何生产操作人员都能立刻获得所需要的物品。2.1落实整理工作。S烟草公司生产车间现场内只能放置必需且是最低限度的物品,不要的物品不进行整顿,直接清除掉。2.2确定放置场所。以划线的方式明确区分通道和作业区域。应充分考虑搬运的灵活性,切记随意置放。2.3选择放置方法。放置时应考虑物品的先进先出,利用货架立体放置,可提高收容率。同类物品集中放置,长条物品需横放,或者束紧竖放。2.4定置、标识管理。定置管理要做到定点、定量、定置。首先,要对生产车间进行现场诊断,由车间的技术人员并邀请操作工人共同完成定置图的设计工作,因为他们每天与生产现场打交道,最了解生产现场的情况。其次,划定定置区域,根据定置图在生产车间现场用不同的颜色划分定置区域。再次,做好标识工作。 3.清扫活动推进方案。清扫是扫除灰尘杂物、清除脏污异常,同时进行整理、整顿活动。通过彻底清扫、将将陈年污垢除去,创造一个整洁的工作场所。3.1划分清扫责任区域。对S烟草公司生产车间现场的区域,划分清扫责任区域,将每块区域的清扫任务都落实到人,并在相关区域的明显位置标识各区域的清扫责任岗位和清扫责任人员。3.2制定实施计划。首先,进行责任划分,决定由谁在何时对何区域实施清扫工作。其次,确定实施程度,具体清扫区域内的何部位,从何部位开始实施清扫,做到怎样的程度。最后,作好清扫保养工作的记录。3.3实施彻底清扫。在实施清扫时要对储物柜里面、设备的背面、平时不打开清扫的部位进行重点清扫,切实做到不留死角,彻底大清扫的要求。 4.清洁活动推进方案。将前面三个S——整理、整顿和清扫实施的做法制度化、规范化,并贯彻执行及维持结果,就是清洁的工作内容。4.1落实整理、整顿、清扫。清洁就是要做到规范化,维持整理、整顿、清洁后的局面,使生产车间人员觉得整洁、卫生。一定要有明文规定,制定守则,告示全员,使大家知所依从,才能持之以恒。4.2制定考评办法与奖惩制度。S烟草公司首先将现场管理纳入岗位责任制,使每一名员工都有明确的岗位责任和工作标准。其次,严格地搞好检查、考核工作,将考核结果和每一名员工的绩效奖金挂钩。 5.素养活动推进方案。通过整理、整顿、清扫、清洁等手段,提高全员的文明礼貌水平,引导S烟草公司生产车间现场员工养成良好的工作习惯,并遵守规则做事。开展6S容易,但长时间的维持必须依靠员工素养的提升。5.1制定员工素养要求。S烟草公司生产车间现场制定了员工日常素养要求。遵守公司的规章制度,认真而严格地按照标准进行作业。工作应保持良好的状态,按规定要求穿戴工作服、佩戴工作牌,着装整洁。工作服、帽干净无破损。5.2培养习惯。S烟草公司生产车间利用会议的形式向员工宣导解说素养要求,并要求员工身体力行。通过各车间的宣传机构加以宣导。向员工灌输遵守规章制度、工作纪律意识,有助于员工养成遵守规章制度的习惯。 6.安全活动推进方案。S烟草公司生产车间现场通过制度与措施来提升安全管理水平,防止灾害发生,消除隐患、保障安全。首先,加强安全教育、安全技能培训。其次,执行安全操作规程,宣传防护措施。再次,坚持每周一次的安全日活动。最后,建立安全巡查制度。综上所述,实施6S现场管理以来S烟草公司对时间、空间、能源等方面进行合理利用,以发挥它们的最大效能,从而创造一个高效率的、物尽其用的工作现场,创造了良好的工作环境和工作氛围,使员工可以集中精力,认真干好本职工作。 作者:曹秀丽 单位:上海理工大学管理学院 车间管理论文:铸造车间产品质量管理研究 0引言 在当今社会市场竞争日益激烈的社会环境下,企业为了在竞争中确保一席之地,就必须不断地加强生产过程中的质量管理,提高产品的整体质量水平,进而提升企业的竞争力。生产车间是一个生产型企业赖以生存的中心所在,是企业在竞争力所在。因此,当代铸造车间,在企业发展过程中,落实好车间的产品质量管理工作,对于企业的生产发展,对于提升企业在市场中的竞争力,都具有重要的意义。 1当前铸造车间质量管理中存在的问题 1.1产品设计漏洞或设计变更影响产品质量 设计是一个生产的基础和灵魂,从根本上确定着生产的质量。技术先进、经济合理的设计能缩短项目生产周期、节省投资、提高质量。然而,某些产品的设计工艺没有正规的设计单位,某些铸造车间产品制作设计也跟不上产品制造的需求。更有甚者,设计深度不够,漏洞多,致使生产中需要变更设计,且变更处巨大,造成不必要的安全损失,更影响生产的质量,造成安全隐忧。 1.2产品制造人员整体素质不高 我国产品铸造车间从业人员众多,为了尽可能的节约人力成本,其中大量人员为农民工,他们参与铸造车间产品制作时没有经过专业的培训,缺乏专业技能再加上生产现场管理混乱,某些从业人员为了自身利益偷工减料,以次充好,导致企业产品质量堪忧。 1.3生产流程不规范、岗位分工不明确 近年来,我国许多铸造车间在岗位分工的相关条文方面在逐步细化,但是在具体的实施过程中,还存在一些问题。生产流程、人员的组织安排不合理就会使企业生产缺乏节奏性和比例性,增加企业生产风险,使得企业的整个生产陷入混乱状态,使企业生产计划控制力降低,企业缺陷暴露无遗。对生产流程岗位进行明确分工在车间安全生产管理中的重要性是最为突出的,企业在车间生产管理中如果人员杂乱、分工不明确、没有进行统一安排,或岗位进行分工、安排不合理都将导致安全生产管理的混乱,极易影响企业正常的生产,甚至影响企业产品的质量。尤其是,在生产过程中,人员安排混乱造成的交叉作业现象,还可能造成安全事故。 1.4缺乏严格的质量监管制度 某些项目中没有完整的企业产品质量监管制度,在产品制造的整个过程中,没有详细化的监管流程,致使许多生产环节工作做的不到位。许多铸造车间,虽然设置了相应的监管部门,但是某些监管部门未能充分履行职能,发现问题却没有及时上报处理,致使问题不能有效的得到解决,影响产品的正常生产,最终影响产品的质量。 2加强铸造车间产品质量管理的措施 2.1完善产品的设计 通过对通过质量计划的编制,实现企业产品质量的预控,尽可能的保证生产在产品制造过程中拥有先进的技术、行之有效的产品制造方案、严密的管理、合理的经济保障,确保企业产品质量的的优化。质量计划的编制一般包括以下5个方面:(1)需要达到的企业产品质量的具体目标数据。(2)产品制造步骤和产品制造中各个过程的部署。(3)在产品制造不同阶段应该履行的职责和拥有的权限,以及对资源的优化和配置。(4)产品制造过程中不定时的、有效的实验、检验和测量。(5)保障产品制造环境安全的措施 2.2提高铸造车间人员的素质 企业在生产过程中也要对企业的员工进行定期的或不定期的员工技术培训,通过这种方式可以加强员工专业技术和操作技术熟练度,提高员工安全生产技术水平、操作技能和工作能力,同时通过在培训中开展多种形式的劳动竞赛,可以提高员工的学习热情和创造性。同时,企业还要专门设置实际生产辅导人员,帮助企业员工尽快熟悉铸造车间生产工作的流程及操作步骤、操作注意事项等基本内容,针对生产的具体工作进行教育,提高安全操作技能。此外,企业还要加强生产技术水平的交流与沟通,使员工在沟通交流中,提升技术水平。 2.3对生产流程岗位进行明确分工 铸造车间要加强生产流程岗位的明确分工,保证生产的规范,提高生产效率、提高产品质量。具体措施如下:首先,必须要把生产流程岗位分成几个层次,技术含量高的岗位为一个层次,有技术但技术含量不高的为一个层次,无技术的为一个层次,其次,要对员工的实际情况进行一个大概的了解,知道各个员工的生产技术高低,以便于把员工分到生产流水线的合适的工作岗位上去,做到合理任用人才。最后,按岗位所需并结合员工的实际情况,把员工合理地安排到生产的各个岗位上去,使每一个员工都能找到适合自己的岗位,这样的安排能够大大提高企业人员的利用率,提高生产效率,提高企业产品的整体质量水平。 2.4建立完善的质量监管 建立明确的质量监管理制度,对于现代化环境下的铸造车间的生产具有重要的意义。在建立明确的质量监理管管制度的具体实施过程中,首先需要专门的人员针对本铸造车间的实际情况,把适用于本企业人员管理制度具体的方案制定出来,然后在本公司内自上而下的进行组织实施,同时,在公司的人员监管管理制度方案实施过程中,要对本公司的实施情况进行实时监督,以确保人员监管理制度可以有条不紊的执行下去。 3总结 总之,当代铸造车间加强质量管理工作,把质量管理融入到生产流程的各个环节中,对于规范生产,提高产品的质量水平,具有重要的现实意义。在企业的未来发展过程中,铸造车间还要继续完善自身生产过程中的质量管理体系,并不断实现管理体系的创新,从而提高生产效率,提高产品质量,真正提升企业在市场中的竞争力。 作者:鲁志武 单位:太原重工股份有限公司冶铸分公司 车间管理论文:精益生产车间现场管理探讨 一、精益生产之于车间现场管理的作用 精益生产的内涵是企业以客户需求为主导,运用现代管理方法对企业资源进行有效配置和合理使用,以最大限度地谋求企业经济效益的生产方式。企业车间的高效运转离不开有效的现场管理,精益生产在车间生产中的主要作用是现场改善,即对生产现场的人、机、料、法、环等生产要素管理的深化。现场改善的作用有:提高企业生产效率,提升产品质量,降低企业成本。 二、精益生产视域的车间现场管理重点 5S管理是整理、整顿、清扫、清洁、素养的总称。在5S管理中,整理指对车间现场有用、无用物品的区分管理和清理,它可以方便作业,改善作业环境;整顿指将来物品进行定量、定位整顿;清扫指对工作场所的清理打扫,整顿和清扫的目的都是减少生产过程中的干扰因素,提高设备和人力工作效率;清洁是指将整理、整顿、清扫实施的做法制度化、规范化,维持其成果;素养指员工工作中形成的安全、整洁、清洁等好习惯、好风尚。车间现场5S管理措施如下:首先,区分车间内的物品,做好车间内有用物品的计量工作,统计焊机、气动扳手、气钻等工装设备的数量和种类,将无用物品如废弃刀具、灯具、螺栓螺母等清理出车间。接下来,针对物品摆放混乱问题,管理者要进行车间定置管理。车间定置管理的内容有:根据生产实际绘制定置图及工位产品类型,明确产品的存放位置,如将短期不用物品清除出车间另行保管,将带有油脂的抹布、刀具残片等高危废弃物放入危废箱,将待检材料堆放整齐。通过物料位置调整、数量清减优化车间物料存放秩序,改善车间环境,优化设备布局。如果车间内工装检具积压严重,还要在车间内筹建工装检具库,由专人负责暂时不用的工装检具的收集、保养和维护工作。为了降低成本、提高工具利用率,管理人员除了做好工装检具的保管工作外,还要做好工具发放、回收登记。车间管理人员则要以提升工作效率为核心,给员工施加适当的压力,争取通过规范化、标准化管理促使员工养成良好的工作习惯。精益生产价值流改善。价值流指从原材料转变为产品并赋予其价值的全部活动。精益生产价值流改善就是借助于价值流图来分析企业增值和非增值活动,进而消灭浪费、降低成本。具体来说,企业管理者可通过物流、信息流的整体绘制,将车间管理划分成若干个含有多个单元功能的价值流,同时识别和明确那些用以监督价值流的指标如质量指标、成本指标、传输指标和安全指标(QCDS),由每个价值流的管理者对价值流的盈利能力负责;在此基础上,车间生产管理部门要重新设计车间生产流程,以减少生产浪费和非增值工作。车间价值流负责团队则要定期召开QCDS价值流指标汇报会,总结管理经验,讨论车间生产环节存在的问题,为公司决策提供参考依据,进而影响车间乃至企业生产标准、成本分摊、业务绩效变更。 对企业进行价值流图析,并不是一件简单容易的事,它即需要对企业价值流的各环节充分了解,更要能灵活应用IE/精益生产各改善手法,以便识别问题点,提出改善方向与改善方案;现状我国大部分制造企业还是在专业顾问的指导下完成价值流图析。如价值流中的增值活动,它是指直接为顾客创造价值的活动。在焊接车间所谓的增值活动主要是焊枪与工件之间火花冒起的短暂时刻,可能不到1秒钟,但为完成这焊接这短暂时刻的作业,可能需花费好几分钟去做非增值活动,如搬运、存储、修整等,这些活动对于客户来说并没产生价值,相反这些活动多了还可能会对客户产品价值产生一定的损坏;对于车辆制造的底盘车间主要是扣动气动扳螺栓真正转起的那短暂时刻。对于制造业的员工,你会发现,再不用苦于为寻找不到改善点而发愁,而是遍地都是待改善的浪费点,把这些浪费消除,减少企业的成本,把它转换成利润,这样,你在企业里待着就会有遍地是黄金的感觉。浪费的消除。企业生产中的浪费主要有七种,分别是生产过剩、库存、等待、搬运、过度加工、不良品和不必要的移动;另还需注意消除往往容易被忽视的两大浪费:未被使用的员工的创造力和管理的浪费。车间管理者要本着精益管理理念,严格执行生产责任制,禁止不良原材料、半成品流入后道工序,减少不良品产生的概率。其次,车间管理人员要通过精益改善优化物料供应系统,提高产线平衡率,减少生产等待浪费、搬运浪费、操作员动作浪费,提高生产效率。丰田汽车为什么效率那么高,很重要的就是他们有勇于暴露问题的精神和让问题浮出水面的手段,只有让问题显现化,才会引起大家的重视。简单的例子:如你设计的产品有质量问题,在制作过程中产生异常,且短时间内不能解决,车间可以把产品继续往下流到后面来处理;也可以整线停下来,等着你的处理。如果车间采用继续流转的处理方式,这时你也许会暂时感觉很庆幸,可以回办公室慢慢分析问题,再给出解决办法;但如果车间的处理方式选择了后者,整个车间的人就看着你给出解决方案;更重要的是,在后续的设计过程中你的会更加的谨慎、小心,你会去构思如何防止错误发生的办法,这样你的设计质量将会得到显著提升。车间采用停线或非停线的方式等待问题的处理,很大程度上可以判别管理者对异常问题的重视程度,有破例长期采用停线方式来等待问题处理的公司,其生产问题必定越来越少,产品质量必将会越来越好。丰田的安灯系统就是产生于这种“建立立即暂停制度以解决问题,从一开始就重视品质管理的文化”的生产原则 三、企业精益生产的车间现场管理建议 精益生产能否推行下去,与员工思想观念、企业管理制度尤其是绩效考核制度是否健全有着直接关联。因此,在精益生产管理中,企业要加强员工培训和教育,如借助于企业文化的方式宣传企业精益生产理念,有针对性地对全体员工进行精益生产方法培训,以提升员工认识和执行力,构建一个有利于精益生产的内部环境。其次,企业要尽快制定精益生产实施方案,在企业范围内推行标准化生产,定期召集技术、生产、物流、品管部门主管了解精益生产推进情况。与此同时,企业要尽快建立健全内部绩效考核制度和奖惩制度,对员工表现、精益生产执行情况进行客观评价,夯实精益生产有效落实的基础。 作者:胡查辉 单位:厦门金龙联合汽车工业有限公司 车间管理论文:汽车生产总装车间设备管理流程再造 1汽车生产总装车间设备管理流程现状 近些年来,我国一些汽车制造企业开始在总装车间引进信息化的设备管理,虽采用了多样化的开发方法和工具,但产生的结果却不明显。产生这一现象的根本原因就是缺乏创新精神,往往不会对其运营过程和管理组织进行研究,而是一味的照搬过去的模式,管理信息系统往往仅作为人工系统的代替品,埋没了信息系统管理的更高层次作用。直线—职能制组织结构是目前我国大多汽车总装车间所采用的管理模式模式。这种模式下,管理机构和人员被划分为直线领导机构人员以及职能机构和人员,前者主要是指以命令统一为准则对各级进行指导的人员;后者是指以专业化为准则实际组织管理工作的人员。直线领导机构人员和职能机构和人员主要区别体现在是否具有领导权。直线领导机构人员对于下级具有一定的指挥权,但其指挥权也具有一定的范围,并要对自己部门的一切事物负责。职能机构和人员不具有指挥权,在工作中往往是一个监督者、指导者的作用,对车间的业务进行指导、监督,但不能直接下达命令。这种直线—职能组织机构是一种金字塔结构,从本质上讲是一种分散维修。董事会或厂长处于金字塔的最顶端,其隶属部门主要就是设备动力处也称机动处,对企业设备进行宏观的综合管理,采取监督下级单位工作的方式来替代直接管理的方式。下级部门并不对设备动力部负责,而是接受其直属领导的命令,并对其负责,而设备动力部在这一过程仅仅发挥监督指导作用。工作组,负责各项工作的实际开展,位于金字塔的最底层。 2这种组织结构存在的主要弊端 (1)纵向层级设置过多,反应速度慢,信息的真实性很难保证。如设备出现故障需要处理,就会经过一个冗杂的处理程序。首先由车间的维修工人进行最初步的判断,若能维修就可以直接内部解决,但是维修工若处理不了就需要技术维修人员,技术维修人员首先要确定设备是否在保修期内,若在保修期内则直接联系厂家进行维修,若保修期已过就要判断维修等级,即是需要大修还是局部处理。但是我们不难发现,不论是大修还是局部处理都需要层层的审批核查,这样一来设备的维修周期将会被大大的加长,会严重影响企业的综合效益,甚至还会影响生产。总装车间是整个汽车生产的最后环节,设备的维修周期过长会严重的影响汽车向市场的投放,十分不利于增强企业的竞争力。 (2)管理机构存在交叉重叠,机构和人员过多,由此带来管理费用过高的问题。以某公司的组装厂为例,员工的总数量为600人,其中装备科就有35人,其下设的4个总装车间,平均每个车间配备10人左右的维修工,3人左右的设备员,设备管理人员的比例已经达到了14.5%。(3)缺乏横向沟通,在此种模式的主导下,各个总装车间的独立性很强,联系很少,信息往往在纵向传播,缺乏横向的交流协作,一个个车间往往是一座信息孤岛。影响了信息的传播和交流,不利于技术的进一步改进和完善,同时也不利于资源的共享,易导致资源的浪费。 3解决方法 由美国的MichaelHammer和JameChampy提出的业务流程再造(BusinessProcessReengineering)理念,在九十年代作为一种管理概念而达到全盛状态。它把业务流程作为改造的对象和中心,利用先进的制造技术、信息技术和现代化管理手段对现有的业务流程进行再思考和再设计,进而实现技术上的功能集成和管理上的职能集成,对原有的职能型组织结构进行改革(Function—Organization),创建出过程型组织结构(Process—OrientedOrganization),使企业改善成本、质量、服务和速度等方面的问题。新的组织结构以作业流程的形式打破了过去僵化的金字塔组织结构,可以大大的提高生产效率以适应社会高效率、快节奏的趋势,为员工参与企业的决策管理提供机会,同时还可以实现横纵的多方沟通,灵活性和应变能力都大大加强。全新设计法和系统改造法是常见的两种BPR法,前者是对旧流程的一种完全否定,毫不保留的开始新的设计,而后者则是立足自身实际,对现有的流程进行分析并取其精华,去其糟粕,在原有流程的基础上进行改造。但是经过实验的验证,全新设计法的失败率远高于系统改造法,因此人们主张将BPR活动与EXP系统进行有机结合,逐渐的实现过渡。BPR主张实现业务流程的整体最优化,EXP主张实现有效利用和管理企业资源。为了实现更好、更快、更省的目标,我们就必须对现有的流程进行重新的设计或完善。更好是指在生产的过程中逐步提高设备的使用寿命;更快是指在生产的过程中使设备的维修和维护时间大大缩减;更省是指更高效的完成前两项目标,并在这一过程中逐步降低成本。针对目前我国汽车生产总装车间存在的设备管理机制和流程的不足,以BPR思想为指导,本文提出了新的设备管理组织模式和业务流程。即取消车间的设备管理机构,剔除其设备管理职能。设备由动力部门统一管理,并增设设备监控中心、信息处理决策中心、工具配件仓库和维修保养中心等部门进行辅助,部门间虽分工明确,但联系仍十分紧密。其主要运作方式分为以下几个环节:首先设备监控中心要对各个总装车间的设备进行实时监控,一旦发现问题,必须马上告知信息处理决策中心;然后信息处理决策中心依据设备原始资料和监控中心的材料进行最初步的判断,如保养、修理或联系供应商保修等,并交由维修保养中心;最后维修保养中心按照计划进行实施。 4结语 如今设备管理开始呈现出现代化的趋势,即变得更加智能化、计算机化、网络化、全员化。目前的发展形势对于我国汽车制造企业提出了更高的要求和目标,同时也是机遇与挑战并存。设备管理流程重组为汽车制造企业提供了新的解决思路,具有很强的社会经济价值,值得在我国的汽车制造企业中推广。 作者:周海辉 单位:沈阳华晨金杯汽车有限公司 车间管理论文:实训车间课堂管理论文 1理清工作过程,强化实训过程管理 一个实训车间有各种各样的流程,比如,实训教师进行实训教学的流程——备课、组织教学、入门指导、巡回指导、结束指导等;学生技能训练的流程——预习、操作准备、操作训练、操作结束等;某一实训课题的工艺流程等。如果这些流程效率低下,环节结构不合理,工艺调配不科学,就会人浮于事,官本主义盛行,就会极大地阻碍实训教学质量的提高和进步。因此,要找出各实训车间每一实训课题的核心流程,绘制高水平的流程图,找到制约实训发展的瓶颈,对流程进行有针对性的再造再设计。设计好新的实训教学流程后,要加强过程管理,使过程能力满足实训的设计要求,即实训大纲要求达到的操作技能要求,对不能满足要求的过程能力进行优化和改善。在这方面,浅谈如何提高实训车间课堂管理邓茂成(重庆教育管理学校)国内外有成功的经验:一是流程再造,二是流程再设计和优化,很值得我们在实训教学中借鉴。因此,为了在激烈的职业技术教育中占有一席之地,加快职教学校实训教学流程再造是很有必要的。 2转化教师态度,实现教师积极管理 实训教学质量能否提高,车间实训设备否充分发挥,实训教师扮演着十分重要的角色。实训教师以及实训车间领导,有没有领导力、执行力、决策力,是能否管好实训车间的分界线。一个优秀的实训车间领导,应该具备的基本素质是:远见卓识的眼力,影响团队的魅力,大胆开拓的魄力、快速行动的执行力,开诚布公的道德力。同时对于一个优秀的实训车间领导来说首先要知道为什么要做,做什么,在哪里做,什么时间,谁来做分工如何,以及怎么做,做到什么程度。这样才能使各项实训教学工作落到实处。作为车间一名车间主要管理者,还要做到以下两点。1)真情管理。学生是实训车间的主体,教师要非常了解他们的思想动态,要多去关心学生的工作状态等等,只有把学生的心安放好了之后,才可能保证实训有序的进行,在运用相关的管理制度时,不仅仅是重在严“管”上,更多的是体现在“理”上面,比如更多的是与学生交流、沟通,讲一些直白的道理等等,让他们更好去接受。 2)巡查管理。组员之间衔接的非常重要,一个组每个学生的工作内容可能不同,与之对应的技能要求也就不尽相同。教师首先要做到的就是多去现场监督、勤巡查,现场巡查切勿走马观花,才能及时发现问题。当问题出现的时候,首要的责任就是去消除实训异常,保证正常实训,减少时间和能耗的浪费,而不是一味指责、更不是斥责。其次,不要单一地强调巡查的次数,而是在现场巡查中,眼睛要不断地转、不断地发现异常,并能在最短的时间内找出对策消除异常,保证全部的学生都能正常工作,学生才能信服、依赖你。 3紧跟市场变化,更新实训管理细节 当前职教的生存环境日益复杂,社会对职教的需求多样化、个性化,也相应地要求供应链管理越来越快捷化、低成本化、信息化、智能化。随着社会需求的变化,学校培养技能人才的方向和目标也要变化,因而实训教学课题也应随之相应变化,为实现培养的目的,将实训结构、教学流程以及实训文化进行必要的调整和改善,以适应社会和企业的发展需要。加速实训车间内部变革管理,优化实训教学流程,重新整合实训资源,加快实训的信息化现代化的步伐,是实训成功的根本保证。总之,要通过变革管理,使实训教学反应速度、应对危机的能力有一个大的飞跃。 作者:邓茂成 单位:重庆教育管理学校
机械自动化论文:自动化机械技术的发展 1.自动化技术需结合生产实际 机械自动化技术最终是为了提高生产效率,因此必须具有实际应用价值。也就是说,我国的自动化机械技术,应注重企业的生产现状、技术条件等因素,并根据产品的特点选择适合的自动化设备,不能盲目的选择。在生产进度的制定和自动化设备的引进上都应符合企业的发展现状。实际上机械自动化就是实现从半自动化向自动化转化的过程,但是针对我国的国情,自动化技术要与人工管理和控制相结合才能符合生产实际,才能提高产品的质量。在工业逐渐发达的今天,产品的质量更应该受到企业生产者和用户们的关注。因此,如何结合实际,研发和使用自动化机械设备,提高生产效率是现代企业追求的目标。 2.我国自动化技术的发展方向 2.1投资少、效率高的自动化技术将成为未来发展的方向为了适应我国的国情,研发投资少、效率高的自动化机械设备将成为必然趋势。同时,也符合自动化发展的整体趋势。事实证明,欧美等发达国家在自动化技术的研发上也沿袭了这样的原则。我国的机械生产过程中,通用设备居多,因此结合国外低成本自动化技术是正确的选择,在以原有的机械设备为主的前提下引进少量的数控设备,并合理调整其布局。同时不断的完善技术,实现计算机自动化管理和人工的合理运用,建立单元化的生产系统,从而实现我国工业制造自动化技术的先进性,同时降低企业投资,提高经济效益,这样才能促进我国的工业现代化的实现。2.2机械自动化技术的发展趋势自动化技术在机械生产上的应用主要包括微电子技术的应用、自动控制理论和技术的应用以及基本机械技术的研发等。因此,在机械自动化的研发过程中,电子学、计算机技术发展及自动化设备和自动化生产线的研发和使用应得到广泛关注。实现机床装料与零件检测的自动化,并合理应用数控机床等设备。必须严格抓好自动化技术的基础工作,发展主机的同时也要发展自动化元件和其控制系统。另外,微处理机、传感器以及可编程控制器等都是我国未来自动化技术研究的方向。研发和推广先进的机械自动化技术,并将其扩展到其他学科,不断更新企业人员的观念,设计新的符合时展的机械设备,同时还要注意员工的知识水平,应注重对他们的培训。未来,传统机械制造会逐渐转向自动化设计和生产,因此应使操作人员跟上技术的更新,掌握更多的知识。总之,对人才的培养也是现代机械自动化技术应用的要求,无论是设备操作人员,还是公司管理人员都应不断的拓展自身的知识水平,学习自动化技术的操作方法及原理。这样才能够有利于进一步推广自动化技术,使我国的机械自动化水平达到世界先进水平。这些便是科技发展对我国机械自动化的要求,也是我国未来自动化研究的方向和发展趋势。值得注意的是,我国目前经济处于发展过程中,应将自己与发达国家区分开来,无论是技术的研发还是设备的应用,落脚点都应以自身的经济水平为基础。只有适合我国的技术方针才能够促进机械自动化的发展。另外,低成本、高效率的自动化机械设备必将受到各个国家和企业的欢迎。因此,应加大力度,致力于研发这类自动化设备,以实现在成本降低的情况下提高企业的生产效率。 3.总结 毫无疑问,机械自动化能够提高企业的生产效率、降低成本,同时能够提高安全系数。因此,在我国机械行业,逐步实现机械自动化生产是必要的。当然,这一过程中,要深入了解我国的国情和产业结构,在技术的改进和设备的引进上,都应该从实际情况出发。我国是工业大国,机械作为工业的重要组成部分,其发展需得到关注和重视。 机械自动化论文:自动化机械制造论文 1机械自动化的发展历程 早在二十世纪初,机械自动化的概念就已经被提出,当时主要应用于制冷领域,经过更加广泛地应用和推广,渐渐在整个机械制造行业普及。二十世纪六十年代,市场经济以惊人的速度发展,为适应市场的变化和满足市场的需求,可变的自动化的生产加工系统诞生了,通过计算机技术的应用,实现了机械制造的柔性和可变性,从而提高了机械制造的灵活性。这种自动化的软件系统基本上不改变制造过程,自动的经验和自动的信息处理与判断分析是通过一定的机械生产设备实现的,此外,还可以通过在管理过程中对这些自动实现进行预期操作。在生产过程中可以实现生产制造的自动化,还极大地方便了生产材料的更换。然而,当时的自动化系统并不能很好地适应现代化企业的生产需求。当前,自动化技术大部分都是在操作过程中的自动化,随着市场竞争越来越激烈,要想在激烈的竞争中站稳脚跟,必须要坚持不懈的努力,持续的创新,抓住机遇,推动自动化技术的发展。 2机械自动化在机械制造中的应用 2.1智能化应用 为了适应经济与科学发展的脚步,机械制造工业对相应的制造技术也提出了要求。在这种技术需求的推动下,机械制造技术得到了相应的改进和提高,并且使机械制造自动化得以实现。机械制造技术在原有基础上不断改进的进程中,对于落后的制造加工理念要坚决摒弃,对于旧的技术,要不断开发出新的技术进行跟新换代。同时,对于商品的概念,要有深刻的理解,从而使制造加工方案更加合理,更加完善,制造出近乎完美的商品。智能化应用到机械制造中,即将机械制造技术、自动化技术、人工智能技术以及计算机应用技术等多种技术进行结合,通过这些技术的有机融合,渗透,形成一种全新的,综合性的制造技术,从而达到全方位提高机械制造工艺性能的目的。在实际应用中,智能化制造技术不仅可以实现人工智能,还能够对专家或技术人员的思维活动进行模拟。由于智能化技术的特殊性,对于自身行为监控等专家无法完成的工作,利用智能化技术就可以轻松实现。智能化系统具有与专家相同的智慧、逻辑思考能力,可以把专家从繁重的脑力劳动中解脱出来,改变了以前的只能模拟和减轻体力劳动的局面,具有划时代的意义。 2.2集成化应用 作为机械制造中的一项新技术,集成化技术主要用于实现机械产品的快速制造。通过信息化技术的应用,集成化技术实现了机械制造过程的优化,让机械制造过程向着精简化和集成化发展。在机械制造过程中,会应用到各个领域的先进技术,如微电子技术、通讯技术等,而这些技术并不是孤立存在的,而是彼此之间相互作用、紧密结合的,于是,新的高新技术也在融合的过程中应运而生,例如目前被广泛应用的计算机辅助技术、柔性制造技术等。为了推动这些高新技术的发展与产生,就要充分利用现有的技术和设备,并且进行合理的整合与集成,产生出新的管理应用技术。通过集成化技术的应用,不仅可将生产制造企业内部所有的生产工作、经营管理活动进行整合,使之形成一个完整、统一的整体,还可从原有的机械制造基础上实现柔性生产模式的变革,以人为活动主体,保证企业产品的生产质量,并实现产品生产质量与服务质量的和谐统一。 2.3虚拟化应用 虚拟制造技术是由多学科构成的综合系统技术。包括现代机械制造工艺、计算机图形学、并行工程、人工智能、多媒体技术、信息技术等多种技术。虚拟制造技术以仿真技术和系统建模为基础,利用信息技术、仿真计算机技术对现实机械制造活动过程进行仿真。通过对机械制造过程进行仿真,可以及时发现机械制造中可能出现的问题,制订出相应的解决方案。旧的生产方式下,产品研发和产品试制,必须通过设计和实际的生产试验才能达到试制新产品的目的,开发过程中有很多不确定性,遇到技术难题就要修改设计方案,重新试制新产品,不仅加大了产品的生产周期,还浪费了资源,提高设计成本。而采用虚拟制造技术就可以避免这些现象的发生,仅仅通过计算机来进行模拟和仿真,缩短机械产品开发周期的同时还降低了成本,提高机械产品竞争力。 3自动化技术在我国的发展趋势 3.1网络虚拟化的制造方式 网络虚拟制造技术主要依靠计算机技术、强大的软硬件功能和其他交互设备,通过计算机工作平台,构建出一个虚拟的环境。在这个虚拟的环境中,把人类的知识、人类的技术和人类的感知能力参与其中,形成一种全新的人机界面形式,对生产活动进行全面的建模和仿真。通过与虚拟世界中的对象进行交互作用,对于产品从设计开发到生产制造的每一个环节进行仿真和模拟。除此之外,还可以对产品性能进行全面模拟试验,对产品的设计和制造合理性、制造周期进行预测。在产品没有生产之前,就对设计的可行性、经济性、合理性进行全面的考核,有效避免不合理的设计和资金投入,从而达到资源的最优化配置。 3.2绿色化的制造方式 “绿色”这一概念,最初被应用于环境保护领域,目前,已被社会各个领域所广泛采用。必须坚持走可持续发展的道路,创建绿色环境,作为自然界的一个部分,人和人类社会不能脱离自然界而存在,人类的生存与发展依赖于自然界的发展,人类必须与自然界和谐共处。人类的发展历史中,由于各种原因给自然界带来了巨大地破坏,有些甚至是无法修复的。长此以往,人类和人类社会的发展必将受到阻碍,甚至停滞不前。值得庆幸的是,人类已经意识到自己的错误,并逐步推动人与人类社会同自然界的和谐一致,制造技术的自动化也是如此。开发与运用一项新技术时,应站在哲学高度,把可持续发展作为必须考虑的因素,促进环境文明,推动制造自动化向“绿色”自动化方向发展。 4结束语 机械自动化在机械制造工业中具有举足轻重的地位,是影响机械制造工业的整体发展水平的重要因素。机械自动化不仅可以推动社会总体经济的快速发展,还可以促进我国综合实力的稳步提高。因此,机械制造工业的发展离不开机械自动化的广泛采用和合理应用,运用各种科技手段,使机械自动化技术水平得以提高,进而促进我国机械制造工业的发展,提高我国的经济实力和综合国力。 机械自动化论文:论自动化立体仓库机械结构设计 摘 要:现阶段我国的立体仓库行业迅速发展,但是与发达国家还存在较大的差距,故本文从技术难点及解决方案、工艺流程和主要机械结构与设计参数进行了深入的探讨。 关键词:自动化;立体仓库;机械结构 一、技术难点及解决方案 1.1有效降低噪音的措施 采用运行平稳性高、传动噪音低的功能部件。比如:在输送区间的所有范围内,安装有非金属导向装置,输送辊采用非金属材料,这样,托盘的金属导轮在运输过程中,既避免了与金属材料接触而产生噪音,又保证了运行平稳、可靠。此外,链轮、传动轮和导向辊轮等运动部件,均采用非金属材料制作,为降低噪音提供了有力保障。 1.2对环境污染物的有效防护 由于生产工艺对厂房有较高的洁净度要求。因此设备设计中,采取技术措施,尽可能减少生产中对环境的附加污染。在动力传动部位下方,安装异物接收装置,对粉尘、油污等异物进行收集;采用集中的供气和排气方式,避免对环境造成二次污染。 1.3减少冲击震动的措施 选用导向平衡装置,采用伺服电机,安装直线运动导轨或导轮,配置缓冲器件,在地基与地面之间,安装防震垫等。所有这些措施,均会有效地降低设备运行中所产生的冲击震动。 1.4堆栈车停位精度和重复精度 在重量、高速、长距离运行条件、堆叠停车精度和可重复性的要求高、堆场车辆重量超过10吨,高于10米,停止精度在40米停止错误不超过2毫米长长的铁轨,同时根据生产的要求,必须达到最大速度在运行过程120米/分钟,必须保持稳定,光滑的,而且是可行的。在关键设备中,采用伺服电机驱动,直线导轨和导向轮导向结构,并对堆栈轨道车的位置进行精确控制。选用高精度元器件,确保设备停位快速、准确。 二、工艺流程 立体仓库系统的主要工艺是:将前一级平面物流中承载产品的托盘存入到库中的承载架上,经过一段固定时间的工艺处理后将其取出,并放入到后面一级平面物流当中。立体仓库系统中主要对象为一个6层堆栈车,是一个可以完成在直线轨道上行使和升降动作,并且能够一次性对6个托盘完成存入和取出动作的物流移送设备。在自动运行时,平面物流通过提升机将承载产品的托盘送入6层入库暂存架,存满后向堆栈车发出取托盘请求信号,堆栈车接到请求信号后取暂存架托盘,然后将托盘存入某一列承载架上。当某一列承载架的托盘完成工艺处理后,堆栈车将其送入到6层出库暂存架当中,完成动作后会向后一级平面物流发出托盘准备好信号,这时平面物流就会通过出库提升机将出库暂存架上的托盘取走。立体仓库系统要求能够自动、快速、可靠和高效地完成所有的存取动作,对机械结构的设计以及精度都有较高的要求。因此,为了达到设计目的,一个可靠、稳定和灵巧的机械结构设计是必不可少的。 三、主要机械结构与设计参数 3.1入库/出库 6层提升机设备由进料机构、垂直提升机构和机架3部分组成。进料机构包含长辊输送和动力传动部分。主要功能是将最多为6组的屏托组合,根据生产工艺要求,逐一将其输送到“入库6层堆栈机”或从“出库6层堆栈机”中取出。 a.设计参数。长辊输送:长辊85mm;最大输送速度:20m/min,变频调速;传动方式:链传动;长辊输送面平面度:±1.0mm;最大提升速度:40m/min;提升方式:链传动,设置导向装置和配平装置;停位点:6个;停位精度:±2.0mm。 b.安全防护措施。链传动处安装护板;提升区域的顶端和底端,安装安全单元;外部有透明防护板;上部安装检查及维修用的梯子、安全栏杆和平台。 c.架体结构。架体由铝型材联接和矩形管焊接组合而成,既轻巧、美观和平直,又保证架体的强度和刚度。 3.2堆栈轨道车 设备由地面轨道、行走机构、垂直提升机构、6层搬运系统、定位升降机构、换向机构和机架组成,主要实现屏托组合在“平面物流线”与“承载架”之间的存取功能,保证精确、通畅、稳定、快速和可靠;并完成与相关设备的信息交换任务。每次最多可同时存取6层屏托组合。 a.设计参数。行走输送:包胶轮300mm;输送动力:11.0kW,减速比:1/11,伺服电机;行走导向:铝型材导轨,导轮;提升动力:7.0kW,减速比:1/25,伺服电机;最大提升速度:15.7m/min;提升方式:链传动,设置导向装置和配平装置;停位点:2个;停位精度:±2.0mm;搬运动力:0.4kW,减速比:1/14,伺服电机;最大输送速度:45.4m/min;传动方式:齿轮齿条,直线导轨;定位升降动力:0.9kW,减速比:1/10;传动方式:蜗轮蜗杆,导杆,直线轴承。 b.架体结构。架体由铝型材联接和矩形管焊接组合而成,既轻巧、美观和平直,又保证架体的强度和刚度。提升区域的顶端和底端,安装安全单元;行走车体设置操作维修平台和安全护栏。 3.3承载架 承载架由底架和上下两段支架组成,每段支架包含6层承载架,每两列承载架设计为一套。承载架包含进出输送和导向装置。承载架的每列可同时放置12层屏托组合进行工艺处理。 a.设计参数。进出输送:采用万向滚珠作为输送面;输送面平面度:±1.0mm;承载:150kg/一个承载架。 b.进出导向。将每个承载架进出口位置,设计为有坡度的开口结构,并安装耐磨板,利于屏托组合的输送,同时降低运行噪音。 c.架体结构。底架和上下两段支架均由矩形管焊接而成,架体之间用高强度螺栓连接。承载架外侧,设置操作维修平台。 四、结束语 所设计的自动化立体仓库机械结构已在国内着名电子企业成功投入使用,较好实现了系统的稳定、可靠、低噪和精确的运行。实际运行效果表明,立体仓库机械结构系统安全、稳定,很好地适应了现场生产环境,满足了各项生产需要,大大节约了人力和物力。 机械自动化论文:机械制造及自动化专业人才培养的探析 1概述 机械制造业是我国各个工业部门生产设备的重要来源,是现代文明进步的重要标志。在制造业中处于主导地位,为我国工业体系的完整性建设奠定了坚实的发展基础,是促使我国生产技术水平提高的重要组成部分。我国自改革开放以来,大力发展重工业,以东北重工业发展为主,支撑了我国整个国民经济的发展。如果没有现代机械制造业的存在,那么我们的生活资源、生活工具也不会存在,人们的生活水平可能会始终处于“钻木取火”“衣不蔽体”的落后时代,严重影响了现代文明的进步,所以机械制造业水平的提高关乎国计民生的发展。然而,机械水平的高低、技术含量的高低与人才培养是密切相关的。机械制造及其自动化专业人才的培养尤为重要与紧迫。 2机械制造及其自动化的发展现状及趋势 自改革开放30多年来,我国机械制造业的规模在不断扩大,制造产品技术也在不断提高,在机械制造业的大力发展中,对就业人员的需求量也不断增大。2013年我国制造业增加值排名世界第一,但总体水平与发达国家相比仍存在很大的差距,主要表现在以下方面: 2.1机械制造高级人才缺乏 机械制造行业技术人员集中并且需求量大,大多从事制造工作或者流水线组装工作,中低层技术人员是供过于求。对于高级技术人员和管理人才相对缺乏,没有先进技术和管理理念的高级人才做产业支撑。 2.2产品缺乏创新并且开发时间长 产品设计和制造理念落后的主要原因在于缺乏创新思维和改变意识,导致机械制造的机械设备落后、陈旧,不能跟随现代产业发展的需要。 2.3缺乏核心技术支持 我国的机械制造技术大多需要引进外国先进技术,没有自我开发意识,过度依靠国外技术,导致许多先进创新的科技不能跟上各发展阶段的需要,始终比发达国家落后。 2.4管理形式粗放 我国大多数企业都缺乏协调能力强和具有市场开拓意识的管理层,导致企业管理水平出现良莠不齐的现象。 2.5机械制造的自动化利用水平低 机械制造有自动化技术但不能充分合理地利用,就会导致在制造生产的过程中出现大量资源浪费或者资源利用不充分的现象,无论从资源的利用还是技术水平的高低都不能跟上发达国家水平。综上所述,说明我国始终处于中国制造阶段,还待成为中国研发,对高级专业人才的培养已迫在眉睫。 3机械制造及其自动化专业人才培养体系中存在的问题 3.1专业性人才培养方案和规划不完善 机械制造及其自动化专业在技术应用型大学中是重点专业课,本专业的教育培养方案应结合当前工业、产业发展需要制定相应的培养方案和教学规划。许多大学对人才的培养注重理论知识多,对专业的总体格局要求多,对社会经济发展形势了解少,导致了学生对专业知识的学习粗泛,对技术学习的反馈能力差。加之学校的培养方案大多是综合应用型,没有具体细化到各个专业,认为与其专业有关的课程知识都是重点都需要深入学习,培养方案的制定太宽泛,导致学生不能抓住学习重点。就学校本身而言,加强专业性人才的培养本是其职责,但长期都没有一个确定的培养方案,不断探索更改培养计划,学生也始终处于适应学校方案的过程中,对自我学习方向及学习侧重点始终处于迷茫状态。所以对机械制造及其自动化专业人才的培养方案不完整、不完善导致学生学习不能准确定位专业,使专业技术的学习不到位,影响工作技能。 3.2专业技术人员思想老化,不能满足现代产业需要 机械制造及其自动化专业人才思想老化、技术陈旧远远落后于当今制造业的发展水平,更不能满足用人单位对专业技术水平的需求,主要来自于两方面原因: 3.2.1就专业技术人员自身来说,其缺乏自主学习的意识,始终认为自我专业技术强,不需要学习的态度,导致其技术水平徘徊不前,始终处于自我认为的技术水平状态,对现代机械制造及其自动化更新换代的技术要求一概不知,使企业生产整体水平处于落后状态。 3.2.2就外界因素而言:(1)学校对机械制造及其自动化专业的教学水平长期不改变,相关专业的硬件设施不加以完善,学生接受的知识理念和技术水平的要求也就处于陈旧状态;(2)对在职技术人员,企业没有定期举行技术培训或学习活动,不能及时更新技术人员现有技术水平。专业技术人员对外界信息和国际机械制造及其自动化技术水平的了解少,学习机会少,使得大多专业技术人才的技术水平不能达到时代需求的专业要求。 3.3对专业人员的教育方式和手段不能适应新要求 高新技术的飞速发展引起了对高新人才的需求加剧。随着市场经济的不断发展,人力资源已不再是按部就班、各守岗位的现象,人力资源也不断市场化,对优秀的专业技术人员都参与到资金雄厚的生产企业中,使得学校教育的师资问题受到威胁。专业的师资力量流失 ,急需非专业或者专业技术水平不高并且经验缺乏的教育工作者参与到对专业技术人才的培养中,由于教育方式不到位、知识理念不专业的原因使专业技术人员的整体素质偏低。除此之外,在许多职业技术学校中,由于资金短缺,实训的机械设备落后,并且数量不足,所达到的教学目的与现存的技术水平要求存在很大的差距。学校教育更注重应用型人才的培养,强调理论原理多,注重实践教学少;注重教师的单向知识传输多,而师生互动活动少;强调课程学习的系统性多,而对专业的综合实训机会少等诸多不符合现代技术要求的教育方式或手段,都导致了专业人员的专业程度不能适应新要求。 3.4对学生的教育缺乏创新、创业意识的教育 现代学生教育最大的弊端在于缺乏自主创新能力,在各高校的教育学习中,都侧重于理论教学,无论是教学的资金使用程度,还是教学的人才培育方针,都不能满足实践教学的要求。进行创新、创业教育的学习是有难度的,一方面,教学的工作者都是经过我国多年的教学方式培育出来,对于实践教学本身就缺乏实际的教育经验,教学方式就不能满足专业技术水平的要求;另一方面,学校的实践教育设施有限,只能进行简单的实训操作。实训操作课程松懈,不能达到真正实训的目的。结合以上两方面原因,我国教育制度中缺乏实践的执行力度,对学生创新、创业思维的教育更是落后于发达国家。 4机械制造及其自动化专业人才培养模式 4.1制定新的人才培养方案,符合时展要求 要培养出专业的机械制造及其自动化人才,应摒弃陈旧的教育方案,不断更新,制定适合各阶段专业技术水平发展要求的教学方案。将培养的专业目标定位于实际需要的应用型人才相结合,注重“抓基础、强实践、善应用、多方向”的教学原则。对教学课程体系应不断优化整合,使其能达到对专业技术教育的目的。优选教学内容,抓侧重点技能培养,更要体现出机械制造及其自动化的专业特色和优势,注重理论与实践相结合教学方式。将原来的《工程材料》和《金属工艺学》两门课程合并为一门《工程材料及机械制造基础》,将《机床电气控制》与《PLC原理与应用》合并成《电气控制及其PLC》,通过相关课程的整合,减少大量的重复知识,减轻了教学压力。压缩教学内容,抓重点,缓解了因教学内容多和学时少而产生的矛盾,同时也能开设其他相关的新课程,以提高专业人员的自身素质。 4.2专业技术人员应主动学习,紧跟时代前沿 专业技术人员专业性应体现在先进性、实用性方面。机械制造及其自动化专业技术人员是发展现代文明的重要领导者,要不断学习先进技术,增加自我认识,注重技术的适用性才是一个优秀专业人员的表现。专业技术人员的学习应适合专业发展要求、时展要求,不断吸取最新的发展成果和先进技术,与现代机械制造领域的发展相适应。机械制造及其自动化是一个与时俱进的专业,又是一个含有传统因素的专业,在学习先进的科学成果时,也应该巩固传统知识的学习,不断钻研,提高自我素质和专业技能。 4.3改革教学方法和手段,整体优化教学过程 培养专业机械制造人才首先应摒弃传统的教学方法和手段,采用现代教学方式,如开发CAI教学课件等方式能使教学课件直观易懂,综合多种现代化的教育手段将专业知识与生产实践相联系,这就相当于学习的过程就是工业生产的实际操作过程,让学生能直接感官到学习的目的以及学习的效果。除此之外,加强实践教学,还需要培养实践意识和动手操作的能力,比如校外实训、实验室试验、毕业设计等都能考验学生的动手能力和培养实操意识。在教学过程中,老师应该参与到学生的实践讨论中去,做到师生互动。相互交流不仅能解决学生的技术疑惑问题,还能从中感受实践教学效果。优化教学过程有利于提高学生专业的基本能力、综合运用能力和创新能力。 4.4注重创新能力培养,提高专业技术能力 培养专业人员的创新意识首先应为学生培养创新意识创造良好的条件。在高校的教学过程中,教学应围绕机械制造及其自动化的专业技能与创新能力相结合,从不同教学层面和教学形式进行创新能力的培养,如对系统构型创新、功能创新、集成创新的训练还能促进专业人员科研能力的形成。除了外部条件能加强专业人员创新意识的提高,机械制造及其自动化专业人员自身还应该具备危机意识,培养创新意识,具有创新能力是时展的需要,作为专业的技术人员更应如此。对实际的生产操作或者综合设计、毕业设计的处理中要时刻具有钻研精神,才能综合提高专业技能。 机械自动化论文:机械装配过程自动化的浅析 装配是整个生产系统的一个主要组成部分,也是机械制造过程的最后环节。装配对产品的成本和生产效率有着重要影响,研究和发展新的装配技术,大幅度提高装配质量和装配生产效率是机械制造工程的一项重要任务。相对于加工技术而言,装配技术落后许多年,装配工艺已成为现代生产的薄弱环节。因此,实现装配过程的自动化越来越成为现代工业生产中迫切需要解决的一个重要问题。 1 装配自动化在现代制造业中的重要性 装配过程是机械制造过程中必不可少的环节。人工操作的装配是一个劳动密集型的过程,生产率是工人执行某一具体操作所花费时间的函数,其劳动量在产品制造总劳动量中占有相当高的比例。随着先进制造技术的应用,制造零件劳动量的下降速度比装配劳动量下降速度快得多,如果仍旧采用人工装配的方式,该比值还会提高。据有关资料统计分析,一些典型产品的装配时间占总生产时间的53%左右,是花费最多的生产过程,因此提高装配效率是制造工业中急需解决的关键问题之一。 自动化装配具备如下优点。 1.1 装配效率高,产品生产成本下降。尤其是在当前机械加工自动化程度不断得到提高的情况下,装配效率的提高对产品生产效率的提高具有更加重要的意义。 1.2 自动装配过程一般在流水线上进行,采用各种机械化装置来完成劳动量最大和最繁重的工作,大大降低了工人的劳动强度。 1.3 不会因工人疲劳、疏忽、情绪、技术不熟练等因素的影响而造成产品质量缺陷或不稳定。 1.4 自动化装配所占用的生产面积比手工装配完成同样生产任务的工作面积要小得多。 1.5 在电子、化学、宇航、国防等行业中,许多装配操作需要特殊环境,人类难以进人或非常危险,只有自动化装配才能保障生产安全。 随着科学技术的发展和进步,在机械制造业,CNC,FMC,FMS的出现逐步取代了传统的制造技术,它们不仅具备高度自动化的加工能力,而且具有对加工对象的灵活性。如果只有加工技术的现代化,没有装配技术的自动化,FMS就成了自动化孤岛。装配自动化的意义还在于它是CIMS的重要组成部分。 2 装配自动化的任务及应用范围 所谓装配,就是通过搬送、联接、调整、检查等操作把具有一定几何形状的物体组合到一起。 在装配阶段,整个产品生产过程中各个阶段的工艺的和组织的因素都汇集到一起了。由于在现代化生产中广泛地使用装配机械,因而装配机械特别是自动化装配机械得到空前的发展。 装配机械是一种特殊的机械,它区别于通常用于加工的各种机床。装配机械是为特定的产品而设计制造的,具有较高的开发成本,而在使用中只有很少或完全不具有柔性。所以最初的装配机械只是为大批量生产而设计的。自动化的装配系统用于中小批量生产还是近几年的事。这种装配系统一般都由可以自由编程的机器人作为装配机械。除了机器人以外,其他部分也要能够改装和调整。此外,还要有具有柔性的外围设备。例如零件仓储,可调的输送设备,联接工具库、抓钳及它们的更换系统。柔性是一种系统的特性,使这种系统能够适应生产的变化。对于装配系统来说,就是要在同一套设备上同时或者先后装配不同的产品(产品柔性)。柔性装配系统的效率不如高度专用化的装配机械。往复式装配机械可以达到每分钟10~60拍(大多数的节拍时间为2.5~4s。);转盘式装配机械最高可以达到每分钟2000拍。当然,所装配的产品很简单,例如链条等;所执行的装配动作也很简单,例如铆接、充填等。 对于大批量生产(年产量100万件以上)来说,专用的装配机械是合算的。工件长度可以大于100mm,质量可以超过50g。典型的装配对象如电器产品、开关、钟表、圆珠笔、打印机墨盒、剃须刀、刷子等,它们需要各种不同的装配过程。 从创造产品价值的角度来考虑,装配过程可以按时间分为两部分:主装配和辅装配。联接本身作为主装配只占35%~55%的时间。所有其他功能,例如给料,均属于辅装配,设计装配方案必须尽可能压缩这部分时间。 自动化装配机械,尤其是经济的和具有一定柔性的自动化装配机械,被称为高技术产品。按其不同的结构方式常被称为“柔性特种机械”或“柔性节拍通道”。圆形回转台式自动化装配机由于其较高的运转速度和可控的加速度而备受青睐。环台式装配机械,无论是环内操作还是环外操作或二者兼备的结构,都是很实用的结构方式。 机械自动化论文:机械自动化技术及其应用的前景 1 机械与自动化技术 目前,随着我国自动化技术的迅速发展,自动化技术在机械领域中的作用日趋明显。微机技术的发展为自动化技术应用到机械领域提供了保障,对机械产品的调用和装配全部由自动化设备来实现,不仅改善了工作环境、降低了劳动力成本,而且还可以降低生产的次品率,将整个机械装配流程推向自动化、连续化、大幅缩短产品的生产周期,为企业带来更为丰厚的利润。 2 自动化技术 (1)信息处理自动化。是指依托于微机技术及其相关技术而形成的信息处理的自动化,其中主要有 CAD(辅助设计 )、CAM(辅助制造)、CAPP( 辅助工艺过程设计 )、PDM(产品数据库管理系统)等。CAD 是指设计人员利用设计软件或图形设备来完成产品的设计、建造模型、参数值评测等工作的过程;CAM 是指将数值控制技术和仪器设备应用在生产过程中,自动完成产品及配件的加工、检测、装配和包装等工序的过程;CAPP 则是 CAD 和 CAM 的桥梁与纽带,可以使工艺人员专注于编制完整而详尽的工艺文件,不再被繁琐重复的工作拖累,不断提高工艺技术,提高产品质量,缩短单个产品或零部件的生产周期,以致缩短整个产品的生产周期;PDM 则是采用数据库技术来实现产品对储入库,改善工作流程,进而来系统化管理产品的出入库信息。 (2)物资供应自动化。物资供应是指调配和运输生产所需原材料的过程,物资供应自动化则是利用自动化技术来完成该过程,是自动化技术在传统制造领域中得到进一步发展的体现,主要有自动化装置、自动化物资输送软件、自动化设备等。 (3)产品生产自动化。是指由机械设备和自动化装置来代替人工完成产品的部分或全部加工的生产过程。在不出现故障的情况下,该系统可以连续运转不间断生产,能有效降低劳动强度,且间接降低由于人的操作失误而导致的废品率,提升产品的品质。 (4)设备装配自动化。是指通过微机控制机械按照数控设备中预装的整个装配流程来完成设备装配的过程,根据既定的规格、形状完成产品的组装、调试、验收等工作。在机械制造业中,设备装配是目前机械制造的重要工序,通过自动化设备取代人工循环复杂操作,改善了设备装配工序,有效地提高了产品的生产效率和质量,在机械制造领域是一项重要技术应用。 (5)产品检测自动化。一件产品是否合格需要在产品出厂前对其性能和零部件分别检测,以保证产品是合格品。而各种新材料的出现和有特殊功能设备的不断加入,使得在机械制造业中产品的检测技术和工作难度不断增大,人工检测已不能满足现代高精度和多需求的产品检测要求,自动化检测技术在机械制造领域得到应用成为了一种必然趋势。现在检测技术中应用较多的技术主要包括基于电信号和时序的识别检测、rt 射线检测、ut 超声波检测以及其他更为智能的设备和诊断技术。 3 机械自动化应用前景 3.1 大力发展投资少、见效快的自动化技术 发展机械自动化技术首先要结合企业自身的实际情况,根据行业的现状、企业的规模以及经济条件等综合因素来开发应用机械自动化技术。购买成熟的机械自动化技术一定是有经济实力作为支撑,但应重点考虑企业的发展需要,将机械自动化技术真正运用到机械制造中去,确实能为企业创造可观的经济效益。考虑机械自动化发展时,应该根据具体的实际情况优先对投资小、见效快的自动化技术进行发展,以保证企业的顺利发展,逐步提高企业的自动化水平,实现企业自动化技术的快速发展。例如,在我国传统的机床上安装数控设备,以低成本换取效益的最大化,在现有设备改造的基础上,进一步熟悉自动化技术,从而全面实现企业的机械自动化。 3.2 根据我国的实情发展机械自动化技术 虽然我国机械制造的自动化水平在改革开放以来有了一定程度的提高,但还远远落后于世界先进的机械自动化水平。我国机械自动化还缺乏经验和先进的技术,因此,我国要发展机械自动化技术首先要立足于我国的具体国情之上,从实际出发,不断积累经验并积极吸收和借鉴国外的先进自动化技术,培养一批具有先进自动化技术的人才,探索出一条适合我国实际的机械自动化发展道路来,推动我国机械自动化技术的稳步发展,从而使我国实现机械制造的高效率和高水平。 例如,当产品进行连续性流水作业的批量加工过程中,将半自动机床、自动机床和组合机床作为自动化设备,在品种多样的产品批量生产中,根据产品的规格、性能,通过数控设备来控制自动化设备的快速自动调整,组成流水线,并逐步实现整个流水线的自动化。 3.3 从基础着手,注重配套发展机械自动化技术 发展机械自动化技术,搞好自动化技术应用项目的基础工作和推广应用工作是前提,只有从基础着手,才能够有效地推动机械自动化技术的健康发展。也就是在发展自动化设备的同时,还要配套发展自动化元器件和控制组件和系统,这样微处理机、传感器、可编程控制器、控制系统软件等组件就是未来机械自动化发展的主要技术基础。例如,在自动化技术的推广应用过程中,将自动控制、自动检测操作与微机技术和自动控制理论相结合;将信息交换、信息处理、数据存取、运算、判断与计算机和信息处理技术紧密结合,从而实现机械制造系统的自动化。 结束语 自动化技术对机械制造业的推动作用越来越明显,并且可以预见未来的机械制造将全部实现自动化。可见,自动化技术不仅能提高机械制造业的装备水平,还能够保证产品质量,提高作业效率,从而提升企业的经济效益,使机械制造企业运用自动化技术帮助企业增强市场竞争力。 机械自动化论文:控制技术在机械自动化的作用 1.可编程计算机控制器技术。传统的可编程控制器,在处理程序本身的逻辑运算指令时,大多采用单任务的时钟扫面或者监控程序,然后再刷新。这样的话,应用程序来决定了可编程控制器的控制速度,从而导致I/O通道的高效实时性的要求得不到满足。可编程计算机控制器,它最大的特点,在于它具有类似大型计算机的、分时多任务操作系统,并具有多样化的应用软件设计,采用分时多任务机制,构筑其应用软件的运行平台。这样,应用程序的运行周期,由操作系统的循环周期决定,而与程序长短并无关系。因此,应用程序的扫描周期与外部的控制周期,被区别开来,使得实时控制的要求,得到了满足。因此,可编程计算机控制器满足了高效实时控制的要求。它在工业控制中的广泛应用,显现出了其具有的强大优势功能。可编程计算机控制器技术在越来越多的工业领域中的应用,日益显示出其巨大的发展潜力。 2.交流伺服驱动技术。有些机电一体化产品,对定位精度要求比较高,在这种情况下,交流伺服驱动技术得到了日益广泛的应用。数字式交流伺服系统,作为其中一项重要的交流伺服驱动技术,其使用、调试都很简单方便,更加符合定位精度的数字化控制模式这一潮流。交流伺服系统,它的驱动器,是数字信号处理器。通过对电机轴尾端的光电编码器进行位置采样,在驱动器和机电之前形成位置和速度,是一种闭环控制系统。在交流伺服驱动技术系统中,数字是重要的组成部分,在控制系统中,通过充分发挥数字信号处理器的相对高效精准的运算能力,来完成整个系统的增益调节,乃至跟踪变化。然而,这种数字式交流伺服系统,在工作中,多半采用的是用半闭环的控制系统。这种控制方式存在一定的缺陷,就是在工作中,这种控制方式的编码器,不但要作速度环,而且同时又要做位置环,导致传动链上的间隙和误差,得不到补偿。对此,国外运动控制新技术在机械自动化中的应用探讨甘肃林业职业技术学院 张晓晖出现了能够弥补此种半闭式缺陷、很好地实现高精度的自动化设备,那就是全闭环数字式伺服系统,它能够有效克服半闭环控制系统存在的缺陷。全闭式的伺服驱动器,由于其将装在最后一级的机械运动部件上的反馈元件,来作为位置环,而电机上的编码器只作速度环。这样,传统机械系统存在的间隙得到了克服。同时,传统机械控制系统中制造的误差,也能够得到补偿,从而得到了较高的精确度,展现了全闭环控制的优势和功能。 3.直线电机驱动技术。近年来,在机械自动化机床进给系统中,直线电机驱动技术极其应用,在世界机床行业普遍被重视起来。在机床进给系统中采用直线电动机,直接驱动的方法,具有很多的优点。与原来的旋转电机传动相比,它们的最大区别在于,由于直线电动机取消了从电机到工作台之间的机械传动环节,使得机床进给传动链的长度被缩短为零,因此,这种传动方式又被称为“零传动”。正是由于机床进给传动链的长度被缩短为零,实现了优越的性能指标,原旋转电机驱动方式根本就无法达到。直线电机驱动技术系统中,由于那些响应时间常数较大的机械传动件被取消,使得整个闭环控制系统的动态响应性能,得到了大幅的提高,部件的反应更加灵敏,快捷;通过直线位置检测反馈控制,可使机床的定位精度得到极大提高;由于直线电机驱动技术采用的是直接驱动的方式,传动刚度也得到了很大的提高;由于零传动具有高速响应的特点,其加速度很大,加减速过程大为缩短,生产效率得到了大幅的提升。直线电机驱动技术,由于取消了部件的机械摩擦,而且导轨又可采用无机械接触的磁垫悬浮导轨,所以,电机在运动时,噪音可大大降低;由于取消了中间传动环节,机械摩擦时的能量损耗大为降低,传动效率得到了很大的提高。由于上述诸多优点,直线传动电机在许多国家的运动控制行业中倍受重视,得到了越来越快的发展。 综上所述,在机械自动化中,运动控制新技术的应用,及其与机械自动化融合的实用性,充分体现了运动控制新技术具有强大的生命力,说明其在机械自动化中具有很大潜力,促使机械工业开始了一场大规模的机电一体化技术革命。 机械自动化论文:对于机械装配过程自动化浅析 装配是整个生产系统的一个主要组成部分,也是机械制造过程的最后环节。装配对产品的成本和生产效率有着重要影响,研究和发展新的装配技术,大幅度提高装配质量和装配生产效率是机械制造工程的一项重要任务。相对于加工技术而言,装配技术落后许多年,装配工艺已成为现代生产的薄弱环节。因此,实现装配过程的自动化越来越成为现代工业生产中迫切需要解决的一个重要问题。 1 装配自动化在现代制造业中的重要性 装配过程是机械制造过程中必不可少的环节。人工操作的装配是一个劳动密集型的过程,生产率是工人执行某一具体操作所花费时间的函数,其劳动量在产品制造总劳动量中占有相当高的比例。随着先进制造技术的应用,制造零件劳动量的下降速度比装配劳动量下降速度快得多,如果仍旧采用人工装配的方式,该比值还会提高。据有关资料统计分析,一些典型产品的装配时间占总生产时间的53%左右,是花费最多的生产过程,因此提高装配效率是制造工业中急需解决的关键问题之一。 自动化装配具备如下优点。 1.1 装配效率高,产品生产成本下降。尤其是在当前机械加工自动化程度不断得到提高的情况下,装配效率的提高对产品生产效率的提高具有更加重要的意义。 1.2 自动装配过程一般在流水线上进行,采用各种机械化装置来完成劳动量最大和最繁重的工作,大大降低了工人的劳动强度。 1.3 不会因工人疲劳、疏忽、情绪、技术不熟练等因素的影响而造成产品质量缺陷或不稳定。 1.4 自动化装配所占用的生产面积比手工装配完成同样生产任务的工作面积要小得多。 1.5 在电子、化学、宇航、国防等行业中,许多装配操作需要特殊环境,人类难以进人或非常危险,只有自动化装配才能保障生产安全。 随着科学技术的发展和进步,在机械制造业,CNC,FMC,FMS的出现逐步取代了传统的制造技术,它们不仅具备高度自动化的加工能力,而且具有对加工对象的灵活性。如果只有加工技术的现代化,没有装配技术的自动化,FMS就成了自动化孤岛。装配自动化的意义还在于它是CIMS的重要组成部分。 2 装配自动化的任务及应用范围 所谓装配,就是通过搬送、联接、调整、检查等操作把具有一定几何形状的物体组合到一起。 在装配阶段,整个产品生产过程中各个阶段的工艺的和组织的因素都汇集到一起了。由于在现代化生产中广泛地使用装配机械,因而装配机械特别是自动化装配机械得到空前的发展。 装配机械是一种特殊的机械,它区别于通常用于加工的各种机床。装配机械是为特定的产品而设计制造的,具有较高的开发成本,而在使用中只有很少或完全不具有柔性。所以最初的装配机械只是为大批量生产而设计的。自动化的装配系统用于中小批量生产还是近几年的事。这种装配系统一般都由可以自由编程的机器人作为装配机械。除了机器人以外,其他部分也要能够改装和调整。此外,还要有具有柔性的外围设备。例如零件仓储,可调的输送设备,联接工具库、抓钳及它们的更换系统。柔性是一种系统的特性,使这种系统能够适应生产的变化。对于装配系统来说,就是要在同一套设备上同时或者先后装配不同的产品(产品柔性)。柔性装配系统的效率不如高度专用化的装配机械。往复式装配机械可以达到每分钟10~60拍(大多数的节拍时间为2.5~4s。);转盘式装配机械最高可以达到每分钟2000拍。当然,所装配的产品很简单,例如链条等;所执行的装配动作也很简单,例如铆接、充填等。 对于大批量生产(年产量100万件以上)来说,专用的装配机械是合算的。工件长度可以大于100mm,质量可以超过50g。典型的装配对象如电器产品、开关、钟表、圆珠笔、打印机墨盒、剃须刀、刷子等,它们需要各种不同的装配过程。 从创造产品价值的角度来考虑,装配过程可以按时间分为两部分:主装配和辅装配。联接本身作为主装配只占35%~55%的时间。所有其他功能,例如给料,均属于辅装配,设计装配方案必须尽可能压缩这部分时间。 自动化装配机械,尤其是经济的和具有一定柔性的自动化装配机械,被称为高技术产品。按其不同的结构方式常被称为“柔性特种机械”或“柔性节拍通道”。圆形回转台式自动化装配机由于其较高的运转速度和可控的加速度而备受青睐。环台式装配机械,无论是环内操作还是环外操作或二者兼备的结构,都是很实用的结构方式。 现代技术的发展使得人们能够为复杂的装配功能找到解决的方法。尽管如此,全自动化的装配至今仍然只是在有限的范围是现实的和经济的。由于装配机械比零件制造机械具有更强的针对性,因而装配机械的采用更需要深思熟虑,需要做大量的准备工作,不能简单片面地追求自动化,而应本着实用可靠而又能适应产品的发展的原则,采用适当的自动化程度,应用现代的计划方法和控制手段。 3 机械装配自动化发展之路展望 3.1 结合生产实际发展机械自动化技术 先进装配技术的全部真谛在于应用。发展机械自动化技术,应以企业的生产和技术发展的实际需要及具体条件为导向。只有对合适的产品采用与之相适应的自动化方式进行生产,才能收到良好的技术经济效益和社会经济效益。我国发展机械自动化技术,应结合实际,注重实用,即对国民经济产生实际效益。 3.2 发展投资少、见效快的低成本自动化技术 发展低成本自动化技术,潜力大,前景广,投资省,见效快,提高自动化程度,可以收到事半功倍的经济效果,适合我国现阶段的发展需要和国情。我国机械装配业各企业有大量的通用设备,在发展现代机械自动化技术时,若以原有的设备为主,合理调整机床布局,添加少量的数控设备,引入CAD/CAM技术,就能充分发挥计算机自动化管理的优势和人的创造性,共同构成一个以人为中心、以信息自动化为先导、树立自主的单元化生产系统,为我国机械装配业自动化技术发展应用提供了一条投资少、见效快、效益高、符合我国国情的机械自动化技术发展应用新途径。 3.3 注重配套发展机械自动化技术 现代自动化技术在机械装配中的应用就是在控制理论的指导下,对生产的物流和人的作用进行 综合的研究,涉及到机械技术、微电子技术、自动控制理论和计算机技术等。发展机械自动化技术,必须主要地关注电子学、电子计算机技术、零件检测和机床装料自动化,广泛采用程序数控机床,以及研制高效的和可靠的自动化生产线、计算机应用于生产的信息系统和自动化控制系统等。发展应用机械自动化技术,要扎扎实实地抓好自动化技术应用项目的基础工作和从实际出发的推广应用工作,既要发展主机,也要配套发展自动化元件及控制系统。可编程控制器、微处理机、各种传感器、新型刀具、控制系统及系统软件、电子计算机等,这些都将是今后机械自动化的主要技术基础。 结束语 装配是一项复杂的生产过程,人工操作已经不能与当前的社会经济条件相适应,因为人工操作既不能保证工作的一致性和稳定性.又不具备准确判断、灵巧操作,并赋以较大作用力的特性。 机械自动化论文:机械制造与自动化对接问题的探讨 一、中高职院校机制专业课程体系衔接现状 中职的专业技能课是针对机床的种类开设的,如开设铣工工艺、车工工艺、数控加工基础等课程,只针对某一机床的操作而展开技能课程,学习起来缺少系统性,而高等职业教育不是针对某个机床进行技能课的开设,而是针对某个岗位需要的能力开展教学的,如车间普通机床操作员,高等职业教育需要开设金属切削加工及设备、液压与气压传动、机电设备安装与调试、车间班组长管理技术、机械加工实习、机械零件工艺实训、拆装实训、机床夹具拆装实训等课程来实现车间普通机床操作员所需要的技能,从而满足教学目标。从中我们不难看出,中职的专业技能课设置是根据某个机床操作,而高职的专业技能课是根据工作岗位,所以二者课程衔接错位。 在中等职业教育中,由于文化基础课程占的学时比例比较多,所以专业课程的学时比例相对高等职业教育较少,导致中职专业课开设的门数也相对较少,同专业的课程,中职没有开设,只有在高职开设,课程的衔接不对称。 二、实现中高职院校机制专业课程对接前提 1.中高职院校机制专业人才培养目标对接 据中、高等职业教育在培养目标和规格上的共性和都具有职业性、实用性、技能性等特点,培养目标主要从行业的职业岗位不同要求及相应规范中去确定,从而实现人才培养目标的对接,最终实现中等职业学校的毕业生继续到高等职业院校学习,实现技术型人才向高端技能型人才的转变。 2.中高职院校机制专业教学模式对接 在传统的中高职教学中,普遍采取理论和实践相分离的教学方式,即学生先去学习理论知识课程,当课程学习结束之后,进行实践技能的训练,这种教学容易导致理论和实践脱节,学生的理论知识和实践技能并没有融合。目前,高职的教学正在进行改革探索,在这改革过程中取得了一定的成果,尤其是理实一体化的教学模式,采用这种教学模式,学生的职业技能可以大幅度的提高,所以要想实现中高职院校教学模式的对接,必须采用一个合理可行的教学模式。 3.中高职院校机制专业职业资格证书对接 分段完成职业技能培训,中职阶段进行初级培训,获得初级车工、铣工等职业资格证书,高职阶段进行中级、高级培训,获得中高级车工、铣工、数控车工等职业资格证书,从而实现职业资格证书的对接。 三、中高职院校机制专业课程对接研究 1.中高职院校和企业共同参与,定制课程体系 中高职院校的专业教师和行业企业技术人才全程参与中、高职衔接专业的人才培养方案的制定,共同探讨企业对专业人才的需求,就业岗位和在中、高职两个阶段应具备知识、能力和素质结构,构建课程体系,确定教学内容。 2.中高职院校和企业共同参与,共同制定课程标准 中高职院校和企业合作制定相互衔接的课程标准,确定科学合理的教学顺序和实施路线,避免中、高职课程内容的重复,拓宽和加深课程内容,真正实现课程内容衔接的连续性、逻辑性和整合性。 3.中高职院校和企业共同参与,共同选择课程内容 中高职院校和企业共同参与根据行业标准、职业标准和企业标准选择课程内容,这样可以避免课程内容选择的重复性,同时在中职阶段讲授专业基本理论内容和一定的机床操作技能,而高职阶段虽然课程名称一样,但是内容完全不一样,高职阶段的课程是以典型工作任务为导向,培养学生专业能力、方法能力和社会能力,这样中高职课程并没有重复,也不会出现空缺,真正的实现了课程的对接,如在中职学校学完《机械制图》、《机械基础》、《公差配合与测量》等课程基本理论后,在高职以典型工作任务为导向继续强化学习《工程制图与CAD》、《机械设计与应用》、《互换性与测量技术》等课程。还有根据职业资格证书要求,在高职教育中安排专业拓展课,学生可以根据获得的职业证书等级来选修拓展课,通过职业证书带动了课程的衔接。 总之,课程对接是一个系统化的工程,只要实现中高职机械专业无缝的衔接,才能够培养出符合社会需要的高素质、高技能型人才,从而实现我国装备制造业的飞速发展,随着科学技术的突飞猛进,未来的中高职课程对接的路还有很长,亟待解决的问题也有很多,我们还将不断的探索走出一条符合企业、学生和家长满意的人才培养道路。 机械自动化论文:机械制造与自动化思考 一、机械制造与自动化专业人才需求分析 (一)机械行业的发展为本专业的发展带来更多机会 国务院《关于加快振兴装备制造业的若干意见》提出,将发电、输变电、石化、煤化工、薄板连轧、煤综采、造船、铁路与轨道交通、环保、工程机械、自控和精密仪器、数控机床、纺机、农机、IT设备、飞机作为重点发展16大领域。这一举措为装备制造业未来的发展明确指明了方向和目标,也为机械行业带来更新、更广阔的发展机遇。机械行业是国家战略性、基础性行业,是我国的重要支柱产业,未来5年将是中国机械行业发展的最佳时期。从区域产业经济看,郑东新区及中牟产业带的开发和建设为制造业等高新技术产业步入更高领域提供了难得的机遇,同时,还带动了新的科技产业的形成和发展。中牟汽车城及中牟产业园区的建设,将带动装备制造业的全面发展,将为本专业的发展带来更多机遇。随着中原经济区建设进程的推进和新技术的不断采用,特别是一些重点工程项目的改造和开工,机械制造及自动化等制造类专业对高技能人才的需求呈现出一种“旺盛”的态势,不管是中牟汽车城等国家大型项目,还是富士康等大型企业,对高技能人才都表现出强大的需求态势。随着郑东新区的开发开放,大量装备制造类企业将对技能型高职毕业生产生大量的需求,将有效扩大机械(机电)类高职毕业生的就业空间。 (二)中原经济区建设为专业发展提供机遇 中原经济区建设于2011年上升为国家经济发展战略。建设中原经济区是新时期河南省加快发展的总体战略,对实现中原崛起、河南振兴的目标意义重大。在中原经济区建设的时代背景下,高职院校应承担起培养创新型、高素质、高技能机械制造专业人才的责任。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(21-22年)》将突出培养造就创新型科技人才定立为主要目标,并将实施培养创新人才政策、推进创新人才计划纳为重点。笔者所在学院机械制造与自动化专业积极探索与周边企业的合作模式,主动适应区域产业结构的调整,先后与郑州日产、河南红宇、海马(郑州)汽车、奇瑞(开封)汽车、东工实业、开封联顺等多家企业合作,建立了长效的校外实训实习基地。成立了由机械行业专家、企业人士、兄弟高校骨干教师、本校教师、教学管理部门领导组成的机械制造及自动化专业建设指导委员会,与企业建立良好的沟通渠道及合作关系,及时了解用人单位人才的需求情况,并合理调整人才培养方案。学院机械制造与自动化专业办学坚持以职业岗位行为技能需求为导向、以能力培养为主线,走工学结合道路;按照职业岗位任务需求建设“学习领域”体系,采用先进有效的教学方法和手段进行教学,加强实践环节训练,积极推进职业资格准入制度;规范教学管理,强化质量意识,把学生需求、社会需求与学生素质及技能培养有机融合。在这种背景下,学院还积极建设以机械制造与自动化专业为重点的机械制造与自动化专业群,培养和输送大批高素质技能型人才,顺应了河南省郑东新区地区经济发展的形势,并为该地区机械制造领域的持久发展提供了人才支持。 二、专业建设思路与目标 (一)建设思路 学院以教育部《关于提高高职高专教育教学质量的若干意见》16号文为指导,根据河南省郑州市产业结构调整及支柱产业发展趋势和企业的用人要求,加强与行业企业的深度合作,全面实施多层次、全过程的融合。建立以工作过程为导向的“工学结合、顶岗实习”人才培养模式,不断提高机械制造与自动化专业高技能人才的培养质量;扩大生产性实训基地建设规模,建设省级以至国家级示范实训基地,开发生产性实训项目;以课程建设为核心,以师资队伍建设为关键,以创新人才培养模式为重点,大力开展教学模式改革,着力构建基于工作过程的课程体系,积极开发基于工作过程的课程,按照省级特色专业建设的要求,建成优质教学资源丰富、社会服务能力强、具备较强专业核心竞争力的省级品牌专业,使本专业达到高职院校省内领先、国内先进的专业建设目标。 (二)建设目标 通过国家骨干专业建设,学院应创新专业建设教学指导委员会的运行机制,完善校企合作、工学结合的人才培养模式,制订校企合作工学结合长久运行保障机制;参照职业岗位任职要求,开发出与当地企业生产相结合的专业核心课程标准,构建工学结合的课程体系;完善多元化动态教学质量监管体系,建设一支专兼结合的“双师素质”教学团队;建设和完善校外实训基地,强化职业技能训练和顶岗实习,提高学生的社会服务能力;将实训实习基地建成产学相融、示范推广的平台,以增强社会服务和辐射带动能力。最终实现全面提高专业人才培养质量,形成专业教学的优势和特色,使机械制造与自动化技术达到区域内同类院校领先水平。 三、机械制造与自动化专业课程体系构建 (一)构建校企合作、工学结合的课程体系 坚持以服务区域经济建设和企业生产为宗旨,以能力培养为主线,以就业为导向,以校企合作、工学结合为途径,以学生职业能力和职业道德培养为核心,本着课程设置模块化、教学内容职业化、教学方法灵活化、教学过程开放化、教学手段现代化原则,引入行业、企业技术标准开发专业课程,改革不适应职业教育的教学内容和方法,实施企业参与课程开发与教学的订单培养计划,构建具有自己特色的工学结合课程体系。依托河南省及郑州新东区产业带的规划与发展,紧跟市场需求变化,校企共建专业建设委员会,每年要重新修订一次专业 人才培养方案,主动调整专业结构,科学设置课程体系,以提高学生就业竞争力。学院始终坚持以就业为导向,加强校企合作;大力推进“校企合作”课程体系,深入开展“工学结合、顶岗实习”课程体系的理论研究,根据合作企业的实际需要成立企业冠名班,其课程设置将依据企业的岗位能力需求而建,培养切实符合企业岗位需求的专业高素质技能人才,探索出“工学结合、顶岗实习”订单式人才培养新模式。教学采用工学结合的办法,由学校教师、企业技术人员共同授课,以实验、实训、生产为载体,突出学生关键职业能力培养,最后半年由校企双方合作开展顶岗实习,以提高学生就业率。 (二)探索和实施“2+.5+.5”的课程教学运行机制 “2”就是前2年。学生主要是在学校接受专业基础知识、专业基本技能教育和专业基本技能训练。课堂教学与实践教学比例为1:1,基于机械制造及自动化课程实践性强的特点,学校可采用“教、学、做”一体的教学模式,教学、实训与实习相结合的教学方法,一般在校内实训室或实训中心完成。第一个“.5”就是第五学期。本学期在学生完成大部分主干课程的基础上,由任课教师、实习指导教师或企业技术人员在校内实训中心或实习车间完成设备基本操作与检修的技能培训并模拟企业工作情景等,为顶岗实习做准备。第二个“.5”即是最后一学期。这学期,学生在完成所有教学、实践课程的基础上,由用人企业挑选到企业生产一线顶岗实习。最后再由企业和学校共同考核学生实习成绩。 (三)开发基于工作过程的课程体系 学院根据机械制造及自动化专业技术领域和职业岗位(群)的岗位要求,通过对职业岗位(群)从业人员和与职业岗位(群)专家及有关的人员进行调查,对在职业岗位上工作的学生的反馈信息进行分析、归纳、整理、综合,并参考相关职业标准,以培养学生的综合应用能力为主线,以教学内容和课程体系改革为重点,以改革教学内容和教学方式为突破口,整体优化实践教学体系和理论教学体系,以促进学生知识、能力、素质的全面协调发展。根据对机械行业岗位或岗位群的分析,结合企业用人的实际情况和工学结合人才培养模式,按照“基于工作过程”、“必需、够用”的原则,以培养学生职业综合能力为目标,以职业岗位工作过程为主线,以真实的生产工作任务为载体,校企双方共同参与设计开发专业核心课程并实施,重新组合课程内容,重点建设一些理论与实践一体化的专项技能课程。在课程体系建设过程中,学院要加强职业素质教育,将素质培养贯穿于整个教学过程。从入学军训到顶岗实习,构建素质教育体系,包括职业道德、心理素质、文化艺术修养和沟通交流能力等,达到专业理论知识和能力培养与素质培养相协调。在培养学生实践能力的同时,注重对学生诚实守信、爱岗敬业、团队精神、吃苦耐劳等素质的培养,引导学生把学做人、学习专业知识和提高专业技能结合起来,全面提高学生的素质,实现教学工作的整体优化。依托中牟汽车产业园区的优势,学院应深化课程体系改革,不断提高本专业的办学特色,进一步加强校企合作模式,带动和加快当地产业化项目的升级换! 机械自动化论文:我国机械制造自动化技术的特点与未来发展趋势 【摘 要】 机械制造业是我国经济发展的基础产业,在发展过程中应当不断创新。随着现代科学技术的不断更新与发展,机械制造技术也越来越向高度自动化与精密工程技术发展。本文笔者就机械制造技术的特点进行简单的介绍,分析总结了我国机械制造自动化技术的现状,对我国机械制造自动化技术的未来发展进行了讨论。 【关键词】 机械制造 自动化技术 发展现状 特点 发展趋势 机械制造的技术水平是衡量国家的现代化发展进度的有效指标之一,是每一个国家国民经济的重要组成部分。我国在机械制造业的起步较晚,发展速度较为缓慢,随着科技发展的时间变迁,积累了大量机械制造的理论知识和实践经验。随着全球经济一体化的不断发展,各行业间的竞争也在不断加剧,国际市场竞争现象越演越烈,如何将高科技因素融入机械制造中,增强我国企业的市场竞争力成为了我国机械制造业面临的巨大挑战。 1 机械制造技术的特点 1.1 机械制造的系统性 机械制造技术主要包括了计算机技术、自动化技术、感应技术、信息管理技术以及新开发材料技术的运用,特别是对产品的设计,销售网络、组织管理等等方面已经具有相当成熟的现代技术运用。机械制造技术需要将传统的制造加工技术与现代科技技术进行有机结合,从而将制造技术贯穿于整个生产制造过程。 1.2 机械制造的综合性 机械制造技术不仅仅局限于机械加工制造的本身过程,它的产品面向整个市场,并且涉及到产品设计、开发,产品加工、销售以及售后的各个环节,并形成一个完整的体系。机械制造的终极追求是产品投放进市场后的应用情况,先进的机械制造技术可以提高企业的行业竞争力,提升企业的经济效益,并能够推动一个国家的经济发展,从而实现社会效益与经济效益的双赢。 1.3 现代机械制造技术体现了市场竞争要素 市场竞争力的核心就是产品生产率,随着经济市场化的不断发展,全球经济一体化的发展速度也越来越快,制造业的市场竞争矛盾已经逐渐向实践质量和成本三者综合考虑的矛盾。先进的制造业技术可以将质量、时间、成本三者进行有效结合,从而提升制造企业的核心市场竞争力。 2 我国机械自动化技术发展的现状 虽然我国自改革开放以来将制造业作为了国家重点发展行业,但是由于我国的制造业起步较晚,拥有的基础设施较为落后,与工业发达国家相比仍然存在较大差距,在许多领域仍然需要依赖对国外进口完成产品的加工制造。 2.1 我国的传统管理模式落后 在工业发达的国家,管理模式已经逐渐实现计算机系统代替人为管理,并且尤其重视对体制的改革和生产流水线模式的更新。已经全面提出了精益生产、高效生产、准时生产的管理思想,但由于我国进入信息时代时间较短,对于先进管理模式还处于正在发展的阶段,对计算机管理模式的运用并不广泛,还是以人为管理为主的管理模式。 2.2 自动化技术落后 与国外的先进制造技术相比较,我国还存在着许多不足之处,首先,我国还没有掌握自动化的核心技术,设计的产品方案相对较为落后,仅仅是简单利用自动化技术,目前还无法真正做到将机电进行有机结合;其次,我国使用的机械自动化还是传统的加工方式,并且,已有的自动化的设备数量太少,导致我国自动化整体水平较低;再次,我国的计算机技术还相对较为落后,随着计算机技术的不断发展,国外机械自动化水平已经具有了飞跃性的发展,而我国不能有效利用计算机技术,机械自动化发展进度较为缓慢;最后,我国的机械种类选择的局限性比较大,质量也无法达到国际普遍执行的标准,使用的范围也不够普遍、广泛。因此,我国的机械自动化还处在初级阶段,对于自动化设备的利用率也非常低,与国外的机械自动化发展存在较大的差距。 3 机械制造自动化技术的发展前景与趋势 3.1 机械制造自动化技术和网络化融合 随着互联网技术的不断发展,市场环境也发生了相应的转变。将机械制造自动化技术融入网络化是工业机电设备一体化发展的主要趋势。网络技术普及的市场大环境下,监视技术与远程控制技术也得到了迅猛发展,远程控制的终端设备就是机械制造的产品,因此,将机械自动化融入网络化发展是势在必行的,有利于提升企业的市场竞争力。除此之外,局域网络技术还将运用到大量的家电设备中,逐步渗入人们的 活,人们利用计算机技术就可以实现足不出户的生活模式,正常与外界进行交流和沟通,给人们的生活带来了很大的便利,与此同时,也是机械制造自动化技术的主要发展趋势之一。 3.2 以智能化为依托,发展实用型机械自动化技术 人类的社会进步一直伴随对智能的开发,机械制造自动化技术的发展也会随着人类社会进步的脚步进行智能化发展。智能化的机械制造自动化技术是与传统机械制造自动化最大的区别,也是工业一体化发展的主要方向。具体体现在控制论的基础上运用生理学、运筹学、心理学以及计算机科学进行人工智能模拟、自动编程、人机接口和对话,在加工过程中对所涉及的问题进行分析、判断、决策,从而取代部分人类脑力劳动,对人类的职能进行收集,从而达到更高的控制目标。机械制造自动化技术向智能化层次的发展是未来机械制造业的发展趋势之一。我国的智能化机械自动化技术应当以企业的生产和发展实际需要作为导向,采取与之相应的自动化方式进行生产,只有将企业发展需求作为核心原则进行机械自动化技术发展,才能将机械自动化技术产生的利益最大化,从而取得高效地经济效益和社会效益。 3.3 以新材料为支撑,进行绿色化发展 随着社会环境受到各方的关注,绿色化发展是工业改革的必经之路。传统工业发展需要耗费大量的资源,依靠掠夺环境资源进行自我发展,但地球上的能源有限,不能满足人类持续发展的需求,因此,工业发展必须走绿色发展道路,从而改变高投入低收入的局面,必须高效利用有限的资源走可持续的绿色发展道路,是机械自动化技术发展面临和迫切需要解决的问题。我国的机械制造业给我国生态环境带来了巨大影响,所以,必须保持生态环境与机械制造发展的平衡,才能走可持续发展道路。 3.4 光机电一体化发展 将计算机技术、光学技术、微电子技术、控制技术及机械技术交叉融合的光机电一体化发展是现阶段很多高新企业以及高新设备的基础,光机电一体化技术是实现机械一体化产品的基础,采用光机电一体化技术能够生产出高功能水平、高附加价值的机械产品,光机电一体化技术中的激光技术、传感检测技术、光能驱动等等均是机械制造自动化技术发展的主要趋势之一。 4 结语 机械自动化产业在我国具有十分重要的地位,机械自动化技术可以直接影响我国机械制造业的发展水平,我国目前正处于工业发展的繁荣时期,对机械制造的产品需求还在持续加大,但是落后的生产技术限制了我国机械产品输出,因此,应当不断吸收国外的先进生产技术。同时,随着科学技术的不断发展,自动化技术被不断应用在机械制造生产活动中,极大程度地提高机械制造的效率和产品质量。我国应当根据实际情况进行机械自动化的发展和研究,才能实现经济效益最大化。 机械自动化论文:机械制造与自动化技术的应用研究 摘 要:机械制造技术主要以提高产品质量、企业竞争力与效益为目的,它主要包括产品的设计、产品的生产、产品的销售使用、产品的维修服务、产品的回收等环节。随着人们生活质量的不断提高,人们也不断要求具有多样性、快捷性、价格合理、使用方便产品。在机械制造中融入自动化技术,不但能够缩短产品的生产周期,促进产品的更新速度,节约生产成本,降低工人的劳动强度,还能提高企业的产品质量和生产力,从而提升企业的经济效益。 关键词:机械制造;自动化;应用 1 机械制造技术的应用现状 1.1 机械制造技术的管理方面 机械制造技术的应用源于20世纪20年代,并在各行各业中得到了快速的发展。工业发达国家的机械制造企业在管理方面已经广泛地采用了计算机进行管理,并且非常重视生产模式、管理体制与组织更新和发展,同时推出了并行工程、敏捷制造、准时生产、精益生产等先进的管理思想和管理技术。而国内大多数机械制造企业在管理方面仍以经验管理为主,只有少数的大型制造企业采用计算机进行管理。 1.2 机械制造技术的设计方面 目前,国内的机械制造企业在设计方面很少采用计算机cad技术进行辅助设计,而工业发达国家的机械制造企业在设计方面则不断地更新设计准则和设计数据,并采用新的设计方法,大多数大型的制造企业已经开始进行无图纸的设计与生产,广泛地采用计算机cad技术进行机辅助设计。 1.3 机械制造技术的制造工艺方面 国内的机械制造企业虽然在制造工艺方面不断地采用先进的制造技术,相对工业发达国家的机械制造企业而言,还是存在一定的差距。工业发达国家的机械制造企业已经广泛地采用纳米技术、复合加工技术、微型机械和微米技术、电磁加工技术、高精密加工技术、激光加工技术、超塑加工技术、精细加工技术等新型的加工方法。而国内机械制造技术的制造工艺仍在开发、掌握中,普及率并不高。 1.4 机械制造技术的自动化方面 随着计算机的高度集成化,工业发达国家的机械制造企业已开始采用数控机床、计算机集成制造系统、加工中心、柔性制造系统、柔性制造单元,实现了机械制造的集成化、智能化、柔性化,进一步加快了机械制造自动化的发展。但国内的机械制造企业仍处于单机自动化、初级操作自动化、刚性自动化阶段,只有少数机械制造企业在使用柔性制造系统和柔性制造单元。 2 机械制造技术的应用与发展 2.1 机械制造技术的全球化发展 随着国内市场与国际市场的竞争日益激烈,国内有许多知名的机械制造企业在激烈的竞争中落败或者被其它企业所兼并,有的机械制造企业甚至面临倒闭、破产,同时网络技术的快速发展与计算机的广泛应用进一步激化了机械制造行业的竞争。为了实现机械制造技术的全球化发展,首先要让机械制造技术的网络化得以实现。 2.2 机械制造技术的网络化应用 人们随着网路的迅速发展和普及,给企业的管理与生产带来了革命性的改变。无论是产品的那个方面向设计、材料的采购、零件制造、市场开拓与销售都可以从全世界的方面。令外,网络科技的快速发展,可以加强我们与世界各地信息交流,我们还可以加强产品开发与合作和学习更先进的经营管理经验,推动了企业的发展。 2.3 机械制造技术的虚拟化应用 机械制造技术的虚拟技术主要是指利用计算机系统的仿真功能来模拟真实的操作系统,通过模拟生产产品、检验产品的制造过程。可以通过机械制造技术的虚拟化对产品的可加工性进行检验,对产品的制作工艺与加工方法的合理性进行探讨,从而确保产品的质量安全、保障产品的制造工艺,避免产品出现错误或者缺陷。 2.4 机械制造技术的绿色化应用 机械制造的绿色化应用包括很多方面,例如:产品的绿色生产、产品的绿色设计、采用绿色设备、使用绿色包装、采用绿色管理等。机械制造技术的绿色化不但能够提高能源和原材料的利用率,还能减少不良副产品造成的环境影响。 3 机械自动化技术的应用现状 3.1 机械制造的自动化信息系统 机械制造的自动化信息系统包括:计算机辅助设计、辅助制造、产品数据库系统、工艺辅助设计等。计算机辅助设计主要是指辅助工程师通过计算机的相关设 和图形设计软件对机械部件以及构造进行设计;工艺辅助设计主要是指优化和提高产品的生产工艺,增加其标准化程度;辅助制造主要是指采用计算机的数值控制技术,在产品的生产工艺过程中控制生产;产品数据库系统主要对计算机在设计和生产制造过程中的相关数据信息进行合理、系统化地管理。 3.2 机械制造的自动化物资供输系统 机械制造的自动化物资供输系统能够自动将机械制造中所需的成品与各种原材料输送到具体的、预定的位置。机械制造的自动化物资供输系统主要由自动化软件系统、自动输送设备、单机自动装置等组件构成,它是机械制造自动化过程中必不可少的细分系统。 3.3 机械制造的自动化生产系统 机械制造的自动化生产系统能够自动的装卸机械的相关组件,自动地、持续地循环工序。机械制造企业采用自动化生产系统不但可以减少机械在生产过程中人为操作的失误率,还能够代替工人的体力劳动,改善工人的劳动环境,提升产品的质量。 3.4 机械制造的自动化设备装配系统 设备装配系统是机械制造生产过程中十分重要的环节,而机械制造的自动化设备装配系统能够将特定形状与规格的机械零配件通过预定设计好的技术要求,实现组装、搬运、试验、调试、验收等步骤,从而形成一套能够进行自动生产制造的流水线。自动化设备装配系统的应用时现代化机械制造中非常重要的技术,它不但取代了人工循环复杂的装配工作,还提高了机械的产品质量和生产效率。 3.5 机械制造的自动化检测系统 随着科学技术水平的快速发展,机械制造中不断地运用到各种有特殊功能要求的复杂的加工设备和新型的材料与部件,增加了产品检测工作的难度,仅凭传统的人工检测方法,已不能满足现代化机械产品高精度工艺水平的检测要求,自动化检测技术的应用时机械制造发展的必然结果。目前应用较多的检测技术包括有:具有多判断系统的智能设备诊断技术与基于人工神经网络、电流信号、时序的识别检测技术。 4 机械自动化技术的应用与发展 4.1 机械制造的集成化 计算机集成制造系统是21世纪机械制造企业最主要的生产方式,它主要包括:制造自动化分系统、工程技术信息分系统、质量信息分系统、管理信息分系统等。工程技术信息分系统主要包含计算机辅助工程分析、计算机辅助设计、数控程序编制、计算机辅助工装设计、计算机辅助工艺过程设计等;管理信息分系统主要包含物料管理、经营管理、生产管理、人事管理、财务管理等;制造自动化分系统主要包含自动装配、加工中心、计算机数控、柔性制造单元、工业机器人等;质量信息分系统主要包含计算机辅助测试、计算机辅助检测、三坐标测量机、计算机辅助质量控制等。 4.2 机械制造的智能化 智能化制造系统在机械制造过程中能够进行相关的智能活动,比如分析、判断、构思、推理等。机械制造的智能化主要体现在智能系统具有良好的适应性与友好性。在机械的设计和制造过程中,一般采用模块化方法,让它产生较强的柔性;智能化制造系统主要强调友好性和安全性,并且能够节约能源,无污染,能够充分回收资源。 4.3 机械制造的敏捷化 机械制造的敏捷化要以企业的信誉度和竞争力为基础,通过组成虚拟公司,进行分工合作,从而增强企业的整体竞争能力,同时对用户的需求快速做出反应。敏捷制造为了实现快速地应变能力,要以虚拟制造技术为核心,以虚拟制造技术为关键技术。敏捷制造是现代机械集成制造技术的发展方向,是现代机械集成制造系统由信息集成发展向企业集成跨越的必经之路,敏捷制造的发展影响着现代集成制造系统的发展。 5 精简模式大力发展机械制造产业 机械制造业是我国的基础工业,机械制造技术决定着国家经济的强弱。为发展机械制造自动化技术,要以我国机械制造企业中的通用设备为基础,合理添置数控设备,合理调地整机床布局,充分发挥计算机的自动化管理技术,以信息自动化技术为先导,建立起自主的单元化生产系统。虽说我国是能源大国,但是人均平均就显得非常地匮乏。国家提出了节能减排的经济发展道路,就需要我们不断地加大机械制造技术的科研创新力度,向经济型和节能型产业发展,要追求用最少的能源创造出最大的利润,同时还要注重能源的可持续利用和环境保护。大力发展机械制造产业就要不断发展自动化技 术,以自我研发为基础,配套国外的先进技术,降低能源的消耗,减少环境污染,走低成本的、高利润的机械制造自动化发展道路。 6 结 语 机械制造自动化技术的不断发展和广泛应用是机械制造企业发展的必然趋势,给机械制造业带来了巨大的飞跃。机械制造业对世界各国的工业生产都有着非常重要的作用,机械制造自动化技术水平不仅影响了机械制造行业的整体发展水平,也显示出了这个国家国民经济的提高程度与工业发展水平。所以,必须加大机械制造业人力和物力的投入,促进机械制造自动化技术的不断更新和发展。 机械自动化论文:浅析农业机械化及其自动化专业教育教学改革探索 作者:高吭 李玉柱 姬江涛 贺智涛 李心平 貌建华 罗四倍 论文关键词:行业人才;教学改革;人才培养 论文摘要:农业机械化及其自动化专业致力于为社会培养农机专业人才,具有明显的行业背景。面对我国新农村建设对专业人才需求的变化,调整农业机械化及其自动化专业教学人才队伍已势在必行。通过结合自身的办学特色,构建农机专业教学人才队伍,建立产学研有机结合的教育模式是本次教育教学改革的核心内容,本次教育教学改革通过人才队伍的调整与完善,构建新型的人才培养方案、理论与实践教学体系,实现为行业和地方培养具有创新精神和实践能力的应用型高级人才。 在长期产学研合作教育探索与实践的基础上,本专业教学团队于2003年起,在“河南省教育厅高校创新团队”计划项目和河南科技大学教改课题的资助下,以河南科技大学具有50年办学历史的农业机械化及其自动化专业为试点,以“农业机械化及其自动化”国家级建设点建设为契机,系统地开展了“农业机械专业产学研合作教育的创新与实践”项目研究。 教学团队在国内外进行了广泛调研,走访了日本筑波大学、吉林大学、中国农业大学、江苏大学、沈阳农业大学等国内外同类高校。在查阅大量资料和参加国内外教育教学会议交流经验的基础上,剖析了产学研合作教育的多种典型模式,树立了产学研合作教育新观念。走访了中国一拖集团有限公司、中国收获机械有限公司、河南省坤达农业机械设备有限公司、郑州三中收获实业有限公司、河南强豫农业技术装备有限公司、洛阳卓格哈斯机械有限公司等20多家企业,发放调查问卷1000多份,对毕业生的状况和企业对人才的需求进行调查。在以下几个方面进行了探索与实践,并取得了一定的研究成果。 一、提高认识,明确教学改革思路 树立产学研有机结合的合作教育新观念,进一步提高对产学研合作教育的认识。确定了“一条主线、两个突出、一个强化、一个目标”的教学改革思路。以产学研合作教育作为主线,贯穿于人才培养的整个过程;突出学科基础,加强学科基础教育;突出工程实践环节,提高学生实践动手能力;强化专业方向特色,凸显办学特色优势;实现培养具有创新精神和实践能力的应用型高级人才为办学目标。充分利用学校工学、农学、管理学齐备的多学科优势,拓宽专业发展空间,开设具有明显行业特征的专业课程,培养学生农业机械设计制造及经营管理的综合能力。 二、全程互动,探索产学研合作教育新模式 结合多年的校企合作办学经验,提出了“校企全程互动”的产学研合作教育新模式。全程互动主要体现在招生计划、培养方案、理论实践教学、基地队伍建设、课程教材建设、科学研究和就业创业等环节的整个人才培养过程中,校企紧密合作,优势互补,互惠互利,推动人才培养质量的稳步提高和生产技术的不断进步。具体实施方式有:(1)利用科研与生产提升办学条件。自2000年以来,本学科共计入校经费1000余万元,在进行科研的过程中,研制成功各类实验样机如切割器实验台、风扇实验台、犁体外载测定装置等12台,价值60余万元。通过设置设计性、综合性实验开发项目,内容涵盖专业课实验内容的50%以上。(2)通过教学培养学生生产实践能力。农业机械化及其自动化专业一直注重学生实践能力的培养,通过金工实习、认识实习、生产实习、课程设计、夹具设计、冲压模具设计、毕业设计等38周的实践环节,强化了实践环节,提高了学生能力的培养。在加强校内实践教学基地建设的同时,还建设了若干个满足专业教学要求的、稳定的校外实习基地,保证学生受到与现代生产技术水平相对应的岗位实习训练。(3)生产实践发现的问题反馈于科研。针对我国玉米机械化收获存在的问题,对玉米收获机械、玉米秸秆处理、玉米根茬处理等技术进行了深入的研究,有效降低了玉米联合收获机的作业功耗,解决了双行背负式玉米联合收割机配套主机宽度较大,田间作业开道困难等问题,正是生产实践对科研的反馈为科学研究提供了不竭的动力。(4)利用科研成果和生产实践丰富教学内容。专业教师将科研和生产实践中遇到的问题以及解决问题的思路与方法穿插到本科生课堂教学中,以实际积累的工作经验和科研心得丰富本科生教学内容。(5)用科研培养学生创新与实践能力。专业教师十分注重学生创新与实践能力的培养,鼓励本科生到研究项目中来参加课题工作,使学生真正感受到了学有所用。要求专业教师在进行校基金与校实验技术开发基金的研究中要有本科生参与,培养了学生分析问题和解决问题的能力及创新与实践能力。 三、校企联合制订人才培养新方案 针对农业机械行业的新发展、新需求,与企业工程技术人员共同研究教学计划,制订了“厚基础、精专业、重实践、强能力”的人才培养方案。低年级学生统一开设公共基础课程和专业技术基础课程,构建高素质创新应用型人才的完备知识结构,以利于学生长远发展,使学生就业后能迅速胜任企业的生产技术和管理工作。高年级学生主要强化实践环节和动手能力。 建立了与生产实际、农村社会发展需要相结合的“二平台+专业方向+创新教育”的课程体系。二平台是基础课程教学平台和农业机械综合实践教学平台。基础课程教学平台由公共基础课和专业基础课两个模块构成,开设课程主要包括科学基础、人文社科基础、工程学基础和专业基础四大部分,占总学分的65%,实现厚基础教育。农业机械综合实践教学平台由校内外实践教学基地和专业实验室构成,为学生基本技能训练、实践创新能力培养提供强有力的支持。专业方向包括专业必修课和专业选修课2个模块,占总学分的8.5%。创新教育包括全校公选课、素质教育和综合创新3个模块,占总学分的9%。将创新教育融入到人才培养的全过程中,渗透到教学科研、工程实践和公益活动等各个环节,全面培养学生的创新意识、创新能力及实践能力。 四、强化能力,优化实践教学新体系 建立与理论课程体系相适应的“四层次、八模块”实践教学体系。四层次由基本素质、基础技能、专业技术和综合训练组成。八模块由素质拓展、科技创新、科研训练、工程训练、专业技能等模块组成,构建了学生基本素质、基本技能和专业能力培养的实践教学框架,占总学分的18%。 充分利用一批省级重点实验室、实验教学示范中心等教学科研基地,以现代农业装备设计技术和先进农机制造技术为基础,以农机设计与制造信息化技术为纽带,整合、充实、提升原有实验室资源。同时,依托形成的行业合作优势,校企联合建立校内外教学实习基地,全方位构建集农机设计与制造、智能控制、农业机器人技术、测试测量技术为一体的开放式农业机械综合实践教学平台。 五、专兼结合,形成教师队伍新结构 学校为企业举办不同层次、不同模式的农业机械学习班,教师在行业协会兼职,到企业进行技术指导、讲学或短期工作、实践进修,聘请企业院所高层管理和技术人员为兼职教授,为学生开设专业课和学术讲座、联合指导毕业设计等,企业设立专项奖学金。校企双方互动,相互渗透,形成一支了解社会需求、理论水平高、实践经验丰富、热爱教学工作的高水平专兼结合的教师队伍。 师资队伍建设坚持走培养与引进相结合的道路,立足培养,重点引进,尽早规划,分步实施,使农业机械化及其自动化专业拥有学术造诣较深、基础理论雄厚、专业知识扎实、实践经验丰富的教师,逐步打造一个教学科研能力强,结构合理,综合素质高的教师团队,从而带动整个师资队伍建设。师资队伍建设情况采用具体情形具体分析的策略,鼓励硕士学位的教师读博的同时加强对在职人员的培养。鼓励和支持教师到国内条件好的重点实验室去进修学习、参加科学研究,提高自己的学术水平,支持教师出国进修。在学校人事部门统一筹划下,加强人才引进工作,提高引进人才的质量。对青年教师予以扶持,吸收青年教师进入科研梯队,锻炼其科研能力。做好骨干教师的培养工作,使他们在培养期结束后,都有较大的提高,成为合格的学术、学科带头人。 六、人才培养质量跟踪调查 通过近两年对用人单位的毕业生情况调查发现,用人单位对毕业生的综合素质总体评价中,优秀与良好占90%以上。普遍认为本专业的毕业生工作能力和业务水平较高,基础扎实、踏实肯干、动手能力强。在对毕业生的随机抽样调查中发现,毕业生对所学专业教学形式、教学内容、教学资源及教学效果的总体评价优秀与良好占91%。毕业生对多个教学环节的教学效果也比较满意。从毕业生一次性就业率可以发现,除了考取研究生的毕业生之外,近三年本专业毕业生一次就业率都达到100%。这几方面肯定了本次教育教学改革路线的正确性。 机械自动化论文:机械自动化在机械制造中的应用 1 机械自动化的概念 机械自动化:自动化是指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动进行操作或控制的过程,而机械自动化既是机器或者装置通过机械方式来实现自动化控制的过程。与传统的机械技术区别开来,使传统的机械加工得到质的飞跃。机械自动化的实现将机械生产 引领向了一个新的领域,通过自动控制系统,真正达到了大工业生产及减少劳动强度,提高了劳动效率,令整个世界的生产水平迈上了一个新的台阶,并由此延伸出了电气自动化。而目前的各个行业都已经离不开自动化系统。 2 机械自动化技术的发展历程 机械自动化技术的发展历程我们可以从三个大的板块进行剖析:机械技术的产生、动力机械的发展以及机械加工技术的发展。 2.1 机械技术的产生 机械技术的产生是研究机械自动化技术的第一个板块。机械的出现伴随着人类的进化繁衍,石器时代人类制造和使用的各种石器工具(如石锤)的简单工具就是后面我们所提及的“机械自动化”的祖先,是最早期的“机械工具”。以及用于谷物脱壳和粉碎的臼、装有轮子的车、提水的桔槔、都是早期的机械工具。制造陶瓷器皿的陶车,由动力、传动和工作组成的完整机械。17世纪末18世纪初,西方资本主义国家迅速发展,在欧洲爆发了产业革命,俗称“第一次工业革命”,而蒸汽机的就是第一次产业革命的标志。随着蒸汽机的出现慢慢发展,逐步从开始的采矿业推广到纺织、面粉和冶金等行业,逐渐成为一门产业。从人类的文明的出现延续至今,机械技术的发展已经有了那么多年的历史,已从日常生活的应用慢慢发展成一种技术,一种行业,一种利国利民的行业。 2.2 机械加工技术的进步 西方资本主义工业革命以前,机械技术就是单纯的手工技术和制造金属仪器、钟表技术。随着蒸汽机的出现,冶金、采矿等行业对机械技术的需要大,需要处理的零部件越来越多,于是机械加工技术迅速得到发展,进而满足冶金、采矿等行业的需要。业务的要求越来越高以及工技术的要求越来越高,促使机械加工技术要不断进步提升,在这种背景下一些新的创新技术出现了,在很大程度上机械加工技术就是在这样的背景下得到了发展和进步。 2.3 动力机械的发展 17世纪末,西方资本主义国家爆发了既有划时代意义的第一次工业革命,并成功的制造出了蒸汽机1765年,j.瓦特发明了有分开凝汽器的蒸汽机,降低了燃料消耗率。接着又在原来的基础上创制出提供回转动力的蒸汽机,扩大了蒸汽机的应用范围。蒸汽机的发明和发展,使很多领域实现了大面积的机械化,但是仍然存在着冷却水系统等体积庞大、蒸汽机及其锅炉、凝汽器等问题。随着经济的发展社会的进步,动力机械技术仍然在不断发展,随着时间的轨迹的滑动,在机械制造业历史上必将发生着惊天辟地的发展和创新。 3 机械自动化技术的应用领域 3.1 应用于柔性自动化里 现今市场在经济全球化的影响下,市场的快速变化要求国内外的企业和个人必须具备较强的适应能力和快速敏锐的反应能力以及根据市场的具体情况对企业的方向以及产品的生产和销售情况进行调整和转变策略。机械自动化技术的生产逐步向高度柔性化的生产转变,多品种中批量生产模式对于保证交货期、产品质量、提高生产率均有很大的效益。随着科学技术的进步以及实践活动的不断深入,在20、21世纪我们引以为豪的技术已经被重新认识,人的作用又开始越来越受重视,在机械自动化技术中的作用越来越明显,机械自动化开始逐步向多样化和小型化方向转移。 3.2 智能制造的应用越来越广泛 到了今天,机械自动化制造技术已经不是传统意义上的商品制造技术,而是机械技术、人工智能、自动化技术相互综合的产物,是多个专业和方向的综合。机械自动化技术越来越智能化,可以监视技术的发展和自身的运动状态,对运行的错误进行改正并根据实际情况进行有效的预防措施。相对于传统的制造系统而言,我们所说的制造系统具有很好的学习和理解功能。智能化是现代机械化技术先进的一个重要标志。制造目标的制造系统作为一个有序组织,需要信息,制造系统同能量和信息以及环境物质。在当今世界上,世界各国对智能技术的研究都比较关注,并且已经开发出了一批智能系统。智能系统所涉及的领域和范围也在慢慢扩大,已经从最开始简单的自动化技术,逐步发展到的面向全球范围的整个制造环境的集成化以及自组织能力。 3.3 集成化的广泛应用 集成化是机械自动化技术在实践过程的一个重要的应用。企业与企业个人与个人之间的集成是有一定的目标的,是为了缩短各自的差距,与世界接轨。计算机技术的进步与发展在机械制造技术发展过程中起到了很重要的作用,而集成化在这个过程中起到了至关重要的作用。计算机、数控加工等在冶金、采矿等很多领域得到了应用并分别在应用的过程中得到了长远的进步。从单机到系统,从简单到复杂,从刚性到柔性的转变,最为有效的方法就是对相关技术进行系统集成。 3.4 虚拟化的应用 虚拟化的技术包括当人工智能、计算机的图形学、信息与多媒体技术等方面,以计算机的系统建模及仿真技术为根本。虚拟制造通过运用计算机仿真与信息技术,以全面仿真实际活动中的制造过程、信息以及人事物等,便于发现问题以及选取相应的预防对策,进而实现产品的一次成功制造,缩短生产周期,降低生产成本,提高市场竞争力的目标。 4 机械自动化技术的发展前景分析 机械自动化技术的发展已经有了几十年的历史,但是国内和世界上的水平相比较,差距不是一点半点,在世界范围内而言,人类的机械自动化技术的发展也仅仅算是刚刚起步而已。 机械自动化技术的发展应以大多数企业生产发展需要、国家经济发展需要以及广大世界人民生活水平发展需要为导向,只有这样机械自动化技术的发展才能在健康的轨道上运行,才能为整个社会、民族带来经济效益,只有和实践相结合才能使机械自动化技术产生最大效益化。 伴随着我国机械自动化技术的发展,在机械自动化应用广泛的领域内,势必带动人员的就业。机械制造自动化就业前景包括到工业生产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售、印刷机械、数控机床、发电设备、工程机械等等。由于国内该行业发展历史短,缺乏一支专业化的人才队伍,这些都是就业的目标。 该行业的发展对我国的经济发展和民族复兴的作用重大,机械自动化技术的发展仍然处于初始阶段,因此仍应加速寻求更快、更省的发展之路,在这个过程中要与实际的国情相结合,明白机械自动化技术的发展不是一天两天的事情,而是一个很长一段时间的任务,从简单到复杂,从低级到高级,从不完善到完善需要时间也需要机遇,实现全面的机械自动化是我国机械制造行业的目标,我们要对准这个目标,实事求是,脚踏实地,不断的学习和研究,学习并借鉴世界其他国家的技术,努力提高我国机械自动化技术的核心竞争力,为我国经济的发展和人民生活水平的提高拼搏。 机械自动化论文:浅谈自动化机械制造 摘 要:自动化制造系统(fms)系指具有自动化程度高的制造系统。目前所谈及的fms通常是指在批量切削加工中以先进的自动化和高水平的自动化为目标的制造系统。 关键词:制造规模;关键技术;发展趋势 随着社会对产品多样化、低制造成本及短制造周期等需求日趋迫切,fms发展颇为迅速,并且由于微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备的发展。 一、自动化机械制造规模 按规模大小fms可分为如下4类 (一)自动化制造单元 fmc:的问世并在生产中使用约比fms晚6~8年,它是由1~2台加工中心、工业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成,具有设置应加工多品种产品的灵活性。fmc可视为一个规模最小的fms,是fms向廉价化及小型化方向发展和一种产物,其特点是实{目单机自动化化及自动化,迄今已进入普及应用阶段。 (二)自动化制造系统 通常包括4台或更多台全自动数控机床及人工中心与车削中心等),由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来,可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及管理。 (三)自动化制造线 它是处于单一或少品种大批量非自动化自动线与中小批量多品种f:ms之间的生产线。其加工设备可以是通用的加工中心、cnc机床,亦可采用专用机床或nc专用机床,对物料搬运系统自动化的要求低于fms,但生产率更高。 (四)自动化制造工厂 fmt是将多条fms连接起来,配以自动化立体仓库,用计算机系统进行联系,采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整fms。它包括了cad/cam,并使计算机集成制造系统(c1ms)投入实际,实现生产系统自动化化及自动化,进而实现全厂范围的生产管理、产品加工及物料贮运进程的全盘化。fmf是自动化生产的最高水平,反映出世界上最先进的自动化应用技术。它是将制造、产品开发及经营管理的自动化连成一个整体,以信息流控制物质流的智能制造系统ims)为代表,其特点是实现工厂自动化化及自动化。 二、自动化关键技术 (一)计算机辅助设计 未来cad技术发展将会引入专家系统,使之具有智能化,可处理各种复杂的问题。当前设计技术最新的一个突破是光敏立体成形技术,该项新技术是直接利用cad数据,通过计算机控制的激光扫描系统,将三维数字模型分成若干层二维片状图形,并按二维片状图形对池内的光敏树脂液面进行光学扫描,被扫描到的液面则变成固化塑料,如此循环操作,逐层扫描成形,并自动地将分层成形的各片状固化塑料粘合在一起,仅需确定数据,数小时内便可制出精确的原型。它有助于加快开发新产品和研制新结构的速度。 (二)模糊控制技术 模糊数学的实际应用是模糊控制器。最近开发出的高性能模糊控制器具有自学习功能,可在控制过程中不断获取新的信息并自动地对控制量作调整,使系统性能大为改善,其中尤其以基于人工神经网络的自学方法更起人们极大的关注。 (三)工智能、专家系统及智能传感器技术 迄今,fms中所采用的人工智能大多指基于规则的专家系统。专家系统利用专家知识和推理规则进行推理,求解各类问题(如解释、预测、诊断、查找故障、设计、计划、监视、修复、命令及控制等)。由于专家系统能简便地将各种事实及经验证过的理论与通过经验获得的知识相结合,因而专家系统为fms的诸方面工作增强了自动化。展望未来,以知识密集为特征,以知识处理为手段的人工智能(包括专家系统)技术必将在fms(尤其智能型)中关键性的作用。人工智能在未来fms中将发挥日趋重要的作用。目前用于fms中的各种技术,预计最有发展前途的仍是人工智能。预计到21世纪初,人工智能在fms中的应用规模将要比目前大4倍。智能制造技术fimt旨在将人工智能融入制造过程的各个环节,借助模拟专家的智能活动,取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动。在制造过程,系统能自动监测其运行状态,在受到外界或内部激励时能自动调节其参数,以达到最佳工作状态,具备自组织能力。 (四)人工神经网络技术 人工神经网络fann)是模拟智能生物的神经网络对信息进行并行处理的一种方法。故人工神经网络也就是一种人工智能工具。在自动控制领域,神经网络不久将并列于专家系统和模糊控制系统,成为现代自支化系统中的一个组成部分。 三、启动控制技术发展趋势 (一)fmc将成为发展和应用的热门技术 这是因为fmc的投资比fms少得多而经济效益相接近,更适用于财力有限的中小型企业。目前国外众多厂家将fmc列为发展之重。 (二)朝多功能方向发展 由单纯加工型fms进一步开发以焊接、装配、检验及钣材加工乃至铸、锻等制造工序兼具的多种功能fms。fms是实现未来工厂的新颖概念模式和新的发展趋势,是决定制造企业未来发展前途的具有战略意义的举措。日本从1991年开始实施的“智能制造系统”frms)国际性开发项目,属于第二代fms:完善的第二代fms正在不断实现。智能化机械与人之间相互融合、自动化地全面协调从接受订单货至生产、销售这一企业生产经营的全部活动。 进入新世纪,fms获得迅猛发展,几乎成生产自动化之热点。一方面是由于单项技术如nc加工中心、工业机器人、cad/cam、资源管理及高度技术等的发展,提供了可供集成一个整体系统的技术基础:另一方面,世界市场发生了重大变化,由过去传统、相对稳定的市场,发展为动态多变的市场,为了从市场中求生存、求发展,提高企业对市场需求的应变能力,人们开始探索新的生产方法和经营模式。 机械自动化论文:浅论机械自动化技术及其在我国的发展 论文关键词:机械自动化;现状;发展 论文摘要:本文对机械自动化的产生及在我国的现状做了概述,在此基础上探索了我国机械自动化的发展之路。 引言 机械自动化,主要指在机械制造业中应用自动化技术,实现加工对象的连续自动生产,实现优化有效的自动生产过程,加快生产投入物的加工变换和流动速度。机械自动化技术的应用与发展,是机械制造业技术改造、技术进步的主要手段和技术发展的主要方向。机械自动化的技术水准,不仅影响整个机械制造业的发展,而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响。 一、机械自动化的产生 机械自动化技术从上个世纪20年代首先在机械制造冷加工大批量生产过程中开始发展应用,上世纪60年代后为适应市场的需求和变化,为增强机械制造业对市场灵活快速反应的能力,开始建立可变性自动化生产系统,即围绕计算机技术的柔性自动化。它是在制造系统不变或变化较小的情况下,机器设备或生产管理过程通过自动检测、信息处理、分析判断自动地实现预期的操作或某种过程,并能够自动地从制造一种零件转换到制造另一种不同的零件。社会实践证明,这种定义下的制造系统自动化与当代大多数企业的实际不相容。目前,世界各国的机械自动化水准除少数工业发达国家的某些生产部门外,大多数还处于操作阶段的自动化。我国也不例外,需要循序渐进,不断努力,创造条件,向自动化的高级理想阶段迈进。 二、我国机械自动化的现状 机械自动化技术从上个世纪20年代开始发展应用以来,已经得到了迅速的发展,特别是近年来计算机的高度集成化,开始采用了计算机集成制造系统,大大加快了机械自动化的发展,但我国仍处于初级操作阶段的自动化。目前,世界各国的机械自动化水准除少数工业发达国家的某些生产部门外,大多数还处于操作阶段的自动化。我国也不例外,我国的产业结构层次低。我国机械制造业目前有11.4万个企业,发展很不平衡,有大量落后于现代水准的产业,大部分企业还比较落后,手工劳动占有相当的比重,我国能独立开发现代机械自动化技术的企业可以说没有;我国机械制造业企业中自动化装备少、水准低,不仅在数量上同世界先进国家有较大差距,而且在品种上、质量上、使用上,同世界先进水准也存在阶段性差距。实现我国机械自动化技术是一个长期的过程,不可能一蹴而就。需要循序渐进,不断努力,创造条件,向自动化的高级理想阶段迈进。当前,我国还处在社会主义初级阶段,经济、财力、生产力水准、国民素质等,与世界主要国家的差距是很大的;我国有丰富的劳动力资源,每年城镇新增就业人口达两千多万,且今后每年的就业人数还会增加。机械自动化最大限度地提高劳动生产率,劳动力的过剩和分工的转移就是一个现实问题。 三、我国机械自动化发展之路探索 (一)结合生产实际发展机械自动化技术 先进制造技术的全部真谛在于应用。发展机械自动化技术,应以企业的生产和技术发展的实际需要及具体条件为导向。只有对合适的产品采用与之相适应的自动化方式进行生产,才能收到良好的技术经济效益和社会经济效益。我国发展机械自动化技术,应结合实际,注重实用,即对国民经济产生实际效益。那种盲目搞自动化、搞自动线的做法,全年生产任务只需1~2个月就完成的低负荷率生产也要搞的倾向应当纠正,对国民经济不产生显著促进、效率低下的要缓搞。我们要的是效益,而不单纯是速度。国产造型生产线因产品质量差、可靠性低、实用性差,开工率一般仅在50%~60%。而能在生产中长期服役的主力生产线很少,像第一汽车制造厂的01线、第二汽车制造厂的bmd线等具有全年开工业绩的线更是凤毛麟角。这种现象不属偶然或局部,而是带有普遍性。据调查,我国引进的弧焊机器人,完全正常运转、充分发挥效益的只占1/3;另外1/3处于负荷不满或不能完全正常运转状态;还有1/3不能正常使用,直接影响了用户使用更多机器人的信心。 (二)发展投资少、见效快的低成本自动化技术 发展低成本自动化技术,潜力大,前景广,投资省,见效快,提高自动化程度,可以收到事半功倍的经济效果,适合我国现阶段的发展需要和国情。美国麻省理工学院提出的精节生产lp模式,就是以最小的投入,取得最大的产出的具体表现。日本丰田公司采用适时生产jit、全面质量管理tqc和成组技术gt、弹性作业人数和尊重人性为支柱的精节生产方式,使自动化程度不高的工厂取得了良好的效益。芬兰nokoa data机工厂的组装车间内拥有一条能制造286、386和486微机的灵活生产线,它并不完全由自动化设备组成,中间穿插着借助计算机指导的人工参与,将高新技术与原有工艺基础巧妙灵活地结合在一起,从而使这种生产线的造价较低,同时却具有柔性制造系统的性能。实际上精节生产本身就意味着从国情和企业实际情况出发,借鉴国外发展机械制造业低成本自动化技术的经验是有益的。我国机械制造业各企业有大量的通用设备,在发展现代机械自动化技术时,若以原有的设备为主,合理调整机床布局,添加少量的数控设备,引入cad/cam技术,就能充分发挥计算机自动化管理的优势和人的创造性,共同构成一个以人为中心、以信息自动化为先导、树立自主的单元化生产系统,为我国机械制造业自动化技术发展应用提供了一条投资少、见效快、效益高、符合我国国情的机械自动化技术发展应用新途径。 (三)注重配套发展机械自动化技术 现代自动化技术在机械制造中的应用就是在控制理论的指导下,对生产的物流和人的作用进行综合的研究,涉及到机械技术、微电子技术、自动控制理论和计算机技术等。发展机械自动化技术,必须主要地关注电子学、电子计算机技术、零件检测和机床装料自动化,广泛采用程序数控机床,以及研制高效的和可靠的自动化生产线、计算机应用于生产的信息系统和自动化控制系统等。发展应用机械自动化技术,要扎扎实实地抓好自动化技术应用项目的基础工作和从实际出发的推广应用工作,既要发展主机,也要配套发展自动化元件及控制系统。可编程控制器、微处理机、各种传感器、新型刀具、控制系统及系统软件、电子计算机等,这些都将是今后机械自动化的主要技术基础。 机械自动化论文:对机械自动化技术的应用研究 原文作者:何宏伟 摘 要:工业的发展在我国的经济建设发挥着重要的作用,促进了我国的经济增长,是我国的支柱性产业。随着科学技术的发展,机械自动化技术在工业生产的过程中起到了重要的促进作用,不仅减少了大量的劳动力,并且提高了工作效率和生产质量。在文中对机械自动化技术进行了阐述,并且对其在未来的发展前景进行了展望。 关键词:机械工业;自动化技术;应用;发展前景 1 机械自动化技术的主要特征 在工业生产中,工作量繁重,并且需要对产品的质量有很高的要求,所以对于生产工艺和生产流程都有很高的要求。随着科学技术的发展,在工业生产领域,逐渐实现了机械自动化生产技术,主要是对生产工艺和生产流程进行了自动化设计,使工艺流程更加简便高效。随着机械自动化技术在工业制造业中的应用,逐渐的扩展到工业生产的其他领域中,对工业生产起到了极大的促进作用。在工业生产中,应用机械自动化,大量的减少了劳动力的投入,缩短了生产周期,提高了生产效率,并且自动化的应用还提高了工艺生产的精度,提高了产品质量。在机械自动化应用的过程中,减少了安全生产事故的发生几率,并且节省了大量的生产成本,为工业生产创造了有利的环境。 2 机械自动化技术的应用分析 2.1 信息流的自动化 信息流的机械自动化主要是指自动化技术在计算机辅助设计、制造、工艺设计以及产品数据管理系统等方面的应用。其中,计算机辅助设计指的是设计人员综合利用计算机的图形设备进行机械设计的辅助工作;计算机辅助制造指的是在计算机技术在机械生产制作系统以及过程中的应用,其核心是数控技术,即计算机数值控制技术;计算机辅助工艺设计则是计算机辅助设计与辅助制造之间的桥梁,能够优化工艺设计,提高工艺编程的质量和效率;产品数据管理系统指的是对设计制造过程中出现的信息和数据进行管理的系统。 2.2 加工系统的自动化 在工业生产中,以往需要投入大量的人力来进行加工生产,在此过程中,不仅劳动强度高,并且还会因为人为操作的失误而发生安全事故,既造成经济损失,又威胁到人身安全。在此使用机械自动化技术,可以使人从繁重的劳动中解脱出来,并且提高了加工精度,减少了安全事故的发生几率。 2.3 物流系统的自动化 在工业生产中,需要对原材料和产品进行输送,输送过程的快速有效是保证生产效率的基础。利用机械自动化可以建立物流输送系统,快速高效的进行输送工作,保证生产加工的连续性,为生产效率打下坚实的基础。 2.4 检测过程的自动化 随着社会经济的不断发展,各行各业都得到了快速的进步,对于机械零部件的数量和质量都有更高的要求标准,这就对工业生产提高了标准。传统的人工检测方式已经无法满足现有的生产加工形势,所以需要建立机械自动化的检测系统,可以保证检测的质量和效率,提高了生产加工的精度和效率。 2.5 装配系统的自动化 在生产加工的过程中,需要对零部件进行组装才能完成生产工序,在组装的过程中,需要一定的技术含量,并且要严格按照工艺流程执行,人为操作容易产生错误,并且工作效率低。机械自动化装配系统可以严格按照工艺流程装配,减少人为操作的失误,并且提高了装配效率和质量。 3 我国机械自动化技术的发展前景 3.1 绿色化 在我国工业生产的过程中,对生态环境造成了一定的污染,所以说如何在工业发展和生态环境之间建立平衡的发展机制非常重要。在工业生产的过程中会使用大量的原材料,造成自然资源的浪费,并且还会排放污染物,产生噪音,这些都是急需解决的问题。所以在未来的发展中,需要机械自动化技术考虑到能源的损耗,对自然界的污染等,建立绿色的生产系统,实现可持续发展。[论文网] 3.2 实用化 机械自动化技术的研发,最根本的目标还是在于应用,实现更高的综合效益。尤其是随着国家对经济发展质量要求的不断提高,机械自动化的发展也越来越趋向于“理性”,不再盲目求快,而是更加注重自动化技术发展的实用性,追求更多的实际经济效益。因此,针对我国机械自动化技术规模小、基础薄弱、自动化水平低、应用范围相对有限、缺乏经验和技术等问题,机械自动化的发展应当紧密结合企业生产和技术发展的实际需求,坚持循序渐进的原则,奠定坚实的基础,创造良好的社会条件,逐步跨入自动化发展的高级阶段。 我国在建设机械自动化的过程当中,应当充分考虑到我国的国情,可以先从简单的技术做起,逐渐的建立起自己的机械自动化生产体系。同时吸取国外的先进技术,结合我国的实际创造出适合我国工业发展的机械自动化理论。 3.3 信息化 从我国机械制造工业的发展现状来看,发展高效率、低成本的机械自动化技术,必然会实现更高的经济效益,具有更广阔的发展前景,这就要求我国的机械自动化要逐渐向网络化和虚拟化的方向发展。随着以计算机为代表的现代信息技术的不断发展,为机械自动化技术的发展创造了良好的条件,在一定程度上促进了信息技术与机械自动化技术的整合与优化,大大提高了机械自动化技术的自动化程度,这主要体现在模式信息的处理方式上,可以借助计算机对生产数据、图形等信息进行快速、准确的分析、判断和分类,更好地满足了机械生产与制造的需要。借助计算机等信息技术手段,可以促进产品设计、材料选择、零件制造、生产规划、供应链与物流管理等环节的建模与仿真,提高机械自动化的信息化程度。 3.4 智能化 近年来,人工智能技术实现了巨大的进步与发展,它将人脑功能的研究分析结果应用于机械生产中,大大提高了提高机械生产与制造的效率和质量。在未来,随着机械制造工业的日益精密和复杂,人工智能将会在机械自动化中得到越来越多的应用,结合计算机辅助技术,共同促进机械自动化技术向着智能化的方向发展,会代替人工完成更多危险、复杂和精密的加工任务,实现机械自动化制造系统的智能化。 结语 工业的发展是一个国家进步的体现,也是社会经济发展的重要指标。在工业发展的过程中,应该充分的利用科学技术,实现工业生产自动化,智能化。目前机械自动化已经在我国的工业生产领域广泛的应用,不仅减少人员的投入,还提高了工作效率,在产品的精度方面也有了更高的提升,保证了生产的效率和质量。机械自动化技术的进步促进了我国的工业生产,对我国的经济发展创造了有利的环境,为可持续发展提供了动力。 机械自动化论文:谈机械自动化技术在我国的发展 摘要:随着社会的不断发展,制造技术是发展制造业的关键技术,是创造财富和为科学技术发展提供现金手段的基础。本文分析我国先进制造技术及其自动化的现状,并阐述我国先进机械自动化的发展趋势。 关键词:机械自动化 技术 现状 应用与发展 一、引言 机械自动化,主要指在机械制造业中应用自动化技术,实现加工对象的连续自动生产,实现优化有效的自动生产过程,加快生产投入物的加工变换和流动速度。机械自动化技术的应用与发展,是机械制造业技术改造、技术进步的主要手段和技术发展的主要方向。机械自动化的技术水准,不仅影响整个机械制造业的发展,而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响。如何发展我国的机械自动化技术,应实事求是,一切从我国的具体国情出发,做好各项基础工作,走中国的机械自动化技术发展之路。 二、机械自动化在我国的特点及作用 机械自动化的特点很多:第一,机械自动化是面向21世纪的技术,是具有明确的范畴的新的技术领域;第二,机械自动化技术是面向工业应用的技术,可以提高制造业的综合经济效益和社会效益;第三,机械自动化技术是面向全球竞争的技术,同时是驾驭生产过程的系统工程,是市场竞争核心时间、质量和成本三要素的统一。 在工业生产中,机械自动化的作用很大:第一,机械自动化的应用,可以提高生产过程的安全性;第二,机械自动化可以提高生产效率;第三,机械自动化可以提高产品的质量;第四,机械自动化可以减少,生产过程的原材料和能源损耗。 很多方面机械自动化的特点与作用相辅相成,在工业中起到很大的作用,并且我国处于机械自动化的初期,需要循序渐进,不断努力,创造条件,向自动化的高级理想阶段迈进。 三、我国机械自动化的现状 机械自动化技术从上世纪20年代开始发展应用以来,在各行各业都得到了迅速发展和广泛的应用,特别是近年来计算机的高度集成化,开始采用计算机集成制造系统,大大加快了机械自动化的发展,但我国让处于初级操作阶段的自动化。 近年来,我国的制造业不断采用先进制造技术,但与工业发达国家相比,仍然存在一个阶段性的整体上的差距。 1.管理方面。工业发达国家广泛采用计算机管理,重视组织和管理体制、生产模式的更新发展,推出了准时生产(jit)、敏捷制造(am)、精益生产(lp)、并行工程(ce)等新的管理思想和技术。我国只有少数大型企业拒不采用了计算机辅助管理,多数小型企业仍处于经验管理阶段。 2.设计方面。工业发达国家不断更新设计数据和准则,采用新的设计方法,广泛采用计算机辅助设计技术(cad),大型企业开始无图纸的设计和生产。我国采用cad技术的比例比较低。 3.制造工艺方面。工业发达国家较广泛的采用高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米、纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型加工方法。我国普及率不高,尚在开发、掌握之中。 4.自动化技术方面。工业发达国家普遍采用数控机床、加工中心及柔性制造单元(fmc)、柔性制造系统(fms)、计算机集成制造系统(cims),实现了柔性自动化、只是智能化、集成化。我国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段,柔性制造单元和系统仅在少数企业可见。 四、我国机械自动化的发展之路 1.结合中国生产实际进行发展机械自动化技术。先进制造技术的全部真谛在于应用。发展机械自动化技术,应以企业的生产和技术发展的实际需要及具体条件为导向。我国发展机械自动化技术,应结合实际,注重实用,即对国民经济产生实际效益。所以我国应结合具体生产实际,逐步实现我国机械自动化发展的全球化,一方面由于国际和国内市场上的竞争越来越激烈,例如在机械制造业中,国内外已有不少企业,甚至是知名度很高的企业,在这种无情的竞争汇总纷纷落败,有的倒闭,有的被兼并。不少暂时还在国内市场上占有份额的企业,不得不扩展新的市场;另一方面,网络通讯技术的快速发展推动了企业向着既竞争又合作的方向发展,这种发展进一步激化了国际间市场的竞争。这两个原因的相互作用,已成为全球化制造业发展的动力,全球化制造的第一个技术基础是网络化,网络通讯技术是制造的全球化得以实现。 2.发展投资少、见效快的低成本自动化技术。发展低成本自动化技术,潜力大,前景广,投资省,见效快,提高自动化程度,可以收到事半功倍的经济效果,适合我国现阶段的而发展需要和国情。这需要我国机械自动化技术向网络化和虚拟化方向发展。网络通讯技术的迅速发展和普及,给企业的生产和经营带来了革命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品小勺都可以异地或跨越国界进行。此外,网络通讯技术的快速发展,加速技术信息的额交流、加强产品开发的合作何经营管理的学习,优化产品的制造工艺、保证产品质量、生产周期和最低成本为目标,进行生产过程计划、组织管理、车间跳读、供应链及物流设计的建模和仿真,推动企业向着既竞争又合作的方向发展。 3.我国在发展机械自动化的同时还应结合我国的具体国情进行分析。在发展机械自动化的同时注意到发展的环境,实现发展机械自动化的绿色化。绿色制造通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料、绿的设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产绿色产品,产品使用网以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制作哦啊能最大限度地减少制造对环境的负面影响,同时是原材料和能源的利用率达到最高。 综上所述,我国要搞好机械自动化,不但要起点高,瞄准世界先进水准,而且必须包括各种灵活的提成本、见效快的技术,坚持提高与普及相结合的方针,同时从我国具体的基本国情出发,使我国的机械自动化技术发挥应有的才能健康地走上高速度、高质量和高效益之路。
机械工程类论文:机械工程测试装置设计的创新 目前常见的机械工程测试装置仅仅能够对机构系统或是加载液压系统等单一系统进行测试和分析,还很难对多个系统的参数进行综合性、系统性的测量和分析,因此在实际应用中的效果和价值难以令人满意。创新机械工程测试装置的设计,目的在于将多领域多学科知识进行综合性、系统化的实践运用,使各领域知识之间产生更为深刻而紧密的联系,并更好的服务于实际应用。本文中的机械工程测试装置,创新性的集合了机构系统、液压系统等多个系统,能够对多种参数实现高效的测试与准确的分析,在获得数据变化情况的同时获得分布曲线,以供论证和分析。 1、机械工程测试装置的创新设计 1.1总体结构的创新设计 文中所引的机械工程测试装置设计原理为:在启动变速电机开关后,变速电机立刻开始转动进入正常运行状态,该变速电机可调速范围在120转/分到1200转/分之间,可借助变速电机调速控制按钮对变速电机进行调速控制,通过光电转速传感器实时测量变速电机的转速,由数据输出接口将采集到的数据传送到计算机进行数据存储、处理、评定以及描述;按下急停开关后系统退出工作状态,以确保工作人员安全;电动机带动机构变速箱和轴承变速箱,机构变速箱为二级变速,由直齿和圆锥齿组成,借助皮带带动机构摇杆转动,手柄右倾时是空挡,左倾时机构摇杆转速保持电机转速的1/12,调节电机转速可间接控制机构摇杆转速在0-600转/分之间,轴承变速箱为三级变速,借助联轴器连接轴承箱,手柄右倾时是空挡,处于中间时轴承与电机保持相同转速,左倾时轴承转速保持电机转速的1/6,调节电机转速可间接控制机构摇杆转速在0-1200转/分之间;轴承施压加载依靠可视液压回路系统实现,加载压力显示由加载压力表实现,按下液压泵电机开关后,从液压箱油箱中吸油,通过调节先导溢流阀来控制系统压力,或借助远程调压来调整系统压力,由调压阀压力表显示调压阀压力,对电磁铁2DT开关通电后可借助远程调压阀控制系统压力,对电磁铁1DT开关通电后可保持卸荷状态。 整套机械工程测试装置既可以进行综合性测试,也可以单独测量,或是相互测量。单独对机构系统测量时将滑动轴承变速箱保持空挡,使液压泵电机开关断开,并使机构变速箱手柄左倾即可实现;单独对液压系统测量时将液压泵电机开关闭合,并断开变速电机开关即可;如果需要同时对液压系统和动压滑动轴承测量,只需闭合变速电机开关和液压泵电机开关,使机构变速箱保持空挡,并调整轴承变速箱手柄即可实现;如果需要同时对机构系统和液压系统测量,只需闭合变速电机开关和液压泵电机开关,使动压滑动轴承变速箱保持空挡即可;如果需要同时对液压系统、机构系统以及动压滑动轴承测量,只需闭合变速电机开关和液压泵电机开关,轴承变速箱和机构变速箱不处于空挡即可实现。 ①轴承箱;②轴承变速箱;③机构变速箱;④机构;⑤信号输出接口;⑥变速电机开关;⑦液压泵电机开关;⑧变速电机调速控制按扭;⑨急停开关;⑩变速电机;以下按次序为液压箱、液压泵电机、可视液压回路、电磁铁2DT开关、电磁铁 IDT开关、调压阀、先导溢流阀、加载压力表、调压阀压力表。 1.2 机构系统的创新设计 机构系统设计的目的在于对机构运动学进行深层次的解读,本文引用的机械工程测试装置中的机构系统选择的是可组可卸式。以四杆机构向六杆机构的转化为例,原四杆机构的结构组成较为简单,其中连杆的输出轨迹构成轨迹曲线,最终组成新的六杆机构,分析六杆机构的输出轨迹可以得知六杆机构输出构建上点的轨迹与对应的原四杆机构连杆上点的轨迹相同,是通过曲线移动来实现四杆机构向六杆机构转化的。在这一过程中,机构连杆的位移、角速度等参数可以借助传感器进行测量。 1.3 液压系统的创新设计 文中所用的机械工程测试装置中的液压系统设计为:液压系统与轴承箱连接,通过先导溢流阀对液压系统压力进行调节,由动压滑动轴承为液压系统提供所需强度的压力,旋转动压滑动轴承即可使压力弹簧发生一定程度的形变,从而产生适合的压力。与此同时,先导溢流阀与远程调压阀借助遥控口实现连接,可以借助远程调压阀对液压系统压力进行远程调控,使压力保持在合适的压力范围内。如果将先导溢流阀压力加到最大,对电磁铁1DT开关通电,连接远程调压阀与先导溢流阀,即可通过调节手柄来控制液压系统压力;如果断开电磁铁1DT开关,对电磁铁2DT开关通电,那么液压系统将处于卸荷状态,压力近乎为零。另外,为了对有关参数进行准确实施的采集和监测,在该液压系统的设计中对先导溢流阀出口处设有红外测温仪以及流量传感器,而且轴承系统的载荷根据液压系统压力进行调整。 1.4 动压滑动轴承的创新设计 整个机械工程测试装置共配备有若干个传感器对外载荷、油膜压力等实验数据进行监测和采集工作,直接将计算机系统连接到实验台测试控制系统上,从而进行数据汇总、处理、显示等操作。动压滑动轴承的设计,将轴承空套在主轴上,轴中间横剖面均匀分布测压孔,每个测压孔分别与压力传感器连接,油液温度数据选用红外测温仪监测采集,摩擦力数据选用摩擦力传感器监测采集,由液压系统对轴承加载压力进行调控,轴承载荷随液压油压力提高而增加,通过外载荷传感器对轴承加载压力进行测量和显示,因而十分稳定和方便。利用接口技术将压力传感器与计算机系统连接,利用计算机软件对采集到的压力数据进行处理后可得到压力分布曲线,从而计算出动压滑动轴承的压力分布情况和平均压强。 2、机械工程测试装置的功能分析 从上文介绍可知,该机械工程测试装置可以对机构、液压等系统进行单独测量或相互测量,或是进行多系统的综合测量,是一个综合性很强的测试平台,能够对各系统参数进行实时测量和准确分析,功能十分强大。为了更好的保证该机械工程测试装置的测量精确性,需要避免装置工作状态下的振动和噪声。因此,在该机械工程测试装置设计时,对工作台和传动装置等部位设有专门监测振动和噪声的传感器,借助传感器对振动与声波的测量来准确的掌握振动、噪声情况,从而对其进行有效控制。在压力传感器等其他传感器的配合下,该装置能够对压力、摩擦力、流量、位移、转速、温度等测试内容进行实施准确的测量,为测试系统的数据分析提供信息,能够满足测试人员对参数数据的需求。 3、结语 综上所述,本文借助传感器、虚拟平台、机构、测试等多方面技术和理论知识,创新性的设计了一个综合性的机械工程测试装置,与以往的测试装置相比可以对多个系统的参数进行测量和分析,很好的体现了现代测试技术的智能性、信息化和经济性特征,满足了测试仪器与系统测量分析工作融为一体的需求。 机械工程类论文:虚拟仪器技术在机械工程测试中的应用 随着机电产品一体化和生产过程自动化程度的不断提高,机械工程的测试系统越来越复杂。它已成为整个机械设备研制、开发、应用和教学过程中不可或缺的组成部分。机械工程测试系统的基本任务是从测试对象获取反映其变化规律的动态信息,一个功能完善的机械工程测试系统由传感器、信号转换装置、信号分析处理装置和显示与记录等功能模块组成,无疑,讨论和设计机械工程测试系统及其构成要素,是十分有意义的。本文主要分析了虚拟仪器技术在机械工程测试中的应用状况,望大家参考。 一、机械工程测试系统基本状况分析 测试是测量与试验的简称,测试中最基本的是测量。测量是利用各种装置对可观测量(或称被测参数)进行定性和定量的过程。测试的基本任务是获取信息。测试是发展和检验自然科学理论的实践基础。在工程技术领域,由于实际研究对象的复杂性,很多问题难以进行完善的理论分析、推导和计算,所以必须通过试验来获得研究对象的状态,变化和特征等,这正是通过测试来实现的。测试技术正是研究有关测试方法、测试手段和测试理论的科学,它应用于不同的领域并在各个自然科学研究领域起着重要作用。特别是现在机械工程测试技术引起了大型工业企业和高等院校极大的重视。 测试系统的第一个环节是信号的传感,即是将被测量的量或被观察的量通过一个被测量传感器或敏感元件转换成一个电的、液压的、气动的或其他形式的物理量,被测的或被观察的量与被转换的输出量之间根据可利用的物理定律应该具有一种明确的关系。传感器就是用来完成这种转换的装置。 第二个环节为信号的转换和调理。被测物理量经传感环节被转换为电阻、电容、电感或者电压、电流、电荷等电参量的变化,由于在测试过程中不可避免地遭受各种内、外干扰因素的影响,且为了用被测信号驱动显示、记录和控制等仪器或进一步将信号输入计算机进行数据处理。因此经传感后的信号尚需进过调理、放大、滤波、运算分析等一系列加工处理,以抑制干扰噪声、提高信噪比,便于进一步传输和后续环节中的处理。 第三个环节是是对这些信号进行分析处理以及显示记录,包括信号的时域分析、频域分析、相关分析等。原始波形显示、处理后波形显示等。从而还可以分析出机械运转的工况等。 机械工程测试系统有测量、监控、试验分析机械设备运行过程中的参数功能,但前序步骤必经信号的采集、分析才能得出。所以,本系统对于机械的后续分析作用意义重大。 二、虚拟仪器技术在机械工程测试系统中的应用现状 科学技术的日益发展,对现在的机械工程测试系统影响很大,特别是相对于传统的测试系统来讲。以前要用特定的仪器对信号进行分析,但是利用虚拟仪器组建的机械工程测试系统却不用专用的仪器,而是利用计算机作为连接虚拟仪器软硬件的平台,信号源通过调理后数据采集卡就可以获取数据进行分析处理。现代计算机技术对机械工程测试技术和仪器的发展产生了革命性的影响。 测试系统的发展经历了模拟测试仪器、计算机测试系统(智能仪器)及虚拟仪器三个阶段。现代机械工程测试技术以计算机为中心,计算机的发展必然促进测试技术和仪器的发展。在此背景下,虚拟仪器的产生也就水到渠成。 在虚拟仪器中,软件是虚拟仪器系统的关键,目前国内外这种软件主要有美国DSP公司的DADISP软件,以实验后数据处理分析和表示见长美国NI公司的系列虚拟仪器开发平台(LabVIEW、LabWindows/CVI、Virtual Bench和Component Works)、美国QUATECH公司的DASLab软件包和惠普公司的VEE软件平台都是可以搭建虚拟测试系统的软件平台,以图形化编程和界面灵活见长。华中理工大学的V198虚拟仪器系统和哈尔滨工业大学的仪器王以虚拟的单个仪器或仪器库见长。其中,美国NI公司的LabVIEW软件功能最为完善,LabVIEW软件以简单、直观的图形化编程方式、强大的图形显示和数据处理能力见长,运行速度快、开发周期短、界面灵活是其又一大优势,最能体现虚拟仪器的风格,所以基于LabVIEW的虚拟仪器应用相当广泛。 由于Pc的功能变得越来越强大,速度快,价格低,在标准PC上连接一个或多个仪 器模块构成测试仪器成为一种趋势。这种仪器即为虚拟仪器。虚拟仪器的软件开发平台LabVIEW中,“所见即所得”的可视化技术是应用于测试领域的雏形。虚拟仪器注重测试人员在进行工作中的感觉。用仿真的面板给人以真实仪器的感觉,用丰富的曲线图像向测试人员传递信息,是虚拟现实技术在机械工程测试领域中的广泛应用趋势。 几个测试站点连成一个大的测试网络,互通数据和信息,联合分析测试结果,实现 数据和信息共享的网络化测试是机械工程测试系统的一个发展趋势。虚拟仪器技术是现代机械工程测试系统的发展趋势,在丰富的虚拟仪器软硬件产品支持下,尤其是在被誉为“科学家和工程师的语言”LabVIEW的支持下,组建一个机械工程测试系统正变得越来越容易。在技术发展日新月异的今天,为了让测试系统就有开放性、兼容性和不断更新的可能,利用虚拟仪器的概念组建测试系统不失为一种好的选择。 在机械工程测试系统中,应用虚拟仪器编的越来越普遍,因为很多传统的硬件设备在虚拟仪器中都可以用软件代替,从而降低了大量的设备浪费,降低了成本,并且还可以直观化的显示其结果,将多种的传统仪器合并到一套虚拟仪器测试系统中,有利于编程,也有利于增强测试系统的准确度。 三、结论 总之,虚拟仪器技术在全球范围内的应用越来越普遍,在我国主要应用到了企业生产中。我们要对虚拟仪器技术加大研究力度,力争促使该技术应用于更广泛的领域,赶上世界水平,为我国的机械工程的发展做出贡献。 机械工程类论文:探讨机械工程材料课程教学改革 1 引言 机械工程材料是机械及近机类专业一门重要的专业基础课。本课程以材料的成分、加工工艺、组织结构与性能之间的关系为主线,重点介绍材料的本质,提出有关的理论和描述,说明材料结构是如何与其成分、加工工艺、性能以及行为相联系的。作为高等农业院校的机械设计以及农业机械化等专业的学生,学习本课程的目的,主要是使学生获得常用工程材料的种类、成分、组织、性能和热处理改性方法的基本知识。了解工程材料在机械工业特别是农业机械中的应用,通过对基础科学和知识的综合运用,使学生掌握常用机械工程材料的种类、成分、组织、性能以及改性方法等,初步具备根据零件的服役条件合理选材和妥善安排工艺路线的能力,为学习后续专业课程和从事机械设计及制造工作奠定基础。根据专业大纲安排,西北农林科技大学的机械工程材料课程在大学二年级第一学期进行。这一学期,学生所学的课程大部分还是数学、英语、物理等公共基础课,机械工程材料属于学生刚刚接触到跟自己专业相关的少数几门课程之一。 2 机械工程材料课程性质及教学现状 理论性强,微观概念多 机械工程材料课程,不像物理、力学等有着严密的逻辑推导和计算过程,也不像工程制图等相关课程,比较直观生动。机械工程材料课程总的特点是理论性非常强,涉及的原子、分子水平的微观概念很多。特别是与金属学相关的部分,如晶体结构、晶体缺陷、位错运动以及凝固结晶、相的概念、组织转变等,这些概念都是微观和抽象的,学生无法通过推导计算获得,更无法通过肉眼直接观察和亲身体验到,有时候需要通过一定的空间想象力来理解它们。这样就导致教师讲授起来有一定困难,而学生学习起来感到难以理解,从而感觉枯燥、乏味,失去学习的兴趣。 课程涵盖内容广 机械工程材料课程包含了材料科学专业中的力学、金属学、热处理原理、热处理工艺、金属材料、非金属材料以及失效分析等多门学科的专业知识,内容广而分散。而在“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的人才培养模式引导下,专业课程的学时数在不断压缩,而要求学生了解的内容却越来越多。这样就形成了一种矛盾,即教师上课的课时数减少了,而学生需要学到的知识却增加了。这就要求任课教师能够统筹安排上课课时,充分利用现代化的教学手段,精简课堂讲授内容,突出重点的同时拓宽知识面。 现有课本内容知识陈旧 大学教材内容陈旧,知识老化,这些是在我国高等教育中各门课程都有可能会遇到的,也是现在我国高等教育中普遍存在的问题。出版一本教材的过程是相当复杂的,要经过编写、审核、校对、出版、发行等多个环节,因此,当书真正出版出来以后,有些知识可能已经更新。而对于教师来讲,频繁更换教材,也不利于熟悉教案,积极备课。《机械工程材料》课本内容主要以金属材料为主,而近年来,随着科学技术的快速发展,各种新材料、新工艺在不断涌现。全球性的能源危机以及环境污染问题,对现代的新材料除了在性能、工艺和成本等方面的传统要求外,更提出了与环境协调、绿色环保、可循环再生等更高的要求。为了保证该课程的教学质量,并使学生能够尽量了解到本领域的发展动向,就迫切需要教师改变传统的以课本为主的教学方式,探索更加有效的教学模式,使学生理解并掌握课本基础知识的同时,能更多地了解和把握本领域的研究与发展动向。 3 教学改革探索 充分利用网络多媒体技术 多媒体技术是现代化教学的非常有效的辅助工具,教师要注重利用并充分发挥多媒体的特点,制作形象生动的多媒体课件。对那些学生难以理解、教师又难以讲解的比较抽象的内容,比如晶体结构原理、合金结晶过程、位错类型及运动过程等,通过收集以及自己动手制作一些简单的动画,生动形象地来演示复杂的变化过程。这样不仅加深了学生对相关知识的理解掌握,同时还活跃了课堂气氛,激发了学生的学习兴趣。如对钢铁材料的热处理工艺等,注意并积极收集工程训练实习以及工厂企业的热处理工艺过程的录像资料,在讲解课本内容的同时辅助播放实际热处理过程录像,注重理论与实际相结合,使课程内容具有真实感,更利于学生理解和掌握。 充分利用学校的网络教学平台,随时充实并完善课程信息,课堂讲授的重点、难点以及教学用课件及时上传至平台,便于学生随时下载并复习掌握当堂内容;利用网上作业提交和批改功能,可以快速有效地发现学生学习中的问题,了解学生对知识的掌握情况,并能及时得到反馈;通过网上答疑,增加了教师和学生的课后互动,改变了以往只有上课时才能见到教师,学生有问题得不到及时解决的现象;充分发挥网络平台信息量大的特点,注重将生活及科研中接触到的与课程内容相关的新闻报道、最新科研成果等,收集并上传至教学资源,供学生掌握基础知识的同时,更多地来了解社会发展在所学领域的需求,激发学生自我提高的热情和积极性。总之,网络平台让教学更加真实具体,更加强了教师与学生的互动。 精 简课堂教学内容 结合学校的优质课程建设项目,充分利用网络多媒体技术,精简课堂教学内容,做到够用就行。按照专业培养方案,机械类专业的学生学习机械工程材料的主要目的是掌握成分—结构—性能之间的内在联系,并能在零部件设计中合理地进行材料选择,因此,在课堂讲授中删减了那些理论较深的内容。如课本第二章材料的结构,其中晶面与晶向部分,对于非材料专业的学生不需要掌握;还有位错的理论,学生只需要知道位错是由于原子的错排造成的,不需要了解更多关于位错的形成机制等。再如铁碳相图的部分,因为高温包晶反应在生产中很少会用到,所以把包晶反应区省略,将相图简化,重点讲解共析和共晶反应部分。在工业用钢部分,因目前金属材料仍然占据工程材料中大约70%的市场,课堂教授主要内容仍然以金属材料中的碳钢和合金钢为主。对于课堂上不能详细讲解的知识,或者仅作为了解性的一些内容,如陶瓷、高分子的晶体结构、热处理新技术,以及非金属材料、复合材料等,将其上传至网络课程平台,作为学生自学内容,拓宽他们的知识面。 灵活选用教学材料 选用十二五规划教材作为教学用教材,基础内容深入讲解,包括材料的结构、铁碳相图、钢的热处理等。但在授课中,不仅仅局限于所选中文教材内容,还结合英文原版教材FOUNDAMENTALS OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING,更多地提供中英文对应专业词汇,并摘录一些章节,课堂上详细讲解,让学生学习到专业知识的同时,又能接触到纯正流利的英文表达方式。将某些章节相关的典型的中英文科研论文及掌握的最新的研究成果等介绍给学生,供学有余力以及对材料研究感兴趣的学生开阔眼界,并能使他们更加了解材料研究对社会发展的重要意义。 还在最后一章材料选择中,增加材料与环境的可持续发展。对于一名合格的工程技术人员,在选材中除了考虑传统的性能、工艺、成本等因素外,更要考虑材料的开发、服役、回收等环节可能造成的环境负荷。尽量选择环境友好材料,做到废弃零部件材料能够回收再利用或能生物降解,将对环境的影响降到最低。 4 结束语 总之,机械工程材料课程是机械类和近机类专业学生必修的一门重要技术基础课程,内容多且比较抽象。随着科学技术的发展和各种新材料的不断涌现,需要不断地对该课程的教学体系、教学内容、教学手段和方法等进行改革和实践,以充分调动学生学习的积极性和主动性,不断提高教学质量,加强基础知识的同时,增加辅助教学材料,为学生学习后续专业课程和毕业后从事机械设计及制造工作奠定坚实的基础。 机械工程类论文:探讨机械工程设备安装技术 1 安装准备阶段 安装准备工作主要包括了解设备基础的交付时间;调查设备及材料的供应情况;了解安装现场的条件及安装技术的复杂程度;了解人力、机具的部署情况等。具体而言,此阶段应注意以下几个环节。 (1)设备及材料的订货情况,货到安装现场的时间安排。 (2)设备的检查和材料的检验: 清点设备的零件、附件是否短缺,检查设备的外观及零附件是否有损坏和锈蚀的现象。做好开箱记录,检查说明书、出厂合格证是否齐全;主要材料进场时,必须有出厂合格证及检验报告。若出现材料代用,必须取得设计或有关部门的认可后,方能投入使用。 (3)设备安装前,要按照图纸及施工验收规范进行基础中心线标高、几何尺寸的验收。设备基础的尺寸极限偏差和水平度、铅垂度公差应符合施工验收规范的规定。此外,需对设备基础、预埋件、预留孔等进行交接验收,并复核坐标位置、标高、外形尺寸等是否符合要求。 (4)验收预埋螺栓的高度、规格、螺纹、长度及表面的清洁度等,对预埋地脚螺栓还要检查根部中心位置、不垂直度和顶部标高。另外,预埋地脚螺栓的螺纹和螺母应防护完好。 2 机械设备安装阶段 2.1设备就位 在安装设备前,先安装好车间的桥式吊车,再利用桥式吊车来安装其他设备。在吊运设备时,绳索应栓在设备适应受力的位置上,在绳索与设备表面接触部位应垫上木垫板,以防损坏其油漆表面或已经加工过的表面。 2.2设备找正 指设备的纵横中心线与基础上的中心线对正。在设备未安装之前,首先根据设计、安装和将来对设备进行检修的需要并结合本区设备布置图,绘制永久中心标板和永久基准点布置图,在图中标明永久中心标板和永久基准点的编号、设置位置。埋设永久性中心标板和永久基准点,以供设备安装调整使用,同时为了观测设备基础的沉降情况,还要在整个机组的基础和主要设备附近埋设基础沉降观测点。埋设时注意要在同一块基础的四周至少埋设四个基准点,以检查同一块基础的沉降情况。设备的定位基准一般在设计规范或说明书中都有规定。若无规定时,可采用几何作图法在设备的加工面上确定设备的中心点。 2.3设备的定位及调整 2.3.1设备的平面定位 为了保证设备在基础上准确就位,设备吊装就位后应根据已设置的中心标板,挂设基准线。基准线的挂设应根据设备安装精度要求和挂设跨距选用直径为0. 3mm。0.75mm的整根钢线,其拉紧力一般为钢线破断拉力的40%,80%,水平或倾斜挂设的跨距不宜超过40m。基准线应挂设在便于调整的线架上,用线锤对正中心点,当对正中心后用调整螺母锁定钢线,使其钢线在使用时不发生位移,但使用期间应定期进行复检。 2.3.2设备的标高调整设备的安装标高应选择设备的主要工作面作为测量基准,如轧机底座的上平面。由于永久性基准点一般离设备较远,因此应用精密水准仪,根据永久性基准点,投设在设备附近一个辅助基准点上,以便于设备在安装过程中的标高调整。对于较重要设备,最终还要用精密水准仪进行复测。 2.3.3设备的水平度调整 设备水平度调整方法分整体设备、分体设备。一般整体设备在设备的工作表面或组装结合部表面直接用水平仪测量,根据设备的安装精度可选用不同精度的水平仪。分体设备安装时可分别对各分体部件进行找平。如卷取机底座,先将两底座分别找正、找平,然后将长平尺放在两底座上,把水平放在平尺上进行测量。 2.3.4设备的清洗 清洗设备各零部件加工表面上的油脂、污垢及其他杂物,并使其表面具有防锈能力。设备表面如果有干油可用煤油清洗,若有防锈漆则可用香蕉水或丙酮清洗。设备清洗后,用棉纱擦净并涂以润滑油。设备无油漆的部分均应涂上有机油防锈。 2.3.5设备的润滑 设备内外各部清洗干净后,才可进行加油润滑。润滑油必须经过化验,确定符合要求后才可以使用。加入设备前润滑油必须过滤,所加油应达到规定油标位置;所有润滑部分及油孔应加满润滑油。使用润滑脂密封简单,不易脏污,减少损失,不必常加换润滑脂。特别是对高速电机、自动装置及不易加油的设备润滑实用意义很大。同时,润滑脂受温度影响不大,对荷载性质、运动速度的变化有较大适应范围,在垂直润滑面上不易流失。在润滑脂中加入适量石墨粉,能形成更坚韧的油膜,能在往复运动机构中起缓动作用,避免爬行,消除震动。润滑脂由于流动性差,导热系数小,因此不能作循环润滑剂使用。 3 机械设备试运转阶段 试运转的目的是进一步检查设备存在的缺陷,并进行使用前最后的修理和调整,使设备的运行特性符合生产的需要。试运转的步骤是:先空载、后负荷;先单机,后联动。必须在上一步骤检查合格后,才能进行下一步骤的运转。试运转中应注意以下几点。 (1)设备正常运转时声音时均匀、平稳的,反之会发出各种杂音。 (2)需要测量的温度主要有摩擦部位的温度及油温、冷却水温,对空气压缩机还需测量其出口温度。 (3)在考核设备运转情况的同时,更要注意考核系统的整体效果。 4 设备安装验收阶段 验收是机械设备安装施工过程中的重要环节,必须严格执行标准,认真验收,为机械设备的安全运行打好基础。验收的主要依据包括:设计文件;机械设备安装工程施工及验收规范;主要材料的出厂合格证及检验报告;设备资料(说明书、合格证等) ;隐蔽工程记录和各工序的检验记录等。需要注意的是,安装所产生的误差是不可避免的。而且随着设备的运行,各活动件都会产生磨损,一般初期磨损较快,以后磨损会渐渐减缓,由于磨损,一些原来校好的精度也会变动,我们安装工作总的目标是使设备在很长的稳定使用期内保持理想的精度,这就要求安装人员必须有一定的制造工艺知识,把制造厂形成的设备精度与安装允差结合起来考虑,使偏差向有利的方向发展,以最终确保设备使用性能。 结语: 随着冶金工程技术的不断深入发展,高科技、现代化的冶金设备不断涌现,对设备的安装精度要求也越来越高。机械设备安装工程的质量是依靠安装施工人员在每一道工序中认真负责的工作来保证的,这就对机械设备安装工程的施工人员提出了更高的要求。随着机械设备安装工程规范的进一步完善和发展,从业人员的技术水平和管理水平的提高,机械设备安装工程质量一定能得到切实有效的保障和提高。 机械工程类论文:机械工程中节材问题的探究 一、机械工程中材料消耗的现状 (一)在机械产品成本中,原材料费用过高。 根据国家有关部门对机械系统近万个企业进行的统计结果表明:每年消耗钢材1000万吨,占全国的15%-20%。原材料费用平均占机械产品成本的60%以上。 (二)钢材利用率低。 据统计,我国机械工业钢材利用率权为60%左右,与发达国家相比,有10%-15%的差距。每提高一个百分点就意味着可节约10万吨钢材。我国机械工业的铸、锻件综合废品率偏高,造成原材料和能源的浪费,有人调查过部分企业,铸铁件废品率为12%-14%,铸钢件废品率为10%-11%,有些厂甚至高达20%,而国外一般低于5%。另外我国重要的基础件的寿命短,如模具仅为发达国家的1/3。与国家有关机械系统节约材料技术政策中的要求相差甚远。 二、机械工程中节材的途径 机械工业节约材料的重点是钢材等金属材料,同时也要注意节约其他原材料。从技术经济角度来看,机械工业节材必须考虑以下四个方面:降低产品的材料消耗;减少制造过程中的材料消耗量;提高产品质量; (一)采用先进技术,提高利用率。 采用先进制造技术,提高铸件精度,推广精密性成形技术,在金属件生产中扩大中精锻件比例,使模锻、精锻件比例提高60%以上;继续推行集中下料、科学套材、改进下料工艺和装备,推广各种精密,自动、数控编排的切割技术,采用带锯床、中温剪切等下料新设备;大力采用先进焊接技术,减少焊条用量;采用先进的热处理技术,提高零部件寿命;推广可控气氛,少、无氧化热处理工艺和锻造用保护气氛加热工艺和装备,减少金属氧化损失;采用材料表面处理技术,提高材料表面性能,实现节材低耗;对于关键基础体(轴承、齿轮、弹簧、液压气动元件、模具等),扩大采用精炼钢和脱氧钢,以及行之有效的热处理和表面热处理新技术,显著延长其使用寿命。如上海某公司采用切削活塞,其材料利用率为43.5%,改用冷挤压后可达92%。某大型轴承厂采用高速镦锻生产线,使直径在50mm以下的套圈材料利用率从9.9%提高到42%,—年节钢1800吨。 (二)采用先进的防腐蚀技术,延长设备的使用寿命。 在国民经济中不论哪个部门都毫无例外地存在着腐蚀问题。腐蚀给人们造成的危害是很大的,它一方面造成设备、零件等材料的直接损失,另一方面还造成影响正常生产,恶化操作环境,影响产品质量,新工艺不能上马,设计保守,以及发生人身安全事故等一系列重大的损失。据有关资料介绍,估计全世界每年腐蚀损失100亿英镑(折合人民币约590.8亿元)。全世界每年金属的腐蚀损失约为全年总产量的20%,也就是说全世界每年约有1亿吨金属因腐蚀而损失掉。由此可见,腐蚀是自然界的浪费之一。因此,防腐蚀也是机械工程中节材的又一重大技术课题。随着科学技术的飞速发展,新的防腐蚀材料和方法的不断涌现,防腐蚀技术也在不断提高。例如:我军装备维修表面工程研究中心在海军猎潜艇上推广新型电弧喷涂防腐技术,可使猎潜艇钢结构的防腐寿命从5年延长到15年。 (三)扩大应用新材料,改善用材结构。 扩大应用新材料,改善用材结构,提高用材水平,积极推广各种高强度低合金钢、冷成形钢、冷拔钢管等高效钢,使用切削钢、新型模具钢、感应淬火钢等节能节材新材料;扩大硬质合金材料的使用,以及节约高速钢和模具钢等,扩大粉末冶金材料在汽车、拖拉机和家用电器等方面的应用;在汽车、农机和交通运输设备中,开发应用工程塑料和复合材料。比如用高强度低合金钢代替普通碳钢制作一般承载构件,重量可以减轻10%-30%的。 (四)提高产品设计水平,充分发挥材料潜力。 提高产品设计水平,充分发挥材料潜力,降低材料消耗以轻量化为目标,大力推广计算机辅助设计,优化设计,有限寿命设计、防腐蚀设计和价值工程方法,使产品既可靠安全又结构紧凑,用材合理;适当提高材料使用强度等级,充分发挥材料性能潜力,降低材料消耗。如对eq-]40汽车桥壳进行疲劳研究和优化设计后,每台减少5千克,新设计的经济型数控车床与普通塔车床相比,采用数控伺服机构后,省去刀架和溜板等,零件数目减少2/5。 (五)大力推广再制造工程的研究及应用。 再制造工程是正在发展中的一个新兴研究领域和新兴产业,在国外也仅有十几年的历史,国内有许多单位正在进行再制造领域的研究。全军装备维修表面工程研究中心、西安交通大学等单位使用表面工程技术进行设备零部件的再制造研究和应用;装甲兵工程学院、空军第一研究所、空军工程大学和海军工程大学对装甲车辆、军用飞机,舰艇的延寿作了大量的试验和研究工作。20世纪90年代初以来,国内的一些部门对修复热处理已经做了尝试工作,如对长期服役过的发电设备上的某些重要零件进行修复热处理。应用等离子喷涂技术对重载坦克车辆零件进行再制造修复和强化,实车考核证明用再制造技术修复和强化的零部件比新品的相对耐磨性提高1.9-8.3倍,寿命提高2-3倍。对首钢从比利时购进的二手连铸设备中的三百多件大型轴承座和轧辊,经再制造修复后,已使用数年。目前一些单位已经开始了汽车、计算机、空调、电冰箱、摩托车等产品零部件再制造的研究工作。再制造工程技术不仅能恢复原产品的技术性能,而且能及时引进新技术、新工艺和新材料,改进提高产品的技术性能和可靠性,从而延长产品的使用寿命。再制造产品的费用仅为新品价格40%-60%,达到废物利用,变废为宝的目的,为降低材料消耗,节约原材料开辟了一条新的途径。 三、对节材途径的展望 (一)面临进入wto新技术发展的机遇和挑战,发展再制造业是应付这种挑战的一种有效手段,使用再制造产品将再制造业降低成本,节约资源,减少污染。 (二)将节约原材料贯穿于原材料生产、产品设计制造及使用的全过程,其中在制造过程中节材是潜力最大、最易见效的—个环节。因此要大力开发和使用先进技术、工艺和装备,大幅度提高国产技术装备水平,加速传统产业技术升级。 (三)基于以上论述,我建议在上世纪90年代出台的有关节约材料技术政策的基础上,力争在行业平均钢材利用率达80%,铸造综合体废品率下降5%以下,重点骨干企业下降到3%以下,并将关键基础件的平均使用寿命延长到30%以上。 四、结语 随着现代工业的发展,资源、能源及环境保护的问题日益突出。因此,材料的工程应用必须对之有所考虑,特别是对于大批量生产的零件,所用材料应该来源丰富,顾及国内的资源及市场供给情况,并应尽量选用生产过程耗能低的材料。节材与节能的结果必然减少了环境的污染,有利于保护生态环境。从人类可持续发展的战略高度出发,节约原材料,代用稀缺物资应是现代机械制造工程必须继续探讨的重要内容之一。 机械工程类论文:谈机械工程设计中的创新 机械工程产品在工业生产中作用大,因此,在进行机械工程设计的时候一定要不断应用创新思维,这样才能更好的提高设计质量。同时也要在机械工程产品模块化发展中取得更好的成果在机械工程设计中,相似性理论的作用是非常大的,因此,在设计过程中一定要对相似性思维进行重视。 1 创新设计与创新思维 在进行机械工工程设计的时候,设计是否能得到成功是和设计中是否进行创新有很大关系,在机械工程设计中创新不是简单的构想,是要在知识和经验的积累上进行创新设计,因此,在进行设计的时候要有很强烈的创新意识和创新思维能力。无论在哪个领域知识都是非常有限的,但是想象力却是无限的,因此,在一定程度上想象力比知识更加重要。想象力能够更好的推动世界,同时也能更好的实现社会进步,想象力是知识进化而来的,因此,在进行科学研究中,想象力是非常重要的。创新思维不是逻辑上循序渐进得到的,而是通过形象化构思和想象得到的思维形式,在一定方面上要能够更好的对事物的本质进行掌握。创新思维要依据经验的积累,同时也要不断的超出经验,这样才能更好的形成直觉方面的思维。 创新思维是一种有意识努力和潜意识努力的结合,在一定程度上能够更好的形成人们的智能。潜意识通常都是非常的模糊的,同时也是非常的无意识的,但是在人脑中这种思维模式确实非常的频繁的,同时在人脑中也是要依赖知识、方法和经验的积累的。人们在学习和工作中只有知识积累非常丰富,信息储备非常多,才能在无意识的情况下进行思考,同时能够更好的将知识进行结合,这样才能产生很好的设想,出现灵感。潜意识的出现是无法离开人们的有意识,因此,潜意识通常会在人们对一个问题长期思考的过程中形成,而且对问题的解决是非常有帮助的。在通常情况下,潜意识经常会处于一种游离的状态,在某个不经意的瞬间就会出现一些灵感,因此,在一定程度上,潜意识能够更好的打开人们的思路,同时也能将出现的问题进行解决。创新思维是创新设计的灵魂,同时也是人们丰富经验和知识的积累,但是在一定程度上创新思维并不是知识加上经验。 2 机械工程创新设计的研究对象 在机械工程设计方面进行创新设计不仅要提高学术水平,而是为了获得更好的经济效益和社会效益。在机械工程设计创新设计方面进行研究是为了更好的在发明创造新机器和新机械方面提供理论依据和方法,同时也是为了更好的实现机械工程智能化发展,实现真正意义上的专家系统。这样能够促进机械工程设计水平向自动化、智能化以及集约化方向发展,同时在产品设计方面也能更好的提高同类产品的竞争能力。在专利产品技术不断实现产业化发展的时候,能够更好的实现经济效益和社会效益,同时在进行机械工程设计时不但培养设计人员的创造性思维也能更好的提高设计人员的创新能力,同时也能提高人们在创新设计方面的自觉性以及技术上的可操作性。机械工程设计方面的创新将成为一种新的工具和手段,在新产品更新换代方面也能取得更好的效果,能够为社会创造更多的财富。 在进行机械工程创新设计时一定要发挥设计者的创造力,同时在设计方面要不断的进行新颖性和实用性方面的改造,这样能够更好的保证机械产品在未来的使用效果。在对机械产品进行改造时可以对生产情况进行必要的改造,同时也要对机械产品的性能以及可靠性、经济性和实用性进行提高,同时在进行新机器和新产品设计的时候一定要保证其在生产中得到有效的应用,避免出现实用性不理想的产品。同时在机械工程创新设计方面要不断对其他方面知识进行掌握,这样在进行设计时能够更好的在设计技术和方法上进行提高。 3 相似性思维对技术创新的作用 工程技术在种类上是非常多的,同时在学科方面也是非常多的,但是在发展过程中也是存在着相似性,只是相似程度会存在着一定的不同。随着技术的发展,在相似程度上也出现了不断的转换,这样就使得很多事物在发展过程中出现了不是绝对存在的情况,这样也使得很多事物存在着划分越来越模糊的情况。 在对事物进行研究的时候,抓住事物之间的相似性能够更好对事物的本质进行了解。在工程技术领域中,在工程设备、工程系统以及工程建设之间都是存在着一定的相似性的。在进行工程设备研究的时候,要对其功能进行划分,这样就能得到设备的基础部分,动力系统、控制系统以及执行系统等,这些系统在工程设备中都是必备的系统,同时在本质上也有一定的相似性。很多的设备在构造原理和方法上是比较相似的,但是也存在着一定的差异,在科学技术不断发展过程中,技术也在不断提高,这样就使得设备在功能方面也出现了一定的变化。在对工程技术问题进行研究时,一定要对设备的相似规律进行掌握,这样才能更好的从工程相似论中进行设备设计。 在先进制造技术领域中,新技术在日新月异地发展,新术语和新概念层出不穷,着实让人眼花缭乱,如计算机集成制造、精益生产、并行工程、敏捷制造、全球化制造、分散网络化生产系统、大量定制化生产等等。通过考察不难发现,它们都具有本质相似性,即提高生产率以缩短制造周期、降低成本和提高质量,这是它们共同的根本任务,只是在不同时代背景和社会条件下措施不同。这种相似性思维在工程技术和创新中屡见不鲜。例如,在控制工程中,可以用具有相似数学模型的电系统来模拟一个机械系统,从而产生了物理系统的模拟技术。随着电子学与计算机科学的发展,这种物理量的模拟技术又发展成为数字化的仿真技术,并进一步发展成虚拟现实技术。在制造领域中,可以采用这些技术,通过相似性思维过程时行再创造,发展出产品设计拟实技术和制造拟实技术,有人称之为:虚拟设计和虚拟制造。善于创新的人与一般人的区别,就在于他能不断发掘现存事物中需要的变异,并将它与相关事物和相关技术进行相似性匹配,从而触发创新灵感,达到创新的目的。这就是从相似性思维达到创新的全过程。 4 相似性分类是创新研究的关键 按事物的相似性进行科学分类,是创新研究的第一步。在工程技术中,不仅要对结构相似、运动相似、功能相似、工艺相似的系统或部件进行分类,还要在分类的基础上进行分析分解,按层次找出相似的单元,最后进行综合和优化,根据客观需要对分类后的相关单元进行优化组合和融入新技术,形成新事物或新的技术过程。例如,在制造工程中,前苏联学者米洛凡诺夫将零件按其结构相似性进行分类后创立了成组加工,使原来只能用生产效率极低的单件生产方式加工的零件,通过分类并组,并根据各类零件的共性改进加工设备和工装,使之能采用类似大批量生产方式加工同类零件,大大提高了生产率和经济效益。 5 结束语 在机械工程设计中进行创新能够更好的提高机械的生产率,同时也能为经济发展做出贡献。机械工程设计进行创新一定要在设计中具有创新思维,要想获得创新思维,人们一定要对知识和经验进行积累,这样才能更好的实现思维创新。 机械工程类论文:机械工程智能化的现状及发展方向探讨 当今的社会是一个智能化的社会,智能手机、智能电视、智能移动网络终端等一系列智能化设备的问世掀起了智能化时代的高潮。科技水平的发展为智能化的发展提供了必要的技术支撑,经济的发展为智能化的大规模运用提供了必要的经济基础,智能化技术渐渐被应用到社会各领域。机械工程在社会发展中扮演着十分重要的角色,它为人们的生存提供了必要的生产资料。为了社会发展的需要,机械工程的智能化已是大势所趋,机械工程智能化的发展已成为研究的一个重要课题。在此大背景下,本文针对于此做出简要的分析。 一、机械工程与智能化 1、机械工程 机械工程是一门以自然科学和技术科学作为理论根据,通过研究各种机械的开发设计、制造安装、使用维护并对机械中存在的问题进行维修的应用性学科。从社会发展的角度看,社会发展离不开社会生产,但是社会生产十分依赖机械设备,机械设备具有大规模生产的作用,离开了机械设备,社会生产只能满足极小的生产需求。机械工程为社会发展进行大规模、大范围的生产活动提供了必要的条件,对于促进社会经济的发展十分重要。 2、智能化 智能化是当今世界发展的主要方向,其涵义较为复杂,涵盖的知识领域十分广阔,被应用的范围也较大。随着科技水平的不断创新,在技术的支持下,智能化的发展也不断取得进步,使得智能化的应用领域越来越广,渐渐不止应用于如今我们所知道的智能手机、智能电脑等移动设备领域,同时也被应用到工程建设等诸多方面。而科学技术的不断创新也为智能化提供了源源不断的动力,对于深化智能化的发展方向十分有利。另外,在变革的时代,智能化是大势所趋。 二、我国机械工程智能化的现状及其重要性 1、我国机械工程智能化的现状 上世纪科学技术的快速发展为现阶段机械工程的发展奠定了良好的基础,目前,机械工程的知识体系日趋成熟。而智能化是研究者根据人类大脑的构造与功能研究出来的,机械工程的智能化主要目的在于结合人脑的特点实现用机械替代部分的人工劳动。现阶段,我国的机械工程发展趋势较为明朗,多管齐下,既有引进外国先进技术水平,又有自身的探索与研发,还有政府的政策扶持,机械工程的发展处在十分有利的环境下,发展十分迅速。 智能化在机械工程的发展中十分重要。目前,我国的众多企业已经开始研发智能化应用于机械工程的可能性,尽管企业的运作方式上还存在一些不足,但是企业在管理模式、生产制造等方面有所变革,更多的公司越来越重视对创新能力的培养。但是现阶段我国的机械工程智能化发展仍存在诸多的困难:科技水平虽然有了长足的进步,但与世界顶级水平还存在差距;智能化虽然有了一定的成果,但创新能力不够;信息管理系统虽然建立,但还有待于进一步完善;企业的发展较为迅速,但是智能化的程度不高等。但是,这些困难都只是暂时,机械工程智能化发展方向是大势所趋,随着我国经济、科技等方面的深度发展,将为机械工程智能化提供更强大的支撑。 2、机械工程智能化的重要性 机械工程为人类提供大量的生产资料,维护着机械设备的正常运转,机械工程包括社会生产的多个方面,将机械工程与智能化相结合,能够为社会生产提供更为人性化的服务,机械工程智能化不仅能提高生产效率,不断满足人们多方面的需求,还能以对环境造成的最小化代价换回经济效益,机械工程智能化发展方式能实现经济与环境的和谐发展。 三、机械工程智能化的发展方向 1、生产产品智能化 产品是促进企业进行正常经营活动与持续发展的基本,也是企业实现经济效益的手段,尤其是机械设备直接生产出来的产品,不仅要保证产品生产出来的质量,同时也要保证生产效率,满足市场及消费者的需求。智能化的生产方式不仅能保证机械设备生产的产品在质量上精益求精,还能兼顾提高生产效率。除此之外,对于消费者越来越高的产品要求与多元化的产品需求,智能化的生产方式能根据消费者特殊的要求生产特色的产品。如实现电脑与手机的无线连接以达到传输文件的目的;手机的无线充电模式等都是产品智能化的体现。 2、管理方式的智能化 智能化管理方式在机械工程管理中的应用逐渐深入,势必会给机械工程企业所固有的管理方式造成冲击,促使企业管理方式发生变革,由原来交叉粗放的管理方式转变为细化到个人的管理模式,保证决策的实效性;由原来的人力管理转变为计算机系统管理。智能化的管理方式能确保机械工程企业的生产、销售、产品维护、市场开发等方面都得到及时的跟进与补充,实现一体化的服务模式,并且能给及时反馈运行的结果,方便后续的生产经营活动。智能化的管理方式,不仅能有效节约管理成本,还能有效提高管理的质量与效率。 智能化管理方式的创新能促进机械工程企业的整体发展,随着此种管理方式的深入,能有效提高机械工程企业对市场环境的风险防范意识,同时对于市场的变化有及时的反馈,不断适应市场变化的发展要求。因此,智能化管理方式在机械工程企业的应用发展前景很可观。 3、机械工程设备的智能化 在现阶段,伴随着科学技术水平的不断突破创新,机器设备也在朝着智能化、自动化的方向发展。机械工程智能化不止是生产产品的智能化、管理方式的智能化,同时也是机械工程设备的智能化,这种智能化的机器生产能有效提高生产效率,还能协助设备管理人员对机器设备进行智能化的管理,降低管理成本,通过机器管理机器,达到智能化管理机器性能与运行状态的目的,如当机器在生产过程中发生故障时,监管设备就会发出警报,停止该问题设备的运转,保证机器不会发生二次故障的情况。 机械工程设备的运行状况是机械工程生产效率的基础,在生产过程中至关重要。由于不同的机器设备存在设计、构造、性能、安装等方面的差异,机械工程的生产效率与生产目标也存在不同,智能化的机械工程设备能根据各机器的不同功能进行合理化的运作。 4、科技的智能化 科技智能化是实现生产产品智能化、管理方式智能化以及机械工程智能化的前提条件。科技智能化能广泛应用在机械工程生产的各个环节,如感应技术、联动控制技术、远程控制技术等。因此现代机械工程企业要密切关注科技发展趋势,紧跟科技发展步伐,与时俱进,将新型的科技应用到生产中。 创新科技的智能化,不仅能提高机械工程企业的生产经营效益,也是改善企业员工工作方式、提高企业生产效率、保证产品质量的关键所在。需要注意的是,对于不同领域的产品,生产规范、产品结构、 生产方式上各有不同,不能采取“一刀切”的方式简单粗暴的进行生产,需要根据实际的需求进行相应的设备、技术选择,使机械工程智能化生产的产品在保证质量的同时满足消费者的不同需求。 结束语: 总而言之,机械工程对于社会经济的发展十分关键,智能化是社会发展大势所趋。现阶段,虽然我国机械工程智能化发展面临一些问题,但是困难只是暂时的,随着科技与经济的继续深入发展,其发展前景十分明朗。 机械工程类论文:浅论机械工程技术教学研究 机械制造技术是一门非常重要的专业课,它包括金属切削机床、金切原理与刀具、机床夹具、机械制造工艺、数控加工工艺等内容。本课程的目的是使学生掌握机械制造技术的基本理论知识,同时通过生产实习、课程设计等实践环节使学生具备分析和解决机械加工技术问题的能力,学习机械制造的新工艺、新技术及发展方向,为学生走向工作岗位、从事生产实践打下坚实的基础。教师应认真研究教材,积极研究教学理论和教学方法,努力提高教学水平。 1. 教书育人,德育为本 教师是“人类灵魂的工程师”,不仅教授学生专业知识,更要对学生进行德育教育。教学中,应结合学生将来可能从事的技术与管理工作的性质,从本专业对人才培养等方面,对学生进行生动深刻的讲授,使他们了解本课程的重要性,激发其学习的兴趣。在教学中,必须把思想品德教育、职业道德与专业技术教育有机地结合起来,使他们成为德才兼备的有用人才。教师应身体力行,为人师表,做好表率,使学生不仅学到知识,而且学会怎样做人。 2. 注重内在联系 专业教育的目的是要使学生用全面和发展的眼光看问题。从教材前、后内容的联系上,从本课程与其他课程的关系,从机械制造技术与其他学科之间的联系,从理论与实践的联系上全面了解和掌握专业知识和技能。 教材是按着一定的顺序编写的,但前、后内容有着紧密的联系。比如,教师在讲授“机械加工工艺规程”和“机械加工精度”等基本概念时,经常要用教材中的例子和生产中的实例来说明,而“典型零件加工”的内容又与前面机械制造基本理论有重要联系,就应引导学生寻找各部分内容的内在联系,这样更容易系统深刻地理解教材。 机械制造专业的各门课程是一个有机的整体,密不可分。机制制造技术与“机械制图”、“机械原理与设计”、“数控加工与编程”等其它专业课和基础科有密切的内在联系。例如在介绍机床夹具的内容时,夹紧力可以由机械、液压或气动装置提供,夹具的结构就有变化[1]。教学中,要把机械原理、机械零件、气动和液压传动等课程的知识联系起来,使学生全面掌握要点,提高专业水平。 3. 教学互动,激发学生的学习兴趣 在机械制造技术的学习中,不少学生感到每节课的知识过多,不能及时理解消化,为了解决这一问题,可以使用多变的教学方法并提高教学艺术性。对教学内容要有的放矢,详略得当。对于易理解的内容,要求学生先预习,讲课一带而过;较抽象的内容除布置学生预习,还应认真讲解;理论性和实践性较强的知识重点讲解,理论联系实际。 教学中可采用讨论式教学方法,即学生按照教师布置的思考题在课前进行预习。课堂上先提出问题,再让学生略加思索之后回答。学生各抒己见,在充分地讨论之后,教师做总结,指出要点。例如在学习曲轴加工的内容时,曲轴与一般的轴不同,它由主轴轴颈、连杆轴颈和连接板组成,结构细长,多曲拐,刚性差,其加工过程很有特点[4]。组织学生参观曲轴加工现场并翻阅技术资料,自己根据零件加工特点,提出加工的方法并相互讨论,在此基础上,教师总结曲轴加工的工艺难点和解决方案。这样以学生主动思考、积极讨论为主,教师提示、答疑为辅,能够充分调动和发挥学生的主观能动性,将被动学习变为主动学习,可以收到很好的教学效果,便于培养学生自学能力,促使学生动脑筋想问题,使其思维能力和表达能力都得到锻炼,提高他们分析和解决问题的能力,有利于培养创造性人才。 4. 利用教具、实物等进行直观教学 机械制造技术的实践性和综合性较强,各部分教学应注意与生产实际相结合,可以利用各种教具、挂图、实物、模型、录像、多媒体等直观教学手段增强学生的感性认识。例如讲解各种刀具时就可以把常用车刀、数控刀具和刀柄、麻花钻、深孔钻头、浮动镗刀、珩磨头等带到课堂上,适时拿出来介绍。在介绍机制工艺规程制定的内容时,可通过观看录像让学生直观了解工厂生产的过程,包括生产技术准备、毛坯制造、零件的各种加工过程等。较大的典型零件如车床主轴箱:床身等可能用木材和纸板做成简易模型,较复杂的工装、机床结构也可做成模型,必要时还可以带学生到工厂参观,进行现场教学。对于工步、走刀、工序等较难掌握且容易混淆的概念,可以组织学生观看车削、铣削的加工录像,有针对性地讲解和区分。讲解数控加工工艺时,可利用数控加工仿真软件介绍数控车、铣和加工中心的对刀、设置刀具补偿、工件的定位和装夹、刀具运动轨迹等内容,带领学生深入工厂观看数控机床加工现场,都可收到很好的效果。 5. 搞好现场教学 根据不同的教学内容、不同的情况采用多种形式的现场教学。对于各种加工方法、各种机床、夹具、刀具和量具,可组织学生去实验室、工厂机加工车间参观实习。针对某一典型零件的加工,可组织专题现场教学,要详细了解图纸和工艺条件,学习工艺过程,了解其典型设备、工艺装备的机构特点和使用方法。对重点零件的加工,要求学生仔细观察、运用所学的理论知识,改进不合理的工艺方法;对生产中遇到的质量或其他技术问题,应指导学生分析并解决,必要时,向工厂的技术人员和工人请教。在实习中,把典型的工艺方法、夹具、专用刀具都记录下来,与所学的理论进行比较,来巩固理论知识和提高解决技术问题的能力。当然,课堂与现场要相结合,教师应根据工厂的情况编写出实习教案,精心组织实习的内容,首先在课上介绍零件图纸和技术要求,然后带领学生深入现场,最后回到课堂组织学生讨论分析,教师汇总,指出要点。 总之,机械制造技术是一门综合性、实践性都很强 的课程。任课教师认真研究教学方法,不断提高知识水平,真正做到理论联系实践,必然能教好这门课,取得理想的效果。 机械工程类论文:对自动化技术在机械工程中的应用研究 随着机械制造步伐的逐步加快,机械工程中自动化技术的应用也得到了全面的发展。在过去,自动化技术的应用通常是局部、单机形式的自动化,而如今,自动化技术不仅综合了集成技术,还囊括了一系列先进的智能设备,因而大大提高了生产效率,使得机械工程领域产生了巨大的变化。随着自动化技术在机械工程中应用范围的不断扩大,自动化技术在机械工程中的应用现状、应用策略以及发展趋势等问题也就成为当前热议的话题。 1、我国自动化技术在机械工程中的应用现状分析 我国自动化技术在机械工程方面的应用情况仍处于单子及刚性自动化阶段,同国外发达国家相比差距仍相对较大,因为国外发达国家自动化技术的应用已经实现了普遍的柔性化、集成化及其智能化。 对于我国的多数企业而言,在机械工程的生产管理的自动化方面采用的仍是传统落后的管理模式,发达国家早已实现了信息化管理,且对于工业管理、组织以及生产模式等方面仍在逐步升级和创新。对于人才管理来说,我国缺乏一个科学有效的管理机制,且所谓的人才多为理论型人才,真正的理论实践型的全面人才远远不够。此外,对于机械设计方面而言,我国无法做到及时地更新,在设计能力方面也并无大幅度的提升。对于工艺水平而言,数控加工等相关技术仍停留于初级的精细加工阶段,还未真正掌握复合加工等先进手段。 对我国机械工程中自动化技术的应用情况进行分析可知,我国在此方面存在着不少问题,较为突出的问题是机械自动化技术全面人才的缺乏、自动化技术较为落后,且应用范围较为狭窄等。作为机械自动化技术发展的基础,相关技术人才的培养相当关键,由于我国在此方面的技术人员多数仅仅空有理论知识,而缺乏实践经验,因此,进行人才的培养过程中必须注意理论同实践的联系,这样方可真正实现自动化技术能力的不断提高,进而推动现代机械工程领域的不断进步。此外,我国还应改变数控系统中传统的封闭体系结构,不断提高自动化技术的管理策略及其科研投入,拓宽自动化技术在机械工程领域的应用范围。 2、机械工程中自动化技术的应用分析 2.1柔性自动化技术在机械工程中的应用分析 对于柔性自动化技术而言,其主要是随着计算机信息技术的发展而产生的,因而是一种新兴技术,此技术不仅可以实现技术性操作的自动化进行,还可以在明确加工目标的情况下进行智能操作。因此,将柔性自动化技术应用于机械工程中可以实现生产效率的提高,从而实现机械领域的工业化发展目标。如今,柔性技术已经成为机械工程中不可缺少的一部分,其将数控技术为核心,同时结合先进的计算机信息化设备、信息科技技术及现代机械生产技术三个方面,推动了机械制造工业的不断发展和进步。由此可知,柔性自动化技术在机械工程中的应用,对于整个工业发展而言具有相当深远的意义,不仅能够实现生产数量及其生产效率的大幅提高,减轻劳动人员的工作强度,还大大提高了生产的质量,实现了生产成本的大幅降低以及产品效益的不断扩大。由此可见,柔性技术在机械制造行业的应用具有全球化趋势。 2.2集成自动化技术在机械工程中的应用分析 集成自动化技术主要指的是对目前现有信息技术不断进行改进,以确保机械制造过程更为具体化,此外,还负责将机械制造生产过程中相关的各种技术及其生产信息进行高效集成,以实现机械生产的不断扩大,最终实现集成能力的不断增强。正是由于具有如此多的优势,因此,如今集成技术在机械工程中的应用已受到了十分普遍的认可,且在信息集成系统不断发展和完善的过程中,集成自动化技术也得到了不断的发展。集成技术涵盖了众多方面,如数据库集成、质量系统工程以及一些复杂程度较高的工业系统设计。就如今的发展情况而言,集成自动化技术在机械工程领域的应用,无论对于产品研发,还是生产和控制都可以取得相当好的效益。 2.3智能自动化技术在机械工程中的应用分析 智能自动化技术指的是通过人工智能技术、神经网络等技术对某过程进行模拟,促使系统能够像人脑一样进行数据的分析或信息的采集,进而实现系统的自动化。此技术在实现机械智能化的同时,还通过集成化技术实现了控制的自动化,因而可以说是一门集智能技术和集成技术于一体的自动化综合技术。此技术在机械工程中的应用有效实现了人工智能技术以及机械制造过程的高效融合,不仅对生产过程的监控十分有利,有效降低了人力资源成本的投入,还实现了生产效率的大幅提高。此外,此技术通过神经网络实现信息的识别,因而使得机械系统运行时具有相对较强的自主适应能力,这对于生产过程中突发事件的快速响应及其解决十分有利。 3、自动化技术在机械工程中的未来发展情况分析 3.1自动化技术在机械工程中发展方向 机械工程中自动化技术应用的发展过程中必须以我国国情为依据,从简单技术入手,逐步朝着复杂技术进行发展,进而建立起一套我国特色的机械自动化系统。如今,虽然我国在机械工程领域已经得到了一定程度的发展,但同国外先进国家相比差距仍相当大,在自动化技术在机械工程的应用过程中先进技术及其相关经验仍相对缺乏,这就要求我国实现机械领域自动化的过程仍有相当长的一段路要走。因此,就我国而言,为了实现机械工程自动化技术的更好发展,必须以我国具体国情为依据,不断进行自动化技术应用经验的积累,同时注重吸收外国在这一方面的先进技术水平,逐步推动机械工程中自动化应用技术的不断发展。 3.2机械自动化技术在企业中的应用和发展 对于自动化技术在机械工程中的应用而言,其主要目的还是为了投入生产,因此必然要在相关企业中进行应用和发展,此时必须以实际情况为依据,确保机械自动化技术的应用能够有效推动企业的发展。对于机械相关企业而言,在进行自动化技术的引入过程中必须先要对企业的实际情况进行考虑,无论是企业的经济能力还是未来发展都要进行认真考虑,以确保机械自动化技术能够产生长远的效益。 3.3自动化技术在机械工程中的应用过程中应注意的问题 进行机械工程自动化技术的应用过程中,必须注意稳固的抓好此项技术的应用过程,对此项技术的基础应用工作进行大力地推广。一面进行主机的发展,同时还要进行配套控制系统及机械自动化元件等的发展。此外,还要确保各种传感器、编程控制器、控制系统、系统及计算机软件和微处理机等方面技术的不断发展,以便为将来的进一步发展打下基础。除此以外,还应不断进行性能优良且应用水平高的自动化机电产品的研究。自动化技术在生产中进行应用的过程中很容易受到系统质量、结构、刚性等方面要求的影响,因此必须不断对其进行更新,以满足机械自动化技术应用方面的需求。 结语 综上所述,自动化技术在机械工程中的应用已逐步成为机械制造领域相当重要的组成部分,机械工程中自动化技 术的应用不仅可以实现原料成本的大幅降低及生产效率的大幅提高,还是避免人力资源浪费的最为有效的途径,因此必须对其给予足够的重视。 机械工程类论文:机械工程图图形检索技术的研究 引言 在基于内容的视觉信息检索技术与计算机信息管理技术探究中获得的科研成果给处置这个问题带来了有用的参考,让迅速查寻所需要的设计图纸变成可能。鉴于此,本文对机械工程图图形检索技术进行分析与探究具有较为深远的意义。 1.机械工程图检索技术的分类 基于文本的图纸检索还有基于成组技术的图纸检索出现了很多的问题,寻找原因会发现问题的形成和举出这类方法的时候,人们对图形的认知水准还有处理问题的考虑点存在较大关联,所以这类问题是方法自身所特有的[1],只借助改变技术细节很难解决,必须通过不同的角度思考这类问题才会可能全部处理发生的困难。伴随基于内容的图像检索技术的进一步发展,国内外已经有某些研究人员将在基于内容的图像检索范围所获得的科研结果加入至CAD领域,通过图形特点的记叙方式完成CAD图形检索。系统首先必须提取到图纸的几何特征数据还有其空间关联数据,关于图纸的特点数据存储至图纸特征库里,客户在完成新设计的时候,只需要给系统提供具有某种特点的图形,系统就能够在拥有的计算机图库里检索到与所提供的图形拥有类似的几何特点或者部件相互拥有类似空间关联的图纸,这样用户就能够用检索出的结果当成参照,根据新的设计需求进行设计。本文所论述的主要是基于内容的图纸检索系统的完成问题。 2.机械工程图大致图形的叙述 第一,简单图形 包含了矩形、圆与三角形这三类图形。 第二,链式图形 通过直线、圆弧相互连接形成的图形,构成这些图形的直线或者圆弧首尾是相接的,图线相互不存在交互关系,所围区域都是单连通域,在其围成的区域里不包含其他的图形因素。 第三,复合图形 通过链式图形与简单图形利用邻接关联形成的图形,在这些图形中轮廓线以里的每个区域中都不存在单独存在的简单图形或者链式图形。图形分解的重要步骤叙述如下: 步骤一:分隔单独出现的图形 单独出现的定义指的是在这个图形的每个部分和轮廓的其他组成成分不存在相交、重合与连接关联,图形单独的出现在总体轮廓之间。这类图形假如是简单图形,则跳转至第4步,假如是链式图形,则必需跳转至第3步,不然其就是复合图形,跳转至第2步完成; 步骤二:复合图形分解 把复合图形根据其组成分解成为相互邻接的闭合图形[2],这类图形可能是链式图形或者是简单图形这两类状况,判别图形的形式,假如图形是简单图形,则跳转至第4步接着完成处置; 步骤三:把链式图形分解成为简单图形的组合 把链式图形分解成为简单图形,包含了图形分解还有判定所得的各类简单图形相互的存在关系这两类问题,也就是先完成分解,再判别各个简单形体相互的空间运算关联是并、差还是没有空间运算关联; 步骤四:存储处理结果 到这里整个的图形就已经被分解成了圆、长方形与三角形这三类简单图形的拼接形式。把图形的构成数据还有每个步骤获得的图形之间的空间运算关系存储至数据文件里。详细情况参照下图2-1所示。 3.机械工程图图形检索数据的组织和检索的完成 复杂机械工程图中的图形轮廓最后能够分解成三类几何图形的组合情况,这个分解的过程总共包含了三个阶段,在分解的第一阶段与第二阶段里,复杂图形被分解成了一些封闭的图形,这类图形相互之间是存在邻接或者互相包含的关联,封闭图形间的组合形式展现出了轮廓的整体构成结构;在分解的第三个阶段,那些不属于规定的几种简单图形的封闭图形被再一次的完成分解,最后通过长方形、圆与三角形这三类简单图形的拼接形式来代表它们,分解获得的简单图形的数量与相互关联代表了繁杂的封闭图形[3]。 在基于内容的图形检索当中,判断检索图形与其他图形相互的匹配程度是检索的重要步骤之一。过去数据库系统的查询往往是基于精准文字匹配的,但是在图形、图像这样的数据检索当中,关于给图形、图像的内容用语义叙述没办法完成全部精准,因此必须要通过相似性匹配来权衡评定检索结果的相符情况[4]。这个相似性情况是通过数值形式来完成表示的。相似性测量是某个模式领域当中关于模式的知识表述,可以度量该领域里对象间的感觉相似性的相应程度。在用户根据图形特点检索的时候,获取到的图形特征是关于图形实体的一类全面的表述,当使用相似性检索的时候要牵扯到两类重要的问题:一个是图形特征的相似性度量,另一个则是基于相似性的查询方法。 4.结语 通过本文探究,认识到机械工程图检索技术的分类,因此对机械工程图图形检索数据的组织和检索的完成进行加强便显得极为重要。然而,这是一项较为系统的工作,不能一蹴而就,需要从多方面完善,比如复杂图形被分解成为一些封闭图形。进一步为我国机械工程图图形检索的发展奠定尤为坚实的基础。 机械工程类论文:机械工程教育信息化发展现状 一、前言 在我国经济中,制造业是国家的支柱行业,占据国有经济的重要地位。随着制造业的快速发展,机械工程技术也迎来了新的发展形势。从目前机械工程技术的发展来看,在产品研发和生产制造中,机械工程技术正在缩小与国外发达国家的差距,在某些产品领域已经达到了世界领先水平。之所以取得这样的成绩,主要原因在于机械工程教育中引入了信息化的理念,不但提高了机械工程的教育效果,也促进了机械工程教育的发展,所以,我们应对机械工程教育信息化发展有全面正确的认识。 二、机械工程技术的特点分析 1、机械工程技术的先进性特点 (1)灵活(2)高效率(3)能源消耗低(4)无污染(5)产品性价比较高。 2、综合考虑设计与工艺的特点 在机械工程技术方面,设计与工艺紧密结合十分重要,在实际生产过程中,需要结合现场的工艺进行合理的设计,使设计一次性成功,这就是经常所说的并行工程。 3、全面考虑工业应用的特点 对于机械工程技术来说,最终的目的就是提高制造行业的经济效益和社会效益。这就要求在设计之前详细了解市场,针对工业应用情况进行设计、研发、生产、销售等等,使该技术能够达到理想中的效果,这样的机械工程技术才算是成功的。 三、机械工程教育信息化发展现状 考虑到机械工程的特点,在机械工程教育开展的过程中,引入信息化手段是十分必要的。从目前机械工程教育信息化发展现状来看,主要表现为以下几个方面: 1、机械工程教育信息化手段已经得到了充分的运用 出于提高机械工程教育质量的目的,在机械工程教育开展过程中,及时的引入了教育信息化的手段,主要包括CAD教学、网络化教学等,通过教育信息化手段的运用,机械工程引进了国外技术的先进理念,形成了对国外先进技术的消化吸收,保证了机械工程能够持续快速的发展。从目前机械工程教育的开展来看,信息化手段的运用范围越来越广,已经成为了机械工程教育的主要手段之一,为机械工程教育的发展提供了有力的支持。随着教育信息化手段的不断发展和提高,相信在未来机械工程教育信息化手段的应用范围更广,应用效果更加突出。 2、机械工程教育信息化采用了网络化发展的模式 计算机网络的发展,为机械工程教育提供了强有力的支持,不但提升了机械工程教育信息化发展的质量,还提高了机械工程教育的整体效果,改变了传统教育模式的束缚,为机械工程教育的发展提供了新的参考。从目前机械工程教育信息化的发展来看,网络化的发展模式为其带来了资源共享的便利,丰富了现有的教育内容,提高了教学实效性,为机械工程教育的发展注入了生机和活力。从这一角度来看,机械工程教育信息化发展成为了机械工程技术发展的必然趋势,为了机械工程技术的提高奠定了坚实的基础,保证了机械工程技术的发展质量。 3、机械工程教育信息化改变了传统教育理念 在传统教育理念中,机械工程的教育应尊重书本内容,应以现有技术为基础进行技术研发和技术教育,对先进技术的引入缺乏必要的手段。考虑到机械工程传统教育理念的缺点,以及计算机信息化的高速发展,在机械工程教育中引入信息化手段已经成为了必然的选择,对机械工程的发展产生了重要影响。基于这一判断,机械工程教育信息化改变了传统的教育理念,开始朝着新技术引入和新技术应用的方向发展,极大的提高了机械工程教育的实效性,满足了机械工程发展的现实需要,提高了机械工程发展的整体质量,为机械工程发展提供了新的参考。 4、机械工程教育信息化提高了教育效果和技术的先进性 通过采用教育信息化手段,机械工程的教育效果得到了持续的提高,为机械工程技术的发展提供了有力的支撑,保证了机械工程技术的发展质量。同时,教育信息化手段的采用,保证了机械工程技术的先进性,使机械工程技术能够及时的引入并借鉴国外的先进经验和成熟的技术,为我国机械工程技术的发展提供有力的支持。从目前机械工程教育的实际发展来看,机械工程教育信息化提高了教育效果和技术的先进性,为机械工程的发展提供了有力的支持。因此,从促进我国机械工程技术发展的角度出发,我们应对机械工程教育信息化手段有深入的了解。 四、结论 通过本文的分析可知,在我国机械工程技术的发展过程中,教育信息化手段起到了积极作用。教育信息化手段不但提高了机械工程教育的整体效果,还对机械工程技术的发展提供了有力的支持,满足了机械工程技术发展的要求。因此,我们要对机械工程教育信息化手段有全面正确的认识,要认真分析机械工程教育信息化发展现状,不断提高机械工程教育信息化的发展质量。 机械工程类论文:分析机械工程及自动化创新实践开发 引言:工程的本质在于创造,工程创造的内涵就是科学知识和技术的开发与应用。工程正是通过对辩学知识技术的开发与应用,创造世界上原先没有人工产品或系统来满足社会现实可能的需要。工程是一种创造力的专业,与社会生活中的其他专业有着不同的分工,以创造为自己的使命,这正是工程教育的本质特征和光荣任务。现代工程的定义具有鲜明的时代特征。2l世纪,世界将进入知识经济的时代,一切创新都依赖于高素质创造型人才,承担培养高素质创造型人才和发展科学文化双重任务的高等教育,必将成为国家创新体系的支柱和基础,寓有创造本质特征的工程教育应当更加突出创新意识和创造能力的培养等。 一、机械工程及其自动化专业创新实验开发研究的意义 随着世界经济一体化趋势不断增强,我国市场经济不断发展与完善,对现代工程的概念也产生了一种新的理论,即“工程是关于科学知识和技术的开发与应用,以使在物质、经济、人力、政治、法律和文化限制内满足社会需要的一种创造性专业”。从中我们可以看出,工程的本质在于创造,而创造的本质就是对科学知识和技术的开发与运用。从这个意义上理解,工程就可以理解为通过科学知识和技术的开发与应用,通过创造出当前没有的产品或者是系统,以此来满足经济和社会发展的需要。从某种意义上说,工程与其他的专业有着很大的区别,最为主要的就是工程专业可以理解为创造力专业,这也是工程教育的本质特征。当前,知识经济时代的到来,使得知识成为了人类社会进步的源动力,一切的经济活动和社会活动也都要依赖于知识的开发与运用,而高素质的创造型人才正是对知识的开发与运用的实施者,培养创造型人才也成为了当前我国教育事业的根本任务,对工程教育进行创新与改革也是当前高等教学改革的一个必然方向。 二、机械工程及其自动化专业综合创新实验的开发研究 通过对高校理工科专业教学体系的分析可以看出,实验教学被安排的位置是在理论教学之后,其实验的目的就在于为学生提供应用理论知识进行实践和应用的机会。工程能力也可以称之为创造能力,这是对于理工科学生基本的素质要求之一,因此可以说,创新实验教学的开发和研究,是为学生提供应用理论进行创造的平台,也是培养学生工程素质和创新能力的主要途径。综合创新实验的开发与研究是一项复杂的、系统的工程,需要以现代教育思想作为根本的指导思想,科学的处理实验教学与理论教学的关系。笔者认为,综合创新实验应当根据专业特点,同时结合学校教学的实际情况,在现有的实验设备的基础上,进行改进和研发,而不需要投入大量的资金进行新设备的购置,通过对现有的实验设备进行优化和整合,引入计算机技术和智能化技术,则能够实现对综合创新实验的整体优化,达到培养学生创新能力和实践能力的目标。综合创新实验的教学目的很明确,就是为了给学生提供一个工程应用教学环境,使学生通过实验来加强对理论知识的理解和掌握,并且学会用知识分析问题和解决问题,进而培养学生的综合能力。实施综合创新实验通常是在理论课教学结束之后,综合创新实验打破了学科之间的界限,其实验内容的设计以培养学生的创新能力作为指导思想。学生在完成一项创新实验的过程中,要对各种实验的设备进行熟练的掌握,也需要借助多个学科知识的综合运用,才能够完成实验。 机械工程及其自动化专业综合创新实验Ι 1、实验设备:细纱机,计算机,测试系统,机构测绘工具。 2、实验内容:(1)测绘细纱机钢领板运动机构;(2)应用测试系统检测钢领板运动规律;(3)根据检测的钢领板运动规律,反求设计控制凸轮机构;(4)对细纱机钢领板运动机构进行综合分析,提出新的设计方案;(5)在计算机上实现新设计方案的仿真设计或者虚拟设计。 机械工程及其自动化专业综合创新实验Ⅱ 1、实验设备:机器动力学实验台,计算机,测试系统。 2、实验内容:(1)应用测试系统检测机器动力学实验台,当载荷一定时,在安装飞轮和不安装轮飞两种状态下主轴转速的变化情况;(2)建立实验台等效主轴的运动方程,分析飞轮的调速作用;(3)按新给定的主轴运转不均匀系数反求设计飞轮;(4)在计算机上实现不同主轴运转不均匀系数条件下飞轮的仿真设计或者虚拟设计。 机械工程及其自动化专业综合创新实验Ⅲ 1、实验设备:1511织布机,计算机,测试系统,机构测绘工具。 2、实验内容:(1)测绘1511织布机打纬机构和棕框机构的机构运动简图;(2)应用测试系统检测检验棕框机构运动规律;(3)根据检测的棕框机构运动规律,反求设计棕框共轭凸轮机构;(4)对1511织布机打纬机构和棕框机构的运动进行综合分析,提出新的设计方案;(5)在计算机上实现新设计方案的仿真设计或者虚拟设计。 三、“机械工程及其自动化专业综合创新实验"的实施 系列“机械工程及其自动化专业综合创新实验”一般安排与课程设计同步进行。学生在指导教师的指导下完成基本实验内容,然后独立完成计算分析、创新设计以及在计算机上实现创新设计方案的仿真设计或虚拟设计等项内容,最后写出实验报告。系列“机械工程及其自动化专业综合创新实验”不仅重视学生动手能力的培养,更重要的是加强了学生综合应用所学知识分析问题、解决问题和创新思维能力的培养。系列“机械工程及自动化专业综合创新实验”是按照学生掌握知识由浅人深,认识问题由感性认识到理性认识过程设计的,它重视了学生综合创新能力的培养,形成了鲜明的特色。 明确培养目标制定具有工程特色的教学计划。随着科技进步,以计算机信息技术为标志的高新技术在机械制造领域的渗透、融合、应用,使得机械工程学科本身的内涵、外延同传统的观念相比有了质的变化, 企业要求该专业的毕业生不仅具备机械设计制造及其自动化方面的基础理论知识和应用能力,还应具备在工业生产第一线从事机械制造领域内的科技开发、设计制造、应用研究、运行管理和经营销售的能力,为了适应社会需求,就应在现代教育思想、教育理念的指导下,以培养具有工程素质的应用人才为目标,构建起新时期对该专业人才要求相适应的、与现代高新技术相融合的、与经济发展环境和资源条件相协调的教学计划体系,按照公共教育、专业教育、实践训练的培养策略,突出工程特色,既要有共性要求,又兼顾个性培养。公共教育部分要培养学生良好的人文素质, 人文与社会科学与自然科学从来就不是分割的, 很多科学技术中的突破来自于人文知识的灵感, 创新思维和创新精神的培养,也绝不是单纯的专业知识教育问题,通过对学生宽广的通识基础和深厚的自然科学理论基础的塑造,辅以工程哲学的教育,可以为工程素质培养奠定良好的基础。专业教育部分要系统学习专业基础课程和核心课程,重视坚实的专业技能的培养,培养工程师的基本素质。在条件允许的情况下,可以为学生提供专业技能认证课程。实践训练部分则着重进行上手快、后劲足的实践能力与创新能力的训练,任何一个学年均有不同的实践教学环节,保证工程实践训练4年不断线,倡导以科研项目、工程现场、实验室研究为背景,进行系统的动手实践能力和创新能力培养。除了上述共性教育,还要对学生进行个性培养,如鼓励学生参加辅修专业的学习,选修感兴趣的其他专业,通过学习,扩大学生的知识面,以此加强跨专业、跨学科的复合型工程人才的培养。 机械工程类论文:本体以及其在机械工程中的应用综述 一、前言 本体在经历了10多年的发展之后,已经实现了语言、环境构建和方法论,现已经构建了理论框架和技术体系,在各行业中广泛应用。 二、本体的基本概念 在信息科学中,作为一种知识表示方法,本体(ontology)包括了研究领域内对象的名称、对象属性和相互关系的逻辑描述,提供了领域内知识表示和交流的词汇集合和集合中各个对象的关系集合。采用这种方法表示知识的本体,是基于一定的目的人为设计的规范说明,这与它所建模的世界有着明显的区别。本体发展至今,其应用范围已经远远超出了传统人工智能和知识工程的范围,这主要是由于本体具有以下显着的优点: 1、异构系统互操作,在异构主体之间对交流的结构化信息达成共识,这是本体开发的一个主要目标; 2、通过本体复用、映射和集成等方式实现领域知识复用,这是本体研究的主要动力之一; 3、明确的领域认定,利用本体表示方法描述领域认定,当领域发生变化时,对应的领域认定的改变也相对比较容易; 4、分析领域知识,建立领域本体,实现领域知识的应用和管理; 5、将领域知识与操作性知识相分离。 三、知识工程中本体的含义 在知识工程领域,研究人员给出了面向人工智能的明确的本体定义,其中,最重要的一个是Gru-her在1993年采用人工智能界公认的概念模型为基础给出的:本体是概念模型的明确的规范说明。随后Studer在参考了Gruber和Borst的定义的基础上提出了本体是共享概念模型的明确的形式化规范说明。本体定义的核心内容本文由论文联盟//收集整理是概念模型,即研究领域内存在的对象、概念及其他实体以及它们之间的关系是研究领域的一个抽象的、简化的视图,每一个知识库、知识库系统或知识水平的主体,都或明确或隐含的依托于某些概念模型。分类法(taxonomy)是对科学分类的普遍规律的研究,是按照一定的思想观点,以科学分类为基础,结合领域内容和特点,将领域知识分门别类以术语的形式组成分类表。本体与分类法相比,主要有两个区别:本体具有更为丰富的内部结构并且反映了某种程度的共识。 理论上,可以通过5种类型的构件来形式化描述一个本体:概念、关系、函数、公理和实例。这里的概念可泛指论述的任何事物,如任务、功能、行为、策略和推理过程等等,有时为叙述方便,概念也称为类。关系用来表示领域中概念之间的相互作用,元关系形式化定义为个集合的笛卡儿乘积的子集:R:C×C×…×C。函数是一类特殊的关系,在这种关系中,前n一1个元素可以惟一决定第n个元素,函数的形式化定义为:F:C×C2×…×G一一C。公理用来表示领域中永真的陈述,实例表示领域中的具体元素即对象。 四、本体构建的规则 本体构建方法概述出于对各自问题领域和具体工程的考虑,构造本体的过程各不相同。目前没有一个标准的本体构造方法,最有影响的是Gruber在1995年提出的5条规则: 1、清晰:本体必须有效地说明所定义的术语的含义。定义应该是客观的,与背景独立的。当定义可以用逻辑公理表达时,它应该是形式化的,应该尽力用逻辑公理表达。定义应该尽可能的完整。所有定义应该用自然语言加以说明。 2、一致:本体应该是前后一致的,也就是说,它应该支持与其定义相一致的推理。它所定义的公理以及用自然语言进行说明的文档都应该具有一致性。如果从一组公理中推导出来的一个句子与一个非形式化的定义或者实例矛盾,则这个本体是不一致的。 3、可扩展性:本体的可扩展性是指,本体提供一个共享的词汇,这个共享的词汇应该为可预料到的任务提供概念基础。它应该可以支持在已有的概念基础上定义新的术语,以满足特殊的需求,而无须修改已有的概念定义。也就是说,人们应该能够在不改变原有定义的前提下,以这组存在的词汇为基础定义新的术语。 4、编码偏好程度最小(Minimalencodingbias):本体应该处于知识的层次,而与特定的符号级编码无关。本体的表示形式的选择不应该只考虑表示上或者实现上的方便。概念的描述不应该依赖于某一种特殊的符号层的表示方法,不能依赖于某种确定的语言,因为实际的系统可能采用不同的知识表示方法。 5、本体承诺最小,(Minimalontologicalcommitment):本体承诺应该最小,只要能够满足特定的知识共享需求即可。也就是说,本体应该对所模拟的事物产生尽可能少的推断,而让共享者自由地按照他们的需要去专门化和实例化这个本体。Gruber还指出,由于本体承诺是以词汇的使用为基础的,因此可以通过定义承诺最弱的公理以及只定义应用所需的基本词汇来保证。 五、基于本体的产品信息模型 来自华盛顿大学的Sudarsan和CMU的Fenves作为美国国家标准与技术研究院(theNationalInsti—tuteofStandardsandTechnology,NIST)的访问学者,与NIST的Sriram等人一起,为支持产品生命周期管理(ProductLifecycleManagement,PLM)各个方面的信息需求,以本体为表示工具,开发了一种产品信息模型框架口。该框架以NIST的核心产品模型(theNISTCoreProductModel,CPM)及其3个扩展版本:开放式装配模型(OpenAssemblyMod—el,OAM)、设计分析集成模型(DesigeAnalyticIn—tergratedModel,DAIM)和产品族进化模型PFEM作为基础。OAM定义了系统级的概念模型和相关的层次化装配关系;DAIM定义了产品的主模型以及一系列抽象功能模型和两个主模型与功能模型之间的变换,每一个功能模型对应于产品的某一个领域特性,两个变换分别为理想化和映射;PFEM表示产品族及其组件,与产品族进化相关联的设计原理。 开发产品信息模型框架的目的在于:①从产品的概念设计阶段开始,在其全生命周期的整个过程中捕捉产品、设计原理、装配、公差等信息;②便于下一代CAD/CAE/CAM系统的语义互操作;③捕捉产品和产品族的进化。该框架提供了产品信息和设计原理的细粒度描述,因而PLM系统可以方便地直接访问框架中的数据。 产品信息模型框架作为产品在设计过程各个方面的信息库,能够为PLM及其辅助系统提供一种单一的、一致的信息交换协议,支持CAx及其他相关系统之间直接互操作和无缝的信息集成。该框架具有以下特点: 1、以形式化语义为基础,通过采用合适的本体就能进行自动推理; 2、具有概括性,它描述的是概念实体(制品和特征),而不是针对具体的某种产品(发动机、泵等); 3、提供了产品全方位的丰富信息; 4、致力于促进新的应用和过程的开发,避免由于环境中信息的不齐备阻碍新应用的实现; 5、框架中结合了明确表示的设计原理,作为描述产品本身的重要内容; 6、作为产品级上不同系统间互操作的转换与接口。 六、结束语 总之,尽管当前,本体技术已经得到了发展,但是还是存在一定局限性,不能仅局限在对事实知识的表示,还应用对过程性的知识以及有效方法进行探索,这也是该技术今后的发展方向。
机械工程论文:机械工程测试装置设计的创新 目前常见的机械工程测试装置仅仅能够对机构系统或是加载液压系统等单一系统进行测试和分析,还很难对多个系统的参数进行综合性、系统性的测量和分析,因此在实际应用中的效果和价值难以令人满意。创新机械工程测试装置的设计,目的在于将多领域多学科知识进行综合性、系统化的实践运用,使各领域知识之间产生更为深刻而紧密的联系,并更好的服务于实际应用。本文中的机械工程测试装置,创新性的集合了机构系统、液压系统等多个系统,能够对多种参数实现高效的测试与准确的分析,在获得数据变化情况的同时获得分布曲线,以供论证和分析。 1、机械工程测试装置的创新设计 1.1总体结构的创新设计 文中所引的机械工程测试装置设计原理为:在启动变速电机开关后,变速电机立刻开始转动进入正常运行状态,该变速电机可调速范围在120转/分到1200转/分之间,可借助变速电机调速控制按钮对变速电机进行调速控制,通过光电转速传感器实时测量变速电机的转速,由数据输出接口将采集到的数据传送到计算机进行数据存储、处理、评定以及描述;按下急停开关后系统退出工作状态,以确保工作人员安全;电动机带动机构变速箱和轴承变速箱,机构变速箱为二级变速,由直齿和圆锥齿组成,借助皮带带动机构摇杆转动,手柄右倾时是空挡,左倾时机构摇杆转速保持电机转速的1/12,调节电机转速可间接控制机构摇杆转速在0-600转/分之间,轴承变速箱为三级变速,借助联轴器连接轴承箱,手柄右倾时是空挡,处于中间时轴承与电机保持相同转速,左倾时轴承转速保持电机转速的1/6,调节电机转速可间接控制机构摇杆转速在0-1200转/分之间;轴承施压加载依靠可视液压回路系统实现,加载压力显示由加载压力表实现,按下液压泵电机开关后,从液压箱油箱中吸油,通过调节先导溢流阀来控制系统压力,或借助远程调压来调整系统压力,由调压阀压力表显示调压阀压力,对电磁铁2DT开关通电后可借助远程调压阀控制系统压力,对电磁铁1DT开关通电后可保持卸荷状态。 整套机械工程测试装置既可以进行综合性测试,也可以单独测量,或是相互测量。单独对机构系统测量时将滑动轴承变速箱保持空挡,使液压泵电机开关断开,并使机构变速箱手柄左倾即可实现;单独对液压系统测量时将液压泵电机开关闭合,并断开变速电机开关即可;如果需要同时对液压系统和动压滑动轴承测量,只需闭合变速电机开关和液压泵电机开关,使机构变速箱保持空挡,并调整轴承变速箱手柄即可实现;如果需要同时对机构系统和液压系统测量,只需闭合变速电机开关和液压泵电机开关,使动压滑动轴承变速箱保持空挡即可;如果需要同时对液压系统、机构系统以及动压滑动轴承测量,只需闭合变速电机开关和液压泵电机开关,轴承变速箱和机构变速箱不处于空挡即可实现。 ①轴承箱;②轴承变速箱;③机构变速箱;④机构;⑤信号输出接口;⑥变速电机开关;⑦液压泵电机开关;⑧变速电机调速控制按扭;⑨急停开关;⑩变速电机;以下按次序为液压箱、液压泵电机、可视液压回路、电磁铁2DT开关、电磁铁 IDT开关、调压阀、先导溢流阀、加载压力表、调压阀压力表。 1.2 机构系统的创新设计 机构系统设计的目的在于对机构运动学进行深层次的解读,本文引用的机械工程测试装置中的机构系统选择的是可组可卸式。以四杆机构向六杆机构的转化为例,原四杆机构的结构组成较为简单,其中连杆的输出轨迹构成轨迹曲线,最终组成新的六杆机构,分析六杆机构的输出轨迹可以得知六杆机构输出构建上点的轨迹与对应的原四杆机构连杆上点的轨迹相同,是通过曲线移动来实现四杆机构向六杆机构转化的。在这一过程中,机构连杆的位移、角速度等参数可以借助传感器进行测量。 1.3 液压系统的创新设计 文中所用的机械工程测试装置中的液压系统设计为:液压系统与轴承箱连接,通过先导溢流阀对液压系统压力进行调节,由动压滑动轴承为液压系统提供所需强度的压力,旋转动压滑动轴承即可使压力弹簧发生一定程度的形变,从而产生适合的压力。与此同时,先导溢流阀与远程调压阀借助遥控口实现连接,可以借助远程调压阀对液压系统压力进行远程调控,使压力保持在合适的压力范围内。如果将先导溢流阀压力加到最大,对电磁铁1DT开关通电,连接远程调压阀与先导溢流阀,即可通过调节手柄来控制液压系统压力;如果断开电磁铁1DT开关,对电磁铁2DT开关通电,那么液压系统将处于卸荷状态,压力近乎为零。另外,为了对有关参数进行准确实施的采集和监测,在该液压系统的设计中对先导溢流阀出口处设有红外测温仪以及流量传感器,而且轴承系统的载荷根据液压系统压力进行调整。 1.4 动压滑动轴承的创新设计 整个机械工程测试装置共配备有若干个传感器对外载荷、油膜压力等实验数据进行监测和采集工作,直接将计算机系统连接到实验台测试控制系统上,从而进行数据汇总、处理、显示等操作。动压滑动轴承的设计,将轴承空套在主轴上,轴中间横剖面均匀分布测压孔,每个测压孔分别与压力传感器连接,油液温度数据选用红外测温仪监测采集,摩擦力数据选用摩擦力传感器监测采集,由液压系统对轴承加载压力进行调控,轴承载荷随液压油压力提高而增加,通过外载荷传感器对轴承加载压力进行测量和显示,因而十分稳定和方便。利用接口技术将压力传感器与计算机系统连接,利用计算机软件对采集到的压力数据进行处理后可得到压力分布曲线,从而计算出动压滑动轴承的压力分布情况和平均压强。 2、机械工程测试装置的功能分析 从上文介绍可知,该机械工程测试装置可以对机构、液压等系统进行单独测量或相互测量,或是进行多系统的综合测量,是一个综合性很强的测试平台,能够对各系统参数进行实时测量和准确分析,功能十分强大。为了更好的保证该机械工程测试装置的测量精确性,需要避免装置工作状态下的振动和噪声。因此,在该机械工程测试装置设计时,对工作台和传动装置等部位设有专门监测振动和噪声的传感器,借助传感器对振动与声波的测量来准确的掌握振动、噪声情况,从而对其进行有效控制。在压力传感器等其他传感器的配合下,该装置能够对压力、摩擦力、流量、位移、转速、温度等测试内容进行实施准确的测量,为测试系统的数据分析提供信息,能够满足测试人员对参数数据的需求。 3、结语 综上所述,本文借助传感器、虚拟平台、机构、测试等多方面技术和理论知识,创新性的设计了一个综合性的机械工程测试装置,与以往的测试装置相比可以对多个系统的参数进行测量和分析,很好的体现了现代测试技术的智能性、信息化和经济性特征,满足了测试仪器与系统测量分析工作融为一体的需求。 机械工程论文:虚拟仪器技术在机械工程测试中的应用 随着机电产品一体化和生产过程自动化程度的不断提高,机械工程的测试系统越来越复杂。它已成为整个机械设备研制、开发、应用和教学过程中不可或缺的组成部分。机械工程测试系统的基本任务是从测试对象获取反映其变化规律的动态信息,一个功能完善的机械工程测试系统由传感器、信号转换装置、信号分析处理装置和显示与记录等功能模块组成,无疑,讨论和设计机械工程测试系统及其构成要素,是十分有意义的。本文主要分析了虚拟仪器技术在机械工程测试中的应用状况,望大家参考。 一、机械工程测试系统基本状况分析 测试是测量与试验的简称,测试中最基本的是测量。测量是利用各种装置对可观测量(或称被测参数)进行定性和定量的过程。测试的基本任务是获取信息。测试是发展和检验自然科学理论的实践基础。在工程技术领域,由于实际研究对象的复杂性,很多问题难以进行完善的理论分析、推导和计算,所以必须通过试验来获得研究对象的状态,变化和特征等,这正是通过测试来实现的。测试技术正是研究有关测试方法、测试手段和测试理论的科学,它应用于不同的领域并在各个自然科学研究领域起着重要作用。特别是现在机械工程测试技术引起了大型工业企业和高等院校极大的重视。 测试系统的第一个环节是信号的传感,即是将被测量的量或被观察的量通过一个被测量传感器或敏感元件转换成一个电的、液压的、气动的或其他形式的物理量,被测的或被观察的量与被转换的输出量之间根据可利用的物理定律应该具有一种明确的关系。传感器就是用来完成这种转换的装置。 第二个环节为信号的转换和调理。被测物理量经传感环节被转换为电阻、电容、电感或者电压、电流、电荷等电参量的变化,由于在测试过程中不可避免地遭受各种内、外干扰因素的影响,且为了用被测信号驱动显示、记录和控制等仪器或进一步将信号输入计算机进行数据处理。因此经传感后的信号尚需进过调理、放大、滤波、运算分析等一系列加工处理,以抑制干扰噪声、提高信噪比,便于进一步传输和后续环节中的处理。 第三个环节是是对这些信号进行分析处理以及显示记录,包括信号的时域分析、频域分析、相关分析等。原始波形显示、处理后波形显示等。从而还可以分析出机械运转的工况等。 机械工程测试系统有测量、监控、试验分析机械设备运行过程中的参数功能,但前序步骤必经信号的采集、分析才能得出。所以,本系统对于机械的后续分析作用意义重大。 二、虚拟仪器技术在机械工程测试系统中的应用现状 科学技术的日益发展,对现在的机械工程测试系统影响很大,特别是相对于传统的测试系统来讲。以前要用特定的仪器对信号进行分析,但是利用虚拟仪器组建的机械工程测试系统却不用专用的仪器,而是利用计算机作为连接虚拟仪器软硬件的平台,信号源通过调理后数据采集卡就可以获取数据进行分析处理。现代计算机技术对机械工程测试技术和仪器的发展产生了革命性的影响。 测试系统的发展经历了模拟测试仪器、计算机测试系统(智能仪器)及虚拟仪器三个阶段。现代机械工程测试技术以计算机为中心,计算机的发展必然促进测试技术和仪器的发展。在此背景下,虚拟仪器的产生也就水到渠成。 在虚拟仪器中,软件是虚拟仪器系统的关键,目前国内外这种软件主要有美国DSP公司的DADISP软件,以实验后数据处理分析和表示见长美国NI公司的系列虚拟仪器开发平台(LabVIEW、LabWindows/CVI、Virtual Bench和Component Works)、美国QUATECH公司的DASLab软件包和惠普公司的VEE软件平台都是可以搭建虚拟测试系统的软件平台,以图形化编程和界面灵活见长。华中理工大学的V198虚拟仪器系统和哈尔滨工业大学的仪器王以虚拟的单个仪器或仪器库见长。其中,美国NI公司的LabVIEW软件功能最为完善,LabVIEW软件以简单、直观的图形化编程方式、强大的图形显示和数据处理能力见长,运行速度快、开发周期短、界面灵活是其又一大优势,最能体现虚拟仪器的风格,所以基于LabVIEW的虚拟仪器应用相当广泛。 由于Pc的功能变得越来越强大,速度快,价格低,在标准PC上连接一个或多个仪 器模块构成测试仪器成为一种趋势。这种仪器即为虚拟仪器。虚拟仪器的软件开发平台LabVIEW中,“所见即所得”的可视化技术是应用于测试领域的雏形。虚拟仪器注重测试人员在进行工作中的感觉。用仿真的面板给人以真实仪器的感觉,用丰富的曲线图像向测试人员传递信息,是虚拟现实技术在机械工程测试领域中的广泛应用趋势。 几个测试站点连成一个大的测试网络,互通数据和信息,联合分析测试结果,实现 数据和信息共享的网络化测试是机械工程测试系统的一个发展趋势。虚拟仪器技术是现代机械工程测试系统的发展趋势,在丰富的虚拟仪器软硬件产品支持下,尤其是在被誉为“科学家和工程师的语言”LabVIEW的支持下,组建一个机械工程测试系统正变得越来越容易。在技术发展日新月异的今天,为了让测试系统就有开放性、兼容性和不断更新的可能,利用虚拟仪器的概念组建测试系统不失为一种好的选择。 在机械工程测试系统中,应用虚拟仪器编的越来越普遍,因为很多传统的硬件设备在虚拟仪器中都可以用软件代替,从而降低了大量的设备浪费,降低了成本,并且还可以直观化的显示其结果,将多种的传统仪器合并到一套虚拟仪器测试系统中,有利于编程,也有利于增强测试系统的准确度。 三、结论 总之,虚拟仪器技术在全球范围内的应用越来越普遍,在我国主要应用到了企业生产中。我们要对虚拟仪器技术加大研究力度,力争促使该技术应用于更广泛的领域,赶上世界水平,为我国的机械工程的发展做出贡献。 机械工程论文:探讨机械工程材料课程教学改革 1 引言 机械工程材料是机械及近机类专业一门重要的专业基础课。本课程以材料的成分、加工工艺、组织结构与性能之间的关系为主线,重点介绍材料的本质,提出有关的理论和描述,说明材料结构是如何与其成分、加工工艺、性能以及行为相联系的。作为高等农业院校的机械设计以及农业机械化等专业的学生,学习本课程的目的,主要是使学生获得常用工程材料的种类、成分、组织、性能和热处理改性方法的基本知识。了解工程材料在机械工业特别是农业机械中的应用,通过对基础科学和知识的综合运用,使学生掌握常用机械工程材料的种类、成分、组织、性能以及改性方法等,初步具备根据零件的服役条件合理选材和妥善安排工艺路线的能力,为学习后续专业课程和从事机械设计及制造工作奠定基础。根据专业大纲安排,西北农林科技大学的机械工程材料课程在大学二年级第一学期进行。这一学期,学生所学的课程大部分还是数学、英语、物理等公共基础课,机械工程材料属于学生刚刚接触到跟自己专业相关的少数几门课程之一。 2 机械工程材料课程性质及教学现状 理论性强,微观概念多 机械工程材料课程,不像物理、力学等有着严密的逻辑推导和计算过程,也不像工程制图等相关课程,比较直观生动。机械工程材料课程总的特点是理论性非常强,涉及的原子、分子水平的微观概念很多。特别是与金属学相关的部分,如晶体结构、晶体缺陷、位错运动以及凝固结晶、相的概念、组织转变等,这些概念都是微观和抽象的,学生无法通过推导计算获得,更无法通过肉眼直接观察和亲身体验到,有时候需要通过一定的空间想象力来理解它们。这样就导致教师讲授起来有一定困难,而学生学习起来感到难以理解,从而感觉枯燥、乏味,失去学习的兴趣。 课程涵盖内容广 机械工程材料课程包含了材料科学专业中的力学、金属学、热处理原理、热处理工艺、金属材料、非金属材料以及失效分析等多门学科的专业知识,内容广而分散。而在“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的人才培养模式引导下,专业课程的学时数在不断压缩,而要求学生了解的内容却越来越多。这样就形成了一种矛盾,即教师上课的课时数减少了,而学生需要学到的知识却增加了。这就要求任课教师能够统筹安排上课课时,充分利用现代化的教学手段,精简课堂讲授内容,突出重点的同时拓宽知识面。 现有课本内容知识陈旧 大学教材内容陈旧,知识老化,这些是在我国高等教育中各门课程都有可能会遇到的,也是现在我国高等教育中普遍存在的问题。出版一本教材的过程是相当复杂的,要经过编写、审核、校对、出版、发行等多个环节,因此,当书真正出版出来以后,有些知识可能已经更新。而对于教师来讲,频繁更换教材,也不利于熟悉教案,积极备课。《机械工程材料》课本内容主要以金属材料为主,而近年来,随着科学技术的快速发展,各种新材料、新工艺在不断涌现。全球性的能源危机以及环境污染问题,对现代的新材料除了在性能、工艺和成本等方面的传统要求外,更提出了与环境协调、绿色环保、可循环再生等更高的要求。为了保证该课程的教学质量,并使学生能够尽量了解到本领域的发展动向,就迫切需要教师改变传统的以课本为主的教学方式,探索更加有效的教学模式,使学生理解并掌握课本基础知识的同时,能更多地了解和把握本领域的研究与发展动向。 3 教学改革探索 充分利用网络多媒体技术 多媒体技术是现代化教学的非常有效的辅助工具,教师要注重利用并充分发挥多媒体的特点,制作形象生动的多媒体课件。对那些学生难以理解、教师又难以讲解的比较抽象的内容,比如晶体结构原理、合金结晶过程、位错类型及运动过程等,通过收集以及自己动手制作一些简单的动画,生动形象地来演示复杂的变化过程。这样不仅加深了学生对相关知识的理解掌握,同时还活跃了课堂气氛,激发了学生的学习兴趣。如对钢铁材料的热处理工艺等,注意并积极收集工程训练实习以及工厂企业的热处理工艺过程的录像资料,在讲解课本内容的同时辅助播放实际热处理过程录像,注重理论与实际相结合,使课程内容具有真实感,更利于学生理解和掌握。 充分利用学校的网络教学平台,随时充实并完善课程信息,课堂讲授的重点、难点以及教学用课件及时上传至平台,便于学生随时下载并复习掌握当堂内容;利用网上作业提交和批改功能,可以快速有效地发现学生学习中的问题,了解学生对知识的掌握情况,并能及时得到反馈;通过网上答疑,增加了教师和学生的课后互动,改变了以往只有上课时才能见到教师,学生有问题得不到及时解决的现象;充分发挥网络平台信息量大的特点,注重将生活及科研中接触到的与课程内容相关的新闻报道、最新科研成果等,收集并上传至教学资源,供学生掌握基础知识的同时,更多地来了解社会发展在所学领域的需求,激发学生自我提高的热情和积极性。总之,网络平台让教学更加真实具体,更加强了教师与学生的互动。 精 简课堂教学内容 结合学校的优质课程建设项目,充分利用网络多媒体技术,精简课堂教学内容,做到够用就行。按照专业培养方案,机械类专业的学生学习机械工程材料的主要目的是掌握成分—结构—性能之间的内在联系,并能在零部件设计中合理地进行材料选择,因此,在课堂讲授中删减了那些理论较深的内容。如课本第二章材料的结构,其中晶面与晶向部分,对于非材料专业的学生不需要掌握;还有位错的理论,学生只需要知道位错是由于原子的错排造成的,不需要了解更多关于位错的形成机制等。再如铁碳相图的部分,因为高温包晶反应在生产中很少会用到,所以把包晶反应区省略,将相图简化,重点讲解共析和共晶反应部分。在工业用钢部分,因目前金属材料仍然占据工程材料中大约70%的市场,课堂教授主要内容仍然以金属材料中的碳钢和合金钢为主。对于课堂上不能详细讲解的知识,或者仅作为了解性的一些内容,如陶瓷、高分子的晶体结构、热处理新技术,以及非金属材料、复合材料等,将其上传至网络课程平台,作为学生自学内容,拓宽他们的知识面。 灵活选用教学材料 选用十二五规划教材作为教学用教材,基础内容深入讲解,包括材料的结构、铁碳相图、钢的热处理等。但在授课中,不仅仅局限于所选中文教材内容,还结合英文原版教材FOUNDAMENTALS OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING,更多地提供中英文对应专业词汇,并摘录一些章节,课堂上详细讲解,让学生学习到专业知识的同时,又能接触到纯正流利的英文表达方式。将某些章节相关的典型的中英文科研论文及掌握的最新的研究成果等介绍给学生,供学有余力以及对材料研究感兴趣的学生开阔眼界,并能使他们更加了解材料研究对社会发展的重要意义。 还在最后一章材料选择中,增加材料与环境的可持续发展。对于一名合格的工程技术人员,在选材中除了考虑传统的性能、工艺、成本等因素外,更要考虑材料的开发、服役、回收等环节可能造成的环境负荷。尽量选择环境友好材料,做到废弃零部件材料能够回收再利用或能生物降解,将对环境的影响降到最低。 4 结束语 总之,机械工程材料课程是机械类和近机类专业学生必修的一门重要技术基础课程,内容多且比较抽象。随着科学技术的发展和各种新材料的不断涌现,需要不断地对该课程的教学体系、教学内容、教学手段和方法等进行改革和实践,以充分调动学生学习的积极性和主动性,不断提高教学质量,加强基础知识的同时,增加辅助教学材料,为学生学习后续专业课程和毕业后从事机械设计及制造工作奠定坚实的基础。 机械工程论文:探讨机械工程设备安装技术 1 安装准备阶段 安装准备工作主要包括了解设备基础的交付时间;调查设备及材料的供应情况;了解安装现场的条件及安装技术的复杂程度;了解人力、机具的部署情况等。具体而言,此阶段应注意以下几个环节。 (1)设备及材料的订货情况,货到安装现场的时间安排。 (2)设备的检查和材料的检验: 清点设备的零件、附件是否短缺,检查设备的外观及零附件是否有损坏和锈蚀的现象。做好开箱记录,检查说明书、出厂合格证是否齐全;主要材料进场时,必须有出厂合格证及检验报告。若出现材料代用,必须取得设计或有关部门的认可后,方能投入使用。 (3)设备安装前,要按照图纸及施工验收规范进行基础中心线标高、几何尺寸的验收。设备基础的尺寸极限偏差和水平度、铅垂度公差应符合施工验收规范的规定。此外,需对设备基础、预埋件、预留孔等进行交接验收,并复核坐标位置、标高、外形尺寸等是否符合要求。 (4)验收预埋螺栓的高度、规格、螺纹、长度及表面的清洁度等,对预埋地脚螺栓还要检查根部中心位置、不垂直度和顶部标高。另外,预埋地脚螺栓的螺纹和螺母应防护完好。 2 机械设备安装阶段 2.1设备就位 在安装设备前,先安装好车间的桥式吊车,再利用桥式吊车来安装其他设备。在吊运设备时,绳索应栓在设备适应受力的位置上,在绳索与设备表面接触部位应垫上木垫板,以防损坏其油漆表面或已经加工过的表面。 2.2设备找正 指设备的纵横中心线与基础上的中心线对正。在设备未安装之前,首先根据设计、安装和将来对设备进行检修的需要并结合本区设备布置图,绘制永久中心标板和永久基准点布置图,在图中标明永久中心标板和永久基准点的编号、设置位置。埋设永久性中心标板和永久基准点,以供设备安装调整使用,同时为了观测设备基础的沉降情况,还要在整个机组的基础和主要设备附近埋设基础沉降观测点。埋设时注意要在同一块基础的四周至少埋设四个基准点,以检查同一块基础的沉降情况。设备的定位基准一般在设计规范或说明书中都有规定。若无规定时,可采用几何作图法在设备的加工面上确定设备的中心点。 2.3设备的定位及调整 2.3.1设备的平面定位 为了保证设备在基础上准确就位,设备吊装就位后应根据已设置的中心标板,挂设基准线。基准线的挂设应根据设备安装精度要求和挂设跨距选用直径为0. 3mm。0.75mm的整根钢线,其拉紧力一般为钢线破断拉力的40%,80%,水平或倾斜挂设的跨距不宜超过40m。基准线应挂设在便于调整的线架上,用线锤对正中心点,当对正中心后用调整螺母锁定钢线,使其钢线在使用时不发生位移,但使用期间应定期进行复检。 2.3.2设备的标高调整设备的安装标高应选择设备的主要工作面作为测量基准,如轧机底座的上平面。由于永久性基准点一般离设备较远,因此应用精密水准仪,根据永久性基准点,投设在设备附近一个辅助基准点上,以便于设备在安装过程中的标高调整。对于较重要设备,最终还要用精密水准仪进行复测。 2.3.3设备的水平度调整 设备水平度调整方法分整体设备、分体设备。一般整体设备在设备的工作表面或组装结合部表面直接用水平仪测量,根据设备的安装精度可选用不同精度的水平仪。分体设备安装时可分别对各分体部件进行找平。如卷取机底座,先将两底座分别找正、找平,然后将长平尺放在两底座上,把水平放在平尺上进行测量。 2.3.4设备的清洗 清洗设备各零部件加工表面上的油脂、污垢及其他杂物,并使其表面具有防锈能力。设备表面如果有干油可用煤油清洗,若有防锈漆则可用香蕉水或丙酮清洗。设备清洗后,用棉纱擦净并涂以润滑油。设备无油漆的部分均应涂上有机油防锈。 2.3.5设备的润滑 设备内外各部清洗干净后,才可进行加油润滑。润滑油必须经过化验,确定符合要求后才可以使用。加入设备前润滑油必须过滤,所加油应达到规定油标位置;所有润滑部分及油孔应加满润滑油。使用润滑脂密封简单,不易脏污,减少损失,不必常加换润滑脂。特别是对高速电机、自动装置及不易加油的设备润滑实用意义很大。同时,润滑脂受温度影响不大,对荷载性质、运动速度的变化有较大适应范围,在垂直润滑面上不易流失。在润滑脂中加入适量石墨粉,能形成更坚韧的油膜,能在往复运动机构中起缓动作用,避免爬行,消除震动。润滑脂由于流动性差,导热系数小,因此不能作循环润滑剂使用。 3 机械设备试运转阶段 试运转的目的是进一步检查设备存在的缺陷,并进行使用前最后的修理和调整,使设备的运行特性符合生产的需要。试运转的步骤是:先空载、后负荷;先单机,后联动。必须在上一步骤检查合格后,才能进行下一步骤的运转。试运转中应注意以下几点。 (1)设备正常运转时声音时均匀、平稳的,反之会发出各种杂音。 (2)需要测量的温度主要有摩擦部位的温度及油温、冷却水温,对空气压缩机还需测量其出口温度。 (3)在考核设备运转情况的同时,更要注意考核系统的整体效果。 4 设备安装验收阶段 验收是机械设备安装施工过程中的重要环节,必须严格执行标准,认真验收,为机械设备的安全运行打好基础。验收的主要依据包括:设计文件;机械设备安装工程施工及验收规范;主要材料的出厂合格证及检验报告;设备资料(说明书、合格证等) ;隐蔽工程记录和各工序的检验记录等。需要注意的是,安装所产生的误差是不可避免的。而且随着设备的运行,各活动件都会产生磨损,一般初期磨损较快,以后磨损会渐渐减缓,由于磨损,一些原来校好的精度也会变动,我们安装工作总的目标是使设备在很长的稳定使用期内保持理想的精度,这就要求安装人员必须有一定的制造工艺知识,把制造厂形成的设备精度与安装允差结合起来考虑,使偏差向有利的方向发展,以最终确保设备使用性能。 结语: 随着冶金工程技术的不断深入发展,高科技、现代化的冶金设备不断涌现,对设备的安装精度要求也越来越高。机械设备安装工程的质量是依靠安装施工人员在每一道工序中认真负责的工作来保证的,这就对机械设备安装工程的施工人员提出了更高的要求。随着机械设备安装工程规范的进一步完善和发展,从业人员的技术水平和管理水平的提高,机械设备安装工程质量一定能得到切实有效的保障和提高。 机械工程论文:机械工程中节材问题的探究 一、机械工程中材料消耗的现状 (一)在机械产品成本中,原材料费用过高。 根据国家有关部门对机械系统近万个企业进行的统计结果表明:每年消耗钢材1000万吨,占全国的15%-20%。原材料费用平均占机械产品成本的60%以上。 (二)钢材利用率低。 据统计,我国机械工业钢材利用率权为60%左右,与发达国家相比,有10%-15%的差距。每提高一个百分点就意味着可节约10万吨钢材。我国机械工业的铸、锻件综合废品率偏高,造成原材料和能源的浪费,有人调查过部分企业,铸铁件废品率为12%-14%,铸钢件废品率为10%-11%,有些厂甚至高达20%,而国外一般低于5%。另外我国重要的基础件的寿命短,如模具仅为发达国家的1/3。与国家有关机械系统节约材料技术政策中的要求相差甚远。 二、机械工程中节材的途径 机械工业节约材料的重点是钢材等金属材料,同时也要注意节约其他原材料。从技术经济角度来看,机械工业节材必须考虑以下四个方面:降低产品的材料消耗;减少制造过程中的材料消耗量;提高产品质量; (一)采用先进技术,提高利用率。 采用先进制造技术,提高铸件精度,推广精密性成形技术,在金属件生产中扩大中精锻件比例,使模锻、精锻件比例提高60%以上;继续推行集中下料、科学套材、改进下料工艺和装备,推广各种精密,自动、数控编排的切割技术,采用带锯床、中温剪切等下料新设备;大力采用先进焊接技术,减少焊条用量;采用先进的热处理技术,提高零部件寿命;推广可控气氛,少、无氧化热处理工艺和锻造用保护气氛加热工艺和装备,减少金属氧化损失;采用材料表面处理技术,提高材料表面性能,实现节材低耗;对于关键基础体(轴承、齿轮、弹簧、液压气动元件、模具等),扩大采用精炼钢和脱氧钢,以及行之有效的热处理和表面热处理新技术,显著延长其使用寿命。如上海某公司采用切削活塞,其材料利用率为43.5%,改用冷挤压后可达92%。某大型轴承厂采用高速镦锻生产线,使直径在50mm以下的套圈材料利用率从9.9%提高到42%,—年节钢1800吨。 (二)采用先进的防腐蚀技术,延长设备的使用寿命。 在国民经济中不论哪个部门都毫无例外地存在着腐蚀问题。腐蚀给人们造成的危害是很大的,它一方面造成设备、零件等材料的直接损失,另一方面还造成影响正常生产,恶化操作环境,影响产品质量,新工艺不能上马,设计保守,以及发生人身安全事故等一系列重大的损失。据有关资料介绍,估计全世界每年腐蚀损失100亿英镑(折合人民币约590.8亿元)。全世界每年金属的腐蚀损失约为全年总产量的20%,也就是说全世界每年约有1亿吨金属因腐蚀而损失掉。由此可见,腐蚀是自然界的浪费之一。因此,防腐蚀也是机械工程中节材的又一重大技术课题。随着科学技术的飞速发展,新的防腐蚀材料和方法的不断涌现,防腐蚀技术也在不断提高。例如:我军装备维修表面工程研究中心在海军猎潜艇上推广新型电弧喷涂防腐技术,可使猎潜艇钢结构的防腐寿命从5年延长到15年。 (三)扩大应用新材料,改善用材结构。 扩大应用新材料,改善用材结构,提高用材水平,积极推广各种高强度低合金钢、冷成形钢、冷拔钢管等高效钢,使用切削钢、新型模具钢、感应淬火钢等节能节材新材料;扩大硬质合金材料的使用,以及节约高速钢和模具钢等,扩大粉末冶金材料在汽车、拖拉机和家用电器等方面的应用;在汽车、农机和交通运输设备中,开发应用工程塑料和复合材料。比如用高强度低合金钢代替普通碳钢制作一般承载构件,重量可以减轻10%-30%的。 (四)提高产品设计水平,充分发挥材料潜力。 提高产品设计水平,充分发挥材料潜力,降低材料消耗以轻量化为目标,大力推广计算机辅助设计,优化设计,有限寿命设计、防腐蚀设计和价值工程方法,使产品既可靠安全又结构紧凑,用材合理;适当提高材料使用强度等级,充分发挥材料性能潜力,降低材料消耗。如对eq-]40汽车桥壳进行疲劳研究和优化设计后,每台减少5千克,新设计的经济型数控车床与普通塔车床相比,采用数控伺服机构后,省去刀架和溜板等,零件数目减少2/5。 (五)大力推广再制造工程的研究及应用。 再制造工程是正在发展中的一个新兴研究领域和新兴产业,在国外也仅有十几年的历史,国内有许多单位正在进行再制造领域的研究。全军装备维修表面工程研究中心、西安交通大学等单位使用表面工程技术进行设备零部件的再制造研究和应用;装甲兵工程学院、空军第一研究所、空军工程大学和海军工程大学对装甲车辆、军用飞机,舰艇的延寿作了大量的试验和研究工作。20世纪90年代初以来,国内的一些部门对修复热处理已经做了尝试工作,如对长期服役过的发电设备上的某些重要零件进行修复热处理。应用等离子喷涂技术对重载坦克车辆零件进行再制造修复和强化,实车考核证明用再制造技术修复和强化的零部件比新品的相对耐磨性提高1.9-8.3倍,寿命提高2-3倍。对首钢从比利时购进的二手连铸设备中的三百多件大型轴承座和轧辊,经再制造修复后,已使用数年。目前一些单位已经开始了汽车、计算机、空调、电冰箱、摩托车等产品零部件再制造的研究工作。再制造工程技术不仅能恢复原产品的技术性能,而且能及时引进新技术、新工艺和新材料,改进提高产品的技术性能和可靠性,从而延长产品的使用寿命。再制造产品的费用仅为新品价格40%-60%,达到废物利用,变废为宝的目的,为降低材料消耗,节约原材料开辟了一条新的途径。 三、对节材途径的展望 (一)面临进入wto新技术发展的机遇和挑战,发展再制造业是应付这种挑战的一种有效手段,使用再制造产品将再制造业降低成本,节约资源,减少污染。 (二)将节约原材料贯穿于原材料生产、产品设计制造及使用的全过程,其中在制造过程中节材是潜力最大、最易见效的—个环节。因此要大力开发和使用先进技术、工艺和装备,大幅度提高国产技术装备水平,加速传统产业技术升级。 (三)基于以上论述,我建议在上世纪90年代出台的有关节约材料技术政策的基础上,力争在行业平均钢材利用率达80%,铸造综合体废品率下降5%以下,重点骨干企业下降到3%以下,并将关键基础件的平均使用寿命延长到30%以上。 四、结语 随着现代工业的发展,资源、能源及环境保护的问题日益突出。因此,材料的工程应用必须对之有所考虑,特别是对于大批量生产的零件,所用材料应该来源丰富,顾及国内的资源及市场供给情况,并应尽量选用生产过程耗能低的材料。节材与节能的结果必然减少了环境的污染,有利于保护生态环境。从人类可持续发展的战略高度出发,节约原材料,代用稀缺物资应是现代机械制造工程必须继续探讨的重要内容之一。 机械工程论文:机械工程智能化的现状及发展方向探讨 当今的社会是一个智能化的社会,智能手机、智能电视、智能移动网络终端等一系列智能化设备的问世掀起了智能化时代的高潮。科技水平的发展为智能化的发展提供了必要的技术支撑,经济的发展为智能化的大规模运用提供了必要的经济基础,智能化技术渐渐被应用到社会各领域。机械工程在社会发展中扮演着十分重要的角色,它为人们的生存提供了必要的生产资料。为了社会发展的需要,机械工程的智能化已是大势所趋,机械工程智能化的发展已成为研究的一个重要课题。在此大背景下,本文针对于此做出简要的分析。 一、机械工程与智能化 1、机械工程 机械工程是一门以自然科学和技术科学作为理论根据,通过研究各种机械的开发设计、制造安装、使用维护并对机械中存在的问题进行维修的应用性学科。从社会发展的角度看,社会发展离不开社会生产,但是社会生产十分依赖机械设备,机械设备具有大规模生产的作用,离开了机械设备,社会生产只能满足极小的生产需求。机械工程为社会发展进行大规模、大范围的生产活动提供了必要的条件,对于促进社会经济的发展十分重要。 2、智能化 智能化是当今世界发展的主要方向,其涵义较为复杂,涵盖的知识领域十分广阔,被应用的范围也较大。随着科技水平的不断创新,在技术的支持下,智能化的发展也不断取得进步,使得智能化的应用领域越来越广,渐渐不止应用于如今我们所知道的智能手机、智能电脑等移动设备领域,同时也被应用到工程建设等诸多方面。而科学技术的不断创新也为智能化提供了源源不断的动力,对于深化智能化的发展方向十分有利。另外,在变革的时代,智能化是大势所趋。 二、我国机械工程智能化的现状及其重要性 1、我国机械工程智能化的现状 上世纪科学技术的快速发展为现阶段机械工程的发展奠定了良好的基础,目前,机械工程的知识体系日趋成熟。而智能化是研究者根据人类大脑的构造与功能研究出来的,机械工程的智能化主要目的在于结合人脑的特点实现用机械替代部分的人工劳动。现阶段,我国的机械工程发展趋势较为明朗,多管齐下,既有引进外国先进技术水平,又有自身的探索与研发,还有政府的政策扶持,机械工程的发展处在十分有利的环境下,发展十分迅速。 智能化在机械工程的发展中十分重要。目前,我国的众多企业已经开始研发智能化应用于机械工程的可能性,尽管企业的运作方式上还存在一些不足,但是企业在管理模式、生产制造等方面有所变革,更多的公司越来越重视对创新能力的培养。但是现阶段我国的机械工程智能化发展仍存在诸多的困难:科技水平虽然有了长足的进步,但与世界顶级水平还存在差距;智能化虽然有了一定的成果,但创新能力不够;信息管理系统虽然建立,但还有待于进一步完善;企业的发展较为迅速,但是智能化的程度不高等。但是,这些困难都只是暂时,机械工程智能化发展方向是大势所趋,随着我国经济、科技等方面的深度发展,将为机械工程智能化提供更强大的支撑。 2、机械工程智能化的重要性 机械工程为人类提供大量的生产资料,维护着机械设备的正常运转,机械工程包括社会生产的多个方面,将机械工程与智能化相结合,能够为社会生产提供更为人性化的服务,机械工程智能化不仅能提高生产效率,不断满足人们多方面的需求,还能以对环境造成的最小化代价换回经济效益,机械工程智能化发展方式能实现经济与环境的和谐发展。 三、机械工程智能化的发展方向 1、生产产品智能化 产品是促进企业进行正常经营活动与持续发展的基本,也是企业实现经济效益的手段,尤其是机械设备直接生产出来的产品,不仅要保证产品生产出来的质量,同时也要保证生产效率,满足市场及消费者的需求。智能化的生产方式不仅能保证机械设备生产的产品在质量上精益求精,还能兼顾提高生产效率。除此之外,对于消费者越来越高的产品要求与多元化的产品需求,智能化的生产方式能根据消费者特殊的要求生产特色的产品。如实现电脑与手机的无线连接以达到传输文件的目的;手机的无线充电模式等都是产品智能化的体现。 2、管理方式的智能化 智能化管理方式在机械工程管理中的应用逐渐深入,势必会给机械工程企业所固有的管理方式造成冲击,促使企业管理方式发生变革,由原来交叉粗放的管理方式转变为细化到个人的管理模式,保证决策的实效性;由原来的人力管理转变为计算机系统管理。智能化的管理方式能确保机械工程企业的生产、销售、产品维护、市场开发等方面都得到及时的跟进与补充,实现一体化的服务模式,并且能给及时反馈运行的结果,方便后续的生产经营活动。智能化的管理方式,不仅能有效节约管理成本,还能有效提高管理的质量与效率。 智能化管理方式的创新能促进机械工程企业的整体发展,随着此种管理方式的深入,能有效提高机械工程企业对市场环境的风险防范意识,同时对于市场的变化有及时的反馈,不断适应市场变化的发展要求。因此,智能化管理方式在机械工程企业的应用发展前景很可观。 3、机械工程设备的智能化 在现阶段,伴随着科学技术水平的不断突破创新,机器设备也在朝着智能化、自动化的方向发展。机械工程智能化不止是生产产品的智能化、管理方式的智能化,同时也是机械工程设备的智能化,这种智能化的机器生产能有效提高生产效率,还能协助设备管理人员对机器设备进行智能化的管理,降低管理成本,通过机器管理机器,达到智能化管理机器性能与运行状态的目的,如当机器在生产过程中发生故障时,监管设备就会发出警报,停止该问题设备的运转,保证机器不会发生二次故障的情况。 机械工程设备的运行状况是机械工程生产效率的基础,在生产过程中至关重要。由于不同的机器设备存在设计、构造、性能、安装等方面的差异,机械工程的生产效率与生产目标也存在不同,智能化的机械工程设备能根据各机器的不同功能进行合理化的运作。 4、科技的智能化 科技智能化是实现生产产品智能化、管理方式智能化以及机械工程智能化的前提条件。科技智能化能广泛应用在机械工程生产的各个环节,如感应技术、联动控制技术、远程控制技术等。因此现代机械工程企业要密切关注科技发展趋势,紧跟科技发展步伐,与时俱进,将新型的科技应用到生产中。 创新科技的智能化,不仅能提高机械工程企业的生产经营效益,也是改善企业员工工作方式、提高企业生产效率、保证产品质量的关键所在。需要注意的是,对于不同领域的产品,生产规范、产品结构、 生产方式上各有不同,不能采取“一刀切”的方式简单粗暴的进行生产,需要根据实际的需求进行相应的设备、技术选择,使机械工程智能化生产的产品在保证质量的同时满足消费者的不同需求。 结束语: 总而言之,机械工程对于社会经济的发展十分关键,智能化是社会发展大势所趋。现阶段,虽然我国机械工程智能化发展面临一些问题,但是困难只是暂时的,随着科技与经济的继续深入发展,其发展前景十分明朗。 机械工程论文:谈机械工程设计中的创新 机械工程产品在工业生产中作用大,因此,在进行机械工程设计的时候一定要不断应用创新思维,这样才能更好的提高设计质量。同时也要在机械工程产品模块化发展中取得更好的成果在机械工程设计中,相似性理论的作用是非常大的,因此,在设计过程中一定要对相似性思维进行重视。 1 创新设计与创新思维 在进行机械工工程设计的时候,设计是否能得到成功是和设计中是否进行创新有很大关系,在机械工程设计中创新不是简单的构想,是要在知识和经验的积累上进行创新设计,因此,在进行设计的时候要有很强烈的创新意识和创新思维能力。无论在哪个领域知识都是非常有限的,但是想象力却是无限的,因此,在一定程度上想象力比知识更加重要。想象力能够更好的推动世界,同时也能更好的实现社会进步,想象力是知识进化而来的,因此,在进行科学研究中,想象力是非常重要的。创新思维不是逻辑上循序渐进得到的,而是通过形象化构思和想象得到的思维形式,在一定方面上要能够更好的对事物的本质进行掌握。创新思维要依据经验的积累,同时也要不断的超出经验,这样才能更好的形成直觉方面的思维。 创新思维是一种有意识努力和潜意识努力的结合,在一定程度上能够更好的形成人们的智能。潜意识通常都是非常的模糊的,同时也是非常的无意识的,但是在人脑中这种思维模式确实非常的频繁的,同时在人脑中也是要依赖知识、方法和经验的积累的。人们在学习和工作中只有知识积累非常丰富,信息储备非常多,才能在无意识的情况下进行思考,同时能够更好的将知识进行结合,这样才能产生很好的设想,出现灵感。潜意识的出现是无法离开人们的有意识,因此,潜意识通常会在人们对一个问题长期思考的过程中形成,而且对问题的解决是非常有帮助的。在通常情况下,潜意识经常会处于一种游离的状态,在某个不经意的瞬间就会出现一些灵感,因此,在一定程度上,潜意识能够更好的打开人们的思路,同时也能将出现的问题进行解决。创新思维是创新设计的灵魂,同时也是人们丰富经验和知识的积累,但是在一定程度上创新思维并不是知识加上经验。 2 机械工程创新设计的研究对象 在机械工程设计方面进行创新设计不仅要提高学术水平,而是为了获得更好的经济效益和社会效益。在机械工程设计创新设计方面进行研究是为了更好的在发明创造新机器和新机械方面提供理论依据和方法,同时也是为了更好的实现机械工程智能化发展,实现真正意义上的专家系统。这样能够促进机械工程设计水平向自动化、智能化以及集约化方向发展,同时在产品设计方面也能更好的提高同类产品的竞争能力。在专利产品技术不断实现产业化发展的时候,能够更好的实现经济效益和社会效益,同时在进行机械工程设计时不但培养设计人员的创造性思维也能更好的提高设计人员的创新能力,同时也能提高人们在创新设计方面的自觉性以及技术上的可操作性。机械工程设计方面的创新将成为一种新的工具和手段,在新产品更新换代方面也能取得更好的效果,能够为社会创造更多的财富。 在进行机械工程创新设计时一定要发挥设计者的创造力,同时在设计方面要不断的进行新颖性和实用性方面的改造,这样能够更好的保证机械产品在未来的使用效果。在对机械产品进行改造时可以对生产情况进行必要的改造,同时也要对机械产品的性能以及可靠性、经济性和实用性进行提高,同时在进行新机器和新产品设计的时候一定要保证其在生产中得到有效的应用,避免出现实用性不理想的产品。同时在机械工程创新设计方面要不断对其他方面知识进行掌握,这样在进行设计时能够更好的在设计技术和方法上进行提高。 3 相似性思维对技术创新的作用 工程技术在种类上是非常多的,同时在学科方面也是非常多的,但是在发展过程中也是存在着相似性,只是相似程度会存在着一定的不同。随着技术的发展,在相似程度上也出现了不断的转换,这样就使得很多事物在发展过程中出现了不是绝对存在的情况,这样也使得很多事物存在着划分越来越模糊的情况。 在对事物进行研究的时候,抓住事物之间的相似性能够更好对事物的本质进行了解。在工程技术领域中,在工程设备、工程系统以及工程建设之间都是存在着一定的相似性的。在进行工程设备研究的时候,要对其功能进行划分,这样就能得到设备的基础部分,动力系统、控制系统以及执行系统等,这些系统在工程设备中都是必备的系统,同时在本质上也有一定的相似性。很多的设备在构造原理和方法上是比较相似的,但是也存在着一定的差异,在科学技术不断发展过程中,技术也在不断提高,这样就使得设备在功能方面也出现了一定的变化。在对工程技术问题进行研究时,一定要对设备的相似规律进行掌握,这样才能更好的从工程相似论中进行设备设计。 在先进制造技术领域中,新技术在日新月异地发展,新术语和新概念层出不穷,着实让人眼花缭乱,如计算机集成制造、精益生产、并行工程、敏捷制造、全球化制造、分散网络化生产系统、大量定制化生产等等。通过考察不难发现,它们都具有本质相似性,即提高生产率以缩短制造周期、降低成本和提高质量,这是它们共同的根本任务,只是在不同时代背景和社会条件下措施不同。这种相似性思维在工程技术和创新中屡见不鲜。例如,在控制工程中,可以用具有相似数学模型的电系统来模拟一个机械系统,从而产生了物理系统的模拟技术。随着电子学与计算机科学的发展,这种物理量的模拟技术又发展成为数字化的仿真技术,并进一步发展成虚拟现实技术。在制造领域中,可以采用这些技术,通过相似性思维过程时行再创造,发展出产品设计拟实技术和制造拟实技术,有人称之为:虚拟设计和虚拟制造。善于创新的人与一般人的区别,就在于他能不断发掘现存事物中需要的变异,并将它与相关事物和相关技术进行相似性匹配,从而触发创新灵感,达到创新的目的。这就是从相似性思维达到创新的全过程。 4 相似性分类是创新研究的关键 按事物的相似性进行科学分类,是创新研究的第一步。在工程技术中,不仅要对结构相似、运动相似、功能相似、工艺相似的系统或部件进行分类,还要在分类的基础上进行分析分解,按层次找出相似的单元,最后进行综合和优化,根据客观需要对分类后的相关单元进行优化组合和融入新技术,形成新事物或新的技术过程。例如,在制造工程中,前苏联学者米洛凡诺夫将零件按其结构相似性进行分类后创立了成组加工,使原来只能用生产效率极低的单件生产方式加工的零件,通过分类并组,并根据各类零件的共性改进加工设备和工装,使之能采用类似大批量生产方式加工同类零件,大大提高了生产率和经济效益。 5 结束语 在机械工程设计中进行创新能够更好的提高机械的生产率,同时也能为经济发展做出贡献。机械工程设计进行创新一定要在设计中具有创新思维,要想获得创新思维,人们一定要对知识和经验进行积累,这样才能更好的实现思维创新。 机械工程论文:浅论机械工程技术教学研究 机械制造技术是一门非常重要的专业课,它包括金属切削机床、金切原理与刀具、机床夹具、机械制造工艺、数控加工工艺等内容。本课程的目的是使学生掌握机械制造技术的基本理论知识,同时通过生产实习、课程设计等实践环节使学生具备分析和解决机械加工技术问题的能力,学习机械制造的新工艺、新技术及发展方向,为学生走向工作岗位、从事生产实践打下坚实的基础。教师应认真研究教材,积极研究教学理论和教学方法,努力提高教学水平。 1. 教书育人,德育为本 教师是“人类灵魂的工程师”,不仅教授学生专业知识,更要对学生进行德育教育。教学中,应结合学生将来可能从事的技术与管理工作的性质,从本专业对人才培养等方面,对学生进行生动深刻的讲授,使他们了解本课程的重要性,激发其学习的兴趣。在教学中,必须把思想品德教育、职业道德与专业技术教育有机地结合起来,使他们成为德才兼备的有用人才。教师应身体力行,为人师表,做好表率,使学生不仅学到知识,而且学会怎样做人。 2. 注重内在联系 专业教育的目的是要使学生用全面和发展的眼光看问题。从教材前、后内容的联系上,从本课程与其他课程的关系,从机械制造技术与其他学科之间的联系,从理论与实践的联系上全面了解和掌握专业知识和技能。 教材是按着一定的顺序编写的,但前、后内容有着紧密的联系。比如,教师在讲授“机械加工工艺规程”和“机械加工精度”等基本概念时,经常要用教材中的例子和生产中的实例来说明,而“典型零件加工”的内容又与前面机械制造基本理论有重要联系,就应引导学生寻找各部分内容的内在联系,这样更容易系统深刻地理解教材。 机械制造专业的各门课程是一个有机的整体,密不可分。机制制造技术与“机械制图”、“机械原理与设计”、“数控加工与编程”等其它专业课和基础科有密切的内在联系。例如在介绍机床夹具的内容时,夹紧力可以由机械、液压或气动装置提供,夹具的结构就有变化[1]。教学中,要把机械原理、机械零件、气动和液压传动等课程的知识联系起来,使学生全面掌握要点,提高专业水平。 3. 教学互动,激发学生的学习兴趣 在机械制造技术的学习中,不少学生感到每节课的知识过多,不能及时理解消化,为了解决这一问题,可以使用多变的教学方法并提高教学艺术性。对教学内容要有的放矢,详略得当。对于易理解的内容,要求学生先预习,讲课一带而过;较抽象的内容除布置学生预习,还应认真讲解;理论性和实践性较强的知识重点讲解,理论联系实际。 教学中可采用讨论式教学方法,即学生按照教师布置的思考题在课前进行预习。课堂上先提出问题,再让学生略加思索之后回答。学生各抒己见,在充分地讨论之后,教师做总结,指出要点。例如在学习曲轴加工的内容时,曲轴与一般的轴不同,它由主轴轴颈、连杆轴颈和连接板组成,结构细长,多曲拐,刚性差,其加工过程很有特点[4]。组织学生参观曲轴加工现场并翻阅技术资料,自己根据零件加工特点,提出加工的方法并相互讨论,在此基础上,教师总结曲轴加工的工艺难点和解决方案。这样以学生主动思考、积极讨论为主,教师提示、答疑为辅,能够充分调动和发挥学生的主观能动性,将被动学习变为主动学习,可以收到很好的教学效果,便于培养学生自学能力,促使学生动脑筋想问题,使其思维能力和表达能力都得到锻炼,提高他们分析和解决问题的能力,有利于培养创造性人才。 4. 利用教具、实物等进行直观教学 机械制造技术的实践性和综合性较强,各部分教学应注意与生产实际相结合,可以利用各种教具、挂图、实物、模型、录像、多媒体等直观教学手段增强学生的感性认识。例如讲解各种刀具时就可以把常用车刀、数控刀具和刀柄、麻花钻、深孔钻头、浮动镗刀、珩磨头等带到课堂上,适时拿出来介绍。在介绍机制工艺规程制定的内容时,可通过观看录像让学生直观了解工厂生产的过程,包括生产技术准备、毛坯制造、零件的各种加工过程等。较大的典型零件如车床主轴箱:床身等可能用木材和纸板做成简易模型,较复杂的工装、机床结构也可做成模型,必要时还可以带学生到工厂参观,进行现场教学。对于工步、走刀、工序等较难掌握且容易混淆的概念,可以组织学生观看车削、铣削的加工录像,有针对性地讲解和区分。讲解数控加工工艺时,可利用数控加工仿真软件介绍数控车、铣和加工中心的对刀、设置刀具补偿、工件的定位和装夹、刀具运动轨迹等内容,带领学生深入工厂观看数控机床加工现场,都可收到很好的效果。 5. 搞好现场教学 根据不同的教学内容、不同的情况采用多种形式的现场教学。对于各种加工方法、各种机床、夹具、刀具和量具,可组织学生去实验室、工厂机加工车间参观实习。针对某一典型零件的加工,可组织专题现场教学,要详细了解图纸和工艺条件,学习工艺过程,了解其典型设备、工艺装备的机构特点和使用方法。对重点零件的加工,要求学生仔细观察、运用所学的理论知识,改进不合理的工艺方法;对生产中遇到的质量或其他技术问题,应指导学生分析并解决,必要时,向工厂的技术人员和工人请教。在实习中,把典型的工艺方法、夹具、专用刀具都记录下来,与所学的理论进行比较,来巩固理论知识和提高解决技术问题的能力。当然,课堂与现场要相结合,教师应根据工厂的情况编写出实习教案,精心组织实习的内容,首先在课上介绍零件图纸和技术要求,然后带领学生深入现场,最后回到课堂组织学生讨论分析,教师汇总,指出要点。 总之,机械制造技术是一门综合性、实践性都很强 的课程。任课教师认真研究教学方法,不断提高知识水平,真正做到理论联系实践,必然能教好这门课,取得理想的效果。 机械工程论文:对自动化技术在机械工程中的应用研究 随着机械制造步伐的逐步加快,机械工程中自动化技术的应用也得到了全面的发展。在过去,自动化技术的应用通常是局部、单机形式的自动化,而如今,自动化技术不仅综合了集成技术,还囊括了一系列先进的智能设备,因而大大提高了生产效率,使得机械工程领域产生了巨大的变化。随着自动化技术在机械工程中应用范围的不断扩大,自动化技术在机械工程中的应用现状、应用策略以及发展趋势等问题也就成为当前热议的话题。 1、我国自动化技术在机械工程中的应用现状分析 我国自动化技术在机械工程方面的应用情况仍处于单子及刚性自动化阶段,同国外发达国家相比差距仍相对较大,因为国外发达国家自动化技术的应用已经实现了普遍的柔性化、集成化及其智能化。 对于我国的多数企业而言,在机械工程的生产管理的自动化方面采用的仍是传统落后的管理模式,发达国家早已实现了信息化管理,且对于工业管理、组织以及生产模式等方面仍在逐步升级和创新。对于人才管理来说,我国缺乏一个科学有效的管理机制,且所谓的人才多为理论型人才,真正的理论实践型的全面人才远远不够。此外,对于机械设计方面而言,我国无法做到及时地更新,在设计能力方面也并无大幅度的提升。对于工艺水平而言,数控加工等相关技术仍停留于初级的精细加工阶段,还未真正掌握复合加工等先进手段。 对我国机械工程中自动化技术的应用情况进行分析可知,我国在此方面存在着不少问题,较为突出的问题是机械自动化技术全面人才的缺乏、自动化技术较为落后,且应用范围较为狭窄等。作为机械自动化技术发展的基础,相关技术人才的培养相当关键,由于我国在此方面的技术人员多数仅仅空有理论知识,而缺乏实践经验,因此,进行人才的培养过程中必须注意理论同实践的联系,这样方可真正实现自动化技术能力的不断提高,进而推动现代机械工程领域的不断进步。此外,我国还应改变数控系统中传统的封闭体系结构,不断提高自动化技术的管理策略及其科研投入,拓宽自动化技术在机械工程领域的应用范围。 2、机械工程中自动化技术的应用分析 2.1柔性自动化技术在机械工程中的应用分析 对于柔性自动化技术而言,其主要是随着计算机信息技术的发展而产生的,因而是一种新兴技术,此技术不仅可以实现技术性操作的自动化进行,还可以在明确加工目标的情况下进行智能操作。因此,将柔性自动化技术应用于机械工程中可以实现生产效率的提高,从而实现机械领域的工业化发展目标。如今,柔性技术已经成为机械工程中不可缺少的一部分,其将数控技术为核心,同时结合先进的计算机信息化设备、信息科技技术及现代机械生产技术三个方面,推动了机械制造工业的不断发展和进步。由此可知,柔性自动化技术在机械工程中的应用,对于整个工业发展而言具有相当深远的意义,不仅能够实现生产数量及其生产效率的大幅提高,减轻劳动人员的工作强度,还大大提高了生产的质量,实现了生产成本的大幅降低以及产品效益的不断扩大。由此可见,柔性技术在机械制造行业的应用具有全球化趋势。 2.2集成自动化技术在机械工程中的应用分析 集成自动化技术主要指的是对目前现有信息技术不断进行改进,以确保机械制造过程更为具体化,此外,还负责将机械制造生产过程中相关的各种技术及其生产信息进行高效集成,以实现机械生产的不断扩大,最终实现集成能力的不断增强。正是由于具有如此多的优势,因此,如今集成技术在机械工程中的应用已受到了十分普遍的认可,且在信息集成系统不断发展和完善的过程中,集成自动化技术也得到了不断的发展。集成技术涵盖了众多方面,如数据库集成、质量系统工程以及一些复杂程度较高的工业系统设计。就如今的发展情况而言,集成自动化技术在机械工程领域的应用,无论对于产品研发,还是生产和控制都可以取得相当好的效益。 2.3智能自动化技术在机械工程中的应用分析 智能自动化技术指的是通过人工智能技术、神经网络等技术对某过程进行模拟,促使系统能够像人脑一样进行数据的分析或信息的采集,进而实现系统的自动化。此技术在实现机械智能化的同时,还通过集成化技术实现了控制的自动化,因而可以说是一门集智能技术和集成技术于一体的自动化综合技术。此技术在机械工程中的应用有效实现了人工智能技术以及机械制造过程的高效融合,不仅对生产过程的监控十分有利,有效降低了人力资源成本的投入,还实现了生产效率的大幅提高。此外,此技术通过神经网络实现信息的识别,因而使得机械系统运行时具有相对较强的自主适应能力,这对于生产过程中突发事件的快速响应及其解决十分有利。 3、自动化技术在机械工程中的未来发展情况分析 3.1自动化技术在机械工程中发展方向 机械工程中自动化技术应用的发展过程中必须以我国国情为依据,从简单技术入手,逐步朝着复杂技术进行发展,进而建立起一套我国特色的机械自动化系统。如今,虽然我国在机械工程领域已经得到了一定程度的发展,但同国外先进国家相比差距仍相当大,在自动化技术在机械工程的应用过程中先进技术及其相关经验仍相对缺乏,这就要求我国实现机械领域自动化的过程仍有相当长的一段路要走。因此,就我国而言,为了实现机械工程自动化技术的更好发展,必须以我国具体国情为依据,不断进行自动化技术应用经验的积累,同时注重吸收外国在这一方面的先进技术水平,逐步推动机械工程中自动化应用技术的不断发展。 3.2机械自动化技术在企业中的应用和发展 对于自动化技术在机械工程中的应用而言,其主要目的还是为了投入生产,因此必然要在相关企业中进行应用和发展,此时必须以实际情况为依据,确保机械自动化技术的应用能够有效推动企业的发展。对于机械相关企业而言,在进行自动化技术的引入过程中必须先要对企业的实际情况进行考虑,无论是企业的经济能力还是未来发展都要进行认真考虑,以确保机械自动化技术能够产生长远的效益。 3.3自动化技术在机械工程中的应用过程中应注意的问题 进行机械工程自动化技术的应用过程中,必须注意稳固的抓好此项技术的应用过程,对此项技术的基础应用工作进行大力地推广。一面进行主机的发展,同时还要进行配套控制系统及机械自动化元件等的发展。此外,还要确保各种传感器、编程控制器、控制系统、系统及计算机软件和微处理机等方面技术的不断发展,以便为将来的进一步发展打下基础。除此以外,还应不断进行性能优良且应用水平高的自动化机电产品的研究。自动化技术在生产中进行应用的过程中很容易受到系统质量、结构、刚性等方面要求的影响,因此必须不断对其进行更新,以满足机械自动化技术应用方面的需求。 结语 综上所述,自动化技术在机械工程中的应用已逐步成为机械制造领域相当重要的组成部分,机械工程中自动化技 术的应用不仅可以实现原料成本的大幅降低及生产效率的大幅提高,还是避免人力资源浪费的最为有效的途径,因此必须对其给予足够的重视。 机械工程论文:机械工程图图形检索技术的研究 引言 在基于内容的视觉信息检索技术与计算机信息管理技术探究中获得的科研成果给处置这个问题带来了有用的参考,让迅速查寻所需要的设计图纸变成可能。鉴于此,本文对机械工程图图形检索技术进行分析与探究具有较为深远的意义。 1.机械工程图检索技术的分类 基于文本的图纸检索还有基于成组技术的图纸检索出现了很多的问题,寻找原因会发现问题的形成和举出这类方法的时候,人们对图形的认知水准还有处理问题的考虑点存在较大关联,所以这类问题是方法自身所特有的[1],只借助改变技术细节很难解决,必须通过不同的角度思考这类问题才会可能全部处理发生的困难。伴随基于内容的图像检索技术的进一步发展,国内外已经有某些研究人员将在基于内容的图像检索范围所获得的科研结果加入至CAD领域,通过图形特点的记叙方式完成CAD图形检索。系统首先必须提取到图纸的几何特征数据还有其空间关联数据,关于图纸的特点数据存储至图纸特征库里,客户在完成新设计的时候,只需要给系统提供具有某种特点的图形,系统就能够在拥有的计算机图库里检索到与所提供的图形拥有类似的几何特点或者部件相互拥有类似空间关联的图纸,这样用户就能够用检索出的结果当成参照,根据新的设计需求进行设计。本文所论述的主要是基于内容的图纸检索系统的完成问题。 2.机械工程图大致图形的叙述 第一,简单图形 包含了矩形、圆与三角形这三类图形。 第二,链式图形 通过直线、圆弧相互连接形成的图形,构成这些图形的直线或者圆弧首尾是相接的,图线相互不存在交互关系,所围区域都是单连通域,在其围成的区域里不包含其他的图形因素。 第三,复合图形 通过链式图形与简单图形利用邻接关联形成的图形,在这些图形中轮廓线以里的每个区域中都不存在单独存在的简单图形或者链式图形。图形分解的重要步骤叙述如下: 步骤一:分隔单独出现的图形 单独出现的定义指的是在这个图形的每个部分和轮廓的其他组成成分不存在相交、重合与连接关联,图形单独的出现在总体轮廓之间。这类图形假如是简单图形,则跳转至第4步,假如是链式图形,则必需跳转至第3步,不然其就是复合图形,跳转至第2步完成; 步骤二:复合图形分解 把复合图形根据其组成分解成为相互邻接的闭合图形[2],这类图形可能是链式图形或者是简单图形这两类状况,判别图形的形式,假如图形是简单图形,则跳转至第4步接着完成处置; 步骤三:把链式图形分解成为简单图形的组合 把链式图形分解成为简单图形,包含了图形分解还有判定所得的各类简单图形相互的存在关系这两类问题,也就是先完成分解,再判别各个简单形体相互的空间运算关联是并、差还是没有空间运算关联; 步骤四:存储处理结果 到这里整个的图形就已经被分解成了圆、长方形与三角形这三类简单图形的拼接形式。把图形的构成数据还有每个步骤获得的图形之间的空间运算关系存储至数据文件里。详细情况参照下图2-1所示。 3.机械工程图图形检索数据的组织和检索的完成 复杂机械工程图中的图形轮廓最后能够分解成三类几何图形的组合情况,这个分解的过程总共包含了三个阶段,在分解的第一阶段与第二阶段里,复杂图形被分解成了一些封闭的图形,这类图形相互之间是存在邻接或者互相包含的关联,封闭图形间的组合形式展现出了轮廓的整体构成结构;在分解的第三个阶段,那些不属于规定的几种简单图形的封闭图形被再一次的完成分解,最后通过长方形、圆与三角形这三类简单图形的拼接形式来代表它们,分解获得的简单图形的数量与相互关联代表了繁杂的封闭图形[3]。 在基于内容的图形检索当中,判断检索图形与其他图形相互的匹配程度是检索的重要步骤之一。过去数据库系统的查询往往是基于精准文字匹配的,但是在图形、图像这样的数据检索当中,关于给图形、图像的内容用语义叙述没办法完成全部精准,因此必须要通过相似性匹配来权衡评定检索结果的相符情况[4]。这个相似性情况是通过数值形式来完成表示的。相似性测量是某个模式领域当中关于模式的知识表述,可以度量该领域里对象间的感觉相似性的相应程度。在用户根据图形特点检索的时候,获取到的图形特征是关于图形实体的一类全面的表述,当使用相似性检索的时候要牵扯到两类重要的问题:一个是图形特征的相似性度量,另一个则是基于相似性的查询方法。 4.结语 通过本文探究,认识到机械工程图检索技术的分类,因此对机械工程图图形检索数据的组织和检索的完成进行加强便显得极为重要。然而,这是一项较为系统的工作,不能一蹴而就,需要从多方面完善,比如复杂图形被分解成为一些封闭图形。进一步为我国机械工程图图形检索的发展奠定尤为坚实的基础。 机械工程论文:机械工程教育信息化发展现状 一、前言 在我国经济中,制造业是国家的支柱行业,占据国有经济的重要地位。随着制造业的快速发展,机械工程技术也迎来了新的发展形势。从目前机械工程技术的发展来看,在产品研发和生产制造中,机械工程技术正在缩小与国外发达国家的差距,在某些产品领域已经达到了世界领先水平。之所以取得这样的成绩,主要原因在于机械工程教育中引入了信息化的理念,不但提高了机械工程的教育效果,也促进了机械工程教育的发展,所以,我们应对机械工程教育信息化发展有全面正确的认识。 二、机械工程技术的特点分析 1、机械工程技术的先进性特点 (1)灵活(2)高效率(3)能源消耗低(4)无污染(5)产品性价比较高。 2、综合考虑设计与工艺的特点 在机械工程技术方面,设计与工艺紧密结合十分重要,在实际生产过程中,需要结合现场的工艺进行合理的设计,使设计一次性成功,这就是经常所说的并行工程。 3、全面考虑工业应用的特点 对于机械工程技术来说,最终的目的就是提高制造行业的经济效益和社会效益。这就要求在设计之前详细了解市场,针对工业应用情况进行设计、研发、生产、销售等等,使该技术能够达到理想中的效果,这样的机械工程技术才算是成功的。 三、机械工程教育信息化发展现状 考虑到机械工程的特点,在机械工程教育开展的过程中,引入信息化手段是十分必要的。从目前机械工程教育信息化发展现状来看,主要表现为以下几个方面: 1、机械工程教育信息化手段已经得到了充分的运用 出于提高机械工程教育质量的目的,在机械工程教育开展过程中,及时的引入了教育信息化的手段,主要包括CAD教学、网络化教学等,通过教育信息化手段的运用,机械工程引进了国外技术的先进理念,形成了对国外先进技术的消化吸收,保证了机械工程能够持续快速的发展。从目前机械工程教育的开展来看,信息化手段的运用范围越来越广,已经成为了机械工程教育的主要手段之一,为机械工程教育的发展提供了有力的支持。随着教育信息化手段的不断发展和提高,相信在未来机械工程教育信息化手段的应用范围更广,应用效果更加突出。 2、机械工程教育信息化采用了网络化发展的模式 计算机网络的发展,为机械工程教育提供了强有力的支持,不但提升了机械工程教育信息化发展的质量,还提高了机械工程教育的整体效果,改变了传统教育模式的束缚,为机械工程教育的发展提供了新的参考。从目前机械工程教育信息化的发展来看,网络化的发展模式为其带来了资源共享的便利,丰富了现有的教育内容,提高了教学实效性,为机械工程教育的发展注入了生机和活力。从这一角度来看,机械工程教育信息化发展成为了机械工程技术发展的必然趋势,为了机械工程技术的提高奠定了坚实的基础,保证了机械工程技术的发展质量。 3、机械工程教育信息化改变了传统教育理念 在传统教育理念中,机械工程的教育应尊重书本内容,应以现有技术为基础进行技术研发和技术教育,对先进技术的引入缺乏必要的手段。考虑到机械工程传统教育理念的缺点,以及计算机信息化的高速发展,在机械工程教育中引入信息化手段已经成为了必然的选择,对机械工程的发展产生了重要影响。基于这一判断,机械工程教育信息化改变了传统的教育理念,开始朝着新技术引入和新技术应用的方向发展,极大的提高了机械工程教育的实效性,满足了机械工程发展的现实需要,提高了机械工程发展的整体质量,为机械工程发展提供了新的参考。 4、机械工程教育信息化提高了教育效果和技术的先进性 通过采用教育信息化手段,机械工程的教育效果得到了持续的提高,为机械工程技术的发展提供了有力的支撑,保证了机械工程技术的发展质量。同时,教育信息化手段的采用,保证了机械工程技术的先进性,使机械工程技术能够及时的引入并借鉴国外的先进经验和成熟的技术,为我国机械工程技术的发展提供有力的支持。从目前机械工程教育的实际发展来看,机械工程教育信息化提高了教育效果和技术的先进性,为机械工程的发展提供了有力的支持。因此,从促进我国机械工程技术发展的角度出发,我们应对机械工程教育信息化手段有深入的了解。 四、结论 通过本文的分析可知,在我国机械工程技术的发展过程中,教育信息化手段起到了积极作用。教育信息化手段不但提高了机械工程教育的整体效果,还对机械工程技术的发展提供了有力的支持,满足了机械工程技术发展的要求。因此,我们要对机械工程教育信息化手段有全面正确的认识,要认真分析机械工程教育信息化发展现状,不断提高机械工程教育信息化的发展质量。 机械工程论文:本体以及其在机械工程中的应用综述 一、前言 本体在经历了10多年的发展之后,已经实现了语言、环境构建和方法论,现已经构建了理论框架和技术体系,在各行业中广泛应用。 二、本体的基本概念 在信息科学中,作为一种知识表示方法,本体(ontology)包括了研究领域内对象的名称、对象属性和相互关系的逻辑描述,提供了领域内知识表示和交流的词汇集合和集合中各个对象的关系集合。采用这种方法表示知识的本体,是基于一定的目的人为设计的规范说明,这与它所建模的世界有着明显的区别。本体发展至今,其应用范围已经远远超出了传统人工智能和知识工程的范围,这主要是由于本体具有以下显着的优点: 1、异构系统互操作,在异构主体之间对交流的结构化信息达成共识,这是本体开发的一个主要目标; 2、通过本体复用、映射和集成等方式实现领域知识复用,这是本体研究的主要动力之一; 3、明确的领域认定,利用本体表示方法描述领域认定,当领域发生变化时,对应的领域认定的改变也相对比较容易; 4、分析领域知识,建立领域本体,实现领域知识的应用和管理; 5、将领域知识与操作性知识相分离。 三、知识工程中本体的含义 在知识工程领域,研究人员给出了面向人工智能的明确的本体定义,其中,最重要的一个是Gru-her在1993年采用人工智能界公认的概念模型为基础给出的:本体是概念模型的明确的规范说明。随后Studer在参考了Gruber和Borst的定义的基础上提出了本体是共享概念模型的明确的形式化规范说明。本体定义的核心内容本文由论文联盟//收集整理是概念模型,即研究领域内存在的对象、概念及其他实体以及它们之间的关系是研究领域的一个抽象的、简化的视图,每一个知识库、知识库系统或知识水平的主体,都或明确或隐含的依托于某些概念模型。分类法(taxonomy)是对科学分类的普遍规律的研究,是按照一定的思想观点,以科学分类为基础,结合领域内容和特点,将领域知识分门别类以术语的形式组成分类表。本体与分类法相比,主要有两个区别:本体具有更为丰富的内部结构并且反映了某种程度的共识。 理论上,可以通过5种类型的构件来形式化描述一个本体:概念、关系、函数、公理和实例。这里的概念可泛指论述的任何事物,如任务、功能、行为、策略和推理过程等等,有时为叙述方便,概念也称为类。关系用来表示领域中概念之间的相互作用,元关系形式化定义为个集合的笛卡儿乘积的子集:R:C×C×…×C。函数是一类特殊的关系,在这种关系中,前n一1个元素可以惟一决定第n个元素,函数的形式化定义为:F:C×C2×…×G一一C。公理用来表示领域中永真的陈述,实例表示领域中的具体元素即对象。 四、本体构建的规则 本体构建方法概述出于对各自问题领域和具体工程的考虑,构造本体的过程各不相同。目前没有一个标准的本体构造方法,最有影响的是Gruber在1995年提出的5条规则: 1、清晰:本体必须有效地说明所定义的术语的含义。定义应该是客观的,与背景独立的。当定义可以用逻辑公理表达时,它应该是形式化的,应该尽力用逻辑公理表达。定义应该尽可能的完整。所有定义应该用自然语言加以说明。 2、一致:本体应该是前后一致的,也就是说,它应该支持与其定义相一致的推理。它所定义的公理以及用自然语言进行说明的文档都应该具有一致性。如果从一组公理中推导出来的一个句子与一个非形式化的定义或者实例矛盾,则这个本体是不一致的。 3、可扩展性:本体的可扩展性是指,本体提供一个共享的词汇,这个共享的词汇应该为可预料到的任务提供概念基础。它应该可以支持在已有的概念基础上定义新的术语,以满足特殊的需求,而无须修改已有的概念定义。也就是说,人们应该能够在不改变原有定义的前提下,以这组存在的词汇为基础定义新的术语。 4、编码偏好程度最小(Minimalencodingbias):本体应该处于知识的层次,而与特定的符号级编码无关。本体的表示形式的选择不应该只考虑表示上或者实现上的方便。概念的描述不应该依赖于某一种特殊的符号层的表示方法,不能依赖于某种确定的语言,因为实际的系统可能采用不同的知识表示方法。 5、本体承诺最小,(Minimalontologicalcommitment):本体承诺应该最小,只要能够满足特定的知识共享需求即可。也就是说,本体应该对所模拟的事物产生尽可能少的推断,而让共享者自由地按照他们的需要去专门化和实例化这个本体。Gruber还指出,由于本体承诺是以词汇的使用为基础的,因此可以通过定义承诺最弱的公理以及只定义应用所需的基本词汇来保证。 五、基于本体的产品信息模型 来自华盛顿大学的Sudarsan和CMU的Fenves作为美国国家标准与技术研究院(theNationalInsti—tuteofStandardsandTechnology,NIST)的访问学者,与NIST的Sriram等人一起,为支持产品生命周期管理(ProductLifecycleManagement,PLM)各个方面的信息需求,以本体为表示工具,开发了一种产品信息模型框架口。该框架以NIST的核心产品模型(theNISTCoreProductModel,CPM)及其3个扩展版本:开放式装配模型(OpenAssemblyMod—el,OAM)、设计分析集成模型(DesigeAnalyticIn—tergratedModel,DAIM)和产品族进化模型PFEM作为基础。OAM定义了系统级的概念模型和相关的层次化装配关系;DAIM定义了产品的主模型以及一系列抽象功能模型和两个主模型与功能模型之间的变换,每一个功能模型对应于产品的某一个领域特性,两个变换分别为理想化和映射;PFEM表示产品族及其组件,与产品族进化相关联的设计原理。 开发产品信息模型框架的目的在于:①从产品的概念设计阶段开始,在其全生命周期的整个过程中捕捉产品、设计原理、装配、公差等信息;②便于下一代CAD/CAE/CAM系统的语义互操作;③捕捉产品和产品族的进化。该框架提供了产品信息和设计原理的细粒度描述,因而PLM系统可以方便地直接访问框架中的数据。 产品信息模型框架作为产品在设计过程各个方面的信息库,能够为PLM及其辅助系统提供一种单一的、一致的信息交换协议,支持CAx及其他相关系统之间直接互操作和无缝的信息集成。该框架具有以下特点: 1、以形式化语义为基础,通过采用合适的本体就能进行自动推理; 2、具有概括性,它描述的是概念实体(制品和特征),而不是针对具体的某种产品(发动机、泵等); 3、提供了产品全方位的丰富信息; 4、致力于促进新的应用和过程的开发,避免由于环境中信息的不齐备阻碍新应用的实现; 5、框架中结合了明确表示的设计原理,作为描述产品本身的重要内容; 6、作为产品级上不同系统间互操作的转换与接口。 六、结束语 总之,尽管当前,本体技术已经得到了发展,但是还是存在一定局限性,不能仅局限在对事实知识的表示,还应用对过程性的知识以及有效方法进行探索,这也是该技术今后的发展方向。 机械工程论文:分析机械工程及自动化创新实践开发 引言:工程的本质在于创造,工程创造的内涵就是科学知识和技术的开发与应用。工程正是通过对辩学知识技术的开发与应用,创造世界上原先没有人工产品或系统来满足社会现实可能的需要。工程是一种创造力的专业,与社会生活中的其他专业有着不同的分工,以创造为自己的使命,这正是工程教育的本质特征和光荣任务。现代工程的定义具有鲜明的时代特征。2l世纪,世界将进入知识经济的时代,一切创新都依赖于高素质创造型人才,承担培养高素质创造型人才和发展科学文化双重任务的高等教育,必将成为国家创新体系的支柱和基础,寓有创造本质特征的工程教育应当更加突出创新意识和创造能力的培养等。 一、机械工程及其自动化专业创新实验开发研究的意义 随着世界经济一体化趋势不断增强,我国市场经济不断发展与完善,对现代工程的概念也产生了一种新的理论,即“工程是关于科学知识和技术的开发与应用,以使在物质、经济、人力、政治、法律和文化限制内满足社会需要的一种创造性专业”。从中我们可以看出,工程的本质在于创造,而创造的本质就是对科学知识和技术的开发与运用。从这个意义上理解,工程就可以理解为通过科学知识和技术的开发与应用,通过创造出当前没有的产品或者是系统,以此来满足经济和社会发展的需要。从某种意义上说,工程与其他的专业有着很大的区别,最为主要的就是工程专业可以理解为创造力专业,这也是工程教育的本质特征。当前,知识经济时代的到来,使得知识成为了人类社会进步的源动力,一切的经济活动和社会活动也都要依赖于知识的开发与运用,而高素质的创造型人才正是对知识的开发与运用的实施者,培养创造型人才也成为了当前我国教育事业的根本任务,对工程教育进行创新与改革也是当前高等教学改革的一个必然方向。 二、机械工程及其自动化专业综合创新实验的开发研究 通过对高校理工科专业教学体系的分析可以看出,实验教学被安排的位置是在理论教学之后,其实验的目的就在于为学生提供应用理论知识进行实践和应用的机会。工程能力也可以称之为创造能力,这是对于理工科学生基本的素质要求之一,因此可以说,创新实验教学的开发和研究,是为学生提供应用理论进行创造的平台,也是培养学生工程素质和创新能力的主要途径。综合创新实验的开发与研究是一项复杂的、系统的工程,需要以现代教育思想作为根本的指导思想,科学的处理实验教学与理论教学的关系。笔者认为,综合创新实验应当根据专业特点,同时结合学校教学的实际情况,在现有的实验设备的基础上,进行改进和研发,而不需要投入大量的资金进行新设备的购置,通过对现有的实验设备进行优化和整合,引入计算机技术和智能化技术,则能够实现对综合创新实验的整体优化,达到培养学生创新能力和实践能力的目标。综合创新实验的教学目的很明确,就是为了给学生提供一个工程应用教学环境,使学生通过实验来加强对理论知识的理解和掌握,并且学会用知识分析问题和解决问题,进而培养学生的综合能力。实施综合创新实验通常是在理论课教学结束之后,综合创新实验打破了学科之间的界限,其实验内容的设计以培养学生的创新能力作为指导思想。学生在完成一项创新实验的过程中,要对各种实验的设备进行熟练的掌握,也需要借助多个学科知识的综合运用,才能够完成实验。 机械工程及其自动化专业综合创新实验Ι 1、实验设备:细纱机,计算机,测试系统,机构测绘工具。 2、实验内容:(1)测绘细纱机钢领板运动机构;(2)应用测试系统检测钢领板运动规律;(3)根据检测的钢领板运动规律,反求设计控制凸轮机构;(4)对细纱机钢领板运动机构进行综合分析,提出新的设计方案;(5)在计算机上实现新设计方案的仿真设计或者虚拟设计。 机械工程及其自动化专业综合创新实验Ⅱ 1、实验设备:机器动力学实验台,计算机,测试系统。 2、实验内容:(1)应用测试系统检测机器动力学实验台,当载荷一定时,在安装飞轮和不安装轮飞两种状态下主轴转速的变化情况;(2)建立实验台等效主轴的运动方程,分析飞轮的调速作用;(3)按新给定的主轴运转不均匀系数反求设计飞轮;(4)在计算机上实现不同主轴运转不均匀系数条件下飞轮的仿真设计或者虚拟设计。 机械工程及其自动化专业综合创新实验Ⅲ 1、实验设备:1511织布机,计算机,测试系统,机构测绘工具。 2、实验内容:(1)测绘1511织布机打纬机构和棕框机构的机构运动简图;(2)应用测试系统检测检验棕框机构运动规律;(3)根据检测的棕框机构运动规律,反求设计棕框共轭凸轮机构;(4)对1511织布机打纬机构和棕框机构的运动进行综合分析,提出新的设计方案;(5)在计算机上实现新设计方案的仿真设计或者虚拟设计。 三、“机械工程及其自动化专业综合创新实验"的实施 系列“机械工程及其自动化专业综合创新实验”一般安排与课程设计同步进行。学生在指导教师的指导下完成基本实验内容,然后独立完成计算分析、创新设计以及在计算机上实现创新设计方案的仿真设计或虚拟设计等项内容,最后写出实验报告。系列“机械工程及其自动化专业综合创新实验”不仅重视学生动手能力的培养,更重要的是加强了学生综合应用所学知识分析问题、解决问题和创新思维能力的培养。系列“机械工程及自动化专业综合创新实验”是按照学生掌握知识由浅人深,认识问题由感性认识到理性认识过程设计的,它重视了学生综合创新能力的培养,形成了鲜明的特色。 明确培养目标制定具有工程特色的教学计划。随着科技进步,以计算机信息技术为标志的高新技术在机械制造领域的渗透、融合、应用,使得机械工程学科本身的内涵、外延同传统的观念相比有了质的变化, 企业要求该专业的毕业生不仅具备机械设计制造及其自动化方面的基础理论知识和应用能力,还应具备在工业生产第一线从事机械制造领域内的科技开发、设计制造、应用研究、运行管理和经营销售的能力,为了适应社会需求,就应在现代教育思想、教育理念的指导下,以培养具有工程素质的应用人才为目标,构建起新时期对该专业人才要求相适应的、与现代高新技术相融合的、与经济发展环境和资源条件相协调的教学计划体系,按照公共教育、专业教育、实践训练的培养策略,突出工程特色,既要有共性要求,又兼顾个性培养。公共教育部分要培养学生良好的人文素质, 人文与社会科学与自然科学从来就不是分割的, 很多科学技术中的突破来自于人文知识的灵感, 创新思维和创新精神的培养,也绝不是单纯的专业知识教育问题,通过对学生宽广的通识基础和深厚的自然科学理论基础的塑造,辅以工程哲学的教育,可以为工程素质培养奠定良好的基础。专业教育部分要系统学习专业基础课程和核心课程,重视坚实的专业技能的培养,培养工程师的基本素质。在条件允许的情况下,可以为学生提供专业技能认证课程。实践训练部分则着重进行上手快、后劲足的实践能力与创新能力的训练,任何一个学年均有不同的实践教学环节,保证工程实践训练4年不断线,倡导以科研项目、工程现场、实验室研究为背景,进行系统的动手实践能力和创新能力培养。除了上述共性教育,还要对学生进行个性培养,如鼓励学生参加辅修专业的学习,选修感兴趣的其他专业,通过学习,扩大学生的知识面,以此加强跨专业、跨学科的复合型工程人才的培养。
机电一体化数控技术篇1 0引言 现代科技发展为机械加工行业向智能化以及自动化的发展创造了良好的条件,同时机械加工市场的竞争也更加激烈,在国家大力推动产业升级转型的背景下,传统的机械加工方式由于精度低、效率低、成本高已经很难在市场竞争中获得优势,针对这一问题,机械加工领域需要重视机电一体化数控技术在生产实践中的应用,以现代化的技术手段提升加工的精度以及加工的效率,促进行业的信息化发展。在这个过程中需要重视对机械加工进行系统化的分析,优化相关技术的应用以及配置,保证机电一体化数控技术能够在机械加工中充分的发挥作用,提升相关企业的市场竞争力,并促进我国产业升级转型战略的实施。 1机电一体化数控技术技术概述 从机电一体化数控技术的构成上来看,该技术具有比较强的综合性,融合了多领域学科的技术,将现代的微电子技术,信息技术以及机电控制技术进行了有机的结合,在生产实践中,相关技术的应用能够有效的提升工业生产领域的自动化水平,具有比较强的适用性。在系统运行的过程中,该技术能够根据系统运行的状态采取有针对性的控制策略来对系统进行控制,从而优化系统的资源配置,进一步降低相关生产机械的能耗,将提高相关机械运行的精度,并且能够在很大程度上提升机械运行的自动化水平,是一种现代化的、信息化的工业生产技术。数控技术的优势在于能够以数字化的指令对机械进行控制,与传统的人工控制方式相比,数控技术往往具有更高的控制精度,同时能够避免人工操作所导致的误差,在提升机械运行效率的同时,也能节省人力资源成本。通过将机电一体化技术与数控技术相结合能够保证二者的优势得到最大化的发挥,进一步提升工业生产的智能化、自动化以及网络化水平,在该技术支撑下的工业生产往往具有高精度以及高柔性的特点。 2机电一体化及数控技术的差异 具体来说,机电一体化包括可编程控制技术,与生产相关的电气控制设备、机械制图、单片机的应用,机械制造技术,液压传动技术,电子电工技术以及传感器技术等。机电一体化技术在设备制造、设备调试等方面能够发挥重要的作用。而数控技术主要包括计算机绘图、电子电工技术、机械制图、MasterCAM、公差配合与测量、机械设计基础、Pro/E、模具设计与制造、数控机床电气控制、传感器与检测技术等,在技术上与机电一体化技术有一定的重合性,该技术在金属加工、编程设计等方面能够发挥重要的作用,相关领域的人才主要集中在数控机床操作,模具制作以及设计等岗位。在生产实践中将机电一体化技术与数控技术进行结合,对于提升工业生产水平能够起到重要的作用。 3机电一体化数控技术在机械加工中的应用 3.1在故障排查中的应用 在机械加工中应用机电一体化数控技术能够实现在线监控、故障诊断以及自动报警的功能。该技术可以实现对机械加工设备关键结构的实时监控,在生产实践中主要对系统传动装置,电动机以及液压系统进行监控,在系统运行的过程中,一旦相关的模块出现故障,系统就能及时的发现故障并报警,同时还能提供故障的位置信息,系统操作人员在完善的系统服务下更好的进行操作,及时的发现故障并解决故障,提升系统运行的稳定性,并一步提升工作的效率,在降低维修时间以及维修成本的同时也能有效延长机械的使用寿命。 3.2提升资源利用率节约成本 在应用机电一体化数控技术的过程中机械加工所产生的能耗也会降低。由于机电一体化数控技术能够有效的提升系统的自动化水平,根据系统运行的状态,采取科学的策略对机械运行的状态进行调整,保证相关机械能够始终以较高的效率进行运行,因此系统运行的能耗能够得到有效的降低,同时由于系统的自动化水平提高,有相当一部分生产流程能够由机械自主完成,因此能够有效避免人工误操作导致的加工精度不足,造成材料浪费,因此机电一体化数控技术的应用对于降低能耗,节约成本也能起到作用。 3.3提升相关设备内部模块的配合水平 机电一体化数控技术的应用对于机械加工的提升作用是显而易见的。在进行机械加工的过程中,系统配置的传感器会对机械的运行状态进行检测,相关的检测数据能够上传到系统的控制中心,系统的智能算法能够对相关的数据进行分析,从而对机械进行智能化控制。从现代机械加工领域的发展情况上来看,智能化的发展趋势十分明显。而应用机电一体化数控技术不仅能够实现对机械的智能化控制,同时能够实现辅助制造以及设计,进一步提升设计制造的合理性以及科学性。机电一体化数控技术的优势能够在制造环节,系统集成以及柔性生产制造中得到充分的体现,促进系统各个模块之间有机结合,提升系统运行的协调水平。机电一体化数控技术的应用还能提升制造以及加工环节的网络化水平。加工制造的环节往往较为复杂,需要系统各个模块之间的有机配合。在机械控制车间内往往存在上百台设备,想要上百台的设备协调运行具有相当的难度。而在机电一体化数控技术的支撑下,能够利用网络对各个设备的执行单元的进行连接,相关的生产指令能够通过网络下达到每一台设备,从而实现机械加工过程的精密控制。想要进一步提升机械加工的网络化水平,就需要提升电子化设计水平,进一步提升控制系统的集成度,保证控制总机能够对系统进行有效的控制,同时在每台生产设备中都需要设置电子控制单位,从而能够接收系统发出的的指令信息,并方便对相关设备进行控制。 3.4提升机械加工自动化以及智能化水平 从传统的数控加工形式上来看,在很大程度上需要依靠设置好的加工程序来提升机床的自动化加工水平,但是这种加工模式也具有一定的繁琐性,对于程序的编写往往需要耗费大量的时间,在加工的过程中需要严格的按照编写的程序来进行,一旦在加工过程中出现了意外情况,系统并没有自主判断的能力,往往还会按照编写的程序来执行操作,这就很大程度上加大事故所造成的损失。而随着机电一体化数控技术的不断发展成熟,智能化的算法开始应用于机械加工中,在精密传感器以及智能算法的支撑下,已经能够实现加工过程中的自我分析以及自我测量,系统能够根据采集的数据及时的发现加工过程存在的问题,能够有效的避免加工事故的出现,对于降低相关生产企业的损失具有重要的意义。而这一功能的实现需要较高的系统集成水平,而机电一体化数控技术能够有效提升人与机械生产实践中的一体化水平,并促进了柔性生产概念引入到机械生产制造中,机械加工的自动化水平有了很大的提升,这对于我国产业升级转型具有重要的意义。 4机电一体化数控技术在机械加工中应用的意义 在科技不断发展的过程中,机械加工领域出现了很多的新技术以及新工艺,在相关技术的支撑下,现代生产企业已经能够实现更加复杂对精度要求更高的机械加工。尽管目前我国机械加工领域已经获得了很大的发展,但是与一些发达国家相比在机械加工的水平上仍有一定的差距。主要的原因在于,我国有相当一部分中小型的机械加工企业,受资金技术的限制,无法将机电一体化数控技术应用于生产实践中,目前很多企业在生产实践中用的都是传统的机床设备,而如果想要将这批设备进行替换无疑需要花费大量的资金。因此在将传统机械加工模式向现代机械加工模式转型的过程中,需要对资源进行合理的配置,保证机械加工相关企业能够逐步将生产方式进行过渡。在机械加工中应用机电一体化数控技术能够有效的提升加工的精度以及加工的效率,并进一步提升资源的利用率,避免在机械加工的过程中产生大量的浪费,同时能够保证设备稳定的运行,对于提升设备的使用寿命也能起到作用,并且能够缩短加工的周期,保证加工的精度。在机械加工生产实践中,机电一体化数控技术的应用已经取得了良好的成果,为机电一体化数控技术更广泛的应用打下了良好的基础。目前我国的机械加工领域已经基本掌握了现代化的机械加工技术,同时原本处于科研阶段的技术,也成功的应用于生产实践中,目前已经初步形成了数控生产基地,相关技术不仅在航天工程以及航海领域也得到了广泛的应用,相关技术已经基本成熟,支持进行批量的产品生产。 5机电一体化数控技术在机械加工领域的发展应用趋势 目前来看,机电一体化数控技术逐渐性提高精度以及提高自动化水平方向发展。对于相关产品的评价标准主要集中在精度,以及效率上。同时智能化的算法并广泛的应用于机电一体化数控技术中,尤其近些年5G技术以及物联网技术更加,已经开始与机电一体化数控技术相结合,并在机械加工领域初步发挥作用。另外机电一体化数控技术开始向柔性方向发展,在这个过程中,数控技术本身的柔性特征得到了加强,并将相关的特征拓展至群体控制。对于数控技术来说,功能性是该技术的基本属性,现代数控技术的功能性得到了极大的加强,系统设计的模块化特征相对明显,使得系统具有比较高的可塑性。同时在生产实践中,群体控制能够对信息流进行调整,保证能够适应不同的生产条件。 作者:计辉 单位:上海申沃客车有限公司 机电一体化数控技术篇2 0引言 机电一体化数控技术在机械加工中取得普遍运用,从而真正实现制造加工的网络化、智能化。并且通过对系统组织与结构配置进行优化,让设备得到合理应用,提高机械加工效率与质量,让企业能够在如今越发激烈的市场竞争中,占据一定优势。 1机电一体化数控技术 通过机电一体化数控技术构成层面来看,这一技术具有一定的综合性,其中包含了诸多专业的学科技术,并且把现代化信息技术、微电子技术、机电控制技术三者展开了有机结合。在实际生产过程中,该技术的运用,可以进一步提高我国工业生产的自动化质量,具备良好的适用性。而且系统在实际运转过程中,机电一体化数控技术可以与系统运转当下状态相结合,采用相应的控制对策,来对系统展开合理控制,进而起到完善系统资源配置的根本目的,大幅度减少有关生产机械设备的能源消耗情况,提升有关机械运转过程中的精密度,同时也可以起到进一步提高机械运转自动化水平,属于一类信息化、现代化的工业生产技术。对于数控技术自身而言,其所具有的优势,主要是可以将数字化指令来对机械展开有效控制,这和以往人力控制手段相比较而言,数控技术常常具备一定的控制精度,并且可以有效避免人力操作所造成的误差,在有效提高机械运转效率的同时,也能够大幅度降低人工操作成本。 2、机电一体化数控技术在机械加工中的应用 实时监控。机电一体化数控技术的运用,能够为机械加工诸多方面带来正面影响,不论是加工方式或者是技术手段,都可以充分发挥出智能化、信息化性能,能够对机械传动系统、液压电动机装置等进行在线实时监控。在机械加工过程中通过机电一体数控技术的运用,不但可以充分掌握系统当下运转的实际情况,储存、搜索有关数据信息,为机械加工提供有力依据,并且也可以对加工设备的实际运转情况进行实时掌握。若是在运转过程中出现安全故障,那么实时监控系统则可以立即发出报警,而相关人员只需与具体情况相结合,便可找出故障所在位置,从而对故障进行妥善解决,确保机械加工工作能够得到有序开展,如此能够大幅度减少安全故障出现的可能性。在总体运转过程中,机电一体数控技术还能够为有关人员提供有效的安全保障,减少设备维修管理的难度,优化加工步骤,进而延伸设备的应用年限。提高资源使用率。在对机电一体化数控技术进行实际运用进程中,机械加工时所产生的能源消耗情况,也会得到大幅度降低,这是因为机电一体化数控技术可以进一步提高系统自动化能力,与系统实际运转情况相结合,采用具有针对性对策,来对机械运转状态展开合理调整,确保有关机械可以长时间维持高效运转状态。因此,系统运转过程中所产生的能源消耗情况,也可以得到明显降低。与此同时,因为系统自动化水平的提升,有一些生产步骤可以运用机械来进行操作,因此则可以杜绝以往人力操作失误所造成的加工精密度不足,导致施工原材料出现不必要的浪费情况。由此可见,机电一体化数控技术的运用,还能够有效减少能源的消耗,为我国生产业的良好发展,提供有力支持。提升机械加工智能化水平。通过对以往数控加工模式进行调查与分析可以知道,其需要凭借预先设计好的加工步骤,来进一步提高机床自动化加工水平。但由于此种形式具备一定的复杂性、烦琐性,在编写程序时常常需要消耗大量时间,而且在实际加工进程中,应当严格依照预先编制好的程序来展开,一旦在实际加工环节时发生突发情况,系统则缺少良好的自主判断能力,通常情况下,还是会依照预先编写好的程序来进行操作。如此,则会进一步加大安全事故所导致的损失。而在如今机电一体化数控技术快速发展背景下,智能化算法开始在机械加工中得到大量运用,在智能算法与精密传感器的大力支持下,已然可以真正实现加工时的自我测量与自我分析,系统可以依据所采集到的数据信息,第一时间发现加工时所存有的问题,如此则充分杜绝加工安全事故发生的可能性,从而使有关企业获取到最大化的经济效益与社会效益。网络化创新。在机械加工环节,需要与诸多因素达到一定程度上的契合效果,才能在众多领域中发挥出良好的作用。而如此前提条件下,自身的多方面协作效果,就需要有一个良好的沟通环境来为其提供有力支持,需要以高质量、高效率的工作模式,来具体展开机械加工内容。因涉及的领域与内容相对较多,而一台机械所影响的车间就需要包含数百个设备,经过对各个设备发出运行指令,需要在网络环境下下达执行命令,执行命令会依据指令的具体信息与要求,实施相应的设备运行方式,可以在机械加工阶段达到网络化生产的根本目的,并且在与电子化设施进行结合设计的过程中,能够在总机上集合控制系统集体工作,保证所有设备能够依据电子控制单元的命令要求进行运转,促进机械加工与电子化科学技术的密切融合,为其整体效果,提供良好的基础作为保障。提高全程监控诊断故障效率。提高全程监控诊断故障的整体效率,也可以说是在线监测技术的一个重点内容,其能够更加科学的对生产过程进行监测和管理,主要在发动机和供油设施方面具体展开,依据设备具体的运行情况,如果在生产过程中发现设备存在异常现象,能够进行自动报警,如此便可以充分减少相关人员的整体工作量,以及对管理人员的总体配置数量,最大程度提高设备在日常生产过程中的管理与维护效率,同时也能够帮助管理者快速收集到有效的数据信息,再依据具体情况,采取科学、合理的方案。来降低其中所存有的安全风险。提升安全保障能力。与其他各个行业领域相比较而言,机械加工行业在运行过程中,会存在较多的安全隐患,因受到作业环境较为复杂的因素影响,导致人员出现危险的概率相对较高,对机械的相关工作监管也会更加严谨,在各环节设备中强化对于几点一体化技术的应用,能够使其安全系数得到显著提升,充分保障工作人员在工作过程中的人身安全,促进日常生产能够得到全面管理,并且通过现代化技术的应用,还能够促进远程监控及操作,有效提升其安全保障效果。柔性化方面的应用。柔性化对机械的加工工艺发展能够通过实际情况调整起到促进作用,需要相关企业对其进行高度重视,在原有基础上进行深入的分析,不断优化各项相关工作内容,与工作实际情况相结合,对生产形式进行合理的创新与优化。例如,对于各种农业机械、动力机械、运输机械等,各机械领域对产品有着自身的个性化要求,并且机械加工过程需要对各项生产需求进行满足。因此,结合不同产品所具有的特点,对其进行合理调整,从而达到柔性化的效果与价值。虚拟技术的应用。在自动化技术与机械加工制造实施虚拟化技术应用过程中,主要是将整体制造过程通过虚拟技术手段来进行显著提升,同时还要将信息控制技术与虚拟软件应用技术进行有效融合,促进对全过程的机械加工工作,进行高效的自动化管理与控制,唯有在机械加工制造领域融入更多的自动化技术,才能够进一步提高其整体工作效率和工作质量,而应用自动化技术中的虚拟化技术效果,不但能够充分分析作业阶段的各项参数数据,还能够快速发现工艺流程中所存有的问题,并解决问题,从而进一步提升机械化加工管理水平。 3结语 在我国制造业快速发展背景下,机电一体数控技术于机械加工进程中取得普遍应用。该技术的运用能够进一步提升生产效率,降低机械维修次数,及时发现并妥善处理有关故障,减少企业投资成本,延伸设备引应用年限,使相关企业真正取得良好发展。因此,企业应当结合实际情况,加大对于新型技术的运用,提高自身的竞争能力,使其在如今越发激烈的市场中,占据一定优势,真正意义上取得可持续发展。 作者:李成智 单位:河北天鸿游乐设备有限责任公司 机电一体化数控技术篇3 对于一个国家的经济发展而言,机械制造业在其中起到了重要作用,并且伴随综合国力的一步步提升,这种作用的重要性愈发体现出来。在机械加工领域中,机电一体化数控是一项重要技术,其发展发与创新已成为一个国家机械制造水平快速发展的保证,对于我国而言更是如此。目前,人们对商品性能的要求越来越高,使用传统技术已无法满足时代发展需求,因此必须积极创新制造技术,全面提升技术水平,这样才能更好的适应不断发展变化的市场。 1机电一体化数控技术简析 信息机电技术、电子技术、电工技术、传感器、接口等的结合,即机电一体化技术,该技术在事迹应用中可体现出强大的作用,不仅可以合理配置资源,同时还能在低能耗、高质量、多功能等方面实现其价值,对整个系统达到最优化的配置。数控技术则是指运用数字信息控制机械运动过程的有关技术,而数控设备则是指通过数控技术在制造业领域相互渗透形成的新产品。机电一体化数控技术是指机电一体化与数控技术二者的有机结合,该结合可推进加工自动化、网络化以及智能化的实现,可体现出高效率、高柔性、高精度等特征。 2机电一体化及数控技术的差异 机电一体化包含的课程有PLC(可编程控制器)技术、工厂电气控制设备、单片机应用技术、数控加工与编程、电工电子技术、机电一体化系统技术等。其就业方向包括机电设备的安装、调试与维护、技术与生产管理、机电产品制造与设计、质量管理与检测、销售及售后服务等。数控技术包含机械制图、电工电子技术、数控机床、机械制造基础、机械设计基础、金属工艺学、传感器与检测技术等磕碜。其就业方向包含数控编程、数控机床操作、数控设备维修及销售、模具制造与设计等。在其技术目标下可培养出可熟练操控数控加工工艺、熟练掌握数控程序的专业人员,还能培养出数控加工设备操作与维护等应用型人才。 3机电一体化数控技术在机械加工中的应用 3.1机电一体化在机械制造中的应用 3.1.1实时在线监控 就机械制造领域的各项工作来说,生产质量是重中之重,工作中哪怕是出现一个小的疏忽,都可能会使整个生产链瘫痪,使机械制造面临非常严重的后果。因此,为了提升机械产品质量,必须由生产工人全天在生产前线坚守,对生产过程进行监控,以确保生产过程中没有任何问题发生,一旦有问题发生立即采取措施处理。这种操作必然会为企业、工厂造成大量经济负担,对于经济效益的提升不利。机电一体化技术出现以后,很好的解决了这一问题,因为它自身设置了自动报警、故障自诊功能,可以对电动机、工作装置、传动系统、液压系统以及制动系统等运行状态进行在线监控。通过应用机电一体化技术可以对出现故障的位置以及相关故障进行有效预警,这样工作人员即可按照预警信息,在第一时间即对故障进行调整、修理与维护,这样一来不仅可以为机械生产质量提供保证,同时还能降低设备损耗程度,延长使用寿命。 3.1.2节约能耗,提高生产效率 在机电一体化技术尚未投入使用之前,传统机械制造中各生产设备都依靠人力方式运行,然而生产工人劳动强敌较低,这种情况下机械制造效率被限制,同时机械制造质量、能源损耗量也收到了一定影响。但是,当机电一体化技术在机械制造领域中应用以后,就充分发挥其自动化与半自动化等特征,从很大程度上提升了各设备的电劳动强度,为操作人员降低了工作负担。此外,传统机械制造领域中,经常由于人为操作的失误影响设备运行,对设备生产形成了阻碍,而应用机电一体化技术后,极大的改善了由于人员失误而引发的质量问题,并且PLC控制系统、通风机等设备适用,极大的减少了设备的能源损耗,使生产质量与生产效率都显著提高。 3.2数控技术在机械加工中的应用 3.2.1应用数控技术对设备的应用 在机械加工领域中,对数控技术的应用具体体现在生产设备上,目前,数控技术已广泛应用于机床控制方面,并得到了深入发展,数控铣床、数控车床、数控矬床等,这些设备已发展成为现代制造领域之中的关键性设备,这些设备的应用为现代制造业的高精度、高效率、高速度发展提供了有效保障。在机械加工领域中,对计算机数控技术的应用可很好的控制机床设备,利用代码方式可达到对各机床设备机电一体化的目的,同时还可以通过指令对其中各元器件加以控制,从而在操作上更为顺畅,达到自动化操作的目的。只有在该前提下,才能有效提升生产效率。 3.2.2应用数控技术对机械的作用 在技术水平等因素的影响下,传统机械设备生产始终在数量上、质量上以及样式创新上表现出大量问题和弊端,但当数控技术与机电一体化结合以后,就为机械加工领域拓宽了新的发展道路,在数控技术作用的发挥下,传统仿型技术被打破,可采用新型气割方式提升切割速度,促进质量水平的提升,这样一来不仅为机械制造质量提供了保障,同时也使机械生产效率得到了显著提升。在传统制造方式下,人们主要采用仿型技术实施加工制造,在该技术下是无法针对实际的机械构件轮廓进行精准把控的,因此生产制造的过程中调整构建将会消耗大量时间,还会造成大量的生产材料浪费。但应用数控气割技术与相关设备后,则可以对构件的轮廓进行精准把控,同时还可以有效调节切缝,以有效节省材料,不仅生产量显著提升,同时也为经济效益的提升提供了保障。应用数控技术时,可借助于计算机与相关软件构建全局性、完整性的制造系统,从而有效控制和管理机械制造技术。在以后的发展过程中,数控技术还将发挥其重要作用,为机械加工领域添砖加瓦,比如利用PC机等设备实现对相关技术的新突破与创新。 4机电一体化数控技术应用于机械加 工中的重要意义伴随着科学技术的快速发展,机械加工领域中增加了很多新的工艺与技术,在新技术的帮助下,企业已可以独立对零部件进行复杂的、精细的加工。但与很多发达国家相比,目前我国机械加工领域中依然存在大量不足,我国中小型企业在资金方面还不是非常充足,还不能承担起机电一体化数控技术安装所用的费用。当前,很多企业中投入应用的都是传统机床,如果利用机电一体化数控技术替换这些传统设备,势必需要大量资源,因此必须加快从传统机械生产到机电一体化生产的发展速度,达到优化资源配置的目的,进一步加快加工速度。目前,我国机电一体化数控的发展已取得了很大成绩,为数控技术奠定了基础,同时也基本上掌握了现代化的数控技术,很多技术都朝着商业化、产业化方向发展,数控产业基地初步形成,还建立起了航天、华中等数控技术,可实现对数控产品的批量化生产,生产技术水平也有显著提升。当下,已逐步建立了用于机电一体化数控技术进行开发、研究与管理的高素质队伍。同时,通过不断加强对机电一体化数控技术的应用研究,也能够更好的实现制造加工智能化发展。在未来制造、加工中,可以通过对计算机的辅助制造、设计、机械转动学等方面的有机整合,并在计算机集成化、制造单位等方面体现出来,以此来为加工智能化的实现奠定坚实基础。 5结语 综上,从目前的实际情况来看,机械加工已影响到了一个国家的经济发展,并且影响到了人民的生活水平。但由于我国这方面技术的发展要晚一些,对国家发展起到了一定阻碍作用,目前传统机械加工技术已无法满足机械加工领域发展需求,为此机电一体化成为这一领域发展的大趋势,对数控技术的应用必然会越来越频繁。因此,我们要充分重视机械加工领域中对机电一体化数控技术的应用,以充分发挥出其对国家、设备发展与进步的重要推进性作用。就企业而言,应该一些从实际情况开始出发,并且积极加大对新技术的引进力度,并且加大技术改进力度,全面提升自身竞争力,提升其生产效率与生产质量,从而更好的推进企业向前发展。 参考文献: [1]陈风明,赵光霞.机电一体化数控技术在机械加工中的应用研究[J].现代制造技术与装备,2021,57(03):196-197. [2]万春红.借助机电一体化数控技术提升机械加工成效的路径[J].现代制造技术与装备,2020,56(10):178-179. [3]周游.浅析机电一体化数控技术在机械制造中的应用[J].科学技术创新,2019(30):195-196. [4]谭惠忠.传统机械加工机床机电一体化改造研究[J].农家参谋,2018(23):239. [5]黄均安,蓝旺英.传统机械加工机床机电一体化改造策略[J].江西建材,2017(06):287+291. [6]雷一腾.机电一体化数控技术在机械制造中的应用[J].通讯世界,2015(23):265. 作者:叶子进 单位:广东省岭南工商第一技师学院
航空航天论文:碳密封材料在航空航天领域的运用 《舰载武器》2011年第11期 摘要:碳密封材料是空间领域中的一种具有良好应用前景的摩擦密封材料。本文主要对应用于航空航天领域的碳密封材料的种类和工业领域相关的制备工艺进行了探究。 关键词:碳密封材料;航空航天;应用 制备工艺航空航天工业是事关我国国防事业的重要工业。在航空航天工业不断发展的背景下,这一领域研究人员开始对应用材料的密封可靠性问题展开了深入的研究。密封材料的性能是密封可靠性的主要影响因素。碳密封材料在这一领域有着优异的特性。 1航空航天领域常用的碳密封材料 1.1柔性石墨密封材料 从石墨自身的性能来看,它可以成为高温环境和低温环境下常用的密封材料。柔性石墨密封材料主要由石墨纸、柔性石墨卷材等材料组成。这种材料是天然鳞片石墨进行特殊加工的产物。它具有着良好的自润滑性能和耐热性。这种材料的化学惰性相对较大,可以抵抗酸碱盐溶液和一些有机溶剂的侵蚀。因此,它可以替代一些应用于航空航天领域的石棉材料和橡胶密封材料。柔性石墨密封材料中的柔性石墨材料可以用于低压静密封。 1.2增强石墨密封材料 在航空航天领域,增强石墨密封件主要应用于动密封、机械密封件的摩擦副和旋转接头之中。这种材料主要由多孔石墨浸渍而成。浸渍过程应用到了加压浸渍工艺和真空浸渍工艺等多种工艺。俄罗斯科学家将高强石墨密封环应用在了航天发动机的涡轮泵中,这一材料具有着高强度、高密度和低摩擦系数的特点。 1.3碳纤维复合材料 碳纤维复合材料主要由碳纤维-柔性石墨复合材料和碳纤维-树脂浸渍复合材料等多种材料组成。这种材料有着良好的耐磨性和独特的自润滑性。它可以应用在航空发动机涡轮的轴径部位。这种碳密封材料具有着导电性、耐腐蚀性,对电波和X射线也具有有效抵御的特性。它也可以适应中高压静密封环境的要求。 2碳密封材料制备工艺的应用 2.1碳密封材料的复合加工工艺 碳密封材料的复合加工工艺建立在超声振动辅助切削加工工艺和超声电火花加工工艺等工艺基础之上。超声振动辅助切削加工可以在降低切削温度的基础上,强化加工表面的质量。超声电火花技术是在电机中应用超声振动的一种加工方法。它主要利用电极端面合适的放电间隙来提升火花击穿概率,也可以提升加工孔的加工稳定性和加工效率。深化复合加工工艺,可以为碳密封材料在航空航天领域的应用提供一定的帮助。 2.2碳密封材料的抗氧化工艺 碳密封材料的抗氧化工艺涉及到了这一材料的生产过程中应用的单涂层技术和两涂层技术等技术。氮化硅、氮氧化硅和相关混合物可以有效强化碳密封材料的低温抗氧化性能和高温抗氧化性能化。与之相关的后处理技术也可以有效解决碳密封材料可能出现的微裂纹问题。 2.3碳密封材料的耐高温工艺 与航空航天事业有关的碳密封材料耐高温工艺主要由以下工艺技术组成:法国航空宇航公司所采用的一种与SiC有关的制备工艺;二是与离散碳纤维有关的隔热结构制备方法,这种制备方法中应用了乙二醇、丙三醇和石油油料等多种材料;三是由美国企业研发的一种建立在仿氧化硅基树脂技术基础上的碳密封材料耐高温技术。在对这一工艺进行应用,可以让碳密封材料在航天非隔热层的建构过程中得到推广。 2.4碳密封材料的致密化工艺 碳密封材料生产领域所采用的高强度碳密封材料制造法是以固体可流动颗粒状聚合物为压力介质的制造方法。碳密封材料先驱体的固化过程是生产过程中的关键要素。除此以外,热压成型法在碳密封材料中的应用可以让这一材料的致密性特征得到强化。它让应用于航空航天领域的碳密封材料的制备过程与含碳纤维符合材料和研磨沥青等基质材料之间产生了一定的联系。在经过电阻加热以后,压制而成的碳密封材料的密度可以达到1.30g/cm3。 2.5碳密封材料的防裂解工艺 防裂解工艺可以为碳密封材料在航红航天领域的应用提供一定的保障。具有梯度碳化物涂层的碳纤维增强复合材料的应用,可以借助传统的气相沉积法完成碳密封材料的制备工作。在这一方法应用以后,图层标称的热胀系数要高于地层的系数,表层到底层的热胀系数也会表现出渐变分布的特点,这样,在高温环境下,航空航天领域所应用的碳密封材料不会出现断裂的问题。 3结语 随着高新技术的不断发展,航空航天领域对密封材料的要求也不断提高。碳密封材料的应用已经受到航空航天领域重点关注,例如航空发动机对轴间密封材料的强度、抗氧化性和导热性有着严格的要求。通过对碳密封材料滑动摩擦磨损行为的探究,可以发现,碳纤维复合材料更适用于航空发动机主轴密封环之中。碳纤维编制方法和相关的工艺参数是航空航天领域的专家所研究的重要问题,其可以让碳密封材料应用于运载火箭的发动机泵密封件之中。碳密封材料在航空航天领域有着较为广泛的应用前景,创新相关制备技术是对这一材料的性能进行改善的有效方式。随着我国航空航天事业的不断发展,新型碳密封材料也会在这一领域得到进一步的推广。 作者:陈至锐 单位:长沙市望城区第一中学 航空航天论文:无氰酸性镀镉在航空航天零部件的应用 《航天工业管理》2016年第12期 摘要:介绍了一种用于航空航天零部件的高耐腐蚀性镀镉层结构,包括金属基体、预镀层、中间镀层、镀镉层以及钝化层,其中所述金属基体为钢铁基体和铝合金基体。对镀层结构进行中性盐雾试验2064h其表面无白色腐蚀物生成,耐盐雾性能比航天工业部标准QJ453-1988《镀镉层技术条件》中96h中性盐雾试验的要求高21倍。这种保护层在耐腐蚀性上取得了重大突破,能大幅度提高航空航天零部件的使用寿命。 关键词:航空航天零部件;无氰镀镉;镀层结构;高耐腐蚀性 引言 传统的氰化镀镉溶液性能稳定,镀层质量优良,因此,航空航天、航海以及一些特殊电子零部件采用氰化镀镉工艺制备防护层。氰化物是国家严令禁止使用的污染物之一,用无氰镀镉代替氰化镀镉已成为业内进行研究的热点课题。按照国家发展改革委员会《产业结构调整目录(2011年修改版)》的要求和贵州省经济和信息化委员会《关于淘汰部分含有毒有害氰化物电镀工艺专题会议纪要》(黔经信专议[2013]67号)工作部署,贵州省内电镀企业在2016年底前淘汰氰化物镀锌和氰化物镀镉有毒有害生产工艺。应贵州省装备制造业协会表面工程分会的要求,广州超邦化工有限公司开发了NCC-617无氰酸性镀镉工艺,提供了一种用于航空航天零部件的高耐腐蚀性镀镉层。NCC-617镀镉电镀废水用二甲基二硫代氨基甲酸钠沉淀处理后,镉离子的质量浓度小于0.01mg/L,满足GB21900-2008《电镀污染物排放标准》要求。 1镀镉工艺 无氰镀镉溶液成分及操作条件。 2制备流程 2.1钢铁基体镀镉钢铁基体镀镉具体操作如下: 1)前处理。对钢铁零部件进行碱性化学除油水洗碱性阳极电解除油水洗酸洗水洗阴极电解除油水洗活化水洗的工序。 2)镀镉。采用NCC-617无氰镀镉工艺制备镀镉层,其δ为6~20μm,按GB/T13346-1992标准在200℃对镀件进行除氢处理20h。 3)钝化。镀镉层经2%~3%的硝酸出光水洗铬酸盐低铬彩色钝化水洗干燥60℃老化15min,钝化层δ为0.3~0.5μm。 2.2铝合金基体镀镉铝合金基体镀镉具体操作如下: 1)前处理。对铝合金零部件进行化学除油水洗浸蚀水洗出光水洗的工序。 2)浸锌。第一次浸锌水洗退锌水洗第二次浸锌水洗。 3)化学预镀镍。在浸锌层上采用专用的碱性化学镀镍溶液制备化学预镀镍层。 4)镀镍。在化学预镀镍层上采用瓦特镀镍溶液制备镀镍层,其δ为5~10μm。 5)镀镉。在电镀镍上采用NCC-617无氰镀镉工艺制备镀镉层,其δ为6~20μm;然后200℃对镀件进行除氢处理20h。 6)钝化。镀镉层经1%~3%的硝酸出光水洗铬酸盐低铬彩色钝化水洗干燥60℃老化15min,钝化层δ为0.3~0.5μm。 3镀层性能 3.1耐腐蚀性 钢铁件按上述工艺制备的镀镉层,按照GB/T10125-1997《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》进行中性盐雾试验。试验结果表明,采用NCC-617无氰镀镉工艺制备的镀镉层耐腐蚀性能明显高于氰化镀镉工艺,测试2064h镀件表面无白色腐蚀物生成,耐腐蚀性比航天工业部标准QJ453-1988《镀镉层技术条件》中96h中性盐雾试验的要求高21倍。 3.2柔软性 用弯曲法定性检验镀层的脆性,采用δ为0.2mm的黄铜片按NCC-617工艺镀镉,镀层δ为23.7μm,将试片弯曲180°,镀镉层无爆裂,镀层柔软性较好。 3.3结合力 按JB2111-1977《金属覆盖层的结合强度试验方法》,以热震试验法测定镀层结合力。将镀件放在烘箱中加热至190℃,然后取出放入室温水中骤然冷却,镀层没有起泡和脱落,结合力良好。 4结语 NCC-617无氰酸性镀镉工艺是为满足航空航天企业的要求而开发的,使用的添加剂与配位剂,克服了含EDTA无氰酸性镀镉工艺存在的镀层性能差和废水处理困难的缺点。在贵州省航空航天企业的应用表明,NCC-617无氰镀镉层耐蚀性、柔软性及结合力等性能均满足航空航天工业部标准的要求,并且废水处理能够达标排放,尤其是镀层的耐腐蚀性取得了较大的突破,能大幅度提高航空航天零部件的使用寿命,受到了航空航天企业的青睐。 作者:陈建锐;郭崇武 单位:广州超邦化工有限公司 航空航天论文:高校课程改革的航空航天论文 一、高校形势与政策课程当前存在的问题 (一)学校重视力度不够,师资力量薄弱 由于对形势与政策课程重要性的认识不足、对课程定位模糊等原因,高校对形势与政策课程的重视程度普遍较低,在师资队伍、场地建设和设备配置等软硬件方面的支持力度明显不够,直接影响到教师参与形势与政策课程教学的积极性,导致形势与政策课程授课的师资力量明显薄弱。当前高校形势与政策课的教师多为党政干部且以兼职为主,他们本身有比较繁重的行政工作,在精力投入方面无法得到保证,很大程度上影响了教学效果。 (二)运行机制不合理,授课模式“重师轻生” 目前我国高校形势与政策课程组织运行方式不够合理,大部分都是采取大课堂、专题报告的教学模式,互动很少,方法单一,课堂气氛沉闷。这种以教师为中心的满堂灌、填鸭式教学模式,忽视了学生的感受和诉求,难以有效调动学生的学习积极性,容易激起学生的反感和抵触情绪。通过课程改革前的问卷调查了解到,84%的学生不喜欢形势与政策这门课程的原因是在于课程的授课模式不合理,让他们感到毫无兴趣。此外,关于授课模式存在的问题,也有很多学者进行过研究,李小琳、段素梅、严莹、孙洪艳均提到了目前形势与政策课程的授课模式存在仅课堂理论灌输,忽视学生的主体地位,造成学生课堂参与度不高,知识接受效果差等问题。 (三)授课内容单调乏味,考核评价陈旧单一 形势与政策课程以往多采用大班授课或专题讲座,授课内容多为传统的思想政治教育内容,忽视了形势与政策课程的时效性特点,使得形势与政策课程与当前国内外形势、国家政策脱离,没有达到形势与政策课程的教学目的。同时,形势与政策课程的考核方式也相对落后。目前的考核形式大多是命题考查,让学生围绕某一问题完成一篇论文或报告。然而,学生所交论文大多“移花接木”,罕有自己的观点和见解,大部分学生并没有深入地探究并理解国内外形势与政策的焦点和热点问题。这种单调僵化的考核形式缺乏科学的评分依据,随意性较大,不能客观、准确地衡量学生对形势政策的分析能力与理解程度,更难以有效引导、调动学生关心国际形势、分析国家政策的积极性。 二、高校形势与政策课程改革的探索实践 针对当前我国高校形势与政策课程教育中存在的问题与不足,部分高校开始积极探索、实践形势与政策课程的教学改革,为提升该课程的教学水平和教学效果提供了有益借鉴。从2010年开始,北京航空航天大学经济管理学院对形势与政策课程进行了改革,围绕设定的主题开展互动式教学,改革后,已有五届本科生,700多人次参与了这一课程,累计开展讨论课40多讲。改革后的课程模式提升了课程的吸引力和感染力,使这一课程成为学生真心喜爱、乐于参与、持续受益的优质课程,也成为学生形势政策教育、理想信念教育的重要阵地。现将其改革做法总结如下: (一)丰富课程内容:自主选择学习主题 课程改革主要从两个方面入手对授课内容进行丰富:一是把课题的选择方向从一味的思想政治话题转向学生们普遍关注的经济、社会和民生问题,并充分尊重学生的主体地位,让学生拥有授课内容的选择权,即在授课教师团队拟定的大课题下,学生可以自由选择子课题进行研究。如“美债危机、欧债危机大讨论”、“深浅纵谈城镇化”、“历届三中全会政策效果的评估研究”等讨论选题。二是充分发挥学生的专业特点,培养学生的探索精神与独立思考能力。授课内容的选择紧密结合专业特点与专业知识背景,这样能够帮助和引导学生运用专业知识理性并客观地认识问题、分析问题并解决问题,为学生提供自主探索的机会和空间,提升课程的吸引力。如“解析现阶段通货膨胀成因及其对我国经济增长的影响”、“金砖四国经济增长模式与发展路径的异同分析”、“2012年度中国经济年度人物解读”等讨论选题。 (二)改革教学模式:以学生为主体,教师为主导 改革后的形势与政策课程,真正实现了以学生为主体、以教师主导的互动式教学模式,从课程内容准备到课堂内容展示,再到课堂问答交流,学生成为了课程的主体;教师的主导作用具体体现在以下方面:围绕时事热点,选择恰当的讨论选题,通过由浅入深地递进式选题设计,实现了课程的拓展和延伸;引导课堂讨论,营造出开放、活跃、平等的课堂交流氛围;为学生答疑解惑,对学生们的展示、讨论内容进行点评,并指出进一步研究的方向和思路。此外,在改革后的课程教学模式中,十分注重、提倡团队学习。在专业优先、兼顾兴趣的原则下,学生自由组建成为8-10人的学习小组,分工、合作完成资料查找、数据分析、成果展示等学习任务,在实践中提升自主探究和协作创新的能力。在团队学习和合作研究的过程中,学生既分工明确又独立自主,互相配合互相学习,这种基于学习团队的教学模式不仅加深了学生对课题的认识和了解,同时也提高了他们动手实践、团队协作和组织策划能力。 (三)优化授课形式:学习团队作品展示 课程改革以授课形式作为切入点,鼓励学生采用情景展示、辩论赛、话剧、新闻会、相声、小品等情境式展示方式,以课程作品讨论作为形势与政策课堂教学的中心,通过生动和鲜活的展示方式激发学生对形势与政策课程的学习兴趣,构建“以学生为本,启发互动”的授课形式。传统的形势与政策课程依旧坚持授课教师讲课、学生被动接受的教学模式,并没有实际发挥学生在教学中的主体地位。而北航经管学院形势与政策课程改革通过探索并实践多种展示方式来丰富课堂教学活动,加强课程的趣味性,也为学生的展示交流提供了平台和空间。 (四)加强课程延续性:优秀成果转化发表 网络学习协作平台是北航经管学院形式与政策课程改革的重点之一,通过网络学习协作平台,学生们可以在网上交流探究问题、解决办法与心得体会,分享课题研究成果,网络平台有效促进了“互帮互助互学”的良好学习氛围的形成。与此同时,学院刊物《观愿》还专门开辟了形势与政策课程优秀论文板块,激发学生的学习热情。授课教师还指导学生将其研究成果凝练成为主题明确、思路清晰、论证严谨的学术论文,并发表在相关刊物上。从北航经管学院的课程评价结果看,学生对形势与政策课程的评分从改革前年平均分72上升到改革后年的93分,在必修课中排名第三;其中,针对“开课必要性”一题,选择“十分有必要”的同学从12%上升到了97%。在形势与政策课程研究成果的基础上,学生累计在各类期刊公开8篇,参加学术竞赛获奖多达31人次。此外,在学生的课程总结中,“喜爱”、“收获”、“感谢”成为了高频词汇,表明了学生对改革后课程具有很高的认同度。总体看来,北航经管学院形势与政策课程改革分别从丰富课程内容,改革教学模式,优化授课形势与加强课程延续性四个方面入手,以学生的兴趣与发展需求为出发点,对形势与政策课程进行全面、立体、综合的改革,从而有效提升了形势与政策课程的教学效果。 三、高校形势与政策课课程改革的对策建议 (一)制度体系建设是巩固和完善形势与政策课程改革的首要前提 高校要充分意识到形势与政策课程教育在大学生思想政治教育中的重要作用,从本校的实际情况出发,制定针对性强、易于操作的教学计划,强化形势与政策课程教学的过程监督机制,确保形势与政策课程教学工作的扎实开展。高校应制定健全、明晰的制度,明确各个部门的责任和要求,齐抓共管,形成合力。学校党委应明确课程的总体方向并发挥导向作用,同时对课程教学过程进行监督、指导;教务部门应在学生培养计划中明确形势与政策这一公共必修课的突出地位,重视师资引育和课程教学研究,并对教学改革提供必要的经费支持;学校团委和学生工作部门应充分发掘资源,对课程的讲座报告、实践教育等环节提供支持;网络信息部门应在课程网站建设、课程信息、讲座报告宣传、成果转化推介等方面,积极发挥作用。 (二)师资队伍建设是巩固和完善形势与政策课程改革的重要保障 教师在形势与政策课程教学中发挥着主导作用,师资队伍建设直接影响形势与政策课程的教学效果。因此,高校必须重视形势与政策课程的师资队伍建设。首先,高校应坚持宁缺毋滥的原则,严把教师质量关。形势与政策课程的任课教师必须具有坚定的政治立场和正确的理想信念,确保课程教学的主旋律和正能量。此外,由于形势与政策课程的教学内容具有政策性、时效性和动态性的特点,势必要求教师自觉关心国内外时事要闻,具备敏锐的洞察力和前瞻性。其次,高校应重视师资队伍的培育和建设。形势与政策课程的有效开展需要一支政治觉悟高、教学能力强的师资队伍。一方面,高校应从政策上引导、鼓励更多地专任教师愿意投身该课程的教学科研活动,并对其进行科学的选拔、培训;另一方面,针对校内师资队伍的不足,高校应安排专门的经费,从校外引进相关的专家、学者,作为形势与政策课程的兼职教师,从而形成引育结合、专兼相辅的师资建设格局。 (三)模式与内容创新是巩固和完善形势与政策课程改革的核心动力 首先,高校应尝试互动式、讨论式的课堂教学模式,提高学生的参与度,进一步发挥课堂教学的主阵地作用。形势与政策课程的教学容易陷入枯燥说教、照本宣科的陈旧模式,只有引导学生参与课堂互动、讨论,才能真正激发学生学习和思考的积极性,最终达到让学生在理论上知晓、在情理上认同、在实际中践行的教学效果。其次,高校应重视实践教学在形势与政策课程教学中的突出作用,从而对课堂教学形成有效的延伸和补充。通过实践教育,让大学生走出校园,了解世界,开阔视野,亲身感受社会形势,实地调研政策效果,从而唤起学生的内心共鸣,真正理解、认同党和国家的相关政策。最后,高校应加强形势与政策课程教学内容的时效性、创新性和针对性。形势与政策课程的教学内容不应是一成不变的,必须依据时事变化,推陈出新,与时俱进,使得教学内容紧密契合当下的国内外实际,从而引导学生胸怀大局、把握大势、着眼大事。 作者:宋晓东郑海涛贾国柱单位:北京航空航天大学经济管理学院 航空航天论文:国防电子形势下的航空航天论文 1现代装备环境下,自动化测试系统越来越重要 我们还应该看到任何一台电子系统或装备,都会经历从研制、设计再到生产等多个环节。而在这所有环节中,都会涉及到测试测量和验证,这也就意味着在全寿命周期中都会有自动化测试系统的身影。所以,在航空航天以及国防电子领域,随着电子装备系统的不断进步,无论在装备保障还是在产品的全寿命周期,自动化测试系统都已成为不可或缺的重要组成部分。 2自动化测试系统发展及面临的问题 综合国内外的应用情况,自动化测试技术在几十年前就已经应用在航空航天与国防电子领域,在应用过程中测试技术也在不断地完善和发展。第一代自动化测试系统初步实现了自动化测试这一概念,由仪器替代人工来实现相关测试任务;第二代测试系统则引入了通用化、标准化的概念,使得仪器系统更加综合化;第三代测试系统更以“开放化”为核心,引入先进商业技术和货架产品,降低测试成本。这些推动了自动化测试系统在航空航天与国防领域的广泛应用。但是虽然历经了几代技术的变革演进,时至今日,自动化测试系统依然面临着不少挑战和困境:1)高昂的拥有成本。针对复杂的被测对象,测试系统在保证测试质量的同时,还要完成繁复的测试任务,这往往意味着长周期的开发时间和昂贵的系统费用。而且一旦被测对象发生变化,测试系统也需要进行相应的升级和更换,会带来更多工作负担和费用。2)通用性不足。各个系统独立设计完成,没有统一标准的规范,导致测试系统型号繁多互不通用,给后勤保障带来极大的压力。同时因为系统间的不通用,也会带来重复设计、重复投资的现象,间接提高测试成本。此外,还有“用户端的测试数据和设计端测试数据无法连接”、“对操作人员要求高”等问题。综合看来,这些问题所涉及到的不单是测试技术本身和仪器技术指标的问题,更多的是仪器系统架构的问题。 3下一代自动化测试系统与“合成仪器” 正式因为这些困难和挑战,国内外不少专家学者都已经参与到下一代自动化测试系统概念的讨论。在这些讨论中,对自动化测试系统共同的要求就是:1)降低全周期的开发维护费用;2)增强通用性和互操作性,提供最大的系统灵活性;3)进一步提高测试质量。下一代自动化测试系统概念的一个典型代表就是美国的“NxTest”(nextgenerationautomatictestsystems)系统概念。此系统概念关注于:如何降低自动化测试系统的全周期费用,如何提供系统灵活性和互操作性,如何降低系统开发、部署和升级时间,以及如何减小后勤保障规模和占地空间。基于这样的目的,“NxTest”提出要采用开放的软硬件体系及商用标准架构为构建思想。从这里可以看到,随着下一代自动化测试系统概念的提出,对系统架构有着更高的要求,而“合成仪器”的架构概念也在这时受到越来越多地关注。“合成仪器”架构即采用标准的测试硬件模块组成通用的仪器系统,测试测量任务与升级完全由测试软件来实现。在这种架构下,自动化测试系统将由原先台式仪器系统的模式逐渐过渡到模块化仪器系统的模式,同时会格外强调软件在整个测试系统当中的重要性。这样的架构改变带来的好处是显而易见的:1)借助模块化硬件的优势,系统本身也更加灵活和冗余,通过简单更换模块来更新或者升级系统,节省了大量硬件投入成本,也为系统的通用性奠定了基础;2)仪器系统将会更加小巧,在有限空间内集成度将会更高,以适应更为复杂的测试任务;3)模块化系统的背板定时同步功能也使得基于模块化仪器的系统拥有远好于台式仪器系统的系统性能。这些优点有相当一部分是得益于模块化的硬件平台的应用。也正因为如此,作为“NxTest”概念实施项目之一的海军型“eCASS”自动化测试系统在2012年就采购了NI公司的PXI模块化仪器平台来作为其系统硬件架构核心。类似的,BAE公司也采用NIPXI平台替代原有VXI平台实现“合成仪器”概念下的新型测试系统。同时,在“合成仪器”架构下,软件相比于以往发挥着更为重要的作用。所有仪器功能和任务的定义都用软件来完成,实现由软件来“决策”在何种测试任务下调用何种测试硬件资源,同时“实施”复杂测试任务的管理和优化。软件层面将会倾入设计者的更多心思,来考虑如何保证系统测试功能完整性的同时减少系统日后的升级负担。软件也从原先测试程序开发的单一层次过渡到集成系统服务、测试程序开发和测试管理三者一体的架构上。考虑到这些因素,洛克希德马丁公司在其“LM-STAR”项目中运用NITestStand测试管理软件和NILabWindows/CVI来实现开放式的软件架构进行系统的构建,有效继承了以往测试程序集(TPS)的同时提供了足够的系统灵活性。 4结语 随着电子装备系统越来越多的应用,自动化测试系统与技术仍然面临着困难和挑战。在这一形势下,下一代自动化测试系统概念被广泛讨论,其中核心之一就是“合成仪器”的架构概念。而这一架构概念改变了以往台式仪器系统的模式,取而代之的是模块化仪器系统的模式,同时强调软件的关键作用。下一代自动化测试系统概念已经开始融入各个新型测试系统项目的构建,也在预期的未来会更多地应用到航空航天与国防电子领域,让我们拭目以待。 作者:刘旭阳单位:美国国家仪器有限公司 航空航天论文:本科临床医学航空航天论文 1研究对象和方法 1.1研究对象 目前全军只有一所军医大学有航空航天医学这个专业,培养本科生,每届培养100多人,其中有30人到北京空军总院实习,其他的人留在其附属医院实习。航空航天学员大五开始实习,一共实习45周,其中外科16周,内科13周,专科16周。实习的环境有病案讨论、专题讲座、临床技能培训等等。 1.2研究方法 一、二级指标参照《军队院校教学评价方法》(2010版)及总参、总政《军队院校人才培养目标模型》的具体指标体系,从教学设计、教学条件、过程管理和质量效果四方面形成空医专业本科临床教学质量监控指标体系的一、二级指标。通过资料收集、专家座谈、个案分析(第四军医大学)等方法,总结空医专业本科临床教学体系的构成特征;对照《军队院校教学评价指标体系》、《军队院校人才培养目标模型》的具体指标,构成空医专业特色的评价指标,形成28个三级指标。因此,为了评价该军医大学航空航天医学临床教学质量监控水平,设计具体的评价方法为:评价结论分为优秀、良好、合格、不合格四种,其评价结果由28个三级评价点组成,每个评价点可以被评为A、B、C、D四个等级(其标准见细则,只列出A和C等,B等介于A和C等之间水平,D等低于C等水平),最终评价结果标准分为:优秀:A≥23,且D=0;良好:A+B≥23,且D≤1;合格:A+B≥18,且D≤3;不合格:A+B≤15,或D≥4。最后使用指标模型,应用于某军医大学的航空航天医学临床教学质量监控评价中。 1.3数据收集 1.3.1根据指标体系初稿,设计“航空航天医学本科临床教学质量监控指标体系三级指标确定及细则判定表”,采用德尔菲专家咨询法,按医学教学:教学管理:卫勤管理=3:1:1,比例,选取了15位专家,通过两轮问卷调查,汇总意见,统计数据,最终形成指标体系。 1.3.2通过查阅相关文件、座谈访谈、问卷调查、听查课、实地考察等方式,检阅某军医大学每个三级指标,其结果得分25个A标准,得3个B标准,达到优秀标准。 2研究结果 2.1建立评价指标的层次结构 首先建立决策问题的递阶层次结构模型,将评价指标按它们的性质分成若干层,构成一个以目标层、中间层及备选层所组成的递阶层次结构,如图1所示。目标层为:航空航天医学专业本科临床教学质量监控评价指标体系。中间层为ABCD四个等级。备选层为:教学设计、教学条件、过程管理和质量效果。 2.2指标体系模型及其结果 2.2.1采用德尔菲法发放15份咨询表,收回有效咨询表15份,统计结果为否定三级指标数7个,否定细则标准数9个,修正7个三级指标,修正9个评分细则。综合意见,形成第二轮专家咨询表。 2.2.2发放第二轮咨询表15份,收回有效咨询表15份,统计结果为,大家一致同意所有指标及评分细则。并最终形成"航空航天医学专业本科临床教学质量监控评价指标体系"经过专家咨询,最终确定一级指标为A1教育设计、A2教学条件、A3质量管理、A4质量评价,二级指标为B1专项规划、B2人才培养方案、B3课程标准、B4教员队伍、B5管理队伍、B6教材建设、B7教学装备设备、B8信息资源、B9质量保障、B10制度落实、B11档案管理、B12学员学习情况、B13教员授课情况、B14服务部队、B15内部反映,三级指标为C1改革项目、C2五年制航空航天医学专业人才培养方案、C3五年制航空航天医学专业课程标准、C4高职授课、C5教学管理干部工作经历、C6学员队干部、C7临床教学教材、C8空勤科、C9其他空医专业特色临床教学科室(心理评测、心理学选拔、心理健康维护、高压氧疗法)、C10专业学科网络课程资源、C11航空航天医学专业图书数量、C12质量保障体系、C13日常见习、实习制度、C14空军特色科室课程实习制度、C15空军常见病、多发病专题学习制度、C16档案室建设、C17档案管理制度、C18空医特色课程见习、实习考核成绩、C19校首长听查课成绩、C20教研室主任听查课成绩、C21督导组专家听查课成绩、C22学员履行空医历史使命的价值观、C23学员履行空医岗位责任或重大活动表现、C24教员对院校领导重视教学的满意度、C25教员对以教学为中心的机关各部满意度、C26教员对学员学习风气的满意度、C27学员对临床教学保障的满意度、C28学员对教员授课质量的满意度。 2.3航空航天医学专业本科临床教学质量监控评价指标体系的评价结果 经过查阅相关文件、座谈访谈、问卷调查、听查课、实地考察等方式,评价某军医大学航空航天医学专业本科临床教学质量监控质量,最后得分为24个A标准,得3个B标准,达到优秀标准(见表1)。 3讨论 “指标体系”,设计合理,评价客观,应用性强,能够满足航空航天医学专业本科临床教学质量监控需求。 (1)设计指标体系时综合考虑了航空航天医学专业教育设计、教学条件、过程管理、质量评价的影响和作用,按目标一中间一备选模式,兼顾指标的科学性、层次性、可操作性、可比性、动态性及指导性原则,使航天航空医学专业本科临床教学质量与教育设计、教学条件、过程管理、质量评价相互协调发展; (2)表征航空航天医学专业本科临床教学质量的指标可为教育设计、教学条件、过程管理、质量评价四大系统,其又由共计28个单项指标组成。单项指标选取能与其他学校、教学医院或专业轨道相互比较的指标.。 (3)构建上述指标体系时,应当做二轮以上问卷咨询,对问卷内容进行调整,并且集中专家意见,使其最终获得满意的协调一致性。 (4)对单项指标进行标准化时,应当注意指标上、下限的选取。下限要以基本满足航空航天医学专业本科临床教学质量监控基本指标为界;而上限可分远期航空航天医学专业本科临床教学质量发展方案进行界定。 (5)对航空航天医学专业本科临床教学质量可持续发展的过去、现状及未来的发展趋势进行综合评价,并与其他学校、教学医院、专业或者轨道进行比较,确定航空航天医学专业本科临床教学质量监控评价指标体系。中间层为ABCD四个等级。系统层为:办学定位、教学环境、质量监控环境可持续发展近期及中长期方案。综上所述,通过建立指标体系评价某军医大学航空航天医学专业临床教学的监控质量是否达标,分别从教育设计、教学条件、过程管理、质量评价四方面进行分析,以促进临床教学的管理规范性、提高教员的授课质量、增强学员的学习积极性、改善临床教学的授课环境[6]。 4讨论 通过建立指标体系评价军医大学某学年航空航天医学专业临床教学的监控质量是否达标,分别从教育设计、教学条件、过程管理、质量评价四方面进行分析,以促进临床教学的管理规范性、提高教员的授课质量、增强学员的学习积极性、改善临床教学的授课环境[14-16]。教育设计[17]。分析出来的具体指标包括:改革项目,航空航天医学专业人才培养方案,航空航天医学专业课程标等。教学条件[18]。分析出来的具体指标包括:高职授课课时比例、师资结构、教学管理干部工作经历、学员队干部工作经历、专业教材、空勤科、专业科室、专业学科网络课程资源、专业学科网络课程资源等。过程管理[19]。分析出来的具体指标包括:质量标准、质量保障、质量评价、质量监控、质量评估奖励、日常见习、实习制度、专业课程实习制度、空军常见病、多发病专题学习制度、档案室建设、档案管理制度等。质量评价[20]。分析出来的具体指标包括:专业课程见习、实习考核成绩、校首长听查课成绩、教研室主任听查课成绩、督导组专家听查课成绩、学员履行空医历史使命的价值观、学员履行空医岗位责任或重大活动表现、教员对院校领导重视教学的满意度、教员对以教学为中心的机关各部满意度、教员对学员学习风气的满意度、学员对临床教学保障的满意度、学员对教员授课质量的满意度等。综上所述,通过建立指标体系评价某军医大学航空航天医学专业临床教学的监控质量是否达标,分别从教育设计、教学条件、过程管理、质量评价四方面进行分析,以促进临床教学的管理规范性、提高教员的授课质量、增强学员的学习积极性、改善临床教学的授课环境。 作者:袁玮卿董晓建鲍臻朱靓殷进功工作单位:第四军医大学 航空航天论文:大学医学航空航天论文 1努力提高“转变思路”能力,确保提高教学质量 多年的教学实践表明,专业课教学任务不同于基础课程的教学模式,常常面临讲授过于简单、学员兴趣较低,讲授过于深入、学员难以吸收的问题[2]。这就要求教学组全体教员科学备课、精准指导,努力提高教学“效益”,实现教学水平的提高。 1.1集中优势,补弱固强 在教学过程中,每学年开学前,教研室主任和教学组长,根据教学对象的不同,集中优势教学资源、汇聚精干力量,选定任课教员。并安排年轻教员试讲,全体教学组对年轻教员的试讲提意见、挑“毛病”,确保教学水平。在课程教学过程中,要善于找准理论与实际的结合点,理论课上以案例分析为主线讲解内容;实习课上以理论回顾为主线体验实践,并适时调整实习课的教学内容及其与理论课的衔接过程,确保教学工作的正确性和科学性。 1.2全面学习,强化自身 自身素质的提高应引起全体教员的高度重视。要求年轻教员,尤其是以前未接触过航空航天医学知识的非现役教员、带教实习课的研究生,进教研室当年不参加大课和小课教学,只作为辅讲教员随堂跟听每一位教员的授课。同时要求不仅学习本专业相关的专业知识,还要系统学习航空航天医学专业的各门课程。对于有教学经验的教员,在平时的授课中要充分准备,并在教案中体现教员本人对本次教学内容最新进展的掌握情况,在提高教员专业水平的同时,确保提高教学质量。 2努力提高“师资储备”能力,确保丰富教学形式 基于专业课教学“练为战、学为用”的特点,教学方向问题尤为突出。教员必须始终把好转变部队战斗力生成模式,提高学员任职能力的方向。然而由于编制体制调整,教研室教员数量太少,同时部分同志出国留学、不在岗,造成主讲教员人数偏少,且有职称断层现象。只有提高师资力量的储备能力,才能圆满完成教学任务。 2.1处理好“内”与“外”的关系 各教研室每学年开学前,会根据教学对象和教学内容,外请本学科专家前来做专题讲座。如教学对象为本科学员,对航卫保障工作一片空白,则外请专家多为常年工作于航空兵部队的航空军医、卫生队长和场战医院院长等。如教学对象为进修生,他们大多来自一线航卫保障岗位,则外请专家多为专业研究人员或空军医学研究所的同行专家。这一举措弥补了“内”部人员不足的矛盾。 2.2处理好“专”与“兼”的关系 军事航空医学需要研究高性能战斗机飞行人员的卫勤保障问题。近年来,教研室从实际出发,与对口航空兵部队在自愿的基础上建立院校教育和部队训练相结合的协作关系。选取工作正规、制度健全、业务建设较好、卫生工作基础好、卫生人员素质较高的航空兵部队具有相应的航卫保障专业知识和组织指挥能力的卫勤领导和能够担负教学任务的航空卫生保障工作的相关人员担任教研室的兼职教员,按照教学计划,完成一定学时的教学任务。由于他们有较丰富的航卫工作经验和一定的组织能力,并具有相应的学历和资历,对他们的课堂教学效果,学员们反映良好。通过“专”业教员与“兼”职教员相结合,使课堂教学异彩纷呈。 2.3处理好“教”与“研”的关系 在教学布局上,教研室着眼于提高学员的综合素质和能力,精心设计教学板块和专题,在教学中注重将创新理论、本专业研究进展与教学工作有机结合,增强学员分析解决问题的本领。在完成教学计划的前提下,按照研究生工作安排和科研进展,有目的地选择对本课程感兴趣又学有余力的学员组成课外科研小组,由教研室内学校评定的本科生早期接触科研导师指导,进行文献查阅、撰写综述和课外科研实验等活动;参加研究生开题报告、中期汇报和论文答辩,扩大教学内容。由于“教”学与科“研”工作的有机结合,不仅丰富了教学内容,而且可利用学员的新颖思路和创新思维推动本学科学术研究工作的开展。 3努力创造“良好氛围”能力,确保促进教学工作 3.1发挥工作动员优势 航空航天医学系在每学年的教学正式开始前都会组织开课动员,提高教员的教学热情和学员的学习热情。教研室也会因时因地进行教学动员,组织集体备课、集体讨论。并通过先进教学个人、优秀教案等评比,激励教员人人争先进,个个当标兵。 3.2运用先进教研室成功经验 学习先进典型,是激励教员的强大动力。教研室通过定期组织教员跟听其他先进教研室优秀教员的课堂听课,学习他们的授课方式和特点,并在教研室内部建立必要的会议制度,进行学习体会交流,进一步制定符合本门课程教学的工作计划和方案,使教研室自身的课程教学有所突破,保证课程质量稳步上升。 4努力提高“教学保障”能力,确保教学任务的需求 教学任务的圆满完成,要求各级教学相关部门树立“以学员为本”理念,建设高效的保障机制,全面保障任务需求。对于教研室和教学组而言应该从以下做起。 4.1确立理论与实践相统一的思想 多年来,我教研室积累了大量航空兵场站航卫保障工作的录像片,为学员理论知识联系工作实际提供了不可多得的视频教材。使学员掌握航空航天医学各相关学科的知识结构,并能应用于实际工作。通过理论学习与视频教学相结合,提高学员的知识运用能力,并可满足航空兵部队第一任职的需要。 4.2探索从工作实际出发的途径 航空航天医学专业课是在学员即将进行实习,来年步入工作岗位的时机开展的,其学习目的是为了将来在航卫保障中能够发挥作用。因此,教学工作应该从适应航卫保障工作的角度去完善。实习课为学员提供动手操作、贴近实际工作的机会,教研室教员渊博的专业知识、熟练的操作技术,会使学员们受到极大鼓舞。外请专家、兼职教员丰富的工作经验和对航卫工作的敬业精神,使学员受到了潜移默化的教育,从而提高了学员对基层航空卫生保障工作的热情。 4.3注意提高统筹协调的能力 在教学准备中,尽量协调争取学校和系里的投资和申请专项经费支持,同时,教研室拿出部分经费,不断补充新近出版的专业书刊,丰富专业资料。增添新设备、改善实验室的硬件条件,为航空航天营养与食品卫生课程建设提供专业实验室;不断补充多媒体教学、网络教学等现代化教学手段所需的硬件设备,为学员创造更好的学习条件;请领部分装备部队的最新航卫保障装备,为学员提供尽早接触、提前适应部队航卫保障工作的机会。从而提高学员的学习效率。总之,经过各级领导和全体教员的共同努力,航空航天医学专业课教学改革取得了一定的效果,通过专业课学习使其对飞行员、航天员卫勤保障有了深刻的体会,为做好未来的航空卫生保障工作打下了坚实的基础。在今后的教学中,应该进一步扩大协作,提高教学质量,丰富教学内容,努力为培养合格的航空航天医学人才做一些具体的、实际的工作。 作者:王文岚1常耀明1李金声1袁鹏2工作单位:1第四军医大学航空航天医学系航空航天卫生与卫勤教研室2第四军医大学研究生院 航空航天论文:全市船舶工业航空航天产业发展报告 一、产业发展现状分析(提供2013年底和今年1-8月份数据) 1、产业规模,产出,投资 目前,全市涉航企业有48家。2013年全市航空航天产业实现销售165.3亿元,同比增长107.7%,利税11.3亿元,同比下降79.5%,利润7.5亿元,同比下降68.0%。2012年1-8月实现销售123.09亿元,同比增长12.5%,利税5.17亿元,同比下降49.0%,利润8.87亿元,同比下降74.4%。截至目前,全市航空航天产业在建重点项目21个,总投资达204.46亿元,累计完成投资49.22亿元,同比增长92.6%。 2、主要产品 通用航空、航空航天信息技术、航空航天新材料、航空大件加工及部件组装、航空机电、客舱设备及内饰件、宇航级高可靠电子元器件等。 3、规上企业,龙头企业和基地型企业 规模以上企业14家。龙头企业5家,铝业有限公司、市精密合金厂有限公司、纤维材料有限公司、航天特种材料有限公司、航空有限公司。 4、市场份额,至少20%以上,单个企业产量,技术 市精密合金厂有限公司拥有的具有自主知识产权的高温合金大型精密浇铸技术处于世界领先水平,是全球第3家(中国第一家)掌握该技术的企业,国内市场占有率超20%,2013年超纯净镍基高温合金系列产品实现销售2.6亿元。 5、品牌 中国驰名商标:“绿扬” 著名商标:华阳及图、彤明、“DSLY及图” 6、区域布局 初步形成“一城两园多基地”的空间格局(航空航天产业城、市航空航天产业园、京口航空信息产业园、京口航空航天高性能铝合金材料产业基地、句容航空复合材料产业基地、丹徒航空航天制造及配套产业基地) 二、为什么作为重点产业? 1、产出规模,增速,发展前景 2013年全市航空航天产业实现销售165.3亿元,同比增长107.7%,利税11.3亿元,同比下降79.5%,利润7.5亿元,同比下降68.0%。2012年1-8月实现销售123.09亿元,同比增长12.5%,利税5.17亿元,同比下降49.0%,利润8.87亿元,同比下降74.4%。航空航天产业作为国家战略性高技术产业,具有产业链长、辐射面宽、拉动效应强等鲜明特点,对相关产业的带动为1:10,对科技和经济发展具有巨大的带动作用。相关数据显示,近5年全球航空航天产业的增速为25%,远超同期GDP的增速。未来20年,我国共需要ARJ-21同类飞机1000架、国产大飞机C919同类飞机2700架、军用运输机230架,对应市场容量分别为300亿美元、1350亿美元、161亿美元,航空航天信息技术产业产值将超过500亿元美元,航空航天产业已经成为快速上升的战略性产业。 2、财税贡献,占第二产业份额 2013年全市航空航天产业实现销售165.3亿元,同比增长107.7%,利税11.3亿元,同比下降79.5%,利润7.5亿元,同比下降68.0%。2012年1-8月实现销售123.09亿元,同比增长12.5%,利税5.17亿元,同比下降49.0%,利润8.87亿元,同比下降74.4%。 3、提供就业情况 提供就业岗位2万个。 4、投资规模,市场导向,企业家信心 截至目前,全市航空航天产业在建重点项目21个,总投资达204.46亿元,这些项目投产后可实现销售规模达1000亿元以上。国家出台的高端装备制造“十二五”规划将航空航天产业作为战略性新兴产业提升到国家战略推动层面,给予宏观政策支持,市场前景巨大,企业家对未来发展充满信心。 5、要素保障和服务支撑 研发支持,人才支持,金融支持,园区载体支持(土地、环保) 三、我市如何培育重点产业政策建议 1、产业规划导向,定位准确,布局合理,保障有力 总体规划、单项规划,用1-2年时间制定产业规划 2013年,联合南京航空航天大学编制出台了《市航空制造产业发展规划纲要》。《规划纲要》明确我市航空产业布局、发展重点和目标。2012年,为加快我市航空航天产业发展,编制了《市航空制造产业发展规划纲要》(征求意见稿)。 2、如何强化政策扶持 国家、省、市、县区四级政策 3、要素配套保障 人力支持,公共服务平台 船舶与海洋工程产业 1、产业规模,产出,投资 全市拥有船舶及配套企业95家,其中,造修船企业30家,具有万吨以上造修船能力的企业7家;船舶配套企业65家。2013年,船舶与海洋工程产业实现销售收入243.1亿元,位居南通、泰州、扬州、南京之后,列全省第五,占规模以上工业比重的5%,其中销售收入过亿元的企业11家。2012年1-8,实现销售188.48亿元,同比增长16.3%,利税9.4亿元,同比增长4.5%,利润7.5亿元,同比下降3.6%。截至目前,全市船舶与海洋工程在建重点项目9个,总投资94.62亿元,累计完成投资10.75亿元,同比下降33.62%。 2、主要产品 船舶产品:海洋工程船、全回转工程船、液货运输船、散货船等。 配套产品:中低速柴油机及发电机组、螺旋桨、船舶电器、船舶电气与自动化控制系统、船舶救生装置、船用锚链、船舶辅机、甲板机械、舾装件、海洋系泊链、海洋平台吊机及救生装置、海洋工程大型结构件等产品。 3、规上企业,龙头企业和基地型企业 规上企业44家,龙头企业5家,省船厂(集团)有限公司、新韩通船舶重工有限公司、中船设备有限公司、鼎盛重工有限公司、赛尔尼柯电器有限公司。 4、市场份额,至少20%以上,单个企业产量,技术 省船厂(集团)有限公司的高技术海洋工程船和全回转工程船两大产品,国内市场占有率高达70%以上,创造了27项中国第一,位居全国同行业之首,2013年,完成工业总产值28.6亿元,实现销售共计20.1亿元,利税6.5亿元。 中船设备的中速柴油机国内市场占有率第一,2013年,实现主营业务收入14.03亿元元,利润1.20亿元元,同比增长16.4%,连续四年利润总额超亿元。在柴油机及动力系统集成、发电机及电气系统集成、海洋工程机电等领域处于全国领先水平。 赛尔尼柯电器有限公司的高端船舶和海洋工程配电板连续五年国内市场占有率第一并进入国际前列,2013年,实现销售3亿元,在船舶与海洋工程电气与自动化控制等领域处于世界先进水平。 中船瓦锡兰螺旋桨有限公司的船舶螺旋桨国内市场占有率超过40%,2013年,实现销售5亿元,在螺旋桨与轴系设计制造、船舶动力打包集成等领域处于世界先进水平。 正茂集团的海洋工程系泊链国际市场占有率超过20%,2013年,实现销售3.1亿元,在海洋工程系泊链设计研发处于国内领先水平。 5、品牌 省著名商标:“蓝波”、“赛尔尼柯SaierNico”、“三星及图”、“三山”图形 名牌产品:“威和”桥式起重机 6、区域布局 船舶建造:初步建成润州龙门港及高资港区域、京口区新民洲区域、扬中市团结港至胜利河区域三个船舶建造集中区。 船舶配套:形成了润州工业园区和新区为核心的国家级特种船舶及海洋工程配套产业基地。 航空航天论文:航空航天行业的信息化建设 0 引言 航空航天行业信息化是指航空航天行业在生产和经营、管理和决策、研究和开发、市场和销售等各方面广泛应用现代信息技术,建立现代企业信息系统,从而不断提高生产、经营、管理、决策及研究开发方面的能力、水平和效率,最终提高我国航空航天行业的核心竞争力。 近年来,我国航空航天企业信息化建设取得显著成效,已经广泛应用在产品设计、制造、管理的各个环节,诸如CAD,CAPP,CAM,CAE,PDM,PLM和ERP等单项技术与系统的应用比较普及,产品研制周期明显缩短,设计制造质量显著提高。 1 航空航天行业的信息化建设内容与作用 航空航天行业方面信息化建设主要包括企业总体的信息管理、研制与制造的协同及产品研制能力的提升3部分。 1.1 企业总体的信息管理 企业资源计划(Enterprise Resource Planning,ERP)系统,是指建立在信息技术基础上,以系统化的管理思想为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。在航空航天企业中,由于需要涉及整体调动和资源整合很多,ERP作为对企业资源进行有效共享和利用的系统,可以使航空航天行业达到整体的资源规划统一。 1.2 研制与制造的协同 在航空航天行业,信息化主要为科研生产服务。该行业的重大工程是1个多学科综合、多专业集成、多个子系统集成和多单位跨地域协同的庞大系统工程;其复杂性、研制周期以及研制过程中各种因素的不确定性,需要采取信息化手段进行约束;其设计与制造中涉及大量的信息系统,并且需要在严格的流程管理控制下实现这些信息系统之间的交互和协作,以支持并行的协同设计和制造。设计研制过程中会涉及到成百上千个子系统、多种BOM表和多种变更管理。航空航天产品研制生产数据分散存放在各承担单位,大多数分系统和单机的研制生产数据没有实现集中存放和统一管理,上下游间难以保证数据的一致性和数据的有效重用。同时,近年来航天企业的研制与生产并重,设计与制造间的协同需求也很迫切。如此众多的系统、流程以及异构的数据协同实现集成需要1个统一的管理平台和集成环境。 航空航天行业又与其他行业不同,对质量管理、产品可靠性的要求非常严格,每个零部件要能追溯生产制造源头。 PDM主要针对的是产品数据管理。它以软件技术为基础,以产品为核心,实现对产品相关的数值处理过程、资源一体化的集成管理技术。PLM则指产品生命周期管理,作为全局信息的集成框架,可有效实现资源集成和协同研发生产及精益化管理。所谓集成框架,即在异构分布式计算机环境中能使企业内各类应用实现信息集成、功能集成和过程集成的软件系统。PDM和PLM可为航空航天产品的研制和制造创造协同工作环境。基于信息化协同工作环境,设计人员可以跨越空间的限制,利用计算机通信网络等技术实现资源共享,完成异地协同设计与协同制造。 重点需要实现下列两个方面的集成:(1)PDM,PLM与CAD/CAPP/CAM的集成;(2)PDM,PLM与ERP的集成。ERP与PDM,PLM的互通,可以最大限度地共享企业全部信息系统。将PDM和PLM技术引入航空航天企业的研制和生产过程中,对改进现有技术和管理流程有非常重大的意义,能在一定程度上解决航空航天企业在研制过程中信息与流程的集成与管理及协同。 1.3 实现航空航天产品的三维全数字化定义设计与制造集成,提升产品研制能力 CAD,CAPP,CAM及CAE主要针对航空航天产品的研发及制造过程的信息化,在产品设计和制造加工的集成上提升产品的研制能力。从技术角度看,航空航天产品的研制过程涵盖现代科技的诸多领域,如机械、材料、电子、力学、声学、热学和能源等;多学科多性能的要求致使各种CAE之间需要协同,而在CAE仿真后进行的优化也需要CAD与CAE之间实现协同。 在航空航天产品的研制技术方面(CAD和CAE),通过数字样机的建立,可以实现部件或整机的虚拟装配运动机构仿真、装配干涉检查、空间分析管路设计、气动分析和强度分析等。总体而言,在航空航天产品研制中全面采用信息化技术,可实现三维数字化定义、三维数字化预装配和并行工程,建立产品的数字样机,取消全尺寸实物样机,使工程设计水平和产品研制效率得到极大提高,大幅度降低干涉、配合安装等问题带来的设计更改。 CAPP与CAM则指航空航天产品的制造协同。CAPP包括工装设计系统建立和工艺系统,在工装分类和典型化基础上,建立各自的工装设计资源库;开发基于工装族和有工艺知识支持的专用辅助工装设计系统,加强工装标准化、组件化和系列化工作,显著提高工装设计效率;实现产品模型在工装设计过程中的信息共享,提高工装设计与产品设计的协同程度;进行基于三维模型的计算机柔性化组合夹具工装研究,使工装快速组合装配,满足型号不同研制阶段和状态的快速工艺准备需求。工艺方面,针对产品制造过程中的铸造、数控加工、钣金成型、焊接等关键工艺过程,利用CAE进行计算机模拟的研究与应用,实现工艺方案的评估及优化;最终实现工艺流程的优化。CAM方面,运用CAD进行制造过程的前期设计,利用CAE进行计算机模拟,实现CAM方式与过程的优化。 总之,设计人员通过CAD完成设计,由专门仿真人员利用CAE完成设计多性能之间的协同仿真优化,通过CAD得到最终设计;而后通过CAD,CAE与CAPP,CAM的协同完成航空航天产品制造的过程。同时,运用两者之间的沟通,通过对航空航天产品的整体信息化建设,建立起CAD设计知识库、CAE仿真知识库、CAPP和CAM的制造工装知识库,使其成为航空航天企业在研发、制造方面的宝贵经验财富。 2 航空航天行业的信息化建设目标 通过上述几个部分的交互运用和协同,可以实现航空航天行业的管理、资源、设计、制造的全方位信息化工程,最终达到以下目标: (1)实现信息的共享和传递速度,加强各地各部门之间的沟通与交流,提高工作效率; (2)确保整体信息流的畅通,如产品各方面性能的仿真协同、设计协同等,有效开展工艺与设计的网上协同工作; (3)提高总体设计能力,建立航空航天行业的设计知识库、仿真知识库和制造知识库等; (4)提高制造过程信息化应用水平,建立工艺管理平台。实现制造过程计算机化,工艺流程管理及工艺信息与其他信息系统的集成,优化工艺和制造过程; (5)建立产品设计、制造协同平台; (6)加强管理信息系统的集成和共享,形成基于网络的、可视化的、高效的生产管理平台。 3 结束语 航空航天行业的信息化建设过程是航空航天行业在技术进步和管理改革两方面不断深化和扩展的进程。在信息化进程中,技术的应用向前推进一步,管理的改革就必须深化一步,对人的素质要求也就相应提高一步。技术、管理、人的素质是信息化生产力的3个要素,只有这3要素协调发展,推进信息化的努力才能取得成效。航天企业的信息化建设是持续改进的过程,需要对企业管理信息化带来的管理模式变化进行适应和调整,不断克服一些不利因素,保持信息化建设持续的推动力,从而达到显著提高工作效率和质量的目的。 航空航天论文:现有光学互连技术与航空航天应用 摘要:本文介绍了光学互连技术在航空航天中的应用历程,简述了为满足航空航天应用要求,业界所进行的改进与发展。 关键词:光学互连技术;航空航天;应用;发展 引言 电子和计算机工业技术的飞速发展,提高了对系统的数据处理能力、数据传输运算速率及效率(误码率)等的要求。为了解决非模块化结构和电缆作为数据传输通道时系统的数据传输和处理能力局限性大这个问题,一些装备逐步采用光学互连系统来代替铜基传输系统,光纤和接头等光学元件的使用需求越来越大(如图1)。另外为了降低发送、接收、转换和互连技术的价格以降低传输成本、摆脱铜基系统带宽的局限性,一些企业增加了在光学元件上的投入。经过多年努力,到上世纪90年代后期,一系列新型光学技术投放市场,大幅降低了网络系统中的光学数据传输成本度,推动了因特网等系统的快速发展。 吸纳了大量投资的商用光学技术在军事领域得到了应用的机遇,许多商用光学方案可以再利用,以满足军事需求。在一些航空航天系统中,设计师开始尝试采用光学元件。但是过去为商用开发的光学元件通常是比较粗劣(性能低、可靠性差)的产品,即使再提高其成本也不能提高其综合性能,很难达到航空航天应用的要求(商用/通信与军事应用/航天部分要求比较见表1)。因此一些公司着手进行现有光学互连技术在航空航天应用方面的研究,例如Canon公司就尝试将用于通信业的低成本、高性能光学互连技术通过进一步研究、改进,应用到航空航天领域,其研究成果同时具有军级元件的耐用性和商用元件的低成本优点。 现有光学技术在航空航天系统中的应用历程 虽然材料(塑料)、封装形式(非密封)、环境条件(湿气、灰尘、振动、冲击)等因素限制了纯粹现有光学技术在系统中的直接应用,但是光学技术在航空航天领域依然有很好的应用前景。例如,在NP-3C航行器、F-35JSF等系统中对数据传输系统的重量都有限制,而且由于光学传输系统的传输数据的能力强,可以使航行器能够正确接收传感器、传输系统和目标系统的数据,因此需要采用光学互连方案,在将来的军用领域,对光学数据传输应用的要求将逐步加大。 航空航天系统的设计师们一直关注光学互连技术的发展,并想方设法在新的系统中采用这些技术,来提高装备在严酷空间环境中运行的可靠性。他们的目的有三个:一是通过用质量轻的光学系统代替沉重的铜系统,来减轻装备自身重量,提高装备灵活性和承载能力;二是用光学系统代替铜系统可以降低装备对电磁场辐射的敏感性,提高其抗干扰能力;三是提高数据控制能力,提高装备的性能和精度。波音的F-18改进计划和Lockheed Martin的JSF是光学互连技术应用于军事领域的关键转折点。在两个平台中如果存在光学元件方面的维护能力问题,那么将来所有的飞行系统将可能仍然使用低成本的铜基结构而放弃光学互连系统,所幸没有出现上述问题。同样,美国海军第二代驱逐舰“DDX”对光学元件在海洋平台上的应用进行了初次公开展示。这些计划的成功,增强了光学互连在航空航天领域应用的可能性。 MIL-T-29504是近20年发展起来的特殊光学终端系统(如图2)。虽然这种方案的机械连接方案成本较低,但因光学终端的成本高造成网络成本较高,另外,该系统的光学性能也非常差。例如,62/125mm光纤的典型插入损耗超过0.4dB,最大值接近1.OdB。所以存在需要增加使用昂贵的光学放大器或不能实现方案的模块化的缺点。为了解决传统MIL-T-29504光学终端的这个问题,使其能满足军用要求,一些公司纷纷推出替代传统MIL-T-29504光学终端的新方案,其中Canon公司推出的PHD光学互连产品成本低、性能优良,可以军民两用。 其他一些光学互连产品的插入损耗性能也较差。这在F-18平台上的试验已经得到证明:在F-18改进计划中,多通道光学连接上应用了公差不严的电连接器壳体是链路性能低的根本原因。详细的统计分析表明:实际的腔体位置失准(如图3),应控制在与标准的MIL-C-38999键和腔体相差0.068英寸范围内。为了达到这个要求,一些公司采取了一系列相应措施,而Canon公司则是通过生产非常特殊的38999连接器组件来解决MIL-C-38999互连问题:绝缘体组件精密对准、而且壳体采用昂贵、精密的CMC加工,虽然减少了问题但增加了成本。 空间环境对光学互连发展的促进 光学互连结构的最大难点不是保持连接点高性能,而是在两根光纤连接时,如何使环境对其影响减小的问题。典型的环境影响包括机械(冲击,振动)、温度和污染。大多数原始航空设备制造商尝试继续使用高弹力、质量轻的终端及不采用抛光角方案的物理接触光学系统,来解决冲击/振动问题;通过对所配套的装备和单个通道口的清洁和维护来解决污垢和污染问题。例如,Lucent的LC连接器耐冲击环境的性能超过65g,这种特殊的LC连接器的啮合力在原来的(1.1磅)基础上又增加了10-20%,因此提高了该连接器在巨大的冲击环境下的工作能力。而对于商用互连来说,由于受到锁紧机构机械特性的限制(如塑料制成的锁紧机构在啮合力较大时会损坏而失效),所以在巨大的冲击环境下的工作能力的提升则受到限制。 减轻终端重量 众所周知,减轻终端重量要通过减小尺寸或密度、或二者同时减小来实现。由于塑料套管重量轻、成本较低,所以业界对其在高性能系统中的应用进行了多年的研究,但是在多模光纤领域的应用进展很小,而单模领域根本没有进展。很多厂家转而开始制作陶瓷套管的研究工作,并取得了很大进展。陶瓷套管可以做得很小,如为Telcordia GR-326小型光学互连.方案研制的氧化锆陶瓷套管基本尺寸仅为1.25mm有些厂家也进行了0.80mm陶瓷套管的尝试,但由于在啮合时容易损坏,所以大多数系统设计师不采用此方案,但是在将来的高压力、剧烈冲击/振动环境条件下工作的航空系统中的应用将会非常大。 改进端面结构 推动端面角抛光方案商业应用的原因有两个:一是在对噪声反射灵敏的系统中期望得到非常低的反射损耗;二是由于在封装密度许可的条件下,期望使用带状结构。对一般的系统设计师来说可以采用角抛光方案,但是在大多数航空应用的带状结构内应慎重使用端面角抛光方案,因为在严酷的振动环境中,这种方案会加大不对准性,即使是稍微有7~8度的端面角,也会直接导致纤芯不对准而使性能降低。使用劈槽陶瓷套管终端方案,可以稍微减轻这些问题,但是必须注意选择端面的啮合力,减小套管槽的开口尺寸。而带状结构连接器受端 航空航天论文:北京航空航天大学“嵌入式系统设计”精品课程建设 近年来,我国嵌入式系统产品发展十分迅猛,中国嵌入式系统市场估计每年将直接创造千亿元的效益,所带动的相关工业产值超过万亿元,成为中国信息产业新的市场增长点。与巨大的市场潜力和产业需求相比,我国嵌入式系统工程人才培养相对落后,并进而影响到了该产业的快速发展。在这种背景下,许多高校的计算机、电子、软件等专业针对市场需求,开设了嵌入式系统相关课程。在IEEE计算机协会和ACM共同制定的2004版计算机类课程体系中,嵌入式系统已经被列为核心课程之一。北京航空航天大学计算机学院于2002学年开始开设了“嵌入式系统设计”课程,下面对该课程的建设情况作简单介绍。 1 课程基本情况 该课程是面向计算机学院高年级本科生(或研究生)开设的专业课,是一门以计算机各种专业知识综合应用为主要特色的课程,其指导思想是培养学生从“整体”的角度认识、研究和解决嵌入式计算工程问题的方法和能力,为学生在嵌入式计算工程领域研究和开发奠定相关基础。课程采用理论知识传输与工程能力培养并重的教学方法,教学内容尽量反映该领域内最新的理论和技术成果,使学生了解该学科最新的前沿发展动态和方向,培养出适应社会需求的专业化技术人才。 该课程的教学目标是使学生能够掌握嵌入式系统设计过程中的基本概念和原理,使学生能够掌握和使用最新的嵌入式系统设计方法和典型开发工具。课程在教学内容安排上遵循“面向市场需求、定位人才培养”的原则,强调将计算机系统不同层次专业知识的基础性与实际工程设计思想和架构的前沿性相结合,重视将计算机系统自底向上的各种专业课程内容的有机整合,使得诸如操作系统、体系结构、接口与通信和计算机网络等孤立的课程呈现相互配合的应用场景,让学生进一步认识和掌握上述课程的基本概念和基本规律在实际的综合系统应用中的作用和影响。在课件设计上,采取统一的知识体系结构,涵盖“基础知识+ 基本技能+ 技术讲座+ 项目实践”四大模块,突出注重工程能力培养的特色。通过课程学习和实验,学生应能够熟悉一种典型的微处理器体系结构,掌握一套主流的开发工具和一种嵌入式操作系统,熟练使用一门开发语言,使学生具备嵌入式系统软、硬件开发设计的基本能力。 目前该课程为48学时,其中理论授课24学时,实验24学时。该课程的理论教学内容包括:(1)嵌入式系统概述;(2)嵌入式硬件基础;(3)嵌入式操作系统;(4)嵌入式系统的设计与建模;(5)嵌入式系统设计实例分析;(6)专用接口和硬件加速器;(7)分布嵌入式系统;(8)高可靠性嵌入式系统等扩展内容。课程的实验包括了基础性实验和综合设计实验两部分,基础性实验主要是一些预先设计好的实验,通过让学生的实际操作,能够加深对课程所讲授的基本原理、技术和方法等知识点的理解,同时,能够让学生掌握一些具体的嵌入式系统的开发工具及环境,主要包括嵌入式操作系统的移植和裁减、驱动程序的开发及对开发工具链的使用。综合设计实验则要求学生面向某综合应用(指定或者自主提出)而进行设计、编码和调试并给出完整的解决方案。 课程的考核由三部分组成:理论课作业和小测验20%,基础性实验40%,综合设计实验40%。 经过四年的建设,该课程的已整理编写完成配套的教案、讲义和实验指导书,形成了一整套课程指导和考核体系,建立了以相关学科学术带头人为课程负责人,以博士中青年教师为教学骨干,以博士青年教师和博士生为教辅人员的教学团队。几年来的教学实践表明,该课程的教学实现了教与学的有机结合,理论教学和实践环节高度统一,有力地促进了学生的工程能力提高。在学生的作品中创新成为主题,学生在国内外各种嵌入式方面的竞赛中屡创佳绩,也从另外一个侧面印证了良好的教学效果。 2 精品课程创新点 (1)本硕一体化设置。 课程强调研究生与本科生学习内容的连贯性、层次性,从理论课到实验课都设置了基本、中级和高级三个层次的内容,学生可根据自己的基础选听(或选做)具有不同加权值的内容(或实验)。突出体现了学院本、硕一体化的课程建设思路。 (2)兼顾理论,重在实践。 作为一门实践性很强的课程,本课程在不断更新最新的国内外理论知识的同时,非常重视加强实践环节,主要体现在两个方面:一、课程理论授课部分,每一章都有设计实例,这些设计实例大部分来自教师实际的科研或工程项目,并且随着科研工作的变化而动态更新,具有很强的实践性。二、课程设计了大量的实验,实验课时也占到了整个课程的一半时间,实验课本身加强了指导力度,由骨干教师加多名具有较强实践能力的助教组成的指导队伍,负责整个实验期间从理论到具体操作的各个环节的指导工作。 (3)紧密结合企业核心技术,具有较强的实用性和前沿性。 课程内容的设置与动态调整,都是在充分分析当前国际上有影响的嵌入式系统软、硬件平台最新的核心技术、充分考虑嵌入式应用系统开发企业技术需求的基础上进行的,课程内容较大程度地体现了嵌入式领域的热点,是企业界普遍关心的核心技术,具有较强的实用性,有利于培养出业界需要的人才。课程前沿性则表现在:一、课程的主讲教师是从事嵌入式系统研究与开发一线的科研人员,能够及时地根据技术发展动向调整教学大纲和教学计划,及时地将最新的技术和设计理念引入到课程中。二、及时地对国际上一些著名大学(目前我们主要选择的是卡耐基・梅隆和普林斯顿大学)的相关课程的开设情况进行跟踪分析,对我们的课程安排适时调整。 (4)注重创新素质的培养。 嵌入式系统是面向应用的专用计算机系统,与产品和市场有着紧密的联系,设计的创新性直接决定了产品的创新性,加强未来的嵌入式系统设计师的创新素质的培养,是本课程重点之一。具体体现在:一、课程只对基本原理和方法介绍,对一些具体技术和环境则通过课外参考资料和网上第二课堂提供给学生,学生根据个人兴趣有选择地对某些问题进行深入学习和研究;二、注意培养学生批判性思维方式,在实例分析中,鼓励学生对实例所采用的技术和方案进行不同角度的评价,变被动灌输为主动思考;三、加强综合设计性及开放性实验环节,鼓励和引导学生积极提出原创性的设计内容,创新性是综合性实验的考核标准之一。 (5)形式多样的教学模式 我们采用“责任教授+主讲教师+ 实验辅导教师”的教师团队,采用“讲授+分析+案例+演示+大型作业+实验+查阅资料及撰写综述报告+小课题”的教学模式,改善了这类综合性课程“难教”、“难学”的状况。 讲授:对于基本概念和基本原理方面的内容,采用以传统的讲授法为主,力求讲清概念内含和外延、基本原理的思路,实质意义以及适用范围等内容; 分析:嵌入式系统设计的内容较多,对于某些书本上只提其然而不提其所以然而又比较重要会影响系统级设计理解的问题,找准切入点,逐步分析,使学生深入理解相关概念; 案例:对于应用性较强的内容,精心设计典型案例,通过对案例的分析和逐步实现,使学生理解并能够正确应用相关的技术和原理解决问题。 (6)完整的实验体系 全面的实验内容、实验过程全程指导、严格的考核体系是本课程实践环节的亮点。 课程的实验由精心设计的基础性实验和鼓励学生创新的综合设计实验两部分组成。基础性实验主要是一些预先设计好的实验,通过让学生的实际操作,能够加深对课程所讲授的基本原理、技术和方法等知识点的理解,同时,能够让学生掌握一些具体的嵌入式系统的开发工具及环境。基础性实验是一组实验集,包括了必做的和根据个人的兴趣选做的。目前针对Xscale硬件平台基于WINCE操作系统和LINUX操作系统分别设计了四大类共24个实验,针对EIA平台设计了4个基本实验,学生可以任选平台,除了3个必做的实验外,每个人按要求选做1~2个实验。综合实验是启发式的引导性实验,主要目的在于培养学生对课程所学知识的综合运用能力和创新能力。由学生结合本课程内容以及前导实验,充分发挥主观能动性,独立设计并实现具有一定演示度的嵌入式系统,原则上不限制硬件和软件平台。考虑到学生水平差异,给出了一些备选方向,鼓励和引导学生积极提出原创性的设计内容。 航空航天论文:基于Web2.0的图书馆OA系统的设计与实现――以南京航空航天大学图书馆为例 摘要:OA对高校图书馆办公方式的改变和效率的提高起到了积极的促进作用,介绍了Web2.0的概念、发展过程及其特点,以南京航空航天大学图书馆AO平台为例,提出了一个基于Web2.0的图书馆办公自动化系统的设计思想。 关键词:办公室自动化;OA;Web2.0 中图分类号:TP311文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2010)07-1619-02 随着社会经济的发展和现代科学技术的进步,特别是网络的快速发展和普及,为办公自动化提供了很好的发展契机。办公自动化(Office Automation简称OA),是办公自动化技术与管理科学、行为科学、组织理论等相融合,贯穿办公活动的各个方面,并对这些方面产生一系列影响之后形成的系统。 办公自动化已经成为高校的共识。随着高校“知识管理”理念的提升和实践,高校办公的网络化、智能化和空间的泛化,作为高校重要组成部分的图书馆也认识到尽快进行办公自动化建设,必须实现决策系统高层与基层的信息系统互联,从而有效缩短决策信息下传的途径,保证高校图书馆管理的科学性、民主性,使高校图书馆的发展形成良性循环。 1 WEB2.0概述 随着办公自动化的普及,Web2.0也慢慢的呈现在大家的眼前了。Web2.0是相对Web1.0(2003年以前的互联网模式)的新的一类互联网应用的统称,是一次从核心内容到外部应用的革命。由Web1.0单纯通过网络浏览器浏览html网页模式向内容更丰富、联系性更强、工具性更强的Web2.0互联网模式的发展已经成为互联网新的发展趋势。 Web1.0到Web2.0的转变,具体的说,从模式上是单纯的“读”向“写”、“共同建设”发展,由被动地接收互联网信息向主动创造互联网信息迈进;从基本构成单元上,是由“网页”向“发表/记录的信息”发展;从工具上,是由互联网浏览器向各类浏览器、rss阅读器等内容发展;运行机制上,由“Client Server”向“Web Services”转变;作者由程序员等专业人士向全部普通用户发展;总之,Web2.0是以Blog、TAG、SNS、RSS、widget、wiki等应用为核心,依据六度分隔、xml、ajax等新理论和技术实现的互联网新一代模式。 WEB2.0在互联网中的应用已经相当普遍,随着它的成熟也越来越多地被各种管理软件所有,因为一个单位内部的局域网本质上与互联网是没有差异的,所以这样的WEB2.0技术被各种管理软件所有采用也是一种必然趋势,而且这两年WEB2.0技术将带来办公室自动化(OA)的变革:OA更应该让用户互动参与为主,而不是一个公文下达的工具。 2 系统设计 南京航空航天大学图书馆的办公自动化即以计算机技术和网络技术为主要手段,是用于图书馆内部自动化办公和内部员工信息交流的综合平台。通过采用最新的WEB技术,引入目前流行的 Web 2.0 互联网理念和技术,设计开发出稳定、实用且智能化的综合办公平台,从而利用技术的手段提高办公的效率,改善内部员工的信息共享和协同工作,实现办公的自动化处理。 2.1 建设目标 1) 在图书馆内部建立办公信息的平台,馆务信息、各部门信息、学术讲座通知等,为图书馆提供快捷、灵活的信息传递机制。 2) 运用Web2.0技术建立稳定、安全的图书馆内部信息交流平台,实现图书馆互动参与为主的内容系统。 3) 实现对用户个人信息、版块管理的系统管理。 2.2 模型和功能设计 建立以图1所示的基于web2.0的图书馆OA平台系统结构模型: 1) 信息交流:馆务信息、各部门信息、学术沙龙通知等,实现馆内政务公告网络化。通过馆务公告通知、公告等电子信息,馆员可以随时上网查阅详细的信息内容,取代了以往书面传阅的通知方式,既方便快捷又可以节约办公经费。 2) 内部办公:通过馆内各业务、行政部门的主页面,对各部门的机构、人员设置,工作、服务内容进行揭示,提供部门工作记录的撰写、存储和读取平台。 3) 个人管理:馆员可以通过实名登录在自己的博客里对资讯、网摘、照片、活动等版块内容进行修改、增加、删除等操作。 4) 系统管理:包括用户管理、数据备份、日志管理、版块管理等。设置用户各功能模块的使用权限,完成系统每天各种数据的备份,提供版块更改管理等功能。 3 Web2.0在图书馆OA平台上的应用 工作免不了与他人协同完成一项事情。因此,与他人互动是必要的。过去,我们都存在电脑操作系统故障,或者对方的办公操作软件版本不合的困扰。运用Web2.0应用解决方案,就再不需要在电脑中储存任何办公操作软件,电脑操作软件故障这种事情就不会再出现;同时,也不用怕其他同事的办公操作系统版本不同,不可兼容这类问题,所有操作系统同基于Web2.0应用平台上,无论何时,只要你能够上网,就可以与同事交流,互动信息,分享办公资源。 1) RSS订阅技术的应用:RSS就是对新闻列表的订阅,馆员在办公的过程都想了解单位外部的信息,比如:重大新闻要闻、外部媒体报道、行业的情报等等,在OA中我们只要把RSS新闻列表作为一种元素被纳入到单位门户里,这样只要设好自己关心的关键词就可以很方便地订阅到自己所关心的外部的新闻。 2) BLOG技术的应用:BLOG技术已经众所周知,每一个人工作、生活记录可以通过BLOG技术在OA中展现出来,一来可以让馆员把自己的工作成绩和相关知识集中在一个BLOG页面上体现出来,二来公司的单位的领导对一个馆员的了解得时候可以在一个地方完全了解到这个馆员目前的状态。 3) Wiki技术的应用:Wiki是一种多人协作的写作工具,Wiki站点可以在Web的基础上有多人(甚至任何访问者)维护,每个人都可以发表自己的意见,或者对共同的主题进行扩展或者探讨;同时Wiki的写作者自然构成了一个社群,Wiki系统为这个社群提供简单的交流工具;与其它超文本系统相比,Wiki有使用方便及开放的特点,所以Wiki系统可以帮助馆员在一个社群内共享某领域的知识。 4) SNS的应用:SNS可以简单定义为虚拟社区网络,而对一个人数众多的图书馆来说同样需要这样的虚拟人脉关系圈来促成项目或者计划任务的完成。在OA中馆员可以通过根据图书馆行政组织来定义不同的虚拟组织,并形成虚拟组织内部的信息的交流、知识的传递、共同面对工作中的难点问题。 5) AJAX技术的应用:AJAX技术是一种很好的技术,让可以让WEB化的OA软件,更加易用。例如在WEB上拖拉、自动保存、随时验证,OA作为一种单位内部的办公平台对AJAX的需求十分旺盛,因为AJAX全面带来协同办公系统易用和人性化,让冷冰冰的WEB更具有灵活性和操作性。 6) widget技术的应用:widget可以是一个图像的部件(小插件)、新闻阅读插件、日历显示插件,也可以是图形背后的一段程序,可以嵌在网页上,来帮助用户享用各种应用程序和网络服务。所以在OA软件中也同样可以把互联网上各种丰富的Widget纳入到其中,这样可以大大丰富馆员OA的功能性,而且这样的功能可以被不断更新。 7) TAG技术的应用:TAG技术目前在互联网被广泛应用,目的方便馆员对自己关心内容的归类,同时可以让馆员对这些有用价值的归类进行共享达到知识和事件的共享协助。 4 结束语 在现代化、信息化迅猛发展的今天,新型的网络化办公向传统的“公文往返式”办公提出挑战,因而方便、快捷的电子政务得以推广,并迅速地在全球兴起一股“无纸化办公”的新潮流。通过分析和研究高校图书馆办公自动化的业务过程,设计了实用的协同办公自动化系统,运用Web2.0应用模式,将internet作为平台,使得馆员可以通过平台,进行办公处理,个人事务处理,以及其他OA应用,所有办公信息与资源可以与其他同事或者个别授权同事共享,使系统更加人性化。 航空航天论文:南太平洋的航空航天与防务盛会 亚太区域著名的澳大利亚航空航天与防务展――阿瓦隆2017,于2017年2月28日至3月5日在澳大利亚墨尔本的卫星城市吉龙成功举办。墨尔本是素有“花园之州”美誉的维多利亚州的首府,曾多次被联合国人居署评为最适合人类居住的城市。 阿瓦隆2017航展所展示的主要内容,包括航空航天产品和防务装备两大类。这种组合,构成了南太平洋地区最盛大的航空航天防务盛会。对澳大利亚而言,这也是一次全面地介绍与展示其航空航天及国防现状的独特机会。 “空中力量在行动”是阿瓦隆2017航展的主题。军方以极强阵容参与,皇家澳大利亚空军所属的大部分机型悉数参展,同时还有海军及陆军直升机部队的支持。大量海外的参展飞机及各种老飞机、运动机、试验机前来助阵。无论是航空航天工业的专业人士、军方人士,还是航空爱好者或其他参观者,阿瓦隆2017航展都提供了精心准备的各类看点及近距离观摩的机会。 激动人心的公众开放日首日,皇家澳大利亚空军的新锐战机悉数闪亮登场。有2016新购入的波音P-8“海神”(Poseidm)海上反潜巡逻机、2017刚入列的波音EA-18G“咆哮者”电子攻击机、洛马公司的F-35A“闪电Ⅱ”战斗机,这些作战平台展现了澳大利亚政府为创建一支敏捷而又强大的空中力量所做出的长期规划的―部分。 除了澳大利亚军方,维多利亚地方政府也是这个航展的积极参与者。这里是皇家澳大利亚空军的诞生地,也是澳大利亚航空公司总部的所在地,可以说维多利亚州沉淀了澳大利亚丰厚的航空文化。以航空文化和航空产业引以为豪的州政府,很乐意在2017年的阿瓦隆航展为企业提供宝贵的平台。据悉,此次展会有600多家参展企业和30多个专题研讨会。除了澳大利亚本国的军机外,新西兰、新加坡、法国、加拿大空军都有飞机进行展示。同时参展的,还有巴西航空工业公司、湾流公司和达索公司等生产的60余架公务机和50多架通用飞机。丰富的展品吸引了超过15万人次的本地游客和国际航空爱好者。 阿瓦隆机场所在地吉龙有着澳大利亚得天独厚的旅游资源。吉龙是个海港城镇,通向著名景区十二门徒礁石和国家公园古老的热带雨林。很多与会者充分利用他们在维多利亚的时间,沿着著名的冲浪海岸,借机进行一次完美的旅行。 澳大利亚采购的首批F-35A战斗机在公众日首次亮相 本届阿瓦隆航展的最大看点,是皇家澳大利亚空军从洛克希德一马丁公司采购的第一批两架F-35A战斗机首次飞抵澳大利亚。为此,几个月前国防部与当地政府就已做足了宣传。 航展公众日首日,首批交付皇家澳大利亚空军的两架F-35A(垂尾编号为刚、D2,机身标识为A35-001与A35-002)进行了抵澳后的首次公开飞行展示并举行了交接仪式,其自然成为本次航展现场最吸引眼球的明星! 当日,为举行交接仪式和新闻采访,阿瓦隆机场保安早早封闭了跑道中段出口连接停机坪的道路。当地时间上午10时左右,刚刚跨越15000千米航程抵达澳洲的两架F-35A编队飞抵航展现场,进行通场展示。因这里靠近海边空气湿度大,F-35A的翼尖拉出了白色的凝结水汽,在晴朗的天空下极具观赏性。第一架飞机顺利着陆后,第二架的飞行员同现场观众开了个小玩笑。飞机在进行一次通场后进入着陆程序,然而当现场的解说告诉大家飞机即将降落时,飞机却收起起落架做了个复飞。盘旋一圈后,最终在观众们的喝彩声中平稳着陆。 两架印有皇家澳大利亚空军“袋鼠”标志的F-35A战斗机一前一后缓缓地滑向采访区域,负责安防的士兵持枪带着警犬警戒,准备采访的媒体记者和兴奋的人群早已把这里围得水泄不通。澳总理特恩布尔也亲临航展现场,观摩澳大利亚自己的四代机F-35A交接仪式,并与两名飞行员亲切交谈,陪同的有国防部官员及空军高层人士。 当年美国邀请澳大利亚参加了数十亿美元的F-35联合攻击机研制项目。但由于飞机单价昂贵,以致该机在澳大利亚国内备受争议。据悉,澳大利亚联邦政府准备投入170亿美元购买72架F-35A。其余战机预计将于2018年底陆续交付澳大利亚,并于2020投入使用,进而逐渐取代皇家澳大利亚空军现有的F/A-18机队。 之前,皇家澳大利亚空军有4名飞行员在美国亚利桑那州的卢克空军基地进行F-35A的飞行训练。首批交付的01号和02号两架F-35A,就是由其中两名飞行员安德鲁・杰克逊和大卫・贝尔驾驶,从美国卢克空军基地飞抵澳大利亚的。 最新接收的EA-18G飞抵航展现场 EA-18“咆哮者”电子攻击机,是皇家澳大利亚空军武器库里最新锐的武器之一。航展专业日首日,两架EA-18G“咆哮者”电子攻击机鱼贯降落在阿瓦隆机场,人群欢呼雀跃,其中一架飞机被拖到采访区,接受媒体和国防部长及皇家空军高层的观摩。 澳大利亚是除美国外,唯一装备了EA-18G的国家。澳大利亚国防部长佩恩表示:最新一批“咆哮者”的到来将使空军的联合电子作战能力得到重大飞跃,电子战将是一迅速发展的领域。空军高层人士介绍说:EA-18G“咆哮者”电子攻击机的功能和用途仍在探索,但它的到来被认为是一个绝对的“分水岭”式的变化,是一个令人振奋的、国家防务新的十年的开始。佩恩还宣布,澳大利亚将与美国海军合作开发装备下一代雷达和电子干扰设备的“咆哮者”,并投入2亿5000万美元用于研发。 EA-18G“咆哮者”电子攻击机是在美国海军F/A-18E/F“超级大黄蜂”战斗攻击机的基础之上发展而来。EA-18G不仅拥有新一代电子对抗设备,同时还保留了F/A-18E/F全部武器系统和优异的机动性能。先进的设计使得其无论在航空母舰的飞行甲板上,还是在陆地上都能较好地完成电子攻击任务。专家们评价说,“咆哮者”既是当今战斗力最强的电子干扰机,又是电子干扰能力最强的战斗机。“咆哮者”的主力干扰电子吊舱一直是ALQ-99,在一架“咆哮者”上,最极限的挂载方式是5具吊舱(10台ALQ-99)+2枚导弹。但是否能挂那么多台ALQ-99是个疑问,毕竟吊舱的用电量大得惊人。有关ALQ-99的干扰能力如何,官方给出的数据是518千米2,大约是一个半径为12千米的圆。这个数据看起来不很理想,但采用点对点干扰模式,即所有的能量可以集中在一个小扇区范围内时,干扰距离可提高到60~70千米。当然,此时的干扰范围会大大缩小。多架同时使用效果会更理想。 近年来,凭借诺斯罗普一格鲁门公司为其设计的ALQ-218V(2)战术接收机和新型ALQ-99战术电子干扰吊舱,EA-18G可以高效地执行对地空导弹雷达系统的压制任务。与以往拦阻式干扰不同,EA-18G可以通过分析干扰对象的跳频图谱自动追踪其发射频率,并采用“长基线干涉测量法”对辐射源进行更精确的定位以实现“跟踪一瞄准式干扰”。此举大大集中了干扰能量,首度实现了电磁频谱领域的精确打击。采用上述技术的EA-18G可以有效干扰160千米外的雷达和其他电子设施,超过了大部分现役防空火力的打击范围。不仅如此,安装于EA-18G机首和翼尖吊舱内的ALQ-218V(2)战术接收机还是目前世界上唯一能够在对敌实施全频段干扰时仍不妨碍电子监听功能的系统。 美国军机倾力助展 “猛禽”再次回归阿瓦隆 为了支持南太平洋地区最重要的军事盟友,美国派出了强大的阵容参加阿瓦隆2017航展。 此次有20多家美国航空与防务企业参展,集中展示了包括无人机系统、情报监视和侦察系统、雷达和传感器系统在内的一系列关键技术。波音也来到了这里,但推广重点是军品而不是客机。 静态展示区,停放的4架F-22“猛禽”战斗机,似乎想要告诉参观者,这些曾经于2013、2015年到访过阿瓦隆的“熟客”又回来了。在这里公众可以近距离观摩到这款经典的第四代战斗机,美国大兵则趁机在飞机旁兜售着各种与“猛禽”相关的纪念品。这4架来自第3战斗机联队(驻阿拉斯加埃尔门托夫空军基地)的“猛禽”,在参展前与皇家澳大利亚空军在澳洲的北领地进行了空战训练。 此外,静态展示区还有不太常见的B-1B“枪骑兵”轰炸机、P-8A“海神”反潜巡逻机、C-17运输机、KC-135空中加油机,以及AH-64E阿帕奇武装直升机。 除静态展外,飞行表演才是重头戏。美军飞行表演的主角,无疑是F-22“猛禽”,担任表演飞行的驾驶员,是美国空军赫赫有名的空中秀首席飞行员迪金森。韩国航展、英国纹身会航展、迪拜航展,到处都有他的身影。动态表演时,单价高达1.5亿美元的“猛禽”,在震耳欲聋的轰鸣声中,上演着一系列惊险的飞行动作。当“猛禽”低空高速掠过时,机身便带起强烈的水汽,被阳光照射形成了虹彩,翼尖亦拉出两条白色凝结水汽形成的飘带。 相信任何看过“猛禽”飞行表演的人,都会说其为最壮观的战斗机表演之一。美军F-22“猛禽”是世界上第一款第四代战斗机,使用了隐身外形设计、吸波涂料等技术,能够有效屏蔽雷达信号。该机飞行性能也十分出色,装备的普惠F119涡扇发动机,是决定F-22“猛禽”成为世界最先进战斗机的一个重要因素,也是现阶段其他国家四代机难以超越的一项优势。F119涡扇发动机保证了F-22“猛禽”可以不开加力进行超声速飞行(即超声速巡航能力)。二元矢量喷管使得F-22具备了优异的过失速机动性能。 同台献艺的F-16C“战隼”与“猛禽”比起来似乎稍显逊色,但飞行表演的观瞻性却丝毫不差,给人感觉三代机暗中在与四代机较劲。相对F-22“猛禽”,F-16C战斗机的表演则尽显凶悍霸气。现役第三代战斗机中全球产量最大的F-16直到现在依然在产,也是美国不遗余力向外推销的机种。 最新型的AH-64E阿帕奇武装直升机轻盈起飞,在跑道上贴地飞行,暂短的通场似乎没刻意要进行一套完整表演的意思。AH-64是目前美国陆军航空兵的主力武装直升机,最新的E型大幅提升了数字信息分析能力。 中国运载火箭首度亮相南太平洋地区重要航展 中国新一代运载火箭的代表长征五号、长征七号受到国外客户的广泛关注。此次中国航天最新成果在阿瓦隆航展的亮相,将为中国航天进一步开拓国际商业航天市场,寻求国际合作新模式奠定基础。 中国航天科技集团的展台,位于航展一号厅的显著位置。据悉,20世纪90年代,中国就与澳大利亚展开了合作。当时中国运载火箭初次进入国际市场,第一个重要的客户就是澳大利亚。此次赴展,新一代运载火箭长征五号、长征七号、长征十一号,以及现役长征二号丙、长征二号F及长征三号甲系列运载火箭都在展出之列。除了展出具有代表性的长征系列火箭1:20比例模型之外,还设置了长征五号全息展示内容。 中国最新火箭产品参加此次航展,意在展示中国火箭的最新技术水平以及提供发射和轨道交付的服务能力,探索更加适合国际化市场发展和客户需求的新模式。近年来,国际商业航天市场蓬勃发展,由于受美国政策限制,中国目前不能为其他国家发射带有美国零部件的卫星。不过,长征系列运载火箭正借力国家“一带一路”发展战略和双边多边合作机制,积极拓展航天应用领域,寻求国际合作新途径。 阿瓦隆2017现场感受 “阿瓦隆航展”全称为澳大利亚国际航空航天与防务展,最大参与国是美国,在军用飞机、军用航空技术及机场技术等领域占主导地位。首届阿瓦隆航展于1992年10月举办。自1995年后定为每逢单数年的2~3月份在墨尔本附近的阿瓦隆机场举行。经过二十多年的发展,澳大利亚的阿瓦隆航展已经逐渐成为亚太地区最为著名的航空航天及防务展会之一。阿瓦隆航展分为专业日与公众日(各为期3天,合计6天)。专业日只对展商和专业观众开放,需要进行专门的申请。专业日内飞行表演极少,除少数熟悉场地的飞行训练外,大部分是参展机进场。与国际排名靠前的几大航展不同,这里的商业活动并不活跃,所以专业日会场略显冷清。主要的飞行表演只在公众日内进行。公众日期间,大部分商务展商已经撤展,但洛马、波音、空客等公司的展台依然还有工作人员坚守。 本次航展的主办方为观众们提供了多种交通方式前往航展现场。从墨尔本市中心的南十字车站(southern CrossStation),有经停Lara车站的火车,观众可以在Lara车站转乘航展快线前往阿瓦隆机场。除此之外,也有从市区直接前往航展现场的大巴。可见,阿瓦隆航展对于观众到场的交通安排还是非常细心的。到达Lara后,有工作人员指导着观众上车,航展快线的大巴供应也很充足,]有出现大排长龙的情况。自驾来会场的参观者占大多数,这里的停车场大得一眼望不到头,因为澳大利亚最不缺的就是土地。 阿瓦隆2017的展场有3个主展馆,所有展馆都是临时建筑,看上去十分简陋。这虽然体现了澳洲人崇尚简约实用的风格,但似乎与南太平洋地区最大航展的称号不太相符。除了3个主展馆,还有无人机展馆、半露天的老式飞机展馆、陆军武器装备展示区及二战背景的战争模拟区。 陆军武器装备展示区有大量澳大利亚陆军目前使用的主力装备,如陆军的M777型155毫米牵引榴弹炮、M1A1“艾布拉姆斯”主战坦克、M113装甲输送车等。二战背景的战争模拟区则向公众展示二战时期所使用过的各种武器装备,还有别开生面的盟军与德军阵地作战的模拟表演。现场烟雾缭绕,枪炮声不绝于耳;一名德国士兵刚爬出战壕即被当场“击毙”;阵地后方的战地医院里,几名漂亮的大妞穿着当年的护士服,正在为一名手臂“受伤”的士兵包扎,桌上地下被丢弃的“断腿断手”,警示着战争的残酷。栩栩如生的战争场景,让观众恍若置身于二战时期的某处战场。 阿瓦隆航展不仅展示当前先进的海陆空武器,也有重上蓝天的老式飞机以及专门进行特技表演的运动机。主办方在现役飞机飞行表演间,穿插安排了古董机飞行展示和民间特技飞行。阿瓦隆航展展出的澳大利亚航空发展史上的经典机型,让不少航空爱好者甚为着迷。如今这些飞机虽然已经告别天空很多年了,但当他们再一次飞上天空时,仿佛让人们又回到了往日的那段峥嵘岁月。 其中几架经典飞机在澳大利亚航空史有着特殊的意义。CA-12“回旋镖”战斗机,为数不多的由澳大利亚自行设计制造的战斗机,曾是太平洋战争初期皇家澳大利亚空军的主要机型。“哈德逊”是美国洛克希德公司为英国皇家空军研制的海上巡逻机(美国陆军航空队编号A-28/A-29),二战时期为皇家澳大利亚空军采购作为轻型轰炸机使用,并有击沉日本运输船的记录。洛克希德公司的L-1049“超级星座”客机(super Constellation,昵称“Connie”)与澳洲航空公司(Qantas Airway)和澳大利亚民航运输业渊源颇深。澳洲航空曾用其执飞澳大利亚本土到英国伦敦的远距离越洋航班任务。参加航展的这架“超级星座”属于历史名机复原协会(HARS),目前处于可飞状态。 皇家澳大利亚空军用现役军机模拟空中突袭夺占机场的表演也很吸引人。开场由3架F/A-18“超级大黄蜂”发起攻击;接着E-7“楔尾”空中预警与控制机飞临,实时掌握周围态势,利用其先进的探测和通信设备指挥其他参战飞机,执行战场管控任务最后,一架C-17“空中霸王”军用运输机降落在已得到安全管控的机场,后舱门打开,两辆装甲车迅速从机舱内驶出,几十名全副武装的士兵从后舱门冲上跑道,散开成警戒状态,C-17在轰鸣中迅速飞离。30分钟的模拟突袭作战一气呵成,非常流畅。 落日余晖下充满仪式感的“夜间飞行表演秀” 阿瓦隆航展的另―特色,就是“夜间航空表演秀”。传统上历届阿瓦隆航展在公众日的第一天都要安排夜间飞行表演和燃放礼花,在黑暗中制造觉和音效的特殊氛围,使得该节目一直以来备受观众追捧。 白天的表演项目逐渐接近尾声,夜幕尚未完全降临,在夕阳的映衬下两架大型灭火机在观众前方倾泻下壮观的水幕,顿时让疲劳了一整天的观众们再次兴奋起来。落日余晖中,大家期待已久的“夜间飞行表演秀”正式开始。 两架皇家澳大利亚空军的C-130H“大力神”运输机在夜幕中突然释放出一串串红外干扰弹,刺眼的火花瞬间照亮整个天空,人们的尖叫声也同时响彻了整个展场。 被彩灯装饰得耀眼夺目的滑翔机,飘逸在空中,优雅缓慢地翩翩起舞,从翼尖和尾部释放的礼花弹在空中炸开,好似天女散花。 当滑翔机在公众的欢呼声中徐徐降落后,跑道对面便开始燃放礼花,只见礼花弹在空中绽放出绚丽多彩的花朵。 礼花燃放了近半小时,观众们则随着华丽绽放、转瞬即逝的烂漫烟花一起欢呼、赞叹,享受着“夜间飞行表演秀”独有的节日气氛和欢乐感受。 笔者曾参加过比利时航展的“夜间飞行表演秀”。与之相比,阿瓦隆2017航展的“夜间飞行表演秀”规模更大、仪式感更强,更具观赏性和感染力。 如果你有幸来澳大利亚观看阿瓦隆航展,一定不要错过首个公众日的这出压轴大戏。 航空航天论文:先进复合材料在航空航天领域的应用 摘要:先进复合材料由于具有多功能性、经济效益最大化、结构整体性、可设计性等众多特点,在各个领域被广泛推广和利用,特别是在航空航天领域。文章分析了我国先进复合材料的发展现状,对先进复合材料进行了简介,分别针对先进复合材料在航空领域、航天领域的应用进行了综述,最后探析了复合材料在航空航天领域的发展前景。 1 概述 现阶段,我国航空航天事业得到前所未有的发展,航空航天领域对材料的要求不断提升,为了满足航空航天领域对材料性能的要求,应该研发新型、高性能的材料,先进复合材料应运而生,其具有多功能性、经济效益最大化、结构整体性以及可设计性等众多特点。将先进复合材料应用在航空航天领域,能够有效地提高现代航空航天器的性能,减轻其质量。和传统钢、铝材料相比,先进复合材料的应用,能够减轻航天航空器结构重量的30%左右,在提高航空航天器性能的同时,还能降低制造和发射成本。现阶段,先进复合材料已经成为飞船、卫星、火箭、飞机等现代航空航天器的理想材料,同时,先进复合材料已经和高分子材料、无机非金属材料及金属材料并列为四大材料。因此,文章针对先进复合材料在航空航天领域应用的研究具有重要的现实意义。 2 我国先进复合材料发展现状 自20世纪70年代开始,我国就开始了对复合材料的研究工作,经过40多年的研究与发展,我国先进复合材料的技术水平不断提高,并且取得了可喜的进步。现阶段,我国先进复合材料在航空航天领域中的应用,逐渐实现了从次承力构件向主承力构件的转变,被广泛地推广和应用在军机、民机、航空发动机、新型验证机和无人机、卫星和宇航器、导弹以及火箭等领域,即先进复合材料已经进入到实践应用阶段。但是,我国先进复合材料技术的发展和研究成果与国外发达国家的水平还具有一定的差距,现阶段我国先进复合材料的设计理念、制备方法、加工设备、生产工艺以及应用规模等都相对落后。例如,我国军用战斗机中复合材料的用量低于国外先进战斗机的复合材料用量,仅有少数的军用战斗机超过20%,例如J-20其复合材料的用量约为27%。我国成功研制的C9型民用飞机,单架飞机的先进复合材料的用量超过16吨,标志着我国先进复合材料在航空航天领域的应用水平在不断提高。 3 先进复合材料简介 3.1 先进复合材料的组成 复合材料是由金属、无机非金属、有机高分子等若干种材料采用复合工艺组成的新兴材料,先进复合材料不仅能够保留原有组成材料的特点,还能够对各种组成材料的优良性能进行综合,各种材料性能的相互补充和关联,能够赋予新兴复合材料无法比拟的优越性能。先进复合材料简称ACM,指的是碳纤维等高性能增强相增强的复合材料。先进复合材料的多种性能都优于普通钢、铝金属材料,在航空航天领域的应用,能够有效地减轻航空航天设备的重量,同时赋予航空航天设备特殊的性能,例如吸波、防热等。 3.2 先进复合材料的特性 先进复合材料的特性主要表现为: 3.2.1 多功能性。先进复合材料经过多年的发展,结合了众多优异的物理性能、力学性能、生物性能以及化学性能,例如防热性能、阻燃性能、屏蔽性能、吸波性能、半导性能、超导性能等,并且不同的先进复合材料的组成不同,其功能性存在一定的差别,综合性、多功能性复合材料已经成为先进复合材料发展的必然趋势之一。 3.2.2 经济效益最大化。先进复合材料在航空航天领域的应用,能够减少产品部件数量。由于复杂部件的连接不需要进行铆接、焊接,因此对连接部件的需求量降低,有效地减少了装配材料成本、装配和连接时间,进一步降低了成本。 3.2.3 结构整体性。先进复合材料可以加工成整体部件,即采用先进复合材料部件能够替代若干金属部件。某些特殊轮廓和表面复杂的部件,用金属制造的可行性较低,采用先进复合材料能够很好地满足实际需求。 3.2.4 可设计性。采用树脂、纤维、复合结构方式,能够获得不同形状、不同性能的复合材料,例如选择合适的材料、铺层程序,能够加工出膨胀系数为零的复合材料,并且复合材料的尺寸稳定性优于传统金属材料。 4 先进复合材料在航空领域的应用 传统的飞机制造以钢、铝、钛合金为主要材料,而传统飞机上应用比例最大、构成轻质结构主体的铝合金正在被越来越流行的复合材料所替代。我们所指的复合材料主要是以高性能纤维作为增强体,用树脂作为基体将纤维粘结在内部并固化成型的高性能塑料。随着复合材料的迅速发展和广泛应用,当前先进的复合材料在飞机上的关键应用部位和用量的多少,已成为衡量飞机结构先进性的重要指标之一。由于碳纤维材料具有耐高温、密度低、强度大等特点,目前在航空航天领域运用最为广泛。与密度达到2.8g/cm3左右的铝合金相比,先进的碳纤维复合材料密度一般在1.45~1.6g/cm3左右;而拉伸强度可以达到1.5GMPa以上,超过铝合金部件的3倍,接近超高强度合金钢制部件的水平。这种密度低、强度刚度高的优势,使飞机的复合材料结构部件在获得与先进铝合金部件在强度刚度等综合性能方面相当的水平时,重量可以大幅减少20%~30%。复合材料在飞机结构中的应用情况大致可以分为三个阶段:第一阶段是应用于受载不大的简单零部件,可减重20%;第二阶段是应用于承力大的部件,可减重25%~30%;第三阶段是应用于复杂受力部位,如中机身段、中央翼盒等,可减重30%。复合材料主要用于制造航空器的外饰和内饰部件,如飞机的一次构造材料:主翼、尾翼、机体,二次构造材料,副翼、方向舵、升降舵、内装材料、地板材、桁梁、刹车片等及直升飞机的叶片。根据统计,小型商务机和直升飞机的碳纤维复合材料用量已占55%左右,军用飞机占25%左右,大型客机占20%左右。 4.1 军机上的应用 为满足新一代战斗机对高机动性、超音速巡航及隐身的需求,20世纪90年代后,西方战斗机全部大量采用复合材料结构。先进的复合材料也大大增加了军用运输机的有效载重,增大了军用飞机的载油量,克服常规材料在高超声速飞行器研制中存在的瓶颈问题。因此,先进复合材料被广泛地应用在军机上,例如,碳纤维增强树脂基复合材料,在军机主结构、次结构以及特殊部位等方面的应用,有效地提高了军机的耐腐蚀性、抗疲劳性,同时还具有明显的减重效果;再如,F22由于存在超声速巡航需求,飞机外表面会长时间与空气高速剧烈摩擦,因此在机翼复合材料上放弃了环氧基树脂,而使用双马来酰亚胺树脂基体以获得260℃的最大工作温度。 4.2 民机上的应用 民机和军用飞机不同,民用飞机作为以载客飞行和运营为目的的交通工具,对安全可靠性和经济性要求更加严格。复合材料在飞机上大量应用的时间还比较短,在对材料工艺稳定性和有关试验数据尚不十分充分的情况下,应用较多含量的复合材料需要大量时间和实践的积累。民航上的复合材料应用受限,使用分为两类:结构件用复合材料、舱内材料。 以波音787为例,每架飞机的结构比例中有50%是重约35吨的复合材料,这意味着它从材料密度上就减轻了15吨左右的重量。而空客也不甘示弱,新的A350客机改名为A-350 XWB,XWB意为超宽机身,复合材料的比例达到了52%,是现在所有大型商用飞机中最高的。A-350XWB的机体比B-787还宽13cm。作为世界上仅有的两个大型商用飞机研制巨头,波音、空客先后推出复合材料占结构比例50%的主力型号,这意味着大型客机结构设计以复合材料为主要材料的时代已经拉开序幕。波音787等新一代复合材料飞机上实现的性能提升,并不仅仅是依靠低密度材料减重得来。实际上复合材料在工艺、结构力学设计上,都有着传统金属材料所完全无法比拟的优势,比如复合材料可以做出超大尺寸的整体结构部件,而且尺寸大小不会随着温度高低而产生变化。 国产大飞机在复合材料的应用上还比较保守,公开的报道显示,复合材料的使用量约占C919飞机结构重量的20%。飞机上使用的复合材料主要是碳纤维增强树脂基复合材料,它们具有高耐腐蚀、质量轻等特点,在这些性能上的确要超过一般的金属材料。通常复合材料的价格大约是常规铝合金材料的几十倍,即便是我们看起来已经很金贵的铝锂合金材料,其价格也比复合材料低得多,所以C919仅为波音737价格的1/2左右。 4.3 航空发动机上的应用 对于航空领域,特别是发动机的结构设计制造而言,高性能系统所需的轻质和耐高温等特性越来越重要。航空发动机产业是指涡扇/涡喷发动机、涡轴/涡桨发动机和传统传动系统以及航空活塞发动机的集研发、生产、维修保障服务于一体化产业集群。新的材料和工艺不断研发以应对新一代航空发动机的发展趋势,尤其是先进复合材料的应用,GE-AEBG公司、惠普公司在制造飞机发动机零部件时都采用了先进复合材料,主要包括风扇出风道导流片、风扇罩、推力反向器等部位。先进复合材料在航空发动机上的应用具体表现在以下两个方面: 4.3.1 陶瓷基复合材料的应用。陶瓷基复合材料是将碳化硅陶瓷纤维与碳化硅基底材料复合后,再涂覆一层专用涂层提升其性能,密度仅为金属材料的三分之一。由于陶瓷基复合材料具有的耐高温属性,因此在发动机流道中使用空气代替,在发动机高温区只需要较少甚至不需要冷却气体,涡轮扇发动机大幅减重,意味着发动机运转效率更高,提高了发动机的性能、耐久性、燃油经济性和高推重比。F-35战斗机使用的F135发动机是有史以来战斗机上安装过的推力最大的喷气式发动机,F135使用了陶瓷基复合材料(CMC),主要用在F135-PW-600喷管的外侧部分。 以GE航空集团为例,陶瓷基复合材料在GE航空集团的技术路线图上是一条关键路径。通用电气航空集团将于2016年新建两个复合材料制造厂,用于碳化硅和陶瓷基复合材料的批量制造,这两种复合材料都是制造喷气式发动机零部件的必备材料。GE公司是所有厂商中第一个决定使用CMC制造旋转叶片的,通过把陶瓷基复合材料叶片安装在发动机上试车,它们已经证明了旋转CMC叶片的性能,这是一个重要的里程碑。 4.3.2 树脂基复合材料的应用。树脂基复合材料具有降噪能力强、耐腐蚀性强、耐疲劳能力好、比模量高、强度高等众多优点。通过将树脂基复合材料应用在航空发动机的冷端结构、反推力装置以及发动机短舱等结构上,不仅能够降低发动机的重量,还能够提高发动机的耐腐蚀性、抗疲劳性以及强度等。例如,JTAGG验证机的进气机匣利用PMR15树脂基复合材料,该种先进复合材料的应用比传统铝合金进气机匣的重量降低了25%。 4.4 新型验证机及无人机上的应用 现代战争理念的改变,使无人机倍受青睐,无人战斗机是未来航空武器的一个重点发展方向。无人机除在情报、监视、侦察等信息化作战中的特殊作用外,还能在突防、核战、化学和生物武器战争中发挥有人军机无法替代的作用。无人机的发展方向是飞行更高、更远、更长,隐身性能更好,制造更加简便快捷,成本更低等,其中关键技术之一就是大量采用复合材料,超轻超大复合材料结构技术是提高其续航能力、生存能力、可靠性和有效载荷能力的关键。和传统的铝合金混合结构相比,以复合材料为结构的无人机,例如“全球鹰”“捕食者”等无人机都采用先进复合材料。以“全球鹰”为例,该种无人机的机翼、尾翼都采用石墨/环氧复合材料,采用该种复合材料制造的无人机,和传统铝合金混合结构的重量相比降低了65%。再如,诺斯罗普・格鲁门公司研发的X-47无人战斗机,为了满足生存力、机动性、隐身性能等特殊要求,该无人机除了接头部位采用了少量的铝合金外,几乎整个机体都采用先进复合材料。依靠复合材料,设计师还可以做出传统金属材料所无法达成的气动力学设计,比如超声速飞行的前掠翼飞机。 5 先进复合材料在航天领域的应用 5.1 卫星和宇航器结构材料 卫星结构的质量会影响对运载火箭的要求以及卫星功能,卫星结构的轻型化设计已经成为卫星结构发展的趋势之一。国际通讯卫星中心的推力桶采用先进复合材料,该种推力桶质量比传统铝结构的质量降低了30%左右,降低的重量可以增加460条电话线路,同时还能够有效地降低卫星的发射费用。欧美国家卫星结构的质量为总质量的1/10,其原因就是大量的应用了先进复合材料。现阶段,我国神州系列飞船、风云二号气象卫星等都采用碳纤维/环氧复合材料,有效地降低了总体重量,同时发射成本也显著降低。 5.2 导弹用结构材料 现阶段,美国已经将先进复合材料作为导弹弹头结构壳体、级间段、仪器舱等部件的主要材料,洛克希德导弹与宇航公司指出,采用碳纤维/环氧复合材料制造的导弹比传统铝结构导弹的重量减轻40%。现阶段,采用先进复合材料的导弹发射筒也被国外发达国家应用在战术、战略型号上,例如,俄罗斯的“白杨M”导弹、美国的“MX”导弹都采用复合材料发射筒。因为先进复合材料导弹发射筒和传统金属结构相比,其结构质量显著降低,能有效地提高战略、战术导弹的灵活性。在战术导弹领域,先进复合材料结构的导弹发射筒更加灵活、应用范围更加广泛。现阶段,我国也研发了先进复合材料结构的战略导弹和导弹发射筒,还研发了先进复合材料仪器舱,有效地提高了战略导弹的灵活性和机动性,应用效果良好。 5.3 运载火箭结构材料 国外发达国家于20世纪50年代开始应用纤维缠绕成型的玻璃钢壳体代替传统的钢壳,例如,美国的“北极星A-3”潜地导弹,采用纤维缠绕成型的玻璃钢壳体,其重量比采用传统钢壳的“A-1”轻了55%左右,随后研发的“MX”“三叉戟1”的三级发动机壳体,全部都采用芳纶/环氧复合材料,该种结构形式的壳体质量比纤维缠绕成型玻璃体壳体的重量减轻了50%左右。随着先进复合材料的发展,其在运载火箭发动机壳体中的应用优势越来越明显,并且先进复合材料被应用在三叉戟Ⅱ、德尔塔Ⅱ-7925运载火箭等型号中。现阶段,我国运载火箭发动机壳体制造业逐渐的开始应用先进复合材料,虽然起步较晚,但是经过40多年的发展获得了巨大的进步,经过多年的研发,已经成功地将芳纶/环氧复合材料、玻璃纤维/环氧复合材料应用在运载火箭发动机壳体中。先进复合材料在运载火箭结构设计中的应用,有效地降低了运载火箭发动机的重量,同时提高了运载火箭发动机的性能。 6 复合材料在航空航天领域的发展前景 先进复合材料的应用已经成为评价航空航天器水平的重要标准,同时也是提高航空航天器结构先进性的重要物质基础和先导技术。由于我国先进复合材料的应用水平和国外发达国家还存在一定的差距,但是我国已经进行大量投入来强化先进复合材料方面的研究,其发展前景良好。未来先进复合材料的发展主要表现在以下四个方面: 6.1 智能化 智能型先进复合材料和结构的研究,能够创造巨大的经济效益和社会效益,智能型先进复合材料在航空航天器外表的应用:在未来航空器表面增加各种传感器,能够对周围环境进行实时、全面、智能的检测,同时为通讯系统、电子战以及雷达系统提供瞬时模态,以此保证航空器能够安全、稳定地飞行。 6.2 多功能化 在减小航空航天器体积的基础上,为了提高航空航天器的突防能力,许多结构部件需要具备多种功能,多功能先进复合材料的应用能够赋予航空航天器新的功能,现阶段,多功能先进复合材料的研究已经从双功能型向三功能型方向转变。 6.3 质量轻、性能高 目前,我国先进复合材料能够减轻航空航天器的质量占总重的20%左右,和国外25%以上的减重效率还存在一定的差距。导致该种现状的原因是我国先进复合材料的整体性能较低,并且结构的整体性相对较差。因此,在未来的发展过程中,应该加强对复合材料强度、韧性以及整体性等方面的研究,研发整体性好、强度高和韧性高的先进复合材料,同时使复合材料的减重率超过25%。 6.4 低成本 成本较高是限制先进复合材料在航空航天领域应用和发展的主要原因之一,为了解决该问题,应该对先进复合材料的制造工艺进行研究,采用科学的制造工艺进行先进复合材料结构、尺寸以及形状的加工和制造,同时采用先进的质量控制技术、自动化技术、机械化技术等,提高先进复合材料的生产效率,提高其成品率,以此降低先进复合材料的成本。 7 结语 综上所述,经过40多年的发展,我国先进复合材料工业逐渐形成了一个完整的体系,并且部分先进复合材料已经成功地应用在航空航天器生产实践中,获得了良好的效果。但是,从整体上来说我国先进复合材料技术水平和发达国家还存在一定的差距。因此,我国先进复合材料研究、研发人员和生产企业应该加快先进复合材料结构、制造技术、生产工艺等方面的研究,同时借鉴国外的先进技术和经验,解决我国先进复合材料在航空航天领域应用的各种难题,以此提高我国航空航天器的各种性能,进一步促进我国航空航天领域的全面、高速发展。 航空航天论文:航空航天制造业与区域经济增长关系实证研究 摘 要:以国防科技工业大省陕西省为例,运用计量经济学方法,针对陕西省十六年来航空航天制造业的总产值、新产品产值、固定资产投资额等指标与其区域经济发展之间的关联关系,通过E-G协整检验和Granger因果关系检验进行分析研究,并基于结论对进一步推动陕西省航空航天制造业与地方经济的融合发展提出建议。 关键词:航空航天制造业;协整检验;Granger因果关系 一、研究背景 国防科技工业是我国战略性支柱产业,是国防现代化重要的物质技术基础,是经济社会发展和科技进步的首要推动力量。近年来,政府在国防科技工业与地方经济融合发展的机制建设上进行了大胆的探索和实践,取得了显著的成效。在国防科技工业与地方经济融合发展已经成为时代主题的背景之下,着力研究二者之间的关联互动对于深度军民融合及区域经济良性加速发展具有重要的意义。 陕西省是我国重要的国防科技工业发展基地,拥有雄厚的科研实力和高新技术产业基础,军民融合产业的发展具有一定的代表性。其国防科研生产横跨航空、航天、兵器、电子、船舶、核等六大行业,航空航天制造业是发展最为显著的。目前,陕西省航空航天制造业拥有30余家工业企业,40家科研机构,近8万从业人员,7千多研发人员,以及超过25亿元的资产总额。并通过资源整合大力建设了西安兵器工业科技产业基地、西安船舶科技产业园、西安阎良国家航空高技术产业基地、西安国家民用航天产业基地、西北工业技术研究院,形成“三基地一园区一院”的发展格局。 二、实证分析 本文采用计量经济学中的协整检验、Granger因果关系检验对陕西省航空航天制造业与地方经济发展之间的关联关系进行定量分析。 (一)指标选取与数据处理 本文所选用的数据样本为1996―2011年的年度数据,数据来源于2013年《陕西省统计年鉴》与《中国高技术产业统计年鉴》。 选用国内生产总值GDP、航空航天制造业总产值AMO分别作为陕西省地方经济发展状况以及航空航天制造业发展的衡量指标,航空航天制造业固定资产投资额FAI代表其在基本建设的投入指标,新产品产值NPO代表在科研技术方面的投入指标,然后对陕西省航空航天制造业总产值AMO、固定资产投资额FAI、新产品产值NPO与陕西省GDP之间的互动关系展开研究。 为剔除价格波动的不利影响,首先运用GDP指数、固定资产投资价格指数以及航空航天器出厂价格指数对GDP、FAI以及AMO、NPO的原始数据分别处理,使之成为以1996年为基期价格计算的可比数据。为了避免异方差的影响,对这4个时间序列数据进行取对数运算,分别记为LnGDP、LnAMO、LnFAI、LnNPO,具体数据(见下页表1)。本研究利用Eviews6.0软件进行相关计算分析。 (二)单位根检验 时间序列分析中的首要问题是关于时间序列数据的平稳性研究,平稳性是指时间序列的统计规律不会随时间的推移而发生变动的一种性质。本文基于ADF单位根检验法,对变量LnGDP、LnAMO、LnFAI、LnNPO以及它们的一阶差分序列进行平稳性检验。检验结果(见下页表2)。 从下页表2可以得知,LnGDP、LnAMO、LnFAI、LnNPO 4个变量在原水平下其ADF值均大于各显著性水平下的临界值,故为非平稳变量。经过一阶差分以后,新序列DLnGDP、DLnAMO、DLnFAI、DLnNPO在5%的显著水平之下,其ADF值均小于各显著性水平下的临界值,4个变量数据均为平稳性数据。基于此可以判定,序列LnGDP、LnAMO、LnFAI、LnNPO均为一阶单整序列,可以进行接下来的协整检验。 (三)协整检验 协整是对非平稳经济变量长期均衡关系的统计描述,顾名思义,协整关系则是指非平稳经济变量之间存在的长期稳定的均衡关系。本文使用E―G两步检验法对变量间的协整关系进行检验。 1.航空航天制造业总产值AMO与GDP之间的协整检验。基于“两步检验法”的思想,对一组变量之间是否存在协整关系进行检验,其与回归方程的残差序列是否是一个平稳序列的检验是相同的。因此,下面采用最小二乘法对变量LnGDP与LnAMO进行回归估计,可以得到: 从上述统计指标判断,Prob值都在0.000,显然小于5%的显著性水平,表明模型回归的系数非常显著;F值为1 006.313,相应的概率值为0.000,因此可以拒绝模型整体解释变量系数为零的原假设,模型的整体拟合情况良好;R方和调整R方都在98%以上,说明该模型整体上拟合得非常好;DW值为0.99,LM检验表明残差序列不存在序列相关。 通过ADF检验法对残差序列u进行平稳性检验,检验结果(见下页表3)。 通过下页表3的检验结果可以看到,回归方程(1)的残差序列ADF检验值小于5%的显著性水平下的临界值,因此认为该残差序列是平稳的。 基于协整检验的思想,本文认为LnAMO与LnGDP之间存在协整关系,方程(1)为LnAMO与LnGDP之间的协整方程。而前文对原始数据进行了取对数运算,故回归方程的系数代表了弹性的概念。因此,通过协整方程系数表明,如果陕西省航空航天制造业总产值增加1%,陕西省GDP增加0.82%。 2.航空航天制造业新产品产值NPO与GDP之间的协整检验。对陕西省航空航天制造业新产品产值和陕西省GDP之间的协整关系进行检验。得到回归方程如下: 通过相关统计指标判断我们可以得知,此回归方程具有较好的拟合程度,而且,方程各系数和方程整体均具有显著性。LM检验表明,残差序列也不存在序列相关。 用ADF检验法对残差序列u进行平稳性检验,检验结果(见表4)。 通过表4中的ADF检验结果表明,回归方程(2)的残差序列ADF检验值小于10%的显著性水平下的临界值,因此可以说该残差序列是平稳的。 根据协整检验的观点,可以认为LnNPO与LnGDP之间存在协整关系,方程(2)为LnNPO与LnGDP之间的协整方程。协整方程系数表明,如果陕西省航空航天制造业新产品产值增加1%,陕西省GDP则增加0.59%。 3.航空航天制造业固定资产投资额FAI与GDP之间的协整检验。同理,对陕西省航空航天制造业固定资产投资额与陕西省GDP之间的协整关系进行检验。回归方程如下: 由上述统计指标可以看出,方程拟合效果较差,方程整体和方程系数都不具有显著性,而且LM检验表明残差序列存在2阶自相关。 用ADF检验法对残差序列u进行平稳性检验,检验结果(见表5)。 表5的ADF检验结果表明,回归方程(3)的残差序列的ADF检验值大于显著性水平10%下的临界值,因此接受原假设,认为该残差序列是一个非平稳序列。 根据协整检验的思想认为LnFAI与LnGDP之间不存在协整关系。 (四)Granger因果关系检验 采用协整检验,只是对变量间是否具有长期均衡关系进行了相关检验,而其对于变量间的长期均衡关系是否构成因果关系以及因果关系方向等问题,并不能给出更加合理清楚的解释。因此,本文采用Granger因果关系检验进一步检验变量间的因果关系。 1.航空航天制造业总产值AMO与GDP之间的Granger因果关系检验。由于LnAMO与LnGDP之间存在协整关系,我们使用水平值对其因果关系进行考察。然而,滞后阶数对Granger因果关系检验结果具有显著的影响,若滞后阶数不同,则所得因果关系也会具有差异性。因此,在实际操作中,通过利用较多的滞后阶数进行多次检验,将会获得更为全面合理的结果。 选择滞后阶数从1~4,对俩变量进行Granger因果关系检验,检验结果(见下页表6)。 下页表6显示,当滞后1期时,拒绝原假设,LnAMO与LnGDP之间互为Granger因果原因;当滞后阶数为2阶时,存在单向Granger因果关系(由LnGDP到LnAMO);当滞后阶数为3阶时,存在单向Granger因果关系(LnAMO到LnGDP);而在滞后期为4阶时,二者之间不存在任何方向上的Granger因果关系。不难看出,在较短时期内,主要存在的是单向Granger因果关系(由地方经济增长到航空航天制造业总产值增长);而在滞后3期时,存在反向Granger因果关系(由航空航天制造业总产值增长到地方经济增长)。 2.航空航天制造业新产品产值NPO与GDP之间的Granger因果关系检验。鉴于LnNPO与LnGDP之间也存在协整关系,因此使用水平数值对其进行Granger因果关系检验,检验结果(见下页表7)。 由下页表7可以看出,在滞后期数从1~4时,均存在由LnNPO到LnGDP的单向Granger因果关系,说明在滞后四期的时间内,都存在由航空航天制造业新产品产值增长到地方经济增长的单向Granger因果关系。 3.航空航天制造业固定资产投资额FAI与GDP之间的Granger因果关系检验。由于LnFAI与LnGDP之间不存在协整关系,因此,根据Granger因果关系检验对数据平稳性的要求,需要对平稳序列进行差分之后再进行检验,检验结果(见下页表8)。 由表8可以看出,在滞后期数从1~4时,LnFAI与LnGDP之间均不存在任何方向上的Granger因果关系。且差分后的数据,表示了变量在前后年份之间的波动,因此这一检验结果可以解释为,陕西省航空航天制造业固定资产投资额波动与陕西省GDP波动之间在滞后四年的时间内都不存在任何方向上的Granger因果关系。 三、研究结论 通过上述实证分析,本文主要得出以下几点结论:(1)陕西省航空航天制造业总产值以及新产品产值与地方经济发展之间,已经建立起了长期平稳的均衡关系,且二者弹性系数分别为0.82和0.59,而固定资产投资额与地方经济发展之间还未形成平稳的均衡关系。(2)陕西省航空航天制造业总产值对地方经济发展的驱动作用,在时间上仍然存在一定的滞后。新产品产值很好地带动了地方经济的发展,但地方经济的发展却并未形成促进航空航天制造业新产品产值增加的原因。总体上看,二者之间未形成良好的互动反馈机制。固定资产投资额与地方经济发展之间也尚未形成良好的互动关系。 四、政策建议 基于上述分析及结论,为了深入推行陕西省航空航天制造业与地方经济的融合发展,本文特提出以下几点建议:(1)重点扶持优秀的航空航天制造业企业推行股份制改革和分批上市。大力推动企业建立现代企业制度和现代产权制度,并通过积极引入多元化的投资主体,增强企业的内在活力和自我发展的动力,且以上市企业为产业发展平台,加快航空航天制造业的发展步伐。(2)完善科研机制建设,提高军民融合产业科技成果的转化效率。通过加深军工与民用企业之间相互合作,不仅对国防科技工业运行效率得到了提升,而且与地方经济的融合发展得以更好地推动,“军民结合”的国防科技工业体系被更好地建立。(3)政府应该继续推动产学研合作,加大科技创新的力度,并通过增加对高校、科研院所的投资等方式,加速并提高了科研成果的开发利用。与此同时,科技人员的配置效率需要进一步提高,人员培训力度需要进一步加大,进而来保证企业可持续性的创新能力。(4)努力探索本地区其他产业的支撑。例如,本地其他产业部门在资金、技术、人力、物力上给予支持帮助,及对国防科技产业管理创新提供的意见等,所以应大力促进区域产业部门发展的良性互动,进一步推动航空航天制造业的长足发展。 航空航天论文:欧美航空航天专业人才培养模式研究 摘 要:以美、俄为代表的航空航天大国建设了具有各自特色的航空航天专业院系,并开展了多年的教学实践经验。论文旨在通过材料的梳理,了解国外航空航天专业人才培养的模式,对国际一流大学航空航天类专业的设置、课程安排、学生培养特点等方面进行研究,从中总结经验,为国内航空航天类专业的教学教改提供参考。 关键词:航空航天专业;人才培养模式;课程体系 引言 航空航天代表了科技和工业发展的最前沿,是促进国家科技发展、满足经济建设、增强国防安全和加快社会进步的重要力量。加强航空航天类高校教育,培养一批具有高素质、创新能力的航空航天类专业人才是服务我国战略发展的必然需求。航空航天类本科人才是高层次航空航天类人才的基础,培养适应国际竞争的航空航天类本科人才,是我国航空航天科技发展的关键。当前,以美、俄为代表的航空航天大国都建设了自己特色的航空航天专业院系,开展了多年的教学实践,具有丰富的经验。论文旨在通过材料的梳理,了解国外航空航天专业人才培养模式,对国际一流大学航空航天类专业设置、课程安排、学生培养特点等方面进行研究,从中总结经验,为国内航空航天类专业教学教改提供参考。 一、国外著名航空航天院系 (一)美国著名航空航天院系 美国是世界上航空航天类研究最发达、人才培养最成功的国家,其人才培养主要依赖其国内的大学。比较有代表性的有麻省理工学院和斯坦福大学。 麻省理工学院航空航天类教学与科研由航空航天系负责,下设三个部门,分别是信息部、航空系统部、飞行器技术部。信息部分主要研究航天系统有关的信息获取、处理、传输技术,如卫星通信、高空侦察、空中通信、集成防御系统等,负责教授导航、制导、控制、通信、网络、实时软硬件系统等课程。航空系统部门主要研究航空航天高复杂性系统的设计、制造、操作方法,教授最优化方法、故障诊断、系统容错等课程,建有人机实验室、空间系统实验室、国际空运中心、操控台研究中心、复杂系统研究实验室等。飞行器技术部门负责计算方法、流体力学、推进技术、材料科学、结构技术等的研究和教学,建有宇航计算设计实验室、空气涡轮实验室、宇航微小结构协会、空间推进实验室、先进材料和结构技术实验室等。 斯坦福大学航空航天系隶属于工学院,承担航空专业的教学科研任务。该系的研究领域包括空气弹性变形及流体仿真、飞行器设计与控制、应用航空动力学、空气声学计算、流体动力学计算、动态系统计算、机器人控制、复杂材料与结构、湍流模拟、推进、高超声速流体、导航、控制系统辨识与优化、卫星工程、湍流与燃烧等。 (二)俄罗斯著名航空航天院系 俄罗斯也是航空航天强国,开设航空航天专业的主要学院有莫斯科国立航空学院、西伯利亚国立航空航天大学。莫斯科国立航空学院建于1930年,拥有12个学院,56个系,128个实验室,3个设计局,几个计算机中心,一个实验工厂,一套运动航空训练设施,一个莫斯科附近的飞机场,两个科研机构(应用力学和电气力学,低温研究)。该学院通常以数字编号代替学院名称,从一院到十二院分别为航空工程院、发动机院、控制系统院、信息与电力院、无线电电子学院、经济与管理院、航空航天院、机器人与智能系统院、应用数学和物理院、应用力学院、人文科学院、预科院。西伯利亚国立航空航天大学拥有空间研究及高技术学院和航天技术学院,设置了飞机制造系、航空发动机与能源装备系、飞行器管理系统系、航空导弹技术系、飞行器无线电技术系统系。 (三)欧洲著名航空航天院系 英国帝国理工学院在其工学院设置了航空系,主要负责飞机设计制造方面的研究与人才培养,包括航空动力学与航空结构学两个研究方向。航空动力学方向包含流体基础、航空飞行器设计、控制、生物医学、环境与工业关系等方面的研究。航空结构学方向包括计算力学、冲击与损伤、复合材料等方面的研究。 法国国家高等航天航空学院已经有90多年的历史,它位于欧洲航天业发展的中心地带,致力于培养顶尖的技术工程师,在研制协和式客机的工程师当中,有许多就是从法国高等航天航空学院毕业的。学院下设5个系和一个研究中心,分别是空气动力学、能源、推进系、结构与材料力学系、光电子与信号系、语言文化艺术系、航空宇航中心。 二、国外著名航空航天院系专业设置与课程体系 (一)学位与专业设置 国外著名航空航天院系多数是本科四年,研究生二年,英国有本科3年,研究生1年。俄罗斯不同,如莫斯科国立航空学院预科1年、本科4年、硕士2年、博士3年。在学位设置上,各个院校有所不同,归纳起来,主要有工学学士、航空航天工程学士、航空工学学士、航空航天工学学士、航空工程理科硕士、航空航天工程学士、航空与宇航工程学士、航空学理科硕士、航空与航天学理科硕士、机械与航天工程理科硕士。 (二)国外著名航空航天院系课程体系 麻省理工学院(MIT)航空与航天专业是美国同领域中最有名的专业,其人才培养理念和课程设置世界闻名。MIT航空与航天系设有两个本科专业方向:航空与航天科学工程专业和航空与航天信息科学工程专业,两个方向的课程设置都建立在航空航天基础(核心)课程上,下面分别以A和B代指这两个专业。课程主要包括全校统一要求课程和系课程构成。全校统一要求课程包括基础科学课程(6门)、人文、艺术、社会科学课程(8门)、科学与技术限选课程(2门)、实验课程(1门);系课程包括系核心必修课程、专业课程、试验与进展课程,其中系核心必修课程包括一体化工程I、II、III、IV,计算机和工程问题求解引论,自动控制原理、动力学、随机系统分析、微分方程;专业课程中专业A包括空气动力学、结构力学、推进系统引论、航天工程中的计算方法,专业B包括航天系统的评估与控制、数字系统实验室介绍、实时系统与软件、交互系统工程、人为因素工程、自主决策原理;试验与进展课程包括飞行器工程、空间系统工程、试验项目I、试验项目II、飞行器进展、空间系统进展I、空间系统进展II。 (三)学时学分要求 1.学分组成。课程学分组成考虑教学环节,如MIT飞行动力学课程,总学分12分,构成包括课堂3分、实验1分、预习和复习8分。另外还有无学分课程,课程必修但无学分,如普林斯顿没有学分制、强调上课门数,斯坦福大学基础课程要求5门航空航天基础课程,专业课程4选3。英国大学一般不设立学分制,所有学生都按部就班完成规定课程的学习。 2.学分要求。美国大部分学校有明确的毕业学分数要求。如MIT航空航天工程系根据培养计划设课程学分,又分成4类,分别是核心课(core)108、专业领域课(professio- nal area)48、实验和综合应用(experiment and Capstone)30、非限制性选修课(unrestrictived elective)48,总学分大于234学分。但是在学分数量并不统一,差异很悬殊,如密歇根128学分、MIT大于234学分、宾州州立132学分。航空航天专业必修课比例很高,有的高达90%以上,如斯坦福、佐治亚理工、普渡。另外还有只要求课程而不要求学分的,如普林斯顿毕业要求共36门课。 3.学时要求。有些大学要求学时达到一定数量,如悉尼大学本科至少192学时,研究生核心课程和选修课程,至少144学时。斯坦福大学研究生基础课程设置门数要求,其他按学时要求,数学(6个学时)、技术选修(12学时)、人文社科类选修(45学时)。 三、国外著名航空航天院系专业培养特色 归纳起来,国外著名航空航天院系在专业培养上具有如下特色。一是国外著名大学航空航天专业设置宽、窄各有特色。美英等专业设置以宽口径、大类培养为主,基本不针对特定航空航天器划分专业,学生专业方向只是体现在个别课程的选择上。俄罗斯、乌克兰等的专业划分细而精,如莫斯科国立航空学院几乎整个大学的院系专业就代表了航空航天器的各个不同部分,专业面向具体而明确。二是国外著名大学航空航天专业课程体系具有少而精且多样化特色。美英等课程每学期课程数量相对较少,但课业工作量不少。学生毕业所需学时学分也不少。美英等航空航天专业的课程必修多、选修少,完全学分制的作用并不明显,反映了航空航天专业的特殊性。课程学习课内外并重,还有较多实践环节、交流讨论、项目设计等。课程的环节丰富多样(如剑桥)。教授授课。三是注重通识教育与专业教育的结合。在通识教育上,在课程设置中有重视科技写作、科研道德规范、表达与交流、团队协作、人文素质培养和工程师就业指导。在专业教育上,强化多样化实践环节、注重专题课程和生产实习。四是注重综合素质和个性化培养。例如南安普敦大学设置有工程管理与相关法律的必修与选修课程,让学生学习在工程实践中如何领导团队、进行项目管理与风险评估、做出决策以及熟悉与之相关的法律知识。还会从工业部门请来客座教师来协助授课,并安排有相应的实践环节。针对个性化培养需求,在课程设置上具有较大的选择基数。 四、总结 航空航天类本科人才是高层次航空航天类人才的基础,是航空航天类研究生人才的后备军。论文主要对国际一流大学航空航天类专业学位与专业设置、课程体系、学时学分要求点等方面进行了梳理,总结了人才培养特色,为国内航空航天类专业建设和教学教改提供参考。
机械制造专业论文:中职机械制造专业教学窥探 随着社会科学技术的不断进步,社会机械制造专业人才标准越来越高。市场上对机械制造专业人才的需求逐渐偏向具备综合能力的应用型人才,而中职作为机械制造专业人才培养的重要途径,需要积极转变教学理念,完善教学模式,提高教学质量,改善教学效果,为社会培养符合企业要求的合格机械制造专业人才。 1中职机械专业教学中存在的问题 1.1教学理念落后 中职学校的教学理念较传统,教师进行机械制造专业教学时,仍以相关知识的讲解为主,没有认识到学生在课堂中的主体地位,且不注重学生实践能力、思维能力和创新能力的培养,只是按部就班,向学生灌输机械制造的知识,极大地降低了学生学习的兴趣。机械制造专业具有较强的实践性,但是教师在教学过程中,没有重视实践课程,大部分的课程以理论知识的讲解为主,使机械制造专业的学生空有理论知识而不会运用。 1.2师资力量不足 中职机械制造专业的师资力量不足,使得学校的教学水平较低。机械制造专业具有较强的专业性,需要较高水平的教师进行此专业的教学。但是,部分中职学校教授此门课程的教师缺乏牢固的专业知识,教学能力不足,且没有丰富的教学经验,无法完全地阐释该专业的知识。不仅如此,多数中职学校的教学条件不足,无法提供机械制造专业需求的复杂性较高的教学器材,降低了学校的教学水平。 1.3学生实践能力不强 部分中职教师偏重于机械制造理论知识的讲解,忽视学生实际应用能力的培养,使得学校培养出来的学生实践能力低下。中职学校机械制造专业教学课程注重理论知识,脱离了与实际生产的要求,学生知识和技能的实际应用能力无法满足企业的需求,多数学生只会纸上谈兵,无法在实际中解决相关问题,相关的信息化、自动化技术的应用能力较差,实际操作技能较弱,无法达到社会综合型机械制造人才要求。 2优化机械制造专业教学的对策 社会在不断进步,市场人才标准也在不断变化。在此新形势下,中职学校应根据当下社会对机械制造人才的需求进行专业人才的培养,确定人才的培养目标,科学制定机械专业人才培养规划,使机械专业人才质量得到提升,以满足社会的需求。 2.1转变教学理念 中职机械制造专业教学的重点在人才培养上,中职学校应改变传统的教学理念,重视人才的培养,通过利用多种先进的教学手段提高学生的综合素质。中职教师进行机械制造教学时,应将课程的重点放在学生的学习上,以学生为中心,引导学生学习,激发学生学习的热情,鼓励学生积极主动地学习,且重视培养学生的思考能力、动手能力、创新能力等能力的培养,让学生的综合素质得到提高,使学生的能力达到人才标准。 2.2加强实践教学 机械制造专业具有较强的实践性,与实际生活密切相关。中职学校应根据机械制造的专业特点,结合该专业的市场需求,科学设置机械制造实践教学课程。教师进行机械制造实践教学时,应让学生掌握该专业理论知识的实际应用情况,并通过实践过程加深学生对相关知识的理解,提高学生的应用能力和实践技能。同时,中职学校应根据学生专业的发展方向,增加与企业的互动,尽量为学生争取实习机会,同时建立实习基地,让学生能够及时掌握社会对机械制造专业人才的要求,激发学生主动学习的积极性。中职学校应积极与机械制造工厂进行沟通,让学生能够多到厂房观摩和学习,对机械制造的原理、常用结构、操作技术等知识进行巩固,进而全面提高学生的实践能力,让学生能够成长为符合社会要求的专业人才。 2.3增强师资力量 机械制造专业具有较强的专业性,对教师的要求较高。提高中职学校教师的教学水有利于学校人才的培养,因此,中职学校应重视并培养机械制造专业师资队伍的建设,提高本校的教学水平。机械制造专业的教师必须掌握前沿的知识和技术,有牢固的专业知识和较强的教学能力。对此,中职学校应重视教师专业能力和职业素质的培养,鼓励教师进修,支持教师进行科研,以提高教师的专业水平、技术操作能力和教学能力。中职学校应重视教师的发展,科学制定教师管理制度,并对教师的教学效果进行评价,为教学水平的提高奠定基础。 2.4运用多媒体技术 机械制造专业的教学内容较多,理论知识较枯燥,教师一味地按照传统方式进行讲解会降低学生学习的兴趣。因此,中职机械制造教学应加强多媒体技术的应用。教师进行机械制造教学时,应根据教学大纲和教材内容,利用多媒体技术,将相关专业知识直观化,充分发挥多媒体技术在机械制造教学中的作用,帮助学生理解机械制造的相关知识。例如,教师对机械制图的内容进行讲解时,可以将点线面的投影以及齿轮设计内容制成PPT课件,增加图片或视频,将机械制度的关键知识形象地展现出来,增强学生学习的兴趣,使学生能够主动投入到课堂学习中。通过多媒体技术的应用,教师不再需要反复的讲解比较复杂的机械制造知识,无需学生凭空想象相关知识的应用情况,减小了教学难度。 3结束语 随着我国工业的快速发展,社会对机械制造专业人才的要求不断提高。对此,中职学校应转变教学观念,重视机械制造人才的培养,增加实践课程,注重学生实践能力、思维能力、创新能力等能力的培养,让学生的综合素质得到提高。除此之外,中职学校应重视师资力量的培养,不断地提高本校机械制造教师的专业水平、技术能力和教学能力,提高学校的教学水平,并积极引入多媒体技术,完善教学模式,增强机械制造课堂的生动性,以提高学生学习的兴趣,进而提高教学效果。 作者:陈黛 单位:江苏省江都中等专业学校 机械制造专业论文:机械制造及自动化专业CAD教学设计 近年来,我国教育事业在稳步的发展,在教育教学方面也更加注重方式方法,CAD课程是机械制造及自动化专业必修的一门课程,主要就是利用计算机来进行图像的处理和制作,是一款制图软件,对于相关专业的学生来说,学好这一软件对于学生今后的发展和实际的应用都是非常有帮助的。在实际施工的过程中,需要利用CAD软件按照实际的施工图纸来绘制出相应的图纸,这要求学生不仅要掌握扎实的理论基础知识同时软件的应用也是一个值得重视的问题,因此在教学的过程中培养学生的软件应用能力,使之成为全面发展的技术型人才是教学的主要任务,进行有效的教学设计才能够使学生获得能力上的提升。 一、教学内容要进行改革创新 在传统教学当中,教师都是按照教材上的要求按部就班的讲解,虽然教材是教学的依据,但是并不能作为唯一。特别是在CAD软件教学当中,教师只是一味的讲解软件的性质、命令以及一些使用的方法,学生通过多媒体大屏幕看教师进行操作示范,但是这样的教学内容安排缺乏一定的科学性,理论教学的内容过多,但是对于实际操作的内容来说几乎是没有的,在课堂中有限的时间内,学生进行实际操作的机会几乎没有,完全是听教师按照教材上的内容进行讲解,这样的教学设计存在很大的缺陷性。因此,应该对教学内容进行改革和创新,在课堂教学中多加入一些实践操作的部分,让学生能够进行操作练习,掌握基础知识的前提下进行实际的操作演练,才能够让学生更加扎实牢固的掌握这些知识并学会实际的运用。另一方面就是教学实训内容的安排上,要强烈的体现出学科的专业性,机械制造及自动化专业的学生主要就是利用这款软件来进行机械制图,那么在课堂中进行实际训练的内容也应该偏向这方面,教材中的内容只是起到一个指引方向的作用,在保持和教材内容同步的前提下,进行适当的专业性质学习内容的安排,适当的补充一些课外的延伸资料。对于该专业的学生来说利用CAD软件主要就是将纸质的图纸转化成电子形式的图纸,另一方面还要学会三维模型的创建,因此在学习的过程中要熟悉电脑做图的各种指令信息,熟悉软件界面,了解基本的用途,能够快速准确的绘制出相应的图纸和模型,提升自身的实践应用能力。 二、选择合适的教学方式 要想取得理想的教学效果最关键的还是要选择正确的教学方式,教学方式不当会让学生失去学习的兴趣,对学习的内容产生畏惧和厌烦排斥的感觉,所以说在进行教学设计的时候一定要选择合适的教学方式。选择科学的教学方式,由于CAD是一款和计算机紧密联系在一起的软件,因此在教学的过程中传统的板书教学的形式已经不适用了,而更多的是要借助多媒体教学工具来进行演示和学习,在教学的过程中教师可以选择实际演示与讲解相结合的方式,一边给学生展示操作的方法一边讲解原因,在讲解的过程中每个命令都会得到相应的实际演示,让学生能够直观的感知知识从理论转化成实际操作的过程。在上课的过程中,教师可以先示范讲解一段时间,然后留出时间来交给学生对刚学的内容进行巩固练习,在这段时间中可以让学生对学习的内容进行消化吸收,如果只是追求讲解的速度,从课堂开始一直讲到结束,这样其实并不能取得理想的教学效果,追求速度不追求质量,那么学生到课堂结束的时候也只是掌握了那么一小点内容,之前学的基本上也就忘了,让学生实际的操作能够有效的让学生熟悉和掌握软件的使用方法,上机操作的过程中学生也会发现很多的问题,教师可以针对学生出现的问题进行具体化的讲解,并且每个学生都有自己的制图习惯以及方法,只有在实际操作的过程中才能够体现出来,真正的做到学以致用。讲解和练习交替进行的教学方式,也是任务驱动教学法的一种体现,将教师之前讲解的内容的理解和消化作为一个内容,学生实际操作的过程也就是完成任务的过程,这样一来学生的积极性主动性就会被调动起来,有效的培养学生独立思考和解决问题的能力,让学生对学习的内容有更加深刻的体会,同时课堂学习也不会显得那么枯燥乏味,教师和学生共同参与的形式能够有效的活跃课堂气氛,增加师生之间的交流和互动,有利于学生更好的掌握知识,提升能力。 三、提供有效的教学资源 为了提升CAD教学的质量,教师应该为学生提供丰富有效的教学资源,本身学好这一学科的要素就是要有足够的资源。首先就是要有硬件资源,也就是有配备专门的多媒体教室,CAD是一门计算机画图软件,如果没有多媒体的演示那么教学的效果将会大打折扣,在多媒体教学工具的辅助下才能够让学生更好的学习。除了要有教师演示的计算机之外,还应该给学生配备多台学生机,这样在教学的过程中才能够一边学习理论知识一边进行实际操作演示。其实就是软件方面的资源,也就是一些教学资料的提供,除了教师以纸质形式提供的学习资料以外,学校还可以专门建立校园内的局域网,建立服务器,提供相关的网络资源,这样一来学生在课余时间内也可以随时随地的查阅相关的资料信息,这给学生的自主学习创造了良好的条件,在平时学生只需要登录相关网站,输入查询的关键字,就能够找到相关方面的资料信息,这给学生的学习和知识巩固提供了很大的方便。另外教师还可以组建班级内的QQ交流群,学生有什么不懂的问题,操作方面遇到的一些困难都可以在群里进行询问,因为教师不可能随时随地的跟随着自己,课上的时间又是有限的,所以说通过这样的方式帮助学生解决问题会更加的方便快捷,给教师和学生都带来了很大的便利,学生之间也可以互相讨论和分析,互相帮助,互相学习,这样不仅能够给学生提供良好的学习资源,还能够建立和谐向上的班级文化氛围,激发学生的学习积极性,促进教学效率的提升。 四、结语 总而言之,机械制造及自动化专业的CAD课程教学要想取得良好的教学效果,需要改变传统的教学设计,在教学内容以及形式上进行改革和创新,让学生能够主动的参与到课堂学习中来,提升学生的实践操作能力,教师和学生共同互动学习的形式更加有利于教学目标的实现,并且在教学内容上可以进行适当的扩展和补充,提高学生专业技能的掌握水平,为学生提供丰富有效的教学资源,让学生能够随时对地的方便快捷的查询到想要的信息,教师和学生之间要增加交流和互动的机会,共同学习才能够取得更大的进步。根据CAD教学本身的特点选择合适的教学模式,让学生能够更好的认识和学习这款软件,为今后的学习和实际运用打下坚实的基础。 作者:桂小华 单位:江苏省兴化中等专业学校 机械制造专业论文:机械制造专业人才培养模式创新探索 近年来,作者在对高等职业院校机械制造专业人才培养的调查中了解到,大多数职业院校采取各种职业教育的人才培养模式,如很多院校都是模仿,没有根据区域特点有针对性地选择切实可行的人才培养模式,教学没有收到较好的效果,培养人才无法满足当今市场的发展需要。本文主要对高等职业院校机械制造类专业人才培养模式的创新进行分析。 一、人才培养模式创新思路 目前,我国职业院校不断进行人才培养模式的改革,出现了众多的人才培养模式,如校企合作模式、订单培养模式和学徒制模式等。如何选择适合专业发展的人才培养模式,要有明确的思路和创新意识。人才培养模式创新的指导思想是面向服务区域,行业技术、强化专业、突出能力、提高素质、注重创新、全面发展,适应我国经济和社会发展对人才需要。高等职业教育人才培养以市场为导向,服务地方经济,掌握行业技术技能特点。人才培养模式创新的理念是依托行业,适应学生、适应市场、适应政府地进行人才培养模式改革。高等职业院校机械制造类专业人才培养改革从服务区域的机械行业岗位要求的知识结构、能力结构和素质结构出发点,针对学生的能力情况确定人才培养目标,实施工学结合的教学方式培养适应市场需要高技能应用型人才。 二、实施人创新才培养模式几个因素 (一)不断进行社会调研,关注人才培养改革 为了更好地了解这些毕业生在单位的工作情况,并及时了解和掌握用人单位对我校在人才培养模式、需求信息、教学质量及毕业生综合素质方面的意见和建议,对学校教学环境与学生自身等主要因素进行分析,有针对性地从加强就业发展对策方面的研究,不断改进教学设施与教学方法,借鉴国内外大学生就业的可行经验与措施,提高本专业学生的就业能力。 (二)建立及完善实训基地,提高学生专业技能 近年来,我国社会经济不断发展,企业对人才的要求也越来越高。如何采取有效的人才培养模式,提升机械制造专业人才培养效率已成为当前高等职业院校重点思考的问题。以往高等职业院校的机械制造专业人才培养模式,主要以理论教学为主,忽略了对学生的实践教学,理论与实践脱轨,直接影响学生的学习效果。理论课程造成学生学习的枯燥感,对学习兴趣也产生一定的影响,不利于专业人才的培养。因此,高等职业院校应对机械制造专业人才培养模式进行不断创新。 (三)深度校企合作,资源共享 所谓校企合作,主要是学校与企业紧密合作,其目的是提高高等职业院校学生的就业率以及为企业培养岗位人才,最终达到双赢。以往高等职业院校机械制造专业人才培养的过程中,往往有“闭门造车”的现象,并未了解市场人才的需求,使学生学习的专业知识没有用武之地,从而影响就业率。在新时期发展下,市场体制不断变革,用人单位对机械制造专业人才的技能要求也有所不同,因此应不断对培养模式进行创新,与市场接轨,了解用人单位的用人需求等,有利于专业人才的培训,提升学生的就业率。作者认为,高等职业院校要确保自身院校的可持续发展,就必须提升学生的就业率,可以通过校企合作的方式,与企业之间建立合作,用人单位结合自身的发展需求,对人才的技能提出一定要求,而这些要求也将作为高等职业院校人才培养的重要参考,也可以将其称为订单式人才培养,从而保证机械制造专业学生所学习的知识都是用人单位所需求的,有效提升学生的就业率。 (四)运用先进教学设备,创建学习情境 随着科技的快速发展,多媒体技术也迅速发展,并被广泛应用到教学中。高等职业院校的机械制造专业教学可充分运用多媒体设备,相比于传统的“满堂灌”理论教学模式来说,多媒体设备可以利用自身的声像合一、图文并茂等优势,为学生创建相应的学习情境,加深学生对知识的理解。从某个角度来讲,利用多媒体教学可以将实践和理论有效衔接起来,可以利用多媒体课件的图片或视频影像等方式,将相应的零部件一一对学生进行描述,并将其用途以及作用通过课件表现出来,这些抽象知识是传统理论课所无法真实表现出来的,在多媒体设备应用下,能够将这些抽象知识具体化,有助于促进学生对知识更好地理解。着社会科技的快速发展,机械制造行业的发展也极为迅速。很多高等职业院校也针对市场需求,开展了相应的专业人才培训工作,为社会培养更多的应用型人才。然而,在市场经济不断变革的过程中,对专业人才的要求也有所提升,尤其是对实践操作能力的要求。为了更好地满足市场需求,为用人单位提供可用之才,高等职业院校应对机械制造专业人才培养模式进行不断改进和创新,主要从建立实训基地,提升学生的专业技能等方面。 作者:苏明 单位:海南科技职业学院 机械制造专业论文:高职机械制造与自动化专业建设探索 摘要:本文将从五个方面来指导专业建设:从坚持服务区域经济办学定位,实现学校可持续发展;建设品牌专业,切实发挥带动作用;构建三级体制平台,充分释放办学活力;实施两大素质工程,提升人才培养质量;拓展一体化服务功能,增强社会服务能力。 关键词:机械制造与自动化;专业建设;建设思路 1专业建设整体目标 立足武汉,辐射全省,紧扣内涵建设,创新体制机制。成立由武汉市人民政府主导的合作办学理事会,构建政府、学校、行业、企业多方联动的办学模式,形成校企相融、产学互动办学机制;推进校企深度合作,使其与武汉市战略性新兴产业的构建相匹配,将机械制造与自动化专业打造成特色鲜明、优势突出的品牌专业,带动相关院校协同发展;以工学结合为切入点,深化“课岗对接、工学交替、订单培养”人才培养模式改革,融入“敢为人先,追求卓越”的武汉城市精神,全面提升学生职业素养;打造“师德高尚、结构合理、校企互通、专兼一体”的双师型教师队伍,使学校成为校企合作育人的典范;推进教育信息化进程,建设数字化校园,逐步实现学校资源向社会开放;构建社会服务体系,拓展产学研一体化社会服务功能,努力实现学历教育和非学历教育协调发展,职前教育和职后教育相互融合,使学校成为开展四技服务的排头兵、武汉市民终身学习的主渠道。通过三年建设,机械制造与自动化专业建成区域领先、专业人才培养质量明显提高,综合竞争力、区域辐射力、社会影响力及可持续发展能力显著增强,为武汉市及湖北省汽车、装备制造和光电子产业的发展提供了强有力的智力支持和人才支撑。 2机械制造与自动化专业建设思路 深入贯彻《省人民政府关于加快建设高教强省提升高校创新与服务能力的意见》(鄂政发【2012】77号)文件精神,促进建立与湖北省现代产业体系相适应、与人才市场需求紧密对接的学科专业体系。加快建立现代职业教育体系,推进校企合作、工学结合、顶岗实习,推行“双证融合”制度;围绕武汉市支柱产业、战略性新兴产业,打造“武汉职业教育品牌”,建立与职教品牌建设相适应的办学体制、运行机制,全面提高管理水平,提高人才培养质量,发挥教育品牌带动作用,促进高教实力更好转化为发展竞争力,为加快构建促进中部地区崛起的重要战略支点提供更有力的人才保证和智力支撑。2.1坚持服务区域经济办学定位,实现学校可持续发展即坚持围绕“三圈”(围绕光谷核心圈、武汉都市圈、“1+8”城市圈)、服务“三业”(服务高新技术产业、先进制造业、现代服务业)、构建“三系”(构建校企合作体系、质量保障体系、社会服务体系)、实施“三双”(实施“实习与培训双向基地、教师与技师双向兼职、学生与员工双向培养”策略)、打造“三型”(打造创新型、开放型、就业型高职院校)的办学定位,坚定高职教育改革发展方向,抢抓发展机遇,实现可持续发展。2.2建设品牌专业,切实发挥带动作用校企合作重点建设与武汉战略性新兴产业、先进制造业对接机械制造与自动化专业;深化人才培养模式改革,完善质量保障体系,加强专业教学资源库建设,提高高端技能型人才培养质量。措施如下:(1)深化人才培养模式改革。实施“引厂联企、工学交替”的人才培养模式,核心是校企共育人才,内引“校中厂”共建生产性实训基地,外联紧密型企业共建“厂中校”实习基地,按能力递进模块,多学期、分段式进行工学交替。(2)进一步优化课程体系。进一步优化“基于工作过程、双证融合”的课程体系,以专业核心课程为重点,与企业共同开发核心课程、特色教材和网络课程。(3)推行“以企业工作任务为载体的项目导向”的教学模式。以企业工作项目为教学项目,按生产过程组织教学过程,按企业项目检验标准考核学生课程成绩。建设2间仿真企业工作环境,即融“教、学、做”一体的教室。(4)改革教学组织模式。实行“分段式、柔性化”教学组织模式,按人才培养目标要求和课程模块,分四阶段段组织校内学习与校外实习教学。根据企业生产旺季和淡季,科学安排学生到企业开展生产实习,实现学校教育与企业生产柔性化合作。(5)教学资源库建设。以专业核心课程为重点,建设自动化生产设备应用专业教学资源库。建设专业核心课的教学标准、网络课程,以及工学结合项目教材及电子教案、项目/案例库、试题库、媒体素材库等。2.3构建三级体制平台,充分释放办学活力成立由政府、行业、企业、学校四方组成的合作办学理事会,在教学系部成立校企合作办学管委会,在专业成立校企专业共建委员会,构建校、系、专业三级体制平台。在机械制造及自动化专业中采取股份制合作形式,运用董事会管理体制与企业共建二级学院。政校行企多方联动,合作解决校企合作中的政策保障、发展战略、07号实验室仅仅两家做比对,由于各个实验室所配置的仪器设备的精度等级基本一样,那么在用公式(1)判断是否满意的情况下,很可能会将07号实验室判为可疑、05号实验室判为满意。然而,事实却刚好相反。因此,两家实验室间的比对不能够很好地发挥比对作用,从而不能发现实验室存在的问题。 3结语 通过对两家实验室和多家实验室对比的具体操作、评价、介绍以及具体案例分析,可以看出进行多家实验室间的比对的效果要明显优于两家。因此,推荐在进行实验室比对时尽可能组织多家比对,得到数据后采用Z比分数来判断结果。实验室间比对试验的开展,一方面有利于各实验室日常检测工作水平的提高,另一方面有利于实验室之间技术和经验的相互交流与学习,对提高检测水平具有积极的推动作用。通过不断健全比对试验机制、完善结果分析方法,才能使机构的检测水平迈上更新的台阶. 作者:陈帆 程婧璠 单位:武汉软件工程职业学院机械工程学院 机械制造专业论文:机械制造与自动化高职专业教学改革探讨 摘要:高职机制专业的学生今后需要进入工厂的生产一线,他们需要具备与机床等机械设备打交道的实践能力。本文从应用人才的角度出发,分析了应用型机械高职人才的基本特征,从多个角度提出了具体的教改建议。 关键词:应用;机械;高职;创新 1引言 随着现代国内经济的发展,高端机械设备进入工厂企业之后,需要有专业人才进行加工工艺、生产方式的设计,高职机械制造与自动化专业是培养企业一线生产人才的平台。高职院校需要针对当前这一人才市场进行合理分配,进一步提出本专业的教学改革方向——应用型人才培养,强调学生基础打牢、应用能力强等基本特征。 2应用型机械高职人才的基本特征 2.1基础知识储备 高职机械专业的学生需要首先具备专业的理论知识,构建他们的机械制造所需要的各类专业知识,机械制图、工艺学、材料、力学,机械原理、液压技术、数控技术等。这些都是具备应用能力的机械专业高职学生所需要掌握的基本机械知识网络。学生只有打牢这些知识储备之后,他们才能在真正的生产过程中,设计好产品生产的工艺[1]。 2.2综合运用能力 具备了专业知识之后,学生还需要学会怎样运用这些知识组织生产的能力,即综合运用知识的能力。上述那些专业知识需要相互配合,实现一种综合性的应用。因为一项产品的生产需要多个工序,不同工种之间相互配合,工艺设计人员还需要思考产品尺寸,形状公差的测定等,这些都是他们可以综合运用上述的专业知识。 2.3创新意识 在产品生产的过程中,工艺设计师需要进一步具备首创精神,在一项新产品的研发过程中,我们没有更多可以借鉴的经验,需要工艺人员针对产品的尺寸、形状、材质等要求进行创新设计生产流程。高职机械专业的学生要想胜任这一岗位的需要,就需要具备一定的创新意识,从多个角度去思考怎样进行新产品的研发生产,一方面需要考虑生产成本的降低,一方面还需要保证产品的生产质量。 3高职机制专业应用人才的培养改革建议 3.1人才培养方案的调整 人才培养方案是机制专业学生培养的基本大纲,要想实现应用人才的培养,就需要首先对高职机制专业的人才培养方案进行调整。针对方案中的一些传统教学模式,教学理念进行调整,主要原则就是提升学生对机制专业的学习兴趣,从学生的兴趣、知识覆盖、综合运用、创新能力等多个方面进行综合考虑,培养出知识网络扎实,综合运用能力较强,创新意识超前的机械制造人才。 3.2教师队伍的调整 应用型人才的培养需要教师更加注重学生的专业应用能力,即教师还需要具备这种能力。因此在教师队伍方面,学院需要及时调整教师培养、高层次人才引进等方向,将更多具有生产实践经验的人才引入到学校,让他们将自己在生产一线积累的经验教授给学生,实现学生的一种有效提升。同时现有的教师也需要积极的开展实践能力的培养,利用节假日深入工厂企业进行学习,学习一线生产的基本经验。教师之间还需要构建一种相互学习、相互帮助的学习氛围,实现教师之间知识能力的整体提升。另外,学校需要配套更多的科研资金,帮助教师进行相关实践项目的推动,一个科研项目将带动一个教师团队的整体实践水平的提升。 3.3理论课程的调整 在应用人才培养的条件下,教师需要进一步培养学生对专业知识的掌握、应用能力,因此需要在尽可能多的理论课程结束之后,加上一些课程设计等,让学生运用学完的这些知识进行实践运用,不断提升他们理论与实践的结合。传统的机械原理、工艺学等课程之后,就有课程设计,这是我们需要进一步坚持的。同时还需要在更多的课程之后加上这类课程设计内容,例如:数控技术、液压技术等,都是需要进行有效拓展其课程设计范围。另外,教师需要进一步思考,引入一些与生产实际有关的课程设计课题,这些与实践联系紧密的课题将有利于学生更好地运用理论知识解决生产实践的能力[2]。 3.4实践教学的调整 在应用人才培养的环境下,高职院校需要进一步拓展机制学生参与实践教学的机会。建立自己的生产实习车间,车、刨、铣、焊、钳等一系列工种都是设计工艺的学生需要进行实践操作的,只有他们自己操作过,他们才能对这些工种有一个更加深刻的认识和理解,力学、液压、机械原理等课程都需要有自己的实验作为理论支撑,教师需要重点开展这些课程实验环节的培养。加大资金投入,建设更加先进的实验室,帮助学生更好地理解和掌握专业理论知识。校外实习也是十分必要的,教师需要不断联系生产企业,让学生进入工厂的生产车间进行参观,学习,拓展学生的眼界。在实践教学环节,教师还需要重点培养学生的创新意识。教师可以设计一下开放性的研究课题,让学生分成学习小组,进行有效的研究分析,通过查阅资料,相互讨论,计算,最终形成学习小组的设计方案,学生的创新意识被进一步体现。 4结语 高职机制专业的学生要想在激烈的人才市场竞争中脱颖而出,就需要进一步拓展他们对知识的应用能力[3]。教师需要从应用的角度出发,对传统的机制专业教学进行有效调整和改革,从而培养出更加应用型的人才。 作者:杨娜 辛鹏 单位:兰州理工大学 兰州职业技术学院 机械制造专业论文:机械制造方向专业课研讨型案例教学 研讨型案例教学模式是运用生产现场情境作为典型教学案例,调动学生参与的积极性,提高其分析和解决某一具体工程问题的能力,培养学生理论联系实际的自觉性,因而研讨型案例教学模式比较适合专业性较强的课程。机械制造方向专业课,教学内容专业实践性强,需要学生具有一定的前期实践经验才能达到较好的教学效果,然而这些实践经验也正是学生所缺乏需要补充加强的教学内容,基于此矛盾,课题组将研讨型案例教学模式应用到机械制造方向专业课程中,充分调动学生学习的主观能动性,打破课堂内外的时空界限,全方位培养学生实际解决问题的能力和创新精神。 一、构建研讨型案例教学模式,优化机制方向专业课教学体系 (一)加强校企联合,优化案例教学内容,构建案例教学资源库 教学中所选案例多来源于学生熟悉的周边企业,并将收集到的素材整理,归类构建制造加工现场案例集、夹具应用案例照片集、机械制造方向专业课网络教学平台、机械制造方向专业课网络实践教学平台、机械制造方向专业课网络创新教学平台,结合相关网络教学系统,应用于具体的实际教学中。逐渐形成以学生为中心、以教师为主导的教学体系。 (二)优化基于研讨型案例教学模式的机械制造方向专业课程教学体系 应用案例时,首先需优化理论教学和课程设计、生产实习、课程试验等实践教学环节的组织过程,使分散的教学内容合理配置和有机结合,保证教学全过程的相对完整和连贯。其次通过一些开发性综合实验,对理论知识进行综合应用。最终使机制方向专业课教学体系不断得到优化。 二、优化教学手段,落实研讨型案例教学模式的实施应用,提高课程教学质量 针对传统的教师“满堂灌”式教学方式,优化研讨型案例教学模式,主要采取案例分析法、讨论法、模拟法等教学方法,并结合网络平台,充分调动学生的主观能动性,解决课程实践性强、学生实践经验少、理解困难的矛盾。 (一)用案例驱动法,展开教学内容 用案例驱动法逐步展开教学内容,一环扣一环提出问题、解决问题,把学生吸引到问题中去,可充分调动学生思考的积极性,从而提高课堂教学效率。例如,六点定位原理、加工原始误差的组成、定位误差的分析等知识点的引入,先通过生活中的实例,引导学生思考为什么桌子大多是四条腿的,而三角架总是三条腿,且脚很尖?从而引出定位原理的概念。 (二)用案例模拟法,加强学生大工程意识的培养 通过机械制造过程中的加工安全案例、经济纠纷案例、工程产品质量案例,让学生模拟其中某个企业的身份,讨论分析机械加工过程中会出现的问题,如利用汽车质量不过关导致市场流失事件、水污染事件等案例,培养学生的安全意识、经济意识、质量意识及环保意识。 (三)用案例讨论法,加强学生综合素质的提高 将机械制造工艺学教学难点分成若干讨论课题,在网络教学平台中布置讨论任务,学生采用合作小组的形式,在任务中发现问题、思考问题、解决问题,在教师与学生、学生与学生之间展开讨论,最后教师总结,使学生由倾听者变成了思考者和参与者,达到良好的教学效果。 三、以榜样案例激励学生,营造浓厚的校园工程文化 文化教育与技术教育必须融合协调才能使学生在一个良好的大环境中,顺其自然地发挥其工程创新潜能。针对此,将榜样案例展示在教学过程中及网络课程中,确定以竞赛引导学生的机械工程竞赛机制,具体做法为:在高年级学生中,通过竞赛引导其进行各级别机械工程竞赛活动,对已取得成果的学生进行公开表扬宣传,鼓励更多的低年级学生进入到课外科技创新活动竞赛中去,使学生的理论知识与实践能力充分结合的同时,加深其对机械工程涵义与价值的理解。基于研讨型案例教学模式的机械制造方向专业课教学体系,以教师为主导,以学生充分参与为指导原则,促进学生的专业意识和岗位技能在“实践———理论———实践”的循环中形成和提高,为学生提供开放式的学习环境,促进学生的个性发展。各高校在进行专业课教学时,可多采用研讨型案例教学模式。 作者:葛云 曾海峰 魏敏 张立新 单位:石河子大学机械电气工程学院 机械制造专业论文:中高职机械制造类专业课程衔接 课程衔接是机械制造类专业中高职衔接的核心内容,本文就如何做好中高职课程衔接的问题进行了阐述,以期能够起到抛砖引玉的作用,做好中高职课程衔接。 一、构建螺旋式上升的专业课程体系,实现课程体系衔接 1、以“两个衔接、三个突出”为总目标,根据专业职业能力分级标准,系统构建螺旋式上升的专业课程体系。以课程体系与专业岗位职业能力需求相衔接,中高职课程模块开发与专业工学结合人才培养模式相衔接,突出学生可持续发展,突出学生职业能力、职业素养与职业精神,突出“高端”和国际化视野的“两个衔接、三个突出”为目标,构建不同层次、不同模块的螺旋式上升的中高职衔接课程体系。课程体系设置以中职课程为基础,以高职课程为主导的方式进行,中职侧重于文化基础和机械加工设备操作、机械设备装配、调试等专业基本技能的培养,高职侧重于文化知识的应用和机械加工设备操作与维护、机械制造工艺实施、质量检验等专业技术能力的训练。 2、围绕“以素质拓展为基础,以能力培养为主线”轴心,将同类同质课程分阶段、分水平、分重点有机地组织编排在中职和高职阶段的各个年级,形成不断递进延伸、不断拓展提升的螺旋式机械制造与自动化专业课程结构体系。 3、课程体系总体分为中职课程、中高职衔接课程和高职课程三个层次,课程体系主体部分有公共基础课、专业基础课、岗位核心课、专业拓展和校外实践课程等模块。 4、中职阶段的课程主要依据机械加工设备操作、机械设备装调岗位的中级工的职业能力要求,高职阶段主要依据机电设备装调维修、机械制造工艺编制与实施等岗位的高级工的职业能力要求,按由简到难、由易到难、从具体到抽象的原则设置三大部分的课程模块,实现中高职课程衔接。 二、“校校合作、校企合作”设计相互衔接的课程标准,实现课程内容衔接 中高职合作院校骨干教师与相关企业专家共同研讨,从课程目标、课程内容、课程项目等方面设计相互衔接的中高职课程标准,中职阶段注重学生基础素质教育,高职阶段注重学生知识、技能和职业素养的全面培养,提高学生可持续发展能力。 1、按照“中职强基础、高职重应用”原则设计公共课程衔接方案。中职阶段公共课教学根据部颁教学大纲要求开设德育、语文、数学、体育、计算机等课程,课程内容强化汉语言和英语基础、初等数学和基本的职业素养的学习。高职公共课程以语言艺术、演讲口才,高等数学等应用以及普世价值观、人生观、世界观的形成为培养目标,并通过知识的自主学习、导师制团队活动、社团活动和各种校内外实践活动为引导,进一步加强人文素质培养。 2、按照“中职强技能、高职重技术”的原则设计专业课程衔接方案。依据职业资格标准,以真实的产品案例为载体,按项目化的要求进行课程内容的设计。参照中高职职业技能抽考标准,引入机电设备装调工、机械加工操作工等职业资格标准、6S管理等企业现场职业规范,根据机械制造与自动化专业典型岗位对专业能力、知识和素质的要求,以减速器、变速箱、分动箱等真实产品为载体,按照由简单到复杂再到综合的逻辑线索设计教学项目,形成内容完善、对接星沙经济技术开发区产业、特色鲜明的中高职衔接的课程。 3、依据课程内容的要求设置项目,例如以减速器、变速箱等产品导向,贯穿于整个中高职专业课程教学。在中职专业课程中设计,以减速器零部件的认知、绘制与加工为主线的教学项目;在中高职衔接专业课程设计中,以减速器的测绘、工艺编制与设计为主线设计课程项目;在高职专业课程内容设置中,以变速箱、差速器等工程机械、汽车及零部件的加工、装配与调试为主线设计教学项目。 三、建好在职业能力培养中起关键作用的中高职衔接的项目课程,实现核心课程衔接 采用项目递进的方式构建中高职衔接的项目课程,项目课程以职业工作过程为导向,以任务或项目驱动为主要教学方式,遵循从单项到综合、从简单到复杂的规律,采取理实一体化教学模式,以学习者为中心,实现教、学、做、训、评相融合。利用信息化教学手段,实现“泛在学习”。 四、结束语 依据专业的职业能力分级标准,设计中高职有效衔接的层次递进、螺旋上升的专业课程体系和课程模块,确实实现中高职的课程衔接。 作者:庹前进 单位:湖南机电职业技术学院 机械制造专业论文:机械制造专业教育教学论文 一、学生的学习现状 现在职校学生大多数文化基础差,还有不少由于初中教育缺陷,心理不健康,文化课程教学很困难。本人在教学过程中也与很多学生探讨学习过程,发现很多学生对文化基础课很头痛,很多学生无法提起对专业课的兴趣,实践课程也不愿意操作实习。除了厌学以外,有一个主要原因是认为所学的知识没有多大用,出现以上情况,我认为有如下几个方面的原因: (1)家长听说机械制造类专业好就业,没有考虑到学生自己的爱好和兴趣,初中毕业生对职业学校专业只是模糊认识,被家长硬性推荐来上学。 (2)在学习的前期没有认识到基础课的重要性,普通教育和职业教育模式不同,以至后面的课程愈发听不懂,对所学的专业课产生逆反心理。 二、培养学生的学习积极性是提高教学质量的关键 做好学生入校的专业教育,让他们初步了解所学专业基本知识,教学模式和学校对学生的培养目标。参观学校的实习实训车间,介绍我国装备制造业的发展前景。聘请我校优秀毕业生回校介绍自己的学习和工作成长经历,激发学生的学习热情,使学生确立自己的人生发展目标。 三、做好教育教学的每个环节 第一,精选好教材、备好课。现在专业课各种版本的教材较多,任课教师要精选教材,不能只选好讲的教材,要结合本专业要求和学生益于学习的教材作为主讲教材。首先要研究教材备好课、分析课程重点和要点,然后写好授课教案、做好课件是上好一堂课必备条件。第二,组织好教学。怎样组织教学让学生能够比较轻松地掌握所学习的内容也是一门艺术,不同的教师组织教学的方式也不同,不能教条式地“满堂灌”。首先向学生介绍本次课的内容重点和要点,然后由浅入深循序渐进授课。最后要对本次课的重点和要点进行小结,结合课堂内容给学生留思考题。第三,做好课后辅导和答疑。辅导和答疑是课堂教学的一个辅助环节,由于学生掌握的程度不同,因材施教,要耐心地给学生辅导,用最简单的方法扎扎实实讲解,培养学生分析问题和解决问题的能力。第四,请进来,走出去。尤其是机械制造专业课难度有点大,都是工厂中的生产实例,让学生走出去到工厂实习增强对专业的感性认识,把工厂有专业技术人员请进来,指导学生实训,扩展学生的知识面,掌握专业基本知识。认识提高,有学习积极性,才能取得进步。让学生认识到机械专业课程的重要性,并结合企业案例,结合就业实际让学生明白课程的重要性,为学生日后工作打下一个良好的基础。第五,紧密结合校企合作。根据企业的生产特点和要求,工学结合,按实际内容讲解相关课程,而不是完全围绕课本进行教学。实用性强的内容精讲细讲,在教学过程对学生灌输一些企业文化和实例,培养学生具有一定理论知识和技术能力,这是我们教学中必须强调、始终贯彻执行的重点。第六,重点加强对学生实习实训环节的教育。要求指导老师不但技能好,还要有比较扎实的专业基础知识。我校现有86台各类机床:普通机床和数控机床,让学生先在普通机床实训,熟练掌握操作方法,然后在让学生到数控机床实训,扩展学生的技能,让学生在做中学、学中做,因材施教,这样才能提高学生的动手能力和对本专业知识掌握。对学生就业有一定的优势,分配到企业后,经过简单的培训可以直接顶岗生产操作,成为生产技术骨干。第七,对毕业生就业进行跟踪调查。了解学生在校学习的专业知识与企业需求,及时调整课程结构和重点内容,符合企业对人才的发展需要。 四、根据学生的特点,多方面培养人才 学生到企业工作能够很快适应企业生产,就业稳定性好,有的学生成为企业的技术骨干,学生满意、家长满意。全国多家企业到我校招聘毕业生,不少学生慕名而来到我校学习专业知识。我校学生多次参加全国、省、市技能大赛,多次取得一、二等奖。鼓舞了在学生的学习热情,同时检验了我校教育教学的成果。对于参加升学班的学生,有针对性地专业课程辅导,参加升学班的学生今年全部考入高等院校学习。总之,教师在教学中要抓重点,理论联系实际,才能让教与学的过程变得更加生动和顺畅。在做中教、做中学、做中练、做中考。教书育人,培养社会有用之人,是我们教育工作者一直坚持追求的理想目标。 作者:贾志坚 单位:辽宁省本溪市机电工程学校 机械制造专业论文:机械制造专业课体系改革 一、本科层次机械制造专业人才需求现状 随着我国国民经济的发展和生产技术化水平的不断提高,许多制造业,尤其是高新技术制造企业,对机电类技术型人才的要求也越来越高,不但要求人才要有扎实的理论基础,还要有较强的学习能力和技术创新能力,以适应企业技术不断更新的需要。而现今高职高专学校培养的技术型人才已经很难满足企业在这方面越来越高的要求。高级技术性人才的缺乏已经逐渐成为制约我国企业技术进步、技术创新能力提高的瓶颈,社会对于大量的高级技术型人才的需求使得专门从事培养本科层次的技术型人才的学校成为了必然的趋势。目前,实施本科层次技术教育的院校在技术培养上存在一些问题,比如学校设定的人才培养目标是否得到企业的认可,学校的专业课设置还存在哪些薄弱环节,教学工作如何为社会服务等等。为此,机械类专业课体系改革对大学生就业的影响意义深远。 二、培养适应社会需要的人才是专业课体系改革的出发点 高校承担着为社会培养人才的重要任务,其培养出来的毕业生更是企事业单位一线最为核心的力量。在巨大的就业压力面前,如何使自己培养出来的学生更加适应社会的现实需要和发展趋势成为摆在高校学科改革面前的重要问题。在整个学科体系的建设上,很多因素都要容纳进来,如:学科历史的传承,学科前沿的把握,当然也包括对市场需求信息的反馈。专业课作为整个学科体系中的核心部分,是学科立意的最直接体现,也是教学与就业对接的最直接部分。在进行专业课体系改革的过程中,应立足社会需求,培养社会所需要的人才,将专业课体系与专业实际应用市场进行无缝对接。在这个对接的过程中,一方面根据社会现实发展需求调整专业课体系,另一方面根据社会潜在发展需求调整专业课体系,确实做到将培养适应社会需求的人才作为专业课体系改革的出发点。在进行专业课体系改革的时候,在贯彻以培养适应社会需求的人才为改革出发点的过程中,将对口岗位所需要的知识结构和专业能力作为改革和调整的着力点,在改革的过程中做到以下几个“突出”:①突出实践能力,在学习理论知识的同时,增加实际动手环节,使大学生在实践环节的学习中了解真实的职业环境,理解理论应用实际的方式和过程,初步搭建适应职场环境的渠道;②突出核心理论,在专业课体系的建构中,对核心理论的发展史和前沿问题开展研究,使学生能够基本掌握本专业技术的改革成长历史和发展趋势,为学生最终就业或者升学打下扎实的学科基础;③突出职业理想,在专业课体系的调整和改革中,将职业理想引导作为贯穿改革过程的一条暗线,在专业课体系的建设中重点加强大学生职业理想的引导,通过课程的设置增强学生的专业自豪感和自信心,增强大学生的专业自信和专业自觉,引导学生愿意从事该专业的工作并且以成为该行业中的一员为就业首选。 三、大学生就业核心竞争力培养是专业课体系改革的落脚点 在大学生参与社会竞争时,其竞争资本是包括技术能力、人际交往能力、团队合作能力等多种能力在内的综合体。在激烈的社会竞争中能否取得成功,影响因素是多方面的,我们将最终影响能否在专业岗位的竞争中脱颖而出的要素称之为就业核心竞争力,即一个大学生具备了该种就业核心竞争力则在专业方面比同龄人更具有专业性和权威性,在单位更加具有不可替代性,更容易在与众人的激烈竞争中拔得头筹,这种能力将成为大学生在参与就业竞争时最具有决定作用的能力。专业课体系改革应进一步立足培养学生的核心竞争力,进而培养学生在本专业里的绝对竞争力。在专业课体系改革的过程中,坚持以课程改革促进学生能力培养的理念,认真研究本校本专业和其他学校本专业的办学特色及差异点,仔细甄别本专业和相近专业的核心区别,在专业课设置上要突出本校的特色,突出本专业的特色,做到培养出来的学生其核心能力既区别于相近专业,又区别于其他学校相同专业,真正做到“独一无二”的核心竞争力。要想做到区别于同专业和相近专业就要做到在专业课体系的设置上立足本校的定位和对口就业单位的实际需要,使学生在专业课的学习过程中能够学习到更多的专业知识,能够掌握专业的核心技能,能够将自己所学的知识层层递进、举一反三,真正做到可以自如地应用到实践中,并且在专业上自成体系。 四、改革实践与成效 唐山学院机电工程系机械设计制造及其自动化专业早在2008年就开始进行了专业课体系改革。为促进我系专业结构调整和培养方案的优化,从而进一步提高我系的教学质量和办学水平的提高,通过问卷的形式了解我系毕业生的就业情况,调查对象为我系2013届和2014届的部分毕业生,调查方式主要通过邮寄的方式发放和电话回访,调查我系专业课设置对毕业生择业情况及就业后在岗位上应用情况的影响,问卷共发放80份,收回有效问卷72份。唐山学院属于地方新建本科院校,学院人才培养定位是应用型人才。这类毕业生在实际的就业市场竞争中,在理论水平方面受到来自老牌本科院校学生的激烈竞争,在实际操作能力方面又要和来自高职类院校的学生进行竞争。在这样的竞争局势下必须找准定位,培养别人不可替代的优势。这就需要进一步夯实学生的理论基础,使其理论水平明显高于高职类院校学生,同时增设实际操作能力培养环节,使其实际操作水平优于老牌本科院校,这样才能开拓出属于自己的就业市场。高等教育处于过渡期。当前,高校进行大幅度扩招,就业岗位跟不上毕业生数量的快速增长和无法完全满足毕业生的期望。如何适应这种新形势、新情况,进行专业结构、课程设置、教学内容、教学进度等改革,提高师资水平,加强高校的配套发展,培养适应社会需求的人才,有效教育和引导大学生转变观念和调整心态,保证他们就业活动的顺利开展,是高校甚至全社会值得研究和探讨的问题,这个问题的紧迫性和重要性应引起我们的关注。但是高校无法在短时间内适应这种新形势、新情况,它是一个长期性和渐进性的过程。这种状况是毕业生产生不同就业心态的直接原因。 五、结论 专业课体系改革是专业建设中的核心环节,也正因为它的重要性所在使得专业课改革势在必行。专业课体系改革是一项系统工程,其中以培养适应社会需要的人才为专业课体系改革的出发点、以大学生就业核心竞争力培养作为专业课体系改革的落脚点、以专业课教师作为专业课体系改革的中坚力量、以考核评估作为专业课体系改革的保障环节,通过立体化的改革策略最终实现提高大学生就业数量和就业质量的目的。 作者:梁国俐 单位:唐山学院机电工程系 机械制造专业论文:略谈机械制造技术专业的创新教育模式 一、机械制造技术专业探索创新“现代学徒制”职业教育模式的必要性 1.探索创新“现代学徒制”职业教育模式是国家示范专业建设的需要。国家示范专业建设的目的之一,就是解决职业教育发展中存在的突出问题,推动职业教育科学发展。笔者认为,职业学校当前最需要解决的就是师资专业水平和质量问题,具体表现在职业教育适应劳动力市场的能力差,职业教育与培训的技术水平较低,系统性和科学性不强等方面。要提高职教师资的专业技能,进而提高学生的职业能力,就必须密切学校与企业的联系,在“双赢、互动”中加强沟通与合作,通过建立专业共建、人才共培、科研共攻、文化共传等校企合作机制,引导行业、企业发挥引领作用,职业学校发挥基础作用,共同推进办学模式、培养模式、教学模式、评价模式等改革,提高人才培养质量,形成长远合作的利益链。“现代学徒制”无疑架起了学校与行业企业之间的桥梁。笔者认为,以学校为中心、引导企业积极参与,共同推进办学模式、培养模式、教学模式、评价模式等改革,从机械制造技术专业二、三年级开始试行“现代学徒制”是较可行模式。这不仅是对校企合作、工学结合的创新,也是体现国家示范专业建设辐射性、示范性和创新性的需要。 2.探索创新“现代学徒制”职业教育模式是提升服务社会发展能力的需要。随着区域产业结构优化升级和现代职教体系的构建,资源整合成效和促进社会协调发展已经成为职业教育服务社会发展能力的重要内容。以“现代学徒制”职业教育模式为载体,建立校企合作长效机制,一方面可以提高学校和企业教育资源的综合利用程度,实现知识链、专业链、产业链和利益链的深度融合,助推学生创新精神和创业能力的培养;另一方面可以促进职业学校面向社会开展技术服务、职工培训、技能鉴定以及其他公益活动等,实现社会服务功能。 二、机械制造技术专业探索创新“现代学徒制”职业教育模式的主要做法 传统“学徒制”历史悠久。任何先进的职业技术教育模式都或多或少地有着“学徒制”元素。在吸取德国“双元制”核心内涵和欧洲“现代学徒制”思想理念的基础上,笔者所在学校的机械制造技术专业结合我国职业教育现有体制机制,在政府支持下,以学校为中心,联系企业积极参与,根据市场调节需求,积极探索并实践适合我国国情的“现代学徒制”职业教育模式,主要有以下做法。 1.遴选优质企业,合作探索“现代学徒制”。遴选优质企业,是实践“现代学徒制”最重要的环节。该专业根据“现代学徒制”培养模式的特点,提出了遴选企业的四项原则:一是遴选产业特色适宜,有职业技能资格证书认证的行业企业;二是遴选管理规范、经济效益较好,可内涵式合作的企业;三是遴选内部培训体系完备,对“学徒制”培养合作能达成有效共识和互动的企业;四是遴选愿意支付学生奖励和“准工资”,能优先录用学校毕业生的企业。学校和企业签订校企合作协议书,共同负责招收学徒,按计划提供实践培训场所和岗位教育资源,师傅、教师共同承担培养责任、履行义务,指导学生参加行业协会考核认证。 2.校企按需共同招收学徒,确定“学生学徒双身份”。笔者所在学校机械制造技术专业,按照区域内现代制造业岗位群人力资源需求,确定“现代学徒制”班级规模,同时面向社会和学校招收学徒,并以签订学校、企业、学徒三方合同的形式,确立学生学徒双重身份:在学校是学生,在企业是学徒工。学徒在学校就读期间,身着校服,学习系统、规范的专业理论知识和参与教学实习和生产实训;学徒在企业学徒期间,身着工装,按照行业标准、员工要求和岗位要求,融入企业生产,并获得生活补助,充分感受企业员工的“学徒”身份。校企双方相互认可“学生”和“学徒”的双重身份:学徒约二分之一的时间在企业参与生产,约1/2的时间在职业学校学习,构建了校企双赢、互动参与的技能型人才培养模式,一是学徒在企业的生活和学习中,能直接感受企业文化,亲身体验真实的生产环境和操作专用设施设备,进而养成良好的职业道德和行为习惯,切实提高职业能力;二是企业能有较长时间认真观察、全面考察、精心培养急需的技术人才,降低用人风险。 3.配备校企互认师资,共同打造“现代学徒制”师资团队。“现代学徒制”师资团队的组建,应遵循校企互认和共同指派的原则:“师傅”从企业引进,由在本专业工作多年、实践能力强的专业技术人员、管理人员、企业负责人担当“;教师”由学校选派专业教师,到企业接受专业技能培训,获取行业认证后回校承担“现代学徒制”教学任务。例如:笔者所在学校机械制造技术专业“科思现代学徒制”班级实施学校、四川科思精密模具有限公司、签约企业三方互认师资团队的模式,由专业骨干教师、签约企业技术人员、企业工作人员共同组建师资团队。同时,严格执行企业认证体系,每年对师资团队进行培训、考评、年审,只有通过考核的教师方有资格继续留在“科思现代学徒制”班级任教。 4.以“四个一体化”办学理念驱动“现代学徒制”课程建设。“现代学徒制”课程建设应坚持“四个一体化”的办学理念,以企业“人才定位、岗位标准、知识技能要求、典型职业活动及素养”为中心,以“理实一体、工学交替”为主要方式,由企业制定培训课程,学校制定教学计划,校企双方合作完成教学任务。合作初期,学校必须模拟企业生产模式和情景,承担部分企业职能。例如:笔者所在学校机械制造技术专业与四川科思精密模具有限公司合作,由校企双方根据学生情况,整合校企教学资源,共同制定“现代学徒”班级培养目标和教学计划,参与教学组织与实施,在第1、2学期按周邀请企业高管、行业协会专家和一线技术骨干到校讲授行业前沿、专业发展、企业管理等;在第3、4学期聘请企业技师担任实训指导教师,与学校专业教师深度对接,根据行业标准共同制定技能训练标准,确定训练项目,将企业生产任务转变为学生实训内容,并按照企业员工技能要求开展实践技能培训,使教学过程成为企业生产产品、创造价值的过程,实现教师师傅一体化、学生员工一体化;在第5、6学期,每学期安排5个月时间作为学徒到企业顶岗实习期,顶岗实习结束,并经企业考核合格后,再要求学徒回校进行1个月的理论知识扩充。工学交替的教学活动既有力地支援了企业生产,也使学生得到了在生产一线锻炼的机会,为未来的就业打下了坚实的基础。 5.校企共同制定评价标准,引入行业认证和“准工资”激励机制。“现代学徒制”考核评价标准由校企共同设立专门的考核评价委员会制定。委员会由行业企业专家、学校专业教师组成。考核评价标准把职业资格技能要求放在首位,并引入了行业认证。理论考核主要针对在校理论知识的学习。技能考核主要针对在企业的实践技能。委员会建立“准工资”激励机制,根据对学生职业能力的考核评价结果向学生发放“准工资”。 三、存在的问题 1.国家缺乏对企业参与校企合作的激励机制,企业积极性不高。 2.以学校为中心的“现代学徒制”职业教育模式,使校企合作难以真正做到“多赢”。企业的最终目的是盈利。学校教育的最终目的是提升学生的职业能力。生产型实训基地没有很好地解决生产与教学的矛盾,如:难以找到实训基地承接外协生产与承担教学实训的结合点。 3.校内“双师型”教师水平较之于产业行业生产、服务技术水平还有较大差距,专业教师仍缺乏在企业的工作经验,要通过校企合作、共同培养难度较大。 4“.现代学徒制”班级的班额应在14~24人/班,培养成本较高,但目前学校教育资源仍不足,难以全面实施“现代学徒制”职业教育模式。 四、建议 1.由政府制定并出台鼓励政策,激发企业与职业院校合作的积极性,建立支持校企合作办学的长效机制。 2.尽快搭建起连接政府、企业、学校的桥梁,建立“产教结合、校企合作”的信息网络,为政府提供政策建议,向企业和学校宣传推广校企合作经验,促进行业企业和学校共同发展。 3.校企双方要共同增强协调功能,完善“现代学徒制”职业教育模式的制度建设,制订明确的教学方案,建立有效的质量保证和评价体系。 4.希望国家完善有关学生顶岗实习的法律法规,对学生顶岗实习期间的安全提供保障。 作者:侯益波 单位:四川省成都市工业职业技术学校 机械制造专业论文:机械制造专业课程体系构建及配置 摘 要 在总结国内各高校构建课程系统经验的基础上,分析中国矿业大学机械制造专业课程体系和教学内容现状,提出机械制造专业课程体系构建总体思路。 关键词 机械制造;课程体系;教学内容 1 前言 课程体系和教学内容代表的不仅仅是学生知识的全面与否,更是代表了一个学校在该专业上的发展方向和水平,进而决定了一个学校该专业在今后一段时间内的国内和国际地位。不管是本科院校还是专科院校,机械制造及其自动化专业的目标都是培养具有合理机械制造专业知识结构、具有基本的机械制造研究开发能力、熟练掌握机械制造生产工艺、熟悉机械制造设备与管理的大学毕业生,满足企业生产一线对大学生的基本要求,因此,机械制造及其自动化专业的课堂教学应该以企业的需求为前提,合理构建课程体系,配置教学内容。 在知识大爆炸的时代背景下,新知识、新技术的发展速度远远超出人们的想象,产业升级、科技进步等都对本科生培养提出越来越高的要求。随着我国从制造大国向制造强国的转变,随着我国智能制造2025的提出,可以看出这不会仅是国家政策的变化,而是市场对于我国制造行业升级、换代的需求,从而引发企业制造技术的升级,最终要求高等学校必须培养新世纪、复合型的人才,从而满足市场的需求。这就要求高等学校必须调整落后的课程体系、教学内容,紧跟社会发展需求,这样才能培养出对社会有用的制造专业技术人才[1]。 2 国内高校课程体系建设现状 就机械制造及自动化专业来说,培养应用型人才对课堂知识结构的需求以及学校对于学生的培养目标定位决定了课程体系的构建;同时应兼顾基础知识、宽的知识面、多的方向选择性、强的应用背景,这都决定了本科生从基础理论到实践技能方面教学课程的选择和教学内容的配置。国内各名牌高校的课程体系建设情况如下[2]。 对于清华大学2013―2014学年度本科教学课程而言,在课程体系设置方面主要由4大类专业课程构成:传统机械制造类课程、先进制造技术类课程、制造自动化类课程、管理及信息化类课程。其中,传统机械制造类课程包括机械制造工艺学、互换性与技术测量、制造装备设计、材料加工原理、机械制造专业的基本知识;先进制造技术类课程包括激光加工概论、精密与特种加工、微纳制造导论;制造自动化类课程包括机器人学,以讲解数控技术、自动化控制、机器人原理与应用为主;管理及信息化类课程包括制造过程信息管理系统。可见,清华大学从传统机械制造专业的基本知识到先进制造、自动化、信息化课程的设置,基本上满足了现在制造技术发展及企业对本科生知识体系的要求。 对于华中科技大学2014年本科教学课程设置来说,在课程体系设置方面主要由4大类专业课程构成:传统机械制造类课程、先进制造技术类课程、制造自踊类课程、特殊行业制造类课程。其中,传统机械制造类课程同清华大学一样包括4门基础课程;先进制造技术类课程包括精密与特种加工、先进制造技术;制造自动化类课程包括数控技术、计算机辅助制造;特殊行业制造类课程讲解特定行业的制造工艺和装备,如柔性电子制造技术基础。 另外,通过对浙江大学(2014版)、上海交通大学(2015版)和中南大学(2012版)机械制造方向本科生培养计划的调研,各大高校都把课程分成4~5个板块。所有院校都开设传统机械制造类课程,包括机械制造工艺学或机械制造基础、互换性与技术测量、制造装备设计、材料加工原理等机械制造专业的基本知识。对于先进制造技术类课程、制造自动化类课程、管理及信息化类课程、特殊行业制造类课程,各高校根据其特长和优势以及学生主要的就业方向,开展设相关课程,但基本上涵盖了先进制造、制造自动化等方向。 做强制造业的基础和关键在人才。我国结合国情建立中国版“工业4.0”战略计划――“中国制造2025”[2]。为配合国家层面的发展战略,迎接制造全球化竞争的挑战,培养符合工业4.0需求的机械制造行业人才,是“中国制造2025”顺利推进的重要保障,也是摆在高等院校面前的急迫任务[3]。 3 中国矿业大学课程体系构建方法 课程体系现状 目前,中国矿业大学执行的是2012版教学大纲,在该大纲中,机械制造及其自动化的专业课主要包括专业主干课和专业选修课两大类。其中,专业主干课有3门,为机械制造工程学、几何精度设计与检测、工程材料及成型技术;专业选修课有4门,为精密与特种加工、先进制造技术、数控技术、机电装备绿色设计与制造。如果按照国内知名高校的课程设置原则,主干课中还少一门制造装备设计。先进制造技术类课程包括精密与特种加工、先进制造技术,应该说体现了目前企业和高新制造技术的发展需求;而制造自动化类课程只有一门数控技术,管理及信息化类课程和特殊行业制造类课程缺失。 从上述本专业课程设置和国内名校的课程设置原则相比较可以发现,专业主干课基本同各名牌高校保持一致,在后续的w现特色和制造技术发展需求方面还有非常大的不同;随着“中国制造2025”的提出和推进,相关课程设置上还需进一步研究和探讨。另外,对于教学内容的重复性问题,以2016版大纲为例,机械制造工程学、制造装备及自动化和数控技术三门课的重复性非常突出,其中关于制造设备方面,机械制造工程学和制造装备及自动化都有相关章节,而对于数控编程技术在制造装备和自动化与数控技术两门课程中又都有涉及,相当于3门课主要讲了两个大方面的内容。2016版大纲压缩了课时量,重复性问题亟待解决。对于内容更新问题,新技术新方法日新月异,制造技术也朝着精密化、微型化和智能化的方向发展,同时随着“中国制造2025”的提出和推进,教学内容的更新显得尤为重要。 课程体系构建思路 中国矿业大学在进行课程系统构建过程中的思路如图1所示。 1)对比分析、查找问题。结合中国矿业大学2012版教学大纲和2016版教学大纲,进行机械制造专业课程先后顺序的整理,根据每门课程任课教师的教学内容,确定现行机械制造专业模块化知识点;对比各名牌高校机械制造专业课程体系设置和“中国制造2025”的发展需求,提炼出目前机械制造行业对模块化知识点的覆盖程度,最终发现本校制造专业模块化知识点的不足之处。 2)确定适合中国矿业大学的模块化知识点。中国矿业大学是行业背景高校,肩负着服务行业的重任,因此,对于模块化知识点具有特殊的需求;另外,根据学校对机械制造专业的定位和专业内任课教师的科研情况确定适合本校的模块化知识点体系。 3)进行中国矿业大学机械制造专业课程体系构建和教学内容改革。在第二步的基础之上,构建课程体系,包括对模块化知识点的覆盖程度、优秀教材的选取、开课的次序,最后进行教学内容的优化,主要包括模块化知识点的设置和增补必要的新技术、新方法。 4 结论 机械制造专业课程体系构建及教学内容优化配置要根据学校的实际情况、行业特色,并结合制造行业技术发展方向。高校专业的设置和创办,既要满足社会的需求,又要符合学校自身的基础和条件,遵循不同专业发展的特点和内在规律。机械制造及其自动化是一个传统的工科专业,旨在培养高素质人才,如果不能科学地把握专业办学定位,明确培养目标,制订合理的培养方案,将可能导致培养模式落后,缺乏专业特色,教育和市场需求联系不够紧密,无法适应不断更新的现代制造技术的发展需求等问题。因此,笔者结合“中国制造2025”,提出中国矿业大学机械制造专业课程体系构建总体思路。 机械制造专业论文:中职学校机械制造专业基础课程教法探讨 摘要:中职学校的机械制造基础课程是提升中职学校教学质量的重要内容,本文深入的分析了中职学校在进行机械制造基础课程教学过程中存在的主要问题,并结合具体的问题进行了机械制造基础课程的教法探讨,对提升机械制造基础教学质量十分重要。 关键词:中职学校;机械制造基础课程;教法 前言:中职学校是保证我国职业教育水平的重要机构,提升机械制造基础课程的教学质量,对增强中职学校的教学水平十分重要,目前,已经有很多中职学校的教学工作者将机械制造基础课程的教法探讨作为工作的重点。 一、中职学校机械制造专业基础课程教法方面的问题 (一)课程设计缺乏足够的针对性 当前,很多中职学校在进行机械制造基础课程设计的过程中,对课程设置的重视程度不足,在实施工程力学和机械设计教学的过程中,并没有针对二者之间的实际关联进行课程设计针对性的提升,造成很多的课程难以在机械设计工作开展过程中进行有效的关联性机制的构建,最终导致很多的课程设置情况无法适应课程的针对性要求。还有一些中职学校的教师在进行课程细节设计的过程中,虽然根据问题的要求进行了针对性设计,却无法保证全部有价值的问题可以得到有效的结合,最终导致很多的问题仅仅能够适应系统化知识的处理要求,难以保证同多种多样的业务岗位形成一致。还有一些课程的设计在系统化方面仅仅能够保证教学的学科具备完整性,难以结合中职学校的具体教学目的进行实际工作细节的处理,最终导致很多的教学内容难以同中职学校的学科完整性取得高度适应,无法从根本上增强中职学校学生的综合素质。 (二)课程的内容缺乏连贯性 目前,很多中职学校在进行机械制造基础课程设计的过程中,仅仅能够将课程的细节设计作为基础性内容,难以保证将机械制图或金属材料质量控制工作进行连贯性处理,使得很多的课程设计活动无法在众多基础知识的有效联系之下实现运行水平的提高。还有一些教学人员仅仅根据课程的设计方案进行机械制造基础知识的传授,并没有结合日常生活的具体需求,对课程的内容实施完整的设计,最终导致很多的课程设计方案无法适应机械制造基础的实际要求。还有一些基础知识的设计存在学科跨度过大的问题,导致很多的机械制造基础课程只能对某一部分的知识进行教学针对性的增强,无法保证所有的基础知识都能在连贯性模式的带动下进行教学水平的提高。 (三)中职学校教学活动的沟通机制不够完善 目前,很多中职学校在开展机械基础课程教学的过程中,依然采用传统的教学机制进行教学内容的处理,并没有保证所有的教学活动都能在教师同学生的有效交流之下进行教学内容的设计,使得很多的教学活动依然由教师进行诸多教学内容的承担,无法保证专业课程能够在有效的沟通机制影响下实现教学水平的提高。此外,一些中职学校虽然进行了沟通机制的建设,却难以保证所有的基础知识能够在教学内容的有效影响下进行沟通机制的完善,导致很多沟通机制仅仅能够对基础性知识进行正规化处理,无法适应基础理论的应用要求。 二、提升中职学校专业基础课程教学质量的策略 (一)增强课程设计的针对性 首先,在进行机械专业基础教学课程设计的过程中,必须保证所有的课程都能在具备针对性的情况下实现运行水平的增强。此外,要使用图纸教学等重要的教学方式,对教学内容的细节加以设计,保证所有的教学活动可以适应图纸阅读的要求。可以根据当前市场环境中课程设计活动的具体要求,对全部的机械零部件造型设计活动加以处理,使后续的图纸阅读教学能够使中职学生更加巩固的掌握阅读并理解图纸的能力,保证全部的教学活动可以有效解决机械制造领域的实际问题。可以将机械制图的教学同机械零部件加工的教学进行结合,使教学活动可以将二维制图和三维制图进行综合处理,保证为学生提供更高水平的课程设计内容,以便学生可以将课程设计理念进行有效的分析,提升中职学校每一项教学工作的质量。中职学校的教师需要将教学工作的核心理念进行完整的设计,保证为学生提供良好的课程设计方案基础,使学生可以在造型技术的有效应用之下进行测绘技术的科学处理,使学生可以在产品资源的具体优势影响下进行教学活动针对性的提高,使用图纸这一具备较强直观性特点的物品进行造型技术的合理运用,使测绘技术的实施可以适应课程设计活动的技术性要求。 (二)提高课程设计的连贯性 首先,每一位中职学校的教师必须加强对机械基础知识教学模式的重视,使全部的教学活动都能在开展之前对程序进行合理的设计,提升课程的连贯性等级。此外,要根据机械综合分析机制运行过程中的实际要求,对全部的应用性机制处理特点加以处理,保证所有的教学活动能够适应机械综合分析机制的处理要求。可以结合机械运行过程中的具体原理特点,对所有的机械设备互换性基础资源实施质量控制,使机械基础知识教学能够将工程力学和机械设备分析等不同累别的基础知识进行综合处置,保证所有的课程设计活动可以适应教学程序规范化处理的具体要求。要根据机械分析技术的实际特点,对课程设计活动开展过程中的维护管理意见进行处理,保证所有的维护技术都能适应中职院校的机械专业教学要求,以便机械类基础知识的处理活动可以在维护机制的有效帮助之下进行故障性因素排除机制的构建,增强课程教学活动的连贯性水平。 (三)完善机械制造基础课程教学沟通机制 首先,每一位中职学校的教师都要加强对沟通机制的关注,使学生可以在教师的有效领导和协调之下将机械制造基础知识学习过程中的内容进行合理处置,并使全部的教学活动能够适应机械零部件加工机制的要求。 结论:机械制造专业基础的课程教育直接关系到中职学校的教学工作水平,因此,对机械制造专业基础课程实施完整的分析,并对相关课程的教法进行制定,能够很大程度上增强机械制造基础课程的教学质量。 机械制造专业论文:机械制造与自动化专业“校企深度融合”教学实践 摘 要:校企合作是机械制造与自动化专业教学的重要模式,加强校企合作,能够使理论与实践紧密结合,进而提升学生的综合素质特别是实践能力。本文就机械制造与自动化专业教学进行了深入分析,特别是从“校企深度融合”的角度进行了研究,不仅分析了“校企深度融合”的重要性,而且也提出了一些校企深度融合的措施,希望对推进机械制造与自动化专业教学改革和创新有所帮助。 关键词:职业教育;机械制造与自动化专业;校企深度整合随着“人才强国”战略的深入实施,我国高度重视人才建设,职业院校作为培养专业人才的摇篮,必须大力加强学生的专业化建设,只有这样,才能使职业院校人才培养工作取得更好的成效。机械制造与自动化专业具有很强的实践性,要想培养更加优秀的人才,必须使学生适应市场、适应企业需求,而校企深度融合能够在这些方面取得一定突破。对此,要深入研究机械制造与自动化专业“校企深度融合”模式,着力提升人才培养的专业化程度。 一、“校企深度融合”对机械制造与自动化专业教学的重要性 随着我国工业化的快速发展,特别是在“工业制造2025”全面深入实施的历史条件下,对机械制造与自动化专业人才的需求量增多,但当前一些职业院校在培养人才方面缺乏专业化,导致学生毕业后不适应企业需求,而通过“校企深度融合”能够解决这一重要问题。加强“校企深度融合”,还能够解决职业院校实训基地不足的问题,同时也能够解决实训内容不够丰富以及缺乏创新的现状。特别是通过大力加强校企合作,使学生能够较早地接触社会、接触企业、接触专业,进而能够使学生更加了解自身的优势,进行实践操作,为毕业后就业奠定坚实基础,同时也有利于学生在未来开展技术创新活动,提升自身的职业发展能力。 二、“校企深度融合”在机械制造与自动化专业教学中的应用策略 “校企深度融合”对于加强机械制造与自动化专业教学改革和创新、培养更具有专业素质的人才具有十分重要的作用,要想使“校企深度融合”得以顺利实施,应当对“校企合作”模式进行不断完善。结合多年实践经验,笔者认为,在机械制造与自动化专业教学中推进“校企深度融合”,必须在以下几个方面下功夫。 一是开展“订单式”校企合作模式。要想使机械制造与自动化专业教学取得更好的成效,必须高度重视校企合作的战略性以及深层次性,而“订单式”校企合作模式具有很强的战略性,企业根据自身对机械制造与自动化专业人才的需求,以“订单”的形式,加强与职业院校的深入合作,高校按照企业的要求培养所需的专业人才,进而使校企合作步入更高级的阶段。职业院校应当高度重视“订单式”校企合作模式,加强与企业的战略性合作,设立专门的“订单培养班”,使学生毕业即就业。 二是开展“实训式”校企合作模式。这是职业院校与企业进行联合的模式,通过加强与企业的合作,在企业建立机械制造与自动化专业实训基地,解决职业院校实训基地不足的问题,加强实训教学。这就需要高校与企业进行深入合作,既要增加企业的数量,又要与不同的企业建立合作关系,使企业的实训基地在数量和质量上得到加强。比如可以采取“2+1”的模式,学生进行2年的理论学习以及校内实践,第3年则重点在企业进行实训,这样能够使理论与实践紧密结合,特别是能够使学生在企业学到学校学不到的知识。 三是开展“共建式”校企合作模式。所谓“共建式”校企合作模式,就是职业院校与企业共同建立实训基地,将“企业模式”引入职业院校的实训基地,聘请企业人员进行实训,同时还可以根据企业的实际情况,采取更加灵活的共建方式。通过“共建式”校企合作模式,能够充分利用企业的相关资源,解决职业院校实践资源不足的问题。这种“校企深度融合”模式需要职业院校与企业建立“共建、共享”的关系,相互之间要做好利益的分配,如职业院校免费为企业培养人才,企业则提供设备、技术等等,这样能够使职业院校与企业实现“双赢”,在“互利互惠”的基础上,企业的积极性将得到极大的调动,职业院校应当进行积极探索。 综上所述,机械制造与自动化专业具有很强的实践性,必须适应企业对专业人才的需求,否则就会制约学生的就业,这一点需要引起职业院校的高度重视。学校在开展机械制造与自动化专业教学的过程中,必须大力推进“校企深度融合”,着力提升校企合作的科学性和效能性,特别是在开展“订单式”“实训式”“共建式”校企合作模式方面进行积极探索和实践,这样能够使校企合作模式取得新的成效,使机械制造与自动化专业教学质量和水平得到提升,培养更多、更好、更专业的机械制造与自动化专业人才。 机械制造专业论文:机械设计制造及其自动化专业机械制造工程课程教学探索和实践 机械设计制造及其自动化技本专业招生对象为技校毕业的应届毕业生。录用学生除了要通过天津职业技术师范大学机械工程学院单独命题的招生考试,还须拥有车工、钳工或铣工等工种的中级及以上职业资格证书。经过本科学习后,学生成为既能讲授专业理论课,又能指导技能训练的一体化双师型教师。 机械制造工程是机械设计制造及其自动化专业学生必须学习的一门主要专业必修课,其为专业核心课程。课程内容涵盖刀具的结构与材料,金属切削加工的基本要素和基本规律以及机械加工设备的基本结构、工作原理等方面的专业知识。教学内容覆盖面广,技术原理及其方法的论述较多。如果按照传统教学方式按部就班地讲解各个知识点,学生学习主动性和动力不足,教学效果不佳。因此需要采取相应措施改进教学方法,增强学生的学习积极性,提高教学质量。 一、教学中存在的几个问题 (1)机械制造工程课程内容枯燥,知识点较多,知识点与知识点之间缺乏衔接,且比较零碎。如果以简单的讲授法上课,学生课上很快就会失去兴趣。所以提高学生的学习兴趣,课上吸引学生注意力,这是改善教学质量的关键。 (2)一些学生已有一定的专业基础,自认为老师所讲的都已学过,于是思想懈怠,不愿认真听讲。技本学生在入校时已学习与机械相关的专业知识,对机床的结构和金属切削要素等相关理论知识有了一定的了解;部分拥有车工中级证书或高级证书的学生在实训过程中对机床的实际操作和结构比较了解,具备较好的专业基础;前期的学习使学生们更容易接受和理解机械制造工程课程中的知识点和专业词汇,如“进给量”“切削深度”“积屑瘤”“机床的刚性”等。但是,很多学生认为自己对课本上的内容已有所了解,因此上课时不注意认真听讲、玩手机等情况较多。殊不知,在技校中学习的机械知识内容一般比较浅显,而大学专业课程教学中的学习内容更加深入和系统。 (3)基础理论知识缺乏,学习兴趣不高。在技校学习过程中,学生以练习实际操作为主,基础理论课程如高等数学、物理等学习不够深入,稍微遇到有点理论深度的知识点,学生就难以接受。如在讲解如何理解切削力经验公式时,大部分学生表示很难理解单因素法和对数坐标系。此外,部分学生养成了不重视理论知识学习和学习不求甚解的习惯,而这会直接导致其专业知识掌握不扎实,对复杂、深入的专业知识无法理解。 二、改进措施 1.结合教学内容,采用启发式教学 机械制造工程课程中,阐述切削加工设备及加工工艺的基本概念、组成及原理的内容较多,内容冗杂,比较枯燥。教师可采用启发式教学引导学生课上思考,调动学生的主动性和积极性。采用这种方式不但可以使学生学好基本概念和原理,还可以培养学生的推理能力和分析问题的能力。如在讲解切削热时,教师可先给学生讲解古人钻木取火的实例,然后提问切削热是怎样产生的,学生很容易就能想到切削热是由于机械能转化为热能而产生的。随后再提问学生机械能主要通过哪两种方式转变为热能的。这就要求学生结合前面学习的“切削力产生的两种方式”进行思考。通过这种教学方式,学生可主动参与教学环节,发展了逻辑思维能力,同时将前后知识点衔接起来,理解更加深刻。 2.采用多媒体和三维绘图软件进行辅助教学 教师采用多媒体和三维绘画软件进行辅助教学可使各知识点循序渐进地出现,使上课内容层次鲜明、生动,学生更容易接受。另外,教师还可以利用多媒体播放实际加工过程中的高速摄影、录像,丰富课堂内容。如在讲“积屑瘤的生长为一个动态过程,同时生长,同时剥落”这一特点时,给学生播放积屑瘤的高速摄影录像,学生就能很容易地理解积屑瘤的生长动态过程。另外,在讲解积屑瘤对切削过程的影响时,通过播放实际加工录像,学生就能理解积屑瘤具有增大刀具的前角和增大切削厚度等作用。 3.采用教具进行辅助教学 机械制造工程是一门实践性很强的课程,课上仅通过语言表达和视频播放方式对某个知识点进行阐述则很难达到很好的效果。而配合实物对某些知识点进行讲解能使教学更加直观、形象,提高学生的感性认识,同时增强学生的学习兴趣。例如,在讲解车刀和麻花钻的结构及标注几何角度时,借助录像或三维软件教学,学生基本上能够准确掌握各角度的概念。在此基础上,再对实体刀具如45°外圆车刀、切断刀等知识进行讲解,引导学生在实物上建立坐标系,在黑板平面(通过旋转使其与基面或切削平面或主剖面平行)上进行投影,这样学生能够较快地画出刀具的各个角度,如前角、后角、主偏角、刃倾角等,对这些角度的概念理解更加透彻。 4.结合工程实例和实验实训,讲授理论知识 机械制造工程课程与实际生产结合紧密,实用性强,课上结合工程实例来讲解,宏观上可使学生了解制造技术的现状和发展趋势,明白制造科学知识源于生产实践又服务于生产实践的道理。此外,可让学生感受到知识的实用性,增强学习兴趣和主动性,同时可使学生提前了解各种机械企业和企业中的工作环境,提前做好人生规划。例如,在讲解拉床的特点与原理时,为学生播放哈量集团加工游标卡尺时游标尺上的键槽加工过程,学生就能很明确地理解拉床的加工过程和特点,增强感性认识。教师课上还可向学生介绍哈量集团的生产状况以及企业对人才素质的要求,让学生明白课上学习的内容与就业息息相关,只有认真学习,才能发挥自身竞争优势。进行工程实例讲解可以拓宽学生的视野,使知识学习变得具体化、形象化,激发学生学习该课程的动力和兴趣。 另外,实验实训一方面可以增强学生动手能力,另一方面可加深学生对基本知识的理解。如在讲解切削力理论公式的建立时,刚开始大部分学生不明白什么是单因素法和对数坐标系。在完成切削力测量和测力系统标定实验后,学生通过实验建立了工艺条件下的切削经验公式,对单因素法和对数坐标系有了一定的了解。 三、小结 教学是一个不断探索、逐步完善的过程。为提高教学质量,教师需要针对学生的特点,因材施教。针对技本学生在学习过程中存在的一些问题,采用启发式教学方式,结合多媒体、教具、工程实例和实验实训,使枯燥、抽象的专业知识生动化、具体化、形象化、实用化,能够提高学生的学习兴趣,激发学生内在学习主动性,锻炼学生的逻辑思维能力,为我国的职业院校培养出合格的双师型教师。 机械制造专业论文:机械制造专业中高职衔接人才培养方案的设计 摘 要 中高职衔接作为中职、高职教育发展的“立交桥”,是探索构建技能型人才选拔和培养长效机制的重要途径。针对当前中高职衔接存在的职业目标衔接不连贯、课程体系衔接不当、课程内容重复等问题,通过对机械制造专业的供需调研、职业能力分析、课程体系构建,制定中高职衔接专业教学标准,在专业教学标准的基础上,完成机械制造专业中高职衔接人才培养方案的设计。 关键词 机械制造;中高职衔接;教学标准;人才培养方案 一、机械制造专业中高职衔接人才培养方案设计背景及流程 中高职衔接既拓展了高职的生源渠道,又提供了适合中职毕业生的上升通道,同时为社会经济发展培养了大批高素质技能型人才,是构建现代职业教育体系的重要组成部分。广东省2010年试点对口自主招生“中高职三二分段”衔接政策,东莞职业技术学院机械制造与自动化专业成为广东省首批中高职衔接三二分段试点专业,近年来为珠三角地区培养了超过600名机械制造类中高职衔接毕业生。 在中高职衔接培养工作取得一定成效的同时,也必须重视中高职衔接存在的问题:一是专业契合度差,专业设置衔接困难,目前中高职专业设置口径宽窄不一,并没有根据职业、行业、产业的实际情况设置,降低了中高职相近专业的相容性和衔接性;二是课程内容重复或断层,专业课程没有相互对应,课程内容虽有所区分,但有40%左右的重复率,且知识和技能没有由浅入深,导致课程体系衔接失效;三是就业岗位职业标准界定不清,职业能力衔接模糊[1]。 针对以上问题,本课题组以机械制造专业为例,制定该专业中高职衔接教学标准并作为依据,结合珠三角地区制造类企业分布情况和中职学生的特点,完成机械专业中高职衔接人才培养方案的制定。具体流程如图1所示。 二、机械制造类专业的需求和供给调研 供需调研是专业标准制定的第一步。职业教育以就业为导向,专业标准的制定需要重视市场需求。通过调研所确定的职业发展路径和要求,是确定职业教育目标定位、开展专业建设的重要依据。本课题组通过查阅人才市场资料、企业访谈、问卷调查等方式完成调研,并对数据进行分析统计。 广东省机械制造类专业的人才需求约为62万人,其中,高职生年需求接近13万人,中职生年需求约48万人,但省内每年相关专业的高职毕业生不足3000人,供需比严重失衡。调查发现,企业需求集中在三大岗位:一是操作岗(主要是机床操作人员);二是设计岗(主要是高技能人才,包括设计人员、编程员、工艺员等);三是管理岗(包括品质检测、生产管理等)。岗位需求分析如表1所示,各岗位的职业生涯发展路径具体如图2所示。 三、机械制造类职业能力分析 职业能力是职业教育的人才培养目标,职业能力分析是课程体系构建的前提。本课题组在调研机械制造专业对应的岗位群、工作项目、工作任务和相关职业生涯发展路径的基础上,参照劳动和社会保障部培训就业司、职业技能鉴定中心颁布的《国家职业标准汇编》[2],依托行业企业专家和专业指导委员会,充分借鉴国内外职业能力分析方法,最终形成机械制造相关职业能力分析表。本文以操作岗位的主要工作项目之一“数控车削”列举说明,具体如表2所示。 四、机械制造专业课程体系构建 《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020 年)》指出,要建立健全职业教育课程衔接体系[3]。中高职课程体系的构建应由高职院校主导,在统一标准的基础上,按照分级培B的理念,以职业能力为核心,明确各层级教育的培养目标和教学内容,构建一体化的课程体系,实现中高职课程衔接[4]。依据“机械制造相关职业能力分析表”中各岗位职业能力层级的划分,明确中职的课程教学主要培养第1、2层级的职业能力,高职的课程教学则主要培养第3、4层级的职业能力。 课程体系的衔接是中高职衔接的核心,本课题组联合行业协会、专业指导委员会,以能力培养为目标,将工作领域的职业能力要求转化为学习领域的课程,将职业能力培养落实到课程建设中。明确中高职机械专业人才培养目标边界,依据中职、高职职业能力层级的标准,以及知识、技能学习由浅入深的原则,将中高职相关课程对接起来,系统构建基于工作过程的中高职衔接课程体系,使中职课程的学习既能达到学生的就业标准,又能满足学生升入高职的条件,而高职课程的设置则是中职课程的递进[5],具体如图3所示。 五、机械制造专业标准制定和人才培养方案设计 (一)专业核心课程标准 课程标准是专业教学标准和教学组织实施的基础,是课程内容、教学评价及教材开发的依据[6]。专业核心课程旨在培养学生相关专业领域各岗位所需的职业能力,专业核心课程标准的有效衔接则是构建中高职衔接课程体系的关键。 课题组在专业调研、职业能力分析的基础上,将职业能力向课程转化,明确区分中高职对职业能力层级的要求,对课程内容重新整合与序化,从课程目标、课程内容、教学方法、教学评价等分析,编制出机械制造专业核心课程标准,确保中高职课程标准的衔接,具体如图4所示。 以数控加工为例,中职阶段对应课程为《数控机床操作》,培养学生数控机床基本操作与保养、数控加工工艺、数控手工编程、零件的数控加工等单一、通用技能;高职阶段对应课程为《数控高级编程与加工》,在巩固中职所学知识的基础上,培养学生使用UG等CAM软件进行3轴、多轴自动编程和相应零件加工等复杂、综合技能。核心专业课程的教学方法要突出“做中教,做中学”,重点强化理论与实践一体;教学评价方面,在“校中厂”、“厂中校”的基础上,吸收行业企业参与,将职业技能考证与课程考核评价结合、过程评价和最终考核评价结合、教师评价与学生评价结合,实施多元化的教学评价。 (二)专业教学标准 专业教学标准是规范专业建设和开展专业教学的基础,为确定培养目标、人才培养规格、课程结构、教学实施、教学管理、课程开发等提供了基本依据。依据供需调研、职业能力分析、课程体系构建及专业核心课程标准制定,高职机械专业教学团队依托行业企业专家、东莞机电职教联盟、机械制造专业指导委员会,与中职对口机械专业教学团队共同开展机械制造专业教学标准的制定,重点把握专业的就业领域、目标岗位、职业能力、学生的职业发展和中高职对应层级五个关键要素,保证中高职专业教学标准的有效衔接。将中职和高职学段合并到中高职衔接专业教学标准中,有助于直观了解不同学段专业教学标准的区分和接,教学标准框架具体如图5所示。 (三)人才培养方案设计 专业教学标准是人才培养方案的顶层设计,对专业人才培养方案的设计起指导作用,人才培养方案的制定必须以专业教学标准为基础。首先,将人才方案中的专业名称、培养目标、培养规格、课程体系等与专业标准从形式上一一对接;其次,充分结合珠三角地区尤其是东莞地区制造行业的岗位需求分析,针对中高职衔接专业学生技能水平较强而理论学习能力较差的情况,选择模具制造作为机械制造中高职衔接的专业方向,将课程体系中的专业核心课程向模具制造方向调整,实现课程内容与专业教学标准的对接;最后,确定与中高职阶段能力层级相匹配的模具制造行业职业资格证书,完成中高职衔接机械制造专业人才培养方案设计。 (东莞职业技术学院教改重点项目“机械制造与自动化专业中高职衔接人才培养方案的优化与实践”,编号:JGZD201635,主持人:孟鑫沛) 机械制造专业论文:机械制造类专业人才继续教育探讨 摘 要 机械制造业是我国国民经济的重要组成部分。近些年来,随着科学技术的飞速发展,我国制造业已经取得了很大的进步,对人才的需求也有很大的改变,但现有的人才队伍仍不能满足其发展的需求。因此,在机械制造业人才队伍中开展继续教育,对于提高专业技术人员综合素质有着非常重要的意义。文章分析了我国机械制造业发展现状,并研究了人才培养模式中存在的问题和继续教育的重要性。 关键词 机械制造专业人才队伍 继续教育 探讨研究 近十几年,我国的机械制造业总量快速增长,根据有关部门统计数据,我国现已是世界第一机械制造大国,但距世界机械制造强国还存在一定的距离。因此,要加速完成机械制造大国向机械制造强国的转变,必须从源头抓起,加强机械制造类专业人才队伍的建设,持续深入_展机械制造专业人才继续教育。 1 机械制造类专业人才继续教育的重要性和紧迫性 经过几代人的不断努力,我国机械制造业已发展为一项重要的产业,一定程度的影响着国民经济发展。改革开放后,国家经济迅速增长,综合国力大大提升,部分产业的发展达到甚至超过其他发达国家水平。1980年,我国制造业占世界总额百分之一点四,2000年,我国制造业占世界总额百分之五点九,位居世界第四。由此可见,数十年的发展,我国的机械制造业,已从夕阳产业发展为朝阳产业。但就目前而言,我国仍有百分之八十的电子设备需进口,光纤等设备基本上全部为进口,虽为制造大国,却生产不出高端产品,达不到制造强国地位。眼下,我国应该不断提高尖端产品的制造生产技术,逐步提高我国制造业的总体水平,向制造强国迈进。 2 大环境对机械制造专业人才的能力需求 处于新世纪、新阶段,面临新形势、新任务,应对新考验、新挑战,我国机械制造专业人才如何较好地履行职责,出色的完成好各项任务,成为摆在我们面前的一个新问题。当今时代,现在科学技术的迅速发展,使知识更新的速度越来越快,机械制造专业人才标准随着科技进步赋予了新的内容。不同的时代需要具有不同素质的人才,人才要适应时代的需要,要与时代的发展保持同步。要培养一批能适应新形势下机械制造业需要的可持续发展性人才,才能使人才得以长期充分的使用,同样也能让机械制造业人才发挥自身更大的价值。 (1)高度的思想政治觉悟。牢固树立正确的世界观、人生观、价值观,坚定政治立场,做到爱国、敬业、诚信。要坚持用马列主义、思想和科学发展观等重要思想武装头脑,指导工作,在思想上、政治上、行动上与党中央保持高度的一致。 (2)较强的遵章守纪意识。作为一名机械专业技术人员,肩负着对国家制造业未来发展的重任,不仅要有高度的责任感,也要有良好的工作作风和法规意识,严格按照守则来统一标准、规范行为、开展工作。要坚决克服单凭经验搞工作的随意性、盲目性,要培养事事按规定、人人守法规的良好习惯,到任何时候都不能变。 (3)优秀的身心素质。要不断拓展兴趣爱好,养成健身的良好习惯,使自身拥有旺盛的精力和强健的体魄来完成工作。要具备判断、推理和概括的能力;懂得关心他人和社会;具有创新意识和克服困难的意志,以及一定深度广度、逻辑性和独立性的思维。 (4)全面过硬的工作能力。要善于运用工程图表达设计思想,利用计算机、外语、文件资料等多种工具获取新的知识、收集处理信息,具有创新的能力和一定的管理水平。 3 对机械类专业人才继续教育提出的建议 当前,受各种客观、自然条件的限制,部分企业机械专业技术人员业务能力不强、工作效率不高的问题依然明显,这与我国加速完成制造业由“大”到“强”的转变不适应。为此,中国机械工程学会制定了《机械工程类专业技术人员继续教育规划》,希望能够通过继续教育,提高机械技术人员业务水平和能力素质。笔者结合自身工作学习经验,谈谈对开展继续教育的想法和建议: (1)合理设置继续教育科目。新时期继续教育科目设置,必须要结合当前国情,满足人才知识储备和人员流动、重组趋势的需要,注重综合素质和创新能力的提高。可针对不同岗位、年龄专业技术人员对知识的更新需求,把继续教育的科目设置为“基础科目、基本科目和扩展提高科目”三类。基础科目为必修科目,适用于全体专业技术人员;基本科目为新一代机械工程师必须掌握的基本知识与技能,适应于近几年该专业本科大学毕业生,以及对继续教育兴趣浓厚的老、新专业技术员;扩展提高科目即在学习掌握基础、基本科目可以的前提下,深入系统的进行专业学习,用以拓展优化知识结构,全面提高综合业务能力的科目,适于对继续教育兴趣浓厚以及有需求的老、新专业技术员。内容要涵盖制造战略、创新哲学、制造技术与方法、科技发展与可持续性、材料技术、产品与过程设计技术、供应保障工程,机电一体化系统设计等方面。 (2)组织在职人员积极参加“回炉”教育。不少专业技术人员反映,在企业工作几年后,受工作层面和接触范围的限制,在院校学过的部分理论知识就会开始出现遗忘,而且随着信息时代的到来各类知识更新换代很快,以前院校学过的部分知识已经过时,导致理论和现实的脱节,许多专业技术人员迫切希望能够重返学校进行“回炉”教育,补充新的知识,提高自己综合业务素质。大学毕业生参加工作3至4个月后,基本上都可以处理简单的工作,但精通本职业务工作,至少需要三年时间。建议让工作2年至3年的部分优秀专业技术人员重返学校进行为期三个月的系统培训,对提高业务技能、优化知识结构将会大有益处。 (3)把参加培训活动作为一种激励措施。受各种客观条件的限制,组织培训活动一般不会安排全员参加,基本上是从各企业选派部分人员进行培训。据了解,目前各企业在确定参训人员时大部分采取了平均方式,大家轮流“坐庄”,每人都有机会。这种做法不仅不科学、不合理,而且严重地浪费了有限的教育资源,甚至可以说是一种极不负责任的做法。选派人员参加培训是让他作为本单位传道授业者,最大范围地共享学习教育资源,建议各单位选派人员还是从整体建设出发,多选派优秀专业技术人员参加学习培训活动,同时,选择优秀人员参加培训活动本身就是对他的一种肯定和激励,对其他人员更能起到示范效应。 (4)加强业务骨干培训。提高机械制造类专业人才队伍整体素质,首先要提高技术骨干的素质。一方面骨干具有影响力和号召力,对一个企业的建设和工作起着举足轻重的示范作用;另一方面是骨干为企业核心人才的后备力量,必须立足于早发现,早培养,防止技术断层、脱节。通过培训骨干,为每个企业培养出2-3名“业务通”、“问不倒”,再由点到面的辐射,带动整体素质的提高。俗话讲“火车跑的快,全靠车头带”,如果组织培训活动时,能够安排机械工程协会的领导和骨干参加,并由他们负责具体的传、帮、带工作,将会极大的扩大培训活动产生的学习效果。 (5)组织竞赛,激发自主式学习热情。采取竞赛、考核方式检验培训活动的效果,往往更能引起参训人员的重视,也容易激发参训人员自觉学习的动力。考核不是检验学习效果的唯一方式,但却是最有效的试金石。如果组织较长时间的学习培训活动,竞赛、考核可以分阶段进行,参训人员要想在考核中取得优异成绩,不下一番工夫是做不到的,这是一种激发自主式学习热情的有效方法。 (6)交叉学习,拓宽各种培训渠道。除相关部门统一组织的交流学习外,有协同工作关系的单位间也可以多组织学习交流活动,如企业和企业之间、学校与企业之间、学校与学校之间,只要条件允许,就可以相互选派人员进行学习交流,相互了解彼此间的工作特点、工作模式和工作方法,提高自身业务水平和综合素质以及协同工作的默契程度,为更好的开展工作提供帮助。 (7)继续教育要瞄准薄弱环节。每个地区、每个企业都存在业务技能相对较低的部门和人员,如果继续教育工作一味倾向于领导层面、优秀人员,不仅不利于整体提高,还容易引发安全隐患。“木桶理论”说明,决定一个桶装水的多少,不是那块最长的板,而是那块最短的板。因此,一个企业能否高标准地完成任务,不仅取决于优秀人员,而且“后进”份子的影响同样不可忽视,只有他们也能胜任本职工作,顺利完成各项工作,才能真正的提高工作效益。不少企业组织专业技术人员参加继续教育往往疏忽了这个问题,造成薄弱环节的瓶颈作用越来越明显。建议开展继续教育时应该针对“短板”多想办法,积极提高“后进”份子的学习动力,缩小各方面差距,才能保证继续教育工作全面发展、整体提高的目的。 机械制造专业论文:高职机械制造专业“订单培养”人才培养模式研究与实践 摘要: “订单培养”作为高职教育新的培养模式被正式提出并推行具有重要的现实意义。本文在分析“订单培养”人才培养模式内涵和特征的基础上,探讨了高职机械制造专业实施“订单培养”模式的具体做法,分析了取得的实际效果。 关键词: 订单培养;机械制造专业;人才培养模式 0引言 我国高等职业教育的改革与发展已经到了新的阶段,“以服务为宗旨,以就业为导向,走产学结合的改革发展之路”的高等职业教育科学发展观日益明确,并逐渐形成共识。以就业为导向,就是要千方百计致力于形成学生、企业(用人单位)和学校“三赢”的产学合作教育机制。而开展“订单”式培养,则是形成产学合作教育长效机制的有效途径,也是一种创新的人才培养模式。 1高职“订单培养”人才培养模式内涵研究 “订单培养”人才培养模式其实质是学校和用人单位共同制定人才培养计划,共同开展人才培养工作,学生毕业前校企双方对学生进行综合考评,考评合格者,按校企相关合作协议进入订单企业工作,实现就业。 1.1 以企业需求为导向,依据“订单”确定培养目标,共同修订教学计划实施“订单式”人才培养模式首先要实现校企双方共同研究修订教学计划,根据企业需要确定开设课程及实训项目,形成“一个基础,两个追加”的培养模式,即以公共课、职业技术课为基础,追加源自企业的员工礼仪规范、职业道德基础、企业文化及工作技能、操作规程等岗位需求课程,并通过进行专题讲座和个别指导等方式,介绍企业发展情况及学生未来工作情况,实现学习与上岗一体化教学。由学校和企业共同制定的人才培养方案是渗透了“企业思想”的学校教育方案,更具有针对性和实用性,有利于实现人才培养目标。 1.2 学术与技能共进――校企共同构建素质优良的“双师”教学团队学校和企业在共同培养人才的过程中,教师队伍也由双方共同组建。在实际教学过程中,学校选派骨干教师承担教学计划中的专业理论课程教学,企业根据人才培养需要和自身条件,选派具有较高理论水平和实践能力的专业技术人员承担部分理论和实践课程的教学。按照培养协议的要求,充分利用学校的实训设备及企业的工作岗位和设备设施,由学校实训教师或企业技术骨干指导学生积极开展实习实训教学,强化职业技能训练。企业还可经常选派一些具有丰富经验的高层管理人员,对订单班学生进行企业理念、企业文化教育,切实把订单班学生作为企业的准员工加以培养。 1.3 搭建教学资源校企共建共享平台,形成良性互动通过对学生“订单培养”这一纽带,使学校与企业联系更加紧密。学校利用企业丰富的设备、工件加工工艺、实际案例资源等与企业联合研发网络课程、多媒体课件,建成有企业工程技术人员参与、便于自主学习的具有本企业特色的共享型专业教学资源库。建成的教学资源库既可用于学生的培养,又可用于企业员工的技能培训。教师一方面可以到企业指导学生实习实训,另一方面也可到企业在实际加工环境中学习实践技能,为成为双师型教师奠定基础。企业的技术工人或工程技术人员也可到学校深入系统地学习理论知识,以便更好地应用于实践。 1.4 完善以校企融合为特征的管理体系,建立柔性化的教学管理系统为进一步加强学生思想政治教育、综合素质培养和日常管理工作,学校应严格按照“政治强、业务精、纪律严、作风正”的人才标准配好专职辅导员。同时对订单生实行双重管理体制,选拔部分优秀中层干部担任订单生兼职辅导员,同时为加强与企业沟通联系,应由企业选派一名其人事部门负责人担任兼职班导师,主要任务是配合学校对订单班进行管理。班导师与辅导员在工作中实行定期见面交流制度,同时可通过召开学生座谈会、听课、开展学生活动等形式将了解到的“订单培养”学生的在校情况及时汇报给企业,从而形成了校企双方齐抓共管的班级管理格局。 学校建立包括对学生学习效果和教师教学效果两个方面的评价体系;完善日常教学和实训教学督导检查常规监控制度;请企业的相关人员作为实训教学督导员,对实训教学过程和质量进行监控;考核方式采取面试、笔试和实践操作相结合的方式,校企双方共同考核学生的综合能力,以考核促进学生知识与技能的提升。 1.5 校园文化与企业文化相交融,加强学生综合职业素养培养学校根据企业对基层骨干人才的特殊要求,全面实施订单生素质教育工程,加强多形式、多渠道的思想政治教育和综合素质培养,将企业文化教育融入学校入学教育、就业教育、毕业教育的全过程。对订单培养的学生,学校除开展丰富多彩的校园文化活动外,还应开展融合企业文化的活动,如演讲比赛、操作技能竞赛、安全上岗工作知识竞赛等活动,培养学生吃苦耐劳、勤奋进取的职业素养,提升职业道德、科学文化等综合素质,实现育人与用人的零距离,为上岗工作打下良好的基础。 2高职机械制造专业“订单培养”人才培养模式的实践 2.1 企业调研深入企业,了解其用人需求和人才培养规格,是构建“订单式”人才培养模式的基础。企业调研,主要是了解机械制造专业企业未来员工的招聘数量、人才的类型、企业对技能型人才的知识、技能和素质的要求等,为专业设置或调整、课程设置等提供决策依据。另外,通过调研,可以了解企业的合作意向,为学生联系提供专业实习、实训的基地,并可增进与企业之间的相互了解,培养与企业负责人之间的感情,为双方合作打下基础。 2.2 选定合作企业选择实施“订单培养”的合作单位,一要考虑企业的实力和基础,有无合作的前景和价值,对学生有没有吸引力,学生毕业后愿不愿意去;二要考虑企业的技术、设备和管理水平是否适应社会发展需要,学生能否学到东西,能否学以致用;三要考虑企业对合作办学的积极性,订单教育是企业的自愿行为,自愿是合作的基础,这是保证合作的长期性和稳定性的前提条件。经过企业调研考察和对学生意向,我校确定了沈阳国泰航空零部件制造有限公司等三家企业作为我校实施“订单培养”人才培养模式的合作企业。 2.3 签订协议在确立订单数量的基础上,校企双方要签订人才培养协议。通过订单培养协议明确校企双方的职责,学校须按企业要求培养人才,企业则要接纳合格的订单人才。学校的主要职责是:调整现有的专业教学计划,以适应“订单式”培养的需要;负责“订单培养”学生的生源组织和学生在校期间的教育教学及日常管理;参与学生在企业实习、实训期间的培训和管理;负责学生在实习、实训期间完成的毕业论文(设计)的指导工作等。企业的主要职责有:负责对“订单培养”学生的校外实习、实训工作岗位的落实并安排工作;实习、实训的安全教育、专业教育,技术培训,为学生传授优秀的企业文化及管理理念、管理技巧;提供专业技术课程的师资与场地;为学生制订个人成长规划,并进行定期测评和指导。 2.4 共同培养学生在学校完成公共课和职业技术课学习后,到订单企业进行专业培训。在企业培训实习期间,为提高学生综合素质和技能水平,增强学生实践和动手操作能力,校企双方选聘优秀的培训教师,开设了机械英语、数控加工CATIA、无损检测、钣金加工、铝合金材料热处理、装配技术等九门共计164学时的岗位培训课程。全部培训课程由企业工程技术人员在企业教学,培训课程结束之后,利用工厂的设施设备和技术条件,将培训内容融合到生产现场的环境之中,把生产的现场作为教学的课堂,在现场讲解实际操作和解决疑难问题,由企业提供工艺标准、技术人员、工作量具和原材料,组织学生以班组的形式进入工厂学习,由学生直接生产操作,开展实训教学,全面培养学生的安全意识、班组意识、成本意识、团队意识,提高了学生实际动手操作能力,增长了职业技能。 2.5 跟踪调查学校应做好学生在企业实习、工作期间的跟踪调查工作。通过跟踪调查,了解企业对学生综合素质的评价;了解学生的岗位变化和薪酬状况;了解学生对学校教育的满意程度;了解学生的学习愿望,从而改进学校的教育教学工作,增强学校为企业和学生服务的意识和能力。通过“调研――选择――订单――合作培养――对口就业――信息反馈”这样一个人才培养的全过程,机械制造专业就形成了产学一体化的校企合作教育模式,真正体现了“以服务为宗旨,以就业为导向”的指导思想,基本实现了学生“零距离”就业,提高了人才培养质量。 3机械制造专业 “订单培养”人才培养模式的实施效果分析 3.1 为企业培养合适人才,实现校企合作的“双赢”通过校企合作,学校可以利用企业的资源,建立稳定的实习基地,其生产车间和培训中心成为实践教学的课堂,使学生在实战环境中得到“磨”和“练”。 通过实习实训,促使学生更好的将理论知识与实践联系起来,为将来适应就业市场的需求打下了良好的基础。这样培养的学生既具备一定的职业素养和专业技能,又具有对生产实际环境的适应性,得到了企业的高度认可,为企业的长远发展提供人才保障,真正实现了校企合作的“双赢”。 3.2 提高了学生的学习积极性,人才培养高质量化 “订单培养”的课程开发受到校企双方的共同关注,由学校和企业共同设置课程并进行课程开发,同时企业选派有丰富经验的管理人员和技术人员对学生进行培训,因此,培养出的学生更具社会适用性和岗位适用性。 3.3 培养目标的针对性对学生专业构建产生一定影响在“订单培养”中,教学计划由企业和学校共同开发,人才知识与能力结构的岗位特征明显,学生的岗位适应期短,专业能力突出,但由于教育本身应该是有预见性的,在专业设置方面不仅要满足企业当前的需要同时要满足企业长远的需要。对学校而言,人才培养方案也应体现这种长期性,而学校受订单的约束,在培养人才时为了履行合约,不可能有更多的时间去培养学生的多种职业技能和转岗能力,这样势必造成学生在专业知识结构上的单一化,从而影响其进一步发展。 “订单培养”人才培养模式是在教育创新的基础上引发出的一种特色培养模式,它适应了社会发展的需要,代表了新时期我国职业教育的一个发展方向。但是,“订单培养”毕竟还是一个新生事物,在教学过程中会有方方面面的问题出现,需要教育工作者在教学实践中不断探索、总结和完善。
中药制药论文:高新技术在中药制药领域应用的分析 摘 要:如今,人们对于中药制药质量要求越来越高,这也使中药制药面临了巨大的机遇和挑战,越来越多先进科学技术与专业设备出现在中药制药市场中。然而,我国目前中药制药领域中,高新技术得到了广泛的应用,高新技术的出现,不仅大大提高了中药制药生产的效率,还能够有效保障药品的安全卫生质量,对于中药制药行业的稳定发展有着重要的作用。因此,本文就具体介绍了高新技术在中药制药领域中的应用,并对其中存在的一些问题进行分析,总结出以下几点注意事项。 关键词:高新技术;中药制药;应用;分析 目前,高新技术受到了中药制药领域的高度重视,被广泛应用于中药制药过程中,取得非常好的效果。但是,就我国目前高新技术水平而言,虽然取得了一定的发展与进步,可总体来说尚不成熟,在实际的中药制药领域的应用中,仍旧存在很多的问题和不足,使得药品质量无法得到充足的保障,严重影响了中药制药的生产效率,这无疑会对中药制药领域产生一定的冲击。因此,本文以高新技术在中药制药领域的应用为主要内容,加少了几种不同类型的高新技术,提出一些自身的观点,仅供参考。 1 高新技术在中药制药工程中的应用与分析 1.1 泡制全浸润工艺与装备 一般情况下,我们对于中药的认识只存于表面,并不了解中药具体的制药过程。但是,在实际的中药的生产过程中,制药工艺非常繁琐,难度较大,这也导致大多数中药在制药过程中发生一些问题,使得药品的治疗效果受到一定的影响。其次,中药浸润工序是整个中药制药过程中最为关键的环节之一,制药人员必须要对浸润时间进行严格的控制,不能过长,也不能过短,充分保证药品的质量。因此,我们可以将先进的高新技术与设备应用到中药的泡制全浸润工艺中,以此来简化复杂的制药工艺,从而有效的降低制药生产工作的难度。此外,制药人员要对不同类型的药物进行分别处理,更根据药物的性质采取适合的制药工艺,并制定合理的浸润时间。 1.2 动态提取技术 结合目前我国中药制药生产过程现状而言,其中还存在很多的弊端,尤其是在进行重要药物的提取过程中,制药人员依旧延续了传统陈旧的提取方法,施工设备也非常滞后,这就导致药物的提出率不高,并不能发挥很好的治疗效果,从而严重制约了我国中药制药领域的发展。那么,如何才能提高中药的使用率,达到良好的治疗作用呢?那就必须将动态提出技术应用于中药制药的生产中,并对滞后的设备进行及时的更新,这样不仅能够充分保障药物的提出率,还大大提高了药物的使用率,使得我国中药制药领域真正满足于现代社会发展的需求。 1.3 仿生技术 仿生技术是从生物药剂学的角度模拟人口服给药及药物经胃、肠运转的原理,将药物研究与分子药物研究相结合,为经消化道给药的中药制剂设计的一种新的提取工艺技术。中药材粉末在一定的pH酸性水溶液提取,然后再用一定PH碱性水溶液提取,选择pH的最佳值和其他一些辅助条件和工艺参数。它主要是以生物学的相关理念为基础,从而对药物特性进行相应的分析,通过人体环境模拟的办法,来对中药药物生产的相关内容进行详细的分析和了解。而且在药物提纯的过程中,人们也可以采用仿生技术来对其进行相应的处理,从而使得药物在提取的过程中,药材的利用率得到了进一步的提升。 1.4 生物酶技术 与上述仿生技术使用一样,生物酶技术是借鉴了生物工程技术的酶工程技术来实现对中药的提取。生物酶是一种具有特殊催化性质的高效催化剂,大多数酶的主要构成成分是蛋白质,利用这项技术的优点在于,一方面多数植物中药的有效成分主要是靠生物酶的作用才能实现将其溶解出来,同时还可以借助酶的运输将药物的有效成分作用于细胞内部发挥药效。另一方面中药材在经过提取后其中还是含有一定量的杂质,如大分子的多糖、蛋白质、胶质类等,这些物质通过生物酶的催化都会将其降解而挥发出去。但是在使用生物酶技术时要注意,由于中药材包含的领域十分的广阔,包括了植物、动物、矿物质等物质,生物酶具有专一性,一种酶只能催化一种物质。 2 中药制剂应用高新技术应注意的问题 2.1重要活性成分或药物配比的关系 一种中药的发现,其中活性成分和要用部位的确定和使用,使之进一步成为确定的药物很重要,但是研究清楚每一味中草药植物中所含有的活性成分的种类、用药部位之间的量效关系在医学研究领域有着更重要的意义,因为这种研究和最终各项理论的确定为人类利用中药开拓了广泛的药物资源。目前,我国中医中药药性和药味组成之间的关系研究主要是从哲学的辩证态度的分析进行的,缺乏相关药物之间量效方面的深入研究。因此,我们在继承和发扬我国传统中医中药理论和处方方剂的基础上,要从理论研究与实验方式相结合的方式进行发展和研究。 2.2 中药产品的内在质量和技术含量问题 目前我国中药制药生产过程中常常出现农药超标、化学成分过多等质量问题,这些药品一旦投入市场中,将会极大威胁人们的身心健康,甚至还会引发其他的并发症,后果不堪设想。虽然现代中药制药领域中引入了更多的高新技术和施工设备。但是,中药产品内在质量问题仍是中药制药行业非常关注的问题,还需要相关技术人员更加深入的研究和开发,不断加强和完善高新技术,进一步提高高新技术水平,促进中药制药领域长期稳定的发展。因此,中药制药行业要高度重视中药产品内在质量和技术含量问题,对于农药超标和化学成分较高的中药药材进行分析调查,充分保障药物的使用质量,达到理想的治疗效果,从而大大缓解了患者的病痛情况,为我国中药制药行业做出巨大的贡献。 2.3 应用现代检测技术控制 为了提高中药制药产业的生产技术和质量控制水平,大力发展想指纹图谱技术和其他的相关控制技术是十分有必要的,在未来应采用更加先进的高新技术,例如薄层色谱、高效液相色谱、并与二极管阵列检测器、质谱联用等。 3 结束语 综上所述,可以得知,高新技术的出现,对于中药制药领域的生存和发展起到了重要的作用,不仅提高了中药制药的生产效率,还充分保障了药物的质量,减少了繁琐的制药工序,打破以往传统的中药制药生产方法,采取更多先进的制药技术,加大对高新技术的推广和应用,及时对制药设备进行优化和更新,使其能够充分满足于现代社会发展的需求,对药物内在质量进行严格的质量把关,根据不同类型的药物,采用适合的高新技术,确保药物能够起到绝佳的治疗效果,从而进一步提高我国高新技术水平,促进中药制药领域长期稳定的发展。 中药制药论文:中药中残留农药在制药工艺中的归属与去除 【摘要】目的:为了对三种不同提取技术状态之下人参药品之中所存在的农药残留归属进行了探讨。方法:采用水煎煮工艺及95%乙醉,50%乙醉加热回流工艺对人参有效成分进行提取后,用毛细管气相色语法测定煎煮(提取)液中的有机氛农药含量。结果:以95%醉提溶出率最高,50醉提溶出率次之,水煎过程溶出率最少。结论:醉提对中药材中有机氛农药有较高的溶出率,而水煎煮过程对中药材中有机氛农药的溶出率很低,残留农药大部分随药渣去除。因此情况允许的条件下应尽量采用水煎工艺提取药材中的有效成分,必须采用醉提工艺时应考虑去除提取过程伴随溶出的残留农药,以避免残留农药可能的安全风险。 【关键词】人参;有机氛农药;气相色谱;溶出率;提取转移率 人们在药物服用过程中,所涉及到的传统汤剂以及中成药,实质上都是利用醇提、水提等方式来提取出在中药材之中所存在的活性成分。下文主要是以人参根茎类的药材来作为测试样品,该药物在经过了醇提以及煎煮等不同的处理之后是,对其提取物之中所含有的有机氯农药残留溶出量进行测定,通过该措施,来我国中药药材之中残留农药处理研究工作提供科学合理的研究依据。 一、仪器与试荆 1.仪器。Agilent(6890N型)气相色谱仪(配备63Ni电子捕获检测器)、DB-1701石英毛细管柱(美国Agilent公司);索氏提取装置;回流装置,实验室组装;NE-1真空旋转浓缩仪(Eyela日本);离心机(丹东,82-1);电子分析天平(sartorius);HH-Z2水浴锅;电热套(河北新兴电器厂);群力TDGC-1调压器(北京调压器厂)。 2.试剂、材料。丙酮、石油醚、浓硫酸、乙醇均为北京化工厂分析纯,提取用水均为双蒸水。 农药标准品:六六六(Benzene Hexachloride,BHC),包括a -BHC ,p-BHC,y-BHC,S-BHC四种异构体;滴滴涕(dichloro-diphenyl-trichloro ethane,DDT),包括p,p'-DDE,p,p'-DDD,p,p'-DDT, o,p'-DDT四种同系物;五氛硝基苯;四氯硝基苯;七氯;环氧七氯;抓丹;艾氏剂;硫丹,包括a一硫丹、p一硫丹两种异构体,均购自sigma公司,纯度 98%。配制成0.02p,g-mL-,的农药标准品。 在该试验之中,所使用的所有人参提取药材,都是在大量的测试样品之中,选择具有农药残留量最高的药品来进行的测试,同时,所选择的试验药材之中所含有的农药,几乎已经包含了所有可能被检测出来的不同种类的农药。 二、方法与结果 1.三种有效成分提取工艺 (1)水煎。精密称取充分混匀后的人参样品l0g,置于圆底烧瓶中,100mL蒸馏水浸泡半小时,首煎30min先武火煎沸腾,再改用文火保持沸腾状态),倒出首煎药汤。待稍冷却,加人60mL蒸馏水,复煎30min,方法同首煎。倒出复煎药汤。合并两次药汤,即得水煎药汤,此工艺过程为模仿通常的中药汤剂的煎煮过程。 (2)95%醉提。精密称取充分混匀后的人参样品Sg,加人SOmL95%乙醇,在800℃水浴锅中回流提取1h,倒出首提药汤。待稍冷却,加人30mL95%乙醇,回流1h0倒出复提药汤。合并两次药汤,即得95%醇提药汤。 (3)50%醉提。精密称取充分混匀后的人参样品Sg,加入SOmL50%乙醇,在800℃水浴锅中回流1h,倒出首提药汤。待稍冷却,加人30mL50%乙醇,回流1h。倒出复提药汤。合并两次药汤,即得50%醇提药汤。 2.有机氛农药含量测定 (1)色谱条件。DB-1701石英毛细管柱(30mx0.32mmx0.25wm,Agilent公司),载气为高纯氮气(纯度 99.999%),流速1.2mlJmin。进样口温度2000 ℃,进样口恒压8.即si,检测器温度3000℃,不分流方式。柱升温程序:初始温度为100℃,以250℃/min升至1900℃后,保持1min,以30℃/min升至2200℃后,保持2min,以100℃/min升至2700℃后,保持l0min。出峰时间为32.4min0进样量1wL,外标法定量,不分流进样。 三、讨论 在中药药材之中所出现的农药残留超标过量的情况下,有相当一部分研究学者针对中药药材农药残留量进行了大量的研究,但是针对经过提取之后的萃取成分所具有的农药残留量却没有进行针对性的研究。本篇文章主要是对药材在实际制药提取过程中的各个工序进行模拟,依据模拟所提出去的活性物质有机氯农药的含量,来对溶出率进行阐述,并且得出了以下几个方面结论。 在对中药药材进行提取的过程中,所使用的提取方式不同,其有机氯农药残留的溶出率也有着极大的不同,例如在使用乙醇提取法的过程中,其有机氯农药经过处理之后,拥有的溶出率较高,并且溶出率的提高是随着提取过程中的乙醇浓度的不断提升而提升,实现这一效果的主要原理就是由于有机氯农药能够充分溶解在极性数值较小的溶剂之中。并且从大量的研究结果来看,有机氯农药自身所具有的溶出率,在随着药材的增加而持续不断的提升。但是在实际操作的过程中,依据大量的档案记录情况来看,有机氯在乙醇影响之下所产生的实际结果,事实上和实验室所得到的结果有着一定的差距。在进行全面分析的过程中,可以明显的发现以下几个方面的原因:文献之中所存在的溶解程度,事实上都是在完全常温的状态之下来进行相应检测并且计算得出的,而在本文对有机氯溶出率进行模拟实验的过程中,其实验过程中所采用的模拟工艺条件是使用的800℃水浴,而在这一过程中,有机农药所呈现出来的溶出率是随着温度的提升而不断的提高;本次实验的过程中,其人参药材之中所包含的有机氯农药所具有的含量,达到了PPB的级别,但是在150ML的乙醇之中所呈现出来的溶解程度,却远远没有达到一个完全饱和的状态下;有机氯农药之中所包含的大量有效成分,在实际溶出的过程中,起到了极其重要的协同性效果,也就是说,只有有效成分的存在,才能够促使有机氯农药能够更好的溶出。 即便是使用完全相同的提取工艺,其中所存在的不同有机氯农业,也同样会直接呈现出不同状态的溶出率。导致这一现象出现的主要原因就是由于其中的有机氯农药所具有的性质,直接影响到了具体的试验结果。根据上文的试验结果来看,其中所包含的有机氯农药溶出率排序,由低到高的顺序主要为:BHC 结语 综上所述,依据本篇文章的实验理论,能够通过试验的结果来得出:在对如果更高的提取药材之中所存在的有效成分进行更高效提取的过程中,务必要针对药材的溶出率降低进行全面深入的研究,此外,还应当尽可能的减少有机溶剂在这一过程中的所进行的提取操作,而直接使用水提的方式来对药材之中所存在的活性成分进行提取。 中药制药论文:高新技术在中药制药领域应用的分析和探讨 【摘要】进入二十一世纪以来,在我国经济体系飞速发展的情况下,各个行业领域都得到了极大的发展。尤其是在我国的药品制造行业发展中,高科技技术的应用,促使我国的制药生产力得到了极大的提升。但是就我国的中药领域制药技术所呈现出来的现状观察来看,其中还存在着大量的问题没有加以解决,如果说这类问题无法加以解决,那么就必然会导致中药制药发展出现错误。本篇文章主要针对高新技术在中药制药领域之中的应用进行了全面详细的分析和探讨,以期为我国的重要制药领域发展作出贡献。 【关键词】高新技术;中药制药;领域;分析 在中药的制药领域中,从理论上来说,利用高新技术来进行生产,能够使得生产能力和质量都得到极大的提升,尤其是提升中药制药的高效性,高新技术能够起到良好的稳定、可靠性作用。同时,在实际利用高新技术的过程中,务必要对其中所涉及到的各方面技术加以改造,从而促使技术能够更加适合中药的制药生产。下文主要针对高新技术在中药制药领域之中的应用进行了全面详细的分析和探讨。 一、高新技术在中药制药工程中的应用与分析 1.泡制全浸润工艺与装备 中药制剂实际生产的过程中,主要是将中药进行清晰、切片、制造等几个繁杂的工序处理之后,再将其制造成为相应的药片,通过该方式进行生产的制剂可以直接使用在临床疾病的治疗过程中。而在中药制剂的制造加工过程中,所涉及到的最为重要的侵润工序,便是其中所涉及到的极为重要的环节,其侵润的具体时间不能够过长,也不能过短,要根据不同药材的特性进行把握。如果说应用高新技术来投入到重要制剂之中进行生产,其高新技术能够直接依据不同药材的不同特性、药性、部位等来对侵润的具体时间、温度进行调控。 2.动态提取技术 在中药的制药生产领域之中,药物的提纯技术,可以说是关乎药品质量高低的一个关键操作环节。就目前来说,我国使用极为广泛的技术便是利用水、乙醇的方式来进行沉降提纯,但是这类生产方式从目前的行业领域上来说,其设备较为落后,药物实际的提纯效率极低。而为了能够使得中药制药领域发展能够得到提升,使得提纯的成分和效率能够更加的充分,就必须要最大化的对药材本身进行利用,就必须要针对制药过程中所使用的相关技术进行提升结合,避免技术过于落后。动态提取技术技术在实际应用的过程中,实际上就指在进行提取的过程中,添加入适量的药材,同时采用机械化的方式来应用循环技术,这不仅能够切实有效的提升药物液体之中所存在的溶解程度,还能够在进行动态处理的过程中保持药物浓度差在一个合理的范围之内,从而最大限度的提升药物所具有的溶出效率。 3.仿生技术 仿生技术是从生物学上借鉴而来的一项技术,主要是指从生物药剂学的基础上,模拟药物在人体环境下经过整个身体机能的运作原理,将药物研究和分子技术的药物研究相结合,为药物服用后经过人体消化道和胃部给药的重要制剂设计开发的一种新的药物提纯的生产工艺。其基本原理是根据中药制剂在不同的酸碱环境不同的溶解度为标准,在一定的酸性环境下对其药物成分进行提纯,然后在用一定碱性的水溶液进行中和提纯,选着最佳的酸碱值,借用其他的提纯方法和辅助条件实现药物的提取。 4.生物酶技术 与上述仿生技术使用一样,生物酶技术是借鉴了生物工程技术的酶工程技术来实现对中药的提取。生物酶是一种具有特殊催化性质的高效催化剂,大多数酶的主要构成成分是蛋白质,利用这项技术的优点在于,一方面多数植物中药的有效成分主要是靠生物酶的作用才能实现将其溶解出来,同时还可以借助酶的运输将药物的有效成分作用于细胞内部发挥药效。另一方面中药材在经过提取后其中还是含有一定量的杂质,如大分子的多糖、蛋白质、胶质类等,这些物质通过生物酶的催化都会将其降解而挥发出去。但是在使用生物酶技术时要注意,由于中药材包含的领域十分的广阔,包括了植物、动物、矿物质等物质。 二、中药制剂应用高新技术应注意的问题 1.理论与实践相结合研究重要处方中的重要活性成分、部位或药物配比的关系 从一种中药之中,能够极为明显的发现其中所存在的重要部分以及所包含的活性成分,通过这一方式来确认药物自身所具有的重要性,是极为关键的环节。但是要对所有中药材所具有的成分、用药部分进行量效的确认,是医学研究过程中,必须要加以重视的一个问题。由于这方面的研究和涉及到的理论体系对于中药的制药发展来说,有着重大的联系,所以,我国目前在对中药自身的药性成分以及药味等方面进行研究的过程中,都是直接利用辩证的形式来对药物资源的应用途径进行分析,但是却没有专门针对各个不同药物之间所存在的量效进行切实的研究。因此,中药制剂在发展的过程中,务必要采取实验与理论相结合的方式,并且要在我国传统的中药处方以及医学理论上来进行发展研究。 2.中药产品的内在质量和技术含量是至关重要的问题 切实有效的解决这一问题的主要方式,就是对药物提取的过程中对所涉及到的各项标准进行强化、完善。就目前来说,我国在中药制药领域之中,极易出现的农药超标、中药制剂超标、中药生产效率控制等方面的现象,已经得到了极大的改善,也正是这方面的改善工作,才使得我国的中药制药生产得到了提升。但是仍然还存在着尚待解决的问题。中药制剂的质量可控的重点工作就是中药处方各中药制剂的药性如何确定、如何检测,除了采用指纹图谱技术之外还需要我们研究更为实用的新技术。农药残留问题和重金属超标问题应该从药材的种植源头抓起,中药制剂的理化性质包括溶解率、缓释等问题的改进和药物易吸湿、霉变的稳定性问题必须依靠先进的技术和可靠的设备得以改变。对于中药制剂在药性的最大化保留和药物性质的稳定问题上应尽量采用新技术和新设备进行生产,而固体制剂应该改变以往的传统的生产模式,同样应该采用高新技术和先进的生产设备,例如新制粒技术、包衣技术、固体分散技术、包合物技术、包囊技术等。 3.应用现代检测技术控制中药质量在当前的中药制药领域中 为了提高中药制药产业的生产技术和质量控制水平,大力发展想指纹图谱技术和其他的相关控制技术是十分有必要的,在未来应采用更加先进的高新技术,例如薄层色谱、高效液相色谱、气相色谱、毛细管电泳、并与二极管阵列检测器、质谱联用等。 三、结语 综上所述,在中药制药领域飞速发展的的过程中,其高新技术、设备的应用范围还会持续不断的扩大。而中药只要领域之中所使用的各方面技术,能够对于中药制剂的生产提供更高的生产效率以及质量,这对于中药制剂的繁荣发展来说,有着极其重要的作用。 中药制药论文:中药制药现代化和中药药剂学的发展讨论 【摘要】 中药作为中华民族优秀的文明成果, 造福了千千万万华夏儿女。在我国医药大发展的背景下, 中药制药的现代化和中药药剂学的发展也日益受到瞩目。中药制药现代化是中药实现现代化发展的重要基础和前提, 只有从生产工艺、中药原材料、中药药剂的剂型、中药制剂的现代化质量标准等上面着手, 多管齐下, 才能真正使得中药能够在最大效益上造福于人类。本文简述中药制药现代化和中药药剂学的发展历程, 争取能够为中药现代化发展提供参考。 【关键词】 中药制剂;中药制药现代化;中药药剂学;发展 中医中药是中华民族源远流长的文明成果, 也是医药学的重要组成部分。在我国发展史上, 中医中药为人们的健康和国家的发展做出了显著的贡献。而多年来, 由于中药对某些疾病所起到的特殊的治疗或缓解作用, 使得中药愈来愈受到世界范围内的医药专家的关注。尽管我国有着很丰富的道地药材, 但是由于我国中药制剂生产工艺、生产设备等方面的制约, 使得我国中药现代化水平还有待提高。如何在纷乱复杂的医药市场上, 抓住机遇, 稳中求进, 既能大力发展我国中药事业, 又能提升我国中药制剂的研发水平, 成为中药制剂现代化发展亟需解决的问题。 1 我国中药制药现代化和中药药剂学发展概述 “中药现代化”这个概念是1996年正式提出的, 经过十几年的发展, 中药现代化已经成为国家产业之一。中药现代化是指凭借传统中药的优势, 应用现代化的科技手段, 按照国际普遍认同的质量标准对中药进行研发、生产和使用, 以满足现代化的医药需求。中药现代化包括中药基础研究的现代化和中药制药的现代化[1]。这次主要探究的是中药制药的现代化, 而中药制药现代化的基础是中药生产的现代化, 核心是中药制剂的现代化。我国虽然有着很多道地药材, 但是随着环境污染和资源的不可持续利用, 我国药材目前存在着重金属含量超标、农药残留较大、资源量减少等诸多问题, 严重阻碍了我国中药的国际化发展。 中药制药现代化的发展也不能忽视中药制剂的现代化发展, 中药制剂与化学药制剂的单方药不同, 中药制剂多为复方制剂, 所用原料的成分极为复杂, 君臣佐使共同作用, 其中存在很多无用成分以及药物辅料淀粉等。这也使得中药制剂的毒副作用不明确, 增加了药物制剂质量控制的难度。我国中药制剂中较为普遍的是中成药, 并且其应用范围广、经济效益高, 易被人们接受, 尽管如此, 我国中药制剂中仍然存在许多问题, 比如生产工艺有待改进, 中成药质量标准不够明确, 中药剂型种类有待扩充等。为此, 增强我国中药研发生产中药物的提取和分离纯化技术, 能够有效的改善我国中药制剂水平的落后情况, 并且只有综合实现中药辅料、中药生产技术、中药质量标准、中药剂型的同时现代化才能最大程度上的实现中药制药现代化。 2 国外中药现代化发展概述 2. 1 德国中药发展概述 德国生物药手册中有40%左右的药物都是由植物原料制成的, 且73%的德国人使用过或者正在使用植物药物。大多数德国人在解决感冒、滋补和心血管疾病时会采用植物药物, 而这种用药环境极大地促进了德国植物药的发展, 德国很多现代药学研究方法和技术在世界上处于领先地位[2]。另外, 德国在植物药的生产方面也位列世界前列, 是全世界众多国家中上市植物药品种最多的国家之一。我国众多进口的“洋中药”种类中, 1/3以上都是来自德国, 并且在我国中药市场上有着较强的竞争力。 2. 2 美国中药发展概述 早些年, 由于美国食品与药品监督管理局要求药品的化学成分必须是成分明确的, 申请入境的复方制剂要阐述清楚每种化学成分的药理药效学作用, 并解释清楚他们之间的相互作用以及毒理学作用。而中药制剂大多成分复杂, 并且很难清楚明了的解释清楚其作用机理。为此, 中药及其制剂在美国的发展较为缓慢。从2004年开始, 随着《植物药研制指导原则》的, 美国逐渐允许具有多种化学成分的中药也可以作为药物, 但是必须保证其有效性和安全性。美国对于植物药的研发大多是由化学家进行, 主要是从植物药中分离各种成分, 找寻新的化合物结构以作进一步研究[3]。而美国生产的植物药品种大多是单方药, 一般以胶囊或片剂为主要剂型。 2. 3 日本中药发展概述 汉方是我国传统医药在日本的本土化结果, 并随着日本药学发展已经在日本形成了独特的体系。截至目前, 日本已经拥有900余种汉方药, 其份额在国际植物药市场上的占有率高达80%。虽然日本汉方药与我国中药的起源相同, 但是日本汉方药更注重对药物的稳定性、安全性和有效性进行研究, 为了提升对汉方药质量的高效控制, 汉方药制剂以颗粒剂和浸出物制剂为主[4]。另外, 由于汉方制剂大多数有明确的标准、药理研究及临床功效数据等, 所以在美国等国家的上市畅通无阻。这些原因都使得日本的汉方药成为我国中药的强大竞争对手。 3 中药在未来的发展前景 随着科学技术的发展和人们生活水平的提高, 人们对于药品的消费理念也会逐渐改善, 从对治疗疾病的需求型逐渐过渡到预防疾病的保健型。在世界药品市场上, 化学药、生物药和植物药三方鼎立, 药物种类处于多元发展的状态, 但是由于化学药具有明显的毒副作用, 这使得越来越多的人倾向使用天然药物或者绿色药物来治疗疾病或者预防保健[5], 这无疑给天然产物中草药的发展带来了新的契机。另外, 从2009年我国实施新医改以来, 我国医药市场逐步扩充, 并且政府对中医药职业的扶持力度也在逐渐加大, 中西医并重发展将成为未来医药发展的主题。在如此良好的环境下, 更应该大力发展我国中医药事业, 促进我国中药体制改革, 逐步提升我国中药企业的生产技术水平, 淘汰那些已经陈旧腐化的中医药管理制度, 健全中药质量控制标准, 以促进我国中药事业的蓬勃发展。 4 小结 中药作为我国医药发展中的重要组成部分, 为提升我国国民的身体健康水平发挥了巨大的作用。而实现中药制药的现代化将会更加促进我国中药行业的国际化发展, 增强我国中药的国际竞争能力。只有继承与创新并举, 把传统中药的优势和特色与现代化的生产工艺和质量控制标准相结合, 才能促进我国医药事业的蓬勃发展。 中药制药论文:中药制药专业人才培养模式与药都经济发展 摘 要: 随着中医药科技的不断发展,中医药产品在“绿色、环保、健康、自然”的呼声中再次受到全世界的高度关注,中医药产品有着广阔的发展空间。在世界药品市场上,中药材、中药制剂的需求量与日俱增,其中植物药(包括天然植物药和人工种植植物药)市场份额达到近300亿美元。然而,目前国际许多国家已经出现多种研究植物药的新思路,尤以日本、美国及部分欧洲国家为首,他们采用了最新的科学技术以及方法使得中药品在生产、质量控制等方面,处在了世界先进水平。 关键词: 中药专业;人才培养;本溪药都;地方经济 1 前言 随着中医药科技的不断发展,中医药产品在“绿色、环保、健康、自然”的呼声中再次受到全世界的高度关注,中医药产品有着广阔的发展空间。在世界药品市场上,中药材、中药制剂的需求量与日俱增,其中植物药(包括天然植物药和人工种植植物药)市场份额达到近300亿美元。然而,目前国际许多国家已经出现多种研究植物药的新思路,尤以日本、美国及部分欧洲国家为首,他们采用了最新的科学技术以及方法使得中药品在生产、质量控制等方面,处在了世界先进水平。但是,作为中药生产的故乡――中国,中药的出口情况不容乐观,出口份额相当低,且多为原料药,以低端产品为主。更加严峻是其他国家研制、开发的中医药产品已经进入我国市场,并走向世界市场,甚至在我国申请专利,这是对有着悠久中医药发展历史的我国的中医药产业的巨大挑战。面对日趋严峻而激烈的中医药市场的竞争,我国研制、开发现代新中药及生物医药产业已是迫不及待。但我国现阶段以中医药理论与技能为基础的中药制药人才及生物制药人才极度匮乏。基于此,结合本溪药都经济开发区开设以中医、中药为背景的具有中医药特色的中药制药及生物制药专业是非常必要。 2 中药制药生物制药专业的性质与产学结合 以中医药知识为基础,以现代先进的科学基本理论为指导的,具有中医药特色的中药制药及生物制药专业,以中药制药及生物制药为主要发展方向,在中职学生层面,专业设置应主要以培养适合药品生产企业需要的岗位操作工及岗位质量检查员为主要目标。中药制药及生物制药专业应分别将中药制药、生物制药领域中的先进设备结构、设备操作方法、设备操作过程中常见的问题、生产过程中的产品检验及岗位质量检查员各岗位检查项目作为课程设置的主要内容,以解决中药及生物药生产过程中的出现的问题和实施GMP生产操作。其目的是要求学生掌握扎实的中医药学、生物学、中药制剂技术、生物药制剂技术等多方面的专业知识,各种药品生产设备的操作,解决生产过程中出现的问题,以及药品生产过程中的药品质量控制。结合我校的的优势与药都企业建立长期可靠的产学交流。使学生将所学的技能更适合企业工作的需要。 3 培养模式的探索 制药的相关专业在我国部分高校及部分中职院校有所开设,但大多数院校主要注重于化学药品生产的研究,与以中医药理论为基础的中药制药及生物制药专业,在培养方向及学生所掌握的知识技能上有一定的差别。虽然各院校开设的课程主要注重于化学药专业知识的培养,但在学科建设上还是有很多值得借鉴之处的,为我校中药制药及生物制药专业人才培养模式的研究提供了参考。 对于中职院校来讲具有中医药基础的制药方面专业人才,中医药理论知识和实际动手操作能力都是其必须具备的能力。实际动手操作能力在人才培养过程中主要是通过实验、实训、工厂实习、技能大赛,毕业设计来进行培训的。一般的培养模式是在开设专业课的时候开设这一门专业课的相关实验、实训课,对理论课讲解的知识点、原理、方法等进行验证和巩固。 学生们在实验、实训室学习的条件毕竟是有限的,而且其规模也难以与工厂相比。在实践教学中,学生们在药品生产企业进行实习,工厂实习虽然很辛苦,但是学生们还是很认真刻苦,并且学习兴趣高于在校学习。学生们普遍认为,通过在药品生产企业的实习,加深了对专业的理解,使自己所应该掌握的专业技能更加熟练,能够适应将来的正式生产工作。 我校是中等职业技术学校,以培养学生动手实践能力为主。在专业设置上,本校的中药制药专业是本溪市第一个以中医药基础为背景的制药专业。专业已于1996年招生,目前在校学生近500人。专业开设至今,在校领导的关怀及相关老师的努力下,教学改革工作有了一定的积累,并取得相当大的成绩。对专业人才培养模式的研究与实施将会培养更多优秀的具有中医药特色的制药人才。对解决本溪药都地方药品生产企业生产人员,特别是具有中医药基础知识的技术工人匮乏,具有的现实意义和社会意义。将能更好地促进本溪市地方经济的发展,为辽宁省甚至全国的中医药企业提供后备人才力量。 4 结语 我认为在课程设置上,应加大中职学生实际动手操作能力的培养,制订相对完善的教学计划,进行针对性较强的具有中药特色的中药制药及生物制药专业药品生产技能人才培养。在教学方式上,应加强校企合作,实现资源共享,优势互补,提高教学质量,共同培养具有中医药基础的合格学生。尽可能安排学生到制药企业车间参观学习,增强学生感性认识,激发学生自主学习。在实践环节中,要实验、实训室相结合,实训室、工厂实习相结合,力求培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。 中药制药论文:高新技术在中药制药领域应用的分析和探讨 摘 要:在现代化社会经济发展中,我国医药行业更加重视制药的质量和效率,尤其是中医制药的安全性。随着科学技术不断进步,许多高新技术和设备层出不穷,为我国重要制药领域带来了新的发展机遇,对提高了社会生产力、促进我国经济增长具有不可或缺的意义。在中药制药领域中应用高新技术,不仅能提高制药效率,还能确保药品的安全性。因此在中药制药中,应采用合理的高新技术,促进我国中药制药行业的健康发展。 关键词:高新技术;中药制药领域;应用分析 1 引言 就目前我国中药制药行业来讲,由于制药工艺、方法和模式落后,难以适应于当今社会经济以及该行业的发展,难以确保中药药品的质量和安全。为提高中药制药的质量和效率,采用先进的制药技术和设备,提升制药企业的生产效益和效率,实现中药制药的智能化和自动化控制,从而更好的顺应现代化医药事业的建设要求。但是由于传统制药思想观念、技术水平的制约,导致在采用高新技术制药过程存在一些问题,制约了中药制药质量和水平的提升。因此制药企业应加大对高新技术在中药制药领域应用的研究力度,使其更好的适应于制药生产过程,切实提高中药制药的效率和质量。 2 高新技术在中药制药领域应用的分析 2.1 泡制全浸润工艺和装备 近年来,人们越来越重视中药制药的发展,对中药制药的效率和质量提出了更好的要求。在中药制药生产中,采用泡制全浸润工艺和装备进行生产,通过中药清洗、切片、制造等生产工序,最终制造成相应的药片。在该方式下生产出来的制剂可以直接应用于治疗临床疾病中。浸润工序作为中药制剂制造过程中最重要的工序,在整个制药过程中发挥着巨大的作用,往往浸润时间的长短直接影响着最终制剂的治疗功效。因此浸润的实践不宜过长和过短,需要根据药材的实际特性进行设置。那么将高新技术应用与中药制药领域中,高新技术能根据药材的不同特性、药性等对浸润时间和温度进行掌控,从而确保最终制剂最大化治疗功效。 2.2 动态提取技术 在中药制药生产过程中,药物的提纯技术直接关系着最终生产药品的质量和功效。目前我国制药企业在中药制药过程中,普遍使用的药物提纯技术是通过乙醇、水的沉降方式进行提纯。但是该方式提纯设备落后,药物提纯效率和质量十分低,已经无法满足现代化中药制药行业的发展。为确保药物提纯成分和效率更加充分,就必须对药材进行充分利用,采用先进的药物提纯技术,避免因技术落后降低药物提纯效率。将动态提取技术应用于中药制药领域中,在药物提取过程中适当添加药材,采用机械化方式来应用循环技术,在提高药物液体溶解度的同时,将处于动态处理过程的药物浓度控制在合理的范围内,最大程度提高药物的溶出效率。 2.3 仿生技术 基于生物学药剂学基础,将仿生技术应用于中药制药领域中,通过模拟药物在人体环境中对整个身体机能运作的影响,与分子技术药物研究相结合,在药物服用后经过人体消化管和胃部给药的重要制剂基础上,开发出一种新的药物提纯生产工艺。该生产工艺是根据不同酸碱环境中,中药制剂溶解度不同的标准,在特定的碱性水溶液中进行中和提纯,在特定酸性环境中提纯药物成分,从而确保仿生技术在中药制药生产过程中的最佳酸碱值,从而确保生产的药品是符合多数人身体运行机理的,且不会对其造成其他有害影响的。仿生技术的应用大大提升了药材的利用率,促进了中药制药生产质量和水平的提高,从而保障中药制药企业最大化经济效益。 2.4 生物酶技术 生物酶技术是基于生物工程技术的酶工程进行中药提取的。生物酶是一种特殊的催化剂,其具有一定的高效性和科学性,多数酶的主要成分是蛋白质,这也是采用生物酶技术的优点所在。在植物中药制药中采用生物酶技术,在生物酶的作用下将其溶解出来,并依靠酶运输在细胞内发挥出药物有效成分的最大功效。同时中药材在提取后往往含有一定的杂质,比如蛋白质、多糖等,这种物质在生物酶的催化作用下都会被降解并挥发出去,提高了药物的纯度。由于中药材涉及到诸多领域,如动物、植物以及矿物质等,加上生物酶具有专一性,在采用生物酶技术进行提取时,应注意选择合适的生物酶种类,有利于提高中药制药的效率和精度,促进我国中药制药行业健康发展。 3 高新技术在中药制药应用中应注意的问题 3.1 理论和实践结合研究处方中药物之间的配比关系 对中药进行分析,可以发现其中存在的重要部分和所包含的活性成分,确定药物自身所具备的功效和治疗重要性,是非常关键的。在中药制药过程中,确定所有中药材具有的成分、用药部分,是目前医学研究中比较重要的问题,对整个中药制药理论体系及其发展具有深远的意义。但目前我国在这方面的研究,主要是利用辩证形式对药物资源应用进行分析,忽视了不同药物之间的量效的研究,针对这些发展瓶颈,采用理论和实践结合的方式,基于我国传统中药处方和医学理论展开研究,有利于推进我国高新技术在中药制药中的高效应用。 3.2 中药产品内在质量和技术含量的问题 在我国中药制药领域中,时常出现农药超标、中药制剂超标等现象,不仅影响了植物和动物的生长健康,还可能造成环境破坏,阻碍中药制药行业的发展。为切实解决中药产品内在质量和技术含量的问题,就必须不断完善药物提取中所涉及到的各项标准,从而提高我国中药制药的效率和质量。在中药制剂质量控制中,如何有效的检测处方中各中药制剂的药性,应采用先进的技术和设备,比如农药残留和重金属超标问题,需要依靠先进的技术和设备对中药材的理化性质进行检测,并有效的改变中药制剂的溶解率以及缓率等问题。 4 结束语 在科学技术飞速发展和进步的今天,我国中药制药行业涌现出了一些高新技术,在提高制药效率的同时,确保了药品的质量和安全。但在高新技术应用过程中,由于一些因素的干扰,导致制药过程存在一定的问题,制药企业应不断完善中药制药的相关标准和规范,加大高新技术的应用力度,从而促进中药制药水平更上一层楼,促进我国医药行业健康发展。 中药制药论文:以就业为导向的中药制药方向实验教学体系构建与实践 中药制药方向是北京城市学院中药学专业的一个方向,旨在为制药企业、科研院所、药品检验等部门培养从事中药制剂生产、中药质量分析与检测等工作的应用型人才。自开办此方向以来,学院一直致力于根据学生知识结构、能力与特点,培养适应中药制药领域人才需求的应用型专业人才。为更好地适应岗位需求,在实验教学体系的建设中,经过丰富的调研,构建了以就业为导向的中药制药方向的实验教学体系。 中药制药方向特色实验教学体系的构建 1.实验教学体系构建的总体思路 实验教学是整个教学体系中重要的组成部分,如何构建实验教学体系,建设一个什么样的实验教学体系,起着举足轻重的作用。中药学专业具有较强的学科综合性、技能实践性的特点[1],基于此,我们在构建实验教学体系时,立足于基础实验技术和专业实验能力的巩固与提高,协同创新思维和能力的培养。以“发展个性、因材施教”为基本原则,以“分层培养、启发创新”为基本教学思路,从人才培养目标和知识运用能力出发,设计构建学生在大学期间的整体实验教学体系,使培养的学生具备扎实的实验基本功、过硬的专业实验能力,具有创新意识和良好的团队协作能力。其具体思路如下: 一是实验教学体系整体性原则。中药制药方向传统的实验课程在内容设置上往往强调与理论课程的相应性,注重每门课程的独立完善与改革,从而造成教学内容重复、缺乏系统性及实验室资源浪费等问题。因此,在进行实验教学体系构建研究时,首先要系统地建设实验教学内容,理顺实验课程体系[2],改变过于与理论教学相应的状况,以中药学系统的整体功能为出发点确定各门实验课程的知识结构及相互之间的有机联系。根据学科的交叉性、相关性,将学生在校期间的实验课程作为一个整体进行统筹规划,调整实验内容,按多层次、循序渐进、开放式的思路,构建实验教学体系,从而发挥系统功能效应。 二是分层次、递进性、多样化教学模式。中药制药方向实验课程体系以应用性实践能力培养为核心,构建了基本技能、专业技能(包括专业基本技能和专业核心技能)、创新性训练三大模块。具体实验项目的设置划分为验证型、综合设计型、创新型三个层次。其中基本技能侧重实验基本操作,以验证性实验项目为主;专业技能注重专业技术的巩固与应用,以综合性设计性项目为主;创新性训练模块注重强调应用性教学、创新和新技术的应用,以设计性项目为主,培养学生的综合实践能力和创新思维。 实验教学体系的教学模式按上述实验内容层次划分,进行“递进式”的多样化教学。通过循序渐进地培养学生的基本技能、专业技能和创新意识能力,利于对不同层次学生开展针对性的培养,以满足不同层次的人才培养需求,创建多样化的培养模式。 三是依托实验中心优势资源,共享基础训练平台。中药制药方向依托的实验教学中心―中药与生物技术实验教学中心是北京市实验示范中心,拥有丰富的学科交叉和开放型团队的协作条件。实验中心通过科学整合原有的各个功能独立的实验室资源,构建了学生基本技能训练平台、化学基本技能训练平台和生命科学基本技能训练平台,满足了不同专业的实验训练需求,强化了各专业的基础实验教学。 中药制药方向通过充分利用实验中心各项训练平台、学科交叉与开放型团队的协作条件,在共性素质教育与能力培养的同时,科学合理地构筑专业核心实验课程体系,内容与结构设计反映了知识链、能力序列、学生层次的系统构思[3]。 四是实验室开放与学生创新训练、应用相结合。实验室平台是大学生创新训练的肥沃土壤,充分利用实验室开放条件,鼓励学生到开放实验室从事创新活动或开放性实验训练,提升学生实验技能与综合运用能力,培养创新意识,营造创新氛围,使学生在创新的环境中发挥自己的聪明才智。 2.中药制药方向实验教学体系的构建 以中药材、中药饮片和中成药质量检测等领域的知识、技术运用为核心,对中药制药方向实验课程设置进行一体化设计,对实验教学内容进行整合和优化,构建中药制药方向实验教学体系。(见下图) 图: 中药制药方向实验教学体系 其中,基本技能模块实验课程的开设,依托实验中心构建的基本技能训练平台和化学基本技能训练平台。基本技能训练平台主要训练学生显微镜技术、溶液配制、玻璃仪器洗涤使用、称量及实验室安全的训练内容,以实验中心所有实验室开放的形式,在一年级本、专科新生中进行。通过训练使学生所掌握的基本技能达到整齐划一,为进入下一轮的化学基本技能训练做好充足的准备。化学基本技能训练平台是将“无机化学”“分析化学”“有机化学”三门实验课程的教学重点与特色进行有机整合,作为基本验证层次 ,重新编写《化学基本技能训练》。面向生物技术、食品质量检测技术、中药学和药学专业开设的化学实验平台训练。 专业技能模块实验课程的设置,强调以就业岗位为导向,突出中药材、中药饮片、中成药质量检测技能。该模块按实验技能循序渐进设置有专业基本技能模块和专业核心技能模块两部分。其中专业基本技能模块依托实验中心开设的生命科学基本技能训练平台,该训练平台是拟合生物技术、中药学、食品检验技术专业的基础实验项目,以专业共性基础与个性基础相结合设置实验项目,以各专业共性项目为主,个性项目为辅,多为验证性实验,少为综合性实验项目。各专业在必修共性项目和专业个性项目的基础上,可以选修其它专业的个性项目,拓宽思路与视野。中药制药方向依托此平台开设了其中与药用植物学、微生物学、药理学、中药药理学、解剖生理学、仪器分析相关的训练项目及专业拓宽项目。突出使学生掌握中药显微技术、植物形态鉴别方法、仪器分析技术、微生物检验技术、中药药理实验技能,同时开拓了视野与思路。专业核心技能模块设置了“中药化学实验”“中药鉴定学实验”“中药药剂学实验”“中药质量检测技术”和“中药学综合性实验”课程。其中,“中药学综合性实验”课程是在前四个核心实验课程的基础上,为强化学生的实验教学环节,使学生能够掌握中药学实验的系统性、整体性理念,以实际应用为着眼点设计,将各门课程有机地联系起来设置的综合设计性实验课程。 创新性训练模块是为提高学生创新意识,对学有余力的学生开设的创新性实训项目。此项目的开设方式主要是以学生申请大学生创新性训练项目或参加教师主持的应用型研究等项目为主展开训练,培养学生实验技能的综合运用和创新意识。 如上所述,中药制药方向构建了由基本技能模块、专业技能模块(专业基本技能模块和专业核心技能)、创新性训练模块组成的,具有完整性、循序渐进性,有机结合、统筹协调的实验教学体系。 实验教学体系设置和运行的关键环节 实验课程体系中核心专业技能模块作为专业实验技能与能力运用的核心,在整个实验体系的设置与运行中是关键环节,对学生核心实验技能培养成败起着至关重要的作用。因此,如何科学有效地设计专业核心实验课程的实验项目并实施实验教学是重中之重。 根据中药化学、中药鉴定学、中药药剂学、中药质量检测技术核心实验课程学科教学内容特点,在实验项目的选择、建设上,注重典型性、特色性,突出学科特点。将基本技能层次、技能强化层次、综合设计层次教学内容进行有机整合,使同一系统的实验技能顺畅衔接,保证学科知识与方法的系统性、完整性及层次性。同时,打破以课程为单位组织进行的实验教学,有效地避免各课程开出的部分实验教学内容的重复性。从而激发学生兴趣,提高学生对所学专业知识的理解和实验技术的掌握。 另外,中药学综合性实验课程以中药材、中药饮片、中成药质量检测为核心,按照中药学应用型实验研究思路,选择了一些典型性的实验项目。例如,复方黄连素片、冠心丹参滴丸、山楂总黄酮分散片等,以《中国药典》为指导,建设了将各门实验课程联系起来的,模拟中药材质量检测、中药制剂制备与质量检测、药效评价的综合性设计性实验,构建了中药制药方向的特色实验教学“流水线”。 中药制药方向实验教学体系的特色与优势 1.形成特色实验教学培养体系 围绕中药生产、质量检测和应用的实践,在实验教学中通过基本技能模块―专业技能模块―创新性训练模块3个阶段的实验技能训练,巩固了学生实验基本技能,提高了其分析问题、解决问题的能力。逐步形成了基础实验、专业基本实验、核心技能实验、强化技能与思维形成的实验有机结合,循序渐进、统筹协调的实验教学体系。 2.多学科协作培养学生实验能力 充分利用实验中心学科门类齐全的优势,依托实验中心构建的各类训练平台,培养了学生扎实的实验基本功、拓宽了学生的视野。同时,也为专业核心实验技能的开展奠定了技术基础,提供了丰富的师资力量。 3.实施开放式实验教学 选择性的为中药制药方向的学生开设设计性综合应用型实验,并以实验室开放的形式实施,打破了实验课程课时的限制和“填鸭式”教学形式。在实验实施中,学生自主拟题设计并实施实验方案。在实验实施过程中,仪器的准备、试剂的配制、实验步骤的操作、实验结果的分析以及解决实验过程中出现的问题等均由学生负责,指导教师给予必要的指导。通过这种专业实验课的开放式实验教学,为中药制药方向的学生提供了一个专业互动的平台,使学生在实践中进一步深刻的理解理论知识,增强实验技能,培养了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,调动了学生的积极性和主动性,使学生受益匪浅,为学生就业奠定了坚实的基础。 实践效果 中药制药方向实验教学体系经过近两年的初步教学实践,激发了学生学习的主动性和积极性,实验教学效果明显得到提高,成绩显而易见。 一是实验教学体系从根本上解决了学生刚刚入学时实验基础参差不齐,学习比较被动、学习兴趣不高的问题。扎实了学生的基本实验技能,在专业核心实验课程中锻炼了学生独立实验能力和分析问题、解决问题的能力,使学生具备了较强的动手能力,感到身心轻松,游刃有余。 二是在有机结合、循序渐进、统筹协调的实验教学体系中,学生通过基础实验技能、专业基本技能、专业核心技能、创新思维的训练,能够很快胜任相应领域的工作岗位,并在就业岗位中显示出明显的竞争力。 三是创新性训练模块激发了学生运用所掌握的实验技能与思维挑战创新实验的热情,参加该项活动的学生人数逐年增加,并且发挥了学生的潜力,不断取得较好的成绩,获得国家级、北京市级大学生创新训练项目。 在教育教学方法“百花齐放”的今天,如何能够使实验教学对接学生的就业岗位,并达到预想的效果是任重而道远的使命。适合的实验教学体系能够培养学生扎实的、完整的实验技能,提高学生分析问题、综合解决问题的能力和创新能力的培养,提升学生的专业综合素质。同时,能够充分调动学生的学习积极性和乐趣,从而为就业岗位培养实验基础扎实、实践与创新能力强的高素质中药学应用型技术人才。 中药制药论文:现代中药制药工艺学的教学方法探索 摘要:从课程的准确定位、多元化教学、补充新的中药制药工艺技术以及全面评价等四个方面论述中药制药工艺学课程教学方法,提高专业课的授课质量进行探讨。 关键词:中药制药工艺学;中药现代化;教学方法 我过于上世纪90年代提出中药现代化,旨在继承和发扬我国中医药优势和特色,综合运用现代制药技术和手段,提供“安全、有效、稳定、可控”的中药产品。这既是提高中药竞争力和国际化的必由之路,也是中药发展的内在要求。实现中药现代化,不仅需要技术创新,也需要专业技术人员的培养;不仅需要科研院所的努力,更需要中药企业的积极参与。针对中药制药技术进行联合攻关,提高中药的质量和竞争力,现代中药制药工艺对于实现中药现代化具有举足轻重的作用。现代中药制药工艺涉及两个相辅相成的重要环节:中药原料药的生产工艺和中药制剂的生产工艺。其中本文所讨论的中药制药工艺主要是指中药原料药的生产工艺,涉及中药的前处理、中药有效成分的提取工艺、分离纯化工艺、浓缩工艺和干燥工艺,这也是决定现代中药质量的关键环节[1,2]。现代中药制药工艺学研究的对象是中药,涉及中药学、生药学、天然药物化学、中药制药工程等多门专业课的综合理论知识。中药制药工艺学与化学制药工艺学和生物制药工艺学的相通之处在于对现代制药技术的采用,但中药制药工艺又具有自身的显著特色:以中医理论为基础,新技术和手段的应用要围绕中医药理论进行,若离开这个基础,就成为植物药或天然药物。因此,在中药制药工艺学的教学中,要在中医药理论这个基础上,积极采用现代化的提取纯化工艺。 一、准确定位 中药制药工艺学是专业性课程,针对大三下学期或大四上学期的学生开设。所以在中药制药工艺学的教学工程中,要以专业性、技术性为导向,突出这门课的应用性。这门课以中药学、天然药物化学、制药工程学课程为基础,突出其综合性以及在日后中药生产中的桥梁作用。中药制药工艺学的落脚点是工艺技术,不能过于强调其基础原理。 二、多元化教学 虽然中药制药工艺学目前的发展总体上较化学制药和生物制药有所差距,但仍有不少发展良好的中药制药企业,积极采用新技术,实现了中药生产的升级换代。同时积极吸收现代化学制药与生物制药领域的先进技术,与中医药理论相结合,在保证中医特色的前提下,实现中药的现代化生产。这就需要高校为企业输送既懂传统中医药理论,又掌握现代制药工艺的专业人才,这对制药工程专业的教学,特别是中药制药工艺学提出了新的要求。该课程的教学,要立足课本,但也要根据实际需要采用多种资源提高教学成效。 1.充分利用网络资源。采用网络资源,特别是国际上植物药生产的工艺的相关资料,对于提高中药制药工艺学的教学质量非常重要。目前,限于课堂教学条件限制,学生不能从教材上直观地感受工艺过程。根据课堂教学的需要,选用一些直观、说明生产流程的视频讲义。水蒸气蒸馏法提取中药材的精油章节,可以利用flash演示加热、汽化、冷凝过程,同时播放水蒸气蒸馏提取薰衣草精油的视频,这比教材的示意图更加直观和富有吸引力。等视频网站有动态表现生产工艺的flash和视频资料,可以直观地表现工厂车间的生产流程和原理,同时增加学生的学习兴趣。 2.强化实践教学。工科专业的学生,在学习中药制药工艺学这门课之前,会有专业见习和实习的机会,充分利用这些机会,让学生在车间里最直接地认知中药生产工艺,同时,车间操作人员的现场操作也可以加深学生对工艺流程、参数设置的理解。充分利用学校资源和企业资源,将理论学习与基本训练结合起来,增强学生的专业技能,切实提高课堂教学的实际效果。切不可将见习或实习简单化、形式化,在开始实习前,老师要和车间的带教老师沟通好,在保证学生和生产安全的前提下,要让学生对生产流程有深入的了解,最好有一定的亲手操作的机会。同时利用学校的中试车间,让学生分组分批完成实验任务,让每个小组(3~4学生)都独立地完成提取、纯化、浓缩、干燥以及压片或灌装胶囊的中药制药流程。该课程配套的实验分为两部分:一次是集中实验,统一学习操作技能;一次是进入到中药或生药方向的课题组中,跟随研究生做实验,要求每位学生从提取、纯化、浓缩、干燥等环节中,挑1~2种练习。这部分实验需要和各课题组的负责人沟通好,虽然实行起来有难度,但效果较好。 三、充分吸收最新的工艺技术 目前所采用的教材对新技术、新工艺有所更新,但仍不充分。但目前在国家政策的支持下和研究院所的共同努力下,一些中药企业加大研发力度,对新技术和新工艺的采用比较积极,引进了一批较高技术含量的生产工艺。所以在教学中需要补充已经被企业采用或行将被企业采用的新的技术或手段。在这方面比较有代表性的是膜分离(浓缩)技术。比如一些中药企业采用无机陶瓷膜工艺代替传统的醇沉工艺,减少生产环节,缩短生产周期;减少乙醇使用量,对中药有效成份基本无截留,除杂彻底;无机膜性质稳定,再生方便等特点。与纤维滤膜组合使用,即可以延长滤膜的使用寿命,又可以提高药品品质。但关于无机陶瓷膜的介绍以及在中药生产中的应用,在目前的教材中较少,可以利用网络资源,及时补充到讲课材料中,使学生接触到代表中药制药工艺发展方向的新技术。采用有机超滤膜精制中药多糖类成分,较传统的水提醇沉工艺具有得糖率高、工序简省的优点,是非常具有前景的生产工艺。以香菇多糖的制备为例,可以从超滤原理、多糖分子截留、多糖的组成等几个方面介绍有机膜超滤工艺在中药多糖制备工艺中的应用。同时利用flash动画模拟超滤过程,多糖的电镜测定等手段直观的对比膜过滤与传统工艺的不同,让学生有更深入的理解。 四、全面评价教学效果 中药制药工艺学是一门突出技术工艺的专业课,不能当作理论课来讲授,在考察学生时也应兼顾课本知识和实际应用能力。因此考察环节中应该有一定比例的实验课环节,考察学生实际解决问题能力以及对中药制药工艺的理解。笔者在学习结束后设置了中药制药工艺学综合实验:银杏总黄酮的提取及滴丸制备,涉及微波、超声以及传统煎煮等不同的提取工艺,采用UV和HPLC定量法,考察不同工艺对总黄酮的提取效率的影响。比较大孔吸附树脂柱、膜分离以及醇沉工艺对总黄酮部位质量的影响。让学生不仅加深对课本知识的理解,而且锻炼工艺设计的能力。 现代中药制药工艺学是传统技术与现代技术的结合,在坚持传统中医药理论的基础上,积极采用现代的技术,特别是源于化学制药和生物制药领域的先进技术,对于提升中药的生产水平至关重要,毕竟,目前中药制药领域新技术的独立创新成果较少。在设置中药制药工艺学实验课时要兼顾中药学、中药制剂等传统学科和生物学、材料学、波普学等现代技术。既懂传统中医药理论,又掌握现代制药工艺的专业人才,是实现中药现代化的重要依赖,也是生产现代中药的重要保障。所以,现代中药制药工艺学的教学要立足课堂,联系实践,培养既有扎实理论功底,又有实际工艺设计能力的工学人才。 中药制药论文:高职中药制药专业职业分析与人才培养方案的制定 【摘要】高职院校的中药制药专业主要是以有效培养技能型的专业人才,用以服务于中药生产过程中的第一线工作为其人才的培养目标。而综合型的专业技能人才的培养,又必须在整合专业的基础上,对其职业进行有效的分析,迎合社会对该专业人才的需求程度,有效地制定出人才的培养方案。对高职院校中,其中药制药专业的职业岗位与人才的培养目标进行全面的分析,进而从实际课程的设置、专业的师资力量的培养等方面,对该专业的人才培养方案的制定,提出有效的建议。 【关键词】中药制药专业 职业分析 人才培养 一、引言 中药产业作为我国独特的民族性与战略性产业,近年来,其逐渐朝着现代化的发展方向发展。因此,就迫切需要一些综合型的专业技术人才,使其能够在医药教育、生产、科研等多个领域中从事相关的工作,从而有效地提高我国的中药产业的飞速发展。因此,在高职院校中,在对中药制药专业的职业分析的基础上,制定出有效的人才培养方案,全面地提供该专业学生的实践能力,满足社会对中药专业人才的需求,具有比较重要的意义。 二、高职中药制药专业的职业分析 在高职院校中,其中药制药专业属于一门将工学与药学有机地结合在一起的新型专业,具有较大的覆盖面与应用性,是用来连接医与药的重要桥梁,涉及到了中药制药行业中的多个领域,如新设备、新辅料等。同时,对于高职院校来说,其中药制药专业主要是培养一群具有专业的中医药理论知识以及相关的中药生产技能,并且具有将强的实践能力的人才,从而满足我国的众多中药生产企业对中药饮片、制剂等生产活动中对专业人才的需求。因此,在高职院校中的中药制药专业,就需要以培养这类人才为其教学目标,从而将学生培养成综合型的技术人才,如表1所示。 三、高职中药制药专业人才培养方案的制定 在上述的叙述中,我们已经知道,高职院校与我国传统的高等教育以及本科教育有所不同,其中药制药专业培养的是一群具有专业的中医药知识以及技能的综合型技术人才。然而目前,对于该专业的人才培养方案的制定中,对于学生的实践能力的培养并没有充分的贯彻到教学的各个环节,如在对该专业的人才培养定位上,仍是按照本科型的人才培养方案,忽视了中药制药专业的职业性与技术性特点;而在课程的设置上,也缺乏对学生职业技能的培养与专业素质的拓展,特别是对于实训课程,目前在高职院校内的中药制药专业的人才培养方案中没有对其重点突出,致使学生缺乏一定的实践技能。因此,针对这些问题,在充分了解中药制药专业的职业定位与人才的培养方案以后,在实际教学过程中,高职院校就可从以下几方面加以改进,从而制定出科学、合理的人才培养方案。 第一,在课程设置上的改进。在课程的设置中,高职院校要在中药制药专业的人才需求为基础,从岗位群出发,对相关岗位所需的能力要求进行分析,从而制定出符合本专业的课程与教学的计划。如在基础课程的设置方面,就需要本着“必需,够用”的原则,无需一味地强调各学科的系统性与完整性,只需要让学生充分了解本专业的基本特征与要求就可,并适当的加强诸如计算机、英语等基础性的课程与本专业的联系。而对于专业性的课程,就需要适当的加大对各课程的整合力度,遵循相关职业的操作管理规则,加强学生的动手实践能力,特别是对于一些实践性的课程教学,学校必须重点把握,通过模拟生产实习以及生产实习的形式,积极地提高学生的实践能力,从而提供其专业的技能。 第二,在教学模式上的改进。在实际的教学过程中,可以实施采用引导式的教学模式,本着“以学生为主体,教师为主导”的原则,以项目为载体,积极提高学生的动手能力。如高职院校可以积极贯彻“工学结合”的人才培养模式,加强学校与各相关企业的联系,为学生的实习与实践能力的培养提供场所,让学生在真实的环境中体会到相关职业的实际操作程序,实现预就业的目的,为毕业后的真正就业奠定坚实的基础。 第三,突出对专业师资力量的培养。在高职院校中,为了有效地实施重点培养实践性的专业人才的培养目标,必然对师资力量有了更高的要求,而这也就使高职教师面临着巨大的挑战。因此,在实际的教学过程中,中药制药专业的教师必须对其角色进行转变,改变传统教学模式下“知识的传播者”角色,让自己成为理论知识与实践能力同时具备的“职业指导者”的角色。而高职院校也必须加强对“双师型”教师的培养,制定一些专业教学的培养计划,不断地提高本校的专业师资力量,为人才的培养提供必要的保障。 第四,加强对实训资源的优化配置。实践教学的基地不仅是综合型的专业人才的培养摇篮,也是高职院校普遍的办学特色,它为专业技能人才的培养提供了必要的保障。因此,在高职院校中,需要在充分了解中药制药专业的教学计划与教学大纲的基础上,加强相关的实训基地建设,从而强化学生理论与实践的结合,提供学生的专业技能。同时,除了不断地加强学校实训基地的建设之外,还需要积极地完善对实训教学的质量评价与管理制度,对学生的实训结果进行有效的评价,可以帮助学生找到自己的不足,从而不断地得到提高。 四、结束语 综上所述,对于高职院校有关中药制药专业的人才培养方案的制定,需要在对该专业的职业岗位以及人才的培养目标等方面进行全面的分析以后,再根据实际情况,从教学模式和课程设置的改进以及师资力量与实训教学的强化等方面,有效地制定出科学、合理的人才培养方案,重点突出对学生实践能力的培养,以满足社会对专业的中医学人才的需要。 中药制药论文:试分析膜分离在中药制药中的应用进展 摘要:膜分离技术因其便于操作、过程易于控制以及无污染、能耗低等优势,在中药的制药过程中应用广泛,并产生了良好的经济与社会效益。加强膜分离技术的研究具有重要的现实意义。本文立足于膜分离技术及其在中药制药中的应用领域,着重分析了膜分离技术在中药的制药过程中的应用进展。 关键词:膜分离技术;中药制药;应用进展 一、膜分离技术及其在中药制药中的应用领域 (一)膜分离技术及其特点 膜分离技术是一种在化学位差以及外界能量的推动下,让混合物其中一部分组分通过选择性透过膜,而另一部分则被透过膜截留下来,并有机结合透过膜在分离混合物时,混合物的各组分具有不同的迁移率这一特性,从而实现分离混合物或对其展开浓缩以及提纯等目的新型分离技术。在膜分离过程中,没必要将新物质引入,而且分离中无相变化产生,因此对环境的污染较少,同时所消耗的能量较低,能有效的节约能源。此外,化学势能差以及压力差是膜分离的主要驱动力,其分析设备无运动部件,因此膜分离技术具有操作方便、结构简单、维修方便等特点。 (二)膜分离技术在中药制药中的应用领域 1.常规除杂。运用膜分离技术,可将热原、鞣质以及蛋白等中药内的大分子杂质去除。例如,运用膜分离技术中的微滤技术,进行何首乌水提液的精制,去除的固体杂质高达67%左右,可获得良好的精制效果; 2.有效成分提纯。当前,膜分离技术在中药的现代化生产中,在进行提纯植物有机酸与色素、黄酮类化合物等有效成分中应用广泛; 3.中药提取液浓缩。一般情况下,在多数的中药提取液中,其目标产物具有的浓度相对较低,要获得最终的产品,通常需要经过大比例干燥或浓缩才能实现。在中药提取液中运用膜分离技术,可将提取液中的无机盐类以及水去除,最终完成中药提取液的浓缩; 4.药酒与中药口服液生产。(1)在药酒的生产过程中,运用膜分离技术,利于除菌率以及澄明度的提高;且经过较长时间的贮存依然能保障药酒的性能;(2)在运用传统的水提醇沉法生产中药口服液的过程中,生产的产品具有较大的黏度,且含有大量絮状物、亚微粒等。在中药口服液的生产中,运用膜分离技术可增加口服液中的有效成分浓度,同时还利于中药口服液的澄明度的大幅提升; 5.中药注射剂、浸膏制备。(1)在中药浸膏制备过程中,采用膜分离技术,能有效缩减中药浸膏崩解时限,提高其崩解性能,并使浸膏中有效成分含量大幅提升,减小中药浸膏的体积;(2)相较于采取石硫醇法以及醇水法等传统方法进行中药注射剂的制备而言,应用膜分离技术可将热原以及杂质等有效去除,避免不良反应的产生,大幅提升制备产品的澄清度。同时,运用膜分离技术进行中药注射剂的制备还能产生脱色作用。 二、膜分离技术在中药制药中的应用进展分析 (一)微滤与超滤 可将微滤与超滤的过程看做是一个以膜为介质而展开过滤的过程,它主要是在压力差作用下,结合膜孔径大小而实施筛分的过程。混合液体在压力差作用下通过膜时,比膜孔径小的分子被富集起来,并截留住比膜孔径大的大分子物质,完成混合物分离。在这一分离的过程中,由于分离膜上不断滞留了许多大分子物质,从而降低了膜的通量。加之阻塞以及浓差极化产生的膜污染问题,导致实际膜通量 (二)纳滤 在纳滤过程中,压力差是其主要的驱动力。在纳滤分离过程,所需的操作压力 (三)反渗透 反渗透主要是指实际高于溶液渗透压的压力于溶液一侧,并通过膜,使溶剂分子流向溶剂侧,并确保溶剂分子流向溶液侧的数量多于其向溶液侧透过的数量的过程。静压差(高于渗透压)以及选择性透过膜是反渗透必不可少的两个条件。在该过程中,操作压力通常为1.5MPa-10.5MPa,0.1nm-1.0nm为截留分子直径。在中药制药中,反渗透主要应用于浓缩药液、水回收利用以及脱除各类无机盐等。 在中药制药中,除以上的膜分离技术应用之外,膜蒸馏、分子印迹技术以及膜集成联用技术在中药的生产过程中也普遍应用。如,运用膜蒸馏技术精制中药,或在人参综合利用中,运用膜蒸馏技术进行人参露与洗参水的浓缩等。 膜分离过程具有分离效率高、可实现自动化与连续操作,而且分离过程简便等优势,使膜分离技术发展成为当前最为节能、高效的分离与浓缩技术之一。在中药制药中,运用膜分离技术,可有效降低生产成本,缩短中药生产周期,并获得良好的环境效益。此外,还可提高中药的附加值,在中药生产中产生了极大的推动作用。因此,在中药制药中,要立足于实际,推广运用膜分离技术,推动中药制药工业快速发展。 中药制药论文:现代工艺与技术在中药制药工程领域中的应用 【摘要】:随着经济社会不断发展,现代工艺和技术也在不断更新,中药为我国传统医药,用中药防病治病在我国具有悠久的历史。如何更好的发展好中药,应当引起业内重视。本文主要对现代工艺与技术在中药制药领域中的应用进行了探讨。意在抛砖引玉。 【关键词】中药;制药;工艺;技术;应用 近些年来,我国中药生产中的大桶煮提、大锅蒸熬及匾、勺、缸类生产器具当家的状况大为改善,进而出现不锈钢多功能提取罐、外循环蒸发、多效蒸发器,流化干燥器等设备,中成药的剂型也有较大的发展,由丸、散、膏、丹剂为主发展成为具有颗粒剂、片剂、胶囊剂、口服液及少量粉针等剂型。那么到现在为止,在中药制药领域又有哪些新技术、新设备应用到其中呢?现作如下综述: 1粉碎技术 利用超声粉碎、超低温粉碎等技术把原材料加工成微米甚至纳米级的微粉。细胞破壁率达95%以上。超微粉碎以剪切为主,得到超细粉体再进行提取。提高药物的吸收率、生物利用度,增强靶向性,主要用于一些贵重、稀有药材的粉碎[1]。其中超微粉碎技术在中药领域的应用将带来中药传统剂型的革新和发展,推动中药剂型现代化。以生药人药的传统剂型有汤剂、散剂、膏剂和丸剂等,超微粉碎技术的应用可以拓宽以生药人药的剂型,如片剂、胶囊剂、软膏剂、吸人剂、涂膜剂等,也可促进先进制剂技术(如固体分散技术和药物缓释技术)在这些生药剂型中的应用。 2浸提技术 2.1超临界流体萃取 利用超临界流体的独特溶解能力和物质在超临界流体中的溶解度对压力、温度的变化非常敏感的特性,通过升温、降压手段(或两者兼用)将超临界流体中所溶解的物质分离出来,达到分离提纯的目的,兼有精馏和萃取两种作用。超临界流体萃取由于可通过调控压力和温度,选择性地萃取某些成分,可以兼具提取和分离的功能,适用于提取分离挥发性成分、脂溶性物质、高热敏性物质及亲脂性、分子量较小物质的萃取,但对极性大、分子量大的物质如苷类、 多糖类 ,需要加夹带剂。 2.2超声提取 超声提取技术是以超声波辐射压强产生的骚动效应、空化效应和热效应引起机械搅拌、 加速扩散溶解的一种新型提取方法。超声提取能够增大物质分子运动频率和速度,增加溶剂穿透力,提高药物溶出速度和溶出次数,缩短提取时间,提高有效部位提取率,且瞬间稳定升高温度,对热不稳定成分影响较小。 2.3微波萃取 是指使用适合的溶剂在微波反应器中从天然药用植物、矿物、动物组织中提取各种化学成分的技术和方法。微波萃取的机理可从两方面考虑:一方面是微波射线自由透过透明的萃取介质,深入到生物材料的内部维管束和腺胞系统。由于吸收微波能,物料内部温度突然升高,在天然物料中的维管束和腺胞系统升温更快,保持此温度直至其内部压力超过细胞壁膨胀的能力,细胞破裂。位于细胞内的有效成分从细胞壁自由流出,传递到萃取溶剂里。另一方面,由于不同物质的tanδ值不同,对微波能的吸收程度也不同,微波可以对体系中不同组分进行选择性加热,从而使被萃取物质从基体或体系中分离出来,进入到萃取溶剂中。 2.4酶法提取 酶法的基本原理是选用合适的酶将中草药中的杂质(如淀粉、果胶、蛋白质等)予以分解除去,最大限度地提取中草药有效成分。酶法提取要求酶有极高的活性、高度的专一性和温和的反应条件。酶法提取的效果主要取决于酶的种类、用量、酶解时间、温度、酸碱度、物料细度、搅拌强度等多种因素。 2.5半仿生提取 半仿生提取法是将整体药物研究法与分子药物研究法相结合,从生物药剂学角度,模拟口服给药及药物经胃肠道转运的原理,为经消化道给药的中药制剂设计的一种新的提取工艺。具体做法是,将提取液的酸碱度加以生理模仿,先将药材用酸水提取,再以碱水提取,提取液分别滤过、浓缩,制成制剂。对提取液的最佳pH值和其它工艺参数的选择用一种或几种有效成分结合主要药理作用为指标用正交试验法、比例分割法进行优选。 2.6亚临界水萃取 常温常压下水是极性很大的溶剂,随着温度的升高,水的极性会降低,对中极性和非极性有机物的溶解能力也会增加,在适度的压力下,将水加热到100℃以上临界温度374℃以下的高温,水体仍然保持在液体状态,它的极性会随温度变化而改变,这种水称为亚临界水。亚临界水与常温常压下的水在性质上有较大差别,更类似于有机溶剂。当温度为250℃,压力10.0 MPa时,水的极性与甲醇相当。 2.7双水相萃取技术 将两种不同的水溶性聚合物的水溶液混合,当聚合物达到一定浓度,体系会分成互不相溶的两相,形成双水相体系。双水相体系的形成主要是由于高聚物之间的不相溶性即高聚物分子的空间阻碍作用,相互无法渗透,不能形成均一相,从而具有分离倾向。基于物质在双水相体系中的选择性分配,不同物质在特定的体系中有着不同的分配系数,当物质进入双水相体系后,在上相和下相间进行选择性分配,表现出一定的分配系数,从而达到分离纯化之目的。 2.8反胶团萃取 表面活性剂分子溶于非极性溶剂中自发形成的聚集体,其中表面活性剂的极性头朝内而非极性头朝外与有机溶液接触。胶团内可溶解少量水而形成微型水池,蛋白质、核酸、氨基酸等生物物质溶解在其中,由于胶团的屏蔽作用,这些生物物质不与有机溶液直接接触 ,起到保护生物物质的活性的作用,从而实现生物物质的溶解和分离[8]。 2.9液动分级逆流技术 液动分级逆流提取是工业生产技术,在提取方法上采用新工艺、新技术的产物,适合于动物类、矿物类、根茎类等原材料,进行常温或加温浸提、常温或加温动态提取、常温或加温阶段连续逆流提取。对各种药材的提取时间、提取温度、溶媒及溶媒用量、颗粒饮片尺寸、 提取单元组数、药效成分提取率等工艺参数等,可根据不同药材的特性进行优化。 3分离纯化技术 3.1膜分离 膜分离是以压力为推动力,根据体系中分子的大小和性状,通过膜的筛分作用,在分子水平上进行分离,可分离分子量为1000~1000000道尔顿的物质。起到精制、富集及浓缩的作用。目前,膜滤主要用于浓缩、分级、大分子溶液的净化等。 3.2大孔吸附树脂 大孔吸附树脂是由不含离子交换基团的由许多微观小球组成的多孔球状交联聚合物,是由有机单体加交联剂、致孔剂、分散剂等添加剂聚合而成。其理化性质稳定,不溶于酸、碱及有机溶媒,不受无机盐类及强离子低分子化合物存在的影响。它具有的吸附性是由于范德华力或产生氢键的结果。大孔吸附树脂具有的筛选性原理是由其本身的多孔结构所决定。 3.3分子蒸馏 由于物质挥发度不同,根据分子运动理论,液体混合物的分子受热后运动会加剧,当接受到足够的能量时,就会成为气体分子而从液面逸出,随着液面上方气体分子的增加,有一部分气体就会返回液面,在外界温度保持恒定的情况下,最终达到分子运动的动态平衡。不同种类分子的有效直径不同,故其平均自由度不同,其逸出液面后与其他分子碰撞的飞行距离不同。 3.4高效逆流色谱技术 高效逆流色谱是一类不用任何固态载体或支撑体的液 -液分配色谱,主要是利用在高速旋转状态产生的二维离心力场的作用下使两种互不相溶的溶剂快速有效的对流或分割,从而使样品能够在短时间内进行成千上万次萃取,根据样品中的物质分配系数的不同而进行分离的种方法。 4干燥技术 4.1喷雾干燥 喷雾器是喷雾干燥的关键部分。液体通过喷雾器分散成 10~60 μm的雾滴 ,提供了很大的蒸发面积(每m3溶液具有的表面积为 100~600m2) ,从而达到快速干燥的目的。对喷雾器的一般要求为:形成的雾粒均匀,结构简单,生产能力大,能量消耗低及操作容易等。 4.2冷冻干燥 冷冻干燥使被干燥的液体在极低的温度下 ,冷冻成固体;然后 ,在低温、 低压下利用水的升华性能 ,使冰升华汽化而除去 ,以达到干燥的目的。冷冻干燥法适用于绝大多数生物产品的干燥和浓缩 ,可以最大限度地保证生物产品的活性。冷冻干燥的干燥过程包括升华和解吸两个不同的步骤。 5β-环糊精包合技术 环糊精是一环状低聚糖化合物,外端亲水,内部疏水,既有水溶性又有脂溶性。药物经其包合后,可增加溶解度和溶出度,可防止药物的风化或挥发,防止氧化、光解、热解等, 提高药物的稳定性。该技术适用于挥发性及不稳定性药物的包合,如延参健胃胶囊中干姜挥发油的包合,冰片经包合后,解决了不稳定的问题。 6计算机应用技术 计算机辅助设计被誉为当代最杰出的工程技术成就之一。微机自控系统已普遍用于制药工业及制药机械的设计和生产,如高节能超临界萃取微机程控提取装置,口服液、大输液、针剂、软胶囊等的生产联动线,微机自控胶囊填充机等。 随着GMP的更高层次的要求,使用电脑和机器人控制的无人工厂已在日本、美国等一些发达国家中出现,药物生产在密闭的空间进行,不与人直接接触,仅需少数技术人员管理电脑和机器人,从而大大减少了污染,提高了产品质量。 相信经过我们一代又一代中医药人的努力,中医药事业的发展会越来越现代化,中医药产业会在世界医药产业中占有越来越重要的地位。 中药制药论文:中药制药中微波技术的应用 【摘要】随着我国经济飞速的发展,微波技术的应用也更加广泛,茶叶加工、植物油提炼等生产过程中都会看到微波技术的踪影。由于微波是一种交流高频电磁波,电流可以用来操控微波的发挥,功率密度也具备调控性,所以微波非常好控制。正是由于微波技术拥有操控性强、高性能低耗损的优势,因此在细胞有效物质的提炼过程中使用起来得心应手。微波技术的介入使中药制药技术得到了飞跃性的发展。目前,微波技术的应用范围越来越大,使用频率也越来越高。笔者在本文中,重点针对微波技术的基本原理、特性及其在中药制药过程中的应用进行探讨。 【关键词】微波技术;中药制药;应用 在以往的中药制药中,生产程序需要经历的浸提方法包括浸渍法、回流法、水蒸气蒸馏法等。而被用来干燥中成药和中成药材的方法包括沸腾干燥法、烘干法等。在消毒灭菌这一板块,主要依靠紫外线与干热灭菌等方法来完成[1]。随着我国科学技术的不断进步,微波技术在中药制药过程中起到了越来越重要的作用,中药制药结合微波技术后工作成果与效率均得到了提升。由于微波技术应用于重要配药中,可操作性强、工艺效率高,能够实现自主化生产,提高药材使用率,生产全过程节能减排,所的产物质量过硬,均已达标。微波技术使传统的中药制药技术获得了极大的突破,具有非常大的研究开发意义与价值。笔者在本文中,重点针对微波技术的基本原理、特性及其在中药制药过程中的应用进行探讨。具体分析如下所示。 1 微波技术的基本原理分析 1.1 微波的基本原理 微波技术之所以能够实现杀菌效果,主要是依赖于微生物产生的非生物效应与热效应。在交流高频电磁场的环境中,植物细胞内会生产大量热量,液泡因此产生膨胀,最终致使细胞壁中,有效成分细胞液的流出并融入进溶液里,在温度的催化下迅速扩散。这一提炼过程,主要是在微波能的作用下,致使目标产物细胞膜、细胞壁的破裂,使有效成分流出。其次是利用离子传导,产生撕裂以及相互摩擦,最终产生热效应[2]。而且,因为微波拥有一定的穿透力,加速了细胞内有效成分的浸出,使药物的提炼效率与质量得以提升。 1.2 关于微波特性的分析 微波拥有许多优良的特性,主要包括穿透力强、内热效应优、对生物有非生物效应,同时灭菌效果强。此外,由于微波是一种交流高频电磁波,电流可以用来操控微波的发挥,功率密度也具备调控性,所以微波非常好控制。在消毒灭菌这一板块,主要依靠紫外线与干热灭菌等方法来完成。随着我国科学技术的不断进步,微波技术在中药制药过程中起到了越来越重要的作用,中药制药结合微波技术后工作成果与效率均得到了提升。在中药制药过程中,只需对微波电流、时间与温度加以调控,就能够精确的掌控中药制药的反应过程。 2 微波技术应用于中药提取的相关分析 由于在提炼过程中,必须通过目标产物细胞膜、细胞壁的破裂,使有效成分流出,所以细胞破壁的操作过程十分关键。在实际操作中,这一过程重要为:通过微波加热致使细胞内部温度上升,细胞膜与细胞壁会在液态汽化的压力下,细胞表面将会出现细小的裂痕与孔洞。而细胞外的溶剂就趁机快速渗入细胞内,完全溶解后将释放大量包内产物[3-4]。因为微波技术拥有操控性强、高性能低耗损的优势,因此在细胞有效物质的提炼过程中使用起来得心应手。微波浸取技术拥有一定的选择性,能够提高工作效率,降低原料耗损度,提高有效物质的使用率。中药制药中的浸取技术,由于微波技术的结合[5],因此获得全面的革新,制药技术得以提升,因此微波技术具备应用价值,拥有推广并广泛投入应用的意义。 3 微波技术应用于中药炮制的相关分析 微波技术的介入,让中药制药加工过程与结果都取得了良好的反响。它能够有效节省制药时间,降低能源材料的耗损,提高现有材料的利用率,同时掌控性强,对生产药物的灭菌消毒效果佳,所以微波技术在中药制药生产中的应用,获得广大业内学者的认可与支持。值得一提的是,利用微波技术加工苦杏仁,既能有效杀死了苦杏仁酶,还能保障苦仁苷完整。相关实验结果显示,在炮制苦杏仁时,微波技术的杀菌效果显著,同时还能使含矸量不受影响,具备优良的保苷性,食用口感也更加松脆[6]。用蛤粉作为辅助材料,使用微波计术炮制阿胶丁的效果也非常好。 4 微波技术应用于中药材干燥的相关分析 微波技术的革新推动着中药制药技术的发展。微波的灭菌机理是:由于受到强度微波场的作用,物料中的菌体及虫类会因为分子极化弛豫,且吸收微波会使温度变高。当目标作用物的蛋白质性质发生变化后,其膨胀性、黏度、溶解度等均会产生相应的明显变化,同时失去生物活性。此外,微波的非热效应还具有灭菌作用,这是其他的常规物理灭菌法没有的。业内学者还对六味地黄丸进行了烘箱干燥与微波干燥的对比实验,实验结果显示,烘箱干燥出的产物,丹皮酚的含量好俗大,灭菌效果没有微波干燥法的效果好[7]。 5 结束语 随着我国科学技术的不断进步,微波技术在中药制药过程中起到了越来越重要的作用,中药制药结合微波技术后工作成果与效率均得到了提升。微波技术的介入使中药制药技术得到了飞跃性的发展。目前,微波技术的应用范围越来越大,使用频率也越来越高。由于微波技术应用于重要配药中,可操作性强、工艺效率高,能够实现自主化生产,提高药材使用率,生产全过程节能减排,所的产物质量过硬,均已达标。当前,微波技术在中药制药过程中举足轻重,具备应用价值,拥有推广并广泛投入应用的意义。 中药制药论文:中药制药专业“四位一体”人才培养模式的探索与实践 摘 要:本文从探讨新形势下职业教育模式的角度,提出了现代职业教育要体现以教师为主导、以学生为主体的具有综合素质和创新能力的现代教育理念,并大胆地进行探索与实践。它将制药企业的制剂生产线引进学校,采用企业管理模式建立专业性实训室,在教学过程中,教师严格按照企业岗位职业能力指导学生,生产出真实的产品,形成了“教师即是师傅,学生即是徒弟,作业即是产品,教室即是车间”的“四位一体”的新型教学模式。 关键词:“四位一体” 职业教育 教学模式 课 题:辽宁省职业技术教育学会2013-2014年度课题,课题编号LZY13436,课题名称:中职学校中药制药专业“四位一体”人才培养模式研究,课题负责人:周雪梅。 我国医药工业的快速发展使社会对制药类高级技能型人才的需求量不断增加,但由于医药行业的特殊性,医药企业受国家《药品管理法》《药品生产管理规范》(GMP法规)等相关制度、规范的制约,很难在正常生产过程中为相关院校承担起培养核心职业技能岗位人才的实践教学任务。学校要培养适合制药企业需求的技能型人才,但学生又缺少企业实践机会,这显然已成为制约中职制药类专业技能型人才培养的瓶颈。 基于此,笔者学校对中药制药专业人才培养模式进行了大胆尝试和改革,创新性地提出了中药制药专业“教师即是师傅,学生即是徒弟,作业即是产品,教室即是车间”的新型工学结合的“四位一体”模式。它将企业职业能力、岗位标准等融入到专业课程教学过程中,切实有效地提高学生的综合素质。使职业教育从培养能读、写、算的有知识的人,转变为心、手、脑并用的有较高职业技能和素养的专业人才,真正实现“以能力为本位,以学生为主体的素质教育”。这样既体现了学校专业建设的职业特色,也使这种新的人才培养模式更具有科学性和实用性,更受企业的欢迎。 一、实施过程 1.岗位职业能力调研 岗位职业能力调研旨在根据制药行业企业对人才规格、知识结构、技能水平及职业素养的需求来构建中药制药专业课程体系,核定教学内容、制定教学标准等,以提升中等职业中药制药专业的教学水平,提升该专业学生的综合素质和专业内涵,为制定“四位一体”人才培养目标提供客观依据,使构建的课程体系、教学内容、制定的标准,既符合现代职业教育的要求,也满足现代中药制药生产行业的需要。 调研采取问卷调查、走访调查相结合的方式,对本溪经济开发区、沈阳经济区及吉林等地制药企业发放问卷或实地走访。通过对问卷进行分析,了解到医药生产企业基层岗位设置主要有工艺员、技术员、安全员、设备员、材料员、质保员、车间化验员、仓库保管员、提取岗、浓缩岗、炮制岗、粉碎岗、干燥岗、制粒岗、压片岗、包衣岗、胶囊填充岗、制丸岗、制水岗、配液岗、铝塑泡罩岗、颗粒内包岗等。生产剂型主要集中在片剂、丸剂、胶囊剂、颗粒剂、散剂等固体制剂,口服液、搽剂、酒剂等液体制剂相对较少。从企业走访情况看出,生产企业对各种制剂工、提取工等基层岗位需求量大,要求专业操作技能较高,而其他如工艺员、技术员、设备员、车间化验员等人员需求较少。调查中也发现岗位操作工有时也需要对产品质量(外观、水分、密度等)进行一般性检测和分析,并要求他们有一定的对设备进行简单维护的能力,所以中药制药专业在培养学生时除了岗位职业能力外,还应适当加强药品质量检验及制药设备知识能力的培养。调研还显示,职业教育不仅要重视实践性教学及提高学生操作技能,更应注重培养学生分析问题的能力和应用能力,侧重培养学生将已有的设计、决策、规划等成果转换成产品的能力。 2.课程体系的构建 根据医药行业岗位职业能力调研结果,建立适合于“四位一体”人才培养模式的“就业导向型”课程体系。新的课程体系、课程标准和评价体系主要通过对岗位群进行分析,选取典型的工作任务,围绕职业岗位能力展开,强化生产实践技能培养,适当加大实验和实训课的比例。教学内容与岗位需求相适应,理论课设置与实训课相呼应,其授课比例更趋于合理,知识结构与实践安排更符合企业对综合素质强的高质量技能型人才的需求标准,减少课程内耗。课程标准更加突出实践性,学生学的就是职业岗位要用的。对学生的学业评价改变以往单一“理论知识”评价方式,以企业的岗位操作和职业素养作为评价的依据,实行知识(理论知识)、技能(操作技能)、素质(职业素质)、思想(道德品质)“四位一体”的综合评价体系。 3.专业核心校本教材建设 中专的学生基础比较薄弱,对教材的理解和掌握有一定的难度。中药制药专业聘请了中国药都的多位医药行业专家,通过大量的研讨与实地调研,将职业标准融入课程中,并与生产企业合作开发了适用于医药产业岗位职业需求的《中药固体制剂技术》《中药制剂技术实训教程》《药物制剂工职业能力手册》等核心课程校本教材和技能实训教材。实践证明,新教材的投入使用,大大提高了学生对专业知识的理解和掌握程度。 4.实训基地建设 建设融教学、培训和职业技能鉴定功能于一体的实训基地。成立了行业、企业专家参与的校内实训基地建设领导小组,制定规范化管理制度和运作机制,为实训基地科学有效运作和为实践教学服务创造条件。 实训基地按照企业的岗位工作内容、工作场景、工作要求建设,使学生进入真实的工作环境中,体验真实的场景,并可以应用实训室的制药设备,加工出真实的产品(如:丸剂、片剂、颗粒剂、胶囊剂等)。通过在实训基地的理实一体化的学习实践,最终达到职业技能鉴定的考核标准,使培养的学生能完全符合企业的岗位需求,达到学校培养与企业应用的无缝对接。 5.提升教师职业技能,打造新型职业教师队伍 采用“走出去,请进来”的方式,利用寒暑假,积极联系医药企业,送专业教师下企业顶岗实习。聘请专家、企业能工巧匠到校,对专业教师进行培训或到校从事兼职教学工作。通过加强理论学习及职场实习实践,引进企业管理模式,引导教师体会和建立“以岗位技能和人际合作技能为核心”的“有效教学”的教育观。通过工厂岗位实践、技术交流、技术比武等多种形式,全面提升教师的操作技能和在生产实践中解决问题的能力,培养一支综合素质强、能教学、能科研、能解决生产实际问题的职业型教师队伍。 6.探索新型教学方法 由于中专学生的年龄偏小,对社会认识不足,并且基础知识差距较大,有学习好、接受能力强、有表现欲的,也有基础差、不爱主动学习的,因此在实训课教学中运用“分层次”教学方法,将接受能力强、有表现欲的学生安排为实验实训组的组长,教师培训结束后,由组长再对组员进行再培训,充分调动学生学习积极性。 学生在实训室的真实环境中,以及老师的精心指导下,应用实训室的生产设备生产出各种剂型的产品。学生的作业即是生产出的产品。学生在操作中常常会提出各种问题,此时教师即是师傅,指导处理在生产过程中出现的各种问题。培训过程完全采用生产车间的工作流程,以技能训练为重点、以现代化教育技术为依托。在专业教学过程中,实现“教师为师傅、学生为学徒、教室为车间、作业为产品”的角色转换,把实训场所作为教学的重要阵地,形成符合职业教育规律的教学方法新体系。同时,培养学生认真钻研、规范操作、团结协作和开拓创新的职业素质。 7.探索基于实训过程的技能考核模式 传统的教学实训考核模式,由于考核重结果导致学生学习目标不明确,不能全面检验学生对技能的掌握程度,不利于调动学生的学习积极性,容易造成学业评价的不公平,失去考核的信度和效度。为消除现行实训教学考核模式的弊端,在不断探索和总结经验的基础上,提出基于实训过程的考核模式,变原有的阶段性考核为过程考核,做到实训教学考核全程化。考核内容以制药企业岗位能力为依据,包括理论知识、操作技能、记录填写等。 二、条件保障 生产性实训基地建设是“四位一体”教学模式的最基本条件,它创建的良好的职场环境有助于培养学生良好的职业习惯。而具有丰富生产实践经验的双师型教师队伍是“四位一体”教学模式转化为实际成果的有效桥梁。在“四位一体”教学模式下,老师必须改变教育教学观念,师生以企业生产活动为中心,边教边学边做,这样不仅能使学生掌握技能要点,还能培养他们自主学习、钻研探究的习惯,为今后的职业生涯发展打好基础。 三、实施成效 实施“四位一体”的教学模式,建立了企业管理摸式的“教、学、做”一体的实训教室,培养了一批优秀的双师型教师队伍,编制了以岗位能力为核心的实训教程。专业培训的优秀毕业生遍布中国药都的每一个医药企业。 2013年中药制药专业学生代表辽宁省参加全国“中药传统技能大赛”取得了三等奖的好成绩,某医药企业闻讯直接将这些学生聘任为药材库保管员。2009级学生在某医药企业GMP认证办公室工作,她在工作中所体现出来的态度和水平得到了该企业领导的一致好评,她本人也在实习报告中说,“虽然到了一个新的企业,但是在学校打下的坚实的理论和实践基础给了我太多的帮助”。某公司化验室唯一一名中专学历的职员,来自于笔者学校中药制药专业,这都是因为她在学校学习的过硬的化验技术和良好的职业素质。其他岗位的优秀员工不胜枚举,他们已遍布于中国药都各个生产企业,成为了企业发展的中流砥柱。 四、体会与思考 “四位一体”教学模式的改革,解决了中药制药专业人才培养中学生无法进入医药企业实习的难题,并有效地提高了专业人才的综合职业素质和岗位技能,实现了学校人才培养目标与生产企业人才需求目标的一致。但是这种生产性实训将消耗大量物料,同时生产出的大量教学产品,不能进入市场创造价值,这是有待于学校下一步研究和解决的难题。 中药制药论文:浅析中药制药的瓶颈及创新方法 【摘要】本文从当前我国中药制药技术领域的基本现状出发,浅要分析了中药在制药领域内遇到的若干瓶颈问题和亟待解决的重大技术需求。在此基础上提出了制药领域科技创新的战略方向。创新性的提出以“三化”即精密化、数字化、智能化为主要特征的中药制药技术,并对该科技工程的创新前景提出了建设性的建议。 【关键词】中药制药工程;制药方法;中药工业;转化科学 在我国生物医药产业中,中药工业是一个重要的组成部分,近年来更是升级为国家战略性的新兴产业。但由于受到发展时间短的历史原因及科技水平低的现实原因双重影响,导致我国在中药制药领域出现了桎梏的瓶颈,诸如市场竞争力弱、科技含量低等。为了解决这些问题也为了促进我国中药制药的战略发展,实现“低投入、高产出”的战略转变,故选择一些有潜力的中成药进行再次开发是及其必要的,从而完成制药技术的升级改造,以便更适合当前医疗市场的需求。 随着医疗市场的发展,一些中成药的质量问题备受关注。大众对中成药质量问题的关注促进了对中成药的质量分析,诸如多成分含量测定、色谱指纹图谱等检测方法在技术上走向成熟。例如在我国中药制药领域制药技艺还是水准较低、生产操作过程呈粗放式、制药设备智能化程度低、制药的技术革新意识较低、创新驱动力不足进而导致中药制药技术水平整体落后于时代的发展和需求[1]。因此,面对中药制药发展的困境和市场对中药制药的期望,自主创新发展中药制药工艺、推动该项技术的升级发展、实现科技战略创新、构建提高药品标准的新机制、加强对制药过程的检测及全程质量监测、确保产品的安全可靠、不仅具有巨大的医学价值更有利于推动我国中药制药产业的健康发展。 1制约中药制药发展的桎梏因素和技术诉求 1.1中成药产品的保证质量之难 按照国家药品局的指示,提高中药的制药质量标准是医疗工作者各项工作的重中之重。在此基础上对中药制药技术提出了六字真言,即“高标准、严要求”。“高标准”即是在研究中提高中成药的生产原料及质量放行的标准,将一些药量含有限制或者微量有毒有害的物质修订了检测的目标,纳入检测的范围。“严要求”就是严格控制制药工艺品的品质、提升制药工艺的水平。 1.2中成药的二次开发之难 人们往往重视的是药品的药效和作用机制的研究,因而导致对中成药的再次开发的研究技术较薄弱。再加之制药工艺品质低等技术因素导致中成药存在很大差异,例如同一生产产家不同批次生产的药物或者不同产家生产的同一款药物在化学组成成分上也存在较大差异。这些差异不仅会影响到药品的质量、药品药效的稳定性以及临床疗效甚至还极易会造成临床上的一些安全隐患。由此观之,中成药的二次开发之难是阻碍中成药进一步发展的桎梏因素。 1.3中成药制药过程节能之难 低碳经济是当前各行各业所追求的发展战略,如何促进中药制药过程中减少原材料的损耗、减少废品垃圾、提高能源利用率、提高生产设备的生产利用率、催生生产新工艺,是当前中成药发展过程中亟待解决的问题。 1.4保障中成药生产品质之难 中成药制药的各个环节密切关系到药品的质量,可以说制药工艺各个环节的精准操作是保障中成药生产品质的奠基石。然而,在我国当前的中药制药过程中,工艺操作却缺乏精准,有些工艺甚至呈现出粗放式。大部分生产企业的制药工艺参数还没有实现完全的自动化控制。综上所述的种种因素都成为了中药制药工艺品质的瓶颈。 1.5中成药生产质量检测风险之难 虽然在医疗领域出现中成药产品质量问题的事故层出不穷,但还是缺乏中成药生产质量事故预警的机制。根据生产需求,建立质量风险预警系统和风险评估机制,检测生产工艺的质量,对生产数据进行观察可以有效加强对生产质量全过程的监测[2]。 1.6中成药制药过程质量控制之难 中药的制药过程是及其复杂的,因而制药过程的质量控制也一直是中药质量控制领域内的瓶颈因素。控制技术整体水平较低、制药过程质量控制技术较落后、中间体质量检测指标尚不完善、制药信息的缺乏导致难以实现对制药整个过程的有效控制。因此推动中药制药过程质量的控制技术创新发展是中药制药领域内的当务之急。 2新时代中药制药核心技术的创新突破 改革开放以来经过广大医学工作者的辛苦努力和科学技术的日新月异的发展,在医学领域陆续发生了三次科技革命。第一代技术改革出现在20世纪70年代左右,出现了以“机械化和半机械化”为特征的技术变革。第二代技术革新起始于20世纪90年代,制药设备更新以“三化”为特点:自动化、管道化、半自动化。第三代中药制药技术抓住了新时代技术革新的浪潮,创新发展以“精密化、数字化及智能化”为制药技艺革新的目标,推动中药制药工艺实现跨越式发展[3]。通过对新一代中药制药技艺的探究发现,在新的时代诉求下,中药制药工艺力求在以下几个方面做出创新: 2.1中药制药过程分析技术的创新 中药制药技术一般是利用PAT技术实现对制药过程的有效监控。通过集成方式对制药过程进行化学、物理、数学和生物等风险监测,辨析出可能引发制药风险的因素,实现中成药质量的控制目标。 3中药制药科技创新构思 随着信息技术的发展和第三次科技革命的创新对中成药的制药技术突出了创新的技术诉求。我们应抓住这新一轮的技术革新机遇,自主创新实现中成药产业的快速发展。 第三次科技革命如火如荼的发展也深刻影响了制药工程的技术创新,生产系统的数字化和智能化将极大促进中成药工业技术的创新飞跃。大幅度提高中药质量,实现制药技术的升级更新,推动中成药走出中国走向世界。 中药制药论文:现代制药技术在中药生产中的应用分析 摘要:进入二十一世纪以来,我国的科学技术不断进步,现代制药技术不断深入。由于传统的思想,在药品的选择上,人们偏向于中药,所以对中药的生产和研究提出更高的要求。中药作为我国传统医学的精髓,对其进行现代化的发展是必然的选择。一般来说,中药研究的过程是采用先进的科学技术,对中药成分中有毒有害物质的去除,生产出副作用小、质量稳定的药品。目前,大多数的医药研究员都引入了现代制药技术,来提升我国传统中药的质量和作用,提高中药生产的效率。 关键词:现代制药技术 中药生产 应用分析 一、引言 目前,我国中药生产技术明显落后于其他制药技术,中药产业在我国制药市场中呈现下滑趋势。中药产业若想在激烈的制药市场中立足和发展,就必须不断的引入现代新技术,向高科技制药技术的水平和方向发展。随着我国加入世界贸易组织,我国的中药产业得到了较好的发展,大多数中药企业都投入大量资金,引入了现代化高新技术,这刺激和影响着传统的中药产业。现代化科学制药技术和各种制药新工艺、新设备的应用,使我国中药产业取得了举世瞩目的成就,也推进了中药制药剂量和药效稳定发展。 二、现代化中药制药技术实例概况分析 进入二十一世纪以来,中航建发在医药方面形成了自己的特色,拥有了一支专业的设计队伍。其医药工程项目设计主要涵盖生物制药、中药提取和医药制剂以及配套的设施等。特别是中药提取车间的工程项目设计,把国内外的先进制药技术和我国传统中药制药技术联系起来,不断的改革和完善,形成了一套全面的中药现代化生产技术体系,被国家发改委员会评为“高技术产业化示范工程项目”。 此制药项目占地面积达到3000多平方米,厂区分为两期工程进行规划和整理,一期工程建筑面积达到8000平方米,为双层,高度为18.75米,结构形式为钢筋混凝土结构。在整个厂房的布局中,规划了发酵车间、提取车间、交配电房、仓库以及办公区域等。各辅助生产区域采用岗位轮流的工作模式,在不影响工作有序进行的前提下,将厂房分为2层,方便工作人员的工作。 在设计中,将提取车间分成了三层,包括出渣层、操作层和投料层。在第三层可以布置同提取罐配套的冷凝器、冷却器;提取罐可以悬挂在第二层上,同时单效蒸发器也放置在第二层。整个设计工序方便操作、流程顺畅,既充分利用了空间,又减少了占地面积,降低了成本的投入。 图1 中药提取生产车间 三、现代化制药技术在中药生产中的设计和应用 在一个工程项目中,好的方案和规范是工程项目成功与否的重要基础,也是影响建设全过程有效的控制理论。在科学技术日新月异的今天,我国的中药制药现代化技术不断进步,促进了我国制药工艺和行业的快速发展,满足了各种各样的需要。 (1)采用自动化技术对固体进行发酵 现代化中药制药工艺突破了原来的生产技术,适应了国家和社会高新化、现代化的发现要求,使固体发酵工艺实现了技术创新。在工作设计和制度中,引入了先进的开发技术和单元操作技术,建立了一套适应国家先进水平的现代化自动生产线,以满足相应发酵环境下各种新工艺、新技术以及新设备的发酵工作和在不同自动化技术控制阶段的标准和理念。此技术有效的推动了中药制药技术的发展,使现代化先进制药技术广泛的应用在中药生产过程中,提高了中药生产效率,保证了中药药性和剂量。 (2)实现了中药胶囊有效成分的定量控制 目前,我国大多数制药企业为了实现质量控制现代化,在生产检查中采用了高效液相色谱法(HPLC)检测质控手段,它采用了高压输液泵、高灵敏度检测器和高效微粒固定相,能对液体混合物进行成分分离。超高效液相色谱-质谱联用、气相色谱-质谱联用方法在定量控制中的应用也越来越多。例如,三聚氰胺就可以用此法检测其含量。相关部门还制定了科学严格的质量标准,使中药制剂更具有安全性和稳定性。 图2 高效液相色谱法(HPLC) (3)中药的提取和制剂生产设备对生产过程进行全面的质量检测控制 生产工艺和质量控制直接关系着中药现代化的发展。单元制造技术系统集成的自动化全面质量检测控制生产线是该项目实现制药工艺现代化的重要工作之一。在此项目中,单元制造设备建立了提取、浓缩、干燥等操作系统,这些相互独立又相互连接的方式,使整个提取工艺流程实现连续化和物料转移管道化。 设计中,采用了国际先进水平的铝塑包装设备,提高了产品包装过程的质量控制;同时具备了在线检查和称重、自动去除不合格产品的功能,有效的增加了中药生产的效率和质量。设计中用到NT25型铝塑包装机,利用数字和红外线扫描,能精确的保证产品的质量参数,高效快速的控制质量,提高了中药生产技术水平和设备水平,进而推动了中药产业的稳定发展。 (4)高温、高湿的空调处理技术 在现代化制药技术中,中药生产流程非常的复杂。在生产过程中,提取工序使用大量的酒精,存在安全隐患和质量风险,应该在送风支路上设置防爆防火阀,并采用直流形式排风。如果外界自然空气能达到一定的使用要求,可以利用自然风,采用排风扇,实现变风量、变新风的运行。 (5)膜分离技术在中药提取、分离中的应用 膜分离技术是以选择性透过膜为分离介质,利用膜两侧的电位差、浓度差或者压力差,使原料选择性的透过膜,达到最佳的分离效果。在中药成分分离过程中,由于存在较多较大的杂质和胶体,不仅会对膜产生一定的破坏,也会对中药的提取、分离以及制造工作带来不必要的麻烦。因此可以在中药中加入絮凝剂,使部分悬浮颗粒发生沉淀,使其过滤,更好的被超滤膜分离,达到中药生产的最佳效果。由于该技术操作方便、污染小、成效高,能全面提高中药生产的质量,促进我国中药产业更好更快的发展。 四、结束语 此工程设计整体来讲,布局比较合理,各项工艺流程和设备都已经达到国内先进水平,其生产过程稳定可靠,有效的提高了中药生产的效率,保证了中药的剂量和药效。中药制药作为我国传统医学的精髓,运用现代制药技术进行生产是必然的选择。相关部门应该充分利用现代技术,调动科学力量,促进中药走向现代化、国际化的发展方向,为我国人民的健康做出应有的贡献。
热处理论文:建筑节能外围保温隔热处理技术 摘要:分析了传统节能外围保温隔热处理施工技术所存在的问题隐患及节能外围保温隔热处理施工技术的实质性运用方式,提出了拟定节能外围保温隔热处理工程施工技术的运用方案。 关键词:建筑节能;外围保温;隔热处理;施工技术 节能理论作为重点内容,被引入多数工业建筑之中。源于节能措施较为广泛,施工单位应汲取理论要点,并依据要点内容待施工项目进行分析,而后,根据项目所需,开展技术事项的运用,以充分保障建筑建造品质,以及节能目的,逐步完善建筑物建造工作。节能技术的发展周期较为漫长,其中,待技术分析便耗费较长时间,但是,随着外围热处理施工方式的不断延伸,待其相关技术的逐步运用亦赋予成熟化。因此,待过去几年间,研究人员针对节能技术的不断探索下,该技术获得明显进展,并且,改善了诸多热处理相关的隔热问题事项,在新型节能技术的运用下,该项目工程的施工内容得到质的提升。其内容在于保障建筑物的整体架构体系平衡,使之建造后内部空间得到优质改善。 1传统节能外围保温隔热处理施工技术所存在的问题隐患 1.1材料选取导致技术偏差呈现 建筑物的部分施工用材料相较一般构建较为严格,首要针对材料质地进行严格审查,而后待材质数值进行详细分析,经分析结果判定材料结构是否合乎工程运用规范,如若偏离,便可致使工程工艺受损,且施工品质亦同期波及。碍于现阶段节能相关技术类目众多,导致实质性进行施工期间,无法选取最具优势的技术开展施工内容。针对建筑的保温隔热施工事项,应将重点置于材料,材料质地紧密关联着节能技术的运用,如若材料质感偏低,便会造成技术运用失效,在造成时效延长同期,亦会致使工程建设方向呈现偏差。并且,在部分情境下,技术运用不规范,也会导致工程建设问题隐患呈现。 1.2施工规程偏离初始设定内容 实践施工事项是保障施工依据的关键,然而,传统技术要求颇为严格,导致从事相关技能工作者少之又少,专业技术人员缺失下,热处理作业内容无法得到完善。部分能力不足的工作者,因自身技能偏差原因,导致的作业事故不在少数。由此可见,其危害性十分严重,不仅会造成人身安全危害,同时也会因理论不足,引发施工后隔热基准于原定内容相差甚大。 1.3施工后的安全问题难以保障 建筑节能外围保温隔热处理,一般是将高效隔热保温材料粘贴或涂抹在建筑的外墙面,受施工技术,自然环境如冷冻、风雨需电、地震、火灾等因素影响,这些保温隔热材料容易发生脱落,不仅会影响到整个保温隔热体系的性能,还会形成大的安全隐患。尤其高层建筑外墙面,脱落现象一旦发生就很容易伤及无辜造成伤亡事故。 2节能外围保温隔热处理施工技术的实质性运用方式 2.1技术运用基础原理分析 对施工过程中各个技术要点逐一进行剖析是非常有必要的,建筑节能外保温隔热体系的基本原理是在利用保温与隔热材料的高效性能,来减少室内外的热传递作用,基本施工操作,是将保温隔热材料粘贴或涂抹在建筑的外围墙面,来保持建筑内的温度,达到高效节能的目的。 2.2材料选取方式 随着新型保温隔热材料的不断研发与革新,紧跟时代步伐是非常有必要的。作为整个节能工序的重要环节,材料的选取直接关系到整个建筑体系的保温隔热效果。多次实践证明,不定形的复合浆体保温隔热材料,可以有效避免传统材料所出现的种种问题,其导热系数低,可进一步提高建筑外围的保温隔热效果,与此同时,材料还具有防火功能,安全耐用,可满足不同条件的需求。 2.3节点部位处理技术 在建筑外围保温隔热处理过程中,由于建筑墙面门窗四角常易出现裂缝,如果处理不当,会导致这些部分的保温隔热涂层受自然因素或其他因素影响而发生龟裂或脱落,从而影响节能效果。应利用板材本身所具有的柔韧性,将板材的接缝与四角裂缝错开,加一块玻璃纤维网格布与门窗角平分线成90°放置、贴在最外则,加强外围保温隔热,抵抗结构的裂缝,加强保护层的抗开裂能力,从而有效解决墙面门窗四角裂缝导致的保温层裂缝问题。 2.4保温隔热体系技术操作规范 在界面处理上必须彻底,否则会影响保温隔热材料的粘结强度。针对抗裂砂浆设计,要确保材料层面防水性,避免在雨天施工。此外,需利用阻燃材料对保温隔热层做防火隔离设计,以确保整个保温隔热层的安全性。 2.5注意施工环境影响 外围保温隔热处理一般受需电、地震、冷冻等自然环境影响较大,因此在施工过程中,也需要考虑自然因素的影响,不能盲目施工,在天气恶劣的时候,要停止施工,一般应该选择在背风面,以及天气比较湿润的时候施工,这样可以有效降低高温和风对保温隔热材料的影响。 2.6对施工人员培训与施工过程的监管 作为一种技术性的工作,整个施工质量直接影响到建筑的保温隔热耗能,从而影响整体建筑体系的节能作用。因此,在实际操作前,需要及时对施工人员进行定期的培训和考核,施工过程中还需要进行严格的监管、控制和指导。 3拟定节能外围保温隔热处理工程施工技术的运用方案概况 某高层商住小区地下室、半埋式顶盖花园、车库、架空层,住宅楼主体等,其外墙采用蒸压加气混凝土砌块和外墙保温砂浆组合的具有保温隔热功能的复合墙体,采用塑钢中空玻璃窗,且与墙体连接处全部用保温板材及防渗抗裂砂浆填塞密实,针对小区的不规则坡屋面和平屋面,防水、保温难度比较大,采用新型聚氦发泡全粘结工艺,解决了小区不规则坡屋面、平屋面的防水、保温的难题,经过大量商住用户多年使用验证,墙体、屋面保温层无开裂鼓泡、渗水等。 4结论 经实践数据表面,热处理技术的运用共分六步:其一,优先给予施工内容以理论分析,根据分析所得,开展施工基本内容事项。其二,依据项目施工的素材选取准则,开展材料采定,材料首要具有隔温性质,其次具备相应安全性,最后是必不可少的防火功用。其三,构件处理技术的运用,以充分保障涂层面隔热效能。其四,水系隔离技术的运用,加设外层砂,以保障外围施工后的隔水效果。其五,后期施工中,待现场环境细节的处理,待自然灾害施以防备。其六,施工环节事项进行全程监督,以保证项目的建造质量。未来的建筑业,需工业整体共同开展探索内容,经验的不断累积,说明外围隔热技术即将发挥出其最大节能效用。 热处理论文:工程材料及热处理课程教学改革 摘要:《工程材料及热处理》作为机械类专业的必修课,存在内容多、课时数少、学生兴趣不大等问题,解决这些问题的唯一办法就是教学改革。本文从教学目的、教学内容与教学方法等方面探讨了该课程教学改革方案,在教改基础上选择Authorware作为开发平台,开发了便于操作和学生听课的CAI课件,并且根据教学实践,指出了在CAI课程教学中的应注意事项。 关键词:工程材料及热处理;教学改革;CAI课件 《工程材料及热处理》是机械工程类各专业的一门学科基础课,课程教学内容涉及面广、工艺性强、基础理论抽象、概念多。传统的课程教学中,在理论和基本知识方面教学时数较多,课堂教学以教师讲解为主,辅以少量照片以及黑板上画图等方式,既难以描述清楚微观状态,对于非材料类专业的学生其实用性和实际效果也不好,学生普遍反映学习枯燥、难以理解,影响学习效果和教学质量。随着教学改革的深入,新的知识不断增加,学时却在减少,我校《工程材料及热处理》课程教学学时为32学时,这对该课程的教学提出了新的要求。虽然现在MOOC、SPOC等教学方式正在兴起,但对教师和学生都有较高的要求。一个好的CAI课件可以实现传统教学所不能实现的灵活、形象、生动的效果,能显著加大课堂教学的信息量,增强教学内容的趣味性和吸引力,调动学生的学习热情,提高教学效果[1-4]。根据笔者多年的教学经验和CAI软件开发,本文对《工程材料及热处理》课程的教学改革进行了探讨。 一、课程教学改革的探讨 (一)教学内容的改革 《工程材料及热处理》课程的教学内容基本上是材料工程类专业所学几门主要课程的浓缩,教师往往以对材料专业学生的教学思路来进行讲授,对材料的内部结构与村料性能之间的关系讲解的较深。但对机械类专业的学生来说,他们毕业后的工作主要不是去挖掘材料性能的潜力,不需要深入研究获取材料性能的工艺问题,他们从事的主要是产品设计及解决产品制造过程中的工艺问题。因此,机械工程类各专业学生与材料工程类各专业学生对材料知识的要求,不仅深度上有差异,而且侧重点也应该完全不同。他们对各类材料的性能特点与适用范围只需要一般性的了解,侧重点是能够正确地选择材料,合理地选择加工方法和制定加工工艺路线,要求掌握各类零件在不同服役条件下的失效方式,并且根据服役条件、失效形式对材料使用性能的要求以及工艺性和经济性的要求,通过分析对比来选用材料。在市场经济的社会中,对学生实用性的要求显得更为重要。 (二)教学方法和手段的改革 《工程材料及热处理》课程涉及内容广泛,要在32学时的时间内获得好的教学效果,靠“教师机械灌输、学生被动接受”的传统方式是不行的。首先在课程的一开始就要能吸引学生,使他们产生学习该课程的兴趣。“绪论”是课程的第一课,因此很重要。在教学中我们发现,学生对新材料及其应用的内容较感兴趣,而这部分我们只作简介,因此将这部分内容放在绪论中进行。又如在绪论中,我们通过齿轮的生产过程,引出材料改性工艺与机械制造之间的关系。通过绪论内容的增补,既拓宽学生的视野,又能使学生对本课程产生兴趣。教师讲课时,如果只顾自己讲解,学生很难理解,更不会分析。在讲课要时经常提出问题,让学生回答,要启发学生进行思考,让学生开动脑筋想问题。如以拔丝加工工艺路线作为示例来分析思考塑性变形和回复与再结晶时的组织与性能变化及回复与再结晶退火的作用,同时还引出拔丝模具的设计应注意事项。在课外作业上,不要采用可以从书上直接找到答案的习题,要让学生做综合性分析思考题。教师要指导学生怎么去分析问题而不是只给出答案,要充分发挥学生对知识的综合运用、分析与创造性思维的能力。通过不断的积累,从而提高学生分析问题解决问题的能力。 二、课件的制作 CAI课件要根据使用目的和使用的具体情况来设计。从使用的角度应具有易用性、便捷性、开放性。在使用PowerPoint制作的许多课件中,采用的是顺序式的流程,很不方便。我们利用Authorware软件开发了Windows风格的下拉式菜单结构课件。图1a)为程序运行后的菜单界面一角。当选择某一菜单项后,主窗口中显示相应的内容,如图1b)。在教学过程中,有时需要将其他章节某一处的内容调出来,通过菜单选择非常快捷,从而方便了教学。屏幕教学就相当于屏幕版书,因此屏幕上的字数不能太多,而且也不能太花俏,以便于学生记笔记,因此,软件采用Windows界面,界面简洁,除了菜单外,只有几个页面跳转按钮,功能一目了然,教师操作也方便。但版书少了,大量的内容靠口述学生也难记忆,因此采用了许多文本按钮,当鼠标移到这些文本按钮上变为手形后,点击即出现详细内容,既可便于学生课堂记忆,也可用于自学。为了使学生获得感性的认识,课件中列举了大量的动画和录象,因为在课堂上不可能全部都播放,而且有些需要讲解,为了获得更好的效果,需要控制播放速度和暂停,因此采用自行设计的动画和录象程序,只要通过文本按钮点击就可调用。课程中有许多金相照片和图象,也采用自行设计的程序调用,图象是保存在专门目录里的,只要将文件名设为图号即可调用,便于扩展。 三、教学实践与思考 课堂笔记是很重要的,除了帮助获取知识外,还能使学生集中精神听课。CAI教学由于不要版书,教师讲课进度较快,而且信息量大,会造成学生来不及记笔记,这一点在其他高校的调查中也有同样的反映[5-6]。但如果学生整堂课都在记笔记,就少有时间去思考,笔者认为可以对记课堂笔记的方法作一些改进,教师将讲义精练了以后做成带有提问的“笔记”印发给学生,学生上课时只要在相应的地方做标记,同时根据教师指点做必要的补充和注释,这样就有更多的时间去记忆和思考。但这种方法在上完1-2次课后教师就要像检查作业一样去检查,以免学生对“笔记”产生依赖。当然,这种方法还有待实践去验证。应用CAI的目的是为了达到更好的教学效果。优秀的多媒体课件应该是教师教学经验、教学思想与多媒体技术之间的无缝结合,而不是将教学内容简单地进行媒体替换或把教学内容中不易表达和较抽象的东西通过多媒体形式形象地展示。对CAI课件的有效性可以采用一定的方法进行评价[7],最主要的应该是学生的评价,在使用中还会遇到各种各样的问题,只有通过不断的研究、反馈和总结,才能使CAI教学达到更好的效果。 作者:姜世杭 单位:扬州大学机械工程学院 热处理论文:建筑节能外围保温隔热处理施工技术研究 摘要: 建筑产业的发展越来越快,对于社会的经济影响越来越大,其对环境也有直接的影响,在建筑研究过程中所需要进行的就是建筑材料的节能化选择,使得建筑的绿化性逐渐得到发展。近年来对于南方的建筑保温的研究越来越重视,为使得在对环境不产生不利影响的基础上进行建筑的保温隔热的研究,就需要从材料上下手来达到最佳效果,因此,需要对建筑节能外围保温隔热处理施工技术进行研究。 关键词:建筑节能外围保温隔热处理技术 施工技术 研究分析 随着低碳概念的深入人心以及环保理念的全面深化,使得社会中各产业的发展逐渐往该方向靠拢,其主要的目的就是使得社会的发展与环境之间的矛盾得到缓和,进而使得社会各方面的发展趋向于稳定化,以及与持续发展原则相符合。在建筑产业方面更应如此,其主要改进的方向就是减少空调、电扇等电子产品的使用,需要采取绿色的方式来调整室内的温度,经过不断的研究发现科学环保的改进措施就是进行节能建筑材料的选择应用。本文主要探讨的就是建筑过程中应用建筑节能材料进行外围保温隔热处理施工技术的完善化研究。 1建筑材料节能外围保温隔热处理施工技术存在的问题 对于南方而言其存在的主要问题就是没有地暖,夏天温度普遍高且持续的时间长,冬天处于湿冷状态,建筑无法提到较好的保温隔热的作用,导致其必须借助其他设备来进行温度的调控。针对这一问题进行的主要改进策略就是进行建筑材料上的分析以及其施工设计的研究等,但是该应用方式在南方的发展极为缓慢,主要原因就是建筑节能材料的选择问题,建筑的设计问题,材料的构架问题,施工技术的问题以及相关人员的素质问题等。 1.1建筑节能材料的选择问题 在南方建筑的施工过程中对于建筑节能材料的选择存在的主要问题就是选取的材料不科学以及不适用,与南方的气候合适度不高,导致易出现各种意外以及建筑的稳定性无法保证,建筑的保温隔热效果弱化等。具体体现就是选取的建筑节能材料主要就是建筑过程中的实际应用例子,其对于例子的使用地点以及使用条件的分析较为匮乏,在该种节能材料的使用过程中没有进行进一步的分析,导致其的实用性得不到体现,其会导致的后果就是由于材料的选择不合理而出现由于承重能力范围的不确定性导致危险的发生。 1.2建筑的实际情况探究以及设计问题 建筑节能外围保温隔热处理施工技术中还存在的严重影响其发展以及更新的问题就是设计问题以及实际情况探究的问题,主要就是在设计过程中,由于对于其设计环境的信息获取量不足,导致其的温度变化范围、湿度情况以及具体气候变化情况等的考虑不足,导致所进行的施工与实际的情况出现矛盾之处,不仅使得该施工无法正常进展下去,还会进一步的导致建筑的质量以及所预期的效果无法实现。 1.3施工技术以及相关人员能力问题 施工技术的问题就是建筑节能外围保温隔热处理施工技术的使用以及发展极为有限,其使用的方式较为单一,所掌握的技术较为有限,所使用的方法以及设备等较为落后,进一步使得该方面的建筑质量处于一个较为低下的水平,导致其的发展进一步受到阻碍;导致其发展无法顺利进行的另一个因素就是相关人员的素质不高,主要包括设计人员、勘探人员、管理人员以及施工人员等,其的能力不足以及整体的素质不高,导致该施工的整体运作处于一个较为不协调的状态,进而由于发展的不平衡性,导致无法取得较大的进步。 2建筑材料节能外围保温隔热处理施工技术的改进研究 建筑产业是我国基础产业中的一个重要组成部分,主要体现就是几乎每一产业的进展与建筑产业都密切相关,建筑产业是国家的基础性产业之一,由此可见其的发展范围以及发展重要性极大,进行环保建筑的研究是有必要的。在南方一直以来所研究的重点方向就是住房的舒适性,即冬暖夏凉,其主要使用的工具就是空调,其存在的问题就是造成温室气体的排放量增加、导致环境污染严重化以及进一步恶化温度等,对于人体的健康而言也是极为不利的,其会破坏人体的自我温度调节能力以及使得人体的水分更为快速的蒸发。因此,需要进一步的发展完善建筑材料节能外围保温隔热处理施工技术。 2.1进行建筑节能材料的合理选择 选取建筑节能材料的主要准则就是改变材料选取者的观念,主要就是将设计中出现的不合理的借鉴以及参考会导致的结果进行全面合理的阐述,让其对此有一个深刻的认识,在材料的选取上投入精力,主要改进方向就是对材料的主要使用范围,即温度的控制范围以及周围的干湿度进行分析,在此基础上在进行适合的材料的筛选,主要运用的手段就是对比,进行材料效果、材料质量、材料承重范围以及材料的价格等多个方面进行综合探讨,最终获取一个最为合适的范围,必要时保留与之相似或者作用效果相差不大的方案以备不时之需,尽量做到不影响施工进程。 2.2进行科学的设计 进行科学设计的主要方式就是将其设计地点的海拔、地势、地形进行详细的勘探,对该地的气候变化、天气的衍变、各种时节具体的气候情况、温度的具体变化范围等进行详细的分析,在此基础上在根据所选取的材料,所规划好的房屋构架方案进行进一步的结合分析,在此基础上进行设计,其设计的主要效果就是将保温隔热的效果具体化以及实际化。 2.3进行施工技术的研究以及相关人员的能力锻炼 对施工技术方面进行的主要研究就是引进先进的设计理念设计方案以及设计手段技术等,在此基础上结合实际的发展需求以及发展现状进行分析,同时进行的就是对相关人员进行该方面专业人才的技术辅导,使其的能力能够在具体的实践过程中逐渐提高。 3结束语 建筑节能外围保温隔热处理施工技术在南方的实际发展过程中存在的问题较多,对此进行发展的主要方案就是将其存在的问题采取具体的措施改进。 作者:施华斌 单位:福建省龙津建筑工程有限公司 热处理论文:建筑保温隔热处理技术研究 保温隔热处理中,材料的选择以及工艺技术的实施,直接影响到整个建筑的节能效果。在建筑外围保温隔热施工过程中,受施工技术的不成熟,监管不严格,材料选取的不恰当等因素影响,使得保温隔热材料的应用性能不能发挥出最佳状态,建筑外围保温隔热作用与理想效果相差甚远。比如说,建筑节能外围保温隔热处理中,常采用泡沫塑料作为外墙的保温层,这种材料极易燃烧,危险系数较高。 关于建筑节能外围保温隔热处理技术体系,我国建筑部颁布了多项相关标准。作为一种技术性工作,建筑外围保温隔热处理工作,也需要施工人员具备相应的技术能力,稍有不慎就会严重影响工程效果。但从实际实施情况来看,施工技术规程在实际的施工中并未得到妥善遵循,理论要求的标准与实际情况间的差距依旧很大。建筑节能外围保温隔热处理,一般是将高效隔热保温材料粘贴或涂抹在建筑的外墙面,受施工技术,自然环境如冷冻、风雨雷电、地震、火灾等因素影响,这些保温隔热材料容易发生脱落,不仅会影响到整个保温隔热体系的性能,还会形成大的安全隐患。尤其高层建筑外墙面,脱落现象一旦发生就很容易伤及无辜造成伤亡事故。 施工过程中的技术探讨 近几年,建筑能耗在我国各项能耗中所占据的比例相对较大,随着可持续发展要求的提高,对建筑产品进行节能改造是非常有必要的。作为建筑工序中最为有效的节能方式,在建筑中展开外围保温隔热处理,不仅可以减少对空气的污染指数,还可以有效利用能源减少能耗,其应用前景广阔,社会经济效益高。结合我国建筑节能外围保温隔热处理施工技术中存在的一些问题,对施工过程中各个技术要点逐一进行剖析是非常有必要的。 1原理分析 建筑节能外保温隔热体系的基本原理是在利用保温与隔热材料的高效性能,来减少室内外的热传递作用,基本施工操作,是将保温隔热材料粘贴或涂抹在建筑的外围墙面,来保持建筑内的温度,达到高效节能的目的。 2材料的选取 随着新型保温隔热材料的不断研发与革新,紧跟时代步伐是非常有必要的。作为整个节能工序的重要环节,材料的选取直接关系到整个建筑体系的保温隔热效果。多次实践证明,不定形的复合浆体保温隔热材料,可以有效避免传统材料所出现的种种问题,其导热系数低,可进一步提高建筑外围的保温隔热效果,于此同时,材料还具有防火功能,安全耐用,可满足不同条件的需求。 3节点部位的处理 在建筑外围保温隔热处理过程中,由于建筑墙面门窗四角常易出现裂缝,如果处理不当,会导致这些部分的保温隔热涂层受自然因素或其他因素影响而发生龟裂或脱落,从而影响节能效果。因此,在粘贴板材时,应利用板材本身所具有的柔韧性,将板材的接缝与四角裂缝错开,加一块玻璃纤维网格布与门窗角平分线成90°放置、贴在最外则,加强外围保温隔热,抵抗结构的裂缝,加强保护层的抗开裂能力,从而有效解决墙面门窗四角裂缝导致的保温层裂缝问题。 4保温隔热体系技术操作 ①在界面处理上必须彻底,否则会影响保温隔热材料的粘结强度;②针对抗裂砂浆设计,要确保材料层面防水性,避免在雨天施工;此外,需利用阻燃材料对保温隔热层做防火隔离设计,以确保整个保温隔热层的安全性。 5注意施工环境的影响 外围保温隔热处理一般受雷电、地震、冷冻等自然环境影响较大,因此在施工过程中,也需要考虑自然因素的影响,不能盲目施工,在天气恶劣的时候,要停止施工,一般应该选择在背风面,以及天气比较湿润的时候施工,这样可以有效降低高温和风对保温隔热材料的影响。6对施工人员培训与施工过程的监管作为一种技术性的工作,整个施工质量直接影响到建筑的保温隔热性能,从而影响整体建筑体系的节能作用。因此,在实际操作前,需要及时对施工人员进行定期的培训和考核,施工过程中还需要进行严格的监管、控制和指导。 工程应用实例 笔者参与建设的某高层商住小区地下室(半埋式顶盖花园)、车库、架空层,住宅楼主体等,其外墙采用蒸压加气混凝土砌块和外墙保温砂浆组合的具有保温隔热功能的复合墙体,采用塑钢中空玻璃窗,且与墙体连接处全部用保温板材及防渗抗裂砂浆填塞密实,针对小区的不规则坡屋面和平屋面,防水、保温难度比较大,采用新型聚氨酯发泡全粘结工艺,解决了小区不规则坡屋面、平屋面的防水、保温的难题,经过大量商住用户多年使用验证,墙体、屋面保温层无开裂鼓泡、渗水等。保温隔热方面,通过小区会所楼顶的大开间会议室多年的运营记录,以上措施起到了良好的保温隔热、节约能耗的作用。 结语 合理科学的实施建筑外围保温隔热技术,可在实现保护建筑的主体结构的目标的同时,有效隔避免室内外的热传递作用,从而达到高效节能的目的。虽然我国建筑节能外围保温隔热能技术体系已经得到了一定程度的运用和发展,但相比部分发达国家来说,依然存在着一定的差距,面向未来,我们还需要进一步探索和发现,只有不断总结经验,不断实践改进和创新,才能使建筑外围保温隔热技术发挥其最大的节能功效。(本文作者:唐汝滨 单位:韶关市第一建筑工程公司) 热处理论文:热处理对食品品质的作用探究 本文作者:刘洋涛、陆利霞、林丽军、熊晓辉 单位:南京工业大学食品与轻工学院 肌原纤维粗丝中的肌球蛋白是最主要的肌原纤维蛋白。肌球蛋白由轻链与重链2个部分组成[6]。肌球蛋白轻链与重链具有不同的热稳定性,且不同种类之间差距较大,如白色石首鱼酶解肌球蛋白轻链在80℃形成二聚体,而白眼雪鱼的酶解肌球蛋白轻链则基本不形成二聚体[7]。ReedZ.H.等研究发现,鲑鱼肌球蛋白的表面疏水性在18.5~75.0℃范围内随温度的升高而升高,之后维持稳定[8]。罗非鱼肌球蛋白轻链与重链的表面疏水性在30~40℃范围内都呈上升趋势,其中重链到达70℃之后近似稳定,而轻链虽呈上升趋势,但变化不大[9]。箭齿鲽肌球蛋白的表面疏水性在20~65℃范围内持续增加[10]。蛋白质分子的表面疏水性可能与形成蛋白质分子的氨基酸残基的疏水性有关。肌球蛋白的表面疏水性发生变化说明分子内或分子间的疏水作用力发生了改变,达到一定程度后必然导致蛋白完全变性。VisessanguanW.等观察到肌球蛋白的α-螺旋在15℃条件下开始展开,并一直持续到65℃[10]。这与肌球蛋白表面疏水性的变化有相同变化趋势,可能是蛋白质结构的展开使得更多的氨基酸疏水性残基暴露的原因。鲑鱼肌球蛋白总巯基含量在18.5~50.0℃范围内保持稳定,超过50.0℃后开始下降。表面活性巯基含量则随着温度从18.5~50.0℃升高而逐渐增加,超过50.0℃后则表面活性巯基及总巯基含量均减少[8]。但箭齿鲽肌球蛋白表面活性巯基含量在20~30℃内显著减少,在30℃之后稳定[10]。肌球蛋白表面活性巯基含量在低温加热的条件下因蛋白质结构的展开可能会有所增加,在一定温度范围内可能因为表面活性巯基结合形成二硫键,从而造成其含量下降。 肌球蛋白与肌动蛋白在三磷酸腺苷ATP供能或死后僵直的情况下可结合形成肌动球蛋白。肌动球蛋白的热稳定性与肌球蛋白的热稳定有密切的联系,且在一定程度上又有所差异。肌动球蛋白的表面疏水性随加热温度的增加与肌球蛋白相类似,并可能都是由于蛋白质二级结构,如无规卷曲的展开造成的[11],且其展开速率会因温度的升高而加快[12]。蛋白质结构的展开与凝聚可能导致其特性的改变。如马鲛鱼肌动球蛋白在加热过程中黏度与Ca2+ATP酶活性均显著降低[13],罗非鱼的肌动球蛋白在42和45℃热处理条件下产生聚集物[14],八线马鲅肌动球蛋白则在40℃以上条件下形成不溶性聚集物[15]。罗非鱼的肌动球蛋白在产生聚集物时表面活性巯基含量出现最大值,并在95℃加热条件下减少至50%。与此同时,总巯基含量随温度的升高而减少[14]。八线马鲅的表面活性巯基含量在50℃以下随温度的升高而升高,之后开始下降,在高于50℃条件下有二硫键形成[15]。在45℃以上的热处理中,肌动球蛋白多以非共价键形成聚集物,超过75℃则多以二硫键形式形成聚集物[14]。 肌浆蛋白的组成较为复杂,其中主要包括具有生化特性的各种酶类和赋予肌肉颜色特性的色素蛋白[16]等。在高温条件处理下酶会因变性失活,但在低温加热条件下,部分酶类将保留一定的催化活性,如55℃热处理后鱼肉中仍可检测出蛋白酶活性[17];且经55℃加热10min,鱼肉中磷酸酶的活性仅降低为原来的10%[18]。低温加热处理过程中的酶催化反应必然会引起鱼肉组成和品质的变化。肌红蛋白是主要的色素蛋白。不同结构的肌球蛋白具有不同的热稳定性,ThiansilakulY等通过动电势分析测得东方小头鲔肌红蛋白的等电点为5.25,氧合肌红蛋白与高铁肌红蛋白的变性温度分别为61与60℃,即60℃以上的热处理会使肌红蛋白发生变性[19]。在达到肌红蛋白变性温度前,伴随温度的升高和加热时间的延长,氧合肌红蛋白变得更易氧化和构象变化,而高铁肌红蛋白却出现变稳定的趋势。此外,有研究表明肌红蛋白会引起肉制品中脂质氧化[20],罗非鱼肌红蛋白具有促氧化能力,在45℃以下的热处理对其促氧化能力不受影响,但更高的温度则会导致其促氧化能力的降低。高铁肌红蛋白的促氧化能力在68和90℃条件下相差不大,而氧合肌红蛋白的促氧化能力受温度的影响则较大[21]。因此,低温加热不能有效防止因肌红蛋白引起的脂质氧化,反而可能因温度的提高加速脂质氧化。 肌基质蛋白是主要的结缔组织蛋白,其中最为重要的便是胶原蛋白。胶原蛋白的含量与鱼肉的质地有一定联系,低胶原蛋白的鱼肉较为柔嫩[22]。胶原蛋白会在加热过程中溶解或解链,对鱼肉质地产生影响[23]。 热处理必然导致鱼肉脂质的氧化,其中不同的热加工形式对鱼肉脂质具有不同的影响,如在油煎过程因C16∶0、C14∶0和C22∶0的损失造成饱和脂肪酸含量损失70%,罐装过程3种脂肪酸损失40%。在微波加热过程中因C24∶1含量的增加,使得单不饱和脂肪酸含量增加38%[24]。但微波加热过程中游离脂肪酸含量会显著减少,共轭二烯烃的含量增加,过氧化值减少[25]。ω-3不饱和脂肪酸在热加工过程中损失较大[24]。鱼肉脂质的过氧化值在烟熏过程中减少,在油煎、烘焙、烧烤加工中则会增加。在多种热加工中都会导致TBA(硫代巴比妥酸)值增加[26]。 鱼肉综合品质受热的变化主要表现在质构特性、颜色等方面。适当的热处理对鱼肉质构特性和色泽具有提高作用。如30℃处理的鲤鱼具有最好的食用品质[27],热处理的新鲜草鱼在硬度、脆性、弹性和咀嚼性方面都好于生鲜草鱼[28];在60~100℃热水处理中,熟肉的硬度、凝聚性、弹性和咀嚼性较生肉提高,升高温度有利于上述质构指标的提高[29]。但品质特性会因鱼肉种类的不同而产生不同的变化,如对虹鳟在30~70℃范围内进行热处理,发现伴随温度的升高其亮度显著增高,硬度增加[30]。但是通过对鲍鱼沸水蒸煮3h后观察,发现无论是垂直切片还是交叉切片获得的肌纤维与生肉肌纤维相比体积都相对较大,而弹性和抗拉强度则相对减小[31]。加热会使鱼肉中部分蛋白分解[32],结缔组织被破坏,从而提高咀嚼特性,在此过程中胶原蛋白的分解与凝胶作用可能会使鱼肉发亮[33],提高色泽。KongF.B.等使用121.1℃油浴对鲑鱼加热发现其嫩度变化分为快速韧化、快速嫩化、慢韧化、慢嫩化4个阶段,在此过程中当85%以上胶原蛋白溶解时剪切力同时达到最低值,并发现蒸煮损失和皱缩面积与剪切力改变有显著关联[34]。热处理使鱼肉蛋白疏水区域暴露,蛋白分子变性或形成聚集物。在此过程中,随表面疏水作用的提高则会使蛋白分子持水能力下降,水分与蛋白分子的结合被破坏,使水分更易流失,且能导致组织蛋白相互收缩,游离脂肪酸则会发生聚集或体现一定的乳化作用。但过度加热会使鱼肉品质下降[35],蛋白的过度变性,风味物质大量损失,感官特性降低,令人难以接受。 目前有关热加工对鱼肉影响的研究总体而言较少。一方面只片面研究鱼肉组成中某一种特定组分随温度变化的情况,而忽视了各种成分之间的相互影响;另一方面,如何同时保证水产品感官品质和营养品质尚未进行研究。结合目前水产加工的现状而言,水产品的热处理与冷处理研究应耦合起来,并不仅单纯地研究冷或热处理后的影响,而应复合考虑连续的冷热处理对鱼肉的影响,从而提高鱼肉的食用品质。 热处理论文:工程热处理课改实践教学分析 一、引言 工程材料与热处理课程是应用型高校机械类和近机类各专业必修的技术基础课。根据应用型高校的人才培养方案,本课程从机械工程的应用角度出发,阐明机械工程材料的基本理论,系统介绍材料的成分、组织和性能之间的关系,以及加工工艺对材料组织和性能的影响。课程的教学目的是,使学生在掌握工程材料基本理论和基本知识的基础上,具备根据机械零件的工作条件和性能要求,进行合理的选材与热处理工艺制定的初步能力。实验教学是该课程主要的教学环节之一。近年来,由于各高校专业调整和教学计划的变更,包括本课程在内的教学学时被压缩,其实验教学也受到了很大的影响,因此为了适应新的教学形势,对工程材料与热处理课程实验教学进行改革,建立新实验教学模式,以适应当前新人才培养方案和教学计划,是势在必行的重要研究课题。 二、课程实验教学改革的必要性 (一)课程实验教学的作用和地位 工程材料与热处理课程实践性强,其主要基础理论及一些专业理论都是通过实验并总结实验的规律而建立起来的。实验教学作为重要的课程教学环节之一,对于学生加深理解和掌握课程内容,了解工程材料的成分、组织和性能之间的关系,从而初步学会典型机械零件的选材和热处理工艺制定具有重要的意义;同时,实验教学也是培养应用型高校工科学生工程意识和创新思维的重要手段。对于本课程来说,其突出特点是概念多、内容杂、知识抽象,如果不通过实验教学,学生很难掌握课程的基本知识。例如,对工程材料的组织,只有在光学显微镜,有的甚至必须在电子显微镜下才能观察到其特性,这是在课堂教学中无法实现的。课程中有许多基本结论,也是建立在实验的基础上的。因此,高质量的实验教学是提高课程教学质量的重要途径。 (二)实验教学存在的问题 1.实验内容少。由于学时不足,只能开设两个实验,且两个实验之间缺少有机联系。对钢经热处理前后的组织变化没有直观的对比,学生对钢的平衡组织和非平衡组织的概念理解不透。热处理实验后,学生没有时间进行金相试样的磨制,影响了对金属材料金相分析方法的掌握和运用。 2.学生在实验中缺乏自主性。在整个实验教学中,学生始终处于被动状态,基本上是教师讲,学生照着做。这种教学方法,学生的实验能力和动手能力都得不到提高,影响实验教学的效果。 3.学生对实验教学兴趣不高。由于前述原因,使大部分学生对本课程实验缺乏足够的兴趣,主要表现在实验课前不预习,不看实验指导书;实验中操作不认真,能不动手就不动手;实验报告不规范等。此外,笔者对本课程实验教学作过一次调查,参加调查的学生分别来自机械制造专业、材料成形及控制工程专业和汽车服务工程专业,共收回调查表152份,其主要调查内容及结果。从调查结果可看出,学生对该课程实验教学不满意度很高,说明实验教学已到了必须改革的时候。这就促使我们从2008年开始,对工程材料与热处理实验教学计划、教学方法和教学模式进行了根本性的改革,摒弃传统的实验教学计划,建立新的实验教学模式。 三、课程实验教学改革的基本思路 (一)新实验教学模式的目的 在不增加课程教学学时的前提下,丰富实验内容;发挥学生在实验教学中的自主性、能动性和创新性,变被动为主动;提高学生的实验设计能力、实验动手能力和实验结果分析能力;使实验教学成为课堂理论教学的重要补充,为学生学好工程材料与热处理课程奠定基础;培养学生掌握或了解金属材料金相分析的基本方法、实验方案的制订能力及对相关实验仪器的试用和保养常识。 (二)新实验教学模式的设置原则 新实验教学模式设置的原则是:实用性、互动性、综合性和开放性。实用性就是严格根据课程教学大纲要求合理安排实验,并尽可能结合生产实际,使学生通过实验,理一步理解和掌握工程材料的成分、组织和性能之间的关系,为学习后续课程、毕业设计及在以后实际工作中正确选材及安排热处理工艺打下必要的基础。互动性是指在实验教学中,做到学生和指导教师互动,各基本实验内容之间的互动,工程材料与热处理课程与后续的各专业有关专业课程之间的互动。充分发挥学生在实验中的自主和主导作用,使学生全面理解实验教学目的要求,克服以往实验内容分散,各实验间缺乏有机联系的不足,为以后学习专业课奠定良好的基础。综合性实验是实验教学改革的重点内容。合理设置综合性实验,能使学生全面、深入地理解实验目的和实验方法,培养和提高学生制订实验方案、设计实验步骤、分析实验数据的能力。开放性是指对于大部分实验,教学计划中只规定基本要求,其实验名称、实验目的、实验步骤、实验报告格式均由学生自行设计,学生还可以自主选择指导教师,其实验主要由学生在课程教学学时外进行,通过精品课程网络实验预约系统,学生可在开课学期内任意时间进行预约,并完成实验。 (三)新实验教学模式的保障措施 为了保证实验教学改革的顺利进行,从转变教学管理机制到实验室条件的必要改善均须得到有力的保障。在教学管理方面,打破以往的课程考核模式,允许部分学生在课程考试结束后再自主完成综合性实验,然后由任课教师给出本课程的最终成绩。同时为了保证学生自觉地在课外时间完成实验,对按要求完成实验并合格者,给予适当的奖励学分,作为学生完成学校规定必须达到的任选课学分的组成部分。实验场地的扩充、实验仪器的添置以及指导教师的足量配备是新实验教学模式顺利推行的基本前提。为此我们增添了一批金相显微镜、热处理加热设备、金相试样制备设备、数显硬度计(洛氏、布氏、维氏和显微硬度计),同时还添置了金属材料熔炼炉、多功能辉光离子表面处理设备、真空加热炉、万能磨损试验机和盐雾试验机等。为了满足学生自行选择实验时间,除了增设实验员,我们采取了任课教师和实验室专业指导教师共同负责的方法,以确保实验室全天候开放。 四、改革后的实验教学方案 经过教师讨论,并吸收学生意见,新的实验教学方案分为三个模块:基础实验、金相互动实验和综合性实验。 (一)设置基础实验 利用有限的课堂实验教学时间,使学生掌握金相实验室和热处理实验室各种仪器仪表的使用方法和保养方法。增设“金相分析与热处理工艺实验仪器使用方法”实验,为学生完成开放性实验和综合实验打下基础。 (二)设置金相互动实验 该实验设计思路为:由实验室的指导教师按照实验大纲要求事先准备好各种不同组织的试样,如各种碳素钢经不同热处理后的金相试样、各种铸铁的金相试样、常用合金钢经不同热处理后的金相试样、常用非铁合金金相试样等。学生通过网上预约或口头预约,5~6人为一组进行实验。实验时每组学生保证有一名指导教师,通过不同类型试样的观察分析和对比,让学生充分了解不同工程材料及经不同规范热处理后组织的差别,进而分析性能上的差别以及造成这些差别的原因。在选取分析试样类型时,指导教师要引导学生根据自己的专业进行选取,以便为后续学习专业课奠定基础。如对于机械制造和光机电一体化专业,要侧重于对结构钢和铸铁等材料的金相分析和热处理工艺制定,而对于材料成形及控制工程专业的学生则侧重于对模具钢和低碳钢材料的分析。 (三)设置综合性实验 该实验内容包括典型零件的选材、热处理工艺的制定和操作、力学性能测试、金相试样制作、金相显微组织分析、金相照片制作等内容。由于实验内容多,时间长,学生主要利用课外时间完成。要求4名学生一组,自主选定指导教师,自行确定实验目的、实验步骤和实验方法。实验后写出实验总结或实验报告,由指导教师批阅并给出成绩。该实验可以和学生创新设计项目或科研项目结合起来完成,其成绩按一定比例计入工程材料与热处理课程最终成绩。 五、实行新实验教学模式取得的效果 经过两年多时间的实践,本课程新的实验教学模式已基本确立,并制定出相应的教学计划和实验教学大纲。新模式的运行也取得了良好的效果,从最近在学生中进行的调查结果显示,学生对本课程实验教学的满意度达到94%。具体来说: (一)提高了学生对实验教学的兴趣和积极性由于新的实验教学模式建立在以学生为本的基础上,特别是综合实验全部由学生自行设计,给学生提供了充分发挥其主观能动性的平台,极大地调动了他们的学习兴趣和积极性,变“要我学”为“我要学”,形成了良好的实验教学氛围。 (二)收到了良好的实验教学效果,促进了课程建设及教学质量的提高 为了解实验教学改革成果,最近我们对学生进行了抽查,检查内容为:实验报告、实验现场操作和卷面测试等。其主要结果为:实验报告全部规范,成绩达良好以上的比例为65%;现场操作合格率95%;卷面测试成绩合格率95%,成绩良好以上的比例为60%。实验教学效果的提高,有力地促进了课程建设和课程教学质量的提高。 (三)学生真正学到了知识,提高了动手能力、分析问题和解决问题的能力 以往学生对各种金属材料的不同状态的组织和性能只是死记硬背,以应付考试,而不理解它们之间的相互关系,所以出现课程一结束也就全部忘记的普遍现象。从最近两届学生的毕业设计来看,在零件的选材和热处理工艺制定方面的问题已大大减少,毕业设计质量上了一个新台阶。 六、结束语 要提高工程材料与热处理课程教学质量,为培养新时期的应用型创新人才奠定必要的工程技术基础,对课程内容设置、课程教学模式、教学方法和手段进行改革是迫切要解决的问题。实验教学改革是课程教学改革的重要组成部分,对于应用型高校,实验教学改革因受实验条件、课时等诸多因素影响,比课堂教学改革更为滞后,难度也更大。以实用性、开放性、互动性和综合性为原则的改革是我们对工程材料与热处理课程实验教学改革进行的初步探索,实践证明,这种实验教学模式以学生为本,使学生变被动为主动,既提高了学生的学习兴趣,又能充分发挥其主观能动作用,因此能取得较好的教学效果。 热处理论文:机械材料热处理教学革新思路 1以工作过程为导向,重视课程体系改革 1.1教学中存在的问题 传统的机械工程材料及热处理课程体系,由于追求课程内容的完整性,采用传统的教学性模式,忽略了该课程与其他课程的相互渗透与关联,导致学生工程应用能力不够,综合能力较差。因此,必须重组课程体系,以形成具有应用性、综合性及先进性的新课程体系。 1.2合理选择更新教学内容 基于我们的工作过程,在教学内容的选取上,针对不同的专业,以对综合能力的要求为依据来决定课程内容的取舍。例如,对于机械类的学生毕业后主要从事产品设计与制造工作,传统的教学只注重于材料的选择与加工环节,而在材料科学发展日新月异的今天,还应学会正确处理材料科技进展与人类文明及经济发展的关系,从环境保护和可持续发展角度评价使用材料。具体教学时,在重点介绍钢铁材料、有色金属材料及热处理等方面内容的基础上,增加了功能材料、纳米材料等反映当前科技发展成果的新型材料,使学生在校学习期间能及时了解本专业的最新科技发展现状,以开拓学生的视野。 1.3精炼课程内容,以“必需够用”为度 在工作过程中,我们提倡经典内容简练化,并不是通常意义上的删繁就简,更不是降低课程的基本要求,而是通过贯通、渗透、举一反三的方法,使学生学会思维的过程,掌握应用的途径。例如金属学原理部分的核心就是铁碳相图,在传统的教学中,通过金属与合金的晶体结构、结晶相与组织及二元匀晶相图、共晶相图,逐步引出铁碳相图。这些内容对材料专业的学生是必需的,而对机械类专业的学生来说有些并不是必需的。如果直接引入铁碳相图,把相图所需的概念结合铁碳相图进行讲解分析,一方面可较为准确地反映“必需够用为度”的教学方针,另一方面也可在较短的学时内加强对铁碳相图的理解应用。 2工作过程中采用导学式教学模式,重在引导,贵在启发 2.1导学在教学工作过程中的应用 课堂教学的创新在于最大限度地调动学生学习的积极性和主动性,因为兴趣是最好的导师。导学式教学法正是摒弃传统教学模式,向素质教育转轨的一种教学方法,体现了以“培养学生创新精神和实践能力”为主旨的教学模式,其最终目标是激发学生学习的内驱力,提高课堂教学质量与学生学习的兴趣,从而达到培养学生自学能力、实践能力及创新意识的目的。针对机械工程材料及热处理的特点,教学方法的设计应该在大纲的指引下,以课本为基础,以培养学生自学能力、实际能力、创新意识为目标,充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用。 2.2导学教学模式 导学模式采用课前导学,首先是对知识点的综述。使学生了解所学知识的背景与含义,建立起自己的智力模式,找到解决问题的策略,学生需要知道的、涉及该内容的详细信息和一些必要的预备知识都要反映在其中。课中导学采用只讲基本知识,少而精,要富有启发性,在此基础上把一部分内容留给学生自学,有利于训练学生的自主学习能力。授课则侧重于引导学生建立知识结构,掌握学习方法,并关注理论背景。导学的课后督导也是课程教学设计的重要内容。课外学习并不意味着教师在学生学习过程中退出,答疑和质疑就是教师参与学生自主学习的两种方式。答疑是教师向个别学生解答疑难问题,学生可以向教师提出学习中自己解决不了的问题。质疑是教师向学生提出问题,以便了解学生掌握知识的深度、学习能力水平和学习方法等情况,更好地指导学生进行自主学习。 2.3导学教学环节 导学的过程包括导入、导读、导议等几个过程。导入是课堂艺术的开始。良好的导入能集中学生的注意力,调动学生的求知欲,把他们引入探索知识奥秘的境界,为后续各环节的顺利进行打下良好的基础。导入的方式有多种,在教学中可根据教材的不同特点,采取不同的导入方式。如联想法、实验法、问题法和提问法等。导读法是提高自学能力的关键。培养学生的自学能力,使其掌握好的学习方法,是教学中的一项重要任务。在教学中要指导学生学会基本的原理及分析方法,理清知识结构,重视新、旧知识的联系和迁移,注重理论和实践的结合。导议法是课堂艺术的高潮。导议最突出的特点是运用启发式教学,以学生为主体,以教师为主导,围绕中心议题展开讨论。 3以工作过程为导向,让实践教学贯穿课程主线 3.1丰富课堂中的实验演示,工作中加强直观教学 机械工程材料及热处理这门课中,一些基本概念和规律都具有非直观性的特点,以往的抽象讲述,常导致学生对理论不理解,甚至听不进。因此,教学中尽可能想办法进行一些演示性实验,这对于提高学生的学习兴趣很重要。如讲到金属结晶的过程时,由于金属或合金不透明,无法直接观察其结晶过程,学生缺乏直观认识,对于形核和晶核长大两个过程似懂非懂。考虑到晶体都有共同的结晶规律,教师在讲述这部分内容时可借以观察其他透明物质如盐类晶体的结晶,来帮助学生了解金属结晶的过程。例如,在玻璃片上滴一滴饱和氯化钾溶液,然后放在投影仪上同学生一起观察它的结晶过程。随着液体的蒸发,结晶首先从液滴的边缘处开始,逐渐向中间扩展。结晶的第一阶段是在液滴的最外层形成一圈细小的等轴晶体,然后以这些等轴晶为核心开始向各个方向生长柱状晶。那些向液滴中心生长的柱状晶由于容易及时得到液体的补充,发展较快。晶体除了向液滴中心生长外,在垂直于柱状晶主轴的方向上还会长出二次、三次晶轴,形成了典型的平面柱状树枝晶。随着结晶过程的进行,最后在液滴的中心部位形成不同位向的等轴状树枝晶。铸锭的结晶过程和组织与此实验非常相似。通过这样一个演示性实验,可使学生在课堂上注意力高度集中,在饶有兴趣之中加深了对金属结晶规律及一些重要概念的理解。教师在教学过程中通过这种边讲授理论知识,边通过实验演示的方式,使课堂教学由教师传递信息为主的过程变成师生共同对信息再加工、接受的过程。这样可极大地增加学生的感性认识、激发学生的学习兴趣,同时可把书本知识和实际事物联系起来,使学生比较牢固地掌握课本中的基本理论和规律,教学效果可得到明显地提高。 3.2综合性、设计性、创新性的实验教学 实验教学内容和方法的改革对培养综合型高素质人才至关重要,既是实验教学改革的重中之重,也是实验教学改革的难点。为提高学生在新环境下工作的适应能力和创新能力,实验教学改革的重点是加强综合性、设计性、创新性的实验教学。机械工程材料及热处理课程传统的实验教学内容陈旧、方法单一,通常是以演示性、验证性的分散小型实验为主。我们以提高实验教学质量,形成新的实验教学模式为中心,对实验教学的类型、方法、手段及考核方法进行了探索。对原来的验证性、基本技能型实验内容进行整合、优化,增设综合型和设计型实验。实验按照课堂授课内容的顺序分阶段进行,授课初、中期做基本技能型、验证型实验,然后安排综合型实验和设计性实验。 3.3实训与理论相结合,实训中发挥理论的指导作用 在课程快结束时,通常会安排学生进行钳工实习。这时可用以往学生做的锤子演示钉钉子,结果出现钉子没钉上而锤子出了凹坑的现象,让学生分析原因,从而引出课程中的金属材料的机械性能;不同材料在铁碳状态图中的位置、组织;金属材料分类;如何通过热处理改善性能等内容。这样,实质上就把钳工实习内容始终贯穿在整个课程中,而不是孤立地作为一个内容来完成。待课程结束后再安排学生钳工实习,让学生自己选材、独立设计零件、完成零件加工,从而锻炼和检验学生对知识掌握的综合能力,强化和加深学生对所学知识的理解。 4结语 总的来说,“教学有法,但无定法”。以工作过程为导向,在教学实践中采用灵活多变的方法,激发学生的学习兴趣,必能取得令人满意的教学效果。 热处理论文:机械材料与热处理教学革新 1优化教学内容 我校所开《机械工程材料及热处理》课程总学时为48学时,内容知识面广,涉及金属学的基本知识、钢的热处理、机械工程常用金属材料(包括碳钢、合金钢、铸铁、有色金属、粉末冶金材料)、高分子材料、陶瓷材料及复合材料、机械零件选材及工艺路线分析等内容。由于教学时数的限制及材料加工技术的快速发展,《机械工程材料及热处理》无法将目前所有的新材料、新工艺及时传授给学生,必然要在教学内容上进行整合优化。依据“厚基础、宽口径、综合交叉、注重实践”的课程体系改革原则整合如下:首先,对于教材中一些理论过强、岗位实用性较低的内容进行压缩,例如,材料的晶体结构和热处理原理。其次,要重点讲授实际应用较多的材料和热处理工艺,着重培养学生合理选材和制定热处理工艺的能力。第三,为适应现代企业的发展和职业岗位的需求,要及时更新和补充新材料、新工艺和新技术方面的知识内容,例如纳米材料、真空热处理等,这样使课程体系更完整,而且能提高学生的学习兴趣。通过整合优化,本课程的教学内容既保证了《机械工程材料及热处理》的科学性、理论性和系统性,又能培养学生运用材料学知识解决实际问题的能力和创新能力。 2新增设计性实验 实验教学是教学过程的重要环节,可以帮助学生巩固和加深理论知识,实现理论和实践的有机结合,更重要的是通过实验,全面培养学生的实验动手能力、创新意识和团队精神。《机械工程材料及热处理》课程原有实验均属于简单的验证性实验,学生没有参与实验设计和实验准备,课堂上只是很机械地模仿和验证,学习积极性差,不利于科学思维的培养。为了克服这些不足,我们增加了设计性实验。设计性实验是让学生自主设计实验,可以以一个简单的零件或产品为对象,通过分析工况条件和失效方式,根据所学理论知识并查阅相关资料,选择合理的材料并确定正确的热处理工艺。在设计性实验中,学生成了主体,教师只是指导者,重点考查设计方案的可行性,并启发学生完善实验方案。实验方案可行后,学生根据自己设计的实验方案,准备好实验材料,熟悉实验仪器和设备,独立进行实验操作,最后,分析实验结果,并书写实验报告。通过增加设计性实验,充分发挥了学生的主观能动性,培养了学生的创新意识和创新精神,提高了学生的工程实践能力和综合素质,还大大提高了设备的利用率。 3教学方法改革 传统的教学方法是以教师、书本、课堂为中心的应试教学,学生在学习过程中主动性不高、学习效果差。因此,在教学中我们改变传统的教学方法,采用启发式、导入式、讨论式、案例式等多种形式的教学方法去引导学生思考分析各类问题,使学生由被动的单向接受知识转为主动的探索知识,对提高教学效果,激发学习兴趣,培养学生分析解决问题的能力起到重要作用。在教学过程中,教师要善于设置问题,引导学生积极思考和学习,通过列举形象生动、贴近生活的具体案例来讲述教学内容,丰富教学内容,例如,在讲授材料牌号时,先问学生:“自行车、汽车上的零件都是用什么材料做的?”这样,教师就能很自然引出某种材料,然后再问学生:“为什么每种零件所采用的材料不一样呢?”经过学生的讨论,再和他们一起分析零件的工作状况和失效方式,正是因为它们的性能要求不同,采用的材料也就不一样了,这就是材料的“成分、组织、性能”之间的关系,贯穿了这根主线,使分散的教学内容系统起来。同时活跃了课堂气氛,加强了学生对教学内容的理解和掌握。 4教学手段改革 (1)多媒体教学+板书。传统的课堂教学是以教师讲解为主,辅以少量模型教具以及黑板上画图等方式,难以描述清楚微观、动态的变化过程,如,金属的结晶过程,学生感到抽象、枯燥。采用多媒体教学图声并茂、形象、生动、直观,可以将微观的内容宏观化,既激发了学生的学习兴趣,加深了学生对基本理论的理解,又节省了教师的书写时间,加大课堂教学信息量,从而提高了教学质量。为此我们采用PowerPoint与Flash两种软件制作本课程的课件,但课件毕竟只起辅助作用,在课堂中起主导作用的是教师,多媒体只不过是学习和教学的一种工具,教师教学观念、教学思想的现代化,要远胜过技术手段的现代化。对于知识体系的连贯性以及一些重难点而言,还是需要进行板书教学,这样讲解起来,学生可以很清晰地知道教师的讲解思路,对于问题的理解也就更透彻。为此我们采用的教学手段为多媒体教学+板书。在使用课件教学时,教师一定要随时掌握学生的学习情况和信息反馈,根据所反映出的问题及时地给予解惑并及时调整授课方式和内容。 (2)网络辅助教学。为了便于学生课后加强对本课程的学习,拓宽学生的知识面,我们利用网络辅助教学,网络教学具有师生互动的优势,体现以人为本自主学习的特点,可以突破时空界限,延伸课堂空间。使用E-mail或QQ聊天等方式可以实现教师与学生之间的一对一的交流,当学生遇到疑难问题时可以通过发送邮件向教师请教,教师收到后可以分别做出回信解答。同时,为了让学生们感到这门课程的重要性,课后给学生布置一些与时事相关的网络作业,比如:“2008年竣工的鸟巢所用材料的牌号、性能和热处理工艺是什么?”推荐他们去中国材料网、中国模具论坛、热处理论坛等网络查找答案,然后在课堂上向全班同学汇报,这样既巩固了课堂上所讲的理论知识,拓展了学生的学习视野,又锻炼了学生的表达能力。从教学效果来看,网络教学作为教学的补充,不仅可以优化教学模式,而且促进学生自主学习能力的提高。 5考试方法的改革 课程考核是课程教学的重要组成部分,学生可以通过考试,对学期所学课程进行系统的、综合的复习;教师也可以通过考试了解学生的学习情况,检查自己的教学效果。传统的闭卷考试为了兼顾知识点的全面性,会出现许多记忆性考点,使一些学生平时不用功,期末进行突击,大量背诵应付考试。为了达到教学目标要求,培养学生综合运用概念、原理分析和解决问题的能力,我们将期末一次终结性考核成绩评定方式改革为:平时成绩(占50%)+闭卷期末考试(占50%)的考核方式。平时成绩是对学生平时学习状态的评价,包括课后作业(占总成绩的10%)、课堂提问回答(占总成绩的10%)、网络作业(占总成绩的10%)、实验(占总成绩的20%)。课后作业是根据本课程概念术语多、内容涉及面广、理论抽象等特点,要求学生经常进行训练,才能加深理解和记忆。课堂提问回答主要是了解学生对理论知识的掌握情况和锻炼学生的应变能力。网络作业主要培养学生网上查阅资料、总结和表达的能力。实验是考查学生的动手操作能力。期末考试主要考查学生的临场应变能力以及对基本知识的掌握、熟练和理解的程度,考试内容要充分体现教学大纲的基本要求。考核方式的改变调动了学生的学习积极性,促进了学生对知识的综合应用能力、分析与创新能力的发展。 6结语 课程改革是一项系统工程,环环相连,环环紧扣,不可只改其中一项,而忽略其余。我们学校《机械工程材料及热处理》课程的教学改革从2007级学生开始,通过几年的教学实践,解决了课堂上死气沉沉、学生不愿意上课的重大难题,使学生对本课程的学习由被动变主动,既掌握了本课程的基本理论知识,还培养了应用知识、分析问题和解决问题的能力,取得了良好的教学效果。作为教师,我们应不断总结教学经验、相互学习和交流,深入实践,了解本学科的前沿知识和新的生产动向,与时俱进,不断探索新的教学模式,为社会培养出更多的高素质技术应用性人才。 热处理论文:机械业热处理环保思考 1.机械工业发展与节能和污染防治的形势 机械工业对我国国民经济的发展和国防力量的增长起着重要作用,占有重要地位。然而,我国机械工业能耗高、资源消费大、污染环境严重、劳动保护薄弱和环境治理差,我国环境污染的70%是由工业生产造成的,而工业污染物中的大部分是由各种工艺装备或各类机电产品在生产运行中产生的。机械工业不仅是耗能耗材的大户,而且也是排污的主要行业之一。机械工业污染防治面临的形势十分严峻,机械制造过程,特别是热加工过程,总体来说是资源消费密集型行业,从整体上看,粗放型的经济增长方式尚未根本转变,“高消耗、高排放、低效率”的问题仍十分突出。 2.热处理生产的现状及其污染类型 目前,全国各类热处理专业厂、热处理设备制造厂、热处理工艺材料生产厂以及主机厂的热处理分厂、车间近15000家。热处理生产过程包含加热、冷却及热处理后的工件清理等多道工序,在这些工序的生产过程中排出的废气、废水、废渣、粉尘、噪声和电磁辐射使作业场所和周围环境、大气、水质等产生污染。噪声污染主要来自设备的运行,油和煤气的燃烧器、气动设备、压缩机和机械式真空泵、车间局部抽风的大风量风机、中频发电机、喷砂机、喷丸机;电磁污染主要来自感应热处理及电源设备的运行。这两种污染因污染范围小,治理相对容易。对噪声污染可采用一些低噪音设备及隔音防护;而对电磁污染可以采用电磁屏蔽降低对人员和环境的污染。热处理过程对环境影响最大污染是空气和水的污染。对空气的污染物有:燃料燃烧产生的烟尘、CO2、CO、SO2、NO2及保温材料挥发所产生的粉尘等,特别是煤、重油等一次能源的燃烧过程;淬火介质挥发所产生的CmHn、CO和烟尘等;盐浴热处理过程盐蒸发所产生的NaCl、BaCl2、NaCN、KCN等;气体表面渗碳、渗氮等过程所产生的CO2、CO、NH3、HCN等;喷砂、清洗过程中清洗液的挥发及喷砂形成的粉尘等。对水的污染主要有:淬火废油中金属氧化物以及工件淬火时从盐中带出的BaCl2、HCN等;水基淬火介质中有机物;清洗液中化学物;盐渣和废盐中NaCl、BaCl2、CN-1等;发黑、发蓝或磷化的废液体等。 3.国内外热处理节能环保现状的比较 3.1科技政策及科研组织 美国能源部2004年公布了“美国2004年热处理技术路线图修订稿”。为实现路线图目标和完成众多的重点研发项目,美国金属学会热处理学会采取了成立热处理技术研发中心,鼓励和组织全行业企业参与研发两项措施,建立“热处理高新技术中心”和“热加工技术中心”。其中热处理高新技术中心由国家能源部和其他方面提供研究资金。主要研究如何降低能耗,减少污染,减少废品和返修品,控制生产成本以及全面促进热处理行业繁荣。我国还未组建类似于美国的“热处理高新技术中心”和“热加工技术中心”这样专业化的机构来鼓励和组织全行业的企业共同参与和研发。并且,科技部和国家发改委也没有设立相关的专项基金用于支持高效、精密、节能、节材的绿色制造技术的开发和应用。 3.2生产专业化及规模化 由于历史原因,我国的热处理厂都属于大而全、小而全、不协作、封闭型企业。在一个工厂里面均设置了铸、锻、电镀、热处理、模具制造、供热采暖、运输等共用性极强的车间、工段或班组。因任务量不足、生产效率低下、设备的利用率极低造成能耗、物耗、污染增大。以中美两国热处理状况对比为例,我国的专业化热处理厂只有美国的2.86%,生产效率仅为美国的3.75%,设备利用率仅为30%,电耗却比美国高40%。 3.3热处理工艺装备 “十一五”期间随着航空、国防工业的技改和新型民营企业的兴起,热处理生产设备有了一定程度的更新,但从总体来说,热处理行业的工艺装备仍属落后,能源利用率低、浪费现象严重。应通过加大技术改造的力度来挖掘节能的潜力。先进设备的制造落后于需求,工艺材料和辅助材料质量不高、品种不全。 4.建议及措施 4.1加速中国热处理路线图的制定及组织实施 以中国热处理学会和协会为中心,强化学会和协会在热处理行业中的基础研究和先进技术应用的引领作用,在“十二五”及其远景规划设想的基础上,建议尽快建立中国的热处理路线图计划。并以中国热处理学会和协会为中心,组织国内相关研究、生产和应用单位,成立相应的研究技术中心和应用示范中心,争取在国家发改委、科技部等相关国家科技攻关、支撑计划中加大对高效、精密、节能、节材的绿色制造技术的支持,加大投入力度,设立相关基金专门用于支持高效、精密、节能、节材的绿色制造技术的开发,使中国热处理路线图的制定及组织实施落到实处。 4.2加速清洁、节能、精密、高效的热处理新技术推广应用及装备的研发 4.2.1真空热处理技术 真空加热是将工件置于正常大气压以下的负压空间的加热方法。热处理加热用的最高真空度一般不超过10-5Pa。真空加热不仅能防止工件的氧化和脱碳,而且具有脱脂、脱气、净化表面和变形少的特点。 4.2.2离子渗氮和离子渗碳技术 离子渗氮和离子渗碳是将置于低压容器内的工件在辉光放电的作用下,带电粒子轰击工件表面,使其温度升高,实现所需原子渗入表层的化学热处理方法。 4.2.3感应加热热处理技术 感应加热是利用电磁感应的原理,使工件表面产生涡流而被加热。其特点是加热速度快、易控制、工件表面氧化和脱碳少、节约能源、污染少。 4.2.4激光束、电子束、离子束表面技术与表面改性技术 (表面淬火、重熔、涂层)是利用高能束对工件的表面快速加热作用实现工件表面热处理,不产生烟尘等污染,属清洁热处理技术。 4.2.5金属镀层技术 刷镀技术、热喷镀技术、离子镀渗技术是清洁的表面强化技术。 4.2.6淬火冷却装备技术 以气淬、水淬、水雾冷却技术替代油、聚合物淬火液等淬火。在该方面研究上,上海交通大学潘健生院士、陈乃录教授等开发的淬火冷却系统具有良好的示范作用。该技术采用水-空冷却方式,可以实现截面厚度600~900mm的塑料模具钢锻件的截面硬度差小于3~5HRC。 4.3加速热处理生产的规模化 规模出效益,要彻底解决材料成形加工企业的污染、能耗问题,就应该转换厂家各自解决的观念,变为区域内集中处理。铸造、热处理、电镀行业都有同类性质问题。建议在有条件地区建立铸造、热处理、电镀工业园区,通过合理规划、合理选址,将厂点(特殊产品的配套加工除外)集中在工业园区生产,集中管理、集中治污,从根本上解决不达标排放、偷排等现象。 4.4加强法律法规建设及执法力度 加大《环保法》、《清洁生产促进法》等法律、法规的宣传和执法力度,理顺管理体制,加强污染防治工作的全面和全过程的管理;完善法律、法规和行业标准,并加强宣传和执法力度;将污染防治工作纳入地方各级政府部门工作考核的重点;充分发挥协会、学会的桥梁和扭带作用,调动广大科技人员的积极性和创造性,组织力量加强进行污染源的治理和环保新技术的科研和推广。 热处理论文:反应釜内热处理废弃塑料课程设计探讨 摘要:在反应釜内热处理塑料废弃物制备有价值的碳基材料,是废弃塑料回收利用的有效方法之一。本文介绍利用废弃塑料作为碳源在反应釜内制备各种类型的碳基材料的方法和反应原理以及在环境工程专业课程设计中的重要意义。热处理废弃塑料法初步实现环境工程专业本科生对废弃塑料资源化利用的认识与理论课程的有效结合,培养学生的创新能力。 关键词:塑料废弃物;碳基材料;环境工程 固体废弃物处理与处置作为多学科交叉的综合性研究方向,涉及生活垃圾、工业固体废物、农业废物和危险废物的处理处置与资源化、管理体系建立以及相关法规标准制定等多个研究领域[1]。该学科包括对固体废物进行管理和污染控制的处理处置技术以及对固体废物作为可再生资源进行利用的各类资源化技术[2]。课程设计是指在学校教育环境中,使学生获得的、促进其迁移的、进而促使学生全面发展的教学方案,突破了以往只注重知识、经验积累的局限,把积累、迁移、促进学生发展等多方面因素作为指标。江苏理工学院固体废物处理与处置课程设计就是根据环境工程专业特点所开展的实践教学课程。本课程对学生根据社会生活中提出的问题、分析问题、解决问题等综合能力的培养有着重要的意义,也是增强学生对本专业知识的巩固和应用的重要途径。塑料废弃物是指日常生活生产中产生污染环境的废弃塑料制品。塑料废弃物的种类较多,常见的有废弃的塑料包装、农用塑料制品如棚膜等,已经成为城市生活垃圾的主要组成部分之一,占城市固体废弃物的15%20%[3]。对废弃塑料的回收利用,既可以保护地球环境,还可以实现资源再利用,节约能源。本论文主要介绍反应釜的特点、废弃塑料在反应釜内热处理的原理及废弃塑料资源化利用,阐述反应釜内热处理废弃塑料在固体废弃物处理与处置课程设计中的重要意义。 1反应釜热处理废弃塑料的特点及其资源化利用的原理 1.1反应釜的特点 不锈钢反应釜是热处理废弃塑料的基本设备,它是由一个完全由不锈钢组成的密闭的反应空间,能够耐800℃以下的反应温度和1000个大气压的高压,可以满足一些难合成材料以及亚稳态材料特殊的合成条件。不锈钢反应在热处理废弃塑料过程中有以下特点:一是反应在一个密闭的条件下进行,反应物不会溢出,得到的产物在一个密闭的空间内冷却至室温可以防止氧化。二是在反应过程中可以形成高压的体系有利于亚稳态新材料的发现。三是反应釜可以在较高的温度和压力下进行,反应过程中产生的热量集中在反应釜内有利于在较低的温度下实现产物的形成和结晶同步完成,从而有利于减少能耗。四是反应过程中无需任何保护气体,操作简单,安全性较好。 1.2热处理废弃塑料制备碳基材料实现资源化利用的基本原理 将废弃塑料和其它原料加入到反应釜内,通过电炉对反应釜进行加热,使反应釜内的废弃塑料通过热处理形成碳原子与其它原料一起发生新的化学反应形成新的碳基材料。 1.3合成碳基材料的举例 在反应釜内热处理废弃塑料可以制备不同的碳基材料,主要包括以下部分:1.3.1不同形貌的碳纳米材料在反应釜内550℃利用氢氧化钙作为脱氟剂水热处理废弃聚四氟乙烯可以制备得到直径为140200nm的非晶碳球,如图1所示[4]。1.3.2碳复合材料在反应釜内利用废弃聚丙烯、二茂铁和叠氮化钠反应制备了铁/碳纳米管复合材料,如图2所示[5]。1.3.3碳化物纳米材料利用硫粉作为诱发剂,以硅粉作为硅源,废弃聚乙烯作为碳源与金属钠和镁在反应釜内发生还原反应制备了碳化硅纳米材料,如图3所示[6]。以过渡金属氧化物(二氧化钛、五氧化二钒、五氯化二铌和三氧化钼)作为金属源,废弃聚四氟乙烯为碳源与金属钠在反应釜内发生共还原反应制备过渡金属碳化物(立方相碳化钛、碳化钒、碳化铌和六方相的碳化钼),如图4所示[7]。 2反应釜内热处理废弃塑料在固体废弃物处 理与处置课程设计中的重要意义江苏理工学院环境工程专业开展的固体废弃物处理与处置专业课程设计所使用的反应釜内热处理废弃塑料是固体废弃塑料资源化利用的方法之一。通过设计实验方案,在反应釜内回收塑料废弃物制备有价值的碳基材料。通过设计不同的实验方案,可以实现塑料废弃物的资源化利用,制备不同类型的碳基材料如不同形貌的碳材料、碳化硅半导体材料以及过渡金属碳化物材料。了解不同类型的废弃塑料在反应釜内热解规律以及转化机理。固体废弃物处理与处置专业课程设计这门实践课程能够提高学生的动手能力,并且把已经掌握的理论知识在实践课程中得到应用,使学生的理论知识得到进一步巩固和丰富。随着生活水平的提高,高分子塑料用品需求量猛增,然而塑料用品的使用周期较短,同时由于这些高分子塑料用品在自然界中降解周期非常长,已经成为城市主要固体垃圾的之一。对废弃塑料的资源化利用可以保护环境还可以节约资源,实现可持续发展。通过固体废弃物处理与处置课程设计使学生对固体废弃物对环境的危害有进一步了解,同时使学生从理论和实际的联系中去更好地理解和掌握学习的内容,引导学生运用所学的知识分析和解决实际生活中的问题,从而可以提高学生的创新精神、创新能力和实践能力,为社会培养创新性人才。 3结语 通过设计合理的实验方案,利用反应釜内热处理废弃塑料可以把废弃塑料转变各种有价值的碳基材料,对环境保护和固体废弃物的资源化利用有着重要的意义,以上是江苏理工学院开展固体废弃物处理与处置课程设计课程的主要原因,教学实践证明,在反应釜通过对固体废弃塑料物进行处理可以制备得到有价值的碳基材料,可以提高本科生对固体废弃物的资源化利用的认识与理论课程的有效结合,提高学生的创新思维意识,培养学生的创新能力,培养高素质的创新人才。 作者:王良彪 后明兰 程庆霖 路娟娟 秦恒飞 刘维桥 周全法 单位:江苏理工学院化学与环境工程学院 江苏理工学院社会科学处 热处理论文:薄壁环锻件热处理变形模具设计研究 摘要:针对薄壁环锻件热处理过程中易发生变形问题,设计了组合式的防变形模具,热处理前将锻件放入模具,并置于热处理框中,有效解决锻件热处理变形的难题。实践证明,该组合模具不仅能够防止薄壁环锻件热处理变形,还能用于一定尺寸范围的薄壁环锻件生产。模具适用性好、结构简单、使用方便,可为类似锻件的预防热处理变形提供参考。 关键词:薄壁环锻件;热处理;变形;模具设计;应力 引言 轧制成形的薄壁环锻件,热处理过程中,由于材料发生相变、内应力释放等原因,热处理后锻件容易发生变形[1]。图1所示为薄壁环锻件结构,材料为GH141,内径ϕ1567mm,壁厚50mm,高度200mm,环锻件圆柱度为2mm。环锻件热处理后发生变形,不能满足圆柱度2mm要求。设计一副组合式的防变形模具,预防锻件热处理后变形,适用于内径ϕ1200~ϕ1900mm的环锻件生产。 1模具的工作环境与使用要求 轧制成形的模具需与制件同炉加热,且因生产的需求模具需反复加热使用[2];模具加热冷却时会图1薄壁环锻件结构发生热胀冷缩现象,故成形薄壁环锻件的模具结构必须保证模具在加热冷却时不发生松动,保证锻件的成形质量[3]。不同锻件的尺寸不同,所需的模具也不一样,如果针对不同尺寸锻件都设计专用的模具,会给模具的库存和制造成本带来巨大压力;设计通用的模具,适应不同尺寸锻件的生产需求,经济效益明显提高。 2模具设计要点 2.1材料选择 模具材料的选择需根据锻件热处理及加热温度确定;材料选择参考GB/T8492标准,按照薄壁环锻件特点,需选择可在1200℃以上工作的模具材料,为保证模具工作过程中所有零件的热胀冷缩一致,所有模具零件采用同种材料制造。 2.2支架与固紧方式结构设计 模具工作时,模具与锻件同时放在热处理框中,由料框支撑锻件与模具进行加工生产。锻件成形过程中,加热冷却时会发生热胀冷缩现象,为保证模具紧固的稳定可靠,支撑的悬臂、紧固的楔子采用同种材料制造,并且紧固零件需保证在多次反复加热冷却、表面发生氧化后仍能正常使用[4,5]。根据薄壁环锻件的结构特点,模具结构设计如图2所示,模具的支架1加工成环状,将支撑制件的悬臂2用楔子3固定于支架1上,悬臂2与制件4用燕尾槽连接,调整悬臂2的位置即可获得特定尺寸的模具。悬臂2与制件4的支撑接触可采用线接触;为保证锻件的圆柱度,避免多边形产生,模具采用6~8根悬臂。生产时,先将模具的悬臂调整至锻件内径尺寸,然后将锻件置于热处理框中,再将模具置于锻件内,最后将锻件、模具与热处理框同时放入热处理炉中进行热处理;锻件受热时因热胀冷缩变形,此时悬臂受径向力的作用,而由于楔子的紧固作用,悬臂保持原状,达到防止锻件变形的目的。楔子的紧固方向应与悬臂受力方向相同,模具工作状态如图3所示。 2.3支架与悬臂尺寸设计 支架和悬臂是预防模具变形的重要组成部分,其尺寸根据锻件尺寸而定,经分析,需使用模具防止热处理变形的锻件尺寸直径在ϕ500~ϕ1800mm,而直径在ϕ1200~ϕ1800mm的锻件数量较多,因此针对直径为ϕ1200mm~ϕ1900mm的锻件设计相应的组合预防模具变形。支架直径为ϕ1000mm的结构如图4所示。考虑紧固的需要,支架壁厚取50mm;锻件的高度在50~200mm,支架高度设计为200mm。虽然热处理变形对悬臂产生的力不能计算,但支架壁厚为50mm大于需热处理的锻件的壁厚,可以保证支架不会因受制件变形力而变形。支撑悬臂的位置需根据锻件的尺寸进行调整,其长度受支架尺寸的限制。如图5所示,为保证锻件的正常生产,悬臂长度取500mm,厚度取40mm。悬臂的支撑部分设计为弧形,与锻件为线接触。对内径不规则的锻件,悬臂支撑部分与锻件可设置为点接触,但应保证紧固稳定,否则应设计专用悬臂进行生产。2.4模具零件热处理要求模具零件用铸造方法制造而成,并按GB/T8492推荐的退火温度退火后使用;用锻造方法制造的模具零件按GB/T1221推荐的热处理工艺处理后使用。 3结束语 采用薄壁环锻件预防热处理变形模具生产的锻件有效解决锻件热处理过程中的变形问题。实践证明,该组合式模具不仅能够防止薄壁环锻件热处理变形,还能用于一定尺寸范围的薄壁环锻件生产。该模具适用性好、结构简单、使用方便,可为类似锻件的预防热处理变形提供参考。 热处理论文:热处理对TB8钛合金棒材力学性能的影响 摘要:文章介绍了紧固件用TB8棒材的生产流程,研究了热处理制度对TB8棒材力学性能的影响。结果表明棒材在750℃~830℃保温0.5h~2h,抗拉强度为800MPa~1000MPa,剪切强度大于570MPa;随后因时效温度的变化,分别可得到1100MPa、1200MPa、1300MPa不同强度级别的棒材。 关键词:紧固件;TB8钛合金;力学性能 TB8钛合金属亚稳定β钛合金,名义成分Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si,国外对应牌号为Beta-21S(UNSNumberR58210)。该合金具有优良的比强度、焊接性能、抗蠕变性能、高温抗氧化性能和耐腐蚀性能,同时经热处理可获得高强度。TB8钛合金可以在固溶状态和固溶时效状态下使用,固溶状态的使用温度为200℃,固溶后冷成型状态的使用温度为150℃,固溶时效状态的最高使用温度为550℃[1]。由于优异的综合性能,TB8钛合金已成为理想的航空航天紧固件用材料[2,3],并拟纳入GJB2219《紧固件用钛合金棒(线)材规范》修订版中。规范中固溶制度为(780~810)℃保温(0.5~2)h,空冷;时效制度为(520~560)℃保温(8~12)h,空冷。文章通过研究热处理工艺对TB8紧固件用棒材力学性能的影响,为今后该合金的工业化制备及应用提供参考数据。 1棒材制备 由于TB8钛合金含有较多的Mo、Nb等β稳定元素,铸锭采用3次真空自耗电弧炉熔炼制备,铸锭规格为直径φ580mm,化学成分见表1。铸锭在β相区经多火次锻造后,制备为直径φ150mm、组织均匀的棒材坯料,并进行了表面机加工处理。采用金相法对TB8相变点进行测定,结果为810~815℃。随后成品棒材制备并未采用传统的精锻后轧制工艺,而是采用了效率更高的高速连轧工艺。分2次将φ150轧制为直径10mm的棒材,单只棒材重量约为25kg。 2热处理结果及分析 2.1固溶制度及力学性能 对制备的φ10mm棒材,截取试样后在780℃~850℃分别进行7组试样的固溶处理,温度间隔为10℃。因棒材规格小,固溶时间均采用0.5小时,冷却方式采用空冷。同时在相变点上及相变点下,分别选取800℃及830℃两个温度,固溶时间从0.5h~1.5h做了固溶试验,固溶时间间隔为0.5h。固溶处理的具体制度及性能见表2。 2.2时效制度及力学性能 选用800℃/0.5h.AC作为固溶制度,时效温度在460℃~620℃,时效时间为8.5h,进行了9组时效处理,时效温度间隔为10℃。同时在固溶及时效温度不变的前提下,对时效时间从6~12分别进行了时效处理,时间间隔为1小时。固溶处理的具体制度及性能见表3。 2.3热处理与力学性能的分析 由表2可以看出,连轧工艺生产的TB8棒材,在相转变点以上40℃范围内固溶,因固溶时间短,温度范围小,因此晶粒尺寸相对稳定,固溶温度对棒材的力学性能影响很小;在相转变点以下30℃范围内固溶,随着固溶温度降低,棒材强度有下降趋势,塑性逐渐上升,在此温度区间内力学性能并不会有显著变化。同时在相变点附件的温度区间内延长固溶时间,对于力学性能并不会显著变化。因此在工业化生产中,小规格棒材可适当减少固溶时间,有利于经济型。后期试验证明经800℃/0.5h.AC固溶处理的棒材试样,晶粒度评级为7级,剪切强度为620MPa;冷顶锻工艺中,锻后高度与锻前高度之比为1:3时,棒材表面无裂纹。完全满足航空紧固件用棒材的要求。由表3可知,时效温度对棒材力学性能影响显著,随着时效温度的降低,强度增加,塑性降低;但延长时效时间并不能对力学性能产生显著影响。通过调整时效温度,可以获得不同强度级别的棒材。 3结束语 (1)TB8钛合金固溶温度控制在相变点附近40℃内,强度和塑性可得到较好的匹配,强度Rm≥820,延伸率A≥15%,断面收缩率Z≥15%,且随着固溶的时间延长,强度及塑性不会有显著变化。(2)时效温度对TB8钛合金的抗拉强度影响显著,在(620-480)℃随着时效温度降低,强度提高,塑性降低。(3)对于连轧工艺生产的TB8钛合金紧固件用棒材,通过热处理可得到强度级别为1300MPa、1200MPa和1100MP的棒材。 作者:胡志杰 冯军宁 马忠贤 王田 单位:宝钛集团有限公司 热处理论文:热处理工艺对铝合金性能的影响 【摘要】随着我国经济发展水平的不断提高,工业生产技术在不断完善与发展,其中,铝合金是工程应用中最多的,与其他金属相比,其应用过程中的优势较多,在航空、汽车、建筑等领域中应用广泛。但当前的Al-Si合金力学性能在不断退化,强度与韧性也大不如以前。本文将对热处理工艺对铝合金性能的影响进行分析,通过分析与检测力学性能,能够找到最优的热处理方法。 【关键词】热处理工艺;铝合金性能;工业生产 1实验材料、设备以及实验方法 1.1实验材料本次实验使用的材料为ZLG01铝合金,其中添加了适量的铜与铈,所占比例分别为4%与0.5%。中间合金型号为Al-Cu30与Al-ce6。其中,通过自熔获取的是Al-ce6,使用六氯乙烷作为变质剂。1.2试样制备先将铝合金添加其中,在ZLG01铝合金达到溶解状态以后,添加适量Al-Cu与Al-ce合金,作为中间合金,将温度调至680℃,稳定12分钟左右以后将各种物质搅拌均匀,在保温10分钟以后将其拿出放置到金属模具中冷却,达到冷却标准以后,将试样取出。1.3固溶处理与时效分析在铝合金性能分析当中,热工艺处理制度如下表1、2所示: 2实验结果分析 2.1固溶温度与时效温度对铝合金力学性能的影响:为了更直观表现固溶温度与时效温度对铝合金性能的影响,选择3种不同的固溶温度,并对这三种温度下铝合金的强度与硬度进行比较。下图A、B、C分别表示三组固溶温度与时效温度变化趋势。通过上图可以看出,当固溶温度达到540℃时,大部分的时效性温度都已经达到20℃与500℃。表示,经过高温固溶处理后,铝合金的强度与硬度都相比固溶处理时的强度与硬度高。为使固溶温度提升,可以对原子的扩散速度进行调整,进而将铝合金元素全部渗透到基体内,在达到冷却指标以后,基体将出现饱和,析出大量的强化相,此时的强化效水平明显提升,伴随着固溶温度的增大,铝合金抗拉强度与硬度均得到增强。但是当处于相同的固溶温度状态下时,时效温度的差异将对不同铝合金试样的抗拉强度产生影响。当处于500℃的固溶温度时,铝合金试样抗拉强度与硬度将随着温度升高而增强,在175℃时达到最大值。当温度达到200℃时,粗粒子析出较多,并且强度增加,也使铝合金的硬度相应增加[1]。温度为150℃时,粒子析出明显减少,造成了位错阻碍的减弱,致使铝合金的强度与硬度下降。时效性温度提升,合金硬度又有所提升,达到200℃时也不会出现硬度下降。这是因为此时有非常多的合金要素已经渗透到了集体内,只有更高的温度才能将其析出,而200摄氏度显然不符合最高温度要求。由上图C可知,在500℃的固溶状态下,温度的升高能够使冲击韧性出现缓慢下降趋势,但随后又马上恢复到上升的状态。这是因为试样当时正处于比较低的时效状态温度,元素析出量相对较少,并使错位运动阻碍减少,具有显著的塑性效果与抗冲击韧性。当温度为175℃时,有大量的粗粒子开始析出,并处于分散状态,错位运动阻力也增大,促使铝合金的强度与硬度增强,但韧性却在降低;当处于200℃开始析出粗相粒子时,位错运动效果明显增强,这时,铝合金试样的韧性得到提升;当固溶温度处于520℃与540摄氏度时,韧性开始出现下降趋势。[2]这时因为,此时的合金元素在基体当中遇到高温出现析出,造成合金强度增大,而韧性降低的情况。 3结语 在保温时间不变的情况下,固液处理温度越高,铝合金元素就越多,会使固溶饱和度增大,还能够伴随着时效性温度的增加,析出的第二相明显增多,抗拉强度增强,冲击韧性减弱。当固溶温度为520℃,固溶时间3小时,时效温度175℃时为最佳的合金热处理工艺方案。 作者:何奇 单位:陕西理工学院 热处理论文:压力容器设计热处理问题分析 0引言 在设计过程中压力容器会存在一些不可避免的问题:过度的冷加工工艺如冷矫形、冷卷等导致压力容器冷作硬化。焊接导致压力容器焊缝区性能和组织。焊接产生的残余应力及相关应力导致腐蚀裂纹。 1压力容器设计过程中的问题 在设计过程中压力容器会存在一些不可避免的问题:过度的冷加工工艺如冷矫形、冷卷等导致压力容器冷作硬化。焊接导致压力容器焊缝区性能和组织。焊接产生的残余应力及相关应力导致腐蚀裂纹。压力容器在焊接工序中,由于焊接件在相邻区域易造成急剧温度梯度,引起铁素体钢或类似材料内不均匀的塑性应变,导致材料的屈服应力在随后的冷却工序中超过屈服点的残余应力。此外,上述残余应变既有热力工序的原因(主要是焊接工序产生的)也有机械工序产生的(主要是冷矫形、冷卷等冷加工)。也就是说,在压力容器设计加工的最后产品里面存在残余的弹性应变场,并需要承受其带来的弹性残余应力。而这些残余应力会极大的影响产品的使用性能。 2压力容器的热处理种类介绍 热处理作为恢复和改善金属性能的有效办法,目前的分类很多,分类也较不统一。压力容器的热处理主要有四种:改善钢材性能的热处理,焊后热处理,恢复钢材性能的热处理,焊后的消氢处理。本文主要针对焊后热处理,这是在压力容器设计中应用最为广的一种处理方法来进行分析讨论。 3压力容器设计中的焊后热处理 3.1PWHT的目的 压力容器设计PWHT的目的主要有以下五个方面:(1)降低焊接工序产生的参与应力;(2)稳定钢材的尺寸和形状,减少钢材畸变,使压力容器保持稳定;(3)改善钢材和焊接区的性能,如,提高焊缝处材料的塑性;降低焊缝热影响区的硬度;提高钢材的断裂韧性;改善钢材的疲劳强度;提高冷成型工序中钢材降低的屈服强度;(4)提高钢材抗应力、抗腐蚀的能力;(5)排出焊接区域的氢或其它有害气体,防治产生裂纹。 3.2PWHT的必要性 压力容器有无进行PWHT的必要,需要在设计上进行明确规定,目前压力容器的相关设计规范要求必须进行PWHT。经上文分析可知,焊接过的压力容器,在压力容器设计加工的最后产品里面存在残余的弹性应变场,即其带来的残余应力。一旦焊缝中进入氢,氢会与这些残余应力相结合,导致焊缝的热影响区脆化,产生延迟裂纹和冷裂纹。此外,若压力容器内的残余静应力与钢材的腐蚀效果结合时,还会产生裂纹状腐蚀,也就是应力腐蚀。压力容器是否要PWHT,需从钢材的尺寸、用途、工作条件、所用材料的性能等多方面进行综合考虑来决定。但是若有以下6项所列情形的,均应考虑PWHT:(1)压力容器的使用条件较为苛刻;(2)压力容器厚度超过常规的焊制压力容器;(3)压力容器对尺寸及稳定性要求较为苛刻;(4)压力容器需要由淬硬倾向高的钢材制造;(5)压力容器有裂纹状腐蚀危险;(6)其它有专门规定的压力容器。在焊接钢材料的压力容器时,靠近焊缝的区域容易达到屈服应力,这种残余应力与奥氏体组织的转变有关。根据相关研究表明,想要消除焊接后产生的残余应力,需要采用的回火温度是650℃。随着钢的温度变高,屈服强度会降低,钢材的弹性形变转变为塑性形变,实现应力松弛。而且加热的温度越高,钢材的残余应力消除的越多。但由于温度过高时钢材表面会出现氧化,并且PWHT温度原则上不能高于钢材原来的回火温度,因此一般设定PWHT温度为比原回火温的温度低30℃,这一点尤为重要。 3.3消氢处理 焊接后的消氢处理,指的是在完成焊接后,在焊缝区域钢材冷却至100℃之前,所做的低温热处理,一般规定消氢处理的温度为200-350℃,并保持温度2-6个小时。焊接后的消氢处理目的是为了加快排除焊缝及热影响区中的氢或其它有害气体。消氢处理对于预防低合金钢在之前焊接工序中产生焊接裂纹的效果极好。 3.4消应力处理 经上文分析可知,在焊接工序中,由于不均匀的冷却和加热,以及钢材自身的拘束,在焊接工序后,钢材内部中会存在焊接应力。焊接应力会极大降低焊接区域的承载能力,造成塑性变形,如果再严重点还可能破坏压力容器的整体结构。消应力热处理,指的是将完成焊接的压力容器置于高温中,降低其屈服强度,以此消除焊接应力。通常有两种方法:(1)将整个压力容器高温回火,即把压力容器整个放到加热炉内,均匀加热到指定温度并保持适当时间后进行冷却处理。这种方法可以降低80%~90%的应力;(2)将局部压力容器进行高温回火,即只对压力容器的焊缝区域进行高温加热后,进行缓慢的冷却处理,降低压力容器焊接处应力峰值,平缓应力分布。 3.5PWHT综合效果的考虑 在通常情况下,PWHT是在需要降低残余应力,并严格限定压力容器的应力腐蚀情况下才会进行。因为,从钢材的冲击韧性实验结果发现,PWHT会降低熔敷金属焊接区域的韧性,有时PWHT还会导致焊接区域晶间开裂。此外,由于PWHT最主要是通过高温降低材料强度来消除应力的,因此在PWHT时,钢材有可能因高温而失去刚性。对于采取PWHT的压力容器,在进行热处理前,要考虑好该钢材在高温下的性能。 4结束语 压力容器PWHT虽然能耗较大,所用时间长,但目前在压力容器设计中它是唯一一个被各方都认同的消除焊接处残余应力的方法。当然,压力容器PWHT也不是完美的,在考虑是否对压力容器进行热处理时,要综合比较它的有利与不利两个方面,分析制造压力容器的钢材是否能承受长时间的高温而不降低其性能,分析所耗能量与时间是否与消除残余应力所得收益成正比,应选用哪种热处理方法等,待详细分析后,再做出合理决定。 作者:董海涛 杨健 单位:江苏中圣高科技产业有限公司 南京三方化工设备监理有限公司 热处理论文:热处理对铝合金组织的影响 随着我国建筑行业的飞速发展,对铝合金型材的需求越来越大。但目前我国铝合金型材的质量不是很高,例如铝合金力学性能难以达到高的承载要求,因此在成分控制和热处理工艺上有待进一步改善[1]。对于6XXX系合金,主要通过固溶和时效强化效果,同时控制再结晶组织特别是晶粒形态和织构来实现板材性能的各向同性[2]。再结晶形成的最终组织取决于再结晶之前板材组织中第二相粒子的大小、分布以及亚结构。控制热处理工艺过程,合金相的析出可显著改善合金的再结晶行为和结晶织构。目前6061铝合金多采用人工时效热处理[3],此工艺可获得较高的强度,但塑性不佳,因此有必要对其热处理工艺进行改进以提高塑性。本文通过研究固溶、时效热处理后6061合金的显微组织、相结构、显微硬度、冲击性能等,探讨固溶、时效处理对6061铝合金组织与性能的影响。 1试验材料及方法 本试验所采用的材料为6061-T6铝合金,其名义化学成分见表1。用线切割法将6061铝合金板材切割成60mm×20mm×6mm的试样,将其放入10kW的SX-10-12型箱式电阻炉内,按表2所拟定的工艺方案进行热处理。然后分别从不同热处理后铝合金上截取金相和冲击试样,进行组织观察、显微硬度测试及冲击试验。 2试验结果与分析 2.1显微组织 6061铝合金主要由α(Al)+β(Mg2Si)二相共晶体组成[4]。固溶处理可以得到过饱和α固溶体,由于抑制了β相的析出,因而能获得较好的塑性和可旋压性[5],随后的时效使β相析出。图1为未经热处理以及仅固溶处理后的6061-T6铝合金显微组织。由图1(a)可以看出,未经热处理的6061铝合金组织为略微被拉长了的等轴晶粒,其灰色部分为α(Al),黑色部分为α+Mg2Si共晶组织。由图1(b)可以看出,经过535℃×4h固溶处理后的6061合金显微组织中看不到第二相粒子,表明第二相已基本溶入固溶体中,同时晶粒形状与固溶处理前相比发生了变化,为较大尺寸的等轴晶粒。图2为不同固溶温度,相同时效工艺处理后的6061合金显微组织,从图2中看不出析出相颗粒的差异,但535℃固溶的基体相晶粒尺寸较均匀(图2(b)),而高温565℃固溶时合金组织中晶粒发生了一定程度的长大(图2(c))。图3为同一固溶条件下不同温度时效后合金的显微组织,从图3(b)可以看出,535℃×4h固溶+180℃×3h时效后的6061铝合金显微组织中析出相颗粒尺寸最小,随时效温度的升高,基体相发生一定程度的长大。 2.2硬度测试结果与分析 硬度测试采用HV0.1S-1000数显式显微硬度计,载荷砝码为100g,保压时间为10s。测得未经热处理、经535℃×4h固溶处理、经535℃×4h固溶+180℃×3h时效处理后的6061铝合金平均显微硬度分别为74.81、80.99、107.90HV0.1。相同时效条件,在不同固溶温度下保温一定时间;相同的固溶条件,在不同时效温度下保温一定时间,6061铝合金显微硬度变化趋势分别如图4(a)和(b)所示。由图4(a)的硬度变化趋势可知,随着固溶温度的升高,硬度先达到峰值而后降低。这是由于固溶温度升高,增加了铝合金中过饱和固溶体的浓度,从而提高固溶强化效果。但随固溶温度的继续升高,合金中晶粒尺寸发生了长大,从图2(b)、(c)可以看出,565℃固溶比535℃固溶时的晶粒尺寸要大些,所以硬度降低较明显。由图4(b)的硬度变化趋势可知:随着时效温度的升高,硬度先达到峰值而后降低,这是由于强化效果是先随析出相数量的增加而增加,当强度达到峰值后继续提高时效温度,晶粒会粗化并逐渐转变为β'相和β相,强化效果大大降低,合金的硬度也开始下降。 2.3冲击试验结果与分析 材料在冲击载荷作用下,位错在材料内部的运动受到强化相的阻碍,引起强化相周围的位错塞积以及应力集中,高速冲击载荷在使位错运动的同时,使晶体温度升高,致使材料的韧性改变[6]。经不同热处理的试样,测得的冲击吸收能量如表3所示。由其中数据可看出,经热处理试样的冲击吸收能量均比未热处理的试样的冲击吸收能量高很多,表明热处理能明显提高6061铝合金的冲击性能。对2号~7号试样的冲击吸收能量进行分析,可以发现,6061铝合金的冲击性能对其固溶温度和时效温度的敏感性不强。 2.4综合分析 6061铝合金主要由α(Al)+β(Mg2Si)二相共晶体组成。热处理后基体中含有粗大的α-AlFeMgMn相,还有一些含Cr和Mn的棒状相和亚微米级的Mg2Si平衡相。固溶处理时,Mg2Si固溶于基体中,但α-AlFeMgMn相和短棒状相保留下来,合金的硬度有所提高。固溶+时效处理后,硬度明显提高。在较低温度时效,由于原子活动能力相对较弱,过饱和固溶体Mg2Si脱溶速度较慢,所得到的硬度较低。随时效温度的升高,原子活动能力增强,Mg2Si脱溶速度加快,在时效硬化曲线上出现时效峰值[7]。在脱溶初期形成不稳定的结构,形成GP区的扩大[8],不稳定结构消失,Mg2Si质点开始趋于规则排列,形成有序化富集区[9],当形成θ过渡相时,硬度达到最大值,最后随着沉淀相Mg2Si聚集长大,硬度逐渐下降。关于固溶温度对显微组织的影响,开始随着固溶温度的升高,Mg2Si能够更充分地溶入铝合金基体,所以在535℃时的固溶程度要大于505℃。溶质原子对位错钉扎,增加位错运动的阻力,进而发生固溶强化。随后进行的时效处理,使溶质原子析出形成第二相,在位错绕过或切过第二相时,临界切应力增大,产生异相强化,导致6061铝合金硬度和韧性增加,当固溶温度为565℃时,铝合金晶粒长大倾向严重,进而导致其硬度和韧性降低。 3结论 1)固溶和时效处理均能明显提高6061铝合金的冲击韧性。2)同一时效条件下,该铝合金在不同固溶温度下保温,随固溶温度的增加,固溶度增大,硬度提高,但超过一定温度后,晶粒发生长大,硬度减小。同一固溶条件下,6061铝合金在不同时效温度下保温时间相同时,随时效温度的增加,合金硬度和冲击韧性均呈现先增大后减小趋势。3)该铝合金在固溶温度535℃,保温4h,水淬后,时效温度180℃,保温3h时获得的组织和性能较好。 作者:张德芬 谭盖 刘璐 杨阳 陈孝文 陈宇 单位:西南石油大学 重庆隆鑫压铸有限公司
工业技术论文:国内汽车工业技术规范化建构 1、问题产生的背景 由于从多国引进产品基础,诸多跨国公司进入中国,使中国汽车工业面临严重的技术标准匹配、整合问题。繁杂的技术标准体系,严重影响了中国汽车工业的资源配置和中国大汽车生产企业通过兼并重组在内部优化资源配置,也严重影响了中国汽车工业零部件体系与中国汽车工业配套原材料工业体系的形成,以及中国汽车零部件企业的发展。 在汽车零部件领域,这一问题尤其突出。随着我国大汽车公司纷纷与跨国公司合资,我国的汽车零部件企业逐步分化成四个系统:遵循欧美技术标准的生产厂家;遵循日本技术标准的生产厂家;遵循韩国技术标准的生产厂家;基本遵循我国原油技术标准的生产厂家。四大系统受制于不同的技术标准体系,家具了我国汽车零部件工业体系分割、分散的状况,汽车零部件企业之间难以实现战略联盟,严重限制了汽车零部件产业集聚和规模经济效应。整车生产企业也难以在本集团内实现零部件的规模生产,实现零部件的通用化、系列化生产。 由于上述问题的存在,使中国汽车工业虽然规模持续扩大,但是在许多整车、汽车零部件、原材料领域,仍然难以形成规模经济优势;有些领域甚至由于批量小、标准混乱,不得不依靠进口;大汽车企业集团难以整合自己范围内的资源,进行优化配置。 2、我国汽车工业标准的问题 2.1我国汽车工业大企业在技术标准方面的以来和跟随状态,加大了我国汽车企业对跨国公司的技术路径、制造工艺和零部件、原材料配套的以来。例如,在产品国产化方面就大大降低了我国汽车企业的话语权,汽车零部件认证要到跨国公司总部去,按照对方技术标准进行检测。因此,技术标准以来对我国汽车工业自主创新、开发新产品形成了多方面的束缚,使自主创新成本增加,创建自己的产品平台更加困难。 2.2我国汽车工业技术标准制定中,存在着多头管理、缺乏协调的问题。在我国政府中,参与汽车工业技术标准制定的部门有国家发展与改革委员会、国家环境环保总局、交通部、公安部、国家标准化管理委员会乃至卫生部等部门。由于多头管理,导致技术标准出台缓慢,同一领域存在多个标准难以执行,修订技术标准之后,有些技术标准相互冲突,难以从行业发展的需要及时制定统一的技术标准问题。 2.3我国汽车工业技术标准在某些领域仍然存在空白。例如,在汽车电子零部件标准方面还存在着许多空白。在汽车安全技术标准方面,目前欧洲汽车安全的概念已不仅是保护汽车乘员,2006年10月1日欧洲颁布“行人保护”标准,要求汽车设计过程中必须保护和汽车相撞的行人的安全。中国的汽车安全标准无疑落后很多。我国国内目前的安全法规甚至没有规定汽车必须安装安全气囊。政体而言,我国的碰撞安全标准和欧洲相比,还有一到两代的差距。 2.4我国汽车工业技术标准在执行中,由于受到地方政府保护有关企业,检测试验技术装备水平低、企业不认真执行、多头管理等原因的影响,往往难以得到严格的执行。技术标准对汽车工业本应起到的促进作用大打折扣,也未充分发挥其对落后生产力的淘汰作用。 2.5配套工业的技术标准之后于汽车工业的技术标准。汽车工业的配套工业在水平提高的速度上滞后于汽车工业,尤其反映在技术标准的滞后方面。例如,汽车工业用渗碳钢的技术标准仍然是20世纪50年代的,只有少数几家企业能够达到国外目前的技术标准,而且还存在较大的离散度。由于多来源引进技术,导致技术标准复杂、混乱,因而使配套工业面临由于品种杂、数量相对少、难以形成规模和体系困难等问题。 综上所述,我国汽车工业技术标准从整体上尚处于引进、接轨阶段,形成具有中国特色的技术标准体系尚需时日,因此,支撑我国汽车企业在国内市场的竞争优势,是今后十年的目标。目前欧美发达国家的技术标准足以对其汽车市场形成技术壁垒,阻止我国汽车产品的进入。但是,随着我国汽车产品水平和技术标准的提高,将逐步提高我国汽车产品在上述汽车市场的竞争力,也必将进入发达国家市场。 作者:杨嘉龙单位:吉林大学马克思主义学院 工业技术论文:生态工业技术形势的建构 作者:李江利单位:中共山西省委党校现代科技教研部 美国学者里夫金所著的《一种新的世界观》指出,技术创造出来的更多的是对人类有害的垃圾。巴里•康芒纳指出,自然环境恶化的根源在于现代技术的失控。美国学者弗•卡普拉在《转折点》中指出,现有的污染仅仅只是科技作用于自然的一些明显表现,许多尚未被人们所认识的作用带来的危险可能更大,技术正在毁灭我们的生态体系等。这些观点都是通过对技术引发的生态问题的反思,把批判的触角伸向了价值观念、政治制度、经济模式和行为方式,从而形成了对整个社会的全面批判。 技术的生态学批判的本质是与“全球问题”紧密联系在一起的,针对的是全人类的共同利益,是超越了国家利益和个人利益,是以普世价值原则为基础的,是一种关于人类生存和发展的革命性的批判。同时,也正是技术的生态化创新,为生态理论的发展和生态社会的建设开辟了道路,为可持续发展理论的诞生奠定了坚实的基础。 可持续发展的必然选择 可持续发展的概念是1987年由联合国环境与发展委员会在《我们共同的未来》的报告中提出的。1992年,巴西里约热内卢举办了人类环境会议,会议通过了《里约环境与发展宣言》和《21世纪议程》等重要文件,明确地提出了可持续发展的战略。但是,在可持续发展战略的执行中必然会面临经济发展、技术条件、人类决策行为等因素的制约。可持续发展的理论只能从宏观上指导,还缺少很多微观层面技术系统的支撑。当人们将发展的希望寄予可持续发展时,就必然会联系到人们选择技术的态度,尤其是对于技术发展方向的选择。 在传统的价值观念中,人们认为,自然界是以人为中心的,人类可以通过技术的实现来满足自己的目标要求,“技术不仅可以使我们免于自然的暴戾,而且还能慷慨地授予我们更加富裕的生活。” 这些观念使得人们过分地依赖技术,从而也就带来了生产力水平的过分提高以及人类与自然环境和谐关系的破坏。而技术创新的生态化正是辩证地看待技术与环境、经济与生态之间的关系,它以可持续发展理论为思想基础,对可持续发展的实现起着十分重要的作用。它不仅能够弥补传统技术理论的生态缺陷,还可以促进人与自然系统的协调发展,为可持续发展提供强大的动力。技术创新的生态化为可持续发展提供强大的动力时,落实生态化技术的载体便成了下一个要面临的课题。而生态工业园区作为生态工业学的一种具体的实践形式,已经被越来越多的国家和政府所选择。 建立生态工业园区的必要性 生态工业园的概念由美国的Lowe教授第一次明确提出,之后又有很多研究者重新定义了这个概念。较为统一的定义是:生态工业园是继工业园和高新技术园的第三代工业园,是目前工业园的最高级形态,是生态工业的重要实践形式。它是由自然、工业和社会构成的一个区域性系统,系统成员依据循环经济理论、产业生态学原理及清洁生产要求设计建立的一种新型工业园区,通过成员之间的副产物和废物的交换、能量和废水的逐级利用、基础设施的共享来实现园区在经济效益和环境效益的协调发展,具有横向耦合性、纵向闭合性、区域整合性和结构柔性等优势,是区域层面循环经济的表现形式和具体实践。 其中,第一代的工业园区又称之为经济技术开发区,主要是以劳动密集型企业为主。这类企业技术含量较低,对环境的污染较为严重。第二代的高新技术园区主要是以应用高新技术的企业为主。目前我国城市工业园区的发展主要集中在前两代。这是由于我国正处在工业转型发展的初级阶段,工业发展仍然是以传统产业为主,体现高新技术前沿的产业仍为少数。这就必然导致经济发展的模式仍然主要以线性的物质流动生产过程为主。这种发展模式伴随的必然是低效率、高污染、高耗能;带来的自然是环境和资源的不可持续性发展。 然而,生态工业园区的建立正好克服以上的缺点。它是以循环的物质流动生产过程为主。在这种生产模式下,各个生产过程的副产物和废物都能够进行充分的循环和交换,能量也有着梯级利用,同时还可以重新整合生产力要素,使园区内的资源达到最优化配置。不仅如此,园区内的企业还可以增强竞争优势:通过变废为宝、物质的循环利用等可以增大企业的成本优势;通过副产品的利用、资源的使用等可以增大企业的交易费用的优势;同时园区内的企业还可以实现资源集成的共享优势等。这样便实现了高产出、低排放、低收入的运行效果。在这种模式下也就极大地减少了人类对自然界的压力,最大化地缓解了人类面临的生态问题。 目前,我国生态工业园区的建设正处于初始阶段。截至2010年4月,我国已经批准建设的国家级生态工业园区共有30个,其中只有苏州工业园区、苏州高新区、天津经济技术开发区等6个园区通过了环保部、商务部、科技部三部门组织的现场验收,被正式批准为我国首批国家生态工业示范园区。 在这些生态工业园区建设的过程中,技术问题是生态工业园区建设所面临的最基础、最核心的问题之一。生态技术是生态工业的载体,脱离了生态技术,生态工业的实现便无从谈起。因此,生态技术在生态工业园区的建设中起到十分重要的作用。然而,反过来,生态工业园区的建设又会对技术生态化的实现有十分重要的意义。因此,建立二者之间的关系,并深入讨论二者之间的关系,对技术生态化的实现和生态工业园区的良性运作都有重要的意义。 技术生态化实现与生态工业园建立的关系 随着经济社会的不断发展,技术的“生态化”已经不单单是指生态学层面下的生态化,而是指哲学层面下的一种生态化。这里的生态化从内涵的层面来讲,应该是指事物之间的相互协调、平衡相依、彼此促进、共同发展的状态和过程。从外延的角度理解,应该包括由多个元素构成的开放式的动态系统,这其中包括自然环境、经济环境、社会环境和人的生态化,而不单指自然环境的生态平衡。因此,技术生态化的实现过程应该是一个全面的生态化实现过程,其中应包括技术创新的生态化、技术生产的生态化以及技术成果的生态化。 技术创新的生态化较之于传统的技术创新应该是一种体系,是一种新型的创新体系。这样的“创新”需要建立在企业和经济社会的一个开放式的动态系统中,在技术创新的每个环节中引入生态的观念。这个生态的创新应该包括工艺的生态创新、产品的生态创新和资源的生态创新等。它是以生态保护为基础,在企业和经济社会的一个开放式的动态系统中,追求经济效益、生态效益和社会效益的综合效益,从而使资源、环境的生态保护和经济、社会系统之间尽可能地达到一种良性的循环,以确保企业、经济乃至于整个社会的可持续发展。 生态工业园区的建立正是在企业和社会的开放式的动态系统中,要求在基础设施、资源等共享的基础上,实现园区内自然、企业和社会的区域循环经济。同时,生态工业园区内较为完善的生态技术服务体系可以为技术创新的生态化提供强有力的政策支持。生态工业园区内倡导的绿色意识以及生态工业园区自身所具有的示范功能、带动功能、产业集群等特点都为技术创新的生态化提供了良好的生态环境。因此,生态工业园区是技术创新生态化实现的一个必然要求。 技术生产的生态化不仅包含技术层面的生态化,还应该包含管理层面的生态化。技术层面的生态化指的是在技术生产的过程中使用生态技术,实现环境污染和资源破环的最小化以及综合效益的最大化。管理层面的生态化指的是建立一种生态化的管理模式,使得生态环境与经济发展相互协调。它的本质是将生态学的思想贯彻进入企业管理的过程中。管理层面的生态化不仅包括合理调整生态生产关系和经济生产关系、组织生态生产力和经济生产力,还包括使用生态的组织方式,合理利用和优化配置现有资源,从而使生态经济的生产力和生产关系相互协调。这种生产力和生产关系的相互协调同样需要在开放式的动态系统中实现。系统、效率、相互协调等显然是描述生态工业园区的关键词。 生态工业园区要求建立完善的生态管理体制:在园区的层面要求建立统一的生态环境管理体系;在企业层面要求其自身实现生态管理;在产品层面要求其开发的产品减量化、再使用、可循环。从而使园区内的生产力要素实现有机的组合,使园区内生产关系和生产组织形式实现新的突破,进而达到生态经济的生产力和生产关系相互协调。因此,生态工业园区也是技术生产生态化实现的一个重要途径。 技术成果的生态化指的是技术生产的产品对自然、经济和社会的影响。生态技术的使用可以降低其产品对自然、经济和社会的破环。然而,技术的异化是生态技术发展过程中同样不可避免的一个问题。生态工业园区的建立可以尽可能地降低技术的异化所带来的负面效果。以企业生产过程中产生的副产品和废物为例,生态工业园区可以实现企业内和企业间的各种副产品和废物的交换,从而实现物质和能量的阶梯使用,达到综合效益的最大化。如广西贵港国家生态工业示范园区,它由六部分组成:甘蔗田、制糖厂、酒精厂、造纸厂、污水处理厂、肥料厂。其中包括甘蔗田制糖厂(甘蔗渣)造纸厂的生产链,制糖厂(糖蜜)酒精厂(废酒精)肥料厂,造纸厂污水处理厂(沉泥)肥料厂,肥料厂甘蔗田这四条生态链。它们之间相互耦合,又整体闭合,从而实现了生产过程中副产品和废物的充分利用以及物质和能量的阶梯使用,尽可能地实现了技术成果的生态化。因此,生态工业园区是技术成果生态化实现的一个重要途径。 总而言之,不论是技术创新、技术生产还是技术成果,都只有在一个开放式的动态系统中,才能够达到一种相互协调、平衡相依、彼此促进、共同发展的生态化状态。而生态工业园区便成为这种生态化实现的重要途径。然而,生态工业园区的建立又对生态技术的需求尤为凸显。我国生态技术的发展还仅仅处于起步发展阶段。许多生态技术都还十分落后。这些都成为制约生态工业园区发展的关键因素。积极地推进技术创新的生态化,对于生态工业园区的建立有十分重要的意义。这就要求我们要积极创新生态技术,加强与之相关的研究和应用。因此,建立生态工业园区是实现技术生态化的重要途径,而技术生态化的实现是建立生态工业园区的重要保障。 工业技术论文:加强改革工业技术建议 一、指导思想和总体目标 (一)指导思想 按照《省实施意见》确定的指导思想和基本原则,围绕实现中部工业上水平、东部工业求突破,西部工业调结构,大力度、宽范围、多路径地开展技术改造工作,加大企业技术改造投入,加快产业升级步伐,全面提升工业的综合实力和核心竞争力,促进工业实现转型升级跨越赶超。 (二)总体目标 “十二五”期间,全市工业完成技术改造投资亿元以上,年均增长以上,占全市工业固定资产投资的比重由提高到以上。每年滚动实施市重点技术改造项目项以上,实现“四提高一优化”。 提高技术创新能力。大中型工业企业技术研发投入占主营业务收入比重达到以上,重点企业达到,拥有科技机构的比重达到。国家级、省级企业技术中心分别由家、家增加到家、家以上。重要领域和重点行业的关键技术和共性技术的开发和推广应用取得较大突破。 提高技术装备水平。重点企业技术装备普遍得到改造,居国内先进水平比重超过,其中国际先进水平的比重达到以上。 提高技术进步贡献率。全市工业企业技术改造对工业经济增长的贡献率达到以上。中国驰名商标由项增加到项。工业增加值率由增加到。 提高节能减排水平。逐步淘汰落后生产能力,单位工业增加值能耗比“十一五”末降低,工业二氧化碳排放强度降低以上,单位工业增加值用水量降低,工业化学需氧量、氨氮排放量均消减以上,二氧化硫、氮氧化合物排放量均消减以上,工业固体废弃物综合利用率达到以上。 优化产业结构。传统产业的技术层次和产品附加值明显提升,产业链条进一步完善,产业集中度进一步提高,高新技术产业增加值占同期规模以上工业增加值比重由提高到,装备制造业占比由提高到。超百亿元工业企业主营业务收入占规模以上的比重达到以上。 二、工业企业技术改造重点 在省七个技术改造专项的基础上,增加小巨人培育专项。每年滚动实施项以上技术改造项目。其中:创新能力提高专项-项、“两化”深度融合专项-项、重点企业壮大专项-项、小巨人培育专项-项、产业聚集升级专项-项、产品结构优化专项-项、节能减排增效专项-项、安全生产提升专项-项。 医药:支持中药现代化、生物医药规模化、医疗器械国产化、药品生产质量保证体系化。改造升级现代中药产品,推进生物医药规模化生产,原料药升级改造,增加化学制药制剂品种,实施药品生产质量管理规范化升级改造。支持高端医疗器械关键技术、核心配件和材料国产化、规模化。支持医药物流业提升能力。建立完善生物制药、中成药、化学制药、医疗器械等产业链。 装备制造:支持矿山设备、轨道交通运输设备、汽车、通用飞机、工程机械、高效电机、纺织机械、粮食机械、农业机械等整机装备提质增效改造。提升关键配套件工艺技术水平及配套能力,扶持金刚石工具、泵业、阀门、风电组件、汽车零部件、专用设备、铁路电气化配件、核电等配套件加快发展。建立完善轨道交通、汽车、通用飞机、专用设备、金刚石工具等产业链。 石化:提高技术装备水平,发展高端石化产品,形成上、下游一体化的产业链。扩大原油综合加工能力,推进产品深加工。鼓励石化企业向园区搬迁改造。发展循环经济,推行清洁生产,推广资源综合利用和废弃物资源化技术。延伸与完善石油化工、煤化工、盐化工、精细化工等产业链。 纺织:改造落后纺纱织造工艺设备,发展优质高档精梳纱、无接头纱和无梭布,发展新型纤维、新型面料。提高服装设计及产品质量水平。推进产业用纺织品扩能升级,增加品种。推进印染行业向园区集聚,提升高档纺织品、新型环保纤维面料染整加工水平。推进印染、化纤行业清洁生产和资源综合利用。完善高档纺织、服装、家纺、产业用纺织品等产业链。 电子信息:支持信息通信、平板显示、半导体照明、新型电子元器件、电子材料、电子信息机电等行业提升创新能力、扩大产品规模、提高产品质量和技术水平。培育物联网技术、汽车电子、电力电子、光电产业、电子专用设备等行业,鼓励新技术的应用和新产品的产业化。延伸与完善信息通信、平板显示、半导体照明、物联网技术、软件与信息服务等产业链。 食品:扶持发展营养、安全、方便、功能化和多样化的产品。支持优势产品提质扩能。提升粮油加工、肉食加工、方便食品、饮料、乳制品等行业产品质量检测能力。加快应用新型清洁生产和综合利用技术,发展循环经济。延伸食品加工、果品饮料产业链。 建材:支持采用节能、环保技术装备改造升级水泥、陶瓷及玻璃生产线,淘汰落后窑炉生产工艺,推行清洁生产、余热回收,推广以纯低温余热发电为主体的建材工业窑炉余热利用技术。支持发展加工制品业,提高产品深加工程度,重点发展建筑构件、工程预制件等产品。鼓励玻璃深加工和优质高档浮法玻璃升级改造、节能降耗,支持发展特种玻璃、电子信息玻璃、太阳能光伏玻璃等。延伸玻璃深加工产业链。 轻工:支持采用清洁生产技术和循环工艺建立资源循环链,提高节能减排水平,支持淘汰落后工艺和设备。增加特色新品种、提高产品档次。延伸皮革产业链。 节能环保:加快高效节能、节水技术及软件和装备、先进环保技术和装备产业发展,不断提高技术水平、扩大生产规模。加快推进节能服务业发展。积极推进工业固体废弃物综合利用,二次能源回收利用。推进再制造工艺、技术装备和循环经济技术发展。建立完善节能环保产业链。 新材料:大力发展面向装备制造的复合、纳米、智能等材料和高性能结构材料、功能材料,提升技术水平、扩大规模,加快新材料研发及成果转化步伐。延伸新材料产业链。 钢铁:推动重点企业落实《省实施意见》要求,同时支持开发高纯金属材料、高性能结构材料、表面技术材料等高新技术产品,推进行业整合重组及企业转型。发展优质高速工具钢。 三、保障措施 (一)加强组织领导。市政府成立由市长任组长,常务副市长、分管副市长任副组长,市有关部门主要负责同志为成员的市工业企业技术改造领导小组。领导小组办公室设在市工业和信息化局,负责统筹协调推进全市技术改造工作。各县(市、区)政府也要建立相应机构,加强对技术改造工作的领导。 (二)完善管理体系。市工业和信息化局研究制订《市重点技术改造项目管理办法》,每年《重点产业技术改造投资导向目录》,明确当年技术改造投资重点,加强项目管理工作。严格执行国家产业政策、投资政策和行业准入条件,做好工业技术改造项目的核准、备案管理工作,严格项目节能评估审查,简化工业技术改造项目核准、备案手续。市统计局要建立工业企业技术改造统计指标体系,完善市、县技术改造统计监测制度,强化投资动态监测分析和预测预警。 (三)加大财政支持。积极争取国家、省技术改造专项资金支持。市级财政年设立亿元市级技术改造专项资金,主要用于技术改造项目的贷款贴息、奖励,根据财政收入增长情况逐年增加技术改造专项资金。有条件的县(市、区)也要安排技术改造专项资金,支持技术改造工作。省财政激励性返还省级工业聚集区的资金中,用于支持企业技术改造。技术改造支持资金向对标示范企业倾斜,对不开展对标行动的企业不予支持。市财政局、市工业和信息化局研究制订《市工业企业技术改造专项资金管理办法》和《市重点技术改造项目竣工验收管理办法》,加强监督检查和绩效考核,提高资金使用效益。 (四)实施技改项目绿色通道制度。市有关部门(环保、土地、规划、税务、海关、工信、发改等)要建立技术改造项目“绿色通道”,简化审批程序,加快审批速度,确保在规定时限内完成。对需经国家、省审批、核准、备案的项目,要加强与上级的沟通汇报,跟踪落实,争取项目尽快开工建设。 (五)健全决策机制。成立市工业企业技术改造专家咨询委员会,为科学决策、项目实施提供咨询服务,加强对使用技改专项资金项目的咨询、论证、评估、绩效评价等,确保资金使用科学合理。 (六)实行目标考核。市政府对各县(市)区技术改造工作进行专项考核,建立技术改造投资目标责任制,分解下达年度投资目标。每年对县(市)区技术改造工作进行考核评价,考核结果纳入干部绩效考核,对前名县(市)区政府、家先进单位(企业)、名先进个人给予表彰和奖励。 工业技术论文:国防工业技术发展 论文关键词:国防工业民用工业技术发展军民兼容技术领域工业技术民用产品 论文摘要:本文论述了国防工业技术与民用工业技术普遍结合的主要途径和方式,提出了在普遍结合中所遇到的问题及其解决方法,认为普遍结合所要达到的基本目标是以军带民、以民养军、军民兼容、共同发展。 十一届三中全会以后,我国国防建设的指导思想发生了根本的改变,开始了国防工业技术与民用工业技术结合的新的发展时期。十多年来,由于往重了国防工业技术与民用工业技术的结合,不仅使国防工业技术成为民用工业技术发展的垂要力量,维功了整个工业技术水平的迅速提高,同时也极大地促进了国防工业技术自身的完善和发展。 我国国防工业技术发)函均历史证明:什么时候注意了国防工业技术与民用工业技术的结合,国防工业技术就能正常、有效地发展,其技术水平也能迅速提高;什么时候忽略了这种结合,国防工业技术就会处于一种畸形发展之巾,严重影响自身及弗个工业技术水平的提高。因此,国防工业技术与民用工业技术的普遍结合,,是我国国防工业技术发展的必然趋势。但是目前对于结合的主要途径和方式,结合的基木目标等还缺深入研究,木文试图对此进行初步探讨。 国防工业技术与民用工业技术的普遍结合应从以下几个方面进行: 1、加快现有国防工业技术向民用工业领域的转移步伐,形成有效的技术转移机制 由于民期片面奉行“军工优先”的技术发展方针,我国的国防工业技术不论在实际水平还是发展速度,由于长远领先于民用工业技术。在国防工业技术领域已经形成了一支强大的技术研究队伍,具备了较先进的技术研究设备和较优越的技术开发条件,对于民用工业技术构成了较大的技术优势。因此,要真正实现国防工业技术与民用工业技术的普遍结合,首先应当加快现有国防工业技术向民用工业技术领域的转移,推动民用工业技术及整个工业技术的发展。这是国防工业技术与民用工业技术普遍结合的第一步,也是关键的一步。 这种转移应包括以下三个方面: (1)技术能力的转移。充分利用国防工业技术领域的设备、条件等因素发展民用工业和民用工业技术。 ①利用国防工业领域较强的技术能力,开辟民用工业和技术的一些新领域,提高整个工业技术的发展水平。 ②利用国防工业技术领域的技术能力,帮助民用工业企业进行技术改造,促进传统产业的技术进步和技术产品的更新换代。 ③利用国防工业技术领域的技术能力,特别是富裕的生产技术设备,直接开发或生产民用工业品。 (2)技术成果的转移。把国防工业技术研究领域中所取得的技术成果直接应用到民用工业部门,推动民用工业生产的发展和技术水平的提高。 一般来说,国厉工业技术成果(待别是一些尖端技术成果)都具有一定的保密性。在国防工业技术的发展中强调技术保密是无可非议的。但是,如果为了保密而把国防工业技术局限在国防工业领域,限制其向民用工业部门的转移,就会使大量国防工业技术闲置,难以发挥其应有的社会经济效益,造成人力,物力和财力的浪费。因此,在国防工业技术的发展中,我们完全可以借鉴国外的有关经验,建立来相应的解密制度,使国防工业技术研究成果在一定的保密期之后及时地向社会解密,使这些新技术、新工艺、新方法、新设备和新材料迅速地被民用工业所采用,促进民用工业技术的发展。 (3)技术人才的转转。使国防工业技术领域的技术人才直接进入民用工业技术领域,从事民用产品和技术的研究和开发。 2、充分利用民用工业技术发展国防工业和技术 在加速国防工业技术向民用工业和技术领域转移的同时,伐们还必须充分利用民用工业技术领域的研究成果来发展国防工业,弥补国防工业技术的不足。由于技术发展的相关性和互补性,不同领域的技术不仅可以相互促进,而且可以相互利用。在国防工业技术的发展中,也完全可以直接应用民用工业领域相关的研究成果,避免不必要的重复研究和开发。这样,就能大量地节约科研经费,提高技术开发的效率,使国防工业技术的研究范围,把有限的人力、物力和财力集中于国防工业的核心技术和关键技术的研究和开发,使国防工业真正成为高新技术的研究和开发基地。3、在国防工业技术与民用工业技术相互转移和利用的基础上,实现两者的复台。 自80年代以米,世界的技术发展呈现出一种复合化的趋势,不同领域和部门的技术之间、传统技术与高新技术之间日益一体化,形成了一个多用普适技术群,它不仅使各个领域和部门的技术水平迅速提高,而且使传统技术具有了新的价值和功能。在国防工业技术的发展中,我们必须适应这一潮流,在国防工业技术与民用工业技术相互转移和相互利用的基础上,实现二者的复合,使国防工业部门和民用工业部门真正实现伎术共享。这种复合,应该是一种多层次的整体的复合。它包括. (1)机构的复合。随着工业技术的发展,一除了各个技术领域的某些特定技术研究机构外,国防工业技术与民用工业技术研究机构之间的界限将逐渐被打破,实现一体化。 (2)功能的复合。不沦是国防工业技术的研究部门还是民用工业技术的研究部门,都将从单一功能型向多功能型转变。使之既能进行国防工业技术的研究与开发,也能进行相关的民用工业技术的研究和开发,实现功能的复合化。 (3)技术成果的复合。在机构和功能复合的基础上,最终实现国防工业技木与民川工业技术成果的一体化,使国防扣民用工业部门实行技术“共有”,为国防工业与民用工业的复合创造条件。 只有通过这种多层次的整体复合,才能不断少日石新的技术领域,获附新的技术手段,促进国防工业技术与民用工业技术的共同女展,真正实现两者高层次地、普遍有玫地结合。国防工业技术与民用工业技术的复合,既是技术发展的客观要求,也是普遍结合的最注方式。 国防工业技术与民用工业技术普遍结合的根本目的无疑是:使国防工业技术既能跟上世界军事技术的友展步伐,满足我国国防现代化建设的需要,又能使之纳人整个工业技术的发展体系之中,成为我国社会主义经济建设的一支重要力量,推动国民经济的发展。具体来说,通过国防工业技术的普遍结合,要达到以下三个基本目标: 1、“以军带民”。即利用国防工业技术领域开发的军事技术(尤其是军事高技术)带动民用工业和民用工业技术的发展。主要体现在两个方面: (1)开辟民用工业技术的新领域和民用工业的新产业。 目前,我国正加紧进行高.技术的研究和高技术产业的开发,利用国防工业技术发展高新技末产业,将是我国高新技术产业发展的一个基本途径,也是国防工业技术与民用工业技术普遍结合的一个基本目的。促进民用工业企业门技术改造和产品质量的提高。据统计,我国国防工业领域的所有成型技术已有将近一半在民用工业中推广应用,待别是一些过去长期处于保密状态的尖端军事技术也在近年陆续步入民用工业领域,这些技术汪民用工业企业的技术改造、产品开发、产品质量提高中友挥了十分积极的作用,在一定程度上带动和促进了民用工业和技术的完善和发展。 2、“以民养军”。即通过向民用工业领域进行技术转让或直接开发民用产品等方式,实现国防工业技术的经济价值,获得进一步研究开发的资金,保证国防工业技术的正常发展。主要有以下两种方式来实现: (1)直接将国防工业技术有偿转让给民用工业领域,获得开发资金。近年来,我国每年向民用工业领域转让的国防工业技术成果有近万项,在促进民用工业和技术发展的同时,还获得了大量的研究和开发资金。据有关部门统计,技术转让已成为我国国防工业技术发展的重要资金来源。 (2)利用国防工业及技术领域富裕的技术能力和生产能力开发和生产民用工业品,以获得必要的开发和生产资金。从1979年开始,随着国防业技术与民用工业技术的进一步结合,国院工业的各个部门都开始了民用工业品的大规模开发和生产。到1984年4月,国防工业的民品产值已接近其总产值的一半。 1985年,兵器工业部、航天工业部、核工业部这几个主要国防工业部门的直属企业的民品产值,已由1970年的18%上升到43%。到1990年,国防工业的民品产值已接近其总产值的80%。国防工业民品产值的提高,既为社会和国民生产提供了大量高质量的生活用品和生产设备,也为国防工业技术的进一步发展提供了可观的资金。事实上,仅依靠国防工业技术领域自身的研究和开发是难以完全满足国防工业生产中不断增长的技术需要的。在国防工业的发展中,不仅需要大量国防工业技术作基础,也需要许多相关的民用工业技术作文撑。而要使民用工业技术能为国防工业所用,就必须通过国防工业技术与民用工业技术的普遍结合,使两者相互协调相互补充。 3、“军民兼容”。即通过国防工业技术与民用工业技术的普遍结合,使国防工业技术与民用工业技术实现一体化,达到兼容共享之目的 从目前我国国防工业技术发展的基本趋势来看,实现“军民兼容”是唯一可行的出路,国防工业生产的“军民兼容”必须以国防工业技术的优先发展为前提,通过国防工业技术与民用工业技术的普遍结合来实现,这是我国国防工业能否真正完成“寓军于民、寓民于军”这一战略性转变的关键。 诚然,在国防工业技术与民用工业技术的普遍结合中,会遇到不少新的困难和问题。但是,只要我们始终坚持这一正确的发展方向,就一定能克服困难.解决问题,推动我国国防工业技术的正常发展。新晨: 工业技术论文:工业技术发展 论文关键词:国防工业民用工业技术发展军民兼容技术领域工业技术民用产品 论文摘要:本文论述了国防工业技术与民用工业技术普遍结合的主要途径和方式,提出了在普遍结合中所遇到的问题及其解决方法,认为普遍结合所要达到的基本目标是以军带民、以民养军、军民兼容、共同发展。 十一届三中全会以后,我国国防建设的指导思想发生了根本的改变,开始了国防工业技术与民用工业技术结合的新的发展时期。十多年来,由于往重了国防工业技术与民用工业技术的结合,不仅使国防工业技术成为民用工业技术发展的垂要力量,维功了整个工业技术水平的迅速提高,同时也极大地促进了国防工业技术自身的完善和发展。 我国国防工业技术发)函均历史证明:什么时候注意了国防工业技术与民用工业技术的结合,国防工业技术就能正常、有效地发展,其技术水平也能迅速提高;什么时候忽略了这种结合,国防工业技术就会处于一种畸形发展之巾,严重影响自身及弗个工业技术水平的提高。因此,国防工业技术与民用工业技术的普遍结合,,是我国国防工业技术发展的必然趋势。但是目前对于结合的主要途径和方式,结合的基木目标等还缺深入研究,木文试图对此进行初步探讨。 国防工业技术与民用工业技术的普遍结合应从以下几个方面进行: 1、加快现有国防工业技术向民用工业领域的转移步伐,形成有效的技术转移机制。 由于民期片面奉行“军工优先”的技术发展方针,我国的国防工业技术不论在实际水平还是发展速度,由于长远领先于民用工业技术。在国防工业技术领域已经形成了一支强大的技术研究队伍,具备了较先进的技术研究设备和较优越的技术开发条件,对于民用工业技术构成了较大的技术优势。因此,要真正实现国防工业技术与民用工业技术的普遍结合,首先应当加快现有国防工业技术向民用工业技术领域的转移,推动民用工业技术及整个工业技术的发展。这是国防工业技术与民用工业技术普遍结合的第一步,也是关键的一步。 这种转移应包括以下三个方面: (1)技术能力的转移。充分利用国防工业技术领域的设备、条件等因素发展民用工业和民用工业技术。 ①利用国防工业领域较强的技术能力,开辟民用工业和技术的一些新领域,提高整个工业技术的发展水平。 ②利用国防工业技术领域的技术能力,帮助民用工业企业进行技术改造,促进传统产业的技术进步和技术产品的更新换代。 ③利用国防工业技术领域的技术能力,特别是富裕的生产技术设备,直接开发或生产民用工业品。 (2)技术成果的转移。把国防工业技术研究领域中所取得的技术成果直接应用到民用工业部门,推动民用工业生产的发展和技术水平的提高。 一般来说,国厉工业技术成果(待别是一些尖端技术成果)都具有一定的保密性。在国防工业技术的发展中强调技术保密是无可非议的。但是,如果为了保密而把国防工业技术局限在国防工业领域,限制其向民用工业部门的转移,就会使大量国防工业技术闲置,难以发挥其应有的社会经济效益,造成人力,物力和财力的浪费。因此,在国防工业技术的发展中,我们完全可以借鉴国外的有关经验,建立来相应的解密制度,使国防工业技术研究成果在一定的保密期之后及时地向社会解密,使这些新技术、新工艺、新方法、新设备和新材料迅速地被民用工业所采用,促进民用工业技术的发展。 (3)技术人才的转转。使国防工业技术领域的技术人才直接进入民用工业技术领域,从事民用产品和技术的研究和开发。 2、充分利用民用工业技术发展国防工业和技术。 在加速国防工业技术向民用工业和技术领域转移的同时,伐们还必须充分利用民用工业技术领域的研究成果来发展国防工业,弥补国防工业技术的不足。由于技术发展的相关性和互补性,不同领域的技术不仅可以相互促进,而且可以相互利用。在国防工业技术的发展中,也完全可以直接应用民用工业领域相关的研究成果,避免不必要的重复研究和开发。这样,就能大量地节约科研经费,提高技术开发的效率,使国防工业技术的研究范围,把有限的人力、物力和财力集中于国防工业的核心技术和关键技术的研究和开发,使国防工业真正成为高新技术的研究和开发基地。3、在国防工业技术与民用工业技术相互转移和利用的基础上,实现两者的复台。 自80年代以米,世界的技术发展呈现出一种复合化的趋势,不同领域和部门的技术之间、传统技术与高新技术之间日益一体化,形成了一个多用普适技术群,它不仅使各个领域和部门的技术水平迅速提高,而且使传统技术具有了新的价值和功能。在国防工业技术的发展中,我们必须适应这一潮流,在国防工业技术与民用工业技术相互转移和相互利用的基础上,实现二者的复合,使国防工业部门和民用工业部门真正实现伎术共享。这种复合,应该是一种多层次的整体的复合。它包括. (1)机构的复合。随着工业技术的发展,一除了各个技术领域的某些特定技术研究机构外,国防工业技术与民用工业技术研究机构之间的界限将逐渐被打破,实现一体化。 (2)功能的复合。不沦是国防工业技术的研究部门还是民用工业技术的研究部门,都将从单一功能型向多功能型转变。使之既能进行国防工业技术的研究与开发,也能进行相关的民用工业技术的研究和开发,实现功能的复合化。 (3)技术成果的复合。在机构和功能复合的基础上,最终实现国防工业技木与民川工业技术成果的一体化,使国防扣民用工业部门实行技术“共有”,为国防工业与民用工业的复合创造条件。 只有通过这种多层次的整体复合,才能不断少日石新的技术领域,获附新的技术手段,促进国防工业技术与民用工业技术的共同女展,真正实现两者高层次地、普遍有玫地结合。国防工业技术与民用工业技术的复合,既是技术发展的客观要求,也是普遍结合的最注方式。 国防工业技术与民用工业技术普遍结合的根本目的无疑是:使国防工业技术既能跟上世界军事技术的友展步伐,满足我国国防现代化建设的需要,又能使之纳人整个工业技术的发展体系之中,成为我国社会主义经济建设的一支重要力量,推动国民经济的发展。具体来说,通过国防工业技术的普遍结合,要达到以下三个基本目标: 1、“以军带民”。即利用国防工业技术领域开发的军事技术(尤其是军事高技术)带动民用工业和民用工业技术的发展。主要体现在两个方面: (1)开辟民用工业技术的新领域和民用工业的新产业。 目前,我国正加紧进行高.技术的研究和高技术产业的开发,利用国防工业技术发展高新技末产业,将是我国高新技术产业发展的一个基本途径,也是国防工业技术与民用工业技术普遍结合的一个基本目的。促进民用工业企业门技术改造和产品质量的提高。据统计,我国国防工业领域的所有成型技术已有将近一半在民用工业中推广应用,待别是一些过去长期处于保密状态的尖端军事技术也在近年陆续步入民用工业领域,这些技术汪民用工业企业的技术改造、产品开发、产品质量提高中友挥了十分积极的作用,在一定程度上带动和促进了民用工业和技术的完善和发展。 2、“以民养军”。即通过向民用工业领域进行技术转让或直接开发民用产品等方式,实现国防工业技术的经济价值,获得进一步研究开发的资金,保证国防工业技术的正常发展。主要有以下两种方式来实现: (1)直接将国防工业技术有偿转让给民用工业领域,获得开发资金。近年来,我国每年向民用工业领域转让的国防工业技术成果有近万项,在促进民用工业和技术发展的同时,还获得了大量的研究和开发资金。据有关部门统计,技术转让已成为我国国防工业技术发展的重要资金来源。 (2)利用国防工业及技术领域富裕的技术能力和生产能力开发和生产民用工业品,以获得必要的开发和生产资金。从1979年开始,随着国防业技术与民用工业技术的进一步结合,国院工业的各个部门都开始了民用工业品的大规模开发和生产。到1984年4月,国防工业的民品产值已接近其总产值的一半。 1985年,兵器工业部、航天工业部、核工业部这几个主要国防工业部门的直属企业的民品产值,已由1970年的18%上升到43%。到1990年,国防工业的民品产值已接近其总产值的80%。国防工业民品产值的提高,既为社会和国民生产提供了大量高质量的生活用品和生产设备,也为国防工业技术的进一步发展提供了可观的资金。 事实上,仅依靠国防工业技术领域自身的研究和开发是难以完全满足国防工业生产中不断增长的技术需要的。在国防工业的发展中,不仅需要大量国防工业技术作基础,也需要许多相关的民用工业技术作文撑。而要使民用工业技术能为国防工业所用,就必须通过国防工业技术与民用工业技术的普遍结合,使两者相互协调相互补充。 3、“军民兼容”。即通过国防工业技术与民用工业技术的普遍结合,使国防工业技术与民用工业技术实现一体化,达到兼容共享之目的。 从目前我国国防工业技术发展的基本趋势来看,实现“军民兼容”是唯一可行的出路,国防工业生产的“军民兼容”必须以国防工业技术的优先发展为前提,通过国防工业技术与民用工业技术的普遍结合来实现,这是我国国防工业能否真正完成“寓军于民、寓民于军”这一战略性转变的关键。 诚然,在国防工业技术与民用工业技术的普遍结合中,会遇到不少新的困难和问题。但是,只要我们始终坚持这一正确的发展方向,就一定能克服困难.解决问题,推动我国国防工业技术的正常发展。 工业技术论文:国防工业技术发展 论文关键词:国防工业民用工业技术发展军民兼容技术领域工业技术民用产品 论文摘要:本文论述了国防工业技术与民用工业技术普遍结合的主要途径和方式,提出了在普遍结合中所遇到的问题及其解决方法,认为普遍结合所要达到的基本目标是以军带民、以民养军、军民兼容、共同发展。 十一届三中全会以后,我国国防建设的指导思想发生了根本的改变,开始了国防工业技术与民用工业技术结合的新的发展时期。十多年来,由于往重了国防工业技术与民用工业技术的结合,不仅使国防工业技术成为民用工业技术发展的垂要力量,维功了整个工业技术水平的迅速提高,同时也极大地促进了国防工业技术自身的完善和发展。 我国国防工业技术发)函均历史证明:什么时候注意了国防工业技术与民用工业技术的结合,国防工业技术就能正常、有效地发展,其技术水平也能迅速提高;什么时候忽略了这种结合,国防工业技术就会处于一种畸形发展之巾,严重影响自身及弗个工业技术水平的提高。因此,国防工业技术与民用工业技术的普遍结合,,是我国国防工业技术发展的必然趋势。但是目前对于结合的主要途径和方式,结合的基木目标等还缺深入研究,木文试图对此进行初步探讨。 国防工业技术与民用工业技术的普遍结合应从以下几个方面进行: 1、加快现有国防工业技术向民用工业领域的转移步伐,形成有效的技术转移机制。 由于民期片面奉行“军工优先”的技术发展方针,我国的国防工业技术不论在实际水平还是发展速度,由于长远领先于民用工业技术。在国防工业技术领域已经形成了一支强大的技术研究队伍,具备了较先进的技术研究设备和较优越的技术开发条件,对于民用工业技术构成了较大的技术优势。因此,要真正实现国防工业技术与民用工业技术的普遍结合,首先应当加快现有国防工业技术向民用工业技术领域的转移,推动民用工业技术及整个工业技术的发展。这是国防工业技术与民用工业技术普遍结合的第一步,也是关键的一步。 这种转移应包括以下三个方面: (1)技术能力的转移。充分利用国防工业技术领域的设备、条件等因素发展民用工业和民用工业技术。 ①利用国防工业领域较强的技术能力,开辟民用工业和技术的一些新领域,提高整个工业技术的发展水平。 ②利用国防工业技术领域的技术能力,帮助民用工业企业进行技术改造,促进传统产业的技术进步和技术产品的更新换代。 ③利用国防工业技术领域的技术能力,特别是富裕的生产技术设备,直接开发或生产民用工业品。 (2)技术成果的转移。把国防工业技术研究领域中所取得的技术成果直接应用到民用工业部门,推动民用工业生产的发展和技术水平的提高。 一般来说,国厉工业技术成果(待别是一些尖端技术成果)都具有一定的保密性。在国防工业技术的发展中强调技术保密是无可非议的。但是,如果为了保密而把国防工业技术局限在国防工业领域,限制其向民用工业部门的转移,就会使大量国防工业技术闲置,难以发挥其应有的社会经济效益,造成人力,物力和财力的浪费。因此,在国防工业技术的发展中,我们完全可以借鉴国外的有关经验,建立来相应的解密制度,使国防工业技术研究成果在一定的保密期之后及时地向社会解密,使这些新技术、新工艺、新方法、新设备和新材料迅速地被民用工业所采用,促进民用工业技术的发展。 (3)技术人才的转转。使国防工业技术领域的技术人才直接进入民用工业技术领域,从事民用产品和技术的研究和开发。 2、充分利用民用工业技术发展国防工业和技术。 在加速国防工业技术向民用工业和技术领域转移的同时,伐们还必须充分利用民用工业技术领域的研究成果来发展国防工业,弥补国防工业技术的不足。由于技术发展的相关性和互补性,不同领域的技术不仅可以相互促进,而且可以相互利用。在国防工业技术的发展中,也完全可以直接应用民用工业领域相关的研究成果,避免不必要的重复研究和开发。这样,就能大量地节约科研经费,提高技术开发的效率,使国防工业技术的研究范围,把有限的人力、物力和财力集中于国防工业的核心技术和关键技术的研究和开发,使国防工业真正成为高新技术的研究和开发基地。3、在国防工业技术与民用工业技术相互转移和利用的基础上,实现两者的复台。 自80年代以米,世界的技术发展呈现出一种复合化的趋势,不同领域和部门的技术之间、传统技术与高新技术之间日益一体化,形成了一个多用普适技术群,它不仅使各个领域和部门的技术水平迅速提高,而且使传统技术具有了新的价值和功能。在国防工业技术的发展中,我们必须适应这一潮流,在国防工业技术与民用工业技术相互转移和相互利用的基础上,实现二者的复合,使国防工业部门和民用工业部门真正实现伎术共享。这种复合,应该是一种多层次的整体的复合。它包括. (1)机构的复合。随着工业技术的发展,一除了各个技术领域的某些特定技术研究机构外,国防工业技术与民用工业技术研究机构之间的界限将逐渐被打破,实现一体化。 (2)功能的复合。不沦是国防工业技术的研究部门还是民用工业技术的研究部门,都将从单一功能型向多功能型转变。使之既能进行国防工业技术的研究与开发,也能进行相关的民用工业技术的研究和开发,实现功能的复合化。 (3)技术成果的复合。在机构和功能复合的基础上,最终实现国防工业技木与民川工业技术成果的一体化,使国防扣民用工业部门实行技术“共有”,为国防工业与民用工业的复合创造条件。 只有通过这种多层次的整体复合,才能不断少日石新的技术领域,获附新的技术手段,促进国防工业技术与民用工业技术的共同女展,真正实现两者高层次地、普遍有玫地结合。国防工业技术与民用工业技术的复合,既是技术发展的客观要求,也是普遍结合的最注方式。 国防工业技术与民用工业技术普遍结合的根本目的无疑是:使国防工业技术既能跟上世界军事技术的友展步伐,满足我国国防现代化建设的需要,又能使之纳人整个工业技术的发展体系之中,成为我国社会主义经济建设的一支重要力量,推动国民经济的发展。具体来说,通过国防工业技术的普遍结合,要达到以下三个基本目标: 1、“以军带民”。即利用国防工业技术领域开发的军事技术(尤其是军事高技术)带动民用工业和民用工业技术的发展。主要体现在两个方面: (1)开辟民用工业技术的新领域和民用工业的新产业。 目前,我国正加紧进行高.技术的研究和高技术产业的开发,利用国防工业技术发展高新技末产业,将是我国高新技术产业发展的一个基本途径,也是国防工业技术与民用工业技术普遍结合的一个基本目的。促进民用工业企业门技术改造和产品质量的提高。据统计,我国国防工业领域的所有成型技术已有将近一半在民用工业中推广应用,待别是一些过去长期处于保密状态的尖端军事技术也在近年陆续步入民用工业领域,这些技术汪民用工业企业的技术改造、产品开发、产品质量提高中友挥了十分积极的作用,在一定程度上带动和促进了民用工业和技术的完善和发展。 2、“以民养军”。即通过向民用工业领域进行技术转让或直接开发民用产品等方式,实现国防工业技术的经济价值,获得进一步研究开发的资金,保证国防工业技术的正常发展。主要有以下两种方式来实现: (1)直接将国防工业技术有偿转让给民用工业领域,获得开发资金。近年来,我国每年向民用工业领域转让的国防工业技术成果有近万项,在促进民用工业和技术发展的同时,还获得了大量的研究和开发资金。据有关部门统计,技术转让已成为我国国防工业技术发展的重要资金来源。 (2)利用国防工业及技术领域富裕的技术能力和生产能力开发和生产民用工业品,以获得必要的开发和生产资金。从1979年开始,随着国防业技术与民用工业技术的进一步结合,国院工业的各个部门都开始了民用工业品的大规模开发和生产。到1984年4月,国防工业的民品产值已接近其总产值的一半。 1985年,兵器工业部、航天工业部、核工业部这几个主要国防工业部门的直属企业的民品产值,已由1970年的18%上升到43%。到1990年,国防工业的民品产值已接近其总产值的80%。国防工业民品产值的提高,既为社会和国民生产提供了大量高质量的生活用品和生产设备,也为国防工业技术的进一步发展提供了可观的资金。事实上,仅依靠国防工业技术领域自身的研究和开发是难以完全满足国防工业生产中不断增长的技术需要的。在国防工业的发展中,不仅需要大量国防工业技术作基础,也需要许多相关的民用工业技术作文撑。而要使民用工业技术能为国防工业所用,就必须通过国防工业技术与民用工业技术的普遍结合,使两者相互协调相互补充。 3、“军民兼容”。即通过国防工业技术与民用工业技术的普遍结合,使国防工业技术与民用工业技术实现一体化,达到兼容共享之目的。 从目前我国国防工业技术发展的基本趋势来看,实现“军民兼容”是唯一可行的出路,国防工业生产的“军民兼容”必须以国防工业技术的优先发展为前提,通过国防工业技术与民用工业技术的普遍结合来实现,这是我国国防工业能否真正完成“寓军于民、寓民于军”这一战略性转变的关键。 诚然,在国防工业技术与民用工业技术的普遍结合中,会遇到不少新的困难和问题。但是,只要我们始终坚持这一正确的发展方向,就一定能克服困难.解决问题,推动我国国防工业技术的正常发展。 工业技术论文:机械工业技术政策 一、研究开发技术 1、机械产品现代设计技术 包括建立机械工程数据库;开发动态分析和动强度设计技术;CAD应用技术和局部集成的接口技术、网络技术及建库技术;并行工程技术、动态仿真技术、快速原型设计技术、工业设计技术、反求工程设计技术。 2、机械产品可靠性技术 重点开发可靠性工程管理技术、产品和系统可靠性设计技术、失效分析技术、可靠性实验评定、运行监测、故障诊断等技术。 3、热加工清洁生产技术 包括熔炼自动化、利用炉废气预热和除尘等铸造清洁生产技术;高效燃气无氧化加热、温锻塑性成形等锻造清洁生产技术;切割及焊接清洁生产技术;可控气氛多用炉、连续炉和真空热处理炉等热处理清洁生产技术;电镀、涂装等表面处理清洁技术。 4、精密成形技术 重点开发以实模精密成形、刚型、准刚型精密成形、高紧实度造型(芯)等精密铸造技术;精密模锻、辊锻、热轧、热挤压多向分模锻造、热镦锻等精密热塑性成形技术;冷温挤、冷挤、冷轧、超塑性等温成形、冷精整及复合成形等机械构件精密焊接与切割技术。 5、表面功能覆层技术 包括少无污染、高效、高性能的表面功能覆层技术与装备;重大工程装备表面功能覆层制备技术;高能束表面覆层制备及应用技术;新型复合表面处理技术;表面功能材料及涂层技术。 6、数控技术 重点开发开放式体系结构的新一代数控系统;车削中心、加工中心、数控磨床、数控锻压机床、电加工机床、数控重型机床等六类主机配套的数控系统。 7、工业过程自动化技术 研究开发工业过程自动化的管理控制集成技术;工业通讯网络和现场总线协议的开放式自动化系统。 8、工业机器人系统技术 开发点焊、弧焊、装配、搬运、喷漆五大类工业机器人的机械结构、传动机制、伺服驱动、传感控制及系统成套的设计和制造及工程应用技术。 9、机械制造柔性自动化基础技术 研究开发适合我国国情的柔性自动化技术、信息管理技术及自动化单元和部分集成控制技术,开发车间级自动化系统和FMC·P-FMS、FMS三个层次典型柔性加工设备。 10、面向中小企业的综合自动化技术 开发面向中小企业的综合自动化单元技术和系统;以GT原理为主线的车间级、单元级自动化成套技术;管理信息系统;产品设计与制造自动化系统;单元技术间的集成技术;质量控制技术。 11、传感器技术 研究开发力敏、磁敏、热敏、光敏、气敏、湿敏等类传感器、工程传感测量系统及基础共性技术。 12、自动测试技术 开发VXI总线、GPIB总线、RS485串行总线三类自动测试系统,VXI总线结构的电机、发动机、工业泵、印刷板产品自动测试系统;GPIB总线结构的环保自动测试系统;RS485串行总线结构的气象自动观测系统;大气污染、水质污染分析仪器和智能数字采集系统。 13、电力电子技术 研究开发新型高频、大中功率变频装置和电源、谐波抑制和无功补偿技术、新型IGBT器件生产技术,以及为重点工程配套的电力电子器件、电力半导体应用装置。 14、精密、超精密加工技术 以高效超精密加工车床、CNC型超精密复合加工机床、超精密平面和外圆磨床为重点,开发超精加工技术及应用工程,带动开发出一批精密、超精密的基础功能元器件,如超精密主轴轴系、超精密的伺服进给系统、超精密的测量系统和误差自动补偿系统等。 15、高能束加工技术 开发光加工应用技术、千瓦级二维激光切割技术;激光加工机配套设备及元件;多维激光加工机及机器人;激光焊接工艺;大型复杂零件激光表面处理工艺和汽车发动机缸体激光热处理生产线。 16、高性能机械工程材料生产及应用技术 开发轴承、密封件、模具等机械基础件用新材料及应用技术;电力设备、石化设备等重大装备的自动化仪表材料和专用功能材料及应用技术;汽车工业用精细陶瓷、专用功能材料、工程塑料、新型复合材料及应用技术。 17、系统管理技术 重点研究开发精密生产技术、虚拟制造技术、企业级信息管理系统技术和设计、制造、质量、销售等方面的有限集成技术;资源管理信息库;并行工程技术、信息交换和接口通讯技术。 18、重大工程成套装备制造技术 重点开发国民经济重大工程成套装备的总体设计、大型构件加工、系统优化、参数匹配、在线监控、故障诊断、综合管理及系统可靠性等关键技术。 19、环境保护工程装备相关技术 重点研究开发烟气脱硫脱硝和除尘、工业废水和城市污水处理等成套设备和技术;电子辐射照氨法处理工艺;厌氧生物法处理模块化技术;柴油机电控燃油喷射技术。 20、节能节材技术 研究开发风机、泵、电焊机等量大面广产品的应用变频调速技术;发电设备燃气--蒸汽联合循环技术、超临界技术、循环流化床和加压流化床技术、抽水蓄能技术;余热余压利用技术;高效、节能和智能化的能源管理和控制技术。 二、产业化技术 1、典型数控机床计算机辅助工业造型设计技术 造型设计效果模糊综合评价系统、小型机与工作站计算机辅助造型系统、工作站及超级微机辅助工业造型设计系统软件。已在10多个企业应用,效果显著,在机床行业有重要推广价值。 2、加工中心加工系统动态稳定性分析和计算软件 适用于机床整体静动态特性预测和结构的软件包,包括八个功能程序段及相应的接口程序。已用于6个单位,效益良好,适宜在机床行业推广。 3、树脂砂铸造成套技术 包括连续式和间歇式混砂机系列及树脂砂再生设备。对提高铸件质量、降低产品成本、提高国际竞争力有重要意义。适用于质量要求高、批量大的铸铁件生产。 4、钢水净化技术 适合国情的钢水精炼及保证铸钢件内部纯净度的全套装备及工艺。已用于十几家企业,适用于核、火、水电及石油化工设备中的各种铸钢件生产。 5、典型精密锻造件生产线成套技术 根据企业提供的典型件和生产纲领,提供生产线交钥匙工程及单项技术、装备或软件。对节材、节约工时、节约投资、提高锻件精度有重要意义。已在4家企业使用。 6、先进模具选材、设计、制造成套技术 包括高性能模具材料及应用技术、模具的现代设计加工技术和模具的配套技术。已在4家企业使用。适用于汽车、摩托车、轻工、仪表等行业所需的各种模具制造。 7、热壁加氢反应器内壁、大型水轮机转轮及宽带极高速堆焊技术 包括热壁加氢反应器内壁、大型水轮机转轮的拼焊及耐气蚀堆焊和宽带极高速堆焊技术。在焊材及工艺方面有节约外汇的效果,已在3家企业示范,适用于加氢反应器、尿素合成塔、电钻锅炉等设备的内表面堆焊。 8、激光焊接及切割加工装备成套技术 包括激光器、激光焊接及切割成套技术。对提高焊接强度和质量有重要意义,经济和社会效益显著。适用于刀具、工具等各种材质的薄板焊接。 9、氮基气氛保护加热淬火与微机控制系统 包括CNC系列变压吸附制氮机组、TC-89系列微机控制系统、保护加热淬火工艺技术。有节约投资、提高质量的功效。适用于多种碳钢、低合金钢的热处理,轴承、齿轮等零部件淬火、渗碳生产等。 10、可控气氛真空热处理成套技术 包括密封箱式多用炉生产线和连续可控热处理生产线、真空热处理设备和工艺成套技术。经5个厂试点效益显著。用于汽车齿轮、轴承和标准件、高合金钢、不锈钢、低合金结构钢、轴承钢的渗碳及淬火等工艺处理。 11、先进刀具、工具系统 用于车床和数控镗床、铣床和加工中心。经企业试用,对提高工效、节汇创汇有重要价值。适用于机械加工企业。 12、自泳涂料涂装生产线成套技术 自泳涂料是由活性高分子乳液、活性添加剂及颜料组成的新型水性涂料,与现用的电泳涂装工艺相比,具有工艺简单、稳定、节能、节材和省投资、涂层性能好等优点。可提供工艺设备设计、制造及调试交钥匙工程。用于汽车车身及家电部件的底漆涂装。 13、车间物流自动化、立体库及关键技术 车间物流自动化立体库的系统设计、成套设备、控制软件。适用于机械汽车大中型企业的物流管理,经多厂试用有节省占地和投资、工作效率高等优点。 14、可编程序控制系统成套工程技术 包括系统设计、成套设备和编程控制及监视软件,适用于机械、汽车制造业的控制系统,经多厂试用有节约投资、缩短维修时间之优点,经济效益显著。 15、普及型和经济型机床数控成套系统 包括以工业PC机为基础的总线模块化、开放型体系结构和以步进电机驱动的经济型数控系统,适用于机床配套及现役机床改造。经多家工厂试用效果明显。 16、超声波涡流在线自动探伤设备 将超声波探伤和涡流探伤技术相结合,组成成套机组,可同时检测内部和外表缺陷及几何尺寸,可用于机械零部件、管棒及锅炉制造厂检测,试用效果好。 17、企业计算机辅助管理系统CAPMS 该系统吸收国外MRP-Ⅱ之精华,按职能部门、业务分工数据处理方法、等分为18个模块,集产、供、销、存、人、财、物管理为一体,各模块既可独立运行,又可集成,还可作CAD/CAM/CAPP信息集成通讯接口。适用于多品种、大小批量及单件生产或混合制造。经企业试点,对提高管理水平和经济效益有重要价值。 18、漆雾及废气净化成套技术及设备 包括成套技术与设备(3种净化装置),适用于机械设备喷漆,经厂家试用,涂漆雾效率高,符合劳动卫生标准和环境标准。 工业技术论文:原材料工业技术创新对策分析 一、原材料工业技术创新存在的问题 (一)技术创新投入不足。2014年,我国规模以上工业企业研发投入占销售收入的比重为2.88%,而原材料工业研发投入强度均不到1%,其中石化只有0.28%。与发达国家特别是与一些著名跨国公司相比,我国原材料工业研发投入存在的差距明显。以石化产业为例,目前,世界石油化工公司的研究开发经费一般占其销售额的4%以上,有的高达10%。而我国即使具有较强竞争力的石化企业研发投入占销售收入的比例也不超过1%。而且,我国原材料工业尚有75%以上的石油与石化企业、80%以上的化工企业、90%以上的建材和钢铁企业、85%以上的有色金属企业没有R&D活动。(二)技术创新效率低。2014年,我国原材料工业规模以上企业参与R&D的科技人员59.42万人,占工业规模以上企业R&D人员总数的16.4%,而申请的专利数仅占工业规模以上企业专利申请总数的10.3%;原材料工业规模以上企业新产品销售收入28581.83亿元,占总销售收入的10.4%,低于工业规模以上企业同一指2017年11月中41标2.51个百分点;新产品出口2297.6亿元,占工业规模以上原材料工业企业新产品销售收入的7.91%,低于全部规模以上工业企业同一指标10.92个百分点。总的来看,原材料工业技术创新效率低于整个工业,更低于发达国家的产出效率。(三)原始技术创新能力弱,关键核心技术受制于人。我国原材料工业企业原始创新能力不足,现有技术不能完全适应产业发展的需要。应用基础性研究和前瞻性研究薄弱,已开发的技术大多是跟踪创新,缺乏拥有自主知识产权、国际领先的核心技术和主导系列产品,关键核心技术受制于人,原材料工业总体上尚未摆脱关键核心技术追随者的角色,原始创新较少,没有起到引领产业发展的作用。我国钢铁产业的自主创新大多属于模仿创新,尚未形成在世界钢铁界具有影响力的重大专有技术和产品优势;石化产业的大型生产装置仍需引进关键技术;建材产业中的高端设计、节能减排、智能化\自动化、产品品牌影响力等与国际领先水平相比还有明显差距,一些关键部件和材料还需要依赖进口。(四)研发资源分散,行业共性关键技术攻关缺少联手合作的平台。目前,我国原材料工业的科技创新支撑体系在隶属关系上事各有其主,且主要宗旨是为所在企业服务。加上市场经济条件下各研发主体都需要保护知识产权,因此从体制上客观造成了资源的分割和机制的个性化。一些产业发展创新的关键技术靠单个单位单打独斗是难以完成的,从而导致了关键技术的大项目拿不动,只得面对现实,局限于现有技术层面的完善提高,结果导致重大的专项和真正带动产业发展的技术装备研发缺乏合力,难以形成协同创新效应。 二、推动原材料工业迈上中高端亟需突破的关键核心技术 要推动我国原材料工业从世界产业链和价值链的中低端迈上中高端,亟需加强自主创新能力建设,突破制约我国原材料工业转型升级、迈上中高端的关键核心技术缺乏和关键成套装备依赖于人的局面,大力提高我国原材料工业的低碳生产技术(如直接还原炼铁新工艺、新技术)、资源综合利用技术、高效、节能、节材综合技术、关键品种市场的工艺技术、高端成套装备生产和系统集成技术、面向全流程质量稳定控制的综合生产技术、信息化、智能化的绿色产业升级技术。具体到产业来说,应重点突破以下关键核心技术:石油石化产业:页岩气等非常规油气资源和深海、极地等新领域勘探开发技术、高效定向催化、先进聚合工艺、材料新型加工和应用、催化气化、加氢气化等定向气化和新型煤气化技术的工程化技术、通用树脂高性能化产品技术、高端通用合成橡胶及高端通用合成纤维专用牌号及合成新技术、特种纤维高端产品及工程化关键技术、陶瓷纳滤膜材料工业技术、环保透明抗冲聚丙烯技术、双向拉伸聚乙烯产业化关键技术等。建材产业:大型节能粉磨技术与装备、支撑战略性产业发展的新材料技术、高性能绿色节能建材及其先进制造技术、非金属矿物材料开采及深加工技术、建材窑炉烟气脱硫脱硝除尘、煤洁净气化以及建材智能制造、资源综合利用技术等。钢铁产业:复杂难选铁矿石预富集—悬浮焙烧—磁选技术、低碳炼铁技术、炼钢二次资源高效利用技术、先进钢铁全流程一体化组织控制技术、改进型热带无头轧制短流程工艺、装备及产品、薄带铸轧短流程工艺、装备与产品、无酸洗涂镀制备热轧涂层板技术、新一代钢包喷射冶金工艺、高品质连铸坯生产工艺与装备、热轧钢材组织性能控制技术、极限规格板材先进热处理装备及工艺技术、高精度冷轧板形控制技术与装备技术、先进连续退火与涂镀技术、真空制坯轧制复合板技术等。有色金属:一步炼铅和闪速炼铅成套工艺装备、锌冶炼清洁生产新装备、湿法(原子经济法)再生铅技术、离子吸附型稀土矿原地浸矿及氨氮无组织排放控制技术、短流程炼铜、水资源高效利用技术、合金相图技术、深井高应力诱导破碎及矿山数字化技术、深海矿产资源开采技术、硅酸盐矿物分离科学、生物提取金属、熔盐电解直接提取稀有金属新技术、二硼化镁(MgB2)超导材的研究、高效能源材料成矿理论研究等。 三、提高原材料工业迈上中高端的技术支撑能力的政策建议 (一)加强协同创新,建立官产学研用战略联盟,提高原材料工业整体创新能力。技术创新是一个链条、一个网络,从科学研究、实验开发到推广应用是一个“三级跳”,哪一个环节跳不好,就会出现木桶效应,让整个体系都运转不畅。当前,对原材料工业来说,要解决创新活动中存在的分散封闭、交叉重复等碎片化现象,避免创新中的“孤岛”现象。既要加强企业内部研发、设计、生产环节的协同,又要加强企业之间、科研院所和下游用户之间的协同,建立健全各主体、各方面、各环节有机互动的创新体系,形成创新链和产业链的协同效应。在这个过程中,政府要积极引导科研院所、大专院校与企业建立紧密联系,培育产学研用创新联盟,通过完善利益分享、风险分担等相关政策措施,深化产学研用协同创新,促进创新主体多元化发展;企业要充分发挥技术创新的主体作用,自觉加大产业技术创新投入,加强与有关科研院所的战略合作,与有关科研院所建立联合共建实验室、工程研究中心,重视与下游用户的合作,联合相关下游用户共建产品研发应用中心或实验室,建立跨行业的“产—研—用”平台,使企业创新能够及时响应用户需求。科研院所要以市场需求为导向,以科研项目落地为标准,提高创新链对接产业链的能力。(二)科学统筹创新资源,加大产业技术创新投入。加大对原材料工业现有国家重点实验室、国家工程(技术)研究中心、企业技术中心以及行业认定的科技创新平台建设的支持力度和监管力度,科学统筹科技资源,提高资源的利用率。发挥公共技术服务平台在各行业各领域共性技术研究方面的纽带和桥梁作用,带动相关领域科技创新水平的提高。通过组织实施一批重大科技专项,进一步加大对原材料工业具有全局性、带动性、影响面大的关键共性技术的研究布局和投入,推进原材料工业自主创新。(三)加强知识产权保护,健全科技成果转化机制引导有关单位重视和加强专利和标准化工作,结合国家经济发展、科技重大计划积极开展战略研究,培育和提升行业、企事业单位运用知识产权的能力和水平。健全科技成果转化机制,研究促进新技术新产品应用的需求引导政策,鼓励社会资源参与产业技术创新成果转化。(四)加强创新人才培养,打造高质量的人才队伍。加快建立多层次的适合产业技术创新能力提升的人才支撑体系,加大创新人才培养力度,积极牵引大企业集团和科研单位与高校合作,共同打造一支与产业发展和创新需求相适应的、技术全面的高技能人才队伍,为原材料工业可持续发展提供人才资源保障。重视对在岗科技人员的培养,打造以科技领军人才为首的创新团队。鼓励有创新实践经验的企业家和企业科技人才到高等学校和科研院所兼职。积极开展专业培训,支持人才的知识更新和技能提升以满足技术发展的需求。根据发展需要,积极引进海外人才,吸引产业发展所需的高层次人才和紧缺人才。 作者:周维富 单位:中国社会科学院工业经济研究所 工业技术论文:煤炭工业技术经济的透析 本文作者:黄盛初工作单位:煤炭科技究所 各国煤炭储量分类方法和标准各不相同,因此各国煤炭储量级别意义不尽相同,储量数量差别较大。国外共同的趋势是把开采经济性放在首位,即以煤炭经济可采储量作为国际上煤炭储量比较的基础。世界能源委员会公布1994年末世界煤炭经济可采储量为10438.64亿t,美国位居第一,为2405.58亿t,中国位居第三,为1145亿t。由于管理体制不同,各国对矿井建设周期没有统一概念。在我国,矿井建设周期是指从立项开始到建成投产为止的时间。对井工矿而言,建井工期概念比较明确,有一定可比性。美国、澳大利亚和南非煤矿建井工期最短,一般为2年左右。井筒施工机械化程度 主要有两种计量指标,即原煤产量和商品煤产量。除中国、俄罗斯、哈萨克斯坦、乌克兰和印度采用国内外煤炭工业技术经济指标分析井筒施工机械化是指在凿岩、装岩和提升等各工序中使用机械作业。目前钻爆法施工仍是各国并筒施工的主要方法。采用钻井法凿井技术则实现了井筒施工完全机械化。联邦德国井筒施工几乎全部采用机械化配套技术装备,而钻井法凿井所占比例也已达39.1%,居世界领先水平。 矿井井型指矿井年生产能力。随着现代开采技术的发展,矿井井型有增大趋势。我国50年代和60年代建设的矿井一般年生产能力为45万t或60万t,而近年建设投产的大柳塔矿井设计年生产能力为600万t。英国赛尔比联合矿设计年生产能力1000万t,是世界上最大的井工煤矿。德国鲁尔煤炭公司对老矿井实行改造和合并,合理集中生产,该公司所属14个煤矿平均年生产能力300万t以上。 煤矿开采方法分地下开采和露天开采两大类。美国、印度、俄罗斯和澳大利亚等国均以露天开采为主。这些国家的共同特点是煤层埋藏较浅,适合露天开采,同时采用现代化大型露天开采设备。1994年美国露天产量为6.17亿t,占总产量的“%。美国最大的煤炭公司皮博迪煤炭公司所属煤矿均为露天矿,年产量超过1亿t。而我国露天产量仅占总产量的3.2%。在地下煤矿中,主要采用房柱式采煤法和长壁采煤法。房柱式采煤法是最传统采煤技术,其应用范围在逐渐缩小,目前只有美国、印度和南非等仍然以房柱式开采为主。长壁综采是现代采煤技术,发展极其迅速。美国长壁综采起步较晚,目前综采工作面虽然只有80多个,但所采用的综采配套设备和生产管理均属最高水平,单产和效益也是世界最高的。了采煤机械化程度采煤机械化程度是指机械化采煤工作面的产量占采煤工作面总产量的百分比,是表示现代化采煤技术应用程度或者说手工作业减少程度的一个重要指标。联邦德国西部、英国和美国采煤机械化程度均已达到100%。其中联邦德国西部和英国全部采用综采,而美国综采则只占36%。我国国有重点煤矿采煤机械化程度为72%,综采占47%。如果将地方煤矿和乡镇煤矿考虑进去,则这两项指标将比上述数字低得多。8掘进机械化程度国内外反映掘进机械化程度的指标主要有两24个,即掘进装载机械化程度和综掘机械化程度。国内外关于掘进装载机械化程度概念和统计范围基本一致。只要掘进和装载工序采用机械作业,其进尺都可以计入,因此各国掘进装载机械化程度指标差别不是很大,例如俄罗斯和中国1994年掘进机械化程度分别为84%和72%。采用部分断面掘进机和全断面掘进机掘进称为综合机械化掘进,是现代化掘进技术发展的方向。目前各国研制的掘进机一般只适用于煤巷和半煤岩巷掘进,而岩巷掘进一般仍采用钻爆法掘进。综掘机械化程度更能反映掘进技术的先进。我国综掘机械化程度与先进国家相比差距很大。例如,1990年英国综掘机械化程度已达86%,1994年俄罗斯和中国该项指标分别只达到48%和n%。而且我国把使用掘进机、液压钻车和反井钻机掘进均计入综掘进尺。 随着国际上对提高能源利用效率和环境的重视,煤炭洗选的重要性更为突出。原煤入洗比可以反映一个国家市场对煤炭质量的要求。德国原煤入洗比已达到95%,而我国国有重点煤矿原煤入洗比为46%,全国平均为22%。10精煤质t在国际市场上,精煤质量主要是指灰分,精煤灰分反映了一个国家煤炭洗选深度和洗选技术水平。美国精煤质量最高,1995年炼焦煤和动力煤灰分分别为7%和17%。中国精煤质量较低,1995年炼焦煤和动力煤灰分分别为9.88%和22.43%。11选煤厂处理能力选煤厂处理能力是选煤厂处理原煤的数量,也称为选煤厂厂型。目前各国选煤厂厂型趋于大型化。1993年羌国共有270座选煤厂,平均小时处理能力达716t,最大选煤厂小时处理能力为3200t。而我国除有一座年处理能力1500万t特大型选煤厂外,大多数选煤厂年处理能力只有200万t左右。12百万吨死亡率联合国劳工组织公布各国煤矿安全状况的指标主要有百万吨死亡率和百万工时死亡率。中国、俄罗斯、乌克兰、印度和印度尼西亚主要采用百万吨死亡率指标,它表示每生产100万t煤所付出的生命代价。美国是世界上第二大产煤国,百万吨死亡率一直保持在较低水平。1994年美国煤矿百万吨死亡率为0.05,而同年中国国有重点煤矿百万吨死亡率为1.18。如果考虑到地方煤矿和乡镇煤矿事故,则我国煤矿安全状况在世界主要产煤国中是最差的。一般露天矿百万吨死亡率远远低于井工煤矿。美国皮博迪煤炭公司所属露天煤矿年产量达1亿t,没发生死亡事故。百万工时死亡率表示在工作时间里发生事故的频率,它反映作业地点安全状况,与百万吨死亡率指标相比更严格。美国、德国和澳大利亚等先进产煤国煤矿百万吨死亡率很低,他们主要采用百万工时死亡率指标,对煤矿安全状况进行更严格的控制。的原煤作基数外,多数国家以商品煤作基数。各国对煤矿人员统计范围存在一些差别。1995年南非、澳大利亚、俄罗斯和美国煤矿全员效率分别为283.3t/工、64t/工、48t/工和42t/工,而中国煤矿全员效率仅1.78t/工。13效率多数国家以人班效率(t/工)表示煤矿生产效率,即每人每班生产煤炭吨数。有的国家还用全员效率、露天效率和井工效率来表示 美国、澳大利亚、加拿大、哥伦比亚、南非和波兰等国对煤矿基本生产成本的定义为生产1t原煤的费用。它包括基本建设费用、生产费用、矿区使用费和税。我国煤矿生产成本不包括煤矿建设时期的基本建设费用和资源税。1989年澳大利亚和美国长壁开采矿井生产成本分别为25.34美元八和16.67美元八,露天矿生产成本分别为9.98美元八和6.08美元八。1995年中国煤矿生产成本为107.03元/t。美国、澳大利亚和中国劳动力成本在总成本构成中所占比重分别为47.5%、40.5%和30%,说明我国煤矿工人的工资标准较低。另一方面,我国劳动力成本是成本构成中的最高项,说明我国煤矿普遍存在用人多的情况。 工业技术论文:活性焦干法烟气脱硫工业技术研究 【摘 要】我国现在虽然国民经济发展快速,但是由于不控制污染物的外排甚至是不达标的污染物的排放,这样就严重造成空气质量的下降,所以我们要减少污染物的排放。其中硫化物是空气中的严重污染物,所以我们要加强对于硫化物排放量的控制,对于烟气中脱硫技术我国的现状还不容忽视,所以我们要加强对于烟气脱硫技术的研究,从而可以整体提高脱硫技术。本文针对活性焦干烟法技术的现状进行分析,然后研究如何提高活性焦干烟法技术对于脱硫的效果。 【关键词】活性焦;烟气脱硫;二氧化硫;水蒸气 我国之前对于污染空气的指标没有硬性的要求,导致现在空气污染严重。硫化物中尤其是二氧化硫的含量最多,不仅会对人们造成重要的危害,而且还会对空气产生影响,然后是造成酸雨会造成更大范围的污染。所以对于这方面我们国家也更加的重视,颁布几部法规进行约束企业的行为。在对于脱硫技术中,以活性焦干法最为有效,所以下文主要通过介绍我国活性焦干法的现状,进一步研究如何优化这一技术。 一、活性焦干法烟气脱硫技术现状 (一)活性焦干法的原理 这种方法主要是运用活性炭或者活性焦来吸附烟气中的硫化物,这样可以降低硫化物进入空气中的含量进一步提高空气的质量,其原理包括两方面,第一是通过把活性炭作为吸附剂将二氧化硫吸附进去,从而减少空气中的二氧化硫的量,这是利用了活性炭的物理性质;第二是要利用活性炭的化学性质,把活性炭作为催化剂,加速二氧化硫、水以及氧气之间的化学作用,最后生成不会对空气质量造成危险的物质,减少二氧化硫的排放量。 (二)国内的活性焦干法脱硫工业技术的现状 我国用活性焦来吸附的方法来进行处理二氧化硫的工艺种类繁多,根据其工艺的中对二氧化硫的吸附装置的不同来进行分类,可以分为两种一种是固定床工艺另一种则是移动床工艺;根据其活性焦的性质来分类可以分为水洗再生工艺以及加热再生工艺等分类方式。 (三)活性焦干法烟气脱硫技术存在的问题 第一,首先介绍一下这种方式的优点,活性炭是经过煤炭而提炼出的产物,这种活性焦有很多的好处,稳定性强,在各方面的指标都比活性炭的性质更好,有更强的耐压性,有更持久的抗持久能力等,最重要的是能够吸附更多的硫化物。第二,了解一下这种技术所存在的不足,一方面是虽然活性焦相比于活性炭来说吸附硫化物的量已经很多了,但是还是有一定的限制,所以我们就需要通过增大吸附装置来提高整体的吸附量,这样就增大了其体积,造成更大的耗能。另一方面就是上一方面说需要的量很大,所以成本就会提高,为了降低成本我们对于活性炭还需要进行解吸再生的方法来减少耗用量,这样投入的资本也不会小,还会造成活性焦的磨损。还有一个有待解决的问题就是我们没有能够完整的了解到活性焦的化学反应的具体情况,所以经过反应之后生成的气体我们也不确定,所以在这一方面我们还需要下功夫进行研究。 二、活性焦干法烟气脱硫的技术研究 (一)内外扩散对于活性焦吸附硫化物量的影响 上面讲到活性炭来吸附硫化物主要是通过两方面分为化学还有物理方面,经研究表明,是先发生物理反应之后进行化学反应,来进行对于硫化物的吸附程序。对于内外扩散对于活性焦吸附硫化物的量的影响表现为,第一,是内扩散对于活性焦吸附硫化物的量的影响,根据研究表明活性焦粒的粒径对于吸附量的影响是活性焦粒的粒径越大吸附的量也越大,但是有饱和的粒径,同时减小粒径也就较少的吸附量所以我们一般选择粒径在60目到80目之间的活性焦的粒径吸附效果最好。第二,外扩散对于活性焦吸附硫化物的影响,其实质是气体的流速对吸附硫化物的影响,其流速越大吸附的硫化物越多但是也同样存在饱和度,所以我们一般选取的是粒径在60目到80目之间的且气体的流速要大于2m/min。 (二)床层的温度对于其吸附量的影响 我们首先了解的是床层的温度对于活性焦的吸附量的影响是较大的,得出的结论是,随着床层的温度的提高,吸附的速度和吸附量都是逐渐降低的,这是由于在进行反应时是首先进行物理反应在进行化学反应,而物理反应是化学反应的前提,而温度的升高不利于物理反应的进行,所以化学反应也进行不了,这样相当于整体的效率都在减弱;另一方面的原因涉及到当时的水蒸气的浓度,这也是在温床温度升高中的一项现象,这样产生的三氧化硫和水蒸气结合就会生成硫酸,这样会堵塞空隙,降低其吸附能力。 (三)参与反应的物质的浓度对于吸附量的影响 物理反应不需要其他的物质参加,而化学反应需要其他物质一起参与才能发生,有氧气、二氧化硫以及水蒸气。第一是氧气的浓度对于其吸附量的影响。据了解可知活性焦的吸附能力会随着氧气量的增加而增加,但是也是会出现饱和的现象,当氧气的浓度到达一定的浓度后,再提高氧气的浓度也不会增加其吸附量,相反还会降低活性焦的吸附量,所以要注意氧气的量不要过多也不要过少,以免出现影响活性焦吸附的量的情况。第二,是考虑二氧化硫的浓度对于活性焦吸附量的影响。同样的道理也是二氧化硫的浓度提高会提高活性焦的吸附量,但是这方面没有饱和的程度提高的越多就会促进吸附量的增加。第三,水蒸气的情况和氧气类似,水蒸气的浓度对于活性焦的吸附量的影响是,在一定浓度之前是随着水蒸气的浓度提高活性焦的吸附量会随之提高,但是一旦超过这个点,随着水蒸气的继续提高就会使活性焦的吸附量降低,所以对于水蒸气的浓度一定要把握好否则就会出现副作用。 (四)活性焦脱硫效率的研究 可知在活性焦进行工作的刚开始期间,对于脱硫的效率也是很好的,但是随着时间的进行,活性焦的吸附量以及吸附能力都会下降,时间长了之后就会使其脱硫的效率降低,要换或者进行在加工才能进行之后的脱硫效果。 三、总结 总而言之,我们国家在活性焦干法烟气脱硫方面还存在一些问题,我们要及时的改进,我们也要积极的研究其技术的改进提高的方法,我们从各个角度来阐述了活性焦干法的内容,可以提供对于活性焦干法烟气脱硫技术对于工业中实际应用。 工业技术论文:漫谈中国台湾工业技术研究院的运行机制 中国台湾工业技术研究院(简称“工研院”)对新竹科技园区和台湾产业技术的发展发挥了重要作用,有人形象地把工研院与创投业、新竹科技工业园区并列为台湾科技创新体系的“三驾马车” 工研院的功能定位 工研院是依法设置的产业技术应用研究机构,其职能是研究开发产业技术,向企业进行技术转移。20 世纪70 年代,台湾进入了快速发展时期,迫切需要提高产业技术水平。为了将科研成果尽快转移给民间企业,提高科技成果商品化和产业化的成功率,促进产业技术升级,1973 年,台湾颁布了《工业技术研究院设置条例》,成立了“工业技术研究院”。 工研院有4个方面的主要任务: 1. 根据产业界的需求,从事共性技术、关键性技术和前瞻性技术研究开发,以加速提升产业技术水平,增强产业的整体竞争力。 2. 遵循公正、公平、公开原则,采取多种方式向产业界推广研究成果和技术。 3. 落实政府的中小企业政策和措施,辅导中小企业技术升级。 4. 为地区培育产业技术人才。 工研院最初是由台湾经济部所属的3个研究院、所整合而成的,后来,又根据产业界和产业技术发展的需要,相继成立了一些专业院所。到目前为止,工研院共设有电子、光电、电脑与通讯、材料、机械、化工、能源与资源、生物医学等11 个研究所和中心,以及7个专门为企业提供信息技术、技术转移、会计资源、系统硅片技术及产业经济与信息的服务中心。 与一般科研机构、高等院校和企业相比,工研院有两个明显特点。首先,工研院的研究开发重点是实用技术,而不是基础研究,其紧密围绕科技成果商品化、产业化和市场化进行应用性研究开发,向企业提供技术转移和各项工业技术服务。其次,实现规模化研究开发,形成集聚效应。目前,工研院共有6281 位高素质的科研人才队伍,设有独立研发运作的专业研究所(中心), 以及专门为企业提供各种技术和信息的服务中心,形成了完整而高效的研究开发与服务体系。 工研院在台湾的技术研究开发、转移和产业技术升级中起到了领航作用,并为创投业培育和孵化出一大批具有高成长性和高增值潜力的科技项目。仅在1997 年~2001 年间,工研院共转移技术1522 项,受益企业2277 家次;合作研究开发957 项,合作企业1509 家次;委托研究3825 项,委托企业4459 家次;获得专利1998 案,共计3131 件;讲习和培训5589 场,共计353521 次;产业技术服务256804 项,服务企业127999 家次。 工研院的发展战略 为了带动产业技术发展,工研院始终贯彻三个基本战略: 1. 加强前瞻性技术研发。为了加速岛内产业技术的发展, 建立新型科技产业,工研院加强前瞻性及创新性技术研发,提供领导型技术,帮助企业摆脱技术追随者的弱势。 2. 强化产业服务。工研院主动发掘企业的技术需求,协助企业研究开发,并为其提供技术服务。具体措施是,通过知识产权授权、技术转让及各项工业技术服务,协助企业提升技术层次和产品附加值,增强竞争能力;开放实验室与建立创业育成中心,推动以创新技术为基础的投资。 3. 推动国际化。为了应用国际科技资源,工研院积极开展国际合作,加强前瞻性技术信息交流、引进科技专业人才、拓展国际合作研究开发领域;还通过举办科技展览,吸引国际创业投资等方式,帮助企业掌握和取得国际科技资源。 工研院的发展阶段 工研院的任务是帮助产业界提升竞争力,因此,必须根据产业界在每一阶段的竞争力特点而提供服务,工研院的发展经历了三个主要阶段: 1. 1979 年~1986 年,以引进技术,消化吸收,改进为主。在这个时期,工研院主要引进了大规模集成电路制造技术,成立衍生公司,建立了台湾的半导体工业。如联华电子、台湾积体电路、台湾光罩等多家世界先进的集成电路制造公司都是在这个时期发展起来的。 2. 1987 年~1995 年,以规划新兴产业,与跨国公司建立策略联盟为主。这个时期,工研院与外国公司组建了液晶显示器企业联盟、台湾钢铁公司硅晶厂、关键零组件基地等。 3. 1996 年以来,以利用高技术创业投资促使产业转型及培育新兴产业为主。为了提高企业的研究开发能力和成功机会,工研院开放实验室,建立企业孵化中心,并成立了创投公司,进行高技术创业投资。 开放实验室的目的是与现存企业开展联合研究开发,提高企业的研发水平和工研院资源的利用效率。工研院不仅为企业提供研究场地与设备,还提供资金、商业计划援助、管理咨询和培训、技术支持、商业网络等服务。企业与工研院签订合作研究合同,利用工研院的设备和人员进行研究开发;工研院在合同期内按市场价格收取租金,没有初始投资和场地空间限制。成立企业孵化中心的目的是吸引企业家在创新技术的基础上,利用研究院的设施创办企业,生产新产品。1996 年以来,进驻孵化中心毕业的企业有67 家。 工研院的运行机制 工研院的基本运作模式是依法设院,政府支持,企业化自主经营管理,其运行机制有以下几个特点: 1. 工研院是财团法人,其创办资金来自政府和社会的捐助,主要收入来源于合同研究开发和技术服务。在工研院开办初期,政府提供了充足而稳定的经费补贴,直到它能够收支平衡。1973 年~1983 年,政府的补贴约占工研院支出费用的60 %。但是,工研院在确定专业方向、研究活动以及经营策略上,具有自主管理和经营权。经过10 年的成功探索和运作,工研院通过“适时和适当”的商业方式向产业界积极推广科研成果,提供相关服务,可以在没有政府补贴的情况下实现收支平衡,略有节余。到1984 年,政府停止了补贴。 工研院的主要经费来源于研究开发项目经费和技术服务经费。1998 年以来,研究开发项目经费约占总经费的50% 以上,其余都是技术服务和技术转移收入。研究经费主要来自政府的科技项目和企业的合同研发经费,政府项目经费约占50% 。 工研院一家的力量是有限的,为了利用有限资源带动更多的企业,工研院与企业建立联盟,研发项目大都是与企业合作进行的。为了促进研究院与企业联合,政府资助工研院的研究项目经费一般不超过该项目预算支出的50%,其余通过与企业合作研究或转移技术收入解决。 2. 集中引进和研究开发技术,向产业界转移和扩散。工研院进行的大都是前瞻性和共性技术研究开发,开发成功以后再通过各种方式向企业转移。实际上,工研院承担了开发初期的技术风险和人才培养工作。比如,20 世纪70 年代中期,台湾把集成电路产业作为发展高科技产业的目标。1976 年,工研院选派了一批优秀人才赴美国RCA 公司学习半导体制造技术,以及半导体企业的厂务、会计、生产作业等一系列技术管理、经营、生产流程控制等。工研院利用从美国RCA 公司转移来的技术,建立了试验工厂,制造出电子表等产品所需的集成电路。这些技术随后被转移和扩散到企业中,促进了台湾集成电路制造业的形成和发展。在这一引进技术和消化吸收项目中,政府资助的经费只是预算支出的50%,其余都靠对企业的服务合同和技术转让收入解决。 工研院不仅及时把消化了的成熟技术和人才转移到产业界,而且提供技术支持和跟踪服务。这种集中消化吸收引进技术(或研究开发)、转移扩散技术的做法,既加快了技术产业化的进程,减少了企业的风险,又解决了资金不足的问题,达到事半功倍的效果。 3. 培育技术,孵化创新企业。工研院成立了孵化中心和投资公司,培育可以商业化的技术和创业企业,进入孵化中心的企业都是设立时间不超过18 个月的新企业,其技术必须是创新的或者在台湾处于先进水平,而且将对现存产业和企业起到重要影响或带动作用的。孵化期为3年,工研院提供场地和部分初始投资。场地面积不超过2000 平方米,租金标准在市场价格基础上折扣5%~25%;初始投资不超过8000 万新台币。进驻企业成功后,通常将一部分股权或捐赠作为对工研院的回报。 工研院孵化中心提供的服务主要包括以下几个方面:进驻孵化中心的企业不仅可以使用工研院的办公室、实验室和试验设备,孵化中心还为进驻企业提供商业咨询、法律和信息服务,以及投资、技术服务、培训和行政管理等项支持。孵化中心还帮助企业从政府获得研究开发资助,并且由投资中心提供风险投资。 4、建立以转移和扩散技术为目标的知识产权管理制度。工研院重视知识产权的管理和保护,建立了一套规范的知识产权管理制度,工研院的知识产权管理制度以促进技术向企业转移和产业化为目标,在既尊重自己的知识产权,也不侵犯他人知识产权的基础上,确定知识产权的归属和转移办法。 工研院的知识产权管理办法规定:①工研院员工的职务、发明、创造、商业秘密等知识产权归工研院所有;②对于工研院员工利用工研院资源或经验形成的发明、创造、商业秘密等,工研院可以优先实施和使用;③工研院委托或接受委托,以及与他人合作研发技术时,其知识产权的归属依合同约定;④为实现工研院辅导企业或向企业转移技术的目的,无论是工研院拥有的产权,还是共享的知识产权,原则上工研院应有再授权的权利。 5、实行技术与人员向企业整体转移和人才流动机制。工研院在向企业转让技术成果或将成熟技术推向社会兴办企业时,往往是技术和人员(包括技术和产业化管理人员)整体向企业转移,流动率在12%-30%。在人员转移的同时,工研院不断从大学和留学人员中吸纳新人,增强活力。 工业技术论文:浅谈煤炭工业技术及其发展策略 摘要:煤炭是我国重要的基础能源和重要原料,煤炭是一种资源,其开采具有危险性,属于高投资、高风险的行业。我国是一个产煤大国,中国的煤矿储藏也比较丰富,因此我国的煤矿开采技术将对世界产生重要的影响。但是但是煤炭开采技术大多处于比较低端的模式,煤炭的生产能力与技术结构存在很大的冲突,而且存在较多的安全问题。我国应该通过优化煤炭产业结构、实现煤炭资源的合理开发利用,充分保障煤炭资源的长期稳定供给,促进煤炭行业及国民经济的持续、健康、稳定发展。 关键词:煤炭工业,生产技术,产业结构,产品结构,安全生产 一、我国煤炭工业概况 煤炭是我国重要的基础能源和重要原料,甚至可以说,煤炭工业的发展支撑了整个国民经济的快速、稳定、持续发展。建国以来,至今,煤炭在我国一次性能源生产和消费结构中的比重都在50%以上,并且将在未来的数十年内保持较高的比例。 改革开放以来,我国的煤炭工业曾经取得了显著的成绩。主要表现在三个方面:第一,煤炭产量持续大幅度增长,改革开放初期的全国原煤产量仅有6亿吨左右,而改革开放之后达到数十亿吨,并且在不断增长,为我国国民经济的发展提供了有力的能源保障;第二,煤炭生产水平大幅度提高,这主要是由于大中型煤矿机械化水平逐年增高,逐步建成了一批国际领先、高产高效的大型煤炭矿井,建立了技术、设计、制造、培训于一体的技术保障体系;第三,煤炭产业结构合理调整,政策上实现了政企分开,使大多数国有大中型煤炭企业开始建立现代企业制度,为企业改革迈出了重大步伐。 煤炭行业主要有三方面的特征:首先,煤炭是一种资源,而且是不可再生的资源,因此煤矿产业的整体寿命取决于其所拥有的煤炭总储备量;其次,煤炭开采具有危险性,因此它是高危行业,纵观历史,煤矿是各个国家和地区工业部门中事故率、死亡率最高的一个行业,而我国目前大约九成以上煤矿的主要生产能力仍然是矿工开采,并且随着开采深度增加,影响安全生产因素愈来愈多;第三,煤炭是高投资、高风险的行业,由于煤矿的开采环节十分复杂,因此煤矿井的建设投资比较大,运营周期比较长,效益回报比较慢。 二、采煤工业技术概述 随着社会的发展,煤矿开采技术的不断进步和完善备受关注,而且始终作为矿山开采学科发展的主题。我国是一个产煤大国,中国的煤矿储藏也比较丰富,因此我国的煤矿开采技术将对世界产生重要的影响。 目前,在发展各种高效节能、安全环保的现代采煤工艺的同时,我们应该继续发展多层次、多样化的采煤工艺,在实践的基础上建立起具有中国特色的采煤工艺理论及丰富的经验。开发煤矿高效集约化生产技术,建设生产高度集中、高可靠性的高产高效矿井开采技术,其主要目标在于提高采煤效率和经济效益。在这一背景条件下,我们将采煤技术研究的重点放在开发各种条件下的高效能、高可靠性的采煤装备和工艺,以及简单、高效、可靠的生产系统和开采程序的合理布置,逐步实现对生产过程的监控与科学管理。相应地,相关设备人员需要针对新的煤矿开采技术,设计开发相互配套的成套开采设备和设施,改进工艺和装备,最大程度地实现各种矿井煤层条件下的采煤机械化和自动化。 总之,煤炭属于一种初级产品,煤矿的效益向后续工业领域进行无限的传递和辐射,煤炭开采的价值和效益体现在后续产业和对国民经济发展的支撑作用。 三、当前我国采煤产业面临的主要挑战 我国煤炭资源储量丰富,但是煤炭开采技术大多处于比较低端的模式,煤炭的生产能力与技术结构存在很大的冲突,而且存在较多的安全问题。在此,笔者对当前我国煤炭产业面临的主要挑战进行总结: (一)煤炭资源储量及后续保障存在较大的问题。 虽然我国的煤炭资源比较丰富,而且煤炭的品种相对比较齐全,但是煤炭属于非可再生资源,因此我国的煤炭资源储备是有限的。有关资料显示,我国煤炭资源区域分布不均衡,基本上集中在山西、陕西和内蒙古等地区。当前我国资源破坏和浪费严重,煤矿平均资源回收率不足50%,个别小型矿井的资源回收率只有15%左右。而且,我国煤炭的可开采储备量较少,人均占有量较低,开采过程中存在比较严重的资源浪费和破坏现象,对生态环境以及水文资源造成一定的影响。 (二)煤矿生产能力与技术结构之间存在不平衡的问题。 首先,我国的煤矿生产技术水平普遍较低,采煤工业的机械化程度不高,存在着装备差、效率低等缺点。第二,我国煤矿存在超能力生产的现象,煤矿的超强度和超能力生产虽然满足了国民经济的发展需求,但是同时造成了一系列的负面影响,例如:缩短了煤矿开采年限,出现了煤矿安全生产事故。第三,煤矿行业结构与企业发展之间存在不平衡的问题:我国煤炭产业的集中程度不高,远低于世界主要产煤国家的平均水平;煤炭企业的负担过重,国有重点煤矿企业存在比较严重的社会问题。 (三)煤矿开采存在严重的安全问题及矿区环境治理问题。 当前,我国煤矿安全事故频频发生,整个煤炭产业存在严重的安全形势,大多数煤矿生产和安全技术装备落后,防灾抗灾能力差,重大、特大事故频繁发生,煤矿的百万吨死亡率显著高于世界其他主要产煤国家。我国各地煤矿的矿区环境治理问题日益突出,矿井生产中排放的煤矸石约占原煤产量的10%左右,累计堆存煤矸石数十亿吨之多,大量占用农耕用地,甚至造成矿区地面的塌陷、煤田自燃火灾等危害,部分煤矸石自燃、煤矿瓦斯排放对生态环境构成严重影响。 四、煤炭工业发展策略 基于煤炭工业对国民经济的重要基础作用,我国应该通过优化煤炭产业结构、实现煤炭资源的合理开发利用,充分保障煤炭资源的长期稳定供给,促进煤炭行业及国民经济的持续、健康、稳定发展。 在生产技术方面,国家应制定长远战略对煤炭资源实行保护性开采和利用,煤炭行业必须淘汰粗放型生产方式,摒弃落后的采煤技术,坚持走新型工业化道路。通过优化生产技术结构等策略,加强现代化新矿井的建设和现有矿井的技术改造,建设高产的高效煤矿,促进产业升级,实现煤矿生产技术装备的现代化程度。 在产品结构方面,应提高煤炭及煤炭行业的竞争力,可以通过发展和推广洁净煤技术,减少煤炭利用过程中的温室气体和污染物的排放,提高煤炭行业的国际竞争能力。另外,还可以通过煤炭加工和转化延长煤炭产品的产业链,拓展煤炭市场。 在产业结构方面,针对我国煤炭产业目前存在的集中度低、安全生产条件不足等缺点,应该重点抓好大型煤炭基地的建设,重点培育和发展大型煤炭企业集团,改善行业的发展环境,吸引投资。具体可以通过培育和发展大型企业和企业集团,建设大型煤炭基地,建设高产高效矿井、全面提高煤矿开采技术水平,以及建立煤矿安全长效机制等方面进行综合改善。 五、结束语 煤矿工业作为一项重要的基础产业,其发展决定了国家的发展。因此,我国加强对煤矿工业的改善研究,理性分析其未来发展策略,对促进国家经济建设具有重要的现实指导意义。 工业技术论文:德国实施面向未来的工业技术创新项目 网络与物理系统的融合将对工业生产与服务模式产生重要影响。为了在新工业革命中占领先机,德国联邦部门正联手推动《高技术战略2020》确定的十大未来项目之一――“工业4.0”项目,支持工业技术领域新一代关键技术的研发与创新。 互联网对于人们生活与工作的影响十分巨大,已成为推动经济创新最为重要的驱动因素之一。可以预计,互联网经济将处于一个长期的发展过程,而现在仅仅是开始。 互联网引起技术发展的融合。几十年来,技术系统和设备没有统一的通信标准。如今趋势变了,无论是机器、消费品、家用电器还是车辆,其联网数量都在快速增加。以往相互独立的行业和产品领域几乎在不经意间就产生了新的通信渠道。物联网由此发展起来。在物联网中,各种物体(如日常用品)可以自动地相互交换信息,也可以与人互动。物联网在分散式控制的工业生产过程中具有应用潜力,包括对整个供应链状态的实时监控。未来几秒钟之内就可以监控整个价值链网络,并使其得到最优控制,特别是在消费方式以节约资源、提高能源利用效率和生产效率为导向时。第四次工业革命的商业潜力不仅存在于工业流程的优化,还在于其产品和服务具有众多应用。 “工业4.0”的概念描述了由集中式控制向分散式增强型控制的基本范式转变,目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化产品与服务的生产模式。在这种模式中,传统的行业界限消失,并会产生各种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正在发生改变,产业链分工将被重组。应用程序模式是能够说明这一发展趋势的常见例子。这种模式在零售市场上提供的灵活性和多样性也将为复杂的系统和基础设施创造额外的价值。 在网络世界中加入新的维度对于未来发展极为重要。例如,网络化的智能传感器和3D技术能实现可靠的环境监测。人们可以通过互联网听到、看到、感觉和体验远处的物体和日常情况。未来越来越多的智能技术还可以使所谓的智能对象、智能服务和智能网络能够独立自主地应对复杂任务。拥有认知能力的服务机器人可以成为智能助手,能独立、安全地处理事务,并能通过互联网进行互动。嵌入式智能技术还有新的具体应用,如产品的生命周期管理。制造商会受益于与质量相关的信息反馈,用户可以自动获取售后服务,如必要的维修措施、新的应用程序和新的服务。 总之,数字世界与现实世界的结合使经济发展进入新的阶段,这为加强德国制造业提供了巨大机遇,为工业流程和工业服务创造了新机遇。 德国联邦政府制定的《高技术战略2020》旨在奠定德国在重要关键技术上的国际顶尖地位,继续加强德国作为技术经济强国的核心竞争力。其中信息通信技术显得尤为重要,它几乎是所有行业和应用领域的重要创新驱动器。在《高技术战略2020》的行动计划中,德国联邦政府为未来项目“工业4.0”设立了雄心勃勃的目标:德国要成为先进工业生产技术(即网络物理融合式生产系统)的供应国和主导市场。 信息通信技术领域的研发对于确保德国未来的生产技术地位具有重要意义。德国政府实施未来项目“工业4.0”有着重要的技术、经济和社会与政治考虑。在软件密集型的嵌入式信息系统领域,德国已经处于领先地位,特别是在汽车和机械工程行业。网络物理系统(CPS),即嵌入式信息系统的网络化以及与互联网的联接,对于工业生产与服务的重要性加大。在工业流程的实时监控和优化中,除了更高程度的工业自动化外,智能监控和自主决策对于企业和整个价值创造网络也很重要。生产和物流还有很大的优化潜力,创新的商业模式有待开发。此外,在高技术战略中确定的交通、卫生以及环境和能源等重要需求领域,还要开发新的应用服务。 “工业4.0”项目由德国联邦教研部与联邦经济技术部联手资助,联邦政府投入达2亿欧元。该未来项目主要分为两大主题。一是“智能工厂”,重点研究智能化生产系统及过程,以及网络化分布式生产设施的实现。二是“智能生产”,主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。该计划将特别注重吸引中小企业参与,力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者,同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者。 工业技术论文:山东:推动工业技术改造 促进产业转型升级 党的十八大报告指出,要加快新技术新产品新工艺的研发与应用,增强创新和竞争能力,加快产业升级。抓住对现有设施、工艺条件进行改造升级这个核心环节,山东不断加强政策扶持、加大研发投入,为提高工业竞争力和发展活力找到了新的着力点。 原本生产家电模具的济南小鸭模具公司,三年前转型从事车轮装备后,伴随着订单的剧增,原有的生产线却让企业犯了难,眼看着守着大堆订单吃不上饭。小鸭模具有限公司总经理邢照斌说:“订单的增加,产能和产品的质量成为我们的一个制约因素,假如不进行技术改造,将使我们的企业走向非常危险的边缘。”为此小鸭公司成立专门研发团队,投入4000多万元,填平补齐技术洼地,设计生产了新的生产线。完成技改的小鸭模具已成为国内知名车轮装备配套供应商。仅三年时间,公司年产值就从不到1000万提高到了近一个亿。 近年来,山东工业技改着力向重点行业、领域、有发展前途的中小企业倾斜,力求把弱的做强,把小的做大。 在阳信县的一个小工厂里,一根“针”正掀起一场技术革命。这根“针”叫做塑封高压硅堆,是电子整流器中将交流变成直流的关键。中环山东封装厂负责人张植菡说:“通过我们对芯片的技术改造呢,它的耐压性能更高了,可靠性更好了,但是产品的外形更小了。”凭借这根针,企业成功打进了日本的电子市场,塑封高压硅堆年出口达1.2亿支。 山东省经济和信息化委员会规划与技术改造处副处长俞刚说:“技术改造和技术创新,一直是工业发展的两个车轮,尤其是技术改造,见效快,工期短,能够有效地提高企业的市场竞争力。”统计表明,仅去年一年全省新开工技改项目7000多项。1-11月份,工业技改投资累计完成8564亿元,同期增长18.8%,占全省工业固定资产投资的67.5%,占全省固定资产投资的三成多。 新的一年,山东初步确定工业技改投资力争突破万亿大关,加速传统产业向高端、高质、高效迈进。 工业技术论文:山东日照东港工业技术改造创新激发内生活力 山东日照东港不断加大工业经济“转调创”力度,通过技术改造和技术创新促进传统产业改造升级,引领新兴产业快速发展,使企业规模扩大、效益增强,科技创新的拉动力进一步显现。1—9月份,该区规模以上工业实现产值152.7亿元,同比增长23%;实现主营业务收入100.6亿元、利税7.66亿元、利润4.78亿元,分别增长22.7%、8.8%和3.2%。 在今年国内经济“三驾马车”增速放缓,大量企业效益下滑的大形势下,东港区工业企业坚持技术改造和创新驱动,激发内生活力,加快产业结构优化升级,提升了企业竞争力。目前,共申报企业技术研发中心6家,拥有1家国家级技术中心,8家省级、14家市级技术中心,84家企业与各类科研院所开展了科研合作。1-9月份,全区完成技改投资22.7亿元,在建500万元以上技改项目88项,有20项技改项目列入市百项重点项目。其中,19个项目已开工建设,完成投资11.6亿元。 海恩锯业有限公司的圆锯片基体热处理回火炉集中智能化控制系统被列入2012年度山东省经信委第一批技术创新项目计划;由荣信水产和中国农业大学共同完成的“水产品加工副产物高值化利用关键技术研究”成果,通过了省科技厅和市科技局组织的专家鉴定;东升地毯的扩大高档环保机织地毯项目、洁晶药业的双口管软包装大容量注射剂生产线改造等也正在进行中。9090该区不断加强对企业的服务创新,加快高新区“北进”、“西扩”步伐,投资近3亿元完善基础设施配套,打造“一区四园一基地”发展格局;统筹1.5亿元工业经济发展资金,用于培育重点企业、新产品研发;设立了5000万元“过桥资金”,联合建设银行开办 “助保金”贷款业务,拓宽企业融资渠道;设立1000万元的工业发展专项资金,鼓励骨干优势企业技术创新;每年安排100万元,组织辖区企业家到浙大、北大等高校培训学习。 经过不断技改创新,东港区工业经济闯出了一片新天地。1-9月份,传统资源加工型产业完成产值47.6亿元,增长34.1%;电子信息行业实现收入3.9亿元,增长43.2%;医药化工行业实现收入15.5亿元,增长12.9%。
版图设计毕业论文:《集成电路版图设计》课程教学改革与探索 【摘要】《集成电路版图设计》课程对微电子专业学生理解电路设计的概念和工艺技术的认识,起到承前启后的作用,对此课程教学方法的研究有着重要的理论和现实意义。 【关键词】集成电路版图;教学方法;改革 集成电路版图设计是集成电路设计的最终结果,版图质量的优劣直接关系到整个芯片的性能和经济性,因此,如何培养学生学好集成电路版图设计技术,具备成为合格的版图设计工程师的基本潜质,是摆在微电子专业老师面前的一个普遍难题。如何破解这个难题,我们做了以下探索。 一、突出实践,理论配合 传统的《集成电路版图设计》课程采取理论教育优先,学生对于版图的基本理论和设计规则非常熟悉,但动手实践能力缺乏培养,往往在学生毕业后进入集成电路设计企业还需二次培训版图设计能力,造成了严重的人力资源浪费。这是由于没有清晰的认识《集成电路版图设计》课程的性质,造成对它的讲授还是采取传统教学方式:老师讲,学生听,偏重理论,缺乏实践,影响到学生在工作中面临实际设计电路能力的发挥。《集成电路版图设计》是一门承接系统、电路、工艺、EDA技术的综合性课程,如果按照传统方式授课,课程的综合性和实践性无法得到体现,违背了课程应有的自身规律,教学效果和实用意义不能满足工业界的要求。我们在重新思考课程的本质特点后,采取了实践先行,理论配合的教学方法,具体如下:集成电路版图是根据逻辑与电路功能和性能要求,以及工艺水平要求来设计光刻用的掩膜图形,实现芯片设计的最终输出。版图是一组相互套合的图形,各层版图相应于不同的工艺步骤,每一层版图使用不同的图案来表示。我们首先讲授版图设计工具EDA软件的使用,让学生掌握EDA软件的每一个主要功能,从图形的选择、材料的配置,让学生从感性角度认识实际的版图设计是如何开展的,每一个步骤是如何使用软件完成的,整体芯片版图设计的流程有哪些规定,学生此时设计的版图可能不是很精确和完美,但学生对于什么是版图和如何设计版图有了初步的感性认识,建立起版图设计的基本概念,对于后续的学习奠定了牢实的实践基础,此时再去讲授版图设计理论知识,学生更能理解深层的工艺知识和半导体理论,真正做到了知行合一,实践先行的教育理念,对学生能力的培养大有裨益。 二、注重细节,加强引导 传统方式讲授《集成电路版图设计》理论占大部分时间,学生知道二极管、晶体管、场效应管、电阻、电容等基本元器件的工作原理和构成要素,但是在版图设计中,这些元器件为什么要这样设计,其实内心中充满着疑惑和不解。针对学生的疑惑,我们从工艺细节入手来解决这个问题。作为集成电路版图设计者,首先要熟悉工艺条件和期间物理,才能确定晶体管的具体尺寸、连线的宽度、间距、各次掩膜套刻精度等。版图设计的规则也是由工艺来确定的,掌握了工艺也就掌握了版图设计的钥匙。我们将通用工艺文件的每一条规则向学生讲解,通用元器件的规则整理出它们的共性,最小宽度、长度、间距的尺寸提醒学生要记忆,不同芯片生产厂的工艺对比学习和研究,学生在这一系列规则的学习过程中,慢慢理解熟悉了工艺规则文件的组织构成及学习要点,能够举一反三的在不同工艺规则下,设计同一种元器件的版图,即使电路元器件的数量巨大,电路拓扑关系复杂,在老师耐心的讲解下,学生也能够依据工艺规则设计出符合要求的版图,这都是在理解了工艺规则细节的基础上完成的。所以,关注细节,加强引导,是提高学生学习效果的一个重要方法。 三、完善考核机制,争取比赛练兵 学生成绩的提高,合理完善的考核机制不可或缺。以往《集成电路版图设计》课程的考核主要是理论知识作业和课程报告,学生的学习效果和实际动手能力没有得到考核,造成不能全面评价学生的学习成绩。我们采取项目形式,全方位考核学生的学习效果。根据知识点,将通用模拟电路分成五大类,每个大类提取出经典的电路10种,使用主流芯片加工厂的生产工艺,由经验丰富的老师把它们的版图全部设计出来,作为库单元放在服务器中供学生参考。在学生充分理解库单元实例的基础上,将以往设计的一些实用电路布置给学生,要求在规定的时间内,设计出合格的版图,以此作为最终的考核结果。学生在学习课程期间,可以接触到不同工艺、不同结构的多种类电路,而且必须在规定的时间内设计出版图,这极大的促进了他们学习的积极性和时间观念。学生在设计版图的过程中,会遇到多种问题,他们会采取问老师答疑,和同学讨论的多种方式解决,不仅能督促他们平时上课认真听讲,而且对遇到的问题也能多角度思考,最重要的是他们亲自动手设计版图,将工艺、电路、器件综合考虑,在约定的时间内能力得到极大提高。老师根据学生上传至服务器中设计的不同项目版图打分,而且将每个项目的得分出具详细的报告,对学生的成绩进行点评。学生通过查阅报告,能够知道课程学习的缺点和得分项,为下一次提高设计成绩是一个很好的参考。除了日常学习设计版图项目,学生可以争取参加微电子专业的一些比赛,通过比赛体会一些具有挑战性的版图设计项目,来提高学生在实际场景下如何发挥设计能力和项目组织能力,为他们未来进入职场从事版图设计工作奠定坚实的专业能力和实际解决问题能力。 四、总结 《集成电路版图设计》课程是一门兼具理论基础和实践锻炼想结合的课程,对它的讲授不仅需要扎实的理论基础,还需合理的实践环节配合,才能取得良好的教学效果。 作者简介:鞠家欣(1972—),黑龙江双城人,硕士,讲师,研究方向:集成电路设计与测试技术。 版图设计毕业论文:微电子专业集成电路版图设计的教学研究 摘要:集成电路版图设计涵盖了微电子学、电路理论、计算机图形学等诸多学科的基础理论,这是微电子学专业的办学重要特色和人才培养重点方向。以CMOS反相器和基本MOS差分放大器为例,介绍了集成电路版图设计的教学内容。学生通过集成电路版图设计的教学环节,巩固了专业课程的理论知识,提高了集成电路设计的实践能力。 关键词:集成电路设计;版图;CMOS 集成电路(Integrated Circuit)产业是典型的知识密集型、技术密集型、资本密集和人才密集型的高科技产业,是关系国民经济和社会发展全局的基础性、先导性和战略性产业,是新一代信息技术产业发展的核心和关键,对其他产业的发展具有巨大的支撑作用。经过30多年的发展,我国集成电路产业已初步形成了设计、芯片制造和封测三业并举的发展格局,产业链基本形成。但与国际先进水平相比,我国集成电路产业还存在发展基础较为薄弱、企业科技创新和自我发展能力不强、应用开发水平急待提高、产业链有待完善等问题。在集成电路产业中,集成电路设计是整个产业的龙头和灵魂。而我国集成电路设计产业的发展远滞后于计算机与通信产业,集成电路设计人才严重匮乏,已成为制约行业发展的瓶颈。因此,培养大量高水平的集成电路设计人才,是当前集成电路产业发展中一个亟待解决的问题,也是高校微电子等相关专业改革和发展的机遇和挑战。[1-4] 一、集成电路版图设计软件平台 为了满足新形势下集成电路人才培养和科学研究的需要,合肥工业大学(以下简称“我校”)从2005年起借助于大学计划,和美国Mentor Graphics公司、Xilinx公司、Altera公司、华大电子等公司合作建立了EDA实验室,配备了ModelSim、IC Station、Calibre、Xilinx ISE、Quartus II、九天Zeni设计系统等EDA软件。我校相继开设了与集成电路设计密切相关的本科课程,如集成电路设计基础、模拟集成电路设计、集成电路版图设计与验证、超大规模集成电路设计、ASIC设计方法、硬件描述语言等。同时对课程体系进行了修订,注意相关课程之间相互衔接,关键内容不遗漏,突出集成电路设计能力的培养,通过对课程内容的精选、重组和充实,结合实验教学环节的开展,构成了系统的集成电路设计教学过程。[5,6] 集成电路设计从实现方法上可以分为三种:全定制(full custom)、半定制(Semi-custom)和基于FPGA/CPLD可编程器件设计。全定制集成电路设计,特别是其后端的版图设计,涵盖了微电子学、电路理论、计算机图形学等诸多学科的基础理论,这是微电子学专业的办学重要特色和人才培养重点方向,目的是给本科专业学生打下坚实的设计理论基础。 在集成电路版图设计的教学中,采用的是中电华大电子设计公司设计开发的九天EDA软件系统(Zeni EDA System),这是中国唯一的具有自主知识产权的EDA工具软件。该软件与国际上流行的EDA系统兼容,支持百万门级的集成电路设计规模,可进行国际通用的标准数据格式转换,它的某些功能如版图编辑、验证等已经与国际产品相当甚至更优,已经在商业化的集成电路设计公司以及东南大学等国内二十多所高校中得到了应用,特别是在模拟和高速集成电路的设计中发挥了强大的功能,并成功开发出了许多实用的集成电路芯片。 九天EDA软件系统包括ZeniDM(Design Management)设计管理器,ZeniSE(Schematic Editor)原理图编辑器,ZeniPDT(physical design tool)版图编辑工具,ZeniVERI(Physical Design Verification Tools)版图验证工具,ZeniHDRC(Hierarchical Design Rules Check)层次版图设计规则检查工具,ZeniPE(Parasitic Parameter Extraction)寄生参数提取工具,ZeniSI(Signal Integrity)信号完整性分析工具等几个主要模块,实现了从集成电路电路原理图到版图的整个设计流程。 二、集成电路版图设计的教学目标 根据培养目标结合九天EDA软件的功能特点,在本科生三年级下半学期开设了为期一周的以九天EDA软件为工具的集成电路版图设计课程。 在集成电路版图设计的教学中,首先对集成电路设计的一些相关知识进行回顾,介绍版图设计的基础知识,如集成电路设计流程,CMOS基本工艺过程,版图的基本概念,版图的相关物理知识及物理结构,版图设计的基本流程,版图的总体设计,布局规划以及标准单元的版图设计等。然后结合上机实验,讲解Unix和Linux操作系统的常用命令,详细阐述基于标准单元库的版图设计流程,指导学生使用ZeniSE绘制电路原理图,使用ZeniPDT进行NMOS/PMOS以及反相器的简单版图设计。在此基础上,让学生自主选择一些较为复杂的单元电路进行设计,如数据选择器、MOS 差分放大器电路、二四译码器、基本RS触发器、六管MOS 静态存储单元等,使学生能深入理解集成电路版图设计的概念原理和设计方法。最后介绍版图验证的基本思想及实现,包括设计规则的检查(DRC),电路参数的检查(ERC),网表一致性检查(LVS),指导学生使用ZeniVERI等工具进行版图验证、查错和修改。 版图设计毕业论文:基于平衡技术的微带低通滤波器版图优化设计 摘要:微带线结构的不连续性,使反射损耗和插入损耗较大,影响滤波器性能。利用平衡法提升滤波器并联分支中较低的特性阻抗,达到降低微带线宽度的目的,从而均衡整个滤波器的宽度,使版图仿真优化。以一个5阶切比雪夫微带低通滤波器设计为例,仿真结果表明,滤波器通带内反射损耗从-9.566 dB降低到-15.837 dB,插入损耗从0.679 dB降低到0.322 dB,与直接采用Richards变换和Kuroda规则设计微带低通滤波器相比,该方法能缩短滤波器设计周期,获得满意的滤波器性能。 关键词:低通滤波器; 微带线; 平衡技术; 版图优化 微带滤波器是无线通信的重要部件。随着无线通信系统的发展,加速了微带滤波器的研究进程,发明许多Q值适中、重量轻、稳定性好的微带滤波器。计算机辅助设计软件的出现,使设计者在设计过程中避免繁杂的计算过程,提高复杂电路设计效率,缩短设计周期。设计者通常运用Richards变换与Kuroda规则设计微带低通滤波器[13]。该方法设计的滤波器在接头处会由于相邻耦合线线宽不同产生不连续性,使插入损耗较大,不满足一些射频通信的要求。为了解决此问题,采用电磁带隙结构与高低阻抗线结合的方法,改善了通带性能,但阻带性能变差,体积变大[4]。运用分形技术设计高低阻抗滤波器取得了一定的效果,但设计方法复杂,对于加工精度要求较高[5]。 本文提出一种采用平衡技术优化微带低通滤波器版图的方法,并以5节切比雪夫微带低通滤波器为例,通过在低特性阻抗并联传输线节点处再并联相同长度的微带线,修改两条微带线特性阻抗为原来的两倍达到优化版图的目的。原理图仿真和版图仿真均验证了该方法的可行性。该方法简单易行,只需使用ADS软件就能方便修改,并且可以用于带阻滤波器等其他微带结构的滤波器,具有良好的应用前景。 1平衡技术设计原理 使用Richards变换和Kuroda规则设计微带滤波器,所得串并联传输线长度理论上是相同的。选取各支节传输线长度l为截止频率下波长的1/8,由终端开路传输线阻抗分布表达式:Zin(l)=-jZ0tan β1(1)式中:传播常数β=2π/λ;Z0为特性阻抗。将l=λ/8带入式(1)可得:Zin(l)=-jZ0(2)若传输线长度l保持不变,使两条特性阻抗Z0相同长度l相等的终端开路传输线并联于同一点,则其输入阻抗会减半为Z0/2;反之,将两段并联终端开路传输线特性阻抗提高1倍并联于同一点且保持传输线长度l不变,则输入阻抗保持不变为Z0。 由以上推导可知,用平衡技术修改滤波器并联终端开路传输线不影响各节的输入阻抗。 2用Richards变换、Kuroda规则设计微带低通滤波器由于当频率较高时电感和电容应选的元件值过小,由于寄生参数的影响,如此小的电感和电容已经不能再使用集中参数元件并且工作波长与滤波器元件的物理尺寸相近,滤波器元件之间的距离不可忽视,需要考虑分布参数效应[67]。基于以上原因,设计者先设计出有电感、电容组成的集中参数滤波器,然后运用Richards变换和Kuroda规则转换为合适的微带滤波器结构。 本文设计的微带低通滤波器指标如下: 截止频率为f0=3 GHz,通带内波纹为0.5 dB,在2倍截止频率处具有不小于40 dB的带外衰减,输入/输出阻抗为50 Ω。基板厚度H=0.762 mm,基板相对介电常数Er=3.66,磁导率μ=1 H/M,金属电导率为5.88 mS/m,封装高度Hu=1.0+33 mm,金属层厚度T=0.035 mm。 通过计算选用5阶切比雪夫微带低通滤波器模型进行设计[8]。电路原理及其仿真结果如图1所示。 图1微带低通滤波器原理电路及仿真结果由图可以看出串联和并联的微带线长度均为λ/8,而宽度与特性阻抗大小相关。 由于原理图仿真是在理想条件下进行的,而实际的电路板需要考虑耦合和干扰等因素的影响。ADS版图仿真是采用矩量法进行电磁仿真,对版图的仿真结果更符合电路实际情况[8]。图1所示的滤波器原理图对应的版图结构及仿真结构如图2所示。 图2微带低通滤波器版图结构及仿真结果3用平衡技术设计微带低通滤波器 由于微带传输线的特性阻抗越高,传输线的宽度就越窄。反之,阻抗越低,宽度就越宽。从第2节中的滤波器原理图可看出,TL3和TL5两段并联的微带线,他们的宽度比较宽即特性阻抗偏大,使用平衡技术,在TL3并联点处再并联一根相同长度的终端开路微带线,将两根线的特性阻抗扩大为原来的2倍,并运用ADS软件中的LineCalc工具推算出线的宽度W。对于TL5用同样的方法设计。电路原理及仿真结果如图3所示。 图3改进后微带低通滤波器原理电路及仿真结果图3所示的滤波器原理图对应的版图结构及仿真结构如图4所示。 图4改进后微带低通滤波器版图结构及仿真结果由图1和图3的原理图仿真结果可以看出,优化前的反射损耗,插入损耗与优化后的数值几乎相同。这与使用平衡技术修改原理图后不改变原有滤波器阻抗的结论相一致。 由图2和图4的版图仿真结果可以看出,通带内反射损耗由-9.566 dB降低到-15.837 dB,插入损耗由0.679 dB降低到0.322 dB。 可以看出,运用平衡技术均衡微带低通滤波器微带线宽度后,使通带内反射损耗明显改善,插入损耗明显降低,达到了性能指标。证明了该方法的有效性。 4结语 本文提出一种用平衡技术优化微带低通滤波器版图的方法,讨论了平衡技术的设计原理,并以一个5阶切比雪夫微带低通滤波器设计为例,仿真结果表明此滤波器版图仿真性能优于传统方法设计的微带滤波器。该方法简单易行,只需使用ADS软件就能方便修改,并且可以用于带阻滤波器等其他微带结构的滤波器,有效地缩短了设计周期,具有良好的应用前景。 版图设计毕业论文:引入CDIO模式的《集成电路版图设计》课程开发实践 摘要:伴随着高等职业院校的教育改革,将CDIO的教育模式引入到《集成电路版图设计》教学开发中。鉴于CDIO教育理念的先进性、教学层面的系统性及其广泛的适应性,对《集成电路版图设计》课程进行了重新设计。本文从引入CDIO教育模式的必要性与必然性的分析到课程评估的结论,阐述了该课程设计开发的整个过程。 关键词:CDIO;高职教育;集成电路版图设计;课程开发 CDIO是基于项目学习的一种模式,是工科教育“做中学”的一种。CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)、运作(Operate),它以工程项目生命周期为载体,培养学生的学术知识、职业道德和运用知识解决问题的能力、终生学习能力、团队交流能力和大系统掌控能力。此教育模式是由麻省理工学院(MIT)和瑞典皇家工学院等发起,现已运用到几十个大学的众多专业,并获得产业界认可。 高职教育改革及引入CDIO教育模式的必要性与必然性 高等教育是在完成中等教育的基础上进行的专业教育,是培养高级专门人才的社会活动。职业教育是对受教育者施以从事某种职业所必需的知识与技能的训练,因此,职业教育亦称职业技术教育或实业教育。“高等职业教育”是“高等”与“职业教育”两个概念的复合。 我国高等职业教育的人才培养目标从开始提出的“技术型人才”、“应用型人才”,到后来的“实用型人才”,再到现在提出的“高技能人才”,多年来一直处于变化不定之中。高职培养的人才类型是实用型、应用型,与普通高等教育培养的人才是有差异的。所谓高技能人才,工作内涵是将成熟的技术和管理规范转变为现实的生产和服务,工作场合和岗位是基层第一线。 苏州工业园区职业技术学院的办学理念为“企业的需要,我们的目标;学生的需求,我们的追求”。近些年,我们在专业建设和课程教学改革方面做了许多探索,协助毕业生提高就业信心,实现优质就业,传统教育下的毕业生上岗适应慢,沟通能力差,动手能力弱,缺乏团队合作经验,缺少创新精神和创新能力、职业道德、敬业精神等人文素质薄弱,频繁“跳槽”等,而这些都难以符合现代企业的需要。教育模式的改革势在必行,而CDIO教育模式恰恰有针对性地对传统教学中存在的诸多弊端做出了全面、系统的指导,CDIO教育模式引领了高等职业教育改革的必然性。 应用CDIO模式开发《集成电路版图设计》课程 (一)《集成电路版图设计》的课程理念与思路 《集成电路版图设计》课程是一门实践性很强的课程,针对课程特点,课程设计的基本思路是从岗位实际需求出发,从培养学生学习兴趣入手,在传授知识过程中重视能力培养,强化学生的自学能力和分析、解决问题的能力。具体做法是: 全程实施项目教学 本课程围绕多个相对独立的案例展开。案例的选择强调源于工程实际,注重内容的代表性、针对性、实用性以及先进性,理论知识的选择以“必需,够用”为原则。教学实践表明,案例教学使教学内容直观、具体、形象,易于接受,也使教学内容与工程实际及职业岗位紧密联系,有利于课内知识向工程实际拓宽、技术知识向工程实践迁移,从而有力促进了学生职业能力的发展。 全程实施情境式教学 本课程改变了将理论与实训分开的传统模式,在教学中设计了8个学习情境,每个情境都以相应的工业案例为主线,按照“资讯决策计划实施检查评价”的流程授课,使学员在学中做、做中学,以提高IC版图设计技能训练的水平。同时,通过情境式教学,学生的学习兴趣和参与度大大提高,不仅培养了团队合作精神和沟通能力,还培养了学生的组织协调能力。 小班互动式教学 为达到更好的教学效果,本课程采用24人小班制教学,全程在实训室教学。根据教学内容采取“先讲,后练”、“边讲,边练”、“先练,后讲”等方法,从第一次课开始就设置实训操作内容,调动学生的主观能动性,增加师生互动性。 企业实训 通过校企合作建设校外实训基地的方式,安排学生到专业设计公司进行实训,扩展学生的知识面和工程认识,同时,提高学生对项目整个流程的认知,提高学生的抗压力,对职业道德和敬业精神的培养具有实践意义。 (二)《集成电路版图设计》之课程标准 《集成电路版图设计》课程标准涉及四个方面内容。 专业知识设计 专业知识方面围绕IC版图设计职业标准所要求的必要的基础知识和基本技能把本课程的内容分成多个模块:基础模块(系统操作部分)、应用模块(软件使用部分)、 基本技能训练模块(基本单元的版图设计)、技能提升模块(整体布局与项目掌控)等4个模块包含了8个情境。具体内容包括:Linux基础、版图识读与电路提取、design rule简表整理、绘制符合design rule的NAD2/NOR2版图、DRC及LVS验证及冲突识别和修改、standard cell的框架结构制定、standard cell版图设计、芯片CD4013的版图设计等,每一个情境都对应了某个特定岗位的部分工作内容。这些情境不仅可提供学生对岗位的认知机会,同时,也可激发自主学习的能动性和积极性。 个人职业技能和职业道德培养 在教学中注重对学生职业技能培养的同时也加强对学生职业道德的养成,用企业对员工的标准来要求学生进行实训,采用定期上交项目总结报告和分组进行项目实施进度报告等方式,为学生今后在企业的发展奠定基础。 团队意识的培养 能够快速地融入一个集体当中是从事设计与研发人员必备的能力,而常常被教育者和学生所忽视,因为传统的教育方式更多地关注对单独个体培养的成效,而实际工作中“独自作战”的时代过去了,取而代之的是团队合作,绝大多数的设计工作需要一个团队协作完成,所以这时人际交往就凸显其重要性。在教学中,我们让学生意识到团队协作的重要性和必要性,并在实训过程中从点滴做起,让学生具有团队合作的意识,如文件夹命名方式、文件管理等采取利于团队完成项目的方式进行设置。 《集成电路版图设计》课程的CDIO系统的搭建 《集成电路版图设计》课程的CDIO系统按照下面的框架完成了搭建任务,如表1所示。 (三)《集成电路版图设计》课程CDIO系统的具体实施 我们在CDIO教学大纲的指导下,对《集成电路版图设计》课程进行设计如下:本课程以源于企业真实的项目(如design rule简表整理,见表2)为载体,将所有需要学习和掌握的内容都围绕该项目设计,形成一个整体。紧紧围绕知识体系教学专业技能提升职业道德养成主线组织教学,快乐教学、快乐学习,引导学生主动学、能做事、会做人。 本课程特色 (1)双语教学,强化应用,适应外企工作。 教师采用双语教学课件与讲义,用两种语言进行教学,学生采用两种语言进行作业,从而强化专业词汇的学习,为适应全英文的工作环境打下了良好的基础。(2)按企业标准建设,内容先进、实用。采用了与众多研发设计公司一致的SUN工作站,建立以UNIX/LINUX系统为基础的网络,安装版图设计普遍使用的Cadence工具软件。(3)企业项目实训。以企业的研发项目(Reverse、design rule简表整理;DRC及LVS验证及冲突识别和修改、standard cell库的建立、芯片CD4013设计等)为载体,在真实的环境(按照企业标准进行实训室配置)下,完成生产性实训任务,完成课程开发教学任务的教师具有多年在外企研发设计的工程背景,学生完成工学结合的作品符合企业设计需要。(4)综合全面的评价体系。理论与实践评价结合,技能训练与表达训练结合,校内教师评价与企业评价结合,学生的自评与互评结合。评价方面包括学习态度、5S素养、项目报告的书写、项目汇报、实践考核和理论考试(按版图设计职业标准四级难度要求随机从题库抽取试题)。(5)增强教师的教学技能。中青年教师、工程师都有学院内部培训课程和企业项目参与的经验,并且要求每年都要开新课和实验、训练项目。每个月都有业务和管理能力评价和学期段考核。参加过的培训都要有项目报告和培训体验交流。在实行课程轮换的同时,实行岗位轮换,使教师熟悉专业核心技术并有扎实的基本功。专业教师通过深入企业和承当企业培训等途径,促使教学与生产实际结合。倡导教师既是讲师、又是实训指导教师,还是培训师和项目工程师,促进“双师型”教师培养。组织教师参加行业比赛,掌握行业的发展动向和需求,客观评价教师的技能水平。 课程质量监控体系的建立 教学质量的好与坏,不单是从学生的考核成绩上来评价,还在学院内设立了专门的教学监管体系,督导组会不定期地进行课堂教学的抽查与监管。更重要的是毕业的学生受到企业的好评,这是对我们课程质量最客观的评价。 课程评估 (一)基本达到预期目的 经过多年的教学实践,CDIO教学模式在《集成电路版图设计》课程中已初见成效,不仅学生在学习过程中表现出很高的积极性,参加职业资格认证测试的微电子专业的学生全部取得了集成电路版图设计师四级职业证书,通过对2008届、2009界毕业生就业调查,我院微电子类专业的毕业生,被苏州工业园区、苏州新区多家知名外企争相录用,就业率达100%。这些企业普遍认为我院的学生工作上手快,适应能力强,担任技术员及助理工程师以上岗位的占75%左右,不少学生已升任工程师助理及工程师。 (二)改进方向和途径 配合微电子专业建设,进行课程教学改革,使我们培养出来的学生全方位发展,符合企业的需求,不是单搞课程的开发,而是要建立起贯通的课程体系,从研发到制造,把先进的CDIO教学模式合理运用到自己的教学实践中去,不能机械地照搬照抄;要针对学生的实际水平和教学内容,提供知识供学生学习。要加强与企业的合作,紧随行业技术的更新步伐,及时更新案例项目。 CDIO教育模式的先进性、普遍实用性是毋庸置疑的,许多学院结合本校和行业特点都探索出新的模式。我们借鉴新加坡南洋理工学院教学模块化的成功案例,利用CDIO教育模式对《集成电路版图设计》课程进行开发,对高等职业教育的课程改革有一定的指导和借鉴作用。 版图设计毕业论文:基于九天EDA系统的全定制版图设计 摘要:以反相器等基本单元版图设计为基础,利用华大电子推广的九天EDA系统软件,采用0.6um硅栅CMOS工艺,按照全定制集成电路的后端设计流程,即基本单元建立、版图布局布线以及版图验证对用于数据采集的D触发器进行版图设计。其中着重对数字电路基本逻辑门版图设计技术进行了探讨。此版图已用于相关芯片的设计中,结果表明通过该软件系统设计的D触发器完全符合设计要求。 关键词:版图设计;九天EDA系统;D触发器 1引言 集成电路(Integrated Circuit,IC)把成千上万的电子元件包括晶体管、电阻、电容甚至电感集成在一个微小的芯片上。集成电路版图设计的合理与否、正确与否直接影响到集成电路产品的最终性能[1]。目前,集成电路版图设计的EDA ( Electronic Design Automation)工具较多,但主流的集成电路版图设计的EDA工具价格昂贵,而我国自主开发的九天EDA系统,具有很高的性价比,为我们提供了理想的集成电路设计工具。 2基本概念 2.1 版图 版图是将三维的立体结构转换为二维平面上的几何图形的设计过程,是一组相互套合的图形,各层版图相应于不同的工艺步骤,每一层版图用不同的图案来表示。它包括了电路尺寸、各层拓扑定义等器件的相关物理信息,是设计者交付给代工厂的最终输出。 2.2 版图设计 它将电路设计中的每一个元器件包括晶体管、电阻、电容等以及它们之间的连线转换成集成电路制造所需要的版图信息。主要包括图形划分、版图规划、布局布线及压缩等步骤[2]。版图设计是实现集成电路制造的必不可少的环节,它不仅关系到集成电路的功能是否正确,而且会在一定程度上影响集成电路的性能、面积、成本与功耗及可靠性等[3]。版图设计是集成电路从设计走向制造的桥梁。 2.3 集成电路版图实现方法 集成电路版图实现方法可以分为全定制(Full-Custom)设计和半定制(Semi-Custom)设计[4]。半定制设计方法包括门阵列设计方法、门海设计方法、标准单元设计方法、积木块设计方法及可编程逻辑器件设计方法等。全定制设计方法是利用人机交互图形系统,由版图设计人员从每一个半导体器件的图形、尺寸开始设计,直至整个版图的布局和布线。全定制设计的特点是针对每一个元件进行电路参数和版图参数的优化,可以得到最佳的性能以及最小的芯片尺寸,有利于提高集成度和降低生产成本。随着设计自动化的不断进步,全定制设计所占比例逐年下降[5]。 3九天EDA系统简介 华大电子推广的应用的九天EDA系统是我国自主研发的大规模集成电路设计EDA工具,与国际上主流EDA系统兼容,支持百万门级的集成电路设计规模,可进行国际通用的标准数据格式转换,它已经在商业化的集成电路设计公司以及东南大学等国内二十多所高校中得到了应用,特别是在模拟和高速集成电路的设计中发挥了作用,成功开发出了许多实用的集成电路芯片[6]。其主要包括下面几个部分[7]:ZeniSE( Schematic Editor)原理图编辑工具,它可以进行EDIF格式转换,支持第三方的Spice仿真嵌入; ) ZeniPDT ( Physical Design Tool)版图编辑工具;它能提供多层次、多视窗、多单元的版图编辑功能,同时能够支持百万门规模的版图编辑操作;ZeniVERI ( Physical Design Verification Tools)版图验证工具它可以进行几何设计规则检查(DRC) 、电学规则检查( ERC) 及逻辑图网表和版图网表比较(LVS)等。 版图设计用到的工具模块是ZeniPDT,它具备层次化编辑和在线设计规则检查能力,并提供标准数据写出接口。其设计流程如图1所示[8], 4设计实例 任何一个CMOS数字电路系统都是由一些基本的逻辑单元(非门、与非门、或非门等)组成,而基本单元版图的设计是基于晶体管级的电路图设计的。因而在版图设计中,主要涉及到如何设计掩膜版的形状、如何排列晶体管、接触孔的位置的安排以及信号引线的位置安排等。以下以一个用于数据采集的D触发器为例进行设计。 4.1 D触发器电路图及工作原理 D触发器电路图,如图2所示,此电路图是通过九天EDA系统工具的ZSE模块构建的,其基本工作原理是:首先设置CLB=1。当时钟信号CLK=0时,DATA信号通过导通的TG1进入主寄存器单元,从寄存器由于TG4的导通而形成闭合环路,锁存原来的信号,维持输出信号不变。当CLK从0跳变到1时,主寄存器单元由于TG2的导通而形成闭合回路,锁存住上半拍输入的DATA信号,这个信号同时又通过TG3经一个与非门和一个反相器到达Q端输出。当CLK再从1跳变到0时,D触发器又进入输入信号并锁存原来的输出状态。对于记忆单元有时必须进行设置,电路中的CLB信号就担当了触发器置0 的任务。当CLB=0时,两个与非门的输出被强制置到1,不论时钟处于0还是1,输出端Q均被置为0。 4.2 D触发器子单元版图设计 图2所示的D触发器由五个反相器、两个与非门、两个传输门和两个钟控反相器组成。选择适当的逻辑门单元版图,用这些单元模块构成D触发器。 对于全定制的集成电路版图设计,需要工作平台,包括设计硬件、设计使用的EDA软件以及版图设计的工艺文件和规则文件。此D触发器的设计硬件是一台SUN Ultra10工作站,设计软件是九天EDA系统,采用0.6um硅栅CMOS工艺。 CMOS反相器是数字电路中最基本单元,由一对互补的MOS管组成。上面为PMOS管(负载管),下面为NMOS管(驱动管)。由反相器电路的逻辑“非”功能可以扩展出“与非”、“或非”等基本逻辑电路,进而得到各种组合逻辑电路和时序逻辑电路。 在电路图中,各器件端点之间所画的线表示连线,可以用两条线的简单交叉来表示。但对于具体的物理版图设计,必须关心不同连线层之间物理上的相互关系。在硅CMOS工艺中,不能把N型和 P型扩散区直接连接。因此,在物理结构上必须有一种实现简单的漏极之间的连接方法。例如,在物理版图中至少需要一条连线和两个接触孔。这条连线通常采用金属线。可得如图3(a)所示的反相器的局部的符号电路版图。同理,可以通过金属线和接触孔制作MOS管源端连接到电源VDD和地VSS的简单连线,如图3(b)所示。电源线和地线通常采用金属线,栅极连接可以用简单的多晶硅条制作。图3(c)给出了最后的符号电路版图。 通过九天版图设计工具绘制的反相器版图如图4所示。其他基本单元的版图可依此建立。 4.3 D触发器版图设计 先建立一个名为DFF的库,然后把建立的各个单元版图保存在DFF库中,同时在库中建立名为dff的新单元。调用各子单元,并进行相应D触发器的版图布局,接着就是单元间的连线。主要用到的层是金属1、金属2和多晶硅进行连接布线。接触孔是用来连接有源区和金属1,通孔用来连接金属1和金属2,多晶硅和多晶硅以及相同层金属之间可以直接连接。版图设计完成后,再利用版图验证工具ZeniVERI对该版图进行了版图验证。最后,经过验证后D触发器的版图如图5所示。 5结语 在分析CMOS 0.6um设计规则和工艺文件后,采用九天EDA系统,以D触发器为例进行了版图设计。实践表明,九天EDA系统工具具有很好的界面和处理能力。该版图已用于相关芯片的设计中,设计的D触发器完全符合设计要求。 作者简介 杨依忠,讲师,主要研究方向是混合集成电路设计。 版图设计毕业论文:企业版图设计教学与实践 一、企业对IC版图设计的要求分析 集成电路设计公司在招聘版图设计员工时,除了对员工的个人素质和英语的应用能力等要求之外,大部分是考查专业应用的能力。一般都会对新员工做以下要求:熟悉半导体器件物理、CMOS或BiCMOS、BCD集成电路制造工艺;熟悉集成电路(数字、模拟)设计,了解电路原理,设计关键点;熟悉Foundry厂提供的工艺参数、设计规则;掌握主流版图设计和版图验证相关EDA工具;完成手工版图设计和工艺验证[1,2]。另外,公司希望合格的版图设计人员除了懂得IC设计、版图设计方面的专业知识,还要熟悉Foundry厂的工作流程、制程原理等相关知识[3]。正因为其需要掌握的知识面广,而国内学校开设这方面专业比较晚,IC版图设计工程师的人才缺口更为巨大,所以拥有一定工作经验的设计工程师,就成为各设计公司和猎头公司争相角逐的人才[4,5]。 二、针对企业要求的版图设计教学规划 1.数字版图设计。数字集成电路版图设计是由自动布局布线工具结合版图验证工具实现的。自动布局布线工具加载准备好的由verilog程序经过DC综合后的网表文件与Foundry提供的数字逻辑标准单元版图库文件和I/O的库文件,它包括物理库、时序库、时序约束文件。在数字版图设计时,一是熟练使用自动布局布线工具如Encounter、Astro等,鉴于很少有学校开设这门课程,可以推荐学生自学或是参加专业培训。二是数字逻辑标准单元版图库的设计,可以由Foundry厂提供,也可由公司自定制标准单元版图库,因此对于初学者而言设计好标准单元版图使其符合行业规范至关重要。2.模拟版图设计。在模拟集成电路设计中,无论是CMOS还是双极型电路,主要目标并不是芯片的尺寸,而是优化电路的性能,匹配精度、速度和各种功能方面的问题。作为版图设计者,更关心的是电路的性能,了解电压和电流以及它们之间的相互关系,应当知道为什么差分对需要匹配,应当知道有关信号流、降低寄生参数、电流密度、器件方位、布线等需要考虑的问题。模拟版图是在注重电路性能的基础上去优化尺寸的,面积在某种程度上说仍然是一个问题,但不再是压倒一切的问题。在模拟电路版图设计中,性能比尺寸更重要。另外,模拟集成电路版图设计师作为前端电路设计师的助手,经常需要与前端工程师交流,看是否需要版图匹配、布线是否合理、导线是否有大电流流过等,这就要求版图设计师不仅懂工艺而且能看懂模拟电路。3.逆向版图设计。集成电路逆向设计其实就是芯片反向设计。它是通过对芯片内部电路的提取与分析、整理,实现对芯片技术原理、设计思路、工艺制造、结构机制等方面的深入洞悉。因此,对工艺了解的要求更高。反向设计流程包括电路提取、电路整理、分析仿真验证、电路调整、版图提取整理、版图绘制验证及后仿真等。设计公司对反向版图设计的要求较高,版图设计工作还涵盖了电路提取与整理,这就要求版图设计师不仅要深入了解工艺流程;而且还要熟悉模拟电路和数字标准单元电路工作原理。 三、教学实现 1.数字版图。数字集成电路版图在教学时,一是掌握自动布局布线工具的使用,还需要对UNIX或LINUX系统熟悉,尤其是一些常用的基本指令;二是数字逻辑单元版图的设计,目前数字集成电路设计大都采用CMOS工艺,因此,必须深入学习CMOS工艺流程。在教学时,可以做个形象的PPT,空间立体感要强,使学生更容易理解CMOS工艺的层次、空间感。逻辑单元版图具体教学方法应当采用上机操作并配备投影仪,教师一边讲解电路和绘制版图,一边讲解软件的操作、设计规则、画版图步骤、注意事项,学生跟着一步一步紧随教师演示学习如何画版图,同时教师可适当调整教学速度,适时停下来检查学生的学习情况,若有错加以纠正。这样,教师一个单元版图讲解完毕,学生亦完成一个单元版图。亦步亦趋、步步跟随,学生的注意力更容易集中,掌握速度更快。课堂讲解完成后,安排学生实验以巩固所学。逻辑单元版图教学内容安排应当采用目前常用的单元,并具有代表性、扩展性,使学生可以举一反三,扩展到整个单元库。具体单元内容安排如反相器、与非门/或非门、选择器、异或门/同或门、D触发器与SRAM等。在教授时一定要注意符合行业规范,比如单元的高度、宽度的确定要符合自动布局布线的要求;单元版图一定要最小化,如异或门与触发器等常使用传输门实现,绘制版图时注意晶体管源漏区的合并;大尺寸晶体管的串并联安排合理等。2.模拟版图。模拟集成电路版图设计更注重电路的性能实现,经常需要与前端电路设计工程师交流。因此,版图教学时教师须要求学生掌握模拟集成电路的基本原理,学生能识CMOS模拟电路,与前端电路工程师交流无障碍。同时也要求学生掌握工艺对模拟版图的影响,熟练运用模拟版图的晶体管匹配、保护环、Dummy晶体管等关键技术。在教学方法上,依然采用数字集成电路版图的教学过程,实现教与学的同步。在内容安排上,一是以运算放大器为例,深入讲解差分对管、电流镜、电容的匹配机理,版图匹配时结构采用一维还是二维,具体是如何布局的,以及保护环与dummy管版图绘制技术。二是以带隙基准电压源为例,深入讲解N阱CMOS工艺下双极晶体管PNP与电阻匹配的版图绘制技术。在教学时需注意晶体管与电阻并联拆分的合理性、电阻与电容的类型与计算方法以及布线的规范性。3.逆向版图设计。逆向集成电路版图设计需要学生掌握数字标准单元的命名规范、所有标准单元电路结构、常用模拟电路的结构以及芯片的工艺,要求学生熟悉模拟和数字集成单元电路。这样才可以在逆向提取电路与版图时,做到准确无误。教学方法同样还是采用数字集成电路版图教学流程,达到学以致用。教学内容当以一个既含数字电路又含模拟电路的芯片为例。为了提取数字单元电路,需讲解foundry提供的标准单元库里的单元电路与命名规范。在提取单元电路教学时,说明数字电路需要归并同类图形,例如与非门、或非门、触发器等,同样的图形不要分析多次。强调学生注意电路的共性、版图布局与布线的规律性,做到熟能生巧。模拟电路的提取与版图绘制教学要求学生掌握模拟集成电路常用电路结构与工作原理,因为逆向设计软件提出的元器件符号应该按照易于理解的电路整理,使其他人员也能看出你提取电路的功能,做到准确通用规范性。集成电路版图设计教学应面向企业,按照企业对设计工程师的要求来安排教学,做到教学与实践的紧密结合。从教学开始就向学生灌输IC行业知识,定位准确,学生明确自己应该掌握哪些相关知识。本文从集成电路数字版图、模拟版图和逆向设计版图这三个方面就如何开展教学可以满足企业对版图工程师的要求展开探讨,安排教学有针对性。在教学方法与内容上做了分析探讨,力求让学生在毕业后可以顺利进入IC行业做出努力。 作者:李亮工作单位:苏州市职业大学电子信息工程学院 版图设计毕业论文:基于Virtuoso平台的单片射频收发系统电路仿真与版图设计 引言 在当前通信市场的带动下,通信技术飞速向前发展,手持无线通信终端成为其中的热门应用之一。因此,单片集成的射频收发系统正受到越来越广泛的关注。典型的射频收发系统包括低噪声放大器(LNA)、混频器(Mixer)、滤波器、可变增益放大器,以及提供本振所需的频率综合器等单元模块,对于工作在射频环境的电路系统,如2.4G或5G的WLAN应用,系统中要包含射频前端的小信号噪声敏感电路、对基带低频大信号有高线性度要求的模块、发射端大电流的PA模块、锁相环频率综合器中的数字块,以及非线性特性的VCO等各具特点的电路。众多的电路单元及其丰富的特点必然要求在这种系统的设计过程中有一个功能丰富且强大的设计平台。在综合比较后,本文选定了cadenceVirtuoso全定制IC设计工具。 Virtuoso是Cadence公司推出的用于模拟,数字混合电路仿真和射频电路仿真的专业软件。基于此平台,Cadence公司还开发了面向射频设计的新技术,包括射频提取技术、针对无线芯片设计的两个新设计流程。不仅如此,目前的Virtuoso已经整合了来自合作伙伴安捷伦、Coware、Helic和Mathworks等公司的技术,射频设计能力大为增强。使用该项新技术,可以减少设计反复,并缩短产品上市时间。其AMS工具可以实现自顶向下、数/模混合的电路设计;Composer工具可以方便地进行电路设计的输入和管理;spectre/SpectreRF仿真器精度高,适合不同特点的电路设计;Layout工具包含了布局、交叉参考、布线、版图验证、参数提取等功能;此外,Virtuoso能进行可靠的后仿真和成品率控制。 基于Virtuoso的行为仿真和系统规划 射频收发系统的设计最终能否成功,以及模块指标分配是否合理可行,都有赖于具体电路设计之前对系统的行为建模和计算,即所谓的行为仿真。这也是自顶向下设计模式的关键一步。Cadence内置的Verilog-A和VHDL仿真器,以及混合输入模式的仿真方法提供了这种可能性。而且,Cadence软件免费提供了大量的行为模型供选择使用,对于射频系统设计,所要做的就是调用并设定各个模块预期的指标要求,通过仿真很快就能得到系统的行为特征。根据要求可以方便地修改各个模块的指标重新仿真,直到系统的行为满足要求为止。以接收机为例,接收系统。每个模块的指标设定非常具体,如输入输出阻抗、增益、隔离度、噪声系数NF、线性度IP3、直流偏移IP2等。仿真完成后,每个模块的指标分配任务也同时完成。 每个模块用具体电路实现后可以逐一取代相应的设计模块,进行系统仿真,可以看出每个模块是否满足系统的需要,进而评估每个实际模块对系统性能的影响。 基于Virtuoso Spectre/SpectreRF的电路模块仿真设计 基于上述的行为仿真结果和指标分配结果,可以划分系统模块设计任务,对每个单元块分别进行设计仿真。 LNA LNA是射频接收机最前端的一个有源部件,它决定了系统的噪声性能。对它的要求主要是具有尽量低的NF和足够的功率增益、好的输入匹配,其次是高线性度和隔离度。其电路如图3所示。利用Spectre的SP分析或SpectreRF的PSS+Pnoise分析都可以进行NF分析。还可以利用NFmin的结果来挑选晶体管的尺寸,以使最优源阻抗满足最小的噪声要求。 Mixer 混频器是收发机的核心,由于完成的是变频工作,其主要仿真方法需采用SpectreRF仿真器。混频器的益、NF等与输入输出有关,但输入和输出工作在不同的频段上,往往要在PSS分析的基础上进行其它分析才能得到正确结果,如PSP、Pnoise、PAC等。混频器的结构是典型双平衡吉尔伯特。 VGA 基带VGA由于频率低、增益大,因此对噪声要求不高,主要是对线性度、增益等指标有较高的要求,SpectreRF的PSS扫描可以方便地对模块的输入进行扫描并自动对扫描曲线作延长,直接标示出线性度PldB和IIP3的交点位置及数值大小,非常方便直观。这种方法与传统的two tone测试相比更加灵活高效。VGA在不同增益状态下的IIP3指标的仿真只需把控制写成变量,在ADE环境中进行扫描变量的值即可完成。所得的结果可以方便地进行比较分析。通过调整可以获得理想的VGA电路。甚至可以把ADE下的各种设置保存成ocean的脚本文件,利用脚本的自动运行,只要事先安排好各种仿真任务,Cadence就能自动完成各项仿真并保存数据结果。对数据进行比较分析后能获悉电路的性能,以此为指导逐步改进,便可获得一个满足系统需要的电路模块。 PLL模块 PLL各模块的仿真是一个比较有挑战性的任务,PLL本身是一个数字/模拟混合的模块,但是一般都用模拟的方式设计各个模块。PLL的仿真包含了上百项指标的测试工作,这些仿真要用到几乎所有Spectre和SpectreRF的仿真工具。以其中VCO和CP的仿真为例,VCO非线性的工作特点决定了它的噪声计算不能以小信号的方式进行,采用PSS+Pnoise的方式则可以准确地仿真VCO的相位噪声性能。通过扫描可以得到VCO的频率调谐增益Kvcvcd。 电荷泵输出电流特性是衡量CP性能的常用曲线,CP决定了PLL环路的增益和带内噪声性能。通过扫描也可以容易地得到CP在不同状态下电流源的恒流和匹配特性。 以上所述是射频接收机几个典型单元模块的电路设计仿真过程。系统各个单元块的仿真是可以同时展开的,完成的模块可以随时代人行为系统来验证设计结果。经过若干次反复修改与验证,最终可以得到符合要求的接收系统。 温度分析 要保证最终系统设计的可靠性和成品率,很关键的一步是在各个单元块的设计中进行温度、极端情况等分析。这些功能可以在CadenceVirtuoso中通过设置不同的仿真温度、通过仿真模型的Corner设置,以及直接使用其提供的MonteCarlo仿真工具来进行。 射频收发系统的整体电路仿真 各个模块电路分别设计验证完成以后,就可以把所有模块连成系统,并加上PAD、ESD等构成一个完整的芯片系统,对这个系统加上激励进行仿真测试,可以对整个系统电路进行仿真。如果仿真计算所用的硬件资 源足够大,可以直接对系统进行tran、SP、PSS,以及PSP、Pnoise、PAC等分析,获得整个芯片的性能。如果资源不足,则可以考虑对系统按功能进行分组、分块仿真。由于分出的块之间相对独立,因此整体系统的特性与分块仿真差别不大。 版图设计与后仿真 在各模块的设计指标满足自身及系统要求的基础上可以开始各个模块的版图设计,首先利用Layout-XL的元件调入功能可以直接由原理图调入版图元件,进行各个模块的粗略布局,主要是安排与其它模块的连接端口以及一些重要元件的预布局。然后从系统上将所有模块的预布局调入进行整体布局考虑。利用Virtuoso Layout工具所具有的层次化管理和操作的特性,可以对每个模块的安放及其与其它模块的衔接进行系统考虑。 系统布局以后,将边界条件分配给每个模块。在模块单独的布局过程中要遵守其边界约定。版图进行到一定阶段后,即可以调入到系统版图中来检查,随时作必要的调整以满足每个模块的具体情况。 具体版图绘制过程中可以充分利用Virtuoso版图工具的强大功能,比如充分发挥快捷键功能可以使版图设计流畅高效;利用Layout-XL的交叉参考可以随时发现错误的连线或因疏忽造成的短路;利用DRD的实时规则检查可以避免绝大多数违反设计规则的布图。 版图的规则检查可以采用Virtuoso的Diva工具,DRC、LVS、Exlract等工作都可以在其友好的界面下完成。对于射频电路版图元件数规模不大的特点,利用Diva完成绝大部分工作是很合适的。如果想进一步提高版图提取和后仿真的精确度,可以考虑采用Assure工具来进行。 结语 本文详细讨论了基于CadenceVirtuoso设计平台的单片射频收发集成电路的设计过程。讨论了利用Virtuoso工具完成的自顶向下、从系统到模块、从前端都后端的整个设计步骤,直到实现一个完整的射频芯片。可以看出,Virtuoso平台工具在IC设计的各个阶段所发挥的重要作用。 文中所述的单片射频芯片设计中所采用的Virtuoso工具只是Virtuoso家族中最常用的几个工具,依靠他们的强大功能足以完成复杂的射频系统设计,是性价比较高的一种解决方案。如果再结合Virtuoso的AMs、UltraSim、VoltageStorm、ElectronStorm等工具,将会使设计效率更高,设计更精确。 版图设计毕业论文:数模混合集成电路版图设计的涨缩技术 摘 要:文章介绍了在数模混合版图设计中,如何把版图不同模块的涨缩需求,用一种完善的自动化程序技术方案来实现,并且可以批处理所有需要涨缩的版图数据。 关键词:数字;模拟;集成电路;版图设计;人工处理;程序化处理 随着集成电路技术的进步,晶体管尺寸越来越小。对于很多经过晶圆片验证的产品,需要通过版图等比例缩小,直接用于更小的工艺平台,不用重新设计版图,就可以流片,从而获得高集成度的效果,极大地提高了效率,节省了成本。而一个数模混合产品中包含数字部分和模拟部分,对于数字 IP,尤其是标准单元, 用于更小工艺平台的时候,可以直接采用版图等比例缩小的方式;而对于一些模拟IP来说,应用于更小工艺平台的时候,为了保持性能的最优化,需要保持原验证的同等条件;而对于工艺的临界尺寸(Critical Dimension, CD)来说,希望整个产品的接触孔的宽度是一致的。对于这样一个产品多种涨缩,部分还需要层次之间布尔操作的需求,本文提供一种完善的自动化流程方案来解决这种版图特殊涨缩的方法,可以程序化地批处理所有需要涨缩的版图数据。 1 客户项目涨缩需求概述 华润上华0.18 μm工艺线有3个差异不大的平台―0.18 μm, 0.162 μm ,0.153 μm。客户的产品很多已经在0.18 μm工艺平台验证过,为了增加单片晶圆片上的管芯的数量,提高利润空间,客户会直接把0.18 μm工艺平台验证过的产品等比例缩小到0.162 μm或者0.153 μm的两个工艺平台进行重新流片。而数字IP可以直接等比例缩小,但是模拟IP希望能直接用0.18 μm工艺平台设计方案,这两种IP类型共存于一个数模混合产品中,需要分别对这两种IP进行不同的操作,而且由于工艺要求需要,某些版图层次需要进行其他特殊的处理。 图1是数模混合的简化示意图,包含了数字IP和模拟IP。客户需求有两个要求:(1)模拟IP尺寸保持不变,数字IP尺寸缩小到原始的0.9倍;(2)整个产品的接触孔的宽度保持原始的0.22 μm。 2 人工涨缩技术操作方式 传统的操作技术中,大部分需要靠人工干涉和人工画图来实现,效率很低,下面简述一下传统人工操作技术方案: (1)在图1的版图EDA工具窗口菜单中,调用图2版图属性对话框,通过修改其参数选项Magnification等于0.9,把数字IP缩小到原始的0.9倍。 (2)这种修改的方式会导致版图层次之间出现0.001 μm的gap(空隙),如图3所示,金属层出现的gap图形;这种0.001 μm的gap会出现在很多不同分层结构的连接层次之间。 (3)人工修补版图,首先要把所有出现gap的图形一一填充好,然后把模拟IP和数字IP之间的连接金属线的位置分别调整好。 (4)因为原始接触孔宽度等于0.22 μm,如图4所示,而缩小到0.9倍以后数字 IP部分的接触孔宽度等于0.198 μm;为了保持全芯片的接触孔宽度一致,必须人工的把数字 IP内部的接触孔宽度修改为0.22 μm。 每一个数模产品都是非常巨大的,包含的contact的数量是数以万计的,模拟IP和数字IP连线也都是非常复杂的,而且要从底层单元开始修改,单靠这种传统的人工修改,工作量是超负荷的,从而使客户产品直接shrink的效率就大大降低,影响到客户产品的上市时间。 3 程序化处理涨缩技术 3.1 程序化涨缩技术原理 针对传统方案的缺点,结合我们客户需求,同时更多的是依赖个人技术经验,发明了一种自动化批处理,人工干预少的技术方案,从而大大提高了客户产品涨缩的效率。核心技术方案是采用EDA工具calibre drc语言,编写涨缩程序,再运行程序,从而达到客户需求。图5是客户数模产品的涨缩批处理流程。 基本原理:整个程序分为涨大(enlarge)和整体缩小(shrink )两个过程。IP涨大以后,会把相关的接触孔的宽度恢复到0.22 μm,然后把涨大后的IP重新整合在原始的版图中,最后把整合好的数据进行整体shrink,从而达到版图等比例缩小的目的。 3.2 批处理程序的结构 根据图5的客户需求原理,我们用calibre语言需要编写了两个程序,一个是enlarge程序,一个是shrink程序,两者程序架构大体相同。程序架构包含以下几个方面。 (1)Specification Statement(规范说明):定义版图数据基本信息和需要的功能选项。 (2)Input Layers Statement(输入层次说明):把版图数据的所有输入层次信息定义出来。 (3)Layer Operations(版图层次运算):根据项目要求,进行所有层次之间的布尔运算。 (4)Output New Layer(输出新的版图层次):把最终完成各种处理的版图数据输出。 通过上面3个语句,就可以把版图Metal1层次的gap修补,以此类推,所有需要修改gap的版图层次都可以按照此语法命令结构来完成。 整体shrink的程序和enlarge的程序结构相同,在shrink程序中可以把客户所有层次之间的布尔运算需求,通过命令语句执行,从而完成客户数据光罩层次的输出。其中的shrink选项,只需要在程序的规范说明里面来定义即可,命令行如下:DRC MAGNIFY RESULTS 0.9,即可完成shrink 90%的功能任务,如果定义DRC MAGNIFY RESULTS 0.85,即可完成shrink 85%的功能需求。 3.4 q缩程序的执行 编写完程序以后,把版图数据等比例缩小的任务就可以按照步骤执行,首先运行enlarge(涨大)程序,然后运行shrink(缩小)程序。步骤如下: (1)在enlarge程序里面定义要涨大的版图数据的gds;运行enlarge程序:caliberCdrc Chier enlarge程序。 (2)把前两步运行出来的版图数据,放入原始的版图gds中,修补接口连线;在shrink程序里面把第(3)输出的版图数据定义进入;运行shrink程序:calibre Cdrc Chier shrink程序。 (3)通过这几个步骤,我们就可以把版图等比例缩小,同时还维持了模拟IP的原始状态。 (4)程序运行出来的版图,我们就可以直接拿到工艺厂流片。 4 结语 本文详细讲述了如何利用常用的EDA calibre工具语言,批处理集成电路版图等比例缩小的方法。现在集成电路行业发展迅速,工艺水平不断提高,而器件特征尺寸也随着摩尔定律不断缩小,如果一些数模混合产品经过缩小,可以在新的工艺平台流片,有些经过验证的IP希望在原始的工艺尺寸下复用,这些客户需求,都可以通过本文所阐述的技术原理,高效率地实现,极大地节省了设计成本。涨缩程序可以推广于任何后端版图设计中,简单编写一个小的程序,就可以代替人工繁重的全定制版图设计,从而大大提高设计效率。 版图设计毕业论文:“集成电路版图设计”教学探索与实践 摘要:集成电路版图设计起着承接电路设计和芯片实现的重要作用,是集成电路设计流程中必不可少的环节,同时也是应用型集成电路人才的培养方向。对集成电路版图设计理论教学和实验教学过程的实施进行了探索和实践。以CMOS与非门为例,介绍了基于主流EDA工具的完整集成电路版图设计流程的教学实例。 关键词:集成电路设计;版图;EDA 集成电路是当今信息技术产业高速发展的基础和源动力,已经高度渗透与融合到国民经济和社会发展的每个领域,其技术水平和发展规模已成为衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志之一[1],美国更将其视为未来20年从根本上改造制造业的四大技术领域之首。我国拥有全球最大、增长最快的集成电路市场,2013年规模达9166亿元,占全球市场份额的50%左右。近年来,国家大力发展集成电路,在上海浦东等地建立了集成电路产业基地,对于集成电路设计、制造、封装、测试等方面的专门技术人才需求巨大。为了适应产业需求,推进我国集成电路发展,许多高校开设了电子科学与技术专业,以培养集成电路方向的专业人才。集成电路版图设计是电路设计与集成电路工艺之间必不可少的环节。据相关统计,在从事集成电路设计工作的电子科学与技术专业的应届毕业生中,由于具有更多的电路知识储备,研究生的从业比例比本科生高出很多。而以集成电路版图为代表包括集成电路测试以及工艺等与集成电路设计相关的工作,相对而言对电路设计知识的要求低很多。因而集成电路版图设计岗位对本科生而言更具竞争力。在版图设计岗位工作若干年知识和经验的积累也将有利于从事集成电路设计工作。因此,版图设计工程师的培养也成为了上海电力学院电子科学与技术专业本科人才培养的重要方向和办学特色。本文根据上海电力学院电子科学与技术专业建设的目标,结合本校人才培养和专业建设目标,就集成电路版图设计理论和实验教学环节进行了探索和实践。 一、优化理论教学方法,丰富教学手段,突出课程特点 集成电路版图作为一门电子科学与技术专业重要的专业课程,教学内容与电子技术(模拟电路和数字电路)、半导体器件、集成电路设计基础等先修课程中的电路理论、器件基础和工艺原理等理论知识紧密联系,同时版图设计具有很强的实践特点。因此,必须从本专业学生的实际特点和整个专业课程布局出发,注重课程与其他课程承前启后,有机融合,摸索出一套实用有效的教学方法。在理论授课过程中从集成电路的设计流程入手,在CMOS集成电路和双极集成电路基本工艺进行概述的基础上,从版图基本单元到电路再到芯片循序渐进地讲授集成电路版图结构、设计原理和方法,做到与上游知识点的融会贯通。 集成电路的规模已发展到片上系统(SOC)阶段,教科书的更新速度远远落后于集成电路技术的发展速度。集成电路工艺线宽达到了纳米量级,对于集成电路版图设计在当前工艺条件下出现的新问题和新规则,通过查阅最新的文献资料,向学生介绍版图设计前沿技术与发展趋势,开拓学生视野,提升学习热情。在课堂教学中尽量减少冗长的公式和繁复的理论推导,将理论讲解和工程实践相结合,通过工程案例使学生了解版图设计是科学、技术和经验的有机结合。比如,在有关天线效应的教学过程中针对一款采用中芯国际(SMIC)0.18um 1p6m工艺的雷达信号处理SOC 芯片,结合跳线法和反偏二极管的天线效应消除方法,详细阐述版图设计中完全修正天线规则违例的关键步骤,极大地激发了学生的学习兴趣,收到了较好的教学效果。 集成电路版图起着承接电路设计和芯片实现的重要作用。通过版图设计,可以将立体的电路转化为二维的平面几何图形,再通过工艺加工转化为基于半导体硅材料的立体结构[2]。集成电路版图设计是集成电路流程中的重要环节,与集成电路工艺密切相关。为了让学生获得直观、准确和清楚的认识,制作了形象生动、图文并茂的多媒体教学课件,将集成电路典型的设计流程、双极和CMOS集成电路工艺流程、芯片内部结构、版图的层次等内容以图片、Flash动画、视频等形式进行展示。 版图包含了集成电路尺寸、各层拓扑定义等器件相关的物理信息数据[3]。掩膜上的图形决定着芯片上器件或连接物理层的尺寸。因此版图上的几何图形尺寸与芯片上物理层的尺寸直接相关。而集成电路制造厂家根据版图数据来制造掩膜,对于同种工艺各个foundry厂商所提供的版图设计规则各不相同[4]。教学实践中注意将先进的典型芯片版图设计实例引入课堂,例如举出台湾积体电路制造公司(TSMC)的45nm CMOS工艺的数模转换器的芯片版图实例,让学生从当今业界实际制造芯片的角度学习和掌握版图设计的规则,同时切实感受到模拟版图和数字版图设计的艺术。 二、利用业界主流EDA工具,构建基于完整版图设计流程的实验体系 集成电路版图设计实验采用了Cadence公司的EDA工具进行版图设计。Cadence的EDA产品涵盖了电子设计的整个流程,包括系统级设计、功能验证、集成电路(IC)综合及布局布线、物理验证、PCB设计和硬件仿真建模模拟、混合信号及射频IC设计、全定制IC设计等。全球知名半导体与电子系统公司如AMD、NEC、三星、飞利浦均将Cadence软件作为其全球设计的标准。将业界主流的EDA设计软件引入实验教学环节,有利于学生毕业后很快适应岗位,尽快进入角色。 专业实验室配备了多台高性能Sun服务器、工作站以及60台供学生实验用的PC机。服务器中安装的Cadence 工具主要包括:Verilog HDL的仿真工具Verilog-X、电路图设计工具Composer、电路模拟工具Analog Artist、版图设计工具Virtuoso Layout Editing、版图验证工具Dracula 和Diva、自动布局布线工具Preview和Silicon Ensemble。 Cadence软件是按照库(Library)、单元(Cell)、和视图(View)的层次实现对文件的管理。库、单元和视图三者之间的关系为库文件是一组单元的集合,包含着各个单元的不同视图。库文件包括技术库和设计库两种,设计库是针对用户设立,不同的用户可以有不同的设计库。而技术库是针对工艺设立,不同特征尺寸的工艺、不同的芯片制造商的技术库不同。为了让学生在掌握主流EDA工具使用的同时对版图设计流程有准确、深入的理解,安排针对无锡上华公司0.6um两层多晶硅两层金属(Double Poly Double Metal)混合信号CMOS工艺的一系列实验让学生掌握包括从电路图的建立、版图建立与编辑、电学规则检查(ERC),设计规则检查(DRC)、到电路图-版图一致性检查(LVS)的完整的版图设计流程[5]。通过完整的基于设计流程的版图实验使学生能较好地掌握电路设计工具Composer、版图设计工具Virtuoso Layout Editor以及版图验证工具Dracula和Diva的使用,同时对版图设计的关键步骤形成清晰的认识。 以下以CMOS与非门为例,介绍基于一个完整的数字版图设计流程的教学实例。 在CMOS与非门的版图设计中,首先要求学生建立设计库和技术库,在技术库中加载CSMC 0.6um的工艺的技术文件,将设计库与技术库进行关联。然后在设计库中用Composer中建立相应的电路原理图(schematic),进行ERC检查。再根据电路原理图用Virtuoso Layout Editor工具绘制对应的版图(layout)。版图绘制步骤依次为MOS晶体管的有源区、多晶硅栅极、MOS管源区和漏区的接触孔、P+注入、N阱、N阱接触、N+注入、衬底接触、金属连线、电源线、地线、输入及输出。基本的版图绘制完成之后,将输入、输出端口以及电源线和地线的名称标注于版图的适当位置处,再在Dracula工具中利用几何设计规则文件进行DRC验证。然后利用GDS版图数据与电路图网表进行版图与原理图一致性检查(LVS),修改其中的错误并按最小面积优化版图,最后版图全部通过检查,设计完成。图1和图2分别给出了CMOS与非门的原理图和版图。 三、结束语 集成电路版图设计教学是电子科学与技术专业和相关电类专业培养应用型集成电路人才的重要环节,使学生巩固了集成电路电路原理、工艺和器件等理论知识,掌握了集成电路版图设计流程、方法和主流的EDA版图工具的使用,提高了学生的工程实践能力,同时培养了学生分析问题、解决问题的能力。随着集成电路飞速发展到纳米工艺,版图相关的新技术和设计规则不断涌现。因此,在今后的教学改革工作中,与时俱进,围绕先进的实际设计案例将课堂教学和设计应用紧密结合,构建集成电路版图设计的教学和实践体系,具有重要的意义。 版图设计毕业论文:汽车电打火控制芯片的输入模块的版图设计与验证 摘 要 本文介绍了一款应用于汽车工程领域的电打火控制芯片的输入模块的版图设计与验证。采用标准双极工艺,全定制的设计对输入模块进行布局布线,并完成了后端验证。本芯片功耗低、成本低,性能稳定。 【关键词】电打火控制芯片 版图设计 1 引言 汽车电打火控制芯片是为使用霍尔效应管的无触点点火系统所设计的一款电打火控制芯片。芯片通过驱动外接的NPN达林顿管来控制点火线圈,使其获得足够的点火能量,只伴随很少的能量损失。本次设计的汽车电打火芯片共包含10个模块:基准电压模块、霍尔效应管输入模块、过压保护模块、占空比控制模块、限流保护电流模块、控制转换模块、缓慢恢复模块、不饱和感应模块、衡通保护模块、驱动电路模块和RPM模块。本文主要讨论了在系统设计和电路设计完成后,对输入模块:基准电压模块和霍尔效应管输入模块电路进行详细分析,并进行仿真,然后完成后端设计以及相关的验证工作。 本文电路中所采用的器件全部是双极型器件,采用5微米标准双极工艺进行版图设计。由于芯片整体电路图比较大,所以将电路图分成若干个模块分别设计,设计前先要将每个模块中的器件的大致位置规划好,在后面的整体版图整理中,再根据工艺线给出的封装结构调整各模块中器件和焊盘的位置。 2 电路分析、仿真结果以及版图设计 2.1 基准电压模块 电路如图1所示,当V3开始给整个电路供电时,随着V3的升高,Q58先导通,从而使Q60导通,Q57、Q58构成达林顿管。Q60的导通,使得镜像电流源Q59-1和Q59-2导通,开始为Q56,Q53,R33组成的能隙基准源供电,并最终在Q38的基极上产生1.25V的基准电压。基准电压产生后,Q61的B极电位为1.9V左右,高于Q60的B极电位(1.4V),所以,Q60截止。R31,Q57,Q58,Q60组成了基准电压部分的启动电路。 基准电压模块中的关键器件: (1)Q53和Q56的面积比要严格匹配,R33的大小影响基准电压值。 (2)R27、R28匹配。 基准电压模块的版图设计:根据隔离区划分标准,集电极电位相同晶体管可以放在同一个隔离区内,将基准电压模块电路图划分成10个隔离区。然后在各个隔离区内设计器件。 2.1.1 晶体管的设计 设计芯片一般情况下先调整晶体管的尺寸。虽然将晶体管的尺寸调到最小,会增大串联器件的电阻和增大时间常数,但是可以减小芯片面积,权衡利弊,缩小器件尺寸所Ю吹暮么σ远远大于它所带来的坏处。设计晶体管版图,首先要设计出一个最小尺寸的晶体管,这个最小尺寸的晶体管是根据本工艺线的工艺水平定出来的,本设计中最小尺寸晶体管的发射极面积是14×14μm2,然后在这个基础上考虑图形最小间距,逐步套合成一个最小尺寸的晶体管,也就是单位管。 根据对电路的分析、仿真,计算出电路图中所有晶体管发射区的尺寸,以单位管为标准,将计算出的发射区面积都表示为单位管的N倍。然后根据单位管的尺寸和本条工艺线所给出的最小设计规则,设计出各个晶体管的版图。 2.1.2 电阻的设计 根据不同类型的电阻具有不同的方块电阻,将大阻值的电阻设计为注入电阻,小阻值的电阻设计为扩散电阻,更大阻值的电阻设计为夹层电阻。 根据电阻公式: 可以根据工艺线的端头修正因子和版图中的布局情况电阻的形状和拐角个数。模块中共有15个电阻,经过计算分析,其中有一个是基区扩散电阻,其余的是注入电阻,方块电阻数全部标注在电路图中。 2.1.3 电容的设计 模块中只有一个电容,电容值为2pF,根据式(2)可以算出电容面积为: 算出电容的面积后,将这个电容做成梳状电容,使P区和N区的重迭面积为5000 就可以满足电容值为2pF的要求。 将电路图中的每个器件设计好之后,对比电路图,符合低风险合并规则的器件可以合并以减少面积。然后再参考电路图进行布线。基准电压模块版图设计如图2所示。 2.2 霍尔效应管输入模块 电路如图3所示,Q108的基极为其输出信号。霍尔效应管产生的信号从PIN5进入(V1),直接传给Q113的B极,Q113的B极与Q119的B极电位进行比较。当霍尔效应管产生的信号为高时,Q113极的B极电位为高,高于Q119的B极电位,所以,Q119导通,Q113截止。Q119的导通,使得Q111的B极电位为高,导通,从而将Q120-2的电流全部拉走,使得没有电流从Q108、Q112和R75中流过,此时模块的输出(Q108的基极)为低,约为0V。反之,上述各管子工作状态相反,模块输出为高,约为0.7V。Q114、Q115和D4组成了一个过压保护,使从霍尔效应管输入的信号不会过高,将其上限限定为(Vcc+2.1)V。霍尔效应管输入电路模块版图设计如图4所示。 3 版图验证 完成版图设计的电路性能由于诸多物理因素的介入,与逻辑设计、电路设计的结果相比,会有一定的变化,因此必须对版图进行验证,主要包括几何设计规则检查(DRC),电学规则检查(ERC),网表一致性检查(LVS),电路功能和性能验证(后仿真)等部分。这些检查工作能为电路的版图设计的正确性提供依据。本设计对绘制完的版图进行了DRC和LVS验证。 4 结论 这款电打火控制芯片的设计成功,填补了国内类似芯片的设计空白,更重要的是这款芯片的所有元器件几乎都采用最小设计尺寸,使芯片面积、功耗最小,从而提高了芯片的利用率,节省了设计成本。 版图设计毕业论文:JFET输入双运算放大器集成电路芯片的版图设计 摘要:介绍了基于4μm双极对通隔离兼容JFET工艺的双运算放大器集成电路芯片的版图设计。版图设计的主出发点是高精度、高速和高可靠性三方面。版图中各模块采用对称设计,关键元件的匹配采用了共质心对称设计。芯片测试结果表明,JFET输入双运算放大器的输入偏置电流和失调电流均达到了200pA以下,电路的转换速率达到了10V/μs,增益带宽积4.5MHz,很好的实现了预定电路功能。芯片成品率达90%。 关键词:JFET;运算放大器;版图设计;可靠性 0 引言 该JFET输入运算放大器主要用在高速积分器、快速D/A转换器、采样-保持等电路中,其关键技术指标是高精度、高速和高可靠。作为集成电路设计流程中最重要的一个环节,芯片版图的设计将是提高电路精度、成品率和可靠性的关键因素。 1 芯片功能及原理图 本文设计的JFET输入双运算放大器输入偏置电流最大200pA,失调电流最大50pA,失调电压最大2mV,共模抑制比最小85dB,电源抑制比最小85dB,电压增益最小90dB,转换速率最小10V/μs,增益带宽积最小4.5MHz。电路由失调调零电路、输入ESD保护电路、偏置电路、差分输入电路、电压放大电路、输出扩流电路、保护电路组成。电路原理图如图1所示。 2 芯片版图设计 2.1 芯片版图的平面设计 本文设计的JFET输入双运算放大器最大的热源就是输出扩流电路,为了保证电路精度,降低温度对输入部分的影响,应该将差分输入电路远离输出扩流电路;保护电路需要测量输出管的电流和结温(主要是电流),因此需把它放在贴近输出扩流电路的位置;电路失调调零电路考虑到电路中测应放在芯片边缘;偏置电路采用正温度系数的扩散电阻和负温度系数的齐纳二极管串联,基本消除了温度的影响,可以放在输出扩流电路边上,同时降低了温度对差分输入电路的影响。 考虑到电路的高可靠性能,在电路的输入、输出、电源端均加上ESD保护电路,提高电路抗静电等级。 综上所述,结合具体布线情况,得出了芯片版图的整体布局,如图2所示。 2.2 主要模块及元器件版图设计 本设计采用4μm双极对通隔离兼容JFET工艺,单层金属布线,共15次光刻版,全部采用负胶接触光刻。最小特征尺寸为4μm,外延层厚度12μm,电阻率3Ω・cm,基区结深2.5~3.0μm。 2.2.1 标准元器件版图设计 本设计中用到的标准元件主要有P沟道JFET、外延型JFET,小功率npn晶体管、横向pnp管、电阻、电容。P沟道JFET沟道长度设计为10μm。外延型JFET沟道宽度设计为32μm。小功率npn晶体管发射区下限尺寸主要受光刻精度的限制,小于4mA的npn晶体管发射区为φ22μm圆形,发射极电流按0.1mA/μm计算【1】;4~25mA的npn晶体管发射区设计为200μm×18μm的矩形。纵向pnp晶体管发射区设计为350μm×30μm的矩形,同时在发射区做重掺杂,提高纵向pnp管的大电流增益。横向pnp管基区宽度设计为14μm。 另外,设计时还采用了发射极铝层大面积覆盖(过EB结势垒区),以减少表面复合,提高npn管和横向pnp管的小电流放大倍数【1】。 本设计中采用的电阻主要有基区电阻和高硼注入电阻。对于精度要求高、匹配性好的电阻采用基区电阻,如差分输入端要求精确匹配的电阻。为了保证电阻的精度和好的匹配性,设计时尽量避免弯头的出现。其余要求不高且阻值较大的电阻采用高B注入电阻,为了形成可靠的欧姆接触,在接触孔下的扩散区做了重掺杂。 电容器的设计采用MIS电容器,考虑电路对转换速率的要求,电容面积按2pF/10000μm2计算。 2.2.2 差分输入电路的版图设计 差分输入电路的精度是影响JFET输入运算放大器的最主要因素。因此,在版图设计时除了合适的布局外,还要充分考虑到该部分电路所用元器件的匹配性,设计时主要采用以下匹配原则:(1)JFET采用统一的几何形状,放置在最相邻的位置,采用共质心拓扑结构交叉耦合的版图设计【2】;(2)JFET所属隔离岛外围实行N+重掺杂,保证隔离岛等电位,减小JFET表面漏电;(3)npn晶体管发射区采用φ22μm圆形结构,放置在JFET边上,采用交叉耦合的版图设计,减小输入级有源负载失配对失调的影响;(4)匹配好的JFET远离芯片热源,放置在芯片的对称轴上;(5)所用电阻均为基区电阻,条宽为20μm。采用上述原则设计出如下结构: 经布局规划,模块实现和版图优化,得到芯片的整体版图(图4),芯片版图尺寸为:3380μm×1860μm。 3 流片结果及分析 芯片版图经总体布局、布线设计完成后,对版图进行了DRC和LVS检查,并在流片厂双极对通隔离兼容JFET工艺线成功流片,芯片图形如图5所示。 表1是该运算放大器样品的上机测试参数与国外同型号产品对比结果。从表1可以看出,该运算放大器达到了国外同型号产品的参数要求(实测时TI公司同类产品IB为100pA左右,Linear Technology公司同类产品IB为150pA左右),可以替代进口的同型产品。 4 结语 为了实现高精度、高速、高可靠运算放大器,本文设计出了一种输入级完全对称的版图结构。芯片版图经总体布局、布线设计完成,并在流片厂成功流片。结果表明,该芯片的性能指标优于国内同型产品,版图设计很好地实现了电路功能,初测芯片的成品率达90%。 版图设计毕业论文:面向企业的IC版图设计教学探讨 摘要:本文在分析国内集成电路(IC)设计企业对版图设计要求的基础上,调查了已从事版图设计的一些学生在校期间所学的版图知识与企业要求的差异,针对版图教学存在的一些教学与企业对版图设计具体要求的不同,深入探讨IC版图教学内容和实现方法,规划版图教学与实践的紧密结合。强调版图教学与目前主流工艺、常用电路以及设计软件同步并重。 关键词:版图设计;集成电路;教学与实践 目前,集成电路设计公司在招聘新版图设计员工时,都希望找到已经具备一定工作经验的,并且熟悉本行业规范的设计师。但是,IC设计这个行业圈并不大,招聘人才难觅,不得不从其他同行业挖人才或通过猎头公司。企业不得不付出很高的薪资,设计师才会考虑跳槽,于是一些企业将招聘新员工目标转向了应届毕业生或在校生,以提供较低薪酬聘用员工或实习方式来培养适合本公司的版图师。一些具备版图设计知识的即将毕业学生就进入了IC设计行业。但是,企业通常在招聘时或是毕业生进入企业一段时间后发现,即使是懂点版图知识的新员工,电路和工艺的知识差强人意,再就是行业术语与设计软件使用不够熟练、甚至不懂。这就要求我们在版图教学时渗入电路与工艺等知识,使学生明确其中紧密关联关系,树立电路、工艺以及设计软件为版图设计服务的理念。 一、企业对IC版图设计的要求分析 集成电路设计公司在招聘版图设计员工时,除了对员工的个人素质和英语的应用能力等要求之外,大部分是考查专业应用的能力。一般都会对新员工做以下要求:熟悉半导体器件物理、CMOS或BiCMOS、BCD集成电路制造工艺;熟悉集成电路(数字、模拟)设计,了解电路原理,设计关键点;熟悉Foundry厂提供的工艺参数、设计规则;掌握主流版图设计和版图验证相关EDA工具;完成手工版图设计和工艺验证[1,2]。另外,公司希望合格的版图设计人员除了懂得IC设计、版图设计方面的专业知识,还要熟悉Foundry厂的工作流程、制程原理等相关知识[3]。正因为其需要掌握的知识面广,而国内学校开设这方面专业比较晚,IC版图设计工程师的人才缺口更为巨大,所以拥有一定工作经验的设计工程师,就成为各设计公司和猎头公司争相角逐的人才[4,5]。 二、针对企业要求的版图设计教学规划 1.数字版图设计。数字集成电路版图设计是由自动布局布线工具结合版图验证工具实现的。自动布局布线工具加载准备好的由verilog程序经过DC综合后的网表文件与Foundry提供的数字逻辑标准单元版图库文件和I/O的库文件,它包括物理库、时序库、时序约束文件。在数字版图设计时,一是熟练使用自动布局布线工具如Encounter、Astro等,鉴于很少有学校开设这门课程,可以推荐学生自学或是参加专业培训。二是数字逻辑标准单元版图库的设计,可以由Foundry厂提供,也可由公司自定制标准单元版图库,因此对于初学者而言设计好标准单元版图使其符合行业规范至关重要。 2.模拟版图设计。在模拟集成电路设计中,无论是CMOS还是双极型电路,主要目标并不是芯片的尺寸,而是优化电路的性能,匹配精度、速度和各种功能方面的问题。作为版图设计者,更关心的是电路的性能,了解电压和电流以及它们之间的相互关系,应当知道为什么差分对需要匹配,应当知道有关信号流、降低寄生参数、电流密度、器件方位、布线等需要考虑的问题。模拟版图是在注重电路性能的基础上去优化尺寸的,面积在某种程度上说仍然是一个问题,但不再是压倒一切的问题。在模拟电路版图设计中,性能比尺寸更重要。另外,模拟集成电路版图设计师作为前端电路设计师的助手,经常需要与前端工程师交流,看是否需要版图匹配、布线是否合理、导线是否有大电流流过等,这就要求版图设计师不仅懂工艺而且能看懂模拟电路。 3.逆向版图设计。集成电路逆向设计其实就是芯片反向设计。它是通过对芯片内部电路的提取与分析、整理,实现对芯片技术原理、设计思路、工艺制造、结构机制等方面的深入洞悉。因此,对工艺了解的要求更高。反向设计流程包括电路提取、电路整理、分析仿真验证、电路调整、版图提取整理、版图绘制验证及后仿真等。设计公司对反向版图设计的要求较高,版图设计工作还涵盖了电路提取与整理,这就要求版图设计师不仅要深入了解工艺流程;而且还要熟悉模拟电路和数字标准单元电路工作原理。 三、教学实现 1.数字版图。数字集成电路版图在教学时,一是掌握自动布局布线工具的使用,还需要对UNIX或LINUX系统熟悉,尤其是一些常用的基本指令;二是数字逻辑单元版图的设计,目前数字集成电路设计大都采用CMOS工艺,因此,必须深入学习CMOS工艺流程。在教学时,可以做个形象的PPT,空间立体感要强,使学生更容易理解CMOS工艺的层次、空间感。逻辑单元版图具体教学方法应当采用上机操作并配备投影仪,教师一边讲解电路和绘制版图,一边讲解软件的操作、设计规则、画版图步骤、注意事项,学生跟着一步一步紧随教师演示学习如何画版图,同时教师可适当调整教学速度,适时停下来检查学生的学习情况,若有错加以纠正。这样,教师一个单元版图讲解完毕,学生亦完成一个单元版图。亦步亦趋、步步跟随,学生的注意力更容易集中,掌握速度更快。课堂讲解完成后,安排学生实验以巩固所学。逻辑单元版图教学内容安排应当采用目前常用的单元,并具有代表性、扩展性,使学生可以举一反三,扩展到整个单元库。具体单元内容安排如反相器、与非门/或非门、选择器、异或门/同或门、D触发器与SRAM等。在教授时一定要注意符合行业规范,比如单元的高度、宽度的确定要符合自动布局布线的要求;单元版图一定要最小化,如异或门与触发器等常使用传输门实现,绘制版图时注意晶体管源漏区的合并;大尺寸晶体管的串并联安排合理等。 2.模拟版图。模拟集成电路版图设计更注重电路的性能实现,经常需要与前端电路设计工程师交流。因此,版图教学时教师须要求学生掌握模拟集成电路的基本原理,学生能识CMOS模拟电路,与前端电路工程师交流无障碍。同时也要求学生掌握工艺对模拟版图的影响,熟练运用模拟版图的晶体管匹配、保护环、Dummy晶体管等关键技术。在教学方法上,依然采用数字集成电路版图的教学过程,实现教与学的同步。在内容安排上,一是以运算放大器为例,深入讲解差分对管、电流镜、电容的匹配机理,版图匹配时结构采用一维还是二维,具体是如何布局的,以及保护环与dummy管版图绘制技术。二是以带隙基准电压源为例,深入讲解N阱CMOS工艺下双极晶体管PNP与电阻匹配的版图绘制技术。在教学时需注意晶体管与电阻并联拆分的合理性、电阻与电容的类型与计算方法以及布线的规范性。 3.逆向版图设计。逆向集成电路版图设计需要学生掌握数字标准单元的命名规范、所有标准单元电路结构、常用模拟电路的结构以及芯片的工艺,要求学生熟悉模拟和数字集成单元电路。这样才可以在逆向提取电路与版图时,做到准确无误。教学方法同样还是采用数字集成电路版图教学流程,达到学以致用。教学内容当以一个既含数字电路又含模拟电路的芯片为例。为了提取数字单元电路,需讲解foundry提供的标准单元库里的单元电路与命名规范。在提取单元电路教学时,说明数字电路需要归并同类图形,例如与非门、或非门、触发器等,同样的图形不要分析多次。强调学生注意电路的共性、版图布局与布线的规律性,做到熟能生巧。模拟电路的提取与版图绘制教学要求学生掌握模拟集成电路常用电路结构与工作原理,因为逆向设计软件提出的元器件符号应该按照易于理解的电路整理,使其他人员也能看出你提取电路的功能,做到准确通用规范性。 集成电路版图设计教学应面向企业,按照企业对设计工程师的要求来安排教学,做到教学与实践的紧密结合。从教学开始就向学生灌输IC行业知识,定位准确,学生明确自己应该掌握哪些相关知识。本文从集成电路数字版图、模拟版图和逆向设计版图这三个方面就如何开展教学可以满足企业对版图工程师的要求展开探讨,安排教学有针对性。在教学方法与内容上做了分析探讨,力求让学生在毕业后可以顺利进入IC行业做出努力。 作者简介:李亮(1979-),男,内蒙察右前旗人,讲师,就职于苏州市职业大学电子信息工程学院,研究方向:集成电路设计与教学研究。 版图设计毕业论文:做好凹版图文设计 提高印品质量 在凹版印前制作中,需要对客户设计好的图文进行适当地修改,使其尽可能满足凹印的要求。其中,线条、文字和色彩等都是重要的考查对象,只有设计和控制合理,才能达到理想的印刷效果。下面,笔者将谈一谈我公司凹版图文设计的要点,供同行参考。 文字和线条设计 文字和线条的设计一般应注意以下3个方面。 (1)由于较细小的文字和线条在印刷时不宜采用多色套印,所以,不能在套色图案上设计更加细小的反白字,且不宜在套色图案上留白后,再套印其他细小的文字,否则会增加套印难度。 (2)文字字号不应小于5号字,字高不得小于2mm;线条线宽不得小于0.1mm,但如果采用金属油墨印刷,考虑到金属油墨颗粒太大,在印刷时较难呈现理想的效果,所以其线条线宽就要大于0.1mm;细小的线条、文字等在设计时需要加上宽度为0.02mm的实边,加上实边后这些文字和线条本身的宽度应保持不变。 (3)文字与底图之间的压边在印刷时往往容易出现变色问题,如果客户不能接受这种问题,在图文设计时就要在文字边缘加白边,且白边宽度不得小于0.3mm。 色彩控制 (1)对人像等套印精度要求较严的图像,在图文设计时黄品青各色之间尽量不要加入其他色彩。 (2)印品上条形码的色彩多以黑色、深蓝色为主,不宜采用金属油墨或浅色油墨印刷。另外,条形码的大小应符合国家要求,为保证条形码印刷的完整性及清晰度,条形码的线条方向应尽量与版辊圆周方向一致。 (3)在油墨色彩能够达到客户要求的前提下,设计图文时尽量不使用叠色,例如,如果直接采用黑色挂网能够满足色彩要求的话,就不要选择由黄品青叠加而得到的黑色;过渡网能通过改变加网线数来达到色彩渐变效果的话,就不需要采用多色叠加去完成。 其他方面 加网时必须充分考虑80%和5%这两个色彩跳跃区,渐变挂网时最小网点极限应在10%以上,可印刷的最小网点面积率为15%~25%,尽量不要做大面积挂浅网,以免大批量印刷时造成网点丢失。另外,透明油墨和金属油墨必须要采用专色版,大面积实地底色最好要与网目调图案分开制版,且尽量采用专色版。
浅谈工业设计中的绿色设计:绿色设计与工业设计 【摘 要】绿色产品开发,起源于绿色产品的设计,绿色设计的设计理念和方法是以节约资源和保护环境为宗旨,主要强调对自然生态的保护,充分利用资源,以人为本,善待环境,绿色设计不应该只是一个倡议和提议,它更应该成为现实文明和未来发展的方向。 【关键词】绿色设计 环境保护 工业设计 可持续发展 1 绿色设计与工业设计的重要联系 进入21世纪以来,随着全球经济的高速发展,人类生产了大量工业产品,消耗了大量的自然资源,同时加剧了生态环境的恶化。我们人类在享受“聪明才智”带来的成果的同时也开始尝到了苦头。庆幸的是,以上的困境引起了世界各国的高度重视。一股保护环境,珍惜有限资源的绿色环保浪潮已经掀起。与此同时,绿色设计就在这种情况下产生了。 绿色设计的设计理念和方法是以节约资源和保护环境为宗旨,主要强调对自然生态的保护,充分利用资源,以人为本,善待环境,绿色设计不应该只是一个倡议和提议,它更应该成为现实文明和未来发展的指南针。 当我们面对当前的全球环境污染、生态破坏、资源浪费和温室效应等诸多困境,每个人都应该树立起足够的危机意识。 现代工业设计要想在经济发展的浪潮中站稳脚跟,就必须顺应时代的发展,积极跟上绿色设计的脚步。 2 树立绿色设计观念 重新发现现代设计 之前,工业设计最终目标针对的是产品的基本属性:当该产品达到了技术、功能、工艺以及市场的目标后,传统意义上的设计目标就完成了。而绿色设计则涵盖了产品的各个过程,包括从创意构思到制造、使用及废弃后回收、再生处理等产品的整个生命周期。将防止产品及工艺对环境的负面影响提升到与产品环境属性相同的高度,并将其作为绿色设计的目标。 绿色设计观念的树立能够让绿色设计产品是现代企业参与市场竞争的新式武器的观念深入到每个工业设计师的心中。 工业设计师在21世纪所担负的使命,比过去任何一个时期都更加艰辛,面对的问题更加繁杂:第一,需要了解“产品设计―生产―消费”的方法和过程;第二,能够有效的利用有限资源、使用可回收材料,用来减少一次性产品的消耗量;第三,还要从选择材料、结构功能、制造过程、包装方式、储运方式、产品使用和废品处理等各个方面,考虑资源利用和环境影响及解决方法。 工业设计的造型由以往单调的机械化转变成语意化、人性化的设计,并追求简洁的造型,占用更少的空间,减少材料的消耗。同时使产品更加耐久,因此,绿色设计在需要设计师的理性的同时,更需要融入新科技,并获得广泛的社会性。绿色设计的推广也不能局限于工业设计师中,而应该飞入寻常百姓家。 3 绿色工业产品的市场前景 尽管我国早于1993年就开始实行绿色标准制度,并制定了严格的绿色标志产品标准,但其实施情况并不能让人满意:上海(我国最大的工业和消费城市),每天产生好几十万个不能回收的一次性餐盒,大自然需要200年才能消化掉它们,常年累月同废水、废气等一起挤占着我们人类的生存空间。好在,越来越多的城市快餐盒已改成可溶解的材料,大型商场、超市也在积极推广布袋或纸袋的使用。而在国际市场合格的绿色产品更是企业的通行证,越是发达的国家,消费群体更能意识到蕴含在产品里面的生态价值,并接受它们。这对绿色设计提出了更高的要求,因为只有无公害、能耗低的产品才能被大众接受,才能被市场认可,方能走向市场。 目前绿色标志认证在世界各国家得到了推广,一来可以保护当地的生态环境,二来也可以提高本地企业在国际市场的竞争力。著名管理学家乔治・温特所著《企业与环境》如是说道:“总经理可以不去理会环境的时代已经过去,将来的公司必须善于处理生态环境才能赚钱。”这表明,绿色产品在目前的市场竞争中,拥有更明朗的发展前景。 近些年来,工业与设计的变革,使人类生活发生了天翻地覆的变化,大大改善了人类生存条件,但同时极大地破坏了人与自然原本和谐的关系。能源危机、生态失衡、环境污染等诸多问题都抛在了人类面前,甚至人类自身的生存问题也面临着威胁。当下频繁出现的国际新名词“可持续发展”,恰恰说明人类能否在地球上长久生存已经成为了谜题。“适度设计,健康设计”的原则被设计理论界提出,尝试给设计新的地位,以改善工业设计对生态环境造成的破坏,让人类重新过上健康的生活。正如国际工业设计协会联合会主席彼得先生说的那样:“设计作为人类发展的一个重要因素,除可能成为人类自我毁灭的绝路,也可能成为人类到达一个更加美好的世界的捷径。” 浅谈工业设计中的绿色设计:浅析工业设计与绿色设计的风格和趋势 论文关键词:产品的可拆卸性设计 绿色设计 “简约主义” 论文摘要:“绿色设计”是21世纪工业设计的热点之一,当令人类面临着人口增长迅速、自然资源短缺、环境污染严重等问题,人们逐渐认识到设计对环保所起的重要作用,“绿色设计”成为关注的焦点。 “绿色设计”是20世纪80半代末开始出现的一股国际设计潮流,社会的可持续发展的要求预示着“绿色设计”依然将成为21世纪工业设计的热点之一。本文论述“绿色设计”方法及其发展、未来“绿色设计”的风格和趋势等几个问题。 一、设计殛设计师的地位和作用 早在20世纪60年代末著名的工业设计师及教育家维可多,佩帕尼克就出版了在设计界引起强烈反响的著作《为现实生活而设计》。书中认为我们周遭的事物都是由设计师创造的,设计师在市场销售和用户满意度方面不单单只是起到“美化”的作用,同时应强调设计师的社会及道德的伦理价值。绿色设计反映了人们对于现代科技文化所引起的环境及生态破坏的反思。绿色设计(gteen design)就是在设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳入产品设计之中,将环境性能作为产品的设计目标和出发点,力求使产品对环境的影响为最小。对工业设计而言,绿色设计的核心是“3r”,即reduce,recycle,reuse,不仅要减少物质和能源的消耗,减少有害物质的排放,而且要使产品及零部件能够方便的分类回收并再生循环或重新利用。 二、绿色设计的方法 1)模块化设计:对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能,不同规格的产品进行功能分析的基础上,划分并设计出一系列功能模块,通过模块的选择和组合可以构成不同的产品,满足不同的需求。模块化设计既可以很好的解决产品品种规格,产品设计制造周期和生产成本之间的矛盾,又可为产品的快速更新换代,提高产品的质量,方便维修,有利于产品废弃后的拆卸,回收,为增强产品的竞争力提供必要条件。 2)循环设计:循环设计既是回收设计(design for recovering recyclin),就是实现广义回收所采用的手段或方法,即在进行产品设计时,充分考虑产品零部件及材料的回收的可能性,回收价值的大小,回收处理方法,回收处理结构工艺性等与回收有关的一系列问题,以达到零部件及材料资源和能源的充分有效利用。环境污染最小的一种设计的思想和方法。除此之外,还有组合设计,可拆卸设计,绿色包装设计等等,其基本的内涵也是大致如上所述。 在绿色设计中,“小就是美”,“少就是多”具有了新的含义,从20世纪80年代开始,一种追求极端简单的设计流派,讲产品的造型化简到极致,这就是所谓的“简约主义”(minimalism)绿色设计在现代化的今天,不仅仅是一句时髦的口号,而是切切实实关系到每一个人的切身利益的事。进人21世纪,因世界各国政府对环境问题的重视,有关环境保护法规的建立,使得带有理想主义色彩的“绿色设计”潮流逐步有了现实意义。基于对环境问题的重视和了解,人们已从20世纪60年代的过于激进的“绿色运动”,发展到现今相对成熟的“绿色消费”行为。这为“绿色设计”带来了新的契机。 三、未来“绿色设计”的风格和趋势 设计师同时也是设计风格和品位的缔造者,产品的视觉形象对环境保护也会产生间接的影响。主要体现在产品寿命期限相对材料的选择两个方面。消费者的心理因素和材质具有重要的作用。在物质经济相对繁荣的今天,往往消费者的好恶直接决定着一些产品的“寿命”。从某些角度看,“绿色设计”不能被看作是一种风格的表现。成功的“绿色设计”的产品来自于设计师对环境问题的高度意识,并在设计和开发过程中运用设计师和相关组织的经验、知识和创造性结晶。目前大致有以下几种设计主题和发展趋势: 1)使用天然的材料,以“未经加工的”形式在家具产品、建筑材料和织物中得到体现和运用。 2)怀旧的简洁的风格,精心融人“高科技”的因素,使用户感到产品是可亲的、温暖的。 3)实用且节能。 4)强调使用材料的经济性,摒弃无用的功能和纯装饰的样式,创造形象生动的造型,回归经典的简洁。 5)多种用途的产品设计,通过变化可以增加乐趣的设计,避免因厌烦而替换的需求;它能够升级、更新,通过尽可能少地使用其它材料来延长寿命;使用“附加智能”或可拆卸组件。 6)产品与服务的非物质化。 7)组合设计和循环设计。 四、结 语 社会可持续发展的要求预示着“绿色设计”依然将成为21世纪工业设计的热点之一。为了减少环境问题,设计师要对产品进行环保性能的改进,要对环境问题和其影响有很好的了解:这就得要比以往对科学和技术有更多的了解,同时需要创造性、新思维和富于想象力。“绿色设计”给工业设计带来了更多的挑战,也带来了更多的机会。 浅谈工业设计中的绿色设计:绿色工业设计系统 [摘要]绿色工业设计具有很强的综合性和系统性,要使各子系统之间很好地耦合,就必须从系统整体出发,以设计的总体最优为目标,借助计算机辅助设计与虚拟实现技术进行设计的优化。 [关键词]工业设计;绿色设计;系统性;最优化 一股以保护环境、保护有限资源、保护人类健康为目标的绿色浪潮,正在全球兴起。相应地,绿色产品的开发与设计方法也成为工业设计师们所关注的焦点。所谓绿色设计,是指以节约资源和保护环境为宗旨的设计理念和方法,它强调保护自然生态,充分利用资源,以人为本。为促进我国绿色设计发展,本文拟就绿色工业设计系统及其优化问题予以探讨。 一、绿色工业设计的一般准则 与传统工业设计仅关注产品应达到的技术、功能、工艺以及市场等不同,绿色工业设计包含产品从创意构思到制造、使用以及废弃后回收、再生处理的各个过程,即包括产品的整个生命周期,在考虑产品环境属性的同时,要预先考虑如何防止产品及工艺对环境的负面影响。为此,绿色工业设计一般要遵循以下准则:(1)尽量节约资源,即节省原材料和能源;(2)减少对环境的污染;(3)满足功能要求,符合人机工程学原理;(4)视觉效果好;(5)产品使用寿命长;(6)性能价格比高。绿色工业设计准则的核心是以人为本。设计的最终目的是为人服务,运用艺术和科学技术设计人的生活和工作所需要的物品。鉴于物与物组成环境,人与人、人与物、人与环境又组成了社会,所以绿色工业设计就是要使人与物、人与环境、人与人、人与社会相协调。 二、绿色工业设计的综合性与系统性分析 1.综合性 从绿色工业设计的准则和设计程序可以看出,绿色工业设计要考虑产品功能、材料、工艺、产品造型、色彩、使用方式等多个方面的问题,涉及多个学科、多种技术、多种工艺,综合性比较强。 现代的人们对产品的要求不单单是物美价廉,而且还要求产品造型优美,色彩宜人,具有艺术价值和文化内涵,20世纪“功能至上”的现代主义风格显然已满足不了当今消费者的多种需要。消费者的年龄、性别、文化程度、职业、性格、思想观念的不同都会导致个体心理结构的差异。从市场营销的角度讲,只有使消费者产生“美好感觉”的设计才是有魅力的设计,才是真正有价值的设计。设计要使消费者产生“美好感觉”,就必须深入研究消费者的心理活动规律,最大限度地满足消费者的心理需求。所以,设计师必须在人类学、社会心理学等领域做细致的研究和分析。此外,为了选择合适的材料,必须对各种材料的性能有所了解。在能够满足机械性能要求的基础上,首先要选择对环境污染小、可再生、可回收、能耗低、易降解有利于提高资源利用率的绿色材料。在设计中应首选环境兼容性好的材料及零部件,避免选用有毒、有害和辐射特性的材料。因此,设计师还应该有材料科学方面的知识。 总之,除本专业领域的理论、技术和知识以外,绿色工业设计还涉及机械工程学、电气工程学、电子学、材料力学、流体力学、心理学、管理学、塑料工程、模具工程和计算机科学等。绿色工业设计是一种综合性的、并具有较强的多学科交叉特性的工程设计,是多学科知识在设计中的集成。 2.系统性 绿色工业设计将产品整个生命周期内的设计、制造工艺、包装、废弃后的回收均作为其设计任务,在保证产品应有的功能、使用寿命、质量等的同时,满足环境目标要求。它是产品由自然到人类社会、又回归到自然的一个循环系统的设计。绿色工业设计是现代设计理念与方法的集成,是以人为本的设计系统工程。 绿色工业设计系统可以分为设计准则系统、制造工艺系统等。就其设计流程而言,是一个带有多路信息反馈通道的闭环系统。在设计进程中有多次审核,把设计结果与设计目标进行比较,如果符合要求则往下进行,否则将比较结果反馈到系统的前端,重新修改设计,直至合格为止。设计流程中一个程序接一个程序,每一个程序都是一个子系统。如市场调查环节,它由供需状况的调研与分析、需求功能的调研与分析、人机关系的调研与分析、工艺调研与分析、造型色彩的调研与分析、预期成本价格的调研与分析、消费心理的调研与分析等组成一个子系统。子系统中各个部分都是不可少的,又是互相联系的。要从系统整体、各子系统相互联系的角度来研究设计对象及有关问题,以达到设计总体最优的目标。 3.各子系统之间的耦合性 按照绿色工业设计的准则,设计师在力图满足某一项指标要求时,往往会影响到另一个指标。例如,在加大构件的强度以延长它的寿命时,就有可能导致它的材料消耗增大,产品重量增加;为了改善零件的机械性能,对零件进行热处理,却增大了制造过程的能耗,也增大了制造成本;有时为了增强产品的功能,而使得产品结构复杂化,带来的结果是成本增加,且结构越复杂故障率越高;再如,为了解决汽车排放尾气污染环境问题,人们研制了绿色交通工具——电动车。利用清洁的二次能源,也确实有助于改善环境空气质量,但是,它目前使用的电池却带来一些问题:一是目前使用的铅酸电池体积大,占用了大量的车载空间,增加了车体重量;二是电池的寿命有限,如目前铅酸电池的寿命仅为2~3年,电池更换较为频繁,而且目前我们的电池回收管理办法还不够完善,废弃的电池会对环境造成污染,这又违背了绿色工业设计的准则和宗旨;三是若为了减小电池的体积,提高电池的能量密度,增大一次充电的行驶里程,把铅酸电池改为用镍氢电池或锂电池,则又会使电动车的成本增加。 为避免各子系统目标相悖问题,绿色工业设计要求各子系统之间具有较强的耦合性。这给绿色工业设计增加了不少难度,需要做好系统整体优化工作。 三、绿色工业设计的优化 1.优化的原则 绿色工业设计各项指标子系统之间有不同程度的耦合性,产品设计人员在产品开发过程中一定要有系统观念,充分把握设计系统整体和各子系统之间相互联系、相互制约的细节问题,很好地掌控各设计因素,用系统分析与系统控制方法处理和解决,从而达到设计总体目标和实现这个目标的过程和方式的最优。绿色工业设计就是要在技术与艺术、功能与形式、环境与经济、环境与社会的联系之中寻求一种适宜的平衡和优化。片面地强调某一方面,都将最终导致对产品绿色程度的影响。因此,绿色工业设计要求产品从设计、生产、管理到产品的经济性、维护性、包装运输、回收处理、安全性等方面,均从系统的高度加以分析,确定其各自的地位,在有序和协调的状态下使产品设计达到最优。 2.优化的方法 按照上述从整体出发达到设计总体目标最优的原则,设计优化的一般方法步骤是:设计方案一对照准则比较一修改设计、全面权衡,直至找到一个相对满意的最优方案。这一切都是由人来完成的,设计师的理论和知识水平以及责任心将最终决定设计的优化程度。 绿色工业设计涉及许多学科领域的知识,但不是这些知识简单地组合或叠加,而是有机地融为一体,设计参量较多,各部分有较强的耦合性,且往往存在时变性和不确定性。显然,利用常规的分析方法和计算方法进行绿色工业设计,劳动量很大,而且设计周期较长,而计算机辅助设计则可以大大提高设计的效率和准确性。在计算机辅助设计的基础上,利用虚拟实现技术,可建立起一种并行结构的设计系统,将设计、制造、分析优化集成于一个三位一体的系统,使不同专业的设计师能够及时相互反馈信息,从而迅速接近理想的绿色设计目标。这种方法不但工作效率高,而且可以减少生产过程中不必要的浪费,降低制造成本,对有效节约资源具有重要的意义。它可以将消费者也纳入设计过程,使产品愈来愈变为消费者与设计者共同设计的产物。因此,运用虚拟实现技术设计的产品更贴近绿色工业设计的目标,更能满足消费者的需求。 相信随着对绿色工业设计研究的不断深入,新的设计理念和设计方法将会不断被引入绿色工业设计的优化过程,我们会拥有更多的绿色产品。 浅谈工业设计中的绿色设计:绿色建筑工业设计论文 一绿色建筑理念 在设计中的体现我院与顶益食品有限公司的合作模式是:顶益食品有限公司有限公司提供工艺方案和设备布置方案,我院配合土建工程设计,即总图、建筑、结构、给排水、采暖通风、电气各专业的施工图的设计。设计开始初期我院就把体现绿色设计的理念作为设计的基本要求,因此在各个专业的设计中绿色建筑的理念都有所体现。 1总图专业 1.1厂址选择 项目位于省级工业园区哈尔滨哈南工业新城-台湾食品产业园是绿色食品产业园。当地无放射性污染、有害气体、粉尘扩散等污染源,环境质量和环境容量等自然条件良好。据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010),勘察场地为可建设一般场地。场地类别为Ⅲ类。设计地震分组第一组。抗震设防烈度6度,设计基本地震加速度值为0.05g,设计特征周期0.45S。厂址选择合适。 1.2节地 本项目容积率1.0%,建筑密度49.13%,绿化绿20%。符合国家《工业项目建设用地控制指标》规定的控制指标。全厂统一使用一个消防水池,各车间的污水排到污水处理间处理达到排放标准后集中排放到市政污水管网。厂区设有工务楼(变压器室)和中央厨房,实现了全厂公共设施共享。生产和生活的水电汽、排水管线都由市政管网提供,厂区北侧是一条市政道路,用于物流运输。公共设施共享和市政公用资源的使用,有效的节约了土地资源。制面车间生产面饼采用的方便面生产线,从面粉称重、和面到最后包装、装箱以及调理车间生产的调料粉包和脱水菜包从计量、混合到包装检验都是在联合厂房的一条生产线完成。原料用罐储存,成品使用立体库贮存。这种规划设计,极大地提高了土地的利用率。 1.3物流和运输 项目建设地点哈尔滨哈南工业新城位于大庆、吉林、长春等城市构成的两小时经济圈的地理中心和产业物流中心的中轴线上。地处哈尔滨主城区南部,南起运粮河规划路:北至四环路;东起新华工业园东侧规划路;西至哈双南线。原料和产品都可以通过汽车运输。厂区共有3个大门,其中1#和2#大门位于厂区北侧,连接江南中环路,主要用于生产的物料运输,与各个车间的最远距离不大于200米,运输距离小,物流方便。厂区内制面车间与成品立体库用皮带输送完成成品运输,原料罐与生产车间之间有一部分原料运输采用管道运输。这种运输方式减少了运输距离,降低了能源消耗。厂区3#大门主要用于员工出入,公交站距离厂区大门450米,员工上下班可以优先选用公共交通。入口处设有自行车棚可停放150台自行车。职工能实现绿色出行。 1.4场地资源保护 工厂生产过程中产生的污染物主要是含有有机物的污水,车间和厂区都设有一套封闭污水收集系统和排放管线,所有污水通过排放管线集中排到污水处理间,处理达到排放标准后集中排放到市政污水管网,不会对土壤环境、地下水和空气造成污染。原料包装等废弃物集中堆放在垃圾房,打包后交给专业单位处理。规划过程中有意保留了场地北侧的300多棵树木,所有道路都是硬化道路,道路两侧都是绿化带或植草砖,预留的建设用地全部绿化,厂区内没有裸露的土地。有效地保护了土地资源,保护了环境。总图专业在绿色建筑概念的贯彻上不仅要满足各部门规范文件的要求,还高于了这些要求。平面立体综合考虑,提高了土地的利用率,展示了企业的实力和我院的总体设计水平。 2建筑专业 2.1平面方案 各个生产车间的平面方案均采用了联合厂房。联合厂房将生产过程的各个工序有机地连接在一起,保证生产过程的连续化、短捷化,最大限度地缩短工艺物流路线,缩短了工程管线和运输距离,从而有利于减少工程投资,降低企业运转费用和能源消耗。联合厂房还更容易满足在今后工艺升级换代等改造过程中各个部分间的联通或分割的需要。联合厂房外墙的面积的减少,有利于节约热能,节约墙体材料、墙面材料,减少门窗数量。 2.2保温隔热设计 本设计的维护结构采用的400mm厚高保温陶粒混凝土空心砌块。陶粒砌块具有导热系数低(0.22W/m.K)保温效果好、轻质荷载小、原材料绿色环保、废料可以循环利用、耐久性好、容易切割施工方便等特点,是节能环保的建筑材料。屋面采用120mm厚苯板做保温层,门窗的气密闭性达到5级。门窗的保温密闭性达到9级。 2.3建筑做法 所有结构梁柱均外包最薄120mm厚的陶粒,没有冷桥部位;屋面设有天窗,部分工段自然排风既能满足消防通风要求;建筑造型简洁大方,外墙面无装饰性构件;地面、楼面结构层随打随压光,自流平面层;水沟采用不锈钢内衬;墙柱平齐,车间内无凸出的部位等。 3结构专业 3.1结构方案 各个主车间主要采用钢结构,主结构为钢框架、门式钢架、楼面为钢承板、屋面(无设备处)为轻钢彩板。钢结构具有强度高、自重轻、整体刚性好、变形能力强的特点。与混凝土结构比在同样受力条件下钢结构的构件截面小,自重轻,便于运输和安装,适于跨度大,高度高,承载重的结构。本工程工艺要求楼层梁跨度在12m~15m,屋面跨度24m~30m,楼面荷载20kn/m2~50kn/m2。所以选择钢结构不仅是合适的还可以把钢结构的结构特点完全发挥出来。 3.2钢材的选用 本设计主结构都采用的高强钢材包括H型钢以及各种规格的板材。高强度钢材的使用,能减少钢材的使用量,既具有很好的经计效益也有很好的社会效益。每平方米的用钢量为30kg/m2低于同行业平均水平。 3.3钢材的再利用 钢结构建筑拆迁后90%以上可以再利用,可以有效解决建筑垃圾问题。是绿色环保可会收的建筑材料,完全符合绿色建筑对建筑材料等要求。 二设计中在绿色建筑理念 贯彻方面存在的问题(1)全厂地面统一用一个标高,加大了土方量和工程量。(2)市政给排水管网只给本工程留了一个给排水点,造成给排水管线过长。(3)外立面根据甲方要求使用了饰面砖,绿色建筑不推荐使用这种材料。本工程在工艺、水、暖、电等专业的设计中,在工艺的先进性、节水、节电、节能等方面也贯彻了绿色建筑的理念,并且效果明显,今后将陆续介绍。按照《绿色工业建筑评价标准》(征求意见稿)中推荐的标准,本工程基本可以被评定为绿色工业建筑。我们会在今后的设计中继续贯彻绿色建筑的理念并逐步落实到每一个项目中,为节约资源和保护环境尽一份力。 作者:司国娟单位:黑龙江省轻工设计院 浅谈工业设计中的绿色设计:绿色设计观念在工业设计的应用 摘要:现如今随着我们的社会高速发展,伴随我们的是工业的发展。众所周知工业的发展必将会造成环境的破坏,工业发展越快速,我们的环境就被破坏的越严重。随着社会的快速发展,我们的生活对物质的要求逐渐地提高,但是我们生活的环境却没有改善,工业对人们赖以生存的水、空气以及食物都造成了巨大的破坏。环境的不断恶化,给人们的生活带来许许多多的变化,流行全球的雾霾就是很好的例子。人类在追求发展的同时忽略了对环境的保护,导致环境愈加恶化。现在人们已经意识到对环境的保护,因此制造了很多保护环境的产品,使得环境有了少许的改善。环境对人们生活的重要性不言而喻,所以身为地球的公民我们都有责任去爱护我们赖以生存的环境。只有环境改善了,我们的生活质量才能有所改善和提高。 关键词:绿色设计;工业设计;绿色材料;可再生;可回收 1绿色产品设计概述 1.1绿色设计的方法 绿色设计表现出了人们对日益恶化的环境的保护意识和反思,也表现出了社会设计师对社会的责任心。人类的工业发展至今已有上百年的历史了,在这百年的发展中,它创造了人们新的生活方式,使得人们从古老的生活方式中摆脱出来过上了效率更高的生活,但是与此同时也使得地球资源被无限制的开采,从而造成了地球的生态环境被严重地破坏。另外工业产生的垃圾没有先进的技术来处理,任意排放、任意掩埋,长此以往超出了环境的自我调节能力,造成了地球水资源以及土地资源被严重的污染,几百年的污染一直没得到有效的治理,所以当今很多人对工业的发展有很多的批评与质疑。质疑的人越来越多,工业设计师和环境保护的专家们就开始思考怎么使得工业继续发展又不加重环境的恶化,这时绿色设计就产生了。有了这样的设计理念我们就有了初步设计产品的思想,这为我们以后的设计发展打下很好的基础。 1.2什么是绿色产品设计 绿色产品设计是为了保护生态而产生的,所以称之为生态产品设计或环保产品设计。前面我们提到,人类在追求发展的同时忽略了对环境的保护,导致环境愈加恶化。现在人们已经意识到对环境的保护,因此制造了很多的保护环境的产品,使得环境有了少许的改善。环境对人们生活的重要性不言而喻,所以身为地球的公民我们都有责任去爱护我们赖以生存的环境。只有环境改善了,我们的生活质量才能有所改善和提高。这类产品的设计都是为了使人们的环境能有所改善,这是这类产品的初衷,也是目的。在其生产过程中要本着节能、节水、无毒、可再生、可回收的原则,这也是绿色科技应用的主要体现,从而使得人们的观念和生活方式发生改变。绿色设计是为人类所设计的,所以它达到以上要求的同时还要具有人性化,即加强人们的满意程度,使得产品更好的满足每一个使用者,使其更加的方便快捷舒适。产品的绿色还应体现在安全、自然等方面,这样才算是达到了绿色设计的理念。 1.3绿色节能技术 绿色产品设计的过程中必须要使用到的就是绿色节能技术,而绿色节能技术就是在进行资源使用的过程中能够有效利用资源,不仅环保,还可以实现较大的经济效益,这个过程中有一定的可持续发展的理念。绿色节能技术特点如下:(1)材料使用高效。绿色节能技术能够将建筑材料进行充分利用,同时还能够将建筑垃圾进行重复利用,绿色节能技术能够促进对节能材料的应用。(2)水资源的使用效率高。绿色节能技术中对水资源的使用也是一大特色,能够较高效率的节约水。在整个施工过程中最重要的就是混凝土中水资源的使用,将混凝土中的水量进行使用就能够大大节约用水。(3)节约用地。随着人口的发展和建筑面积的扩大,能够有效利用的土地面积越来越少。因此在进行建筑施工的过程中要将建筑项目进行合理的规划,将建筑中的房屋以及水电道路进行合理规划,这样就能够节约用地。同时,还要在进行施工的过程中将施工材料合理的堆放、布局,就能够在一定程度上节约用地。(4)高效节约能源。绿色施工技术最大的特色就是节约能源,利用现代新型技术进行能源节约,将太阳能、地热能等清洁可再生能源进行推广和应用。 2“绿色设计”的趋势和风格 产品的设计功能是主要的,但是设计师在注重功能的同时也要注重其外观和设计风格,因为产品的外观形象也对环境保护有影响。产品制造材料的选择直接决定着产品的寿命,现今在进行产品材料的选择上具体有两种,好的材料可以延长产品的使用寿命,可大大减少人们对产品的更换频率,减少资源的浪费。对于消费者喜欢潮流商品的特点,在决定使用材料时就得更加的注重,因为消费者的喜好直接决定着产品的寿命。成功的绿色设计来源于设计者的环境保护意识和经验,一个完美的绿色设计背后必有一个对环境有着高度保护意识的设计者,设计者运用自身的所有经验和知识在作品中充分的表现出来,使得作品对环境具有很好的保护作用,这将是一件成功的“绿色设计”。据有关材料指出现如今绿色设计有如下几种设计趋势:(1)人们都喜欢纯天然产品,所以运用纯天然的材料在绿色设计中,无疑是最好的选择。(2)怀旧是每个人都喜欢的,在怀旧的风格中融入现在的高科技,使得产品充满温馨的感觉。(3)产品要实用才会有市场,实用且节能还绿色环保的产品就更受欢迎了。(4)经济实用的材料制作出产品,废除无用的功能和样式,制造形象生动的造型。 3绿色设计的主要流程 在绿色产品设计的过程中,加湿器就是很好也很成功的一件绿色设计,该设计主要体现了它的节能。它使用的能源主要是水,不污染环境,而且对环境还有很多好处,对人的身体健康也有很大好处,它的设计完全符合绿色设计的理念,是名副其实的“绿色设计”。首先,绿色设计的重点就是技术层次的设计,不论是从保护环境而言还是节约能源来讲,都将自然作为最基本的设计理念。但是实际上,我们在绿色产品的设计中,不仅仅要对技术层次进行充分考虑,同时要对设计出产品的使用周期、寿命、经济性、审美等因素进行充分考虑,这样才能够设计出较好的产品。下面我们就对加湿器的设计进行分析。 3.1社会环境角度 加湿器的设计首先必须要考虑的就是目前我国的社会现象,不能够离开社会这个大的背景。加湿器的设计能够为人们的生活带来一定的帮助,将空气中的有害细菌进行一定的过滤,同时,增加空气中的湿度,有利于减少呼吸道疾病的出现。 3.2以人为本 加湿器的设计必须要围绕人的需求展开。产品设计之前,必须要对加湿器的用户进行充分的调查和分析,了解他们的需求,包括使用者的年龄、思想、收入等等。 3.3造型、配色、材料 加湿器的设计不仅仅要实用,同时要有一定的造型。造型是每一个产品给人们的第一印象。对造型的设计要将色彩等进行合理设计,要从外部造型上就给人们一种绿色、环保的感受。除此之外,加湿器的设计要为人们的健康着想,因此就要从用户的心理需要出发。当然,加湿器的设计应符合当代人的生活要求,能够满足人们对环保、绿色的需求,同时还能够促进人们的健康发展。 4绿色产品设计理念在建筑行业生产中的应用分析 在建筑行业中所使用的绿色产品设计理念已经得到了较好的发展,比如下面的几种材料: 4.1新型墙体建筑材料 在建筑施工的过程中,墙体材料在建筑材料中占据的比例较大。因此,为了全面实施绿色节能的理念,发展新型墙体建筑材料是必然的趋势,推广新型墙体建筑材料能够更好的保护环境,节约资源。新型墙体材料主要有块、砖、板等。新型墙体材料的应用能够大大延长使用寿命,降低污染、保护环境。 4.2绝热保温材料的应用 在建筑行业,制冷和制热都会带来较大的资源浪费,但是使用绝热保温材料能够在一定程度上降低能耗。在绝热保温材料的发展中逐步向外墙保温、多功能复合方向以及轻质化发展,能够在一定程度上保证墙体的使用效果,同时还能够将传统的单一保温模式改变,能够在全面保证建筑材料质量的基础上,向着绿色化发展,使得绝热保温材料能够满足现代建筑施工的需求和发展,同时还可以将废弃物、塑料等进行充分利用。 4.3防水密封材料的发展和应用 在建筑施工中,防水是一大难题,由沥青油毡(含改性沥青油毡)、建筑防水涂料、合成高分子防水卷材等进行建筑材料的合理防水就能够将这一问题解决。 4.4从环保的因素发展应用 随着建筑行业的发展,绿色环保理念的融入使得建筑行业朝着环保方向发展,传统的建筑材料在施工的过程中会出现较多的污染,因此传统的施工材料迟早会被人们所淘汰。建筑行业应该使用环保型发泡剂来代替传统的聚氨酯硬泡,这样就能够降低对大气层的破坏和污染,同时还能够扩大材料的应用范围,保护环境。 4.5从应用的因素上发展 在建筑材料的应用过程中,传统的材料大大污染环境,同时还浪费资源,不能将绿色环保的理念贯彻到底,在使用的过程中,现代绿色、环保、节能材料才能够符合要求。现代绿色节能环保材料从原料的选用、加工的过程到施工的过程,都是在最大程度确保质量的基础上保护环境,保护大气层。 5结束语 绿色设计已经成为工业设计中的热点,同时也是可持续社会发展中最受欢迎的科学技术之一。为了进一步将环境改善,设计师应该将设计产品进一步改进和设计。当然设计师必须要在充分了解科技的基础之上,对环境问题有专业的认识和见解,这样才能够提高人们的生活水平,促进社会的发展。 作者:牛玉 单位:吉林化工学院