电子科学与技术论文:电子科学与技术专业生产实习教学改革研究 摘要:本文在分析电子科学与技术专业生产实习现状的基础上,针对生产实习管理过程中出现的实习基地缺乏、实习岗位安排不合理、生产实习的学生管理模式与评分模式矛盾、生产实习反馈机制欠缺、校外分散实习质量难以控制等问题,提出了一系列的措施和方法,为生产实习课程的建设、改革提供了参考。 关键词:电子科学与技术;生产实习;学生 生产实习是电子科学与技术专业教学的一门主要实践性课程,是教育教学体系中的一个不可缺少的重要组成部分和不可替代的重要环节,它是与今后的职业生活联系最直接的,学生在生产实习过程中将完成学习到就业的过渡,是培养应用型人才,实现培养目标的主要途径。它不仅是校内教学的延续,校内教学的总结,而且是学生将理论知识同生产实践相结合的有效途径,是增强学生的群众性观点、劳动观点、工程观点和责任心、使命感的过程。通过生产实习,学生可以学习企业工人和现场技术人员的优秀品质,树立刻苦钻研精神;了解电子产品的生产工艺、流程和质量控制以及电子产品从研发到生产等一系列的过程;了解与专业相关的生产实践知识,使理论知识与生产实践相结合,锻炼学生分析问题、解决问题的能力;了解企业的组织机构、企业生产组织经营管理方式和质量的过程控制;培养劳动习惯、组织纪律性和敬业精神,为今后的学习和将从事的技术工作打下坚实的基础。 一、电子科学与技术专业生产实习现状及存在的问题 对于中国计量学院光学与电子科技专业学生,我们采取集中实习为主(学校安排实习单位),分散实习(学生自习联系实习单位)为辅的组织方式,目前生产实习主要存在以下六个方面的问题。 1.生产实习基地缺乏。由于学生缺少实践经验,不能从事技术类的活,不仅难以给企业带来利润,而且还给企业的生产和管理带来不便,因此很多企业不愿意接受学生生产实习,造成了生产实习基地建立困难。 2.生产实习岗位设置不合理。由于生产实习的时间较短,企业在安排生产实习岗位时会有很大的难度,往往会出现企业将学生当劳动力使用的现象。虽然此类生产实习在一定程度上能培养学生的劳动习惯、组织纪律性和敬业精神,但是对于了解与专业相关的生产实践知识,理论知识与生产实践相结合,分析问题、解决问题的能力的提高并没有达到预期的目标,学生感觉实习工作的实际情况与自己预期有较大差距,出现情绪不稳定,身体不适应的诸多情况。 3.生产实习的学生管理模式与评分模式的矛盾。生产实习实施过程主要在企业完成,企业管理为主,学校管理为辅的管理模式,而实习评分模式往往以校内指导教师评分为主,企业指导教师评分为辅,两者产生了一定的矛盾,导致企业指导教师管理学生困难,影响了生产实习的效果。 4.生产实习时间不合理。生产实习时间不合理会严重的影响生产实习的效果。电子科学与技术专业学生生产实习原来安排在第七个学期的17~19周,此时很多学生面临着考研、公务员考试和找工作等相当多的事情,严重影响了生产实习的质量。 5.生产实习反馈机制欠缺。生产实习结束后,没有进行有效的总结和讨论,没有及时改进生产实习存在的问题。 6.校外分散实习质量难以控制。校外分散实习(指学生个人脱离分院统一安排,个人自行联系实习单位的行为)质量难以得到有效的监控。 二、有效的解决方法 1.建立动态生产实习基地。我们往往要求实习基地是大型企业建立的,并且能够长久使用,甚至这已经成为评价实习基地好坏的标准。大型企业能够安排较多的学生,学校对学生的管理比较容易;大型企业一般技术力量较强,有利于对学生的技术指导;大型企业设备较先进,有利于学生打开眼界。但是,大型企业对普通高校的依赖较少,校企之间很难有深度的合作,往往会将学生当劳动力使用。生产实习重点在于提高学生工程实践能力,落脚点则是“生产”,所以,我们认为既能达到教学目标,又能紧跟产业发展,有助于帮助学生就业的企业才是适合学生生产实习的基地。要摈弃一劳永逸建基地的不切实际的想法,经常性地关注和寻找适合实习的企业,积极寻求和建立广泛的社会化联系,寻找最佳结合机会。在研发基础、生产条件、生活条件、企业文化等方面实地对企业进行考察,了解企业发展情况,产品更新情况,以便对学生有个初步培训。实习结束后再通过企业调查和学生座谈了解实习效果,决定是否将其列为下一年度的基地名单。 2.建立多实习岗位和岗位轮换实习模式。以中国计量学院电子专业的学生在浙江正泰中自工程公司围绕控制系统与仪表产品开展的生产实习为例,经过校企领导多次有效沟通,确立了部件生产(部件装配、测试)岗位、仪表生产(仪表装配、测试)岗位、系统生产(系统装配、测试)岗位以及产品研发岗位(研发流程介绍),并进行轮岗。这种方式改变以往单一的组织形式,学生以分散的实习小组为单位,在研发、生产、测试等至少三个岗位上进行轮岗实习。每个岗位配备企业指导老师,同一小组学生一周内在岗位不同阶段进行流动学习,基本可以了解掌握该岗位的组织方式、工作流程等内容,大大提高了实习的效果。通过实习,在提高学生实践能力的同时,结合专业知识,进一步了解了电子技术、信息技术和光电技术的实际应用,学习、了解研发管理流程和常用测试设备的使用,还可以了解企业的组织机构、企业生产组织经营管理方式、企业质量管理的基本方法和质量的过程控制,为今后的学习和将从事的技术工作打下坚实的基础,同时又不会对企业正常生产带来太大的影响,取得了良好的实习效果。 3.学生管理模式和评分模式改革。针对生产实习的学生管理模式与评分模式的矛盾,我们加强了学校指导教师对生产实习过程的监控。在学生校外实习期间,分院里安排了专职教师进驻实习企业进行管理,更好督促学生熟悉相关产品的生产工艺、生产流程,学习企业的组织机构及生产组织经营管理方式,了解技术方面的研发和管理方法,了解社会对技术的需求动态和产业发展趋势,同时还可以增强教师工程实践经验。 我们对原来的生产实习评分模式进行了改革,修改了评分标准,强化企业指导教师的评分比率。在生产实习结束时由企业指导教师和校内指导教师共同组织生产实习答辩会,评定学生的工作态度、学习能力、技能技巧和创新能力并给出答辩成绩。将生产实习评分分为四方面:出勤率、生产实习答辩成绩、实习记录本质量以及实习报告本质量(所占比例为20%、40%、20%、20%),综合后按优秀、良好、中等、及格和不及格五级记分制评定。 4.生产实习时间调整。我们调整了生产实习的时间,将实习时间调整为第七学期的短学期,也就是暑假,大大提高了学生的参与热情。 5.建立了闭环的生产实习反馈机制。利用问卷方式对学生开展实习情况调研,了解学生对生产实习教学的期望、实习中工程能力培养的实际感受以及对生产实习教学的建议和意见,及时对学生加以引导和并对存在的问题加以改进。生产实习期间每周召开校内指导教师与企业指导教师座谈会,对学生生产实习状态以及生产实习过程中存在的问题进行及时沟通和解决,建立了有效的生产实习反馈机制。 6.规范校外分散实习,有效控制分散实习的质量。严格把关校外分散实习申请。首先由本人提交书面申请《光学与电子科技学院校外生产实习申请表》。学生接受单位必须与本专业相近,学生接受单位与学校同时指定双方具有中级以上专业技术职称的同志作为指导教师,按照学校培养方案和该实习环节教学大纲的要求,制定合理的实施计划。然后提交《中国计量学院光电科技学院学生校外生产实习的承诺书》,经校内指导教师审核后,由学科负责人和学生所在系部和分院批准后方可执行。 实习期间,学生必须在校内指导教师和校外指导教师的共同指导下,严格按照实施计划的进度进行毕业环节的教学任务。校内指导教师必须每周向学生所在院系部汇报学生实习情况。在校外自主进行实习的学生,必须在该实习环节规定的结束时间前返校,并按规定撰写实习记录本与报告本;同时提交实习单位指导教师填写的《中国计量学院实习单位意见反馈表》给校内指导教师。 对于实际过程表明无法正常进行实习或不能保证质量的学生,指导教师应及时向系和分院,以采取有力措施或终止学生在校外自主实习环节,并做出妥善安排,由此导致学生延误学业由学生本人负责。严格对学生在校外自主进行分散实习的审批,强化管理以保证学院教学和教学质量。 三、结语 本文在分析电子科学与技术专业生产实习现状的基础上,针对生产实习管理过程中出现的实习基地缺乏、实习岗位安排不合理、生产实习的学生管理模式与评分模式矛盾、生产实习反馈机制欠缺、校外分散实习质量难以控制等问题,提出了建立动态生产实习基地、多实习岗位和轮岗实习模式、调整生产实习时间、建立了闭环的生产实习反馈机制以及规范校外分散实习,有效控制分散实习的质量等措施和方法,取得了较好的效果,最终为其他专业生产实习课程的建设、改革提供了参考。 电子科学与技术论文:“电子科学与技术专业”本科培养方案的改革与探索 摘要:本文从我校电子科学与技术专业本科人才的社会需求出发,提出人才培养的目标和定位,详细解读了本科培养方案的课程设置,并与省内外相关高校的电子科学与技术专业相比较,突出专业的办学特色。 关键词:电子科学与技术;本科培养方案;课程设置;办学特色 21世纪被称为信息时代,电子科学与技术在信息、能源、材料、航天、生命、环境、军事和民用等科技领域将获得更广泛的应用,必然导致电子科学与技术产业的迅猛发展。这种产业化趋势反过来对本专业的巩固、深化、提高和发展起到积极的促进作用,也对人才的培养提出了更高的要求。因此,本文从人才的社会需求出发,结合我校实际情况,进行了本科专业培养方案的改革探索,并详细介绍了培养方案的制定情况。 一、人才的社会需求情况 目前,我校电子科学与技术专业的本科毕业生主要面向长三角地区庞大的微电子、光电子、光伏和新能源行业,市场对专业人才的需求基本上是供不应求的。但是也应该注意到电子科学与技术产业的分布不均,分类较细,且发展变化较快。另外,电子科学与技术产业结构具有多样性,既有劳动密集型的大型企业、大公司,更多的是小公司和小企业;既有国有企业和私营企业,更有合资、独资的外企。因此,社会需求与本专业毕业生的供需矛盾还会继续存在。 二、专业的培养目标和定位 本专业培养具备微电子、光电子领域的宽厚专业基础知识,熟练实验技能,能掌握电子材料、电子器件、微电子和光电子系统的新工艺、新技术研究开发和设计技能,有较强的工程实践能力,能够在该领域从事各种电子材料、元器件、光电材料及器件、集成电路的设计、制造和相应的新产品、新技术、新工艺的研究、开发和管理工作工程技术人才。并且结合我校“大工程观”人才培养特色,依据“卓越工程师”教育理念下工程技术型人才培养的原则,培养适应微电子和新兴光电行业乃至区域社会经济建设需求的工程技术型人才。 三、本科培养方案制定的思路 电子科学与技术专业培养方案参照工程教育认证的要求,以及专业下设微电子、光电子材料与器件两个本科培养方向的思路制定。注重培养学生的专业基础知识和实践工程能力,使毕业生能满足长三角地区微电子、光电子和新能源行业发展的需求。微电子方向的课程设置专注于电子材料与电子器件、集成电路与系统设计方面,光电子材料与器件方向则偏向于光电信息、光电材料与光电器件方面。 四、本科培养方案的改革探索 要实现电子科学与技术专业的培养目标,适应电子信息产业的不断发展,并结合我校学科发展方向和特色,对电子科学与技术专业本科人才培养方案进行了研究,并对省内外几所高校电子科学与技术专业的培养方案进行调研,最终形成了富有特色的电子科学与技术专业人才培养方案,主要内容如下: 1.培养方案的模块化设计。在设计电子科学与技术专业本科培养方案的整体框架时,根据“加强基础、拓宽专业、培养能力”和培养工程技术型人才的办学理念下,专业培养方案分人文与社会科学、专业基础和专业课三个模块,下设微电子和光电子材料与器件两个专业方向。学生在前两年学习相同的课程,到大三时根据自己的兴趣选择专业方向,选修各自方向的专业课。由于两个方向的不同培养要求,因此在专业基础选修课、专业必修课和专业选修课方面设置限选模块,每个专业方向必须修满相应的学分才能毕业。 2.改革专业基础课程。专业基础课程是为专业课程奠定基础,因此,在保留了原有电子信息类专业通常所开设的电子类课程外,增加了与专业相关的课程,如EDA技术、通信原理、数字信号处理、物理光学、应用光学、激光原理与技术等课程,删减了原先与物理类相关的一些课程,如物理学史、原子物理、热力学与统计物理学等,并删减了一些计算机软件类课程,如C++程序设计、计算机在材料科学中的应用等。专业基础选修课程分方向限选模块,两个专业方向对应有不同的专业基础选修课程。 3.优化专业课程。专业课程是整个专业教育中的主干部分,微电子方向的课程设置紧紧围绕半导体和集成电路设计方向,开设有集成电路设计、微电子工艺原理与技术、工艺与器件可靠性分析、半导体测试技术、现代电子材料及元器件、集成电路工艺与器件模拟等课程。光电子材料与器件方向围绕光电材料和光纤通信方向,开设光电子材料与器件、光电检测原理与技术、太阳能电池原理与技术、光纤传感原理与技术、光纤通信技术等课程。另外专业课程里面还设置有专业实验,通过加强实验环节,训练学生的动手操作能力,增强学生的理论知识。 五、与省内外专业人才培养的区别 具有电子科学与技术专业的各大高校分布在不同的地区,服务于不同的区域经济,这就要求专业学生的培养具有区域化、差异化。我们分析了杭州电子科技大学、浙江工业大学、苏州大学、南京理工大学和徐州工程学院这五所不同地区、不同层次高校的电子科学与技术专业的培养方案。不仅使我们能学习到其他高校的先进办学理念、合理的课程设置体系,也可以发现与其他高校之间的差异。具体表现为以下几个方面: 1.专业定位。各个学校的电子科学与技术专业依据自身的师资力量、办学条件、区域经济要求确定专业的发展定位。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业依托1个教育部重点实验室、2个部级实验教学示范中心、3个省部级重点实验室,人才培养定位于能从事电子元器件、电子电路乃至电子集成系统的设计和开发等方面工作的工程技术人才。浙江工业大学的电子科学与技术专业主要培养光通信、电子电路系统、集成电路设计等方面的人才。苏州大学的电子科学与技术专业定位在培养能够在电路与系统、集成电路与系统等领域从事各类系统级、板级和芯片级研发工作的高级工程技术人才。南京理工大学的电子科学与技术专业主要是突出光电技术和微电子与信息处理学科的交叉和融合,以光电成像探测理论与技术及微电子理论与技术为专业特色。徐州工程学院的电子科学与技术专业主要定位在培养能从事光电子材料与器件开发的工程技术人才。而我校的电子科学与技术专业定位于服务长三角地区半导体和新能源行业,培养能从事集成电路设计与开发、光电子材料与器件的研发等工作的工程技术人才。 2.课程体系。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业培养学生设计、开发电子元器件、电子电路系统、电子集成系统的能力,在课程设置上开设了通信电子电路、EDA技术、薄膜物理与技术、电子材料与电子器件、电子系统设计与实践、集成电路设计、嵌入式系统原理和应用、现代DSP技术及应用等专业课程。浙江工业大学的电子科学与技术专业培养学生设计、开发电子电路系统、集成电路系统的能力,开设了电路原理、模电数电、通信电子线路、集成电路设计、光纤通信原理、光网络技术、数字信号处理等专业课程,以及电子线路CAD实验、单片机综合实验、通信原理实验、通信电子线路大型实验、微电子基础实验、半导体器件仿真大型实验、集成电路设计大型实验等实验类课程。苏州大学的电子科学与技术专业培养学生设计与开发电路与系统、集成电路与系统,从事各类系统级、板级和芯片级研发工作的能力,开设了信号与系统、电磁场与电磁波、高频电路设计与制作、电子线路CAD、CMOS模拟集成电路设计、VLSI设计基础等专业课程,以及电子技术基础实验、信号与电路基础实验、电子线路实验、电子系统综合设计实验等实验类课程。南京理工大学培养学生从事光电子器件、光电系统和集成电路的设计、开发、应用的能力,开设了信号与系统、光学、光电信号处理、光辐射测量、光电子器件、光电成像技术、超大规模集成电路设计、光电子技术、显示技术、光电检测技术、数字图像处理、半导体集成电路、集成电路测试技术、微电子技术、光电子线路、电视原理等专业课程。徐州工程学院的电子科学与技术专业培养学生设计与开发光电子材料与器件的能力,开设有信号与系统、光电子学、光电子技术、激光原理与技术、光伏材料等专业课程,以及模拟电路课程设计、数字电路课程设计、单片机原理课程设计等实践性课程。我校的电子科学与技术专业主要培养学生集成电路设计、光电子材料与器件的设计与制备能力,开设有半导体物理学、半导体器件原理、MEMS技术、微电子工艺原理与技术、薄膜材料及制备技术、工艺与器件可靠性分析、集成电路工艺与器件模拟、EDA技术、通信原理、数字信号处理、光电子材料与器件、光电检测原理与技术、太阳能电池原理与技术、光纤通信技术等专业课程,以及近代物理实验、专业实验等实验类课程。 3.人才培养特色。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业的人才培养特色是注重集成电路设计、系统集成方面能力的培养。浙江工业大学的人才培养注重光纤通信、集成电路设计方面能力的培养。苏州大学的人才培养注重电路与系统设计、集成电路与系统设计方面能力的培养。南京理工大学的人才培养注重光电技术和微电子与信息处理学科的交叉和融合,以光电成像探测理论与技术及微电子理论与技术为专业特色。徐州工程学院的人才培养注重光电材料与器件方面能力的培养。我校的人才培养注重电子材料与电子器件的设计与开发、集成电路设计方面能力的培养。 电子科学与技术论文:电子科学与技术专业本科生毕业设计联合培养的研究与实践 摘要:电子科学技术专业作为一个应用实践型较强的专业,用人单位对电子科学技术专业毕业生的知识能力、知识结构提出了新的要求,不仅要求学生掌握本专业的理论知识,更重要的是要有较强的综合实践能力。因此如何提高本专业学生的综合实践力、增强毕业生在社会上的优秀竞争力,已经成为提高毕业生就业率的一个重要因素。本文针对本专业在人才综合实践能力培养方面的现状及存在的问题,通过建立多元化的毕业设计联合培养机制,能较好地改善这种状况,让学生更好地满足社会用人单位的需求,更快地适应新的工作环境。 关键词:电子科学技术专业;毕业设计;就业率;联合培养机制 一、目前教学现状及存在的主要问题 随着电子信息的迅速发展和技术的不断进步,以及大学不断扩招,大学生就业问题一直是牵动整个社会的重大问题。电子科学技术专业作为一个应用实践型较强的专业,用人单位对电子科学技术专业毕业生的知识能力、知识结构提出了新的要求,不仅要求学生掌握本专业的理论知识,更重要的要有较强的综合实践能力。因此如何提高我系学生的综合实践力、增强毕业生在社会上的优秀竞争力,已经成为提高毕业生就业率的一个重要因素。然而,电子科学技术专业作为我院的一个新型专业,在人才综合实践能力培养方面存在一些不足之处,主要表现在以下两方面: 1.理论与实践教学方式比重有待平衡。电子科学技术专业至今已招生四年,今年迎来第一批毕业生,就以往的人才培养模式看,由于缺乏相应的实验条件,较偏重理论基础教学,实验环节较少。显然,书本上的理论基础知识必须与具体的实践相结合,才能提高学生的综合实践力与优秀竞争力,才有可能满足于用人单位的要求,实践教学的不完善构成了毕业生就业不理想的一个短板。 2.毕业设计的题目与学生就业取向不甚吻合。在毕业设计的过程中经常存在教师开出的毕业设计题目与学生就业取向不甚吻合的现象,这很可能导致学生被动从事毕业论文设计。由于教师开出的毕业设计题目往往偏重于理论计算或是模拟仿真,学生难以从事实践锻炼,学生感觉不到毕业设计对日后工作的作用,造成学生不愿投入精力,积极性不高,最后会导致很多本该由学生自己完成的毕业设计工作,最后却不得不由教师代劳。因此,提高毕业设计题目与学生的就业取向的吻合度,将直接关系到学生毕业设计的质量,也是学生就业优势的体现。 3.继续深造学生毕业设计选题与未来研究方向结合。在众多的毕业生当中,有部分学生会选择继续深造,这些深造的学生进入研究生阶段,专业及研究方向会更加细分化,其研究方向也与未来导师的研究方向紧密联系在一起,因此,当学生毕业设计题目与未来研究方向不太一致时,可能也会导致学生积极性不高,会出现应付毕业设计现象,严重降低了学生毕业设计的质量。 针对目前现状,我们提出了一些改革理念及改革思路,探索能够一方面提高学生对毕业设计的积极性,另一方面能够使学生毕业设计的题目与内容与未来发展相结合,为学生尽快适应新的学习或工作环境起到一个良好的衔接作用。 二、改革理念及思路 1.改革理念。立足于在提高学生专业理论基础知识的同时,加强培养电子科学技术专业学生综合实践能力。让学生更好地满足社会用人单位的需求,更快地适应新的工作环境,这直接关系到学院乃至学校的长远建设与发展。 2.改革思路。针对目前现状及存在的问题,通过建立多元化的毕业设计联合培养机制能较好改善这种状况。 毕业设计过程是培养学生应用能力最直接的手段。毕业设计作为大学生在校学习的最后一个教学环节,是大学生在学完全部课程以后,应用所学理论知识解决生产实际问题的一次综合型训练,是实现专业培养目标的一个关键型教学环节。该环节的教学效果,将直接关系到一名大学生综合素质的提高,直接影响到一名毕业学生能否尽快适应新的工作环境,尽快适应社会需要。通过与实习企业达成协议,让学生选择与实习相关的毕业设计课题。学生可以结合企业的实际需要,以及学生自身的兴趣及未来发展的需要,有针对性地选择毕业设计题目。一方面调动了学生的积极性,让学生有较多的时间去完成毕业设计内容,另一方面通过在企业做结合实际的毕业设计,让学生更容易适应以后的新的工作环境。应届毕业生在第七学期结束时基本都签定了就业协议或是在用人单位实习,因此在第八学期的毕业设计中,结合学生的毕业去向有针对性地开展毕业设计是可行的,也是培养快速适应企业工作需要优秀毕业生的最佳时期,这种培养方式是一种“准定单式培养”。另一方面,加强指导教师工程实践能力,增强题目的工程实用性。由于电子科学技术专业为新办专业,实验设备方面较弱,有些教师缺乏深入的工程背景,但教师理论基础功底扎实,须加强指导教师进行工程实际能力,才能增强题目的工程实用性。对于已考取研究生的毕业生,可以结合指导教师的科研题目在研究(设计)院(所)进行毕业设计(论文),可以充分培养其科研能力。 但是对于以上各环节,尽管学校或学院在开展相关的工作,但是对于如何更有效地开展,获得预期的效果还存在一定的差距,在具体的实施细则上还不够完善,导致实施结果并不理想。 改革内容:(1)采用多元化毕业设计模式进行个性化培养。将参与毕业设计的学生依据其就业取向和未来发展方向进行分类,大致可分为考取研究生(或不签约就业打算来年继续考研)进一步深造型和签约就业型。针对不同类型的学生特点,采用多元化毕业设计模式进行个性化培养。指导教师有针对性地开题,学生也可以根据自己的特长并结合自己的毕业去向,选择适合的毕业设计题目。这样做的好处是能够充分调动教师和学生两个主体的积极性。(2)建立多元化毕业设计联合指导企业基地。我校地处长三角经济活跃区域,半导体方面的大中型企业数量较多。就杭州市及周边地区而言,就有数量较多的有关电子科学技术专业领域的企业,因此有优越的校企联合优势,可依托本地签订多元毕业设计联合指导企业基地。(3)鼓励指导教师与企业技术联合,增强工程实际能力,增强题目的工程实用性。由于电子科学技术专业为新办专业,实验设备方面较弱,有些教师缺乏深入的工程背景,但教师理论基础功底扎实,需鼓励指导教师加强工程实际能力,增强题目的工程实用性。 方案:(1)在充分调研用人企业和往届毕业生工作需要的基础上,确定电子科学技术相关专业大类多元毕业设计联合指导企业基地的模式。(2)基于多元毕业设计联合指导,在为企业进行技术服务的同时使指导教师的工程实际能力得到再提高,结合实际确定设计题目。(3)对教师申报的毕业设计题目要严格把关,树立以人为本、以学生为主体的理念,充分发挥本专业师资队伍的优势,采用多元化毕业设计模式,题目选择尽量要结合学生的就业取向,与本专业联系紧密,工作量饱满,能够在毕业设计期间完成或有阶段性成果。 实践:提出这种设想之后,我们与浙江缙云电力电子有限公司签订协议,根据学生具体情况,采用多元化毕业设计联合指导,部分学生选择去该公司进行实习,部分学生与本专业老师开展课题研究,还有部分学生考取外校研究生,选择与未来导师进行课题研究,预先进入课题研究阶段。通过学生的自由选择,每个学生都找到了自己的未来发展方向,都非常有针对性地开展毕业设计,最后都取得了很好的效果。主要成果如下: 1.由于设计题目能够与学生的就业取向相结合,可以充分调动学生积极性。 2.由于毕业设计采用与相关企业联合指导的运行模式,可以充分锻炼学生工程实践能力,提高学生在社会工作中的优秀竞争力。 3.由于毕业设计题目能够紧密地与企业具体实践工作相结合,使得学生在就业后的工作中能较快地适应企业的工作环境,实现学校培养与企业工作的快速“无缝对接”。 结论:电子科学技术专业作为一个应用实践型较强的专业,用人单位对电子科学技术专业毕业生的知识能力、知识结构提出了新的要求,不仅要求学生掌握本专业的理论知识,更重要的是要有较强的综合实践能力。因此如何提高本专业学生的综合实践力、增强毕业生在社会上的优秀竞争力,已经成为提高毕业生就业率的一个重要因素。本文针对本专业在人才综合实践能力培养方面的现状及存在的问题,通过建立多元化的毕业设计联合培养机制,能较好地改善这种状况,让学生更好地满足社会用人单位的需求,更快地适应新的工作环境。 电子科学与技术论文:电子科学与技术专业综合实践平台优化研究 [摘 要]电子技术系列课程作为学科基础课,是人才培养体系中介于公共基础平台和专业技能平台之间的重要环节,是学员在本科学习期间从理论分析模式转向工程应用模式最重要的结点。为了满足合训专业电子技术基础课程实践教学的需要,在深入研究合训专业人才培养方案的基础上,结合多年授课经验,全面分析当前学科点实践教学环节存在的问题,提出一套优化学科点综合实践平台的方案,方案包括建立合适的教学机制,建立完善的实践教学资源,建立开放式实验室章程等措施。 [关键词]实践平台 电子技术 教学机制 电子技术系列课程,作为学科基础课,是人才培养体系中介于公共基础平台和专业技能平台之间的重要环节,是学员在本科学习期间从理论分析模式转向工程应用模式最重要的结点。基于此,学科的各类课程教学和实践环节的建设越来越彰显其重要性。电子技术类课程在我校的开设历史已有几十年,其建设和发展也已达到了一定的水平和层次,但是面对新的转型形势,尤其是在2012年明确开设了“电子科学与技术”合训专业后,课程建设的不足和实践条件的薄弱显得愈发严重,特别是基于该系列课程和新开专业的各种实践教学环节的建设严重滞后。因此,有必要在“统一筹划”的基础上加大建设的力度。 一、基本情况 (一)环节设计零散,资源不能共享 目前,大学生电子设计竞赛、综合课程设计及本科毕业设计等自主创新实践活动在时间和形式上相互独立,衔接不紧密,缺乏连续性,专业体系结构不完整。当前学科竞赛和课程实践教学工作缺乏交融,两部分工作属不同人员负责,工作缺乏统筹规划,资源没有有效共享。最终造成的局面就是综合课程设计和毕业设计没有在已有的基础上出发,一切都是从零起步,学科竞赛所积累的成果没有回馈到大众教学环节中来,没有发挥其本应有的指导作用。 (二)管理机制松散,教学效果不佳 电子技术教学实践活动多采用导师负责制,各教员在培养方式及教学内容上存在较大差别,随意性较大。统一有效管理机制的缺乏根本无法保证实践环节的教学效果。首先,管理机制的松散造成学员对实践环节的重视程度不够,学员用于毕业设计的时间最多只有1个月左右。时间不充足,再加上重视不够,不注重平时的积累,学生学习就很难达到预期的教学目标。其次,管理机制的松散造成在选题方面大部分都不够规范合理。好的选题对于学员实践能力的锻炼至关重要,但是实际现状是,每年仅有20%左右的选题难易适中且切合电子技术学科实际。最后,管理机制的松散造成学员的实践技能和创新意识不能线性连接,递进培养。现在的电子技术课程实践教学现状十分难堪,前期的单元实践简单敷衍,中期的课程设计模块训练不能达标,后期的毕业设计更是缺乏基础,无从下手。 (三)基础条件薄弱,培养质量不高 电子技术综合课程设计是新开课程,其建设工作是从零开始。课程设计安排在第七学期实施,两周完成,要求每名学员应用“模拟电子线路”、“数字电路与逻辑设计”、“高频电子线路”、“EDA技术”、“单片机原理”等课程内容,独立设计制作和实现一个特定功能的电子系统,对实验条件及资源提出了更高的要求。为实现资源共享,教学形式开放,使更多学员能够从中受益,急需改善实验室硬件资源环境,建立有效管理体制及资源共享平台。 基于上述现状,必须在更高的层面上按照学校人才培养目的总体要求,统筹规划各类教学实践环节,探索综合管理机制,加强基础条件建设,形成浓厚的“电子创新“氛围,提高培养质量,提高综合效益。 二、建立一套合适的教学运行机制 相较于这两大实践环节的沉闷现状,本学科点面向全校学员开展的实践创新活动却极大地激发了学员们对电子创新的热情。 (一)电子科技创新月 每年3、4月,学科点举办电子科技创新月活动,历时一个月,至今年已连续举办五届。通过电子科技创新月活动,学员们对电子技术知识的理解得到深化,认识问题和解决问题的视野得到进一步开阔,实践动手和组织管理能力得到进一步提高,团结协作和努力拼搏精神得到进一步深化,创新意识和创新思维得到进一步增强。同时,一批能力素质较高的学员脱颖而出,为参加全国电子设计大赛积蓄了力量。 (二)大学生电子设计竞赛 近年来,各类以学员为优秀的学科创新实践竞赛活动在各个层面广泛开展,电子设计竞赛作为历史最悠久,影响最深远的活动依然占据着最重要的地位,对理工科类学校的人才培养工作起到了极大的牵引和推动作用。 因此合训学员的培养也可以参考并借鉴电子创新的模式,从根本上解决学员动力不足,设计制作综合实力偏低的问题。 1.第三学期。这时的合训学员刚刚进入大二,除了已经开设过的C语言课程外,电子方面的课程都还没有开始,实验室开设40学时的公共选修课《电子系统设计》进行基础培训,能使学员提前学会使用常用电子仪器,认识常用电子器件,掌握焊接技术、单片机编程技术等。 2.第四学期。学科点组织全校范围的电子科技创新月活动,在竞赛活动中,参赛学员须完成简单电子系统的设计和制作。参赛学员以大二学员为主,大三优秀学员为辅,这样可以在团队中以长带幼,发挥好传承作用。 3.第六学期。学习电子技术综合课程设计,通过本课程,学员应能结合“模拟电子线路”、“数字电路与逻辑设计”、“高频电子线路”、“信号与系统”及“通信原理”等所学的电子类专业课程,并利用电路设计仿真软件、EDA技术及常用测量仪器仪表等工具独立设计并制作出一套完整的电子系统。 4.第八学期。进行电子科学与技术本科毕业设计。本科毕业设计(论文)是学生从学习阶段到实际工作阶段之间的一个过渡环节,是培养学生运用所学知识解决实际问题和进行知识创新的主要途径,是学生动手能力、实践能力、岗位适应能力、理论知识运用能力、科学研究能力的综合训练过程。因此,毕业设计(论文)对提高毕业生全面综合素质具有重要意义。 三、建立完善的实践教学资源 要优化实践教学平台,“教”这一环节极其重要。首先要制订完善规范的教学标准,包括教材、课程标准和各种辅助资料,其次要有一支过硬的教学指导团队,确保学员在硬件、软件、理论、仿真等等环节都能找到解决问题的指导导师,同时教员也要不断的扩充视野,关注电子技术学科的前沿动态,在指导学生完成设计课题的同时,还能引导学生拓宽思维,对系统性能进行进一步的改进。 1.建立课程设计和毕业设计课程标准、课程实施进度表、多媒体课件、参考书等教员使用的教学资源管理。 2.建立课程设计和毕业设计的综合题库,可供学员根据自己的兴趣和特长自主选题。选题方面,指导教师和学生实行双向选择,对于有能力、有想法的学生可以自己提前拟定题目,自主选择指导教师,然后和指导教师确定最终题目。另外学员也可以从综合题库中选择自己感兴趣的课题,开展研究,学生自选题目可以充分发挥主观能动性。为了最大限度的激发学员的创作热情,题库中的资源应结合生活或部队武器装备实例,难易适中,既能体现电子技术学科的特点,又能让学员能够学以致用。 3.建立学员自学所需的各种教材、元器件手册、软件使用教程、仪器使用方法教程等。 4.建立开放式实验室管理章程,为给学员提供更多的练习机会,实验室全天开放,最大限度的调动广大教员和学员的积极性,每天都要安排值班人员对实验室进行规范化管理。 四、结语 本项目所优化设计的综合实践平台,可应用于大部分的基层教学单位,特别适合于工程实践性强,同时承担创新活动、竞赛的单位,推广应用范围前景广泛。本项目若能与学科网站对接,资源共享,全校乃至全军的电子技术爱好者都可以从中获益,同时教员、学员通过网站可以不受时间、空间、地域的限制,进行教学互动。 电子科学与技术论文:关于电子科学与技术专业课程设置的探讨 【摘要】:电子科学与技术专业是以计算机为研究对象的一门学科,它是一门研究范畴十分广泛、发展非常迅速的新兴学科。本文对电子科学与技术专业课程设置进行研究。 【关键词】:电子科学与技术专业;课程设置;分析 0、前言 随着社会信息化程度的加大,电子信息类产业已发展成为我国的支柱产业之一,在国民经济中占有举足轻重的地位。而电子信息科学与技术作为一门将电子技术、信息技术与计算机技术相结合的综合性宽口径应用型专业,已日益成为我国高等院校电子信息领域内的一门主干专业。目前该专业的培养目标是培养德智体美全面发展、具有电子科学与技术、计算机科学与技术基本理论和基础知识,受到严格的科学实验训练和科学研究初步训练,能在电子信息科学与技术、计算机科学与技术及相关领域和企事业单位从事科学研究、教学、科技开发、产品设计、生产技术或管理工作的高级应用型专门人才。 1、培养目标上的优化调整 在人才的培养目标方面,院校应在能力要求与课程设置上不拘传统,有一定的突破:是在基于贯彻教育部制定的有关教学计划的原则下,应针对学院与学生实际,有一定的突破与创新;应突出本专业在本地区电子信息产业的研发、生产实际,有创造性地制定个性化的培养目标;应在制定目标上突出本地区对本专业的人才需求。 2、电子科学与技术专业课程设置 2.1、加强基础课程与专业课程地位 从目标定位和实际情况出发,必须逐渐加强基础课程与专业课程地位,在大学理工科专业中,高等数学、线性代数、大学物理占有至关重要的地位,他们是专业课程及基础专业课程的重要基础,因而必须加大这些课程的教学课时数,使学生有充足的时间与精力学好这些基础课程;英语是全校的公共课程,是各个专业的必修课,同时也是各类专业本科生今后发展必须要求掌握的一门优秀课程,因此必须加强英语的基础教学,注重培养学生的口语能力,为后续的双语教学及全英语教学创造条件。 专业课程在教学计划中的地位与作用十分重要,她是体现该专业特色与方向的主干课程。我院开设的专业课程主要有模拟电路、数字电路、电路分析、信号与线性系统、电子线路、通信原理、微机原理、数据库等。因此我院大力加强了这些课程在教学中的优秀地位与作用。 2.2、专业设计能力的培养 专业设计能力是电子信息工程专业人员进行电路设计、研发、测试所具备的必要的实践能力,它要求从业人员应该具有一定的专业实践经验和一定的研发、设计知识。对于电子信息工程技术专业的学生来讲,要想在学校里具备较强的专业设计能力,从学生的基础和专业学习的时间和要求上,毕竟不太现实。不过可以通过毕业实习和毕业作品设计方面来对学生进行设计能力的培养。 一是在毕业作品设计的选题方面,指导教师应根据本专业的新技术、新器件方面的发展,选择一些具有前沿知识性的课题,让学生进行一定的深入学习与研究,调动学生的学习积极性,提高学生的兴趣。二是在毕业作品的实际制作上,应将学生力所能及的知识运用上,充分调动学生的智慧,力求作品在性能、技术方面的作出创新,突出展示作品在设计上的闪光点。三是在毕业论文写作上,应突出综合性和前沿性,论文应具有一定的知识高度和深度,尤其在一些前沿性的知识的论述方面,从资料查阅、信息搜集、前沿知识的再学习等方面,应充分体现出学生的一定的自主设计和自主研发能力。通过以上毕业设计阶段的三个方面的培养,学生在专业设计能力方面应有一定程度的提高,为其进入社会,打下专业基础。 2.3、加强通识教育课程建设 通识教育课开阔了学生的视野,潜移默化地培养了学生的写作和语言表达能力,且在教育学生做人方面,通识教育课起了不可替代的作用。我们增加了人文社会科学等通识教育课程的数量,开设了中国近现代史纲要、新疆历史、高等语文、环境保护与可持续发展等必修课及选修课,要求选修素质教育课不低于10学分,涵盖文学、美学、音乐、书法、社科、写作等各类人文素质课程。 同时要求学生课外阅读国内外经典名著,积极参加校院举办的各类讲座及科技活动、社团活动和文体活动,培养学生写作、口语、演讲等的综合素质。通过这些课程,学生认识自我、了解社会、思考人生,学习如何做一名合格公民。培养方案规定学生在入学第一学年必须选修其中一门课程,体现了为学先为人的教学理念。通过人文社科基础课与理工基础课相结合,公共人文选修课与学科选修课相结合实现文理渗透、理工结合的文化素质培养目标。 2.4、构建一体化的实践教学体系 计算机科学与技术是一个实践性很强的专业,实践教学是该专业课程体系建设的一个重要环节。应用型人才培养模式的优秀是要培养学生的应用能力、创新能力和工程素养,要达到这个目标,就必须培养学生灵活应用知识分析问题、解决问题的实践能力和创新能力,改变“学不致用”的状况,增强自身的竞争力。 实践教学环节要加强针对性和应用性,要贯穿整个学程,并增大在课程体系中的比重,建立相对独立的实践教学体系。我们按照“多样化、综合性、分层次、重创新”的原则,一是注重专业实践与课程设置相结合;二是通过课程实验加强专业实践能力;三是大幅度增加综合性课程设计;四是不断改进实验方式,推进开放实验教学;五是延伸课程内容进行技能认证;六是补充和强化社会实践环节;七是加强用人单位对专业实践的支持;八是结合科研促进实验教学,构建了一体化的实践教学体系。 加强专业技能培养通过计算机科学与技术专业实践教学体系的构建我们形成了多层次的专业技能训练方案,培养工程实践能力和创新精神。第一层次是专业技术基础的动手能力,进行基本技能训练。如开展《办公自动化》、《应用程序设计》等模块的技能训练,同时开设电工工艺实习等,其目的是要求学生掌握基本技能,锻炼动手能力。第二层次是针对专业技术方向开设专项能力训练。其功能是巩固和强化课程中重点内容、方法和原理,使学生具备从事本专业专项能力。这部分训练以课程设计为主,辅之以技能认证。如《计算机网络课程设计》、《软件工程课程设计》等。第三层次是针对专业结构开展工程应用能力的全面训练,其功能是掌握相关领域的软硬件、信息系统和工程应用的设计、分析、组织、实施的基本方法,全面促成学生对本专业某一方向具体认识,深刻理解和掌握基本技能,如社会实践、参加各类大赛竞赛、高年级开设的《网络工程与技术》、《系统集成与项目管理》等。第四层次是针对专业领域进行综合训练。包括科研训练、工程实训、毕业实习和毕业设计,逐步将理论与实践紧密结合,从而使学生完成从毕业实习毕业设计就业方向的“三级跳”。 为此,要建立了校内和校外实习平台。校内实习平台,采取实习指导教师负责制,实习内容、方式、手段、课程比例由相关实习指导教师根据教学计划确定。部分实习可以采用自行开发的实习平台,一方面自行开发的平台更经济,也能达到实习的要求;另一方面学生自行设计实习设备,培养锻炼了学生的创新思维和创新能力。建立校内校企合作实验室。利用学校的计算机教学实验室和设备,企业的技术、管理模式和人才力量,建立校内实验室。将企业的典型案例整理为实训案例,企业定时派出人才进行技术和项目管理上的指导。 在合作企业建立实习基地,充分发挥生产企业在人才培养中的作用。我院与许多软件公司、电信企业等建立了实习基地,这种合作方式不仅为学生提供了实习的场所,而且对提高学生综合素质和职业技术能力具有很大的促进作用,同时也为学生的就业搭建了平台。定时派学生赴企业实习,学生在企业的实习过程注重熟悉企业管理制度、了解企业文化和接触基本计算机软硬件系统研发流程。 2.5、师资队伍建设,有效保障教学质量 加大师资队伍建设力度,是提高教学质量,提高学生职业能力的必要条件。可采取以下相应措施:重视在职教师的培养和培训,提高教师的业务思想水平;有计划地安排现有教师到企业、金融机构、科研单位挂职锻炼或在校内、校外实训基地参加实践,提高教师专业素质;加强科研,提高教学水平,培养高素质专业教师,带动培养全面发展的专业人才;加大高层次人才的引进力度,重视兼职教师队伍建设。 3、结束语 做好电子科学与技术专业课程设置,这对努力探寻新形势下开展高等学历教育的路径,改革教育教学模式,构建科学、完善的现代职业教育体系具有现实意义,也为充分发挥教育引领教育科学发展的发挥出积极作用。 电子科学与技术论文:电子科学技术专业建设研究与实践 摘 要:电子科学与技术专业,旨在培养具有微电子以及集成电路等专业领域的具有扎实理论技术、较强实验操作能力的复合型人才,其专业建设的有效进行,不仅是促进专业与时代要求进行紧密贴合的有效措施,同时也是从学生发展角度出发,创造更优专业学习条件与环境的重要途径。本文结合电子科学技术专业现阶段的结构特点,围绕专业建设中存在的问题进行了详尽阐述,就其有效实施对策提出了建议和意见,以供参考。 关键词:电子科学技术;专业建设;研究;实践 电子科学与技术专业旨在将学生培养成为能够在电子相关领域进行研究、教学或是管理的复合型人才。与其他传统专业类似,电子科学与技术专业也主要分基础课程教育与专业课程教育两阶段,区别于其他专业的地方是:基于这一专业实践性强的特点,理论课课时较少,实验课程得到增加,注重培养学生对知识的吸收能力及应用能力。 一、现阶段电子科学技术专业结构基本特点 从前文论述中,我们对电子科学与技术专业的培养宗旨有了大致了解,在对专业建设的有效开展进行研究之前,我们首先需要对此专业的结构特点进行详尽分析。 (一)基础教育的重视。就电子科学技术专业的结构来说,对基础教育的重视是其一大特色,主要开设了高等数学、普物实验、英语和计算机文化训练等课程。电子科学技术专业是一门涉及领域较广的专业,这样一来,在数学、物理以及英语、计算机等方面都能为学生的发展打下坚实的基础。 (二)基础理论的强化。减少、缩短理论课程教学课时,并不意味着忽视基础理论教学的重要作用。现阶段,在理论教学总学时减少的条件和前提下,电子科学技术专业体现出强烈的强化基础理论教学趋势,即在有限时间内,最大限度提高学生对基础理论知识的吸收效率,如对电路分析、数字电子技术以及微机原理与接口技术等,使学生在掌握基础理论基础以及实验指导的基础上,形成宽厚有效的专业基础。 (三)实践环节的加强。电子科学与技术是教学体系中为数不多的实践课时较多的专业之一,除了几乎每门专业课都开设了相应独立的实验课程之外,还会定期安排相应的社会实践活动加强实训效果。这些实践的目的是为了让学生在严格的科研训练环境下提高自身的综合能力,训练学生动手能力以及操作能力综合,为学生创造发现问题、解决问题的条件,促使学生了解、掌握研究的整个过程。 二、电子科学技术专业建设中面临的主要问题 从上文论述中,我们已经对电子科学技术专业的基础构成有了大致的了解和认识。从专业的结构安排来看,虽然具备了专业训练的条件,但是专业建设效果依然不明显,现阶段面临的问题具体表现在以下几个方面: (一)口径过宽,特色不明显。电子科学技术专业是理工结合的综合性交叉学科,涉及知识面较宽,包括了无线电物理学、信息与电子科学、计算机科学与技术等学科。目前大多数高校都根据自身的教学优势,将其分为两个方向,学生从大三开始选修相应课程。虽然这种培养模式比较有利于学生将来选择就业,促使其向更深更高的层次发展,但是从课程设置的具体情况来看,绝大部分院校的专业设置都与电子信息工程或是电子科学技术,甚至和计算机等专业差别不大,口径过宽,特色不明显。 (二)师资力量有限,硬件缺失。电子科学技术专业与其他专业相比,算是新兴专业,加上电子信息技术的不断发展,各类新器件以及新技术层出不穷,有着扎实专业基础及教学经验的教师较少,刚从学校毕业的缺乏系统教学经验的硕士研究生居多,师资力量有限,结构合理性不足。 (三)实验力度不足。就电子科学技术专业的实训和实践环节来说,虽然占据了大部分课时,但是课程实训及实践的内容太过于单一,并且专业性及难度需要加强。从专业实验的具体情况来看,绝大多数都是验证型实验,学生要面对的是一成不变的试验箱,进行连线、开电源、观察现象以及记录现象即可,完全没有设计型、研究型实验的项目或内容,尤其是是专业实习和毕业设计环节,校内外实习基地的建设也不够。 三、电子科学技术专业建设的有效措施 随着课程教学改革以及市场发展的推动,电子科学技术专业受到了社会各界以及各个高校的普遍关注和重视,各大高校也纷纷采取措施着力进行专业建设和改革,但是从专业建设的现状来看,依然存在专业口径过宽、师资力量有限以及实验力度不够等问题。基于此,笔者结合自身经验,就电子科学技术专业建设有效进行的措施提出了以下几点意见。 (一)突出特色,加强专业方向建设。针对专业特色不突出的问题,建议结合各校的实际师资条件以及专业教学环境,对课程体系以及教学内容进行改革,尽可能突出专业方向,如应用电子技术方向或者是计算机与通信技术方向的划分,强化落实相关实践实训教学的针对性及应用性,促使实践教学能够贯穿于整个教学过程,突出培养学生的专业实践能力。 (二)提高实践教学环节质量。除了上述措施以外,还应以对学生的应用能力以及创新能力进行培养为基本教学目标,加强实践教学的质量及效率,构建独立有效的实践体系,确保实验场所硬件配置的有效性,尽量保证开放的时间;其次,还应加相应实验室的文化建设,转变考核测评手段,调动学生积极性;此外,还应明确实验教学具体内容,摆脱传统实践教学模式,引起研究型实验;最后,教学还应充分发挥指导作用,建立学生科技活动小组与学生科技创新中心,为电子科学技术专业建设的有效进行创造氛围。 (三)加强师资力量,提高教学水平。在师资力量不是特强的情况下,建议理论老师和实验老师不分开,每周进行一次教研活动,就该专业课程建设或教学体会进行交流;其次,学校还应加大对教师专业知识结构及技能的培养力度,定期组织教师进行学习,对新兴的技术及设备进行学习和了解,不断丰富教师的知识层次,为教学水平的提高及专业建设的有效进行,奠定师资基础。 [作者简介]余东杰(1984.01-),男,江西鄱阳人,助教,本科,研究方向:电子科学与技术。 电子科学与技术论文:“电子科学与技术概论”课程教学实践与反思 摘要:“电子科学与技术概论”是电子科学与技术专业的先导课程,结合多年教学实践经验,通过教学内容博精兼备、多样化教学方式和启发创造性思维改变学生传统的学习方式,旨在帮助学生对该学科内容与发展方向有一个清晰而完整的认识,在专业学习中做到心中有数,有的放矢,对自己的未来职业进行合理规划。 关键词:电子科学与技术学科概论;博精兼备;职业规划 “电子科学与技术概论”是电子科学与技术专业的基础课程,课时少,知识点多,涉及面广。该课程作为专业先导课程,为学生学习后续专业课程作指引非常重要,直接影响学生学习专业课程的兴趣和对未来职业的规划。如何让本课程符合专业发展及未来就业趋势的变化,将课程在有限的课时内讲出特色,让学生有所收获,并对学生后续学习有指导意义,就需要在教学中不断地进行研究与实践。 一、课程教学实践 1.教学内容要博精兼备 电子科学与技术专业是一个宽口径的专业,包括了微电子技术、光电子技术、物理电子技术、电子材料与元器件等多个专业方向。因此,该专业概论涉及的知识面广,涵盖量子力学、固体物理、半导体物理、微纳加工等多个方面,且每个方面理论比较抽象,对于大一学生来讲,理解非常困难。在教学实践中不可能面面俱到,一定要有所选择,突出重点。但是,如果将教学内容分割开来,缺乏系统性,学生则很难对该学科有一个清晰完整的认识。因此,在教学内容上,首先综合考虑课程总体结构,明确各个课程模块在总体结构中的定位。同时对教学内容作进一步的精选、整合和精简,在“广而博”和“少而精”之间找到平衡点。最终实现让学生既可以形象了解专业概况,又能较容易了解到专业所涉及的知识面。在教学中,部分内容可以选取专题讲座式教学,将内容分成几个专题。在保持基础知识体系完整性的同时,有侧重地安排教学内容,如对涉及到的固体物理、半导体物理基础知识应用作简讲,安排2个课时,使学生认识到该学科所要掌握的知识面比较宽。而微纳加工工艺应重点讲、精讲,安排6个课时,使学生便于理解学科的基本方向。重点内容可以分几个部分来讲,对于概念、应用、发展前景等部分,重点讲应用,如应用微纳加工技术制造半导体二极管、三极管。 2.以实例为先导的多样化教学 在教学过程中,教师的主导作用是实现学生主体性发挥的根本保证,教师的教学手段与教学形式也将直接影响学生学习的积极性、主动性和创造性。因此,在教学过程中,首先应该注重学生学习主动性与学习兴趣的培养,这是学生能够学好一门专业课程,并达到学有所用的基本前提。举例是一种非常有效的教学方法,在教学过程中将最新应用成果,或身边的事物展示给学生,让学生能看得到实实在在的应用,能体会到科学技术的神奇。本学科涉及到高新技术,可以列举一些与日常生活结合紧密、比较新且比较有趣的实际例子,培养学生兴趣。讲授过程中应从简单应用入手,逐步到高新技术,让学生产生一种对知识渴求的强烈愿望与积极探索的兴趣。如太阳能电池等半导体光伏发电技术在国家绿色能源战略上的地位,微纳传感器件尤其是硅微加速度计、压力传感器、微镜、气体传感器、微陀螺等器件也已在汽车、手机、电子游戏、生物医疗、传感网络等消费领域得到的应用等,使学生能及时掌握半导体技术前沿发展趋势。 对于概念和理论模型内容比较枯燥,缺乏直观形象的内容,可以采用启发式、讨论式等多样化教学方法,充分利用PPT、Flash等多媒体软件、实物模型、生产录像等教学手段进行模拟教学。也可以将专题分派给几个学生小组,要求学生通过课下提前查阅和搜集资料,然后由学生在课堂上讲述,老师加以引导补充,最后由学生整理写成小论文、专题资料等。这样既可以让学生相互间讨论,补充知识,又可以加深学生对知识的理解,以及培养学生自主探索知识的学习习惯。通过这样的教学过程,使学生在讨论中训练了思维方式,并通过问题的最终解决而获得一种成就感、自豪感,进而也激发了他们更强的求知欲和好奇心,提高了对后续专业课程的学习兴趣。还可以让学生走进专业实验室,通过对实验室的观摩,可以了解专业实践内容,这样更明确、直观,学生会有想动手的欲望。 3.正确理解专业课程体系,方便学生做好职业规划 电子科学与技术专业课程体系中面向未来就业方向,横跨微电子技术、电子材料与元器件、电子信息等有关领域内知识,就业面广。电子科学与技术在能源、信息、材料、航天、生命、环境、军事和民用等科技领域将获得更广泛的应用,必然导致电子科学与产业的迅猛发展。电子科学与技术是现代信息技术的重要支柱学科,是设计各种电子或光电子元器件、集成电路与集成电子系统以及光电子系统的技术学科,也是我国正在大力发展并急需人才的重要专业技术领域,因此,电子科学与专业具有良好的发展空间和态势。“电子科学与技术概论”是该专业后续专业课程的基础课程,学好本课程,方便学生对课程体系中的知识结构有更清晰的理解,对后续课程的选择学习有目标,更理性,使所学知识成系统,又不失广泛性,使学生可以对未来职业进行合理规划,真正地高质量实现专业培养目标。 二、教学反思 1.探索循序渐进式教学 在该课程的教学过程中,课程所涉知识面很广,很多概念十分抽象,原理难以理解,推导过程涉及数理知识既多又深。不能急于求成,将知识体系分割开来,这样学生将很难跟进,教学内容安排应该是循序渐进,层层加深,循环上升,符合从简单到复杂,从个别到一般,从实践到理论,又从理论到实践的认识过程,体现系统的层次性特征。关联性是系统层次之间普遍存在多样性联系和相互作用,它的直接结果是引来问题的复杂性,对学习产生难度。只有将层次性和关联性同时考虑,精心合理安排,才能化难为易,取得好的学习效果。 2.兼顾教学艺术和学术水平 该课程的教学是集学术性和教学性于一体的活动,学术性是该类课程的根本属性,没有科研学术做支持,没有扎实的专业素养,无法体现该专业教学的学术性。同样,教学也是一门艺术,教学水平得不到提升,教学效果就会大打折扣,只会让学生昏昏欲睡。教师应该在教学过程中加注创造性,在教学内容的知识性、系统性与面向生活世界之间找到合理的平衡。在教学过程中,一定要真正实践“授人以鱼,不如授人以渔”的理念。教师和学生要学会“去教材化”,不再“迷信”教材,不再唯教材马首是瞻。在参考教材的基础上对讲课内容进行补充更新,侧重加入发展成熟的新理论、新知识,突出研究热点、难点问题,力求做到基础性和前瞻性的紧密结合,使学生在掌握基础知识的同时对电子科学技术的发展历史、发展趋势有一个系统、清晰的认识,让学生学会怀疑,懂得思考,设法探索事物的本质。 3.启发创造性思维 鉴于该专业的研究方向是当今世界高科技研究的前沿和竞争的焦点,该课程除了介绍该专业领域内的常用理论基础,还需注重专业思维的训练。因此,在教学内容的构建中,一定要详略得当,深浅适宜,由浅入深,深入浅出,部分内容要方便学生自学,提高学生学习的主动性是关键。为此要寻找知识体系的关键点,通过比较、归纳、整理、综合等手段透过知识升华学生能力,为学生创造综合联想、知识迁移、求异思维、发现问题和发挥创造思维性的机会,但不面面俱到,要留有余地,启发自主学习的积极性。事实上,看起来多而杂的知识,当整理形成网络时,就变成了一个整体。多维立体交叉关联的事物,启发多维立体交叉式的思考。这种多方位的思索,多角度的透视,多层次的重组,将产生知识的迁移和认识的“临界点”,这一点一滴的启发是创造性思维形成的基础。 三、结束语 学生最关注的是自己的未来发展,如果通过该课程能让学生对自己在专业学习中做到心中有数,有的放矢,就可对自己的未来职业进行合理规划,不至于盲目、迷茫。而且兴趣是最好的老师,一年级学生可塑性很强,大学知识不同于中学,学生有强烈求知欲望,是培养学生专业兴趣的关键时期。随着电子科学与技术的迅速发展,与时俱进地进行教学内容、教学方法的改革以适应专业发展是必然的,也是非常必要的。 电子科学与技术论文:电子科学与技术专业的光电子材料与器件课程教学方法研究 摘 要:该文阐述了光电子材料与器件课程在电子科学与技术专业教学中的重要地位,并根据笔者自身的教学经验,讨论了电子科学与技术专业教学中光电子材料与器件课程的理论教学和实验教学的内容、教学形式、课时安排与教材选择等。 关键词:电子科学与技术 光电子材料与器件 理论教学 实验教学 电子科学与技术(以下简称“电科”)专业是以培养具备微电子、光电子、集成电路等领域宽厚理论基础、实验能力和专业知识,能在电子科学与技术及相关领域从事各种电子材料、元器件、集成电路、电子系统、光电子系统的设计、制造、科技开发,以及科学研究、教学和生产管理工作的复合型专业人才为目标的工程专业。作为电科专业教育中重要内容的光电子技术,不仅是当代信息技术两大支柱之一,而且随着现代科学技术的发展持续焕发着生命活力。而让光电子技术保持如此强劲发展势头的主要原因之一,正是光电子材料与器件的广泛应用,例如激光器与新型光电探测器的应用的人你还。另外,诸如纳米光电材料与器件、光子晶体及相关器件、超材料及相关器件与表面等离子体激元及器件等新型光电子材料与器件的研究与应用,是目前国际上光学与光电子学研究领域的前沿热门方向。由此可见,学习光电子材料与器件的相关知识,不仅对电科学生知识体系的构建与就业方向的确定具有积极的影响,也为那些将来希望从事新型光电子材料与器件科研工作的学生,提供了坚实的理论基础与知识储备。然而,根据笔者的调研,虽然国内许多重点大学的电科专业都开设了光电子技术课程,但很少有大学专门开设光电子材料与器件这门课程。而由于光电子技术的内容多、涉及知识面广,教学课时又往往有限(一般为32或48个学时),因此在光电子技术的实际教学过程中,讲授教师往往重视光电子技术基本概念与理论知识的教学,而轻视光电子材料与器件的教学。该文从光电子材料与器件的研究内容、应用及发展等方面说明其在电科专业教育中的重要性,并结合自身光电子材料与器件课程的教学经验,研讨电科专业中光电子材料与器件的教学方法。 1 光电子材料与器件简介 光电子材料是指能产生、转换、传输、处理、存储光电子信号的材料。光电子器件是指能实现光辐射能量与信号之间转换功能或光电信号传输、处理和存储等功能的器件。自1960年美国科学家梅曼发明世界上第一台红宝石激光器以来,光电子材料与器件如雨后春笋般发展迅速。在短短的50多年里,光电子材料与器件经历了从红宝石激光器的发明,到半导体激光器、CCD器件及低损耗光纤的相继问世;从各种光无源器件、光调制器件、探测与显示器件的小规模应用到系统级集成制造实用化阶段;从大功率量子阱阵列激光器的出现再到光纤激光器、光纤放大器和光纤传感器的诞生。光电子材料与器件从未停止过发展的脚步,并正在不断深刻影响着人类社会的方方面面。在实际需求的引导下,各种新型光电子材料与器件层出不穷,性能也不断提高。尤其是近年来,随着微米及纳米级加工技术的成熟,新型的微纳光电子材料与器件的研究异常活跃。纳米光电材料、光子晶体、超材料、表面等离子体器件等领域的研究成果丰硕,为未来光电子器件的微型化、集成化发展奠定了坚实的基础。 综上所述,光电子材料与器件在当代信息产业与科学技术中具有极其重要的地位,因此,光电子材料与器件这门课程不仅应当单独作为一门课程独立教学,而且应该作为重视工程教育的电科专业的优秀课程。 2 光电子材料与器件课程教学研究 2.1 光电子材料与器件课程的教学形式、课时安排与教材选择 光电子材料与器件课程不仅包含丰富的理论知识,例如光电子材料的物理特性以及光电子器件的工作原理等,而且与实际应用结合精密,因此,本课程宜采取理论教学与实验教学相结合的教学形式。 在课时安排方面,作为电科专业的一门优秀专业课程,光电子材料与器件课程的总课时应不低于32学时(2学分),理论课学时不低于26学时,实验课不低于6学时。 另外,在教材选择方面,由于光电子材料与器件是光电子技术中的一部分内容,而目前国内关于光电子技术方向的参考书籍很多,其中亦不乏一些光电子技术课程的经典教材,例如西安电子科技大学安毓英主编的《光电子技术》[1],西安交通大学朱京平主编的《光电子技术基础》[2]等。虽然这些光电子技术参考书中或多或少都会介绍与光电子技术相关的材料与器件,但是,目前专门介绍光电子材料与器件方向的教科书却是少之又少,市面上仅有国防工业出版社2012年出版的侯宏录主编的《光电子材料与器件》[3]一书。加之,该书中所涉及的理论知识较深,基础浅薄的本科生很难驾驭。由此可见,对于光电子材料与器件这门新兴课程而言,设立统一的教材并不合适。因此,笔者建议该课程的讲授教师根据理论教学与实验教学的内容,自行编写该课程的讲义与课件。 2.2 光电子材料与器件课程的理论教学 按照电科专业的专业定位以及培养目标,光电子材料与器件课程的理论教学也应该突出“工程”内容。传统的光电子技术教学中所重视的原理、定律与规律等内容,在光电子材料与器件教学中要弱化;而传统光电子技术教学中往往被弱化乃至忽视的光电子材料与光电子器件的相关知识,要在光电子材料与器件课程教学中占主体地位。如此才能保证在有限理论课时的前提下,让学生对光电子材料与器件有一个全面的认识。 在教学内容的设置方面,由于光电子材料与器件主要应用于光电子技术之中,因此,为了便于学生的理解与知识体系的构建,笔者建议光电子材料与器件课程理论教学的章节设置按照光电子技术的章节设置进行。以笔者讲授光电子材料与器件理论课程(共26学时)为例,该理论课程共被分成了绪论(2学时)、激光原理与典型激光器(5学时)、太阳能电池(4学时)、光通信器件与材料(5学时)、光探测器件(5学时)、光电显示器件(3学时)与光存储器件(2学时)等七个章节,这七章内容基本囊括了光电子技术中光产生、光转化、光传输、光探测、光显示以及光存储等各个重要环节中最为典型的器件以及所用到的材料。另外,在每章内容的设置上,也尽可能突出“工程”内容,弱化“理论”知识。下面,笔者将详细介绍笔者在光电子材料与器件教学中各章的教学内容。 第一章绪论主要包括光电子材料与器件课程简介以及光电子技术的基本知识简介。在光电子材料与器件课程简介中,向学生介绍课程设置的目的和意义、课程的主要内容、教学与考试方式与参考资料等。通过这部分内容的介绍,让学生对本课程的意义、内容、侧重点有一定的认识。在光电子技术基础知识简介中,重点向学生介绍光电子材料与器件与光电子技术的关系,并通过对光电子技术的概念、特征、发展等方面的介绍,让学生对光电子技术以及光电子材料与器件有一个整体的认识。 第二章激光原理与激光器重点介绍几种典型激光器的材料、结构与工作特性,其主要内容包括三个部分:激光原理简述、典型激光器与激光器的应用。在激光原理简述部分,由于多数电科专业在学习光电子材料与器件课程之前已经修过激光原理等类似课程,所以该部分内容为简略介绍的内容,主要帮助学生回顾激光的特征、历史与光辐射理论等知识点。而第二部分内容典型激光器是本章内容的重中之重,在该部分内容中,将依次向学生介绍固体、气体、液体与半导体这四大类激光器中的典型激光器的结构、特征与工作特性等知识。由于发光二极管与半导体激光器结构与工作原理上的相似,在介绍完半导体激光器后,可以顺理成章地介绍发光二极管的结构与特征。另外,本章最后还简单介绍了激光器的几种常见应用。 太阳能电池虽然是光电探测器中光伏效应的一种特殊应用,但是由于它在现如今光电子技术产业以及光电子器件中的重要地位以及良好的发展趋势,该部分内容被独立成一章。在第三章太阳能电池中,主要分两小节给学生介绍,第一小节介绍当今能源与环境问题以及太阳能的开发和利用,让学生了解当今能源资源的现状以及新能源研究与应用的迫切需求,然后介绍太阳能利用的历史以及发展趋势;第二小节正式介绍太阳能电池的工作原理、结构以及特性等知识。 第四章光通信器件与材料主要介绍的是光通信系统中所用到的有源与无源光器件。本章内容共分为两小节:第一小节介绍光纤通信的基础知识,包括光纤通信的定义,光纤的结构、导光原理、发展历史,以及光纤通信系统的组成与特点。第二小节正式介绍光纤通信系统中所用到的各类光电子器件以及构成这些器件的优秀材料。在光纤通信中,最重要的器件当属光纤,所以,本节开始就着重介绍光纤的相关知识,包括它的结构、原理、分类、特征参数与传输特性。然后,又将光纤通信系统中的其它光电子器件分为有源与无源器件两类,并分别介绍了这两类光器件中的代表器件:掺铒光纤放大器与波分复用与解复用器。最后,在本章结尾还介绍了光纤通信系统中其它几种常用光器件,例如光耦合器、光衰减器、光环行器等。 第五章光探测器首先介绍了光电探测器的物理效应、性能参数、噪声;其次,按照光电探测器物理效应的不同一一介绍了几种典型的外光电效应探测器(光电管与光电倍增管)与内光电效应探测器(光电导、光电池与光电二极管)。教学的重心仍然放在对探测器结构、工作原理以及特性等方面。 第六章光显示器件重点介绍四种光显示器:阴极射线管、液晶显示器、等离子显示器与电致发光显示器。 第七章光存储器件主要介绍了现如今最常用的一种光存储系统―― 光盘系统以及其中最总要的器件光盘。 2.3 光电子材料与器件课程的实验教学 光电子材料与器件实验课程的教学要与理论教学紧密相连,并重点介绍理论课上讲解过的光电子材料与器件,实验课程的学时应不低于6学时,开设的时间最好在理论教学完成之后,以保证学生在实验前已对实验器件与实验原理有一定的了解。在实验项目的设定方面,既要保证与理论课程内容的相辅相成,又要尽量避免与其它课程实验项目的重复,造成资源的浪费。例如,许多大学的电科专业都已经将激光原理一课作为该专业的优秀专业课程,并配备了相应的激光器实验。在这种情况下,如果在光电子材料与器件实验教学中再次引入激光器的实验内容,不仅消耗了宝贵的实验时间,实验效果也会大大降低。 下面跟大家简单介绍笔者在光电子材料与器件实验教学(6学时)中的实验安排。 (1)实验内容:共包含六个实验项目,它们分别是:光控开关实验、光照度计实验、红外遥控实验、PSD位移测试实验、太阳能充电实验与光纤位移测量系统实验(每个实验1学时)。各实验中都应用到了一个或几个优秀光电子器件,这些光电子器件基本涵盖了学生在理论课程中所学到的最为重要的几类器件,例如光控开关实验应用到了光电探测器中的光敏电阻作为优秀元器件;而红外遥控实验中用到了发光二极管光源与红外探测器等光电子器件。 (2)实验要求:以往的光电子技术实验往往重视现象的观察与定性分析,但经笔者调研,这种实验方法很难最大限度激发学生的求知欲与动手能力,因此,在对原有的实验指导书进行改良后,笔者自行编写了实验的指导书,并在每个实验项目中加入了一些测量与定量分析的实验内容。例如太阳能充电实验,原来的实验指导书只是观察太阳能充电的效果,但是,在新改良的实验指导书中,要求同学测量不同光源照射下太阳能电池的输出电压与输出电流,并要求学生分析比较其差别。通过这种方式,充分调动学生的实验积极性,在具体的实验教学中也取得了很好的效果。 (3)实验方式:分组实验,共同撰写实验报告。这样,不仅提高实验效率,还能够锻炼学生的团队协作意识。 (4)考核方式:根据每位学生实验完成的情况与实验报告撰写的情况综合评分。 3 结语 光电子材料与器件在信息产业的发展与现代科学的研究中都具有举足轻重的地位。它不仅是电科专业知识体系中的重要环节,也为电科专业学生提供着良好的就业竞争力与科研基础。本文通过对电子科学与技术专业特点与光电子材料与器件课程内容的分析,讨论了光电子材料与器件在电科专业教育中的重要性,并根据笔者自身的授课经验,提出了光电子材料与器件在电科专业中的教学形式、课时安排、教材选择以及理论与实验课程内容设置的一些意见与建议。 电子科学与技术论文:地方高校电子科学与技术专业课程设计教学的改革研究与探索 作者简介:周洪,(1979.9-),女,汉族,河北徐水人,讲师,硕士,研究方向为光电检测技术。 摘要:从分析我国地方高校课程设计目前现状出发,针对我校电子科学与技术专业课程设计存在的主要问题,提出课程设计的主要研究内容,以及要解决的关键问题。 关键词:电子专业 课程设计 实践 和发展需求的面向生产、服务一线的应用型人才,关键要解决学生理论应用能力和实践能力的培养问题。然而目前的情形是,大学培养的人才并不能完全符合社会的需求,动手能力地方高校电子科学与技术专业课程设计的教学改革研究与探索、实际操作能力、应用能力较差。基于人才培养和社会需求不相适应的矛盾,由于我校属刚升本科院校,属地方高校,由于多种原因使得学生整体素质较重点高校有一定差距。我院将人才培养目标定位为:培养具有创新意识、创造能力、创业精神和工程实践能力的应用型人才。因此课程设计教学在我系人才培养目标的实现过程中,占有重要地位。它对于加深理论知识的理解, 培养学生的技术应用能力和实践素质,形成职业岗位能力等具有重要意义。 1 现状分析 子科学与技术专业培养目标是培养电子材料、元器件、集成电路、电子系统、光电子系统的设计、制造、科技开发,以及科学研究、教学和生产管理工作需要的复合型专业人才。该专业和生产实际紧密结合,具有较强的实践性,其特点一是口径宽,涉及的内容非常广泛;二是相关学科的渗透与融合性强,既有硬件也有软件,需要大量的实践活动来培养学生的动手能力和实际工作的能力。大多数学生毕业后走向基层的工作岗位要求很快将所学知识转化为实际工作能力。因此,必须加强学生动手能力的培养和训练。然而受长期资金短缺和实验实习条件的限制,对我校的电子科学与技术专业学生的实践能力的培养单从实验和毕业设计来说是不够的,还需要加强课程设计的建设。 长期以来课程设计普遍存在几点不足: 其一,内容不合理,同一门课既不跟踪新技术发展变化又不根据学生实际能力、培养目标等因素多变,多年用一个题目 其二,设计题单调,几十个学生用同一个题目,抄袭现象严重,课程设计的效果不明显。 其三,教学模式单调,理论多而结合实际少。 2 解决问题的方法 课程设计是实践能力培养的一个重要环节,是对各门学科一个综合性考察。课程实验与课程密切配合,目标单一明确,并有配套的实验设备和实验指导书,而毕业设计持续时间长,各个学生都有不同的题目。毕业设计不能代替课程设计,而课程设计则是对毕业设计起到补充作用。根据本专业的培养目标,内容选择专业综合性课设内容既要结合前修课程,以巩固教学内容,又要有较强的实践性和新颖性,因此我们考虑将科研成果转化为教学内容,选择本专业成熟的、有特色、适合教学的科研项目作为课设内容。课程设计中以老师提供选题和鼓励学生自主选题相结合。尝试在课程设计中内容上进行不同课程的交叉设置,指导学生理论联系实际,培养学生分析解决实际问题的能力。课程设计中以老师提供选题和鼓励学生自主选题相结合,鼓励学生自主选题就是鼓励学生自主思维,学生最终都要走向社会在各行业中发挥自己的才能。因此老师都要鼓励学生自主选题,而不想自主选题的学生可采用教师的题目。 教师的指导充分体现个别答疑和集中讨论相结合的原则。在指导过程中对于普遍性的问题,我们主要采取大组集中分析讨论的方法。老师在其中主要起到引领的作用。同时要善于发现一些个别错误,并采用个别答疑的方法及时纠正。这种共性和个性问题的结合,合理地发挥了教师的指导作用。 在确定学生题目时,要做到以下几点: 1)综合性 题目要尽可能多地涵盖本课程及相关课程的知识点,对于大纲中的重点和难点要尽量涉及,这样有利于知识的深化和扩展。 2)难易适中 要充分考虑学生的个体差异、心理特点、知识结构等因素,题目设计不合理。题目太难打击学生的自信心,太简单又达不到训练的目的。 3)实用性 提供实践平台供学生对比分析和试验,通过实践有利于学生加深对理论的体会、理解, 有利于学生了解实际工程的特点,做到理论与实践相结合。 对于发现抄袭者,可适当的给予扣分等处罚,从而避免偷懒和高分低能的出现。在整个设计过程中教师起组织、引导、检查、把关、和解决疑难问题的作用,充分发挥学生的主动性和创造性。指导教师每半天检查学生的工作进度,避免消极怠工情况的出现。教师严格执行请假制度,对于缺席三分之一以上者没有成绩。设计成绩完全依照每位同学在设计中的表现,与理论课成绩无关,使同学清楚大家都在相同的起跑线上,面临同样的机遇和挑战。查阅资料、收集信息,锻炼了学生获取新知识的能力。为解决一项难题、达到研究目标提出新设想、新方案,培养学生的创新思维和创新意识。实验中遇到问题想办法解决,提高了他们分析和解决问题能力。在整理和分析实验数据的基础上撰写报告,锻炼了学生的逻辑思维能力和科技论文的写作能力。 3 结语 培养具有较强学习能力、创新能力、实践能力的高级应用型人才,就必须高度重视学科教育中的实践教学环节。通过提高学生的实践能力,使学生在实践中不断学习新知识、开拓新视野、增强新本领。利用实验中心先进的教学和科研设备、优质的教育资源,实现人与物的最佳配置,达到良好的教学效果,提高工程教育的质量,具有一定的现实意义和应用价值。 电子科学与技术论文:电子科学与技术专业课程体系建设与实践 摘 要: 电子科学与技术专业应用型本科人才是社会经济发展的迫切需求,本文结合常州工学院的具体情况,以具有扎实理论和实践能力的人才为培养目标,重点探讨电子科学与技术专业课程体系建设内容,从基础课、专业基础课和专业课等方面讨论课程设置与能力培养,通过科研项目与校企结合培养学生的理论与实践应用能力,通过实践与反馈完善与优化课程体系,培养与地方经济发展相适应的高级应用型本科人才。 关键词: 电子科学与技术 培养目标 课程体系建设 1.引言 常州工学院立足于常州,服务于长三角地区,该地区是国内电子行业和产业的发达地区之一,对电子类人才的需求量非常大。随着该地区经济发展和产业结构升级,社会对人才的需求逐步呈现出多样化和高层次化的要求。面对新形势的发展需要,培养适应社会经济发展和行业技术升级要求的应用型本科人才成为当务之急。电子科学与技术专业的人才培养需要符合口径宽、适应性强、基础扎实、发展潜力大等要求,因此课程体系的建设十分重要。 2.人才培养目标 培养方案和培养目标的制定要充分考虑相关高校、社会的需求,以及学校与专业的具体情况等各方面因素,并以行业技术进步、企事业单位需求和毕业生的反馈为参考依据。 通过对电子科学与技术专业的调研,以社会需求为导向,确定理论基础实、口径宽、实践能力强、知识结构合理的全面培养模式和培养目标,以综合素质培养和工程技术应用能力培养为主线,统筹编排课程体系,充分考虑和遵循学生的认知规律,以学生为主体,制定一套切实可行的、适合应用型本科人才的电子科学与技术专业培养方案和人才培养目标,以适应市场对电子工程技术人才的需求,提高学生的实践和创新能力,从而增强学生的就业竞争力。 电子科学与技术专业的人才培养目标为:适应信息产业化的发展需要,培养具有良好思想道德素质和科学文化素质的应用型本科人才,使学生具有扎实的基础知识和专业知识,具备设计、制造与生产实践能力,具有不断学习进步与更新知识的能力,能够及时跟踪并掌握新理论和新技术,在电子电路与系统、电子材料与元器件、半导体工艺等领域从事分析、设计、制造与测试等工作。为了实现以上人才培养目标,在培养计划的制订尤其是课程体系建设方面提出了更高要求。 3.课程体系建设 为了实现培养计划和人才培养目标,电子科学与技术专业的课程体系建设主要包括以下内容。 (1)课程体系模块化、层次化的应用能力培养体系。 课程体系以应用能力培养为优秀,分为学校级、学院级和系部级三个层次。学校级通识课程模块层次教授电子科学与技术专业的基础知识,主要包括基本数学能力、英语能力、物理能力、计算机能力及思想道德法律等基本知识。构建以电气学院专业基础课程模块层次为电类一级学科为基础的知识结构培养体系,学院基础的培养为知识面的拓宽打下良好基础。系部级的电子科学与技术专业课程培养为毕业生的就业和继续深造提供专业技术知识。分级课程建设体系造就了毕业生基础知识扎实、理论知识雄厚、专业技术知识丰富、动手能力强等特点。 (2)理论与实际应用相结合的专业课程建设。 专业课程体系分为理论基础课程和实际应用课程两个层面,除了必备的工程数学与物理知识外,在专业知识方面,逐步建立电子材料、制造工艺、电子器件、基本单元电路、宏单元、子系统及系统的课程体系,打通自顶向下和自底向上的知识培养通路。以半导体物理和器件物理优秀的课程体系构成了微电子学与固体电子学的理论基础,为制造工艺和电路设计提供知识的基本结构。以信号与系统、电路设计与测试的优秀课程体系作为电路的理论基础,为电路方面能力的培养形成电子系统的知识基本结构。知识结构的分层次化、理论与实际相结合的培养体系覆盖了整个电子科学与技术专业的知识能力点,全方位培养毕业生的理论基础与工程实践能力,重点培养从系统角度审视具体电子技术的能力。 (3)以微电子技术为主干的专业课程体系。 电子科学与技术专业的知识以微电子技术为优秀,可以划分为两大体系:第一是半导体材料、器件和制造工艺;第二是集成电路设计与测试。在半导体材料、器件和制造工艺上,除了传统与新型集成电路方面的应用,还与相关新型电光源、光伏材料与器件、光电材料与器件在知识结构上具有互通性。均以半导体材料为优秀,引申到其他半导体材料与器件,在理论与实际应用和制造工艺上具有相似性。集成电路设计与测试涵盖了微电子和光电子技术的电路与测试方面的内容,在电路方面,新型电光源的器件、优秀芯片、驱动电路等,光伏器件与电路、光电子电路与信号检测,与标准集成电路设计与应用具有共同性。在测试方面,涵盖了电学测试与可靠性测试,完整地建立了功能测试与性能测试的基本概念。电子科学与技术专业的另一个特色是在设计与应用电子系统时,具备其他专业所不具备的电路工艺与器件的底层知识,从而在电子系统的设计与分析中具备更强的理解能力。 (4)全方位的课程实践能力培养体系。 电子科学与技术专业的课程体系以理论与实践相结合为设置理念,在课内实验、课内实践、独立授课实验、课程设计、科研实践、实习及毕业设计等方面全方位构建实验实践体系,重点培养毕业生的动手能力和实践能力。除了电气学院的实验中心和实验室外,电子科学与技术专业有两个专业实验室:集成电路设计实验室和集成电路测试实验室。为教学、科研提供全方位的服务。集成电路设计实验室主要提供学生在系统设计、电路设计、器件与工艺实验等方面的专用软件。集成电路测试实验室主要提供电路测试、半导体材料、半导体器件、半导体工艺等各方面的实验。在电子技术的材料、器件、电路设计、制造、测试等流程方面提供全方位服务。在实验室开放上,实验室开放给所有教师与学生使用,鼓励学生进入实验室参与教师的科研与参与毕业设计。 (5)教学与科研结合,校企结合的工程技术能力培养体系。 电子科学与技术专业的教师承担了多项纵向与横向项目,系部鼓励教师与学生一起参与科研项目,为学生实验实践能力的培养提供良好的实验实践平台和科研平台,从而从项目角度提供给学生实训机会。在校企产学研联盟方面,电子科学与技术专业紧密联系常州和周边地区的企业,如银河电子、天合光能、常州普美、常州欧智等多家企业,形成校企联盟。参考卓越计划的实施,电子科学与技术专业经常邀请外校和企业专家对学生开展前沿性科学讲座与培训,为毕业生的能力培养和就业提供指导。 4.实践的效果 通过培养方案与人才培养目标的制定,重点进行电子科学与技术专业的课程体系建设,并通过多年教学与科研实践,进行以下方面的实践,取得了良好效果。 (1)完善电子科学与技术专业的课程体系,建立材料、器件、工艺、电路、测试和系统的能力点分布。 (2)从社会需求角度和人才知识结构出发,逐步对课程体系进行调整,增强课程体系之间的内在联系,减少或删除部分实用性不强的课程,增设社会急需的专业课程。 (3)强调应用能力培养,强化理论知识教学,增加实践教学环节,增强学生的实践应用能力,培养学生综合应用电子科学与技术专业知识的能力。 (4)探索开设提高学生动手能力和操作能力的集中性实践环节和创新环节,探讨校企结合培养人才的新模式。 根据对本校历届电子科学与技术专业本科毕业生的跟踪调查,九成以上的毕业生去向为长三角地区,平均每年有20%的毕业生进入国内知名高校读研继续深造,其余进入各企事业单位。通过对接收毕业生的各高校、企事业单位,以及毕业生进行的调查和反馈,本校电子科学与技术专业的课程体系建设能够培养学生扎实的理论知识和熟练的实践能力,有利于学生做好职业生涯规划,能够促进毕业生快速进入新领域和岗位,用人单位满意度高。 5.结语 通过几年对电子科学与技术专业课程体系的建设与实践,基础课、专业基础课和专业课的设置逐步得到了发展和优化,梳理清楚了本专业各方面能力的培养,知识点和能力点的分布更系统化和体系化,并通过实践进行了验证和完善,为毕业生的就业和进一步深造打下了坚实的基础。 电子科学与技术论文:电子科学与技术专业培养体系改革及构建 摘要:为培养研究应用型高级人才,对河北联合大学电子科学与技术专业的培养体系进行改革。改革以“增强光电子特色,优化专业课程体系改革”为建设思路,“夯实专业基础、拓宽专业知识、加强实践技能、突出光电子应用”为培养主线,改善学生的知识结构、加强理论基础,最终提高学生的实践及创新能力,培养适应社会现代化建设需要的高技术人才。 关键词:电子科学与技术;光电子技术;教学改革;实践创新 作者简介:邸志刚(1975-),男,河北唐山人,河北联合大学电气工程学院,讲师;贾春荣(1977-),女,河北唐山人,河北联合大学电气工程学院,副教授。(河北 唐山 063009) 基金项目:本文系河北联合大学教育教学改革重点项目的研究成果。 21世纪,随着现代科学技术的飞速发展,人类历史即将进入一个崭新的时代──信息时代。其鲜明的时代特征是,支撑这个时代的诸如能源、交通、材料和信息等基础产业均将得到高度发展,并能充分满足社会发展及人民生活的多方面需求。信息科学的基础是微电子技术和光电子技术,它们同属于教育部本科专业目录中的一级学科“电子科学与技术”。专家预言,光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命和进步。因此,本世纪将是微电子和光电子共同发挥越来越重要作用的时代,是电子科学与技术飞速发展的时代。 电子科学与技术对于国家经济发展、科技进步和国防建设都具有重要的战略意义。为了我国电子科学与技术事业的可持续发展和抢占该领域制高点,必须统筹教育、科研、人才等各种资源和要素,而其中的人才培养是极其重要的环节。经过对比研究其他院校对电子科学与技术专业的教改研究,本文根据当前的社会现状,结合河北联合大学实际对电子科学与技术专业的培养方案进行改革初探。 一、培养方案制订的原则 目前,我国高等教育正从精英教育转向大众化教育。招生规模扩大的同时,教育质量正遭受严峻的考验。高等教育的目的是为国家培养具有良好的思想道德素质、扎实的基础理论知识、宽广的科学技术知识面、良好的创新意识和创新能力的高素质人才,以适应社会发展的需要。为此,加强人才培养是一个复杂而重大的工程。 培养方案主要包含专业培养目标和专业建设思路两大部分。专业培养目标首先要符合当前社会发展需要,其次要符合学校本专业的实际情况,最后再考虑专业、师资情况。 目前,电子科学与技术专业的毕业生基本上是供不应求,特别是高层次人才稀缺。但是,电子科学与技术产业存在着分布不均、分类较细、进展迅速、产业结构多样化等特点。因此,社会需求与本专业毕业生层次结构之间的供需矛盾会持续一段时间。此外,光电子技术产业得到了国际社会的极大关注,经过光电子技术市场产品的整合,目前光电子技术市场重新步入上升轨道,后期发展将主要受市场影响。[2]我国对光电子技术的发展高度重视,2010年我国以光电子技术为指导的信息产业形成了5万亿美元的规模。 河北联合大学电子科学与技术专业自2002年开始招生,到目前为止共培养出10届本科毕业生。毕业生的反馈意见成为专业培养目标制订的重要影响因素。此外,在学生培养方面,注重学生综合素质的提高,特别加强对学生实践创新能力的培养。 电子科学与技术专业教师中光电子方向占大多数,微电子方向占少数,另有电子材料、自动化控制等研究方向。 二、培养方案的制订 培养方案的制订在综合考虑社会需求、学校及专业实景情况的基础上,首先进行充分的社会调研、分析,然后通过对天津大学、清华大学、燕山大学等院校充分调研,最终确定合理的专业培养方案。 1.培养目标 以培养研究应用型高级人才为目标,以适应当前社会主义现代化建设及信息产业化的发展需要,使学生具有良好的思想道德和科学文化素质;拥有扎实的自然科学基础知识和宽广的专业知识;具备创新、实践及跟踪掌握新理论、新知识、新技术的能力,能够在光纤传感、光电检测及半导体制造等领域从事系统研发与设计、运行维护等工作。 2.专业建设思路 针对电子科学与技术专业现状,综合考虑社会市场需求、专业师资及毕业生反馈意见,提出关于“增强光电子特色,优化专业课程体系改革”的建设思路。 (1)专业课程体系建设。专业课程体系的建设,首先以专业培养目标为准绳,进行模块化课程设置,调整课程内容,形成以光电子技术为主、微电子技术为辅的专业方向,以光纤传感体系和光电检测体系为优秀,从而使专业课程体系具有前瞻性、针对性和可操控性,进而保障人才培养目标的实现。 1)优化培养方案。根据国家对光电子、微电子人才培养内容和方式的要求,不断优化培养方案,使其既符合教育部颁布的“电子科学与技术专业规范”,又能充分体现学校的特色。优化的出发点是:光电子和微电子产业及工程应用对人才的需求;遵循专业发展规律;突出知识面、素质和能力的培养;制订与时俱进的培养方案和体系。 2)课程教学内容建设。为使课程教学建设与专业特色一致,体现光电子、光纤传感与检测的专业特色,由教授和学科带头人牵头建设光纤传感与光电检测课程体系。光纤传感课程体系包括传感器原理及应用、应用光学、激光原理与技术、光纤技术、光纤传感技术等课程;光电检测课程体系包括传感器原理及应用、传感器原理及应用、应用光学、激光原理与技术、光电技术和光电检测技术等课程。此外,为使课程内容充分反映相关产业和领域的新发展、新要求,减少陈旧内容,删掉了热力学统计物理、数理方法、物理电子学、集成电路设计基础、集成电路工艺仿真等课程。 3)教学方法及手段改革。为了实现专业人才培养目标,专业教师发挥各自才智,加强与学生沟通,集思广益,对教学方法和手段进行改革探索。例如对晦涩难懂的专业基础课、深奥抽象的专业课进行多媒体教学,以加深学生的理解,促进学生理论知识的学习。另外,对光纤传感技术课程进行双语教学,让学生学习理论知识的同时,加强专业英语的学习和运用,为后期阅读国外资料进行充分的准备。 (2)专业特色。河北联合大学电子科学与技术专业为适应现代化信息技术产业的发展,形成以光电子技术为主、微电子技术为辅的专业方向,具体特色如下: 1)课程体系设置。课程体系分为通识教育平台、学科基础平台和专业教育平台三大部分,包含光纤传感技术、光电检测技术及半导体制造技术三个主干学科,所有课程共198.5学分。其中通识教育思想政治教育类课程、大学英语课程、体育、大学语文、计算机基础及学科导论共55.5学分,占28%;学科基础平台主要指公共基础课和专业基础课,共74学分,占37%;专业教育平台是专业课,共63学分,占32%;另外还有创新实践环节,6学分,占3%。 2)学生培养。在夯实专业基础知识、拓宽专业知识的基础上促进学生的个性发展,加大力度培养学生的创新意识及能力,定期聘请校外专家为学生作学术前沿报告,使学生掌握本专业科研动态的同时,在开设专业英语及双语教学的基础上鼓励学生阅读外文一手文献,以激发学生的创新意识,使其创新能力得到大幅提高,培养学生在光纤传感、光电检测及半导体制造等领域的研发能力和应用实践能力,并能够进行相关的系统分析、设计、优化及维护。 3)实践教学。突出光电子技术应用,加强学生实践能力的培养。在培养方案中增加电子技术、光电子技术系统设计的实践训练。电子技术实践训练包括电工电子实训、电子技术课程设计和专业生产实习。光电子技术实践训练包括光电工艺实习、专业生产实习、光纤传感系统课程设计以及综合性课程设计。通过这几项实践训练,学生能够在电子技术领域、光纤传感及光电检测领域具备足够的实践能力。此外,为了让学生尽快将理论知识转换为实践能力,学校组织学生参加飞思卡尔智能车大赛、光电兴趣小组大赛等活动,从而培养学生的知识综合运用能力、创新能力和解决实际问题的能力。 三、改革效果 1.优化了课程体系,提高了教学质量 专业的培养目标及方向确定以后,围绕培养目标组建了课程建设小组,并请天津大学电子科学与技术专业专家教授进行指导,进而建立结构合理、条理清晰、方案可行的课程体系,相对而言大大提高了课程的教学质量。 2.学生夯实了专业基础,拓宽了专业知识,加强了实践技能 课程体系优化以后,学生入学后对培养方案及目标非常明确,从而使得学生能够妥善处理各门课程之间的关系,抓住优秀,适当拓展,使所学理论知识成为体系。与此同时,通过竞赛及光电兴趣小组引起学生的求知欲,以此激励学生加强理论知识的学习,促使学生自发地将理论知识和实践环节有机结合起来,使二者相辅相成、相互促进。 3.培养了学生的创新能力及科研思维 在教学过程中强调基础知识的灵活运用及实践创新案例讲解。其次,组织并指导学生参加飞思卡尔智能车大赛、光电兴趣小组及各项实践环节。这样有效提高学生对专业知识的理解与应用能力,从而使得学生的创新能力及科研思维得到了培养及提高。在2012年飞思卡尔智能车大赛中,电子科学与技术专业的组队获得了国家一等奖的好成绩。 4.提高了就业率和考研率 通过加强学生的理论基础知识、完善其知识结构,并且实践能力及创新能力都得到很大提高,使得学生的竞争力得到大大加强,并得到企业和其他高校的认可,刺激了学生的求知欲和创新欲,从而提高了就业率和考研率。 四、结论 电子科学与技术专业作为教育部为适应市场需要而确定的一个新专业,其发展任重而道远。结合河北联合大学本专业的实际情况,提出关于“增强光电子特色,优化专业课程体系改革”的建设思路,“夯实专业基础、拓宽专业知识、加强实践技能、突出光电子应用”的培养主线,对本专业的建设方案及培养体系进行优化改革,加强了师资队伍建设、专业课程体系建设,并在此基础上对教学方法和手段进行改革,从而提高教师的教学水平,加强学生的理论基础,完善其知识结构,提高其实践及创新能力,实现了教学科研相辅相成、教学相长的目的。 电子科学与技术论文:基于当前电子科学与技术多样性专业人才培养探讨 【摘 要】当前,随着电子科学与技术产业越来越多样化,使得培养怎样的电子科学与技术多样性专业人才已越来越受到重视,因此,本人在前人研究的基础上,结合查阅大量文献资料进行探索,分析当前“电子科学与技术”多样性专业人才培养的必要性,提出“电子科学与技术”多样性专业人才培养的改革之路,为优化当前“电子科学与技术”多样性专业人才培养之路提供一定的参考及借鉴。 【关键词】电子科学与技术;人才培养;多样性 一、“电子科学与技术”多样性专业人才培养的必要性 1.相关产业多样性 由于实现信息化的网络、计算机和各种电子设备的基础是集成电路,所以微电子技术相关行业除了集成电路行业和半导体制造行业外,还涉及计算机及其外设、家用电器及民用电子产品、通讯器材、工业自动化设备、国防军事、医疗仪器等。光电子、物理电子等其它分支涉及的产业也较广泛。目前,各校对电子科学与技术产业结构和社会需求的调研不够,专业定位不够合理,各校培养人才的“结构同质化”倾向较严重。目前各校的专业办学尚不能满足产业结构的多样性。 2.办学层次多样性 大众化教育使一般高校的生源质量普遍下降,录取的学生分数较低、学习能力和学习自学性都较差,如果采用与重点大学同样的教学方法和教学内容,教学效果肯定很差。重点大学由于研究生招生规模很大,学生本科毕业时转入研究生学习的比率很高(多数重点高校超过50%)。而一般高校考研录取率相对较低,多数学生毕业时直接面向社会就业,工科本科毕业生在工程技术、管理乃至跨专业领域就业等都会有所分布。但是,目前一般高校与重点高校在培养方案上很少反映出这种差异。许多高校追求所谓的高起点、与名牌大学保持一致来显示其办学的高水平,不愿承认与重点高校存在的差距。目前不同高校电子科学与技术专业培养方案的差异主要表现在专业方向选取的不同,这种差异还没能体现办学层次的多样性。 3.学生个性发展多样性 由于科学技术的交叉与综合性的增加,过细的技术分工会造成产品研发和市场开发的困难。因而,知识和能力复合型的人才具有明显的优势。企业所需的人才规格正在从非常专业化向技术复合型和能力型转化。用人单位对本科人才的需求,最需要的是技术与管理复合型人才。学生自主就业制度实现后,学生以市场需求为导向,对教育内容的选择性日益强化。学生的发展愿望多种多样,毕业去向也多种多样。所以,专业教育要在制定培养方案时注意为提供弹性时空创造条件,如实施覆盖整个大学时期的导师制、弹性学制、二次选专业制度,设置“X+Y”复合型专业或开辟第二专业、第二学位,实施本、硕连读制等;还要充分研究电子科学与技术与管理、经济、法律等学科复合的方式方法,为不同需求的学生合理设计并提供指导。 二、“电子科学与技术”多样性专业人才培养的改革之路 1.建立一般高校电子科学与技术专业的人才培养模式 本人认为,一般高校应当改革现有的人才培养模式,制定与学校办学水平、办学条件、办学特色相适应的专业定位、培养目标、课程体系、教学制度、教学模式和日常教学管理等。按照“拓宽专业、加强实践、提高素质、突出创新意识和创新能力”的原则,使德智体美等方面全面发展,知识面宽、能力强、素质高、具有较强创新精神和实践能力的创新人才。师资队伍可以加强,实验条件可以改善,但生源质量受招生条件限制短时间不会有太大的变化,所以应十分重视因材施教。注重个性发展,注重启发诱导,激发学生主动思考和分析问题,重视非智力因素,培养学生良好的创造心理素质。这样才能全面开发学生潜在创造力,让学生的禀赋、优势和特长得到充分发展。 2.探索如何结合学校特色建设电子科学与技术专业的方法与途径 许多高校有鲜明的行业特点,依托行业特点和学校办学特色应是办好电子科学与技术专业的一条行之有效的途径。中国计量学院是我国质量监督检验检疫行业唯一的本科院校,实行省部共建、以省为主的管理体制。学校在计量、质量、检测、标准、检验检疫等方面具有鲜明的办学特色。电子科学与技术是测量技术的基础,尤其是在现代科技和工业生产中大量需要在线、非接触、快速、准确的测量,微电子技术和光电子技术是其主要手段和关键技术。所以结合测量应用是计量学院培养电子科学与技术特色人才的改革主要方向。传媒学院办电子科学与技术专业,应充分注意电磁场与微波在广电传媒的信息采集、处理、存储、传输、接收中的作用,同时也可考虑光电技术在广告、灯光照明等方面的应用。师范学院办电子科学与技术专业,除了培养学生胜任工程技术工作外,也要传承学校师范特色,能胜任中学技术课程教学和中等职业技术教育工作。 3.建立与宽口径、复合型人才特点相适应的课程体系和实践教学体系 虽然目前对电子科学与技术专业的宽口径特色以及培养宽口径、复合型人才的必要性有所认识,但在教学环节上如何体现与实现还有许多问题。“宽口径”与“厚基础”往往联系在一起,对于理工科专业一谈宽口径似乎就等同于要加强基础(主要是数理基础)、搞平台课建设,这对于后续有较大规模的研究生教育、本科教育与研究生教育进行一体化设计的重点大学较合适。一般高校培养宽口径、复合型人才应以就业需求为导向,“厚基础”更多体现在技术基础而不是数理基础。其次,要充分研究电子科学与技术的内涵和外延,整合与优化专业覆盖领域的知识体系(特别是光与电的融合),同时要注意与电子电气类中的其他专业光滑连接,方便技术扩展延拓。在充分调研基础上,按照上述要求重新设计课程体系,合理设置基础课、专业基础课、专业课的比例。注重学生实践能力的培养,建立适合创新人才培养的实践教学体系。 三、结论 综上所述,“电子科学与技术”多样性专业人才培养是非常有必要的,本人希望通过本文的探讨,能为优化当前“电子科学与技术”多样性专业人才培养之路提供一定的参考。 作者简介: 杨(1983~),男,浙江杭州人,浙江大学城市学院 信电分院讲师,研究方向:集成化信息处理与控制。 浙江大学城市学院教师科研基金资助项目(项目编号:J-13009) 电子科学与技术论文:电子科学与技术专业光电子技术课程的教学改革探讨 【摘 要】《光电子技术》是景德镇陶瓷学院电子科学与技术专业的专业基础课程,专业课教学是培养本科生的专业素养的重要教学过程,让学生了解并掌握基础理论,专业技术,同时了解国内外最新的发展动态,以拓展学生的知识面和视野。《光电子技术》这门课程内容饱满,范围广泛,前沿内容始终在更替,这些客观条件都给《光电子技术》的讲述带来了困难。根据景德镇陶瓷学院电子科学与技术专业的办学定位和人才培养模式,现从教学内容和教学手法做一些改进,把课程教学内容与实际应用联系起来;并结合国内的科研情况,来激发学生兴趣,为培养出卓越工程师打下坚实的基础。 【关键词】电子科学与技术;光电子技术;教学改革;教学内容 一、引言 电子科学与技术专业是一个基础知识面宽、应用领域广阔的综合性专业,是信息产业的基础学科,涉及信息产业、国防军工、航空航天以及人们日常衣食住行等方方面面。电子科学与技术属于国家设定的一级学科,下设微电子学与固体电子学、物理电子学、电路与系统、电磁场与微波技术四个二级学科。电子科学与技术专业培养学生知识面广泛,不仅对数学、物理、化学、电子技术、计算机等基础知识有很高的要求,而且要求学生具备电子光子材料、器件与系统设计、器件与系统制造等方面的专业知识和技能。 景德镇陶瓷学院是全国唯一的陶瓷高等学府,行业特色鲜明,学校根据陶瓷行业和地方经济社会发展需要,突出电子陶瓷特色,积极推进学科专业建设,形成了以工为主,工、文、管相结合,覆盖电子陶瓷行业所有领域的专业体系。自2001年设立本专业来,本着培养具有鲜明特色的高级应用型电子陶瓷行业人才的目标,形成在省内具有较高知名度的特色专业,毕业生的就业率保持在85%以上,特别是用人单位对本专业毕业生总体评价很高,一致认为本专业毕业生专业技术理论扎实,动手能力强,创新开发能力强,独立分析和解决问题的能力较突出,能很快适应工作的需要。2009年被批准为教育部高等学校特色专业建设点,是教育部第二批卓越工程师教育培养试点单位中三个支撑专业之一。近十年来,学校一直把电子科学与技术专业作为学科建设中的一个重点。本专业培养的目标是培养适应社会主义建设需要,德智体美全面发展,具有扎实基础理论,掌握电子科学与技术基础知识和系统的电子工程专业知识,具有较强的工程实践、团队协作、组织管理和创新能力,使学生能够在固体电子学、光电子学、物理电子学、微电子学领域从事研究、教学、设计、开发、管理等工作或攻读更高一层学位。电子科学与技术专业的主干课程:马克思主义基本原理、高等数学、大学物理、大学物理实验、大学计算机基础、大学英语、工程图学、电路、模拟电子技术、数字电子技术、半导体物理学、光电子学、电子材料与元器件测试技术、电子材料、传感器原理与应用、铁电压材料与器件。其中的光电子技术课程是电子科学与技术专业的优秀课,也是电子信息工程专业,应用物理等专业的选修课。其拥有42学时、是一门2学分课程。 光电技术是由光学技术和电子技术相结合而形成的一门崭新的技术。它的主要内容是利用光电结合的原理和方法,实现信息的获取、发送、探测、传输、变换、存储、处理和重现等。光电技术是研究“光子”与物质中“电子”相互作用的一门科学,它以光学和电子学为基础,综合利用光学、电子学、精密机械、仪器仪表、材料科学、控制科学和计算机技术解决各种工程应用课题的技术学科。光电子技术将电子学使用的电磁波频率提高到光频波段,产生了电子学所不可能实现的许多功能。学生通过该课程可以了解光电子技术的应用范围和发展前景,掌握一些常用的光学技术信息化方法,并通过实验了解光调制和探测方法,提升就业竞争力。 二、光电子技术课程教学改革的必要性 《光电子技术》这门课程内容饱满,范围广泛,而且近年来该学科领域发展迅速,对该领域人才的工程实践能力和创新素质要求也不断提高。这些客观条件都给《光电子技术》的讲述带来了困难。特别是在新的教学大纲以后,电子科学与技术专业对这门课程的授课学时进行了压缩,由原来的64学时变成了42学时,学分也相应地变成了2分。学时的变化预示着讲授的内容必须进行压缩,同时一些理论和数学推导很容易使学生们失去这门课的学习兴趣。为了培养该领域的卓越工程师所必备的素养,培养学生的学习兴趣和创造力,对教学手法做一些改进是非常必要的。 三、教学方法的改变 1.增加实践环节 一门课程的学习就是能够增加学生的知识范畴,培养学生的理解能力,让学生在各自的专业领域更加专业。对于电子科学与技术专业的同学通过光电子技术这门课程的学习,可以很好的掌握光电子技术的基本理论以及部分器件的用途、原理以及制备方法。所以在课程结束后安排4次课时的课程设计,具有必要性,要求同学们能够理论联系实际。把学生们分成相应的几个小组,设计发光元件和接收元件,以及对光电系统的电路进行设计,尽量让每一位同学都可以参与到此课程设计,充分发挥每一位同学的特点,让同学们学位沟通,布置团队的协作。 2.引入科研和专题讲座 给同学们介绍国内从事光电子技术方面的科研机构、大学、所在地点以及科研方向,同时也介绍一些科研成果的应用。相关的研究如:晶体光学、调Q、锁模、选模、倍频、参量振荡、反射、荧光,电致发光,非线性光学等领域。因为景德镇陶瓷学院电子科学与技术专业的学生在大学三年级学习这门课程,这时候学生在面临就业和考研的抉择,针对想报考光电子相关领域的研究生的同学,给大家提供一点信息,让同学们提早准备。当然在本书的第七章中,我们也计划挑出四个课题方向,例如课本上的光纤通信,激光雷达,激光制导,红外遥感,把学生们分成四个小组进行查找相关资料,然后进行讨论,最后派出代表,举行一个专题讲座。通过专题讲座,让同学们主动查阅资料,这可以教会同学们如何利用图书馆庞大的网络资源(期刊、文摘、网络及光盘),工具书等。同时通过查阅文献资料和对其选择、消化、归纳,也可以提高学生分析问题,解决问题的能力;也可以开阔同学们的视野,让学生更加接近本学科的前沿技术;通过资料的阅读,也可以让同学们看到科技论文如何写作(中文与英文),有兴趣的同学可以参加创新小组,最后尝试完成科技论文的写作。 3.考核方式改革 俗话说:考考老师的法宝,分分学生的命根。但是对于本科生专业课的考核,采用闭卷考试,虽然可以让学生更好的掌握需要记忆的理论知识,也可以更加理解公式之间的衍化,但是不利于培养学生的实践动手能力。而且在考试前,学生通常喜欢采用平时学习不努力,考试前突击。花大量时间查找和背诵所谓的重点为了应付考试,考试后就如过眼烟云。针对这种情况,提出用来完成考核。例如在实践环节完成的一个很好的设计,可以让学生很难忘记这个别样的经历。在最终的成绩体现上,给出一个总的分数,但是这个数字有“课堂+考试+设计”三部分组成,所占比例为1∶1∶1。这样的考核可以让学生掌握理论知识,又可以培养实践与应用能力,团队沟通协作能力。 四、结束语 根据我校电子科学与技术专业的特色情况,从《光电子技术》这门课程的教学内容,教学方法做一些的改变和探索。教学内容的选择、整合、补充,既注重知识的逻辑连贯性,又让学生充分掌握基本理论,了解光电子技术的实际应用,同时也了解了学科发展的前沿知识,开阔了视野。多媒体教学的引用可以提高知识的表现力,让其更加清晰、形象、生动、全面、具体。实践环节的增加可以让学生理论联系实际,培养学生的工程实践能力和动手能力。科研和专题讲座的引入可以让学生获取最新的科技信息,锻炼同学们选择、总结、消化、归纳整理信息的能力。考核方式的多样化也有助于让学生掌握理论知识,又可以培养实践与应用能力,团队沟通协作能力。 电子科学与技术论文:电子科学与技术应用型创新人才培养模式探索 摘要:知识型经济时代对知识与技能兼具的电子科学与技术应用型人才的需求正在不断增加,为满足社会发展需求,太原理工大学电子科学与技术专业通过教学体系改革加强学生专业基础理论的学习,以学生进实验室参与科研项目和参加科技比赛的方式加强其实践动手能力,通过校企合作的方式建立产学研基地,为学生提供企业岗位实习的机会,提高学生就业能力。 关键词:电子科学与技术;应用型创新人才;教学体系改革;校企合作 作者简介:胡杰(1979-),男,河南信阳人,太原理工大学信息工程学院,副教授;张文栋(1962-),男,河南太康人,太原理工大学信息工程学院,教授。(山西 太原 030024) 基金项目:本文系山西省教学改革项目(项目编号:J2011012)的研究成果。 随着科技的快速进步和经济的高速发展,我们的世界已经从工业经济时代跨入了知识型经济时代,在知识经济的模式中,知识、科技先导型企业成为经济活动中最具活力的经济组织形式,代表了未来经济发展的方向。[1]而随着世界经济形势的悄然变化,经济生产中对人才的需求也发生了巨大的变化,技能型专业人才不能满足社会生产的需求,只有知识与技能兼具的高层次应用型创新人才才能受到社会广泛的欢迎。[2]最近几年,欧美等世界发达国家对人才的聘用与培养经验已经证明了这种人才需求的迫切性,而且我国沿海发达城市对这些人才也是求贤若渴。这种人才需求的迫切性既对我们的高等技术教育提出了更高和更新的要求,也为其发展创造了良好的机遇。为此,各级政府和高等院校以及研究院所都极为重视,探索和研究如何培养应用型创新人才已然成为了一个重要的课题。 一、电子科学与技术应用型创新人才培养的必要性 21世纪被称为信息时代,电子科学与技术是现代电子信息产业的基础。[3]根据目前国内外电子科学与技术行业的现状和发展趋势,欧美等发达国家和地区的电子科学与技术产业已经步入蓬勃发展的阶段,而中国伴随着改革开放的步伐和国外资产的不断涌入,电子科学与技术产业也开始步入上升轨道。在“十八大报告”中明确提出“建设下一代信息基础设施,发展现代信息技术产业体系”,把“信息化水平大幅提升”纳入全面建成小康社会的目标之一,并提出了走中国特色新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化道路,促进这“四化”同步发展。中国电子科学与技术产业将有一个明显的发展空间,高科技含量的自主研发的产品将进入市场,形成自主研发和来料加工共存的局面;中国大、中、小企业的分布和产品结构趋于合理,出口产品将稳步增加;高技术含量产品将向民用化发展,必然促进产品的内需和产量。随着社会需求逐步扩大,电子科学与技术专业总体就业前景看好。 电子科学与技术专业的教育质量、规模、结构和市场的关系是一种相互制约、相辅相成的辨证关系。目前,市场对电子科学与技术专业人才的需求基本上是供不应求,特别是高层次的设计人才短缺。而国内目前对电子科学与技术人才的培养模式呈现为多样性[4],只有包括清华大学和电子科技大学在内的8所高等院校拥有电子科学与技术国家一级重点学科,北京理工大学和西北工业大学等11所重点院校拥有物理电子学、电路与系统、微电子学与固体电子学和电磁场与微波技术4个电子科学与技术国家二级重点学科,很多一般的高等院校在教学水平和学生生源水平上远远不及重点高校,所以对电子科学与技术应用型创新人才培养能力上还远远不足,培养出的学生无法满足当今社会生产的需求。 二、电子科学与技术应用型创新人才培养的发展之路 1947年美国贝尔实验室发明了晶体管,开创了固体电子技术时代。[5]中国最早于1955年在北京大学开设半导体专业,1956年国家制定的12年科学规划中把将半导体技术列为四大重点发展领域之一,同年由北京大学、南京大学、厦门大学、吉林大学和复旦大学五所大学联合开办了半导体物理专业,为后来我国的半导体行业的发展培养了大批专业技术人才。20世纪70年代,集成电路行业迅速发展,我国开始从国外引进集成电路生产设备,为满足市场对人才的需求,很多高校先后开展了半导体物理专业,我国半导体领域开始发展。但是到20世纪80年代由于国内半导体技术的落后,同时受到国外半导体市场的冲击,我国半导体行业出现低迷状态。进入20世纪90年代之后,微型计算机和家电等信息产业的迅速发展推动了我国半导体行业的发展,同时中外合资热潮的出现使我国在引进国外先进设备的同时和引进了先进的技术,至此我国的微电子行业开始了高速发展的时代。教育部1998年4月颁布了新的本科专业目录和引导性专业目录,将原微电子技术、光电子技术、物理电子技术、电子材料与元器件和电磁场与微波等本科专业整合为一级学科“电子科学与技术”。 目前,全国设有电子科学与技术相关专业的高等院校有170多所,在校学生约3-4万人。其中全国重点建设的“211工程”院校中,有41所学校设立了电子科学与技术本科专业,在“985工程”重点建设院校中,有19所学校设立有电子科学与技术专业。电子科学与技术专业的发展现状总体来说是良好的,主要表现在:本专业的规模在逐年扩大,开设此专业的学校和招生人数都在增加;本专业毕业生的就业率相对较高,这是与电子科学与技术行业的稳步发展相适应的。 三、太原理工大学电子科学与技术应用型创新人才培养的改革与创新 太原理工大学(以下简称“我校”)电子科学与技术学科是在电子信息工程、通信工程、测控技术与仪器等相关专业的基础上,进一步拓宽专业,加强基础,为满足社会人才发展的需求而进行的人才培养模式探索与改革。2010年电子科学与技术学科已获得一级博士和一级硕士学位授权点,为我们的学科发展提供了机遇,为探索和改革电子科学与技术学科人才培养模式奠定了基础。我们将进一步完善专业知识结构,既重视电子科学与技术传统知识的传授,又注重学科前沿及创新能力的培养,为培养高水平和高素质的高级工程人才打下可靠的基础。 1.应用型创新人才培养的实验教学体系创新 太原理工大学信息工程学院实验技术中心于1998年7月成立以后,为加强学生实验环节,先后建立了高频电子线路及信号与系统实验室、智能仪器与虚拟仪器实验室、现代通信技术实验室、微波与天线技术实验室、电子工艺实验室。实验技术中心承担信息工程学院电子信息工程、测控技术与仪器、通信工程专业教学培养计划所涉及的全部实验教学任务,每学年完成60余门课程的实验任务、20余门课程的课程设计任务。 为了提高教学实验水平,增强学生的创新素质和实践能力,实验技术人员积极参加有关学术交流活动,多次主办“高级实验技术研讨会”、“新技术、新产品演示会”;在国内外学术期刊或会议上多篇;参编普通高等教育“十一五”部级规划教材《过程控制实验教程》以及《单片机技术及应用系统设计》、《可编程序控制器原理及应用》等多部教材;带领学生积极参与全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车大赛、大学生iCAN物联网创新创业大赛、全国大学生电子设计大赛赛场、OpenHW开源硬件与嵌入式大赛和“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛等国家赛事,并多次获得部级奖项,提高了学生的创新与应用能力。 2.校企合作的应用型人才创新模式 校企合作是高等院校培养高素质应用型人才的有力实践方式,通过产学研结合的方式实现学校与企业信息和资源共享。学校利用企业提供的教学设备和岗位实习机会,提高了学生的实践应用能力,实现了让学生在校所学与企业实践有机结合,而作为企业也不用为人才培养而大费周折,通过将员工送入校企共建基地学习和引进优秀毕业生的方式,提升企业创新能力,所以是一种“双赢”的方式。 为提升电子科学与技术应用型人才的培养能力,学校先后与太原理工天成电子信息技术有限公司、太原市华纳方盛科技有限公司、山西德力西电器有限公司、太原维康商贸有限公司和山西中科博杰科技有限公司等高新技术企业签订了校企合作协议。山西德力西电器有限公司向我校捐赠了多台电器控制设备,建立了“山西德力西电器控制实验室”。太原维康商贸有限公司在我校建立产学研基地的同时设立了“维康助学金”,不仅为学生提供实习岗位的机会,也为家庭困难学生提供了经济帮助。太原理工天成电子信息技术有限公司、太原市华纳方盛科技有限公司和山西中科博杰科技有限公司作为科研型高新技术企业,与我校建立了长期的学生创新与应用能力培养方案,各公司高级技术人员将作为学生的直接指导老师,指导学生进行生产实习和毕业设计的工作,为培养高层次应用型人才提供了保障。 3.学科研究领域的拓宽与创新 为让学生学习和掌握世界最前沿的微米纳米检测技术,我校电子科学与技术专业引进多位国外留学归来的博士人才,建立了微纳系统研究中心,开展微纳机电系统、生物传感器和纳米电子器件等方面的研究工作,微纳系统研究中心目前承担国家863项目、国家自然科学基金、教育部博士点基金、博士后基金等各类基金项目20余项,同时实验室长期开展科技活动,学生申请后可进入实验室跟随导师进行为期半年或者一年的学习活动,期间学生会参与实验室项目的科研工作和科技比赛活动,提高科研能力的同时锻炼学生的实际动手能力。 为给学生提供更多的就业发展机会,更好地为山西省经济快速发展服务,我校电子科学与技术专业师生结合山西省经济特色,开展了煤矿水害超前探测与预警技术的研究,并以此为基础积极申报了科技部重点领域创新团队和山西省重点实验室等,并承担了山西省重大专项项目、山西省特色学科建设项目和山西省科技攻关项目等多项科研课题。在加强平台建设的同时与山西省煤炭地质水文勘查研究院、同煤集团和北京睿呈时代信息科技有限公司建立了科研合作关系,为我校研究生和本科生提供了科技研发基地和实验测试基地,促进了我校学生在煤矿安全领域中的就业和发展。 四、结语 我校电子科学与技术专业在实验教学体系创新、校企合作的应用型人才创新模式和学科研究领域的拓宽与创新方面做的工作是研究电子科学与技术应用型创新人才培养模式工作的一部分,是学校电子科学与技术专业特色紧密结合人才培养、企业发展以及地方经济特色的创新与改革,是面向新的国际形势下培养高层次应用型专业技术人才模型的培养和探索。这一系列的工作将有助于培养学生的理论学习、动手实践和实习能力,可以满足知识经济时代对高层次应用型创新人才需要,促进我校教育事业的改革与进步。 电子科学与技术论文:电子科学与技术新专业人才培养改革研究 [摘要]经过数年的发展,我校电子科学与技术专业取得成绩的同时,还存在着各种各样的问题,有些问题直接关系到我校电子科学与技术专业未来的生存发展。文章在指出存在问题的同时,提出了解决问题的措施和办法,为我校电子科学与技术专业新型人才培养体系的建立奠定了理论基础。 [关键词]电子科学与技术 人才培养 专业建设 21世纪是以高新技术为优秀,知识经济占主导地位的时代,工程技术对经济与社会的推动作用越来越重要,技术应用型人才的培养决定了一个国家的综合国力和国际竟争力。美、英、法、德、日等工业发达国家,由于注重加强技术应用型人才的培养,为其工业化崛起提供了及时高效的技术支持。 电子科学与技术专业是目前应用前途很广,社会需求量较大的专业之一。我校电子科学与技术专业于2007年开始招收电子科学与技术本科学生,到现在已有一届学生共近50名学生顺利毕业了。现在回眸总结这几年我校在电子科学与技术新专业人才培养建设体会,总体上看,这届毕业生不仅实践动手能力很强而且理论基础扎实,普遍受到用人单位好评和欢迎。当然我们也应当清醒地看到在电子科学与技术专业人才培养建设许多环节中仍然存在不少不足。其中最突出问题之一就是在人才培养的方案缺乏针对性和因材施教理念,同时实验设备及手段还不足,导致部分学生的学习效果并不十分理想。本人长期从事我校电子科学与技术专业人才培养制定及教学工作,切身感觉到提高我校电子科学与技术专业本科人才质量未来还有很多工作要做,其中最重要的就是要立足于学生的基础,满足服务于未来社会行业市场的需求,着重培养学生的实践能力,更好、更快和更多地为社会培养电子科学与技术专业的高级应用人才。为了达到上述这一宏伟目标,我校电子科学与技术专业的人才培养必须进行改革,使人才培养更具有鲜明的特色。电子科学与技术专业的人才培养改革思路主要从以下几个方面着手。 一、满足电子科学与技术专业社会需要,找准定位 我校电子科学与技术专业的定位问题是其发展的优秀问题,作者认为,给我校电子科学与技术专业定位,一定要突破管理理念,树立真正的市场理念,扬弃固定模式,瞄准电子科学与技术专业市场需求的现状和未来,社会发展需要什么样的人才,我们就培养什么样的人才,依靠我校师资、信息等优势,办出特色,创出品牌。因此,作者认为我校电子科学与技术专业培养人才目标是基础扎实、实践能力强和具有一定创新的应用复合型人才,适应市场需要。为此,我校电子科学与技术专业在教育、教学管理上应注重培养学生的创新精神和创业意识,注重提高电子科学与技术专业学生的适应能力、应用能力和竞争能力,真正培养出基础扎实、专业过硬、兼备特长、全面发展的多元化应用复合型电子科学与技术专业人才。 二、实验教学的改革 实验教学旨在规范学生进行科学研究的行为,培养他们解决实际问题的能力以及创新能力。2011年,我校“微电子技术实验室”获得中央与地方高校资金资助,总金额达300万元,极大地改善了我校电子科学与技术专业课程实验条件,对这一实践性教学环节进行了必要的改进,达到有利于对学生工程实践能力的培养。为此,我们在“微电子技术实验室”实验教学中采用模块式教学,由实验基本知识和基本操作、基楚实验、综合设计实验三个模块构成。配合开放实验室,为学生创造一个良好的工程实践环境。 (一)实验基本知识和基本操作。 这类实验主要是使学生掌握简单的测量方式、方法、常用仪表的原理性能及使用、选择、读数方法等,使学生对实验有一个全面的了解。 (二)基楚实验。 这类实验要求学生根据指定的题目自行确定实验方案、设计参数和所用的仪器仪表。通过此类验证性实验,既培养了学生的动手能力,又加深了对理论知识的理解。 (三)综合设计性实验。 这类实验要求学生利用先进的“微电子技术实验室”和多媒体实验教学软件,开设多种综合型实验,并要求学生在教师指导下,着重培养学生分析和解决问题的能力。 (四)开放实验室。 实验室对学生全天候开放,保证一人一组。在开放时间内,学生可以到实验室根据自己所学专业特点及爱好进行设计性和综合性实验,不受规定实验项目的限制,极大地激发了学生的学习的兴趣,为他们日后从事科学研究打下坚实的实践基础。 三、加强电子科学与技术专业建设 我校电子科学与技术专业培养德、智、体全面发展,使学生在电子与信息系统领域具有较好的理论基础、较宽的知识面和较强的实践能力,具备电子技术和信息系统的基础理论、基本知识和基本技能,能在信息、电子等行业从事各类电子设备和信息系统的研究、设计、制造、应用和开发,适应我国电子信息技术发展需要的专门工程实用技术人才。 电子科学与技术专业是一个较宽口径的专业,其内容涉及到电子和科学工程两个方面。本专业学生主要学习信号的获取与处理、电子设备与信息系统等方面的专业知识,接受电子与科学工程实践的基本训练,具备设计、开发、应用、信息系统和集成电子设备的基本能力。 在设置专业方向上,应从培养素质性、通用性和实用性人才出发设置专业方向,可以设置应用电子和集成电路设计两个方向,相应的专业课和选修课按需调整。 四、研究电子科学与技术专业学生特点,实施因材施教 因材施教是教学的基本原则,我校独立学院电子信息工程专业的“材”与211院校相比最明显的特点在于高考分数较低,这就有可能存在两方面的不足:一是接受知识的能力相对较差;二是学习不够刻苦。教学中如不注意克服这两种劣势,势必影响教学质量的提高。我校电子科学与技术专业的“材”也有其优势:一是就业压力迫使他们要勤奋学习;二是城市生源偏多,家庭各个方面条件较好,相对而言,见多识广,接受新信息、新事物反应快,动手能力强,思维比较活跃。作者认为,我校电子科学与技术专业的因材施教可从以下几个方面着手: (一)在学习方面,通过各种活动,如聘请电子科学与技术专家学者、社会知名人士、成功的企事业家等来校作专业指导和学术报告等,促进电子科学与技术专业学生的学习热情,提高学习兴趣,增强成才的紧迫感;做好电子科学与技术专业新生入学教育,在新生军训的同时,配合开展各种形式的纪律教育和专业教育,帮助电子科学与技术专业学生尽快适应新的学习生活;针对不同电子科学与技术专业学生的特点,通过设立奖学金、组织各种学习竞赛,成立学习兴趣小组,召开学习经验交流会,开设各种强化班和补习班,帮助电子科学与技术专业学生掌握正确的学习方法,树立学习信心,激发成才的欲望。 (二)在生活方面,通过严格管理培养电子科学与技术专业学生良好的行为习惯,加强对电子科学与技术专业学生日常行为的管理。坚持封闭式管理和开放式教育相结合的原则,加强纪律约束,加强电子科学与技术专业学生队伍建设,对电子科学与技术专业学生实行相对封闭的管理的同时也要注意开展丰富的课外活动,促进电子科学与技术专业学生个性的发展,培养电子科学与技术专业学生的乐观、向上的精神风貌。 (三)在心理健康教育方面,采用多种形式做好思想疏导工作。将心理健康教育列入电子科学与技术教学计划,组织开展好日常的心理咨询和辅导工作,有针对性地对电子科学与技术专业学生展开心理教育,建立电子科学与技术专业学生的心理跟踪档案,发挥班主任、辅导员的指导作用,及时调控电子科学与技术专业学生心理问题,帮助他们有效解决成长过程中遇到的各种问题。 (四)学校营造健康向上、积极进取的校园文化,通过开展各种社会实践活动,组织电子科学与技术专业学生走出校门、接触社会和了解社会对电子科学与技术专业人才和知识的需求。 五、加强电子科学与技术专业师资队伍建设 在电子科学与技术专业教师队伍方面,应着重处理自身师资和外聘教师的管理和培养问题。首先,应坚持聘任制和严格考核考评制度,并以此转化为竞争激励机制,教师的工作得到认可和回报,激发教师的工作热情,提高工作效率。其次,为电子科学与技术专业教师提供在职培训和进修机会。教师有了能促进自身可持续发展并实现教师电子科学与技术专业化的途径,自然能安心工作。培养出本校电子科学与技术专业学科带头人,建立本校的优秀教师队伍。通过聘任高水平的电子科学与技术专业外聘教师(教授)或专家为学科带头人,以他们为主来构建教研室,开展电子科学与技术专业建设。目前本学科教师都具有985高校博士学位。 总之,在终身教育的大背景下,针对性、开放性、可持续性发展、市场性、实践性和专业性是我校电子科学与技术专业人才培养方案所必须遵循的原则。我校电子科学与技术专业如果能够切实转变教育质量观,以社会对电子科学与技术需求为导向,以满足经济社会发展对电子科学与技术专业人才的需求为目标,借助于其新机制,创新办学模式,完全可以在电子科学与技术专业本科应用型人才的市场上办出自己的特色和个性,赢得更大的发展空间。专本业2007级学生的成绩统计分析表明,学生每门功课的平均合格率在94%以上,平均优秀率在70%以上。这说明学生的基本理论与基本能力达到了教学大纲的要求,符合预期效果。同时在全国和省级各类比赛中多次获奖,在2009年全国大学生电子竞赛中,2007级电子科学与技术专业李智同学和肖超军同学获湖南赛区竟赛一等奖,邓超爱同学获得国家励志奖学金奖。 (作者单位:中南林业科技大学计算机与信息工程学院 湖南长沙)
光电子论文:研讨式教学方法在《光电子学》课程中的应用 摘要:《光电子学》是一门专业基础课程,内容涵盖光学与电子学等多学科知识,具有理论性和实践性并重的特点,采用研讨式教学方法,加强多学科综合专题与应用专题等研讨课程对于提高教学质量具有重要意义。通过《光电子学》研讨课的实践,从选题、目标、实施和评价等方面对研讨课进行了分析与思考。 关键词:研讨式教学;课堂教学;教学方法 一、引言 研讨式教学作为一种有效的教学模式在教改中受到多方面的肯定和推广。它针对重要教学内容中的某些习题或专题展开讨论,在此过程中学生有目的地进行调研、回顾、分析和思考,使其变被动接受为主动学习。在《光电子学》课程中加强专题研讨式教学,对教学质量的提高无疑会起到积极的推进作用。 光电子学课程是专业基础理论课程,具有理论与实践紧密结合、基础理论与前沿研究方向紧密结合的特点,但内容偏重于建立学科理论体系。光电子学课程包含两大理论体系――光电磁理论和光量子理论,需要系统介绍一系列基本概念、基本原理和基础理论,因此内容涵盖的知识面很广。课程讲授中过于偏重基础理论会使教学枯燥无味,使学生对具体的物理意义缺乏理解,在课堂教学时适当增加一些系统应用实例进行专题研讨,可充分调动学生的学习兴趣和积极性,使学生从理论和实践两方面全面理解课程内容,在教学评价上除了考试成绩之外还可结合学生在研讨中的实际表现来综合评定成绩。采用研讨式教学方式,不仅可获得良好的教学效果,融洽师生关系,更重要的是在此过程中还把学生从被动接受知识的客体转变成为主动自觉进行知识学习的主体,从而培养学生勤于思考的习惯和自主创新等能力。当然《光电子学》课程本身存在一些特殊性,使得研讨式教学不能简单模仿其他课程的模式,通过两年来的实践,我们对研讨课的选题进行了总结与思考。 二、研讨课的选题 研讨课的选题是课程质量的首要环节,选题设置的是否科学,直接关系到研讨式教学的成败。只有目标明确、内容具体、激发兴趣的选题才能达到需要的效果,避免流于形式。根据我们的思考与实践总结了以下几点可用于研讨课的选题。 研讨内容可与科研实践相结合。根据我们的实践,将光电子学应用领域科学研究中的相关内容引入课程研讨,可极大地激发学生的学习兴趣。例如,我们将高灵敏度干涉仪研究的相关实验的原理、结构、过程与结果进行了展示,鼓励学生对系统结构进行分解,然后学生进行分析,提炼出了半导体DFB激光器、声光强度调制、相位调制、偏振调制、光电探测共五个主题,学生按照兴趣自动分为5组,每组5到6人进行了深入讨论,在此过程中,他们自己温习教材、查阅资料、推导公式、分析特点、交流辩论、分析总结,很好地完成了任务。在此过程中,学生概念更加清晰,对知识点的理解更加深入,培养了学生所学知识的综合运用能力,为其今后的科研工作打下良好的基础。 研讨内容可与前沿研究方向紧密结合。光电子学的显著特点是知识更新快、新型交叉学科的不断涌现、器件性能不断提高和新型器件不断出现。为了体现课程的现代性和先进性,反映光电子领域最新的研究现状,在研讨内容上,将光电子学新技术与最新发展成果引入课程教学,使学生不仅对光电子领域有更全面的了解,并激发学生深入研究的兴趣,可为进入专业领域的研究和创新能力的培养奠定基础。 研讨课教学中可加强与相关课程内容的联系。光电子学课程有较宽广的知识面,包含了光辐射的产生、传输、调制和探测等各方面,相关内容涉及到《电磁学》、《激光物理》、《光学原理》、《量子力学》、《光电技术》、《光纤光学》、《半导体物理学》、《光纤传感技术》等多门课程。相关课程的联系也是学生非常感兴趣的内容,例如模式耦合的相关内容,以《电磁学》等课程为基础,又可应用于《光纤光学》中的圆形波导相关内容,还可延伸到《光纤传感技术》的光纤光栅等内容。这些联系都可以作为研讨的主题激发学生深入钻研的兴趣,从而巩固了所学知识,预习了后续课程。 二、研讨课的目标 在课程的研讨内容确定后,要明确研讨的目标,包括研讨的方向,研讨的重点,研讨要达到的深度等。教师在研讨课目标时,要针对学生状况确定教学目标,尽可能把问题落在学生学生最有可能感兴趣的方向,并把握把握好其难易程度。对学生而言,假如问题设置太难,势必给学生太多的负担,影响学生学习的兴趣;反之如果问题设置太简单,则又会让很多学生不屑于去思考。比如要对电光晶体调制在科研中的应用展开研讨,可以明确研讨方向是相位调制,重点是铌酸锂晶体的横向应用,要求达到能根据应用要求进行参数估计的程度。 研讨课的目标必须和讲授课目标一致,以讲授课的内容为基础进行扩展,难易程度可略高于讲授课。研讨式教学只是一种教学手段,而不是目的,知识传递始终是培养学生的基础,研讨式教学方法不能脱离这一基本条件。只有在成体系的讲授知识的基础上,在学生在积累和理解了一定的知识之后,才能应运掌握的知识、技能、经验或理论功底,围绕所设的研讨课题进行深入的思考,探讨和交流研究的结果,从而求得正确的结论和对知识理解的深化。例如“DBR半导体激光器特性与应用”研讨课,首先必须从激光产生的基本条件,到半导体的能带特点与跃迁机理,再到DBR半导体激光器结构与原理等知识点进行充分的讲述,使学生有深刻的系统的认识,如果缺乏对这些知识点的深刻理解,研讨很有可能流于形式,学生或对问题反复讨论,或在交流中缺乏主动,回答问题支支吾吾,研讨课变成例程讲解课。有了明确的教学目标,才可提出研讨方案并进行有效的实施。 四、研讨课的实施 研讨课的实施包括准备、组织和总结等方面的内容,我们确立了“目的明确、准备充分、教师引导、学生为主”的基本思想,力求研讨学生态度积极、课堂气氛活跃,而不要过多增加学生的课外负担。 第一,重视研讨前的准备。在讲述课的教学内容完成后,将研讨课基本方案提前发至学生手中,使其有足够的时间进行思考酝酿;进行辅助教育,为研讨者充实相关的知识,拓宽研讨的思路,激发学生兴趣;视学生的时间空余程度决定是否让学生自行查阅资料还是教师发放参考学习资料,要求学生进行文献资料综述并提出问题的基本解决方案;将研讨任务分解后可以让学生根据兴趣自行分组,也可随机指定分组。研讨课质量的好坏,关键取决于师生对研讨课的准备。 第二,研讨课的课堂组织。研讨课的组织可分两个阶段,包括小组讨论和课堂发言。在研讨过程中发挥学生的积极性是关键,学生应该是研讨的主体,思维应处在积极活跃的状态,教师只是组织者和引导者,如果只是教师在说,说明课堂教学设计不合理,学生没有兴趣或者准备不充分。在研讨过程中教师要把握时机,在适当地进行提问和鼓励竞争,加强师生互动和学生之间的互动,温和适当纠正学生错误观点,不能代替学生去研究。通过积极主动参与课堂教学过程,学生不但可以充分了解光电子学的知识点,还能够在科研资料调研、研究报告撰写和口头表达等多方面能力得到培养。学生在经历课堂讨论后,大多留下了很深刻的印象,师生关系也更显融洽。 第三,研讨课的总结。研讨课结束后教师可以对研讨结果进行及时的总结和分析,对表现最佳的学生加以鼓励。倘若研讨效果不佳,也可寻找原因并加以改进,逐步提高研讨效果。根据我们的经验,第一次讨论课最为重要,最好讨论学生最感兴趣和轻松的内容,多数是偏重于技术应用的内容,而且需要多下功夫准备。在研讨课总结时学生一般不愿作太多的口头自我评价和相互评价,包括自信的学生和不自信的学生,教师不需要给学生太多的压力,可以要求学生对研讨课内容作书面总结,作为研讨课考核的部分内容。 五、研讨课的考核 作为课程综合成绩的一部分,公平合理的研讨课考核评价可以进一步提高学生的积极性,考核评价内容可包含书面报告、课堂表现和相互评价。书面报告应给出文献综述、基本方案、问题分析和结论。由于教师对学生表现只能做到宏观把握,要做到公平合理很大一部分需要学生之间的相互评价,为避免学生之间相互提高成绩,学生各组总成绩主要由教师决定,而组内学生成绩需要明确优秀率,由学生投票决定成绩。教师可对考核评价进行不记名问卷调查,进一步提高考核评价的公平性和合理性。 结束语:在《光电子学》中引入研讨式教学,激发了学生学习和思考的积极性,深化了学生对知识的理解,扩展了学生的视野,提高了学生发现和解决问题的能力,希望我们的经验有一定的借鉴作用。 光电子论文:光电子器件行业发展趋势分析 摘 要 光电子器件是构成光通信系统的必备元器件,能够实现光信号的产生、信号调制、探测、连接、能量分合、波长复用和解复用、光路转换、能量衰减、方向阻隔、信号放大、光―电―光转换等功能。无论是接入网,还是城域网和骨干网,以及代表未来通信技术趋势的光互连网络,都需要大量的光电子器件,光电子器件的发展也推动了光通信技术的进步。本文主要就光电子器件行业的发展趋势进行分析,为光电子器件行业的发展提供借鉴。 关键词 光电子器件 行业 发展趋势 一、光电子器件介绍 根据是否需要电支持,光器件可以分为无源和有源两类。有源器件主要包括波长转换器、光放大器、激光器、光调制解调器、色散补偿光模块、光开关等需要外加能源驱动工作的光电子器件。无源器件是光通信系统中需要消耗一定的能量,具有一定功能而没有光电转换的器件,主要由光分路器、光滤波器、光分波器、光合波器、光耦合器、光纤连接器等不需要外加能源驱动工作的光电子器件组成。光无源器件具有高回波损耗、低插入损耗、高可靠性、稳定性、机械耐磨性和抗腐蚀性、易于操作等特点,广泛应用于长距离通信、区域网络及光纤到户、视频传输、光纤感测等等。它是光纤通信设备的重要组成部分,也是其他光纤应用领域不可缺少的元器件。 二、光电子器件与光通信发展的关系 进入21世纪后,由于互联网业务的迅速发展和音频、视频、数据、多媒体应用的快速增长,数据通信对带宽的需求快速增长,对超高速和超长距离的大容量光纤网络和传输系统有了更为迫切的需求。 随着光通信行业的发展,宽带用户数量不断提高。根据ICCSZ的《2015全球光通讯市场分析与预测》,截至2014年底,全球固网宽带用户约为7.28亿,年净增数接近5000万。 根据工信部数据,截至2015年10月末,我国互联网宽带用户规模达到2.12亿户,3G、4G移动宽带用户达到7.47亿户,其中4G用户达3.28亿户。“宽带中国”战略的加速推进,宽带提速效果日益显著,8Mbps及以上接入速率的宽带用户总数超过1.33亿户,占宽带用户总数的比重达63%,比上年末增加22个百分点;20Mbps及以上宽带用户总数占宽带用户总数的比重达27.5%,比上年末增加17.1%。光纤宽带建设进度加快,光纤接入FTTH/0用户比上年末净增4158.6万户,超过上年同期增量91.6%,总数达到1.1亿户,占宽带用户总数的比重达到51.8%。 我国政府和有关部门对光纤宽带网络建设重视程度不断加深,先后出台多项政策和指导性文件,强调发展光纤宽带网络。《通信业“十二五”发展规划》要求2015年光纤入户覆盖量达到2011年的3.4倍,年均复合增长率为45.19%,这将带动光通信相关产业的良好发展。 光电子器件作为光纤网络的构成要件,其发展与整个光纤通信行业的状况息息相关,既直接受基础网络的资本性投入、组网需求和组网方式等网络运营的影响,也通过自身技术的发展和性能的优化不断推动光网络市场和技术的演进。随着光纤网络从长距离骨干网向城域网和接入网过渡以及全光网络的发展,对光电子器件的需求更加迫切,市场需求量也随之迅速增长。据ICCSZ统计,2014年全球光电子器件市场收入约为73亿美元。 光电子器件在光通信设备总成本中所占的比例正逐年提高,其市场容量不断增加。原因来自两方面:一是光网络架构的变化。过去,光传输主要应用于骨干网和城域网,但随着带宽需求的增长以及光网路建设成本的下降,光传输网络已经向接入网延伸。接入网中的节点和终端数量都远远大于骨干网和城域网,而每个节点和终端都需要光电子器件,故接入网中光电子器件的用量远远大于骨干网和城域网。同时,接入网中带宽需求的增加反过来又会促进城域网和骨干网的网络升级、扩容甚至更新换代,从而带动更多的诸如波分复用、光放大器等光电子器件的需求。二是光电子器件的小型化、模块化、集成化和智能化。集成光电子器件在形式上正逐步取代功能单一的分立式电子元器件和光学元器件,在性能上也可替代原先需由系统或者设备才能实现的功能。因此,光电子器件在光通信设备总成本中所占的比例越来越大。 三、光电子器件的行业规模 光器件是光通信设备的重要组成部分,光通信市场的不断发展,将直接带动光器件市场不断发展。近年来全球光器件市场快速增长,根据ICCSZ统计,2009年全球光器件市场销售收入达20.15亿美元,至2013年,全球光器件市场规模已超过35亿美元,年均增长率达15.92%。 随着市场需求和技术的不断发展,国内光器件企业的综合实力不断提升,在全球光器件市场的影响力不断提高。根据ICCSZ统计,2009年中国光器件市场收入约为5.3亿美元,其在全球光器件市场中的占比约为26%;2013年中国光器件市场收入已经发展至12.5亿美元,其在全球光器件市场上的占比也上升至35%。 四、光电子器件行业的发展趋势分析 相比美国、欧洲、日本、中国台湾等光通信器件公司发展较快的区域,国内光电子器件行业中大部分企业仍然依靠低成本在低端器件领域竞争,缺乏优秀技术和自主品牌,总体上的竞争力仍较为薄弱,位于产业链的低端。 随着网络通信数据量的大幅增加,对光通信网络容量的要求也不断增大,运营商需要对光纤宽带网络进一步扩容和建设,骨干网络扩容和接入网的升级提速将是下一段光通信网络的建设重点。 骨干网和城域网的光纤扩容包括铺设更多的光纤以及对已铺设的光纤进行信道扩容。信道扩容的方法有两种:一是提高光纤的单信道传输速率。目前正在进行从10Gbit/s到40Gbit/s及100Gbit/s、400Gbit/s的扩容。二是增加单光纤中传输的信道数,如利用波分复用技术(WDM)扩容到40通道、80通道等。 受技术进步和大规模应用的影响,近年来,光纤、光电子器件和光通信设备的价格不断下降,光通信的成本不断下降。而传统电缆通信主要材料铜的价格不断上涨,在未来一段时期里,以铜线为传输介质的通信网络将大量被光纤网络所替换,“光进铜退”将成为不可阻挡的趋势。在接入网方面,主要表现为光纤到户FTTH、光纤到楼FTTB等方式逐步替代基于双绞线或同轴线的ADSL方式。另外,4G技术的推广将进一步促进移动宽带发展,更多的移动数据通信需求将促进移动通信领域“光纤到天线”的发展。 除了接入网将逐步过渡到以光纤到户方式为主外,光纤将逐步向用户端继续延伸,最终实现光纤到桌面、光纤到服务器,直至板卡光互连、芯片光互连。 随着电信号方式的高速传输接近极限,光互连作为亟须的替代技术引起关注。在个人电脑、高性能服务器及手机等产品上已经开始采用光接口,随着未来光互连的制造成本大幅下降,光接口有望应用到更多的产品上。另外,在单芯片上混载光路与电路的硅光子技术的进步、微处理器芯片的全局布线等也显示出了芯片间、芯片内采用光互连的可能性。光通信节点间的距离越来越短,所需求的光电子器件数量越来越多,应用场景越来越广泛,市场规模越来越大。 (作者单位为平安证券有限责任公司) 光电子论文:光电子学基础课程教学改革初探 摘要:光电子学基础课程是光信息科学与工程专业设置的一门专业课,也是光电子相关硕士专业研究生的必需基础知识储备。笔者结合课程教学特点,以及该专业的本科、硕士生的培养目标,对光电子学基础课程的教学方法、实践环节和课程评价方法等做了改革探索,获得了较多的有益经验,取得了较好的效果。 关键词:光电子学;教学方法;教学改革;实践环节 一、介绍 光电子技术是由光信息技术和电子技术的相互结合而形成的新的光电子技术,涉及光信息处理、光纤通信、激光技术等领域,是未来社会发展和进步的优秀技术。光电子技术不仅研究内容非常广泛,而且也是未来信息技术中的重要推动力量,它包含光信号的产生、光信息的传递、光电信号的转换和处理和光电功能材料相关的内容,如:光电功能材料的发光机理、制备方法和工艺应用范围、光电器件的加工与制作和光电系统的集成等一系列从基础理论到实际工程应用等各个领域的研究。涉及光子学、光信息科学、电子学、材料科学、计算机技术等前沿学科理论,它是由多个学科之间的交叉而形成的一门高新技术学科。 光电子技术在经历上述学科之间的交叉渗透后,其技术水平和工程应用技术取得了很多突破,在社会发展中以及社会信息化中起着越来越重要的作用,光电子技术的相关产品也越来越多地影响我们的生活。目前,国内外正掀起一股光电子技术和光电子产业的研究和发展的热潮。一些国家把大量资金投入光电子学和光电子技术的研究和开发中,许多以光电子技术为研究方向的研究中心、实验室和公司越来越多的建立起来。光电子技术的发展决定了未来产业的发展方向,将给工业和社会带来比电子技术更大的技术冲击。光电子技术和产业在国家经济建设和科学持续发展中起到至关重要的作用。 因此,光电子学基础是光电子专业学生必备的基础知识,也是未来光电子产业需求的人才中需要掌握的重要基础知识。 二、课程特点及专业培养目标 光电子学基础是整个专业中的基础专业课程,在学生专业思想和未来培养目标及要求的实现上发挥重要的作用,也是未来该专业研究生必需的基础课程储备。该课程注重理论联系实际,注重对学习者能力的培养,重点培养学生综合分析、解决问题能力,为将来从事光电技术领域的科研、开发和应用工作奠定基础。 我们的培养目标为:培养在光电子技术科学领域具有深厚的理论基础、扎实的专业知识和熟练的实验技能,德、智、体全面发展的高级光电子技术科学人才,使学生具有在光学、光电子学、光通信技术、激光科学、光波导与光电集成技术、光信息处理技术、计算机应用技术等领域开展创新性基础理论研究以及从事设计、开发应用和管理等工作应具备的理论和技术基础。因此,基于我们的专业培养目标和光电子学基础课程的自身特点,我们在教学过程中进行了改革探索。 三、教学改革探索 1.教学内容改革。①授课体系和讲授重点。该课程根据学生培养需要,从光电子器件和光电子技术在未来工程应用的需要的角度出发,研究原理及系统构成在光电检测技术、光纤通讯领域中的常用光电器件的技术。重点讲述光学基础、光纤通讯的构成、半导体物理、光纤器件、光电子现象和光电转换器件,重点讲解光电子器件的结构、工作机理、工作特性和在工程技术上的具体应用。为了更好地将所学应用到未来的技术发展上,对各类光电器件的系统集成、信号的调制、解调技术也作了详细的讲解,同时给出在工程中的实际例子。②课堂教学内容紧跟科学发展的步伐。光电子课程的教材对于快速发展的光电子技术来说,既是基本的原理内容,但又是滞后的技术,若授课时只是按照教材内容讲解,往往会带来知识不新、内容与技术发展脱节的后果,易使学生对该课程的学习积极性和兴趣下降。因此,在教学过程中补充和及时更新教学内容,增加一部分现代光电子技术的发展前沿、新出现的技术及需求,从而能给学生提供更多的学习探索和求真的空间。③加强该课程与应用技术之间的联系。专业基础课程的基本功能是让学生了解和掌握所学专业的发展方向,培养的学生能在以后的学习中、工作中涉及光电子技术方面上进行继续学习和钻研。因此在给同学们讲解课程中的内容时,要与现代信息技术的发展紧密结合。针对在光电检测技术、激光应用技术、光纤通讯技术等内容进行重点讲解,结合当前社会已有的需求的技术发展进行讲解,使该专业的学生明确所学课程内容在技术应用、研究发展及市场前景,对未来的从事的专业充满信心。④为了更加与国际接轨,尝试了双语教学。在平时提供给学生光电子相关的外文读物和论文,指导学生学习专业词汇,在课堂中进行讲解,开阔同学们的视野,引导学生进行初步科研潜力的培养和学习,调动学生的积极性,引导他们进行文献学习,进一步了解国外光电子技术的发展现状,激发兴趣。⑤教学内容与市场技术应用及需求的结合。结合本校本地区特点,系统规划、组织,实施产、学、研一体化模式。针对光电子技术和光电子产业市场密切联系的特点,在课程内容上跟上市场技术需求,结合本地区经济发展的实际情况,培养既有专业知识和跨学科知识,又有极强的实际操作能力、适应性强的学生,全面提升学生的理论素养和实践能力,增强学生在未来光电子产业上的竞争力。 2.教学方法探索。①充分利用多媒体技术进行教学,利用多媒体课件在表达上形象直观、方便,在效率上和容量上很大的特点和优势。既能使课程中的各种图片资料得到清晰展示,还能节约课程上的时间,从而能在课堂教学中讲解更多的课程内容,较大地提升了授课中课堂的信息量。因此我们认真积极地制作教学课件,充分利用网络上丰富的信息资源,并与兄弟院校的老师展开课程教学交流,共享多媒体课件。极大地激发学生对该门课程的学习兴趣。②采用课堂教学和专题讲座结合的教学方法。在进行课堂理论教学的同时,利用其他时间安排、组织团队教师举办《光电子技术专题讲座》,开展光电子技术专题研究,如液晶显示、光电转换及系统集成、光纤传感及应用和近场光学中的探测技术等,既能强化学生所学的基础理论,又能激发学习兴趣,培养学生的科研意识。吸引学生参与到大学生训练计划和参与到老师研究的课题中,提前打下科学研究基础。③在方法改革中,在富有开放性的问题情境中进行实验探究。对参与到老师研究的课题或参加大学生训练计划的老师,帮助学生制定合理的研究计划,选择合适的研究方案和方法,积极发动研究光电子技术的老师,为这些同学们提供必要的实验条件,由学生自己动手去实验,考证研究方法和方案,来寻求实验结果中的答案。这时,教师起到的是一个组织者的角色,指导、规范学生的探索过程。这样的过程,不仅仅是要让学生学量的知识,更重要的是要学习科学研究的过程或方法。 3.教学实践环节探索。在光电子学基础课程中,本来并没有设置时间环节,而且多数放置在大三或大四学习,实验环节很少开始。我们为了能够更好地提升学生实践技能和掌握技术设备的结合,先在原有课程体系中安排三分之一的时间来安排实践环节,开设具体的、有针对性的实验内容,让同学们能更有效地了解、认识和掌握知识和技能。在普通物理实验、电子实验和光学实验的基础上,开设如固体光电子耦合器件、热电耦器件、发光器件及光子器件。对光通讯系统的传输和光电子器件的作用有了直观的认识和理解。在此基础上,结合地方实际,联系相关光电子产业中的企业,组织学生进行参观学习,从而让学生自己体会从书本上理论到实验实际,再从实验实际再到光电子技术,从光电子技术再到光电子商品的过程,能一下子把整个知识到技术到效益的过程展现在同学们的内心中,从而更能培养和激发学生兴趣,也能将培养目标中的产业式人才完成,弥补普通高等教育中最缺失的人才与市场的不对接的不足。 4.教学目标实现探索。在光电子学基础课程改革中,把教学目标从以知识教育为主转变为实现人才培养和科学人才需求的融合,培养具有创新、探索精神的新时代新型人才。长时间以来,我们在教学过程和专业培养中,存在着理论与实际技术需求的相脱离的现象,造成理工科学生对于市场技术需求常识缺乏。我们把教学内容、教学方法和教学实践环节都做了有意义的初步探索。进一步增强了理论学习到实践环节、实践环节到市场技术发展的学习过程,极大地激发和培养学生的学习兴趣,为将来从事该专业打下坚实的基础和牢固的信心。在近三年中,我们培养的本科毕业生就业率95%以上,该专业毕业生考研成功率30%以上,使光信息科学与工程专业的学生形成了良好的学习氛围,形成了争赶超的局面。同时,针对光信息科学和工程专业的学生,我们注意在进行科学知识教育的同时注重培养市场技术需求方面的培养,增加了企业参观及动手实践等环节,同时讲授在科学研究中人文素养培养的重要性,从而使之潜移默化地对学生进行自然的而不是勉强的人文教育。 光电子论文:菲涅尔理论在《光电子学与光电器件实验》课中的应用 摘要:在《光电子光电器件实验》课程中,引入菲涅尔理论的应用。把计算机软件的应用与具体实验内容相结合,探索了在实验课程中将基础理论、实践内容、计算机应用三者相结合的教学方法。通过设计与分析高阶菲涅尔透镜的性质,使学生对光电子学的色散等概念有了更全面和深入的理解,培养学生分析问题和处理问题的能力。 关键词:菲涅尔;光电子学;光场分析 《光电子学与光电器件》是一门实践性与应用型很强的课程。学生在学习了光电子学的基本理论知识的同时,还需要通过实验课进一步理解和消化一些基本原理和基本元件,掌握光电子学的基本技能。相应的实验课的建设直接影响学生的培养质量,影响学生今后进行科研的能力,是学科建设的重要内容之一。如何构建课程体系以及在课程中引入相应的知识训练,是一个重要的研究课题。随着光通信系统技术的飞速发展,光学元件的制作工艺也在突飞猛进。菲涅尔透镜作为一种二元光学元件,在制作工艺上有着加工工艺简单、成本低、易于与其他光路集成等优点,在光束整形、光互连、光照明、太阳能利用等方面都有着广泛的应用前景。菲涅尔透镜又叫菲涅尔波带片,是基于光的衍射理论制作的光学元件。根据菲涅尔衍射理论,在对波前进行比较粗糙的分割,组成一些同心圆环,使得到达波前一点的光程相差半个波长,经过振幅叠加可以达到聚焦的目的。为加强学生对波动光学方面基础知识、基本理论和基本技能的理解和掌握,养成用波动理论分析光学问题的思维习惯,了解菲涅尔透镜的设计与分析方法,吉林大学电子科学与工程学院特为本科生开设《光电子学与光电器件》课程这门专业课。 一、几何光学的局限性 因为在日常生活中遇见的有关光的问题绝大多数都属于几何光学的问题,几何光学比较直观,解决问题的方法比较简单,本科生在进行光电子学实验的时候往往习惯于用几何光学的知识去理解激光,思考问题仅仅停留在宏观尺度上。但是几何光学有局限性,除了直线传播定律之外,作为几何光学基础的另外两条定律――反射定律和折射定律,也都只在波长很小的条件下或者在宏观尺度上应用才能成立。几何光学原理的适用范围是有限度的。光电子学实验主要是培养学生用微观的思维去理解光、了解光的波动性。按照几何光学的知识,激光通过凸透镜会聚焦到一点,如果这个点没有大小,此处能量密度将是无穷大,这是不符合科学的,所以,聚焦的焦点处应该为一个焦斑,用几何光学的知识无法计算出此处焦斑的大小及其能量分布情况。实验过程中,可以测的激光焦点最小为光波长量级的光斑,称为埃里斑,能量主要集中在埃里斑的中心,在埃里斑的周围会有光环,其能量分布如图1所示。 学生这种几何光学的思维定势会影响他们对实验结果的分析以及面对问题时所采取的解决方法。为了让学生在现有知识条件下,就能理解解决这一光学问题,从而改变他们这种思维定势,我们在《光电子学与光电器件实验课》引入菲涅尔理论的应用,对实验项目中的实验现象尽可能让学生用波动光学的知识去理解,从而改变学生波动光学的思维习惯。 二、菲涅尔理论 根据菲涅尔理论,波前上每一个点都可以看成一个新的震动中心,它们发出的次波在空间某一点振动的所有次波的相干叠加即为该点的光强。利用公式描述如下: 其中(P)是波面上P点的复振幅,K是比例常数,F是倾斜因子,d∑是面元。 通过这一公式的形式我们可以看出,经过一个复杂的曲面积分,按照理论,可以计算出激光光场中任何一点的光强。但是这个积分计算是非常复杂的,一般的学生很难完成。如果我们的实验课中让学生进行这样枯燥无味的数学计算,不但不能提高学生波动光学的思维习惯,同时还会影响学生的学习兴趣,这与我们实验课培养学生实验技能的宗旨是相违背的。 可以利用上面的公式,不需要复杂的曲面积分,借助于计算机的快速处理能力,设计出一个激光光场分析系统,在比较短的时间内计算出各种光学元件的光场情况,从而让学生用波动光学的知识去理解激光。在利用菲涅尔公式进行光场分析的时候,学生需要了解激光波长、材料折射率、光学元件的形貌等参数,这些都是光电子学中比较重要的概念。 如在进行《氦-氖激光器模式分析》实验项目的时候,学生可以利用光场分析系统模拟出氦氖激光的情况,然后利用CCD等仪器测量实际的模式,经过对比就可以发现两者之间的误差,并进行误差分析。再比如《氦-氖激光器高斯光束与发散角测量》实验项目,可以让学生在分析系统中计算发散角的大小,以及利用最小二乘法对激光光强分布情况进行拟合,对高斯分布情况进行分析,从而让学生对高斯激光有一个更深入的了解,然后利用CCD对高斯激光发散角测试系统进行测试。这一过程对学生来说可以深入强化其对光电子学概念的理解,同时提高他们对光电子学的兴趣。 三、光场分析系统 光场分析系统为我们自主研发的一套分析软件。该软件主要是针对《光电子学与光电器件实验》教学而设计,学生在使用过程中可以自由设计实验系统中各个光学元件的参数。比如,学生可以设置激光波长,不同的波长会根据光的颜色来进行区分;可以任意设定凸透镜的表面形貌,从而可以让学生了解球面透镜与非球面透镜的区别;可以设定高斯光束中能量分布情况,从而可以比较准确地测量高斯光束的发散角等参数;还可以对菲涅尔波带片的聚焦情况进行模拟,同时还可以模拟非对称的椭圆形波带片,这种非对称光学元件在边发射激光器光束整形方面有很大的应用前景。 四、八阶梯相位型菲涅尔透镜设计与分析 根据菲涅尔衍射公式,我们可以设计菲涅尔波带片,每个圆环的半径满足以下公式: 其中,R1为最小圆环的半径。如果我们对前面所提到的波带片每个波带进行划分,根据不同的波带设定不同的光程,可以制作高阶波带片。 当n=2、4、8时,波带片理论衍射效率分别为40.5%,81%,95.1%。为产生相位匹配,必须考虑材料折射率,适当选择每个波带的厚度。 为获得更高的衍射效率,我们设计高阶波带片阵列。当n=8时,波带片理论衍射效率为最高95.1%。为产生相位匹配,必须考虑材料折射率,适当选择每个波带的厚度。厚度公式如下: 其中N为波带片阶数,n为材料折射率,对于n= 1.56的材料,为波带片达到相位匹配,我们设计每层高度为118纳米,一共8层亚波带,半径为18微米,根据公式(4)可以求得该菲涅尔透镜焦距为74微米,模型如下图所示。 然后,我们利用光场分析系统模拟这种菲涅尔透镜的聚焦情况。首先分析主轴上光强分布情况,得到菲涅尔透镜主焦点位置。从图中我们可以看出,主焦点的位置与利用公式获得的主焦点位置比较符合。 然后我们继续分析焦点位置在径向的光场分布情况,获得如下光场能量分布图形与焦点处能量分布情况(图4)。 从图中我们可以看出,实际的聚焦情况与我们分析系统分析出的菲涅尔透镜焦点情况基本完全符合。下图为焦点处光场分布的立体图。 五、总结 光电子学是光学和电学相结合并加以融合的技术领域,相应的实验课在学习光电子学过程中非常重要。本文根据光电子学与光电器件实验课程的特点以及学生在实验过程中所面临的问题,在教学过程中引入菲涅尔理论的应用,设计匹配实验项目的光场分析系统,本文合理采用计算机软件应用作为教学手段,提高授课质量,增加课程设计性实验环节,将实验教学与科研培训相结合,引导学生发现并解决问题。 光电子论文:光电子产业发展动态研究 摘要:为了能够使得光电子产业不断的发展壮大,积极有效的创新是至关重要的。现如今中国的综合能力是在不断进步,但是在发展创新的投入方面还是存在很大的不足。为了提高我国的国民经济能力,为了不断提高广大人们群众的生活水平,我国必须加大光电子产业的投入力度,无论是从经济上还是物质上都要给予积极的支持。在企业发展创新的过程中,企业要借鉴国内外先进的创新成功案例,获得大量宝贵经验,同时要认真分析失败的案例,从中汲取失败的教训。从而制定出适合本企业的创新计划以及创新策略。只有在光电子企业不断创新发展的基础上,我国的经济才会有更加快速的发展,才能持续提高我国的综合国力,才能不断提升我国在国际上的地位。 关键词:光电子产业;发展动态 引言:光电子技术近些年来在信息、能源、航空和环境科学中得到了大量的发展和应用。文章对比了国内外光电子发展的现状及概括了光电子技术在一些重要领域中的应用,并总结了光电子技术的未来发展趋势。 1、光电子产业的概述 在传统的光学技术的基础上,再结合不断创新的现代的光电子科学,形成了一门新的技术-光电子技术。现光电子技术包括很多领域,如通讯、照明以及显示等行业。其中信息光电子技术以及能量光电子技术共同构成了光电子技术。与高技术产业相同,光电子产业具有以下特点:较短的产品和技术周期;较高的收益、风险以及投资;较高的战略地位以及较高的知识密集度。同时,和其他高技术产业相区别,其有着自身的特点:部队和老百姓都可以使用;满足传统技术创新升级的需求;具有很高的产品嵌入水平;应用范围很广的优秀技术以及结合了很多科学技术等。因为光电子产业的特点以及优势,在很多发达国家都致力于大力发展光电子产业。在最近10年的时间里,光电子产业不断发展壮大。因为光电子产业很早就在中国创建,所以现在在这个领域培养了很多人才,而且也取得很多进展和科技成果。现如今,在中国的诸多部门以及地区都创建了很多科学研究机构,同时创办了大量的科技刊物。与此同时,光电子产业还在不断发展创新,在极大程度上促进了我国国民经济以及国防现代化的发展进步。 2、光电子技术的发展现状 2.1国外光电子技术的发展 光电子技术主要包括信息光电子、能量光电子、消费光电子、军事光电子、软件与网络、光计算机等几个方面。就目前发展程度而言,光电子技术比传统微电子技术具有更高的优越性能和更广阔的应用空间。 2.1.1随着“地球村”的发展,更快捷、更紧密的通讯使人类更为便捷地进行实时通讯和联络,因此,在信息产业方面具有非常大的发展空间和应用规模。而信息产业的基础即是大容量的光纤通讯网络,光纤已经成为通讯网络的重要传输介质。所以,基于光纤通讯技术的各种新技术日新月异。 2.1.2随着互联网时代的继续高速发展,人们对通讯的带宽要求越来越高,希望信息传输的速度高、时间短。为了满足互联网信息传输的需求,科学家们发展了以提高单独光纤的信息运载量来满足这个需求。主要的方法是通过利用波分复用技术,即通过增加光纤内光的路数,可以增加信息的传输量。 目前,光电子技术发展比较领先的区域主要有三个地方,北美、欧洲和日本。其中,美国已经将光电子技术列为国家二十一世纪的战略发展重点之一,已经开展了大量的研究工作。欧洲以德国为首的发达国家也在上个世纪就对光电子技术进行了研究,目前在光电子技术方面也积累了大量的技术基础。亚洲主要以日本和澳大利亚为主,但近些年来韩国和中国台湾地区在光电子技术方面发展迅猛,已经在国际市场上占有一席之地。这些发展区域在光电子技术发展过程中,相互竞争又相互补充,各自发展的重点也有所区别。 2.2国内光电子技术的发展 相对于其他的半导体、电子等领域,我国在光电子技术领域与国际先进水平的差距相对较小。这主要得益于我国在国家层面上对于光电子产业的大力支持。目前我国在很多的光电子领域得到了迅速的发展,已经和国际先进水平的国家和地区可以并驾齐驱。比如一些较为典型的光电子器件如探测器、光收发模块等已经具有较高的技术水平,也在国内占有较大的市场份额,同时也可以和国外相关公司的产品进行有力的竞争。 目前国内在光电子技术发展较为领先的地区主要有以下几个地方:京津地区、长三角地区、珠三角地区和华中地区。京津地区主要以北京的高校、研究所为主,包括一些企业在内(如大恒光电子),在半导体激光器、光学仪器方面有着较高的研究和生产水平。长三角地区主要以上海和苏南地区为主的企业为主,在光学显示器件、光学存储器件方面形成了相应的产业链。珠三角地区主要以广州为主的大量光电子企业,形成了相应的光学器件产业链。华中地区主要以武汉光谷为主的众多企业,形成了光通信、激光加工等方面较为完善的产业集群。 3、光电子技术的应用领域 随着光电子技术迅速发展,在越来越多的领域开始有了更为广泛的应用。尤其是光电子技术是牵涉了材料、微机电、电子、系统集成和微加工等方面的新技术,使它能应用的各个领域中去。 3.1信息领域。随着人们对现代信息领域的高容量和高速度的需求,需要比传统电子更为快捷的光子进行信息传输和存储。由于光子本身具有的优势,可以大大提高信息的传输速度,因此光电子在信息领域中具有巨大的应用潜力。 3.2能源领域。21世纪以来,随着各国工业水平的提高,对能源的需要也越来越大,因此,人类开始进入了能源相对较为短缺的时期。如何发展较为高效、清洁的能源也是世界各国争相研究的重点,其中太阳能光伏产业是较有潜力的一种新能源。而利用光电子技术可以为光伏发电提供较高的转换效率,具有广阔的前景。 3.3汽车领域。光电子技术在汽车领域中的应用主要体现在汽车制造业中,利用高功率的激光切割器,对汽车的材料进行高精度的加工,可以大大提高其加工精度和效率。 3.4环境领域。随着人们生活的提高,人们对环境的要求越来越高。光电子技术可以制备出具有较高精度的传感器,可以精确测量在空气和水中的污染物浓度,从而进行有效的防护和治理。 3.5军事领域。光电子技术在军事领域中也具有巨大的应用潜力。一方面激光制导武器是目前发达国家进行大量研究的先进武器;另一方面,以图像传感器为主的单兵作战武器也是世界各国发展的重点。 结语:光电子技术是一门新兴的交叉学科,涵盖了物理、电子、材料等领域的基础和应用内容,是21世纪最有前途的新技术之一,可以广泛应用在信息、能源、汽车、军事等领域。随着未来光电子技术的进一步发展,高速大容量的全光网络和激光医疗是其将来具有巨大发展前景的应用领域。 光电子论文:论毛刷在光电子玻璃清洗技术中的应用 摘 要:毛刷在光电子玻璃清洗技术中是用来清洗玻璃表面的颗粒的,毛刷的材质、旋转速度、旋转方向、压入量以及所用的清洗介质等对毛刷清洗工艺起关键的作用。 关键词:压入量;颗粒;旋转方向;转速;清洗剂 1 毛刷概述 用途和原理:清洗用毛刷是用来去除LCD玻璃表面异物,工作原理是通过毛刷与玻璃之间的摩擦力以及水的冲刷力,来去除大于0.5 μm的异物,在光电子玻璃清洗工艺中盘刷和滚刷是最常见的方式。 2 毛刷的种类 在光电子玻璃清洗中一般用两种毛刷,一种为盘刷,一种为滚刷。两种毛刷的优缺点见表1。 3 毛刷的材质与清洗效果的影响 毛刷的材质与清洗效果的影响见表2。 4 毛刷在光电子玻璃清洗工艺中的应用 4.1 盘刷在光电子玻璃清洗中的应用 ①盘刷是可以用来清洗玻璃表面8~10 μm以上的颗粒,介质一般采用10~18 MΩ的纯水和清洗剂(一般情况下使用碱溶液)的混合物,PH值一般控制在12~14之间。介质的温度一般控制在40 ℃~80 ℃。介质具体参数可根据不用的生产工艺进行适当的调整。 ②在盘刷的与玻璃接触的部位需要有喷淋水润滑,喷淋水对玻璃的清洗效果和盘刷的寿命有较大的影响。喷淋水的压力一般控制在0.2~0.5 MPa(压力的选择和玻璃的大小及玻璃的厚度有关系,当玻璃较小且较厚时应选择较大压力,当玻璃较大且较薄时应选择较小的压力),喷淋水到玻璃之间应该有重叠,便于喷淋水在均匀的喷在玻璃上,如图1所示。 ③盘刷的压入玻璃的深度(简称为压入量)在清洗工艺中是一个非常重要的参数,压入量太大不仅容易损坏玻璃还会损坏盘刷的寿命,压入量太小对玻璃的清洗效果不好,不利于清洗玻璃表面的脏污及颗粒。在玻璃清洗工艺中,压入量一般控制在0.5~5 mm之间(压入量的选择和玻璃的规格、厚度、清洗机的各个工艺参数有关系,对于压入量应根据玻璃的种类做出适当的调整)。在玻璃清洗工艺中,盘刷的压入量是一个非常难调整的参数,如果调整不好就会给清洗工艺造成负面的影响,甚至会造成玻璃表面的损伤或造成玻璃在传送过程中行走的不稳定,从而使玻璃破片或者碎片。 ④在盘刷清洗工艺中,盘刷的转速也是非常重要的,原则上是转速越高清洗效果越好,但转速越快会对玻璃的行走速度造成较大的误差,严重时会造成玻璃停止不动的现象。为了保证玻璃的正常传送,盘刷的转速一般控制在200~400 rpm。如果在不影响玻璃行走的状况下可以通过适当的调整盘刷的转速来提高清洗效果。 ⑤在盘刷清洗的工艺过程中,由于多组盘刷的转动会造成玻璃在传送过程中受力不均匀,从而非常容易走偏,需要有导向装置(不同的清洗设备中有不同的导向装置,导向装置可以根据设备本身的机构设计,在保证玻璃能顺利传送的前提下导向装置结构越简单越好),以免造成玻璃在输送过程中出现蛇形曲线的状况,从而造成撞片等严重的问题。 ⑥一般情况下,为了使玻璃清洗效果较好,在有盘刷清洗的清洗机中需要清洗剂(一般情况下清洗剂是一种强碱介质,不仅有利于清洗效果还起到润滑剂的作用),所以当玻璃从其他的清洗设备进入盘刷清洗设备时需要有专门的装置(这种装置需要能把玻璃表面上的水去除掉,一般情况下此装置能吹出洁净空气,通过洁净空气把玻璃表面上的水去除,当然根据对玻璃不同的品质要求,洁净空气的清洁度要求也不同)去除玻璃表面的水来维持盘刷清洗设备中清洗剂的浓度,当玻璃从盘刷清洗设备输出到其他清洗设备时同样需要有专门的装置去除玻璃表面的清洗剂。 ⑦盘刷材质的直径也是玻璃清洗工艺一项比较重要的参数,其直径不能太小,直径太小会使整个盘刷有效部位太软不利于清洗效果;其直经也不能太大,直径太大会造成玻璃表面清洗不均匀同样对清洗效果不利。盘刷材质直径在0.05~0.2 mm之间对玻璃清洗效果最好。 ⑧在盘刷清洗工艺中由于有压入量的要求,在盘刷清洗设备的传送滚轮上需要增加一定的材料来防止玻璃在传送过程中因受力较大造成的擦划伤,在目前的玻璃清洗工艺中这种材料一般采用氟橡胶或者对玻璃不造成擦划伤的硬质毛刷来实现。 4.2 滚刷在光电子玻璃清洗中的应用 ①滚刷是清玻璃清洗工艺中除去中等颗粒一种最常见的方式,可以用来清洗玻璃表面4~5 μm以上的颗粒,介质一般采用10~18 MΩ的纯水(根据不同的生产工艺也可以采用10~18 MΩ的纯水加清洗剂作为介质),温度一般控制在40 ℃~60 ℃。 ②在滚刷清洗工艺中,滚刷的旋转方向对清洗效果有很大的影响。一般情况下,第一组滚刷的旋转方向一般是顺着玻璃的行走方向,最后一组滚刷的旋转方向是逆着玻璃的行走方向的,如图2所示。经过某多次验证,滚刷的这种旋转方向对玻璃在滚刷清洗设备中行走是最顺利的,同时对玻璃表面的清洗效果是最理想的。 ③在滚刷清洗工艺中压入量也是非常重要的参数,和盘刷一样,如果压入量太大会造成玻璃在传送过程中的行走不顺,造成玻璃擦划伤的概率就较大,甚至发生撞片、叠片的状况。如果压入量太小,就达不到预期的清洗效果。滚刷的压入量一般为0.5~5 mm之间,具体数值可以根据实际生产效果进行适当的调整。 ④在滚刷清洗工艺中,喷淋水也是不可缺少的条件,并且对喷淋水的方向也是有要求的。如图3所示的喷水方向对玻璃清洗效果最好。喷淋水的压力要求和盘刷清洗工艺中的要求相同为0.2~0.5 MPa。 图3喷向滚刷的喷淋水最主要作用是起润滑和清洗介质作用,逆着滚刷的喷淋水主要用来冲洗清洗过后玻璃上的脏污。 ⑤在滚刷清洗工艺中,原则是滚刷得转速越高清洗效果越好,但同样存在着,滚刷转速过高带来生产的不稳定。在正常的生产过程中滚刷的转速一般控制在400~2 000 rpm,同样在不影响生产工艺的前提下,滚刷的转速越高对清洗效果越好。 ⑥滚刷材质的直径也是玻璃清洗工艺一项比较重要的参数,和盘刷一样滚刷直径在0.05~0.2 mm之间对玻璃清洗效果最好。 ⑦相对为盘刷清洗工艺,在滚刷清洗工艺中,玻璃的行走方向比较容易控制,如果对玻璃行走的过程要求不是太精密,可以不加导向装置,如果对玻璃行走过程要求精度较高应加上导向装置。 ⑧在滚刷清洗工艺中,传送滚轮上同样需要安装氟橡胶或者对玻璃不造成擦划伤的硬质毛刷来避免造成对玻璃的擦划伤。 4.3 其它种类毛刷在光电子玻璃中的应用 ①除了盘刷和滚刷外,海绵轴在光电子玻璃清洗工艺中的应用也比较广泛,海绵轴除了自身清洗效果不好之外,其具体参数可以参照滚刷的介绍。 ②近年来,HPVC软质高分子聚氯乙烯滚轴在光电子玻璃中也有了一定得应用,作为新型的一种毛刷也在被越来越多的厂家所认可。 毛刷在光电子玻璃清洗工艺中是非常重要的一环,对玻璃有着显著的清洗效果,目前绝大多数光电子玻璃生产厂家的玻璃清洗工艺都用到了毛刷清洗工艺。随着市场的需求,作为一种消耗品,毛刷的质量和寿命等自身参数也有了越来越高的要求。 5 结 语 毛刷在光电子玻璃清洗工艺应用中主要用来清洗玻璃表面4 μm以上的颗粒,在清洗过程中,各个参数都非常重要,以上所谈的参数选择是在实践中总结出来的,希望能给大家一些帮助。 光电子论文:武汉市光电子产业发展战略研究 作者简介:谭昊,湖北巴东人,2011年毕业于中南民族大学金融系,现就读于中南民族大学经济学院中国少数民族硕士专业。 摘要:21世纪是信息经济时代,信息产业将成为支柱产业。而信息产业的发展却与光电子技术的发展有着紧密的联系。光电子产业将为21世纪最具魅力的朝阳产业。武汉东湖高新技术区作为部级光电子产业基地,聚集了一批有自主创新能力的光电子企业,具有较强的竞争实力,对国的光电子产业乃至信息产业的发展有的举足轻重的地位。因此,加强对武汉光电子产业发展战略研究,对我国光电子产业的发展壮大有着至关重要的意义。 关键词:光电子产业;突出问题;发展战略 一、光电子产业概况 光电子产业是以硅为基础原材料、以红外线、激光光电子技术为支撑的,包括能源光电子、信息光电子、消费光电子、光储存、光通信与网络等电子技术产业,光电子产业在各个方面具有微电子无法比拟的优势以及更为广阔的发展前景和市场潜力。 我国光电子产业整体上水平低下、发展不足,从生产规模这一项来看,我国的光电子产业占国际市场的份额很低,但是我国的其他粗放型产业占国际市场市场份额超过百分之二十。但是,光电子产业在我国有巨大的市场,发展潜力充足。近十年,我国光电子产业产值平均年增速达到20%,截止2012年,我国光电子产业市场需求接近700亿美元。 武汉东湖高新区是“国家光电子产业基地”,是我国发展环境最有利、发展潜力最大的光电子产业基地。武汉建设一系列光电子产业基础设施,增加了武汉光电子的承载能力。武汉光谷不仅拥有众多的国家光电实验室,而且随着信息产业的不断发展壮大,以企业为代表的经济体越发注重知识创新,竞争力不断增强。越来越多的技术中心在武汉光谷“安家”。以光谷为中心坐落着以华中科技大学、武汉大学、武汉理工大学为代表的多个高等学府,他们为武汉光电子产业源源不断输送大批高端人才,这也是其他地区光电子产业无法比拟的优势所在。 2012年10月底,武汉东湖高新技术开发区出台了光电子产业发展新政策,推动着武汉光谷光电子产业的继续腾飞。光谷已发展成为武汉光电子产业优秀地区和国际竞争的典范。 二、武汉光电子产业存在的问题及其原因 (一)产品结构不合理 投资类产品比例过大时武汉光电子产业的重要特点,相反地消费类光电子产业十分薄弱。比如,武汉光电子产品中光纤光缆等投资类产品的生产规模最大,致使投资类产品的比例占总产品比例达到七成。由于技术落后,生产原料必须从国外进口,产品的市场总量需求趋于过剩,造成光电子产品价格不合理,发展模式落后,跨越式发展的空间不大。这主要是由两反面造成的,一方面是受市场波动影响较大,投资产品受市场波动影响较小,大量生产投资型产品是又市场决定的;另一方面是光电子产业链短。基础类产品主要是生产制造光纤光缆等投资类产品,对其他制造业的商品需求不够,造成光电子产业的发展不能带动上游产业和其他制造业的发展的困境。 (二)投入不够,资金来源渠道少,投资重点不突出 武汉光电子产业虽然得到国家的大力扶植,但是给予的资金支持并不足以让武汉光电子产业得到充分的发展。武汉光电子产业吸引外资不足,也导致了其资金来源不足,渠道不畅等问题。在投资方面,没有突出重点,没有形成足以带动整个武汉光电子产业的龙头企业。同时,武汉光电子产业还存在体制不健全,缺乏产权交易市场和完善的顶尖技术项目的问题。武汉市光电子产业得到的国家资金投入量与光电子发达国家的基金投入量相比实在是微不足道。 (三)优秀竞争力不足 优秀竞争力是一个企业赖以生存的基础。强大的优秀竞争力短期内是由企业产品和服务的质量决定的,长期来看,科技创新能力是一个企业优秀竞争力的关键所在。优秀竞争力是企业综合实力的具体体现、是企业赢得市场竞争、能否长期健康发展的根本因素。优秀竞争力是武汉光电子产业持续发展的保障。虽然国家对于武汉光电子产业的发展做出大量的政策和资金支持,但是武汉光电子产业优秀竞争力不足时不争的事实。在各国各个光电子产业基地竞争力综合评估中,武汉光电子产业的三个优秀竞争力指标都处于中下游水平。科技创新不足是武汉光电子产业优秀竞争力不足的根本原因。 三、武汉光电子产业发展战略相关建议 (一)加快产品结构调整是未来光电子企业生产活动中的重要工作 近年来,由于投资类产品和消费类产品比例失调,武汉光电子企业面临生产上的严峻挑战,特别是一些生产技术相对简单的低档产品。这些产品往往利润不高,使光电子企业效益低下,发展履步维艰。而一些技术难度大、回报率高的产品又只能靠进口国外企业。这种恶寻循环使我国光电子产业不能健康快速发展。因此企业应同科研单位合作,加大技术创新的力度,深入了解市场需求,以生产适销对路的产品,使我国光电子产业的产品结构不断趋于合理化。武汉光电子企业往往集中度过低,不能形成产业集群效应。 (二)调整投资结构,优化资金投向 武汉光电子企业要持续发展,做到真正服务于光电子,仅靠有限的政府投入是不够的。 在资金有保障的情况下,还要考虑到资金怎么用的问题做好资金的协调安排,统筹规划,提高资金的利用效率做好资金的协调分配,扩大武汉光电子产业企业的资金来源,长效的资金投入制度还有待政府作为真正的投资主体,从国家财政上给予必要的支持。要充分发挥现有地方政策性投融资的作用,充分发挥现有地方政策性投资机构的作用,很重要的一个方面是增加政策性资金来源。加大引进外资力度,引导外资重点投向光电子工业重点发展的领域、重点项目和重点产品的开发与生产。优化资金结构促进光电子工业发展,以营造良好的研究开发环境和商业环境为重点,为国内外投资者创造高效的行政服务、优越的投资环境和便利的交通条件,以此吸引更多的国外投资商来武汉投资。 (三)加大科研投入,保护知识产权 一是鼓励企业拿出更多资金投入到科技创新和知识产权的保护,二是大幅提高政府财政预算,为企业的科技创新和知识产权的保护保驾护航。同时,要大力推进产学研联合,多方协作,充分利用武汉优越的大学资源;组合科研小组重点攻关,尽最大努力解决和突破关键专有技术难题,因时因地制宜地建设专门进行科研的研发中心,提升企业的自主创新能力。知识产权制度已经成为国家发展战略的重要组成部分,是经济发展的重要保证,是科技支撑的关键环节。国家必须重视知识创新,要建立一个有法可依的知识创新激励机制,从根本上保障知识创新者的权益,反不正当竞争法等市场激励机制建设,建立健全有关打击侵犯专利等危害知识产权的行为。确保科技创新活动和知识产权保护沿着健康轨道发展。 作为我国最重要的光电子信息产业基地之一的武汉光谷,具有明显的区位优势、技术优势以及产业优势。它是武汉光电子产业发展的基集中体现。在武汉建立中国光电子产业基地,大力发展武汉光电子产业将对我国光电子产业的发展,推动产业结构调整和经济增长方式的转变,进而带动我国光电子信息技术的进步,都具有深远的战略意义和历史意义。(作者单位:中南民族大学经济学院) 光电子论文:应用技术型本科院校光电子技术课程教学改革 摘 要 本文根据应用技术型本科院校的特点及培养目标,从与企业合作编写教材、课程的设计偏重实验、运用现代化教学手段及采用合理的教学评价体系等方面,对光电子技术课程的教学进行了改革与探索。 关键词 应用技术型 光电子技术 教学改革 为了使大学生的培养更好地面向社会,贴近市场、更好地满足社会经济发展的需要。教育部等六部委提出了《现代职业教育体系建设规划(2014-2020年)》,鼓励举办应用技术型高校,将其建设成直接服务区域经济社会发展,以举办本科职业教育为重点,融职业教育、高等教育和继续教育于一体的新型大学。在上述《规划》的指导下,欲推动一批本科高校转型,而宁波工程学院恰是2000年以后转型成立的服务地方经济发展的本科院校,响应转型号召义不容辞。但对于应用技术型大学培养没有现成的经验和轨道可循,只能在借鉴别国同类院校办学成果和积累的经验的基础上探索。“光电子技术”是我校电子科学与技术专业光电子方向的一门专业优秀课。其教学任务不仅要传授给学生扎实的光电子技术的专业基础知识,为后续相关课程的学习打下坚实的基础,更为重要的是通过完善的理论和实践教学体系培养和提高学生的工程素质,为毕业后从事光电子方面的相关岗位做准备。本文就光电子技术课程针对应用技术型人才的培养模式提出几点见解。 1 应用技术型本科院校光电子技术课程培养目标 随着我国工业技术的发展和产业结构的转型升级及由此引起的劳动力市场变化,社会大环境对高层次应用型人才的需求更加迫切。由此,作为电子科学与技术专业优秀课程的光电子技术课程的培养目标与传统偏学术型定位的课程培养目标存在根本性区别,而应以学生就业岗位需求为导向确立培养目标。培养的学生既要具有扎实的理论基础,更具有较强的动手能力,使学生毕业后在相应的工作岗位能够具有光电产品生产制造、装配、检测、设备操作与维护、技术服务、生产管理等方面的应用才能。经过相关企业大量调研和人才需求分析,笔者认为应用技术型本科院校光电子技术课程的具体目标是以培养从事光电子方向系统设计与集成的应用技术人才为主,注重提高学生光子器件的开发能力,强调学生的综合应用能力,能够理解跨行业的知识融会贯通。 2 目前转型类高校光电子技术课程教学中存在的问题 (1)教材少,内容陈旧,不能与时俱进。我校于2005年由原来的专科学校升格为本科院校,属于地方本科院校。学生使用的教材几乎都是由学术型大学的专家教授编写出来的。这些教材偏重理论,对于培养应用型人才,服务地方经济的宗旨不太匹配。教材更新速度慢,与企业实际情况相距甚远。同时,由于课程内容侧重理论,学生学习起来感到枯燥无味。 (2)授课内容偏重理论,轻实践。光电子技术是光子技术与电子技术相结合而形成的一门新兴的综合性交叉学科,主要研究光与物质中的电子相互作用及其能量相互转换的相关技术。它包含了激光原理与控制、光电显示、光存储、光辐射的调制及探测等方面的知识,讨论光纤传感器原理,相干测量及激光的各种应用等。当前地方本科高校的培养体系和模式基本都是按照传统的理论人才培养模式构建,在转向应用技术型本科高校的过程中培养内容和课程体系受到传统惯性的影响,理论教学依然占有绝对的比重。这与培养学生具有相应的应用技能相悖。光电子技术本是一门应用性很强的课程,通过该课程的学习应该使学生具备应用所学知识解决实际问题的能力。完备系统的理论知识固然重要,但新颖的实践教学环节的设计更能使学生提高学习兴趣和对实际问题的分析和解决能力。 (3)课程内容较多,课时偏少。光电子技术是电子科学与技术专业的重要组成部分,是21世纪先进科学技术之一,在现代社会中起着举足轻重的作用,他的发展对国民经济及国防建设有着巨大的推动作用。但光电子技术作为专业的主干课程,内容较多,涉及的范围广,而课时量大多在48~64课时之间,有的还包括16课时的课内实验。在少课时的情况下,如何完成内容的讲解,同时在理论学习和实践的过程中提高学生的应用技能成为必须考虑的问题。 (4)评价体系单一。目前大多数高校光电子技术课程的考核方式是教师根据学生的出勤和期末试卷给出课程成绩;出勤占20%,期末试卷占到80%。基本一张试卷决定学习的好坏,偏离课程学习初衷,忽略学生是否能运用科学的方法将所学的理论运用到实践中去发现问题,探究和解决问题,生成新的知识。 3 应用型本科院校光电子技术课程改革措施 3.1 以岗位需求为导向自编教材,及时更新 依据当今科技的发展,企业技术不断革新,通过到光电子方向相关的本地企业光圣科技、奇美电子、首佳液晶、璨宇光电、菱茂光电等进行大量的调研,了解企业对人才具体需求确定课程培养目标。整合课程内容:增加LED显示材料和液晶显示的驱动,删除了阴极摄像管显示和光辐射的电磁场理论。同时增大了液晶显示板的设计,组装和调试等内容。根据行业和企业的实际需求自编教材,且与企业合作共同编写。该教材适合学生更快地进入工作状态,熟悉工业运作,也可作为企业提高自已员工水平的参考资料。 3.2 增加实践学时的比重,提高学生应用技能的培养 应用型本科院校定位后,我院对原有的光电子技术实验室进行了升级改造。一方面增加了设计型实验的比例,同时去掉了验证性实验。因设计性实验能从多角度、多方位、多层次、多途径训练学生提出问题、分析问题和解决问题的能力,是培养学生应用技能的重要手段。另一方面,根据课程培养目标,与大恒光电及天津拓扑合作共同开发了实验项目。具体内容如表1所示: 表1 实验类型、实验项目及所占比例 3.3 采用课程内容分层、开展课堂讨论及利用现代化的网络平台等多种教学方法 应用技术型本科院校在传授学生系统的理论知识的同时,更重要的是培养学生运用知识的技能。传统的光电子技术课程教学方式已不能适应新时期应用技术型大学生培养的需要。而教育体制改革又要求降低教学的学时数,给学生更加宽松的时间培养综合素质,而技能的培养又需要大量课时。解决教学课时少与应用能力培养之间的矛盾,成了光电子技术教学改革的一项重要任务。笔者认为,首先为了能在有限的学时内,讲解更多的内容,而且还能被学生较好地吸收,需要将教学内容作整体分析、分出层次。比如:哪些内容是重点、要点,需要学生牢固掌握;哪些内容是难点,需要慢讲,细讲;哪些内容属于扩大知识而容易理解的,可以快讲;哪些内容需要压缩甚至删减;哪些内容可以让学生自学。例如,各种显示器的工作原理和驱动方式是重点内容,需要详讲,精讲多练;激光器的清洗,雕刻等应用内容简单,学生可以自学。其次可以针对难点的内容开展课堂讨论,在活跃的课堂气氛下,加深对知识的理解。最后利用现代化的教学和沟通工具,为学生建立一个交流平台,这个平台应用的技术可以由教师自己选择,如BBS、微信、QQ、电子邮箱、社区等,然后教师将认为有用的资料分享到这个平台,并对学生提出的问题进行解答,这样可以达到一个教学相长的效果。 3.4 采用多元化的评价体系 教学评价方面,采用多种考核方式并举,多角度考查学生对知识的掌握程度。目的是淡化考核结果,避免学生机械地背诵书本知识应付考试,注重学习效果和过程,提高学生自学能力,培养学生良好的学习态度和习惯。如根据光电子技术的课程特点,笔者对原有的考核方式进行了适当的调整,偏重实践教学的权重,同时,注重平时课堂表现、学习态度和成效,在期末考试中采取开、闭卷相结合的方式(如表2所示)。 光电子论文:“光电子技术”课程中诱导式教学方法的创新探索 【摘 要】光电子产业作为21世纪具有代表性的主导产业之一,对当今世界科技发展起到巨大驱动力的作用。而《光电子技术》则是电子信息科学类专业的基础学科,本文从分析该课程在本科教学阶段的现状及存在的问题出发,通过剖析学生学习的状态及《光电子技术》在教学模式中存在的问题,把科学研究引入课堂,采用诱导式教学方法和多元化的考核评价标准,对《光电子技术》的教学模式进行创新性探索。实践表明这些教学探索极大程度的调动学生的学习热情,提高了《光电子技术》的教学效果。 【关键词】光电子技术;教学方法;诱导式教学 0 引言 随着国家信息化建设的逐步深入,我国采取了一系列积极、稳妥、有效的措施促进电子信息技术产业高速、持续、健康的发展。从2002年开始国家计委组织实施光电产业化专项计划,光电专项产业化目标[1]是:(1)根据我国在光电子研究开发方面所具有的技术优势和资源特点,重点支持一批技术水平高、市场前景好的光电产品,实现产业技术升级,并尽快形成规模生产。(2)“十五”期间初步形成具有一定自有知识产权和产业优势的光电产业体系。通过对我国已有技术和资源优势并在国际市场有竞争力的光电子产品的重点支持,力争在“十五”期间使国内光电产业能够满足国内各行业的需要,并进入国际市场。(3)通过技术创新和项目建设的带动,扶持光电产业基地的形成。光电信息技术产业的迅速发展,使得具有光电信息技术知识背景的从业人员的需求逐年增加。作为培养专业人才的摇篮,近年来,很多高校相继开设了光电信息工程专业。它以培养可从事光学工程、光通信、图象与信息处理等技术领域的科学研究及相关领域的产品设计与制造、开发及应用等工作的应用型人才为目的。 而《光电子技术》作为光电信息工程专业的一门专业基础课,从了解光电子技术的发展和应用开始,通过学习光学基础知识,以光学系统的源、传输通道、信息加载、探测、信号处理、显示和存储为主线,引导学生系统、全面的学习光电子技术。通过本课程的学习应使学生对光电子技术中的基本概念、基本技术和基本器件有比较全面、系统的认识,培养学生分析和解决工程技术问题的能力,为进一步学习相关专业课打下基础。 本文从分析《光电子技术》课程在本科教学阶段的现状及存在的问题出发,通过剖析学生学习的状态及《光电子技术》在教学模式中存在的问题,把书本上的内容与当前光电信息产业的发展现状相结合,采用诱导式教学把科学研究引入课堂,对《光电子技术》的教学思路进行创新性探索。实践表明这些教学探测极大程度的调动学生的学习热情,提高了《光电子技术》的教学效果。 1 《光电子技术》的教学现状及问题 就《光电子技术》这门课程而言,由于教学内容的逻辑推导内容较多,要求以大学数学为基础,具备物理学,材料学,电路电子等多学科的知识和理论体系,导致部分学生对其缺乏兴趣,进而 影响到教学的效果。 尽管近年来,随着的电子设备走进课堂,授课方法也日趋多样,如、“现代化多媒体与传统板书”相结合的教学方法、“图片演示与实物展示”相结合的教学方法、“课堂讲授与小组讨论”相结合的教学方法等[2]。对传统意义上的教学模式进行了改革,如,讲解到激光原理与技术这一章节的时候,在课件中放上激光器以及激光光束的图片,把文字描述的内容以实实在在的实物图片展现在学生的眼前,加深了学生对知识点的理解和接受。这些教育教学方法的改革在很长的一段时间的确取得了很好的教学效果。 然而,随着的物联网技术的发展,现在的大学生可以从互联网上获取海量信息,仅仅是一副图,一个装置器件已经无法引起学生过多的关注。那么,如何吸引到学生的注意力,激发学生的学习兴趣,把《光电子技术基础》这门光电信息工程专业基础课讲解的生动,打开学生通往光电子技术领域的大门,为进一步学习相关专业课打下基础是我们亟需解决的问题。 2 诱导式教学方法 传统意义上的诱导式教学方法早在20世纪80年代被提出,其理论依据出自《论语-述而》:“不愤不启,不悱不发,举一隅不以三隅反,则不复也。”意思是只有当学生百思而不得其解时,教师才可以有选择的启发他,当学生心里明白但不知如何表达时再去开导他,如果学生不能举一反三,就先不要往下进行了。因而诱导式教学应当是“启发”和“引导”相结合,通过“启发”和“引导”学生,使得学生在有限的课堂教学时间内做到触类旁通,提高教学效率。 而大学教育赋予了“诱导式教学”新的含义,除具有传统意义上的诱导式教学的思想以外,还包含了用发展的眼光看待书本上的知识体系,把科学研究、最新的科技发明、科技产品引入课堂。就《光电子技术基础》这门课程而言,可以从光电产业的最新科研成果中提炼出与课本知识点相关联的的内容,通过光电产业的新发明,新应用吸引学生的注意力,在讲解这些发明或应用的过程中传授教学内容,激发学生的学习《光电子技术》的兴趣。以《光电子技术》[3]中“偏振――起偏――检偏”这一知识点为例,如果仅仅从书本上给出的概念出发讲解:(1)偏振指的是振动方向对于传播方向的不对称性;(2)自然光得到偏振光的过程称之为起偏,所用器件为起偏器;(3)检测某一光束是否为偏振光的过程称之为检偏,所用器件为检偏器。抑或在多媒体课件上放置光束起偏/检偏的图片,都不能起到很好的教学效果。为了吸引学生的注意力,激发学生对“光的传播”这一教课内容的兴趣和求知欲,同时扩展学生的知识面,可以从近阶段的热门话题个人全息手机(takee手机)引入,takee手机的亮点之一是可以使用户从各个角度都能感受到浮在屏幕上的全息立体3D效果,进而联系到学生身边的光电信息技术――3D电影,观众要戴上一副特制的眼镜,而这副眼镜就是一对透振方向互相垂直的偏振片,由此把重点落到“偏振”这个知识点上,让学生在一个轻松的教学氛围中不仅学到了新知识,而且知道新知识的应用领域和当前发展的现状,扩宽了学生的知识面和眼界。 因此,大学课堂中的诱导式教学方法应该:(1)培养学生具有批判性思维;(2)具有科学的想象力;(3)具备自我塑造和发展能力。在此基础上,“以点带面”提高学生的创新能力和动手实践能力。 3 多元化的考核评价标准 北京航空航天大学校长前校长曹传钧教授在本科教学上,提出“讲一、练二、考三”的教学模式。指出学生的学习效果体现在:(1)知识面的宽窄;(2)学习,实践的经历;(3)自学的能力;(4)是否具备创造性思维和创造性能力,具有独立的见解等几个方面[4]。那么单纯的一张试卷,一次考试就不能够作为学生掌握知识的依据。 而《光电子技术基础》是理论与实践相结合的一门课程,这就要求其课程的考核评价标准应该具备多元化,多样性的要求。整个课程的考试分为三部分:(1)理论部分的考核:可以采取闭卷考试了解学生对基本概念,基本理论的掌握程度,或者把基本理论深入剖析,采用开卷考试的方式,考察学生运用书本知识分析问题的能力;(2)实验部分的考核:通过实验不仅能够加深学生对知识的掌握,实验本身更是对整个章节,甚至整个课程内容的一个体现,如电光调制实验,旨在让学生掌握晶体电光调制的原理和实验方法,但是该实验从激光发射出的光波经由起偏器,电光晶体,1/4波片,检偏器之后被光电探测器接收,通过信号处理,学生可以在示波器上观察到作用到电光晶体上的调制信号曲线和光电探测器解调后的信号曲线。而这么一套设备展现出来的就是一个完整的光电系统。学生在实验的过程中可以运用光电系统的知识搭建好实验线路,确定光路信号的走向,通过示波器显示的信号曲线分析实验过程中出现的问题,思考该问题出现的原因以及采用何种解决这些问题,从而考察了学生对于光电调制内容的掌握程度,促使学生从实践中意识到理论知识的重要性,提高学生分析问题解决问题的能力;(3)课程设计部分:课程设计旨在学生根据授课内容,通过自学扩大自己的知识面,结合日常生活中使用的光电子产品,培养学生科学的想象力和创新能力。整个成绩采用百分制的标准,三部分的分值分配以60%+15%+25%的形式评判学生对《光电子技术基础》的学习掌握程度。 通过对两届学生的采用诱导式教学和多元化考核评价的教学,其实践表明这些教学探索极大程度的调动学生的学习热情,提高了学生运用所学知识分析问题,解决问题的能力,培养了学生的动手能力和创新能力,达到了《光电子技术》的教学效果。 4 结束语 光是人们最为熟悉的现象之一,从17世纪关于光的本质的两大对立学说到21世纪的信息时代,光电信息技术已经渗透到人们日常生活之中,除了光电子技术专业的学生需要深入系统地学习《光电子技术》外,微电子技术、材料、电子科学与技术等专业的学生也需要了解光电的基本概念和基础知识。探索诱导式教学方法在《光电子技术》课程的新模式和多元化的考核评价标准,把光电基本概念和基础知识与当前光电信息产业的发展现状相结合,使学生较好地掌握所学知识,把握知识点的学术前沿,为学生的进一步学习和发展打下坚实的基础。 作者简介:张艳(1983―),女,汉族,博士,安徽工程大学电气工程学院,讲师。 光电子论文:光电子专业综合训练实践教学模式初探 [摘 要] 结合学科专业特点,积极探索专业综合训练实践教学模式。基于CDIO理念推进工程技术应用型人才培养模式的构建,提升实践教学占本科教学的权重。以燕山大学信息科学与工程学院光电子专业的专业综合训练为研究对象,从专业综合训练的目的与意义出发,对现行的专业综合训练内容――反射式光纤位移传感系统和训练形式进行阐述,同时也对专业综合训练改革进行探索与尝试,旨在为相关专业本科实践教学的开展、高素质人才培养提供有益的参考。 [关键词] 光电子专业;专业综合训练;反射式光纤位移传感;实践教学 0 引言 光电子专业是以光电信息工程理论与技术为特色的信息类专业,致力于培养融合光、电、信息和计算机等学科的复合型人才。在光电信息工程专业教学中,专业综合训练作为一个必修实践环节,是加强学生工程训练的重要手段,对培养学生的创新精神和实践能力不可或缺[1]。同时,也是贯彻CDIO理念的重要方式[2]。发达国家的工科院校十分重视对学生工程实践能力的培养,如要求学生在工厂进行32个月的生产实训,几乎占整个大学学习时间的1/4;而日本明确提出:工科院校4年教育要始终围绕工程和联系工程实际进行。与发达国家相比,国内工科院校在实践教学尤其是工程实践教学方面存在明显差距,普遍存在着“课程设计简化、毕业设计软化、专业综合训练与生产实习形式化”的现象[3]。太原科技大学光信息科学与技术专业的专业实验是将专业课实验去掉,形成一个64学时的专业综合实验课[4]。高朋等人介绍了沈阳师范大学在课外开放实验与实践活动中进行专业实践模块,与专业实验课程互为补充[5]。陈顺芳等人就咸宁学院光电信息实验与实践平台的构建进行了详细的阐述[6],具体实施也是以课外开放实验的方式进行。 专业综合训练起着从课本理论知识向专业实践能力过渡的桥梁作用,轻视这一教学环节会使学生走向社会后的适应性降低及适应周期加长。因此,提高对这一教学环节重要性的认识,加大对其的投入,加强对该教学环节的建设,对保证这一教学环节有力、有序、有效地开展,具有极为重要的意义。鉴于此,本文针对光电类专业综合训练实践教学目的、内容、模式等方面进行初步探索与研究。 1 专业综合训练的目的与意义 光电子专业综合训练的目的在于,使学生掌握电子技术和光学基本理论,了解光学原理、光电检测技术及检测仪器在生产实际和科学研究中的应用情况;使学生对光源、光电探测器与传感器等方面的知识有更进一步的认识和掌握。专业综合训练是安排在大四的一项教学实践环节,是在学生学习了本专业的全部专业基础课和专业课后进行的。通过专业综合训练,拓宽学生的知识面,增加感性认识,培养学生进行调查研究、分析和解决工程实际问题的能力,为将来的工作打下坚实的基础。 2 燕山大学光电子专业综合训练内容与模式 燕山大学信息科学与工程学院光电类共有5个专业实验室、1个教学示范中心和1个光电类实践教学基地,基本上能满足7个教学班级的实践活动。专业综合训练通常是选择一些难度适中、具有较强应用背景的题目来进行仿真生产。早在2005年就设置了为期1周的专业综合实验,曾先后进行过“CCD综合实验”、“光纤F-P干涉仪”、“光纤亮度测温仪”等实验,由于学时较少,所以还是以“设计型”实验为主。随着教学改革逐年深入,实践教学日益受到关注,教育部启动了“卓越工程师教育培养计划”试点,引入了国际工程教育改革的最新成果――CDIO工程教育模式与理念,所有这些都推动了燕山大学的实践教学改革,专业综合实验学时由1周增加到2周,到2012年增加到4周。这项实践环节主要是在校内专业实验室进行,这一点有别于生产实习。 训练内容为设计制作一光纤位移传感系统,属于反射式强度调制光纤传感器,是一种非功能型光纤传感器。利用待测物理量引起光强变化,通过检测光强的变化实现对待测物理量的测量,如位移、压力、振动、表面粗糙度等。反射式光纤探头如图1所示。光纤探头A由两根光纤组成,一根用于发射光,一根用于接收反射体反射的光,R是镀膜的反射体。 系统装置的原理框图如图2所示,MCU采用宏晶公司的STC12C5A60S2。实现数控恒流源来驱动LED/LD发光,采用AVAGO公司的T-1527作为光源,探测器采用与之匹配的R-2526,反射光强经过信号处理后进行A/D转换,最后在LCD1602显示屏或者数码管上显示出来。载有光纤探头的二维位移调节架可以记录其位移,这样便可以得到位移与反射光强的关系,记录多组数据便可绘制出反射式光纤位移传感的调制特性曲线,如图3。由图3可知,不同驱动电流下的调制特性曲线都在相同位置出现极大值,当位移小于极大值时,为递增函数,称之为“前坡”,反之为“后坡”[7]。系统可工作在这两个区域中,即“前坡”工作区和“后坡”工作区。可以看出,当在“前坡”工作时,可以有较高的灵敏度;当在“后坡”工作时,可以获得较宽的动态范围。图4为系统仪器的照片。 3 专业综合训练的实施形式 专业综合训练的实施形式是保证训练成效的重要前提。图5为专业综合训练的流程图。学生在校内专业实验室进行查阅文献、设计、元器件选择、原理图绘制、PCB板的制作、光纤组件的设计与制作、焊接、硬件调试及其软件编写、文档撰写等工作[3]。 首先,领取任务书,由指导教师将训练内容与要求以书面形式发到每个学生手中。教师讲解训练内容、目的和一些具体要求。此部分既要让学生明确训练的总体目标,更要让学生有明确的阶段性小目标,让学生清楚如何查资料、应该查什么样的资料、要实现什么目标。 其次,查阅文献资料,根据任务书的要求进行电路设计、光学组件设计。以往给学生留出时间查阅文献资料,只有小部分学生能按要求完成,效果不理想。针对这一弊病,采取了分小组汇报设计方案的形式,每3人1组以PPT形式汇报本小组的设计方案,同时指导老师给出评价。该部分内容占学生成绩的一部分,从而极大地调动了学生查阅资料的积极性和效率。 再次,原理图与PCB板图的绘制,让学生熟悉专业的绘图制版软件,并熟悉电路板设计制作的流程。考虑到PCB板的制作成本、生产周期和后期调试问题,并不把学生的版图拿去工厂进行加工制作,而是在学生设计后期将已做好的PCB板及对应的版图资料一起发给学生。通过对比、改进、总结,让学生发现设计中的不足,掌握布局布线的方法与技巧。接着是电路板的焊接与调试。一方面让学生掌握各种封装形式元件的焊接工艺及技巧,另一方面更要让学生掌握硬件调试,包括电性能测试和一些简单的测试程序来评估硬件及其焊接工艺的优劣,从而让学生充分认识到调试在整个系统设计中的重要地位。 此外,给学生的光纤组件基本都是半成品,要让学生制作光纤接头。由于系统采用的是粗芯塑料光纤,加工制作的工艺要求比较低,学生在教师的指导下基本都能完成并达到要求。 软件编写,由于学生已进行过单片机课程设计,对C51单片机编程已具备一定的基础,所以这部分内容主要体现在功能实现上。要求实现既定基本功能,当然也鼓励学生进行功能拓展,充分利用MCU内部资源和硬件电路板的各个模块。经过3天的软件编写,发现大部分学生都能实现要求的基本功能,有相当一部分学生对系统进行了各种各样的扩展,效果甚至超出了老师的想象。对于一些编程能力差的学生,老师将软件功能拆分,指导其分步分块实现,尽可能地激发其编程热情,使其缩小与其他同学的差距。 系统性能综合测试,除了要求学生绘制出不同驱动电流下的反射式位移传感器的调制特性曲线外,还要求学生测量光源的P-I特性曲线等。进行系统调零、增益调节等功能测试,并评估仪器性能参数。 最后,文档撰写,以往学生容易忽视文档撰写的重要性,互相抄袭、东拼西凑现象时有发生。为了避免此类情况的发生,教师在训练之初就反复强调文档在整个系统设计中的重要性,并将文档撰写的质量作为评定成绩的一个重要依据。 4 专业综合训练模式探寻 不断探寻专业综合训练的新模式,是深化本科实践教育的需要,是培养学生实践技能、综合素质的重要保证。燕山大学信息科学与工程学院光电子工程系对专业综合训练的模式进行了初步探寻,具体包括以下几个方面。 1)在内容上选择与定位一些综合程度比较高的题目,通常以一个具体的光电产品为载体,并且该产品在行业中具有一定的代表性,与当前主流光电产品特征相近且与专业知识背景密切相关,使学生在光学、电子、机械设计和计算机应用等各方面都能得到综合锻炼。这就要求专业综合训练与前期大学本科三年所学各科课程有较好的知识点衔接,既包含如应用光学、物理光学、光电子学、光电信息检测、光辐射、光学材料、光学制造工艺、光学测试等光学类主要专业课程知识运用,也要包含如光学精密设计、光学机械CAD、数字和模拟电路及电子设计自动化工具的运用,还要覆盖微机原理与接口技术、软件基础、程序设计等计算机方面的知识运用,使学生在最大的知识范畴内得到充分的发挥和锻炼。 2)研发与设计过程满足“大过程”特征,体现在尽可能多的覆盖产品制造链上的步骤和过程,让学生对产品选型、市场定位、经济和技术可行性分析、论证、设计、仿真、加工、装配、测试检验、分析评估等环节和步骤都有感性经历和体会。 3)在实施过程中必须能够让每个学生都担当企业工人、技术员、管理员等多重角色,人人动手,充分参与生产、研发设计的每个环节。 4)开辟校内专业综合训练基地或工程训练中心。自2005年以来,分别在燕山大学特种光纤研发基地和光电类实践教学基地进行过实习与训练。 5 结束语 专业综合训练是学校实践教学的重要组成部分,是教育教学体系中一个不可缺少的重要环节。专业综合训练是培养技能型人才、实现培养目标的主要途径之一。它不仅是课程教学的总结,更是课程教学的延续。实践教学如何满足社会的需求是近几年各高等院校共同关注的焦点,探讨实践教学改革的思路,有利于推进人才培养进程。 光电子论文:电子科学与技术专业的光电子材料与器件课程教学方法研究 摘 要:该文阐述了光电子材料与器件课程在电子科学与技术专业教学中的重要地位,并根据笔者自身的教学经验,讨论了电子科学与技术专业教学中光电子材料与器件课程的理论教学和实验教学的内容、教学形式、课时安排与教材选择等。 关键词:电子科学与技术 光电子材料与器件 理论教学 实验教学 电子科学与技术(以下简称“电科”)专业是以培养具备微电子、光电子、集成电路等领域宽厚理论基础、实验能力和专业知识,能在电子科学与技术及相关领域从事各种电子材料、元器件、集成电路、电子系统、光电子系统的设计、制造、科技开发,以及科学研究、教学和生产管理工作的复合型专业人才为目标的工程专业。作为电科专业教育中重要内容的光电子技术,不仅是当代信息技术两大支柱之一,而且随着现代科学技术的发展持续焕发着生命活力。而让光电子技术保持如此强劲发展势头的主要原因之一,正是光电子材料与器件的广泛应用,例如激光器与新型光电探测器的应用的人你还。另外,诸如纳米光电材料与器件、光子晶体及相关器件、超材料及相关器件与表面等离子体激元及器件等新型光电子材料与器件的研究与应用,是目前国际上光学与光电子学研究领域的前沿热门方向。由此可见,学习光电子材料与器件的相关知识,不仅对电科学生知识体系的构建与就业方向的确定具有积极的影响,也为那些将来希望从事新型光电子材料与器件科研工作的学生,提供了坚实的理论基础与知识储备。然而,根据笔者的调研,虽然国内许多重点大学的电科专业都开设了光电子技术课程,但很少有大学专门开设光电子材料与器件这门课程。而由于光电子技术的内容多、涉及知识面广,教学课时又往往有限(一般为32或48个学时),因此在光电子技术的实际教学过程中,讲授教师往往重视光电子技术基本概念与理论知识的教学,而轻视光电子材料与器件的教学。该文从光电子材料与器件的研究内容、应用及发展等方面说明其在电科专业教育中的重要性,并结合自身光电子材料与器件课程的教学经验,研讨电科专业中光电子材料与器件的教学方法。 1 光电子材料与器件简介 光电子材料是指能产生、转换、传输、处理、存储光电子信号的材料。光电子器件是指能实现光辐射能量与信号之间转换功能或光电信号传输、处理和存储等功能的器件。自1960年美国科学家梅曼发明世界上第一台红宝石激光器以来,光电子材料与器件如雨后春笋般发展迅速。在短短的50多年里,光电子材料与器件经历了从红宝石激光器的发明,到半导体激光器、CCD器件及低损耗光纤的相继问世;从各种光无源器件、光调制器件、探测与显示器件的小规模应用到系统级集成制造实用化阶段;从大功率量子阱阵列激光器的出现再到光纤激光器、光纤放大器和光纤传感器的诞生。光电子材料与器件从未停止过发展的脚步,并正在不断深刻影响着人类社会的方方面面。在实际需求的引导下,各种新型光电子材料与器件层出不穷,性能也不断提高。尤其是近年来,随着微米及纳米级加工技术的成熟,新型的微纳光电子材料与器件的研究异常活跃。纳米光电材料、光子晶体、超材料、表面等离子体器件等领域的研究成果丰硕,为未来光电子器件的微型化、集成化发展奠定了坚实的基础。 综上所述,光电子材料与器件在当代信息产业与科学技术中具有极其重要的地位,因此,光电子材料与器件这门课程不仅应当单独作为一门课程独立教学,而且应该作为重视工程教育的电科专业的优秀课程。 2 光电子材料与器件课程教学研究 2.1 光电子材料与器件课程的教学形式、课时安排与教材选择 光电子材料与器件课程不仅包含丰富的理论知识,例如光电子材料的物理特性以及光电子器件的工作原理等,而且与实际应用结合精密,因此,本课程宜采取理论教学与实验教学相结合的教学形式。 在课时安排方面,作为电科专业的一门优秀专业课程,光电子材料与器件课程的总课时应不低于32学时(2学分),理论课学时不低于26学时,实验课不低于6学时。 另外,在教材选择方面,由于光电子材料与器件是光电子技术中的一部分内容,而目前国内关于光电子技术方向的参考书籍很多,其中亦不乏一些光电子技术课程的经典教材,例如西安电子科技大学安毓英主编的《光电子技术》[1],西安交通大学朱京平主编的《光电子技术基础》[2]等。虽然这些光电子技术参考书中或多或少都会介绍与光电子技术相关的材料与器件,但是,目前专门介绍光电子材料与器件方向的教科书却是少之又少,市面上仅有国防工业出版社2012年出版的侯宏录主编的《光电子材料与器件》[3]一书。加之,该书中所涉及的理论知识较深,基础浅薄的本科生很难驾驭。由此可见,对于光电子材料与器件这门新兴课程而言,设立统一的教材并不合适。因此,笔者建议该课程的讲授教师根据理论教学与实验教学的内容,自行编写该课程的讲义与课件。 2.2 光电子材料与器件课程的理论教学 按照电科专业的专业定位以及培养目标,光电子材料与器件课程的理论教学也应该突出“工程”内容。传统的光电子技术教学中所重视的原理、定律与规律等内容,在光电子材料与器件教学中要弱化;而传统光电子技术教学中往往被弱化乃至忽视的光电子材料与光电子器件的相关知识,要在光电子材料与器件课程教学中占主体地位。如此才能保证在有限理论课时的前提下,让学生对光电子材料与器件有一个全面的认识。 在教学内容的设置方面,由于光电子材料与器件主要应用于光电子技术之中,因此,为了便于学生的理解与知识体系的构建,笔者建议光电子材料与器件课程理论教学的章节设置按照光电子技术的章节设置进行。以笔者讲授光电子材料与器件理论课程(共26学时)为例,该理论课程共被分成了绪论(2学时)、激光原理与典型激光器(5学时)、太阳能电池(4学时)、光通信器件与材料(5学时)、光探测器件(5学时)、光电显示器件(3学时)与光存储器件(2学时)等七个章节,这七章内容基本囊括了光电子技术中光产生、光转化、光传输、光探测、光显示以及光存储等各个重要环节中最为典型的器件以及所用到的材料。另外,在每章内容的设置上,也尽可能突出“工程”内容,弱化“理论”知识。下面,笔者将详细介绍笔者在光电子材料与器件教学中各章的教学内容。 第一章绪论主要包括光电子材料与器件课程简介以及光电子技术的基本知识简介。在光电子材料与器件课程简介中,向学生介绍课程设置的目的和意义、课程的主要内容、教学与考试方式与参考资料等。通过这部分内容的介绍,让学生对本课程的意义、内容、侧重点有一定的认识。在光电子技术基础知识简介中,重点向学生介绍光电子材料与器件与光电子技术的关系,并通过对光电子技术的概念、特征、发展等方面的介绍,让学生对光电子技术以及光电子材料与器件有一个整体的认识。 第二章激光原理与激光器重点介绍几种典型激光器的材料、结构与工作特性,其主要内容包括三个部分:激光原理简述、典型激光器与激光器的应用。在激光原理简述部分,由于多数电科专业在学习光电子材料与器件课程之前已经修过激光原理等类似课程,所以该部分内容为简略介绍的内容,主要帮助学生回顾激光的特征、历史与光辐射理论等知识点。而第二部分内容典型激光器是本章内容的重中之重,在该部分内容中,将依次向学生介绍固体、气体、液体与半导体这四大类激光器中的典型激光器的结构、特征与工作特性等知识。由于发光二极管与半导体激光器结构与工作原理上的相似,在介绍完半导体激光器后,可以顺理成章地介绍发光二极管的结构与特征。另外,本章最后还简单介绍了激光器的几种常见应用。 太阳能电池虽然是光电探测器中光伏效应的一种特殊应用,但是由于它在现如今光电子技术产业以及光电子器件中的重要地位以及良好的发展趋势,该部分内容被独立成一章。在第三章太阳能电池中,主要分两小节给学生介绍,第一小节介绍当今能源与环境问题以及太阳能的开发和利用,让学生了解当今能源资源的现状以及新能源研究与应用的迫切需求,然后介绍太阳能利用的历史以及发展趋势;第二小节正式介绍太阳能电池的工作原理、结构以及特性等知识。 第四章光通信器件与材料主要介绍的是光通信系统中所用到的有源与无源光器件。本章内容共分为两小节:第一小节介绍光纤通信的基础知识,包括光纤通信的定义,光纤的结构、导光原理、发展历史,以及光纤通信系统的组成与特点。第二小节正式介绍光纤通信系统中所用到的各类光电子器件以及构成这些器件的优秀材料。在光纤通信中,最重要的器件当属光纤,所以,本节开始就着重介绍光纤的相关知识,包括它的结构、原理、分类、特征参数与传输特性。然后,又将光纤通信系统中的其它光电子器件分为有源与无源器件两类,并分别介绍了这两类光器件中的代表器件:掺铒光纤放大器与波分复用与解复用器。最后,在本章结尾还介绍了光纤通信系统中其它几种常用光器件,例如光耦合器、光衰减器、光环行器等。 第五章光探测器首先介绍了光电探测器的物理效应、性能参数、噪声;其次,按照光电探测器物理效应的不同一一介绍了几种典型的外光电效应探测器(光电管与光电倍增管)与内光电效应探测器(光电导、光电池与光电二极管)。教学的重心仍然放在对探测器结构、工作原理以及特性等方面。 第六章光显示器件重点介绍四种光显示器:阴极射线管、液晶显示器、等离子显示器与电致发光显示器。 第七章光存储器件主要介绍了现如今最常用的一种光存储系统―― 光盘系统以及其中最总要的器件光盘。 2.3 光电子材料与器件课程的实验教学 光电子材料与器件实验课程的教学要与理论教学紧密相连,并重点介绍理论课上讲解过的光电子材料与器件,实验课程的学时应不低于6学时,开设的时间最好在理论教学完成之后,以保证学生在实验前已对实验器件与实验原理有一定的了解。在实验项目的设定方面,既要保证与理论课程内容的相辅相成,又要尽量避免与其它课程实验项目的重复,造成资源的浪费。例如,许多大学的电科专业都已经将激光原理一课作为该专业的优秀专业课程,并配备了相应的激光器实验。在这种情况下,如果在光电子材料与器件实验教学中再次引入激光器的实验内容,不仅消耗了宝贵的实验时间,实验效果也会大大降低。 下面跟大家简单介绍笔者在光电子材料与器件实验教学(6学时)中的实验安排。 (1)实验内容:共包含六个实验项目,它们分别是:光控开关实验、光照度计实验、红外遥控实验、PSD位移测试实验、太阳能充电实验与光纤位移测量系统实验(每个实验1学时)。各实验中都应用到了一个或几个优秀光电子器件,这些光电子器件基本涵盖了学生在理论课程中所学到的最为重要的几类器件,例如光控开关实验应用到了光电探测器中的光敏电阻作为优秀元器件;而红外遥控实验中用到了发光二极管光源与红外探测器等光电子器件。 (2)实验要求:以往的光电子技术实验往往重视现象的观察与定性分析,但经笔者调研,这种实验方法很难最大限度激发学生的求知欲与动手能力,因此,在对原有的实验指导书进行改良后,笔者自行编写了实验的指导书,并在每个实验项目中加入了一些测量与定量分析的实验内容。例如太阳能充电实验,原来的实验指导书只是观察太阳能充电的效果,但是,在新改良的实验指导书中,要求同学测量不同光源照射下太阳能电池的输出电压与输出电流,并要求学生分析比较其差别。通过这种方式,充分调动学生的实验积极性,在具体的实验教学中也取得了很好的效果。 (3)实验方式:分组实验,共同撰写实验报告。这样,不仅提高实验效率,还能够锻炼学生的团队协作意识。 (4)考核方式:根据每位学生实验完成的情况与实验报告撰写的情况综合评分。 3 结语 光电子材料与器件在信息产业的发展与现代科学的研究中都具有举足轻重的地位。它不仅是电科专业知识体系中的重要环节,也为电科专业学生提供着良好的就业竞争力与科研基础。本文通过对电子科学与技术专业特点与光电子材料与器件课程内容的分析,讨论了光电子材料与器件在电科专业教育中的重要性,并根据笔者自身的授课经验,提出了光电子材料与器件在电科专业中的教学形式、课时安排、教材选择以及理论与实验课程内容设置的一些意见与建议。 光电子论文:光电子技术教改探索 摘 要:光电子技术课程是一门理论和实践紧密结合的重要课程。针对我院实验课程的欠缺,我们进行了此项教改工作,希望这次改革成果能给本专业老师的教和学生的学带来益处。 关键词:光电子技术 虚拟仪器LabVIEW 光电实验 教学改革 光电子技术课程是一门理论和实践相结合的一门课程。但我们学院自从2003年开设光电子技术课程以来,由于因教学条件所限,该课程主要强调理论,实践教学内容很少,到目前为止还没有专门的光电子技术实验室。这种情况下或多或少会影响到学生对本课程内容的理解和应用。可见,我们学院的光电子技术课程教学改革势在必行,特别要把实验环节的教学提到日程上来。 1 改革理论课程 1.1 教学内容改革 光电子技术课程是我们学院光信息科学与技术专业和应用物理两个学科的专业课,最初选择的教材不太合适,经过两次调整,最终选定高教出版社张铁林主编的《光电子技术》的和科学出版社朱京平主编的《光电子技术基础》两本书作为我们的指定教材。光电子课程是我院光信息和应用物理两个专业的学位课,原来把两个专业设置的课程内容是完全一样的,但由于光信息开设了激光原理,所以教改中将这部分内容从光电子技术课程中删减掉,而应用物理专业由于开设了固体物理课程所以他们的光电子技术课程中晶体部分就不再讲解。 1.2 教学方法的改革 (1)提高教师自身能力和素质。要想把这门是理论与实践高度结合的课程落到实处,该专业的教师应主动吸收社会高水平的一线工程技术人员的经验,聘请优秀技术人员参与指导综合设计和创新实践活动,以此提高自身的素质。(2)建立以学生为中心的实践教学方法。以各类创新活动激发学生参与的主动性和积极性。注意将学生课外科技活动和教学体系结合起来,在学分承认下,既激发了学生学习和实践的积极性,又使科技活动取得了很好的效果。 2 引入虚拟实验教学 光电子技术是一门理论联系实践很强的一门课程。如果单单讲授理论而没能很好的配合实验和实践教学,最后学生学习的效果可想而知。遗憾的是由于经费有限,我们学院一直没能设立专门的光电子技术实验室。即使在光学实验中有涉猎光电的实验,但也都是一些非常简单的项目。基于以上情况,我们课题组进行了光电子技术虚拟实验教学的探索。这也是本次教学改革的重点。 2.1 虚拟实验平台的选择 所谓虚拟仪器(Virtual Instrument,简称VI),即将现有的计算机主流技术与革新的灵活易用的软件和高性能模块化硬件结合在一起,建立起功能强大又灵活易变的基于计算机的测试测量与控制系统[1]。近年来,世界各国的虚拟仪器公司开发了不少虚拟仪器开发平台软件,以便使用者利用这些仪器公司提供的开发平台软件组建自己的虚拟仪器或测试系统,并编制测试软件[2]。我们选用了国际上最早和最具影响的开发软件,即NI公司的LabVIEW软件和LabWindows/CVI开发软件。LabVIEW采用图形化编程方案,是非常实用的开发软件。除了编程方式不同,LabVIEW具有所有语言的特征,因此被称为G语言,即图形化语言。它与传统高级编程语言最大的差异在于编程的方式是图形编程方式即使用这种语言编程时,基本上不写程序代码,取而代之的是流程图或框图[3]。 2.2 基于虚拟仪器LabVIEW的光电实验可行性分析 课题组已成功虚拟了光敏电阻、光电二极管、光电池、光电倍增管等光电仪器的主要特性。虽然目前还没建立一套完善的虚拟光电实验平台,还会涉及一些不同的光电实验,但所有实验所需的仪器虚拟仪器LabVIEW本身完全可以通过提供控件来实现,所涉及的关系式完全可以通过LabVIEW本身提供的函数编程来实现。可见,建立一套基于虚拟仪器LabVIEW的完善的虚拟光电实验平台是非常可行的。 2.3 虚拟仪器LabVIEW虚拟光电实验的一般步骤 (1)熟悉所选实验的原理与内容。(2)虚拟出实验所需仪器。每个实验所需仪器并不一样,这里就需要自己来虚拟,好的是LabVIEW中提供了丰富的控件。设计者可以从中选择自己所需的控件来作为实验仪器,如果LabVIEW本身所带的控件中没有合适的,那么还可以创建自定义控件来满足实验的需求。(3)设计实验操作界面。实验操作界面是用户进行实验的平台,所以设计时要尽量体现出人性化,使所设计的界面简洁、美观、实用。(4)在LabVIEW中根据需要进行编程。LabVIEW中提供了丰富的功能强大的函数。这为设计者的编程提供了很大的方便。(5)调试并优化所设计的虚拟实验平台。在完成以上四步后,接下来就要检验所设计的实验平台能否正常运作。如果存在问题,可以根据需要进行修改和优化。 3 改革考核标准 在改革教学内容、教学方法特别是引进虚拟实验的前提下,改革考核方法是顺理成章的事情。我们必须建立与教学改革先符合的健全的考核机制,采取良好灵活的考核方式。这样才能使我们这次的教改真正得到落实。考核方式可采取理论考试、实验制作、动手能力等,从多角度综合评判。同时,光电子设计竞赛选拔和该课程的教学考核结合起来,进一步激发学生的学习和创新热情。具体情况如下。 3.1 理论课的考核要求 平时考核:主要包括作业质量、回答问题、考勤等项目;半期考试:主要包括学到半期知识内容,考察基本概念和理论的掌握情况,培养学生重视平时学习的习惯;期末考核:采用闭卷考试,全方位考察所学内容。分值分配为:平时20%,期中考20%,期末考60%。 3.2 实验课的考核要求 利用虚拟实验不受时间和空间限制的优势,学生完全可以做到提前预习,这样就可以加入考核预习情况的一个环节。预习报告:考核实验前的准备工作;操作:考察学生动手能力;实验报告:考察学生对实验数据的处理情况以及对实验的新认识。具体的分值分配为:预习20%,操做50%,实验报告30%。 3.3 实践创新考核 由于我院把光电子技术课程设为光信息和应用物理两个专业的学位课程,最后满学分才准予毕业。所以课题组拟改革后把实践创新正式作为附加成绩加入考核成绩中,学生所设计的作品分部级获奖,省级获奖和校级获奖三个等级分别记学分为0.5、0.3、0.15。 4 结语 本次教改的目的是以理论有机结合实验进行的,在本科第五学期完成光电子技术课程的教学,所授内容分为六大模块,由浅入深,由简入繁,注意学科交叉,注意技术性、综合性与探索性之间的关系,知识结构合理,理论和实际紧密联系的课程。最终目的是让学生能受益于此全新的教学体系。 光电子论文:浅析武汉光电子信息产业发展的机遇与挑战 [摘要]在经济全球化、信息化时代背景下,光电子信息产业作为一个新兴的高技术产业,对我国的经济发展和国际竞争力提高起着重要的作用。武汉光电子信息产业在迅速发展的同时,也面临着机遇与挑战。发展武汉光电子信息产业必须要充分运用自身的优势资源,抓住来之不易的机遇,不断迎接新的挑战。 [关键词]武汉;光电子信息产业;机遇与挑战 1武汉光电子信息产业发展历程 自我国首先在武汉东湖高新技术开发区创建武汉・光谷以来,光电子信息产业就作为武汉的四大产业之一开始迅速发展。近几年来,东湖高新技术开发区正对武汉国家光电子信息产业基地的基础设施建设进行全力推进,形成了一批以光纤通信、移动通信为主导,激光、光电显示、消费电子、集成电路等竞相发展的产业格局,而光电子信息产业也逐渐发展为武汉市四大主导产业之一。武汉光电子信息技术及产业水平在国内渐渐占据了领先地位,在全球市场上,武汉・光谷也成为了我国在光电子信息领域中与世界强国相竞争的知名品牌。发展到2010年,武汉的光电子信息产业已成为继武汉汽车产业后,第二个资产规模过千亿的产业。到2011年,武汉光电子信息产业总收入高达1440亿元,在世界产业集群中占到了一个举足轻重的地位。 东湖高新技术开发区在2009年光电子信息企业有800多家,总收入达到8356亿元,净利润高达525亿元,出口创汇约120亿元,从事光电子信息产业的人员近10万人。最近几年,武汉・光谷几乎承担了中国所有的光通信系统的建设和90%以上的国家863光纤通信项目。随着东湖高新技术开发区涌现出一大批拥有自主知识产权的光纤光缆顶尖技术和光电子元件制造技术,光纤通信技术与电视、电话、移动通信和互联网等一同进入了中国家庭。有关数据显示,到目前为止,武汉・光谷共生产光纤1518万芯公里,销售2077万芯公里,产销率高达1368%;共生产光缆722万芯公里,销售1242万芯公里,产销率高达172%。其中,长飞光纤产量仍稳居全球首位,光纤预制棒产量居世界前三位。特别是烽火通信光纤预制棒生产线投产,从此打破了国外对光纤预制棒技术的垄断,使武汉・光谷光纤产业的整条产业链被打通。 在这近十多年来的发展过程中,武汉・光谷的光电子信息产业在全球产业分工中逐渐占有一席之地。其光谷光纤光缆生产规模成为全球第一;光电器件在国内市场的占有率达到60%,国际市场的占有率达到12%;激光产品在国内的市场占有率也一直保持在50%左右。 2武汉光电子信息产业发展的机遇 (1)光纤入户活动的开展。随着时代的发展,信息的传播速度成为一个国家是否发达的一个重要指标,也对一个国家的经济发展有着重要影响。加快对光纤通信技术的构建,能够提高我国的国际竞争力。目前,我国正大力开展光纤入户活动,各省市的电信部门也在积极配合降低光纤费用,保证活动的顺利开展。国务院也在2012年5月23日发表声明,鼓励民资参与电信业,加快普及光纤入户。这次活动的展开,提高了我国对光纤光缆的需求,这对于以光纤光缆为主要研发方向的武汉光电子信息产业来说,是百年难遇的机会。 (2)信息基础网络更新换代。目前,我国正在实行两化融合和三网融合。两化融合是信息化和工业化的高层次的深度结合, 是指以信息化带动工业化、以工业化促进信息化,走新型工业化道路;两化融合的优秀就是信息化支撑,追求可持续发展模式。三网融合是指电信网、广播电视网、互联网在向宽带通信网、数字电视网、下一代互联网演进过程中,三大网络通过技术改造,使其技术功能趋于一致,业务范围趋于相同。而这两个融合活动的实行大力促进了我国信息产业的发展,这也为武汉光电子信息产业发展提供了巨大的内需市场和发展机遇。 (3)欧洲经济发展的动荡。欧洲一直以来都是传统的光电子信息技术强国,他们掌握着光电子的优秀技术、标准和品牌,并通过这些牢牢控制着全球光电子信息产业发展的主导权。然而在2011年,由于欧洲债务危机的爆发,致使欧洲的各行各业都受到不同程度的影响,其中就包括欧洲的光电子信息产业。而武汉光电子信息产业受到欧债危机的影响却很小,依然保持着30%增长速度平稳发展,武汉关电子信息产业可以趁此机会抢占世界光电子信息产业市场份额。 3武汉光电子信息产业发展的挑战 (1)周边国家的发展与崛起。在中国周围,一直以来都有着光电子强国对中国市场虎视眈眈,那就是日本、韩国和中国台湾。日本一直作为传统的光电子技术强国之一,它的光电子信息产业规模每年仍保持着递增的趋势,尤其是它的消费类光电子领域的地位,一直没有动摇。而日本也曾在半导体激光器、激光打印机、液晶显示器、光盘产业等方面在世界上处于垄断地位。光电子信息产业是日本增长速度第二快的产业,迅速的发展也使日本国内的市场不足以满足国内光电子信息产业的发展需求,于是它们将目光看向国外,尤其是与日本相邻的中国这样一个巨大市场。 韩国和中国台湾的光电子信息产业的崛起也渐渐威胁着国内的光电子信息产业市场。台湾每年对光电子信息产业的研发投入费用高达8%到10%左右,每年的总产业规模增长量在334%左右。而韩国光电子信息产业的平均复合增长率也达到了135%,高于全球市场的91%。到2010年,韩国的光电子信息产业总产值达到了25兆亿韩元。周边国家的光电子信息产业的发展与崛起是对武汉光电子信息产业发展的一个重大挑战。 (2)国内市场竞争激烈。在我国主要设有7个光电子技术研发基地,虽然每个研发基地都有重点研发的方向,但随着时间推移,研发的产品渐渐有了交集,致使国内光电子信息产业的市场竞争开始激烈。 中国光电产业代表性企业的区域分布城市技术领域代表企业所属产业基地武汉光通讯烽火、长飞中国光谷激光加工华工、楚天上海LED显示上海天马、蓝光张江、闵行、昆山光通讯上海长飞、阿尔卡特松江、潜河径激光加工飞利浦、大恒嘉定、松江北京LED显示京东方奕庄工业园光通讯组件北京中科嫁英半导体通州激光应用大恒中关村长春LED显示北方彩晶长春经开激光加工奥普光电、光华微电子深圳光通讯、 光储存华为、中兴、 长城、华强高科技园光电显示激光天马、康佳、创维大族激光广州光电材料、 光通信小企业居多经济技术开发区石家庄LED显示、 太阳能电池中电13所、河北晶龙宁晋县鹿泉开发区资料来源:王灏光电子产业创新网络的构建与演进研究华东师范大学博士学位论文,2009,(6) 从表中可以看出,大部分研发基地的研发产品有着趋同性,国内的光电子信息产业市场的竞争将会越来越激烈。 4加快发展武汉光电子信息产业的思路 (1)建立健全制度,强化政策支撑。一方面,政府应尽快出台为中小型光电子信息企业提供资金支持、拓宽资金筹措渠道的相关政策,让更多的企业能够参与进来,解决中小型的光电子信息企业融资困难的问题;另一方面,政府出台对中小型光电子信息企业的优惠政策,来保证武汉光电子信息产业的高速发展,鼓励境外科技人员和出国留学人员到武汉经济开发区创业,鼓励他们到开发区从事光电子信息产品开发和生产工作等。 (2)完善融资服务,加大投资力度。一方面,可以建立一种光电子信息产业融资平台,通过该平台来推进光电子优秀技术的发展,保证武汉光电子优秀企业研发投入力度,并引导政府加大对光电子信息产业风险投资领域的发展; 另一方面,完善光电子信息产业的中小型企业信用担保机制,通过政府制定的一系列优惠政策,鼓励对中小型企业的投资,解决中小型企业融资成本高、融资难的问题, 政府还应鼓励光电子信息企业融资上市,通过证券的融资功能,解决大产业规模发展融资困难的问题。 (3)强化创新能力,提高优秀竞争力。一方面,在制度上创新,进一步完善对东湖高新技术开发区的授权工作,重点建设武汉光电子信息产业一条龙服务,并以高起点和长远目标来规划和建设武汉科技新城,改善好企业之间的竞争环境,降低企业发展的社会成本;另一方面,在技术上的创新,在加强对基础研究的同时,我们还可以在国外设立专门的研发和市场机构,引进或消化吸收国外的相关先进技术,进一步提升武汉光电子信息企业的创新能力,不断完善创新激励机制,来提高武汉光电子信息技术的优秀竞争力,让武汉光电子信息技术力争站在国际光电子信息产业发展的最前沿。 (4)促进企业资源规划,应对市场挑战。在全球化的市场上,一个企业不仅作为当地企业的竞争对手,也作为全球同行业之间的竞争对手。在21世纪的全球竞争环境下,公司运用对企业资源的合理规划应对任何未来的挑战是势在必行的。在光电子信息产业迅速发展的现在,产业之间的竞争已经变得相当激烈。只有企业可以根据市场趋势及时做出正确的决定,才可以在激烈的竞争中维持其盈利能力,因此越来越多的光电子信息企业开始实施ERP(企业资源规划)系统,以提高他们的竞争力。武汉光电子信息产业为了能在这种全球激烈竞争的环境下生存,实施一个简单有效的ERP系统,对企业的资源进行整合规划是十分必要的。
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电子与通信工程论文:有关电子技术与通信工程的探讨 [摘要]电子技术与通信工程为在科技研发领域的合作与联系,为社会的发展和进步奠定了坚实的基础。并广泛应用于通信系统与通信网及其设备,广播电视系统与设备,电子仪器仪表,集成电路与微电子系统,家用电器,汽车工业,电力,航天、航空,电子材料与纳米材料等方面,在中国信息产业和经济发展中发挥了巨大的不可替代的作用。 [关键词]电子;通信;技术;工程;发展;应 电子技术与通信工程密切联系,相互促建,互相依赖。电子技术与通信工程领域取得的重大成果在现代社会发展中起到了举足轻重的作用,全面的加快了各行业的产业自动化脚步。 电子技术与通信工程为社会在科技领域的进步,奠定了坚实的基础。是电子技术与信息技术相结合,构建现代信息社会的工程领域,电子技术是利用物理电子与光电子学、微电子学与固体电子学的基础理论解决电子元器件、集成电路、仪器仪表及计算机设计和制造等工程技术问题;信息技术研究信息传输、信息交换、信息处理、信号检测等理论与技术。 电子技术的迅猛发展给新技术革命带来根本性和普遍性的影响,电子技术水平的不断提高,既出现了超大规模集成电路和计算机,又促成了现代通信的实现。电子技术正在向光子技术演进,微电子集成正在引伸至光子集成。光子技术和电子技术的结合与发展,正在推动通信向全光化方向通信的快速发展,而通信与计算机越来越紧密的结合与发展,正在构建崭新的网络社会和数字时代。电子技术是根据电子学的原理,运用电子器件设计和制造某种特定功能的电路以解决实际问题的科学,包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。信息电子技术包括Analog(模拟)电子技术和Digital(数字)电子技术。电子技术是对电子信号进行处理的技术,处理的方式主要有:信号的发生、放大、滤波、转换。 信息电子技术的应用和发展,在信息电子技术与汽车工业的结合中促成了电子汽车概念的诞生和实现,概括地来说当前的汽车电子技术主要包括:智能化集成传感器:提供用于模拟和处理的信号,而且还能对信号作坊大处理。同时,还能自动进行时漂、温漂和非线性的自动校正,具有较强的抵抗外部电磁干扰的能力,保证传感器信号的质量不受影响;嵌入式微处理机已广泛地应用于安全、环保、发动机、传动系、速度控制和故障诊断中。软件技术:随着汽车电子技术应用的增加,对有关控制软件的需求也相应增加,并可能要求进一步联网。必须开发出更多通用的高水平软件,以满足多种硬件的要求。汽车车载电子网络:汽车电子设备发展的一个重要趋势是大量使用微处理机来改善汽车的性能。随着电控器件在汽车上越来越多的应用,车载电子设备问的数据变得越来越重要。为了进一步提高行使的性能,温度及车速等信息必须在不同控制单元间交换。由此,以分布式控制系统为基础构造汽车车载电子网络系统是很有必要的。所以信息电子技术在汽车领域的应用是无处不在的。电力电子技术的不断进步和发展,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于20世纪50年代末60年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。20世纪80年代末期和90年代初期发展起来的,集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。电力电子技术在节能、减小环境污染、改善工作条件等方面有着重要的作用,现在不仅应用于传统工业(例如:电力、机械、交通、化工、冶金、轻纺等)方面,并且对高新技术产业(例如:航天、现代化通信等)的发展也尤为重要。 通信工程是信息科学技术发展迅速并极具活力的一个领域,尤其是数字移动通信、光纤通信、Intemet网络通信使人们在传递信息和获得信息方面达到了前所未有的便捷程度。通信工程具有极广阔的发展前景。 信息产业,包括信息交流所用的媒介(如通信、广播电视、报刊图书以及信息服务)、信息采集、传输和处理所需用的器件设备和原材料的制造和销售,以至计算机、光纤、卫星、激光、自动控制等由于其技术新、产值高、范围广而已成为或正在成为今社会经济发展的支柱产业。通信技术是以现代的声、光、电技术为硬件基础,辅以相应软件来达到信息交流目的。上个世纪末,多媒体的广泛推广、互联网的应用极大地推动了通信工程专业的发展,展望这个世纪初期,宽带技术、光通信也已经崭露头角。通信工程所研究的内容涵盖了当今最流行、发展最迅猛的领域。 通信工程是信息科学技术发展迅速并极具活力的一个领域,尤其是数字移动通信、光纤通信、Intemet网络通信使人们在传递信息和获得信息方面达到了前所未有的便捷程度。通信工程具有极广阔的发展前景。由于通信产业在全球的高速及持续发展,作为真正的“朝阳产业”、“知识经济”,到了20世纪80年代,从美、日、英等发达国家吹过来的信息革命这股飓风,为我国通信工程专业的发展增添了强劲的动力,也是从这时起,通信工程迅速兴起,通信技术在国家经济发展中的地位越来越重要,国家也加大了这方面的投资。 从工程技术角度来看电子技术与通信工程相结合在社会生活的各种应用迅速的发展,它包括:移动通信与个人通信,卫星通信、光通信,宽带通信与宽带通信网,多媒体通信,语音处理及人机交互,图像处理与图像通信,信号处理及其应用技术,集成电路设计与制造,电子设计自动化(EDA)技术及其应用,通信与测量系统的电路技术,微波技术及其应用,微波传输、辐射及散射,微波电路,微波元器件,微波工程,光电子学与光纤通信工程,信息光电子工程,电子束、离子束及显示工程,真空电子工程,电子与光电子器件,微电子系统设计与制备,纳米材料与技术等。 综上所述,电子技术与通信工程在通信系统、高科技开发公司、科研院所、设计单位、金融系统、民航、铁路等方面的广泛应用。使得国家高度的重视,并且已经培养了大量具有扎实的理论基础和开拓创新精神,能够在电子信息技术、通信与通信技术、通信与系统和通信网络等领域中,从事研究、设计、运营、开发的高级专门人才。面向新的世纪,电子技术与通信工程将会迎来其发展的广阔天地。随着它们应用发展的日趋广泛,上至太空,下至海底,科技的发展无所不在。因此会给中国信息产业的发展带来更大的发展空间。 电子与通信工程论文:关于电子技术与通信工程的探讨 【摘要】随着电子技术水平的大幅提升,计算机和超大规模集成电路的出现,开启了现代通信的全新时代,电子技术发展至今,在社会各个行业领域中都得到了十分广泛的应用,特别是在通信工程领域中的应有尤为突出。本文将对电子技术、通信工程的发展现状、前景和二者间的关系进行简要的探析。 【关键词】电子技术通信工程发展前景技术应用 在社会经济、科学技术的不断发展下,社会各行业领域都逐步完成了高新技术改革,特别是电子技术的应用,基本已渗透到了人们生产、生活的各个角落。通信工程是科技应用领域中的主要行业,它在历经多年发展,现已在信息传输、信息交流等领域得到了长足的发展。通信工程的研究内容是在信息交流、信息传递过程中,涉及到的各种技术(即检验、传输、交换技术)。电子技术,是一项综合物理技术研究成果、各种物理学知识而发展起来的工程技术,它也是基于电子学原理,实现电子设备应用的一门技术。 一、电子技术的发展现状 电子信号处理是电子技术的一个重要内容,主要的处理方式有:信号的转换、滤波、转换。信号放大是指强化接收到的电子信号的等级和强度,从而方便信号的再次接收或传输;信号转换是指转换信号表达形式,以满足接收方设备的型号要求。以应用方向为依据,电子技术主要分为电力电子技术、信息电子技术两大类。以应用方式为依据,又可将信息电子技术细分为数字(Digital)电子技术和模拟(Analog)电子技术两种。(1)电力电子技术。随着电力电子技术的发展,实现了传统电力电子技术向现代电力电子技术的完美转变。传统电力电子技术主要为低频技术,低频技术是指其信号传输、波段强度均较低;现代电力电子技术主要为高频技术,高频技术的信号传输频率、强度都相对较高,也更能满足现代信息传输的高要求。就电力电子技术的应用规模、应用范围而言,它已覆盖了传统工业和高新技术产业。高新技术行业中的电力电子技术应用,在与其他科学技术下的协同作用下,为现代化建设做出了巨大的贡献。(2)信息电子技术。信息电子技术在汽车工业中的应用,产生了“电子汽车”概念,并使之变为现实。智能化传感器,主要提供用于处理、模拟的信号,并能对信号进行放大;软件技术,是指在各种新型技术的不断应用下,原有软件需要进一步加以完善,或需要接入互联网;嵌入式微处理机目前已广泛应用于汽车的故障诊断、速度控制、传动系、发动机、环保、安全等方面。目前,通过应用微处理机来对汽车性能加以改善,将是汽车电子设备的一大发展趋势。 二、通信工程发展现状 在信息科技中,通信工程是一个极具活力而发展迅速的领域,特别是互联网络通信、光纤通信、数字移动通信的发展,让人们在信息的传递、获取方面的便捷程度大为提高。随着人们对于信息传递、交流需求的不断提高,各种信息沟通极大地改变了人们的工作和生活,其中以现代网络技术尤为典型,目前,在人们生活的各个方面都能看到网络技术的影子,网络技术的应用极大地满足了人们的信息交流、信息的需求,鉴于此,通信工程的发展前景将蔚为可观。对于信息产业来说,其覆盖面非常广泛,既包括了媒介信息获取与处理所需的器件设备,还包括计算机、卫星、光纤、自动控制、激光等,信息产业以其范围广、产值高、技术新等特点,已逐步成为了我国国民经济建设的重要组成产业。通信工程的硬件基础是现代声、电、光技术,并在相关软件的配合下,实现信息交流。20世纪末以来,互联网、多媒体得到了极大的推广应用,对于通信工程的发展也起到了很好的推动作用,在21世纪初,光通信、宽带技术就逐渐开始发展。 三、电子技术与通信工程的结合 在工程技术方面,电子技术、通信工程二者的结合主要表现在:个人和移动通信、宽带通信、宽带通信网、光通信、卫星通信、多媒体通信、人机交互、语音处理、图像通信与处理、信号处理及应用、EDA技术、集成电路制造、微波技术、微波工程、微波元器件、微波辐射和散射、微波传输、微波电路、光电子学工程、光纤通信工程、真空电子工程、纳米材料、纳米技术、微电子系统制备,等等。电子技术、通信工程在各行业中的广泛应用,也受到了国家教育部门的重视,通过各大高校的专业学习,培养了一批批具有扎实理论基础、创新精神,能从事通信技术、通信系统、电子信息技术等领域的设计、研究、开发、运营工作的高级技术人才。纵观社会经济和科学技术的发展,电子技术、通信工程的发展前景必将十分广阔。 电子与通信工程论文:探讨电子技术与通信工程 摘 要:电子技术及微电子技术的迅猛发展给新技术革命带来根本性和普遍性的影响,电子技术水平的不断提高,既出现了超大规模集成电路和计算机,又促成了现代通信的实现。光子技术和电子技术的结合与发展,正在推动通信向全光化方向通信的快速发展,而通信与计算机越来越紧密的结合与发展,正在构建崭新的网络社会和数字时代。 关键词:电子通信;工程;技术应用 随着电子通信工程为社会在科技领域的进步,奠定了坚实的基础。是电子技术与信息技术相结合,构建现代信息社会的工程领域,电子技术是利用物理电子与光电子学、微电子学与固体电子学的基础理论解决电子元器件、集成电路、仪器仪表及计算机设计和制造等工程技术问题;信息技术研究信息传输、信息交换、信息处理、信号检测等理论与技术。电子技术是根据电子学的原理,运用电子器件设计和制造某种特定功能的电路以解决实际问题的科学,包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。信息电子技术包括Analog(模拟)电子技术和Digital(数字)电子技术。电子技术是对电子信号进行处理的技术,处理的方式主要有:信号的发生、放大、滤波、转换。 信息电子技术的应用和发展,在信息电子技术与汽车工业的结合中促成了电子汽车概念的诞生和实现,概括地来说当前的汽车电子技术主要包括:智能化集成传感器:提供用于模拟和处理的信号,而且还能对信号作坊大处理。同时,还能自动进行时漂、温漂和非线性的自动校正,具有较强的抵抗外部电磁干扰的能力,保证传感器信号的质量不受影响;嵌入式微处理机已广泛地应用于安全、环保、发动机、传动系、速度控制和故障诊断中。软件技术:随着汽车电子技术应用的增加,对有关控制软件的需求也相应增加,并可能要求进一步联网。必须开发出更多通用的高水平软件,以满足多种硬件的要求。汽车车载电子网络:汽车电子设备发展的一个重要趋势是大量使用微处理机来改善汽车的性能。 电力电子技术的不断进步和发展,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于20世纪50年代末60年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。20世纪80年代末期和90年代初期发展起来的,集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。电力电子技术在节能、减小环境污染、改善工作条件等方面有着重要的作用,现在不仅应用于传统工业(例如:电力、机械、交通、化工、冶金、轻纺等)方面,并且对高新技术产业(例如:航天、现代化通信等)的发展也尤为重要。 通信工程是信息科学技术发展迅速并极具活力的一个领域,尤其是数字移动通信、光纤通信、Internet网络通信使人们在传递信息和获得信息方面达到了前所未有的便捷程度。通信工程具有极广阔的发展前景。 信息产业,包括信息交流所用的媒介(如通信、广播电视、报刊图书以及信息服务)、信息采集、传输和处理所需用的器件设备和原材料的制造和销售,以至计算机、光纤、卫星、激光、自动控制等由于其技术新、产值高、范围广而已成为或正在成为今社会经济发展的支柱产业。通信技术是以现代的声、光、电技术为硬件基础,辅以相应软件来达到信息交流目的。上个世纪末,多媒体的广泛推广、互联网的应用极大地推动了通信工程专业的发展,展望这个世纪初期,宽带技术、光通信也已经崭露头角。 通信工程是信息科学技术发展迅速并极具活力的一个领域,尤其是数字移动通信、光纤通信、Internet网络通信使人们在传递信息和获得信息方面达到了前所未有的便捷程度。通信工程具有极广阔的发展前景。由于通信产业在全球的高速及持续发展,作为真正的“朝阳产业”、“知识经济”,到了20世纪80年代,从美、日、英等发达国家吹过来的信息革命这股飓风,为我国通信工程专业的发展增添了强劲的动力,也是从这时起,通信工程迅速兴起,通信技术在国家经济发展中的地位越来越重要。 从工程技术角度来看电子技术与通信工程相结合在社会生活的各种应用迅速的发展,它包括:移动通信与个人通信,卫星通信、光通信,宽带通信与宽带通信网,多媒体通信,语音处理及人机交互,图像处理与图像通信,信号处理及其应用技术,集成电路设计与制造,电子设计自动化(EDA)技术及其应用,通信与测量系统的电路技术,微波技术及其应用,微波传输、辐射及散射,微波电路,微波元器件,微波工程,光电子学与光纤通信工程,信息光电子工程,电子束、离子束及显示工程,真空电子工程,电子与光电子器件,微电子系统设计与制备,纳米材料与技术等。 综上所述,电子技术与通信工程在通信系统、高科技开发公司、科研院所、设计单位、金融系统、民航、铁路等方面的广泛应用。使得国家高度的重视,并且已经培养了大量具有扎实的理论基础和开拓创新精神,能够在电子信息技术、通信与通信技术、通信与系统和通信网络等领域中,从事研究、设计、运营、开发的高级专门人才。面向新的世纪,电子技术与通信工程将会迎来其发展的广阔天地。 作者单位:淮阴师范学院物理与电子电气工程学院 电子与通信工程论文:电子技术与通信工程的探讨 一、通信工程 在信息科学技术的发展历程中,通信工程是非常具有前景的一个领域。其涉及到光纤通信、数字移动通信,以及现在人们都广为熟知的互联网通信工程。这些通信工程在传递和获取信息方面,都是非常便捷的而且具有极高的效率。所以,通讯工程又被认为是极具活力的领域。现在已经进入到了信息时代,也被称为是“知识经济”时代,这些都与通信工程存在着密切的关系。到上个世纪末为止,互联网就已经广泛地被使用了。这就是昭示着通信工程的已经在此时崭露头角。与此同时,在互联网的推动下,通信工程也开始迅速崛起。目前,宽带已经遍布千家万户,人们坐在家里面,就可以环游世界,获得自己所需要的各种各样的信息,而且还可以及时处理。信息产业所涵盖的范围非常广泛,一些当今所最为流行的领域几乎都会与其有直接或者间接的关系。诸如各种信息交流所通过的媒介以及在进行信息处理的时候所需的各种器件设备,甚至于原材料从生产到销售的各种流程,以及与电子相关的各种新技术等,成为了引领社会经济发展的主导力量。通信工程的迅速兴起,带动着通信产业在全球持续发展,从而将人类社会带进了知识经济的时代。 二、电子技术与通信工程之间的关系 电子技术与通信工程之间的关系是相辅相成的。从原理上来分析,电子技术与通信工程之间存在着密切的关系,而且是相互依赖的。从应用领域上来分析,电子技术与通信工程可以相互促建,并且实现了应用领域上的密不可分。这主要体现在电子技术与通信工程相结合,带动着相关的学科,如物理电子、光电子学以及微电子学等等进一步向应用领域扩展,构建了现代信息社会的工程领域。其为社会科学技术领域的进步,奠定了良好的基础。电子技术可以用来解决电子元器件、集成电路以及计算机设计等等的工程技术问题,而信息技术所处理的工程性问题都与信息的传输、交换以及信息的处理和检测信号有直接关系。实现电子技术与通信工程的合作,在推动社会经济发展的同时,还在中国信息产业中发挥了巨大的不可替代的作用。电子技术与通信工程相结合,将时代推进了一个新的发展阶段。从工程技术的角度来看,其所涉及到的应用领域遍及社会的各个角落。移动通信与个人通信,宽带通信与宽带通信网,这些都是人们生活中所直接接触到的,甚至于一些通信网络可以通过语音处理并且实现人机交互。在媒体通信中,使用信号处理及其应用技术,可以满足人们的各种高质量需求。还有光电子学与光纤通信工程、微波工程、真空电子工程和纳米材料与技术等,都是电子技术与通信工程相结合科技成果。 三、总结 综上所述,电子技术与通信工程无论是在学科研究还是应用领域上,都为相关领域提供了更大的发展空间。除了与其具有直接关系的高科技研究领域之外,包括金融系统、民航系统以及铁路系统等,甚至于有关的设计单位也会通过电子技术与通信工程而有所数以。作为时代的引领者,电子技术与通信工程是建立在一定的理论基础之上的,并为开拓创新领域提供了重要依据。同时,还会应社会的需要,将其应用范围逐步发展。科技的发展,将电子技术与通信工程引领到一个更为广阔的天地。 作者:赵东 单位:贵州中建建筑科研设计院有限公司 电子与通信工程论文:电子技术与通信工程的关系分析 摘要:本文针对电子技术与通信工程一题展开较为深入的研究,其中包括电子技术的定义概述、电子技术在社会生产中的应用、通信工程的发展现状及电子技术与通信工程之间的关系等,以期能对我国电子技术与通信工程的发展提供参考。 关键词:电子技术;通信工程;改进措施 作者简介:梁晓楠(1983-),男,内蒙古赤峰人,本科,工程师。研究方向:电子工程与微波传输 在我国社会经济与高科技水平不断发展与提升的基础之上,各个行业领域都开始纷纷加入到改革高新技术与应用电子技术的行列中。本文所提到的通信工程是我国科技领域中的重要行业,其在经历了较长时间的成长与进步后,已在信息传输与信息交流等诸多领域中取得了不俗的成绩。通信工程的主要研究内容即为在信息传播与交流的过程中所能应用到的检验、交换等新型技术。电子技术是一项集物理研究成果及各类物理知识于一身的高科技工程技术,它同通信工程的相互结合不仅为国家经济水平的提升带来了明显的促进作用,同时对整个人类的进步也做出了重要贡献。 一、电子技术分析 1.电子技术的定义 电子技术可以被分为两大基础类别,即为电力电子技术与信息电子技术。此项新兴技术的出现与发展不仅为我国新时期中的技术革命打下了夯实的基础,同时还为集成电路及现代通信工程的发展提供了技术保障。如今,我国的电子技术已正式进入光子技术时代,光子与电子的结合,一方面让通信全光化成为现实,另一方面还将电子计算机与通信工程两者紧密联系到一起,为新时代中网络社会的发展提供了更多的动力来源。 2.电子技术在社会生产中的应用 如今,电子技术已融入到我国的各个社会与生活领域中,大到高科技技术行业,小到普通百姓的日常生活,几乎都离不开电子技术的支持。此外,由于我国目前仍属于发展中国家,所以还面临着很多诸如节能与供电方面的现实问题,而电子技术不仅具有节约环保的特征优势,同时还能有效提升各个领域中企业的工作效率。目前,国内应用电子技术最为频繁的变为汽车行业,其中汽车发动机与底盘的电控系统都需要得到电子技术的支持。首先,发动机电控系统的作用就是全面掌控汽车发动机的空燃比,燃气在点火过程中可以排气良好;其次,汽车底盘的电控系统在全面应用电子技术之后,不仅让汽车本身的制动系统性能大幅度提高,同时还从根本上增强了汽车在行驶过程中的安全性与舒适性。此外,为了能让更多的汽车驾驶者可以感受到电子技术所带来的诸多优点,科学家还研发出了应用电子技术的电控悬架。 二、通信工程的发展现状 信息时代全面到来后,通信工程犹如是一匹驰骋疆场的黑马,急速出现在了人们的视野中。尤其是近年来,网络通信、光纤通信及数字移动通信等业务的发展,为我国普通民众的日常生活带来了极大的便利。伴随着国民生活水平的稳步提升,人们对信息的交流与传递也开始提出了更高的要求标准,因此也就在无形中推动了现代网络技术与通信工程向前发展。针对新时期中的信息产业来说,其中不仅涵盖了所有与媒介信息有关的设备器件,同时还包括计算机、卫星、激光及光纤等新型产物。而通信工程最主要的硬件基础即为声、电、光技术,同时搭配现代高科技电子产品与相关软件,让信息实时交流成为现实。自从我国正式进入到21世纪以来,光通信与宽带技术的高速发展为国家的多个产业领域带来了无限的机遇和挑战。 三、电子技术与通信工程之间的关系 笔者认为,运用“相辅相成”这个成语来形容电子技术与通信工程之间的关系最为贴切。首先,从原理学的角度分析,电子技术与通信工程就好比是鱼和水一般,不可分离。电子技术能在通信工程中得到全面的发挥和应用,而通信工程的发展则可以为电子技术提供充分的成长空间与进步动力。其次,从应用领域的角度来分析,电子技术的快速发展可以带动通讯工程的整体进步,而通信工程同样也可以为与电子技术有关的诸多领域提供很多的发展机遇,如光电子学、微电子学及物理电子学等。可以说,电子技术与通信工程的相互合作对社会的进步与国家发展具有推动作用。从工程技术的角度出发,电子技术与通信工程的高密度合作几乎已遍布我国社会中的多个行业领域,同时在潜移默化中将我国的现代科技水平推向了一个更高水平的发展阶段中。通信技术供应商为了能更好地满足我国民众的高质量通讯需求,相继应用到了信号处理等新型通信技术。以上所提到的这些均为电子技术与通信工程相互结合后的优秀科技成果,相信在不久的将来,我国民众的生活水平一定会在电子技术与通信工程的支持下早日达到一个更高的层次。 作者:梁晓楠 单位:赤峰市文化新闻出版广电局微波总站 电子与通信工程论文:电子技术与通信工程的发展趋势 摘要:文章首先对电子技术和通信工程进行了相关介绍,进而指出了电子技术在通信工程中的应用优势及存在的一些问题,最后就电子技术与通信工程的发展前景进行了分析。 关键词:电子技术;通信工程;发展前景 人与人之间的交流是一直存在的,通信技术的发展对人类社会文明的进步有极为深远的影响。电子技术近年来的迅猛发展很大程度上带动了通信技术的进步,人与人之间的交流更加便捷。从某种角度来看,电子技术与通信技术的发展是相辅相成的,二者相互依存,共同发展,为社会的发展提供助力[1]。笔者就电子技术与通信工程间的进步、发展,以及电子技术在通信技术中的应用进行分析,以期为电子技术与通信工程领域的进步作出贡献。 1通信工程的相关介绍 1.1通信工程的主要内容介绍 所谓通信工程,又称通信技术(也作信息工程、电信工程,旧称远距离通信工程、弱电工程),是电子工程的重要分支,同时也是其中一个关键部分[2]。通信工程关注的是通信过程中的信息传输和信号处理的原理和应用。通信工程研究的是以电磁波、声波或光波的形式把信息通过电脉冲,从发送端(信源)传输到一个或多个接收端(信宿)。接收端能否正确辨认信息,取决于传输中的损耗功率高低。信号处理是通信工程中一个重要环节,包括过滤、编码和解码等[3-4]。 1.2通信工程的发展历程介绍 纵观通信工程的发展历程,主要可以分为3个阶段[5-6]。 1.2.1初级通信阶段 1838年,莫尔斯发明有线电报,开始了电通信阶段,这也是处理通信阶段的标志。直至1864年,麦克斯韦创立了电磁辐射理论,并被当时的赫兹证明,促使了后来无线通信的出现。1876年,贝尔利用电磁感应原理发明了电话。 1.2.2近代通信阶段 1948年,香农提出了信息论,并建立了通信统计理论,这一理论的提出标志着近代通信的开始。到1951年,直拨长途电话开通。1962年,发射第一颗同步通信卫星,开通国际卫星电话;脉冲编码调制进入实用阶段。 1.2.3计算机网络通信阶段 20世纪60年代,彩色电视问世;阿波罗宇宙飞船登月;数字传输理论与技术得到迅速发展;计算机网络开始出现。20世纪70年代,商用卫星通信、程控数字交换机、光纤通信系统投入使用。 1.3通信工程的应用范围介绍 就目前情况来看,通信工程的应用范围十分广泛。例如计算机之间的信息交流,电话手机、航天航空等,只要有信息的交换基本就有通信技术的存在。通信技术的进步将带动各行各业的发展,尤其是计算机技术在通信技术中的应用,不仅大大提高通信技术的工作效率,更加人们日常生活,而且在我国的国防事业上作出巨大贡献。 2电子技术的相关介绍 2.1电子技术的主要内容介绍 电子技术是根据电子学的原理,相关科技人员运用电子元器件设计和制造某种特定功能的电路以解决实际问题的科学,这门科学十分深奥,应用广泛,更凸显出其重要性。电子技术中涵盖信息电子技术和电力电子技术两个方面,电子技术是人类智慧的结晶,近年来为社会的发展和人们生活水平的提高作出了很大贡献。 2.2电子技术在领域应用的优势 电子技术自19世纪末诞生开始,历经了多年发展,包括整流器时代、逆变器时代、变频器时代3个阶段,在各个领域的发展中都取得了较大的成果,使电子技术成了各行各业不可或缺的一门基础却又尖端的技术。其得到发展后的应用优势十分明显,例如可以提高工作效率,降低能源损耗,在各行各业的发展过程中都产生了极为有益的影响。电能是一种特殊却应用十分普遍的能源,而电子技术可以更好地利用电能,降低工业生产的损耗和成本,推动我国工业的进步[7]。 2.3电子技术的应用当前科学技术的飞速发展 将人们带入了信息化,在信息化的大背景下,计算机技术与电子技术相互促进,相辅相成,已经融入了各行各业中,引领着各行各业前进的方向。电子技术应用情况主要有两个特点:(1)应用范围广;(2)开发空间大。同时也存在着一些不足之处,最关键的就是当前的科技人员缺乏必要的创新意识,在研发过程中过多地遵循传统的研发思路,创新意识不足,创意能力有待提高。同时就目前情况来看,通信业的迅速发展极大地推动了通信电源的发展,同时电子技术进一步提高了通信技术的工作效率,二者相辅相成[8]。 3电子技术的发展在通信工程中的应用优势 3.1简化了信息交换的过程 通信,就是一个信息相互交换的过程,当前电子技术的发展在一定程度上简化了信息交换的过程。信息间的交流是通信工程的基础,电子技术的应用能够缩短信息交流的繁复,更利于信息的全球化传递。信息交换的过程在电子技术的应用下变得更加简单快捷,也丰富了信息传播的路径,同时也使电子技术的应用领域得到进一步的扩大和发展。 3.2提高了通信工程的工作效率,提高信息处理质量电子技术的应用 提高了通信工程的工作效率,提高了信息处理的质量。相对于传统的通信技术来说,电子技术的引入提高了通信工程的工作效率。同时,电子技术抗干扰的特性能够维护信息传递的质量,保证信息传递的准确性,进而推动通信工程的进一步发展。 3.3增大电子通信产品的使用寿命,推动通信技术发展 电子通信产品是通信工程的重要组成部分之一,如果能够将电子技术进一步应用到电子通信设备的改进与研发中,将会使人们对通信工程的发展更加信服。同时也提高了通信工程中通信设备的耗损率,增大电子通信产品的使用寿命,降低了通信工程发展中设备更新、资金耗费的问题,提高了通信设备的质量,推动了通信技术的发展和进步,使电子技术与通信工程的发展相依相存,相辅相成[9]。 4电子技术与通信工程的发展 4.1电子技术对通信工程的推进作用 电子技术对通信工程的推进作用是有目共睹的,从通信工程初步成形到现在,交换设备的不完备一直都是通信工程发展的瓶颈,为通信工程的应用造成了诸多困扰。但是电子技术的引入打破了这一僵局,使通信交换设备不断完善,达到了较为完备的状态。 4.2电子技术与通信工程的协同发展 电子技术和通信工程的协同发展,电子技术不但使通信工程的交换设备更加完善。同时通信工程的发展也推动了光电子和物理电子等微型电子技术,逐渐形成了现代信息工程,二者的有机结合有利于我国信息化事业的发展和进步。 4.3电子计算机在电子技术和通信工程的重要性 电子计算机在电子技术的发展和通信工程中的作用十分关键,首先,应用计算机可以实现各项交换机的编程,并且可以保存信息。当前系统需要改变时,不需要对交换设备进行改动,只需要改变程序指令就可以。计算机的应用在通信工程发展方面扮演着十分关键的角色。 4.4电子技术与通信工程共同发展取得的重要成果 电子技术与通信工程的共同发展取得了一系列的成果,如光电通信、卫星通信、个人和移动通信、微电子的设计和制备、通信测量和电路技术、微波技术、散射辐射与微波传输、光纤通信工程和光电子学等[10]。 5电子技术与通信工程未来的发展前景 纵观我国电子技术与通信工程的发展现状,不难发现,电子技术与通信工程已经处于一种相辅相成的状态,二者共同发展,相互依存。互联网的嵌入通信工程发展迎来了新的机遇,同时,通信工程也带动了电子技术的进步。未来电子技术与通信工程中的关联将会更加密切,在互联网的推动下,二者的发展前景将十分广阔。 6结语 笔者首先对通信工程进行了相关介绍,同时介绍了电子技术的相关内容,进而指出了电子技术在通信工程中的应用优势和存在的问题,最后就电子技术与通信工程的发展前景进行了分析。随着电子技术与通信工程应用协同发展的进步,相信国家信息产业会迎来更美好的明天。 作者:王飞 单位:郑州大学 电子与通信工程论文:探微电子技术与通信工程 1通信工程 在信息科学技术的发展历程中,通信工程是非常具有前景的一个领域。其涉及到光纤通信、数字移动通信,以及现在人们都广为熟知的互联网通信工程。这些通信工程在传递和获取信息方面,都是非常便捷的而且具有极高的效率。所以,通讯工程又被认为是极具活力的领域。现在已经进入到了信息时代,也被称为是“知识经济”时代,这些都与通信工程存在着密切的关系。到上个世纪末为止,互联网就已经广泛地被使用了。这就是昭示着通信工程的已经在此时崭露头角。与此同时,在互联网的推动下,通信工程也开始迅速崛起。目前,宽带已经遍布千家万户,人们坐在家里面,就可以环游世界,获得自己所需要的各种各样的信息,而且还可以及时处理。信息产业所涵盖的范围非常广泛,一些当今所最为流行的领域几乎都会与其有直接或者间接的关系。诸如各种信息交流所通过的媒介以及在进行信息处理的时候所需的各种器件设备,甚至于原材料从生产到销售的各种流程,以及与电子相关的各种新技术等,成为了引领社会经济发展的主导力量。通信工程的迅速兴起,带动着通信产业在全球持续发展,从而将人类社会带进了知识经济的时代。 2电子技术与通信工程之间的关系 电子技术与通信工程之间的关系是相辅相成的。从原理上来分析,电子技术与通信工程之间存在着密切的关系,而且是相互依赖的。从应用领域上来分析,电子技术与通信工程可以相互促建,并且实现了应用领域上的密不可分。这主要体现在电子技术与通信工程相结合,带动着相关的学科,如物理电子、光电子学以及微电子学等等进一步向应用领域扩展,构建了现代信息社会的工程领域。其为社会科学技术领域的进步,奠定了良好的基础。电子技术可以用来解决电子元器件、集成电路以及计算机设计等等的工程技术问题,而信息技术所处理的工程性问题都与信息的传输、交换以及信息的处理和检测信号有直接关系。实现电子技术与通信工程的合作,在推动社会经济发展的同时,还在中国信息产业中发挥了巨大的不可替代的作用。电子技术与通信工程相结合,将时代推进了一个新的发展阶段。从工程技术的角度来看,其所涉及到的应用领域遍及社会的各个角落。移动通信与个人通信,宽带通信与宽带通信网,这些都是人们生活中所直接接触到的,甚至于一些通信网络可以通过语音处理并且实现人机交互。在媒体通信中,使用信号处理及其应用技术,可以满足人们的各种高质量需求。还有光电子学与光纤通信工程、微波工程、真空电子工程和纳米材料与技术等,都是电子技术与通信工程相结合科技成果。 3总结 综上所述,电子技术与通信工程无论是在学科研究还是应用领域上,都为相关领域提供了更大的发展空间。除了与其具有直接关系的高科技研究领域之外,包括金融系统、民航系统以及铁路系统等,甚至于有关的设计单位也会通过电子技术与通信工程而有所数以。作为时代的引领者,电子技术与通信工程是建立在一定的理论基础之上的,并为开拓创新领域提供了重要依据。同时,还会应社会的需要,将其应用范围逐步发展。科技的发展,将电子技术与通信工程引领到一个更为广阔的天地。 作者:赵东单位:贵州中建建筑科研设计院有限公司 电子与通信工程论文:电子技术与通信工程的初探 1电子技术 1.1信息电子技术 对于信息电子技术来讲,现在正在倡导低碳环保的生活方式,这也就意味着,信息电子行业已经进入到了大发展的时代。面对这一前所未有的发展机遇,电子技术应用在这一新的环境中扮演着重要的角色。它将引领社会走进一种低消耗,高利用的时代。从环保的角度还分析,汽车对于一个城市来讲,成为了城市环境污染的一个重要来源。鉴于汽车工业的发展以及给人类的工作、生活所带来的便利,电子技术对于汽车行业的促动是非常大的。将电力电子技术应用到汽车研究领域,是汽车从设计到制造,都灌输了环保的理念。当电子汽车被设计出来之后,经过了后续的不断完善,将引领汽车行业的发展,并成为一种时尚。从汽车电子技术的角度来研究,目前世界上所取得的相关的成就包括有软件技术和智能化集成传感器技术。 1.2软件技术的应用 软件技术与互联网息息相关。随着汽车行业的不断发展,一些新型的技术在诸多行业中得以应用。互联网技术的兴起,软件技术在企业行业中广泛实用,使得软件的功能不但地完善,并将一些程序输入到网络当中。 1.3智能化集成传感器技术的应用 智能化集成传感器技术的应用,给汽车行业提供了可以用来决策和处理的信息。当在有关汽车的技术信息进行处理的时候,智能化集成传感器技术在处理各种信息的同时,还可以矫正错误的信息,起到了及时纠错的作用。同时,应用智能化集成传感器技术的优点还在于,它可以避免一些信号传输问题。比如,当传感器信号由于外部因素的干扰而发生传输错误的时候,使用智能化集成传感器技术就可以及时纠错。 2通信工程 在信息科学技术的发展历程中,通信工程是非常具有前景的一个领域。其涉及到光纤通信、数字移动通信,以及现在人们都广为熟知的互联网通信工程。这些通信工程在传递和获取信息方面,都是非常便捷的而且具有极高的效率。所以,通讯工程又被认为是极具活力的领域。现在已经进入到了信息时代,也被称为是“知识经济”时代,这些都与通信工程存在着密切的关系。到上个世纪末为止,互联网就已经广泛地被使用了。这就是昭示着通信工程的已经在此时崭露头角。与此同时,在互联网的推动下,通信工程也开始迅速崛起。目前,宽带已经遍布千家万户,人们坐在家里面,就可以环游世界,获得自己所需要的各种各样的信息,而且还可以及时处理。信息产业所涵盖的范围非常广泛,一些当今所最为流行的领域几乎都会与其有直接或者间接的关系。诸如各种信息交流所通过的媒介以及在进行信息处理的时候所需的各种器件设备,甚至于原材料从生产到销售的各种流程,以及与电子相关的各种新技术等,成为了引领社会经济发展的主导力量。通信工程的迅速兴起,带动着通信产业在全球持续发展,从而将人类社会带进了知识经济的时代。 3电子技术与通信工程之间的关系 电子技术与通信工程之间的关系是相辅相成的。从原理上来分析,电子技术与通信工程之间存在着密切的关系,而且是相互依赖的。从应用领域上来分析,电子技术与通信工程可以相互促建,并且实现了应用领域上的密不可分。这主要体现在电子技术与通信工程相结合,带动着相关的学科,如物理电子、光电子学以及微电子学等等进一步向应用领域扩展,构建了现代信息社会的工程领域。其为社会科学技术领域的进步,奠定了良好的基础。电子技术可以用来解决电子元器件、集成电路以及计算机设计等等的工程技术问题,而信息技术所处理的工程性问题都与信息的传输、交换以及信息的处理和检测信号有直接关系。实现电子技术与通信工程的合作,在推动社会经济发展的同时,还在中国信息产业中发挥了巨大的不可替代的作用。电子技术与通信工程相结合,将时代推进了一个新的发展阶段。从工程技术的角度来看,其所涉及到的应用领域遍及社会的各个角落。移动通信与个人通信,宽带通信与宽带通信网,这些都是人们生活中所直接接触到的,甚至于一些通信网络可以通过语音处理并且实现人机交互。在媒体通信中,使用信号处理及其应用技术,可以满足人们的各种高质量需求。还有光电子学与光纤通信工程、微波工程、真空电子工程和纳米材料与技术等,都是电子技术与通信工程相结合科技成果。 4总结 综上所述,电子技术与通信工程无论是在学科研究还是应用领域上,都为相关领域提供了更大的发展空间。除了与其具有直接关系的高科技研究领域之外,包括金融系统、民航系统以及铁路系统等,甚至于有关的设计单位也会通过电子技术与通信工程而有所数以。作为时代的引领者,电子技术与通信工程是建立在一定的理论基础之上的,并为开拓创新领域提供了重要依据。同时,还会应社会的需要,将其应用范围逐步发展。科技的发展,将电子技术与通信工程引领到一个更为广阔的天地。 作者:赵东单位:贵州中建建筑科研设计院有限公司 电子与通信工程论文:探求电子技术与通信工程 1通信工程 在信息科学技术的发展历程中,通信工程是非常具有前景的一个领域。其涉及到光纤通信、数字移动通信,以及现在人们都广为熟知的互联网通信工程。这些通信工程在传递和获取信息方面,都是非常便捷的而且具有极高的效率。所以,通讯工程又被认为是极具活力的领域。现在已经进入到了信息时代,也被称为是“知识经济”时代,这些都与通信工程存在着密切的关系。到上个世纪末为止,互联网就已经广泛地被使用了。这就是昭示着通信工程的已经在此时崭露头角。与此同时,在互联网的推动下,通信工程也开始迅速崛起。目前,宽带已经遍布千家万户,人们坐在家里面,就可以环游世界,获得自己所需要的各种各样的信息,而且还可以及时处理。信息产业所涵盖的范围非常广泛,一些当今所最为流行的领域几乎都会与其有直接或者间接的关系。诸如各种信息交流所通过的媒介以及在进行信息处理的时候所需的各种器件设备,甚至于原材料从生产到销售的各种流程,以及与电子相关的各种新技术等,成为了引领社会经济发展的主导力量。通信工程的迅速兴起,带动着通信产业在全球持续发展,从而将人类社会带进了知识经济的时代。 2电子技术与通信工程之间的关系 电子技术与通信工程之间的关系是相辅相成的。从原理上来分析,电子技术与通信工程之间存在着密切的关系,而且是相互依赖的。从应用领域上来分析,电子技术与通信工程可以相互促建,并且实现了应用领域上的密不可分。这主要体现在电子技术与通信工程相结合,带动着相关的学科,如物理电子、光电子学以及微电子学等等进一步向应用领域扩展,构建了现代信息社会的工程领域。其为社会科学技术领域的进步,奠定了良好的基础。电子技术可以用来解决电子元器件、集成电路以及计算机设计等等的工程技术问题,而信息技术所处理的工程性问题都与信息的传输、交换以及信息的处理和检测信号有直接关系。实现电子技术与通信工程的合作,在推动社会经济发展的同时,还在中国信息产业中发挥了巨大的不可替代的作用。电子技术与通信工程相结合,将时代推进了一个新的发展阶段。从工程技术的角度来看,其所涉及到的应用领域遍及社会的各个角落。移动通信与个人通信,宽带通信与宽带通信网,这些都是人们生活中所直接接触到的,甚至于一些通信网络可以通过语音处理并且实现人机交互。在媒体通信中,使用信号处理及其应用技术,可以满足人们的各种高质量需求。还有光电子学与光纤通信工程、微波工程、真空电子工程和纳米材料与技术等,都是电子技术与通信工程相结合科技成果。 3总结 综上所述,电子技术与通信工程无论是在学科研究还是应用领域上,都为相关领域提供了更大的发展空间。除了与其具有直接关系的高科技研究领域之外,包括金融系统、民航系统以及铁路系统等,甚至于有关的设计单位也会通过电子技术与通信工程而有所数以。作为时代的引领者,电子技术与通信工程是建立在一定的理论基础之上的,并为开拓创新领域提供了重要依据。同时,还会应社会的需要,将其应用范围逐步发展。科技的发展,将电子技术与通信工程引领到一个更为广阔的天地。 作者:赵东单位:贵州中建建筑科研设计院有限公司 电子与通信工程论文:电子与通信工程特色专业的建设探索 摘 要:该文分析了电子与通信工程特色专业建设的内容,阐述了在电子与通信工程特色专业的构建过程中,要通过培养专业化的人才、建立课程体系、实施实践教学、对教材的编著、开展双语教学活动、建设一支高素养的师资团队等措施,以增强电子与通信工程专业的综合实力。 关键词:电子与通信工程 特色专业 建设 对于职业院校来说,专业以及学科的建设是取得长足与快速发展的重要保证,同时也是高职院校开展教学工作的基础,是学校培养应用型人才必须的环节。现阶段,我国教育事业逐步得到了深化与改革,而要想高职院校可以培养出高品质的应用型人才,就应当使高职院校的特色更加突显。我国也正在把教育事业的重点逐步放到专业特色化的改革中来,在此,依照我国电子与通信工程领域以及学科所具有的发展情况,探讨了电子与通信工程特色专业的建设。 1 电子与通信工程特色专业建设的内容 现阶段,高职院校的人才培养工作应当持续地和市场相接轨,要努力改变以往过度重视理论教学,而忽略了对学生实践能力培养的弊端。要努力提升高职院校对于学生实践能力培养的水平,通过开展特色合作等活动,使高职院校的教育工作更加具有实用性。开展教育活动的目的,是可以让学生能够更好地适应科技不断的革新与发展。依据我国现阶段的实践情况来看,应当借鉴国外高职院校对人才培养的新模式,通过持续改进与完善,以建立更适应高职院校自身的人才培养体系。 2 电子与通信工程特色专业的构建 2.1 要培养专业化的人才 高职院校进行特色专业构建的过程中,应当以人才的培养作为优秀,培养专业型、应用型人才。对目前所采用的教学模式加以革新,并增设更有利于学生能力培养的相关课程,让学生可以更加深入地了解到自己所学习的专业,培养学生的热情。 第一,进行人才培养时,存在着一些共同通性。高职院校能够依照人才培养的一些具体要求,对学生的基础知识与技能加以培养。第二,应当提升学科教育的效果。在进行电子与通信工程的教学中,要求学生拥有较为扎实的物理知识及数学知识,这样才可以更加深入地对电子与通信工程相关知识有进一步的理解,同时,也能够通过增设研究性的课题,充分地激发学生的学习热情,使学生的综合素养得以有效提升。 2.2 建立课程体系 在建立课程体系的过程中,能够按照该专业中目前所具有的优势,以更加地凸显高职院校在某一方面所具有的特色。并且,进一步优化专业课程设置,要努力地在课程的整合和教学计划制定中进一步革新。在建立课程体系过程中,要尤为注意,应当让学生能够打好坚实的理论基础,并且,可以强化学生的能力培养。另外,也应当重视对非专业课程的建设,对于各个课程进行科学的配置,依照专业所具有的优势以及特征,在一些专业的课程教学中,所采用的方式,可以由之前的理论讲解模式,而转化为案例教学模式,从而使学生的实践技能得以提升,使学生的创新思维得以强化,让高职院校所培养的学生可以更好地达到市场对于人才的要求。而要想建立完善的课程体系,要让教学所涉及的相关内容变得更为充实,对不同的课程设置加以优化,让团队所具有的作用得以最大限度的发挥,对目前的平台加以充分利用,让教学的质量可以得到提升。 2.3 实施实践教学 若想能够培养出更为优秀、更符合市场需求的人才,高职院校不仅要注重对学生理论知识的传授,而且也应当采取各种措施,强化学生实践技能的培养,以增强学生创新思维。开展的实践活动的形式有组织技能竞赛、进行实验研究、开展专题研讨等。比如,在电子与通信工程专业的数学和物理知识学习中,能够采用一些特色的实验,对学生进行相关知识的讲解。另外,也能够依照高职院校自身的课程体系,来组织一些自主性的实验研究或者是课题的研讨,让学生可以拥有广阔的学习平台与能力提升的平台。高职院校在教学中,也应当积极地鼓励学生去参与各种技能的竞赛活动,让学生可以多多地参与到一些实践项目中来,以强化学生的实践技能,让学生的知识和实践可以更好地得以融合。 2.4 对教材的编著 依照高职院校的专业设置以及课程体系,来编制具有较高水平的实用型教材,这也同样是高职院校进行电子与通信工程特色专业建设中的重要内容。可以参考国外一些较为优秀的教学用材料,并且,大力地鼓励教师参与到新教材的完善与编制过程中,尽可能地去掉教材中一些较为陈旧和不具有较强实用性的部分,让教材内容可以得到真正的革新。 2.5 开展双语教学活动 在我国社会经济不断发展的新时期内,市场也逐步地向着全球化方向发展。因为目前所使用的通用语言之中,英语依然占据了主导地位。因此,在电子与通信工程专业的课程教学过程中,采用双语教育的方法也是非常必要的。并且,也能够进一步地参考国外的一些高水平教学用教材,还能够通过和国外一些院校开展合作的方式,以达到教学的互通性。不过,对于高职院校来说,同时也应当着重对学生所具有的实际英语水平加以关注。因此,一些相对重要的基础课,在进行教学时,应当采取使用不同语言教学的模式,让学生能够依照自身的外语情况,而选择更加适宜自己学习的课程。采用双语教学的模式,其目的是为了进一步强化和国外一些院校之间的合作,让学生在经济一体化的新形势下,可以更加从容地来面对,使学生具备较强的应对能力以及适应性。 2.6 建设一支高素养的师资团队 在建设师资团队时,应当明确电子与通信工程专业课程设置中的各个人员的配置,关注师资团队的构建工作,让教师可以拥有更强的归属感。并且,要让教师和企业专家、技术能手等形成统一的联系,从而让教学所具有的实用性得以充分发挥。应当让教师走入企业,和实际更好地融合,和企业技术人员加强沟通和交流。同时,企业中的专家也应当聘请到学校,进行实践指导,不断地强化学校和企业的合作。形成教师深造的管理体系,让教师拥有更强的实践技能与专业性。 2.7 专业的建设以及教学组织 进行教学组织时,要依照电子与通信工程专业对市场的环境变化情况,而对所设置的课程加以调节,努力实现专业的教学和市场的需求更为契合。并且,要严控专业教学的质量工作,执行严格的监督与审核制度,以促进教师教学水平的提升,从而确保教学的质量。高职院校要定期开展讨论会,对电子与通信工程专业的未来发展趋势加以分析与讨论,从而不断地提升电子与通信工程专业学科的建设水平。在电子与通信工程专业的构建方面,高职院校应当制定相关的可行性方案,并不断地丰富教学资源,使专业的建设更加完善。 3 结语 现阶段,职高院校由于受到各方面因素的限制,例如,资金欠缺、师资队伍不健全等,在电子与通信专业的教学过程中,实践教学的投入力度依然不高,在教学中还是偏重于对于理论知识的学习。而这正与高职院校培养人才的目标相违背,导致教学效果明显不好。所以,在对电子与通信工程特色专业的建设过程中,要充分地利用学校的教学资源,依据学校实际情况,突出专业的特色性,以培养出具有更强竞争力的应用型人才。 电子与通信工程论文:电子与通信工程专业人才培养模式改革的研究与实施规划 摘要:随着我国工业化进程的不断深入,需要大量的高级应用技术型人才作为人力支撑,大力培养应用技术型人才是经济社会发展的迫切需要。应用技术型大学以职业技能培养为依托,为生产一线提供“现场工程师”型的高级应用技术型人才,是区别于研究型大学,教学型大学的一类新型大学。通过“校企融合,产教一体”人才培养模式的构建和实施,在人才培养方案、课程体系与教学内容改革、教学制度建设、师资队伍建设、实训基地建设等方面形成自己的特色,充分利用企业和社会的教育资源,建立校企深度合作。致力于培养高级应用技术型人才,打造好湖北省首批应用技术型试点高校的品牌,在同类院校中发挥引领作用,对于学校的事业建设和长远发展都具有非常重要的意义。 关键词:电子与通信工程;人才培养模式;实施规划 一、建设背景 (一)产业背景 电子与通信产业历来是技术含量较高的支柱产业。近几年电子与通信制造业每年以20%-30%的速度增长,生产规模已经居世界前列。电子与通信企业对不同层次的人才需求也越来越大,大量的人才需求为专业建设创造了良好的机遇和发展的空间。同时,随着武汉产业结构不断调整、高新技术开发区的建设,大量企业进驻武汉,这些企业将需要一大批电子与通信技术管理和生产方面的人才,为我校电子与通信工程专业学生就业打下了良好的基础。 (二)社会需求 信息技术是当今社会经济发展的一个重要支柱。信息产业,包括信息交流所用的媒介(如通信、广播电视、报刊图书以及信息服务)、信息采集、传输和处理所需用的器件设备和原材料的制造和销售,以及计算机、光纤、卫星、激光、自动控制等由于其技术新、产值高、范围广而已成为或正在成为许多国家或地区的支柱产业。电子技术及微电子技术的迅猛发展给新技术革命带来根本性和普遍性的影响,电子技术水平的不断提高,既出现了超大规模集成电路和计算机,又促成了现代通信的实现。通信工程具有极广阔的发展前景,也是人才严重短缺的专业之一。因此,培养高素质电子与通信工程专业应用技术型人才的任务非常紧迫,意义重大。 二、建设目标与意义 (一)建设目标 坚持以服务为宗旨、以就业为导向,走产学研相结合发展道路,以学生为主体,以能力为本位,建成“校企融合、产教一体”人才培养模式,致力于培养应用技术型人才,使高等教育更好地适应经济社会发展的需求。 (二)建设意义 通过“校企融合、产教一体”人才培养模式的构建,做好校企合作、工学结合、顶岗实习等几个方面。依托地方大中型企业,在学校开展合作办学,学校与企业共同制定电子信息工程和通信工程的人才培养目标,共同完成电子信息工程和通信工程的“订单班”培养、课程体系、校本教材、资源库、实训室共建、师资队伍等方面的建设。 三、整体建设思路与原则 (一)整体建设思路 全面贯彻落实科学发展观,以服务为宗旨,主动适应武汉经济结构战略性调整需求、人才市场需求和提高城市竞争能力的需要。发挥行业企业和教学指导委员会的作用,在人才培养模式上,学校将改变传统的课堂理论教学为中心、以教师教学为中心的传统教学模式,以实践教学为主体,以学生为中心、将教育由学校拓展到社会和企业。由课堂延伸到生产一线,使学生真正融入到企业的真实环境中,构建“校企融合、产教一体”的人才培养模式。 (二)总体建设原则 坚持以就业为导向,立足武汉、辐射全国,围绕经济社会发展和应用技术能力的要求,确定专业培养目标、课程设置和教学内容; 坚持德育为先,把社会主义优秀价值体系融入教育教学全过程,弘扬民族精神、时代精神,加强以“明的大爱,创新笃行”为校训的道德教育; 坚持“做中学、做中教”,以“三会、三有”为目标突出教育特色,高度重视实践和实训教学环节,强化学生的实践能力和应用技能培养,提高学生的实际动手能力; 坚持工学结合、校企合作、顶岗实习的人才培养模式,正确处理公共基础课程与专业技能课程之间的关系,合理确定学时比例,确保教育培养目标的实现; 坚持统一性与灵活性相结合,在严格执行学校有关规定的基础上,各教研室可根据专业类别、行业特点和社会发展需求,在课程设置、教学安排、教学手段和方法上有一定的灵活性。 四、建设工作规划与方案 (一)整体建设规划 改革以课堂为中心的传统人才培养模式,依托校内外实训实习基地,按照职业岗位标准,优化专业发展方向,建成“校企融合、产教一体”的人才培养模式;以专业对接产业、课程对接岗位、教材对接技能为切入点,建立以能力为本位,以应用实践为主线,以项目课程为主体的模块化课程体系,加强满足企业需求和行业发展需要的课程体系及教材建设;依托企业,以企业典型产品加工为项目的教、学、做的教学模式,实施理实一体化、项目教学、岗位教学,构建教学与生产零距离对接的教学模式;以教师的德育工作能力、专业教学能力、实训指导能力等综合素质为评聘和考核优秀,通过校内外各类培训,参与企业设备的技术改造,到企业顶岗实习、挂职锻炼等方式,打造一支“双师”结构、专兼结合的具有教学、管理、生产、研发、服务功能的高水平师资团队,加强师资队伍建设。 (二)成立教学指导委员会 根据电子信息工程和通信工程专业的特点,聘请行业专家与学校教师共同组建“教学指导委员会”。明确人才培养目标,确定专业教学计划的方案,提供市场人才需求信息,参与专业教学计划的制定和调整,根据企业、行业的人才需要及时调整专业计划和实训计划,协助建立和管理校内外实训基地。 (三)推进校企合作的“订单班”培养 “订单班”培养不仅仅体现在与企业签订协议、顶岗实习等方面,更体现在校企双方共同制订教学计划、课程设置、实训内容;学生的基础理论课和专业理论课由学校负责完成,学生的生产实习、顶岗实习在企业完成,毕业后表现优秀的学生直接在合作企业就业,确保学生培养目标与企业人才需求标准零距离对接。 电子与通信工程论文:电子与通信工程卓越人才培养面临的问题及思考 摘要:如何培养卓越人才是困扰我国高等教育的一个难题。本文调研总结了当前电子与通信工程卓越人才培养存在的一些问题,并探讨解决这些问题的可行性办法,提出了基于导师制和小班化教学的卓越人才培养模式,为电子与通信工程卓越人才培养模式实践探索提供思路。 关键词:电子与通信工程;导师制;卓越人才培养 卓越人才如何进行培养,一直以来都是困扰我国高等教育的一个难题。针对这个难题,教育部提出了“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”)。“卓越计划”是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010―2020年)》而提出的高等教育重大改革计划,是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措,旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量的各类型工程技术人才,为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务,对高等教育面向社会需求培养人才,调整人才培养结构,提高人才培养质量,推动教育教学改革,增强毕业生就业能力都具有十分重要的示范和引导作用[1][2]。 一、电子与通信工程卓越人才培养面临的问题 电子与通信工程类人才培养具有鲜明的特色,不仅需要学生掌握扎实的专业基础知识,更需要锻炼他们的实践能力。很多高校在电子与通信工程人才培养模式上,特别是实践教学环节未能考虑高校实际情况,最终培养出来的大部分学生不仅没有很好地掌握专业知识,更没能提升其自身的实践能力,致使其不能高效地与工作岗位进行对接。普通高校在电子与通信工程卓越人才培养中面临的问题,主要可以归纳为以下几个方面。 1.人才培养方案的制订缺乏灵活性 我国现在处于大众教育阶段,不可能对所有学生进行精英教育。因此,在人才培养模式上需要进行差别考虑,即在保证大部分学生得到基础教育的前提下,对优秀学生进行卓越人才培养;也就是说需要针对不同的学生或者说不同的学生群体分别设置人才培养方案,在保证大众教育的前提下进行卓越人才培养。可现实问题是相当一部分普通高校在人才培养方案制订和建设过程中都采用“一刀切”的方式。 2.实践教学环节设置不合理 一般的普通高校在制定电子与通信工程的人才培养模式上往往直接参考甚至是完全照搬重点高校的培养方案。培养目标、教学大纲、课程设置、实践环节(包括课程设计、毕业设计以及各种实习等)等各个步骤跟重点高校基本没有差别,更别提自身的办学特色。关于实践教学,目前存在两个比较严重的也是比较极端的情况:一种是完全照搬重点高校的人才培养模式,采用学科分类方法,对知识的传递往往都是照本宣科,以理论性知识和陈述性知识为教学的主导。虽然在相关学科或者课程开设了少量的实验课程或者课程设计,但往往都是一些验证性的实验,有的甚至是为了完成实践课程指标而开设实践环节,无法取得较好的效果。另一种是过分注重实践环节,有些高校为了体现自身的差异性,名义上为了提升学生的实践能力,不惜通过降低相关实践课程或实践环节的学分,从而大量开设各种课程设计和实践环节,使得学生们为了实践课程和实践报告疲于奔命,叫苦连天,没有真正达到实践动手能力提升的效果,也抹杀了学生实践动手的兴趣。这两种方案都忽视了实践教学环节的真正目的,说白了也是对实践教学的重视不够,理解不够。 3.实践环节缺乏企业参与 一些普通高校,包括部分“211”高校和“985”高校,在实践教学环节缺乏企业的深度参与,有些高校基本就没有企业的参与。目前比较流行的校企合作大多还是体现在科学研究及企业为即将毕业的学生提供实习基地等方面,没有实质性的参与。高校在人才培养方案制定过程中基本上很少邀请企事业单位的人员参加,也不能真正理解企业对人才培养的需求。人才培养过程当中也没有邀请企事业单位进行实践教学指导,学生无法真正接触企业的实际需求和问题,对企业的设备、生产流程等各个环节缺乏必要的认知。当然,导致这种结果的原因除了高校本身的问题外,也有企事业单位的责任,他们对高校人才培养的质量缺乏责任意识,没有体现其主动性。 4.教师队伍建设及评价体系存在误区 卓越人才培养需要指导老师在专业知识、实践动手能力、新知识的学习能力等方面不断更新、不断提升。现实情况是很多普通高校的老师往往执着于理论知识的传递,不太愿意接受新的知识。有些老师虽然愿意指导学生,但由于自身相关科研项目和资源的缺乏而无法提升自身的实践能力;有些老师实践能力很强但更多沉迷于科研项目而不愿意指导学生。当然,除了教师自身的问题外,跟当前高校对教师的评价体系或者说评价标准也有一定的关系,导致有能力指导学生的老师不愿意花很多时间指导学生,有意愿指导学生的老师往往因缺乏资源而不能很好地指导学生。 二、电子与通信工程卓越人才培养模式思考 本文针对电子与通信工程卓越人才培养模式面临的主要问题进行了深入思考,构建基于导师制和小班化教学的电子与通信工程卓越人才培养模式。该人才培养模式主要具体包括四个方面内容: 1.导师制下的卓越人才培养方案建设 卓越人才培养方案应解决以下问题:导师制中的精英教育与大众教育;导师制与科技创新;导师制与通识教育;导师制与“就业至上”等。卓越人才培养方案建设必须有效融合并解决这些问题。 2.导师制下的卓越人才培养平台建设 卓越人才培养平台建设需考虑如何不断募集优秀的学生,促进导师队伍的发展,源源不断地输出卓越人才。 3.卓越人才培养的小班化教学与科研 根据学生的兴趣爱好进行小班化教学与科研,淘汰传统教学中灌输的方式,采用可充分调动学生学习和科研积极性的探讨式教学方式,培养学生的实践能力和团队协作能力等。 4.导师制下的卓越导师队伍建设 卓越的导师队伍是卓越人才培养的关键之一。卓越的导师队伍应具有全面的指导能力,除了本科阶段的学习和科研指导外,还应具备与研究生导师制、企业导师制的接轨能力。 三、总结 本文调研总结了当前部分高校在电子与通信工程卓越人才培养过程中存在的一些问题,并基于这些问题提出了基于导师制和小班化教学的卓越人才培养模式。后续将结合学校电子与通信工程卓越人才培养现状,对该卓越人才培养模式进行实践探索,希望不仅能够加深学生对专业知识的理解,提升学生的实践能力,而且能够在导师队伍建设和卓越人才培养平台建设上取得好的成果。 电子与通信工程论文:基于导师制和小班化的电子与通信工程卓越人才培养模式探索 摘要:如何培养卓越人才是困扰我国高等教育的一个难题。本文结合南华大学电气工程学院电子与通信工程卓越人才培养现状,提出了基于导师制和小班化的卓越人才培养模式。实践结果表明该模式不仅可以加深学生对专业知识的理解,提升学生的实践能力,而且能够很好地提升导师队伍水平。 关键词:导师制;小班化;电子与通信工程;卓越人才培养 作者简介:王明华(1980―),男,湖南衡阳人,讲师,博士,研究方向:移动无线通信技术。 *通讯作者:王新林(1970―),男,教授,博士,研究方向:激光科学与技术、激光与物质相互作用及激光加工技术。 “卓越计划”是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010―2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010―2020年)》而提出的高等教育重大改革计划,是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措,旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才,为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务,对高等教育面向社会需求培养人才,调整人才培养结构,提高人才培养质量,推动教育教学改革,增强毕业生就业能力都具有十分重要的示范和引导作用。 一、卓越人才培养模式研究现状 关于卓越人才培养模式的研究,从国家层面到各级各类高校,从高教理论界到基层教学一线,都进行了大量的人才培养模式改革创新的积极探索,也获得了比较丰富的理论成果与实践经验,为卓越人才培养提供了很好的借鉴作用和推动作用。总体来说,当前对卓越人才培养模式的探讨主要包括以下三个方面: (1)卓越工程师培养模式探讨。教育部于2010 年启动了“卓越工程师教育培养计划”,实施至今已经取得了长足的进展。林健老师从卓越工程师培养涉及的学校培养标准和专业培养方案制定、课程体系和教学内容改革、推行研究性学习方法、工科教师队伍建设、校企合作培养卓越工程师、卓越工程师培养国际化、实施“卓越计划”对本校教育教学工作的影响、存在的困难和需要的政策支持等八个方面,总结、评价和分析了“卓越计划”启动以来参与高校的实施进展情况。并就如何形成具备竞争优势的卓越工程师培养特色,对卓越工程师培养的特色定义、人才培养定位、特色的特征等进行了详细的阐述。 (2)导师制人才培养模式探讨。本科生导师制最早诞生于英国牛津大学,其要义是导师与学生亦师亦友,启迪智慧。我国引入导师制的主要目的是在高等教育大众化背景下彰显出精英教育的品质与价值,培养和造就个性化人才、创新型人才。导师制在我国实践获得了一些成绩,有利于学风建设,形成良好的学习氛围;提高大学英语四、六级过级率;提升学生出国、考研率和就业率;增强学生创新能力和科研能力;提高指导教师的教研素质和教学质量等。当然,导师制也存在一定的问题:一是引进的导师制没有考虑我国的具体国情,存在不同程度“水土不服”的现象,导致导师制定位不明确;二是在大众化教育背景下,我国导师资源相对紧缺,加上导师制高要求与导师水平参差不齐的矛盾以及导师职业角色定位模糊等,无法形成稳定的导师团队;三是部分学生和部分导师都缺乏积极性和主动性;四是学生和导师互动意识淡薄,指导交流的场地存在困难;五是实行过程中缺乏有效的管理和治理机制,无法形成一个高效的导师制平台,存在一定的形式主义。针对导师制存在的问题,不同学者也从不同角度和程度上提出了一些改进建议或策略,归纳如下:一是要在体制上为导师制创造环境、提供资源;二是要解决导师资源匮乏问题,并建立导师的资质、考核和激励机制,调动导师的积极性;三是要明确本科生导师制中师生双方的职责,建立双向选择机制,增进学生和导师的交流;四是改革高校评价机制和高校教师评价机制;五是不同高校应因地制宜采用适合的模式等。 (3)小班化人才培养模式探讨。小班化教学有着传统教学不具备的优点,更有利于提高课堂教学和科研的实效。对电子与通信工程卓越人才培养,采用小班化教学方式可以因材施教,调动学生的积极性,突出学生动手能力、创新能力与学习能力的培养;而且可以对授课方式、训练方式和评价考核方式进行有效的改革。 二、导师制和小班化人才培养模式探讨 结合导师制和小班化人才培养模式的优点以及卓越工程师培养的理论研究成果和实践经验,本文提出了基于导师制和小班化的电子与通信工程卓越人才培养模式,建立特色鲜明的导师队伍,创设导师与学生互促的卓越型平台,开设具有个性兴趣爱好和专业需求的小型化学生班级、科学合理的管理和考核评价制度等。该培养模式具体要点如下: (1)导师制下的卓越人才培养方案建设。导师制下卓越人才培养方案包括以下几方面的内容:一是导师制中的精英教育与大众教育:我国现在处于大众教育阶段,不可能对所有学生再进行精英教育,故导师制只能募集优秀学生进行卓越人才培养。二是导师制与科技创新:需要针对专业优秀课程,深入指导学生,让学生全流程完成系统设计,包括仿真验证和可行的开发;并根据学生的兴趣爱好,导师(导师团队)进行全程指导,发挥其创新意识和动手能力;特别是结合导师的科学研究项目开展工作,提升实践能力和创新能力。三是导师制与通识教育:在通识教育的基础上结合导师制进行专业教育,可以缓解学分制条件下专业教育比例不足存在的问题。四是导师制与“就业至上”的办学理念:应鼓励指导学生考研,提升学生整体素质、动手能力、团队合作精神等。 (2)导师制下的卓越导师队伍建设。基于导师制的卓越人才培养必须建立具有鲜明特色的卓越的导师队伍。卓越的导师队伍应具有全面的指导能力,除了本科阶段的学习和科研指导外,还应具备与研究生导师制、企业导师制的接轨能力。具体如下:学生导师制,为学生提供一对一的教学和科研指导,彰显学生的个性与能力;导师团队制,实行小班化教学与科研,彰显团队协作能力;研究生导师制,让研究生参与本科生的研究指导工作,互促进展,为后续研究生工作打下基础;企业导师制,为学生今后走上工作岗位提供指导,与企业导师制接轨;导师队伍的自我成长与完善,构建一个具有不同学历层次、不同职称结构、不同学科和专业方向的综合型导师队伍。 (3)导师制下的卓越人才培养平台建设。建设完善有利于学生与导师相互促进的卓越人才培养平台,通过平台的作用来不断募集优秀的学生,促进导师队伍的发展,源源不断地输出卓越人才。开展的措施如下:创建或完善与学科发展匹配的专业实验室,为卓越人才培养提供良好的硬件环境;结合导师团队的科学研究项目,适当开发兴趣课题,驱动本科学生进行研发,培养课外实践能力;完善本科生学科竞赛体系与平台,持续培养出优秀的学生参与比赛并获奖;积极举办本科生课外活动成果展,特别是对各种学科竞赛结果及科技活动成品展示等,吸引更多同学参与;形成固定专业培训机制,如寒暑假强化培训计划等。 (4)卓越人才培养的小班化教学与科研。根据学生的兴趣爱好进行小班化教学与科研,避免直接式灌输,采用探讨式教学和指导,因材施教,充分调动学生学习和科研的积极性,培养学生的领导能力和团队协作能力。反过来,小班化教学与科研指导可以促进导师队伍的成长和完善。 (5)基于导师制和小班化卓越人才培养模式的评价标准建设。评价标准主要包括以下几个方面的内容:一是卓越人才的评价标准,即卓越人才的特色;二是导师队伍的管理和考核评价标准,比如说导师队伍的学科结构、职称结构、青年教师的成长等;三是卓越人才培养平台的评价标准,平台是否可以支撑卓越人才的培养,输出更多的卓越性人才等。 三、导师制和小班化人才培养模式实践 本文以南华大学电气工程学院通信工程与电子信息类专业为例,开展基于导师制和小班化的卓越人才培养模式的实践。 (1)学生实践能力得到了大幅提升。近两年来,导师团队指导大学生参加大学生电子设计大赛获得国家一等奖3项,二等奖1项,湖南省一等奖5项,二等奖和三等奖近十项;指导大学生参加“飞思卡尔”杯智能车竞赛获得华南赛区二等奖和三等奖多项;指导大学生参加大学生“时代杯”智能车竞赛获得省二等奖4项。除了各种竞赛,相关导师团队结合研究指导,让大学生直接参与相关课题的研究,包括理论设计、仿真验证以及科研论文写作等。 (2)形成了相对稳定的人才培养平台。培养卓越人才需要稳定的平台作为支撑。多年来,学院老师在指导大学生参加各类竞赛活动中已经形成了一套成熟的体系和平台。基于该平台,所有参与竞赛的学生不仅可以高效地提升基础理论知识水平,而且可以在平时逐步积累到丰富的实践能力。通信工程专业倡导的导师团队指导制度可以保证卓越人才培养的可持续性,而且优先接纳卓越人才进入研究生阶段的学习,给卓越人才培养提供了一条更完整、更宽的路径。 (3)教师队伍建设形成了良性循环。指导老师团队制度不仅可以有效地指导学生,反过来也促进了教师队伍的优化。经过多年的积累,目前已经建成了一支老中青结合、职称结构合理的指导老师团队。 总体而言,基于导师制和小班化的电子与通信工程卓越人才培养模式,对提高人才培养质量,提升通信工程与电子信息类专业的优秀竞争力,具有十分重要的意义。 本文结合导师制和小班化人才培养模式的优点,构建出基于导师制和小班化的具有鲜明特色的适合电子与通信工程的卓越人才培养模式。该模式受益学生不仅仅是来自南华大学电气工程学院通信工程与电子信息类专业的几百名学生,对兄弟院校通信工程与电子信息类专业,甚至是其他工科专业,采用基于导师制和小班化的模式培养卓越人才亦具有一定的参考价值。 电子与通信工程论文:概述电子技术与通信工程的协同进步 摘 要:最近几年,通信技术得到了很好的发展,信息传播技术的发展中,电子技术发挥了其发展的一个良好的载体和桥梁的作用,二者实际上在发展中是相互促进的。主要对电子技术与通信工程的协同进步进行了简要的分析,以供参考和借鉴。 关键词:电子技术;通信工程;协同进步 当前,人类社会已经进入到了信息社会中,所以必须要有能够与之相适应的传播技术,古代我们还在使用信鸽传递信息的方式,但是当前,我国的信息化建设质量越来越高,这期间也经过了很长时间的革命,信息传播技术的发展中,电子技术的发展起到了不容忽视的作用,所以二者之间有着十分密切的关系,它们的发展和进步实际上有着一定的同步性。 1 电子技术 1.1 电子技术概述 电子技术通常就是指应用电子学的相关原理对电路和电子元件设备进行设计从而解决生产和生活中实际问题的一种技术方法,这种技术一般情况下分为两大类,一种是电力电子技术,一种是信息电子技术,对于电子信息而言,最主要的体现就是信息处理上,电子信息的发展极大的促进了科学技术的进步,电子技术的发展使得计算机技术和集成电路技术出现在人类社会当中,同时还在不断的发展和进步,这种技术的不断进步也对通信技术的发展起到了十分重要的作用。当前的电子技术又有了很大的进步,并且正在朝着更为先进的光子技术方向发展,这一技术也是微电子技术发展的一个重要的平台和保障,同时在当今技术发展趋势的角度上来看,光子技术和电子技术正在不断的融合,在未来的发展中全光化已经成为一种必然的发展趋势,同时信息技术也在不断的发展和进步,促进了数字化和信息化的发展和建设。 1.2信息电子技术的应用及其在汽车领域的发展 在当今这样一个飞速发展的时代,网络技术的发展可谓日新月异,所以这种趋势也给电子信息技术的应用提供了十分有利的契机,同时已经在很多领域取得了非常好的效果,举例来说,环保机构在进行环境质量检测工作中,采用电子信息技术能够有效的对环境的污染现象进行有效的检测和分析,同时还可以选择相应的措施对该情况进行有效的治理。但是在众多领域中,汽车领域的应用可谓是最为常见的,由于该技术的发展,也逐渐出现了电子汽车,在汽车元件的性能上都有了很大的改善,出现了自动档汽车,无论是车辆的性能还是车辆故障的诊断都有了很大的发展,所以该技术的发展也推动了汽车业的进步。 1.3 电力电子技术的应用于发展 电力电子技术在很多领域都有着广泛的应用,但是在应用的过程中需要解决的一个重要的问题就是电力供应问题,这也是电力电子技术发展过程中的一个主要的方向,电力电子技术在应用中能够体现出非常好的节能高效的特征,所以在实际的应用中能够得到很好的效果。 2 通信技术 2.1 通信工程概述 通信工程重点要完成的是对信息输入的处理和相关信号的处理,所以这项技术也和人们的日常生产和生活有着十分重要的联系,所以通信工程的发展也受到了人们的重视,在我国通信工程的发展中逐渐出现了光纤通信、数字移动通信等等。 2.2 通信工程的作用和应用 通信工程主要要完成的就是信息的传递和交换。我国各个行业的发展中都和信息有着非常密切的关联,通信工程在人们日常的信息交流中发挥着十分重要的作用,在医学、电信、多媒体图像处理等方面都发挥着十分重要的作用。 3 电子技术与通信工程的协同发展 3.1 电子技术推动通信技术发展 在通信技术发展的过程中,电子技术发挥着十分重要的作用,通信技术的每一次进步基本上都要有电子技术的参与,交换设备是通信措施中的一个重要的组成部分,这也是信息工程发展中的一个障碍性因素。正式因为电子技术的发展才使得整个通信工程能够得以更好的发展。 3.2 通信工程对电子技术的推进作用 通信工程对电子技术的发展也起着一定的推进作用。首先,通信技术的发展进一步简化了信息交换的过程,使更大范围内信息的广泛传播成为可能,强化了知识的交流与沟通。这无疑为更大范围内电子技术知识的传播创造了条件,进而推进电子技术的进步与发展其次,通信技术的不断进步对于电子技术有着更高的要求,这就使得人们不得不创造出新的电子技术来同新的通信技术要求相适应。可以说,正是在通信技术不断发展的影响下,电子技术才得以进一步发展。 3.3 计算机对于电子技术与通信工程的关键作用 计算机的出现对于通信工程的进步与发展有着极为特殊的意义。通过计算机的应用,来对各项交换机工程进行编程,进而存储于计算机存储器当中。这样在系统操作作出改变时,就不需要对交换设备进行改变,只需进行程序指令的改变即可。这一形式的交换机系统被称为程控交换机,具有灵活性大、便于新通信业务开发、能够提供给多种服务项目等优势。同时,计算机的不断发展,开始逐渐为通信技术终端设备承担着信号发出与接收的任务,并在现代社会得到了广泛的应用。因此,对于电子技术的发展来说,计算机同样扮演着十分关键的角色。计算机技术的高速发展不但成就了信息社会,也成为电源技术得以迅速发展的有力支撑。20世纪 80年代,开关电源为计算机全面采用,接着电子、电气设备领域相继引入开关电源技术,之后,计算机技术又提出了绿色电源的概念。 3.4 电子技术与通信技术的协同发展成果 电子技术与通信技术的有机结合,在社会生活领域得到了迅速的发展,包括:个人通信与移动通信,多媒体通信,图像通信与图像处理,微电子系统的设计、制备,集成电路的设计、制造,信号的处理与应用,光通信、卫星通信,离子束、电子束及显示工程,电子设计自动化技术,真空电子工程,微波技术,通信与测量系统电路技术,散射、辐射与微波传输,宽带通信及宽带通信网,微波元器件,微波电路,光纤通信工程与光电子学,微波工程,信息光电子工程,光电子与电子器件,语音处理与人机交互,纳米技术与材料等领域。电子技术与通信技术所拥有的高度广泛性,使其获得了国家的关注,国家已经培养了大量理论基础扎实,具有创新开拓精神,能够在通信网络、通信与通信技术、电子信息技术领域中从事设计、科研、开发、运营的专门型高级人才,为电子技术与通信技术的应用拓宽与进一步发展积蓄了坚实的人员基础,进而促进我国信息产业长足、稳定的发展。 4、结语 在很多领域中,电子技术和通信工程都存在着共进退的关系,可以说只有二者能够共同的发展和进步,我国的科学技术才能有更为强大的发展基础,所以在技术发展中对两者都应该予以一定的重视,这样才能更好的促进我国相关产业的发展和进步。 电子与通信工程论文:电子技术与通信工程的应用研究 【摘要】放眼世界,科技的发展和进步带动着整个人类的社会的发展。在人类生活的各个方面,科学技术都在发挥着越来越重要的作用。进入到新世纪,以电子和信息技术为代表的新科技发展方兴未艾,人们的短短的几年时间就就经历了过去几十年都难以取得的巨大技术跨越。这些新兴的电子和通信技术应用到社会各个行业和领域当中,为人类社会的生产和生活发挥着他们重要而且不可替代的作用。本文介绍了电子技术和通信工程技术的发展成果,比较二者在人类生活中的作用并对二者之间的关系做了论述。 【关键词】电子技术;通信工程;应用;关系 前言:当今社会,随着产业的发展和技术的进步,国与国之间以科技实力为代表的综合国力的竞争愈加激烈。为了在残酷的竞争中处于有利地位,各国都将发展科技作为政策的优先地位,加大对科技领域特别是高新技术领域的投入。这在客观上极大的促进了新科技的发展。 通信技术和电子技术在新一轮的技术革命中得到了很大的发展。这两者间也存在着紧密的联系,通信技术的发展离不开电子技术的发展,而电子技术的发展也很大程度上需要通信技术发展的推动。 1.电子技术 电子技术属于物理学研究范畴,指的是以电子学原理为主要依据,利用电子器件和特定功能电路的设计来解决实际问题的学科,该门学科主要倾向于信息电子技术和电力电子技术这两大类技术的应用[1]。其中,信息技术囊括的范围很广,从一定角度来说,电力电子技术也可看成是信息处理技术的范畴。 1.1信息技术及其应用 如今人们的生活已经离不开网络,而作为网络发展与传播的媒介,信息技术的发展也随着网络进一步发展。在人们生活的很多方面,通信技术都已经变得不可或缺。例如在工业、交通、建筑、医疗等领域,通信技术都极大的改善了人们的工作方式和工作效率。通过工业局域网,人们可以在中控室内操控一整套的自动化流水线;在交通领域,通过大规模的网络互连,交通违章信息异地也能够查询并缴纳罚款,极大的规范人们的驾驶行为同时也给人们以方便;在医疗领域,通过医院间的网络可以分享诊疗信息,为患者提供更加高质量的医疗服务,挽救生命。在物流领域,通过无线通信系统,快递每到一个站点都会将其物流信息实时的传递到互联网,用户可以方便的查看到货物的物流走向。在一些工程机械和交通工具上已经出现了实时诊断通信系统,实时将该设备的运转参数和故障信息传递给生产厂,通过分析处理可以对用户故障进行远程诊断处理,这无疑大大的节约了故障处理时间,提高了效率,节省了人力物力。这都得意于安装在机器内部的嵌入式处理芯片和通信芯片。交通工具和工程机械的智能化、信息化将会是今后的发展趋势,将会不断得到完善和发展。 1.2 电力电子技术及其应用 电力电子技术的发展是伴随着电力输送技术发展起来的,特别是在变频器出现后得到了极大的发展。在交直流转换也就是整流环节和逆变环节中都需要高性能的电力电子元件作支撑,晶闸管、场效应管、GTO、IGBT等电力电子元件应运而生,这些半导体复合电力电子元器件标志着电力电子技术的发展已经成熟。高性能的电力电子器件能够对高频电能进行处理后输送。在电子领域,半导体电力电子元件发挥着重大的作用,高频数字信号处理成为可能。 2.通信工程 作为信息科学发展的一个最主要的方向,通信工程的主要作用是对信息和信号进行分析和处理。如今世界已经迈入信息化社会,所以通信工程对人们的生产和生活来说具有十分重要的作用。 作为一种技术手段,通信工程在硬件上主要通过声、光、电等技术进行信息采集通过相关的程序代码和电子芯片对信号进行处理。随着社会的发展和进步,人与人之间沟通越来越依靠信息通信,互联网和移动通信网络为人们提供了丰富多彩的内容,提供了信息传输的渠道。同时通信工程在各种行业内的应用也对这些行业的发展起到了重要的作用。通信行业相关的一些行业,设计到通信工程的硬件和软件以及相关服务等也在推动相关行业的发展。例如,电子、光线、软件服务、机械等相关领域都将收益于通信工程技术的发展。 3.电子技术与通信工程之间的关系 电子技术和通信工程之间有着密切的联系,这种联系体现在双方的互动和依赖上,不仅是理论上有联系,在实际的操作中联系更加紧密。 3.1 电子技术与通信工程互相推动 ⑴电子技术对通信工程的推动作用:通信技术的发展过程,离不开电子技术的推动作用。纵观通信技术的在每一阶段的发展和进步,都得到了电子技术的支撑作用。例如,通信技术中,交换设备是其重要的基础设施组成部分,但同时也是通信工程的技术瓶颈。而随着电子技术的应用,这一技术瓶颈得到很好的解决,使得交换设备不断完备。当前,通信技术的发展离不开电子技术的支持,并成为通信技术快速发展的有力推动力量。 ⑴ 子技术对通信工程的推动作用: 通讯工程的硬件优秀部分几乎完全依赖于电子技术。通信工程每次革命性的进步都是依赖于电子技术在硬件方面的基础,如果没有电子技术的发展,通信技术的进步也就无从谈起。例如,一段时间内交换机大发展极大的限制了通信技术的进一步发展,而恰恰是电子技术的进步解决这一问题,使得通信技术获得了更大的发展和进步。 (观点是否和上一段重复?) ⑵通信工程对电子技术的推动作用: 通信工程的快速发展无疑也为电子技术的发展提供了强大的推动力。通信技术的主要功能就是加强了人与人之间的交流与沟通,使得信息更加的高效的在人与人之间传递,这无疑也促进了技术信息的传播。而电子技术也正是依赖于这些快速传播的信息得以高速的发展。此外,通信技术的发展依赖于电子技术的发展,同时也促使电子技术进一步发展以满足通信技术发展的需要。 因此,通信技术和电子技术的发展在很大程度上是要协调同步的,国家非常重视对这两方面人才的培养,加大投入,为我国在电子和通信方面的进一步发展奠定了基础。 3.2 计算机对通信工程和电子技术的作用 计算机对通信工程和电子技术起着关键性作用。首先,在通信工程方面,应用计算机能对各项交换机进行编程,并能将相关信息储存在计算机中的存储器中。而当系统操作需要进行变更时,无需改变交换设备,而只需要改变程序指令即可。这种交换机系统有利于开发新的通信业务、提供多种服务项目,且具有较大的灵活性。 计算机对通信和电子技术的发展无疑起着非常重要的关键作用。 对于通信工程的一些基础的开发设计工作都要依赖于计算机,而在具体的硬件施工搭建过程中计算机更是起到了重要工具和控制优秀的作用,在系统的软件设计方面计算机也是重要的工具,没有计算机这些都无从谈起。(观点是否和上一段重复?) 对于电子技术来说,计算机也同样发挥着不可替代的作用,PCB板的设计和开发需要计算机,芯片内部的程序代码需要计算机进行开发,作为一个大的系统的优秀控制部分需要计算机,作为上位显示和控制的部分也需要计算机。因此计算机对电子技术的发展也起着不可替代的作用。 4.小结 总之,电子技术与通信工程都在各自的应用领域发挥着重要作用,并成为时代的引领者。另外,电子技术与通信工程之间存在协同关系,若将两者有效结合必将成为社会发展的强大推动力。 电子与通信工程论文:电子技术与通信工程的相关研究 【摘要】当今社会,科学技术进步很大,并呈现出迅猛发展的良好势头。尤其是电子技术、通信技术的发展,促使社会出现了巨大变革,社会逐渐进入全新的通信时代。当前,电子技术和通信技术在社会各行业领域得到应用,并成为推广社会发展的助推器。本文总结了电子技术与通信工程的研究成果,并对两者之间的关系进行了探讨。 【关键词】电子技术;通信工程;应用;关系 前言 随着经济全球化的趋势,国家之间、企业之间的经济竞争态势日益激烈。为在市场竞争中取得优势地位,社会各行业领域加快了高新技术的改革,社会各行业领域之间的竞争也因此成为信息技术的竞争,这在很大程度上促进了高新技术的进步和发展。 通信技术的不断发展,离不开电子技术的支持,两者之间的联系越来越紧密,两者有效结合是技术信息领域的一次重大变革,这也为社会经济的发展带来了新的可能和机遇。现对电子技术与通信工程的相关知识进行深入探讨。 1.电子技术 电子技术属于物理学研究范畴,指的是以电子学原理为主要依据,利用电子器件和特定功能电路的设计来解决实际问题的学科,该门学科主要倾向于信息电子技术和电力电子技术这两大类技术的应用[1]。其中,信息技术囊括的范围很广,从一定角度来说,电力电子技术也可看成是信息处理技术的范畴。 1.1 信息技术及其应用 信息时代下网络技术日新月异,这为信息电子技术在各领域的应用提供了技术支持。当前,社会积极倡导低碳环保的生活方式,信息电子行业因此进入大发展时期。它将引领社会逐渐走向高利用、低消耗的全新时代。目前,信息技术在医学、汽车、建筑等多个领域得到广泛应用,并取得了令人满意的效果。例如,环保机构在检测工具中应用信息电子技术进行环境质量检测,能从源头上检测到造成环境污染的原因,有利于及时处理和消除环境污染现象,给人们提供一个良好的生产、生活环境。在物流行业,则使用电子车载装置,对物流运输车辆进行监控,以便及时采集商品信息。另外,信息电子技术在汽车领域的应用最为突出,并趋于成熟。汽车与信息电子技术相结合,出现了电子汽车这一概念。电子汽车中广泛应用嵌入式微处理机和智能化集成传感器,有效保证了传感器信号的稳定性,从而提高了汽车的速度控制性能和故障诊断能力。汽车电子技术也因此得到越来越广的应用,这在一定程度上促进了相关控制软件的开发,通过使用大量微处理机来提高和完善汽车性能已成为今后的发展趋势[2]。 1.2 电力电子技术及其应用 电力电子技术主要应用于电力领域,是电子技术中的一门新兴技术学科。从其发展历程上看,兴起于20世纪50年代,在经历了10多年的发展后,电力电子技术中出现了变频器,这使得电力电子技术得以迅速应用到各相关领域中。到了20世纪80年代,出现了半导体复合器件的形式,这标志着电力电子时代的到来[3]。电力电子技术的发展经历了由传统电力电子技术到现代电力电子技术的转变。现在说电力电子技术就是指现代电力电子技术。与传统电力电子技术不同,现代电力电子技术改变了以往的低频技术(波段强度和信号传输均很低),而发展成为高频技术,波段强度和信号传输的频率均大大提高,因而,更能满足现代社会对信息传输越来越高的要求。随着电力电子技术的不断发展,当前,电力电子技术的应用范围和规模越来越大,并逐渐覆盖高新技术产业和传统工业。尤其在高新技术产业中应用电力电子技术,在促进现代化建设方面做出了突出贡献,即该技术不仅促进了科技的进步,而且推动了行业的发展。 2.通信工程 通信工程是电子工程中的重要组成部分,也是电子工程中的基础学科,又被称为典型工程。通信工程关注的重点是在通信的过程中对信号和信息传输进行处理,这使得通信工程与人们的日常生活息息相关,并发挥重要作用。因此,通信工程可视为信息科学基础发展的典型代表,而成为大众关注的焦点。当前,通信工程发展很快,并已达到一定高度,尤其在数字移动通信、互联网通信、光纤通信等领域得到广泛应用。 通信技术以达到信息交流为目的,其硬件技术主要是声、光、电技术以及相关辅助软件。随着知识经济时代的到来,通信工程在社会经济发展中发挥越来越重要的作用。另外,随着互联网、多媒体等技术的应用,为通信工程的发展提供了强有力的支持。当今社会,人们相互间不断进行着信息交流,这使得人与人之间、各行业间的关系变得更为紧密。在此过程中,通信工程发挥着重要作用。当前,通信工程涉及的领域十分广泛,几乎涵盖了所有行业,如报刊图书、信息服务、广播电视、无线通信等众多领域。另外,在采集、传输、处理信息时所用到的原材料制造、销售,设备器件,计算机,光纤,激光等,因具有产值高、范围广、技术含量高等特点而成为社会发展的支柱产业[4]。 3.电子技术与通信工程之间的关系 电子技术与通信工程之间存在相辅相成的协同关系,两者互相依赖,在应用领域上也密不可分。分析电子技术与通信工程间的关系主要表现在以下方面。 3.1 电子技术与通信工程互相推动 ⑴电子技术对通信工程的推动作用:通信技术的发展过程,离不开电子技术的推动作用。纵观通信技术的在每一阶段的发展和进步,都得到了电子技术的支撑作用。例如,通信技术中,交换设备是其重要的基础设施组成部分,但同时也是通信工程的技术瓶颈。而随着电子技术的应用,这一技术瓶颈得到很好的解决,使得交换设备不断完备。当前,通信技术的发展离不开电子技术的支持,并成为通信技术快速发展的有力推动力量。 ⑵通信工程对电子技术的推动作用:电子技术对通信工程有推动作用,通信工程同样也有利于促进电子技术的发展。随着通信技术的发展,使信息在交换的过程中不断得到简化,这使得信息得以在更大范围内得到传播,人们进行沟通和知识交流更为便捷。这无疑为电子技术实现更广泛的传播提供了有利条件。另外,随着通信技术的不断进步和发展,人们对于推动该技术进步的电子技术有了更高的期待和要求,进而促使人们加大力度研发更新的电子技术来适应通信技术的发展需要。因此,通信工程无疑推动了电子技术的发展。电子技术与通信工程相结合能在信息产业发展中发挥重要作用,并推进时代进入新的发展阶段。我国也在为实现通信技术和电子技术应用的进一步扩宽及发展积蓄了较强的人员基础,以期为促进我国信息产业的发展奠定基础。 3.2 计算机对通信工程和电子技术的作用 计算机对通信工程和电子技术起着关键性作用。首先,在通信工程方面,应用计算机能对各项交换机进行编程,并能将相关信息储存在计算机中的存储器中。而当系统操作需要进行变更时,无需改变交换设备,而只需要改变程序指令即可。这种交换机系统有利于开发新的通信业务、提供多种服务项目,且具有较大的灵活性。 最随着计算机技术的不断发展,逐渐在通信工程中承担接纳和发出信号的任务,这也得到社会的广泛应用。另外,计算机在电子技术中也起着至关重要的作用。计算机技术发展使社会进入了信息社会时代,这也有利支撑了电源技术的发展。开关电源在上个世纪80年代得到全面应用,电气和电子设备随即也引入了这一技术,这使得电子技术呈现日新月异的发展趋势。 4.小结 总之,电子技术与通信工程都在各自的应用领域发挥着重要作用,并成为时代的引领者。另外,电子技术与通信工程之间存在协同关系,若将两者有效结合必将成为社会发展的强大推动力。 电子与通信工程论文:电子技术与通信工程的发展探讨 摘 要 随着我国国民经济的持续发展,社会主义市场经济的逐步完善,带动了计算机、互联网、电子等技术的飞速发展。计算机自产生以来给人们的生活带来了很大的改变,尤其是发展至现代社会,各种电子技术和通讯技术更是改变了人们生活的各个方面,给人们的交流通讯带来了很大的便利。文章就电子技术与通讯工程的发展现状和未来前景进行探讨。 关键词 探讨;电子技术;通信;工程 随着世界经济的快速发展,科学技术的突飞猛进,现代社会已经逐步向全方位信息经济时展,在这样发展的大背景下,电子技术已经逐步渗入到广大人民群众的生产、生活中去,如电力工程方面,工业制造方面,通信工程方面,但是,我们相互比较之后,电子技术的快速发展对通信工程的影响最为深远,我们知道,在通信工程领域中对技术的要求含量非常高,所以,电子技术的发展正好满足了通信工程这一对技术的特殊要求,因此电子技术、电子产品、微电子技术等被广泛应用到通信工程建设工作中去,所以,二者发展到现在,相互结合、相互联系,对我们人类的发展与进步作出了重要的贡献。今天,本文就是通过对电子技术以及通信工程的研究,总结了二者之间的关系。下面,我们就来详细探讨下。 1 电子技术的含义 电子技术严格上来讲,是物理学科研究的范畴,简单的来说电子技术就是通过对物理学科中一些电子知识通过先进的科学技术进行转化形成一种系统性、综合性的工程。该技术的研究与发展主要涵盖两大方面的内容,即电力电子技术与信息电子技术。而电力电子技术主要研究的就是信息处理技术方面的问题,即信号的接收、发出、信号的方法、信号的转换等问题。电力电子技术在节能、减小环境污染、改善工作条件等方面有着重要的作用,顺应了现代社会中人们追求绿色生产和低碳环保理念的生活方式。而信息电子技术和电力电子技术相比,其涵盖的内容要广泛的多,所以,它可以被细化分为两大内容,一是数字电子技术,二是模拟电子技术。随着世界经济的发展,科学技术的进步,新技术以及新材料的发明和使用,如集成电路的推广使用等,为电子技术的快速发展带来了良好的机遇,所以电子技术发明、使用成为20世纪成为人类科学史上的重要里程碑之一。 2 新时展下电子技术的特点 1)电子技术条件极端的复杂化。该特点主要指的就是电子产品在生产、运输、使用的过程中,很容易受到外部环境的影响,其中就包括电子产品使用时的温度、空气湿度、大气压力、太阳辐射、雨水、冰雪、沙尘、昆虫、地质活动等,这些外部环境都或多或少的影响着电子产品的工作效率、使用寿命等,所以,新时展下电子产品的生产、电子技术的发展都必须达到极端条件的要求,这也是微机电系统产生和快速发展的重要原因之一。 2)电子产品的微型化发展。随着经济的发展,电子技术发展下的电子产品已经渗透到生产生活的方方面面,并且逐步适应各生产生活领域对电子产品的要求,如技术精良、功能齐全、造型优美、使用快捷方便等要求,并且逐步向微型化、智能化方向发展。 3)朝着高精度、多功能、智能化方向发展,这也是新时展下对电子产品赋予的最具鲜明的特点之一。现代经济发展下,对电子技术的要求逐步提高,所以电子产品朝着高精度、多功能、智能化方向发展是其发展的必然趋势,尤其是电子计算机系统的融入,使电子技术的控制系统更加复杂。如在电子产品的生产车间,对尘埃颗粒的直径、数量、电子芯片制作材料中的有害杂质等都有了严格、准确的要求,有的元件的生产精度都已经达到了纳米级的要求。 3 通信工程的含义以及与电子技术之间的发展关系 1)通信工程的含义。通信工程作为新时展下信息工程的重要组成部分之一,包含了众多领域的内容,如网络通信技术、光纤传输技术、移动通信技术等,这些领域都与我们人类的生产、生活有着不解的关系,如光纤通信技术已经在逐步取代快带通讯技术,移动通信技术更是人类所离不开的。所以,通信工程的快速发展,实现了世界人类资源共享的需求,促使了世界经济社会的发展进步,提升了世界各国之间的交流速度,改善了世界各国的交流方式,同时也为通信经营商带来了前所未有的发展机遇。 2)通信工程与电子技术发展之间的关系。随着经济的发展,电子技术与通信工程逐步形成了相互促进发展、相辅相成的关系。如果从二者发展的原理上来看,二者之间就存在着非常密切的关系,并且是相互依赖的,如果二者从在人类生产生活的应用领域来看,二者时间成相互促建的关系。其具体体现在以下几个方面,如新时展下,电子技术与通信工程的紧密结合,带动了物理电子、光电子学以及微电子技术等领域的拓展及快速发展,并且逐步构建了现代社会的信息工程。其次,为现代科学技术的突飞猛进奠定了扎实的基础。我们知道,电子技术的发明和应用,解决了电子元器件、集成电路、计算机相关设计等信息工程领域的问题,而信息技术发展过程中所要处理的问题都是与人类信息的传输、接收、交换、信号检测有着直接的关系,所以,在新时展下实现电子技术与信息工程的有效结合,才能更好的推动我国社会各方面事业更好的发展。其次,我们如果从信息工程技术的领域来看,其所涉及的范围更是与我们人类的生产、生活息息相关,如移动通信技术、宽带通信技术等,都是我们每一个人所能直接接触到的,而这些工程中所应用的器材、元件都与电子技术的发展密不可分,所以,在新时展下实现电子技术与信息工程的有效结合,才能更好的推动我国社会各方面事业更好的发展。 4 结束语 随着经济的发展,社会的进步,科学技术的不断发展,人们对信息的交流和传递的需要将会越来越高,所以,在未来发展过程中,各种形式的信息交流和沟通都会给人们的生活带来很大的改变,因此,我们要牢牢把握住电子技术与通信工程之间的关系,使其更好的发展,这样才能满足未来各种信息的和交流的需求。
光通信技术论文:数据中心光通信技术点滴谈 摘 要: 随着信息时代的到来,数据中心的流量已经占据世界通信网络流量的大部分。当前,光通信技术被广泛应用到数据中心,包括几米距离的服务器连接,也包括全球多地数据中心的对接。在本文中,笔者对数据中心的光通信技术进行了深入介绍,包括广域网、城域网、数据中心内部的光通信技术,在此基础上,笔者对相关领域中的技术方案展开探讨与比对。 关键词:数据中心 光通信技术 互联网技术 在当前社会中,互联网技术已经成为影响人们生活与工作的重要因素。在互联网上,无论是游戏娱乐,还是商务与社交,都会产生大量的信息数据,这些信息数据量正以指数级不断增长。大部分的互联网业务及相应的信息处理与计算都是在数据中心内完成的。在数据中心内,网络连接起成千上万台服务器,所有服务器共同协作,一起完成工作任务。截止到目前为止,光纤通信产业已经发展了50多年。1977年,首个商用光纤通信系统推出,其为45Mbit/s的容量,目前,单模光纤的容量已经超过了100Mbit/s,无论是长距离的信息传输还是短距离的信息传输吗,都能够见到光纤通信的身影。2008年,数据中心对于光纤的需求开始超越电信运营商,数据中心开始成为光纤通信的第一市场。 一、数据中心网络架构状况 一般来说,大型互联网公司数据中心网络架构涵盖广域网、城域网与数据中心内网。在广域网的作用下,世界各地的数据中心能够有效连接起来。根据架构方面的不同,可以进步将其划分为外部通道进入的数据中心与公共互联网进入的数据中心。为了避免出现用户体验差、访问延时等问题,网络运营商会在用户集中点周边构建起POP点,从而借助专线而与数据中心对接。 通常某一地区的数据中心由多个稻葜行墓餐构成,这样能够满足备份的需求,同时也便于构建起超级化的虚拟数据中心,单个数据中心建设起来比较简单,借助城域网,这些数据中心能够有效对接。对了应对延时等问题,各个数据中心的距离应控制在80km内。 在各个数据中心内部,有成千上万台服务器在工作,这些服务器借助内网而有效连接。数据中心的服务器一般具有可扩展性,能够增加服务器的数量,并且无须改变网络架构。在实际网络设计中,成本是必须要考虑的重要因素,在架构设计的过程中确保成本与性能平衡。就目前来看,多数数据中心都运用多层结构,网络架构呈现出扁平化的发展趋势。 二、广域网下的光通信技术 光通信技术在长距离传输中具有显著优势,其能够支持两点间的大宽带信息传输。在早期,该技术主要被应用于长途干线网。在长距离信息传输中,首要解决的问题是光纤损耗、光纤线性损伤与非线性损伤。目前,干线传输网中的最重要技术就是数字相干光通信技术,在这种技术的应用下,接收机的灵敏度得到了显著提升。其借助正交香味与正交极化方向来对信号进行调制,在强度方面由一维增加到四维,频谱效率有很大提升。在使用数字信号处理技术来处理发射与接收时,会带来一定的损伤,可以在电领域中借助数字信号处理技术进行补偿,从而使得整个系统的设计与管理更加简单化。系统容量也与香农极限更为接近。在陆地与跨洋系统中,SD-FEC技术与光放大器技术的应用使得无电中继传输距离能够达到3000km与10000km。随着网络流量的不断上升,但借助硬件已经难以满足用户的需求,尤其是光纤传统容量已经要达到香农极限了。只有将软件与硬件有效结合,才可以在广域网内构建起具有开放性的光传输网,从而提升整个网络效率。 三、城域网下的光通信技术 从增长速度来看,城域网要比干线网络的流量增速快很多,城域网将发展为光通信的第一市场。数据中心的城域网和电信运营商的城域网有显著不同。前者的节点比较少,业务也单一化,多采用点对点的传输系统,然而由于对数据传输的需求非常大,所以对容量也有着极高的要求。作为当前最热门的研究领域,数据中心城域网得到了学者们的广泛关注。在检测技术方面,能够划分为相干检测与直接检测,相干检测运用的是数字相干光通信技术,与广域网内的相干光通信技术极为相似。然而由于传输距离非常短,所以能够被有效简化,比方说采用低廉的硅光器件、HD-FEC等。在直接检测方案中,则有多种技术,如OOK技术,其对器件的带宽有很高的要求,并且对光纤色散匹配有着非常高的要求。针对此,人们使用高阶强度进行调制,如四电平幅度调制等。DMT技术在直接检测中也有着广泛的应用,其其实为多载波技术的一种,对各个载波运用不同的调制格式,能够最大限度地优化整个信道的频谱效率。城域网数据中心光互联采用交换机与路由器而实现。最近几年来,一种新的设备形态出现,交换机与路由器能够直接出采光,也就是说将彩光光模块直接植入到交换机或路由器中。 四、数据中心内的光互联技术 在数据中心内部,各个链路的距离都非常短,最多也不超过几百米。即便是超大型的数据中心,也很少有超过2km的链路。然而随着信息数据量的增加,以往的铜缆难以满足实际工作的需要,大部分的数据中心都开始采用光互连技术。由于距离非常短,光纤铺设起来非常容易,且多运用平行链路,这样互联的速率得到有效保障。在发射处。信号被分割成为多个平行的通道,在驱动电路的作用下,能够借助光纤实现传输,抵达接收端,再转换为电信号。随着以太网技术的提出,光通道速率得到了进一步提升,成本与功耗都较之前低很多。在交换机速度提升的过程中,电子走线会给信号带来很大损伤,针对此,可以将光模块植入交换机中,形成板载光模块,这样能够有效地避免信号损伤,并提升面板的密度。无论是板载光模块还是光电集成模块,均对器件有着非常高的要求,一旦出现问题,需要更换整个交换机电路板。 五、结束语 在本文中,笔者对广域网、城域网与数据中心内网中光通信技术的应用情况进行介绍。无论是远距离传输,还是近距离的连接,光通信技术都成为重要的信息传输载体。对于未来的数据中心来说,光通信技术将直接影响其发展走向。提升光传输通道的容量与效率将是提升整个数据中心运作效率的重要路径。 作者简介:陈卓(1975.4-) 男,籍贯:广西,大学本科,工作单位:中国移动通信集团广西有限公司,研究方向:云计算 数据中心 信息安全。 光通信技术论文:关于光通信技术在电力通信系统中的发展应用 【摘要】:随着经济的发展与社会的进步,尤其是人们生活水平的日益提高、对于用电量的需求日益增大。而光通信技术对于促进电力体统的发展具有重要的作用。本文主要就光通信技术在电力通信系统中的应用意义及应用方法两个方面的内容展开论述。 【关键字】:光通信技术;电力通信;系统应用;意义;应用方法 引言 电力系统是一个集发电、变电、输电、配电为一体的复杂的系统。为了对电力系统进行科学高效的管理,我国现在正在推动智能电网的建设。而智能电网其中一项重要的内容就是智能化的电力通信系统。这个智能化的电力通信系统具有网络化、信息化、一体化、高效化的特点,对于保障电力运行系统的安全和高效管理具有重要的意义。因此、我们需要运用具有现代化的方式进行电力通信系统的建设。而光通信技术就是这样一个具有科学化、现代化的技术。所以,我们需要对于光通信技术在电力通信系统运用的意义及应用的方法进行科学研究。 1、光通信技术在电力通信系统中的应用意义 现在我国主要应用的是一种新型的ASON光通信技术,它是集传递信号与交换信号为一体的一种技术,对于保障电力通信系统的安全、处理各种线路问题提供了有力的技术支持。除此之外,这种新型的光通信技术还具有网络布置的优点,可以有效的提高我国光传输电网的应用功能与应用质量,全面的为广大的用电群体提供更好的服务。 2、光通信技术在电力通信系统中的应用方法 2.1制定科学的组网方案 光通信技术在电力通信系统中的应用方法是制定出科学的光通信组网方案,实现光通信技术的有效应用。具体的方案主要有两种。第一种方案,利用现代的网络通信技术进行对于目前使用的电力传输网络进行科学化与标准化的改进,融入先进的光通信技术、比如:ASON技术,实现科学化现代化的电力网络通信的建立与完善,形成良好的电力通信系统,全力保障电力的科学运行。第二种方案,利用现代的网路科技对于目前应用的网络传输平面进行网络化的升级与改造,全面的保障电网的有效运行。总之,电力工作人员需要从实际出发、具体问题具体分析,对于需要进行光通信技术应用的地方进行权衡利弊的科学规划,创建一个高效的网络电力通信系统运行模式。 2.2精心挑选光通信技术设施设备 精心挑选光通信技术设备设施也是进行光通信技术在电力通信系统中应用的一个重要方法。目前我国主要进行光通信技术设施设备生产的厂家有华为公司、中兴公司。我们进行现代化、标准化的光通信技术的网络应用,需要从这些知名公司生产的优质产品中进行设施与设备的挑选,以保障质量与应用的要求。同时,进行这些设备与设施的挑选时需要注意以下几个方面。第一,设备设施的网络节点槽位数量规模要很大,总线路带涉及的范围要很广。第二,设施设备要具有良好的安全性能与通用性能,为今后的智能化电力通信系统的建设提供有力的保障。第三,电力工作人员对于卡板的挑选要使其可以保障现阶段工程的要求。第四,卡板要具有热备份的功能。第五,光通信技术应用的设备设施要与低阶业务交叉调度项目的基本要求相适应,保障这些设施设备可以投入到正常运行。第六,在电力通信系统中,多方向线路的应用要尽量在多个业务卡板中,使整个的业务运行出现事故的概率大大降低。 2.3进行高效的业务规划分析 光通信技术在电力通信系统中应用的又一个方法是进行高效的业务规划分析。首先,进行高效的业务分析与规划,拉近业务与业务之间的距离。其次,进行科学的规划、使网络跳数出现的次数要少。再次,进行有效规划、保证网络负载均衡。最后,对于光通信技术的应用情况进行有效的观察与监督,使规划分析的业务与实际的落实情况一致,最大限度的保障光通信技术的功能得以有效发挥。同时,对于光通信技术的应用进行高效规划,对于促进我国经济的发展与保障人民的用电需求也具有重要作用。 3、光通信的发展技术 3.1SON技术 所谓的ASON其实和其它的光信息网络体制一样,就是利用ASON技术来完成信息传输的新型网络。其技术优秀是,在光传输信息网络平台上利用ASON技术进人控制平台,以实现网络资源的实时分配计划和按需分配计划。简答的来说,它是一种具有交换功能的新时代电网。ASON技术是可以进行网络连接和自动交换功能的新一代光网技术。传统的网元只具有两个层面:设备层面、网管层面。而ASON加你个控制层面引人其中构成了三个层面。并且将网管层面功能转移到控制层面,采用了分布式的控制将传输、数据和交换结合起来。 3.2OTN 技术。OTN技术是在对SHD技术的借鉴之上,引人了开销理念。在其中OTN技术定义了三个光层概念:OCH、OMSN、OTSN。定义了域内和域间的网络接口。运用了FEC技术增强了线路容差。WDM基A下的OTN技术拥有一套完善的体制结构,其体制内容包括:第一,规定OTN机制下的光层与电层具有网络生存机制。第二,对所有客户进行任意的透明传输。第三,提供FEC纠错能力。第四,OTN技术下的网组具有分级管理特征,对各个层级都具有特定的管理体制。 3.3EPON技术的组网方式 EPON技术的组网方式的组网方式主要是对局端和分散器的连接方式进行改变。其中将局端和分散器的连接方式变为一条光纤,这样减少了局端到用户之间不必要的成本并且提高了传输效率。利用EPON技术的组网方式拥有着维护简单、供高带宽、网络覆盖面积大范围广、网络可靠性高及简化网络乘此的特点。 结语 对于光通信技术在电力通信系统中的应用问题进行科学的研究与实施,可以有效地促进电力通信系统朝着现代化、科技化、信息化、一体化的目标迈进,保障我国智能电网的建设与完善。 光通信技术论文:这些年的光通信技术 近年来随着智能化的发展,一大批企业纷纷涉足通信行业,希望在通信市场中分得一杯羹。随着越来越多的通信企业对行业应用领域的不断发掘与拓展,各类前沿通信技术正在逐渐进入人们的日常生活。 5G信道编码技术 静止和移动场景、短包和长包场景的外场测试增益稳定性能优异,与高频毫米波频段上的组合测试实现了高达27Gbps的业务速率。5G要实现的10Gbps甚至20Gbps的峰值速率、千亿的连接、1毫秒的时延能力,必须以革命性的基础技术创新来提升网络性能。 高效信道编码技术以尽可能小的业务开销增加信息传输的可靠性,信道编码效率的提升将直接反映到频谱效率的改善。构造可达到信道容量或者可逼近信道容量(Shannon限)的信道编码方法,以及可实用的线牲复杂度的译码算法一直是信道编码技术研究的目标。 芯片光传输 频宽密度增加10至50倍研究 半导体技术的精进让芯片可执行更多运算,但却无法增加芯片间通讯的频宽。目前芯片传输所消耗的功率已超过芯片功耗预算的20%,这项新技术在低功耗的情况下改善一个数量级的芯片通信频宽,替目前面临瓶颈的电晶体技术立下新的里程碑。使用光学元件进行芯片到记忆体的传输将可降低功耗并增加时脉,未来还可能协助达到百万兆等级(Exascale)的运算。 光子神经形态芯片 利用光子解决了神经网络电路速度受限这一难题。神经网络电路已在计算领域掀起风暴,科学家希望制造出更强大的神经网络电路,其关键在于制造出能像神经元那样工作的电路或称神经形态芯片,但此类电路的主要问题是要提高速度。 光子计算是计算科学领域的“明日之星”,与电子相比,光子拥有更多带宽,能快速处理更多数据。但光子数据处理系统制造成本较高,因此一直未被广泛采用。 所以这将开启一个全新的光子计算产业,硅光子神经网络可能会成为更加庞大的、可以扩展信息处理的硅光子系统家族的“排头兵”。 利用城市现有光纤 实现远距离量子传输技术 这是首次在现有的城市光缆中实验量子传输。此前研究人员仅仅能够在实验室环境下实现这一距离的量子传送,通过量子传送的方式可以实现加密信息的绝对安全传输,其允许信息发送者将“无形信息”发送给接受者,而在量子网络上是无法实现信息拦截的。 在实验室外进行量子传输,涉及到一系列问题,是一个全新的挑战,该实验克服了这些问题,是未来量子互联网发展的一个重要里程碑。 光纤传输技术 可供全球48亿人通话 随着AR/VR、4K高清等技术不断涌现,在互联网+、物联网、大数据、云计算、智慧城市等多个产业领域都依赖海量数据的高速传输,这就需要底层的信息高速公路越宽越好。多芯单模技术,就好比在一根光纤中开辟了多条并行道路,让总运力大为提升。 芯片到芯片通信技术 该项目引入硅光电技术和WDM作为提升容量、降低功耗的路由机制,将分别在光引擎级和板级实现1.6Tb/s和25.6Tb/s的吞吐量。在服务器机架设计中采用芯片到芯片通信是目前高端服务器产业发展的热点,可以有效增加数据吞吐能力,并减少物理空间、网络复杂度、开关及线缆的用量和能耗。 最高密度光纤传输技术 这一研发打破了光纤芯线的传输容量界限,在全球范围内开展起来。但若考虑实际可利用的光纤直径的上限和芯线弯曲度分布控制性等问题,不仅芯线数量增加,如果模块数量增加的话,1根光纤超越50个隧道相对比较困难。 NTT等公司将通过这项研究,随着今后数据通信量的增加,多贝脱比特处,其1000倍的检测点方面也可满足信赖性较高的光纤,实现道路的开通。此次研l的光纤,将于2020年推向实用化,在持续增加的数据通信需求方面,有望持续满足光纤传输基础。 光子集成多光子纠缠量子态以及片上光频梳研究 此次研究在Si3N4微环内成功实现了可见光光频梳,得到跨越S-C-L三个通信波段的频率间隔为200GHz的纠缠光子对。这在大规模集成的片上纠缠光子源已成为量子应用技术发展的迫切需求。 该研究开创了片上产生和控制复杂量子态的时代,并提供了一个可规模化集成的光量子信息处理平台。该工作是继片上并行预报(Heraled)单光子源和片上交叉偏振纠缠光子对之后在光子集成片上量子光学研究上的又一重要进展。 光纤传输速率突破1Tb/s 2016年10月,诺基亚贝尔实验室、德意志电信T-Lab实验室以 及慕尼黑工业大学(TechnicalUniversityofMunich,TUM)在一次光纤通信现场试验中,通过一项新的调制技术,研究人员达到了前所未有的传输容量和光谱效率。当可调传输速率随着信道情况和通信量需求而进行动态适应的时候,光网络的灵活性和性能可以得到最大化。 作为安全保障的欧洲路由技术(SafeandSecureEuropeanRouting,SASER)项目的一部分,这个在德意志电信已经部署的光纤网络上进行的实验达到了1Tb/s的传输速率。PCS新调制方式的试验,在给定的信道上达到更高的传输容量,显著地改善了光通信的光谱效率。PCS聪明地以相比于小幅度的星座点更低的频率来使用那些具有大幅度的星座点来传输信号,这样平均来讲对于噪声和其他损伤具有更好的适应性,这使得能够对传输速率进行调整以完美地适应传输信道,从而得到30%的容量提升。德意志电信提供了一个独特的网络基础设施来评估和演示类似此类的高度创新的传输技术。将来它还将支持更高层级的测试场景和技术,并在已经铺设的光纤基础设施上增加容量、覆盖距离以及灵活性。 基于LED实现610Mbps单路实时传输 2016年1月,中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室主持的北京市科技计划课题“室内高速可见光通信系统收发器件与越区切换技术研发”宣布已按计划完成。 研究团队委托中国泰尔实验室对单路实时610Mbps的可见光通信进行了第三方测试,结果呈现良好,基于1瓦荧光型白光LED和PIN探测器在OOK调制下单路实时传输平均速率610Mbps,在传输距离为6.2米时,平均误码率为3.5e-5量级,远低于前向纠错的误码率上限要求3.8e-3。 可见光通信这项无线光通信新技术比传统的无线电通信技术更加符合无线通信技术的发展方向(高速、大容量、安全),未来会催生很多创新应用。中国有众多的LED企业和广阔的半导体照明市场,这种基础优势是其他国家难以企及的,可见光通信技术的实用化研究应该引起业界的充分重视。 光通信技术论文:空间激光通信技术最新进展与趋势 摘 要:光钎通信系统已经被推向我国通信市场,但是研究人员对高速通信系统的关注程度更高。对此,我国通信部门已经对空间激光通信技术展开了研究分析。空间激光通信技术相比传统的通信技术具有以下应用优势:一是传输速率高,二是天线尺寸小,三是抗干扰性强,四是保密性好。很多国家都在加大空间激光通信技术的研究力度和资金量,特别是ESA。长距离的通信也只能依靠空间激光通信技术才能实现,这是光钎通信技术无法实现的。由此可以看出,空间激光通信技术具有广阔的发展前景。 关键词:空间激光通信技g 最新进展 趋势 空间激光通信具有通信容量大,通信速率、抗干扰能力强,抗截获能力强和重量轻等多种优点,是以激光为载波,在空间中实现多种信息进行无线传输的通信方式。从历年的空间激光通信技术的发展历程来看,ESA的作用不可小视,ESA代表空间激光通信技术的最高水平,对于空间激光通信技术的发展有很大影响。但是,对于我国而言,我国空间激光通信技术还处在发展的初级阶段,还在摸索空间激光通信技术的发展方向,可结合本国的情况借鉴发达国家空间激光通信技术的发展经验。 1 空间激光通信技术最新进展 目前,国内外空间激光通信发展迅速,欧洲、美国、日本、德国等地区和国家对空间激光通信技术进行了大量的研究,为空间激光通信技术做出了巨大的研究贡献。如表1所示,展示了近几年美国等国在空间激光通信技术研究方面比较有代表性的成果。 2 空间激光通信技术发展趋势 2.1 直接探测体制发展 相比而言,空间激光通信直接探测体制的结构比较简单,操作起来比较方便,因而被广泛应用于第一代激光通信系统内部。但是,从实际空间激光通信环境来看,光强度对通信系统的影响比较大,而且会受到噪音的干扰,空间激光通信直接探测体制无法满足空间激光通信系统的运行需求,敏感度较低。经过空间激光通信专业人士的多年研究,ESA于2008年被安装在卫星上,对空间激光通信系统进行端口检测,同时也对相干通信展开了实验分析,误码率非常小,而且信息传输的速度非常快。目前,空间激光通信技术还将不断完善。为了不断提高激光通信系统的实用性和通用性,未来的发展趋势是探测体制的发展从单一体制向复合探测体制转变。 2.2 传统量子通信的变革 1980年量子通信被首次提出,量子通信应用了加密技术,可以保证传输信息的绝对安全,量子通信一提出就受到了人们的广泛关注。2004年,经过多位空间激光通信科学家的研究实验,实现了量子通信的远距离传输,量子通信可以透过地面大气依旧保持纠缠特性。2006年,量子通信实现了超远距离的空间通信。截止到目前为止,我国科学家对于量子通信的研究已经创造了新的历史。量子通信具有巨大的发展潜力,空间激光通信研究人员也正是看重了量子通信的这一巨大发展潜力,研究人员从2002―2007年展开了多项研究,总结出影响量子通信的多种因素。经过几年的发展,传统量子通信的变革研究的技术逐渐成熟,正在快速向实用化、加密化迈进。将卫星光通信与量子光通信相结合,进行卫星光通信中的量子密钥分发是卫星光通信保密技术一个新的发展方向。 2.3 光子集成化升级 空间激光通信光子技术包括:一是光纤光学,二是集成光学,三是微光子学。光子技术具有以下特点和优点:一是损耗较小,二是协议透明,三是抗干扰性强,四是不诱导电磁干扰,五是重量小,六是体积小,七是柔韧性好,八是无互相耦合。空间激光通信光子技术特别适合应用于航天环境中;1990年,美国经过实验证明光子技术确实可以应用于航天器中;2002年,研发部门加大了研究光子技术的资金量,研究的内容为:一是通信链路,二是模数转换,三是频率转换,四是本振生成,五是光束形成网络,六是传感,七是成像光纤;2009年,西方国家发射出的卫星上就设置了光子器件。如今,空间激光通信光子技术正朝着光子PCB的方向发展,空间激光通信技术标准也在不断提高。 2.4 天基网络的一体化演变 空间激光通信技术发展的最终目标是实现全球数据覆盖,与地面形成网络链路。在空间激光通信技术的研究初期,研究人员把更多的精力放在空间激光通信链路的研究和实验上。2000年后,研究人员开始加大天基网络一体化演变的研究力度。如今,空间激光通信研究人员提出了天基混合网络结构,并对天基网络的性能和所带来的经济效益做出了研究分析。但是,我国的天基网络一体化演变还处在理论研究阶段,还未真正实践,还有很多空间激光通信技术问题亟需解决。 2.5 空间激光通信向深空迈进 人们一直想更加深入地了解星空,国外发达国家自20世纪90年代初期便开始了以激光通信作为深空探测通信方式的相关研究。近几年人们对天空的探索热潮一直不退。如今,研究人员把探索星空的希望寄托在空间激光通信技术上,西方国家也在加大空间激光通信技术应用于卫星上的研究力度。空间激光通信研究人员经过多年的努力,收到了不错的成果。在ESA和NASA(美国国家航空航天局)未来的深空探测计划中,激光通信将成为深空探测活动的主要通信方式。 3 结语 从实际空间激光通信环境来看,光强度对通信系统的影响比较大,而且会受到噪音的干扰,直接探测体制无法满足空间激光通信系统的运行需求,敏感度较低。2004年,经过多位科学家的研究实验,量子远距离的传输通信实现了,透过地面大气量子通信可以依旧保持纠缠特性。如今,光子技术正朝着光子PCB的方向发展,空间激光通信技术标准也在不断提高。空间激光通信技术发展的最终目标是实现全球数据覆盖,与地面形成网络链路。但是,我国的天基网络一体化演变还处在理论研究阶段,还未真正实践,还有很多空间激光通信技术问题亟需解决。截止到目前为止,我国科学家对于空间激光通信的研究已经创造了新的历史。 光通信技术论文:空间光通信技术的发展与展望 摘 要目前自由空间通信技术在各个领域应用十分广泛,其是一种以激光束为传播信号,大气为传播介质的新型通信技术。随着社会的进步以及科学技术的不断发展,空间光通信技术也取得了突破性的进展,成为现代社会信息交流的基础。本文通过对空间光通信技术的概述以及在我国的发展现状,对空间光通信的关键技术进行了分析,并对其发展和应用进行了深入的探讨。 【关键词】空间光通信技术 关键技术 天线技术 随着科学技术的不断进步,人们对空间通信技术的研究也愈加深入,目前空间技术中的大功率轨道运载技术以及大容量卫星技术已经趋于成熟,促进了空间光通信技术的发展。当前人们对网络传输的速率要求有明显提升,因此对空间通信技术的要求也高,空间光通信技术能够适应现代社会快速发展的需求,有效的提高通信数据的传输率,广泛的引用在保密通信、局域网互联、城域网扩展等领域,为现代社会的发展提供可靠高效的技术保障。 1 空间光通信技术概述 传统的空间通信技术的载体是微波,但是这种技术已经远远不能满足现代社会发展的需求,随着通信技术的研究发展,空间通信技术逐渐发展到以激光为载波、大气为传输介质的光通信技术,作为一种新型的宽带通信技术,这种技术一方面继承了微波通信的优势,另一方面还增加了光纤通信的特点,其基本的原理是激光传输技术和光电转换技术。该技术在进行两点传输时,发射端和接收端设置有高灵敏度的激光的发生器和接收器,以及配备光学望远镜,发射端将电信号调制为光信号发出后,是以直线传播的方式穿过自由空间到达接收端,其中光学望远镜控制激光的发射方向和接收方向,接收端在接收到光信号后再调制为电信号,实现双工通信。空间光通信的优势是通信容量大以及传输速度快,且成本低,安装简便。 2 我国空间光通信技术发展现状 一直以来,卫星技术是我国进行空间探测的重要手段,并提供相应的技术保障,但是以微波为载体的空间技术已经无法满足快速发展的社会需求。在发达国家空间光通信技术的研究已经取得了极大进展,但是在我国空间光通信技术还处于起步阶段,因此只能借鉴国外先进的研究结果。我国的光通信技术发展至今已经取得了不错的成就。在“十五”和“十一五”期间,我国首次成功的进行了星地激光通信实验,以海洋二号卫星平台为搭建平台,这次实验标志着我国的卫星光通信技术已经进入空间试验阶段。随着连续波大功率半导体激光器技术、空分复用技术、智能天线技术等的发展,光通信技术也不断的拉长传输距离,增大传输容量,提高了可靠性,拓宽了适用范围。在“九五”期间我国已经开始基于激光大气通信理论对空间光通信跟踪技术进行深入研究,并取得了一定成就。 3 空间光通信关键技术 3.1 原子探针层析技术 原子探针层析技术(APT)在空间光通信系统中负责实现通信连接的功能,是当前空间分辨率较高的分析测试技术,能够分辨原子种类,并对其空间位置进行直观的重构,比较真实的显示出不同元素原子的三维空间分布。APT是应用在空间光通信系统的服务器中,当服务器的网络探测到信息时,APT服务器开始扫描通信链路,确认信息双方的位置,确认后开始获取信息,并锁定通信目标,随后完成光通信连接。 3.2 天线技术 天线技术是采用收发一体的天线实现空间光通信系统中的双向互逆功能,提升空间光通信的传输性能。该技术的实现主要依靠天线阵、波束形成网络以及波束形成算法,在发射器将电信号转化为光信号后传输到发射天线后,天线技术利用波束形成算法计算发射功率,并发射出光束;接收天线对光束进行接收,主要是利用信号在不同的传播方向的差异性,将相同频率、相同时隙的信号进行区分,有效的降低了光信损失,使空间光通信更加稳定可靠。 3.3 捕获技术 捕获技术是空间光通信系统的关键技术,是能够实现通信的先决条件。主要原理是监视和跟踪目标特定的光电,来实现运动捕捉。利用捕获技术能够捕捉空间点的运行轨迹和具体位置,为实现空间光通信垫定基础。 4 空间光通信技术的发展及应用 当前空间光通信技术已经实现了可行性,并在各个领域都有应用,一定程度上推动了现代社会的发展,当前面临的主要问题是如何实现星际自由空间光通信。在信息高速增长的现代社会环境下,空间光通信技术的发展目标是提升传输的可靠性、提高传输速率以及扩展传输距离。随着三网融合,现代通信的发展方向是数字化和智能化,因此我国要想在激烈竞争的国际背景下有所突破,就要现空间光通信系统的智能化以及数字化。主要的研究方向如下:大气信道的研究,大气是对信号影响最大的干扰因素,会在接收端产生一定的信噪比,解决大气信道干扰能够提升空间光通信技术的通信速率和拓宽通信距离;传输可靠性的研究,主要是研究信号接收和信号源,需要激光器产生的信号具有光束窄、频率高的特丹,因此对其功率以及稳定性要进行深入研究;保密性的研究,当前自由空间光通信技术的通信信道是开放的,这样会造成不法分子在不切断光束的情况下窃取信息,因此要进一步完善空间光通信技术的保密性和安全性。今后空间光通信技术将会在宽带接入市场中成为主流,与微波通信技术互为补充,微波系统在大区域范围内实现低速通信,空间光通信技术在小区域范围内实现高速通信,更加便利的为用户提供可靠稳定的服务,还能在恶劣环境下充当备份通信服务。 5 结束语 综上所述,空间光通信技术在现代社会中逐渐发挥不可替代的作用,其发射率高、灵敏度高以及安全保密性良好的特点,可以满足卫星通信的需求,并与其他通信技术互为补充,实现了光纤的告诉传输,并带动了三网融合的发展,促进电子政务、电子商务、远程医疗等信息化建设领域。空间光通信技术的发展空间广阔,并会为我们生活带来更多的便捷。 作者单位 1.中移(杭州)信息技术有限公司 浙江省杭州市 311100 2.浙江树人大学(基础部) 浙江省杭州市 310015 光通信技术论文:室内可见光通信技术的研究 [摘 要]随着社会时代的发展与科学技术的不断进步,作为一种新型技术,室内可见光通信技术具有无电磁干扰、节约能源等显著优势,越来越得到人们的认可,成为当前社会发展中被大力推广的一种技术。就当前的社会大背景来看,人们正一步步提高着对室内可见光通信技术的研究与关注,此举有助于可见光通信技术在室内设计中充分发挥其优势作用。本文主要对室内可见光通信技术的国内外发展现状及其工作技术原理进行了简要分析,并对其目前的关键技术进行了详细研究。 [关键词]室内 可见光 通信技术 前言 随着时代的发展与科技的进步,室内可见光通信技术得到快速的发展与应用,逐渐走入千家万户,为人民的生产生活带来便利,此外,随着其广泛应用,室内其他相关设备的应用年限也随之得到一定的延长,由此可见,室内可见光通信技术的应用不仅拓宽了我国通信系统的发展道路,在一定程度上提升了信息的传输效率,还在其他方面起到一系列的正面影响,促进了科学技术的应用发展,以下是对室内可见光通信技术的简要介绍与探索研究,希望未来我国的室内可见光通信技术可以得到更多的发展与创新,为社会的发展提供新动力。 1.室内可见光通信技术简介 室内可见光通信技术是指利用室内可见光照明设备的相关功能来实现信息传递,此技术最初起源于日本,于2000年左右由日本的相关技术人士提出。随后,世界各地的相关专业人员大胆创新研发,2008年,经过大量的科技实践,专业的室内可见光通信系统终于成功问世,但由于各种因素的影响,其技术并不完善,传输范围仍然受到一定程度的限制。相较于国外,我国的室内可见光通信技术起步相对较晚,在外国已经进行了大量的实践研究后,国内的相关研究人士于2006年终于提出发展国内的室内可见光通信技术系统的研究思想,并在两年内经过无数的理论探索与实践,终于完成可见光通信技术的远程传输,在真正意义上解决掉可见光通信技术传输距离较短的重大困扰。事实上,先进的室内可见光通信技术的成功研发,一方面可以使照明设备在具备自身照明功能的同时,还拥有信息传递的功能,不仅在一定程度上改善了信息传递的方式方法,也在很大程度上加快了信息传递的效率;另一方面也方便了人们的生产生活,在顺应了时代的发展的同时,满足了社会的发展需求。为当代社会的发展与人民生产生活的进步起到一定的推动作用,具有广阔的应用前景。 2.室内可见光通信技术原理 事实上,室内可见光通信的基本原理并不复杂,其原理是利用灯光的“明”与“暗”分别来对应数字信号“0”与“1”,然后将待发射的广播、图像、影像、音频等信息进行调制,再加载到LED灯光上,最终通过LED灯光的高频闪烁原理将接收到的信号再次传递,从而完成室内可见光的通信过程。众所周知,白光LED区别于传统的光源,其响应速度极快,具有低压供电,利用电场作用发光,寿命长,辐射性低,稳定性高等物理优势,不会对人眼造成消极影响,兼具照明和通信两种功能,成为实现室内可见光的无线通信功能的媒介。与此同时,在信号的接收端通常存在着光电探测元件,具有将刚刚接收到的可见光的信号进行放大和解调处理的功能,从而将其再次还原为广播、图像、影像、音频等信号,即室内可见光通信的基本原理是信号的转换与循环。 3.室内可见光通信技术分类 3.1 分集接收技术 室内可见光通信系统的正常运行需要很多关键技术的支持,分集接收技术就是其中之一,目前来看,传统的通信方式极易受到外界环境及其他不良因素的干扰,而分集接收技术的应用可以简单地解决这个难题,换言之,分集接收技术的主要作用就是防止室内可见光通信系统在信息传递的过程中由于外界干扰而出现信号失真的情况。就现今的科技水平来看,分集接收技术可以说是室内可见光通信系统得以顺利运行的最有力保障也是最不可或缺的重要技术之一。分集接收技术的工作原理是在室内可见光通信系统中应用信号探测器。也就是说,在利用室内可见光通信系统来传递信息时,需要相应的工作人员对待接收信号进行信号检测,然后在所有的检测结果中挑选出信噪比更大的信号,再对此进行信号传递工作,在这个过程中必不可少要用到的仪器就是上文所提到的探测器。由此可见,分集接收技术的合理应用可以在很大程度上确保信息的真实性与有效性。 3.2 正交频分复用技术 正交频分复用技术,用英文表示即OFDM ,是除了上文中所论述的分集接收技术外,用以保证室内可见光通信系统的正常运行的另一种主要技术。该技术于2001年由日本相关技术人员首次研发出来,凭借其强大的功能,随后得以广泛应用,不同于分集接收技术可以抵抗外界干扰的功能,正交频分复用技术主要用于提高数据传输的效率。正交频分复用技术的主要应用原理是将数据传输所利用的通信系统分离,再以一定的规律分为众多不同的通信信道,众多子信道的正交可以在一定程度上提高数据传输的时效性,从而达到提高信号传输的效率的目的目标。 3.3 信道编码技术 事实上,室内可见光通信系统与其他普遍存在的通信系统有很多相似之处,例如,它们在信息传递的过程中都极易遭到外界环境及其他因素的影响,并因此出现数据乱码的问题,较为常见的现象是部分通信图像中出现马赛克,导致信息传输的中断。这时,倘若应用信道编码技术,就可以在信道系统出现乱码的问题时,对该问题进行有效的解决,从而大大的降低了由于信道误码所导致的信息传输中断的现象的发生,在很大程度上降低了该现象所造成的负面影响。另一方面,由于信道编码技术的应用,为室内可见光通信系统提供了很强的抗干扰能力,同时,信息传递的安全性与有序性也随之大幅度提高。此外,在传统的室内可见光通信系统中,由于距离的限制,信息传输时常被迫中断,长距离的信息传递如何进行一直是困扰相关技术工作人员的一大难题,然而,随着信道编码技术的出现与应用,传统系统中的信息传输难题迎刃而解,信道编码技术的应用延长了信息传递的距离,为用户提供了更方便的信息传输方式与功能。 3.4 光码分多址技术 光码分多址技术,在英文中表示为OCDMA ,与上述三种主要技术的功能不同,其在室内可见光通信系统中的主要作用是将不同用户之间的数据信息区别开来,防止混淆与错误传输。目前,为了便于用户的信息传递,室内可见光通信系统要求用户使用相同的光源来进行信息传递,虽然此要求在一定程度上对信息传递起到推动作用,但从另一方面来看,此要求也在很大程度上增加了区别不同用户信息的难度。这时,光码分多址技术的应用解决了@个难题,在用户利用信息进行数据传输时,相关的技术工作人员可以通过适配器将不同用户的信息进行有效隔离,以此阻断数据信息混淆情况的发生。此外,光码分多址技术的应用给不同的用户分配了各自专属的地址,将数据信息混淆的几率降到最低,由此将信息传递的准确性大幅度提高,为信息的传递提供了良好的环境。 4.结语 综上所述,室内可见光通信技术是一种新型的通信技术,具有节约能源等传统通信技术无可比拟的优势,也因此成为最符合当前的社会大背景的通信技术。但是社会还在不断发展进步,室内可见光通信技术也随之面临着更多崭新的发展机遇。目前,可见光通信系统中已经应用了一些关键技术,但这些技术也应与时俱进,使室内可见光通信系统变得更加完善,为用户提供更加良好的信息传输环境,为信息传递的安全性提供更强有力的保障,为社会发展发挥更加积极的作用。 激光通信技术的前景及应用 【摘要】现阶段我国的科学技术有了迅速的发展.一些先进的技术已经在实际生产生活中得到了广泛应用,激光通信技术正是在发展中的一项先进应用技术,对人们的生产生活有着重要的促进作用。基于此,本文则主要就激光通信技术的发展前景以及实际的应用进行详细分析探究,希望借此能对其发展起到一定促进作用。 【关键词】激光通信技术 发展前景 应用 当前的电信体制的改革过程中,对一些先进的技术有了应用,从而将实际的工作效率得到了有效提升,激光通信技术在主要就是通过激光在大气信道当中的点对点数据的传输,来实现信息传输功能的。在这一发展背景下加强激光通信技术的理论研究就有着实质性意义。 一、激光通信技术的优势及主要特征分析 1.1 激光通信技术的优势分析 激光通信技术在当前的广泛应用主要是基于其自身的技术优势,这些优势主要体现在通信的安全保密,由于激光的直线定向传播方式,使得其自身发射的光束比较狭窄有着较好的方向性,所以在实际的数据信息传递过程中就有着较强的保密性,除非是在链路上被截断,除此之外数据不会被泄露。还有就是这一通信技术能够不需授权执照,设备间无射频信号干扰,并且在实施的成本层面较为低廉,从造价上来看是光纤通信工程的1/5左右。不仅如此,最为重要的就是建网的速度相对较快只需要进行在通信点上实施设备安装即可,并且在协议的透明性方面较好设备的尺寸小。 1.2 激光通信技术的主要特征分析 激光通信技术自身有着鲜明的特征,将激光通信和微波通信相比较而言,对无线电频率资源不会占用,并且有着较好的电磁兼容性,在抗干扰能够上也比较强。不会对人体造成危害,另外就是在通信的品质上较好,传输的带宽较大。激光通信技术通过小功率红外激光束或者是脉冲作为信道,然后在空间直接传送分组数据,再进行数据语音以及图像信息双向传送,在实际的选择性以及灵敏度方面都相对较强。 二、激光通信技术的发展前景及应用 1、激光通信技术的发展前景分析。我国的科学技术不断进步过程中,激光通信技术在今后的发展前景也将会比较广阔,激光通信技术在长时间的发展中取得了较好的成果,其在传输的远距离问题上得到了解决,并且节省了大量的通信成本,实现了和卫星技术共同发展的目标。但激光通信技术在发展中也有着一定的问题,最为重要的就是激光通信技术的发射接收的设备相对比较复杂,并且需要独立的场所放置,在安装维护的难度上相对较大。从当前的实际解决的策略来看,主要是将光纤网络与之相结合,并且对通信设备的安装维护不足问题得到了有效弥补。激光通信技术在今后的发展中,将在城市网络通信方面成为主要的应用技术,在激光通信技术的进一步发展优化过程中,其技术的优点将会得到进一步的突出。未来的发展过程中,通信技术和卫星技术的结合度将会更加的紧密,由于光纤通信技术自身的局限性,在城市网络通信中的应用汇有着诸多的不足,在这一情况下激光通信技术就会为城市通信提供重要的技术依据,从而有效的保证城市网络通信传输速率以及带宽的有效增长。 2、激光通信技术的应用。激光通信技术在实际生活当中也有着比较广泛的应用,其中在企业的内部网互联上的应用作用就比较突出,企业的局域网在各网段通常会被大楼建筑或者是道路阻断,而FS0设备的安装就比较适合应对这~问题,从而实现企业内各局域网段的互联,并能够有效的解决大楼间的复杂地貌所带来的挖沟布线的难题。另外在临时的通信以及应急抢通的场合也能得到实际的应用,在电视现场直播高质量数字图像信号过程中,采取的微波信号会受到一些因素的干扰,所以在紧急的情况下能够通过FSO加以应用,从而在抗干扰的能力上能够得到有效加强,并且还有着较大的带宽容量。对一些紧急的事故发生时需要通信,对于光缆的抢通就比较花费时间,并且在效率上也得不到有效提升,虽然微波的应用能够比较迅速,但随着通信业务的增加对实际的需求也得不到有效满足,所以通过激光通信技术不仅在效率上能够得到有效提升,同时在带宽上也能满足实际的需求。将激光通信技术在高压电的工作去数据采集以及传输方面的应用也能够得到效率上的提高,在具体的应用过程中,通过将光发射天线安装在高压区,光接收天线安装在低压区,对其数据的采集主要是通过数据在光传播中加以传输,然后再经过光接收天线对数据进行接收,在整个传输的过程中不会受到干扰,所以这就加强了实际的工作效率。 三、结语 总而言之,当前的通信产业发展过程中,随着一些先进的技术不断的优化发展,两者的有机结合使得在生活中的技术应用也比较广泛,对生产工作的效率有了大幅增长。无线激光通信技术对传统通信技术的不足有了弥补,在未来的发展过程中相信能够进一步的得到发展。 光通信技术论文:关于卫星光通信技术发展及其影响因素的研究 摘要:卫星光通信技术的发展与应用对于实现高速大容量远距离数据通信传输有重要价值,可为多个领域提供优质通信服务。本文介绍了卫星光通信技术发展状况,并对卫星光通信技术的影响因素与应用进行了探讨,希望能为光通信技术的发展与应用服务。 关键词:卫星;光通信技术;发展;影响因素 卫星通信作为应用领域较多、范围较广的一种方式,本身所承担的责任越来越大,科学实验、对地观测、国土资源管理等诸多工作对于传输信息量的要求越来越大,对于传输信息的准确性、可靠性、安全性、实时性都有了更高的要求,这就促使卫星通信技术不断进步、创新,从而更好的服务国计民生。卫星光通信技术作为目前应用较广的一种通信技术,是当前研究热点之一,研究技术发展及其影响因素有助于未来更好的探索发展前进方向。 1.卫星光通信技术发展 近年来卫星光通信技术最典型的一次发展应用就是天宫一号天空授课,利用光通信技术、天链数据“中转站”传送双向实时授课画面,实现天地之间的视频提问和回答,这无疑对卫星光通信技术应用优势的极大认可与发挥,对于该技术的进一步应用与创新提供了可靠参考。卫星光通信网络的建立必须依靠数据中继卫星建立星间链路,这意味着必须解决解决高速运动的卫星之间的捕获与跟踪,对精度要求极高,光通信所采用的星间链路波段主要以光波波段与微波波段,光波段通信的通信调制带宽可显著增大,数据率也突破Gb/s甚至更高。 目前卫星光通信技术的发展瞄准了导航数据、高分辨卫星遥感、测绘等大容量数据的即时传输与处理需求,以提升通信应用综合效益与价值为目标,对高速大容量微波、激光数据压缩传输与处理优秀技术与高效微波、激光数据压缩与数据传输设备等进行深入研究,打造卫星数据传输与处理应用产业链。卫星光通信技术的应用开辟了全新的通信频道,使调制带宽显著增加,将光功率集中在非常窄的光束中,器件的尺寸、重量、功耗明显降低,各通信链路间的电磁干扰小、保密性强且显著减少了地面基站,具有多重优势。目前卫星激光通信包括深空、同步轨道、低轨道、中轨道卫星间的光通信,有GEO-GEO、GEO-LEO、LEO-LEO、LEO-地面等多种形式,同时还包括卫星与地面站之间的通信。随着元器件发展,卫星光通信技术已基本成熟,并逐渐向商业化方向发展,美国、欧洲、日本等国家都制定了多项有关卫星激光通信的研究计划,对卫星激光通信系统所涉及到的各项关键技术展开了全面深入的研究,近几年逐步进入实用化阶段,特别是小卫星星座之间激光星间链路的实现与成熟,必将进一步促进其商业化发展与应用,为未来必将成为未来超大容量卫星通信的最主要的途径。 2.卫星光通信技术的影响因素 卫星光通信技术的应用受大气、温度、天气、背景光、飞行平台的相对运动等多种因素干扰。 应用微波以及光波进行卫星通信会受到大气衰减影响导致光束弯曲、扩散,大气本身对微波与光波的吸收、折射、散射等会导致通信传输信号能量减弱,在二氧化碳、水蒸气、臭氧层等影响下导致通信质量与效率受到影响,这对于卫星光波通信的干扰极大。为最大限度的削减这一负面影响,对于光波与微波要尽量选择最佳工作波长,使其提升在大气窗口重点的透过率,要着重提升激光器本身的输出功率与接收机本身的灵敏度,以确保通信质量。大气中的湍流与折射现象会导致光束扩散弯曲引发波前失真,导致传输误码率上升,另外大气中悬浮粒子引起的米氏散射、瑞利散射也会导微波与光波功率下降,在卫星光通信中必须通过增加接收面积或者应用自适应光学技术来减少以上现象带来的干扰。 卫星光通信中温度的变化对于传输质量也有一定影响,比如系统终端不同平台位置、不同设备、不同材料因膨胀系数有所差异因此易形成温度梯度干扰传输,同时还会影响传输、指向精度,加剧设备损伤、降低设备使用寿命,因此必须严格控制设备器材中不同材料的膨胀系数,并配合有效控温举措确保通信传输质量。天气对卫星光通信传输的干扰主要以恶劣天气如冰雪雹雾等为主,其会干扰大气中光波与微波的传输,通过应用大气仿衰减、散射、湍流等举措即可保障传输效果。背景光以太阳光、月光、星光、反射光等为主,其会干扰卫星通信链路的建立与通信传输质量,为削弱背景光干扰作用,要考虑通过采取缩小接收面积、应用窄带滤光器等举措确保通信传输。另外,飞行平台的相对运动对于光波、微波远距离传输通信也有一定负面影响,会造成指向不确定等问题,可通过实时监测、设置超前瞄准参数或者轨道预报来提升指向准确性。 3.卫星光通信技术的应用 卫星光通信技术在我国诸多领域都有所应用,为国民生产与经济发展提供了支持与保障。光通信技术中捕获跟踪瞄准技术的应用使得光波的捕获与接收更加精准,超高速率调制技术的应用进一步增大了通信容量,抗干扰技术的应用提升了接收灵敏度与接收质量,卫星与地面设备传输技术的应用进一步削弱了通信传输过程中负面干扰因素带来的影响,为卫星光通信传输质量提供了切实保障。 卫星光通信技术目前在我国的应用最典型的以海洋二号卫星为主,该卫星具备全天候、全天时、全球连续探测风浪流潮及温度等海洋动力环境信息的能力,为海洋环境监测与资源开发提供了有效支持,另外还有助于高效监测风暴潮和巨浪等极端海洋现象,提高海洋灾害预警的时效性,提供识别大洋中的锋面和中尺度涡的重要大洋渔场信息,为大洋渔业资源开发提供技术保障,卫星获取的数据能够有效监测全球海平面变化和极地冰盖变化,为研究全球气候变化提供科学依据,其配合海洋一号卫星可为完善我国海洋立体监测体系、提升对地观测卫星调查、监测能力提供可靠保障。 4.结束语 综上所述,卫星光通信技术的发展对于现代高速大容量数据传输有重要价值,可满足多个领域内数据通信传输要求,对于进一步发展高精尖通信技术、推动国内航天海洋探测发展有重要价值。 光通信技术论文:试论空间激光通信技术最新进展与趋势 【摘要】 随着科学技术的不断的发展和进步,空间激光通信技术在现代超宽带卫星通信工作中的应用也越来越广泛,开展空间激光通信技术最新进展和趋势的探究,分析空间激光通信技术的应用以及应用的性能,可以促使我国的空间激光通信技术的应用获得更加良好的发展空间和更加光明的发展前景。 【关键词】 空间激光通信技术 进展与趋势 引言:随着社会对于信息技术的应用要求的不断提升,人们对于具有高频率以及高效率的信息传播技术的应用的重视程度,也在不断的提升。因此探究空间激光通信技术最新的进展和趋势的重要性不可忽视。由于空间激光技术所具有的载波频率,远高于微波通信技术所具有的载波频率,因此空间激光通信技术的广泛应用,是应时代的需求而生,具有必然性。 一、空间通信激光技术的最新进展探究 通信激光技术在全世界范围内都被广泛的应用,发达国家也将发展、进步以及完善通信技术作为重要的研究之一。空间通信激光技术随着各项研究的全面实施,也取得了巨大的发展和进步。 1.1空间通信激光技术的最新进展探究中的月球激光通信验证技术探究 月球激光通信验证技术是美国主要开展的空间通信激光技术。月球激光通信验证技术实施的主要目的,是建立绕月飞行器同地面之间的双向的通信渠道,从而可以有效的实现信息的探测的灵敏度得以有效的提升。同时,由于月球激光通信验证技术的灵敏度较为理想,月球激光通信验证技术的技术服务终端,终端的体积较小,质量也相对偏低,并且月球激光通信验证技术的应用过程中所需要消耗的能源也相对较少,因此空间通信激光技术的最新进展探究中的月球激光通信验证技术探究,对于促进信息技术的发展,具有不可忽视的时代意义。 1.2空间通信激光技术的最新进展探究中的欧洲数据中继卫星系统 欧洲数据中继卫星系统是德国主要研究的空间通信激光技术之一。欧洲数据中继卫星系统实施的主要目的,是通过卫星群体的建造,有效的实现无人机与地面站之间的中继服务的顺利的开展[1]。由于欧洲数据中继卫星系统具有较为完善的激光通信服务终端,具有十分可观的码速率,因此欧洲数据中继卫星系统的应用可以使得空间通信过程中,信息的捕捉时间被有效的缩短。因此欧洲数据中继卫星系统的应用的探究十分的具有可行性。 1.3空间通信激光技术的最新进展探究中的星间光通信工程试探技术 星间光通信工程试探技术是日本主要研究的空间通信激光技术之一。星间光通信工程试探技术的应用过程的主要内容,时间里“阿蒂米斯”卫星与任务卫星之间的双向空间激光通信渠道。从而实现双线链路传输速率的同时有效提升。星间光通信工程试探技术的应用,促使了地轨卫星与机动光学地面,建立完善的空间通信激光的平台的可能性,得以有效的实现。因此空间通信激光技术的最新进展探究中,星间光通信工程试探技术的探究和应用,对于空间通信激光技术的应用具有十分有效的发展和完善作用[2]。 二、空间通信激光技术的进展趋势探究 随着各个国家的不断的计划和完善,空间通信激光技术的发展速度较为客观,同时很多技术上存在的障碍也被有效的解决。例如高效准确的获取、对准以及追踪技术、大气湍流效应挽救技术、高功率激光发射技术,以及具有较高的灵敏度的激光接受技术,这些技术的完善和其全面发展,都使得空间通信激光技术具有十分理想的发展趋势。 开展空间通信激光技术的进展趋势探究,可以有效的明确机制从直接检测向关联检测以及综合检测的转变,同时空间通信激光的进展趋势还包括:通信波长的波段的不断过渡、纳米技术在空间通信激光技术应用过程中的有效融合以及经典光通信与量子光通信之间的有效结合[3]。 探究空间通信激光技术的进展趋势可知,由于空间激光通信的宽带优势十分明显,因此成为空间宽带通讯的最重要的渠道,是空间通信激光技术进展的趋势。 结束语:探究空间激光通信技术最新进展与趋势,首先应当明确空间激光通信技术最新进展:月球激光通信验证技术和欧洲数据中继卫星系统以及星间光通信工程试探技术,进而开展空间通信激光技术的进展趋势探究。通过探究空间激光通信技术最新进展与趋势可知,空间激光通信技术的广泛应用,是应时代的需求而生,具有必然性。将发达国家的空间激光通信技术应用到我国的空间宽带通信发展中,将为我国的空间宽带通信技术的发展带来巨大的推动力。 光通信技术论文:论述卫星光通信技术的发展与应用 摘 要:在现代化社会中,信息量的不断增加推动了通信技术的日益发展,促使通信技术运用的通信频段不断升级,最后形成了光波频段。因此,在航天事业中应用的卫星光通信技术的地位至关重要。卫星光通信技术是卫星通信技术中的新型技术类型。本文简单分析了卫星光通信技术的发展概况以及具体的应用,仅供参考。 关键词:卫星光;通信技术;发展与应用 随着我国卫星技术的进步和社会对信息的需要,需要使用卫星进行信息传播的情况越来越多,为了保障信息的实时性和快速性,需要卫星通信过程中越来越高频段的使用。同时,现代化的卫星星座技术的提高也需要星间链路的建立,利用激光远胜于使用微波,但是激光产生的降雨影响比较大。通过选择适当的波长和在不同的地点分设地面站的方式,可以有效地克服激光带来的不良影响。卫星光通信技术具有广阔的发展空间。 一、卫星光通信技术的工作原理 首先,在对地表网络系统中的通信信号进行处理后,经过编码和调控,将通信信号加载后使其进入地球上的激发发射设备中,促使激光脉冲的信号发出,发射的工作通过光学卫星天线进行。在大气层的通道处理后,借助通信卫星来负责接收信号、进行解调,在卫星上实现光通信技术,将信号转输到地面的光学卫星天线上继续工作、进行译码、解调的任务,进而达到两个卫星地球站的全光双工通信的目的。 二、卫星光通信技术的基本特征 与一般的卫星微波相比,卫星光通信技术具有很多特征。包括: (1)拓展了新型的卫星通信渠道,扩大了卫星通信的容量,使数据传输的速度达到100Gb/s,而且运用卫星光通信技术具有潜在的优点。在现阶段,我国的卫星中的微波带宽度是2GHz( Ku波段和C波段)左右,但是激光的频带宽大于105GHz,通信设施中不会有多余信号的干扰。 (2)减轻了卫星通信设备的重量,特别是对于卫星运载的设施来说,重量的减轻能够降低耗费的能源量。有利于延长卫星的使用年限,提高星上的处理效率。 (3)增强了卫星通信过程的保密工作。使用激光进行卫星通信能够起到有效的指向作用,而且发射过程中的激光束很窄,一般的发散角都属于毫弧级别的,因此在通信过程中具有良好的保密性。 (4)卫星光通信技术能够有效的避开干扰因素,而且要优于卫星微波通信技术。 (5)卫星光通信也具有明显的缺点。最重要的是激光星地链路受大气中的降雨、烟尘、雾霆的影响比微波大。 三、卫星光通信技术发展的现状 现阶段,卫星光通信技术已成为卫星技术中的研究热点之一。对于卫星通信网,实时通信必须建立星间链路。建立星间链路所采用的波段可有两种选择:微波波段和光波波段。目前,卫星微波通信使用的频段在300MHz到300GHz之间,而卫星光通信的频段为300THz。可见,采用光波段进行通信时的通信调制带宽可以显著增大,通信的数据率可达数Gb/s或更高。激光通信终端具有较小的终端体积和重量,极大的降低了发射成木,同时具有很强的抗干扰能力和保密性,又可减少地而站数量,因此卫星光通信技术已日益成为各国研究的重点,美国、欧洲、日木等已全而开展了此方面的研究,目前已进入空间试验阶段。 随着低轨小卫星数量的显著增加,需要高数据率、低功耗、体积小、价格低的星上通信终端,激光星间链路终端正是满足了这种需求。而商业需求和空间信息高速公路的发展,对激光星间链路技术的要求更加迫切,这些商业需求已经成为美国和欧洲等国激光星间链路研究的巨大推动力,并正促使其向商业应用转化。美国NASA正在寻求激光星间链路的潜在应用并作了相应计划,要求工业界要考虑实际需要生产,欧洲工业界也已开始了对可获利的激光星间链路市场的竞争。 日本开展卫星光通信的研究尽管较晚,但是进展却很快。日木已于1995年利用装于ETS-VI卫星上的光通信终端成功地与地而站进行了光通信实验,尽管此次实验的数据率仅为1.04 Mb/s,但这是世界上首次成功进行的星地光通信试验。日本的宇宙开发事业团(NASDA)还将与ESA共同进行卫星光通信的实验,实验将在日本的光学星间通信试验卫星与ESA的ARTEMIS之间进行。 然而,我国在卫星光通信领域的研究起步较晚展到实质阶段.与欧、美、日等国的差距较大。因此,我们必须高度予以重视,提高卫星光通信领域研究的投入。借鉴国外的经验,加快研究的进程,力争尽快赶上世界发达国家的研究水平。 四、卫星光通信技术的应用 1、数据中继 如低轨地球观测卫星landsat,它所取得的庞大数据通过同步卫星TDRS(踉踪和数据中继卫星)传送到地球站。如果地球站直接接收中、低轨卫星所取得的数据,就必须在地面均匀地配置多个地球站,因为一个地球站可以接收的轨道范围有限。这样的系统将是非常昂贵的。而且在星上搭载数据记录设备,当卫星进入地球站视野时传送所记录的数据。因记录容量有限。对于要不断获取多信道图象数据等庞大数据的系统并不合适。为此,引入通过同步轨道上的中继卫星。将数据传送到地球站的系统。该系统只需三顺同步卫星,就可覆盖低、中轨卫星的几乎所有轨道。也有人提出将这种系统用于象闪电卫星那样的椭圆轨道卫星与GEO卫星间的中继。 2、编组应用和数据交换 在世界范围内,InteISAT卫星在卫星通信过程中的使用已经将近30年了。现阶段,在大西洋、太平洋等地区的上方都分别有4~7颗正在运行的卫星或者备用的卫星,在对应的通信轨道上运行。这些卫星借助微波组成的路线实现与不同地区间的地面站的联系工作。为了满足将来通信世界的各类需求,需要在众多的轨道上,使用编组的方式,将多个相邻的卫星联结在一起。从某种程度上来说,如果不同地区的地面站打算与同属一组的某一颗卫星组成微波线路,地面站需要与同组内的任意一颗卫星互换所得的工作数据,同时还需要与其他地区的地面站之间统一进行数据的储存和获取。这样的做法有利于提升卫星微波的频率,同时还能够提高卫星轨道的使用效率。在卫星光通信技术适用的过程中,光ISL技术受到干扰的程度最小,在系统的联结工作中具有较大的灵活性。 3、支持卫星发射和深空通信 ISL技术还可用于卫星发射时对火箭的跟踪、控制.或支持卫星入轨。该技术已在发射使用TDRS系统的卫星和宇宙飞船时使用。此外,在深空通信中,用光能在比微波宽得多的频段上建成高效率的通信系统。 五、结语 在信息资料的传播工作中运用光频段的手段是现代化卫星通信技术发展的必经之路。在卫星技术工作的过程中,卫星光通信技术的进步不但能够适应现代化卫星技术进步的过程,同时其过程的研究也具有非常关键的现实意义。卫星光通信技术有利于保证我国航天事业和航天技术在世界上的排名,能够增强我国的国防实力和民族实力。研究卫星光通信技术的概况与应用,有利于卫星光通信技术的进一步创新,对我国具有重大的意义。 光通信技术论文:室内LED可见光通信技术分析 摘 要:本文主要分析了LED可见光通信的基本原理及关键技术,然后就LED可见光通信的未来应用进行展望,以期促进LED可见光通信技术的发展与完善。 关键词:室内LED;可见光通信;应用展望 LED可见光通信系统具有十分广阔的应用前景。但当前LED可见光通信技术还不够成熟,距离商用还有一定差距,仍需要我们不断加强研究以进一步优化系统的各项性能。 一、室内LED可见光通信原理简介 室内LED可见光通信的基本原理是利用灯光的“明”和“暗”来分别表示数字信号“0”和“1”,然后将广播、图像、音频、影像等待发射的信息调制后加载到LED灯光上,通过LED灯光的高频闪烁将信号传送出去。由于LED响应速度极快,不会对人眼造成影响,因此能够在正常照明的同时实现无线通信功能。在信号接收端一般设置有光电探测元件,可以对接收到的可见光信号进行放大和解调处理,进而将其重新还原成广播、音频、影像等信号。 二、室内LED可见光通信的关键技术 1.光源布局 一般情况下,光源布局要考虑两点:一是组成阵列光源的内部LED灯的数量及排列方式;二是整个室内LED光源的分布。在室内光源设计中,为满足国际照明标准,通常将LED光源设计为白光LED阵列形式,构成各LED阵列的LED个数由LED间隔大小决定,而间隔大小需要综合考虑中心区域的光强度。在LED排列问题上,则要充分考虑信号接收面的照度要求与光强分布。同时在设计LED数量及排列时,还要考虑码间串扰问题。为提高通信质量,还应结合房间大小及内部设施陈列,尽量使室内同一水平面上的光功率保持一致,防止出现通信死角。此外,考虑到行人、设施等造成的遮挡,不可避免地会产生一些阴影区,对此可通过增加光源数量来减少阴影效应,但过多的光路径又会引发严重的码间干扰,因此根据室内实际情况科学设计LED阵列光源是提高通信效果的关键。 2.驱动电路优化 LED可见光通信系统设计中有一个非常重要的参数――调制带宽,它直接影响着LED调制能力的高低,进而决定着无线光通信系统的传输速率。调制带宽通常取决于有源区载流子复合寿命与PN结电容,在LED制造过程中,普遍采取的措施为减少载流子复合寿命与控制寄生电容,或者使用多芯片型白光LED,除此之外,通过对驱动电路进行优化设计也能有效地提升调制带宽。在综合电磁、噪声、温漂、光功率补偿等干扰因素的基础上,LED可见光高速调制驱动电路可设计为以下形式,如图1所示。 其中,BG代表晶体管,Dz代表稳压二极管,BG1与BG2构成发射极耦合式开关,BG3和Dz构成恒流源电路,能够稳定地为LED支路供应驱动电流。又因为此电路超出了线性范围工作,就算输入端过激励,也不会出现饱和,故开关速率十分高,理论上这种电路可实现300Mb/s的信号调制。 3. OFDM技术 OFDM即正交频分复用,该技术的主要原理就是把高速串行数据转变为相对低速的多路并行数据,然后分别对不同的载波加以调制。OFDM技术拥有极强的抗多径能力,如今已在高速无线通信中得到了普及应用。在LED可见光通信中,由于多路径会导致码间干扰,严重影响系统传输速率,因此通过引入OFDM技术来控制码间干扰是一个十分理想的选择。 目前,已有研究人员针对OFDM在LED可见光通信中的应用提出了一些可行方案,其中比较成熟的一种方案如下:该方案由LED照明阵列、电力线调制器、OFDM解调器3部分构成,信源电信号在发射端完成OFDM编码,并通过一直流偏置实现对LED光源的调制。经调制的光信号在接收端完成解调,并通过提取导频信号实现对信道状态的实时监测和更新。OFDM应用于无线光通信系统时,需要将高速串行数据以并行方式调制到多个正交子载波上,以减少码速率、消除码间干扰,同时还要在各OFDM符号间添加保护间隔,以彻底除去残余的码间干扰。 4.信道编码技术 赵俊、陈长缨研发了一种能够用于LED可见光通信的mBnB分组编码技术。该技术所采用的分组码在通信领域中已有十分广泛的应用,通俗而言,就是把原始信息码字以m比特为单位加以分组,并按照特定规则,以另外每组为n比特的码字进行表示,最后将新得到的分组用NRZ或RZ码的格式传输出去。其中,m n,且两者都是正整数,通常n=m+1。目前比较常见的编码形式有1B2B、3B4B、6B8B等。这种编码技术的优点如下:一是功率谱的形状相对较好;二是消除了基线漂移现象;三是能够稳定地进行误码监测和字同步。已有研究表明,6B8B编码的光信号在0.5m~2.5m距离内的通信十分稳定,不会因LED数量、串口模块分频等因素而受到显著影响。采用6B8B编码,能够在确保信号高速传输的基础上,使通信距离突破2.5m。 5.分集接收技术 分集接收的基本原理就是在接收机上设置多个方向的光电探测元件,并对不同方向上探测到的信号加以对比分析,然后选择其中信噪比最大的信号来完成通信,该技术在解决码间干扰和抗阴影效应方面具有良好的表现。在设计分集接收电路时,需要按照信号传输速率的高低将其分成两类:在通信速率较低的情况下(一般将100M以下作为低速率),使用低速率分集接收装置,即直接对多个信号进行叠加,从整体上增强信号功率。在传输速率较高的情况下,考虑到码间干扰问题,无法对信号进行简单叠加,需要增加一个专门的控制电路来进行信号评估和选择。通常而言,在高速通信过程中,直射链接方向的信噪比最高,因此优先将最贴近直射链接的方向作为信号接收方向。在采用分集接收技术的光接收机上,探测器尽可能均匀地分布在一个半球面上,从而能够以较少的探测器数量实现多个方向上的稳定接收效果,除非接收机被整个遮挡才有可能出现信号中断。 6.自适应传输技术 自适应传输技术能够有效克服LED可见光通信中的信噪比波动问题。在自适应收发器的发射端,有一个专门的DSP(信号处理器)负责机电定向系统的实时控制。DSP在通信系统中的普及和应用,在一定程度上改善了系统的信噪比,并且灵活性更强。同时,对于白噪声、多路径干扰等,也能够通过相应的信号处理手段加以解决。在自适应收发器的接收端,由于使用了单一的光电检测器,使得光前端设计大大简化,并通过某种定向机制使光能量作用于单个信道,从而减小了接收端视场,有效避免了环境噪声对通信稳定性的干扰,增强了系统对多路径畸变的抵抗能力。 三、LED可见光通信技术的应用展望 LED可见光通信技术有着十分广阔的应用前景,只要是基于LED的照明和指示装置均可以通过增加通信功能而获得一些全新的用途。例如,在博物馆中,可以在LED指示灯中加载相关展品的解说信号,只要游客携带了具有可见光通信功能的移动设备,就能随时获取展品的解说信息;在LED大屏幕或广告牌上加载相应的信号后,人们可以直接用手机等设备下载屏幕上的内容和信息,如广告信息、交通信息等;在车辆照明领域,可以为汽车前照灯增加信息传输功能,将车辆载重、车牌号、车速等信息自动发送到各类交通监测装置上,轻松完成缴费、登记、测速等功能,极大地方便了车辆信息的采集和管理,同时车辆尾灯也可用于向后面的车辆发送刹车、路况等信息,从而大大提高交通运输的安全性。 结语 LED可见光通信技术不占用无线频谱资源,可以直接对无处不在的照明灯光加以利用,在节能环保的同时实现高速无线通信功能。但目前该技术仍处于实验研究阶段,虽然研究人员已经针对光源布局、驱动电路优化、OFDM、信道编码等进行了大量的研究工作,但依然有一些技术难关亟待人们去攻克,相信在研究人员的不懈努力之下,LED可见光通信技术必将在未来社会中大放光彩。 光通信技术论文:光通信技术在电力通信系统中的应用研究 摘 要:随着社会的发展,电力通信系统已经成为社会主义市场经济持续进步的关键点所在。但是经济的发展和社会的进步对电力通信系统提出了更高的要求,不光要求成本的降低,还需要性能的提升。将光通信技术应用在电力通信系统中,不仅可以大幅度降低电力通信系统的运行成本,还可以提高整个电力通信系统的稳定性。因此,文章从电力通信网存在的问题入手,首先分析了光通信技术在电力系统中的应用,然后研究了光通信技术在电力通信系统中应用的关键点,以期为相关的研究提供可参考的意见。 关键词:光通信;电力通信;应用关键 1 电力通信网存在的问题 电力通信网主要分为电力配电网和电力调度网两种,主要是以电压为依据对两者进行划分。在整个电力系统中,电力通信网发挥着至关重要的作用。 因此,要进一步推动电力通信网的发展,满足当前社会的需求,就必须从当前电力通信网存在的问题入手,然后研究改进的措施。以当前的实际情况而言,电力通讯网存在的问题主要有以下两个。 1.1 DWDM设备组网不能满足实际的需求 以目前的实际情况而言,我国的大多数省份还在延用较为传统的MSTP设备组网,只有很少的一部分在使用DWDM设备网。但是,随着我国只能电网的不断发展,整个电力通信网络的负荷越来越大,已经不能满足社会的实际需求。这在一定程度上阻碍了我国电力通信网络的发展,迫切的需要系统升级。 1.2 自动化水平较低 在我国电力通信网络的发展中,长期存在着“重发轻供不管用”的现象。因此,电力通信网络的自动化水平很低,电力网架的结构也较为薄弱。 特别是在近几年中,社会的需求越来越大,当前的设备已经远远不能满足需求。因此,迫切的需要进行智能化的建设,提高供电水平,保证电力通信网络的正常运行。 2 光通信技术在电力系统中的应用分析 社会的发展给技术的进步提供了动力,电力通信网络的技术也是如此。由于社会的需求,电力通信网络的技术发展速度较快,在短时间内就趋于成熟。在电力通信网络中,光通信有着重要的作用,将之融入到电力通信系统中已经成为必然趋势。 光通信技术有三个发展的过程,也是三次技术的改革,代表技术分别是SHD技术、MSTP技术和ASON技术。在我国的目前阶段,ASON技术的应用最为广泛,也是最大化的缩小了我国和国际之间的电力通信技术差距。 ASON技术集合了信号的交换和传递,通过信号指令来完成一些列的需求动作,是一种新型的光通信技术。SHD技术、MSTP技术在不同的阶段也发挥了不可替代的作用,但是其电路保护和传送电路的技术还很不成熟,在发展中逐渐显露出了自身的弊端。因此,ASON技术发展了起来,不仅结合了前两者的优点,更实现了电路保护和维持电力网络的稳定性,给国家电力通信系统的发展和完善奠定了基础。 光通信技术在一定程度上对科学技术的依赖性较强,也需要较好的载体。以目前的情况而言,光通信技术需要电力光缆作为其载体。而我国的电力光缆数量以较快的速度增加,实现了大范围的覆盖,给技术实现提供了可能。 基于此,作为当前光通信技术的优秀,ASON技术融入到了当代电力通信系统中,增强了电力通信网络的功能,提升了其运行的质量,已经成为我国电力通信系统的技术发展趋势。 3 光通信技术在电力通信系统中应用的关键点 光通信技术应用在电力通信系统中,不仅提高了电力网络运行的安全性,还增加了电力通信网络的传输功能。因此,在科学技术高速发展的社会环境下,把握好光通信技术在电力系统中应用的关键点,将有利于提升光通信技术与电力通信网络的融合,推动电力通信网络发展的同时使光通信技术更加成熟。具体而言,光通信技术在电力系统中应用的关键点主要体现在以下几个方面。 3.1 组网方案的确定 光通信技术在电力通信网络中的组网方案主要有两种。第一种方案是以网络技术为前提,然后再引入光通信技术,然后把电力通信网络进行优化,实现其传输的标准化改造。 网络技术是这种方案的关键点,需要把软件和硬件配合起来,然后引入光通信技术,完善传统的电力通信网络。这种方案的优点就在于不仅实现了电力通信网络和时代的结合,更加快了电力通信网络反应的速度。第二种方案是在电力通信网络和光通信技术融合后再加入网络技术,和第一种方案的区别就在于,这种方案是在确定的传输平面下展开的,可塑性较弱。但是这种方案更加稳定,传输效率也更高,能够保障电力通信网络传输安全性。 电力通信网络融合光通信技术后的组网方案各有利弊,因此在选择的时候一定要考虑到自身的实际情况。特别是不同的技术要求和结构框架性能的要求,一定要从整体出发,挑选组网方案时,综合利弊,科学的选择组网模式。当然,电力通信网络的组网方案也有很强的灵活性,当工作有特殊的需求时,可以自主增加相应的模块,完善电力通信网络的性能。电力通信网络的组网方案确定后,其性能和框架虽然可以有小的调整,但是大的结构已经确定下来,若是选择错误,将对整个电力通信网络造成较大的影响,甚至影响电力通信网络的正常使用。基于此,选择组网方案的时候,一定要合理,切合实际的需求。 3.2 设施设备的选择 科学技术的发展给我们的生活带来了更多的便利,同时也对其运行的设施和设备提出了更高的要求。电力通信网络也是如此,特别是其优秀的光通信技术,对设备的依赖性很强,这是发挥其性能和优势的基础所在。因此,要建立标准化和规范化的电力通信网络,必须选择最恰当的设施和设备。在选择设备的时候,可以从以下几点入手考虑。 3.2.1 通用性和安全性的考虑 为了保障电力通信网络的正常运行,在遇到突发情况的时候也可以正常工作,在设置网络节点槽位数量的时候,一定要多预留几个出来,同时总线路带涉及的范围也要更广,这是从整体出发,保障设备的安全性。同时,在设备的选择时,一定要考虑到通用性,方便设备发生故障后的维修和更换。 3.2.2 卡板的挑选 在挑选卡板的时候,必须严格按照工程的要求进行,给卡板留出备份选择。卡板是线路排布的重要零件,选择卡板直接涉及到了后续的传输系统。因此,要从工程的整体入手,结合实际的情况,针对性的选择卡板。 3.2.3 设备的契合性 在选择设备的时候一定要符合光通信技术的要求,从现阶段的任务要求考虑实际的设备选择。若基本性能要求无法满足光通信的需求,就会造成后续的设备无法正常使用,严重影响电力通信网络的性能。 3.2.4 线路安排的分散性 电力通信网络的多方线路要尽量分散在不同的业务卡板内,这就可以避免单个卡板的损坏影响到整个电力通信网络。可以采用分线的方式,选择恰当的分线设备,使不同的业务卡板在电力通信网络中承担想同的作用。这样,当一个业务卡板发生问题后,不会影响电力通信网络的整体,保障电力通信网络的正常运行。 3.3 业务规划分析 光通信技术最大的优势就在于它可以提供不同层次和不同性能的网络传输服务,因此电力通信系统在规划业务的时候就可以从自身的实际情况入手,挑选利益最大化的方案和措施。 首先要考虑的就是业务和业务之间的距离最短,这样就可以最大化的节约成本,使运营的收益最大化。 其次,在距离想同的基础上,要选择跳数最少的网络,保证电力通信网络运行的稳定性,减少维护的支出。 最后,还要保证网络负荷的均匀,这样可以给电力通信网络的运行增加一层保障。在后期的运行中,还要有效的观察和监督电力网络通信的观察,根据实际情况管理网络中的项目,最大化的发挥光通信在电力通信网络中的优势。 电力通信网络的运营也有商业化的性质,需要靠盈利来维持日常的工作,还需要靠业务的合理性规划来实现自身的完善和发展。因此,电力通信网络的业务规划可以从商业的角度考虑,然后结合科学的分析,找出最优的规划方案。而具体的方案就是从光通信的特点入手,分别分析其运行的特点和运行的成本,然后综合考虑相应的取舍,最终实现业务的合理规划。 光通信技术在当代电力通信系统中有着极其重要的作用,虽然在较短的时间内取得了很大的发展,但是也有自身的问题存在。在实际的应用中,一定要结合自身的实际情况,在实践中不断检验和完善,让其发挥应有的作用,推动国民经济的发展。 4 结 语 光通信技术在电力通信网络中的应用较为广泛,很好的解决了传统技术的弊端,让电力通信网络的发展更加迅速。本文分析了电力通信网络的问题,也针对当前光通信技术在电力通信网络中的应用分析了关键点,希望可以给电力通信网络与光通信技术的更好融合提供一定的参考意见。 光通信技术论文:可见光通信技术仍存缺陷 近日,国内可见光通信技术取得重要突破,该技术的产业化可能和商业前景得到了广泛的关注。 可见光通信技术是一种新型的无线通信技术。它将通信和照明合为一体,具有节省能源的特性。与此同时,高速数据传输能力和不占用通信频谱资源也是可见光通信技术引起广泛关注的重要因素。然而,该技术也有其局限性和适用场景:例如传送光线不能够被阻挡,基本不具备通信穿透能力;波长太短导致受散射、反射、多径的影响很大;适用业务场景暂时不够清晰等。 德国物理学家Herald Haas正计划利用该技术拓展未来可以与目前传统WiFi技术形成互补的Li-Fi技术。这一预期中的技术能带来很高的数据传输速度。而且,Haas在技术设计中,希望能够充分利用目前的可见光设备,在不需要频谱监管的情况之下开展高速通信。通过这两种相互补充的技术,目前WiFi技术所出现的带宽不足、接入不稳定等问题有望得到解决,尤其是在一些点对点需要高速数据传输的场合―例如医院内的海量检测数据的高速传送场景。 可以预想的是,短期之内,可见光通信技术还将会在一些特种行业或是具有特殊非移动环境下高速数据传送的应用中使用,而不会成为WiFi或是蜂窝移动通信技术的竞争者。技术的应用范围和领域应该是作为主要通信技术的补充性技术,在行业应用领域会带来非常丰富的想象空间。 在普通民用场景方面,该技术存在以下缺陷。例如难以具备移动性、需要点对点在通信过程中连接、穿透能力弱等。因此该技术在普通民用场景目前难以实现产业化。 可见光通信技术如果能够成功地实现产业化,那么能源将被可见光替换,能源和信息的分布式网络将能够共享实现。或许到了那一刻,我们才能够真正体会到该技术对社会变化的真正推动。 光通信技术论文:LED可见光通信技术在专利申请中的演进 【摘要】 LED可见光通信技术利用LED照明设备进行高速通信、数据传输,具有广阔的应用前景。本文对LED可见光通信技术在专利申请中的主要技术分支演进行介绍。 【关键字】 LED 可见光通信 专利 演进 一、引言 可见光通信作为一种新兴的无线通信技术,具有如下优点: 1、可见光通信技术利用LED灯可以高速调制的特性,既实现了照明,又实现了上网通信; 2、可见光通信技术无电磁污染; 3、可见光通信技术具有高速通信的能力。 因此,可见光通信正受到越来越多的瞩目。 二、LED可见光通信技术在专利中的演进过程 笔者使用如下关键词在专利库中进行检索:可见光通信(Visible Light Communication,VLC); 发光二级管(lightemitting diode,LED)。检索截止时间为2014年5月29日,获得287篇发明专利文献。基于可见光接收端装置、发送端光源、通信中调制方式三个方面对主要技术分支演进进行介绍: 2.1 可见光通信在接收装置中演进 申请日为2003年,申请号为JP2003183092的专利公开了一种通过接收LED光来接收通信信息的可见光信息接收方式;申请日为2004年,申请号为KR20040056593的专利公开了一种使用摄像机接收通信信息的可见光信息接收方式;申请日为2005年,申请号为JP2005088869公开了一种使用照相机接收通信信息的可见光信息接收方式;申请日为2007年,申请号为JP2007063809公开了一种通过太阳能电池面板的输出变化来检测接收的照明光,并对接收到的照明光进行解调、显示的可见光信息接收方式。 2.2 可见光通信在发射端光源中演进 申请日为2005年, 申请号为JP2005088869、JP2005265694的专利公开了一种使用多色光源发送通信信息的可见光信息发送方式;申请日为2008年,申请号为JP2008196165的专利公开了一种使用单一光源,在回射光中叠加数据的可见光信息发送方式;申请日为2010年,申请号为EP10720372的专利公开了一种使用单一光源,借助于脉宽调制光源(LED)进行数据传输的可见光信息发送方式;申请日为2011年,申请号为CN201110190263的专利公开了一种使用白光LED驱动电路进行数据传输的可见光信息发送方式;申请日为2012年,申请号为CN201210060963的专利公开了一种使用有机电激发光二级管OLED数据传输的可见光信息发送方式。 2.3 可见光通信在通信调制方式中演进 申请日为2008年, 申请号为JP2008298941、JP2008298942的专利公开了一种使用OFDM进行可见光信息调制的方式;申请日为2011年,申请号为CN20118000246的专利公开了使一种用OFDMA调制发送,SC-FDMA接收的可见光信息调制方式;申请日为2011年,申请号为CN201110190263的专利公开了一种使用CJ-OFDM调制的可见光信息调制方式;申请日为2013年,申请号为CN201310167388、CN201310343233的专利分别公开了一种使用码分多址扩频的可见光信息调制方式以及一种使用OFDM调制,分频接收的可见光信息调制方式。 三、审查实践应用示例 通过对LED可见光通信专利技术演进的梳理,可以帮助审查员在审查时快速理解所审案件涉及的技术手段处于该领域发展所处的阶段,并迅速找到对比文件。 申请号:201210060944; 发明名称:基于LED可见光通信的智能照明系统; 申请人:郭丰亮 本案权利要求如下: 1.一种基于LED可见光通信的智能照明系统,其特征在于,包括:传感器模块、LED可见光通信模块、调整模块,所述传感器模块将感应到的信息送入LED可见光通信模块,所述调整模块根据传感器模块检测到的信息对LED灯进行调整,所述传感器模块通过所述LED可见光通信模块与所述调整模块连接。 首先判断本申请属于LED可将光通信领域的申请,技术效果是利用LED可见光通信技术实现照明系统在自控制时的数据传输。然后通过对LED可将光通信专利技术发展路线的梳理,可以很快定位到技术发展路线中的照明系统自控制分支,并且现有技术中已经有大量采用LED可见光通信技术来解决照明系统中的信号传输问题,如2011年8月公开的CN102164436A专利申请,其发明名称即为基于可见光通信接收机的自适应照明系统,显然该申请的技术方案也是通过可见光通信技术来解决照明系统中的信号传输问题,因此将其作为对比文件用来评述三性,从而可以提高检索效率。 光通信技术论文:新型材料有望带来超快全光通信技术 美国普渡大学研究人员开发出一种新的“等离子氧化材料”,有望带来超快全光通信技术,至少比传统技术要快10倍。相关在美国光学协会的《光学》杂志上。 光通信是用激光脉冲沿光纤来传输信息,用于电话服务、互联网和有线电视;而全光技术无论是数据流还是控制信号都是光脉冲,不用任何电信号来控制系统。论文第一作者、博士生纳萨尼尔・金赛说,对数据传输来说,能调制反射光的量是必要条件,“我们能设计一种薄膜使反射光增加或减少,利用光反射的增减来编码数据,反射的变化会导致传输的变化。” 研究人员证明了铝掺杂氧化锌(AZO)制造出的光学薄膜材料是可调制的。他们用铝掺杂氧化锌,在氧化锌中浸满了铝原子以改变材料的光学性质,使它在特定波长下变得像一种金属,而在其他波长下像高电阻介质。AZO薄膜的折射率接近于零,它能利用电子云状的表面等离激元来控制光。脉冲激光会改变AZO的折射率,从而调制反射光的量。这种材料能在近红外光谱范围工作,可用在光通讯中,并与互补金属氧化物半导体(CMOS)兼容。 研究人员的设想是利用这种材料来创造一种“全光等离子调制器”,或叫光学晶体管。在电子设备中,硅基晶体管负责开关电源、放大信号。光学晶体管是用光而不是电来执行类似任务,会使系统运行大大加速。用脉冲激光照射这种材料,材料中的电子会从一个能级(价带)移动到更高能级(导带),留下空穴,并最终与这些空穴再次结合。晶体管开关的速度受限于完成这一周期的时间。在他们的AZO薄膜中,这一周期约为350飞秒,比晶体硅要快约5000倍。把这种速度提升转化到设备中,至少比传统硅基电子设备要快10倍。
通信系统原理论文:CDMA通信系统中同步原理及算法实现 摘 要:本论文介绍CDMA扩频通信系统中采用的PN码同步技术,然后结合WCDMA上行链路的特点,提出适合CDMA的扩频码同步方案, 利用扩频码的自相关特性,可以使用RAKE接收对接收信号进行处理,从而有效分离可分辨多径。这需要采用扩频系统中扩频码同步技术,即:多径搜索粗略地估计PN码相位,同步跟踪精确确定PN码相位。 关键词:CDMA 扩频通信 同步 PN码 一、前 言: 移动通信是现代通信系统中不可缺少的组成部分。移动通信不但集中了无线通信和有线通信的最新技术成就,而且集中了网络和计算机技术的许多成果。在第三代移动通信的主要技术体制中,WCDMA-FDD/TDD(现称为高码片速率TDD)和TD-SCDMA(融和后现称为低码片速率TDD)都是由1998年12月成立的3GPP(第三代伙伴项目)进行开发和维护的规范,这些技术都是以CDMA技术为优秀的。CDMA技术作为第三代数字蜂窝移动通信系统的主要技术,以及在它基础之上发展起来的WCDMA和TD-SCDMA移动通信系统将会更广泛的应用于我们的生活之中,为我们带来更多方便。 二、理论基础及算法分析: 1、大步进快速捕获方法的基本原理: 在这里我选用“大步进快速捕获方法”来实现PN码的同步,在扩频通信系统中接收端的己调信号一般可以表示为:式中 是高斯白信道噪声,T是相对发射机的时延,A是输入信号载波幅度, 是伪噪声码, 是数据信息码, 是载波角频率, 是载波初始相位。 大步进搜索实现PN码快速捕获的实质就是将要搜索的q相位单元分为q/m段,每段m /q个相位单元,用步进电路使本地PN码逐段移动,即每次步进m个相位单元。每移动一段,做一次m路并列相关判决。由于大步进搜索每次相关判决同时对m个相位进行,而单步进搜索每次相关判决只对一个相位进行,故而大步进的捕获时间较单步进可以缩短1/m实现快捕。 使用大步进搜索方法的快速捕获系统的实现机理见图3.1。图3.1中S(t)为接收信号,它与m路本地PN码相乘,每一路代表了一个PN码相位,再经窄带滤波得到(1)~(m)这m路相关运算结果。将其送入多路比较判决电路,与门限 比较,当m路相关运算结果都小于判决门限 时,无相关输出,代表这m个PN码的相位都没有与发端PN码对齐,此时由判决输出端控制步进电路,使本地PN码大步进m位进入下一段相关处理,如果m路相关运算结果中有一路超过门限 有相关输出说明该路(设为第i路),代表的PN码相位已经与发端PN码对齐,此时由判决输出端控制步进电路停止步进,进入跟踪阶段。 2、大步进PN码捕获方法的算法分析 在本节分析中将采用状态转移图对捕获过程建立数学模型,计算大步进快速捕获方法的平均捕获时间、捕获时间方差。 对快速捕获系统的捕获性能分析,主要指平均捕获时间和捕获时间方差计算。运用状态转移图的思想来建立数学模型,使分析系统化、简明化是由J.K.霍姆斯JACK.K.HOLEMS提出来的。概括地说,该方法对离散的时不变马尔柯夫过程建立状态转移图,在状态转移图的基础上得到生成函数流程图,运用信号流图理论于生成函数流程图求得生成函数,利用捕获时间平均值及其方差与生成函数的一阶导数和二阶导数之间的关系,推导计算平均捕获时间和捕获时间方差。该方法适用于不同的捕获方案分析,且分析直观、简明,易于理解,所以我们采用该方法来分析大步进快速捕获系统的捕获过程。为简单起见本论文就大步进快速捕获延迟锁定环捕获过程建立圆形状态流程图,对该图作计算,对计算结果作分析。首先就研究的系统作一定的说明。 在实际系统中,捕获过程具有不确定性,该不确定性由诸多因素造成。例: A、两PN码起始相位相对位置是不确定的。 B、信道畸变,如衰减信道和外来干扰、人为或非人为。 C、载波频率漂移(多普勒频移)。 D、接收端加性白高斯噪声的作用。 因此,捕获时间也是不确定的,虽然捕获时间的分布函数原则上能得到。 但在实践中得到它是非常困难的,至少在精确形式上是困难的,因此只限于研究捕获时间的平均值及其方差。 三、快速捕获系统在MATLAB上的仿真: 1、使用系统仿真软件MATLAB创建用户代码库: MATLAB最受人们欢迎的特点之一是其具有开放性,任何用户可以通过对工具包源文件的修改或加入自己编写的文件去构成新的用户专用工具包。这里我利用MATLAB来进行仿真。为了修改和编写源文件,必须熟悉掌握SIMULINK的优秀――S-FUNCTION 。 S-FUNCTION具有三种表现形式: (1)框图形式 (2)M文件形式 (3)MEX文件形式(C语言或FORTRAN语言子程序)。 本课题中采用第一种形式和第二种形式。 S-FUNCTION仿真工作原理如下:S-FUNCTION与SIMULINK非线性库中的S-函数模块配合使用。将S-函数模块从非线性库中拷贝到用户自己的模块框图中,然后在模块的对话框中定义调用的S-函数的名称,则该模块完成的功能由调用的S-函数决定。每个SIMULINK模块都有三个基本参数:输入矢量u,输出矢量Y和状态矢量x。三者的连接关系如图3.1。 输入矢量,输出矢量和状态矢量的数学关系式如下: 式中: ,状态矢量可以为连续状态,离散状态或两者的混合状态。在调用了M文件的S-函数模块中,SIMULINK将状态分为连续状态和离散状态两部分,连续矢量放在状态矢量的前半部分,离散矢量放在状态矢量的后半部分。在仿真的特定阶段,SIMULINK反复调用模型文件中的每一个模块,控制它们完成特定的功能,如:计算输出,更新离散状态或计算状态导数等。为了执行初始化过程或中止仿真任务,在仿真开始部分和结束部分还要调用一些附加过程。图3.3给出了SIMULINK进行一次仿真的完整流程。 SIMULINK首先对模型中包含S-函数模块在内的每个模块进行初始化,然后进入仿真环。仿真环每运行一个周期称为一个仿真步长。仿真的每一个步骤都要调用S-函数,直至仿真结束 创建一个用户自定义的SIMULINK模块的步骤为: ① 根据算法和公式编写优秀部分的S-函数。 ② S-函数经过通用S-函数模块处理后,转化为用户自创建的模块。 ③ 根据要求的功能构造用户子系统(subsystem),包括输入端口,输出端口,S-函数模块和其它一些附加模块。 ④ 利用SIMULINK中的封装功能将子系统封装起来,生成用户自定义的封装对话框和图标,为整个子系统提供统一的设置。具体设置包括模块名称,模块类型,仿真参数,图标符绘图指令,模块功能描述信息和模块帮助信息。 这样最终能得到一个用户自定义的SIMULINK模块,该模块能完成所要求的功能。在本课题所要仿真的锁相环中,很多模块都采用调用S-函数的方式实现其功能,如信号产生模块,逻辑控制模块,扩频码产生模块等。 2、系统模块构建设计: (1)、信号模型: 该模块的功能是产生二相相移键控(BPSK)调制的直扩码序列。设一个chip内有10个载波,一个chip采样100次。 (2)、PN码产生模块: 模块的功能是产生伪随机序列,包括两部分:一是模拟BPSK调制信号时用作调制码,二是在接收后的本地伪随机序列。可将捕获后的结果与发射前的随机码相比较,检验捕获结果。 3、系统仿真模型的构建仿真: 单系统的仿真框,系统论证的宽带滤波器和窄带滤波器已经合并入模块中,参数选择如上所述。 4、仿真结果: 按照系统仿真模型,最终得到的捕获结果如图所示 当捕获成功时发端码(上)与本地码(下)的比较(单位:秒) 由上图的结果是在m=5时得到的结果,可以清楚的看到,当捕获成功时,接收端的随机码与本地伪码的相位相差半个码元,达到要求,实现PN码的同步。此仿真实现了利用“大步进快速捕获方法”对PN码的同步。 四、结束语: 同步是CDMA通信系统中一个重要的实际问题。在通信系统中,同步具有相当重要的地位。通信系统能否有效地、可靠地土作,很大程度上依赖于有无良好的同步系统。通信系统中的同步又可分为载波同步、位同步、帧同步、网同步几大类。 因此,对于相干扩频通信系统而言,必须保证接收端与发送端实现信息码元同步、PN码码元和序列同步和射频载频同步。只有实现了这些同步,直扩系统才能正常工作,可以说,没有同步就没有扩频通信系统。扩频通信中,主要关注的是PN码的同步。 扩频通信系统中的同步问题可分为三个方面,即伪随机序列的捕获,伪随机序列的跟踪和载波的同步。其中,伪随机序列的捕获是扩频通信系统得以工作的基础,而伪随机序列的跟踪和载波同步是保证系统性能的最关键因素。 本文围绕CDMA扩频通信系统中PN码同步进行了研究,并实现了CDMA通信系统中的PN码同步算法。 通信系统原理论文:高速公路通信系统的应用原理 论文关键词:高速公路;通信;原理 论文摘要:本文主要钍对高速公路通信系统的应用原理进行阐述。 高速公路机电工程中的通信系统属于基础类设施,主要为收费、监控系统提供信息(话音、数据、图像)传输通道,由光缆数字传输系统、程控数字交换系统、移动通信系统、紧急电话系统等组成。根据其通信系统在高速公路行业的应用特点,高速公路通信网主要由长途通信干线传输网、程控数字交换机、数据传输网、图像传输网、移动通信网和卫星通信网等部分组成,下面我们重点对其各主要组成部分的使用原理进行详细介绍。 1 收费系统 高速公路收费系统一般采用半自动收费方式,即人工判别车型,车道入口发放通行卷,出口验卷,计算通行费,人工收费,计算机管理,辅以车辆检测器校核,闭路电视监视。目前,提倡计算机联网收费。远期,逐步实现自动收费方式。通行卷有采用非接触式IC卡,也有采用磁卡 。为便于计算机联网收费,联网收费区域内均应采用同一种 通行卷。 1.1 计算机收费系统 计算机收费系统一般分两级,即收费中心计算机系统和收费站计算机系统。收费站控制室计算机与该站的收费广场车道控制计算机组成该站的局域网。收费中心内的计算机构成中心独立的局域网。各局域网之间、收费中心与区域拆帐中心之间需要通过通信系统实现数据传输进行勾通。 1.2 收费数据传输 收费数据分三级管理:收费中心计算机、收费站计算机及收费车道计算机。收费站与收费中心之间的数据传输是通过数据通道直接传输的,各通信站的ONU设备提供必要的2Mbps ( G . 703)数据通道接口。通信与收费系统是通过收费站和收费中心的路由器连接起来的,在区域收费联网的情况下,路由器至少要具备两个E1(G.703)接口,一路传往收费中心,一路传往区域拆账中心。 1.3 收费图像传输 收费系统在个收费站广场出口均设置了摄像机,各摄像机的图像信号既要传到相应的收费站又要传到收费/监控中心。从摄像机到收费站的视频及控制信号传输是由收费系统完成的,而图像及控制信号的远程传输与监控有所不同,未采用复用方式,庵个摄像机图像对应一芯光纤,而控制信号是经MODEM通过通信系统的话路通道传输的。 2 通信系统 2.1 通信干线传输 长途通信干线传输系统设计的正确与否,决定着整个通信系统质量,它不仅关系到能否实现现代通信网设计的目的,还关系到工程投资的经济性、合理性和可靠性。目前,高速公路机电工程基本是采用光纤通信系统。高速公路通信系统长途通信干线传输网采用光纤通信,这是因为: 高速公路通信网要求同时传输语音、数据和图像通,信量较大,选用频带、通信容量大的光纤通信系统是合理的。 光纤通信具有通信容量大、抗电磁干扰能力强、通信质量高、传输距离长等特点,是其它通信传输方式无可比拟的。 光缆通信中继距离长,适应公路沿线各通信站点间距离不一致的实际情况。 采用长波长单模光缆传输方式,在中等容量以上长距离传输系统中,从经济上占有优势。 2.2 通信系统的程控交换 根据高速公路通信系统业务的内容和特点,通信系统采用三级程控交换,第一级交换中心设在高速公路总公司通信总中心,其主要职能是完成本局终端的话务接转,汇接所有来话、去话的转接任务,并与二级公路网中心联接,完成本局话务接续与本局以外的话务转接;第三级交通中心分别设在各高速公路公司下属的管理所,其主要职能是完成本局的话务接续与出入本局的话务接续。为了提高系统的可靠性、灵活性及话务流向的需要,各级交通交换中心之间均可进行互连,以便组成一个多迂回、多路由的程控数字交换网。 2.3 话音通信系统 高速公路通信网话音系统包括业务电话系统、指令电话系统和移动电话系统。业务电话系统为高速公路管理局、各公司、各管理所以及高速公路上各种设施(如监控、收费、服务区、停车场、加油站、维修、交警、通信、供电、配电及养护等)提供内、外业务联系电话。业务电话为全网自动拨号,业务电话网应与市话公用网汇接。指令电话系统主要是为监控总中心以及监控中心下达交通监控和调度指令。为便于交通控制和交警业务调度,在监控中心和分中心可分别设置两套指令电话控制台,以便供公路值班员和交警值班员使用,指令电话应自成系统。指令电话控制台设置在各路公司内,分监控指令控制台和交警指令控制台,分别控制所辖路段各指令电话机和交警用指令电话机;指令电话控制台具群呼、组呼、单呼功能及自动录音功能;指令电话控制台具有转接功能,即实现指令电话控制台与指令电话机之间的转接。 2.4 移动通信系统 移动通信,就是指通信双方至少有一方在移动中进行信息交换。移动通信不仅指双方的通话,还应包括数据、传真、图像等业务。移动通信系统可以自己建网,也可以租用邮电部建立的公用蜂窝移动通信网。邮电部公用蜂窝移动通信网可实现全省漫游,管理也比较方便,可以省去了自己建网的费用,但公用蜂窝移动通信网费用很高,同时不能完成高速公路网要求群呼、组呼等调度功能。自行建立高速公路移动通信专用网,可以解决上述不足,但建网投资很大。建议高速公路移动通信系统自己建立专业移动通信网,采用800MHz集群移动通信系统。据了解,辽宁省高速公路管理系统应用移动通信较为先进,移动通信成为快速应变能力的强有力手段。 3 监控系统 高速公路监控系统应用图像传输可将道路现场的活动图像,利用图像传输系统的能力把图像信息用电信号的方式传送到远方,清楚地再现在屏幕上,有利于管理人员做出控制决策。活动图像传输采用光缆传输方式,高速公路监控摄像点不太多的特点,一般采用一对一(一摄像头对一监视器)方式传输到各路监控中心。通过视频切换方式,由总部的控制信号来选取所需的图像信号,由光缆传至监控总部的监视器,使总中心也能监视到它所关心的全省高速公路运行情况,以便进行宏观管理。 监控系统主要由两部分组成:监控中心计算机系统和外场设备。 3.1 监控中心计算机系统 监控中心计算机系统即情报处理系统,它包括通信控制器、网络服务器、交换式集线器、终端计算机等。这些计算机组成局域网,组网方式:收费站控制室计算机与该站的收费广场车道控制计算机组成该站的局域网。收 费中心内的计算机构成中心独立的局域网,只是多了一台通信控制器,它配有多串行接口控制器,用于外场设备与中心的数据通信管理。 3.2 监控中心的外场设备 监控的外场设备包括车辆检测器,可变情报板,可变限速标志,气像检测器等。由于这些检测点(数据采集点)距离通信站较远,相对分散,且数据量较小,无法采用标准的高速数据接口进行传输,因此在每个远端数据点配一台MODEM,将数据传到就近通信站的ONU,最后通过通信系统传至监控中心通信控制器。 3.3 监控数据传输 监控数据分二级管理:监控中心、监控外场设备。通信系统在各站综合业务接人网的ONU设备业务通道中提供足够的2/ 4wVF接口,监控数据采用模拟传输方式,通过这些音频接口完成,由监控系统提供MO-DEM进行数模转换。 3.4监控图像传输 监控系统在全线设置了一定数量的摄像机,各摄像机的图像和控制信号均要传至监控中心。通信系统负责为摄像机的图像和控制信号传输提供光电缆,视频图像信号和控制信号经过数字/视频复用光端机复用后,占用一根光纤。 结束语 通信系统在高速公路建设行业中的不断应用,对其技术的更新有着更高的要求。为了保证高速公路其“快速、安全、便捷、舒适”等功能特点能发挥,务必对其通信设备及通信技术作出更高要求。对此,只有更好地了解及熟悉通信系统的应用原理,才能更好地为高速公路通信技术的不断发展建立一个正确的认识平台。 通信系统原理论文:论高速公路通信系统的应用原理 论文关键词:高速公路;通信;原理 论文摘要:本文主要钍对高速公路通信系统的应用原理进行阐述。 高速公路机电工程中的通信系统属于基础类设施,主要为收费、监控系统提供信息(话音、数据、图像)传输通道,由光缆数字传输系统、程控数字交换系统、移动通信系统、紧急电话系统等组成。根据其通信系统在高速公路行业的应用特点,高速公路通信网主要由长途通信干线传输网、程控数字交换机、数据传输网、图像传输网、移动通信网和卫星通信网等部分组成,下面我们重点对其各主要组成部分的使用原理进行详细介绍。 1 收费系统 高速公路收费系统一般采用半自动收费方式,即人工判别车型,车道入口发放通行卷,出口验卷,计算通行费,人工收费,计算机管理,辅以车辆检测器校核,闭路电视监视。目前,提倡计算机联网收费。远期,逐步实现自动收费方式。通行卷有采用非接触式IC卡,也有采用磁卡 。为便于计算机联网收费,联网收费区域内均应采用同一种 通行卷。 1.1 计算机收费系统 计算机收费系统一般分两级,即收费中心计算机系统和收费站计算机系统。收费站控制室计算机与该站的收费广场车道控制计算机组成该站的局域网。收费中心内的计算机构成中心独立的局域网。各局域网之间、收费中心与区域拆帐中心之间需要通过通信系统实现数据传输进行勾通。 1.2 收费数据传输 收费数据分三级管理:收费中心计算机、收费站计算机及收费车道计算机。收费站与收费中心之间的数据传输是通过数据通道直接传输的,各通信站的ONU设备提供必要的2Mbps ( G . 703)数据通道接口。通信与收费系统是通过收费站和收费中心的路由器连接起来的,在区域收费联网的情况下,路由器至少要具备两个E1(G.703)接口,一路传往收费中心,一路传往区域拆账中心。 1.3 收费图像传输 收费系统在个收费站广场出口均设置了摄像机,各摄像机的图像信号既要传到相应的收费站又要传到收费/监控中心。从摄像机到收费站的视频及控制信号传输是由收费系统完成的,而图像及控制信号的远程传输与监控有所不同,未采用复用方式,庵个摄像机图像对应一芯光纤,而控制信号是经MODEM通过通信系统的话路通道传输的。 2 通信系统 2.1 通信干线传输 长途通信干线传输系统设计的正确与否,决定着整个通信系统质量,它不仅关系到能否实现现代通信网设计的目的,还关系到工程投资的经济性、合理性和可靠性。目前,高速公路机电工程基本是采用光纤通信系统。高速公路通信系统长途通信干线传输网采用光纤通信,这是因为: 高速公路通信网要求同时传输语音、数据和图像通,信量较大,选用频带、通信容量大的光纤通信系统是合理的。 光纤通信具有通信容量大、抗电磁干扰能力强、通信质量高、传输距离长等特点,是其它通信传输方式无可比拟的。 光缆通信中继距离长,适应公路沿线各通信站点间距离不一致的实际情况。 采用长波长单模光缆传输方式,在中等容量以上长距离传输系统中,从经济上占有优势。 2.2 通信系统的程控交换 根据高速公路通信系统业务的内容和特点,通信系统采用三级程控交换,第一级交换中心设在高速公路总公司通信总中心,其主要职能是完成本局终端的话务接转,汇接所有来话、去话的转接任务,并与二级公路网中心联接,完成本局话务接续与本局以外的话务转接;第三级交通中心分别设在各高速公路公司下属的管理所,其主要职能是完成本局的话务接续与出入本局的话务接续。为了提高系统的可靠性、灵活性及话务流向的需要,各级交通交换中心之间均可进行互连,以便组成一个多迂回、多路由的程控数字交换网。 2.3 话音通信系统 高速公路通信网话音系统包括业务电话系统、指令电话系统和移动电话系统。业务电话系统为高速公路管理局、各公司、各管理所以及高速公路上各种设施(如监控、收费、服务区、停车场、加油站、维修、交警、通信、供电、配电及养护等)提供内、外业务联系电话。业务电话为全网自动拨号,业务电话网应与市话公用网汇接。指令电话系统主要是为监控总中心以及监控中心下达交通监控和调度指令。为便于交通控制和交警业务调度,在监控中心和分中心可分别设置两套指令电话控制台,以便供公路值班员和交警值班员使用,指令电话应自成系统。指令电话控制台设置在各路公司内,分监控指令控制台和交警指令控制台,分别控制所辖路段各指令电话机和交警用指令电话机;指令电话控制台具群呼、组呼、单呼功能及自动录音功能;指令电话控制台具有转接功能,即实现指令电话控制台与指令电话机之间的转接。 2.4 移动通信系统 移动通信,就是指通信双方至少有一方在移动中进行信息交换。移动通信不仅指双方的通话,还应包括数据、传真、图像等业务。移动通信系统可以自己建网,也可以租用邮电部建立的公用蜂窝移动通信网。邮电部公用蜂窝移动通信网可实现全省漫游,管理也比较方便,可以省去了自己建网的费用,但公用蜂窝移动通信网费用很高,同时不能完成高速公路网要求群呼、组呼等调度功能。自行建立高速公路移动通信专用网,可以解决上述不足,但建网投资很大。建议高速公路移动通信系统自己建立专业移动通信网,采用800MHz集群移动通信系统。据了解,辽宁省高速公路管理系统应用移动通信较为先进,移动通信成为快速应变能力的强有力手段。 3 监控系统 高速公路监控系统应用图像传输可将道路现场的活动图像,利用图像传输系统的能力把图像信息用电信号的方式传送到远方,清楚地再现在屏幕上,有利于管理人员做出控制决策。活动图像传输采用光缆传输方式,高速公路监控摄像点不太多的特点,一般采用一对一(一摄像头对一监视器)方式传输到各路监控中心。通过视频切换方式,由总部的控制信号来选取所需的图像信号,由光缆传至监控总部的监视器,使总中心也能监视到它所关心的全省高速公路运行情况,以便进行宏观管理。 监控系统主要由两部分组成:监控中心计算机系统和外场设备。 3.1 监控中心计算机系统 监控中心计算机系统即情报处理系统,它包括通信控制器、网络服务器、交换式集线器、终端计算机等。这些计算机组成局域网,组网方式:收费站控制室计算机与该站的收费广场车道控制计算机组成该站的局域网。收费中心内的计算机构成中心独立的局域网,只是多了一台通信控制器,它配有多串行接口控制器,用于外场设备与中心的数据通信管理。 3.2 监控中心的外场设备 监控的外场设备包括车辆检测器,可变情报板,可变限速标志,气像检测器等。由于这些检测点(数据采集点)距离通信站较远,相对分散,且数据量较小,无法采用标准的高速数据接口进行传输,因此在每个远端数据点配一台MODEM,将数据传到就近通信站的ONU,最后通过通信系统传至监控中心通信控制器。 3.3 监控数据传输 监控数据分二级管理:监控中心、监控外场设备。通信系统在各站综合业务接人网的ONU设备业务通道中提供足够的2/ 4wVF接口,监控数据采用模拟传输方式,通过这些音频接口完成,由监控系统提供MO-DEM进行数模转换。 3.4监控图像传输 监控系统在全线设置了一定数量的摄像机,各摄像机的图像和控制信号均要传至监控中心。通信系统负责为摄像机的图像和控制信号传输提供光电缆,视频图像信号和控制信号经过数字/视频复用光端机复用后,占用一根光纤。 结束语 通信系统在高速公路建设行业中的不断应用,对其技术的更新有着更高的要求。为了保证高速公路其“快速、安全、便捷、舒适”等功能特点能发挥,务必对其通信设备及通信技术作出更高要求。对此,只有更好地了解及熟悉通信系统的应用原理,才能更好地为高速公路通信技术的不断发展建立一个正确的认识平台。 通信系统原理论文:浅论高速公路通信系统的应用原理 摘要:本文主要钍对高速公路通信系统的应用原理进行阐述。 关键词:高速公路;通信;原理 高速公路机电工程中的通信系统属于基础类设施,主要为收费、监控系统提供信息(话音、数据、图像)传输通道,由光缆数字传输系统、程控数字交换系统、移动通信系统、紧急电话系统等组成。根据其通信系统在高速公路行业的应用特点,高速公路通信网主要由长途通信干线传输网、程控数字交换机、数据传输网、图像传输网、移动通信网和卫星通信网等部分组成,下面我们重点对其各主要组成部分的使用原理进行详细介绍。 1 收费系统 高速公路收费系统一般采用半自动收费方式,即人工判别车型,车道入口发放通行卷,出口验卷,计算通行费,人工收费,计算机管理,辅以车辆检测器校核,闭路电视监视。目前,提倡计算机联网收费。远期,逐步实现自动收费方式。通行卷有采用非接触式ic卡,也有采用磁卡 。为便于计算机联网收费,联网收费区域内均应采用同一种 通行卷。 1.1 计算机收费系统 计算机收费系统一般分两级,即收费中心计算机系统和收费站计算机系统。收费站控制室计算机与该站的收费广场车道控制计算机组成该站的局域网。收费中心内的计算机构成中心独立的局域网。各局域网之间、收费中心与区域拆帐中心之间需要通过通信系统实现数据传输进行勾通。 1.2 收费数据传输 收费数据分三级管理:收费中心计算机、收费站计算机及收费车道计算机。收费站与收费中心之间的数据传输是通过数据通道直接传输的,各通信站的onu设备提供必要的2mbps ( g . 703)数据通道接口。通信与收费系统是通过收费站和收费中心的路由器连接起来的,在区域收费联网的情况下,路由器至少要具备两个e1(g.703)接口,一路传往收费中心,一路传往区域拆账中心。 1.3 收费图像传输 收费系统在个收费站广场出口均设置了摄像机,各摄像机的图像信号既要传到相应的收费站又要传到收费/监控中心。从摄像机到收费站的视频及控制信号传输是由收费系统完成的,而图像及控制信号的远程传输与监控有所不同,未采用复用方式,庵个摄像机图像对应一芯光纤,而控制信号是经modem通过通信系统的话路通道传输的。 2 通信系统 2.1 通信干线传输 长途通信干线传输系统设计的正确与否,决定着整个通信系统质量,它不仅关系到能否实现现代通信网设计的目的,还关系到工程投资的经济性、合理性和可靠性。目前,高速公路机电工程基本是采用光纤通信系统。高速公路通信系统长途通信干线传输网采用光纤通信,这是因为: 高速公路通信网要求同时传输语音、数据和图像通,信量较大,选用频带、通信容量大的光纤通信系统是合理的。 光纤通信具有通信容量大、抗电磁干扰能力强、通信质量高、传输距离长等特点,是其它通信传输方式无可比拟的。 光缆通信中继距离长,适应公路沿线各通信站点间距离不一致的实际情况。 采用长波长单模光缆传输方式,在中等容量以上长距离传输系统中,从经济上占有优势。 2.2 通信系统的程控交换 根据高速公路通信系统业务的内容和特点,通信系统采用三级程控交换,第一级交换中心设在高速公路总公司通信总中心,其主要职能是完成本局终端的话务接转,汇接所有来话、去话的转接任务,并与二级公路网中心联接,完成本局话务接续与本局以外的话务转接;第三级交通中心分别设在各高速公路公司下属的管理所,其主要职能是完成本局的话务接续与出入本局的话务接续。为了提高系统的可靠性、灵活性及话务流向的需要,各级交通交换中心之间均可进行互连,以便组成一个多迂回、多路由的程控数字交换网。 2.3 话音通信系统 高速公路通信网话音系统包括业务电话系统、指令电话系统和移动电话系统。业务电话系统为高速公路管理局、各公司、各管理所以及高速公路上各种设施(如监控、收费、服务区、停车场、加油站、维修、交警、通信、供电、配电及养护等)提供内、外业务联系电话。业务电话为全网自动拨号,业务电话网应与市话公用网汇接。指令电话系统主要是为监控总中心以及监控中心下达交通监控和调度指令。为便于交通控制和交警业务调度,在监控中心和分中心可分别设置两套指令电话控制台,以便供公路值班员和交警值班员使用,指令电话应自成系统。指令电话控制台设置在各路公司内,分监控指令控制台和交警指令控制台,分别控制所辖路段各指令电话机和交警用指令电话机;指令电话控制台具群呼、组呼、单呼功能及自动录音功能;指令电话控制台具有转接功能,即实现指令电话控制台与指令电话机之间的转接。 2.4 移动通信系统 移动通信,就是指通信双方至少有一方在移动中进行信息交换。移动通信不仅指双方的通话,还应包括数据、传真、图像等业务。移动通信系统可以自己建网,也可以租用邮电部建立的公用蜂窝移动通信网。邮电部公用蜂窝移动通信网可实现全省漫游,管理也比较方便,可以省去了自己建网的费用,但公用蜂窝移动通信网费用很高,同时不能完成高速公路网要求群呼、组呼等调度功能。自行建立高速公路移动通信专用网,可以解决上述不足,但建网投资很大。建议高速公路移动通信系统自己建立专业移动通信网,采用800mhz集群移动通信系统。据了解,辽宁省高速公路管理系统应用移动通信较为先进,移动通信成为快速应变能力的强有力手段。 3 监控系统 高速公路监控系统应用图像传输可将道路现场的活动图像,利用图像传输系统的能力把图像信息用电信号的方式传送到远方,清楚地再现在屏幕上,有利于管理人员做出控制决策。活动图像传输采用光缆传输方式,高速公路监控摄像点不太多的特点,一般采用一对一(一摄像头对一监视器)方式传输到各路监控中心。通过视频切换方式,由总部的控制信号来选取所需的图像信号,由光缆传至监控总部的监视器,使总中心也能监视到它所关心的全省高速公路运行情况,以便进行宏观管理。 监控系统主要由两部分组成:监控中心计算机系统和外场设备。 3.1 监控中心计算机系统 监控中心计算机系统即情报处理系统,它包括通信控制器、网络服务器、交换式集线器、终端计算机等。这些计算机组成局域网,组网方式:收费站控制室计算机与该站的收费广场车道控制计算机组成该站的局域网。收费中心内的计算机构成中心独立的局域网,只是多了一台通信控制器,它配有多串行接口控制器,用于外场设备与中心的数据通信管理。 3.2 监控中心的外场设备 监控的外场设备包括车辆检测器,可变情报板,可变限速标志,气像检测器等。由于这些检测点(数据采集点)距离通信站较远,相对分散,且数据量较小,无法采用标准的高速数据接口进行传输,因此在每个远端数据点配一台modem,将数据传到就近通信站的onu,最后通过通信系统传至监控中心通信控制器。 3.3 监控数据传输 监控数据分二级管理:监控中心、监控外场设备。通信系统在各站综合业务接人网的onu设备业务通道中提供足够的2/ 4wvf接口,监控数据采用模拟传输方式,通过这些音频接口完成,由监控系统提供mo-dem进行数模转换。 3.4监控图像传输 监控系统在全线设置了一定数量的摄像机,各摄像机的图像和控制信号均要传至监控中心。通信系统负责为摄像机的图像和控制信号传输提供光电缆,视频图像信号和控制信号经过数字/视频复用光端机复用后,占用一根光纤。 结束语 通信系统在高速公路建设行业中的不断应用,对其技术的更新有着更高的要求。为了保证高速公路其“快速、安全、便捷、舒适”等功能特点能发挥,务必对其通信设备及通信技术作出更高要求。对此,只有更好地了解及熟悉通信系统的应用原理,才能更好地为高速公路通信技术的不断发展建立一个正确的认识平台。 通信系统原理论文:论高速公路通信系统的应用原理 论文 关键词:高速公路;通信;原理 论文摘要:本文主要钍对高速公路通信系统的应用原理进行阐述。 高速公路机电工程中的通信系统属于基础类设施,主要为收费、监控系统提供信息(话音、数据、图像)传输通道,由光缆数字传输系统、程控数字交换系统、移动通信系统、紧急电话系统等组成。根据其通信系统在高速公路行业的应用特点,高速公路通信网主要由长途通信干线传输网、程控数字交换机、数据传输网、图像传输网、移动通信网和卫星通信网等部分组成,下面我们重点对其各主要组成部分的使用原理进行详细介绍。 1 收费系统 高速公路收费系统一般采用半自动收费方式,即人工判别车型,车道入口发放通行卷,出口验卷, 计算 通行费,人工收费,计算机管理,辅以车辆检测器校核,闭路电视监视。目前,提倡计算机联网收费。远期,逐步实现自动收费方式。通行卷有采用非接触式ic卡,也有采用磁卡 。为便于计算机联网收费,联网收费区域内均应采用同一种 通行卷。 1.1 计算机收费系统 计算机收费系统一般分两级,即收费中心计算机系统和收费站计算机系统。收费站控制室计算机与该站的收费广场车道控制计算机组成该站的局域网。收费中心内的计算机构成中心独立的局域网。各局域网之间、收费中心与区域拆帐中心之间需要通过通信系统实现数据传输进行勾通。 1.2 收费数据传输 收费数据分三级管理:收费中心计算机、收费站计算机及收费车道计算机。收费站与收费中心之间的数据传输是通过数据通道直接传输的,各通信站的onu设备提供必要的2mbps ( g . 703)数据通道接口。通信与收费系统是通过收费站和收费中心的路由器连接起来的,在区域收费联网的情况下,路由器至少要具备两个e1(g.703)接口,一路传往收费中心,一路传往区域拆账中心。 1.3 收费图像传输 收费系统在个收费站广场出口均设置了摄像机,各摄像机的图像信号既要传到相应的收费站又要传到收费/监控中心。从摄像机到收费站的视频及控制信号传输是由收费系统完成的,而图像及控制信号的远程传输与监控有所不同,未采用复用方式,庵个摄像机图像对应一芯光纤,而控制信号是经modem通过通信系统的话路通道传输的。 2 通信系统 2.1 通信干线传输 长途通信干线传输系统设计的正确与否,决定着整个通信系统质量,它不仅关系到能否实现 现代 通信网设计的目的,还关系到工程投资的 经济 性、合理性和可靠性。目前,高速公路机电工程基本是采用光纤通信系统。高速公路通信系统长途通信干线传输网采用光纤通信,这是因为: 高速公路通信网要求同时传输语音、数据和图像通,信量较大,选用频带、通信容量大的光纤通信系统是合理的。 光纤通信具有通信容量大、抗电磁干扰能力强、通信质量高、传输距离长等特点,是其它通信传输方式无可比拟的。 光缆通信中继距离长,适应公路沿线各通信站点间距离不一致的实际情况。 采用长波长单模光缆传输方式,在中等容量以上长距离传输系统中,从经济上占有优势。 2.2 通信系统的程控交换 根据高速公路通信系统业务的内容和特点,通信系统采用三级程控交换,第一级交换中心设在高速公路总公司通信总中心,其主要职能是完成本局终端的话务接转,汇接所有来话、去话的转接任务,并与二级公路网中心联接,完成本局话务接续与本局以外的话务转接;第三级 交通 中心分别设在各高速公路公司下属的管理所,其主要职能是完成本局的话务接续与出入本局的话务接续。为了提高系统的可靠性、灵活性及话务流向的需要,各级交通交换中心之间均可进行互连,以便组成一个多迂回、多路由的程控数字交换网。 2.3 话音通信系统 高速公路通信网话音系统包括业务电话系统、指令电话系统和移动电话系统。业务电话系统为高速公路管理局、各公司、各管理所以及高速公路上各种设施(如监控、收费、服务区、停车场、加油站、维修、交警、通信、供电、配电及养护等)提供内、外业务联系电话。业务电话为全网自动拨号,业务电话网应与市话公用网汇接。指令电话系统主要是为监控总中心以及监控中心下达交通监控和调度指令。为便于交通控制和交警业务调度,在监控中心和分中心可分别设置两套指令电话控制台,以便供公路值班员和交警值班员使用,指令电话应自成系统。指令电话控制台设置在各路公司内,分监控指令控制台和交警指令控制台,分别控制所辖路段各指令电话机和交警用指令电话机;指令电话控制台具群呼、组呼、单呼功能及自动录音功能;指令电话控制台具有转接功能,即实现指令电话控制台与指令电话机之间的转接。 2.4 移动通信系统 移动通信,就是指通信双方至少有一方在移动中进行信息交换。移动通信不仅指双方的通话,还应包括数据、传真、图像等业务。移动通信系统可以自己建网,也可以租用邮电部建立的公用蜂窝移动通信网。邮电部公用蜂窝移动通信网可实现全省漫游,管理也比较方便,可以省去了自己建网的费用,但公用蜂窝移动通信网费用很高,同时不能完成高速公路网要求群呼、组呼等调度功能。自行建立高速公路移动通信专用网,可以解决上述不足,但建网投资很大。建议高速公路移动通信系统自己建立专业移动通信网,采用800mhz集群移动通信系统。据了解,辽宁省高速公路管理系统应用移动通信较为先进,移动通信成为快速应变能力的强有力手段。 3 监控系统 高速公路监控系统应用图像传输可将道路现场的活动图像,利用图像传输系统的能力把图像信息用电信号的方式传送到远方,清楚地再现在屏幕上,有利于管理人员做出控制决策。活动图像传输采用光缆传输方式,高速公路监控摄像点不太多的特点,一般采用一对一(一摄像头对一监视器)方式传输到各路监控中心。通过视频切换方式,由总部的控制信号来选取所需的图像信号,由光缆传至监控总部的监视器,使总中心也能监视到它所关心的全省高速公路运行情况,以便进行宏观管理。 监控系统主要由两部分组成:监控中心 计算 机系统和外场设备。 3.1 监控中心计算机系统 监控中心计算机系统即情报处理系统,它包括通信控制器、 网络 服务器、交换式集线器、终端计算机等。这些计算机组成局域网,组网方式:收费站控制室计算机与该站的收费广场车道控制计算机组成该站的局域网。收费中心内的计算机构成中心独立的局域网,只是多了一台通信控制器,它配有多串行接口控制器,用于外场设备与中心的数据通信管理。 3.2 监控中心的外场设备 监控的外场设备包括车辆检测器,可变情报板,可变限速标志,气像检测器等。由于这些检测点(数据采集点)距离通信站较远,相对分散,且数据量较小,无法采用标准的高速数据接口进行传输,因此在每个远端数据点配一台modem,将数据传到就近通信站的onu,最后通过通信系统传至监控中心通信控制器。 3.3 监控数据传输 监控数据分二级管理:监控中心、监控外场设备。通信系统在各站综合业务接人网的onu设备业务通道中提供足够的2/ 4wvf接口,监控数据采用模拟传输方式,通过这些音频接口完成,由监控系统提供mo-dem进行数模转换。 3.4监控图像传输 监控系统在全线设置了一定数量的摄像机,各摄像机的图像和控制信号均要传至监控中心。通信系统负责为摄像机的图像和控制信号传输提供光电缆,视频图像信号和控制信号经过数字/视频复用光端机复用后,占用一根光纤。 结束语 通信系统在高速公路建设行业中的不断应用,对其技术的更新有着更高的要求。为了保证高速公路其“快速、安全、便捷、舒适”等功能特点能发挥,务必对其通信设备及通信技术作出更高要求。对此,只有更好地了解及熟悉通信系统的应用原理,才能更好地为高速公路通信技术的不断 发展 建立一个正确的认识平台。 通信系统原理论文:高速公路通信系统应用原理 论文关键词:高速公路;通信;原理 论文摘要:本文主要钍对高速公路通信系统的应用原理进行阐述。 高速公路机电工程中的通信系统属于基础类设施,主要为收费、监控系统提供信息(话音、数据、图像)传输通道,由光缆数字传输系统、程控数字交换系统、移动通信系统、紧急电话系统等组成。根据其通信系统在高速公路行业的应用特点,高速公路通信网主要由长途通信干线传输网、程控数字交换机、数据传输网、图像传输网、移动通信网和卫星通信网等部分组成,下面我们重点对其各主要组成部分的使用原理进行详细介绍。 1收费系统 高速公路收费系统一般采用半自动收费方式,即人工判别车型,车道入口发放通行卷,出口验卷,计算通行费,人工收费,计算机管理,辅以车辆检测器校核,闭路电视监视。目前,提倡计算机联网收费。远期,逐步实现自动收费方式。通行卷有采用非接触式IC卡,也有采用磁卡。为便于计算机联网收费,联网收费区域内均应采用同一种通行卷。 1.1计算机收费系统 计算机收费系统一般分两级,即收费中心计算机系统和收费站计算机系统。收费站控制室计算机与该站的收费广场车道控制计算机组成该站的局域网。收费中心内的计算机构成中心独立的局域网。各局域网之间、收费中心与区域拆帐中心之间需要通过通信系统实现数据传输进行勾通。 1.2收费数据传输 收费数据分三级管理:收费中心计算机、收费站计算机及收费车道计算机。收费站与收费中心之间的数据传输是通过数据通道直接传输的,各通信站的ONU设备提供必要的2Mbps(G.703)数据通道接口。通信与收费系统是通过收费站和收费中心的路由器连接起来的,在区域收费联网的情况下,路由器至少要具备两个E1(G.703)接口,一路传往收费中心,一路传往区域拆账中心。 1.3收费图像传输 收费系统在个收费站广场出口均设置了摄像机,各摄像机的图像信号既要传到相应的收费站又要传到收费/监控中心。从摄像机到收费站的视频及控制信号传输是由收费系统完成的,而图像及控制信号的远程传输与监控有所不同,未采用复用方式,庵个摄像机图像对应一芯光纤,而控制信号是经MODEM通过通信系统的话路通道传输的。 2通信系统 2.1通信干线传输 长途通信干线传输系统设计的正确与否,决定着整个通信系统质量,它不仅关系到能否实现现代通信网设计的目的,还关系到工程投资的经济性、合理性和可靠性。目前,高速公路机电工程基本是采用光纤通信系统。高速公路通信系统长途通信干线传输网采用光纤通信,这是因为: 高速公路通信网要求同时传输语音、数据和图像通,信量较大,选用频带、通信容量大的光纤通信系统是合理的。 光纤通信具有通信容量大、抗电磁干扰能力强、通信质量高、传输距离长等特点,是其它通信传输方式无可比拟的。 光缆通信中继距离长,适应公路沿线各通信站点间距离不一致的实际情况。 采用长波长单模光缆传输方式,在中等容量以上长距离传输系统中,从经济上占有优势。 2.2通信系统的程控交换 根据高速公路通信系统业务的内容和特点,通信系统采用三级程控交换,第一级交换中心设在高速公路总公司通信总中心,其主要职能是完成本局终端的话务接转,汇接所有来话、去话的转接任务,并与二级公路网中心联接,完成本局话务接续与本局以外的话务转接;第三级交通中心分别设在各高速公路公司下属的管理所,其主要职能是完成本局的话务接续与出入本局的话务接续。为了提高系统的可靠性、灵活性及话务流向的需要,各级交通交换中心之间均可进行互连,以便组成一个多迂回、多路由的程控数字交换网。 2.3话音通信系统 高速公路通信网话音系统包括业务电话系统、指令电话系统和移动电话系统。业务电话系统为高速公路管理局、各公司、各管理所以及高速公路上各种设施(如监控、收费、服务区、停车场、加油站、维修、交警、通信、供电、配电及养护等)提供内、外业务联系电话。业务电话为全网自动拨号,业务电话网应与市话公用网汇接。指令电话系统主要是为监控总中心以及监控中心下达交通监控和调度指令。为便于交通控制和交警业务调度,在监控中心和分中心可分别设置两套指令电话控制台,以便供公路值班员和交警值班员使用,指令电话应自成系统。指令电话控制台设置在各路公司内,分监控指令控制台和交警指令控制台,分别控制所辖路段各指令电话机和交警用指令电话机;指令电话控制台具群呼、组呼、单呼功能及自动录音功能;指令电话控制台具有转接功能,即实现指令电话控制台与指令电话机之间的转接。 2.4移动通信系统 移动通信,就是指通信双方至少有一方在移动中进行信息交换。移动通信不仅指双方的通话,还应包括数据、传真、图像等业务。移动通信系统可以自己建网,也可以租用邮电部建立的公用蜂窝移动通信网。邮电部公用蜂窝移动通信网可实现全省漫游,管理也比较方便,可以省去了自己建网的费用,但公用蜂窝移动通信网费用很高,同时不能完成高速公路网要求群呼、组呼等调度功能。自行建立高速公路移动通信专用网,可以解决上述不足,但建网投资很大。建议高速公路移动通信系统自己建立专业移动通信网,采用800MHz集群移动通信系统。据了解,辽宁省高速公路管理系统应用移动通信较为先进,移动通信成为快速应 变能力的强有力手段。 3监控系统 高速公路监控系统应用图像传输可将道路现场的活动图像,利用图像传输系统的能力把图像信息用电信号的方式传送到远方,清楚地再现在屏幕上,有利于管理人员做出控制决策。活动图像传输采用光缆传输方式,高速公路监控摄像点不太多的特点,一般采用一对一(一摄像头对一监视器)方式传输到各路监控中心。通过视频切换方式,由总部的控制信号来选取所需的图像信号,由光缆传至监控总部的监视器,使总中心也能监视到它所关心的全省高速公路运行情况,以便进行宏观管理。 监控系统主要由两部分组成:监控中心计算机系统和外场设备。 3.1监控中心计算机系统 监控中心计算机系统即情报处理系统,它包括通信控制器、网络服务器、交换式集线器、终端计算机等。这些计算机组成局域网,组网方式:收费站控制室计算机与该站的收费广场车道控制计算机组成该站的局域网。收费中心内的计算机构成中心独立的局域网,只是多了一台通信控制器,它配有多串行接口控制器,用于外场设备与中心的数据通信管理。 3.2监控中心的外场设备 监控的外场设备包括车辆检测器,可变情报板,可变限速标志,气像检测器等。由于这些检测点(数据采集点)距离通信站较远,相对分散,且数据量较小,无法采用标准的高速数据接口进行传输,因此在每个远端数据点配一台MODEM,将数据传到就近通信站的ONU,最后通过通信系统传至监控中心通信控制器。 3.3监控数据传输 监控数据分二级管理:监控中心、监控外场设备。通信系统在各站综合业务接人网的ONU设备业务通道中提供足够的2/4wVF接口,监控数据采用模拟传输方式,通过这些音频接口完成,由监控系统提供MO-DEM进行数模转换。 3.4监控图像传输 监控系统在全线设置了一定数量的摄像机,各摄像机的图像和控制信号均要传至监控中心。通信系统负责为摄像机的图像和控制信号传输提供光电缆,视频图像信号和控制信号经过数字/视频复用光端机复用后,占用一根光纤。 结束语 通信系统在高速公路建设行业中的不断应用,对其技术的更新有着更高的要求。为了保证高速公路其“快速、安全、便捷、舒适”等功能特点能发挥,务必对其通信设备及通信技术作出更高要求。对此,只有更好地了解及熟悉通信系统的应用原理,才能更好地为高速公路通信技术的不断发展建立一个正确的认识平台。新晨 通信系统原理论文:课题讨论法在“光纤通信系统与原理”教改中的创新与实践 摘 要 基于“兴趣是最好的老师”这一原理,本文提出将课题讨论法运用于课堂,激发学生对课程的学习兴趣。按照分阶段、递进式的教学改革思路,构建光纤通信系统课程的一系列子课题,创新课程的教学和实践方案。实践表明:课题讨论法在课程中的灵活运用,有利于培养学生的综合素质、探索精神和自学能力,提高教学效率。 关键词 课题讨论法 光纤通信原理与系统 教学改革 1960年梅曼发明了世界上第一台激光器,随后科学家高锟提出光纤,伴随两者发展促进了光纤通信的不断进步。目前部级的电信网骨干大部分采用光纤通信系统,相关技术也已深入社会各层面,是现代社会基础设施中的关键。近年来,“光纤通信原理与系统”课程作为国内外高校电子信息、通信工程、光电子等专业的重要课程,具有较强的实用性、前沿性和探索性,在整个学科建设中占有重要地位。 “光纤通信原理与系统”课程的特点是理论部分难度较大、知识点更新快、具有一定的工程性,还涉及若干现代通信设备。现实状况是教材更新慢、实验设备落后行业发展,课时不断减少。因此,如何高效利用有限课时,将课程的理论知识、光纤通信系统的最新技术以及相关光器件介绍给学生,是教师面临的巨大挑战。基于此,我们提出将课题讨论法运用于课堂,改变过去单一的课堂讲授方法,激发学生的主体性,提高学生对课程的学习兴趣。 1 课题讨论法的定义 课题讨论法是指教师在课堂教学活动中,利用师生以及学生间平等、民主、和谐的时空环境,就与课堂教学内容有关的某一子课题,以小组或者班级为单位开展积极的讨论、争论甚至辩论,拓宽思路,各抒己见,交换看法,互相启发,取长补短,从而理解知识、掌握真理、受到教育、培养素质与能力的一种教学方法与教学模式。①② 2 课题讨论法的运用 课题讨论法的实施需要按照两步走:(1)基础层次:子课题相关的理论教学,以教师讲授为主,辅以相关的教学方法的创新和教学内容的优化;(2)提高层次:子课题相关的拓宽及应用,以学生为主,进行汇报和讨论。 2.1 基础层次 2.1.1 教学方法创新 摒弃传统教学方法的某些弊端,在课程教授过程中基于不同教学内容,采用不同的教学方法。例如:(1)可以充分发挥多媒体技术在现代教学中的作用,播放与知识点相关的图片、动画以及视频,增强学生的感官印象,使其更容易接受。(2)为了加深学生对光纤器件的理解,掌握器件的类型、特性、参数及用途,尽可能给学生展示器件实物。(3)在课堂中穿插一些合适的例题和随堂练习,提高学生参与学习的积极性,提高听课效率。 2.1.2 优化教学内容 本课程中,有些内容在先修课程中已经学过,例如第三章《光发送机》,其中关于光源的物理基础、半导体激光器和LED 的介绍,以及第四章《光接收机》中的检测器的介绍,均是对之前课程(“光电子学”和“激光原理”)中知识点的重复。进行教学内容的改革,可以削减已学知识点的学习课时,适当增加光纤通信领域最新的技术和器件的讲解。 教材的选用对提高教学质量和学生动手能力有着重要作用,故而应该尽量选择和教学大纲一致的教材。然而,现实情况是找到这样教材的机会不多,教学时总要增加或者删除部分内容,不能达到最佳的教学效果。一方面,在教学中尽量采用新教材,注重新技术和新理论的介绍。另一方面,补充和修订现有教材,希望能够通过团队的努力,编写出合适的教材。 2.2 提高层次 通过基础层次的训练,学生已经掌握了与子课题相关的知识点的理论基础。提高层次中,要求学生带着教师设计的子课题任务,进行文献的查阅、资料的概括、方案制定、可行性分析、设计、仿真以及某些元器件的采购等工作。这个阶段应该充分发挥学生的积极性和主动性,分析解决实际问题,培养创新意识和能力。具体实施如下: 2.2.1 学生分组 分组之前,需要教师做好功课。各组学生由学习好、一般和基础较差的同学搭配组合。课程内容,除绪论部分,其余章节都会安排子课题任务,任务会提前下达到各组。每组需要自己选举组长,在组长的组织安排下进行资料的搜集和概括、任务的分解和执行等工作。课堂会安排时间,让各组汇报、讨论各个子课题,老师和各组选派的代表进行打分,分数最终记入期末成绩中。在这个过程中,也有一些需要注意的地方:(1)各组的汇报,教师可以要求每次选举不同的代表上台进行陈述,这样就可以使得每个同学都参与其中,每个个体都能得到锻炼。(2)各组汇报完毕,安排自由讨论。在讨论过程中,教师要注意把握现场,适当引导,切忌部分讨论慢慢偏离主题,或者个别讨论太过激烈。有时如果问题较少,需要教师适当提示,将讨论进一步深化、细化。(3)各组汇报和讨论结束后,教师进行总结。教师应该提前对子课题进行最新前沿的资料调研总结,如果学生在课堂涉及、讨论过的部分可以简略,部分学生未能查阅的内容,可以进行详细的补充。这样,经过师生合力,可以将每个子课题讨论充分、将其发展了解清楚。(4)各组汇报时,教师和各组代表进行打分,教师可以提前制定打分标准,其中包括:汇报内容的准备情况、PPT的制作精美程度、代表上台发言的表现(声音是否洪亮、表达是否清晰、思路是否敏捷等)、各组参与讨论的积极程度等,尽量划分全面细致,有所偏重,体现公平公正。 其次,各个分组也是相应的学习小组,大家除去共同准备完成子课题任务,还增加了相互接触的机会。利用这样的机会,小组中基础差的同学可在学习能力较强的学生帮助下,克服学习中遇到的困难。大家一起学习,一起进步。 此外,多人共同完成一个任务有助于发挥团队协作精神。这个过程可以培养学生与人相处的能力、遇到问题如何有效沟通、接到任务如何利用团队的力量完成、学会进行任务的分解和落实到个人以及体验到集体的荣誉感等。这些能力和品质的培养,比在这过程中学会的一些书本知识更为重要。 2.2.2 设计子课题 课程内容涉及到光纤光缆、光源与光发送机、光检测器与光接收机、光放大器、光无源器件和光波通信系统的设计。教师需要在子课题任务的设计方面花费心思,下达既有新意又有实际意义的任务。 由于整个课程的授课顺序是先介绍构成光纤通信系统的各个部分,后讲解系统设计。可以在各构成部件的讲解章节中,下达查阅最新光器件发展的任务,例如:新型光纤光缆结构、光源(LD和LED)的发展情况、检测器件的性能、最新光器件的种类。原本这些知识点,如果采用教师查阅课堂讲授的方式,一是无法查阅全面,其次讲解只能蜻蜓点水,学生听得稀里糊涂。现在通过子课题任务的方式,学生在上课之前,已经利用课余时间学习了最新的技术和器件,对其已经有所了解,课堂的汇报讨论又将这一子课题的内容扩充完善,印象加深。另外,进行这类光器件的介绍与讨论时,可从实验室借来一些真实的器件,并在子课题中设置一些器件使用方面的任务;也可以采购若干常用的光器件分发到各组,布置与其相关的小任务。这能够在一定程度上解决理论和实践脱节的问题,加强学生实际动手能力,帮助其学以致用。最后一章光波系统设计的讲解时,受到实际条件的限制,也许无法搭建一个真实的系统,但是此处可以巧用仿真软件来实现系统的设计。此时子课题就可以布置用软件仿真进行系统设计的模拟,该任务需要占用较长的课后时间,在具体考核时可以适当增加这部分内容的分数。 2.3 建立全面的评价体系 借助提高层次中课题分组讨论环节,打破以往单一的期末闭卷考试方式。建立起既重理论,又重实践;既重结果,也重过程的考核方式。此外,为了提高学生积极性,减轻学生的负担,适当提高分组讨论环节得分在期末总成绩中占的比例。通过这样的方式,可以增加学生课后学习的积极性,接触到更多该领域的前沿知识。 3 总结 “光纤通信原理与系统”是一门非常重要的专业课,通过本课程的学习,学生能够了解光纤通信发展的历史;知道光纤通信技术及光器件的最新发展动态;掌握光纤、光源、光发送机、光接收机、光放大器等的工作原理和特性;理解光纤通信系统设计的思路、方法及检验标准。为学生进行毕业前的职业准备,使学生在毕业后能够顺利地、独立地从事光纤通信方面的工作。 通过本项目的开展,一方面有利于提高教学水平、促进课程建设;另一方面可以有效提高学生的学习兴趣,更好地掌握光纤通信方面的专业知识,为人才培养提供有力的支持。同时可供我校其他院系及国内普通工科高校开设和建设“光纤通信原理与系统”课程的同行们作一个参考。 通信系统原理论文:《通信系统原理实验》课程的教学改革与探索 摘要:针对当前社会对信息科学技术人才的创新能力需求及社会经济发展的需要,在教学实践中对通信系统原理实验课程的教学方法做了大的改进,实验不再采用实验箱来完成,而是采用软件仿真来实现,不仅可以使学生在较短的时间内掌握该课程的理论知识,而且通过实验的操作提高他们的动手能力和创新能力。 关键词:计算机仿真;教学改革;通信系统原理;创新能力 随着计算机的广泛应用和通信技术的不断发展和更新,通信系统的复杂度迅速增长,这就要求掌握现代通信理论和技术的高级技术人才日益增多。因此,如何让本科学生更好地掌握现代数字通信中以调制解调技术和通信信道的性能分析为代表的新技术及其应用能力,适应市场需要,拓宽就业渠道,是电子信息工程专业实践教学面临的紧迫任务。因此,在普通高校我们的教育目标就是要培养具有扎实的专业理论基础、有较宽领域的工程技术基础和有一定专业知识的高级工程技术人才,尤其是作为电子信息工程专业的学生,他们将来是国家信息科学技术行业的中流砥柱,因此,他们不仅要掌握好电子专业方面的基础知识和实用技术,还必须要掌握一些有关通信技术方面的基础知识和实用技术。考虑到通信技术的发展和更新速度,采取以往购买硬件实验设备来提高学生实践能力的方式,一方面购买设备需要申报的时间相对较长,往往难以跟得上学生的实际需求;另一方面购入的设备淘汰较快,容易造成浪费。如某大学在进行本科教学评估时购入了价值400万的通信原理教学实验设备,不到4年这批设备已面临淘汰的困境。因此,解决上述问题的一个有效方法是采用虚拟技术来实现,即采用计算机仿真实验技术来实现。也就是通过建立器件、部件乃至系统的模型,并用模型在计算机上进行仿真,利用计算机的高速运算处理能力,完成对通信设备与系统的分析、设计以及性能优化与评估测试。更为重要的是由于采用软件技术仿真实现实验项目,实验项目的更新更容易。有专家指出利用计算机进行建模理论和方法是推动仿真技术进步发展的重点研究方向。美国等发达国家在仿真领域一直是将建模理论和方法的研究工作列为重中之重。计算机仿真实验技术的优良特性,将成为今后人们特别重视和大力发展的综合技术。 一、教学中存在的问题 目前在大多数开设通信原理实验课的高校,所有的通信原理实验仍然全部采用实验箱来完成,但是由于实验设备的性能问题,在实验操作过程中会导致某些实验无法得出正确的结果,而且学生也无法对实验原理框图进行逐点的波形分析,实验效果并不理想。而且综合性创新性实验项目很少,无法给学生提供更大的实验平台,更谈不上创新能力的培养。采用实验箱做实验属于传统实验,实验的正确与否依靠实验箱的性能,而实验箱设备由于操作的学生较多,出现损坏的情况比较严重,而厂家来维修的时间有限,所以会导致上实验课能用的实验箱的数目大大减少,极大地影响了实验课的教学质量。而如果采用虚拟实验来做这些实验项目,它与传统实验相比,虚拟实验除了在性能、易用性、用户可定制性等方面具有更多优点外,在工程应用和社会经济效益方面也具有突出优势。此外,传统的通信原理实验主要通过硬件电路实现各功能模块,由信号发生器产生信号,用示波器观察各点波形。由于实验条件的限制,往往得不到准确的实验结果,而且学生面对复杂的电路板难以从系统的观点去分析各点波形关系。因此,设计出一套与传统实验相配合的虚拟实验软件,采用软件模拟的方法,通过灵活调节各个实验参数,灵活控制实验进程,便可很好地弥补传统通信原理实验的不足,同时可降低实验设备成本和节省经费,实现在没有购买新模块的情况下完成实验项目。 二、教学改革探索 1.教学内容的改革。《通信系统原理实验》课所包含的内容很广,里面涉及有基础性实验内容和综合性创新性实验内容,实验学时又短,如何在学时有限的情况下,掌握如此多的实验内容,如果采用传统的实验箱来做,是全部完成不了的,只有选取有代表性的实验来完成,而如果采用计算机仿真来实现的话,就有大量的时间来完成,而且即使上课时间完成不了,学生还可以回家继续来完成。这样对掌握基础理论知识提供了强有力的实验支持。目前,虽然传统通信实验中有部分实验采用计算机仿真来实现,但只是采用软件编译出结果,看不到原理框图,无法进行全面分析。为了让教学内容更丰富多彩,在实验教学内容中将所有的实验内容采用统一软件仿真平台,全部实验内容采用计算机仿真的方法在同一个平台下进行调用来完成。学生在该软件平台下完成课程大纲所要求的基础性实验项目,而且能根据教师要求完成综合性创新性实验项目的仿真,并能根据不断出现的新技术如3G等,及时实现计算机仿真,让学生真正掌握通信原理技术。软件平台界面如图1所示。 基本实验有眼图实验、AMI/HDB3编译码过程实验、抽样定理与PAM调制解调实验、PCM编译码实验、?荪M实验、FSK实验、BPSK实验等。针对现代调制解调新技术实验项目仿真,包括GSM蜂窝移动通信使用的GMSK技术,CDMA使用的QPSK和扩频技术,无线局域网用到的QAM等。综合性实验项目有计算机数据传输通信系统综合实验,使学生适应不断发展的通信技术,帮助通信专业的学生在通信系统领域建立一个较为完整的框架体系,有利于对其所学的知识进行综合和提高。创新性实验项目要求学生根据教师要求自动建模,提高学生的创新能力和动手能力。 2.教学手段的改革。采用软件仿真的实验手段突破了传统的实验教学模式,由于将通信原理实验课程大纲所要求的实验项目采用计算机仿真来实现,提高了学生应用计算机仿真软件的能力,而且它与实验箱配合起来使用可以使学生更好地掌握通信系统的构成及原理。①教学方式的改革:在教学实验过程中,教师在上课前指导学生先进行理论知识的复习,在每个实验的软件仿真界面中都有理论的内容;教师根据实验内容让学生进行框图的搭建,让学生可以从系统的观点去分析原理框图中各点的波形图及各点之间关系,而且还可以灵活设置各个实验参数,进而分析不同参数为何会有不同的结果,最后写出分析报告。②增加通信新技术的虚拟仿真,使学生适应现代通信技术的发展,满足社会对这方面人才的需求。③利用计算机网络的优势,虚拟实验可以实现实验项目的远程操作,弥补了实验场地和实验时间的不足。使学生上实验课不再受时间、地点及实验设备的限制,从而提高了学生学习的主动性,提高教师的教学效率。④考核方式:采用上课提问和分析报告两项来给成绩,而不是采用以前那种实验报告的方式,杜绝了学生抄袭的行为,真正做到公平公正,从而促进学生真正动手动脑去做实验。 随着科学技术的不断发展和社会竞争的日益激烈,我们教学的总目标就是要让学生能够真正学到知识,并在今后的工作中能学以致用,成为国家所需的高级工程技术人才,因此在教学过程中教师要不断地根据实际情况对教学内容和教学方法作一些改进,培养学生综合应用能力,增强分析问题、解决问题和动手的能力。通过自己在任教实践过程中对《通信系统原理实验》课进行的一些改革探索,在教学中也取得了一定的效果,但是,课程教学改革是一项长期而艰巨的任务,目前还只处于探讨和实践阶段,并不完善,需要在今后的工作实践中不断地加以总结和完善。 作者简介:李丽(1973-),女,讲师,主要从事计算机应用和通信工程方面的研究。 通信系统原理论文:高职院校通信类专业数字通信系统原理课程教学改革与探索 摘 要 数字通信系统原理课程是电子信息和通信类专业的基础课程。结合高职学生特点,从教学方式、考核方法、实践教学等不同环节进行改革探索,激发学生学习的主动性、创造性,培养学生的创新意识。 关键词 高职;数字通信系统原理;教学改革 数字通信系统原理作为电子通信的一门入门课程,是重庆电讯职业学院移动通信专业的一门主干课。本课程主要介绍通信系统的基本结构、信源编码、信道编码、数字基带信号传输、数字信号的调制和解调及信道编码的原理与方法。通过该课程,可使得学生掌握基础的数字通信知识,熟悉当前通信技术的特点和发展的趋势。同时有效培养学生在通信知识方面的素养,为后续做准备。 本课程的先修课程有高等数学、线性代数、概率论、信号与系统、通信电子电路等,后续课程有移动通信、光纤通信、卫星通信、程控交换等。综合来讲,该课程为衔接专业与基础的课程,同时也为通信专业的主要课程。该课程典型的特点为直观性比较差、内容比较抽象,同时理论性的东西非常强,需要较强的数学分析能力,对原本基础比较薄弱的高职学生的学习而言,存在很大的难度。因此,如何做好对该门课程的教学成为当前思考的重点,也是本课程改革的重点。 1 注重教学理念,改革教学内窖 当代职业教育的特点是培养具有职业性和应用能力的专门型人才。因此,在教育中通常采用就业作为培养的导向。对此,在课程内容的选择上,首先非常注意教材的选取,主要原因在于教材作为教学的根本,将对教学起着最为直接的影响,也会对激发学生学习积极性起到很大的作用。 当前,数字通信系统原理课程的教材比较丰富,研究的理论也比较深,但是实践方面的内容比较少,使得教材对高职学生来讲存在一定的差距。经过对比,重庆电讯职业学院移动通信专业选用人民邮电出版社出版的21世纪高职高专通信教材《数字通信系统原理》。该教材的特点是以现代数字通信系统为背景,从共性出发,系统介绍数字通信系统的基本概念、基本原理和相关技术。通过本书学习,能对数字通信系统建立起总体上的概念。本书侧重于系统,不强调电路细节和数学分析,在内容的处理上强调物理概念,用直观的方法解释问题;对于重难点问题,均给出应用示例,通过示例说明原理与实际应用的关系,并通过应用加深对基本概念和基本原理的理解,理论知识紧密联系实际。该教材对于高职学生易学易懂,适合高职院校数字通信系统原理课程教学。 其次,本着在教学中应有所建树的思想,突出以人为本的教学理念和注重应用的教学。在教学中一方面着手对基础内容、方法等的引导;另一方面突出重点,对学习中的难点和要点进行解决。对此,在教学中提出通过“以线带点”的方式,实现点线的关联,从容实现课程内容体系的改革。 确定课程教学的主线 如何结合高职院校的特定教学内容进行选择性的教学,成为改革的第一步。对此,删除教材中理论性比较强的内容,尽量回避其中比较繁琐的公式。同时结合应用的实际,对通信系统的模型进行选择性学习。强调通信系统整体概念的建立,根据信号的产生、传输、接收和恢复过程,用一个典型数字通信系统的组成框图作为学习的总路线图,将各功能框图称为“节点”,各功能框图的有向线段称为“线”。以路线图中的节点涉及的典型技术理论分析为重点,以信号流程为主线,以线带点,培养学生通信系统的宏观分析和微观分析方法。 在教学过程中,首先通过精心制作教学课件,对教学内容中的“点”和“线”进行详细的讲解,以此查看其中的内在联系,从而使得学生充分理解通信的本质――就是将大量的信息进行高效和无失真的传输,并在传输中实现信息安全。从微观上精选典型技术,重点分析基本理论模块。其次,对各个不同的知识点进行均匀分配,明确重点,对不同知识点进行不同教学,强调各个知识点的联系,从而深化“点线关联”的思维。 注重典型技术和基本理论 从微观的角度选择实用的、典型的技术和基础的理论模块;从宏观上来讲则是以数字信号传输作为主线,通过逐步开展典型技术的学习从而实现对具体的技术的分析。在教学活动中,针对高职学生的特点,对通信技术的实现不贪多求全,而是精选典型技术进行微观分析,注意激发学生学习的兴趣,关键是引导学生掌握数字通信的基本结构体系。具体的做法是将全课程分为通信系统概论、信号与通信信道、信源编码、数字信号的基带传输、信道编码、差错控制编码、信道复用与多址技术及数字信号的调制传输、定时与同步八个优秀模块。对其中不同的模块进行不同的分析,并对其中实用性的技术进行讲解。 2 更新教学方法,培养学生自主学习能力 在进行通信学原理教学时,一定要采取有效的教学方法在课堂上吸引学生的注意力,增强教学效果,从而激发学生的创新思维能力。选择教学方式时要避免采用“灌输式”等让学生处于被动地位的教学方法,课堂上要以学生为主体,采用提问的方式积极引导学生进行思考,从而引起他们的学习兴趣,让他们主动去思考,激发他们的创造性思维。让学生在掌握知识的同时,还能探索适合自己的学习方法,使他们由“学会”转向“会学”。 “启发式”教学 教师作为课堂教学的媒介,采用启发式的教学方式,并通过循序渐进的方式引导学生进行思考和讨论,最后再通过教师进行总结和分析。通过采用启发式教学可以有效地避免概念出现混淆,明白知识点的具体应用和通过分析归纳出相应的原理等,以此来提高学生学习的主动性和积极性,此外还可以使学生分析、解决问题的能力得到培养和提高。启发式教学是一种互动、讨论式的教学方法,这种方式的教学不仅有助于提高学生学习的积极性、主动性及分析问题、解决问题的能力,更可有效提高学生团队合作、表达能力等。 “研讨式”教学模式 “研讨式”教学是一种新的教学模式。它以解决问题为主题思想,教师设立相关的课题或者是创造相关的问题情境,学生进行集体讨论、查找相关资料,并且进行实践、探索,然后提出解决问题的方法策略。教师在这个过程中不直接参与,只是给予一定的指导。在这个过程中,学生既掌握了知识,还锻炼了自己的思维能力和解决问题的能力,从“学会”的层面迈向“会学”的层面。比如随着通信网络技术的发展,人们的生活与其联系越来越紧密,我国已经进入第三代移动通信全面运行的阶段,形成了移动、联通、电信三大运营商三足鼎立的局面。随着网络通信技术的发展,目前三大运营商为了追求更高的信息承载能力,已经纷纷由3G网络向4G网络发展,并且不断争相占领市场份额。教师可以在现代移动技术发展的基础上,引导学生对其中的课题进行研究。 结合当前移动通信的发展情况,引导学生选择相关的课题进行研究,如“移动通信新技术研究”“3G在中国”“3G之后物联网”等。通过这些课题的研究,让学生利用知网下载相关文献,在图书馆查阅相关资料,上网搜集相关技术的最新信息,给学生提供思考及讨论问题的机会。这样的学习方式可以开阔学生视野、拓宽知识面,利于提高他们的综合能力,最重要的是吸引他们主动学习,培养创新型人才。 学生主导式教学模式 对通信课程来说,它拥有相对完整的理论体系,前后内容联系紧密,理论性非常强,抽象度高,并且涉及很多数学知识,对于学生来说学习难度非常大。因此,在对学生进行教学的时候,应首先注重对学生各项基础理论知识的灵活应用,并将其进行融会贯通。学生主导式教学法提倡学生主动学习,采用灵活的学习方法,使学生灵活运用已经掌握的基本知识体系,从而在整体上对通信系统理论体系进行把握。 任务驱动式教学模式 “任务驱动式教学”也是近年兴起的全新教学模式。采用这种方式进行教学,可以给学生安排一些相对具体的任务,在任务完成的过程中了解基础的技能、知识。以该课程为例进行论述,课程的学习任务以工作任务为目标进行设计,设计好之后,以工作任务和情景描述为开端具体引入。在对课程的学习中,以实际的系统作为教学样板,先对系统的特征、功能、工作方式等引导学生进行学习,再采用项目分解的方式,将相关的知识体系传递给他们。 3 对教学手段和考核方法进行改进,提高学生学习积极性 结合多媒体技术手段 通信课程在一定的程度上非常抽象,且具有很强的理论性。因此,在教学中,简单的口述等方式不能将知识完全表达出来。在教学中必须借助现代多媒体的方式,通过电脑制作的课件、录制教学录像和短片等,直观表述一些抽象、不易理解的内容。此外,利用多媒体进行教学,尤其是播放一些动画效果,可以吸引学生的注意力,提高教学效率。 加强实践教学,培养学生创新意识 学生在课堂上学习的理论知识可以通过实验实践教学进行巩固,同时通过实验还能提高学生的分析能力和创新能力。由于数字通信系统原理课程具有抽象性和理论性强等特点,所以最好安排随堂实验巩固该课时所学的知识。尤其是PAM、FSK等验证性的实验,更要和课堂内容紧密结合。可以凭借仿真软件如MATLAB仿真相关的知识点,使这些抽象原理更加形象,并能在课堂上直观地展现在学生面前,帮助他们进行理解。 充分利用数字通信系统原理课程网络教学资源 数字通信系统原理课程教学网站上有丰富的学习资源,并为教师和学生提供了学习讨论的平台。该教学网站包括课程介绍模块、授课PPT模块、课后练习模块、师生互动模块等,学生可以随时下载学习资源,还可以和教师进行在线交流。 改革考核形式,发挥学生主观能动性 传统的数字通信系统原理课程的考核方式为期末笔试,这种考核方式能全面地考查学生对知识体系的掌握程度,但是不能全面评价学生的学习情况。因此,要对考核形式进行改革,采取笔试、面试和实践三者结合的考核方式,分别考核学生的理论知识掌握情况、利用知识分析和解决问题的能力、所学知识在实践中的运用能力。 4 结束语 随着现代科学技术的不断发展,出现了很多新的教学手段和教学方法。因此,如何利用这些新的教学手段和教学方法达到课程培养目标是高职教育面临的新问题。为了保证高职院校培养的人才适应社会需求,数字通信系统原理课程教学要进行改革,采用新的教学方法手段,提高学生学习兴趣,从而促进学生的全方面发展。 通信系统原理论文:GSM―R通信系统的工作原理与状态维护 摘 要 本文从GSM-R系统本身的结构出发,对工作流程和特征做出了必要说明,而后从日常运营角度,对该通信系统的维护和分析手段进行了讨论。 关键词 GSM-R;通信;原理;维护 铁路移动通讯系统(GSM-R,Global System of Mobile communication for Railways),从本质上看是GSM技术在铁路工作环境中的应用。GSM-R技术的这种独特的应用环境,决定了它在铁路工作过程中的重要地位,也因此必须承担起铁路工作环境所赋予它的相应职能。以安全需求为首的通信职能,对于GSM-R网络的稳定性而言提出了相比常规GSM网络更高的要求,也正因为如此,GSM-R的维护工作才更需要得到重视。 1 GSM-R系统工作特征 想要针对GSM-R通信系统做出有效的维护工作,首先应当对其自身的结构做出必要了解。对于一个典型的GSM-R通信系统而言,基本上由网络子系统(NSS,Network Sub-System)、基站子系统(BSS,Base Station Sub-system)、运行与支持子系统(OSS,Operation-Support System)和终端设备(MS,Mobile Station)四个部分构成,其典型的结构以及互联状况参见图1。 在GSM-R系统中,BSS部分包括基站控制器BSC和基站收发信台BTS,负责将MS传输上来的信号经由BTS实现无线通信中继,并交由BSC处理和实现区域内的无线电资源管理与移动性管理等相关职能。NSS部分的主要职责则在于面向用户数据、移动性以及网络连接等方面实现管理,而OSS则需要实现整个GSM-R系统与工作人员之间的交流和沟通,负责实现通信系统的可控性和易用性等目标。 2 GSM-R通信系统的维护手段 为了确保GSM-R系统在实际工作的过程中能过稳定的发挥其作用,实现应有职责,就必须切实依据GSM-R系统的工作原理和结构特征,以及其在实际工作中的具体表现,提出相应的维护对策,确保能够在故障发生之前对其实现有效排除,提升系统的健康水平。 对于GSM-R系统优秀网络而言,常见的几种主要维护测试手段主要包括信息追踪、异常呼叫记录、话务分析以及告警分析四种。 信息追踪是GSM-R系统优秀网络最为常用的维护手段,其本质在于通过发送专门用于测试的信令,来实现对于网络中故障可能存在的位置进行定位的一种维护方法。这种测试手段不仅仅可以用于GSM-R系统健康状况的深入检查,对于故障情况下的故障定位也有所帮助。此种方式可以用于GSM-R系统中任何业务流程各个层面的测试,相对而言具有良好的普适特征,并且可以依据多种信令进行跟踪,包括链路、链路集、用户MSISDN号码、用户IMSI、以及各种网元间接口等,都可以作为已知条件进行追踪。 异常呼叫记录在GSM-R通信系统中,主要用于针对异常结束的数据呼叫展开记录和分析,重点工作是对出现异常状况的标准接口消息执行流程操作。这种维护方式并不能直接用于故障的排除,因为它更多是倾向于对于系统异常状况的一种记录,通过这种工作方式所获得的记录虽然对于GSM-R系统分析的深入展开有着极大的推动作用,但是对于故障的排除和定位并没有直接作用。虽然如此,异常呼叫记录的维护方式,对于深入发现存在系统中的“亚健康”状态仍然有着积极意义,对于小概率重现或者不重现事件的记录,在一个相对较长的时间阈中必然有着实践意义。 话务分析的本质在于对GSM-R优秀系统中各项业务流和数据状况进行统计并且加以分析。和异常呼叫记录一样,都不能直接用于故障的定位和排除,但是能够更好的了解到整个系统的工作状况,对于数据潮汐等方面的需求也会有一个较好的掌握。这一方面的分析结构,可以广泛用于GSM-R系统健康状况分析和通信资源优化等方面。并且对于潜藏在系统内不合理的网络优化问题以及信息基站和移动端以及自然环境之间的不契合问题都能够有效发现。 最后,告警分析的关键职能在于针对GSM-R系统中的告警进行记录和反映,同时还需要对触发告警的故障进行深入的分析,并且对故障排除状况和过程进行跟踪。在形成了一定容量的告警数据库的基础上,进一步反作用于GSM-R系统,能够帮助GSM-R从管理层面实现更快的故障判断,并且对于触发自动保护以及故障隔离等方面的系统自动行为优化有着积极意义。 这样的几种维护分析手法,对于大多数存在于GSM-R系统中的故障和不足等问题都能够有效发现。但是除此以外也必须认识到,GSM-R系统所面对的铁路工作环境,与常规的GSM系统所面对的社区环境不同,铁路环境横跨地域广大并且面对的自然环境更为复杂,与此同时GSM-R系统与GSM以及CDMA系统也会在边界上存在一定的干扰,这些都会成为GSM-R通信网络服务质量下降的主要原因。针对于此类问题还应当重点展开有针对性的分析和监测,而不仅仅依赖于常规的维护分析手法,有的放矢才能获得最优效果。 3 结论 GSM-R维护管理体系相对繁杂,必然会包括多方面的内容,在实际工作过程中,随着GSM-R系统的深入运用以及GSM-R业务的广泛开展,对其维护管理体系还需不断深入探索,以达到对网络运行状况实时监控、网络运行数据及时分析、网络及业务故障迅速发现,将网络维护逐步实现预防修的目标。 通信系统原理论文:阐述光纤通信原理及光纤通信系统构成的应用 摘要: 本文论述了光纤通信的原理,并说明了光纤通信系统的构成,并就光纤通信的未来发展趋势进行简要阐述。 [关键词] 光纤;通信原理;光纤通信系统;发展前景 1前言 光纤通信是现代通信网的主要传输手段,它的快速发展历史只有二十多年,已经历三代:短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光纤。进入21 世纪后,由于因特网业务的迅速发展和音频、视频、数据、多媒体应用的增长,对大容量(超高速和超长距离) 光波传输系统和网络有了更为迫切的需求。光是一种频率极高的电磁波,因此用光作为载波进行通信容量极大,是过去通信方式的千百倍,具有极大的吸引力,光通信是人们早就追求的目标,也是通信发展的必然方向。 2 通信原理 2.1 光纤的优点 光纤是由中心的纤芯和的包层同轴组成的圆柱形细丝。光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外,在应用中,光纤常按用途进行分类,可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤,并常以某种功能器件的形式出现。光纤通信之所以发展迅猛。主要原于它具有以下特点: 1) 通信容量大、传输距离远。一根光纤的潜在带宽可达20THz,无中继传输距离可达几十、甚至上百公里; 2) 信号串扰小、保密性能好; 3) 绝缘、抗电磁干扰性能强,传输质量佳; 4) 光纤线径细、重量轻,原料为石英,节省有色金属铜材料,有利于资源合理使用; 5) 具有抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强等优点; 6) 无辐射,难于窃听,因为光纤传输的光波不能跑出光纤以外; 7) 光缆适应性强,寿命长。 2.2 光纤通信的原理 所谓光纤通信,就是在发送端首先要把传送的信息(如话音) 变成电信号,然后调制到激光器发出的激光束上,使光的强度随电信号的幅度(频率) 变化而变化,并通过光纤发送出去;在接收端,检测器收到光信号后把它变换成电信号,经解调后恢复原信息。然而,由于目前技术水平所限,对光波进行频率调制与相位调制等仍局限在实验室内,尚未达到实用化水平,因此目前大都采用强度调制与直接检波方式(IM- DD)。又因为目前的光源器件与光接收器件的非线性比较严重,所以对光器件的线性度要求比较低的数字光纤通信在光纤通信中占据主要位置。 基本的光纤通信系统是由数据源、光发送端、光学信道和光接收机组成。数据是数字,声音,图像等各种信号的数字化。光发送机和调制器则负责将信号转变成适合于在光纤上传输的光信号,先后用过的光波窗口有0.85、1.31 和1.55。光学信道包括最基本的光纤,还有中继放大器EDFA等;而光学接收机则接收光信号,并从中提取信息,然后转变成电信号,最后得到对应的话音、图像、数据等信息。 2.3 光纤通信系统 光纤通信系统的主要工作流程如图2- 1 图2-1 光纤通信系统 2.3.1 PCM电端机 在光纤通信系统中,光纤中传输的是二进制光脉冲“0”码和“1”码,它由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生。而数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生的,称为PCM(Pulsecodemodulation),即脉冲编码调制。这种电的数字信号称为数字基带信号,由PCM电端机产生。 2.3.2 光发信机 光发信机是实现电/ 光转换的光端机。它由光源、驱动器和调制器组成。其功能是将来自于PCM 电端机的电信号对光源发出的光波进行调制,成为已调光波,然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。电端机就是常规的电子通信设备。 2.3.3 光中继器 光中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。它的作用有两个:一个是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减;另一个是对波形失真的脉冲进行整形。 2.3.4 光收信机 光收信机是实现光/电转换的光端机。它由光检测器和光放大器组成。其功能是将光纤或光缆传输来的光信号,经光检测器转变为电信号,然后,再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平,送到接收端的电端机去。 2.3.5 光纤连接器、耦合器等无源器件 由于光纤或光缆的长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件的限制,且光纤的拉制长度也是有限度的。因此一条光纤线路可能存在多根光纤相连接的问题。于是,光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合,对光纤连接器、耦合器等无源器件的使用是必不可少的。 2.4 光纤通信的应用领域 光纤通信的应用领域很广泛,主要用于通信中继网和用户接入网。光纤通信的优点在这里可以充分发挥,逐步取代电缆,得到广泛应用。长途干线通信过去主要靠电缆、微波、卫星通信,现已全面使用光纤通信,并形成了占全球优势的比特传输方法。光纤通信还可用于全球通信网、各国的公共电信网(如我国的国家一级干线、各省二级干线和县以下的支线)、高质量彩色电视传输、工业生产现场监视和调度、交通监视控制指挥、城镇有线电视网、共用天线(CATV) 系统等。 3 光纤通信技术的发展前景 过去有人对光纤通信的发展情景,有些困惑。其一,在2000 年IT行业的泡沫,使光纤通信的生产规模投入过大,生产过剩,IT行业中许多小公司倒闭。特别是光纤,国外对中国倾销。其二,有人认为光纤通信的传输能力已经达到10Tbps,几乎用不完,而且现在大干线已经建设得差不多,埋地的剩余光纤还很多,光纤通信技术不需要更多的发展。 3.1 光纤到家庭(FTTH) 的发展 FTTH可向用户提供极丰富的带宽,所以一直被认为是理想的接入方式,对于实现信息社会有重要作用,还需要大规模推广和建设。FTTH所需要的光纤可能是现有已敷光纤的2~3 倍。过去由于FTTH 成本高,缺少宽带视频业务和宽带内容等原因,使FTTH还未能提到日程上来,只有少量的试验。近来,由于光电子器件的进步,光收发模块和光纤的价格大大降低;加上宽带内容有所缓解,都加速了FTTH的实用化进程。 近来,无线接入技术发展迅速。可用作WLAN 的IEEE802.11g协议,传输带宽可达54Mbps,覆盖范围达100 米以上,目前已可商用。如果采用无线接入WLAN作用户的数据传输,包括上下行数据和点播电视VOD的上行数据,对于一般用户其上行不大,IEEES02.11g是可以满足的。而采用光纤的FTTH主要是解决HDTV宽带视频的下行传输,当然在需要时也可包含一些下行数据。这就形成“光纤到家庭+ 无线接入”(FTTH+ 无线接入) 的家庭网络。这种家庭网络成本大大降低,维护简单。接入网采用无线是趋势,但无线接入网仍需要密布于用户临近的光纤网来支撑,与FTTH相差无几。FTTH+ 无线接入是未来的发展趋势。 3.2 光纤通信的市场 FTTH毕竟是信息社会的需求,光纤通信的市场一定有美好的情景。目前,我国大量建设FTTH的社会环境和条件尚未具备,可能需要等待一段时间。不过也有些大城市的所谓中心商业区CBD,有比较强的经济力量,现在已经采用光纤到住地PTTP 来建设。总的来说,目前中国的FTTH处于起步试点阶段。试点的作用,一方面是摸索技术和建设的经验,另一方面,还起竞争抢占用户的作用。所以,现在电信运行商,地方业主都积极对FTTH试点,以便发展宽带业务。因此,广播运行商受到巨大的挑战,广播商应加快发展数字电视的进程,并且要充实节目内容和采取有竞争力的商业模式。如果广播商要发展VOD点播电视,还需要对电缆电视网双向改造,如果采用光纤网,可更充分地适应未来的技术发展和市场需求。 通信系统原理论文:浅谈津滨轻轨TWC车地通信系统原理及应用 【摘要】结合轻轨采用的美国USSI列车自动控制系统ATC系统,对TWC车地通信设备的原理、应用和维护进行介绍。 【关键词】轻轨;信号;TWC 1.系统简介 TWC车地通信设备是轻轨采用的美国USSI列车自动控制系统ATC系统的一部分,用于车载设备MicrocabⅡ和轨旁设备之间的数据通信。洛杉矶绿线就是应用此系统。USSI的TWC2000单元为现地轨旁和经过列车间提供了无线、带有多种数据的移频键控通信。TWC可以实现以下系统功能:(1)ATO模式下,列车计划精确站台停车(2)非安全数据交换。 每列车上都装有车载TWC系统,轨旁装有轨旁TWC系统。轨旁TWC系统链接在整个通信网络一部分的中央处理器上。车载TWC系统链接在包括车载ATC、ATO和TCMS(列车监控系统)在内的车载系统上。车载ATC、ATO和TCMS通过车载和轨旁的TWC系统与轨旁CPU形成数据链接。 在运营车内TWC信号传送入TWC环线中,TWC系统从轨旁向列车传送非安全控制职责,包括车次号、检车等;从列车向轨旁传送数据状态,包括车次号、检车、列车长度等。本文介绍的是轨旁TWC的功能。TWC系统能够在车载和轨旁之间进行非故障安全的双向通信。 TWC车地通信设备组成如图1所示: 2.轨旁TWC系统组成及原理 轨旁TWC机笼可以放置在标准的19英寸机柜内。每套机笼包括A、B两组电路板,分别与轨旁两组环线单独连接。按作用分为四种不同类型:负责电源控制的开关电路板(共用),负责信息处理和FSK解调功能的TX/RX电路板和串行通信控制电路板(SCC PCB),最后还有一块电源电路板。机笼内还有四个起屏蔽作用的板,间隔插入它们用来防止PCB间的互相干扰。 在轨旁设备站与通行列车之间,车对地通信系统提供无线、串行数据和FSK的通信。每个轨旁设备站都有一个轨旁TWC系统,它与轨旁CPU连接,这个CPU又是列车控制系统的一部分,每列车上还装有车载TWC设备与ATC和ATO连接,车载ATC和ATO系统通过车载和轨旁TWC系统与轨旁CPU数据链接。 如图2所示,车载TWC系统由车载TWC机笼和安装在底部的TWC天线组成。轨旁TWC系统由轨旁的TWC机笼、TWC环线和耦合单元的PCB。一条长1.1英里(约合1.7Km)的传输线将耦合单元与机笼连接,耦合单元传输线与TWC环线连接提供合适的阻抗,当列车通过时,TWC环线与TWC天线间进行电磁耦合,实现无线的数据传输。 车载TWC机笼可以与ATC和ATO系统进行信息交换,也可以通过TWC天线与轨旁TWC机笼交换信息。轨旁TWC系统可以与轨旁CPU PCB进行信息交换,也可以通过TWC环线和车载TWC设备通信。为实现车载系统(ATO、ATC)和轨旁CPU间的半双工数据通信,所有的TWC PCB提供FSK调制和信息处理的功能。TWCW可以设为CTM,这样使得机车容易检测到交叉点位置,来实现精确的计划停车。 3.故障处理 通常的,TWC通信由机笼内的PCB完成,包括(PS PCB,SCC PCB,RX/TX PCB)。如果任一块板子发生故障后,就必须将它更换以恢复操作。表1列出了典型的故障查找及解决步骤。表中列出最常见的问题,可能的造成原理和有效的处理办法。技术人员最好按照给出的处理办法步骤操作,除非遇到比较特殊的故障原因。 4.结束语 经过津滨轻轨近6年的运营,TWC车地通信充分展示了它的稳定性能和便于维修的特点,是信号系统不可或缺的重要部分。有理由相信,将来它还会在日益发展的轨道交通中扮演着重要的角色。 作者简介:张大鹏,天津滨海快速交通发展有限公司中级工程师。 通信系统原理论文:第三代移动通信系统的网络结构及技术原理 摘要:本文先对这一网络结构作一个总体上的技术原理的描述,然后再对三种主流技术作一个各自的分析,通过对这些技术的学习使我们对未来的通信方向有一个基本上的了解。 关键词:第三代移动通信;网络结构;技术原理 1. 3G基本的网络结构和功能 跟我们以前所认识的GSM网络一样,在3G的网络里,也有交换,传输和用户终端,根据IMT-2000系统的基本标准,第三代移动通信系统主要由4个功能子系统构成,它们是优秀网(CN)、无线接入网(RAN)、移动台(MT)和用户识别模块(UIM),且基本对应于GSM系统的交换子系统(SSS)、基站子系统(BBS)、移动台(MS)和SIM卡。 如图所示,3G网络系统主要是UMTS无线接入系统,包括:CN(优秀网)、UTRAN(无线接入网)、UE(用户装置)。NodeB(BS)、RNC(BSC)其中RNC可以看成GSM网络中的基站控制器,而NodeB可以看成GSM网络中的基站收发信台。对某个NodeB来说,控制其的RNC称为控制RNC(CRNC)。 CN优秀网部分包括UMSC、SGSN、GGSN等功能实体,支持3G并发业务、高速电路业务和分组业务的MSC/VLR/HLR框架实现传输管理,移动性管理,呼叫控制,基本电信业务和补充业务等功能。 RNC无线网络控制器提供IU、IUb、IUr接口,管理和控制Node-B与CN信息传递,实现技术标准中的控制平面和用户平面的一些功能。 Node-B基站系统通过IUb接口,接收来自RNC无线资源控制命令,完成标准中的专用和物理信道的接收和发送功能。我们从这里知道,其实3G网络的各功能结构和GSM有相似之处,那么3G网络是怎么在GSM网络功能模块中演进的呢?其实3G网络的演进包括RNC和CN部分的演进:UMTS无线接入部分RAN,采用UTRAN作为基站侧,以新建的方式实现3G宽带数据业务的无线接入;3G的演进主要的是优秀网部分的演进,UMTS CN演进根据3GPP标准分为两个阶段,第一个阶段为3GPP R-99的演进基于GPRS网络,第二阶段为3GPP演进基 于全IP网络。由于网络的这些种种演进,因此有了区别于2G(GSM)网络的3G的一个基本特征: (1)具有全球范围设计的,与固定网络业务及用户互连,无线接口的类型尽可能少和高度兼容性; (2)具有与固定通信网络相比拟的高话音质量和高安全性; (3)具有在本地采用2Mb/s高速率接入和在广域网采用384kb/s接入速率的数据率分段使用功能; (4)具有在2GHz左右的高效频谱利用率,且能最大程度地利用有限带宽; (5)移动终端可连接地面网和卫星网,可移动使用和固定使用,可与卫星业务共存和互连; (6)能够处理包括国际互联网和视频会议、高数据率通信和非对称数据传输的分组和电路交换业务; (7)支持分层小区结构,也支持包括用户向不同地点通信时浏览国际互联网的多种同步连接; (8)语音只占移动通信业务的一部分,大部分业务是非话数据和视频信息; (9)一个共用的基础设施,可支持同一地方的多个公共的和专用的运营公司; (10)手机体积小、重量轻,具有真正的全球漫游能力; (11)具有根据数据量、服务质量和使用时间为收费参数,而不是以距离为收费参数的新收费机制。 2.3G的技术原理 2.1 双工方式 频分双工(FDD): 频分双工收发信各占用一个频率(段):收发同时进行,时延小技术成熟 时分双工(TDD): 时分双工收发信用同一频率,收发使用不同时隙:只占用一段频率;上下行信道对称,利于智能天线:设备简单,成本低;不对称FDD工作,数据传输使用时效率高。 WCDMA和CDMA2000都采用FDD模式,只有TD-SCDMA采用TDD模式。FDD模式的特点是在分离的两个对称频率信道上,系统进行接收和发送,用频段来分离接收和传送信道;采用包交换等技术,可突破第二展的瓶颈,实现高速数据业务,并可提高频谱利用率,增加系统容量。但FDD必须采用成对的频率,即在每2×5MHz的带宽内提供第三代业务。该方式在支持对称业务时,能充分利用上下行的频谱,但在非对称的分组交换(互联网)工作时,频谱利用率则大大降低,在这点上,TDD模式有着FDD无法比拟的优势。 2.2 多址方式 通信的多址方式:码分多址 (CDMA)、空分多址 (SDMA)、频分多址 (FDMA)、时分多址 (TDMA)。 2.3 CDMA在无线信道中传输的优势 采用RAKE接收机,有效利用了信道相干时间形成的时间分集效应;宽带传输系统,利用了信道的频率分集效果;码字的多址传输,利用了多用户分集的效果;信号在信道中传输功率低,降低了干扰,提高了保密性;扩频因子灵活变换,有助于多媒体等多速率并发业务的传输;频谱效率高,优于以往的AMPS和GSM,频率复用系统WCDMA为1,GSM为1~~18;支持软切换和更软切换;支持新技术的应用,如多用户检测;WCDMA有下行发射分集,而GSM没有。 2.4 智能天线 智能天线是基于自适应天线阵原理,利用天线阵的波束赋形产生多个独立的波束,并自适应地调整波束方向来跟踪每一个用户,达到提高信号干扰噪声比SINR,增加系统容量的目的。采用智能天线技术,实际上就是通过数字信号处理,使天线阵为每个用户自适应地进行波束赋形,相当于为每个用户形成了一个可跟踪他的高增益天线,从而既可以进行全方位通信,又可以用较小的发射功率覆盖相同的范围。在3G系统中,其他新的功能技术如多用户检测技术、联合检测、空时码、HDR等等,在这里就不多做阐述了。下面对这些技术基础的三种主流标准作介绍,还有一种新标准的简单介绍。 2.5 CDMA2000技术标准 CDMA2000是国际电信联盟(ITU)规定的第三代移动通信无线传输技术之一,是从窄频CDMA one数字标准衍生出来的,CDMA2000是美国ITU提出的第三代移动通信空中接口标准的建议,是IS-95标准向第三代演进的技术体制方案,是一种宽带CDMA技术。前反向同时采用导频辅助相干解调;在扩频码选择采用相同M序列,通过不同的相位偏置区分不同的小区和用户;射频带宽从1.25MHz到20MHz可调;快速前向和反向功率控制;下行信道中采用公共连续导频方式进行相干检测,提高系统容量;在下行信道传输中,定义直扩和多载波传输两种方式,码片速率分别为3.6864Mcps和1.22Mcps,多载波方式能很好地兼容IS-95网络;支持F-QPCH,可延长手机待机时间;优秀网络给予ANSI-41网络的演进,并保持与ANSI-41网络的兼容性;支持软切换和更软切换;设计了两类码复用业务信道,基本信道用于传送语音、信令和低速数据,是一个可变速率信道,补充信道用以传送高速率数据,在分组数据传送上应用了ALOHA技术,改善传输性能;在同步方式上cdma2000与IS-95相同,基站间同步采用GPS方式。CDMA2000标准是一个体系结构,按照使用的带宽来区分,CDMA2000可以分为1x系统和3x系统。其中1x系统使用1.25MHz的带宽,提供的数据业务速率最高只能达到307kbit/s。在1x系统以后,国际上比较公认的发展方向是1x EV-DO和1x EV-DV系统。其中1x EV-DO系统重点提高了数据业务的性能,将用户的最大数据业务传送速率提高到2.4Mbit/s。而1x EV-DV系统在将数据业务最大速率提高到3.1Mbit/s的同时,又进一步提高了语音业务的容量。 3.结语 综述所述,随着经济的发展,各种技术发展, 第三代移动通信技术将会相应地调整、完善和进一步发展。纵观移动通信技术的发展规律和第三代通信技术的优点,我们相信,不远的将来,第三代移动通信系统将产生一个容量更大、利润更丰厚的市场。 通信系统原理论文:阐述光纤通信原理及光纤通信系统构成的应用 摘要: 本文论述了光纤通信的原理,并说明了光纤通信系统的构成,并就光纤通信的未来发展趋势进行简要阐述。 [关键词] 光纤;通信原理;光纤通信系统;发展前景 1前言 光纤通信是现代通信网的主要传输手段,它的快速发展历史只有二十多年,已经历三代:短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光纤。进入21 世纪后,由于因特网业务的迅速发展和音频、视频、数据、多媒体应用的增长,对大容量(超高速和超长距离) 光波传输系统和网络有了更为迫切的需求。光是一种频率极高的电磁波,因此用光作为载波进行通信容量极大,是过去通信方式的千百倍,具有极大的吸引力,光通信是人们早就追求的目标,也是通信发展的必然方向。 2 通信原理 2.1 光纤的优点 光纤是由中心的纤芯和的包层同轴组成的圆柱形细丝。光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外,在应用中,光纤常按用途进行分类,可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤,并常以某种功能器件的形式出现。光纤通信之所以发展迅猛。主要原于它具有以下特点: 1) 通信容量大、传输距离远。一根光纤的潜在带宽可达20THz,无中继传输距离可达几十、甚至上百公里; 2) 信号串扰小、保密性能好; 3) 绝缘、抗电磁干扰性能强,传输质量佳; 4) 光纤线径细、重量轻,原料为石英,节省有色金属铜材料,有利于资源合理使用; 5) 具有抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强等优点; 6) 无辐射,难于窃听,因为光纤传输的光波不能跑出光纤以外; 7) 光缆适应性强,寿命长。 2.2 光纤通信的原理 所谓光纤通信,就是在发送端首先要把传送的信息(如话音) 变成电信号,然后调制到激光器发出的激光束上,使光的强度随电信号的幅度(频率) 变化而变化,并通过光纤发送出去;在接收端,检测器收到光信号后把它变换成电信号,经解调后恢复原信息。然而,由于目前技术水平所限,对光波进行频率调制与相位调制等仍局限在实验室内,尚未达到实用化水平,因此目前大都采用强度调制与直接检波方式(IM- DD)。又因为目前的光源器件与光接收器件的非线性比较严重,所以对光器件的线性度要求比较低的数字光纤通信在光纤通信中占据主要位置。 基本的光纤通信系统是由数据源、光发送端、光学信道和光接收机组成。数据是数字,声音,图像等各种信号的数字化。光发送机和调制器则负责将信号转变成适合于在光纤上传输的光信号,先后用过的光波窗口有0.85、1.31 和1.55。光学信道包括最基本的光纤,还有中继放大器EDFA等;而光学接收机则接收光信号,并从中提取信息,然后转变成电信号,最后得到对应的话音、图像、数据等信息。 2.3 光纤通信系统 2.3.1 PCM电端机 在光纤通信系统中,光纤中传输的是二进制光脉冲“0”码和“1”码,它由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生。而数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生的,称为PCM(Pulsecodemodulation),即脉冲编码调制。这种电的数字信号称为数字基带信号,由PCM电端机产生。 2.3.2 光发信机 光发信机是实现电/ 光转换的光端机。它由光源、驱动器和调制器组成。其功能是将来自于PCM 电端机的电信号对光源发出的光波进行调制,成为已调光波,然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。电端机就是常规的电子通信设备。 2.3.3 光中继器 光中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。它的作用有两个:一个是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减;另一个是对波形失真的脉冲进行整形。 2.3.4 光收信机 光收信机是实现光/电转换的光端机。它由光检测器和光放大器组成。其功能是将光纤或光缆传输来的光信号,经光检测器转变为电信号,然后,再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平,送到接收端的电端机去。 2.3.5 光纤连接器、耦合器等无源器件 由于光纤或光缆的长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件的限制,且光纤的拉制长度也是有限度的。因此一条光纤线路可能存在多根光纤相连接的问题。于是,光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合,对光纤连接器、耦合器等无源器件的使用是必不可少的。 2.4 光纤通信的应用领域 光纤通信的应用领域很广泛,主要用于通信中继网和用户接入网。光纤通信的优点在这里可以充分发挥,逐步取代电缆,得到广泛应用。长途干线通信过去主要靠电缆、微波、卫星通信,现已全面使用光纤通信,并形成了占全球优势的比特传输方法。光纤通信还可用于全球通信网、各国的公共电信网(如我国的国家一级干线、各省二级干线和县以下的支线)、高质量彩色电视传输、工业生产现场监视和调度、交通监视控制指挥、城镇有线电视网、共用天线(CATV) 系统等。 3 光纤通信技术的发展前景 过去有人对光纤通信的发展情景,有些困惑。其一,在2000 年IT行业的泡沫,使光纤通信的生产规模投入过大,生产过剩,IT行业中许多小公司倒闭。特别是光纤,国外对中国倾销。其二,有人认为光纤通信的传输能力已经达到10Tbps,几乎用不完,而且现在大干线已经建设得差不多,埋地的剩余光纤还很多,光纤通信技术不需要更多的发展。 3.1 光纤到家庭(FTTH) 的发展 FTTH可向用户提供极丰富的带宽,所以一直被认为是理想的接入方式,对于实现信息社会有重要作用,还需要大规模推广和建设。FTTH所需要的光纤可能是现有已敷光纤的2~3 倍。过去由于FTTH 成本高,缺少宽带视频业务和宽带内容等原因,使FTTH还未能提到日程上来,只有少量的试验。近来,由于光电子器件的进步,光收发模块和光纤的价格大大降低;加上宽带内容有所缓解,都加速了FTTH的实用化进程。 近来,无线接入技术发展迅速。可用作WLAN 的IEEE802.11g协议,传输带宽可达54Mbps,覆盖范围达100 米以上,目前已可商用。如果采用无线接入WLAN作用户的数据传输,包括上下行数据和点播电视VOD的上行数据,对于一般用户其上行不大,IEEES02.11g是可以满足的。而采用光纤的FTTH主要是解决HDTV宽带视频的下行传输,当然在需要时也可包含一些下行数据。这就形成“光纤到家庭+ 无线接入”(FTTH+ 无线接入) 的家庭网络。这种家庭网络成本大大降低,维护简单。接入网采用无线是趋势,但无线接入网仍需要密布于用户临近的光纤网来支撑,与FTTH相差无几。FTTH+ 无线接入是未来的发展趋势。 3.2 光纤通信的市场 FTTH毕竟是信息社会的需求,光纤通信的市场一定有美好的情景。目前,我国大量建设FTTH的社会环境和条件尚未具备,可能需要等待一段时间。不过也有些大城市的所谓中心商业区CBD,有比较强的经济力量,现在已经采用光纤到住地PTTP 来建设。总的来说,目前中国的FTTH处于起步试点阶段。试点的作用,一方面是摸索技术和建设的经验,另一方面,还起竞争抢占用户的作用。所以,现在电信运行商,地方业主都积极对FTTH试点,以便发展宽带业务。因此,广播运行商受到巨大的挑战,广播商应加快发展数字电视的进程,并且要充实节目内容和采取有竞争力的商业模式。如果广播商要发展VOD点播电视,还需要对电缆电视网双向改造,如果采用光纤网,可更充分地适应未来的技术发展和市场需求。 通信系统原理论文:高职院校“通信系统原理”课程教学改革问题探析 随着信息化社会的到来,信息与通信日益广泛地渗入到各行各业和各个学科,“通信系统原理”不仅成为通信工程专业的一门重要专业基础课程,而且也成为信息工程、电子工程、计算机应用、自动化以及其他相近专业的必修课程。高职院校由于受传统教育和教学方法的影响,基本沿用过去强调学科本位的本科教学模式,未对课程内容进行有效整合,照搬本科教材及内容,或只是对某些部分内容进行删减,没有结合学生实际情况传授基本的且适合于高职学生发展的知识,而是将超越高职学生理解范围的繁、难、偏的知识点填鸭式地教授给学生,导致学生学得累、学不懂、学不会、厌学直至放弃本课程的学习。为了满足培养工程高层次应用型技术人才的目标,突出操作技能培养,广东轻工职业技术学院对“通信系统原理”课程进行了一次教学改革与实践。 一、教学进程的改革 “通信系统原理”课程的内容是介绍通信系统的基本理论、基本分析方法和各项性能指标。该课程的特点是内容抽象、理论性强,需要较强的数学基础,其先修课程有“高等数学”、“线性代数”、“信号与系统”、“概率论”、“高频电子线路”等。后续课程有“移动通信”、“程控交换机”、“光纤通信”、“移动终端设备原理”等。因此,该课程是一门承前启后的课程,也是通信专业最重要的课程之一,其教学质量的好坏对通信工程、信息工程专业的学生有着重大的影响。传统的强调学科本位的本科教学模式是严格按照完整的“先修课程通信系统原理后续课程”的教学模式进行,在开展本课程之前,必须把前面的所有先修课程全部讲授完毕。其教学进程如表1所示: 表1所示的教学进程在该院进行的时候遇到了以下问题: 第一,第三学期进行的“概率论”、“信号与系统”课程内容过于抽象、深奥,高职院校学生基础较差存在厌学情绪,教学效果不理想。 第二,随着高职院校的改革和发展,“工学结合”、“顶岗实习”已经成为教学活动中最重要的一个环节。为了保证“工学结合”、“顶岗实习”活动的正常开展,必须要大力对过于抽象的理论教学时间进行压缩,而且为了实现高职院校的教学与就业的“零过渡”,越来越多的高职院校从第五学期开始就安排学生到企业实习了。因此,将通信工程的优秀专业课程设计在第五学期,是不能满足高职院校教学改革发展的需要的。 鉴于此,学院进行了教学进程方面的改革尝试,将专业优秀课程提前一个学期,删掉“概率论”、“信号与系统”课程,重新调整了教学计划,如表2所示: “高频电子线路”课程的先修课有“模拟电路”等。“通信系统原理”的内容里面在模拟调制系统这一章节与“高频电子线路”有较强的相关性,如果学生先学习“高频电子线路”,再学习“通信系统原理”,那么学生理解这一章节也许会好一些。不过由于时间紧凑,因此,只能将“模拟电路”安排在第二学期开展,而将“高频电子线路”与“通信系统原理”课程同时在第三学期开展。结果发现,学生在学习“通信系统原理”课程关于模拟调制系统原理的时候,感觉到需要掌握对应的高频电子线路的知识,而在学习具体电子线路时,也能加深对通信系统的理解,从而取得相辅相承、互相促进的效果。 二、教学内容的改革 把“概率论”、“信号与系统”课程全部删除,不利于学生对通信系统原理课程的理解。不讲授“信号与系统”的基本内容,学生无法理解通信系统课程中关于频谱和传递函数等方面的基本概念;不讲授“概率论”的基本内容,学生无法理解课程中关于信道与噪声以及误码率方面的推导过程。因此,在讲授本课程之前,需要适当地补充相关的基本内容,将“概率论”、“信号与系统”的主要内容作扼要的介绍,将其精髓浓缩出来,并无缝地插入到通信原理的相应内容中去,力求对于那些没有接触过这些先修课程的对象也能够没有困难地理解其中的内容。 通信系统原理课程本来基本学时数为64学时(4学时/周),我们的尝试是将其学时数增加到96学时(6学时/周),增加了32学时。其中约24学时用于讲授“信号与系统”的基本知识,8学时讲授“概率论”的基本知识。课程教学的顺序是先讲授“信号与系统”,继而讲授“通信系统原理”,然后在讲授中遇到与“概率论”有关的知识时补充必要的基本内容。将三门先修课程的内容高度浓缩,不遗留必要的知识点,同时凡是与“通信系统原理”无关的章节一概跳过,达到“少而精”的目的。 三、教材的选择与编写 教材乃授课之本,好的教材对教、学活动都产生良好的促进作用。高职院校要根据学生的特点及其培养目标选择适合于高职学生定位的教材,最好采用高职高专规划教材。在本次实践中,我们选择张会生主编的《现代通信系统原理》作为教材,至于“信号与系统”和“概率论”方面则参考以上的教材中相关章节内容,将需要补充的知识点抽取出来,然后采用电子教案和印发补充资料的形式发放给学生,既达到教学目的,也节约教材成本。 高等职业教育的发展是日新月异的,“通信系统原理”课程教学改革是时代赋予我们的重任,意义深远。课程改革创新的路还有很长,要做的事还很多,应遵循教学规律,不断改革创新,为培养掌握通信技能的高等职业技术人才做出新的努力。 (作者单位:广东轻工职业技术学院电子通信工程系)
期刊收录:知网收录(中) 上海图书馆馆藏 万方收录(中) 国家图书馆馆藏 维普收录(中) 统计源期刊(中国科技论文优秀期刊)
高分子材料论文:高分子材料课程设计论文 1课程设计题目选取 课程设计选题合理与否,是课程设计改革的重要环节,应注意课题的综合性、实用性及层次性[2]。课程设计环节中增加高分子材料改性及工艺探索的题目,目的在于加深学生对《高分子材料成型工艺学》、《聚合物改性原理及方法》等课程知识的理解,提高其理论联系实际和灵活运用知识的能力。选择合适的题目是保证学生如期完成课程设计的前提。课程设计环节比毕业设计环节少了8周的时间,因此课程设计选题应“小而精”,难度应明显低于毕业设计题目。如果选取完全没有研究基础的题目,学生前期探索实验会花费过多时间,不利于课程设计顺利进行。基于以上原因,笔者在以往毕业设计题目的基础上进行延伸,确定了课程设计相关题目。例如往届学生曾做过“硅橡胶阻燃材料性能研究”的毕业设计题目,对于硅橡胶混炼及硫化工艺积累了一定的经验数据,而硅橡胶材料力学性能指标还不尽如人意,需要进一步改进配方。可以在此基础上引出两个课程设计题目:“硫化剂种类及用量对硅橡胶力学性能的影响”、“结构控制剂种类及用量对硅橡胶力学性能的影响”,并由两个学生分别完成以上题目。由于有前人的基础,学生在实验过程中没有重复探索相关工艺参数,实验直接切入主题,有利于在有限的时间内完成课程设计。此外,两个课程设计题目虽各有侧重,但主要原材料及成型工艺都相同,故两个学生可共用一套成型设备,大大节约了设备预热及清理时间。将学生按相近课题组成互助小组,不仅提供设备利用率,也有利于学生在遇到问题时,相互讨论,相互促进[3]。 2实验人员安排 我校高分子材料与工程专业每年招生人数为80人,现有实验室设备条件尚不能满足全部学生同时开展材料改性及工艺制定等实践内容。因此,合理安排课程设计环节进行材料改性及工艺制定的学生人数,是如期完成课程设计内容的必要保证。按照人才培养方案,本专业课程设计安排在第四学年秋季学期最后4周进行。此时学生的专业课程学习已全部完成,学生对于自己的就业去向也有了初步规划。可以结合学生的就业意愿安排其课程设计内容。对于工作单位已落实为材料改性或工艺制定岗位的学生,可以优先安排其在课程设计阶段进入相关实训。课程设计内容与学生就业去向密切相关,可以充分调动学生的积极性,自觉参与到课程设计的各个环节。在本次课程设计改革试点工作中,2010级的一名学生对于硅橡胶材料配方优化题目很感兴趣,原因就是与其签约的工作单位主要生产硅橡胶产品。这名学生在课程设计过程中充分发挥了自身的主观能动性,在实验遇到问题时没有被动等待老师的安排,而是通过多方搜集资料以及与指导老师讨论等方式积极寻求解决问题的有效途径。学生在课程设计阶段提前进入“工作状态”,为学生更快适应企业工作节奏和工作思路奠定基础。 3实验进度安排及突发情况处理 课程设计时间只有4周。以往安排学生绘制模具图,主要按照塑件图测绘(1周)—装配图设计及绘制(1周)—零件图绘制(1周)—说明书撰写(1周)来安排进度。模具设计过程中基本不存在突发因素,设计进度容易控制。如果在课程设计中安排材料改性、工艺制定等内容,则可能由于设备故障、原料采购不及时或其他因素影响实验进度,导致学生无法如期完成课程设计[1]。为此,课程设计指导老师需要提前做好原料及实验设备的准备、检查工作,并做好应急预案。在本次课程设计改革试点工作中,主要按照资料收集、初定方案、实验验证的思路安排进度。仍然以“硫化剂种类及用量对硅橡胶力学性能的影响”、“结构控制剂种类及用量对硅橡胶力学性能的影响”这两个课程设计题目为例:第1周进行资料搜集并初定两种硫化剂(结构控制剂)备选;第2周进行硫化剂(结构控制剂)种类筛选;第3周确定硫化剂(结构控制剂)最佳用量;第4周整理数据并撰写课程设计小论文。从实际试点情况看来,学生在4周内完成材料改性等课程设计题目是基本可行的,所有参与试点的学生都如期完成了课程设计预定内容并按期提交了课程设计论文。在试点工作中,也出现了一些突发情况。在实验进行过程中,个别设备由于电压不稳导致温控器失灵而维修了几天,耽误了进度。但由于参与试点的学生们积极性及配合度较高,在第1周仅花了3天时间就提前完成了资料收集及方案的初步确定。在设备维修期间,指导教师及时调整进度,让学生把实验数据整理及课程论文框架构建与实验同步进行,大大缩短了后期课程论文撰写的时间,从而保证了课程设计如期完成。 4结语 通过课程设计阶段小范围试点发现,在4周课程设计时间内,可以安排学生进行配方设计及工艺制定的相关实训。不仅提高了现有设备的利用率,也使学生动手能力得到多方面训练,从而使学生所学知识更贴近企业需求。当然,为了保证学生如期完成课程设计,指导教师应在课题选取、实验进度安排等方面多下功夫,也应针对实验过程中可能出现的突发情况做好应急预案,不断总结经验,使课程设计方案尽可能完善。 作者:盛旭敏 单位:重庆理工大学材料科学与工程学院 高分子材料论文:高分子材料教学设计论文 1创新型实验开展的必要性 相比基础性实验,综合性实验的设置和开展对学生各课程知识的掌握在广度和深度上均提出了更高的要求,也使得学生能够对分属于不同课程的知识点有了更为深刻的认识,通过相互对比和验证,有助于专业知识的全面掌握和理解。但鉴于实验开展仍然遵循着学生预习、老师讲授、动手操作和课后交报告的传统模式,虽然实验指导老师针对实验可以设计不同的反应历程,让不同组别的学生获得迥异的结果,但实验结论的预测性很强,一些意外问题的发生也会在指导教师的预料之中,并能够很快给出解决方案,这对于提升学生在主观能动学习能力的效果很有限。另外,本校开展的高分子实验在内容的编排上还存在着较为明显的学科界限,还不能完全融合高分子化学、高分子物理和高分子成型加工原理等课程内容,因此很有必要开设具有创新型的研究型实验课程。 2实验开设时机 鉴于此类研究型实验的开展往往需要比较集中的时间段,高分子材料教研室经过多次商讨,确定本实验的学时为90学时(30学时/周×3周),将主要的实验内容集中安排在大四上学期的最后3周内完成。此时,一方面学生已经完成了所有的理论课程的学生和各类基础实验的训练,为本实验的开展提供了先决条件;其次,在此时间段有关校园招聘活动也会告一段落,可以保证学生有充足的时间和精力完成实验;最后,此次实验训练也为下一学期的本科毕业设计(论文)的开展提供一次很好的预演,能够有效地消除学生对毕业设计(论文)的恐慌和迷茫心理。 3实验内容的优化设计 根据王新平等[5]的观点,创新型实验必须具有实验结果的不确定性和探索性、实验设计程序的自主性和开放性,以及实验过程的可行性和可操纵性等基本要素。因而,这类实验的开展必然会对实验人员(包括指导教师和学生)、实验设备和场地等诸多方面提出了更高的要求。根据创新型实验内容设计的三点原则[5]和本专业教研室老师的科研情况,教研室选择了“导电性高分子材料的制备及其应用”这一开放性较强的实验。通过多方面的探讨和论证,我们尝试设计了一个以掺杂聚苯胺的合成、表征及其在聚丙烯和天然橡胶中的应用为主线的研究型实验,实验内容和所需基本学时安排如下:(1)学生分组,布置实验的侧重方向(一组在聚丙烯中的应用,一组在天然橡胶中的应用),安排相关文献的查询和阅读,着重了解聚苯胺的特性和合成方法、聚丙烯和天然橡胶的性能和加工特性,温习有关设备的操作和安全注意事项(30学时)。(2)根据分组,学生在老师的指导下搭建实验平台,进行聚苯胺的合成,分别采用化学氧化聚合法、乳液聚合法、微乳液聚合法和分散聚合法制得一系列经过质子酸或无机酸掺杂改性的聚苯胺,经纯化干燥后备用(30学时)。(3)用高阻计测试聚苯胺的电导率,X射线衍射仪分析产物的物相结构,红外光谱仪观察产物的特征官能团,并在扫描电镜下观察产物的形貌,并比较不同组别间所得聚苯胺产物在性能和外观上的异同(15学时)。(4)各组同学在制得合格的聚苯胺后,按照预先选定的应用方向,分别添加到聚丙烯或天然橡胶中制成复合材料,前者在双螺杆挤出机中完成,而后者在双辊开炼机和平板硫化机中进行。(30学时)(5)将所得复合材料进行标准化制样后,分别用万能电子试验机、摆锤式冲击试验机和高阻计测试复合材料的拉伸性能、冲击韧性和电导率随聚苯胺添加量的变化规律并记录实验结果;用扫描电镜观察复合材料断面形貌,分析破坏机制,探讨材料的强度和韧性变化的机理(15学时)。(6)学生整理数据,并撰写实验报告。报告要求参照本科毕业论文的模板和格式,须包括引言、实验过程、结果与讨论、结论和参考文献等主要部分(30学时)。其中(1)和(6)要求学生利用课余时间分别在实验周的前后一周内完成,不占用实验周的学时。在整个实验进行过程中,如因出现不可抗力或意外情况导致实验进展不顺利,可通过与实验室管理人员协调,利用周六和周日的时间进行弥补,以保证学生有充足的实验时间。通过这样一个研究型实验的设计和内容编排,不但使学生能够将有机化学、高分子化学、高分子物理、高分子成型加工原理以及材料现代测试与分析技术等课程中散落的知识点进行有机串联,还同时大大增强了学生对高分子材料从合成、表征到应用的整体认识。在实验过程出现不可预料的事件时,合理引导学生利用理论知识去分析问题,并通过查找资料寻求解决问题的方法,有力地推动了学生在理论知识和实践应用方面的融会贯通,极大地提升了学生的主观能动性。 4实验课程考核 本实验的考核采用过程管理与结果考核并用的模式,主要分为以下三个方面:(1)学生实验表现(40%):指导教师观察并记录学生在实验中的表现,包括实验时间的合理安排、实验平台的正确搭建、实验药品和原料的适用和管理,以及意外情况出现时的应对措施等。(2)综合报告撰写(40%):要求每一位学生在查阅文献和整理资料的基础上,独立分析实验数据,撰写一份符合要求的实验报告。(3)教师提问考核(20%):学生提交报告期间,指导教师根据报告内容进行提问,考核学生对实验过程和报告内容的熟悉程度,同时考察学生在实验数据分析中的逻辑性,进一步深化学生对实验的印象,达到初步培养学生科研素质的目的。 5结语与展望 创新型实验的设置和开展是实验教学改革中最为重要的环节之一。虽然我校高分子材料与工程专业在此方面进行了初步尝试,但还有大量的工作亟待深入和细化研究。如,如何协同学生人数多与实验设备少之间的矛盾;在非工作日如何加强学生在实验室的安全管理工作;如何通过学生的反馈来改善和优化实验内容,进而提高实验教学的质量;如有可能的话,应在现有工作的基础上,设计更多具有前瞻性、创新型且兼具可行性的创新型实验,以达到满足学生自主选题的需要等。这些问题对实验室管理人员和指导教师提出了更高的要求,需要在后续的工作中进一步加以完善和提高。 作者:杨继年丁国新陶玉仑王周锋高俊珊王艳丽王媛媛滕艳华张宏艳王静单位:安徽理工大学材料科学与工程学院 高分子材料论文:高分子材料成型加工研究论文 一、高分子材料成型加工技术发展概况 近50年来,高分子合成工业取得了很大的进展。例如,造粒用挤出机的结构有了很大的改进,产量有了极大的提高。20世纪60年代主要采用单螺杆挤出机造粒,产量约为3t/h;70年代至80年代中期,采用连续混炼机+单螺杆挤出机造粒,产量约为10t/h;80年代中期以来。采用双螺杆挤出机+齿轮泵造粒,产量可以达到40-45t/h,今后的发展方向是产量可高达60t/h。在l950年,全世界塑料的年产量为200万t。20世纪90年代。塑料产量的年均增长率为5.8%,2000年增加至1.8亿t至2010年,全世界塑料产量将达3亿t,此外。合成工业的新近避震使得易于璃确控制树脂的分子结构,加速采用大规模进行低成本的生产。随着汽车工业的发展,节能、高速、美观、环保、乘坐舒适及安全可靠等要求对汽车越来越重要.汽车规模的不断扩大和性能的提高带动了零部件及相关材料工业的发展。为降低整车成本及其自身增加汽车的有效载荷,提高塑料类材料在汽车中的使用量便成为关键。 据悉,目前汽车上100kg的塑料件可取代原先需要100-300kg的传统汽车材料(如钢铁等)。因此,汽车中越来越多的金属件由塑料件代替。此外,汽车中约90%的零部件均需依靠模具成型,例如制造一款普通轿车就需要制造1200多套模具,在美国、日本等汽车制造业发达的国家,模具产业超过50%的产品是汽车用模具。目前,高分子材料加工的主要目标是高生产率、高性能、低成本和快捷交货。制品方面向小尺寸、薄壁、轻质方向发展;成型加工方面,从大规模向较短研发周期的多品种转变,并向低能耗、全回收、零排放等方向发展。 二、现今高分子材料成型加工技术的创新研究 (一)聚合物动态反应加工技术及设备 聚合物反应加工技术是以现双螺杆挤出机为基础发展起来的。国外的Berstart公司已开发出作为连续反应和混炼的十螺杆挤出机,可以解决其它挤出机(包括双螺杆和四螺杆挤出机)作为反应器所存在的问题。国内反应成型加工技术的研究开发还处于起步阶段,但我国的经济发展强烈要求聚合物反应成型加工技术要有大的发展。指交换法聚碳酸酯(PC)连续化生产和尼龙生产中的比较关键的技术是缩聚反应器的反应挤出设备,我国每年还有数以千万吨计的改性聚合物及其合金材料的生产。关键技术也是反应挤出技术及设备。 目前国内外使用的反应加工设备从原理上看都是传统混合、混炼设备的改造产品,都存在传热、传质过程、混炼过程、化学反应过程难以控制、反应产物分子量及其分布不可控等问题.另外设备投资费用大、能耗高、噪音大、密封困难等也都是传统反应加工设备的缺陷。聚合物动态反应加工技术及设备与传统技术无论是在反应加工原理还是设备的结构上都完全不同,该技术是将电磁场引起的机械振动场引入聚合物反应挤出全过程,达到控制化学反应过程、反应生成物的凝聚态结构和反应制品的物理化学性能的目的。该技术首先从理论上突破了控制聚合物单体或预聚物混合混炼过程及停留时间分布不可控制的难点,解决了振动力场作用下聚合物反应加工过程中的质量、动量及能量传递及平衡问题,同时从技术上解决了设备结构集成化问题。新设备具有体积重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、适应性好、可靠性高等优点,这些优点是传统技术与设备无法比拟或是根本没有的。该项新技术使我国聚合物反应加工技术直接切人世界技术前沿,并在该领域处于技术领先地位。 (二)以动态反应加工设备为基础的新材料制备新技术 1.信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术。此技术克服传统方式的中间环节多、周期长、能耗大、储运过程易受污染、成型前处理复杂等问题,将光盘级PC树脂生产、中间储运和光盘盘基成型三个过程整合为一体,结合动态连续反应成型技术,研究酯交换连续化生产技术,研制开发精密光盘注射成型装备,达到节能降耗、有效控制产品质量的目的。 2.聚合物/无机物复合材料物理场强化制备新技术。此技术在强振动剪切力场作用下对无机粒子表面特性及其功能设计(粒子设计),在设计好的连续加工环境和不加或少加其它化学改性剂的情况下,利用聚合物使无机粒子进行原位表面改性、原位包覆、强制分散,实现连续化制备聚合物/无机物复合材料。 3.热塑性弹性体动态全硫化制备技术。此技术将振动力场引入混炼挤出全过程,控制硫化反直进程,实现混炼过程中橡胶相动态全硫化.解决共混加工过程共混物相态反转问题。研制开发出拥有自主知识产权的热塑性弹性体动态硫化技术与设备,提高我国TPV技术水平。 三、高分子材料成型加工技术的发展趋势 近年来,各个新型成型装备国家工程研究中心在出色完成了部级火炬计划预备项目和国家“八五”、“九五”重点科技计划(攻关)等项目同时,非常注重科技成果转化与产业化,完成产业化工程配套项目20多项,创办了广州华新科机械有限公司和北京华新科塑料机械有限公司,使其有自主知识产权的新技术与装备在国内外推广应用。塑料电磁动态塑化挤出设备已形成了7个规格系列,近两年在国内20多个省、市、自治区推广应用近800台(套)。销售额超过1.5亿元,还有部分新设备销往荷兰、泰国、孟加拉等国家.产生了良好的经济效益和社会效益。例如PE电磁动态发泡片材生产线2000年和2001年仅在广东即为国家节约外汇近1600万美元,每条生产线一年可为制品厂节约21万k的电费。塑料电磁动态注塑机已开发完善5个规格系列,投入批量生产并推向市场;塑料电磁动态混炼挤出机的中试及产业化工作已完成,目前开发完善的4个规格正在生产试用。并逐步推向市场目前新设备的市场需求情况很好,聚合物新型成型装备国家工程研究中心正在对广州华新科机械有限公司进行重组。将技术与资本结合,引入新的管理、市场等机制,争取在两三年内实现新设备年销售额超亿。我国已加入WTO,各个行业都将面临严峻挑战。 综上所述,我国必须走具有中国特色的发展高分子材料成型加工技技术与装备的道路,打破国外的技术封锁,实现由跟踪向跨越的转变;把握技术前沿,培育自主知识产权。促进科学研究与产业界的结合,加快成果转化为生产力的进程,加快我国高分子材料成型加工高新技术及其产业的发展是必由之路。 高分子材料论文:高分子材料抗静电研究论文 一、高分子抗静电的方法概述 高聚物表面聚集的电荷量取决于高聚物本身对电荷泄放的性质,其主要泄放方式为表面传导、本体传导以及向周围的空气中辐射,三者中以表面传导为主要途径。因为表面电导率一般大于体积电导率,所以高聚物表面的静电主要受组成它的高聚物表面电导所支配。因此,通过提高高聚物表面电导率或体积电导率使高聚物材料迅速放电可防止静电的积聚。抗静电剂是一类添加在树脂或涂布于高分子材料表面以防止或消除静电产生的化学添加剂,添加抗静电剂是提高高分子材料表面电导率的有效方法,而提高高聚物体积电导率可采用添加导电填料、添加抗静电剂或与其它导电分子共混技术等。 (一)添加导电填料 这类方法通常是将各种无机导电填料掺入高分子材料基体中,目前此方法中所使用的无机导电填料主要是碳系填料、金属类填料等。 (二)与结构型导电高分子材料共混 导电高分子材料中的高分子(或聚合物)是由许多小的重复出现的结构单元组成,当在材料两端加上一定的电压,材料中就有电流通过,即具有导体的性质,凡同时具备上述两项性质的材料称为导电高分子材料。与金属导体不同,它属于分子导电物质。根本上讲,此类导电高分子材料本身就可以作为抗静电材料,但由于这类高分子一般分子刚性大、不溶不熔、成型困难、易氧化和稳定性差,无法直接单独应用,一般作导电填料与其它高分子基体进行共混,制成抗静电复合型材料,这类抗静电高分子复合材料具有较好的相容性,效果更好更持久。 (三)添加抗静电剂法 1.有机小分子抗静电剂。有机小分子抗静电剂是一类具有表面活性剂特征结构的有机物质,其结构通式为RYx,其中R为亲油基团,x为亲水基团,Y为连接基。分子中非极性部分的亲油基和极性部分的亲水基之间应具有适当的平衡与高分子材料要有一定的相容性,C12以上的烷基是典型的亲油基团,羟基、羧基、磺酸基和醚键是典型的亲水基团,此类有机小分子抗静电剂可分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性离子型4大类:阳离子型抗静电剂;阴离子型抗静电剂;非离子型抗静电剂;两性型抗静电剂。 导电机理无论是外涂型还是内加型,高分子材料用抗静电剂的作用机理主要有以下4种:(1)抗静电剂的亲水基增加制品表面的吸湿性,吸收空气中的水分子,形成“海一岛”型水性的导电膜。(2)离子型抗静电剂增加制品表面的离子浓度,从而增加导电性。(3)介电常数大的抗静电剂可增加摩擦体间隙的介电性。(4)增加制品的表面平滑性,降低其表面的摩擦系数。概括起来一是降低制品的表面电阻,增加导电性和加快静电电荷的漏泄;二是减少摩擦电荷的产生。 2.永久性抗静电剂。永久性抗静电剂是一类相对分子质量大的亲水性高聚物,它们与基体树脂有较好的相容性,因而效果稳定、持久、性能较好。它们在基体高分子中的分散程度和分散状态对基体树脂抗静电性能有显著影响。亲水性聚合物在特殊相溶剂存在下,经较低的剪切力拉伸作用后,在基体高分子表面呈微细的筋状,即层状分散结构,而中心部分呈球状分布,这种“蕊壳”结构中的亲水性聚合物的层状分散状态能有效地降低共混物表面电阻,并且具有永久性抗静电性能。 二、我国高分子材料抗静电技术的发展状况 我国许多科研机构和生产企业已陆续开发出一些品种,以非离子表面活性剂为主,目前常用的品种有,大连轻工研究院开发的硬化棉籽单甘醇、ABPS(烷基苯氧基丙烷磺酸钠)、DPE(烷基二苯醚磺酸钾);上海助剂厂开发目前多家企业生产的抗静电剂SN(十八烷基羟乙基二甲胺硝酸盐),另外该厂生产的抗静电剂PM(硫酸二甲酯与乙醇胺的络合物)、抗静电剂P(磷酸酯与乙醇胺的缩合物);北京化工研究院开发的ASA一10(三组份或二组份硬脂酸单甘酯复合物)、ASA一150(阳离子与非离子表面活性剂复合物),近年来又开发出ASH系列、ASP系列和AB系列产品,其中ASA系列抗静电剂由多元醇脂肪酸酯、聚氧乙烯化合物等非离子表面活性剂;ASB系列产品则为有机硼表面活性剂(主要是硼酸双多元醇脂与环氧乙烷加成物的脂肪酸酯)与其他非离子表面活性剂复合而成;ASH和ASP系列主要是阳离子与非离子表面活性复合而成,杭州化工研究所开发的HZ一1(羟乙基脂肪胺与一些配合剂复合物)、CH(烷基醇酰胺);天津合成材料工业研究所开发的IC一消静电剂(咪唑一氯化钙络合物);上海合成洗涤剂三厂开发生产的SH系列塑料抗静电剂,已经形成系列产品,在使用效果和性能上处于国内领先地位,部分品种可以替代进口,如SH一102(季铵盐型两性表面活性剂)、SH一103、104、105等(均为季铵盐型阳离子表面活性剂),SH抗静电剂属于结构较新的带多羟基阳离子表面活性剂;济南化工研究所JH一非离子型抗静电剂。(聚氧乙烯烷基胺复合物)等; 河南大学开发的KF系列等,如KF一100(非离子多羟基长碳链型抗静电剂)、KF-101(醚结构、多羟基阳离子永久型抗静电剂),另外还有聚氧乙烯醚类抗静电剂,聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯专用抗静电剂202、203、204等;抗静电剂TM系列产品也是目前国内常用的,主要用于合成纤维领域。 从抗静电剂发展来看,高分子型的永久抗静电剂是最为看好的产品,尤其是在精密的电子电气领域,目前国内多家科研机构利用聚合物合金化技术开发出高分子量永久型抗静电剂方面已取得明显进展。 三、结语 我国合成材料抗静电剂行业发展前景较好,针对目前国内研究、生产、应用与需求现状,对我国合成材料抗静电剂工业发展提出以下建议。 (一)加大新品种开发力度 近年来国外开发的高性能伯醇多聚氧化乙醚类非离子型表面活性剂;用于聚碳酸酯的脂肪酸单缩水甘油酯;用于磁带工业的添加了聚氯化乙烯醚醇的磷酸衍生物;适应于聚烯烃、聚氯乙烯、聚氨酯等多种合成材料的多元醇脂肪酸酯和三聚氰胺加成物等,总之国内科研院所应根据我国合成材料制品要求,开发出多种高性能、环保无毒的抗静电品种,并不断强化应用技术研究,以满足国内需求。 (二)加快复合抗静电剂和母粒的研究与生产 今后要加快多种结构抗静电剂及其他塑料助剂的复配,向适应范围广、效率高、系列化、多功能、复合型等方向发展。另外合成材料多功能母粒作为助剂已经成为今后合成树脂加工改性的重要原材料,如着色、阻燃、抗菌、成核等母粒在国内开发方兴未艾,国内要加快抗静电母粒的开发与研究,促进我国抗静电剂工业发展。 高分子材料论文:高分子材料抗静电技术研究论文 摘要:目前,静电在生物工程中有着重要的应用。介绍高分子抗静电的方法,阐明高分子材料抗静电技术在我国的发展和策略。 关键词:高分子材料抗静电研究 静电广泛地存在于自然界和日常生活之中,如人们每时每刻呼吸的空气每厘米就含有100500个带电粒子;自然界的雷电;干燥季节里人身上化纤衣物由于摩擦起电而粘附在身体上,这一切都是比较常见的静电现象。实际上,静电在生物工程中有着重要的应用。 一、高分子抗静电的方法概述 高聚物表面聚集的电荷量取决于高聚物本身对电荷泄放的性质,其主要泄放方式为表面传导、本体传导以及向周围的空气中辐射,三者中以表面传导为主要途径。因为表面电导率一般大于体积电导率,所以高聚物表面的静电主要受组成它的高聚物表面电导所支配。因此,通过提高高聚物表面电导率或体积电导率使高聚物材料迅速放电可防止静电的积聚。抗静电剂是一类添加在树脂或涂布于高分子材料表面以防止或消除静电产生的化学添加剂,添加抗静电剂是提高高分子材料表面电导率的有效方法,而提高高聚物体积电导率可采用添加导电填料、添加抗静电剂或与其它导电分子共混技术等。 (一)添加导电填料 这类方法通常是将各种无机导电填料掺入高分子材料基体中,目前此方法中所使用的无机导电填料主要是碳系填料、金属类填料等。 (二)与结构型导电高分子材料共混 导电高分子材料中的高分子(或聚合物)是由许多小的重复出现的结构单元组成,当在材料两端加上一定的电压,材料中就有电流通过,即具有导体的性质,凡同时具备上述两项性质的材料称为导电高分子材料。与金属导体不同,它属于分子导电物质。根本上讲,此类导电高分子材料本身就可以作为抗静电材料,但由于这类高分子一般分子刚性大、不溶不熔、成型困难、易氧化和稳定性差,无法直接单独应用,一般作导电填料与其它高分子基体进行共混,制成抗静电复合型材料,这类抗静电高分子复合材料具有较好的相容性,效果更好更持久。 (三)添加抗静电剂法 1.有机小分子抗静电剂。有机小分子抗静电剂是一类具有表面活性剂特征结构的有机物质,其结构通式为RYx,其中R为亲油基团,x为亲水基团,Y为连接基。分子中非极性部分的亲油基和极性部分的亲水基之间应具有适当的平衡与高分子材料要有一定的相容性,C12以上的烷基是典型的亲油基团,羟基、羧基、磺酸基和醚键是典型的亲水基团,此类有机小分子抗静电剂可分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性离子型4大类:阳离子型抗静电剂;阴离子型抗静电剂;非离子型抗静电剂;两性型抗静电剂。 导电机理无论是外涂型还是内加型,高分子材料用抗静电剂的作用机理主要有以下4种:(1)抗静电剂的亲水基增加制品表面的吸湿性,吸收空气中的水分子,形成“海一岛”型水性的导电膜。(2)离子型抗静电剂增加制品表面的离子浓度,从而增加导电性。(3)介电常数大的抗静电剂可增加摩擦体间隙的介电性。(4)增加制品的表面平滑性,降低其表面的摩擦系数。概括起来一是降低制品的表面电阻,增加导电性和加快静电电荷的漏泄;二是减少摩擦电荷的产生。 2.永久性抗静电剂。永久性抗静电剂是一类相对分子质量大的亲水性高聚物,它们与基体树脂有较好的相容性,因而效果稳定、持久、性能较好。它们在基体高分子中的分散程度和分散状态对基体树脂抗静电性能有显著影响。亲水性聚合物在特殊相溶剂存在下,经较低的剪切力拉伸作用后,在基体高分子表面呈微细的筋状,即层状分散结构,而中心部分呈球状分布,这种“蕊壳”结构中的亲水性聚合物的层状分散状态能有效地降低共混物表面电阻,并且具有永久性抗静电性能。 二、我国高分子材料抗静电技术的发展状况 我国许多科研机构和生产企业已陆续开发出一些品种,以非离子表面活性剂为主,目前常用的品种有,大连轻工研究院开发的硬化棉籽单甘醇、ABPS(烷基苯氧基丙烷磺酸钠)、DPE(烷基二苯醚磺酸钾);上海助剂厂开发目前多家企业生产的抗静电剂SN(十八烷基羟乙基二甲胺硝酸盐),另外该厂生产的抗静电剂PM(硫酸二甲酯与乙醇胺的络合物)、抗静电剂P(磷酸酯与乙醇胺的缩合物);北京化工研究院开发的ASA一10(三组份或二组份硬脂酸单甘酯复合物)、ASA一150(阳离子与非离子表面活性剂复合物),近年来又开发出ASH系列、ASP系列和AB系列产品,其中ASA系列抗静电剂由多元醇脂肪酸酯、聚氧乙烯化合物等非离子表面活性剂;ASB系列产品则为有机硼表面活性剂(主要是硼酸双多元醇脂与环氧乙烷加成物的脂肪酸酯)与其他非离子表面活性剂复合而成;ASH和ASP系列主要是阳离子与非离子表面活性复合而成,杭州化工研究所开发的HZ一1(羟乙基脂肪胺与一些配合剂复合物)、CH(烷基醇酰胺);天津合成材料工业研究所开发的IC一消静电剂(咪唑一氯化钙络合物);上海合成洗涤剂三厂开发生产的SH系列塑料抗静电剂,已经形成系列产品,在使用效果和性能上处于国内领先地位,部分品种可以替代进口,如SH一102(季铵盐型两性表面活性剂)、SH一103、104、105等(均为季铵盐型阳离子表面活性剂),SH抗静电剂属于结构较新的带多羟基阳离子表面活性剂;济南化工研究所JH一非离子型抗静电剂。(聚氧乙烯烷基胺复合物)等; 河南大学开发的KF系列等,如KF一100(非离子多羟基长碳链型抗静电剂)、KF-101(醚结构、多羟基阳离子永久型抗静电剂),另外还有聚氧乙烯醚类抗静电剂,聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯专用抗静电剂202、203、204等;抗静电剂TM系列产品也是目前国内常用的,主要用于合成纤维领域。 从抗静电剂发展来看,高分子型的永久抗静电剂是最为看好的产品,尤其是在精密的电子电气领域,目前国内多家科研机构利用聚合物合金化技术开发出高分子量永久型抗静电剂方面已取得明显进展。 三、结语 我国合成材料抗静电剂行业发展前景较好,针对目前国内研究、生产、应用与需求现状,对我国合成材料抗静电剂工业发展提出以下建议。 (一)加大新品种开发力度 近年来国外开发的高性能伯醇多聚氧化乙醚类非离子型表面活性剂;用于聚碳酸酯的脂肪酸单缩水甘油酯;用于磁带工业的添加了聚氯化乙烯醚醇的磷酸衍生物;适应于聚烯烃、聚氯乙烯、聚氨酯等多种合成材料的多元醇脂肪酸酯和三聚氰胺加成物等,总之国内科研院所应根据我国合成材料制品要求,开发出多种高性能、环保无毒的抗静电品种,并不断强化应用技术研究,以满足国内需求。 (二)加快复 合抗静电剂和母粒的研究与生产 今后要加快多种结构抗静电剂及其他塑料助剂的复配,向适应范围广、效率高、系列化、多功能、复合型等方向发展。另外合成材料多功能母粒作为助剂已经成为今后合成树脂加工改性的重要原材料,如着色、阻燃、抗菌、成核等母粒在国内开发方兴未艾,国内要加快抗静电母粒的开发与研究,促进我国抗静电剂工业发展。 高分子材料论文:高分子材料专业贯通式实验案例教学分析 摘要:高分子材料专业的贯通式实验案例教学是将基础知识、探索性专业实验和工程化实践应用融汇贯通的新型教学模式。以高分子材料反应共混改性沥青加工试验为例,介绍了该教学模式的方法、步骤与特点。学生通过查阅文献、实验设计、动手操作、撰写论文及实体工程实践等环节,深化利用已学基础知识和专业知识,培养分析问题和解决问题能力。该贯通式实验案例教学有利于本科生、研究生尽快掌握高分子材料科学与工程的内涵,选择感兴趣的方向,快速进入毕业设计研究,了解社会需求和优化职业取向,加强专业体验性和理解能力。对培养学生综合素质,提高创新、创业能力有重要意义。 关键词:高分子材料;贯通式教学;实验案例;创新;创业 引言 高分子材料科学与工程是一门理论与实践紧密结合的专业,实验和实践教学是高校高分子材料专业学生必修环节。但是,传统教学模式下的高分子材料加工工程实验明显存在专业实验“按部就班”和实践过程“走马观花”等问题。此外,还有实验教学内容相对陈旧,与我国工业化发展程度脱轨;实验课时间少且死板,不利于实验的深入开展;只注重已经成熟的实验操作与报告书写,不利于创新思维的培养;实验设备陈旧,许多新的实验无法满足我国现今创业、创新人才的培养。与欧美等先进高校的高分子材料专业实验、实践课程相比,我国高校学生普遍存在动手操作能力弱、安全意识不足和解决实际问题能力差等缺点。以美国阿克伦大学高分子加工实验课程为例,实验课时间长,且强调学生亲自己动手,并鼓励使用拍照、录像等手段得到各种数据,实验报告内容丰富。即使实验失败,只要学生对失败的原因分析透彻,依然可以得到完美的分数。根据学生的反馈,这样的学习方法普遍比单纯的理论灌输和死板的实验更加有效,实验过程更具体验性。他们还将试验内容与工程实践紧密结合,将试验内容拓展到课外,加深高分子科学与工程的理解和应用。近年来,我国对创新、创业型人才的培养日益重视,推动传统实验、实践课程改革和激发学生创造力日益重要,增加综合型、研究创新型、实践型实验是大势所趋。 相对于基础型和综合型实验的“验证性”而言,研究型实验具有不确定性、探索性、自主性、开放性与可操作性等“探索性”特点。作为学生由知识学习向科学研究、工程应用转变的衔接点,研究实践型创新实验涉及多学科知识的交叉运用,侧重于运用所学知识、文献查阅和基本技能等手段应用,并要求实验结果以研究论文和工程实践报告的形式完成,其设置重在培养发现问题和解决问题能力,更具挑战性。我校高分子材料专业方向已在综合化学实验基础上,开设了自主研究型实验。通过学生与感兴趣的导师联系,共同确定实验方向,在五周内完成实验设计、实验操作、实验分析、报告撰写等相关内容。收到了较好的效果。为加强该专业的工程实践体验,我们在此基础上拓展设计了贯通式实验.即在自主研究型实验技术基础上,进入实际生产一线进行工程实践,贯通理论与实践,建立理论研究与工程应用的关系。具体是结合联系导师的转化成果,将研究型实验延伸,进行三天的工程实践,尝试将学生基础知识、专业知识和产业化实践结合运用,培养学生的工程认知和实践能力。本文以高分子材料反应共混改性沥青材料的高分子加工试验为例,探讨了该贯通式实验教学设计思路、目的、试验步骤、报告撰写方法以及实验心得等,以期促进贯通式试验教学的开展。这对培养我国迫切需要科技成果转化背景下的创新、创业人才有重要意义。 1贯通式实验教学思路 该贯通式试验案例教学是以我校比较成熟的产业化特色项目高分子材料反应共混改性沥青展开。首先指导老师布置课题,讲解贯通式实验的目的、方法和意义等过程,实验小组根据讲解内容选择高等级公路用改性沥青材料为课题展开研究。研究小组通过查阅文献、小组内讨论和教师的共同探讨,决定以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)改性沥青为主题开展本次贯通型实验。其次,通过以SBS反应共混沥青改性、结构表征、性能测试为主线的研究型实验,旨在提高学生创新意识以及创新能力,培养其团队意识,了解和熟悉开展科研工作的方法。最后,通过工程实践和产学研交流,贯通试验室研究与工程实践的联系与区别,建立室验式开发研究、工程放大生产和工程应用之间的关系。 2贯通式实验教学方法及步骤 贯通式实验教学方法是用讨论式、启发式教学方法;以学生为主,允许失败,多次尝试,提倡提出问题和解决问题的锻炼模式;讲究基础理论、专业实验和工程实践相结合,融汇贯通的模式。贯通式实验教学包括以下步骤:(1)师生双向选择导师公布课题后进行师生双向选择,通过与导师交流,达成合作关系,挑选组长并布置研究实践内容和任务;(2)设计课题学生通过导师指导查找课题领域的前沿文章,以及和老师讨论,设计出切实可行的实验方案,培养学生独立设计实验的能力;(3)实验操作小组成员们利用已有基础实验知识结合专业知识的了解,比如通过实验过程既熟悉了红外光谱、光学显微镜等仪器的使用方法,又接触到了传统教学实验难以接触的新型实验设备如高速剪切机、胶体磨和低温延度计等设备;(4)数据总结与讨论小组成员将所得试验结果进行整理作图,分析讨论试验结果;(5)工程实践通过参观学习生产流水线,与操作工人、车间主任和总工程师交流学习;(6)课程总结与评价与指导老师交流实践过程的问题与收获,撰写研究报告和实践报告。 3贯通式实验教学效果与心得 贯通式实验教学摒弃了传统实验机械、死板、陈旧的教学方式,为老师教学以及学生学习都带来了创新的想法和创业的火花。贯通式实验教学效果总结有如下四点: (1)培养了研究方法和团队协作意识实验小组通过前期选题,查阅大量的资料,了解目前高分子科学领域的新的研究方向。实验过程中,小组成员们接触到并使用了许多传统实验教学中难觅踪影的仪器,SBS、石油沥青等材料的特性,开阔了他们的视野,真正体验了科学研究的过程。分工明确,通过各成员间的协作配合,共同完成。提高了实验操作技能以及与他人合作的能力。在实验过程中不断思考并对实验方案进行改进,定期与老师见面并报告相关进展,最后完成整个实验部分; (2)培养了学生独立思考分析问题和总结升华能力数据总结处理阶段,通过分析实验结果,学会了用统计方法软件对所得数据进行处理,对实验现象运用理论知识做出合理的解释。对有疑惑的问题,小组成员之间随时进行讨论分析,并查阅相关文献,进一步试验验证,最后找到了问题的根源。将所有结果整理并书写成报告。通过对实验结果进行分析与写作,培养了他们独立思考、清晰表达、总结升华的能力; (3)培养了学生工程化思维在工业实际生产阶段,进一步考察工厂生产环节,书写工程实习报告,丰富学生的社会适应能力,并为迅速进入企业工作奠定良好的基础。例如,在工厂实践阶段,认识了实验室实验与工程试验的差别,深化了化学工程中原材料、操作单元选择原则,化工原理中“三传一反”的理解。以搅拌装置的设计为例,大型搅拌桨根据物料粘度设计的原理,SBS与沥青混合加料时的弱搅拌与反应后的强搅拌桨叶的不同;以我国早期SBS改性沥青生产时,为解决高熔体粘度的SBS与低粘度沥青的分散性通过胶体磨等特殊设备强化剪切变形实现分散;还可以通过选择SBS的嵌段比例、分子量等手段提高其在沥青中的分散性; (4)培养了创业思维通过与市场、采购和财务部门人员的交流,了解到企业的市场信息是生产的前提,市场信息是基于大量使用数据和与用户沟通相结合而得到的。市场原材料信息、市场销售信息反馈到研发部门进行开发,形成原材料进入、加工制造和产品销售与服务一体化的运转格局,为以后创业思维的培养打下基础。工程化思维对促进学生校内培养有积极的影响。通过工程化实践锻炼了学生将高分子专业理论知识用于实践,并通过实践加深了对理论知识的学习。例如,深入了解了高分子材料工程的共同点,是解决高性能与易加工、经济性三者的矛盾,环境污染治理与经济性的矛盾。学习了公司治理结构,了解公司的发展优秀,一是靠管理,二是靠科技。团队协作是公司高效运转的保障,注重团队建设。在此过程中,也培养了团队协作能力,更快融入将来的工作融合贯通,认识平时所学知识的重要性,促进专业知识的学习。 在基础理论与工程化生产方面,还认识到室内基础研究试验与工程化生产相辅相成,工程化提出问题必须通过基础研究指导才能获得突破。基础理论指导工程化实践,工程化实践又不能局限于基础理论,还需考虑社会因素、市场因素和环境因素等。在生产应用方面,深刻理会了“安全第一”是一切生产的根本。工厂的安全教育,为以后试验室及工程化生产奠定了基础。工程化放大生产是无数实验室试验的总结,也是指导实验室小试、中试和放大生产的根本。稳定化、规模化生产是市场化应用的根本保障,标准的试验方法和严格的产品检测是市场应用的根基。市场是科研的主要推动力,基础研究是推动科研进行的源动力。 4贯通式教学总结 贯通式实验教学通过自主探索实验和工程实践体验的方式,增强了高分子材料专业教学的趣味性、探索性和创造性,不但对培养学生提出问题和解决问题的能力有积极作用,而且还有利于高校和企业培养创新和创业人才。贯通式实验教学的难点在于,建立良好的产学研信任关系和学生的积极主动性的配合。此外,指导教师的精细设计和企业、学校领导的大力支持也必不可少,有必要进一步深入挖掘适合贯通式实验教学的课题,深化与企业的合作关系,协同培养发掘创新、创业人才。当然,该贯通式实验教学仍处于探索之中,在培养时间、培养模式、培养效果等方面还值得商榷。总之,贯通式实验教学的不确定性、探索性、自主性、开放性与体验性更契合当前学生对实验课的需求以及国家对创新、创业能力人才的培养,值得进一步推广和完善。 作者:王仕峰1;潘三水1;张勇1;李嘉曦2;李航3 单位:1.上海交通大学 高分子材料论文:脉冲激光技术在高分子材料加工中的运用 摘要:随着我国科学技术水平的不断提高以及诸多科研人员的努力,激光技术获得了飞速的发展,超短脉冲、超高强度、超短波长等成为了当前激光技术的代表特征,脉冲激光技术的出现更为高分子材料加工带来了革命性的进步。在分析脉冲激光技术在高分子材料加工中的应用时,首先对脉冲激光及其折射率改性情况进行了概述,在此基础上从激光烧烛产生表面多孔结构、周期结构以及块体材料加工对材脉冲激光技术的应用几个方面进行了详细的研究与探讨。 关键词:脉冲激光技术;高分子材料;材料加工 近年来,脉冲激光技术已经得到了相对比较广泛的应用,并且该种精密的加工技术越来越受到社会与人们的关注,主要原因在于脉冲激光技术能够在加工高分子材料的过程中得到比较高的加工精度,并且能够进行材料表面的加工,使得材料的表面形成多孔结构与周期结构等。更加能够实现对块体材料、透明材料的内部加工与改性等。可以说,脉冲激光技术比较适用于其他加工技术无法实现的复杂形状元器件的加工以及高精度元器件的加工。脉冲激光技术在高分子材料加工的过程中所产生的瞬间功率比较大,几乎能够与任何材料产生相互的作用,本文对脉冲激光技术在高分子材料加工中的应用进行研究,希望能够促使高分子材料加工更加良好的依据脉冲激光技术获得发展。 1脉冲激光及其折射率改性 所谓脉冲主要便是指隔一段相同的是假案发出的电波、光波等机械形式。脉冲激光则主要是指脉冲工作方式的激光器发出的光脉冲,脉冲激光具有其独特的工作必要性,其能够进行信号的发送并且减少热量的产生。一般情况下,脉冲激光比较短,其时间几乎已经达到了“皮秒”的级别。脉冲激光器在工作中需要由激光泵浦源持续性的提供能量,由此方能够长期间产生并且输出脉冲激光。高分子材料加工领域目前对脉冲激光技术有所应用。就高分子材料而言,其材料的折射率与其密度之间呈现正比关系,并且包括末端基、添加剂与杂志等化学组成、分子趋向、链间结合力等均与热历史存在关系。在高分子材料加工应用脉冲激光技术时,与其他改性技术相比较而言,脉冲激光技术能够诱导高分子材料改性技术对其财力下性能产生最小的影响,并且脉冲激光技术能够在高分子材料的表面将原有的化学键打破,并且能够形成全新的化学键,以此改变高分子材料的特性。 2高分子材料加工对脉冲激光技术的应用 2.1激光烧烛产生表面多孔结构 激光烧烛产生表面多孔结构能够有效的促进高分子材料与生物组织交界面上的细胞黏附与增殖,使得生物医学领域的众多学者均对其予以了较高的关注。高分子材料表面的孔洞会在材料表面热化的情况下形成,并且应力在整个孔洞形成的过程中发挥着极为重要的作用。受应力波的影响,高分子材料的黏度会下降,而高分子材料本身又存在着因应力波作用而产生的孔洞长大的核,即自由体积孔洞,该自由体积孔洞的总体积会在温度上升的情况随着应力的下降而增加。就该方面高分子材料对脉冲激光技术的应用情况已经有部分学者展开了研究,并且认为在248nm的脉冲激光辐照下高分子材料胶原薄膜的链结构稳定性会发生一定改变,其能够将原有的氢键网络打破,并且经过红外吸收光谱、拉曼光谱、荧光分析等发现高分子材料胶原主链的部分会出现光热分解现象,在激光烧烛时会将光机械作为主要作用力,而后发生光化学转变。该种状态下生物的相容性会发生改善,即细胞黏着与细胞生长会发生改变。 2.2激光烧烛产生表面周期结构 高分子材料一般不会吸收长波长激光,其只有在激光强度十分高的情况下方能够有效的实现多光子的吸收。此时脉冲激光辐照在高分子材料表面时便会形成一定的表面周期结构,且存在波长效应,其中,长脉冲激光器只能够形成紫外波段激光器,而超短脉冲激光器则能够在紫外波段和红外波段均形成激光器。激光烧烛所产生的高分子材料表面周期结构一般可以向其纳入到波长量级,并且在对偏振态、激光波长与入射角度等参数进行改变的情况下,高分子材料表面结构亦能够发生相应的改变。经过对激光烧烛产生表面周期结构进行研究可以发现,其形成的机理主要包括两点:①入射脉冲激光束与高分子材料的表面散射光之间能够相互调制;②脉冲激光的强度调制能够转化成为高分子材料表面的改性结构。在激光烧烛产生表面周期结构的该两点形成机理相互联情况下,脉冲激光辐照将能够促使高分子材料产生表层的热化,继而在温度梯度的影响下导致高分子链不断扩散,最终形成表面周期结构。 2.3块体材料加工对脉冲激光技术的应用 高分子材料会对不同波长的光进行吸收,紫外脉冲激光加工需要对高分子材料的该点特性会产生依赖性。一般情况下,大部分的透明高分子材料均属于弱吸收体,其能够吸收的波段一般保持在193mm以下的真空紫外区。若入射的脉冲激光光子能量明显要大于高分子材料的化学键能时可以将原有的化学键直接打破,此时高分子材料将会被离解成为单体产生脉冲激光烧烛,但是并不会产生液相,属于典型的光化学过程,其所产生的热影响亦最小。对于块体材料加工对脉冲激光技术的应用方面,部分学者发现利用飞秒激光技术进行PCL片材的加工将能够在加工的过程中于加工边缘发现存在着热退火形成的晶球以及快速冷却形成的非晶组成热影响区域。与此同时,紫外波段光子能量若超过了高分子材料中大部分分子键能,则亦会产生光化学作用。 3结束语 综上所述,脉冲激光技术加工高分子材料具有十分复杂的机理,且不同的脉冲激光加工技术会对加工工艺、加工材料等提出不同的要求,因而高分子材料的脉冲激光烧烛在各界均有着比较大的争议性。比较典型的高分子材料在脉冲激光技术加工下的光热与光化学特点有:短波长激光的光子能量比较大,能够直接打破高分子材料的化学键,并且能够对高分子材料进行光化学降解。若将脉冲激光中脉冲的宽度缩短将能够有效地提高多光子吸收截面,此时的加工效率也将能够有效提高。鉴于此,脉冲激光能够成为我国现阶段以及未来工业高分子材料加工的首选技术,并且在不断地研究与探索下,脉冲激光技术将能够进一步的完善与应用,推动我国社会与经济水平全面提升,并且提高我国在国际方面的影响力。 作者:田新 单位:新疆轻工职业技术学院 高分子材料论文:熔融沉积成型用高分子材料研究 《化学推进剂与高分子材料杂志》2016年第6期 摘要: 介绍了熔融沉积成型(FDM)原理及所需材料要求,详细阐述了国内外FDM用丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料、聚乳酸、聚碳酸酯的研究进展,展望了其发展前景。 关键词: 熔融沉积成型;ABS;聚乳酸;聚碳酸酯 3D打印是一种以设计的3D模型为基础,利用打印设备逐层增加材料来构造三维实物的快速成型技术[1]。它集成了CAD(计算机辅助设计)/CAM(计算机辅助制造)、机电控制和材料科学等方面的技术,被誉为“第三次工业革命”的优秀技术。目前比较成熟的快速成型工艺有:光固化立体造型、叠层实体制造、选择性激光烧结、熔融沉积成型。与其他快速成型工艺相比,FDM操作简便,安全无毒,成型效率高,成型设备价格低,发展极为迅速。目前FDM系统在全世界已使用的快速成型系统中约占1/3。材料是熔融沉积成型的重要基础,具有可黏合性的高分子材料是FDM工艺最常用的材料,它的发展速度制约熔融沉积成型的进一步发展。本文重点介绍了丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料、聚乳酸、聚碳酸酯3类高分子材料用于FDM工艺的研究进展,为熔融沉积成型进一步发展提供理论基础。 1FDM工艺概述 1.1FDM工艺工作原理 首先用加热装置将丝状(直径约2mm)热塑性材料加热熔化,给材料合适的压力将熔融态材料从微细喷嘴(直径一般为0.2~0.6mm[2])中挤出,喷头根据计算机设定的模型截面信息运动,将挤压出的熔融态丝材涂覆在工作台的制件基座的指定位置,并快速冷却固化,一个层面沉积完成后,工作台按设定的增量下降一个层的厚度,再继续熔融沉积,循环往复,直至完成整个实体制造。 1.2FDM材料的性能要求 根据FDM工艺原理及特点,所用高分子材料应满足以下性能要求[3–5]:①材料的制丝要求高分子材料在使用前,要经螺杆挤出机加工成直径约2mm的单丝,因此材料必须能够挤出成型。单丝要求表面光泽、直径均匀、内部无中空,在常温下应具有良好的柔韧性,不会被轻易折断。②材料的收缩率线材经熔融挤出后在工作台上快速固化,但若成型材料收缩率大,固化时的体积收缩就会在制品中产生更大的内应力,进而使制品翘曲变形,甚至导致制品开裂,以至成形失败。材料的收缩率是影响制品外形质量最重要的因素之一,FDM工艺要求成型材料的收缩率越小越好。③材料的机械性能丝状进料方式要求料丝具有较好的力学性能,这样在摩擦轮的牵引和驱动力作用下才不会发生断丝和弯曲现象。由于料丝在加热装置内还起到活塞推进作用,为提高其抗失稳性能,料丝必须具有足够的弹性模量。④材料的流动性为将熔融态的丝材从喷嘴中顺利挤出,要求所用材料在熔融态时具有较好的流动性。流动性差的材料产生的阻力大,难以挤出;流动性太好的材料挤出后难以控制,发生流涎,并造成每一次循环的起始与停止时,挤出物料不均匀。 2FDM用高分子材料研究进展 2.1ABS ABS是目前使用最多、应用最早的高分子打印线材。它综合了丁二烯、苯乙烯和丙烯腈各自的优良性能,具有良好的力学性能,易加工,广泛应用于汽车、纺织、电子电器和建筑等领域[6]。但ABS也存在一些缺点:较大的收缩率,制品易收缩变形,易发生层间剥离及翘曲等现象;耐热变形性较差;打印过程中有异味产生。为改善ABS打印的成型质量,国内外学者在ABS改性方面做了很多工作。 2.1.1国外 M.L.Shofner等[7]用VGCFs(气相生长碳纤维)填充ABS,制备用于FDM工艺的复合材料,研究了填充VGCFs对ABS机械性能的影响。结果表明,加入VGCFs能提高ABS的拉伸强度和模量,但是流动性会变差。美国的Stratasys是世界上最大的3D打印材料公司,它新推出了一款ABS材料ABS–M30i。与标准的StratasysABS相比,ABS–M30i的力学性能有较大的提高,并且层间黏合强度大幅提升,扩大了ABS的应用范围[8]。Stratasys公司的第2代数码ABS2,这种新型材料可通过FDM技术制备薄壁电子器件,且具有良好的热稳定性和尺寸稳定性[9]。美国3DXTech公司利用多壁碳纳米管对纯ABS树脂进行改性,制备出新型FDM用ABS材料——3DXNanoESD,可用于打印汽车、电子器件用关键零件,以及需要静电放电(ESD)保护的器件。 2.1.2国内 仲伟虹等[10]利用短切玻璃纤维对ABS进行改性,研究了短切玻璃纤维含量对ABS机械性能的影响。结果表明,加入短切玻璃纤维,ABS材料的收缩率变小,解决了ABS制品易收缩变形的问题,同时材料强度、硬度大幅提升,但会使材料韧性变差。加入增韧剂和增容剂很好地解决了这一问题,提高了ABS复合材料的韧性,从而使短切玻璃纤维改性的ABS材料适合于FDM工艺。方禄辉等[11]将ABS与热塑材料苯乙烯–丁二烯–苯乙烯共聚物(SBS)进行熔融共混,制备用于FDM工艺的功能材料,研究了SBS结构及其含量对ABS/SBS共混物各性能的影响。结果表明,加入热塑材料SBS,ABS的流动性明显提高,韧性变好,低频下熔体强度高,对剪切频率依赖变弱,较好地适用于FDM工艺对ABS材料流动性和力学性能的要求。聂富强等[12]发明并公布了一种ABS线材的制备方法。首先将聚丁二烯橡胶剪碎溶在苯乙烯中,然后加入丙烯腈单体和稀释剂后搅拌成均相,再加入引发剂,在一定温度下连续本体聚合后获得可用于FDM工艺的ABS。利用优化后的制备方法成功制备了ABS,且制备的ABS耐热性好、抗冲击强度高。黄旭辉等[13]公开了一种3D打印用ABS材料,材料为核壳结构,核体为改性的ABS材料,壳体为聚砜(PSF)材料。通过将材料制备成核壳结构,材料同时具有ABS的高韧性和PSF的高耐热性和成型收缩率小等优势,取长补短。在ABS材料内添加抗冲击改性剂来增强材料的弯曲强度和压缩强度,改善力学性能;利用小粒度的碳纤维增强材料包裹有机倍半硅氧烷增加材料之间的界面,更好地结合ABS材料与PSF材料,解决了复合材料界面结合力较弱的问题,扩大了ABS材料的使用范围。 2.2聚乳酸 聚乳酸是以玉米或甘蔗为原料,经过发酵制成乳酸,最终转化为聚乳酸[14]。聚乳酸具有良好的光泽性、延展性、降解性、生物相容性,打印的制品硬度好,色彩鲜艳,透明富有光泽,外观细腻,打印过程中不产生难闻气味,是3D打印最好的原材料[15]。聚乳酸的缺点也同样明显,其韧性和抗冲击强度较差,打印制品脆性大,强度较低,尺寸稳定性差,不能抵抗温度变化,当温度超过50℃就会变形,限制了其使用范围[16–18]。为此,国内外学者做了很多工作来改善聚乳酸的性能。 2.2.1国外 D.Drummer等[19]将磷酸钙与聚乳酸复合,通过FDM技术制备组织工程和颌面外科用材料,研究了喷嘴温度对复合材料力学性能的影响。结果表明,喷嘴温度为225℃时,复合材料的模量为3122N/mm2,力学性能最好,而温度为235℃时,所得复合材料具有最低的拉伸强度和断裂伸长率。德国FKuRKunststoff公司与荷兰Helian公司合作,制备出用于FDM的高性能PLA材料,该材料通过加入天然纤维来提高PLA的强度和尺寸稳定性。荷兰Colorfabb公司最近开发出两款新型PLA材料,具有木质效果的WoodFillFine和仿竹子的BambooFill。随后,Colorfabb公司又推出一款独特的PLA线材——具有软木效果的CorkFill。与传统的木材相比,新型纤维增强PLA材料打印的制品外观独特,具有很好的木质效果,并且没有设计限制[20–21]。日本JSR公司推出一系列高性能PLA线材,命名为FABRIAL。此系列产品强度高,韧性好,加工过程中不易折断,制品稳定性好,可用于制造最终产品,有效解决了PLA材料打印制品脆性大、强度较低等问题,扩展了制品的用途。今后该公司将充实产品种类,推出具有特殊性能的产品,以满足多种用途需求[22]。 2.2.2国内 谭志勇等[23]将一种环氧类大分子扩链剂与PLA树脂进行共混,研究扩链剂用量对PLA相对分子质量的影响,以及热处理时间和温度对共混物机械性能和结晶性的影响。结果表明:扩链剂中的环氧基团与PLA中的端羟基、羧基发生反应,PLA的相对分子质量大幅提升;选择合适的条件进行热处理可以使PLA及其共混物结晶,PLA的强度和尺寸稳定性均得到了提高。鄢国强等[24]发明并公布了一种适用于FDM技术的改性聚乳酸复合材料,将PLA、扩链剂、增韧剂、分散剂等经高速混合机混合后,利用挤出机挤出拉丝得到线材。与纯PLA相比,该材料具有良好的柔韧性,同时冲击强度、耐热性和断裂伸长率得到了较大的提高,将该复合材料用于FDM技术,成品具有表面光洁、尺寸稳定等优点。陈庆等人[25]发明并公布了一种FDM工艺用聚乳酸材料及其制备方法。该方法利用低温粉碎混合反应技术改性PLA,改性后的PLA材料机械性能和热变形温度大幅提升,扩大了PLA材料的使用范围。增韧改性后的PLA材料打印温度为200~240℃,打印过程中材料收缩率小,无气味,打印过程流畅,制品尺寸稳定,富有光泽。 2.3聚碳酸酯 PC是一种分子链中含有碳酸酯基的热塑性树脂。它性能优良,是目前使用最多的热塑性工程塑料之一[26–27]。PC几乎具备了工程塑料的所有优良特性,抗冲击性能好、无味、耐高温、抗弯曲、强度高,此外还具有良好的阻燃特性,可用于FDM工艺制备高强度产品[28]。但PC也存在一些缺点:颜色单一,着色性能不理想;PC中含有致癌物质双酚A,在高温下会析出,影响人体健康;价格相对较高;打印温度过高(超过300℃),不适用大多数的桌面3D打印机。 2.3.1国外 Stratasys是世界上第一家推出PC线材的3D打印公司。用该线材生产的产品强度高,耐热性好,最高可耐145℃。随后,Stratasys公司开发了工程材料PC/ABS。PC/ABS同时具有PC的高强度以及ABS的高韧性,力学性能大幅提升,使用该材料配合FORTUS设备制作的产品性能更佳。随后,Stratasys公司又推出了Polycarbonate–ISO(PC–ISO)材料。PC–ISO[29]是FDM技术可采用的材料中强度最高、耐热性最好的生物相容性材料。它通过γ射线、环氧乙烷进行杀菌并且符合ISO10993和美国药典塑料VI级标准,具备PC的所有性能,又具有良好的生物相容性,广泛应用于食品包装行业及医疗器械行业。 2.3.2国内 2014年,广州傲趣电子科技有限公司公布了一种高性能PC线材。此种线材用拜耳公司生产的食品级PC原料制作,可用于FDM工艺。该线材打印过程平台温度为120~150℃,喷嘴温度为255~280℃,流动性好,制品强度高,外观光泽细腻,尺寸精度高,不含双酚A,有效解决了PC材料的致癌问题。2015年,来自上海的3D打印材料制造商Polymaker与先进化学材料开发商Covestro(前身为拜耳材料科技)联手,共同开发出了两款专门针对桌面3D打印机的全新聚碳酸酯3D打印线材——PolymakerPC–Plus和PolymakerPC–Max。这两款线材经过特殊配方已经将打印温度从300~320℃下降到250~270℃,有效解决了PC材料难以用于桌面3D打印机的问题,打印温度的降低同时也减少了在打印过程中出现翘曲或变形的可能性。管国虎等[30]公布了一种FDM用芳香族聚酯材料及其制备方法。该发明首先将芳香族聚酯加入芳香族聚碳酸酯中进行共混改性,然后将共混物加工成细条状,再用适当剂量的电子束辐射使其发生一定程度的交联。该方法保持材料熔融加工性能的同时又达到了本体增强的目的。改性后的材料抗冲击性大大提高,使芳香族聚碳酸酯具有更加广阔的应用。 3展望 FDM技术相对于其他快速成型技术,由于具有成型速度较快,产品性能好、易清洁,后处理简单,设备体积小、易维护等优点,因而将会有更广泛的应用。经国内外学者的共同努力,FDM技术最常用的ABS、PLA和PC材料的性能大大提高,为FDM技术的广泛应用奠定了基础。目前国内有能力生产用于FDM技术的丝材的企业较少,且产品较国外有较大差距。因此,今后应加大对3D打印企业的资金支持,鼓励技术革新,研发高质量产品,缩小与国外的差距,促进我国3D打印产业的发展。 作者:魏欣 刘洋子健 张成彬 张均 姜志国 单位:北京化工大学材料科学与工程学院 高分子材料论文:高分子材料的化工原理教改 一、阐明高分子生产加工与化工生产间的内在联系 高分子材料加工涉及的通常是高分子材料成型加工方法,化工原理课程也是海南大学(以下简称“我校”)高分子材料与工程专业的一门专业基础课。学生在初学化工原理时可能感觉与高分子加工技术相差较大,对将来专业知识没有直接帮助,学习的积极性与主动性均难以充分调动,甚至还易产生消极抵触的情绪。因此,在课程刚开始的绪论这一章的教学中在介绍什么是化学工业过程时笔者不以教材里的传统化工加工为例,而是详举高分子行业中运用化工原理知识进行材料加工处理的实例,提前介绍一些高分子材料加工的方法,拉近学生与传统化工加工技术的距离,让学生理解高分子加工的一些操作与传统化工类的操作间的异同点,以便消除同学们内心的疑惑,指明高分子材料加工专业的同学学习化工原理知识的必要性。如天然橡胶的初加工是海南(以下简称“我省”)省的特色产业也是我校高分子材料专业的一个重要方向。从天然橡胶树上采割的胶乳经过一系列的处理得到干胶产品(如图所示)。在这个过程中干燥、浓缩、压片等操作与传统化工生产中的相关的单元操作一样,所用的基本原理相同,设备基本通用。高分子材料如聚乙烯的合成中乙烯气体在常压常温下,加压输送合成前的加热升温操作及反应后产物的分离与传统化工专业的流体输送原理及加热原理是相同的,所用设备是相通的。 二、将高分子加工工艺融入化工原理的课程教学中 在高分子材料的加工中采用了大量的化工单元操作。但这些高分子加工艺在传统的化工原理教材中是看不到的。这就要求任课教师具有高分子材料加工方面的知识背景,这样可以将高分子加工工艺中运用到的化工原理的知识融入课程的教学中,学生领会到该门课程的知识在专业知识中的基础作用学习兴趣才会提高,并且在将来的工作中能有意识地提前运用化工原理的理论知识,进行企业的节能降耗等的工艺改进。如在以动量传递理论为基础的单元操作的有关教学中,教材通常是以牛顿型流体如水、苯或甲苯等常规化学品的流体输送为例,而高分子材料专业的学生处理对象多为大分子材料,所处状态通常固体颗粒或黏稠状态,属于非牛顿型流体范畴。因此教材中的例子缺乏对高分子材料专业学生的足够吸引力,难以达到应有的示例效果。教学中我们以胶乳厂中天然浓缩胶乳的生产工艺为例,说明工艺中我们利用泵提供新鲜胶乳能量,促使其流入高速离心机中,而离心机是非均相物分离的一个单元操作。高分子量的聚异戊二烯在离心机转鼓的轴中心较远的地方富集,而小分子如水分、小分子量的聚异戊二烯在轴中心附近富集。将这两个位置的乳液分别导出就分别得到浓缩胶乳和胶清胶,并利用非牛顿型流体的阻力计算方法表明,由于胶乳的黏稠度远大于水的黏度在动力消耗上要比同等条件下输送水的动力消耗大。鉴于在塑料或橡胶的加工生产中大量运用到了螺杆挤出机。所以在流体输送设备介绍中,笔者是以螺杆挤出机在塑料加工中的应用为例,说明螺杆挤出机的工作原理,并且介绍在塑料挤出机的料斗的颗粒进料系统中可以利用固体流态化技术,采用真空吸料或用鼓风机压料进行原料输送。在以热量传递为理论基础的单元操作中,在介绍以导热方式进行的热传递时,笔者以未硫化胶膜在平板硫化仪内加热硫化为例进行导热说明。而以塑料在螺杆挤出机内或橡胶在炼胶机上进行塑炼时的粘流态受热为例介绍对流传热热传递方式。在以质量传递为理论基础的单元操作中,以粉末涂料的生产为例,介绍喷雾干燥工艺。这些将高分子材料加工工艺融入化工原理的课堂教学中,拉近了材料加工与化工原理知识间的距离,提高了学生学习的兴趣,起到明显的教学改革效果。 三、以高分子材料为实验对象 化工原理一般是同学们从公共基础课转向专业课学习所接触到的第一门工程性课程,亦是一门理论与实践紧密结合的技术基础课程。它的实验课教学设计至关重要,其不仅关系到整门课程教学效果的好坏,更是决定能否推进该课程素质教育的关键环节之一。为提高高分子材料类专业同学参与化工原理实验课的学习热情,笔者在实验教学中选择高分子材料进行相关的实验。如干燥实验中有的专业以甘蔗渣纸板为实验对象,获得有关纤维的干燥过程曲线和干燥速率曲线。而我省特色产业天然胶乳加工中有将天然胶乳干燥制备成干胶的这一操作。为了结合我校的高分子材料专业,专业实习提前将有关化工原理的知识融入到专业学习中。实验中以天然胶乳制备的湿膜片为实验材料,获得天然胶乳薄膜制品的干燥过程曲线和干燥速率曲线,为以后同学们去胶乳厂参观实习提供理论和实验依据。这一举措不仅有效激发了同学们参与实验研究的主动性,反过来也极大促进了该课程理论学习的积极性。 四、有的放矢传授教学内容,适应少学时的课程教学计划 在高分子材料类专业的教学计划中,化工原理虽也多被列为必修课程,但相比化工类专业,其教学学时要少得多。因此,如何在有限的学时内,引导同学们在掌握基本化工操作知识的基础上,有的放矢地传授教学内容,引导学生自主复习,进行课外自学。如化工原理教材中有大量公式推导过程,少学时专业课的教学中不容许课堂上在公式推导中花费大量的时间,课堂教学中会简单介绍推导思路,鼓励学生课前及课后自学,重点放在有关理论的应用上。如离心泵理论扬程的方程式的推导过程,运用了前期我们学过的伯努利方程的知识和几何学中速度的矢量运算知识。在教学中要求学生课前自学,教学重点在分析、总结和对公式的理解和运用上。考虑课程特点,在蒸发等单元操作上分配课时较少,而对于膜分离这类单元操作,由于与高分子材料有密切关系,安排一定的学时学习这类单元操作的原理。这样做到有的放矢,尽可能与专业产生一定的关联,为专业知识拓宽坚实的专业基础知识。 作者:张可喜符新何映平李志君单位:海南大学材料与化工学院 高分子材料论文:生物可降解高分子材料 摘要:我国目前的高分子材料生产和使用已跃居世界前列,每年产生几百万吨废旧物。如此多的高聚物迫切需要进行生物可降解,以尽量减少对人类及环境的污染。本文探讨了生物可降解高分子材料现阶段的开发应用情况。 关键词:高分子材料可降解生物 我国目前的高分子材料生产和使用已跃居世界前列,每年产生几百万吨废旧物。如此多的高聚物迫切需要进行生物可降解,以尽量减少对人类及环境的污染。生物可降解材料,是指在自然界微生物,如细菌、霉菌及藻类作用下,可完全降解为低分子的材料。这类材料储存方便,只要保持干燥,不需避光,应用范围广,可用于地膜、包装袋、医药等领域。生物可降解的机理大致有以下3种方式:生物的细胞增长使物质发生机械性破坏;微生物对聚合物作用产生新的物质;酶的直接作用,即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。按照上述机理,现将目前研究的几种主要的可生物可降解的高分子材料介绍如下。 1、生物可降解高分子材料概念及降解机理 生物可降解高分子材料是指在一定的时间和一定的条件下,能被微生物或其分泌物在酶或化学分解作用下发生降解的高分子材料。 生物可降解的机理大致有以下3种方式:生物的细胞增长使物质发生机械性破坏;微生物对聚合物作用产生新的物质;酶的直接作用,即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。一般认为,高分子材料的生物可降解是经过两个过程进行的。首先,微生物向体外分泌水解酶和材料表面结合,通过水解切断高分子链,生成分子量小于500的小分子量的化合物;然后,降解的生成物被微生物摄入人体内,经过种种的代谢路线,合成为微生物体物或转化为微生物活动的能量,最终都转化为水和二氧化碳。 因此,生物可降解并非单一机理,而是一个复杂的生物物理、生物化学协同作用,相互促进的物理化学过程。到目前为止,有关生物可降解的机理尚未完全阐述清楚。除了生物可降解外,高分子材料在机体内的降解还被描述为生物吸收、生物侵蚀及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除与材料本身性能有关外,还与材料温度、酶、PH值、微生物等外部环境有关。 2、生物可降解高分子材料的类型 按来源,生物可降解高分子材料可分为天然高分子和人工合成高分子两大类。按用途分类,有医用和非医用生物可降解高分子材料两大类。按合成方法可分为如下几种类型。 2.1微生物生产型 通过微生物合成的高分子物质。这类高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖,具有生物可降解性,可用于制造不污染环境的生物可降解塑料。如英国ICI公司生产的“Biopol”产品。 2.2合成高分子型 脂肪族聚酯具有较好的生物可降解性。但其熔点低,强度及耐热性差,无法应用。芳香族聚酯(PET)和聚酰胺的熔点较高,强度好,是应用价值很高的工程塑料,但没有生物可降解性。将脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺)制成一定结构的共聚物,这种共聚物具有良好的性能,又有一定的生物可降解性。 2.3天然高分子型 自然界中存在的纤维素、甲壳素和木质素等均属可降解天然高分子,这些高分子可被微生物完全降解,但因纤维素等存在物理性能上的不足,由其单独制成的薄膜的耐水性、强度均达不到要求,因此,它大多与其它高分子,如由甲壳质制得的脱乙酰基多糖等共混制得。 2.4掺合型 在没有生物可降解的高分子材料中,掺混一定量的生物可降解的高分子化合物,使所得产品具有相当程度的生物可降解性,这就制成了掺合型生物可降解高分子材料,但这种材料不能完全生物可降解。 3、生物可降解高分子材料的开发 3.1生物可降解高分子材料开发的传统方法 传统开发生物可降解高分子材料的方法包括天然高分子的改造法、化学合成法和微生物发酵法等。 3.1.1天然高分子的改造法 通过化学修饰和共混等方法,对自然界中存在大量的多糖类高分子,如淀粉、纤维素、甲壳素等能被生物可降解的天然高分子进行改性,可以合成生物可降解高分子材料。此法虽然原料充足,但一般不易成型加工,而且产量小,限制了它们的应用。 3.1.2化学合成法 模拟天然高分子的化学结构,从简单的小分子出发制备分子链上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物,这些高分子化合物结构单元中含有易被生物可降解的化学结构或是在高分子链中嵌入易生物可降解的链段。化学合成法反应条件苛刻,副产品多,工艺复杂,成本较高。 3.1.3微生物发酵法 许多生物能以某些有机物为碳源,通过代谢分泌出聚酯或聚糖类高分子。但利用微生物发酵法合成产物的分离有一定困难,且仍有一些副产品。 ;3.2生物可降解高分子材料开发的新方法——酶促合成 用酶促法合成生物可降解高分子材料,得益于非水酶学的发展,酶在有机介质中表现出了与其在水溶液中不同的性质,并拥有了催化一些特殊反应的能力,从而显示出了许多水相中所没有的特点。 3.3酶促合成法与化学合成法结合使用 酶促合成法具有高的位置及立体选择性,而化学聚合则能有效的提高聚合物的分子量,因此,为了提高聚合效率,许多研究者已开始用酶促法与化学法联合使用来合成生物可降解高分子材料新晨 4、生物可降解高分子材料的应用 目前生物可降解高分子材料主要有两方面的用途:(1)利用其生物可降解性,解决环境污染问题,以保证人类生存环境的可持续发展。通常,对高聚物材料的处理主要有填埋、焚烧和再回收利用等3种方法,但这几种方法都有其弊端。(2)利用其可降解性,用作生物医用材料。目前,我国一年约生产3000多亿片片剂与控释胶囊剂,其中70%以上是上了包衣的表皮,其中包衣片中有80%以上是传统的糖衣片,而国际上发达国家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片,因此,我国的片剂制造水平与国际先进水平有很大的差距。国外片剂和薄膜衣片多采用羟丙基甲纤维素,羟丙纤维素、丙烯酸树脂、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纤维素、邻苯二甲酸醋酸纤维素、羟甲基纤维素钠、微晶纤维素、羟甲基淀粉钠等。 高分子材料论文:建筑材料中废旧高分子材料回收利用研究 摘要:高分子材料是现代社会生产加工中应用的主要原料形式之一,建筑材料中高分子的应用更是随处可见,结合生活中高分子的应用,从职业院校教师的角度,对建筑材料中废旧高分子材料的回收利用探究。 关键词:建筑材料;高分子材料;回收利用 随着社会经济发展水平的逐步提高,社会发展的范围也得到扩大,现代建筑材料中,主要应用以塑料、橡胶、纤维为主的高分子材料作为主要的建筑材料,高分子材料在建筑材料中的应用,可以降低建筑的成本,实现现代建筑的使用寿命得到延长,但建筑材料中废旧高分子材料应用的回收不当,对社会环境造成较大的污染,结合高分子材料的特性,对高分子的回收利用进行探究。 1废旧高分子材料的危害分析 高分子材料主要是由塑料、橡胶以及纤维等资源,是一种新型符合建筑材料,废旧的分子如果不能得到及时降解,则会在太阳光的作用下发生化学反应,产生以二氧化硫为主的污染气体[1],对造成大气污染,同时,高分子中的塑料成分中含有大量的聚乙烯,可降解性较差,从而在社会中产生有色污染垃圾,对社会环境造成直接污染,严重影响了社会环境的建设。结合以上对高分子材料的危害的分析,提出高分子在现代建筑材料中回收利用的分析措施,实现高分子在建筑材料中应用的进一步探究。 2建筑材料中废旧高分子的回收利用 2.1建筑材料墙体的应用 高分子在建筑材料中的应用,可以作为建筑材料墙体,高分子转换为玻璃塑料混合墙体,高分子的主要材质中塑料可以到达塑性的作用,从而实现建筑材料的外部形态结构得到稳固,大大提高了现代建筑墙体的稳定性和固定性,此外,高分子制作的新型融合性结构中充分发挥高分子抗压,耐高温的特点,而新型建筑墙体中融合了玻璃材质,使废旧高分子转化后的建筑墙体可以达到比传统墙体建结构更加完善的建筑稳定性受压能力,为废旧高分子的二次利用提供了应用的新范围[2],为我国现代建筑行业的发展提供新的符合材料。 2.2金属橡胶混凝土 金属橡胶混凝土是现代建筑中应用的一种新型建筑材料,主要由不同硬度的金属,塑料、橡胶等部分组成[3]。金属橡胶混凝土的应用能够解决现代墙体建筑中存在的墙体裂缝等问题,可以提高施工建筑的密封性。例如:应用传统的建筑材料进行施工建筑中,施工材料受到墙体的压力或者温度的影响,容易出现墙体裂缝或者密封性降低的情况发生,导致建筑施工的质量出现问题,采用金属橡胶混凝土后,墙体施工后,应用新型混凝土对墙体建筑充的对接缝进行外部填充,新型混凝土中含水量较低,能够解决墙体施工建筑中施工开裂的问题,提高了现代建筑的施工质量。 2.3混合建筑保温层的转化 高分子材料在建筑应用材料中的回收利用,转化为混合建筑保温层,是直接的综合利用的体现。现代建筑中墙体保温层建筑是主要的建筑问题之一,传统的墙体保温层采用双层保温板,但保温板经过一段时间的应用后,受到墙体中水泥的侵蚀,使保温板的保温效果下降,用户入住后,一段时间后室内温度明显降低,房屋建筑的保温效果下降,高分子可以转化为泡沫保温层,新型高分子混合泡沫保温层的主要成分是塑料和橡胶,可以抵抗水泥长时间的形侵蚀,到达保证保温层长期持久豹纹的效果。此外,新型混合保温层具有较好的吸声作用,能够达到施工墙体建筑保温效果好的同时增强了墙体的隔音效果,完善我国建筑施工技术水平的进一步优化发展,实现废旧高分子的综合应用。 2.4新型防水符合材料 高分子材料在现代建筑领域的应用,为我国建筑施工的材料创新应用提供了更加全面的应用范围。高分子材料的应用,可以达到新型防水材料的使用。现代建筑施工中,采用硅酸水泥和粉煤灰以及聚乙烯作为主要的构成材料,新型防水材料的应用,可以实现外墙墙体建设与保温层之间的隔水性增强[4],能够打破传统墙体建筑保温层中保温层受到外部墙体渗水的影响情况,新型防水材料中聚乙烯可以使施工材料表面形成保护膜,达到及时阻隔外部墙体渗入到墙体中水分的作用,实现我国整体建筑施工墙体的防水性得到大大提高。例如;新型符合防水层可以将外部墙体渗入的水分进行阻隔,聚乙烯将深入的水分转接给粉煤灰,粉煤灰吸收水分,保持保温层的环境干燥,达到保护墙体保温性,延长墙体使用寿命的作用。 2.5复合地板的应用 高分子在建筑材料中的回收利用,体现为复合地板的应用,新型建筑材料的施工建筑具有加强的耐用性,复合地板的主要材料是由传统的木质材质和聚乙烯作为主要的材质,地板的木质材料保留了传统地板中木质地板材质问题,同时融合聚乙烯可以提高地板的防水性和耐磨性,表面的聚乙烯薄膜能够达到保护地板日常应用中与坚硬物体之间的摩擦痕迹,增强地板的耐磨程度;此外,新型符合地板可以保护地板不受到蛀虫的影响,延长地板在实际的使用寿命。 3结论 高分子是现代社会建设中经常应用的一种建筑材料,结合建筑材料对废旧高分子技术的探究分析,实现我国现代社会发展材料综合应用,促进我国现代社会发展资源的综合利用。 作者:陈玲琳 单位:湖北工业大学 高分子材料论文:建筑材料中废旧高分子材料回收及应用 1.我国废旧高分子材料回收的现状 对废旧高分子材料进行处理可谓是一把双刃剑,运用得好能够节约资源,保护环境,如果没能够处理好,就会给我们的生产生活带来一定的负面影响,甚至还会是出现毒有害现象。将废旧材料应用到建筑建设当中,既可以进一步降低高分子材料给我们的生产生活带来的影响,还可以为建筑工程提供更多更好的建筑材料的来源。随着科学技术的发展、社会的进步,会有更多新型的高分子材料问世,从而提高整个建筑行业的经济效益,实现环境效益、社会效益、环境效益的有机统一。我国处理废弃的高分子材料的技术还相对比较落后,绝大部分处理方法也只是简简单单的再生及复合再生。在这种情况下,大批量的废弃高分子材料就会被当成垃圾,随意丢弃,大量的废旧高分子材料给我们的日常生活带来了极大的影响,严重污染了我们的环境,例如:分散在土壤中塑料地膜,很容易导致土质板结,不利于农作物对氧、空气、水分、光的吸收;地面上飞散的薄膜碎片也容易导致相关建筑引起火灾;再降解的过程中,部分废旧高分子材料会释放对人们身体健康非常有害的毒素。现阶段,我们迫切需要处理好这些废旧的塑料、纤维、橡胶等问题。 2.废旧高分子材料在建筑材料中的应用 当今的世界是一个充满高分子材料的世界,我们在一方面享受高分子材料给我们的生产生活带来极大的便利的同时,还要考虑废旧高分子的处理问题。处理废旧高分子材料有益也有弊,废旧材料处理得好,则有利于降低高分子材料给我们带来的危害,不仅如此,还能够帮助我们降低生产生活成本;如果处理不好,就会危害环境,给我们的身体健康造成损害。将废旧高分子材料作为一种建筑材料,能够有效解决废旧材料无法处理的难题,一方面可以降低废旧高分子材料的危害,另一方为工程建设提供了一条新的建筑来源。随着科学技术的进一步发展,新型材料将会一项接着一项的问世,最终达到经济效益、环境效益和社会效益的统一。首先,废旧高分子材料在建筑当中可以当做墙体材料来应用。随着我国相关使用粘土砖禁令的进一步公布,我国建筑工程行业已经开始进一步加强了新型墙体材料的开发和应用,因此,回收废旧高分子材料具有非常重要的意义,极大的支持了墙体材料的进一步创新。现阶段,新墙体材料的相关技术已经日益成熟,并逐步应用到生产实际当中,与我们的生产生活密不可分,具体来说,主要包括以下几个方面:一是将塑料同玻璃有机结合成在一起形成的样品砖。现阶段,我国已经研制出了将玻璃和塑料复合而成的样品砖,这种样品砖并得到了极大的应用。二是金属橡胶混凝土。金属橡胶混凝土材料的性能较强,有利于解决混凝土的各种结构问题,例如我们通常见到的隔音差以及抗震性能不够等。三是聚苯乙烯泡沫塑料生产混凝土保温砌块。这种砌块的规模通常比较小,且具有很强的隔音效果以及抗压强度较高,属于高质量的、质量较轻的墙体材料。在实际工作过程中,砌块的聚苯乙烯泡沫塑料外部包裹的水泥浆层起着重要的骨架作用,因此,基本上泡沫塑料不受外力的作用。四是利用粉煤灰和废旧塑料制作成的建筑用瓦,这种瓦的研制,一方面能够极大的降低成本,另一方面还可以消除白色污染。五是充分利用废泡沫材料制作新型的保温砖,这种保温砖具有防火性能好、造价低廉等特点。 其次,废旧高分子材料在建筑装饰材料中的应用。每一个建筑材料中都不能缺少建筑材料,如果建筑当中缺乏装饰材料则会极大的影响我们日常的生产和生活,甚至还会对人们的身体健康带来极大的影响,更有甚至,还会引发重大的疾病。因此,我们可以将废旧高分子材料应用到建筑装饰材料中,一方面能够降低整个建筑的建设成本,另一方面还提高了安全性能,减少了环境污染,可以说是一举多得。具体来说,可以进行以下几个方面的运作:一是,充分利用废旧塑料来生产建筑装饰板材。现阶段,我国相关部门已经对这方面给予了研究,取得了一定的成绩。该技术的主要原理在于是用色素添加剂、废旧塑料、增强剂等原料,以重量为基本单位,现将废旧塑料清洗干净,将其晒干后,进行融化成为细颗粒,再次融化的同时,添加增强剂以及色素添加剂,并将其冷却成为我们需要的形状,在此基础上,涂上鲜艳的色彩,将其制作成成品。二是,利用废旧高分子材料制作组织燃烧的一种废旧材料。根据相关报道,通过在一些废旧塑料和锯粉末中加入一定添加剂的方式,可以制作有效阻止燃烧的一种建筑装饰材料。经过试验证实,这种材料的阻燃性非常强,因此,完全可以应用到建筑当中,一方面能够为建筑装饰建材提供更多的种类,另一方面还能够保护环境,为美化环境做贡献。再次,废旧高分子材料在其他建筑材料当中的应用。近些年来,废旧高分子材料逐步应用到建筑材料中得到了广泛的应用。具体来说,包括以下几个方面:一是废旧聚苯乙烯泡沫塑料和粉煤灰共同制造的防水材料。以普通硅胶为材料,添加少量防腐剂,从而形成质量良好的保温防水材料,该材料能够将防水和保温隔热有机的融为一体,该保温防水材料的强度较高、密度相对较低、保温隔热性能极好,可以说,是一个非常理想的屋面保温材料。二是,利用废聚烃类树脂生产塑料地板,现阶段,我国已经研究出该项产品,并取得了极大的成功。在世界塑料家族中,“PVC”的产量相对较高,制品也比废品相对较多。由于“PVC”是一种含卤物质,因此,想要回收该材料受到很多因素的限制,运用这项技术能够生产出很多建筑材料产品,我们常见的有用废农膜、碳酸钙、润滑剂、稳定剂、色浆适量,经混合、密炼等一系列加工可制成塑料地板。总而言之,废旧高分子材料在建筑当中的应用,一方面降低了建筑的建设成本,另一方面还保护了环境,可以说是,一举多得。近些年来,我国对该方面的研究,也取得了一定的成效,并获得了极大的成功。 3.结语 随着我国社会的发展,废旧高分子材料的应用范围越来越广,这些废旧材料应用到建筑当中已经成为了大势所趋。正因如此,我们应当予以高度的重视。在日常的生活和工作中,进一步加强该项工作的研究,相关部门应当进一步加大资金投入力度,组织科研人员进行研究,为建设资源节约型、环境保护型社会努力。 作者:聂芹 胡冰峰 单位:江西现代职业技术学院
工业分析技术论文:工业无损害检测技术特征分析论文 摘要:本文针对应用激光、超声和射线等方法的无损检测技术,分别对其概念、检测方法、优缺点做了详细阐述。在跟踪和预测无损检测技术未来发展动态的基础上,说明了无损检测技术在未来的工业检测领域中的重大意义。 关键词:激光无损检测超声无损检测射线无损检测 在现代生产中针对不同对象选择何种无损检测方法已成为人们关注的问题,为解决好这个问题,就必须对无损检测方法及其特征有较全面的了解。所谓无损检测,是在不损伤材料和成品的条件下研究其内部和表面有无缺陷的手段。也就是说,它利用材料内部结构的异常或缺陷的存在所引起的对热、声、光、电、磁等反应的变化,评价结构异常和缺陷存在及其危害程度。下面简要介绍三种常用方法的应用和发展。 一、激光技术在无损检测领域的应用与发展 激光技术在无损检测领域的应用始于七十年代初期,由于激光本身所具有的独特性能,使其在无损检测领域的应用不断扩大,并逐渐形成了激光全息、激光超声等无损检测新技术,这些技术由于其在现代无损检测方面具有独特能力而无可争议地成为无损检测领域的新成员。 1.激光全息无损检测技术 激光全息术是激光技术在无损检测领域应用最早、用得最多的方法。激光全息无损检测约占激光全息术总应用的25%。其检测的基本原理是通过对被测物体加外加载荷,利用有缺陷部位的形变量与其它部位不同的特点,通过加载前后所形成的全息图像的叠加来反映材料、结构内部是否存在缺陷。 激光全息无损检测技术的发展方向主要有以下几方面。 (1)将全息图记录在非线性记录材料上,以实现干涉图像的实时显现。 (2)利用计算机图像处理技术获取干涉条纹的实时定量数据。 (3)采用新的干涉技术,如相移干涉技术。在原来的基础上进一步提高全息技术的分辨率和准确性。 2.激光超声无损检测技术 激光超声技术是七十年代中期发展起来的无损检测新技术。它利用Q开关脉冲激光器发出的激光束照射被测物体,激发出超声波,采用干涉仪显示该超声波的干涉条纹。与其他超声无损检测方法相比,激光超声检测的主要优越性如下。 (1)能实现一定距离之外的非接触检测,不存在耦合与匹配问题。 (2)利用超短激光脉冲可以得到超短声脉冲和高时间分辨率,可以在宽带范围内提取信息,实现宽带检测。 (3)易于聚焦,实现快速扫描和成像。 3.激光无损检测的发展 激光超声检测成本高,安全性较差,目前仍处于发展阶段。但在无损检测领域,激光超声检测在以下几方面的应用前景引起了人们的关注:(1)可用于高温条件下的检测.如热钢材的在线检测;(2)适用于某些不宜接近的样品,如放射性样品的检测;(3)激光束可入射到任何部位,可用于检测形状奇异的样品;(4)可用于超薄超细的样品及表面或亚表面层的检测。国外近几年已有将激光超声检测用于飞机复合材料的检测、热态钢的在线检测的报道,在化学气相沉积、物理气相沉积、等离子体溅射等高温镀膜工艺过程中膜层厚度的实时检测方面也进行了研究。 二、超声检测技术在无损检测中的应用与发展 超声无损检测技术(UT)是五大常规检测技术之一,与其它常规无损检测技术相比,它具有被测对象范围广。检测深度大;缺陷定位准确,检测灵敏度高;成本低,使用方便;速度快,对人体无害以及便于现场使用等特点。 1.超声检测技术的应用 (1)目前大量应用于金属材料和构件质量在线监控和产品的在投检查。如钢板、管道、焊鞋、堆焊层、复合层、压力容器及高压管道、路轨和机车车辆零部件、棱元件及集成电路引线的检测等。 (2)各种新材料的检测。如有机基复合材料、金属基复合材料、结构陶瓷材料、陶瓷基复合材料等,超声检测技术已成为复合材料的支柱。 (3)非金属的检测。如混凝土、岩石、桩基和路面等质量检验,包括对其内部缺陷、内应力、强度的检测应用也逐渐增多。 (4)大型结构、压力容器和复杂设备的检测。由于超声成像直观易懂,检测精度较高。因此,近几年我国集超声成像技术及超声信号处理技术等多学科前沿成果于一体的超声机器人检测系统已研制成功,为复杂形状构件的自动扫描超声成像检测提供了有效手段。 (5)核电工业的超声检测。 (6)其它方面的超声检测。如医学诊断广泛应用超声检测技术;目前人们正试图将超声检测技术用于开辟其它新领域和行业,如人们正努力将超声检测技术用于血压控制系统进行系统作非接触检测、辨识。性能分析和故障诊断等。 2.超声检测技术的发展 在现代无损检测技术中,超声成像技术是一种令人瞩目的新技术。超声图像可以提供直观和大量的信息,直接反映物体的声学和力学性质,有着非常广阔的发展前景。现代超声成像技术都是计算机技术、信号采集技术和图象处理技术相结合的产物。数据采集技术、图象重建技术、自动化和智能化技术以及超声成像系统的性能价格比等发展直接影响超声检测图像化的进程。现代超声成像技术大多有自动化和智能化的特点,因而有许多优点,如检测的一致性好,可靠性、复现性高,存储的检测结果可随时调用,并可以对历次检测的结果自动比较,以对缺陷做动态检测等。 目前已经使用和正在开发的成像技术包括:超声B扫描成像,超声C扫描成像、超声D扫描成像,SAFT(合成孔径聚焦)成像,P扫描成像,超声全息成像,超声CT成像等技术。 三、射线技术在无损检测领域内的应用与发展 1.射线检测技术的应用 射线检测技术是利用射线(X射线、射线、中子射线等)穿过材料或工件时的强度衰减,检测其内部结构不连续性的技术。穿过材料或工件的射线由于强度不同在X射线胶片上的感光程度也不同,由此生成内部不连续的图像。 (1)早期使用在石油工业.分析钻井岩芯。 (2)在航空工业用于检验与评价复合材料和复合结构。评价某些复合件的制测技术的重要基础之一是数字图象处理技术,即使常规胶片射线照相技术,也在采用数字图象处理技术。 (3)今后重点应用的技术。1994年HaroldBerger在美国《材料评价》发表的“射线无损检测的趋势”中提出,在20世纪的最后10年和21世纪的初期,下列技术将得到广泛应用:①数字X射线实时检测系统在制造、在役检验和过程控制方面。②具有数据交换、使用NDT工作站的计算机化的射线检测系统。③小型、低成本的CT系统。④微焦点放大成像的x射线成像检验系统。⑤小型高灵敏度的X射线摄像机。⑥大面积的光电导X射线摄像机。 四、无损检测的发展趋势 1.超声相控阵技术 超声检测是应用最广泛的无损检测技术,具有许多优点,但需要耦合剂和换能器接近被检材料,因此,超声换能、电磁超声、超声相控阵技术得到快速发展。其中,超声相控阵技术是近年来超声检测中的一个新的技术热点。 超声相控阵技术使用不同形状的多阵元换能器来产生和接收超声波波束,通过控制换能器阵列中各阵元发射(或接收)脉冲的时间延迟,改变声波到达(或来自)物体内某点时的相位关系,实现聚焦点和声束方向的变化,然后采用机械扫描和电子扫描相结合的方法来实现图像成像。与传统超声检测相比,由于声束角度可控和可动态聚焦,超声相控阵技术具有可检测复杂结构件和盲区位置缺陷和较高的检测频率等特点,可实现高速、全方位和多角度检测。对于一些规则的被检测对象,如管形焊缝、板材和管材等,超声相控阵技术可提高检测效率、简化设计、降低技术成本。特别是在焊缝检测中,采用合理的相控阵检测技术,只需将换能器沿焊缝方向扫描即可实现对焊缝的覆盖扫查检测。 2.微波无损检测 微波无损检测技术将在330~3300MHz中某段频率的电磁波照射到被测物体上,通过分折反射波和透射波的振幅和相位变化以及波的模式变化,了解被测样品中的裂纹、裂缝、气孔等缺陷,确定分层媒质的脱粘、夹杂等的位置和尺寸,检测复合材料内部密度的不均匀程度。 微波的波长短、频带宽、方向性好、贯穿介电材料的能力强,类似于超声波。微波也可以同时在透射或反射模式中使用,但是微波不需要耦合剂,避免了耦合剂对材料的污染。由于微波能穿透对声波衰减很大的非金属材料,因此该技术最显著的特点在于可以进行最有效的无损扫描。微波的极比特性使材料纤维束方向的确定和生产过程中非直线性的监控成为可能。它还可提供精确的数据,使缺陷区域的大小和范围得以准确测定。此外,无需做特别的分析处理,采用该技术就可随时获得缺陷区域的三维实时图像。微波无损检测设备简单、费用低廉、易于操作、便于携带.但是由于微波不能穿透金属和导电性能较好的复合材料,因而不能检测此类复合结构内部的缺陷,只能检测金属表面裂纹缺陷及粗糙度。 近年来,随着军事工业和航空航天工业中各种高性能的复合材料、陶瓷材料的应用,微波无损检测的理论、技术和硬件系统都有了长足的进步,从而大大推动了微波无损检测技术的发展。 工业分析技术论文:现代汽车工业技术状况分析论文 编者按:本文主要从引言;问题呈现;解决对策;结束语四个方面进行论述。其中,主要包括:汽车诊断及维修技术也在悄然发生变化、维修手段有待更新:汽车拥有量的不断增加,维修行业业务过程愈显复杂、数据信息量大、维修技术有待提高:汽车维修诊断和维修自身整体发展落后于汽车设计和汽车制造技术的发展、制约汽车维修技术发展的另一个重要因素是维修中环境保护问题得不到落实、现代手段的有效运用:汽车维修业推向现代管理模式和管理方式、汽车维修行业运用先进的现代信息技术进行建档、管理、维修人才的积极培养、加入对维修人员的考试行列应该是趋势等,具体材料请详见。 摘要:随着社会经济的快速发展和人们消费理念的逐渐更新,汽车已成为现代社会中人们工作、生活不可缺少的一种重要交通工具。然而,当我们在尽情享受现代汽车工业发展给我们生活带来种种便利的同时,我们也无法回避这么一个现实,那就是汽车随着行驶里程的增加和使用时间的延续,其技术状况将不断恶化。因此,我们不仅要不断研制性能优良的汽车,也要借助维护和修理水平的提高来恢复其技术状况。 关键词:汽车维修职业教育行业特征检测手段 一、引言 随着国民经济的快速发展,生产制造各领域也随之发生深刻变化,汽车诊断及维修技术也在悄然发生变化。近几年随着我国汽车制造业和公路交通运输业的迅猛发展,汽车数量在不断增加,这客观上对汽车检测诊断和维修技术提出了较高要求,尤其对如何保证通过汽车维修确保车辆运行不造成或少造成社会公害问题更引起社会的广泛关注。笔者结合自己的认识和体会,拟对此问题谈谈个人的看法。 二、问题呈现 1.维修手段有待更新 纵观我国汽车维修行业,多少年来,一直无法摆脱手工作坊式工作模式,实现质的飞跃。特别是由于汽车拥有量的不断增加,维修行业业务过程愈显复杂、数据信息量大,人力往往难以对维修各部门工作进程进行有效监督和对企业经营数据进行准确的统计和分析。以一个三十人的维修行业的月度工时统计,如采用人工计算,需要一个工作人员一到两天的时间,加之维修周期长的统计报表,更是大大增加了管理者主观判断上的失误性,因此极大挫伤了维修员工的工作积极性,弱化了汽修行业的凝聚力;较为零散的管理也弱化了本行业在顾客心目中的形象,不利于为长期、灵活的客户服务奠定坚实的基础;行业维修手段的普遍落后无疑使修车时间延长,劳动效率降低,工时费增多,引起消费者不悦,这可以说是现在汽车维修业普遍存在的问题。同时汽车维修资料信息查询也一直以来处于原始、落后的现状,这一点是公认的,传统的汽车维修资料查询形式,如主要借助图书、杂志、报刊等落后传统媒体没有改变,其结果只能是信息量小、查询速度慢、资料更新迟缓,特别对于近几年来大量涌入的进口汽车,更因缺乏维修资料,给维修工作带来很大的困难,就相当一部分汽车维修技术人员而言,他们根本不可能将数千种车型的维修资料、数据、程序等记忆在大脑中,汽车维修现有落后的维修手段越来越显示出自身的局限性。 2.维修技术有待提高 汽车维修诊断和维修自身整体发展落后于汽车设计和汽车制造技术的发展已经是一个不争的事实。现在汽车已经是高度的机电一体化,尤其微电子技术、电子控制技术在汽车上已经广泛应用,可就现在大部分汽车维修人员现有的维修技术,和他们所接受的一些职业教育和职业培训,已经不能满足现代汽车维修技术的要求;汽车维修中,维修人员确定维修思路由于受到自身先天条件(维修技术)的制约,显得较慢,且又不准确,所以遇到棘手的、错综复杂的故障就会感到束手无策,这种情况下许多人往往采用碰的方式,毫无头绪地对一些部件进行更换,给车主带来不必要的经济损失。就现在的一些顶级车而言,敲打维修只能是捉襟见肘,毫无意义。同时,制约汽车维修技术发展的另一个重要因素是维修中环境保护问题得不到落实。我们知道,汽车废气排放的标准对现代汽车技术的要求越来越高,对于汽车维修业来说,不仅要求一些部件的重装质量非常好,而且要体现维修人员的高超的维修技巧,否则一般的维修水平就不能通过排放标准所规定的要求。综上所述,由于汽车职业教育跟不上维修行业一线上不断发展的形势,客观上已经导致了很多问题和争议,目前汽车维修行业人员的素质问题,特别是汽车维修职业教育问题日益突显,如何培养优秀的汽车维修工人,提高行业的整体素质,已经是摆在整个行业面前较为突出的问题。 三、解决对策 1.现代手段的有效运用 随着科学技术的快速发展,我们应尝试将以计算机为主要载体的现代信息技术运用到汽车维修业中去,以实现把汽车维修业推向现代管理模式和管理方式的高潮。我们有理由相信现代信息技术的运用将预示着汽车维修革命的到来,这种革命的到来会让汽车维修从业人员的维修服务意识不断根深蒂固,他们也将会切身体会到先进维修手段的运用所造就的是“高端服务”,这种服务将势必成为汽车维修行业将来竞争最重要的手段。当然,基于强势维修手段下的维修体系应该包含良好的维修服务、售前服务及售后服务,缺一不可。事实上现代信息技术的运用不仅可以加强维修人员的服务意识,也将有助于提高整个维修行业的运行效率,特别是有助于建立快捷,方便的客户维修信息和维修档案;建立稳定的客户关系和科学准确的维修经营数据。可以说,汽车维修行业运用先进的现代信息技术进行建档、管理,不仅速度快,时间短,资料全,效率高,而且准确及时的汽车维修报表在客观上也能减少管理者主观判断上可能造成的失误,这有利于加强维修全体员工的工作积极性,加强行业的凝聚力。伴随着网络技术的飞速发展,汽车维修专业互联网的开通将可以更迅速、快捷地提供维修配件、维修设备、维修资料、维修技术与管理人才等方面的供需信息,使维修行业经营者和管理者能够及时获得信息,作出正确的选择和决策,而互联网上的行业之间的技术交流和人才互访,也将加速汽车维修技术人员的整体技术水平提高。 2.维修人才的积极培养 汽车维修行业的健康有序发展维修人才是关键,任何离开或忽视了人自身发展的因素去寻求企业内部的所谓发展只能是空中楼阁。所以我们除了要求维修人员参加日常的维修培训外,使他们通过汽车维修专项技能认证体系来提高他们的维修水平也是行之有效的方法。诚然,我国曾经有类似于汽车修理工国家职业标准对汽车从业人员的认证考核,且早在本世纪初期就大约有十几万人通过鉴定并取得资格证书,但是原有的职业教育知识体系陈旧,没有充分体现现代汽车技术的闪光点和发展趋势,因此考虑新的适合汽车维修发展趋势的职业教育以及考试模式显得特别重要。同时,现在的职业技能鉴定是全科式的,几乎和汽车设计,制造,维修有关联的所有科目都得掌握,根据现代汽车设计和制造技术的发展情况来看,做汽车维修的专才显然不够,特别是随着汽车维修业的发展,以往对维修人员考核中比较弱化的项目,如汽车配件和估损以及维修企业管理,在现代维修业发展形势下显得格外重要,将它们加入对维修人员的考试行列应该是趋势。 事实上通过有关机构的调查表明,大部分行业内人士对这这考核项目都表现出极大的兴趣。而且我们认为,汽修考核应该涵盖目前汽车技术最新的发展要求,体现规范的诊断思路和操作流程,对于考试合格人员应统一颁发由国家劳动和社会保障部职业技能鉴定中心制订的证书,以确保国家职业资格证书的效力,只有这样才能确保对汽车维修从业人员的教育符合形势发展的要求。 四、结束语 现代社会对汽车故障诊断技术和维修要求非常高,汽车维修过程中,要树立汽车维修行业在整个社会中应有的地位,需要的是维修行业硬件和软件的共同发展,只有这样才能保证整个汽车维修行业的健康合理发展。 工业分析技术论文:工业以太网技术发展分析论文 论文关键词:工业以太网;特点;趋势;全开放网络 论文摘要:工业以太网控制系统是集散控制系统(DCS)和现场总线控制系统(FCS)之后产生的一种新型的工业控制系统。本文简要介绍了工业以太网的特点,并详细论述了工业以太网在控制领域的应用现状以及以太网交换技术的发展趋势,并提出了以太网能实现工业控制网络与企业信息网络的无缝连接,形成企业级管控一体化的全开放网络的观点。 传感器技术、通信技术和计算机技术是现代信息技术的三大基础,随着IT技术的飞速发展和工业自动化要求的不断提高,工业控制网络所担负的工作越来越重。与数据信息网络不同,工业控制领域需要一种高速廉价、实时性和开放性好、稳定性和准确性高的网络。以太网(Ethernet)技术支持几乎所有的网络协议,所以在数据信息网络中得到广泛应用,具有传输速度高、低能耗、便于安装、兼容性好、开放性高和支持设备等多方面的优势。工业以太网的开放性使得工业控制网络和企业信息网络的无缝整合方面具有无可比拟的优势。 一、工业以太网技术的特点 以太网技术具有价格低廉、稳定可靠、通信速率高、软硬件产品丰富、应用广泛以及支持技术成熟等优点,已成为最受欢迎的通信网络之一。近些年来,随着网络技术的发展,以太网进入了控制领域,形成了新型的以太网控制网络技术。这主要是由于工业自动化系统向分布化、智能化控制方面发展,开放的、透明的通讯协议是必然的要求。以太网技术引入工业控制领域,其技术优势非常明显: (一)Ethernet是全开放、全数字化的网络,遵照网络协议不同厂商的设备可以很容易实现互联。 (二)以太网能实现工业控制网络与企业信息网络的无缝连接,形成企业级管控一体化的全开放网络。 (三)软硬件成本低廉,由于以太网技术已经非常成熟,支持以太网的软硬件受到厂商的高度重视和广泛支持,有多种软件开发环境和硬件设备供用户选择。 (四)通信速率高,随着企业信息系统规模的扩大和复杂程度的提高,对信息量的需求也越来越大,有时甚至需要音频、视频数据的传输,目前以太网的通信速率为10M、100M的快速以太网开始广泛应用,千兆以太网技术也逐渐成熟,10G以太网也正在研究,其速率比目前的现场总线快很多。 (五)可持续发展潜力大,在这信息瞬息万变的时代,企业的生存与发展将很大程度上依赖于一个快速而有效的通信管理网络,信息技术与通信技术的发展将更加迅速,也更加成熟,由此保证了以太网技术不断地持续向前发展。 二、工业以太网在控制领域应用现状 工业以太网与现场总线相比,它能提供一个开放的标准,是企业从现场控制到管理层实现全面的无缝的信息集成,解决了由于协议上的不同导致的“自动化孤岛”问题,但从目前的发展看,工业以太网在控制领域的应用主要体现在以下几种形式。 (一)混合Ethernet/Fieldbus的网络结构 这种结构实际上就是信息网络和控制网络的一种典型的集成形式。以太网正在逐步向现场设备级深入发展,并尽可能的和其他网络形式走向融合,但以太网和TCP/IP原本不是面向控制领域的,在体系结构、协议规则、物理介质、数据、软件、实验环境等诸多方面并不成熟,而现场总线能完全满足现代企业对底层控制网络的基本要求,实现真正的全分布式系统。因此,在企业信息层采用以太网,而在底层设备级采用现场总线,通过通信控制器实现两者的信息交换。 (二)专用工业以太控制网络 如何利用工业以太网单独作为控制网络是工业以太网的发展方向之一,也是工业控制领域的研究热点之一。如德国JetterAG公司的新一代控制系统JetWeb,是融现场总线技术、100Mb/s以太网技术、CNC技术、PLC技术、可视化人机接口技术和全球化生产管理技术为一体的工业自动化控制系统,同时具有广泛的兼容性,可兼容第三方自动化控制产品,提出“网络就是控制器”的观点,是取代所有底层现场总线的工业网络结构。这种工业控制网络是将以太网贯穿于整个网络各层次,使它成为透明的覆盖整个企业范围的应用实体。它实现了办公自动化与工业自动化的无缝结合,实质上是一个单层的扁平结构,其良好的可扩展性和互连性,使之成为真正意义上的全开放网络体系结构的大统一。 (三)基于Web的网络监控平台 嵌入式以太网是最近网络应用热点,就是通过Internet使所有连接网络的设备彼此互通,从计算机、PDA、通信设备到仪器仪表、家用电器等。在企业内部,可以利用企业信息网络,进行工厂实时运行数据的和显示,管理者通过Web浏览器对现场工况进行实时远程监控、远程设备调试和远程设备故障诊断和处理。实现的最简单办法就是采用独立的以太网控制器,连接具有TCP/IP界面的控制主机以及具有RS-232或RS-485接口的现场设备。以太网控制器在这里扮演了通用计算机网络和现场各类设备之间的一个桥梁。 三、以太网交换技术的发展趋势 以太网和通信技术的突飞猛进,促使工业以太网技术进一步发展。目前它已经在工业企业综合自动化系统中的资源管理层、执行制造层得到了广泛应用,并呈现向下延伸直接应用于工业控制现场的趋势。从目前国际、国内工业以太网技术的发展来看,目前工业以太网在制造执行层已得到广泛应用,并成为事实上的标准。未来工业以太网将在工业企业综合自动化系统中的现场设备之间的互连和信息集成中发挥越来越重要的作用。总的来说,工业以太网技术的发展趋势将体现在以下几个方面: (一)工业以太网与现场总线相结合 工业以太网技术的研究还只是近几年才引起国内外工控专家的关注。而现场总线经过十几年的发展,在技术上日渐成熟,在市场上也开始了全面推广,并且形成了一定的市场。就目前而言,全面代替现场总线还存在一些问题,需要进一步深入研究基于工业以太网的全新控制系统体系结构,开发出基于工业以太网的系列产品。 (二)工业以太网技术直接应用于工业现场设备间的通信已成大势所趋 随着以太网通信速率的提高、全双工通信、交换技术的发展,为以太网的通信确定性的解决提供了技术基础,从而消除了以太网直接应用于工业现场设备间通信的主要障碍,为以太网直接应用于工业现场设备间通信提供了技术可能。为此,国际电工委员会IEC正着手起草实时以太网(Real-timeEthernet,RTE)标准,旨在推动以太网技术在工业控制领域的全面应用。 (三)基于Web的网络监控平台 嵌入式以太网是最近网络应用热点,就是通过Internet使所有连接网络的设备彼此互通,从计算机、PDA、通信设备到仪器仪表、家用电器等。在企业内部,可以利用企业信息网络,进行工厂实时运行数据的和显示,管理者通过Web浏览器对现场工况进行实时远程监控、远程设备调试和远程设备故障诊断和处理。实现的最简单办法就是采用独立的以太网控制器,连接具有TCP/IP界面的控制主机以及具有RS-232或RS-485接口的现场设备。以太网控制器在这里扮演了通用计算机网络和现场各类设备之间的一个桥梁。 三、以太网交换技术的发展趋势 以太网和通信技术的突飞猛进,促使工业以太网技术进一步发展。目前它已经在工业企业综合自动化系统中的资源管理层、执行制造层得到了广泛应用,并呈现向下延伸直接应用于工业控制现场的趋势。从目前国际、国内工业以太网技术的发展来看,目前工业以太网在制造执行层已得到广泛应用,并成为事实上的标准。未来工业以太网将在工业企业综合自动化系统中的现场设备之间的互连和信息集成中发挥越来越重要的作用。总的来说,工业以太网技术的发展趋势将体现在以下几个方面: (一)工业以太网与现场总线相结合 工业以太网技术的研究还只是近几年才引起国内外工控专家的关注。而现场总线经过十几年的发展,在技术上日渐成熟,在市场上也开始了全面推广,并且形成了一定的市场。就目前而言,全面代替现场总线还存在一些问题,需要进一步深入研究基于工业以太网的全新控制系统体系结构,开发出基于工业以太网的系列产品。 (二)工业以太网技术直接应用于工业现场设备间的通信已成大势所趋 随着以太网通信速率的提高、全双工通信、交换技术的发展,为以太网的通信确定性的解决提供了技术基础,从而消除了以太网直接应用于工业现场设备间通信的主要障碍,为以太网直接应用于工业现场设备间通信提供了技术可能。为此,国际电工委员会IEC正着手起草实时以太网(Real-timeEthernet,RTE)标准,旨在推动以太网技术在工业控制领域的全面应用。 工业分析技术论文:机械工业技术政策分析论文 一、研究开发技术 1、机械产品现代设计技术 包括建立机械工程数据库;开发动态分析和动强度设计技术;CAD应用技术和局部集成的接口技术、网络技术及建库技术;并行工程技术、动态仿真技术、快速原型设计技术、工业设计技术、反求工程设计技术。 2、机械产品可靠性技术 重点开发可靠性工程管理技术、产品和系统可靠性设计技术、失效分析技术、可靠性实验评定、运行监测、故障诊断等技术。 3、热加工清洁生产技术 包括熔炼自动化、利用炉废气预热和除尘等铸造清洁生产技术;高效燃气无氧化加热、温锻塑性成形等锻造清洁生产技术;切割及焊接清洁生产技术;可控气氛多用炉、连续炉和真空热处理炉等热处理清洁生产技术;电镀、涂装等表面处理清洁技术。 4、精密成形技术 重点开发以实模精密成形、刚型、准刚型精密成形、高紧实度造型(芯)等精密铸造技术;精密模锻、辊锻、热轧、热挤压多向分模锻造、热镦锻等精密热塑性成形技术;冷温挤、冷挤、冷轧、超塑性等温成形、冷精整及复合成形等机械构件精密焊接与切割技术。 5、表面功能覆层技术 包括少无污染、高效、高性能的表面功能覆层技术与装备;重大工程装备表面功能覆层制备技术;高能束表面覆层制备及应用技术;新型复合表面处理技术;表面功能材料及涂层技术。 6、数控技术 重点开发开放式体系结构的新一代数控系统;车削中心、加工中心、数控磨床、数控锻压机床、电加工机床、数控重型机床等六类主机配套的数控系统。 7、工业过程自动化技术 研究开发工业过程自动化的管理控制集成技术;工业通讯网络和现场总线协议的开放式自动化系统。 8、工业机器人系统技术 开发点焊、弧焊、装配、搬运、喷漆五大类工业机器人的机械结构、传动机制、伺服驱动、传感控制及系统成套的设计和制造及工程应用技术。 9、机械制造柔性自动化基础技术 研究开发适合我国国情的柔性自动化技术、信息管理技术及自动化单元和部分集成控制技术,开发车间级自动化系统和FMC·P-FMS、FMS三个层次典型柔性加工设备。 10、面向中小企业的综合自动化技术 开发面向中小企业的综合自动化单元技术和系统;以GT原理为主线的车间级、单元级自动化成套技术;管理信息系统;产品设计与制造自动化系统;单元技术间的集成技术;质量控制技术。 11、传感器技术 研究开发力敏、磁敏、热敏、光敏、气敏、湿敏等类传感器、工程传感测量系统及基础共性技术。 12、自动测试技术 开发VXI总线、GPIB总线、RS485串行总线三类自动测试系统,VXI总线结构的电机、发动机、工业泵、印刷板产品自动测试系统;GPIB总线结构的环保自动测试系统;RS485串行总线结构的气象自动观测系统;大气污染、水质污染分析仪器和智能数字采集系统。 13、电力电子技术 研究开发新型高频、大中功率变频装置和电源、谐波抑制和无功补偿技术、新型IGBT器件生产技术,以及为重点工程配套的电力电子器件、电力半导体应用装置。 14、精密、超精密加工技术 以高效超精密加工车床、CNC型超精密复合加工机床、超精密平面和外圆磨床为重点,开发超精加工技术及应用工程,带动开发出一批精密、超精密的基础功能元器件,如超精密主轴轴系、超精密的伺服进给系统、超精密的测量系统和误差自动补偿系统等。 15、高能束加工技术 开发光加工应用技术、千瓦级二维激光切割技术;激光加工机配套设备及元件;多维激光加工机及机器人;激光焊接工艺;大型复杂零件激光表面处理工艺和汽车发动机缸体激光热处理生产线。 16、高性能机械工程材料生产及应用技术 开发轴承、密封件、模具等机械基础件用新材料及应用技术;电力设备、石化设备等重大装备的自动化仪表材料和专用功能材料及应用技术;汽车工业用精细陶瓷、专用功能材料、工程塑料、新型复合材料及应用技术。 17、系统管理技术 重点研究开发精密生产技术、虚拟制造技术、企业级信息管理系统技术和设计、制造、质量、销售等方面的有限集成技术;资源管理信息库;并行工程技术、信息交换和接口通讯技术。 18、重大工程成套装备制造技术 重点开发国民经济重大工程成套装备的总体设计、大型构件加工、系统优化、参数匹配、在线监控、故障诊断、综合管理及系统可靠性等关键技术。 19、环境保护工程装备相关技术 重点研究开发烟气脱硫脱硝和除尘、工业废水和城市污水处理等成套设备和技术;电子辐射照氨法处理工艺;厌氧生物法处理模块化技术;柴油机电控燃油喷射技术。 20、节能节材技术 研究开发风机、泵、电焊机等量大面广产品的应用变频调速技术;发电设备燃气--蒸汽联合循环技术、超临界技术、循环流化床和加压流化床技术、抽水蓄能技术;余热余压利用技术;高效、节能和智能化的能源管理和控制技术。 二、产业化技术 1、典型数控机床计算机辅助工业造型设计技术 造型设计效果模糊综合评价系统、小型机与工作站计算机辅助造型系统、工作站及超级微机辅助工业造型设计系统软件。已在10多个企业应用,效果显著,在机床行业有重要推广价值。 2、加工中心加工系统动态稳定性分析和计算软件 适用于机床整体静动态特性预测和结构的软件包,包括八个功能程序段及相应的接口程序。已用于6个单位,效益良好,适宜在机床行业推广。 3、树脂砂铸造成套技术 包括连续式和间歇式混砂机系列及树脂砂再生设备。对提高铸件质量、降低产品成本、提高国际竞争力有重要意义。适用于质量要求高、批量大的铸铁件生产。 4、钢水净化技术 适合国情的钢水精炼及保证铸钢件内部纯净度的全套装备及工艺。已用于十几家企业,适用于核、火、水电及石油化工设备中的各种铸钢件生产。 5、典型精密锻造件生产线成套技术 根据企业提供的典型件和生产纲领,提供生产线交钥匙工程及单项技术、装备或软件。对节材、节约工时、节约投资、提高锻件精度有重要意义。已在4家企业使用。 6、先进模具选材、设计、制造成套技术 包括高性能模具材料及应用技术、模具的现代设计加工技术和模具的配套技术。已在4家企业使用。适用于汽车、摩托车、轻工、仪表等行业所需的各种模具制造。 7、热壁加氢反应器内壁、大型水轮机转轮及宽带极高速堆焊技术 包括热壁加氢反应器内壁、大型水轮机转轮的拼焊及耐气蚀堆焊和宽带极高速堆焊技术。在焊材及工艺方面有节约外汇的效果,已在3家企业示范,适用于加氢反应器、尿素合成塔、电钻锅炉等设备的内表面堆焊。 8、激光焊接及切割加工装备成套技术 包括激光器、激光焊接及切割成套技术。对提高焊接强度和质量有重要意义,经济和社会效益显著。适用于刀具、工具等各种材质的薄板焊接。 9、氮基气氛保护加热淬火与微机控制系统 包括CNC系列变压吸附制氮机组、TC-89系列微机控制系统、保护加热淬火工艺技术。有节约投资、提高质量的功效。适用于多种碳钢、低合金钢的热处理,轴承、齿轮等零部件淬火、渗碳生产等。 10、可控气氛真空热处理成套技术 包括密封箱式多用炉生产线和连续可控热处理生产线、真空热处理设备和工艺成套技术。经5个厂试点效益显著。用于汽车齿轮、轴承和标准件、高合金钢、不锈钢、低合金结构钢、轴承钢的渗碳及淬火等工艺处理。 11、先进刀具、工具系统 用于车床和数控镗床、铣床和加工中心。经企业试用,对提高工效、节汇创汇有重要价值。适用于机械加工企业。 12、自泳涂料涂装生产线成套技术 自泳涂料是由活性高分子乳液、活性添加剂及颜料组成的新型水性涂料,与现用的电泳涂装工艺相比,具有工艺简单、稳定、节能、节材和省投资、涂层性能好等优点。可提供工艺设备设计、制造及调试交钥匙工程。用于汽车车身及家电部件的底漆涂装。 13、车间物流自动化、立体库及关键技术 车间物流自动化立体库的系统设计、成套设备、控制软件。适用于机械汽车大中型企业的物流管理,经多厂试用有节省占地和投资、工作效率高等优点。 14、可编程序控制系统成套工程技术 包括系统设计、成套设备和编程控制及监视软件,适用于机械、汽车制造业的控制系统,经多厂试用有节约投资、缩短维修时间之优点,经济效益显著。 15、普及型和经济型机床数控成套系统 包括以工业PC机为基础的总线模块化、开放型体系结构和以步进电机驱动的经济型数控系统,适用于机床配套及现役机床改造。经多家工厂试用效果明显。 16、超声波涡流在线自动探伤设备 将超声波探伤和涡流探伤技术相结合,组成成套机组,可同时检测内部和外表缺陷及几何尺寸,可用于机械零部件、管棒及锅炉制造厂检测,试用效果好。 17、企业计算机辅助管理系统CAPMS 该系统吸收国外MRP-Ⅱ之精华,按职能部门、业务分工数据处理方法、等分为18个模块,集产、供、销、存、人、财、物管理为一体,各模块既可独立运行,又可集成,还可作CAD/CAM/CAPP信息集成通讯接口。适用于多品种、大小批量及单件生产或混合制造。经企业试点,对提高管理水平和经济效益有重要价值。 18、漆雾及废气净化成套技术及设备 包括成套技术与设备(3种净化装置),适用于机械设备喷漆,经厂家试用,涂漆雾效率高,符合劳动卫生标准和环境标准。 工业分析技术论文:机械工业行业技术分析论文 (一)行业技术发展现状 机械工业是为国民经济提供技术装备和为人民生活提供耐用消费品的装备产业。国民经济各部门生产技术的进步和经济效益的高低,在很大程度上取决于它所采用机械装备的性能和质量,机械工业的技术水平是衡量一个国家科技水平和经济实力的重要标志之一。 经过近50年的发展,机械工业已经成为我国工业中具有相当规模和一定技术基础的最大产业之一。1997年实现销售收入13651亿元,占全国工业的21%;利润257亿元,税621亿元,分别占全国工业的15%;出口创汇363亿美元,占全国外贸出口额的20%。其发展速度高于同期工业的平均增长速度。 近年来,机械工业企业自主开发创新能力有所增强,1997年科技人员总数达48万人,技术开发经费支出达85亿元,占全行业销售收入的0.62%,有57家大型企业建立了部级技术中心,有9%的企业建立了专门技术开发机构,行业整体技术水平有了明显进步,主要表现在:为国民经济提供成套技术装备和汽车的能力有较大提高;产品结构正向合理化方向发展。 尽管机械工业的综合技术水平近几年有了大幅度提高,但与工业发达国家相比,仍存在着阶段性的差距。主要问题在于: 1.科技进步对机械工业增长的贡献率目前仅为34%,先进国家高达70%以上。 2.产品设计技术、制造工艺及装备、制造过程自动化技术、管理技术落后,是制约机械产品水平的主要因素。 3.机械产品技术水平不高,达到80年代末、90年代初国际先进水平的仅占18%,达到80年代中期国际水平的占27%,其余产品均在80年代以前的水平线上。 从总体上看,机械工业技术开发能力和技术基础薄弱,发展后劲不足;技术来源主要依靠引进国外技术,对国外技术的依存度较高,对引进技术的消化吸收仍停留在掌握已有技术和提高国产化率上,没有上升到形成产品自主开发能力和技术创新能力的高度。 (二)技术发展的总体目标 以数控机床、电力电子应用及自动化技术、大型农业机械和施工机械、轿车关键技术、环保装备五个方面作为重点,以发展和应用先进制造技术为手段,以高新技术和产品的产业化为突破口,以提高企业技术创新能力和竞争力为目标,提高企业技术创新水平。到2001年,提供1000种具有自主知识产权和较大市场需求潜力的产品。主要产品品种的40%达到90年代初国际水平,5%达到国际先进水平,90%的重点骨干企业产品标准接近或达到国际先进企业标准。 (三)技术发展的方向和重点 1.以数控机床为代表的基础机械 数控机床是先进制造业的基础机械,是最典型的多品种、小批量、高技术含量的机电一体化产品。目前世界数控机床年产量超过15万台,品种超过1500种。1997年我国数控机床产量已达9051台(占机床总产值20%以上),但由于国产数控机床不能满足市场需求,在国内市场上的占有率逐年下降,每年仍需大量进口数控机床,进口额度大幅度增加。1996年进口达13924台(价值12.46亿美元)。 目前我国数控机床技术发展中存在的主要问题是: (1)产品成熟度差,可靠性不高 国外数控系统平均无故障时间(MTBF)在10000小时以上,国内自主开发的数控系统仅3000~5000小时;整机平均无故障工作时间国外达800小时以上,国内最好只有300小时。 (2)产品品种少,不能满足市场需求 国外数控机床品种已达到1500种,国内只有500多种,且性能水平低,高速、高效、高精度产品几乎没有。 (3)创新能力低,市场竞争力不强 生产数控机床的企业虽达百余家,但大多数都未能形成规模生产,企业效益差,创新能力低,制造成本高,产品市场竞争能力不强。 (4)数控机床行业的专业化零配件及部件的协作生产配套体系不健全,大多数企业都是“大而全、小而全”的结构模式。 近期我国在数控机床的发展方面,要采取跟踪高级型、发展普及型、扩大经济型,以普及型为主的策略,重点发展: (1)经济适用、量大面广的产品 经济适用的普及型数控车床、加工中心、数控铣床。 (2)高速、高效和专用、成套数控机床 高速、高效数控车床及加工中心;高效数控锻压成套装备,其中包括,可自动换头冲压机床、复合式柔性冲压中心、四边折弯机等;大型精密模具数控成套装备,其中包括数控仿型铣床及龙门式数控铣床、智能化电加工机床等。 (3)数控机床专业化配套系统 新一代数控及伺服系统系列产品;数控机床高速主轴、电主轴电机系列产品;数控机床机械手、刀库及动力刀架系列产品;数控机床高速配套零部件及辅件系列产品;其中包括,高速滚珠丝杆、高速陶瓷轴承、高速防护装置等系列产品。 发展目标: (1)扶植重点企业开发经济适用、量大面广的数控机床并形成批量生产,使这些企业产品的市场占有率有明显提高,成为名牌产品; (2)发展数十种高速、高效、专用、成套数控机床系列新品种,以满足汽车、农机、航空、模具等行业的需求; (3)数控机床关键配套产品:数控系统,满足国内数控机床50%的配套需求;高速主轴及电主轴年产达千套;机械手、刀库、动力刀架及数控机床高速配套零部件、辅件系列产品满足国内50%的配套需求。 2.电力电子应用及自动化技术 电力电子技术是集微电子、计算机和自动化技术于一体的综合技术,是节能节材的最佳技术之一。目前,国外电力电子技术已经发展到以IGBT为代表的第三代,并向智能电力电子时展,我国现在仍处于以晶闸管为代表的第二代。国内电力电子市场品种满足率仅35%,新产品市场基本上被国外产品占领。 现场总线智能仪表和总线式自动测试系统是集自动化技术、计算机技术和通信技术于一体的新一代自动化仪表系统,已成为世界范围自动化技术发展的热点,是当代工业自动化的主要标志。我国仍处于由模拟式仪表系统向数字式仪表系统过渡的模数混合式仪表系统阶段,水平落后10~15年,因此在低技术产品市场上还占有80%左右份额,但在高技术产品市场的占有率不到60%,新产品市场几乎全为国外产品占领。 因此,抓住当前时机在2~3年内以IGBT,现场总线智能仪表和自动测试系统为突破,攻克重点技术和产品,并实现产业化。这一领域重点发展: (1)IGBT器件及其装置,大功率晶闸管及其装置 研制新一代双极晶体管IGBT、高品质大电流IGBT等大功率晶闸管制造技术,并开发变频调速装置、逆变开关电源、大容量整滤源等的工程应用。 (2)现场总线智能仪表 研制开发变送、执行、配套等类现场总线仪表。产品产业化技术开发、并开展示范工程的应用研究。 (3)自动测仪系统和设备 开发总线式自动测试系统的基础产品,形成适度规模,同时建立用于机电产品和社会公益事业的典型自动测试系统,做好示范和推广应用。 3.大型农业机械和施工机械 (1)农业机械 工业发达国家农机产品在不断采用新技术的基础上,正向高效、节能、保护农业环境方向发展。目前我国已能生产14大类、3000多个品种的农机产品,但是产品的综合技术水平仅相当于国外70年代水平。主要问题在于: 1)产品水平不高,品种不全综合技术经济指标落后,可靠性差,寿命短。以拖拉机为例,MTBF值国外可以达到330小时以上,而我国仅100余小时。品种上:大型缺,小型杂,不成系列。 2)产品生产达到经济规模的少,重复生产、小规模生产,难以保证质量。 农机领域重点发展: 1)促进农业生产产业化的大中型拖拉机及配套农具拖拉机平均无故障时间从110小时提高到300小时以上; 2)联合收割机联合收割机可靠性系数从0.5~0.7提高到0.9以上; 3)主要农产品加工机械(含烘干仓储机械)农村产业化和中西部地区脱贫致富需要的农产品深加工机械; 4)节水灌溉设备喷、滴灌设备将灌溉水的有效利用率由大水漫灌的40%提高到80%以上。 农机产品的使用可靠性及寿命指标普遍提高一倍以上,主要产品的技术标准与国际标准接轨。 (2)施工机械 施工机械是国民经济大型工程项目建设必须的关键设备。我国已初步具备16个大类,3100多个品种规格产品的生产能力,部分产品已开始进入国际市场。但与国民经济发展要求和国际先进水平相比较,差距还是很大。一是产品的综合技术水平不高,尤其是产品的质量、寿命、可靠性、安全舒适性等指标以及机电一体化等高新技术的应用与国外先进水平还有很大的差距;二是产品结构性短缺,成套服务能力差,远不能满足需要,如路面施工机械基本上还要靠进口;三是大部分企业生产规模小,制约着行业经济效益的进一步提高。 施工机械重点发展: 1)推土机、液压挖掘机、轮式装载机; 2)汽车起重机、大型叉车; 3)摊铺机、压路机; 4)无开挖式管道铺设机; 5)江河湖库清淤设备。 发展目标: 大型工程机械可靠性指标达到400小时,寿命指标达到10000小时。 4.轿车关键技术 我国汽车工业长期以卡车为主要产品,改革开放以后,轿车产品得到了快速发展。1998年轿车产量达到52万辆。 我国汽车工业存在的主要问题: (1)重复建设严重,造成无序竞争,难以集中形成实力,发挥规模效益。 (2)自主开发能力薄弱,大多数企业“九五”期间仍偏重于对生产环节进行改造,包括多数中外合资的零部件企业对产品开发能力建设几乎没有投入。目前,国内对轿车产品尚不具备自主开发能力,机电一体化的高新技术零部件产品还必须引进技术。 近期轿车重点发展: (1)经济型轿车 以轿车车身为突破口,利用技贸结合、与国外公司合作等方式,先抓车身联合研制,并建立经济型轿车的公用设计数据库,与CAS、CAD、CAE、CAM等技术结合,形成我国汽车工业在经济型轿车方面的自主开发能力。 (2)轿车动力总成 消化吸收引进技术,与国外有实力的企业进行合资、合作、联合开发,在国产汽油机上普及电控燃油喷射技术(EMS),并研究开发缸内直喷(GDI)技术,开发应用电控机械变速器(AMT)技术。 (3)轿车关键零部件 以机电一体化汽车电子部件为突破口,从引进技术、合资入手,在保证高起点、大批量、专业化生产的同时,要集中力量抓紧下一代新产品的研制开发和应用,重点是电控防抱死制动系统(ABS)、安全气囊(AirBag)、高效稳定的汽车尾气三元催化转换器,并达到与整车同步或超前发展。 (4)高附加值专用汽车和客车 重点开发各类高性能专用底盘。对专用汽车以低底盘车辆和沙漠越野车辆为主;客车以低地板城市客车为主,要求具有良好的动力性、操纵性、舒适性和低污染。 5.环保装备 环保产业是防治环境污染、改善生态环境、促进资源优化配置、支持资源综合利用的支柱产业。全世界环保机械的年销售额约2000亿美元,集中于美国、欧州、日本等经济发达国家。我国环保机械行业基础弱、起步晚,年产值仅100多亿人民币。随着各方面对环境保护的日益重视,可持续发展战略的实施,市场需求不断增长,环保机械将成为机械工业新的经济增长点。 环保机械行业主要差距在于: (1)产品结构不合理,品种少 初级产品所占比重较大,具有当代水平的机电一体化产品少,急需的大型成套设备不能满足现实市场需求。在目前3000多种环保机械产品中,约有五分之一的产品由于性能、可靠性、适用性、结构设计等原因,应该限制生产或限期淘汰。大型烟气脱硫、脱氮成套设备、大型城市污水处理厂成套设备、大型城市垃圾处理厂成套设备目前主要依赖进口,高浓度有机废水、难降解工业废水处理 技术及设备发展缓慢。 (2)产品质量、技术水平比国际先进水平落后20年 相当多的产品没有行业或国家标准,产品规格型号、基本性能参数不统一,质量检测无依据。 (3)生产企业规模小、开发能力薄弱 规模小、装备条件差、检测手段不全的中小企业占全行业企业总数的78%。年产值在3000万元以上的企业仅占全行业的3.2%,并且主要集中在电除尘器、袋式除尘器等少数几种产品生产领域。 近期环保机械重点发展: (1)烟气脱硫设备 循环流化床锅炉及炉内脱硫脱硝技术(CFPBC、PFBC技术)、大型整体煤气化燃气蒸汽联合循环技术及装备(IGCC技术)。 (2)城市污水处理成套设备 活性污泥法、氧化沟法、移动曝气法为主体的城市污水处理成套设备,以日处理10~25万吨污水处理厂为目标,提供污水处理成套设备、污泥利用和处置成套设备、控制和监测系统。 (3)城市固体垃圾处理和综合利用装备 城市生活垃圾分类、焚烧、堆肥技术及装备,以日处理100吨、300吨处理厂为目标,提供垃圾处理成套装备。 (4)环境监测仪器 便携式多功能多参数水质监测仪、12种总量控制的污染物监测仪、大气环境污染监测仪器和系统以及水处理过程自动控制系统等。提高产品档次、水平、可靠性和精度。 主要目标: (1)大型成套设备的国产化率达到70%以上;一般工程项目的设备国产化率达到90%以上;高浓度有机废水和难降解工业废水处理技术及成套设备国产化率达到80%以上。 (2)一般环保机械60%以上的产品达到90年代初水平,5%~10%的产品达到当代国际水平。 (3)发展新产品品种,开发新产品200种以上。 工业分析技术论文:热冲成型技术中汽车工业应用分析 摘要:近几年,由于人们的环保意识以及对汽车安全性的要求逐渐提高,世界各国对于汽车安全和环保法律的设置也就越来越严格。文章主要介绍热冲压成型工艺的概念、特点以及此项技术在汽车工业中的主要应用,并提出此项技术在汽车工业中的展望。 关键词:热冲成型;汽车工业;发展 汽车工业是国民经济的重要支柱之一,目前世界汽车工业发展的主要趋势是轻量化,这对汽车的舒适性以及安全性都有新的要求,而原有的冷冲压技术则无法满足现如今汽车工业对于高强度钢板的一些制造要求。热冲压成型技术是目前最新的一种冲压技术,主要应用于高强度钢板的成形,可获得高强度的一些工业零件,并且它的强度基本上都可以达到1500MPa以上。除此之外,热冲压成型技术是在高温条件下进行的,因此对于高强度钢板的回弹较小,冲压成型所需要的压力较小,且精准度高,能够最大限度的满足汽车工业对于舒适以及安全性的要求,逐渐成为汽车制造领域中的热门技术。 1热冲压成型技术的概念 1.1热冲压成型技术的主要工艺 热冲压技术的基本原理是将所要制造的材料不断加热直至高于材料结晶温度的时候进行冲压成型,再根据材料在高温条件下变形抗力降低、金属塑性增强的特点来提高材料的成型效果,在快速成型后进行及时冷却进而提高材料的强度。目前,世界上的热冲压技术主要分为两种,直接热冲压技术和间接热冲压技术。直接热冲压技术是指将所要使用的钢板直接在加热炉中进行加热,当材料完全奥氏体化之后放入准备好的磨具之中对其进行冲压成型,并同时要对材料进行淬火处理;间接热冲压成型技术主要是指首先冷冲压成型,让零件的体积保持在90%~95%,后面的顺序就跟热冲压技术一样,间接冲压技术主要是生产一些较为复杂几何形多样化的超高强度零件。 1.2热冲压成型的主要特点 通过与传统的冲压成型技术相比较,热冲压技术有着许多不同之处。优点:①变形抗力小,容易塑性,易于发生改变;②极大的减小了冲压时的压力,这可以降低磨具以及机床的使用要求;③中间操作环节变少,缩短了产品的生成周期。缺点:①此项技术所容易受到多方面因素的影响并且实际操作的环境较差;②成本较高并且产品成型之后对切边和冲孔有较高的要求;③废品率高;④热冲压技术仿真的准确性较低。 2热冲压成型技术在汽车工业中的应用趋势 2.1热冲压成型技术的发展趋势 通过对热冲压成型技术概念的理解,人们可以知道其主要特点,同时基于其优点,热冲压成型技术在汽车工业中的应用主要是在车身上。大部分的地区已经建立热冲压工厂,尤其是欧洲在热冲压技术的使用方面已经遥遥领先其它地区。热冲压成型技术所生产的汽车领域零件较为典型的是保险杠、前围下挡板、车顶加强梁等。 2.2热冲压技术在汽车工业的发展现状 热冲压成型技术在汽车工业中的应用主要是利用减轻车身重量,对于降低汽车重量和提高汽车安全性能具有明显的作用,因此这项技术在欧洲以及美洲得到了广泛的应用。各国在汽车工业生产过程中都逐渐开始使用热冲压成型技术所生产的零件,通过对前五年的数据统计分析得知,热冲压成型技术所产生的零件在汽车工业的使用比例在4%~15%,例如大众系列的车型所使用热冲压成型技术生产的零件比例在10%左右,而其它的一些大型汽车生产商例如宝马、奥迪和沃尔沃都开始开发热冲压成型技术生产零件的应用。在我国汽车工业领域中对于热冲成型技术也越来越重视,宝钢已经率先开始进行研发并已经取得了一定的效果,逐渐开始对国内的汽车企业中提供所生产的零件。国内汽车企业也在最近几年逐渐加大对热冲压成型技术所生产零件的使用。 3热冲压成型技术在汽车工业中的应用展望 随着汽车工业的迅速发展以及保有量的不断加大,汽车工业也越来越注重环保与安全。汽车的油耗是与车重呈明显的线性关系,通过研究发现当汽车的自重没降低10%,油耗以及尾气排放就会降低7%左右,汽车降低自重是环保的一个主要方法。除此之外,还有安全问题,为了确保汽车使用过程中的安全,汽车在材料方面必须要使用高碰撞吸能或者厚度较大的材料,这样也就会造成汽车的质量变大,虽然达到了一定的安全性但是环保方面却无法保证。因此,即要求汽车轻量化又要保证汽车的安全性最主要的还是应用高强度的材料。但是高强度材料的应用却又有许多问题,例如回弹较大和模具使用寿命低等。应用热冲压成型技术则可以有效的解决这些问题,即可以减少材料成型后的回弹又可以延长磨具的使用寿命。目前,全世界的热冲压成型生产线已经初具规模,但是相比之下中国仍然有很大的差距,由此课件随着中国汽车工业的不断发展,热冲压成型技术在中国还是有很大的发展空间。 4结束语 综上所述,热冲成型技术在汽车工业中已经得到了很好的应用并且具备很大的发展空间,因此应当积极加强对热冲成型技术的研究,不断提高生产水平。 作者:黄荣双 单位:东风柳州汽车有限公司 工业分析技术论文:真空技术中制药机械工业的应用分析 摘要:随着我国经济社会的发展和科技水平的不断提升,我国制药水平不断提高。制药机械对于药物疗效有着直接影响,真空技术是目前制药工作中较为先进的技术,能够达到良好的效果。主要对真空技术在制药机械工业中的应用状况进行研究,对其应用前景进行分析,为我国制药工业的发展提供借鉴和帮助。 关键词:真空技术;制药机械工业;应用 真空技术是一种较为先进的技术,在我国很多领域都有着较为广泛的应用。真空技术是我国制药工业发展中的重要技术,能够满足药物生产的需要,能够保证较高的卫生标准。因此,对真空技术在制药机械工业中的应用进行研究,具有重要意义。 1常见真空设备及其应用 1.1真空微波干燥设备 真空微波干燥设备是一种使用范围较广的真空设备,这种设备在进行药物生产时,具有加热速度快、加热效率高的特点,对于物料的回收率能够达到100%。在使用真空微波干燥设备时,需要的干燥温度较低,适合用于热敏性材料的干燥。在使用真空微波干燥设备时,往往采用两种干燥方式,其中一种与家庭使用的微波炉工作原理相似,主要通过物料盘绕着垂直中心轴,在水平方向上进行圆周运动,以达到干燥的目的。另一种方式是让物料盘绕着水平装置的中心轴,在垂直方向上进行圆周运动,盛物料的盘子一直保持水平状态,以确保物料在运动时不会掉落,采用这种方法进行药物生产能够保证物料加入均匀,方便对机械设备的清洗。微波真空干燥设备是在原有生产工艺基础上的生产改革,这种设备的整体生产效率较高,能耗是传统方法的1/5,占地面积仅是原来的2/3,是中药生产企业常用的真空制药设备。 1.2带式真空干燥设备 带式真空干燥设备在国际社会有着较为广泛的应用,国外主要将带式真空干燥设备用于咖啡、乳精、果珍等食品的加工与制作。我国将带式真空干燥设备应用于重要浸膏的干燥上,随着我国中药生产企业的发展,药物生产对中药浸膏的干燥量需求非常大,因此需要能够连续生产的干燥设备,很多厂家都十分重视带式真空干燥设备。目前,带式真空干燥设备的发展主要呈现以下趋势:最大的带式真空干燥设备内径能够达到2400mm,长度最大能达到19000mm,但是这是新产品,还存在一些缺点,例如:药物生产上料不均匀、干燥速度较慢、含水量控制不足等,仍然需要改进机械设备的生产和设计,进一步提升带式真空干燥设备的生产效率。在进行相关设计和生产时,应注重对设备真空性和卫生性的控制,这样才能更好地应用于重要生产。 1.3真空浓缩设备 真空浓缩设备是药物生产中常用的机械设备,该机械设备的生产技术和设计技术已完全成熟,运用这种机械设备进行药物生产能够达到良好的效果。真空浓缩设备主要有单效、双效、二效真空浓缩设备,这三种设备都是技术较为成熟的产品。目前,真空浓缩设备发展较好的是离心式薄膜真空蒸发装置,离心式薄膜真空蒸发装置有着非常好的效果,该设备整体的传热系数大、占地面积较小,所采用的液体薄膜厚度仅为0.1mm,物料滞留时间为1s,液体在离心力的作用下能够飞溅出去,在离心力的作用下,还能抑制液体发泡,可为药物生产提供高浓度的浓缩液,这种设备主要适用于蒸馏、除臭、剥离等处理方式。高速旋转式真空蒸发设备是一种较新的产品。该产品在使用时,主机部分没有可动的部件,在使用时极少发生机械故障,蒸发的气体和液体在蒸发罐内能够以1000r/min的速度旋转,能迅速分离成气体和液体,因此有着较为广泛的应用。 2真空技术在制药机械工业中的发展前景 2.1创新微波真空萃取设备 创新微波真空萃取设备是一种较新的设备,随着中药生产工艺的改革,传统的中药熬制方法已经不适用于现代社会的中药生产。如何将中药中的有效成分进行提取,如何进行固定量的提取,如何减少人力资源的投入,成为中药生产的发展方向。微波真空萃取设备在实际使用中,能够对大量的物料进行一次性的萃取,且萃取纯度较高,能够提升中药的生产质量和生产效果,可提高生产效率、节约生产成本,更好地促进生产企业的发展。 2.2改革微波带式真空干燥设备 微波带式真空干燥设备在药物生产中有着较为广泛的应用,在实际运用中也有着较好的效果,但是该机械设备生产时采用的是周期式的生产方式,产量较低,无法满足我国药物生产对机械的要求。实践证明,中药浸膏类产品在进行生产时,微波带式真空干燥设备的干燥速度最快、质量最好,由于中药浸膏类的产品种类多、产量大,因此对机械设备的质量和产量要求更高。应注重对微波带式真空干燥设备的改革,应注重开发连续式的微波真空干燥设备,这样才会有更好的发展前景,才能更好地满足药物生产企业对机械设备的要求,才能满足社会对药物质量和产量的需求。 2.3形成真空制药生产线 在制药机械工业发展中,应注重形成真空制药生产线。在进行药物生产时,形成统一的真空制药生产线,能够更好地提升生产效率。单体制药设备较为简单,而制药生产厂家希望能够提供成套的生产设备,完成相应的生产工程,因此应从中药浸泡提取开始,到真空浓缩、干燥、灌装、包装、运输,形成一条龙的生产线,这样也便于开展生产、安装和调试工作。要想形成真空制药生产线,应根据中药生产企业的生产流程进行生产线设计,这样在使用时才能达到良好的效果,才能满足制药企业的需要。形成真空制药生产线,能够让药物生产企业在生产时进一步减小人力资源投入,能够大大降低生产成本,提升整体的生产效率,更好地促进药物生产企业的发展。 2.4真空捡漏设备的发展 真空捡漏设备在中药生产和包装中发挥着重要作用,但是这种设备价格很高,制药行业需要包装,要使用大量的塑料瓶,在进行药物分装和包装时,需要一台捡漏准确、捡漏速度快、捡漏精度高、价格合理的真空捡漏设备。目前,我国引进的设备价格非常高,因此,从真空设备的发展前景来看,应注重对真空捡漏设备的创新与研发,形成我国自主知识产权,为我国制药工业的发展提供帮助,提升制药工业的发展水平。 3结语 本文在开展研究时主要对真空技术在制药机械工业中的应用进行了研究,目前,常见的真空机械设备主要有三种:真空微波干燥设备、带式真空干燥设备、真空浓缩设备,这三种设备在实际使用时都有着较好的效果。真空技术在制药机械设备领域中有着较好的发展前景,能够创新微波真空萃取设备,改革微波带式真空干燥设备,形成真空制药生产线,可进一步提升我国的制药技术。 作者:吴兴会 单位:哈尔滨纳诺机械设备有限公司 工业分析技术论文:计算机辅助工业设计与3D打印技术分析 摘要:随着计算机技术的发展,计算机在社会各个领域得到了广泛的应用。计算机辅助工业设计已经成为很多高校以及企业设计师设计的工具。3D打印技术是近两年发展最快的一门技术,它的出现为工业设计行业的发展带来了更为广阔的发展空间。本文分布介绍了计算机辅助工业设计和3D打印技术,经两者进行有效地结合,并具体应用在工业设计中,从而提高设计的效率。 【关键词】计算机技术 工业设计 3D打印技术 术工业设计是伴随着工业革命发展而衍生的一种设计,最开始主要是批量生产的工业产品的结构、形态、装饰等方面进行设计,发展到现在工业设计变成了一种创造性的活动,设计的理念也发生了变化,工业设计变成了产品的整个生产周期的要素设计。上个世纪八十年代,中国才有工业设计这个概念,到了九十年代末随着计算机信息技术的进步,计算机在工业设计、生产等多个环节广泛应用,大量的辅助工业设计。2010年3D打印技术日渐完善,被广泛应用在社会多个领域,将其应用在工业设计中,缩短了产品设计和研发的周期,提高产品投入市场的速度。 1计算机辅助工业设计 计算机辅助工业设计简称CAID,CAID是ComputerAidedIndustrialDesign四个英语单词的首字母,计算机辅助工业设计是依托现代信息化技术,利用计算机辅助工业设计,主要是为了提高工业设计的效率,适应现代信息技术发展需求。计算机辅助设计主要针对工业设计领域创造性活动,它是工业设计和计算机技术的有效结合。与传统的工业设计相比,计算机辅助工业设计无论是在设计质量、设计方法和设计效率都发生了变化,计算机辅助工业设计涉及了AI、VR、多媒体、模糊技术、人机工程等多门信息技术,是一门综合性的学科。一个产品从设计到研发,大致要经过市场计算机辅助工业设计与3D打印技术文/马瑞辰随着计算机技术的发展,计算机在社会各个领域得到了广泛的应用。计算机辅助工业设计已经成为很多高校以及企业设计师设计的工具。3D打印技术是近两年发展最快的一门技术,它的出现为工业设计行业的发展带来了更为广阔的发展空间。本文分布介绍了计算机辅助工业设计和3D打印技术,经两者进行有效地结合,并具体应用在工业设计中,从而提高设计的效率。摘要调研、设计定位、设计草图、效果图、产品模型、实物模型,生产等环节。在设计过程中,产品的可视化是很重要的,在这个阶段需要计算机辅助工业设计。比如利用图形图像制作软件Illustrator、Photoshop、Coreldraw等进行绘制,制作产品平面效果展示图,也就是产品的二维效果,产品的三维效果需要3DMax、AE等软件来设计,模型制作以后,在软件中将其渲染成三维效果图。产品的数据模型则需要工程软件CATIA、SolidWorks等来完成,数据模型制作好以后,产品就可以直接进入到生产阶段了。从产品的设计到表现形式,都需要计算机软件进行辅助,这种方式能够节省产品设计和制作模型的时间,可以直接向客户展现产品的效果图。近年来,随着计算机技术的进步,越来越多的制图软件和三维软件应用在工业设计上,然而这对工业设计师提出了更高的要求,设计师不仅要掌握手工绘制的基础技能,还要学会这些制图软件。 23D打印技术 3D打印是目前市场上比较通俗的叫法,它的专业名应该叫做添加制造,之所以被大家成为打印技术,是因为3D打印技术分层加工的过程和喷墨打印很相似。美国的3DSystems公司在1987年制作了世界上第一台3D打印机,直到近年来3D打印技术成为人们关注的热点。3D打印技术其实是以数字模型文件为基础,利用塑料或者粉末状金属作为粘合材料,然后逐层打印出立体的实物。3D打印在工业设计中的主要作用是模型的设计,随着3D打印的发展,3D技术逐渐在航天航空、汽车制造、珠宝设计、工业设计、医疗、教育等领域。目前而言,3D打印技术应用最多的领域还是工业设计。传统的工业设计最后环节,为了测试产品的性能和设计的合理性,需要建立一个手扳模型,建立一个扳手模型通常需要一个星期的时间,价格从几千到上万不等,制作出来的模型精确度还无法达到产品的生产要求。而利用3D打印技术,只需要一台3D打印机和模型的相关材料,就可以快速打印出一个产品的模型,从而大大提高产品设计研发的周期,提高设计的效率。随着3D打印技术的发展,3D打印机的价格越来越便宜,很多学校和企业都可以购置一台3D打印机。目前消费类的3D打印机价格大概在2万元左右。截止2016年10月30日,全球3D打印机的出货量达到了455772台,比2015年219186台整整提升了一倍。3D打印技术被越来越多的人接受,被广泛在不同的领域。2016年武汉华夏理工学院工程院为该院的学生宿舍购置了3D打印机,学生可以在3D打印机上打印钥匙扣、笔筒等个性化产品,还可以自主设计和自主打印。 33D打印技术和工业设计的关系 计算机辅助工业设计和3D打印技术是相辅相成的,计算机辅助工业设计为3D打印技术提供精确的数据资料,而3D打印技术则用计算机辅助工业设计从效果图直接变成了实物,随着未来3D打印技术的发展,3D打印技术将应用在更多的领域。比如3D打印技术改善人类居住的居住环境,可以打印房子,利用3D打印打印人体器官,解决目前医学上捐献器官的难题。3D打印的进步将极大地改变我们的生活方式。 4结语 随着人工智能、信息技术的进步,计算机智能化、自动化的发展,未来设计师不需要再去学习各种软件,计算机就能够更好地呈现设计师的创意和想法,这样有利于设计师更好地投入到设计中。3D打印技术能够缩短产品的设计周期,提高设计的效率。 作者:马瑞辰 单位:河南省郑州市第四十七中学 工业分析技术论文:石油工业热喷涂技术分析 摘要:本文简要介绍了热喷涂技术在石油工业的应用情况,热喷涂技术可以增强部件的耐蚀性和耐磨性,有效延长设备和部件的使用寿命,在石油工业中将会有一个良好的应用前景。 关键词:热喷涂;修复;防护;石油工业 我国对于石油以及相关化工产品的需求量很大。石油工业中很多设备和备件长期在水、蒸汽、油品、硝酸、醋酸和尿素等腐蚀环境下进行服役,承受化学腐蚀和机械磨损的双重作用。据不完全统计表明,因化学腐蚀和机械磨损造成的损失可占到石油工业产值的5%,年累计损失可超过十亿元,给国民经济带来巨大的经济损失。近些年随着热喷涂材料研发的深入和热喷涂设备的不断推陈出新,热喷涂技术在国内发展十分迅速。热喷涂涂层因具有耐腐蚀、耐磨、抗高温氧化、隔热和封严等优良性能,在航空航天、钢铁冶金、机械制造、纺织、汽车等领域得到广泛应用。热喷涂技术同时兼具成本低,操作简单,施工方便,不造成工件变形等诸多优点,逐渐被石油工业重视;被视为延长石油工业设备和部件的使用寿命、提高机械性能的一种重要手段[1-8]。 1热喷涂修复 石油工业中的一些设备和部件,如柱塞、烟气轮叶轮轴、转子轴等工作一段时间后,由于长期受到高温、高压、腐蚀及固体颗粒冲击等,这些腐蚀介质通过化学反应形成一系列化合物,使得设备和部件表面出现严重腐蚀和工作层剥落,影响这些设备和部件的正常运行,如果更换新的设备和部件,一方面往往需要较长的设计和生产时间,会对企业的正常生产运行造成影响;另一方面会使得设备和备件的使用寿命缩短,造成经济上的巨大损失。为避免这种情况,石油工业企业针对设备和部件的服役环境,制定若干套解决方案,其中有些企业选择了热喷涂修复,取得了良好的效果。 1.1柱塞 柱塞长期在高温、高压的恶劣条件下运行,介质中含有较多颗粒,持续运行15至20天后就可能发生失效,不能继续运行。柱塞表面可能出现磨粒磨损和粘着磨损,可采用电弧喷涂CS-T5(粉芯由Cr、Ni、Si、Mn等组成)涂层进行修复,修复后柱塞表面没有明显的磨损和腐蚀,使用周期可以延长至45至50天,大幅节约了生产运营成本。据文献报道,国内某厂曾用电弧喷涂修复一个12吨重的柱塞,喷涂后采用封孔处理,使用性能接近新柱塞[9]。柱塞长期服役表面可能出现划痕,严重时可能出现漏油现象。据报道,国内某企业采用电弧喷涂进行修复,使用的热喷涂材料为3Cr13,本涂层特有的微孔可以具备很好的储油功能,能够充分润滑主缸柱塞工作面。延长了柱塞的使用寿命[10]。 1.2轴类 压缩机叶轮轴长期服役于烟气中,表面可能出现多孔及疏松的腐蚀层。据报道,有些企业对叶轮轴进行喷焊修复,采用的热喷涂材料为Ni-Cr-B-Si系合金粉,对叶轮轴进行机械加工处理,叶轮轴可与其他设备配合良好[11-13]。汽轮机的转子轴服役一段周期后表面会发现点蚀,可对转子轴进行经氧乙炔火焰喷涂处理,热喷涂过程中未出现热变形或应力集中,转子轴经热喷涂处理后可正常使用[11]。 2热喷涂防护 许多文献表明,石油工业从业者已经意识到热喷涂技术对于设备和部件的重要性,不仅依靠热喷涂修复来延长设备和部件的生命周期,更是在产品设计、生产阶段引入热喷涂技术对设备和部件进行防护。 2.1输油管道 输油管道的服役环境复杂,长期经受大气腐蚀、海水、湿气腐蚀等作用,服役一段时间后,表面会出现明显的腐蚀斑点,这些斑点可能导致管道破裂,使得管道出现漏油现象,输油管道难以进行后续修复。为了延长输油管道的使用时间,据报道[14],有些企业在生产时采用电弧喷涂对输油管道进行修复,采用的热喷涂材料为铝粉末和锌粉末。铝涂层能在管道表面形成致密的氧化膜,而锌涂层以“牺牲阳极”的方式对管道进行防护[11]。 2.2硬密封球阀 硬密封球阀可应用在工艺条件要求苛刻、介质比较特殊的工业装置上。服役环境包括水、蒸汽、油品和各种酸。球阀的主要失效形式是冲蚀磨损,目前球阀生产企业都会对球阀进行热喷涂防护,热喷涂材料包含WC-Co系类粉末,WC-CoCr粉末和NiCr-Cr3C2粉末。经热喷涂处理后,涂层与球阀基体的结合强度可达70MPa,涂层孔隙率低于2%,涂层的HV硬度可高于1200,热喷涂处理可以显著改善硬密封球阀的密封性,有效提高了球阀的使用寿命[15-16]。 2.3接箍 有杆泵是国内应用最广泛的机械抽油方式。据报道,有杆泵70%的受损发生在接箍处。如因接箍受损而更换有杆泵,材料费用将会达到数亿元。可采用感应重熔的方式对接箍进行预处理,采用的热喷涂材料主要是镍基自熔性合金粉末,包括Ni60粉末系列,Ni55粉末等材料。重熔后接箍的耐磨、耐蚀性均得到提高,使用周期大幅增加[17]。 2.4高压闸阀 高压闸阀广泛应用于石油工业,闸板和阀座是闸阀的重要组成部件,由于不断承受外界的冲蚀与磨损,闸板和阀座表面使用一段时间后就会出现损伤,进而影响闸阀的正常运行。据报道,当高压工况低于100MPa时,企业可选择氧乙炔火焰喷涂对闸板和阀座进行加工表面防护,热喷涂材料为镍基自熔性合金粉末;当高压工况高于100MPa时,可采用超音速喷涂进行表面防护,热喷涂材料为WC-CoCr粉末,该涂层即使承受150MPa时也不会出现剥落现象[18]。 2.5抽油杆 抽油杆在石油工业中应用非常广泛,在油管中上下往复运动会与油管摩擦可产生偏磨现象。偏磨不仅降低抽油机的寿命、而且可能磨穿油管,有必要对抽油杆进行减磨处理。可以采用氧乙炔火焰喷涂处理,热喷涂材料为合金和石墨的混合粉末。由于石墨的自润滑特性,抽油杆服役时,耐磨涂层仅受到轻微的磨削擦痕,有效的保护了抽油杆,延长了抽油杆的使用寿命[19]。 2.6钻头 钻头是重要的井下工具,石油工业中应用较广的钻头是PDC钻头,PDC钻头分为胎体PDC钻头和钢体PDC钻头,由于国产钢体PDC钻头表面强化质量和耐冲蚀性能较差,影响了市场推广。基于这种局面,一些厂家对钢体PDC钻头超音速喷涂防护处理,采用的热喷涂材料为WC-Co系类,涂层的抗冲蚀能力较基材提高了7倍,且涂层与基材结合强度高,能够有效的延长钢体PDC钻头的寿命,对于拓展PDC钢体钻头的市场占有率有着积极意义[20]。 2.7浆料泵叶轮 浆料泵运行环境复杂,服役时会受到酸碱介质和固体颗粒的交替作用,叶轮的服役周期很短,最短的寿命仅为十几天。长期作用后,叶轮表面受损,会出现不规则的鱼鳞纹。可采用氧乙炔火焰喷涂或者等离子喷涂处理来提高叶轮的抗耐磨和耐蚀性,采用的热喷涂材料为高铬铸铁。叶轮经热喷涂处理后,寿命可提高2至4倍[21]。 3结语 过去几十年,热喷涂技术广泛地应用到石油工业。热喷涂技术可以增强设备和备件的耐磨和耐蚀能力,延长设备和备件的使用周期,为企业节约运营成本。可以预见,随着热喷涂技术的不断进步,热喷涂技术在石油工业的应用范围将会不断增大。 作者:张康1,2 鲍君峰1,2 王梦雨1,2 单位:1.北京矿冶研究总院 2.北京市工业部件表面强化与修复工程技术研究中心 工业分析技术论文:石化工业节能工艺技术发展分析 0引言 石化工业在我国所有重工业行业中,是能耗较高的行业,近年来,随着化工领域内节能技术的不断发展,化工行业的能耗已经开始逐渐降低,呈现出一个良好的发展势头。但是当前整体的能耗降低水平与发达国家相比还存在一定的差距,我国化工产业技能技术的改进与发展还有不小的空间。 1石化工业节能工艺技术 石化工业节能工艺技术是当前石化工业企业转型升级的重要途径。很多的石化工业企业都在致力于对节能工艺技术的研究与开发,通过一系列新型节能技术的投入使用,大大的降低了成本的同时,也降低了能耗,实现了双赢。目前我国石化工业节能工艺技术处于不断升发展阶段,但是在节能技术领域的探究还无法与发达国家相比,因此还需要很长的一段发展时间。2015年作为“十二五”规划的最后一年,也是“十三五”规划最关键一年。目前石油和化学工业规划院开展了《石油和化工行业“十三五”规划前期研究》。研究提出,未来化工行业要以化工新能源、新材料等为主要发展方向,着力提升产业的国际竞争力和可持续发展能力。所以说,总体上还是朝着节能工艺的方向在发展。随着数据化、智能化的不断推进,也必将影响到化工工业,传统的化工生产制造方式将发生颠覆性变化,从技术到市场各个领域都将发生一定的变革。 2石化工业节能工艺技术发展进展 化工工业技能技术通过上面的阐述,我们已经了解到当前化工行业的大致情况。下面笔者将举例阐述石化工业节能工艺技术的发展。 1)环氧氯丙烷新技术。来自于齐鲁石化公司氯碱厂所研发的环氧氯丙烷高温氯化法环化新技术,这一项技术在工业应用中取得了一定的成功,已经通过了中石化集团的技术检定,该项技术相关的设备装置优化了操作,同时提升了环化反应收率,污染以及能耗都得到大大的降低,该项技术曾引进日本的生产技术,同时结合其它国家的技术,通过多年的不断研究与实验,对原有的技术设备进行升级改造,使得技术指标得到一定程度上的改善,为化工工业做出了一定的贡献。 2)聚丙烯新技术的改进与发展。由山东东明恒昌化工有限公司自主研发的真空回收和低温精馏丙烯回收工艺技术,达到了国内领先水平。该项技术经过一定的改造与升级后,大大降低了聚丙烯的生产成本,并且提高了设备的安全系数,降低的污染与能耗,除此之外,操作便捷也是其一大优势,综合起来让这一技术成为集合环保效益与经济效益为一体的优势技术。 3)无动力氨回收技术。在化工生产过程中,合成氨的节能降耗是很多企业所关心的问题,中科院理化技术研究所利用深冷原理开发出了这套技术,其最大的特色就是不需要额外动力合成氨,该项技术目前已经在一些企业中得到了推广与使用。这是中科院理化研究所经过多年研究出的成果,他们进行了大量的实验与调研,不断的尝试,最后总结出不少技术经验。这项技术投入使用,适合合成氨企业的合成氨回收效率得到提高,降低了成本,每年至少多出几百万的经济效益。 4)新型合成氨新型催化剂的研究推进。合成氨工业企业除了面临上面所提到的回收问题,还有很多其它方面的问题,例如对于高效氨合成催化剂的开发与应用问题,就是当前合成氨企业技能减排的一个大的方向。由浙江工业大学等研制出的新型氨合成催化剂Amo-max-10型氧化型等催化剂,投入使用后,取得了良好的反响,被广泛的运用在国内很多的合成氨企业。 5)异丙醇胺制备新技术。这项技术目前有南京宝淳化工有限公司自主研发的技术,对提高我国烷醇胺生产工艺水平和质量的提高有着重要的意义。并且在生产过程中有着较为显著的节能节水效果,也降低了能耗,作为一项节能环保的新技术帮助企业提高了生产效益。从以上阐述我们能够看出,当前我国化石工业的节能技术正在不断的推进与发展,很多的企业致力于对节能技术的运用,在很大程度上为化工型企业降低了生产成本,提高了生产效率,这对化工企业来说是好事。但是从上面的阐述我们也能够发现,当前我国化工业的节能工艺还需要得到进一步的发展,突破性的进展并不是一朝一夕的事,需要在不断的研究与实践积累的基础上。 3结语 化工业作为我国重工业的刚需行业,在发展中的节能减排问题成为化工行业所面临的一大难题。随着近些年化工业节能工艺的不断进步与发展,我们从中看到了很多能够提升的空间,技术改进后,大大实现了节能减排目标的同时,也产生了新的经济效益,为化工企业的“双赢”局面做出了一些贡献,当前化工业的节能工艺还需要持续不断的加大研发与运用的力度,才能让我国的化工业更上一层楼。 作者:岳雷 单位:湖南省岳阳县第一中学 工业分析技术论文:工业与民用建筑施工技术管理分析 随着现代社会经济的发展,建筑业也在日益进步,现如今的建筑业市场竞争日益激烈,企业要想在激烈的市场竞争中立于不败之地,就务必要不断提升自身实力,提高建筑施工技术。建筑施工技术的进步及完善,不仅有助于增强施工企业自身的实力,同时还能推动行业的良性竞争,促进我国建筑业的快速发展。由此可见,对工业与民用建筑施工技术进行研究,对于提高建筑施工技术管理水平有着积极的影响。 1工业与民用建筑施工技术管理意义 1.1重要性 建筑施工技术主要是指采用最科学合理的方法计划、指挥、调控企业内部的各个要素和技术,提高企业的竞争力。建筑施工技术管理应该贯穿于建筑施工的各个环节,在保证施工质量、控制成本方面有着重要作用。建筑施工是一个系统且复杂的过程,需要多个工种协调配合才能完成,但各个工种采用的技术也不尽相同,因此,要针对每个工种制定相应的施工技术管理规范,以便为建筑施工质量提供保障。 1.2作用 工业与民用建筑施工技术管理的作用主要体现在以下三个方面:首先,在工业与民用建筑施工中进行施工技术管理,能保证以最科学合理的方法指导建筑施工,对建筑施工起到良好的监督管理的作用,同时还能有效的降低施工成本,实现更大的经济效益;其次,通过相应的技术管理能够发现施工中的问题,有效控制质量和安全的各类隐患,以免造成更大的经济损失,同时技术管理对员工提出了更高的要求,能不断提高企业员工的专业技能和技术技能;最后,通过技术管理能够制定出最高效的施工方法,全面发挥人力、物力等优势,提高施工企业的竞争实力。 2工业与民用建筑施工技术管理的内容 2.1技术人才 我国积极倡导人才强国战略,人才的重要性可谓是不言而喻,建筑施工技术管理中也不例外。建筑施工是一个复杂且艰巨的系统性工程,需要有强大的技术支持和人才储备,只有这样才能保证建筑施工的顺利进行。建筑施工中的每一环节都十分重要,一个环节的疏忽都可能对建筑施工产生重大影响,所以,要高度重视相关的技术管理,做到科学调配、实时管理。此外,还要掌握基本的技术技能,提高思想道德意识和责任意识,切实做到全心全意为建筑工程的质量着想。 2.2工程管理标准 随着科学技术的不断发展和进步,传统的工程管理标准显然已经不适应当前社会经济的发展需求,所以完善工程管理标准已经迫在眉睫。工程管理标准是建筑施工的硬性指标,也是保障建筑安全和质量的重要工具,对推进我国建筑业的发展具有重要作用。在完善相关工程管理标准的同时还要加强对违法行为的查处力度,杜绝一切建筑施工违法行为。 2.3图纸会审 由于建筑设计和施工两个环节分属于不同的部门,所以在日常建筑施工中经常出现施工达不到预期效果的情况。针对这一问题技术管理人员要加强设计部门与施工部门之间的交流与沟通,熟悉施工的整个流程和环节,规范施工操作,明确各个单位的职责等。另外,技术管理人员应充分了解建筑施工中的重点环节和难点环节,并加强对这些环节的监督与管理,确保建筑施工能够达到预期的效果。 2.4落实技术管理制度 上述三个方面均是针对工业与民用建筑施工技术管理的理论指导,只有在建筑施工中予以实际应用,才能发挥其应有的作用。所以,技术管理工作要真正落实到建筑施工中的每个环节,继而发挥技术管理的优势和作用。 3提高工业与民用建筑施工技术管理水平的措施 3.1完善施工技术管理制度 制定并完善建筑施工技术管理制度,可以使技术管理有强大的制度保障,也能够使技术管理更加科学合理。所以为了提高施工技术管理制度的执行力,企业要定期对技术管理人员进行培训,提高技术管理人员的专业素质,使其能够顺应社会经济的不断发展。同时,为了在源头上尽可能多的杜绝安全隐患,要加强建筑施工安全管理力度,抵制一切不安全行为,并对违反相关规范的人员予以严厉惩处。 3.2完善基础性工作 国家针对建筑施工技术有一定标准,施工企业要根据国家的技术标准制定符合自身实际情况的技术标准。要想提高企业的市场竞争力和市场占有率,施工企业制定的技术标准应适当的高于国家技术标准,只有企业有了规范的技术标准,才能正确的对建筑施工给予指导。与此同时,还要做好原始资料的记录工作,保证原始数据的真实性、有效性以及完整性,对一些施工中存在的安全隐患要特别批注,并且要将记录的原始资料以及其他建筑施工中产生的资料和档案采用科学的方法进行整理和保存,因为这些资料均是建筑施工的原始数据,对今后建筑施工工作有着较强的指导意义和借鉴意义。此外,还可以根据保存的资料进行技术研究并予以创新,促进施工质量的强化。 3.3落实责任制 建筑施工技术管理中应该明确责任制,激发技术管理人员高度的责任意识,及时发现建筑施工中存在的问题并进行修正,减少企业不必要的损失。如果在建筑施工中由于技术管理人员的疏忽给企业造成一定的经济损失,应当由技术管理人员负责。所以,技术管理人员要认真审核施工中的数据,严格把关建筑施工中的各个环节。 3.4完善施工技术交底制度 技术交底是建筑施工技术管理工作的重要组成部分,准确的进行技术交底是技术管理中必不可少的环节。每一级技术管理人员都应当及时与下一级技术管理人员进行技术交底,确保施工人员能够准确的了解设计人员的设计意图和对建筑质量的要求。 3.5加强施工质量管理 施工质量管理不仅存在于对材料质量的管理以及对技术的管理中,同时还包括工程维护等多方面。随着科学技术的不断发展,新工艺和新技术相继产生,在建筑施工中不免会出现一些技术难题,需要成立与之对应的技术小组才能保障施工工程的质量。建筑施工质量管理流程图,揭示了建筑施工管理的全过程。 3.6加强施工成本控制 施工成本是展现企业实力的重要指标,能用较少的成本获取较大的经济收益的企业在市场竞争中才有竞争力。加强施工成本控制能够节约建筑施工中不必要的开支,整体提高企业的经济效益。在保证工程质量的基础之上进行成本控制是一个复杂的过程,主要从以下几个方面入手:首先,明确成本控制目标。技术管理人员要根据每个建筑工程的实际情况制定科学合理的成本控制目标,既要达到建筑施工的预期效果,同时还要减少资金的使用,在成本控制目标的引导下使得成本控制更加有效;其次,成本控制要贯穿于工程的每个环节,减少人力、物力的投入,并使用先进的设备和技术来降低成本。 3.7施工安全控制 工业与民用建筑施工技术管理中的各个环节都要以安全为基础,只有保障施工人员的安全,一切施工工程才能顺利进行。现阶段很多建筑施工事故的发生都是因为施工人员的安全意识不强导致的,所以企业要加强施工人员的安全宣传力度,提高施工人员的安全意识。同时企业和政府要加强安全管理,及时发现存在的安全隐患,防止出现一些重大的安全事故。 4结语 工业与民用建筑质量的好坏与人们息息相关,所以,相关人员要高度重视建筑施工技术管理工作,采取有针对性的方法来加强建筑施工技术管理工作,在确保质量的前提下减少施工成本,增加市场占有率,从而推动我国建筑业的持续稳定发展及施工质量的提升。 作者:李成栋 单位:山西省工业设备安装有限公司 工业分析技术论文:纺织工业城规划及技术问题分析 1引言 新疆阿克苏地区棉花资源丰富,是中国优质长绒棉生产基地。发展纺织工业,改善民生、出口创汇,对新疆经济的发展具有重要战略意义。纺织工业城总体规划设计2010年8月已获新疆维吾尔自治区政府批准实施,并拟升级为部级特大开发项目。城市总面积60km2。纺织工业城是一个要求在5~10年的时间内建成一个600万纱锭及其产业链和庞大的配套工程的特大型工程,是史无前例的。从瓦特发明蒸汽机推动欧洲工业革命,1870年英国曼彻斯特开始建立近代机械纺织工业,到1905年我国原国家副主席荣毅仁的父亲荣德生在江苏无锡和上海创办申新纺织公司,历经百年,世界上也没有这样大的纺织工业城。我国解放后,国家大力发展纺织工业,解决人民的穿衣问题,从50年代开始相继建立了西安、青岛等纺织城,但其规模都不足百万锭,而布局也没有如此集中。上海是我国最大的纺织工业基地,历经数十年,也只有国棉32厂等32个大中型纺织厂,只有200多万锭及10多个大中型印染厂。因此要在如此短的时间内,建成如此规模特大的现代化纺织工业城,任务非常艰巨。纺织工业城的建设必须把科学技术放在首位,才能真正实现生产出高产、优质、低成本的纺织产品,创世界名牌占领国内外市场,并达到节能、减排、生态、环保、低碳的目标。纺织工业城的建设必须解决一系列的矛盾,要抓住矛盾的主要方面:(1)产业结构、产业链、产品方案和市场变化、市场需求的矛盾。(2)大量的能源、水消耗量和节能减排,生态、环保、低碳的矛盾。(3)阿克苏地区水资源欠缺和印染厂黏胶纤维厂用水量大的矛盾。(4)纺织工业城的建设大量采用现代化先进科技及设备和人才培养及人员素质提高的矛盾。(5)庞大的资金需求和短时间内落实资金的矛盾,招商引资和落实优惠政策的矛盾。搞好纺织工业城建设,规划是先行,设计施工中处理好各种工程技术问题是关键,没有既有扎实的理论知识又有丰富的实践经验的领导、管理、设计、施工班子,是难以高效完成建设任务的。 2综述 阿克苏纺织工业城的建设是一项庞大的系统工程,其设计理念必须符合21世纪现代化科技进步的要求。把阿克苏纺织工业城建设成一个现代化的技术先进、经济合理、节能环保、生态平衡及合理布置防风林带的工业城,利用再生能源节电,最大限度利用太阳能供热,热电厂炉渣制成建筑材料变废为宝,污水循环利用节水,适度绿化美化,平安畅通,使纺织工业城能生产出高产优质,低成本的产品,提高市场竞争力,吸引国内外商家到阿克苏纺织工业城投资办企业。为了多、快、好、省地建设好纺织工业城,必须把科学技术的先进性、经济性、合理性放在首位,要不断了解掌握新技术、新工艺、新设备、新能源的动向。由于整个工程牵涉的技术专业多,技术难度大,工程复杂,若设计得好,可达到投资省、耗能低、生态环保好,获得最佳的经济及社会效益,达到事半功倍效果。重庆市轻工业设计院为了搞好纺织工业城总体规划,已认真地对整个工程做了初步设计,对整个工程的重要数据600万锭324个工厂(工业建筑面积约900万m2,民用、公共、物流、仓储建筑面积约700万m2,其中居住小区10个约320万m2,主商业干道8公里,商住楼约240万m2,25km2水库湿地周围别墅区旅游区及其他建筑140万m2)进行了计算。对“体型尺寸”及电网、热网、水源和给排水管网、天然气管网的排布进行了研究,保证做到花最少的钱,投产后能安全正常运行,持续保持高产优质低成本,保持生态平衡,厂房内外空气含尘量达到国家标准,污水处理排放达到国家标准,热电厂烟气排放达到国家标准。为此,我们对以下几个方面进行了设计研究。 2.1产业结构,产业链,工厂规模及产能的设计研究 产业结构及产品方案,棉纱以高支纱高端产品为龙头,用1、2级长绒棉保证产品质量。2、3、4、5级棉生产中低支纱,合理配置利用棉花资源。以环锭纺为主,适当配置气流纺及紧密纺等产品,达到最大经济效益。梭织产品以生产高档服装面料、高档纯棉府绸为主,可大幅提高产品的附加值,提高产值及利税。高档服装面料为中、厚织物,可用棉、化纤混纺纱。高档府绸以60支、80支/2、100支/2、120支/2股线为原料,织纯棉府绸,制高档衬衫(1件高档纯棉衬衫售价可达100~500元)。棉化纤混纺纱及纯棉纱可作针织物,生产针织外衣、运动衣裤及高档针织内衣。 2.2印染及其后整理工艺 印染及其后整理工艺可大大提高服用性能,提高纺织物档次是生产高档产品的关键。后整理工艺可以根据品种要求进行各种整理,如:树脂焙烘,加软三防整理、四防整理(防缩、防皱、防火、防水)、易去污整理、三防加易去污整理、抗菌整理、涂层整理等。工农医用等产业用布及生态家纺布可用无纺布及梭织布或经编针织布,其后整理也是提高产品档次的关键,后整理过关可大大提高产品的档次及附加值和利税,但我国的后整理技术与先进国家相比还有较大差距,必须培养高科技人才自主研发攻关。 2.3综合考虑各项原则 从全人类对纺织品的需求而言,服用纺织品是最大的需求,约占纺织品需求的60~65%,纯棉产品尤为国外喜爱,为出口创汇的主力。随着人类生活水平的提高,各类家纺产品的需求逐步提高占20%左右。随着工农业生产及建设工程、医药卫生、军工等行业的发展,产业用纺织品约占15~20%(我国无纺布生产由于技术上与国外相比尚有差距,故无纺布在市场上的占有量较小)。因此阿克苏纺织工业城的产业结构、产业链及产品方案必须考虑以上因素。我们在规划中已经充分考虑了这一因素。纺纱厂以10万锭、8万锭、6万锭、3万锭的规模分档,这样既考虑了投资者(业主)的资金实力,也考虑了厂房车间建设投资的最省原则,消防安全原则,棉纺厂多品种生产及变更产品品种管理上的方便原则,车间内温湿度控制稳定达到高产优质及车间空调除尘系统的合理节能原则,在棉纺厂建成投产后其先进工艺设备的配置,业主可根据市场需求灵活方便的改变产品品种适应市场变化。 2.4在总体规划中充分考虑建厂投资最省原则 梭织、针织、家纺、无纺布生产及染整生产服装生产,我们在总体规划中也充分考虑了建厂投资最省原则,工厂年耗用棉纱量染整工厂年产量统一原则、厂房标准化原则,工艺设备先进用人最少原则,工厂电、水、蒸汽、天然气耗用保证原则,产品品种变化灵活方便原则,业主适应市场变化获取最大利润原则。由于现在市场千变万化,尤其是纺织品的花色品种日新月异,按我们的总规产业链配置方案,将能充分适应市场需求,并力争创名牌。业主需要生产什么品种由市场决定,以获取最大利润及社会经济效益。 3纺织工业城环境保护及节水节能低碳工程规划 纺织工业城工业及生活总用水量325818立方米/日,用水量很大。在做好污水处理的同时应尽可能做好废水利用,节约用水。在具体工程设计中,为了方便废水回用利用,宜每座印染厂(规模年产量4000万m)独立建造一个废水处理及废水回用利用系统。其规模为日处理废水4000m3。纺织工业城完全建成后最多共建印染厂32座。每座黏胶化纤厂(规模年产量20000t/年)独立建造一个废水处理及废水回用利用系统,其规模为日处理废水21000m3。纺织工业城完全建成后最多共建黏胶纤维厂6座。生活污水处理及废水利用按国家现行有关设计规范执行,做到节水环保。全部纺织印染工厂设计中采用现代最新工艺及设备、全部机器为电脑全自动控制,高产优质,用人少。印染生产采用无污染少污染工艺及热能回收、碱液回收等设施。做到高产优质、低成本,保证城市整个生产系统节水、节能、低碳、环保。纺织工业城600万锭共建棉纺厂90座,采用我国生产的最先进的空调除尘设备,车间空气含尘量达到小于1mg/m3,确保厂内外无粉尘污染。空调进排风窗口安装百叶式消声器控制噪声污染。车间空调系统根据天气变化采用变风量调控车间温湿度,节约用电。阿克苏地区3、4月风沙大,整个纺织工业城主干道、次干道及生活小区、商贸区、生态休闲区及厂区内应设置防风林带和绿化园带。防风林带及绿化园带应配合整个城市美化,由专业公司设计施工,使整个纺织工业城真正成为生态、环保、宜居、健康的城市。1200MW特大型热电厂,其烟气排放采用最先进的脱硫除尘技术,能保证达到环保要求。每年100万t炉渣做成建材,变废为宝,改善环境,提高循环经济效益。整个城市生产及生活采用集中供热,各工厂及生活区不设锅炉,由大型热电厂集中供热,确保减少大气污染,抽汽式发电机组最大抽汽量,冬季2800t/h,非采暖季节2100t/h,蒸汽凝结水集中回收。非工厂建筑可设计太阳能供热采暖,低碳环保。整个城市路灯照明采用风力加太阳能光电池供电,低碳环保。城市垃圾处理采用垃圾发电,节能环保。整个城市电力电气设备设计中均采用高效节能的最先进设备,确保安全节能。每个工厂及生活、物流区均设计电脑能源使用计量监测系统,确保节水、节能安全运行。 4纺织工业城水资源规划 阿克苏纺织工业城地处塔克拉玛干沙漠边缘,气候干燥,降水量少,年降水量山区为500~700mm,出山口区为177.6mm,而平原区年平均降水量63.3mm,水资源比较欠缺。根据温宿县人民政府文件精神,水利部新疆维吾尔自治区水利水电勘测设计研究院于2000年10月完成了新疆温宿县台兰河流域灌区规划报告。该报告主要从农业灌溉角度详细研究了水资源的合理开发利用,调查了台兰河水资源总量。台兰河灌区位于温宿县东部,距温宿县城22km,距阿克苏市及纺织工业城25km,314国道和南疆铁路从灌区中部通过,交通方便。由于该规划报告没有考虑纺织工业城的大量用水,原考虑工业用水采用地下水是不可能满足要求的。经我们与阿克苏地区水利局专家研究协商,认为由于洪水时在保证农业灌溉的条件下,有大量水资源流失,若能充分利用,可保证纺织工业城的用水需求。台兰河多年平均径流量7.42亿m3,到2030年农林人畜总需水量75101.05万m3/年,总供水量(包括其他水源)86354.84万立方米/年。每年有11250万m3的余水可供纺织工业城使用,完全能满足纺织工业城的用水需求。现在由于没有大型水库蓄水,洪水时水资源大量流失,使供水严重不足。为了保证纺织工业城供水,水利局专家建议新建一个2亿m3的蓄水库使洪水时水资源不流失。水库建成后不但能使阿克苏地区的供水情况大为改善,由于水库可形成一个20km2以上的水面,可建一个生态湿地旅游区,成为沙漠地区的一颗明珠,大大改善生态环境,吸引国内外游客到纺织工业城来旅游,提高阿克苏地区的知名度,推动商贸旅游双丰收。由于水源及水厂工程工程量大,技术复杂,必须立即进行勘测设计,及早完成工程施工任务,方能确保纺织工业城顺利建成生产。 5纺织工业城循环经济规划 阿克苏地区轧花厂废弃的棉短绒制成棉浆粕,生产粘胶纤维。本规划建年产20000t的粘胶化纤厂6座。纺织工业城各纺织厂生产中废弃的下脚纤维料可供生产无纺布。本规划建年产5000万m的无纺布厂两座。变废为宝,有利环保,提高循环经济效益。棉籽可生产食用棉籽油。热电厂每年100万t煤渣制成建材,变废为宝。达标排放的废水灌溉农田及城市绿地。 6设计与施工要点及其他 百年大计,质量第一。为保证纺织工业城多快好省有序建设,确保不返工不浪费,必须在总规的基础上作好详规,集约利用土地。热电厂、水厂,每个工厂及各种建筑的布置均要正确划出红线并编号,算出每条线路的电水汽的能源需用量,以保证正确设计整个城市的电网、给排水、供热蒸汽、天然气管网及通讯、电视等网络。地下管线的设计施工必须与主干道、次干道路网系统、城市防风林带系统、绿化系统密切协调配合。所有工程项目先进新技术、新工艺,必须先做样板工程,技术上确认安全可靠可行后再全面设计施工。已对各个工厂及整个工业城的用电量、用水量、供热蒸汽量、天然气用量及管网流体力学水力平衡作了初步设计研究计算,保证满足需要,安全运行。对国家颁布的最新设计规范,《棉纺织工厂设计规范》(GB50418-2009);《印染工厂设计规范》(GB50426-2007);《纺织工业企业环境保护设计规范》(GB50425-2008)及其他有关国家规范、规程等作为我们设计的科学依据及准则,确保工程质量。为了加快纺织工业城的建设,必须科学设计齐头并进,快马加鞭,全力以赴,严密做好设计施工的组织领导工作,加强领导统一指挥,有序实施分期建设,首先保证主干道、防风林带、热电厂、水源及水厂工程、部分给排水工程、部分居住小区、商业服务建筑、纺织印染等样板工厂的先行设计施工,用最快的速度、最好的质量完成纺织工业城的建设。结语纺织工业城的建设是一个具有600万纱锭、集中新建324座大中型工厂及城市配套工程的特大型工程。其整个城市工业及民用集中供热、对阿克苏地区丰富的太阳能资源的大量利用以及对整个城市的生态环保工程的规划设计,可能是目前国内城市建设最大的系统工程之一。设计施工建设的成功,将对建设节水、节能、低碳、生态、环保的现代化工业城市具有示范的效应,为我国的现代化建设作出新贡献。本工程正在实施建设中,特别感谢阿克苏地区领导和重庆市轻工业设计院朱云院长及各位专家的大力支持指导。望专家同行提出宝贵建议,使纺织工业城的建设更加完美。 工业分析技术论文:绿色工业建筑技术成本效益评价分析 摘要:当前绿色工业建筑总数较少的原因主要在于其带来的增量成本。应用经济效益法对绿色工业建筑全生命周期开展评价,结果表明初期的投资增量能在运行的较短时间内回收,绿色工业建筑具有长远发展前景。 关键词:绿色工业建筑;增量成本;经济效益 当前绿色工业建筑总数较少,其原因在于绿色建筑技术带来的增量成本。评价绿色工业建筑技术的增量经济效益,有利于决策者合理选择技术方案并消除高成本误解。 1绿色工业建筑与民用建筑评价体系对比 根据GB/T50878—2013《绿色工业建筑评价标准》及GB/T50378—2014《绿色建筑评价标准》,绿色工业建筑与民用建筑评价标准大部分评价内容和评价要求基本一致,主要区别为工业建筑多了“室外环境与污染物控制”,居住建筑、公共建筑及工业建筑评价权重指标相差不大,而绿色工业建筑在节能节水和室外环境上的分数权重较大[1]。 2绿色工业建筑经济评价理论 (1)工业建筑生命周期成本理论指考虑成本的时间价值下分析绿色工业建筑生产、运营、处置3个阶段的各项投入总成本。(2)开展经济性评价为主的绿色工业建筑技术增量成本与效益分析,绿色建筑技术应用将导致生产者成本增加,却也换来使用者和社会成本的降低及一定的环境效益。 3绿色工业建筑技术增量成本与效益分析 3.1绿色工业建筑技术增量成本识别 绿色建筑增量成本指绿色项目与基准建筑相比额外增加的成本投入。由于准备阶段增量成本约占总增量成本的1%,故不单独列入研究。根据评价标准有以下7个方面的增量成本:(1)工业建筑合理规划使用地上地下空间、开展厂区绿化、室外透水地面设计、可再生地利用等节地措施;(2)采取围护结构、暖通空调、绿色照明、可再生能源利用等;(3)工业废水再生回用、雨水利用、节水器具的节水与水资源利用;(4)采用建筑构件预制化、钢结构、一体化设计与施工、高强材料、绿色材料等节材技术;(5)采取光污染、室外噪声、工业粉尘、烟尘控制技术的室外环境与污染物控制技术;(6)进行室内空气质量、风环境调节的室内环境技术;(7)运营管理系统增量成本。 3.2绿色工业建筑技术增量效益分析 3.2.1节地与可持续发展场地增量效益合理规划用地是节约土地的重要举措,可表示为:S节地=S屋顶绿化+S空间利用+S透水地面+S可再生地式中:S透水地面=G×(1–r)×P×A×10—3,G为管网运行费用,取0.08(元/m3);H1为渗入地下的雨水量(m3),各地不同;r为降雨过程中透水面的径流系数;P为年平均降雨量(mm);A为透水面投影面积(m2)[2]。S屋顶绿化=ΔP×P电=ΔW×Tw×S×P电;ΔP为屋顶绿化节省的用电量(kW•h);P电为工业电价(元/kW•h);ΔW为房间每m2减少的日用电量[kW•h/(m2•d)];S为屋顶面积(m2);Tw为采暖期与制冷期之和(d)[2]。3.2.2节能与能源利用技术增量效益(1)通过减少空调在夏季和冬季的负荷量来节省用电量,软件显示增强型围护系统每年可节约电力30%以上[4]。(2)根据生产工艺需求采用灵活的空调形式,釆用高效率的采暖空调系统,降低耗电量。(3)绿色照明节能S照明=ΔQ照明×P电,式中:ΔQ照明为基准建筑与绿色建筑照明系统年用电量之差(kW•h);P电为工业电价。(4)可再生能源利用包括地热能、太阳能、工业余热回收利用等。3.2.3节水与水资源利用技术增量经济效益(1)工业废水再生回用效益指每年回收及利用废水价值与废水处理成本之差。记为S废再用=Δq×(P水–F),式中:Δq为再生水回用水量(m3);F为废水处理成本。(2)雨水利用技术效益S雨水利用=Q雨×P水=Δp×S×δ×P水,式中:Q雨为系统雨水收集量(m3);Δp为年平均降水量;S为收集面积;δ为工业建筑利用系数,取0.9。(3)绿色节水器具效益S节水器具=QW×α×P水,式中:QW为标准用水量(m3);α为节水率。3.2.4节材与材料资源利用增量经济效益S节材=S结构节材+S节约用材(1)建筑构件预制化。其在减少资源浪费的同时也减少了施工中的粉尘和噪声,记为S预制化。(2)钢结构体系。因其特性可充分发挥材料力学性能,降低结构用料指标,记为S钢结构。(3)一体化设计与施工效益。将主体结构、工艺及设备等在一个系统中建模,施工时既可减少噪声污染,又能节省工期和降低能耗、劳动强度,记为S一体化设计。(4)绿色建材利用效益。材料的循环再利用性可节约原材料并降低能耗、保护环境。(5)高强材料利用。其效益为增加建筑室内净高,记为S高强材料。3.2.5运营效益运用综合能耗管理进行数据分析可实现能源和资源的合理利用,利用远程监控系统、智能建筑系统可提高设备运行可靠性,降低劳动强度。记为S运营效益=S综合能耗+S远程监控。 4绿色工业建筑技术增量成效案例分析 浙江某日用品有限公司于2003年开始绿色建设。企业占地15000m2,建筑面积41836m2,主要绿色工业建筑技术有:厂区绿化覆盖率达42%,其中透水地面800m2,办公楼和厂房均进行屋顶绿化,面积超过1800m2;合理规划生产物流线,布局地上地下空间;集合高效保温隔热外墙、太阳能利用、绿色照明、遮阳系统、雨水收集、中水回用系统等节能节水技术;采用设备余热废气采集循环利用、排水噪声处理、除尘技术等手段,建有通风系统、智能化管理系统等,各项绿色技术投入800余万元,主要增量效益如下。 4.1可量化的经济效益 4.1.1节地(1)若绿化屋顶每m2的日用电量可减少0.2kW•h/(m2•d),制冷采暖天数取170d,则S屋顶绿化=0.2×3200×170×1.2=13.05(万元/年);(2)合理规划空间,节省土地面积取1400m2,根据当地土地购置费,则S空间利用=58.8万元;(3)S透水地面=4190元/年。4.1.2节能(1)按围护结构每年节约煤1.5kg/m2计,按每kW•h电量相当于0.404kg煤,则S围护=18.6万/年;(2)若采用绿色建筑照明系统年省用电量14.3kW/m2,则S照明=6.5万/年;(3)按太阳能热水器年节省电1万kW•h计,则有S光热=1.3万kW•h/年;(4)S余热回收=1.45万kW•h/年。4.1.3节水(1)按统计雨水收集面积约38000m2,当地年平均降水量1100~1600mm,工业水均价2.6元,则S雨水利用=9.8万元/年;(2)由于建设了完备的中水回用系统,工业废水和生活污水汇集到废水池,经处理后流入中水储存池,回用后每年节约用水25万t,取当地废水处理成本0.4元/m3,则有S废水再用=55万元/年;(3)S节水器具=1.43万元/年。利用层次分析法确定绿色建筑技术单层次排序权重,检验判断矩阵的一致性,并计得λmax=6.04,得到各目标层权重结果。该项目其他绿色技术增量成本效益情况见表1。 4.2环境效益 4.2.1污染物减排效益Q电量取74万元/年,S大气污染=Q电量×0.404×733.5×0.001=25.4(万元/年)。4.2.2建筑物寿命延长效益S建筑物寿命=S×f×(ε1–ε2)=1.5万元/年,式中:S为绿色建筑面积;f为调整系数,取0.3;ε1,ε2分别为普通建筑和绿色建筑下大气环境综合指数,根据当地资料ε1,ε2分别取2.9,1.7。4.2.3绿化效益。绿色植物具有吸收CO2,SO2及粉尘等功能。若吸收CO2,SO2及粉尘减排经济价值分别为389.8元/t,4344.9元/t,275.2元/t,则S绿化效益为1.67万元/年。4.3社会效益从节约的排污费、舒适度效益方面量化衡量绿色工业建筑对社会责任方面所做贡献。则S节约排污费=P排污×∑Q×δ=3.16万元/年,式中:P排污为当地每吨污水处理费,取1.4元;∑Q为绿色建筑节水量(m3/年);δ为有效系数,取0.9;舒适度效益为绿色技术营造出良好的舒适感可提高员工工作效益,用模糊综合评价法进行量化计算,若取评价优秀工作效率提高取2.5%,当地人均生产总值取7.8万元,则S舒适度=79.95万元/年。 5绿色工业建筑技术增量效益评价 绿色工业建筑技术增量效益评价指标为绿色工业建筑净现值和内部收益率。净现值按行业基准收益率,在预计的计算期内各年净现金流量折算到建设期初的现值之和。内部收益率指在计算期内经济净效益流量的现值累计等于零时的折现率。经计算,该绿色工业建筑经济效益超过行业平均水平5.2%,具有抗风险能力。6结论(1)在绿色工业建筑全生命周期50年内运用经济效益分析法开展评价,项目净现值和内部收益率数据可较好地反映其在经济上的可行性和优越性。(2)绿色工业建筑具有较大的外部性,环境和社会效益在整个效益中占比较大,受益面更广,可见绿色工业建筑具有长远发展前景。(3)由于绿色工业建筑综合增量效益评价研究是一项复杂的系统工程,许多因素难以明确统计量化,一些内容只能通过模糊评价加以统计。目前尚缺乏大量系统性的统计和研究。 作者:傅为华 马丽鹰 单位:义乌工商职业技术学院 浙江诚远工程咨询有限公司 工业分析技术论文:工业自动化仪表与自动化控制技术分析 摘要:在现代技术的支撑下,工业生产中自动化程度越来越高,人工操作以及旧的操作方式必将会被全自动化所取代。当前,在工业生产中自动化仪表以及自动化控制技术应用日益广泛,并在提高生产方面发挥着重要的作用。如果说安全、高效、低能耗、高产能已经成为现代企业生产的特点,那么自动化仪表以及自动化控制将会是现代企业的标志。 关键词:自动化仪表;自动化控制;工业生产 引言 目前,自动化仪表在农业、工业、国防等领域均有着广泛的应用。同时,在现代科学技术的推动下加强自动化控制技术的分析,也是在今后一段时间内相关科学技术研究工作重要内容。由于可编程控制装置自身在相关的工业领域当中有着十分重要的应用意义,是实践工作当中不可或缺的重要设备,因此,在其应用当中也需要加强研究和分析,以促进其作用更好的发挥。 1工业自动化仪表于控制技术概述 对工业自动化仪表和自动化控制技术在实践中的应用进行分析,是对自动化仪表和自动化控制技术进行改进和完善的重要基础,因此,应该引起高度重视。自动化仪表技术包括了信息采集、信息处理和信息应用。从整体上看,生产流程的诊断原则上并不属于自动化仪表的范畴,但是,这段信息的交换涉及到自动化仪表系统。针对生产装备的监控,诊断仪表系统已经推出了全新的产品,自动控制系统的诊断通常是控制系统中设备管理软件的一个模块或者是一种功能,主要负责自动化仪表或者是系统本身的实时诊断以及预测性维护。在诊断中,现场仪表诊断的难度很大,维护周期由智能仪表的损耗情况或者是固定时间确定。由于可编程控制装置自身在工业生产领域当中的应用具有十分重要的意义,在生产实践活动当中不可或缺,所以应当加强对重点技术的研究于分析工作,以更好的实现工作的发展以及创新改进。当前,自动化技术已经逐步成为日常生活之中的关键性技术,对于促进工业生产和经济建设具有重大的意义。系统维护和仪表诊断受到了越来越多用户、制造商、研究者的关注。从整体上看,仪表诊断可以被划分为四个方面:生产流程诊断、生产装备诊断、自动化控制系统诊断以及现场仪表诊断。 2自动化仪表 2.1自动化仪表工作原理 工业自动化仪表在工作中不需要人工操作就能够自主完成测量、自动记录以及自动控制任务,并可以将获取的数据信息传送到远距离终端,在终端上完成数据处理工作。其主要是以平衡原理作为基础的,其中包括力平衡、电平衡等。在工作中自动化仪表感受部件传感器将现场被测参数,如温度、压力等,通过变送器进行转换,得到容易放大的测量量值,之后经过进一步放大。放大之后的量值能够通过变送器送到显示元件,经过反馈元件与测量量值进行对比,可以达到平衡。 2.2工业自动化仪表种类 工业自动化仪表有很多中,根据划分标准的不同可以分为很多类。例如根据在生产过程中需要测量参数类型进行划分,可以分为测量的温度仪表、测量压力表、测量流量仪表、测量物位仪表等等;根据其在生产过程当中的功用不同可以划分为检测类仪表、显示类仪表、调节类仪表、执行器类、计算类仪表、设定值发生器类等等。 3自动化控制技术 3.1自动化控制原理 自动化控制可以划分为半自动化和全自动化,比如,机器、设备能够根据生产规划进行全自动以及半自动运转。全自动化控制,操作人员只需要作为全自动化控制的操作人员,根据生产进度确定控制的要求以及程序,而不用直接参与到生产过程中去;半自动化控制需要人力通过设施、设备、机械、仪器或者是手工参与到生产中去。目前,自动化控制技术在工业、工业等领域有着十分广泛的应用。全自动化控制使人从繁重的体力劳动中解脱出来,使人摆脱片面的劳动和不合理的分工,极大的提高了社会生产率,并节省人力资源,这可以为企业创造更多的价值。在现代社会当中,生产自动化程度被看作现代化的重要标志。 3.2自动控制的应用 3.2.1过程自动化。在现代石油炼制以及化工等企业在生产中,通过使用自动化控制在生产中可以减少流体、分体、有害物质等对人的伤害。在一般情况自动化控制系统主要是由计算机、调节器以及检测仪表三部分组成的。通过自动化控制能够对整个生产流程进行最优控制。在对生产过程进行控制时,反馈控制,前馈控制、最优控制是经常使用到的控制模式。3.2.2机械制造制动化。机械制造自动化有很长的发展历史,在最初阶段是非常简单的自动生产线。自上世纪60年代以来,随着计算机技术的快速发展以及应用普及,数控机床、机器人、加工中心等随之出现。此外,用于适应多样品种,较小批量生产的柔性生产制造系统也随之产生。而自动化生产车间则主要是采用计算机以及生产制造系统集成的工厂自动化控制系统,它是以柔性制造系统为基础的,并在信息管理以及生产管理工作当中实现了自动化。3.2.3管理自动化。管理自动化指的是对企业单位的人力资源、财力资源、物力资源以及生产和办公管理实现自动化控制。管理自动化是一门综合性的技术,其主要是利用电子计算机、通信系统以及控制等学科对信息进行处理。在现代自动化管理当中,以管理信息系统作为基础研制了决策支持系统,能够为企业决策提供重要的支持,推动了企业管理的发展。 4结语 我国是生产制造大国,但是在工业生产中却处于生产中的中低端,行业的利润十分低,这对于我国经济转型发展,优化经济结构构成了严重的影响。自动化仪表和自动化控制技术是工业发展中的重中之重,两者的技术水平能够在客观上反映一个国家的工业化发展水平,因而,在我国经济发展中加强对自动化仪表和自动化控制技术研究,对我国整体经济发展具有十分重要的意义。 作者:王振中 单位:山信软件股份有限公司莱芜自动化分公司 工业分析技术论文:工业自动化控制系统抗干扰技术分析 摘要:自动化控制系统在工业领域的应用极大地推动了工业发展,有效提高了工业生产效益,但是在实际操作中工业自动化控制系统也暴露出很多问题,特别是受到多种因素的干扰,严重影响了工业自动化控制系统的稳定性,针对这个情况,应积极采取有效的抗干扰技术,最大程度地降低或者消除各种干扰源。本文分析了工业自动化控制系统的干扰情况,阐述了工业自动化控制系统的抗干扰技术,以供参考。 关键词:工业;自动化控制系统;抗干扰技术 近年来,我国工业发展逐渐朝着自动化、信息化、智能化方向发展,越来越多的自动化控制系统被应用在工业生产中,然而工业自动化控制系统应用现状却不理想,各种各样的干扰源对于自动化控制系统的稳定、正常运行产生了直接影响,所以应充分了解工业自动化控制系统受到的干扰情况,有针对性地进行抗干扰处理,提高工业自动化控制系统运行的稳定性。 1工业自动化控制系统的干扰分析 1.1传导干扰 (1)信号线引入干扰。电流通过信号线过程中产生感应磁场,相邻信号线受到感应磁场影响会产生一定的感应电流,随着感应电流的增大,和检测开关相连接的接收设备会受到干扰影响,由于信号线中电流持续流过,会影响和信号线相连接的自动化控制系统正常运行,使得控制器逻辑数据不稳定,甚至发生死机或者错误动作。(2)设计施工干扰。工业自动化控制系统在施工设计阶段,由于操作、设备型号、调试、安装、工程技术设计等因素,安装设计过程中,接地系统混乱或者控制器、高频发生器或者开关高功率设备之间的距离较短,造成工业自动化控制系统设计施工干扰。(3)电源线干扰。工业现场的电源线干扰非常常见,其主要来自两个方面,一方面是工业自动化控制系统受到供电电源耦合影响;另一方面,干扰信号通过供电电源系统进入自动化控制系统。工业自动化控制系统主要通过电网电源供电,其运行过程中经常受到很多因素的干扰和影响,例如,电网短路暂态冲击、大功率用电设备停止或者开启、电网波动等都会影响工业自动化控制系统的正常运行。 1.2辐射干扰 工业自动化控制系统受到的辐射干扰主要是指电弧电路、高频感应设备、雷电、射频设备等产生的干扰,对于这种干扰源,在实际应用中没有很好的方法进行消除,而可以通过减弱或者直接切断电磁干扰传播途径,采用装设防雷设备、合理布置线路、保护隔离、等位机屏蔽或者联机等措施,保障工业自动化控制系统的安全运行。 2工业自动化控制系统的抗干扰技术 2.1软件设计 工业自动化控制系统设计过程中,采用惯性滤波、限幅滤波、中位值滤波、平均值滤波等方法通过计算机程序对系统信号实现数学处理,消除或者减少干扰信号的强度、数量,保障输入信号的稳定性和可靠性,这种方法计算机程序很容易移植,便于修改系统参数,有效提高数字滤波的稳定。 2.2管线设计 为了减少工业自动化控制系统的干扰,应优化管线设计,包括通信线、电源线、信号线管道等,电源线设置应和通信管线保持足够距离,并且使用金属管道覆盖通信管线,正确敷设电缆线路,结合抗干扰、经济性、实用性等因素,选择合适的信号电缆线,其中最常见的是双芯屏蔽双绞线,电缆线敷设过程中应注意以下问题:其一,对于不同信号,敷设不同电缆线路,结合传输信号类型,分层敷设电缆线路;其二,不能使用同一根多芯电缆同时传输数字信号和模拟信号,电缆和电源线不能共用;其三,不能在同一个线槽中放置电源线缆和信号线缆,避免平行、近距离的进行敷设施工,若电源线缆和信号线缆必须放置在一起,两种线缆应保持60cm以上的距离;其四,大功率电动机应和信号线缆保持适当的距离。 2.3电源设计 若工业生产现场包含变频器和大功率器件,对于电源线路采取科学有效的抗干扰措施,对电源设备进行有效隔离,在进线电源分级部位设置避雷器,使用隔离变压器设置在PLC电源输入端,对于隔离变压器的次级绕组和初级绕组,装设屏蔽层,然后做好可靠接地,通过双绞线作为二次侧接线。 2.4接地设计 工业生产现场环境变化会干扰信号线,发生误动作、测量精度下降、死机、程序跑飞、系统数据混乱等现象,这主要是由于接地系统设置不合理,对于工业自动化控制系统应做好接地设计,通过正确、合理的接地设计,有效抑制工业自动化控制系统受到电磁干扰影响,在实际应用中包括信号屏蔽接地、系统接地和安全接地。工业自动化控制系统接地设计过程中,严格区分保护接地和工作接地,保护接地电阻不能超过2欧姆,强电设备接地点和接地极接地点之间保持10m以上的距离,埋设在工业生产现场建筑物周围10m的区域。信号源接地设计,在信号侧接地设置屏蔽层,若信号线中间如果有接头,做好绝缘处理,牢固连接屏蔽层,防止信号线多点接地,连接多芯对绞电缆线和屏蔽双绞线,相互连接好各个屏蔽层,然后进行绝缘处理以后,选择合适接地位置进行单点接地。另外,计算机接入信号之前,在大地和信号线之间连接电容,有效减少共模干扰,将滤波器装设在信号两极之间,减少差模干扰。 2.5选择合适器件 结合不同电子设备的特性,选择合适的器件,例如,通过设置RC、AD双积分滤波器,使电流信号和电压信号转换传输过程中消除高频干扰,有效减少差模干扰。采用双绞线和差动输入器,做好单边接地、屏蔽地线和光电隔离,消除共模干扰。 3结束语 工业自动化控制系统在实际应用中容易受到各种各样的干扰影响,而干扰抑制是一项非常复杂、系统的项目,应综合考虑多方面因素,在施工设计过程中结合自动化控制系统的规格和型号,做好各方面的抗干扰设计,提高工业自动化控制系统的安全性和可靠性。 作者:李晓亮 耿小强 单位:东软集团股份有限公司 工业分析技术论文:钢铁工业协同控制技术分析 1活性炭吸附工艺 活性炭吸附工艺在20世纪50年代从德国开始研发,20世纪60年代日本也开始研发,不同企业之间进行合作与技术转移以及自主开发,形成了日本住友、日本J-POWER(MET-Mitsui-BF)和德国WKV等几种主流工艺。开发成功的活性焦(炭)脱硫与集成净化工艺在世界各地多个领域得到了日益广泛的应用。其中,在新日铁、JFE、浦项钢铁和太钢等大型钢铁企业烧结烟气净化方面的应用,取得了良好效果[4-5]。活性炭吸附工艺的原理是烧结机排出的烟气经除尘器除尘后,由主风机排出。烟气经升压鼓风机后送往移动床吸收塔,并在吸收塔入口处添加脱硝所需的氨气。烟气中的SOx、NOx在吸收塔内进行反应,所生成的硫酸和铵盐被活性炭吸附除去,吸附了硫酸和铵盐的活性炭送入脱离塔,经加热至400℃左右可解吸出高浓度SO2。解吸出的高浓度SO2可以用来生产高纯度硫磺(99.9%以上)或浓硫酸(98%以上);再生后的活性炭经冷却筛去除杂质后送回吸收塔进行循环使用。存在问题:运行成本高,设备庞大且造价高,腐蚀问题突出,系统复杂,活性炭反复使用后吸附率降低消耗大,活性炭再生能耗较高等。 2MEROS工艺 MEROS(MaximizedEmissionReducationofSintering)工艺是欧洲西门子奥钢联针对烧结烟气中SO2、二恶英类污染物等控制开发的,目前成功运用在多台烧结机烟气脱硫及其他有害物质气体的处理[6]。MEROS工艺原理是利用熟石灰作为脱硫剂,与烧结废气中的所有酸性组分发生反应,生成反应产物。产生的主要反应是:2SO2+2Ca(OH)2=2CaSO3·1/2H2O+H2O2CaSO3·1/2H2O+O3+3H2O=2CaSO4·2H2OSO3+Ca(OH)2=CaSO4·H2O2Ca(OH)2+2HCl=CaCl2·Ca(OH)2·2H2O2HF+2Ca(OH)2=CaF2·2H2O工艺特点:1)工艺简单,运行稳定性好;2)入口温度要求低,温度变化适应范围广;3)可控性高,脱硫后的SO2排放值稳定;4)脱除二恶英和重金属。存在问题:年运行费较高;不能控制烧结烟气中NOx;在控制二恶英同时会产生混有二恶英的固体废弃物。 3EFA曳流吸收塔工艺 自2006年以来,EFA半干法烧结烟气脱硫技术先后在德国迪林根钢铁公司2号180m2烧结机、萨尔茨吉特钢铁公司192m2烧结机和迪林根钢铁公司3号258m2烧结机脱硫项目得到成功应用。EFA烧结烟气脱硫技术在德国市场处于领先地位[7-8]。EFA变速曳流式反应塔脱硫工艺,作为半干法脱硫工艺,集成了布袋除尘器和反应物循环系统,可以同步脱除SO2、SO3、HCl、HF、粉尘和二恶英等。EFA脱硫原理为:烟气中的酸性化合物在特定温度范围内遇水时与Ca(OH)2进行反应,活性炭主要用于吸附烟气中的二恶英等有害成分,最终的反应物为干性的CaSO3、CaSO4、CaCl2、CaF2、CaCO3和烧结粉尘的混合物,干性反应物在布袋除尘器内进行分离。工艺特点:1)总投资低;2)运行成本低(年运行费用约为总投资的1/12);3)加入干燥吸收剂,管道和罐仓不发生结块和板结;4)反应速度可调,不会出现结露现象;5)低温脱硫效果好;6)运动部件少,维护成本低。存在问题:不能控制烧结烟气中NOx;在控制二恶英同时会产生混有二恶英的固体废弃物。 4LJS-FGD多组分污染物协同净化工艺 福建龙净环保股份有限公司经过对引进技术的消化、吸收和再创新,开发出具有自主知识产权的LJS-FGD多组分污染物协同净化工艺以及相关的配套装置。目前LJS-FGD工艺已经在宝钢集团梅钢公司、三钢、昆钢等大型钢铁厂得到成功应用[9-10]。基本原理是:烟气从吸收塔底部进入,经吸收塔底的文丘里结构加速后与加入的吸收剂(消石灰)、循环灰及水发生反应,从而除去烟气中的SOx、HCl、HF、CO2等酸性气体,通过喷入活性炭等吸附剂,可以同步脱除烟气中的二恶英、重金属等,实现多组分污染物的协同净化。工艺特点:1)对烧结机烟气SO2浓度波动具有良好的适应性;2)对烧结机烟气量波动具有良好的适应性;3)整个吸收塔反应器为空塔结构,维护简单;4)烟气无需再热、整套装置及烟囱不需要防腐,可以利用老烟囱进行排烟;5)系统性能指标高,排烟透明,污染物排放浓度低;6)没有废水产生,无二次污染;7)副产物为干粉态,方便存储、运输和综合利用。存在问题:为保证系统可靠性,采用了较多的进口工艺设备,造价相对较高;副产物的应用范围有待于进一步拓宽。 5催化氧化法综合清洁技术 催化氧化法烟气综合清洁技术是一项能够同时进行脱硫、脱硝、脱汞的技术。催化氧化法烟气综合清洁来源于以色列Lextran公司,当烟气中SO2、NOx(NO需被氧化)遇水形成的亚硫酸根及亚硝酸时,利用催化氧化剂对亚硫酸根及亚硝酸根的强力捕捉能力从而去除烟气中的SO2、NOx。烟气与含有催化剂的循环液在吸收塔内逆向流动接触时,亚硫酸根、亚硝酸根被催化剂捕捉,在氧气存在的条件下被氧化成为稀硫酸或稀硝酸。在加入中和剂(氨水)的情况下,最终反应生成硫酸铵或硝酸铵化肥。在脱硫脱硝的同时,该催化氧化剂对汞等重金属也具有极强的物理溶解吸附效果,从而去除烟气中的汞等重金属。技术特点:1)脱硫效果高,出口烟气SO2可达到排放浓度≤50mg/m3;2)对于烟气温度、SO2浓度和烟气量适应性强;3)系统运行稳定、可靠,无管道堵塞、结垢现象;4)资源利用优势,利用焦化厂蒸氨后氨水,降低焦化厂废水处理负荷;5)脱硫剂(催化氧化剂)循环使用,并可生产高附加值的硫酸铵产品;6)对烧结机主系统无影响,与烧结机主系统同步率为98%以上。存在问题:目前有机催化剂需进口,尚未国产化,价格较高。 6技术经济及减排效果对比 表2分析比较了上述五种烧结烟气多污染物协同控制技术的技术经济及减排效果,结果如下:1)MEROS工艺和EFA吸收塔工艺不能控制烧结烟气中NOx,催化氧化法不能控制二恶英。2)活性炭吸附工艺的单位烧结面积投资最高,是LJS-FGD工艺的3倍多;MEROS工艺的单位烧结矿运行费最高,是LJS-FGD工艺的近3倍。3)催化氧化法综合清洁技术属于湿法,脱硝效率高,单位烧结矿运行成本低,最终生成硫酸铵或硝酸铵化肥。4)前四种技术均属于干法脱硫技术,投资高、运行成本高,活性炭再生能耗较高,脱硫渣的处理再利用是目前重点发展方向。 7结语 目前我国已实施的钢铁工业大气污染控制措施基本上都以控制一种污染物为目的,而对于同时实现烧结脱硫、脱硝、脱二恶英和脱重金属等相关技术尚处于起步阶段,世界上的工程应用也不多。一方面,我国烧结烟气污染物控制应根据自身特点,对各种有成功业绩的工艺技术进行合理消化吸收,在此基础上加快发展适合我国国情的技术和设备,降低投资和运行费用,并加紧研发脱硫副产品利用技术,开发适宜我国烧结烟气多污染物全过程、一体化协同治理的技术体系。另一方面,针对《重点区域大气污染防治“十二五”规划》中划定的重点控制区和一般控制区,实施差异化的控制要求和污染防治策略,例如:处于划定的重点控制区和环境敏感地区的城市钢厂,其烧结烟气控制技术采用各污染物脱除效率均较高的活性炭吸附工艺,其他区域可根据各自情况选择LJS-FGD等多效协同控制工艺。 作者:邢芳芳 姜琪 张亚志 冀伟江 单位:北京京诚嘉宇环境科技有限公司 中冶京诚工程技术有限公司 工业分析技术论文:工业及民用建筑桩基施工技术分析 桩基础是深基础的一种,由桩和桩顶的承台组成,具有承载力高、稳定性好、沉降小的特点,适用于软土地基上的重型建筑,在工业与民用建筑工程中应用极其广泛。桩基分类方式很多,按照受力情况分为端承桩和摩擦桩,按施工方法分为预制桩和灌注桩,按成桩方式分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩。基础工程是整个工业与民用建筑工程的根本,直接关系到上部建筑的稳定与安全,只有基础部分施工质量到位,上部结构才能安全地进行施工。因此,对于建筑技术人员而言,基础部位的施工技术必须牢固地掌握。本文主要从制作、起吊、运输、堆放、打桩等方面对工业与民用建筑工程中钢筋混凝土预制桩和灌注桩桩基施工技术进行研究。 1钢筋混凝土预制桩和灌注桩简介 预制桩是指先在工厂或者施工现场用钢筋混凝土制成所要求的形状的桩,然后用打桩机将预制好的桩打入地基土中。预制桩分为管桩和实心桩。管桩即空心桩,用离心方法预制生产,所使用的混凝土强度较高。灌注桩即在桩位处先成孔,然后在孔内放入钢筋骨架,之后将混凝土浇筑其中而形成桩。灌注桩按成孔方式不同可分为很多类,如护壁成孔灌注桩、人工挖孔护壁灌注桩、套管成孔灌注桩、干作业成孔灌注桩等。 2钢筋混凝土预制桩施工技术 钢筋混凝土预制桩的施工过程包括制作、起吊、运输、堆放、打桩、接桩、截桩等程序。①钢筋混凝土预制桩的制作。对于钢筋混凝土预制桩来讲,制作工序是最关键的工序之一,制作工序合格,才能保证桩的质量,才能投入使用。在预制过程中,应注意一系列问题。桩的预制场地应该保持平整,并且排水通畅,确保不会积水,为桩的浇筑与养护提供良好的环境。桩的主筋应当与钢筋网连为一体,以便更好地承受和传递打桩时的冲击力。进行混凝土浇筑时,应当由桩顶向桩尖连续浇筑,不能中途中断或者不按顺序随意浇筑。桩的制作还应符合以下质量要求:桩表面应平整、密实,局部蜂窝麻面和掉角的面积应控制在桩总面积的5‰以内,并且不应过于集中在同一个部位;由于桩顶、桩尖位置的特殊性,在桩顶、桩尖部位严禁出现蜂窝和麻面、掉角现象,一经出现,视为不合格。②钢筋混凝土预制桩的起吊、运输、堆放。钢筋混凝土预制桩应在其混凝土强度达到设计强度的70%以上才可吊装,低于此强度严禁吊装。吊点个数与桩长相关,15m以下的桩采用一个吊点,25m一下的桩采用两个吊点,25m以上的桩采用三个或者四个吊点。起吊的吊点位置也应该按照相关要求进行计算,严格按照计算结果进行起吊。只有一个吊点时,吊点位置离桩顶的位置为桩长的0.293倍;当有两个吊点时,靠近桩尖的吊点位置离桩尖的位置为桩长的0.207倍,靠近桩顶的吊点位置离桩尖的位置为桩长的0.207倍。桩的运输过程也相当重要,在运输之前务必检查桩的混凝土强度、质量、尺寸等是否符合要求。当运输距离不远时,可将滚筒垫在桩身下面进行运输;当运输距离较大时,应用平板拖车拖动运输。桩身下还应当设置支座。桩的堆放也应按照相应要求进行:堆放地面保持平整、结实,桩身下部应垫有垫木以防止桩身滚动,堆放的层数不宜过多,以不超过四层为佳。桩身上应该贴有标记其规格的标记。③钢筋混凝土预制桩的打桩技术。常见的打桩机械有打桩机、桩锤、桩架。打桩前应做好充分的准备工作,确定好桩基轴线,在打桩的地区周围设置好水准点,相关技术人员应复查桩位,做好技术交底工作。桩开始打入土中时,不宜重打,应尽量将桩锤落距控制到0.5~0.8m。当桩已经打入土中一定深度,桩尖固定时,方可增加桩锤落距,进行重击。在打桩过程中,还应时刻作好记录,以便为后续验收工作提供依据。打桩过程中会经常遇到一些问题,应进行冷静正确地处理。桩身扭转或者便宜时,应当用撬棍慢慢低击进行纠正处理;桩身破裂时,应用钢箍夹紧后进行补强焊固;遇到桩急剧下降时,应当桩拔起重新验证地基条件。④钢筋混凝土预制桩的压桩技术。相比打桩而言,压桩具有噪音低、无振动、不干扰临近建筑物的特点,适用于密集的城市中心区域。但是也具有一定的局限性,只适用于软土地基和垂直桩。压桩一般采用静力压桩机。⑤桩头处理技术。在预制桩打入地基后,一般桩头会有多余部分,多余部分应当凿去。凿去的方法有多种,如风镐、无声爆破法等。凿去过程不得将桩身的混凝土凿裂。桩身主筋应当锚固,伸入承台内部。当预制桩桩顶标高未达到设计标高时,应采取焊接措施,将桩顶混凝土清除,焊接主筋至设计要求标高,并采用与预制桩桩身同种强度、同种型号的混凝土进行浇筑、养护。 3钢筋混凝土灌注桩施工技术 常见的灌注桩成孔方法有泥浆护壁成孔、干作业成孔、套管成孔等。①泥浆护壁成孔灌注桩施工技术。泥浆护壁成孔灌注桩首先是用钻孔机器对地基进行钻孔,当钻孔深度达到设计深度后,进行清孔,然后放入钢筋笼,之后往孔中浇筑混凝土。为防止钻出的孔坍塌,应当在钻孔的同时注入有一定相对密度要求的泥浆进行护壁。泥浆的相对密度比水大,使孔壁内水压增大,从而防止塌孔,对于粘土和粉质粘土的成孔,只需注入清水,用原土造浆护壁。泥浆护壁成孔灌注桩施工过程中也会出现一些常见问题。当护筒冒水时,应立即采取措施,用粘土在护筒周围进行填实加固。当排出的泥浆冒气泡或者护筒内水位突然下降时,则为孔壁坍塌状况,此时应当加大泥浆相对密度,或者回填粘土进行抢救。②干作业成孔灌注桩施工技术。干作业成孔灌注桩主要是指地下水位较低,桩的施工作业面在地下水层以上的干土层中。由于是在干土层中施工,此种成桩技术与泥浆护壁成孔灌注技术相似,且更加简单,省去了泥浆护壁的步骤。③套管成孔灌注桩施工技术。套管成孔灌注桩是一种最常用的灌注桩方法。施工时将带有预制钢筋混凝土桩靴的钢管沉入土中,向管内放入钢筋笼后浇筑混凝土,浇筑完毕后将钢管拔出。分为振动沉管灌注桩和锤击沉管灌注桩两种。振动沉管灌注桩施工过程为:合拢活瓣桩靴钢管桩就位校正垂直度开动振动桩锤将钢管下沉到要求的深度放入钢筋笼浇筑混凝土边振动边拔出桩管。锤击沉管灌注桩的施工技术与套管成孔灌注桩技术相同,不同的是用桩锤锤击桩管至要求的深度。 4结语 桩基础是整个建筑物的根本,直接关系到上部建筑的稳定。由于桩基工程的隐蔽性,广大施工技术人员在桩基施工过程中应严格按照施工技术规范进行施工,不得偷工减料或者不遵守技术规程,只有将桩基施工技术做到位,才能为整个工业或民用建筑工程的质量奠定基础。 工业分析技术论文:生态工业技术经济发展分析 一、丽水工业生态化评价 丽水工业制造业产值占比超九成,采矿业企业少、占比小,缺乏代表性,水力发电绿色环保且效益高,本文以2013年数据为基础,通过对10个指标的分析,得出制造业各维度上的优势产业,结合产业集聚度,综合分析得出丽水生态工业发展的着力点和主要方向。 (一)以经济效率为标准的经济有效性评价以固定资产净值、从业人员年平均人数、主营业务成本、各项费用作为投入指标,将主营业务收入、工业增加值、营业利润作为产出指标,选取增加值率、成本费用利润率、全员劳动生产率、固定资产周转率4个指标,从生产要素消耗带来的经济产出角度评价经济有效性。1.增加值率。六成规上工业行业增加值率高于全市水平(19.72%),制造业排名前5位的是:金属制品机械和设备修理(50.9%)、文教工美体育和娱乐用品制造(31.1%)、计算机通信和其他电子设备制造业(29.1%)、酒饮料和精制茶制造业(28.4%)、化学原料和化学制品制造业(25.9%),基本以劳动密集型为主。2.劳动生产率。全市规上工业全员劳动生产率为19.64万元/人,化学原料和化学制品制造、黑色金属冶炼和压延加工、有色金属冶炼和压延加工、金属制品、纺织、计算机通信和其他电子设备制造业等六成行业高于平均水平,大部分为机械化程度相对较高的重工业。3.成本费用利润率。全市规上工业平均成本费用率为9.2%,17个行业高于平均水平,其中文教工美体育和娱乐用品制造业(21.8%)主要产品为木制玩具、石雕等文化创意产品,附加值明显高于其他行业,与金属制品、计算机通信和其他电子设备制造、通用设备制造和酒饮料精制茶制造业分列前五位。4.固定资产周转率。18个行业固定资产周转率高于平均水平(5.0%),其中化学纤维制造业只包含两家开业时间较早的老企业,固定资产净值低,固定资产周转率明显高于其他行业,缺乏代表性,予以排除。此外,排位靠前的行业有:化学原料和化学制品制造、黑色金属冶炼和压延加工、皮革毛皮羽毛及其制品和制鞋、农副食品加工业。从经济效率角度考虑,具有相对优势的行业是:化学原料和化学制品制造、纺织、皮革毛皮羽毛及其制品和制鞋、造纸及纸制品、文教工美体育和娱乐用品制造、非金属矿物制品、金属制品、通用设备制造、铁路船舶航空航天和其他运输设备制造、计算机通信和其他电子设备制造业。 (二)以环境效率为标准的环境友好度评价以万元产值能耗量、万元产值SO2排放量、万元产值COD排放量分别测算能源友好度、大气友好度和水环境友好度,分析得出环境效率优势行业。1.能源友好度。2013年,丽水规上工业万元产值能耗为0.1296吨(等价值)。皮革毛皮羽毛及其制品和制鞋、汽车制造、金属制品业等17个行业低于全市水平。2.大气友好度。2013年,丽水工业排放SO22.44吨,万元产值SO2排放量为1.1千克。SO2排放轻重工分化较为明显,排放较多的行业有:橡胶和塑料制品、黑色金属冶炼及压延加工、纺织业。而文教工美体育和娱乐用品制造、通用设备制造、皮革毛皮羽毛及其制品和制鞋业等轻工业则排放明显较少。3.水环境友好度。2013年,全市工业共排放COD0.98吨,万元产值COD排放量为0.45Kgs。橡胶和塑料制品、黑色金属冶炼和压延加工、金属制品、农副食品加工、造纸和纸制品业合计约占总排放量的6成。单位产值排放量较少的主要行业有:文教工美体育和娱乐用品制造、通用设备制造、皮革毛皮羽毛及其制品和制鞋业。从环境效率角度考虑,以下14个行业具有相对优势:纺织服装服饰、纺织、皮革毛皮羽毛及其制品和制鞋、家具制造、印刷和记录媒介复制、文教美工体育和娱乐用品制造、有色金属冶炼及压延加工、金属制品、专用设备制造、汽车制造、铁路船舶航空航天和其他运输设备制造、电器机械和器材制造、仪器仪表制造、金属制品机械和设备修理业。 (三)以创新效率为标准的创新能力评价以科技经费内部支出/主营业务收入作为科技投入、新产品产值率作为科技产出、专利申请数/企业数量作为知识产权测算,从创新效率角度挑选优势产业。1.科技投入。2013年,丽水规上工业R D经费支出10.61亿元,增长17.0%,万元产值R D经费支出59.2元,13个行业高于全市平均水平,其中装备制造业5个:计算机通信和其他电子设备制造、电气机械和器材制造、汽车制造、通用设备制造、专用设备制造业。2.科技产出。近年来,丽水工业不断加大投入,提升新产品研发力度,2013年规上工业实现新产品产值372.29亿元,新产品产值率达20.8%,13个行业超平均水平,其中仪器仪表制造业高达57.5%,计算机通信和其他电子设备制造业、铁路船舶航空航天和其他运输设备制造业新产业产值率近50.0%3.知识产权。2013年,丽水规上工业共申请专利1598件,其中制造业1588件,占99.4%,户均专利申请数1.34件,12个行业高于平均水平,印刷和记录媒介复制(3.40件)、化学原料和化学制品制造(3.35件)和文教工美体育和娱乐用品制造业(2.82件)位列前三。从创新效率角度考虑,印刷和记录媒介复制、文教美工体育和娱乐用品制造、化学原料及化学制品制造和医药制造业具有相对优势。(四)综合评价通过以上分析,我们得出三个维度上的优势行业,本段通过以下汇总分析,得出综合优势行业:各行业按照各项指标高于全市平均水平即得1分计算,总得分在7分以上的行业有以下12个行业,综合优势产业总体可归纳为四类:1.传统优势产业:化学原料和化学制品制造、金属制品、通用设备制造、专用设备制造业;2.特色产业:文教工美体育和娱乐用品制造、皮革毛皮羽毛及其制品和制鞋、家具制造业;3.新兴产业:铁路船舶航空航天和其他运输设备制造、计算机通信和其他电子设备制造、汽车制造、医药制造业;4.其他非代表性行业:纺织服装服饰业。 二、丽水生态工业发展方向与建议 1.树立品牌,做大做强做优传统优势产业。传统优势产业通常规模大,集中度高,具有较高的市场占有率和知名度。以纳爱斯集团为龙头的化学原料和化学制品制造业、以遂昌元力集团建筑五金为代表的金属制品业、以阀门和切削工具产业为代表的通用设备制造业和以青田意尔康集团为代表的皮革、毛皮、羽毛及其制品和制鞋业即具有以上特点,2013年,四大行业占规上工业增加值比重达37.4%。当前,全球经济深度调整,国内经济向新常态转变,丽水工业应加快传统优势产业的改造升级,向高端化发展,提升实力和竞争力,发挥支柱作用,为经济发展提供不竭的强大动力。 2.打造“名片”,培育壮大特色产业。特色产业是在长期发展中积淀而成的特有的资源、人才、技术、管理、文化、环境等方面的优势,从而形成具有优秀竞争力的产业集群。丽水目前广为人知的地方“名片”有青田石雕、云和玩具、龙泉青瓷、宝剑。文教工美体育和娱乐用品制造业作为特色行业的代表,包含木制玩具、龙泉宝剑、青田石雕制造,在综合评价中以9分高居第一,经济效益、环境效益、创新效益均具有绝对优势。生态工业发展应抓住文化产业发展的机遇,立足深厚文化土壤,充分发挥本土工艺美术大师的引领作用,提升产品创意设计与研发,加大品牌培育,打造特色鲜明的区域“名片”。 3.提质增量,加快振兴装备制造业。近年来,丽水装备制造业发展较快,2013年已有从业人员10.5万人,占工业从业人员的28.5%,其中规上企业512户,从业人员6.96万人,实现增加值119.08亿元,占规上工业增加值的33.9%,对工业的支撑作用明显。基本形成了市区微电机、阀门精加工、高低压电器;青田阀门铸造和精加工;缙云机床、工模具、缝制设备、日用五金、照明器具;遂昌建筑五金;龙泉汽车空调配件等特色产业集群。优势行业中一半属于装备制造业。生态工业发展应以装备制造业提质增量为主抓手,坚持创新驱动,以精密化、专用化、自动化、智能化为方向,不断提高整体素质和市场竞争力。 4.依托科技,助推高新技术产业发展。丽水高新技术产业虽然保持了持续较快的增长,但与全省尤其是发达地市相比,仍存在一定差距。2013年,规上工业高新技术产业增加值51.51亿元,占规上工业增加值的14.7%,占比分别低于全省和工业进程相近的衢州10.9和16.7个百分点,居全省末位。皮鞋、化学原料和化学制品、电气机械及器材、通用设备制造是我市高新技术产业中的支柱产业,计算机通信和其他电子设备、医药、汽车配件制造是近年来的新增长点。政府和有关部门要充分认识到发展高新技术产业对经济社会发展的重要意义,加大政策扶持力度和资金投入,完善园区平台建设,不断培育和引进各类人才,把高新技术产业作为推动经济转型升级的主导产业和事关长远发展的战略产业加以培育和推进。 5.因地制宜,积极稳妥推进绿色环保能源产业开发。丽水地处浙西南山区,境内有六大水系,常年降水充沛,水资源较为丰富。2013年,全市水电总装机容量160.38万千瓦时(不包含紧水滩、石塘、滩坑电站),水力发电企业803家,合计发电量43.94亿千瓦时,其中规上工业企业24家,实现增加值12.32亿元,占规上工业增加值的3.5%。景宁县被水利部授予“中国农村小水电之乡”称号,小水电已成为丽水的支柱产业之一。此外,缙云括苍山、大洋山、庆元双苗尖、云和黄源、遂昌白马山风电项目正在有序推进。各地应当因地制宜,从规划、设计、施工、运行、管理各个环节,优先考虑生态环境问题,积极、稳妥、规范、有序地开发绿色资源,实现资源开发利用与生态环境保护。 作者:陈叶青 单位:丽水市统计局 工业分析技术论文:工业厂房地面防腐技术分析 1.前言 某制药有限公司ZO0t/年泰乐菌素工程项目包含多个单位工程,其所含单位工程提炼车间为三层工业厂房,投产后在酸性环境中生产,故车间内须经防酸液侵蚀处理,其基础工程防腐作法为混凝土、砖基础表面涂刷沥青耐酸漆。室内防腐工程分为楼地面及墙面、天棚防腐工程,楼地面为30Inln耐酸砖楼地面,墙裙为20Inln耐酸砖墙裙,墙面及天棚为过氯乙烯防腐涂料九道作法,是该工程项目中的重点项目,该项目现已投产使用,在生产过程中尚未发现结构被酸液侵蚀的现象,取得了良好的效果。现针对该工程的特点对楼地面及墙裙耐酸砖防腐工程的施工加以阐述。 2.耐酸砖楼地面施工技术 2.1施工工艺 2.1.1室内地面素土夯实找坡~C巧细石混凝土垫层(12Ollun)一1:2水泥砂浆找平(20Inln)一环氧玻璃钢(二底二布)隔离层一Slnln环氧胶泥结合层一30Inln耐酸砖面层(2一3mm环氧胶泥挤缝)如图1所示: 2.1.2室内楼面及设备基础平面25mm水泥砂浆找平层一环氧玻璃钢(二底二布)隔离层~smm环氧胶泥结合层~30mm耐酸砖面层(2一3mm环氧胶泥挤缝)如下图2所示:2.2施工方法 2.2.1基层处理清洁混凝土或水泥砂浆表面,保持基层干燥,然后进行下道工序的施工。 2.2.2隔离层施工表面处理达标后,进行环氧玻璃钢隔离层施工,先在混凝土表面涂刷两遍环氧稀薄料(透渗层),固化后进行腻子层施工,然后进行衬布与面层料施工,施工环境温度宜为巧℃,相对湿度不大于80%。环氧树脂胶料的配机将稀释剂及环氧树脂按需要量称取并加入容器内,搅拌均匀后冷却至室温待用。使用时称取定量树脂,加入固化剂及细骨料搅拌均匀即制成环氧树脂胶料,配制环氧玻璃钢打底料(稀薄料)时,可在未加入固化剂前加一些适量稀释剂。打底:用毛刷或滚筒蘸上打底料在基层上进行二次打底,其间自然固化24小时,打底厚度不应超过0.4mm,不得有流淌,气泡等。嵌刮腻子:基层表面或层间凹陷不平整处,须用刮刀嵌刮腻子,予以填平,24h后再贴玻璃布,腻子不宜太厚,否则热处理时易出现龟裂现象。衬贴玻璃布二层:(l)玻璃纤维布的质量直接关系到它在玻璃钢中所起的骨架作用,对于玻璃钢的性能具有十分重要的影响,本工程选用无碱无捻平纹方格布,并要求经纬密度较小。施工时先沟道、孔洞、设备基础,后地面,其搭接应顺物料流动方向。(2)二层玻璃钢隔离层:采用间断手糊法施工,用毛刷蘸上胶料纵横各刷一遍后,随即粘贴第一层玻璃布,并用滚筒反复滚压使充分浸透胶料,挤出气泡和多余的胶料,将玻璃布贴紧压实,贴好后再在布上涂刷胶料一层,待其自然固化24h、不粘手时,再铺贴第二层。依次类推,在铺贴每层时均需进行质量检查,清除毛刺、突边和较大气泡等缺陷并修理平整。搭接缝宽度大于scm,衬贴时玻纤布不宜绷得过紧,必须做好密实处理,贴好后的层内应无气泡,无流淌,无折皱。(3)在转角处、管、孔、预埋件、设备基础的周围,均须把布剪开铺平,并多铺一层,予以增强。(4)玻璃钢贴衬完毕后,须在表面稀稀撒一层小0.7一1.2石英砂作锚固作用,增加块料面层与玻璃钢的符力作用,等彻底固化48h后(必要时须作热处理),再将表面浮砂彻底清除干净,方可进行面层施工。 2.2.3块料面层施工环氧树脂胶泥的配制:称取事先配制好的环氧树脂胶料(其配制方法同隔离层中环氧树脂胶料的配制),搅拌均匀后加入耐蚀粉料(石英粉150~200),再进行搅拌,就配制成胶泥,如固化速度快或初凝期限短,也可在环氧树脂中先加粉料搅匀,使用前再加固化剂,以免来不及使用造成不必要的材料浪费。块材铺砌(耐酸砖):铺贴施工采用揉挤法,错缝搭砌,因块材间的缝隙较小,采用单一胶泥,既做结合层又做块材缝隙间的防腐材料。铺贴前先在玻璃钢表面涂刷一遍环氧胶料,然后将配制好的环氧树脂胶泥用灰刀在其表面轻轻刮上1一3Inln,再在瓷砖背面刮一层薄薄的环氧胶泥,且在砖的两侧刮上胶泥,灰缝宽度2一3lllln,将砖轻轻压在表面,用力揉挤,或用橡胶锤敲击,直至平整,横平竖直,再将挤出的余灰刮清擦净,依次铺贴,并应采取防止块材滑移措施。同时,因车间内在生产中须经常冲洗,故在各层地漏处须保证不少于500llun范围内波向地漏,且地面须平整,不得出现积水现象。 3.耐酸砖墙裙及设备基础立面施工技术 3.1施工工艺 3.1.1耐酸砖墙裙基层处理一1:3水泥砂浆打底扫毛(10mm)一环氧砂浆(10mm)一20mm耐酸砖面层(墙裙高度1500) 3.1.2设备基础立面基层处理一1:3水泥砂浆找平层(10mm)~环氧玻璃钢(二底二布)隔离层一smm环氧胶泥结合层~20lllln耐酸砖面层(2~3厚环氧胶泥挤缝)如下图3所示: 3.2施工方法 3.2.1耐酸砖墙裙基层处理:将水泥砂浆抹灰面拉毛,并将抹灰表面的浮砂用软毛刷清理干净,抹灰表面必须平整,无凹凸不平和起砂现象,不允许有裂纹存在。基层含水率的要求:水泥砂浆抹灰面表面20mm深度内的水分含量不得超过6%。结合层施工:(l)结合层为环氧树脂砂浆,做环氧树脂砂浆前应在基层表面(撒石英砂),涂刷一层胶料,再将环氧树脂砂浆摊铺在基层表面,摊铺可用塑料或钢条控制摊铺厚度,铺好的树脂砂浆应立即压实抹光,整体树脂砂浆面层不宜留施工缝,必须留施工缝时,应留斜搓,当在近缝处施工时,应将留缝处理干净,边涂刷打底料,边进行摊铺施工。耐酸砖墙裙施工要点:(l)环氧树脂砂浆的配制称取一定数量的环氧树脂胶料,搅拌均匀后按一定级配加入粗细骨料,再进行搅拌,就配制成砂浆,如固化速度快或初凝期限短也可在环氧树脂中先加细骨料搅匀,使用前再加固化剂。环氧树脂砂浆的自然养护固化期为7一10天。(2)在环氧树脂砂浆层上铺贴耐酸砖墙裙施工要求同楼地面。并应在楼地面耐酸砖铺贴施工完成后自下而上进行铺贴,同时须采取防止块材滑移措施,采用在水平灰缝内垫放楔子片,后再取下堵孔。转角处和立面搭砌如4图所示: 3.2.2设备基础立面基层处理、隔离层、结合层的施工同楼地面施工方法,且转角处的搭接宽度须调整为不小于IOcm。面层耐酸砖的施工同墙裙面层施工,同时采取防止块材滑移措施,密缝、错缝、自下而上排列铺贴。 4.质量控制标准及相关措施 (1)耐酸砖的品种、规格、等级应符合设计要求及规范要求,块材结合层的胶结料应饱满密实,粘结牢固,不得有疏松、裂纹、起鼓等现象。对色差较大的耐酸砖铺贴前需进行挑选,分区铺贴。(2)块材和灰缝表面应平整无损,块材灰缝内的胶结料应饱满密实,灰缝饱满度直接影响防腐效果,施工中除采用挤缝方法外,须同时采用原浆擦缝的方法施工,以确保挤缝宽度一致,灰浆饱满无空鼓。(3)为便于车间内清扫,在所有耐酸砖面层施工完毕后,采用与结合层同配合比的环氧胶泥对所有耐酸砖面层的阴角处抹成约Zcm的“小八字”,同时在墙裙顶部与墙面涂料相交处采用同种做法,虽然这是一项很小的技术措施,但使用后的情况证明,这项措施即简便可行,又可起到预期的效果,值得推广。 5.结语 耐酸砖防腐工程施工的关键环节在于隔离层及块料面层的施工,对胶泥、胶料的配制须严格计量,确保防腐工程质量,同时因该工程采用了部分易燃、易爆的挥发性材料,在施工过程中要安全生产,制定完善的安全预控措施,并进行通风、隔离、防护、看管、标识等工作。确保工程施工顺利完成,该工程在投产后己得到实践证实效果良好,同时目前在建的500t/年泰乐菌素项目中的提炼、发酵车间楼地面防腐工程也将采用此工艺施工。 工业分析技术论文:原材料工业技术创新对策分析 一、原材料工业技术创新存在的问题 (一)技术创新投入不足。2014年,我国规模以上工业企业研发投入占销售收入的比重为2.88%,而原材料工业研发投入强度均不到1%,其中石化只有0.28%。与发达国家特别是与一些著名跨国公司相比,我国原材料工业研发投入存在的差距明显。以石化产业为例,目前,世界石油化工公司的研究开发经费一般占其销售额的4%以上,有的高达10%。而我国即使具有较强竞争力的石化企业研发投入占销售收入的比例也不超过1%。而且,我国原材料工业尚有75%以上的石油与石化企业、80%以上的化工企业、90%以上的建材和钢铁企业、85%以上的有色金属企业没有R&D活动。(二)技术创新效率低。2014年,我国原材料工业规模以上企业参与R&D的科技人员59.42万人,占工业规模以上企业R&D人员总数的16.4%,而申请的专利数仅占工业规模以上企业专利申请总数的10.3%;原材料工业规模以上企业新产品销售收入28581.83亿元,占总销售收入的10.4%,低于工业规模以上企业同一指2017年11月中41标2.51个百分点;新产品出口2297.6亿元,占工业规模以上原材料工业企业新产品销售收入的7.91%,低于全部规模以上工业企业同一指标10.92个百分点。总的来看,原材料工业技术创新效率低于整个工业,更低于发达国家的产出效率。(三)原始技术创新能力弱,关键优秀技术受制于人。我国原材料工业企业原始创新能力不足,现有技术不能完全适应产业发展的需要。应用基础性研究和前瞻性研究薄弱,已开发的技术大多是跟踪创新,缺乏拥有自主知识产权、国际领先的优秀技术和主导系列产品,关键优秀技术受制于人,原材料工业总体上尚未摆脱关键优秀技术追随者的角色,原始创新较少,没有起到引领产业发展的作用。我国钢铁产业的自主创新大多属于模仿创新,尚未形成在世界钢铁界具有影响力的重大专有技术和产品优势;石化产业的大型生产装置仍需引进关键技术;建材产业中的高端设计、节能减排、智能化\自动化、产品品牌影响力等与国际领先水平相比还有明显差距,一些关键部件和材料还需要依赖进口。(四)研发资源分散,行业共性关键技术攻关缺少联手合作的平台。目前,我国原材料工业的科技创新支撑体系在隶属关系上事各有其主,且主要宗旨是为所在企业服务。加上市场经济条件下各研发主体都需要保护知识产权,因此从体制上客观造成了资源的分割和机制的个性化。一些产业发展创新的关键技术靠单个单位单打独斗是难以完成的,从而导致了关键技术的大项目拿不动,只得面对现实,局限于现有技术层面的完善提高,结果导致重大的专项和真正带动产业发展的技术装备研发缺乏合力,难以形成协同创新效应。 二、推动原材料工业迈上中高端亟需突破的关键优秀技术 要推动我国原材料工业从世界产业链和价值链的中低端迈上中高端,亟需加强自主创新能力建设,突破制约我国原材料工业转型升级、迈上中高端的关键优秀技术缺乏和关键成套装备依赖于人的局面,大力提高我国原材料工业的低碳生产技术(如直接还原炼铁新工艺、新技术)、资源综合利用技术、高效、节能、节材综合技术、关键品种市场的工艺技术、高端成套装备生产和系统集成技术、面向全流程质量稳定控制的综合生产技术、信息化、智能化的绿色产业升级技术。具体到产业来说,应重点突破以下关键优秀技术:石油石化产业:页岩气等非常规油气资源和深海、极地等新领域勘探开发技术、高效定向催化、先进聚合工艺、材料新型加工和应用、催化气化、加氢气化等定向气化和新型煤气化技术的工程化技术、通用树脂高性能化产品技术、高端通用合成橡胶及高端通用合成纤维专用牌号及合成新技术、特种纤维高端产品及工程化关键技术、陶瓷纳滤膜材料工业技术、环保透明抗冲聚丙烯技术、双向拉伸聚乙烯产业化关键技术等。建材产业:大型节能粉磨技术与装备、支撑战略性产业发展的新材料技术、高性能绿色节能建材及其先进制造技术、非金属矿物材料开采及深加工技术、建材窑炉烟气脱硫脱硝除尘、煤洁净气化以及建材智能制造、资源综合利用技术等。钢铁产业:复杂难选铁矿石预富集—悬浮焙烧—磁选技术、低碳炼铁技术、炼钢二次资源高效利用技术、先进钢铁全流程一体化组织控制技术、改进型热带无头轧制短流程工艺、装备及产品、薄带铸轧短流程工艺、装备与产品、无酸洗涂镀制备热轧涂层板技术、新一代钢包喷射冶金工艺、高品质连铸坯生产工艺与装备、热轧钢材组织性能控制技术、极限规格板材先进热处理装备及工艺技术、高精度冷轧板形控制技术与装备技术、先进连续退火与涂镀技术、真空制坯轧制复合板技术等。有色金属:一步炼铅和闪速炼铅成套工艺装备、锌冶炼清洁生产新装备、湿法(原子经济法)再生铅技术、离子吸附型稀土矿原地浸矿及氨氮无组织排放控制技术、短流程炼铜、水资源高效利用技术、合金相图技术、深井高应力诱导破碎及矿山数字化技术、深海矿产资源开采技术、硅酸盐矿物分离科学、生物提取金属、熔盐电解直接提取稀有金属新技术、二硼化镁(MgB2)超导材的研究、高效能源材料成矿理论研究等。 三、提高原材料工业迈上中高端的技术支撑能力的政策建议 (一)加强协同创新,建立官产学研用战略联盟,提高原材料工业整体创新能力。技术创新是一个链条、一个网络,从科学研究、实验开发到推广应用是一个“三级跳”,哪一个环节跳不好,就会出现木桶效应,让整个体系都运转不畅。当前,对原材料工业来说,要解决创新活动中存在的分散封闭、交叉重复等碎片化现象,避免创新中的“孤岛”现象。既要加强企业内部研发、设计、生产环节的协同,又要加强企业之间、科研院所和下游用户之间的协同,建立健全各主体、各方面、各环节有机互动的创新体系,形成创新链和产业链的协同效应。在这个过程中,政府要积极引导科研院所、大专院校与企业建立紧密联系,培育产学研用创新联盟,通过完善利益分享、风险分担等相关政策措施,深化产学研用协同创新,促进创新主体多元化发展;企业要充分发挥技术创新的主体作用,自觉加大产业技术创新投入,加强与有关科研院所的战略合作,与有关科研院所建立联合共建实验室、工程研究中心,重视与下游用户的合作,联合相关下游用户共建产品研发应用中心或实验室,建立跨行业的“产—研—用”平台,使企业创新能够及时响应用户需求。科研院所要以市场需求为导向,以科研项目落地为标准,提高创新链对接产业链的能力。(二)科学统筹创新资源,加大产业技术创新投入。加大对原材料工业现有国家重点实验室、国家工程(技术)研究中心、企业技术中心以及行业认定的科技创新平台建设的支持力度和监管力度,科学统筹科技资源,提高资源的利用率。发挥公共技术服务平台在各行业各领域共性技术研究方面的纽带和桥梁作用,带动相关领域科技创新水平的提高。通过组织实施一批重大科技专项,进一步加大对原材料工业具有全局性、带动性、影响面大的关键共性技术的研究布局和投入,推进原材料工业自主创新。(三)加强知识产权保护,健全科技成果转化机制引导有关单位重视和加强专利和标准化工作,结合国家经济发展、科技重大计划积极开展战略研究,培育和提升行业、企事业单位运用知识产权的能力和水平。健全科技成果转化机制,研究促进新技术新产品应用的需求引导政策,鼓励社会资源参与产业技术创新成果转化。(四)加强创新人才培养,打造高质量的人才队伍。加快建立多层次的适合产业技术创新能力提升的人才支撑体系,加大创新人才培养力度,积极牵引大企业集团和科研单位与高校合作,共同打造一支与产业发展和创新需求相适应的、技术全面的高技能人才队伍,为原材料工业可持续发展提供人才资源保障。重视对在岗科技人员的培养,打造以科技领军人才为首的创新团队。鼓励有创新实践经验的企业家和企业科技人才到高等学校和科研院所兼职。积极开展专业培训,支持人才的知识更新和技能提升以满足技术发展的需求。根据发展需要,积极引进海外人才,吸引产业发展所需的高层次人才和紧缺人才。 作者:周维富 单位:中国社会科学院工业经济研究所
机械工业论文:机械工业技术政策分析论文 一、研究开发技术 1、机械产品现代设计技术 包括建立机械工程数据库;开发动态分析和动强度设计技术;CAD应用技术和局部集成的接口技术、网络技术及建库技术;并行工程技术、动态仿真技术、快速原型设计技术、工业设计技术、反求工程设计技术。 2、机械产品可靠性技术 重点开发可靠性工程管理技术、产品和系统可靠性设计技术、失效分析技术、可靠性实验评定、运行监测、故障诊断等技术。 3、热加工清洁生产技术 包括熔炼自动化、利用炉废气预热和除尘等铸造清洁生产技术;高效燃气无氧化加热、温锻塑性成形等锻造清洁生产技术;切割及焊接清洁生产技术;可控气氛多用炉、连续炉和真空热处理炉等热处理清洁生产技术;电镀、涂装等表面处理清洁技术。 4、精密成形技术 重点开发以实模精密成形、刚型、准刚型精密成形、高紧实度造型(芯)等精密铸造技术;精密模锻、辊锻、热轧、热挤压多向分模锻造、热镦锻等精密热塑性成形技术;冷温挤、冷挤、冷轧、超塑性等温成形、冷精整及复合成形等机械构件精密焊接与切割技术。 5、表面功能覆层技术 包括少无污染、高效、高性能的表面功能覆层技术与装备;重大工程装备表面功能覆层制备技术;高能束表面覆层制备及应用技术;新型复合表面处理技术;表面功能材料及涂层技术。 6、数控技术 重点开发开放式体系结构的新一代数控系统;车削中心、加工中心、数控磨床、数控锻压机床、电加工机床、数控重型机床等六类主机配套的数控系统。 7、工业过程自动化技术 研究开发工业过程自动化的管理控制集成技术;工业通讯网络和现场总线协议的开放式自动化系统。 8、工业机器人系统技术 开发点焊、弧焊、装配、搬运、喷漆五大类工业机器人的机械结构、传动机制、伺服驱动、传感控制及系统成套的设计和制造及工程应用技术。 9、机械制造柔性自动化基础技术 研究开发适合我国国情的柔性自动化技术、信息管理技术及自动化单元和部分集成控制技术,开发车间级自动化系统和FMC·P-FMS、FMS三个层次典型柔性加工设备。 10、面向中小企业的综合自动化技术 开发面向中小企业的综合自动化单元技术和系统;以GT原理为主线的车间级、单元级自动化成套技术;管理信息系统;产品设计与制造自动化系统;单元技术间的集成技术;质量控制技术。 11、传感器技术 研究开发力敏、磁敏、热敏、光敏、气敏、湿敏等类传感器、工程传感测量系统及基础共性技术。 12、自动测试技术 开发VXI总线、GPIB总线、RS485串行总线三类自动测试系统,VXI总线结构的电机、发动机、工业泵、印刷板产品自动测试系统;GPIB总线结构的环保自动测试系统;RS485串行总线结构的气象自动观测系统;大气污染、水质污染分析仪器和智能数字采集系统。 13、电力电子技术 研究开发新型高频、大中功率变频装置和电源、谐波抑制和无功补偿技术、新型IGBT器件生产技术,以及为重点工程配套的电力电子器件、电力半导体应用装置。 14、精密、超精密加工技术 以高效超精密加工车床、CNC型超精密复合加工机床、超精密平面和外圆磨床为重点,开发超精加工技术及应用工程,带动开发出一批精密、超精密的基础功能元器件,如超精密主轴轴系、超精密的伺服进给系统、超精密的测量系统和误差自动补偿系统等。 15、高能束加工技术 开发光加工应用技术、千瓦级二维激光切割技术;激光加工机配套设备及元件;多维激光加工机及机器人;激光焊接工艺;大型复杂零件激光表面处理工艺和汽车发动机缸体激光热处理生产线。 16、高性能机械工程材料生产及应用技术 开发轴承、密封件、模具等机械基础件用新材料及应用技术;电力设备、石化设备等重大装备的自动化仪表材料和专用功能材料及应用技术;汽车工业用精细陶瓷、专用功能材料、工程塑料、新型复合材料及应用技术。 17、系统管理技术 重点研究开发精密生产技术、虚拟制造技术、企业级信息管理系统技术和设计、制造、质量、销售等方面的有限集成技术;资源管理信息库;并行工程技术、信息交换和接口通讯技术。 18、重大工程成套装备制造技术 重点开发国民经济重大工程成套装备的总体设计、大型构件加工、系统优化、参数匹配、在线监控、故障诊断、综合管理及系统可靠性等关键技术。 19、环境保护工程装备相关技术 重点研究开发烟气脱硫脱硝和除尘、工业废水和城市污水处理等成套设备和技术;电子辐射照氨法处理工艺;厌氧生物法处理模块化技术;柴油机电控燃油喷射技术。 20、节能节材技术 研究开发风机、泵、电焊机等量大面广产品的应用变频调速技术;发电设备燃气--蒸汽联合循环技术、超临界技术、循环流化床和加压流化床技术、抽水蓄能技术;余热余压利用技术;高效、节能和智能化的能源管理和控制技术。 二、产业化技术 1、典型数控机床计算机辅助工业造型设计技术 造型设计效果模糊综合评价系统、小型机与工作站计算机辅助造型系统、工作站及超级微机辅助工业造型设计系统软件。已在10多个企业应用,效果显著,在机床行业有重要推广价值。 2、加工中心加工系统动态稳定性分析和计算软件 适用于机床整体静动态特性预测和结构的软件包,包括八个功能程序段及相应的接口程序。已用于6个单位,效益良好,适宜在机床行业推广。 3、树脂砂铸造成套技术 包括连续式和间歇式混砂机系列及树脂砂再生设备。对提高铸件质量、降低产品成本、提高国际竞争力有重要意义。适用于质量要求高、批量大的铸铁件生产。 4、钢水净化技术 适合国情的钢水精炼及保证铸钢件内部纯净度的全套装备及工艺。已用于十几家企业,适用于核、火、水电及石油化工设备中的各种铸钢件生产。 5、典型精密锻造件生产线成套技术 根据企业提供的典型件和生产纲领,提供生产线交钥匙工程及单项技术、装备或软件。对节材、节约工时、节约投资、提高锻件精度有重要意义。已在4家企业使用。 6、先进模具选材、设计、制造成套技术 包括高性能模具材料及应用技术、模具的现代设计加工技术和模具的配套技术。已在4家企业使用。适用于汽车、摩托车、轻工、仪表等行业所需的各种模具制造。 7、热壁加氢反应器内壁、大型水轮机转轮及宽带极高速堆焊技术 包括热壁加氢反应器内壁、大型水轮机转轮的拼焊及耐气蚀堆焊和宽带极高速堆焊技术。在焊材及工艺方面有节约外汇的效果,已在3家企业示范,适用于加氢反应器、尿素合成塔、电钻锅炉等设备的内表面堆焊。 8、激光焊接及切割加工装备成套技术 包括激光器、激光焊接及切割成套技术。对提高焊接强度和质量有重要意义,经济和社会效益显著。适用于刀具、工具等各种材质的薄板焊接。 9、氮基气氛保护加热淬火与微机控制系统 包括CNC系列变压吸附制氮机组、TC-89系列微机控制系统、保护加热淬火工艺技术。有节约投资、提高质量的功效。适用于多种碳钢、低合金钢的热处理,轴承、齿轮等零部件淬火、渗碳生产等。 10、可控气氛真空热处理成套技术 包括密封箱式多用炉生产线和连续可控热处理生产线、真空热处理设备和工艺成套技术。经5个厂试点效益显著。用于汽车齿轮、轴承和标准件、高合金钢、不锈钢、低合金结构钢、轴承钢的渗碳及淬火等工艺处理。 11、先进刀具、工具系统 用于车床和数控镗床、铣床和加工中心。经企业试用,对提高工效、节汇创汇有重要价值。适用于机械加工企业。 12、自泳涂料涂装生产线成套技术 自泳涂料是由活性高分子乳液、活性添加剂及颜料组成的新型水性涂料,与现用的电泳涂装工艺相比,具有工艺简单、稳定、节能、节材和省投资、涂层性能好等优点。可提供工艺设备设计、制造及调试交钥匙工程。用于汽车车身及家电部件的底漆涂装。 13、车间物流自动化、立体库及关键技术 车间物流自动化立体库的系统设计、成套设备、控制软件。适用于机械汽车大中型企业的物流管理,经多厂试用有节省占地和投资、工作效率高等优点。 14、可编程序控制系统成套工程技术 包括系统设计、成套设备和编程控制及监视软件,适用于机械、汽车制造业的控制系统,经多厂试用有节约投资、缩短维修时间之优点,经济效益显著。 15、普及型和经济型机床数控成套系统 包括以工业PC机为基础的总线模块化、开放型体系结构和以步进电机驱动的经济型数控系统,适用于机床配套及现役机床改造。经多家工厂试用效果明显。 16、超声波涡流在线自动探伤设备 将超声波探伤和涡流探伤技术相结合,组成成套机组,可同时检测内部和外表缺陷及几何尺寸,可用于机械零部件、管棒及锅炉制造厂检测,试用效果好。 17、企业计算机辅助管理系统CAPMS 该系统吸收国外MRP-Ⅱ之精华,按职能部门、业务分工数据处理方法、等分为18个模块,集产、供、销、存、人、财、物管理为一体,各模块既可独立运行,又可集成,还可作CAD/CAM/CAPP信息集成通讯接口。适用于多品种、大小批量及单件生产或混合制造。经企业试点,对提高管理水平和经济效益有重要价值。 18、漆雾及废气净化成套技术及设备 包括成套技术与设备(3种净化装置),适用于机械设备喷漆,经厂家试用,涂漆雾效率高,符合劳动卫生标准和环境标准。 机械工业论文:机械工业行业技术分析论文 (一)行业技术发展现状 机械工业是为国民经济提供技术装备和为人民生活提供耐用消费品的装备产业。国民经济各部门生产技术的进步和经济效益的高低,在很大程度上取决于它所采用机械装备的性能和质量,机械工业的技术水平是衡量一个国家科技水平和经济实力的重要标志之一。 经过近50年的发展,机械工业已经成为我国工业中具有相当规模和一定技术基础的最大产业之一。1997年实现销售收入13651亿元,占全国工业的21%;利润257亿元,税621亿元,分别占全国工业的15%;出口创汇363亿美元,占全国外贸出口额的20%。其发展速度高于同期工业的平均增长速度。 近年来,机械工业企业自主开发创新能力有所增强,1997年科技人员总数达48万人,技术开发经费支出达85亿元,占全行业销售收入的0.62%,有57家大型企业建立了部级技术中心,有9%的企业建立了专门技术开发机构,行业整体技术水平有了明显进步,主要表现在:为国民经济提供成套技术装备和汽车的能力有较大提高;产品结构正向合理化方向发展。 尽管机械工业的综合技术水平近几年有了大幅度提高,但与工业发达国家相比,仍存在着阶段性的差距。主要问题在于: 1.科技进步对机械工业增长的贡献率目前仅为34%,先进国家高达70%以上。 2.产品设计技术、制造工艺及装备、制造过程自动化技术、管理技术落后,是制约机械产品水平的主要因素。 3.机械产品技术水平不高,达到80年代末、90年代初国际先进水平的仅占18%,达到80年代中期国际水平的占27%,其余产品均在80年代以前的水平线上。 从总体上看,机械工业技术开发能力和技术基础薄弱,发展后劲不足;技术来源主要依靠引进国外技术,对国外技术的依存度较高,对引进技术的消化吸收仍停留在掌握已有技术和提高国产化率上,没有上升到形成产品自主开发能力和技术创新能力的高度。 (二)技术发展的总体目标 以数控机床、电力电子应用及自动化技术、大型农业机械和施工机械、轿车关键技术、环保装备五个方面作为重点,以发展和应用先进制造技术为手段,以高新技术和产品的产业化为突破口,以提高企业技术创新能力和竞争力为目标,提高企业技术创新水平。到2001年,提供1000种具有自主知识产权和较大市场需求潜力的产品。主要产品品种的40%达到90年代初国际水平,5%达到国际先进水平,90%的重点骨干企业产品标准接近或达到国际先进企业标准。 (三)技术发展的方向和重点 1.以数控机床为代表的基础机械 数控机床是先进制造业的基础机械,是最典型的多品种、小批量、高技术含量的机电一体化产品。目前世界数控机床年产量超过15万台,品种超过1500种。1997年我国数控机床产量已达9051台(占机床总产值20%以上),但由于国产数控机床不能满足市场需求,在国内市场上的占有率逐年下降,每年仍需大量进口数控机床,进口额度大幅度增加。1996年进口达13924台(价值12.46亿美元)。 目前我国数控机床技术发展中存在的主要问题是: (1)产品成熟度差,可靠性不高 国外数控系统平均无故障时间(MTBF)在10000小时以上,国内自主开发的数控系统仅3000~5000小时;整机平均无故障工作时间国外达800小时以上,国内最好只有300小时。 (2)产品品种少,不能满足市场需求 国外数控机床品种已达到1500种,国内只有500多种,且性能水平低,高速、高效、高精度产品几乎没有。 (3)创新能力低,市场竞争力不强 生产数控机床的企业虽达百余家,但大多数都未能形成规模生产,企业效益差,创新能力低,制造成本高,产品市场竞争能力不强。 (4)数控机床行业的专业化零配件及部件的协作生产配套体系不健全,大多数企业都是“大而全、小而全”的结构模式。 近期我国在数控机床的发展方面,要采取跟踪高级型、发展普及型、扩大经济型,以普及型为主的策略,重点发展: (1)经济适用、量大面广的产品 经济适用的普及型数控车床、加工中心、数控铣床。 (2)高速、高效和专用、成套数控机床 高速、高效数控车床及加工中心;高效数控锻压成套装备,其中包括,可自动换头冲压机床、复合式柔性冲压中心、四边折弯机等;大型精密模具数控成套装备,其中包括数控仿型铣床及龙门式数控铣床、智能化电加工机床等。 (3)数控机床专业化配套系统 新一代数控及伺服系统系列产品;数控机床高速主轴、电主轴电机系列产品;数控机床机械手、刀库及动力刀架系列产品;数控机床高速配套零部件及辅件系列产品;其中包括,高速滚珠丝杆、高速陶瓷轴承、高速防护装置等系列产品。 发展目标: (1)扶植重点企业开发经济适用、量大面广的数控机床并形成批量生产,使这些企业产品的市场占有率有明显提高,成为名牌产品; (2)发展数十种高速、高效、专用、成套数控机床系列新品种,以满足汽车、农机、航空、模具等行业的需求; (3)数控机床关键配套产品:数控系统,满足国内数控机床50%的配套需求;高速主轴及电主轴年产达千套;机械手、刀库、动力刀架及数控机床高速配套零部件、辅件系列产品满足国内50%的配套需求。 2.电力电子应用及自动化技术 电力电子技术是集微电子、计算机和自动化技术于一体的综合技术,是节能节材的最佳技术之一。目前,国外电力电子技术已经发展到以IGBT为代表的第三代,并向智能电力电子时展,我国现在仍处于以晶闸管为代表的第二代。国内电力电子市场品种满足率仅35%,新产品市场基本上被国外产品占领。 现场总线智能仪表和总线式自动测试系统是集自动化技术、计算机技术和通信技术于一体的新一代自动化仪表系统,已成为世界范围自动化技术发展的热点,是当代工业自动化的主要标志。我国仍处于由模拟式仪表系统向数字式仪表系统过渡的模数混合式仪表系统阶段,水平落后10~15年,因此在低技术产品市场上还占有80%左右份额,但在高技术产品市场的占有率不到60%,新产品市场几乎全为国外产品占领。 因此,抓住当前时机在2~3年内以IGBT,现场总线智能仪表和自动测试系统为突破,攻克重点技术和产品,并实现产业化。这一领域重点发展: (1)IGBT器件及其装置,大功率晶闸管及其装置 研制新一代双极晶体管IGBT、高品质大电流IGBT等大功率晶闸管制造技术,并开发变频调速装置、逆变开关电源、大容量整滤源等的工程应用。 (2)现场总线智能仪表 研制开发变送、执行、配套等类现场总线仪表。产品产业化技术开发、并开展示范工程的应用研究。 (3)自动测仪系统和设备 开发总线式自动测试系统的基础产品,形成适度规模,同时建立用于机电产品和社会公益事业的典型自动测试系统,做好示范和推广应用。 3.大型农业机械和施工机械 (1)农业机械 工业发达国家农机产品在不断采用新技术的基础上,正向高效、节能、保护农业环境方向发展。目前我国已能生产14大类、3000多个品种的农机产品,但是产品的综合技术水平仅相当于国外70年代水平。主要问题在于: 1)产品水平不高,品种不全综合技术经济指标落后,可靠性差,寿命短。以拖拉机为例,MTBF值国外可以达到330小时以上,而我国仅100余小时。品种上:大型缺,小型杂,不成系列。 2)产品生产达到经济规模的少,重复生产、小规模生产,难以保证质量。 农机领域重点发展: 1)促进农业生产产业化的大中型拖拉机及配套农具拖拉机平均无故障时间从110小时提高到300小时以上; 2)联合收割机联合收割机可靠性系数从0.5~0.7提高到0.9以上; 3)主要农产品加工机械(含烘干仓储机械)农村产业化和中西部地区脱贫致富需要的农产品深加工机械; 4)节水灌溉设备喷、滴灌设备将灌溉水的有效利用率由大水漫灌的40%提高到80%以上。 农机产品的使用可靠性及寿命指标普遍提高一倍以上,主要产品的技术标准与国际标准接轨。 (2)施工机械 施工机械是国民经济大型工程项目建设必须的关键设备。我国已初步具备16个大类,3100多个品种规格产品的生产能力,部分产品已开始进入国际市场。但与国民经济发展要求和国际先进水平相比较,差距还是很大。一是产品的综合技术水平不高,尤其是产品的质量、寿命、可靠性、安全舒适性等指标以及机电一体化等高新技术的应用与国外先进水平还有很大的差距;二是产品结构性短缺,成套服务能力差,远不能满足需要,如路面施工机械基本上还要靠进口;三是大部分企业生产规模小,制约着行业经济效益的进一步提高。 施工机械重点发展: 1)推土机、液压挖掘机、轮式装载机; 2)汽车起重机、大型叉车; 3)摊铺机、压路机; 4)无开挖式管道铺设机; 5)江河湖库清淤设备。 发展目标: 大型工程机械可靠性指标达到400小时,寿命指标达到10000小时。 4.轿车关键技术 我国汽车工业长期以卡车为主要产品,改革开放以后,轿车产品得到了快速发展。1998年轿车产量达到52万辆。 我国汽车工业存在的主要问题: (1)重复建设严重,造成无序竞争,难以集中形成实力,发挥规模效益。 (2)自主开发能力薄弱,大多数企业“九五”期间仍偏重于对生产环节进行改造,包括多数中外合资的零部件企业对产品开发能力建设几乎没有投入。目前,国内对轿车产品尚不具备自主开发能力,机电一体化的高新技术零部件产品还必须引进技术。 近期轿车重点发展: (1)经济型轿车 以轿车车身为突破口,利用技贸结合、与国外公司合作等方式,先抓车身联合研制,并建立经济型轿车的公用设计数据库,与CAS、CAD、CAE、CAM等技术结合,形成我国汽车工业在经济型轿车方面的自主开发能力。 (2)轿车动力总成 消化吸收引进技术,与国外有实力的企业进行合资、合作、联合开发,在国产汽油机上普及电控燃油喷射技术(EMS),并研究开发缸内直喷(GDI)技术,开发应用电控机械变速器(AMT)技术。 (3)轿车关键零部件 以机电一体化汽车电子部件为突破口,从引进技术、合资入手,在保证高起点、大批量、专业化生产的同时,要集中力量抓紧下一代新产品的研制开发和应用,重点是电控防抱死制动系统(ABS)、安全气囊(AirBag)、高效稳定的汽车尾气三元催化转换器,并达到与整车同步或超前发展。 (4)高附加值专用汽车和客车 重点开发各类高性能专用底盘。对专用汽车以低底盘车辆和沙漠越野车辆为主;客车以低地板城市客车为主,要求具有良好的动力性、操纵性、舒适性和低污染。 5.环保装备 环保产业是防治环境污染、改善生态环境、促进资源优化配置、支持资源综合利用的支柱产业。全世界环保机械的年销售额约2000亿美元,集中于美国、欧州、日本等经济发达国家。我国环保机械行业基础弱、起步晚,年产值仅100多亿人民币。随着各方面对环境保护的日益重视,可持续发展战略的实施,市场需求不断增长,环保机械将成为机械工业新的经济增长点。 环保机械行业主要差距在于: (1)产品结构不合理,品种少 初级产品所占比重较大,具有当代水平的机电一体化产品少,急需的大型成套设备不能满足现实市场需求。在目前3000多种环保机械产品中,约有五分之一的产品由于性能、可靠性、适用性、结构设计等原因,应该限制生产或限期淘汰。大型烟气脱硫、脱氮成套设备、大型城市污水处理厂成套设备、大型城市垃圾处理厂成套设备目前主要依赖进口,高浓度有机废水、难降解工业废水处理 技术及设备发展缓慢。 (2)产品质量、技术水平比国际先进水平落后20年 相当多的产品没有行业或国家标准,产品规格型号、基本性能参数不统一,质量检测无依据。 (3)生产企业规模小、开发能力薄弱 规模小、装备条件差、检测手段不全的中小企业占全行业企业总数的78%。年产值在3000万元以上的企业仅占全行业的3.2%,并且主要集中在电除尘器、袋式除尘器等少数几种产品生产领域。 近期环保机械重点发展: (1)烟气脱硫设备 循环流化床锅炉及炉内脱硫脱硝技术(CFPBC、PFBC技术)、大型整体煤气化燃气蒸汽联合循环技术及装备(IGCC技术)。 (2)城市污水处理成套设备 活性污泥法、氧化沟法、移动曝气法为主体的城市污水处理成套设备,以日处理10~25万吨污水处理厂为目标,提供污水处理成套设备、污泥利用和处置成套设备、控制和监测系统。 (3)城市固体垃圾处理和综合利用装备 城市生活垃圾分类、焚烧、堆肥技术及装备,以日处理100吨、300吨处理厂为目标,提供垃圾处理成套装备。 (4)环境监测仪器 便携式多功能多参数水质监测仪、12种总量控制的污染物监测仪、大气环境污染监测仪器和系统以及水处理过程自动控制系统等。提高产品档次、水平、可靠性和精度。 主要目标: (1)大型成套设备的国产化率达到70%以上;一般工程项目的设备国产化率达到90%以上;高浓度有机废水和难降解工业废水处理技术及成套设备国产化率达到80%以上。 (2)一般环保机械60%以上的产品达到90年代初水平,5%~10%的产品达到当代国际水平。 (3)发展新产品品种,开发新产品200种以上。 机械工业论文:机械工业技术政策管理论文 一、研究开发技术 1、机械产品现代设计技术 包括建立机械工程数据库;开发动态分析和动强度设计技术;CAD应用技术和局部集成的接口技术、网络技术及建库技术;并行工程技术、动态仿真技术、快速原型设计技术、工业设计技术、反求工程设计技术。 2、机械产品可靠性技术 重点开发可靠性工程管理技术、产品和系统可靠性设计技术、失效分析技术、可靠性实验评定、运行监测、故障诊断等技术。 3、热加工清洁生产技术 包括熔炼自动化、利用炉废气预热和除尘等铸造清洁生产技术;高效燃气无氧化加热、温锻塑性成形等锻造清洁生产技术;切割及焊接清洁生产技术;可控气氛多用炉、连续炉和真空热处理炉等热处理清洁生产技术;电镀、涂装等表面处理清洁技术。 4、精密成形技术 重点开发以实模精密成形、刚型、准刚型精密成形、高紧实度造型(芯)等精密铸造技术;精密模锻、辊锻、热轧、热挤压多向分模锻造、热镦锻等精密热塑性成形技术;冷温挤、冷挤、冷轧、超塑性等温成形、冷精整及复合成形等机械构件精密焊接与切割技术。 5、表面功能覆层技术 包括少无污染、高效、高性能的表面功能覆层技术与装备;重大工程装备表面功能覆层制备技术;高能束表面覆层制备及应用技术;新型复合表面处理技术;表面功能材料及涂层技术。 6、数控技术 重点开发开放式体系结构的新一代数控系统;车削中心、加工中心、数控磨床、数控锻压机床、电加工机床、数控重型机床等六类主机配套的数控系统。 7、工业过程自动化技术 研究开发工业过程自动化的管理控制集成技术;工业通讯网络和现场总线协议的开放式自动化系统。 8、工业机器人系统技术 开发点焊、弧焊、装配、搬运、喷漆五大类工业机器人的机械结构、传动机制、伺服驱动、传感控制及系统成套的设计和制造及工程应用技术。 9、机械制造柔性自动化基础技术 研究开发适合我国国情的柔性自动化技术、信息管理技术及自动化单元和部分集成控制技术,开发车间级自动化系统和FMC·P-FMS、FMS三个层次典型柔性加工设备。 10、面向中小企业的综合自动化技术 开发面向中小企业的综合自动化单元技术和系统;以GT原理为主线的车间级、单元级自动化成套技术;管理信息系统;产品设计与制造自动化系统;单元技术间的集成技术;质量控制技术。 11、传感器技术 研究开发力敏、磁敏、热敏、光敏、气敏、湿敏等类传感器、工程传感测量系统及基础共性技术。 12、自动测试技术 开发VXI总线、GPIB总线、RS485串行总线三类自动测试系统,VXI总线结构的电机、发动机、工业泵、印刷板产品自动测试系统;GPIB总线结构的环保自动测试系统;RS485串行总线结构的气象自动观测系统;大气污染、水质污染分析仪器和智能数字采集系统。 13、电力电子技术 研究开发新型高频、大中功率变频装置和电源、谐波抑制和无功补偿技术、新型IGBT器件生产技术,以及为重点工程配套的电力电子器件、电力半导体应用装置。 14、精密、超精密加工技术 以高效超精密加工车床、CNC型超精密复合加工机床、超精密平面和外圆磨床为重点,开发超精加工技术及应用工程,带动开发出一批精密、超精密的基础功能元器件,如超精密主轴轴系、超精密的伺服进给系统、超精密的测量系统和误差自动补偿系统等。 15、高能束加工技术 开发光加工应用技术、千瓦级二维激光切割技术;激光加工机配套设备及元件;多维激光加工机及机器人;激光焊接工艺;大型复杂零件激光表面处理工艺和汽车发动机缸体激光热处理生产线。 16、高性能机械工程材料生产及应用技术 开发轴承、密封件、模具等机械基础件用新材料及应用技术;电力设备、石化设备等重大装备的自动化仪表材料和专用功能材料及应用技术;汽车工业用精细陶瓷、专用功能材料、工程塑料、新型复合材料及应用技术。 17、系统管理技术 重点研究开发精密生产技术、虚拟制造技术、企业级信息管理系统技术和设计、制造、质量、销售等方面的有限集成技术;资源管理信息库;并行工程技术、信息交换和接口通讯技术。 18、重大工程成套装备制造技术 重点开发国民经济重大工程成套装备的总体设计、大型构件加工、系统优化、参数匹配、在线监控、故障诊断、综合管理及系统可靠性等关键技术。 19、环境保护工程装备相关技术 重点研究开发烟气脱硫脱硝和除尘、工业废水和城市污水处理等成套设备和技术;电子辐射照氨法处理工艺;厌氧生物法处理模块化技术;柴油机电控燃油喷射技术。 20、节能节材技术 研究开发风机、泵、电焊机等量大面广产品的应用变频调速技术;发电设备燃气--蒸汽联合循环技术、超临界技术、循环流化床和加压流化床技术、抽水蓄能技术;余热余压利用技术;高效、节能和智能化的能源管理和控制技术。二、产业化技术 1、典型数控机床计算机辅助工业造型设计技术 造型设计效果模糊综合评价系统、小型机与工作站计算机辅助造型系统、工作站及超级微机辅助工业造型设计系统软件。已在10多个企业应用,效果显著,在机床行业有重要推广价值。 2、加工中心加工系统动态稳定性分析和计算软件 适用于机床整体静动态特性预测和结构的软件包,包括八个功能程序段及相应的接口程序。已用于6个单位,效益良好,适宜在机床行业推广。 3、树脂砂铸造成套技术 包括连续式和间歇式混砂机系列及树脂砂再生设备。对提高铸件质量、降低产品成本、提高国际竞争力有重要意义。适用于质量要求高、批量大的铸铁件生产。 4、钢水净化技术 适合国情的钢水精炼及保证铸钢件内部纯净度的全套装备及工艺。已用于十几家企业,适用于核、火、水电及石油化工设备中的各种铸钢件生产。 5、典型精密锻造件生产线成套技术 根据企业提供的典型件和生产纲领,提供生产线交钥匙工程及单项技术、装备或软件。对节材、节约工时、节约投资、提高锻件精度有重要意义。已在4家企业使用。 6、先进模具选材、设计、制造成套技术 包括高性能模具材料及应用技术、模具的现代设计加工技术和模具的配套技术。已在4家企业使用。适用于汽车、摩托车、轻工、仪表等行业所需的各种模具制造。 7、热壁加氢反应器内壁、大型水轮机转轮及宽带极高速堆焊技术 包括热壁加氢反应器内壁、大型水轮机转轮的拼焊及耐气蚀堆焊和宽带极高速堆焊技术。在焊材及工艺方面有节约外汇的效果,已在3家企业示范,适用于加氢反应器、尿素合成塔、电钻锅炉等设备的内表面堆焊。 8、激光焊接及切割加工装备成套技术 包括激光器、激光焊接及切割成套技术。对提高焊接强度和质量有重要意义,经济和社会效益显著。适用于刀具、工具等各种材质的薄板焊接。 9、氮基气氛保护加热淬火与微机控制系统 包括CNC系列变压吸附制氮机组、TC-89系列微机控制系统、保护加热淬火工艺技术。有节约投资、提高质量的功效。适用于多种碳钢、低合金钢的热处理,轴承、齿轮等零部件淬火、渗碳生产等。 10、可控气氛真空热处理成套技术 包括密封箱式多用炉生产线和连续可控热处理生产线、真空热处理设备和工艺成套技术。经5个厂试点效益显著。用于汽车齿轮、轴承和标准件、高合金钢、不锈钢、低合金结构钢、轴承钢的渗碳及淬火等工艺处理。 11、先进刀具、工具系统 用于车床和数控镗床、铣床和加工中心。经企业试用,对提高工效、节汇创汇有重要价值。适用于机械加工企业。 12、自泳涂料涂装生产线成套技术 自泳涂料是由活性高分子乳液、活性添加剂及颜料组成的新型水性涂料,与现用的电泳涂装工艺相比,具有工艺简单、稳定、节能、节材和省投资、涂层性能好等优点。可提供工艺设备设计、制造及调试交钥匙工程。用于汽车车身及家电部件的底漆涂装。 13、车间物流自动化、立体库及关键技术 车间物流自动化立体库的系统设计、成套设备、控制软件。适用于机械汽车大中型企业的物流管理,经多厂试用有节省占地和投资、工作效率高等优点。 14、可编程序控制系统成套工程技术 包括系统设计、成套设备和编程控制及监视软件,适用于机械、汽车制造业的控制系统,经多厂试用有节约投资、缩短维修时间之优点,经济效益显著。 15、普及型和经济型机床数控成套系统 包括以工业PC机为基础的总线模块化、开放型体系结构和以步进电机驱动的经济型数控系统,适用于机床配套及现役机床改造。经多家工厂试用效果明显。 16、超声波涡流在线自动探伤设备 将超声波探伤和涡流探伤技术相结合,组成成套机组,可同时检测内部和外表缺陷及几何尺寸,可用于机械零部件、管棒及锅炉制造厂检测,试用效果好。 17、企业计算机辅助管理系统CAPMS 该系统吸收国外MRP-Ⅱ之精华,按职能部门、业务分工数据处理方法、等分为18个模块,集产、供、销、存、人、财、物管理为一体,各模块既可独立运行,又可集成,还可作CAD/CAM/CAPP信息集成通讯接口。适用于多品种、大小批量及单件生产或混合制造。经企业试点,对提高管理水平和经济效益有重要价值。 18、漆雾及废气净化成套技术及设备 包括成套技术与设备(3种净化装置),适用于机械设备喷漆,经厂家试用,涂漆雾效率高,符合劳动卫生标准和环境标准。 机械工业论文:机械工业技术教学论文 【内容提要】机械工业技术引进是中国技术引进的主体和缩影。本文回顾了建国50年来中国机械工业技术引进的四个发展阶段:50年代主要从前苏联和东欧国家大量引进成套设备和技术,建设了一批机械工业基地,奠定了中国机械工业与机械科技发展的基础;60年代技术引进转向日本、西欧等资本主义国家,由于受国内外政治气候的影响,技术引进规模较小,进展迟缓;70年代技术引进扩大到整个西方国家,出现了两次进口成套设备的高潮,带有一定程度的盲目性;改革开放以来,机械工业技术引进进入了全方位、多形式、多层次的新的历史发展时期。文章还对中国机械工业技术引进中正反两方面的经验与教训进行了总结与评述。 【关键词】中国/机械工业/技术引进 【正文】 历史昭示人们,技术引进是实现技术进步的一条捷径,几乎所有“后发”国家都是从引进和模仿先进国的科学技术“起家”的,日本和韩国是这方面的典范。中国的机械工业也是在引进和利用国外技术的基础上逐步发展起来的。建国50年来,机械工业的技术引进在曲折前进中大致经历了以下四个发展时期。 一、50年代从前苏联和东欧国家成套引进先进技术装备 解放初期的中国是一个“一穷二白”的农业大国,工业基础脆弱,以修配为主的机械工业尚未形成独立的制造业,且技术十分落后。根据国民经济恢复和“一五”建设的需要,国家确立了大力引进国外先进技术提高本国技术水平的方针。由于当时美、英等西方资本主义国家对新生的社会主义中国采取“封锁禁运”的“冷战”政策,因此50年代我国技术引进的来源国主要是前苏联和东欧社会主义国家。“一五”期间的技术引进是以苏联援建的156项重点工程项目为优秀,以引进重工业部门所需大型成套设备为重点而展开的。据国家外贸部门统计,1950-1959年,我国共签订成套设备等合同约450个,其中与前苏联和东欧国家签订的成套设备合同分别为215项和108项,与西方国家只签了3项,另外还进口了单项设备120余项。以上引进项目共花外汇约27亿美元,其中成套设备占用汇总额的90%以上,所有费用主要由前苏联以低息或无息贷款方式提供。通过156项重点工程的建设和成套技术装备的引进,中国在短短几年内便恢复和建立了钢铁、机械、电力、煤炭、石油、化工等工业,形成了中国工业体系的总体布局,奠定了中国现代化工业建设的初步基础。 在前苏联援建的156个项目中,第一机械工业部有21项,原民主德国也援建了我们2个项目,另引进捷克斯洛伐克制造技术自行设计了上海三大动力设备厂。前苏联援建的这些项目都是我国机械工业的基础性、关键性项目和空白项目。除援建项目之外,机械工业部门还通过技术合作和贸易协定方式,获得了一批主要由国内自行设计和建设的50多个机械工业项目所需的制造图纸、工艺流程、专家咨询和项目所需设备及其它技术物资。〔1〕 50年代特别是“一五”期间,中国机械工业从苏联和东欧国家成套引进先进技术装备的成效是巨大的,主要体现在: 一是在苏联援建下,通过成套项目引进,中国机械工业建立了一批大型骨干企业和重点企业。由于实行高度集中的计划管理体制,使整个机械工业系统的技术引进工作成为通盘规划、统筹部署、协同作战的有序行动,故而这些机械工业基地建设速度快、周期短、效益高。如第一汽车制造厂从1953年7月开工到1956年10月验收投产,只用了三年时间就建成了新中国第一个大规模的汽车制造厂。 二是由于在引进成套设备的同时附带引进了设备设计图纸和工艺技术,并将消化吸收引进技术与国内设计试制及发展新产品结合起来,从而较快地掌握了一大批先进技术装备和重大产品的设计制造技术。在“一五”期间,中国机械工业发展的四千多项新产品中,有三分之二以上是以苏联图纸及测绘仿制为基础,从小到大,从简单到复杂,从单机到成套,逐步试制发展起来的。 三是学习了前苏联从选择厂址、工厂设计、建筑施工、设备安装、工艺设计、人员培训、组织生产一直到开工运转等一系列基本建设的管理程序和生产技术,并积累了对外贸易的经验,培训了一大批工程技术人员、管理人员、技能工人以及留学生和外贸人员,这些都在以后几十年的机械工业建设中发挥了重要作用。 四是积极学习和推广了许多前苏联的先进工艺技术,改变了我国机械企业工艺落后的面貌。 通过50年代特别是“一五”期间的技术引进和大规模经济建设,中国机械工业在短短几年内便实现了从修配仿制向自行设计制造的过渡,并初步形成了中国的机械工业体系,技术发展能力大大提高,经济效益直线上升。“一五”期间,机械工业总产值增长2.6倍,平均年增长率达29%,创造了机械工业发展史上的奇迹:机械工业为国民经济各部门提供技术装备的能力大增强,“二五”期间,我国经济建设所需要的各种机械设备的自给率高达80%以上。〔1,3〕 这段历史启示我们,引进技术是提高中国机械工业技术发展能力,加快机械工业建设速度的重要手段。只要合理规划,集中力量,重点建设,并将技术引进与消化吸收相结合,就能在技术落后的情况下,辟新路,走捷径,迅速缩小与先进国家的技术差距。但是,我们也要看到,技术来源的单一性对机械工业以后的生产发展、技术进步和管理体制也带来了一定的负面影响,把主要精力集中在建设施工和投产达标上,不可避免地轻忽了本国成套设备制造水平和创新能力的提高,淡化了本国研究开发力量的培育与成长,导致发展后劲不足。这些问题,在50年代后期已引起政府部门的警觉,并采取措施作了一些纠正。但由于此时中苏关系有所淡化,加之1958年的“”强调要独立自主大办机械工业,使“一五”时期掀起的技术引进热潮随之也有了大的回落。 二、60年代从日本和西欧引进先进设备与技术 1960年,中苏关系破裂,前苏联单方面撕毁合同、撤走专家,中断了与中国的经济技术合作,迫使我国将引进技术的对象转向资本主义国家。由于对日外交的成功,中日经济技术贸易解冻。1964年,中国机械工业首次从日本引进了10多个品种的气动、电动量仪制造技术和成套设备,1965年以后又引进了液压元件等制造技术和设备,建立了相应的工厂。 1964年1月中法建交,冲破了西方国家长期孤立中国的政策樊篱,中法技术合作开始升温。从1965年起,一机部从法国购买了4种重型汽车产品设计和制造工艺资料,由相应的汽车厂消化吸收。这是首次采用购买软件的方式引进技术。这一时期机械行业还从西德、英国等西方国家引进了一些设备和技术,从而弥补了从前苏联和东欧引进技术之不足。 在国民经济调整时期,为解决经济发展中“吃、穿、用”等的薄弱环节,国内有关部门先后从日、英等10个资本主义国家引进化纤、冶金、石化等方面的成套设备和技术计84项,用汇总额达3亿美元。〔2〕这些设备的引进提高了这些部门的技术水平和生产能力。 为了制造急需的大型成套设备,在此期间,中国还通过举办工业展览会、开展技术交流、组织专家出国考察、加强情报资料搜集分析、对样机进行测绘仿制等方式引进和消化吸收国外先进技术,在此基础上,使用、设计、制造和研究部门之间进行密切合作和协同攻关,设计制造出了包括万吨模锻水压机在内的九大冶金成套设备等一批接近或达到当时世界先进技术水平的成套设备和新产品。“”开始后,机械工业技术引进工作基本陷于停顿状态。 总之,60年代是中国机械工业技术引进的滞缓期,引进规模较小,经济技术效益较差。由于缺乏技术贸易的经验,对国际技术贸易的原则和惯例缺乏了解和研究,结果比别国多花了成倍的却引不进西方国家的关键制造技术,因此很难翻版仿制。但由于当时我国的技术力量已有一定发展,机械工业开始走上以样机测绘、仿制与自行设计制造相结合的发展道路。广大机械科技人员发扬自力更生精神,依靠自身技术力量不仅完成了前苏联遗留下来的建设项目,而且使整个机械科技水平有大的提升,个别技术领域已赶上世界先进水平。 三、70年代从整个西方国家引进先进设备与技术 60年代末、70年代初,国际关系处于急剧动荡之中,各种政治力量重新分化、组合成新的世界格局。1971年10月,中国在联合国的合法席位得到恢复。从1972年起,中国先后同美国、加拿大、澳大利亚等一系列西方国家建立了外交关系,西方国家一向奉行孤立和封锁中国的政策而向中国长期关闭的官方经济技术合作的闸门终于被打开了,技术引进工作也出现了新的高潮,中国开始扩大从美国、前联邦德国、日本、英国、法国等国引进设备与技术的规模。70年代前半期,我国尚未改变过去进口成套设备的做法。1973年1月,国家制定了进口43亿美元成套设备和单机的方案(即“四三方案”)。仅1973年就进口设备77项,合同成交额12.2亿美元。进口重点放在化工、石油、冶金、煤炭、电力等部门。1976年,一机部随“四三方案”也引进了一批关键设备和技术,如杭州汽轮机厂的工业汽轮机、南京汽轮发电机厂的燃气轮机等9个成套项目,对提高中国机械工业制造技术水平起到重要促进作用。上述这些批准建设的项目因为受“”的干扰,有些被迫暂缓执行,有些建设周期拖长,有些进口设备长期未派上用场。 1976年10月,中国结束了十年动乱,经济建设面临重重困难,亟待进行一段时期的恢复与调整,但当时由于在经济工作上受急于求成的“左”的指导思想的影响,中国经济建设很快进入一个新的高速增长时期,全国基建战线进一步拉长,设备进口和技术引进也随着经济恢复和国门打开再度掀起高潮,并出现了一定程度的盲目性。在1978年的较短时间内一下就签订了成交额达78亿美元的设备进口和技术引进项目合同(其中31亿美元合同是当年最后10天突击签订的),用汇总额超过前几个时期的总和,且全要用现汇支付。成套设备的进口和大型工程项目的建设对促进石油、化工等新兴工业部门的建立与发展起到了一定促进作用。 70年代出现的第二次技术引进高潮与50年代的大规模引进相比,项目更多,用汇额更大,由此暴露出的问题和应当汲取的教训也比较多,表现在:一是各部门热衷于从国外大量进口成套设备,对国产机械设备重视不够,抑制了本国机械制造业向其它工业部门提供技术装备能力的提高;二是注意了硬件设备的进口,忽视了设备设计制造技术与工艺流程的引进,在提高生产能力的同时没有解决好提高国内制造水平的问题;三是没有更好地组织引进单位与研究、制造单位联合对引进技术与设备进行消化、吸收和创新,造成了长期依赖国外技术和大量进口零配件的被动局面;四是付出了高昂的代价,1973-1982年我国进口成套设备和签订技术许可证合同的平均成交额分别高达3287万和107万美元,比国际间高出几倍〔4〕;五是技术引进缺乏统筹规划,出现了盲目签约和大起大落的宏观失控现象。由于短期内引进项目过多、规模过大,拉长了基本建设周期,造成了进口设备的积压与损耗,同时也造成了国家外汇支付的极度紧张。 在进口成套设备时,机械行业曾组织技术力量对部分设备进行测绘仿制,试图由此掌握其制造技术,但收效甚微。事实提醒人们,对于复杂、重大机械设备单纯靠测绘仿制的方法是不能奏效的,必须引进其设计制造技术。因此,自70年代后期开始,单项技术引进开始受到更多重视。从1976年起,在中国技术引进计划中列入“单项技术引进计划”,1977年列入国家引进计划的单项技术共有24项。为了学习外国技术引进的先进经验,1978年4月,一机部派出一个综合技术考察团到南斯拉夫、罗马尼亚进行访问考察,发现南、罗两国的做法与中国大相径庭,他们主要以技术许可、合作生产、合资经营的方式从西方国家引进制造技术,较快地提高了本国机械工业的制造技术水平。南、罗两国在技术引进方面的成功经验受到我国政府部门的重视。一机部随之作出决策,把单项技术引进作为今后技术引进的重点,并在部科技局设立了技术引进处这一专管机构。仅1979年,就签订单项技术引进合同28项。通过几年的实践探索,积累了经验,走出了一条以技术许可、合作生产、技术咨询、合资经营等方式为主引进国外先进制造技术的新路子,在使中国的技术引进从以引进硬件设备为主的初级阶段逐步过渡以引进软件技术为主的高级阶段方面起了先行和示范作用。据统计,1973-1982年,机械工业部门引进的单项技术项数最多,达206项,占全国同期引进单项技术总数279项的73.8%;这一时期机械工业部门仅进口成套设备37项,占全国进口设备总数的448项的8.3%。单项技术引进的总费用虽不到设备进口总费用的5%,但对提高中国机械工业制造技术水平却大有裨益。〔4〕 四、改革开放以来全方位、多形式引进消化国外先进制造技术 (一)新时期机械工业技术引进的进程及特点 中共十一届三中全会确立了对外开放、对内搞活经济的方针,技术引进从此进入了一个新的历史发展时期。自80年代初开始,国家在开辟经济特区和开放沿海城市的同时,陆续制定和推行了一系列鼓励利用外资、引进技术的政策,制定了在“六五”后三年引进3000项先进技术的规划,还向省市下放了技术引进的审批权,增设了对外经济技术贸易窗口。在此大好形势下,机械工业部也加强了对技术引进工作的领导与宏观管理,使机械工业技术引进取得长足进展,引进项目逐渐增多,引进规模迅速扩大,引进效益不断提高。改革开放以来,机械工业技术引进具有以下几项显着特点: 1.从进口设备为主转向以引进单项技术特别是软件技术为主。1981年国务院颁布了《技术引进和设备进口工作暂行条例》,对技术引进和设备进口作出明确界定,并特别强调要严格限制成套设备进口,着重引进先进适用技术,以后又了《技术引进合同管理条例》等一系列法规,以保证技术引进朝着规范化方向发展。根据国家这些规定,机械行业加大了以先进制造技术类软件技术为主的单项技术的引进力度,其引进的单项技术占了全国单项技术引进的“大头”,引进的“硬件”也主要是国内难以制造的样机、关键设备和测试仪器。 2.技术引进全方位化。80年代初以来,机械工业技术引进已经突破了地区的局限,引进国别扩大到世界各大洲的几十个国家和地区(其中以从德国、美国和日本三国引进的项目最多)。除了继续从发达国家引进技术外,还发展了同新兴工业化国家、发展中国家和地区的技术贸易关系。 3.引进技术重点比较突出。一是结合国家重点建设项目等的需要,引进重大成套设备、大型设备及其设计制造技术,如50万伏高压输变电设备、30万和60万KW火电成套设备、宝钢大型冶金成套设备等;二是为了提高机械工业基础制造技术水平,引进“三基”(基础机械、基础零部件、基础材料)制造技术;三是结合“三上一提高”和企业技术改造,引进合金钢铸造技术、负压造型铸造技术等关键工艺技术;四是为了填补我国在机械科技前沿领域中的某些缺项以及配合国家重点科技攻关计划,有重点地引进一些先进制造技术和新兴、尖端产品技术,如威海精密机床附件厂结合国家经委“七五”期间国家12项引进技术消化吸收重点项目中“数控机床国产化”项目,从美国引进了镗铣类机床工具系统的制造技术;五是结合我国各行业发展需要,有重点地引进一些重点产品、特殊产品的设计制造或组装、测试技术。〔5,6〕 4.技术引进方式多样化。70年代末以来,中国机械工业技术引进的另一个显着特点是引进方式朝着多样化方向发展,其中最常见的几种引进方式是: 许可证贸易。这是技术引进的高级形态,也是当前国际技术贸易中最常见的一种基本形式。在许可证贸易中,技术转让的内容包括专利、专有技术和商标,中国机械工业引进的主要是设计制造方面的专有技术。80年代以来,机械工业引进技术的半数以上是采取许可证贸易方式引进的。这种引进方式不仅花外汇少,而且容易获得先进制造技术。 进口设备带制造技术。这是技术引进的较初级形态,对引进方技术要求一般不高,因此是技术不太发达国家采用的技术引进方式,在50年代中国机械工业基础尚薄弱的情况下也成功地采用了这种技术引进方式。80年代以来,中国机械工业仍有大批项目是采取这种方式引进的。这种引进方式风险小,形成新产品生产能力快,在国内尚无能力设计制造这类产品或设备的情况下可起到填补设备生产能力缺口的作用。但进口设备带进制造技术的方式投资大、用汇多,也不易学到关键技术,还会增加对外国零部件和配套技术的依赖性,也制约了本国科研与设计制造能力的提高。因此,随着我国机械工业科技水平的不断进步,应该尽量少采用这种方式引进技术,尤其要限制成套设备和生产线的进口。 咨询诊断。这是一种灵活实用、用汇不多的技术引进方式,其内容包括产品设计咨询、技术改进咨询、决策咨询、可行性论证、企业诊断等。如80年代初,我国柴油机行业的不少厂家曾委托英国、奥地利的几家着名发动机咨询设计公司改进柴油机的设计,收到良好效果。 合作生产。通过与外商特别是跨国公司合作生产,可以较快地学到国外的先进制造技术和管理经验,提高企业的生产技术水平和管理水平。对于象数控机床、宝钢大型冶金成套设备、大型发电机组之类技术要求高的大型、关键、复杂设备的研制生产,我国机械工业都成功地运用了合作生产的方式。 外商直接投资带进技术。改革开放以来特别是市场经济体制建立以来,中国利用外资、合资经营步伐加快,从1981年12月机械部批准与美商合作经营湖北派克密封件厂以来,到1994年,仅机械部系统就有“三资”企业2862家,外方投资金额35亿美元。随着境外资金(包括世界银行贷款)的进入和外资企业的建立,机械工业也引进了一大批较先进的设备和制造技术以及先进管理方法,提高了机械产品的档次和技术水平。 除上述引进方式外,机械行业采取的其它引进方式还有:技贸结合、“三来一补”(来料加工、来件装配、来图制造、补偿贸易)、合作研究、购买技术资料或软件、人才培训、引进国外智力、购买二手设备以及联合引进等。 (二)对引进技术的消化吸收及其成效 在80年代前半期的技术引进热潮中,中国机械工业引进了一大批先进技术,“六五”期间仅机械部系统就签订了技术引进合同785项。因此,“七五”及以后时期,机械工业在引进技术的同时,也加强了对引进技术的消化吸收与发展创新工作。根据国务院于1986年颁布的《引进技术消化吸收工作条例》精神,机械部也颁发了《机械工业部引进技术消化吸收工作暂行管理办法》等管理规章,并制定了技术引进消化吸收重点项目计划。1996年,机械部又制定了《机械工业引进技术项目消化创新指南》,并要求各省、市级主管厅、局和技术引进单位也要编制技术引进项目的消化吸收计划。 通过采取上述一系列措施,特别是随着90年代对技术引进管理力度的加大,中国机械工业引进技术的消化吸收、发展创新与国产化工作进入到一个新的发展时期,取得了显着成效,表现在:〔6,7〕 1.掌握了一批重大技术装备的关键制造技术。1983年以来,机械工业部门紧密结合国家重点工程建设,组织全国上千个企事业单位和上万名科技骨干,通过与国外合作生产、合作设计、合作研究等方式先后对30万和60万KW火电机组、宝钢大型冶金设备六大主机、2000万吨级露天矿开采系统等12项重大技术装备展开仿制和自行研制工作,使机械工业多年来没有完成的一些重大技术装备得以研制成功并投入生产运营,国产化水平不断提高。截止1993年底,已累计完成40多项设备并在50多项重点建设和技改工程中投产应用,其中15项成套设备基本上实现了国产化,并在30多项工程中推广应用,为国民经济建设做出了重要贡献。 2.促进了企业的技术改造、技术升级和产品结构优化。中国机械行业从1978年至今共引进了二千多项先进技术,重点骨干企业基本上都引进了国外技术。通过消化吸收与自主研究开发,促进了产品的更新换代,提高了整个机械工业的技术水平。通过80年代的技术引进,使我国机械工业50-60年代水平的部分老产品,约有1/5的品种一下跃迁到70年代末、80年代初的国际水平,缩短了近20年的技术差距;而“八五”期间机械工业在引进基础上发展的新产品,90%以上达到了国际70年代末、80年代初的技术水平,50%以上达到80年代中末期的水平。许多先进制造工艺技术与设备也得到推广应用。 3.用引进技术生产替代进口产品,同时推动了机械产品的出口。在消化引进技术基础上,中国机械工业的一批关键设备和通用机电仪产品技术水平和质量有明显提高,已可替代进口和提供出口。到1990年底,已推荐可替代产品25批1911项。企业反馈信息显示,1989年替代产品销售额达22.8亿美元,并出口创汇10亿美元。通过对引进技术的消化吸收,也提高了中国机械产品的出口创汇能力,出口额连年增长。1996年机械工业出口创汇299亿美元,机械产品出口额在全国外贸出口总额中比重已由1991年的12.3%提高到1996年19.8%,成为中国外贸出口的第二大支柱行业。 4.提高了企业的经济效益和市场竞争力。如由原机械部牵头组织的共有47个单位参加的《“八五”国家重大引进技术消化吸收计划》10大项目之一的“新型推土机和装载机关键零部件”项目,以从美国卡特皮勒公司引进的推土机、装载机等五种主机关键零部件技术为对象进行消化吸收,项目完成后产品质量可以达到80年代世界先进水平,主机及零部件的国产化率分别超过80%和85%,年新增销售收入20亿元。 (三)改革开放以来机械工业技术引进中存在的问题 改革开放以来,中国机械工业共引进技术二千多项,其中软件技术占全国的1/3以上,是引进项目最多,引进内容最广的行业,在促进机械工业科技进步,推动机械企业技术改造,提高国民经济各部门技术装备水平方面发挥了重要作用。但也存在不少应引以为训的问题: 1.引进技术的结构不够合理。80年代以来,机械工业单项技术引进虽有明显增加,但引进技术结构中硬件比例仍然偏高,工艺技术引进比例偏低,这在“八五”期间表现得尤为突出。如1992-1995年,机械工业系统进口成套设备、关键设备和生产线带制造技术的项目数占引进技术项目总数的42-68%,引进费用占引进总额的80%以上〔6〕。进口设备和生产线虽省时省事,能迅速提高生产能力,取得立竿见影的经济效益,但用汇高,也难以引进真正先进的制造技术,还得长期花外汇购买配套件。例如,仪表系统“六五”期间为生产引进技术产品,进口零配件所花外汇达5870万美元。 2.引进技术与消化吸收失衡。由于只注重技术引进的投入,不重视消化吸收的投入,把主要精力和资金放在引进投产上,未能很好地组织各设计、制造、施工、使用等单位和产、学、研各方面力量进行协同攻关,加之缺乏支持装备国产化的激励政策,致使许多引进项目消化吸收缓慢,国产化程度低,发挥作用有限。就已引进的技术看,从图纸资料的翻译、转移到投入批量生产,一般要用三年以上时间,大型复杂装备的消化周期还要拉长。有的产品投产后性能指标达不到进口产品水平,形不成规模经济效益。制造难度大的大型成套设备的国产化水平更低。例如,中国从70年代就开始大规模引进国外先进的大型石化成套装备,但始终没有解决好国产化问题。按大型石化设备采购额计,1985年国产装备市场占有率仅为10%,1997年也只有20%左右。由于技术引进与国内消化吸收及自主开发结合不紧密,导致机械工业技术引进仍停留在掌握已有技术、提高国产化率的较低层次上,没有上升到形成自主开发创新能力上来,因此也就难以走出“引进——落后——再引进——再落后”的“Zeno悖论”的陷阱。 3.宏观调控乏力,重复引进现象严重。由于宏观调控乏力,审批把关不严,缺乏权威性的引进规划和综合性、全局性分析论证,加之体制上条块分割以及长官意志作梗等原因,导致大型装备、高档消费品生产线和中小型机电产品的盲目进口和重复引进。在90年代境外直接投资大量涌入的时候,这种“引进竞赛”问题变得更加突出。如在重大成套设备引进方面,自70年代以来,中国从国外引进的化肥生产装置就有120多套,花外汇48.1亿美元,其中大部分是近10年来利用外资引进的;同期还引进了乙烯装置20套,聚乙烯装置21套等,共耗资达200多亿美元。重复引进大化肥和石化成套装置数量之多、耗资之巨、持续时间之长在世界上绝无仅有。〔8〕大型设备引进是如此,单项技术的重复引进现象也比较严重。重复引进不仅花费了大量的外汇,加剧了国家建设资金的紧张,更严重的是使国内的机械制造能力闲置,技术水平得不到提高,窒息了民族工业及制造科技的发展。如果我们学习日本“一号机进口,二号机改进,三号机出口”的经验,按照一仿二改三创造的原则只进口少量生产线和样机并对制造技术加以消化吸收,那就会别有一番景象。 4.不讲究引进策略。不少单位把主要精力放在出国、谈判、签约等具体性事务上,较少注意总结经验和进行引进前的可行性论证,更缺少具有理论性、战略性、前瞻性的系统谋划。由于缺乏对外贸易经验,不熟悉国际惯例,不了解国际市场行情,不研究引进策略,致使机械工业技术引进费用偏高,平均每项比日本高出3~8倍;有的专利已过期,有的技术已淘汰,有的产品环保部分严重不合格,却白白搭上大量外汇去引进,造成不应有的损失。 五、历史给我们的几点启迪 回顾建国50年来机械工业技术引进的曲折发展历程,认真总结其正反两方面的经验与教训,可以得出以下几点启示: 1.必须正确选择技术引进的内容与方式。目前,中国机械工业已有比较雄厚的物质技术基础,已没有必要再象50、70年代那样为提高生产能力而花费大量外汇去进口大批成套设备,以减少对外国技术的依赖性,增强本国的自主开发能力。在我国机械工业今后的技术引进工作中,必须学习先进国的成功经验,不断加大单项技术在技术引进结构中所占的比重,而单项技术又要以先进适用的设计制造技术和关键、共性技术以及管理技术等“软件”技术为主。也就是说,凡是国内有一定技术装备基础,引进技术后自己就可以制造的,就决不进口设备;凡是购买关键设备或部分关键部件就可以配套生产的,决不进口成套设备或整机;凡是进口国内急需而又不能制造的硬件设备,必须同时引进其设计制造技术。只有这样,才能以最小的代价获得最大的引进效益。 在引进技术的内容上,要根据机械行业发展需要和市场需求,结合自身的技术水平、工作基础和配套能力,采用许可证贸易、技贸结合、合资经营、交钥匙工程、顾问咨询等灵活多样并有长期实践基础的引进方式,引进那些投资少、见效快、盈利多、创汇高的先进成熟技术,特别是关键、共性制造技术和重大装备技术。鉴于当前国有机械企业尚未走出低谷、下岗人员增多这一国情,引进技术不能片面追求高、新、奇,而应注意其实用性,主要引进一些有利于缓解劳动力就业矛盾的先进适用技术和国内已有技术所需的配套技术,对国内研究开发工作已经成熟或依靠自身技术力量短期能解决的、国内生产不急需的或不适合中国国情的、暂时消化吸收不了的或难于推广应用的技术及产品,则应限制引进。 2.必须处理好技术引进与消化吸收及自主创新的关系。大家知道,科学无国界,技术却有国界,中国机械工业目前所引进的技术虽然是国际上80年代末、90年代初的先进技术,但大部分是国外处于生产饱和期和即将淘汰的设备和技术,是“二手设备”和“二流技术”,真正先进、尖端或敏感的技术国外是不轻易转让的,甚至对我严密封锁,也无法靠技术贸易方式获取。现代科技发展日新月异,如果中国只重视引进技术和设备,满足于投产、达产,提高生产能力,而不重视发展创新,那就只能永远步别人的后尘。日本技术引进的成功经验,在于走引进创新之路,致力于消化引进的世界各国技术之长;并结合国情加以改进创新,从而后来居上,成为世界经济强国的。据对我国大型机械工业企业在“八五”期间开发成功的92种量大面广的典型新产品的技术来源进行抽样调查,发现主要利用国外技术开发的产品占57%,立足于国内自主开发的只占43%,说明中国机械工业发展主要依赖于引进国外技术的状况尚未发生根本性变化,机械工业消化创新和自主创新能力亟待加强。因此,中国机械工业在今后的技术引进中,必须坚持“洋为中用”和“一学、二用、三改、四创”的原则〔9〕,将学习借鉴和发展创新相结合,将引进先进技术与提高国内科研、设计、制造能力相结合,在加强机械工业技术创新体系与自主创新能力建设的基础上,花大力气搞好技术引进的消化吸收、二次开发与创新工作。要本着“一家引进、联合创新、多方受益、国家得利”的原则,开展多形式、多层次的产学研合作,组织科研、设计、制造、使用单位等多方面力量开展多学科、多技术、多部门的联合攻关,建立起技术引进的联合创新机制和消化吸收的技术联动体系。同时做好引进技术,特别是共性关键的推广应用工作,提高整体技术水平和规模经济效益,进而推动机械产品与技术的出口,实现“引进技术——消化吸收——改进创新——扩大出口”的良性循环。 3.必须加强对引进技术的宏观调控。一是要将技术引进与我国机械工业发展战略和“三大战役”相结合,与机械企业技术改造及机械产品出口创汇相结合,制定出科学系统的引进规划和计划,明确技术引进的战略目标、指导思想、基本原则与重点任务,以指导全行业的技术引进与消化吸收工作;二是强化对技术引进宏观管理,在下放技术引进审批权限的同时,建立权威性的技术引进管理机构,加强对技术引进的宏观导向和重大引进项目的审批,减少和杜绝低水平重复引进和重大、成套项目的盲目引进,保证技术引进的先进性、实用性和效益性;三是进一步完善技术引进的政策法规体系,如产业技术政策、国别政策、消化吸收与创新政策、国产化政策等,以规范各方面的技术引进行为,体现对技术引进与消化创新的政策倾斜;四是运用税收、价格、信贷、财政、汇率等经济杠杆对技术引进加以调节与扶持,如对国内急需的引进项目和骨干企业技术引进项目在关税和产品税上给以优惠,对重大消化吸收项目给予贴息贷款,对市场容量已饱和的引进项目加征关税等。 4.必须搞好可行性论证。为了保证引进的项目在技术上先进、经济上合算、生产上可行,在引进前必须进行详细的调查和充分的可行性论证。要广伸触角,建立技术引进的信息收集与反馈网络及技术引进资料库。要赋予有资格的咨询公司一定的法律地位,规定重大技术引进项目必须由其提供可行性分析报告。在对引进项目特别是重大项目进行技术经济分析时,要从本国的技术、资源和经济条件出发,充分考虑自身的技术力量、消化吸收能力、外汇及资金来源、市场需求、生产条件、环保标准、材料和零部件配套状况以及国际经济形势等方面因素,并对引进项目的消化吸收与国产化前景及可能取得的经济社会效益作出科学预测,在知己知彼的基础上,“货比三家”,选优、择廉引进,只有这样,技术引进才能做到选得准、花钱少、收效高。 机械工业论文:食品机械工业设计论文 1解析工业设计 工业设计是一门新兴的综合性学科,作为人类设计活动的重要部分,它集多门学科知识于一身,既包括科学技术知识,又包括美学艺术知识,以及人机工程学、经济学等。在我国,工业设计曾经被称为工业美术设计、产品造型设计等,随着社会的发展,其内涵不断地发生变化。工业设计是市场需求、现代科学技术与人类文化艺术的结合,以现代化工业生产为基础的一门新兴实用学科。具有的前瞻性和普适性特点的工业设计,使传统的产品散发出新颖与独特的个性特征。工业设计具有很强的时代性,它主要是通过对产品的结构、工艺优化,对材料、形态及色彩的协调来改进产品的品质和功用。也就是用视觉效果来实现设计理念的表达,从而能够为达到某一特定目的而从构思建立一个切实可行的方案,并能够用明确的手段表示出来。2007年2月13日,总理作出重要指示:“要高度重视工业设计”和2010年8月26日11部委联合发文促进工业设计产业发展,这表明我国政府对工业设计这个领域的重视。就中国的现状而言,如果我们想从“中国制造”走向“中国创造”,就必须大力发展中国的工业设计。企业要想长时间保持竞争力,必须采取创新性产品开发战略,才能成为自主创新的主体,拥有创新性的产品。产品创新很大程度上就取决于工业设计在企业中的应用地位。 2食品机械发展与工业设计的关系 食品机械就是将食品的原材料加工成为成品食品的过程中所使用到的机械装置与设备。食品机械也可分为食品的加工机械和包装设备这两种。食品工业是我国国民经济的支柱产业,食品机械是为食品工业提供装备的行业。作为与人民生活息息相关的食品工业进入到一个蓬勃发展的阶段,食品工业的发展也带动了食品机械工业的发展。工业设计又是食品机械设计中的一个十分重要的方面,工业设计能够实现食品机械产品造型、功能结构和材料的科学合理化,在提高产品的整体美与社会文化功能方面起到了非常积极的作用。食品机械产品的功能、造型形象及物质技术条件是构成食品机械工业设计的基本要素。现在一些家用食品机械的外观:简约、时尚、新颖、实用,改变了以前食品机械只能在食品加工厂的现状,现在很多外观造型时尚、操作简捷方便的小型食品机械像面条机、挂面机、和面机等慢慢的进入消费者的家庭,食品机械的发展与工业设计有着密不可分的关系。通过工业设计使食品机械产品更加吸引着消费者的眼球。出色的工业设计能得到更多消费者的青睐。传统的食品机械产品设计是把实现机械产品本身的功能作为重点,以设计产品为目标,在传统的食品机械产品设计工业中,机械工程师是凭借自己的专业技术知识和经验来进行产品的设计,但由于设计出的产品大多外观造型粗糙和使用方式不够人性化,尽管能很好地满足功能的要求,但往往在销售市场上缺乏竞争力,成为不可忽视的一大弊端。食品机械工业要有一个更好和全面的发展,就必须在食品机械产品设计时把工业设计的方法和思想纳入其中,这样的食品机械产品不但能够满足功能的要求而且可把产品顺利的打入市场,融入工业设计的产品相比就会具有较强的市场竞争力,一定程度上也促进了食品机械工业的发展。 3工业设计在食品机械中的应用 3.1工业设计创新理念的应用 创新是工业设计的优秀理念。随着社会经济的发展,人们的生活水平得到了极大的提高。生活变得丰富多彩,对食品的追求也多样化起来。利用工业设计的创新理念,设计出新颖的食品机械来满足人们对食品多样化的需求。一方面通过分析人们潜在的需求,明确产品概念,提出食品新机械的功能定位,从而推出新颖的产品,占据市场的制高点,为企业创造高额利润。另一方面,对现有产品结构、材料、生产工艺等进行优化改进,进一步提高产品的质量、降低生产成本,从而赢得众多消费者的认可,提高产品的市场占有率。 3.2外观与功能结构的结合展示出食品机械的美 从外形图上可以看到,整个面条机外廓造型曲线优美,配色细腻和谐,按钮设计人性化。大面积外形对机械结构进行包裹覆盖,可消除消费者对机械结构的恐惧,使用操作简单和拆卸方便,无不显示着工业设计在食品机械中展示出的美。造型设计与色彩完美地展示了面条机内在的性格。一个能实现功能的食品机械产品,不仅要满足人的使用,还要适合人们的视觉审美要求,工业设计赋予面条机新的内涵。 3.3安全、可靠、人性化设计的体现 食品机械是食品的加工和生产设备,产品必须考虑安全、可靠、人性化的设计。让产品与使用者取得最佳匹配是以人为本设计的根本理念。工业设计的应用,充分考虑如何使设计的机械设备系统、人机系统或人机环境系统最大限度地适合人类的形态、生理和心理特征,以求达到安全、舒适、高效生产和工作的目的。在食品机械领域,主要考虑的有系统的可靠性和人机安全性两个方面,系统可靠性是指在预定的时间内和给定的工作条件下,食品机械能够可靠、有效地进行工作,保证无故障时间和使用寿命达到预期要求。人机安全性是指食品机械设计中采取的技术措施,不仅能够保证人体安全、舒适、卫生和健康地工作,而且能够使机械故障和卫生问题产生的风险或造成的损失降到最低限度。工业设计在食品机械产品设计中的应用很大一部分体现在人机工程学的应用方面。随着市场竞争的加剧,食品机械的竞争力不再是仅仅取决与产品技术的先进性和完善的功能,而是要考虑食品机械产品的工业设计。由于传统的食品机械设计以设计产品为主要目标,更多地考虑产品本身功能的实现,而没有把人作为设计的一个目标,没有规范化地考虑人的因素,这就很难保证机器操作效率最佳,也不易判断设计质量的高低。人机工程学强调将人和机器作为相互联系的两个基本部分构成一个整体,形成人机系统。人机工程设计的是人机系统,是把人作为系统设计的一部分,把人-机-环境三者作为一个系统进行总体设计。目前,我国食品机械行业工业设计还未引起企业和设计人员真正的重视。食品机械在进行设计和制造时,仅考虑功能要求而未考虑工业设计,致使有些食品机械产品表面粗糙,色彩搭配不合理,操作不符合人机工程学原则,许多零部件外露,不但有很大的安全隐患,还显出产品的笨重和丑陋,这些因素极大的限制食品机械产品的市场竞争力。食品机械是生产设备,其形态应体现整体的对称与平衡、节奏与韵律美感形式,根据需要辅助以局部形态的对比和变异形式,创造符合产品特征的审美意象。这样既有利于标准化和经济性的需要,也有利于表现和谐统一、含蓄丰富的美感,创造单纯、宽松的工作环境和人文气氛,缓解疲劳和压力,可更好地提高工作效率。为此,人不再是被动地去适应机器,而是与机器共同完成一个系统目标,从而可以获得系统的最高综合效能。 4结语 目前市场要求食品机械产品不光是通过技术设计对其功能的单纯实现,还要求食品机械产品外观的美观时尚以及设计的人性化。不只是要求食品机械与工业设计外在的结合,而是相互融合和渗透在一起。设计者要让产品满足客户的需求,并达到“以人为本”的目的。只有将工业设计与食品机械设计有机的结合起来,才能设计出不但拥有优秀的功能,而且还能满足人们的审美的需求并符合时代特征的食品机械产品。 作者:裴学胜 程超然 单位:河南科技大学艺术与设计学院 机械工业论文:高端制造助力能源装备机械工业论文 一、机械工业是为能源发展提供装备的重要产业 是为国民经济各行业及国防建设提供装备的基础性战略性产业。目前,我国机械工业总体规模已连续多年位居世界前茅,我国发电设备的产量占全球60%左右,产业结构也有所改善,产品技术逐年提高。世界最大的单机容量泰山核电机组1号机组175万千瓦核能发电机成功研发,我国在特高压输变电设备的充电桩、高压绝缘套管等一大批长期受制于进口的关键零部件也都取得了重大突破。此外,我国在能源装备的其他方面这些年也有了长足进步,许多产品、许多关键技术已经替代了进口。但是,机械工业也是生产规模大、生产战线长的耗材耗能大户,肩负的责任更加重大。我们还有很多产品能源排放超标、技术改造乏力、工艺水平落后、高效节能等高档产品供给不足。在资源制约、能源安全与环境约束矛盾加剧的形势下,机械工业为能源产业和能源的生产、消费提供高端的产品以及加快转型升级的任务十分艰巨。因此,我们一方面要积极推行绿色制造,带头节能减排;一方面要加大技术创新力度,为社会提供先进、高效、节能和环保的设备和产品,为各行业和社会做出贡献。“十二五”以来,我们按照工业转型升级的总体部署,大力实施“主攻高端、创新驱动、强化基础、两化融合、绿色为先”的发展战略,特别是在创新驱动、绿色为先的战略推进中做了一些工作。我们加快发展核能、太阳能、风电、生物质能等新型清洁能源设备,加快发展高效节能技术装备、资源循环利用装备、煤炭清洁利用及海水综合利用装备,加快发展节能与新能源汽车等,并且努力高质量地满足钢铁、有色、建材、船舶等行业对高效、节能、低排放产品和装备的需求。与此同时,我们也通过推广节能减排技术、应用节能减排工艺设备,提高设计、制造环节的能源材料利用率等措施,加大推进自身节能减排、绿色制造步伐,促进行业产业结构调整和技术产品升级,努力为落实国家能源发展战略做出贡献。当前,机械工业正在按照党的“十八大”和十八届三中全会精神以及国家关于工业转型升级的总体部署在加快推进全行业深化改革和提质增效升级。 二、我国已进入全面深化改革的攻坚阶段 各行业都处在调整产业结构和转变发展方式的关键期。面对着经济全球化和科学技术的日新月异,面对着推动能源生产与消费革命的重要使命,只有加强相关产业间的合作协作,拧成一股绳、一股劲,共同破解难题,实现协同创新,才能加快推进产业转型升级,加快产业振兴步伐,共同行使中国作为负责任大国的使命,为建设资源节约型、环境友好型社会履行责任。这次会议就是以能源市场化改革和生产转型发展为主题,邀请各界精英共同探讨今后能源装备发展如何适应国家能源市场生产、消费方面的需求,从而实能源装备的高端制造化。我们也将广泛听取来自各界人士的真知灼见,以全力推进机械行业主攻高端、创新驱动、强化基础、两化融合、绿色低碳的发展战略,以实际行动为能源生产和消费及保障我国能源安全作出新的贡献。 作者:王瑞祥 单位:中国机械工业联合会会长 机械工业论文:技术政策与机械工业论文 1中国机械行业技术政策要点 进入21世纪的十余年来,我国机械工业技术政策制定与实施得到全面开展。在我国的全局性的发展规划等技术政策中都有着对机械工业的发展方向与重点的规划与指引。而同时各政府部门对机械工业还制定了系列的相关政策。2002年国家经贸委了“国家产业技术政策”,2009年工信部了新的“国家产业技术政策”,这两个文件是机械工业技术政策的基础。国务院、发改委、工信部、科技部等政府部门先后众多政策文件,其中许多政策与机械工业密切相关。(1)重大产品开发。国家发改委了“首台(套)重大技术装备试验,示范项目管理办法”,发改工业(2008)224号;工信部、科技部等四部委2009年12月印发“重大技术装备自主创新指导目录”。目录列出18个领域240项产品,可优先列入产品开发计划,优先给予融资支撑,优先纳入政府采购产品目录。(2)产业结构调整。国务院印发了“工业转型升级规划(2011-2015),国发(2011)47号;国家发改委九号令了“产业结构调整指导目录”,指导目录做为政府引导投资方向,制定的实施财税、金融、土地、进出口等政策的重要依据。其中产品分为鼓励类、限制类、淘汰类。机械工业鼓励类60项,限制类57项,淘汰类26项。(3)加快振兴装备制造业。国务院下发“关于振兴装备制造业的若干意见”(国发(2006)8号),该“意见”要求增强具有自主知识产权重大技术装备的制造能力,基本满足能源、交通、原材料等领域及国防建设的需要,明确了需要重点突破的十六项重大装备并提出振兴措施。国务院办公厅印发“装备制造业调整和振兴规划”(2009年),规划提出依托十大领域重点工程工程振兴装备制造业;抓住九大产业重点项目实施装备自主化;提升四大产品制造水平,夯实产业发展基础。(4)培育发展战略性新兴产业。国务院2010年了“关于加快培育和发展战略新兴产业的决定”(国发(2010)32号),立足我国国情和科技、产业基础,战略性新兴产业现阶段重点是:节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等七个领域。涉及机械工业行业有新能源产业、高端装备制造、新能源汽车和节能环保产业。(5)加强机械工业节能减排。国务院2011年下发关于十二五节能减排工作方案(国发(2011)26号),机械行业也编制了“十二五节能减排规划”。机械行业目标,到2015年万元工业增加值能耗达到0.31吨标煤(国家万元国内生产总值能耗为0.869吨标煤);钢材利用率达到80%以上。机械行业从基础工艺、典型产品、能力建设三个方面进行统筹和部署,以实施六大节能工程和节能技术推广应用为抓手,加强组织体系和服务体系建设,逐步形成机械工业节能的新机制。(6)加快机械基础件振兴。机械基础部件是装备制造业不可或缺的重要组成部分,直接决定着重大装备和主机产品的性能、水平、质量和可靠性,是实现我国装备制造业由大到强转变的关键。为实现装备制造业转型升级,提高装备制造业的配套能力,工业和信息化部制定了“机械基础零部件产业振兴实施方案”和“机械基础件、基础制造工艺和基础材料产业十二五发展规划”。(7)积极发展现代制造服务业。国务院2007年了关于发展服务业的若干意见(国发(2007)7号文),该文明确了发展服务业的重大意义,提出了总体要求和主要目标,优化服务业结构,调整发展布局,提高对外开放水平,加快推进服务领域改革,加大投入和扶持力度,优化发展环境等。(8)积极发展产业关键共性技术。工信部2011年组织编制了产业关键共性技术发展指南(工信部科(2011)320号),用于指导产业关键共性技术的发展和应用,装备制造业部分包括:基础机械、智能制造装备、复合材料制备、高档印刷设备、节能与新能源汽车、轨道交通、船舶与海洋工程、航空设备、卫星及应用共六十五项。 2中国机械工业技术政策回顾与评价 21世纪的前十余年,是中国机械工业发展的黄金时期,也是国家加强机械工业产业技术政策制定与的时期。回顾十年来,伴随着机械工业的发展壮大,技术政策也在不断发展完善。初步形成了中国机械工业技术政策体系,技术政策的制订取得了较大的成效,但是也需要继续加强技术政策的发展。(1)基本形成机械技术政策体系。21世纪前10年是中国机械工业技术政策体系构建逐渐紧密、逐渐完善的时期。截至2010年末,中国机械工业相对完成的技术政策体系基本构建完成。(2)政策体系具有良好的配套性。形成的机械工业的政策体系具有良好的配套性。总体来说,机械工业技术政策包含有发展机械工业所需求的各个方面,包括:方向上指引、导向的技术政策;从项目上给以支持的政策;从经费、财政支持方面的政策;从国家发展层面上需要发展的技术政策等。(3)政策出台具有很强的实时性。除了技术政策的系统性、配套性,我国机械工业技术政策具有强烈的实时性。随着国内外经济科技发展出现的新问题,主管部门及时提出了应对政策。应对科技经济发展的新形势,体现了技术政策的与时俱进。例如,2010年国家及时的了“关于加快培育和发展战略新兴产业的决定”;2007年“关于加快发展服务业的若干意见”;2011年了“十二五”节能减排综合性工作方案”等,并在机械工业各个行业、部门、地方落实。(4)促进了机械工业的飞速发展。进入21世纪以来的十年,是我国机械工业发展的“黄金期”。尤其是“十一五”期间,我国机械工业积极应对来自国内外的各种风险和挑战,经济、技术全面快速发展,综合实力大幅提升,经济技术面貌发生了重大变化:通过实施重大产品开发和加快振兴装备制造业政策,促使装备保障能力显著增强;通过实施产业调整政策,使得产业结构优化改善;通过鼓励企业提高优秀竞争力,促进外贸顺差不断扩大;在鼓励科技创新政策指导下,取得丰硕科技成果;在国家产业政策总体指导下,机械工业国际地位显著提升。(5)还存在迫切需要解决的问题。①缺乏顶层设计,政出多门,多龙治水,分散了指导管理的力度;②与机械工业运行模式错配;③机械工业产业技术政策目标实施机制尚属缺失。 3世界主要工业国家机械工业技术政策借鉴 针对工业发达国家如美国、德国对机械行业采取的技术政策、演进历史,并借鉴其好的做法,特别是在当前应对国际金融危机的形势下各国所采取的产业技术政策,也为我国机械工业技术政策制定提供启发性建议。国外主要发达国家如美国、欧盟、日本等制造业发展具有优势,但是在全球化演变过程中,或多或少存在“去工业化”现象,欧盟统计局数据表明,从1996-2007年工业占欧盟生产总值(GDP)比重从21%下降到18%,工业部门吸收的就业人数从20.9%下降至17.9%,“去工业化”主要是源于第三产业崛起,其中房地产和金融业代表的虚拟经济发展带来的影响更为显著。同时政府缺乏政策重视及新兴市场国家带来的低成本冲击加速了“去工业化”进程。这给欧债危机时期的欧洲经济带来很大困难,消弱了其抗衰退的能力。2008年世界金融危机后无论欧洲还是美国都提出了“再工业化”战略。这一经验教训值得我国借鉴和警惕。2010年8月美国政府提出了制造业促进法案,旨在帮助制造业降低成本,恢复竞争力,创造更多的就业岗位。2011年实施先进制造伙伴计划(AMP)。为协调各政府部门之间的制造业产业政策制定和执行,设立了白宫制造业政策办公室。美国政府这一举措值得我国借鉴。我国在制造业方面制订政策与投资安排,政出多门,包括发改委、工信部、科技部等都有相关的业务,应建立一个统一的协调机构。 4我国机械工业技术政策建议框架 根据对机械工业及其技术政策现状的分析、国外工业发达国家技术政策的借鉴、我国机械工业面临的形势以及确定的机械工业科技发展思路与发展目标,对今后一段时期的技术政策的制定、实施提出如下建议。 4.1加强技术政策的统一协调,成立国务院机械工业领导小组为协调各政府部门之间的制造业产业政策制定和执行,美国设立了白宫制造业政策办公室,许多政策都是由办公室来制订,美国政府这一举措值得我国借鉴。为了克服当前还存在的政出多门,多龙治水现象,加强技术政策的顶层设计,并加强指导管理的力度,应建立一个统一的协调机构。建议成立国务院机械工业领导小组,其主要的职责是:牵头总体规划,制定统一的机械工业技术政策路线图;规划机械工业技术政策的总体目标,总框架,政策的主要组成;科技部及各部委、地方部门在这个小组的统计领导下制定机械工业技术政策。协调各部门相关的机械工业的技术政策制定和执行。主要是政策的目标,实施的途径,政策配套。这样可以形成合力,共同发展我国机械工业。 4.2建立一套完整的制定机械工业技术政策体系建立中央、部委、地方一体,自上而下的制定机械工业技术政策体系,形成长期、中期、短期、宏观、中观、微观政策架构体系。 4.3根据产业运行模式来制定我国机械工业技术政策根据产业运行模式的不同,客观要求政府采取相机抉择的思路,制定不同的产业政策。在规划我国机械工业技术政策体系、确定政策政策目标定位和政策目标的实现机制、制定技术政策以及配套各种措施时,要充分重视根据产业运行模式特征,确定同一产业不同运行模式下的技术政策定位。 4.4完善科技部门对我国机械工业技术进步的激励机制建立科技部门、机械工业联合会、技术应用企业、技术研究机构之间封闭的资金拨付程序,整合科技部门现有的资金资源,集中力量突破阻碍制约我国机械工业技术发展中的瓶颈环节。以技术应用企业为创新主体,以合同方式建立技术应用企业与技术研究机构的责权利关系;以机械工业联合会为资金申报主体,按照机械工业发展中确需政府支持的技术发展目标完成技术应用企业技术创新需求重要程度排序;以科技部门为预算编制部门,整合分散在发改委、工信部以及其他相关职能部门的财政资金,利用市场机制配置技术选择、技术研发、技术应用和技术扩散的相关资源,通过环环相扣的责任连带机制,确保机械工业技术发展中政府目标的实现。 单位:中机生产力促进中心 机械工业论文:机械工业中产品设计论文 1工业设计的发展现状 在国际上,人们越来越重视机械产品的艺术性,因此,工业设计在机械产品设计中发挥着重要的作用。不同的企业为了吸引顾客的眼光,往往别出心裁,在工业设计方面花费大量的时间和精力。品牌效应是影响消费者购买力的巨大效应。因此,各个企业都需要通过工业设计,挖掘自己产品中独有的特质,创造属于自己的品牌。而品牌更是极大程度上提高了企业的知名度和影响力。随着人们对品牌打造重视程度的不断加深,工业设计也更加受到重视,工业设计的水平也在稳步提高。为了提高公司的影响力,许多国际大企业都会选择优秀的专业人员,组建专门的工业设计部门,通过各种市场调研,了解潮流动向,设计出适合公司发展的品牌产品,提高企业自身的竞争力。在中国,工业设计的发展也经过了漫长的历程,但是无论发展起点,还是发展速度,与国外相比都存在较大的差距。在工业设计领域,我国还处于探索进步阶段。由于工业设计上的不足,我国在国际经济贸易中遭受了不小损失,因此,国家领导人也在会议中指出,必须重视工业设计。工业设计在我国还具有巨大的发展空间,创新性是它的主题。目前,我国大部分的设计产品缺乏创新性,借鉴的部分较多,这就很大程度上阻碍了工业设计的发展进步。要想提高我国民族品牌的国际影响力,形成“民族的就是世界的”的结果,必须不断提高我国的工业设计水准,将更多的创新性和创造力投入到工业设计中去,生产出更多带有民族特色的产品。 2工业设计在机械产品设计中的作用 在机械产品的设计中,我们一般将工业设计应用于人机工程学方面。以往在机械产品的设计过程中,设计师大多只会考虑机械产品本身的功能问题,大多数思路用来进行机械产品功能的设计,力求完善产品本身的功能,做到最好。然而,设计师们极少考虑使用者的感受,不会思考人们使用该机械产品时是否方便,更多的时候人们需要自身去适应机械产品的功能,使得大量生产出来的产品虽然自己功能强大,却无法满足人们正常使用的需求。这样造成的问题是,设计者无法判断自身产品的设计质量,从而无法寻求方法提高设计质量、促进机械产品的进步提高。而人机工程学则是重点强调人与机器的统一性,将人与机器作为整体进行考虑,在设计的过程中充分考虑到人的适应性,使得设计出来的机械产品更加符合人们生活生产的需求。一般来说,机械产品设计中工业设计的应用主要包括两个方面。首先,工业设计能够使得产品与人形成一个整体,使得生产出来的产品和人类很好地匹配。人类使用这种机械产品,不仅各种功能都能够满足需要,而且还能够使人们的身心都得到满足,真正做到使用该产品时产生愉悦之感,与目前我国强调的“以人为本”的思想完美融合。其次,工业设计具有极强的创造力,将其运用于机械产品的设计,将有助于创造出适合人们生活生产需求的机械产品,极大程度上促进我国机械产业的发展进步。 3工业设计在机械产品设计中的应用策略 3.1机械产品造型设计的主要特征 首先,对于机械产品,最重要的还是它本身的功能性,在进行造型设计时,必须将功能性放在第一位。机械产品的设计生产是使用合适的材料运用一定的工艺而实现的,是各过程工作的完美结合。其次,随着现代化生活的不断推进,机械产品的设计必须能够适应时代的发展潮流,在加工方面要做到方便迅速,满足现代化生活的各项要求,能够与经济发展相融合。此外,机械产品的造型设计还应该满足人类的生理和心理需求,极好地与人类的生活相适应,更加有利于人类的使用,使人们使用起来方便快捷。最后,机械产品的造型设计必须具有极强的创新性,应将当下的流行元素加入到机械产品的造型设计中去,设计出更能适应时展的机械产品造型。 3.2将造型设计的美学原则融入到机械产品中去 首先,必须严格掌握机械产品设计的比例和尺寸。时代不同,人们的审美也同,生产出来的机械产品的比例和尺寸也会产生较大的差异。应该根据当下人们的审美特征,设计出人们比较认可的机械产品的比例和尺寸,使得生产出来的机械产品具有较强的时代性。同时,必须注重产品设计的统一和多样性。这是产品设计中的美学原则,也是最能体现设计师水平的一部分。设计师必须在整体把握机械产品设计统一性的基础上,通过各种细节处理,使设计的产品具有多样性。在设计过程中,设计师必须要与技术人员加强沟通,使设计的产品能够协调统一,提高机械产品的质量和设计水平。 4总结 本文主要分析了工业设计的发展现状,将我国工业设计的发展与国际上的发展进步进行了对比,同时,对工业设计在机械产品设计中的应用进行了详细的说明。最后,通过对工业设计特征的研究,得出了将工业设计运用于机械产品设计中的主要策略,其他的方法策略还有很多,有待进一步研究。 作者:刘军华 单位:常州信息职业技术学院 机械工业论文:橡塑机械工业发展论文 1标准化促进科技创新 目前,标准化工作的进展也在很大程度上促进了我国橡塑机械行业科技创新水平的提升。尤其是围绕“精密、节能、高效”的要求,在橡塑机械组合结构、专用化、系列化、标准化、微型化、大型化、个性化、智能化方向开发出多种新装置与新设备。例如:东华机械有限公司研发出了新一代全电机注塑机,该机型采用国内首创伺服混合动力油膜增压锁模,将全电机和直压机的优点融合于一身,具有锁模力闭环精密控制,超稳定及超高响应速度,节能效果好等优点;威猛巴顿菲尔机械设备(上海)有限公司开发出的MicroP-ower15/10微型注塑机能够生产一种仅重0.003g的医疗用夹子;震雄集团开发的SU-PERMASTER超霸二板大型注塑机,突破了传统“二板半”的设计方案,实现了“真二板”设计,可大幅减少钢材用量,不仅降低了成本,而且减少了钢材从矿石到冶炼,再到零件加工成型等一系列过程中的能耗和污染;阿博格ALLROUNDERS系列注塑机采用模块化与标准化的结构可同每个注塑任务精确的匹配,通过多个可选的液压和电动扩展级别、多种带有精确级别划分的锁模和注塑单元来实现个性化、经济性的配置。特别指出的是企业在落实GB/T25157国家标准过程中,极大地提高中国塑机产品安全性能,大幅度降低安全事故发生率的同时也提升了科技创新水平。在CHINAPLAS2013中国国际橡塑展上,各种和安全便捷生产相关的新技术,比如机器人技术、远程控制技术、可视化操作技术等自动化、智能化技术成为业界展示的热点技术。自动化技术可以确保机器的各种安全功能可靠执行,使人员远离危险状态。自动化技术广泛应用于机械产品以保障机械安全是一个发展方向,是机械本质安全的重要组成部分。目前的机械设备在安全方面还是主要采用简单的机械式防护,随着安全标准的推进和社会对安全生产的重视,未来的自动化技术将会有更大发展。 2标准化促进竞争力提升 经济全球化继续深入发展,围绕市场、资源、人才、技术、标准等的国际竞争更加激烈。标准作为创新技术产业化、市场化的关键环节,成为参与国际合作与竞争、保障产业利益和经济安全的重要手段。进入21世纪,主要发达国家和一些发展中国家纷纷研究制定了本国的标准化战略,标准化由日常工作提升到了国家战略的高度。主要发达国家的标准化战略的优秀是控制争夺国际标准战略制高点。争夺的重点领域是公益、高技术、制造业、服务等领域的标准化。以具有代表性的美国、日本和加拿大战略为例,依据他们的国际标准竞争策略的重点领域(见表3)来分析他们的战略定位。通过表3可以看出,他们重视公益领域的标准化,确保社会的可持续发展;重视高技术领域的标准化,确保国家高技术产业的国际竞争力;充分发挥自身优势特色,争取有利竞争条件;寻找竞争空白点,先声夺人。通过以上分析,又可以归纳出标准化战略的目的是适应经济全球化发展,提升国际竞争力。我国橡塑机械行业与标准化战略紧密相联,加大了市场的开拓,品牌知名度进一步扩大,市场竞争力进一步提高。根据中国塑料机械工业协会公布的数据,国内注塑机的生产厂家已超过2000家,产量占到全球的60%,2011年我国注塑机等主要塑机产品进口数量13704台,同比减少8%,出口数量达51665台,同比增长16%,出口金额约14.6亿美元,同比增长28%。2011年以来设备出口呈现许多可喜的现象,以往的靠低价取胜、出口模式单一等问题,正在全面改进;以标准化为保障,向国际标准接轨,突破了国际贸易壁垒;由过去增加塑机出口数量的方式,向提高塑料机械产品质量、提高产品档次、提高经济效益转变;拥有自主知识产权和自主品牌的塑料机械产品增多,具有高效节能优势的产品增多。在国内市场由于中国注塑机行业在高端、精密机型技术安全技术等方面的不断进步,注塑机自给能力得到加强,进口量有所下降,国内企业的市场份额也逐渐增加。国内青岛海尔集团等多家家电企业都曾表示由于国内注塑机技术发展较快,近几年主要针对国内注塑机企业进行招标。 由此可见,标准与标准化虽没有生产设备、原材料、产品等那样直观,但标准化“软”因素在市场经济发展中的作用越来越重要,对企业促进绿色低碳发展、促进科技创新、提升竞争力起到了很大的作用,是企业赢得产品定位和市场的一个重要因素。当然,在标准化推进过程中还有许多工作要做,其中一点是大多数地方主管部门和企业没有知识产权管理职能,尚未认识到开展标准化工作的必要性和重要意义,一些企业执行标准不到位,出现“上热下凉”的状况。在执行标准方面,东华机械有限公司走在了前面。2009年初,公司最高决策层不惜投入大量资源确立要达到“双标”的开发目标:行业内率先全面采用国家GB22530—2008《橡胶塑料注射成型机安全要求》,率先全面通过《塑料注射成型机能耗检测和等级评定的规范》。2010年1月~3月,国家塑料机械产品质量监督检验中心专家组对东华机械有限公司注塑机产品按“双标”检测。经检测,东华机械有限公司所有系列的注塑机产品均符合国家GB22530,“Se绿箭系列伺服节能注塑机”2800T以下各型号产品达到国家一级能耗标准。东华机械因此也成为塑机行业内第一家全面采用强标,及全行业系列化(Se)最大吨位范围(60T~2800T)注塑机获得一级能耗认证(亦是惟一一家能在2000T以上获得一级能耗认证)的企业。在2013年,东华机械有限公司3050JSe~4000JSe及以下机型均也达到国家标准规定的一级能耗水平,进一步扩大了系列范围。 3结束语 回顾东华机械有限公司“双标”之路,实施虽然增加了成本,暂时牺牲了利润,但也为公司新增了多项优秀专利技术,为公司赢得了新的市场与美誉。节能技术、安全技术的推广使用,还将对橡塑机械的产业升级起到了积极的推动作用,国家强标的全面采用也使行业工业安全有更高的保障,健全了我国橡塑机械产品安全标准体系,有利于整个产业链的健康持续发展。“二流企业做产品,一流企业做品牌,超一流企业做标准”,企业只有共同肩负着历史的使命和高度的社会责任执行国家及行业标准,在标准上下功夫,中国注塑机产业才能迈向一个新的发展阶段,才能加快中国从制造大国向制造强国的跨越发展。 作者:苏西庆单位:东华机械有限公司德科摩橡塑科技(东莞)有限公司 机械工业论文:机械工业企业质量管理论文 1机械工业制造业质量的问题 1.1质量意识不够明确。目前,我国的机械工业企业更多的是把资金投入到自己的销售环节和企业市场拓展环节,很多企业对技术投入和质量管理投入却很少的,这说明我国企业特别是机械工业企业对产品质量的认识不够,质量意识不强,很多企业没有在自己的生产整个过程和企业内部管理的过程中把质量内容纳入有效的企业发展战略中,也缺乏对机械工业企业质量问题的认识和了解,这是一个非常突出的问题。1.2质量管理效益不够高。我国的机械工业企业质量管理的效果不明显,效率不够高,随着经济的发展,传统的机械工业制造业不能仅仅依靠一些非常传统的制作方式,必须谋求新的转型发展之策,这需要极大地提升产品的质量,而实行有效的质量战略却是我国机械工业企业的一个难题,很多的企业进行了一定的质量管理,但是效果不是很理念,也缺乏一套形之有效的管理体制,以此导致我国的机械工业企业的质量管理效率和效益都比较低下,很难有真正的质量管理成就。1.3质量管理体制不健全。机械工业企业如果想有效的进行质量管理和监管,必须明确一定的工作机制,而我们的机械工业企业的质量管理体制不完善,谁管理、怎么管、管什么的问题突出,各个部门之间的不协调性十分突出,有效应对质量问题的体制不健全,没有一套完善的监督管理工作机制。比如:在工艺定型阶段,对一些质量特性的影响因素并未完全识别,工业化生产暴露出来;质量标准不明确导致生产各环节包括售后对质量问题判断标准不统一。这些导致质量问题的因素要在机制上进行完善,对企业内部来说的,还应做好质量管理的整体架构设计。 2现场质量管理是机械工业企业质量管理的中心环节 现场质量管理的落脚点是生产现场,主力军是车间管理人员、技术人员和生产工人。管理的主体是人员的思想教育、物资准备、设备、环境、执行工艺、半成品与成品检查(或者简称人、机、料、法、环、测六要素);从查找质量事故的危害、原因分析、解决措施的制订到保证产品的一次合格率和综合合格率,最终实现对生产全过程进行科学地控制,从而不断提升现场质量管理的能力。 3实施有效的机械工业企业质量管理策略 (1)提高管理者认识。机械工业企业各级管理者的重视与责任是推进精益化管理的关键,必须明确管理责任、以身作则,坚持“消除浪费、提高效率”理念,采取有效措施保障企业管理遵循精益化思路开展工作,精益化管理工作才能稳步推进。(2)因地制宜,找准精益化切入点。实施精益化管理是渐进的过程,以消除工作流程中的浪费为例,首先需要系统梳理管理中存在的问题,识别各种浪费;其次要围绕资源浪费、管理不畅的流程节点进行系统分析,制订整改措施;再次要明确责任人,确定阶段性工作目标、落实整改。1)机械工业企业在制造上普遍用到机床切削加工。刀具选择、进给量、进给转速、装夹及机床本身的精度和稳定性决定了工件的加工质量。应先做好工艺试验和调试工作,设计及工艺定型阶段要广泛论证;质量问题的解决要有设计和工艺人员共同参加;对质量问题的措施要标准化,文字化;定期培训相关人员,尤其是新员工和转岗员工。待质量稳定后及时总结每个细节并进行工艺固化,以确保零件加工质量稳定。2)严格控制装配质量。装配质量直接关系到机械设备功能的有效实现,对最终产品的质量影响很大。装配质量主要体现在装配精度上,装配精度主要分为三个方面:相互位置精度、相对运动精度、相互配合精度。对于轮、轴类的最后装配的质量,一个重要方面是要看其精度,所以为了加强装配质量控制,可以制订严格的装配检验标准并据此把关检验。3)多方法解决质量问题。在控制过程中要对质量问题进行识别,采用项目管理,组成跨管理部门的质量问题解决小组。同时采用先进质量方法和工具,例如六西格玛,QC等方法分析和解决质量问题。4)及时兑现质量绩效。对质量监控和管理要全过程地精益化管理,对异常的质量问题一定要刨根问底,找出解决办法,并追究责任,兑现质量绩效。 4结束语 中国必须推进环境友好型社会建设,不断增强我国制造业的质量和水平,而机械制造业作为重要的门类,必须进一步的增强质量管理能力,提升资源的利用效率,有效增强其在经济社会发展中的作用,企业必须在精益求精的指导思想下推进质量工作,确保自己的产出效率和企业效益得到提升,必须进一步增强资源节约能力,建立健全产品实现过程,更快更高效地满足顾客的需求,追求质量效益最大化;实现“质量强国”的梦想。 作者:高诺 单位:中核(天津)机械有限公司 机械工业论文:机械工业食品装备设计方案论文 1食品设备Web自动查询系统的设计方案 1.1系统开发工具的使用 在Web的数据库中实现对信息的查询,现在在食品厂已经得到了广泛的应用,Web界面操作过程不复杂,而且Web界面能够支持多种协议,而且数据传输的效率很高,其说明语言来对数据进行定义,而且能够自动地建立数据模型,数据获取的方法也是多种多样,数据的储存比较安全可靠,而且不会造成数据的丢失,使数据保持高度的完整性。在使用Web数据库对自动查询时,要采用Access2000作为辅助软件,通过使用PS进行设计。 1.2系统的任务分析 基于Web的食品设备查询软件的设计主要包括两个方面的信息,一个是作为信息查阅者的客户的信息,还有一个是信息提供者的信息,对于用户而言,运用Web的查询系统能够对设备的信息进行查询,对设备的运行状况进行分析,及时诊断设备的故障,及时地进行维修。而且,食品设备的制造厂家也可以运用这一系统实现对该设备信息的,让用户通过直观地方法了解食品设备的使用方法。 1.3系统设计的思想分析 基于Web的查询系统的设计能够实现在用户不连接网络的条件下对设备使用信息的查询,而且用户可以在任何地方对设备的运行状态查询,不用亲自到设备放置的地方查询,而且运用此查询系统能够实现与生产厂家的沟通,在Web查询系统中通常使用的是B/S模式。 1.4基于Web查询系统的实现 Web查询系统可以在没有连接网络的情况下实现查询,但是该系统必须在能够对网页支持的条件下实现查询功能,只有能够实现上述的条件,用户才能够运用网页实现直观的查询。用户在使用Web查询系统时需要运用统一的浏览器,而且系统要是最新的,系统要是Win-dows98的平台。只有满足以上的条件,而且要确保计算机的内存足够大,才能够实现Web查询功能。 2机械工业食品装备的腐蚀问题和腐蚀性结构的设计 2.1机械工业食品装备的应力腐蚀 应力腐蚀是机械装备在应力的作用下产生的腐蚀现象,当食品装备发生腐蚀现象时,装备的应力主要分为残余应力、热应力和结构方面的应力,当食品进行加工时很容易出现残余应力,当装备对食品进行加热和冷却处理的过程中很容易产生热应力,当装备由于在生产食品时发生剧烈的振动而导致零部件松动时,会产生结构应力。对食品装备的设计应该防止应力过于集中,在对食品装备的结构进行设计的时候应该控制好食品装备的最大应力,可以采用流线型设计的方法,这样能够使装备的应力能够均匀的分布,防止死角的出现。在食品装备焊接的地方,一定要将应力分散,如果焊接处的断面是不同的,应该采取对接的方法。如果食品装备结构的厚度不同,则不能焊接在一起,以免因为厚度不同不能焊接牢固。在对薄板面和后板面进行焊接的时候,会导致应力过于集中的问题,这时,可以采用K形焊接的方法。 2.2机械工业食品装备的缝隙腐蚀 机械工业食品装备的缝隙腐蚀指的是设备结构内部由于强化作用发生的腐蚀问题,装备的金属和非金属之间如果存在缝隙,当杂物进入到缝隙中时,就会导致金属的腐蚀。在防止机械工业食品装备发生缝隙腐蚀问题时,在进行焊接时,尽量避免采用螺栓,尽量将焊接后出现的缝隙填充,避免大量的杂物进行缝隙中造成装备金属材质的腐蚀。在对食品装备进行焊接的时候,要将焊接的部件尽量焊接完整,在对容器进行设计的时候,应该将容器内的液体排出,保持容器的干燥。在焊接的时候尽量不要使用阴极较大的材料,如螺栓,不同材质的金属部件不能直接进行焊接,应该垫上一层绝缘的材料。 3结语 机械工业食品装备的性能直接会影响到食品厂的生产效率,而且,现在食品厂的竞争压力也越来越大,食品厂都要提高自身的生产力,从而能够获得更多的效益,因此,对机械工业食品装备进行设计是很有必要的,其能够在一定程度上生产出更加安全的食品。在Web的数据库中实现对信息的查询,能够实现对食品装备使用状态的自动检测,不用耗费大量的人力资源,及时诊断设备的故障,及时地进行维修。而且,食品装备最常见的问题就是腐蚀问题,因此解决好腐蚀问题是提高设备使用年限的关键。 作者:王翌欢单位:阿克苏地区药品检验所 机械工业论文:机械工业发展论文 1我国机械工业的发展现状 1.1高端装备自主创新稳步推进 高端装备制造产业具有技术密集和资金密集的特点,是促进机械工业技术升级和发展的重要依托。随着信息装备技术、工业自动化技术、数控加工技术、新型材料技术等高科技技术成果逐渐运用到制造产业中,使得机械产品不断高技术化,因此高端装备已成为市场竞争取胜的关键。我国高端装备的自主创新之路是实现工业强国地位的战略重点,当前呈现出稳步推进的态势。其一,基础制造装备专项已取得一些创新成果,例如大型先进水堆核电专项已开始实施、大型铸锻件和核电配套泵阀国产化取得明显进展;其二,部分高端装备出口竞争力上升;其三,新能源设备的自主创新取得新进展,大型直驱式风电设备配套所需的变频控制系统的建立,标志着这一关键技术已不在依赖他国。但同时,我国作为一个装备制造业的大国在技术水平上还与发达国家存在不小的差距,粗放式制造模式面临严峻的挑战。 1.2结构调整取得阶段性成效 首先,机械制造产业在资本结构调整上已初见成效,多元化的资本结构大大提升了行业内生产发展的活力。一方面国有大型企业在市场中继续发挥主力军的作用,民营企业则表现出强有力的抗风险能力,其中三一重工、、徐工机械、柳工、山河智能等一些机械行业具有代表性的上市公司对机械工业的稳步发展功不可没。其次,在产品结构方面,新产品发展势头良好,全行业技术创新活动呈现活跃状态。随着资产结构的调整,高强度的投资带动全行业的装备水平大大提高,促使技术产品向大型化、高参数化发展。 1.3进出口贸易逆差变顺差 随着我国机械产业对外贸易规模扩大,机械产业对外贸易已扭转逆差局面,实现外贸顺差。2008年我国达到外贸顺差的历史最好水平,虽然此后受到金融危机的影响以及国家的贸易调控作用,机械工业对外贸易顺差开始减少,但仍维持较高水平。此外,机械产业的外贸结构也不断优化,工程机械、数控机床、发电设备、汽车等技术含量较高的产品出口发展迅速。 2我国应对机械工业发展的新挑战 近年来,我国机械工业与国际先进水平的差距正在缩小,国际地位不断提高,但机械工业在运行中仍面临着严峻挑战,各行业发展不平衡、总量增长和结构调整的双重压力、转型升级和转变发展方式等问题是企业发展需要着力解决的工作难点。 2.1世界经济复苏过程缓慢,不确定因素增多 良好的宏观经济局面是促进行业发展的基础,机械行业也同样受益于稳定的宏观经济局面。然而受到金融危机的影响世界经济复苏过程依然缓慢,固定投产和下游行业复苏前景仍不明朗,不利于机械行业的转型升级。此外“量化宽松”的货币政策之风加剧了国际金融市场流动,导致货币汇率过度波动与无序调整,大大提高了发展中国家输入性通货膨胀的风险。 2.2西方国家加快调整科技和产业发展战略 受到金融危机的影响,发达国家将经济工作的重点由虚拟经济转为实体经济,并提出机械制造业技术融合、服务思维、全球产品开发、更新生产策略的发展路线。发达国家重新重视实体经济并不是回到传统制造业模式而是将重点放在高端制造业领域,这种战略模式对我国尚处于初级发展阶段的机械工业结构调整工作造成了巨大的压力。 2.3对外贸易摩擦增多,出口市场前景不容乐观 首先,在出口方面部分小企业在出口中采取低成本、低价格、低档次的竞争模式,这一模式使得国际贸易争端不断加剧,对外贸易摩擦增多,使得我国越来越成为国际贸易保护主义打击的对象,存在反倾销风险;其次,人民币汇改启动使得对美元汇率持续上行,机械产品进口因此继续高速增长,高端装备的自主创新困难增大。 3现阶段我国机械工业发展对策 3.1自主创新能力战略 我国机械工业要从制造强国向创造强国转变必须要从提高自主创新能力做起。我国传统的机械工业存在过度依赖能源与资源的问题,因此科技、体制机制管理与人员培训上的创新是要解决的首要问题。首先,当前我国申请的国际专利仅相当于美国的九分之一,因此企业要力争在局部领域实现技术创新的有效突破,提高企业的市场竞争力;其次,低附加值和低技术含量是我国出口产品的主要问题,自主品牌严重不足。因此各个企业为了实现创新驱动这一目标不仅要加大对技术的研发投入更要将创新品牌的建设纳入工作内容,加强企业创新体系的建设和创新人才的培养。 3.2实施“绿色为先”战略 “绿色为先”包含两方面的内容,第一,机械工业要满足节能减排和环境友好的要求,以钢铁制造业为例,高耗能、高污染是该行业普遍存在的问题,因此钢铁制造企业要将节约钢材和减少排污作为治理工作的重点。第二,机械工业积极发展高效节能产品,力求为全社会节能减排作贡献。机械工业绿色制造和循环经济的道路不仅是当前环境保护的需求,也是企业自身可持续发展的必备条件。 3.3主攻高端战略 机械工业主攻高端战略主要包含三方面内容,其一,产品高科技化。机械制造企业要紧跟国家在新兴产业上的战略需求,转变当前部分产品对进口的严重依赖局面;其二,致力传统产品向高附加值产品的升级。全行业要树立起精品意识,强化质量管理和产品形象设计的力度,通过产品升级促使我国机械产品在国际国内市场上形象的升级;其三,力促产业结构高端化。当前小企业、分散化的生产规模已不适应行业的发展需求,因此企业要争取通过兼并重组提高生产力和竞争力,进而提高产业集中度。 作者:邬荣单位:武昌工学院 机械工业论文:机械工业自动化的控制新技术论文 摘要:信息时代的高新技术推动了传统产业的迅速发展,在机械工业自动化中出现了一些运动控制新技术:全闭环交流伺服驱动技术、直线电机驱动技术、可编程计算机控制器、运动控制卡等。本文主要分析和综述了这些新技术的基本原理、特点以及应用现状等。 关键词:伺服驱动技术,直线电机,可编程计算机控制器,运动控制 一、引言 信息时代的高新技术流向传统产业,引起后者的深刻变革。作为传统产业之一的机械工业,在这场新技术革命冲击下,产品结构和生产系统结构都发生了质的跃变,微电子技术、微计算机技术的高速发展使信息、智能与机械装置和动力设备相结合,促使机械工业开始了一场大规模的机电一体化技术革命。 随着计算机技术、电子电力技术和传感器技术的发展,各先进国家的机电一体化产品层出不穷。机床、汽车、仪表、家用电器、轻工机械、纺织机械、包装机械、印刷机械、冶金机械、化工机械以及工业机器人、智能机器人等许多门类产品每年都有新的进展。机电一体化技术已越来越受到各方面的关注,它在改善人民生活、提高工作效率、节约能源、降低材料消耗、增强企业竞争力等方面起着极大的作用。 在机电一体化技术迅速发展的同时,运动控制技术作为其关键组成部分,也得到前所未有的大发展,国内外各个厂家相继推出运动控制的新技术、新产品。本文主要介绍了全闭环交流伺服驱动技术(FullClosedACServo)、直线电机驱动技术(LinearMotorDriving)、可编程序计算机控制器(ProgrammableComputerController,PCC)和运动控制卡(MotionControllingBoard)等几项具有代表性的新技术。 二、全闭环交流伺服驱动技术 在一些定位精度或动态响应要求比较高的机电一体化产品中,交流伺服系统的应用越来越广泛,其中数字式交流伺服系统更符合数字化控制模式的潮流,而且调试、使用十分简单,因而被受青睐。这种伺服系统的驱动器采用了先进的数字信号处理器(DigitalSignalProcessor,DSP),可以对电机轴后端部的光电编码器进行位置采样,在驱动器和电机之间构成位置和速度的闭环控制系统,并充分发挥DSP的高速运算能力,自动完成整个伺服系统的增益调节,甚至可以跟踪负载变化,实时调节系统增益;有的驱动器还具有快速傅立叶变换(FFT)的功能,测算出设备的机械共振点,并通过陷波滤波方式消除机械共振。 一般情况下,这种数字式交流伺服系统大多工作在半闭环的控制方式,即伺服电机上的编码器反馈既作速度环,也作位置环。这种控制方式对于传动链上的间隙及误差不能克服或补偿。为了获得更高的控制精度,应在最终的运动部分安装高精度的检测元件(如:光栅尺、光电编码器等),即实现全闭环控制。比较传统的全闭环控制方法是:伺服系统只接受速度指令,完成速度环的控制,位置环的控制由上位控制器来完成(大多数全闭环的机床数控系统就是这样)。这样大大增加了上位控制器的难度,也限制了伺服系统的推广。目前,国外已出现了一种更完善、可以实现更高精度的全闭环数字式伺服系统,使得高精度自动化设备的实现更为容易。 该系统克服了上述半闭环控制系统的缺陷,伺服驱动器可以直接采样装在最后一级机械运动部件上的位置反馈元件(如光栅尺、磁栅尺、旋转编码器等),作为位置环,而电机上的编码器反馈此时仅作为速度环。这样伺服系统就可以消除机械传动上存在的间隙(如齿轮间隙、丝杠间隙等),补偿机械传动件的制造误差(如丝杠螺距误差等),实现真正的全闭环位置控制功能,获得较高的定位精度。而且这种全闭环控制均由伺服驱动器来完成,无需增加上位控制器的负担,因而越来越多的行业在其自动化设备的改造和研制中,开始采用这种伺服系统。 三、直线电机驱动技术 直线电机在机床进给伺服系统中的应用,近几年来已在世界机床行业得到重视,并在西欧工业发达地区掀起"直线电机热"。 在机床进给系统中,采用直线电动机直接驱动与原旋转电机传动的最大区别是取消了从电机到工作台(拖板)之间的机械传动环节,把机床进给传动链的长度缩短为零,因而这种传动方式又被称为"零传动"。正是由于这种"零传动"方式,带来了原旋转电机驱动方式无法达到的性能指标和优点。 1.高速响应由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件(如丝杠等),使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高,反应异常灵敏快捷。 2.精度直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙和误差,减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制,即可大大提高机床的定位精度。 3.动刚度高由于"直接驱动",避免了启动、变速和换向时因中间传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象,同时也提高了其传动刚度。 4.速度快、加减速过程短由于直线电动机最早主要用于磁悬浮列车(时速可达500Km/h),所以用在机床进给驱动中,要满足其超高速切削的最大进个速度(要求达60~100M/min或更高)当然是没有问题的。也由于上述"零传动"的高速响应性,使其加减速过程大大缩短。以实现起动时瞬间达到高速,高速运行时又能瞬间准停。可获得较高的加速度,一般可达2~10g(g=9.8m/s2),而滚珠丝杠传动的最大加速度一般只有0.1~0.5g。 5.行程长度不受限制在导轨上通过串联直线电机,就可以无限延长其行程长度。 6.运动动安静、噪音低由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦,且导轨又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨(无机械接触),其运动时噪音将大大降低。 7.效率高由于无中间传动环节,消除了机械摩擦时的能量损耗,传动效率大大提高。 直线传动电机的发展也越来越快,在运动控制行业中倍受重视。在国外工业运动控制相对发达的国家已开始推广使用相应的产品,其中美国科尔摩根公司(Kollmorgen)的PLATINNMDDL系列直线电机和SERVOSTARCD系列数字伺服放大器构成一种典型的直线永磁伺服系统,它能提供很高的动态响应速度和加速度、极高的刚度、较高的定位精度和平滑的无差运动;德国西门子公司、日本三井精机公司、台湾上银科技公司等也开始在其产品中应用直线电机。 四、可编程计算机控制器技术 自20世纪60年代末美国第一台可编程序控制器(ProgrammingLogical nbsp;Controller,PLC)问世以来,PLC控制技术已走过了30年的发展历程,尤其是随着近代计算机技术和微电子技术的发展,它已在软硬件技术方面远远走出了当初的"顺序控制"的雏形阶段。可编程计算机控制器(PCC)就是代表这一发展趋势的新一代可编程控制器。 与传统的PLC相比较,PCC最大的特点在于它类似于大型计算机的分时多任务操作系统和多样化的应用软件的设计。传统的PLC大多采用单任务的时钟扫描或监控程序来处理程序本身的逻辑运算指令和外部的I/O通道的状态采集与刷新。这样处理方式直接导致了PLC的"控制速度"依赖于应用程序的大小,这一结果无疑是同I/O通道中高实时性的控制要求相违背的。PCC的系统软件完美地解决了这一问题,它采用分时多任务机制构筑其应用软件的运行平台,这样应用程序的运行周期则与程序长短无关,而是由操作系统的循环周期决定。由此,它将应用程序的扫描周期同外部的控制周期区别开来,满足了实时控制的要求。当然,这种控制周期可以在CPU运算能力允许的前提下,按照用户的实际要求,任意修改。 基于这样的操作系统,PCC的应用程序由多任务模块构成,给工程项目应用软件的开发带来很大的便利。因为这样可以方便地按照控制项目中各部分不同的功能要求,如运动控制、数据采集、报警、PID调节运算、通信控制等,分别编制出控制程序模块(任务),这些模块既独立运行,数据间又保持一定的相互关联,这些模块经过分步骤的独立编制和调试之后,可一同下载至PCC的CPU中,在多任务操作系统的调度管理下并行运行,共同实现项目的控制要求。 PCC在工业控制中强大的功能优势,体现了可编程控制器与工业控制计算机及DCS(分布式工业控制系统)技术互相融合的发展潮流,虽然这还是一项较为年轻的技术,但在其越来越多的应用领域中,它正日益显示出不可低估的发展潜力。 五、运动控制卡 运动控制卡是一种基于工业PC机、用于各种运动控制场合(包括位移、速度、加速度等)的上位控制单元。它的出现主要是因为:(1)为了满足新型数控系统的标准化、柔性、开放性等要求;(2)在各种工业设备(如包装机械、印刷机械等)、国防装备(如跟踪定位系统等)、智能医疗装置等设备的自动化控制系统研制和改造中,急需一个运动控制模块的硬件平台;(3)PC机在各种工业现场的广泛应用,也促使配备相应的控制卡以充分发挥PC机的强大功能。 运动控制卡通常采用专业运动控制芯片或高速DSP作为运动控制优秀,大多用于控制步进电机或伺服电机。一般地,运动控制卡与PC机构成主从式控制结构:PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作(例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、运动轨迹规划、控制指令的发送、外部信号的监控等等);控制卡完成运动控制的所有细节(包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等)。运动控制卡都配有开放的函数库供用户在DOS或Windows系统平台下自行开发、构造所需的控制系统。因而这种结构开放的运动控制卡能够广泛地应用于制造业中设备自动化的各个领域。 这种运动控制模式在国外自动化设备的控制系统中比较流行,运动控制卡也形成了一个独立的专门行业,具有代表性的产品有美国的PMAC、PARKER等运动控制卡。在国内相应的产品也已出现,如成都步进机电有限公司的DMC300系列卡已成功地应用于数控打孔机、汽车部件性能试验台等多种自动化设备上。 六、结束语 计算机技术和微电子技术的快速发展,推动着工业运动控制技术不断进步,出现了诸如全闭环交流伺服驱动系统、直线电机驱动技术、可编程计算机控制器、运动控制卡等许多先进的实用技术,为开发和制造工业自动化设备提供了高效率的手段。这也必将促使我国的机电一体化技术水平不断提高。 机械工业论文:机械工业技术吸收能力论文 1研究回顾 东道国企业的吸收能力影响FDI技术外溢的效果,这已得到诸多学者的普遍认可。Borenszteinetal的研究表明:单纯的FDI流入并不直接导致技术外溢效应,FDI是否能促进东道国经济的技术进步,从而最终推动经济增长还取决于东道国的吸收能力如何。Borenszteinetal首次运用人力资本作为吸收能力的指标将东道国的吸收能力具体量化,其研究结果表明FDI与东道国的人力资本相结合对经济增长起到了明显的推动作用;进一步的研究还发现,FDI的技术外溢作用存在“临界水平”,即只有当东道国人力资本存量足够丰裕时,东道国才能吸收FDI的技术外溢。Olfsdotter(1998)认为除了东道国的人力资本存量之外,经济开放度、政府政策、人口增长率、基础设施状况乃至行政效率、知识产权保护度等因素同样起着重要作用。Alfaroetal(2000)则认为东道国的金融市场效率是影响其吸收能力的关键因素。Markusen Vanables(1998)用具有技术优势的外资企业与东道国内部门的链接效应(LinkageEffect)来考察东道国的吸收能力。Kinoshita(2000)将研发的作用分为两部分:一是研发的创新作用;二是研发的学习效应,即东道国国内研发的增加将提高国内企业对FDI技术的吸收效果。 我国学者赖明勇、包群、阳小晓(2002)通过实证研究表明在影响我国外商直接投资的众多因素中,人力资本存量起到至关重要的作用,我国人力资本存量的丰裕度决定了对FDI的技术扩散效应的吸收程度。张斌盛、唐海燕(2006)选取留学回国率和外资就业率作为人力资本流量的指标,与传统的人力资本存量指标一起纳入模型进行回归和比较分析,结果表明,FDI和人力资本相结合与经济增长呈显著正相关,尤其是留学回国率以及外资就业率与FDI的结合,其正效应更为显著。 2我国机械工业吸收能力对FDI技术外溢的制约分析 (1)我国机械工业研发经费不足,技术基础薄弱,制约了对FDI技术外溢的吸收。国际上一般认为,研发经费支出占销售额的比重达2%时,企业才可能维持生存,而达到5%时才有竞争力。比较而言,我国机械工业行业许多内资企业还未达到2%的水平,与跨国公司存在巨大差距。研发投入是技术创新优势的来源,也会影响到外商投资企业与国内供应商之间建立关联而产生的技术外溢效应的大小。我国企业要想提高自身技术吸收能力,还需要进行较大的投资,这只有一些大型企业才能做到。而我国机械工业中尽管有些国有企业规模很大,但是,真正能够在国际上具有很强竞争力的企业还屈指可数。目前我国机械工业多数企业经营规模小,未能形成一批占有较大市场份额、具有国际竞争力的大企业和企业集团,也未能形成一大批专业化协作配套厂。而且生产的产品品种少,技术含量低,质量不稳定。如我国国产金属切削机床中,数控机床仅占2.8%,而日本1987年已达30%,德国1990年达54%。我国一些机械产品的质量标准总体上低于发达国家,国家标准与国际标准存在差距;高新技术产品、机械基础产品和重大技术装备成套供应能力不能满足市场需求,长期依赖进口;中低档机械产品出现结构性过剩,积压严重。由于我国机械工业中间产品生产企业的规模一般都较小,在所生产的中间产品的性能、质量稳定性和多样性等方面与跨国公司的要求相比存在着较大差距,导致跨国公司难以与之建立起后向联系。而且我国企业在技术及管理水平上与跨国公司的差距大,双方难以建立平等的合作伙伴关系,跨国公司觉得培植当地供应商的成本太高,从而选择国外进口中间产品。而跨国公司如果与我国企业之间的联系微弱,其中间产品来源于国外,产品在国际市场上销售,子公司的经济活动只是充当了一个组装中心的功能,那么就很难对我国经济产生技术溢出。 (2)我国机械工业人力资本水平低对FDI技术外溢吸收的制约。由中国机械工业联合会、中国机械冶金建材工会组成联合调查组于2005年的一项调查表明:目前我国机械行业高级技工所占比例小且年龄结构老化。据对87家机械行业国有大中型企业调查统计,生产工人中,高级技师和技师、高级工、中级工、初级工、无等级工分别占工人总数的2.26%、13.54%、31.77%、34.34%和18.09%。87家企业中,中级工、初级工、无等级工所占比例达84.2%。这与工业发达国家高级技工占40%的比例相差甚远。从调查情况看,高技能人才奇缺,后继无人严重。以调查的企业数据为例,高级技师仅占工人总数的0.26%,技师占2%。而且近70%的中级工、初级工(不含无等级工)只有中等以下文化程度,这种素质状况远不能适应高、新、精设备对操作工的需要。高级人才、技术人员的匮乏必然会影响到外资企业对我国机械工业的技术转移和扩散。跨国公司子公司需要在东道国雇佣熟练劳动力和高素质的管理人员,如果当地劳动力素质与跨国公司的要求存在着较大的差距,就会加大跨国公司的进入成本。因此,由于人力资本的限制,我国难以吸引资本技术密集型的跨国公司进入,同时也不能有效吸收跨国公司扩散的技术。(3)政策、体制不完善也影响到FDI对我国机械工业技术外溢的大小。这主要表现在以下几方面:第一,我国科技体制改革不到位。我国机械工业比较分散,开发能力建设上过多注重行业研究所研究能力的提高,每个产品都有归口研究所,产品开发主要依靠研究所,而没有重点把产品开发能力放在企业进行。同时,对于大量尚不具备建立开发中心能力的中、小企业,政府未能充分利用科研院所力量,为其提供技术支持,建立起技术开发支撑体系。在这种背景下,希望提高技术水平从而进入跨国公司全球分工体系的企业既得不到科技资源,也难觅技术支持和帮助,外资企业在国内市场遭遇不到有力的竞争。这样,技术外溢既缺乏有效的利益激励,也缺乏有力的竞争促进,技术外溢的步伐就会相应放慢。第二,通过FDI引进技术的管理体制上还不完善。未能很好地组织各设计、制造、施工、使用等单位和产、学、研各方面力量进行协同攻关,加之缺乏支持机械装备国产化的激励政策,致使许多引进项目消化吸收缓慢,国产化程度低,发挥作用有限。就已引进的技术看,从图纸资料的翻译、转移到投入批量生产,一般要用三年以上时间,大型复杂装备的消化周期还要拉长。第三,劳动力市场不完善。人员流动是产生FDI技术外溢的重要途径。在跨国公司的高薪诱导下,大批国有企业技术人员流向外资企业,却很少看到外资企业的管理人员与技术人员回流到国有企业。在人才流动方面,主要是在外资企业之间流动。人员流动带来技术溢出也包括跨国公司的管理和技术人员离开跨国公司后自己创业。这需要国内存在较为健全、完善的金融与资本市场,但从现在的情况看个人创业的困难较大,特别在融资渠道方面还不够通畅,贷款担保风险投资基金业的发展尚显不足。第四,知识产权保护制度不完善。知识产权保护不力,使得外资企业更加注重对技术的严格保密,也不能更有效地发挥我国机械工业企业在技术上自主创新的积极性。据机械工业联合会的统计,目前工业发达国家的新产品贡献率52%,我国仅为5.9%。具有自主知识产权优秀技术的产品少,克隆产品较多。这样的结果除了自主创新能力削弱之外,还容易遭到侵权指控。即使出现了自行研制的技术,也很容易被指责为“剽窃”。中国不久前自行研制的“CM1海豚”磁悬浮列车还没有试运行,就被德国一些媒体和企业指责为“抄袭了德国磁悬浮技术”。 3提高技术吸收能力促进FDI技术外溢效应的对策 首先,加强机械工业人才队伍的建设。结合行业和企业的发展实际,积极支持和指导企业对各类人才队伍的建设工作,特别是要充分利用现有资源,加强对各工种岗位技能工人的培养,通过继续教育、技术比武、职业培训、技能鉴定等多种方式,加快提高技能工人队伍的整体素质。此外还应建立有效的激励机制,充分发挥技术人才的创造性与积极性。确实落实国家有关技术入股、技术参与分配的政策,鼓励有真才实学的技术人才开发新技术、新产品,或应用高新技术提高传统机械产品的技术水平。 其次,努力推进技术创新和“产学研”相结合,建立和完善以企业为主体的社会技术创新机制。我国机械工业企业要充分利用已掌握的自主知识产权,加强与国内外科研单位和企业合作,充分利用并整合国际国内先进技术,扩大市场占有份额。按照市场经济规律,利用产业集群的载体,以企业为主体,以高校和工业研究院等科研院所为依托,促进产学研紧密结合,加快对机械行业亟待解决的科技问题、重点项目的研究和重点产品的技术升级、以及产品前沿性的研究和攻关,形成三者互相合作、合理分配和利用资源、研发成果共享的创新局面。这样不但会使创新能力增强,而且还可以加快新技术的扩散,可以使机械工业生产力总体水平在较短时期内迅速提高。 再次,增加我国企业研发投入。要解决研发资金不足的问题,首先应转换企业经营机制,使企业在市场竞争中不断提高自身实力。只有实力提高了,才有更多的资金投入到研发活动中。同时,政府也应有辅助投资并且给予相应的鼓励政策。在有关机械工业的科技计划中,增加创新技术研发的比重以及重大技术机械装备国产化专项基金的预算。在原行业技术发展基金的基础上,可重组成立国家产业技术基金,重点用于支持共性、基础性、关键性和竞争技术的研发。另外,要健全、完善金融市场,为国内企业提供良好的融资渠道。尤其是要大力发展科技信贷业务,扩大金融机构对企业的科技投入。 机械工业论文:机械工业行业技术发展论文 (一)行业技术发展现状 机械工业是为国民经济提供技术装备和为人民生活提供耐用消费品的装备产业。国民经济各部门生产技术的进步和经济效益的高低,在很大程度上取决于它所采用机械装备的性能和质量,机械工业的技术水平是衡量一个国家科技水平和经济实力的重要标志之一。 经过近50年的发展,机械工业已经成为我国工业中具有相当规模和一定技术基础的最大产业之一。1997年实现销售收入13651亿元,占全国工业的21%;利润257亿元,税621亿元,分别占全国工业的15%;出口创汇363亿美元,占全国外贸出口额的20%。其发展速度高于同期工业的平均增长速度。 近年来,机械工业企业自主开发创新能力有所增强,1997年科技人员总数达48万人,技术开发经费支出达85亿元,占全行业销售收入的0.62%,有57家大型企业建立了部级技术中心,有9%的企业建立了专门技术开发机构,行业整体技术水平有了明显进步,主要表现在:为国民经济提供成套技术装备和汽车的能力有较大提高;产品结构正向合理化方向发展。 尽管机械工业的综合技术水平近几年有了大幅度提高,但与工业发达国家相比,仍存在着阶段性的差距。主要问题在于: 1.科技进步对机械工业增长的贡献率目前仅为34%,先进国家高达70%以上。 2.产品设计技术、制造工艺及装备、制造过程自动化技术、管理技术落后,是制约机械产品水平的主要因素。 3.机械产品技术水平不高,达到80年代末、90年代初国际先进水平的仅占18%,达到80年代中期国际水平的占27%,其余产品均在80年代以前的水平线上。 从总体上看,机械工业技术开发能力和技术基础薄弱,发展后劲不足;技术来源主要依靠引进国外技术,对国外技术的依存度较高,对引进技术的消化吸收仍停留在掌握已有技术和提高国产化率上,没有上升到形成产品自主开发能力和技术创新能力的高度。 (二)技术发展的总体目标 以数控机床、电力电子应用及自动化技术、大型农业机械和施工机械、轿车关键技术、环保装备五个方面作为重点,以发展和应用先进制造技术为手段,以高新技术和产品的产业化为突破口,以提高企业技术创新能力和竞争力为目标,提高企业技术创新水平。到2001年,提供1000种具有自主知识产权和较大市场需求潜力的产品。主要产品品种的40%达到90年代初国际水平,5%达到国际先进水平,90%的重点骨干企业产品标准接近或达到国际先进企业标准。 (三)技术发展的方向和重点 1.以数控机床为代表的基础机械 数控机床是先进制造业的基础机械,是最典型的多品种、小批量、高技术含量的机电一体化产品。目前世界数控机床年产量超过15万台,品种超过1500种。1997年我国数控机床产量已达9051台(占机床总产值20%以上),但由于国产数控机床不能满足市场需求,在国内市场上的占有率逐年下降,每年仍需大量进口数控机床,进口额度大幅度增加。1996年进口达13924台(价值12.46亿美元)。 目前我国数控机床技术发展中存在的主要问题是: (1)产品成熟度差,可靠性不高 国外数控系统平均无故障时间(MTBF)在10000小时以上,国内自主开发的数控系统仅3000~5000小时;整机平均无故障工作时间国外达800小时以上,国内最好只有300小时。 (2)产品品种少,不能满足市场需求 国外数控机床品种已达到1500种,国内只有500多种,且性能水平低,高速、高效、高精度产品几乎没有。 (3)创新能力低,市场竞争力不强 生产数控机床的企业虽达百余家,但大多数都未能形成规模生产,企业效益差,创新能力低,制造成本高,产品市场竞争能力不强。 (4)数控机床行业的专业化零配件及部件的协作生产配套体系不健全,大多数企业都是“大而全、小而全”的结构模式。 近期我国在数控机床的发展方面,要采取跟踪高级型、发展普及型、扩大经济型,以普及型为主的策略,重点发展: (1)经济适用、量大面广的产品 经济适用的普及型数控车床、加工中心、数控铣床。 (2)高速、高效和专用、成套数控机床 高速、高效数控车床及加工中心;高效数控锻压成套装备,其中包括,可自动换头冲压机床、复合式柔性冲压中心、四边折弯机等;大型精密模具数控成套装备,其中包括数控仿型铣床及龙门式数控铣床、智能化电加工机床等。 (3)数控机床专业化配套系统 新一代数控及伺服系统系列产品;数控机床高速主轴、电主轴电机系列产品;数控机床机械手、刀库及动力刀架系列产品;数控机床高速配套零部件及辅件系列产品;其中包括,高速滚珠丝杆、高速陶瓷轴承、高速防护装置等系列产品。 发展目标: (1)扶植重点企业开发经济适用、量大面广的数控机床并形成批量生产,使这些企业产品的市场占有率有明显提高,成为名牌产品; (2)发展数十种高速、高效、专用、成套数控机床系列新品种,以满足汽车、农机、航空、模具等行业的需求; (3)数控机床关键配套产品:数控系统,满足国内数控机床50%的配套需求;高速主轴及电主轴年产达千套;机械手、刀库、动力刀架及数控机床高速配套零部件、辅件系列产品满足国内50%的配套需求。 2.电力电子应用及自动化技术 电力电子技术是集微电子、计算机和自动化技术于一体的综合技术,是节能节材的最佳技术之一。目前,国外电力电子技术已经发展到以IGBT为代表的第三代,并向智能电力电子时展,我国现在仍处于以晶闸管为代表的第二代。国内电力电子市场品种满足率仅35%,新产品市场基本上被国外产品占领。 现场总线智能仪表和总线式自动测试系统是集自动化技术、计算机技术和通信技术于一体的新一代自动化仪表系统,已成为世界范围自动化技术发展的热点,是当代工业自动化的主要标志。我国仍处于由模拟式仪表系统向数字式仪表系统过渡的模数混合式仪表系统阶段,水平落后10~15年,因此在低技术产品市场上还占有80%左右份额,但在高技术产品市场的占有率不到60%,新产品市场几乎全为国外产品占领。 因此,抓住当前时机在2~3年内以IGBT,现场总线智能仪表和自动测试系统为突破,攻克重点技术和产品,并实现产业化。这一领域重点发展: (1)IGBT器件及其装置,大功率晶闸管及其装置 研制新一代双极晶体管IGBT、高品质大电流IGBT等大功率晶闸管制造技术,并开发变频调速装置、逆变开关电源、大容量整滤源等的工程应用。 (2)现场总线智能仪表 研制开发变送、执行、配套等类现场总线仪表。产品产业化技术开发、并开展示范工程的应用研究。 (3)自动测仪系统和设备 开发总线式自动测试系统的基础产品,形成适度规模,同时建立用于机电产品和社会公益事业的典型自动测试系统,做好示范和推广应用。 3.大型农业机械和施工机械 (1)农业机械 工业发达国家农机产品在不断采用新技术的基础上,正向高效、节能、保护农业环境方向发展。目前我国已能生产14大类、3000多个品种的农机产品,但是产品的综合技术水平仅相当于国外70年代水平。主要问题在于: 1)产品水平不高,品种不全综合技术经济指标落后,可靠性差,寿命短。以拖拉机为例,MTBF值国外可以达到330小时以上,而我国仅100余小时。品种上:大型缺,小型杂,不成系列。 2)产品生产达到经济规模的少,重复生产、小规模生产,难以保证质量。 农机领域重点发展: 1)促进农业生产产业化的大中型拖拉机及配套农具拖拉机平均无故障时间从110小时提高到300小时以上; 2)联合收割机联合收割机可靠性系数从0.5~0.7提高到0.9以上; 3)主要农产品加工机械(含烘干仓储机械)农村产业化和中西部地区脱贫致富需要的农产品深加工机械; 4)节水灌溉设备喷、滴灌设备将灌溉水的有效利用率由大水漫灌的40%提高到80%以上。 农机产品的使用可靠性及寿命指标普遍提高一倍以上,主要产品的技术标准与国际标准接轨。 (2)施工机械 施工机械是国民经济大型工程项目建设必须的关键设备。我国已初步具备16个大类,3100多个品种规格产品的生产能力,部分产品已开始进入国际市场。但与国民经济发展要求和国际先进水平相比较,差距还是很大。一是产品的综合技术水平不高,尤其是产品的质量、寿命、可靠性、安全舒适性等指标以及机电一体化等高新技术的应用与国外先进水平还有很大的差距;二是产品结构性短缺,成套服务能力差,远不能满足需要,如路面施工机械基本上还要靠进口;三是大部分企业生产规模小,制约着行业经济效益的进一步提高。 施工机械重点发展: 1)推土机、液压挖掘机、轮式装载机; 2)汽车起重机、大型叉车; 3)摊铺机、压路机; 4)无开挖式管道铺设机; 5)江河湖库清淤设备。 发展目标: 大型工程机械可靠性指标达到400小时,寿命指标达到10000小时。 4.轿车关键技术 我国汽车工业长期以卡车为主要产品,改革开放以后,轿车产品得到了快速发展。1998年轿车产量达到52万辆。 我国汽车工业存在的主要问题: (1)重复建设严重,造成无序竞争,难以集中形成实力,发挥规模效益。 (2)自主开发能力薄弱,大多数企业“九五”期间仍偏重于对生产环节进行改造,包括多数中外合资的零部件企业对产品开发能力建设几乎没有投入。目前,国内对轿车产品尚不具备自主开发能力,机电一体化的高新技术零部件产品还必须引进技术。 近期轿车重点发展: (1)经济型轿车 以轿车车身为突破口,利用技贸结合、与国外公司合作等方式,先抓车身联合研制,并建立经济型轿车的公用设计数据库,与CAS、CAD、CAE、CAM等技术结合,形成我国汽车工业在经济型轿车方面的自主开发能力。 (2)轿车动力总成 消化吸收引进技术,与国外有实力的企业进行合资、合作、联合开发,在国产汽油机上普及电控燃油喷射技术(EMS),并研究开发缸内直喷(GDI)技术,开发应用电控机械变速器(AMT)技术。 (3)轿车关键零部件 以机电一体化汽车电子部件为突破口,从引进技术、合资入手,在保证高起点、大批量、专业化生产的同时,要集中力量抓紧下一代新产品的研制开发和应用,重点是电控防抱死制动系统(ABS)、安全气囊(AirBag)、高效稳定的汽车尾气三元催化转换器,并达到与整车同步或超前发展。 (4)高附加值专用汽车和客车 重点开发各类高性能专用底盘。对专用汽车以低底盘车辆和沙漠越野车辆为主;客车以低地板城市客车为主,要求具有良好的动力性、操纵性、舒适性和低污染。 5.环保装备 环保产业是防治环境污染、改善生态环境、促进资源优化配置、支持资源综合利用的支柱产业。全世界环保机械的年销售额约2000亿美元,集中于美国、欧州、日本等经济发达国家。我国环保机械行业基础弱、起步晚,年产值仅100多亿人民币。随着各方面对环境保护的日益重视,可持续发展战略的实施,市场需求不断增长,环保机械将成为机械工业新的经济增长点。 环保机械行业主要差距在于: (1)产品结构不合理,品种少 初级产品所占比重较大,具有当代水平的机电一体化产品少,急需的大型成套设备不能满足现实市场需求。在目前3000多种环保机械产品中,约有五分之一的产品由于性能、可靠性、适用性、结构设计等原因,应该限制生产或限期淘汰。大型烟气脱硫、脱氮成套设备、大型城市污水处理厂成套设备、大型城市垃圾处理厂成套设备目前主要依赖进口,高浓度有机废水、难降解工业废水处理 技术及设备发展缓慢。 (2)产品质量、技术水平比国际先进水平落后20年 相当多的产品没有行业或国家标准,产品规格型号、基本性能参数不统一,质量检测无依据。 (3)生产企业规模小、开发能力薄弱 规模小、装备条件差、检测手段不全的中小企业占全行业企业总数的78%。年产值在3000万元以上的企业仅占全行业的3.2%,并且主要集中在电除尘器、袋式除尘器等少数几种产品生产领域。 近期环保机械重点发展: (1)烟气脱硫设备 循环流化床锅炉及炉内脱硫脱硝技术(CFPBC、PFBC技术)、大型整体煤气化燃气蒸汽联合循环技术及装备(IGCC技术)。 (2)城市污水处理成套设备 活性污泥法、氧化沟法、移动曝气法为主体的城市污水处理成套设备,以日处理10~25万吨污水处理厂为目标,提供污水处理成套设备、污泥利用和处置成套设备、控制和监测系统。 (3)城市固体垃圾处理和综合利用装备 城市生活垃圾分类、焚烧、堆肥技术及装备,以日处理100吨、300吨处理厂为目标,提供垃圾处理成套装备。 (4)环境监测仪器 便携式多功能多参数水质监测仪、12种总量控制的污染物监测仪、大气环境污染监测仪器和系统以及水处理过程自动控制系统等。提高产品档次、水平、可靠性和精度。 主要目标: (1)大型成套设备的国产化率达到70%以上;一般工程项目的设备国产化率达到90%以上;高浓度有机废水和难降解工业废水处理技术及成套设备国产化率达到80%以上。 (2)一般环保机械60%以上的产品达到90年代初水平,5%~10%的产品达到当代国际水平。 (3)发展新产品品种,开发新产品200种以上。 机械工业论文:机械工业技术政策研究论文 一、研究开发技术 1、机械产品现代设计技术 包括建立机械工程数据库;开发动态分析和动强度设计技术;CAD应用技术和局部集成的接口技术、网络技术及建库技术;并行工程技术、动态仿真技术、快速原型设计技术、工业设计技术、反求工程设计技术。 2、机械产品可靠性技术 重点开发可靠性工程管理技术、产品和系统可靠性设计技术、失效分析技术、可靠性实验评定、运行监测、故障诊断等技术。 3、热加工清洁生产技术 包括熔炼自动化、利用炉废气预热和除尘等铸造清洁生产技术;高效燃气无氧化加热、温锻塑性成形等锻造清洁生产技术;切割及焊接清洁生产技术;可控气氛多用炉、连续炉和真空热处理炉等热处理清洁生产技术;电镀、涂装等表面处理清洁技术。 4、精密成形技术 重点开发以实模精密成形、刚型、准刚型精密成形、高紧实度造型(芯)等精密铸造技术;精密模锻、辊锻、热轧、热挤压多向分模锻造、热镦锻等精密热塑性成形技术;冷温挤、冷挤、冷轧、超塑性等温成形、冷精整及复合成形等机械构件精密焊接与切割技术。 5、表面功能覆层技术 包括少无污染、高效、高性能的表面功能覆层技术与装备;重大工程装备表面功能覆层制备技术;高能束表面覆层制备及应用技术;新型复合表面处理技术;表面功能材料及涂层技术。 6、数控技术 重点开发开放式体系结构的新一代数控系统;车削中心、加工中心、数控磨床、数控锻压机床、电加工机床、数控重型机床等六类主机配套的数控系统。 7、工业过程自动化技术 研究开发工业过程自动化的管理控制集成技术;工业通讯网络和现场总线协议的开放式自动化系统。 8、工业机器人系统技术 开发点焊、弧焊、装配、搬运、喷漆五大类工业机器人的机械结构、传动机制、伺服驱动、传感控制及系统成套的设计和制造及工程应用技术。 9、机械制造柔性自动化基础技术 研究开发适合我国国情的柔性自动化技术、信息管理技术及自动化单元和部分集成控制技术,开发车间级自动化系统和FMC·P-FMS、FMS三个层次典型柔性加工设备。 10、面向中小企业的综合自动化技术 开发面向中小企业的综合自动化单元技术和系统;以GT原理为主线的车间级、单元级自动化成套技术;管理信息系统;产品设计与制造自动化系统;单元技术间的集成技术;质量控制技术。 11、传感器技术 研究开发力敏、磁敏、热敏、光敏、气敏、湿敏等类传感器、工程传感测量系统及基础共性技术。 12、自动测试技术 开发VXI总线、GPIB总线、RS485串行总线三类自动测试系统,VXI总线结构的电机、发动机、工业泵、印刷板产品自动测试系统;GPIB总线结构的环保自动测试系统;RS485串行总线结构的气象自动观测系统;大气污染、水质污染分析仪器和智能数字采集系统。 13、电力电子技术 研究开发新型高频、大中功率变频装置和电源、谐波抑制和无功补偿技术、新型IGBT器件生产技术,以及为重点工程配套的电力电子器件、电力半导体应用装置。 14、精密、超精密加工技术 以高效超精密加工车床、CNC型超精密复合加工机床、超精密平面和外圆磨床为重点,开发超精加工技术及应用工程,带动开发出一批精密、超精密的基础功能元器件,如超精密主轴轴系、超精密的伺服进给系统、超精密的测量系统和误差自动补偿系统等。 15、高能束加工技术 开发光加工应用技术、千瓦级二维激光切割技术;激光加工机配套设备及元件;多维激光加工机及机器人;激光焊接工艺;大型复杂零件激光表面处理工艺和汽车发动机缸体激光热处理生产线。 16、高性能机械工程材料生产及应用技术 开发轴承、密封件、模具等机械基础件用新材料及应用技术;电力设备、石化设备等重大装备的自动化仪表材料和专用功能材料及应用技术;汽车工业用精细陶瓷、专用功能材料、工程塑料、新型复合材料及应用技术。 17、系统管理技术 重点研究开发精密生产技术、虚拟制造技术、企业级信息管理系统技术和设计、制造、质量、销售等方面的有限集成技术;资源管理信息库;并行工程技术、信息交换和接口通讯技术。 18、重大工程成套装备制造技术 重点开发国民经济重大工程成套装备的总体设计、大型构件加工、系统优化、参数匹配、在线监控、故障诊断、综合管理及系统可靠性等关键技术。 19、环境保护工程装备相关技术 重点研究开发烟气脱硫脱硝和除尘、工业废水和城市污水处理等成套设备和技术;电子辐射照氨法处理工艺;厌氧生物法处理模块化技术;柴油机电控燃油喷射技术。 20、节能节材技术 研究开发风机、泵、电焊机等量大面广产品的应用变频调速技术;发电设备燃气--蒸汽联合循环技术、超临界技术、循环流化床和加压流化床技术、抽水蓄能技术;余热余压利用技术;高效、节能和智能化的能源管理和控制技术。 二、产业化技术 1、典型数控机床计算机辅助工业造型设计技术 造型设计效果模糊综合评价系统、小型机与工作站计算机辅助造型系统、工作站及超级微机辅助工业造型设计系统软件。已在10多个企业应用,效果显著,在机床行业有重要推广价值。 2、加工中心加工系统动态稳定性分析和计算软件 适用于机床整体静动态特性预测和结构的软件包,包括八个功能程序段及相应的接口程序。已用于6个单位,效益良好,适宜在机床行业推广。 3、树脂砂铸造成套技术 包括连续式和间歇式混砂机系列及树脂砂再生设备。对提高铸件质量、降低产品成本、提高国际竞争力有重要意义。适用于质量要求高、批量大的铸铁件生产。 4、钢水净化技术 适合国情的钢水精炼及保证铸钢件内部纯净度的全套装备及工艺。已用于十几家企业,适用于核、火、水电及石油化工设备中的各种铸钢件生产。 5、典型精密锻造件生产线成套技术 根据企业提供的典型件和生产纲领,提供生产线交钥匙工程及单项技术、装备或软件。对节材、节约工时、节约投资、提高锻件精度有重要意义。已在4家企业使用。 6、先进模具选材、设计、制造成套技术 包括高性能模具材料及应用技术、模具的现代设计加工技术和模具的配套技术。已在4家企业使用。适用于汽车、摩托车、轻工、仪表等行业所需的各种模具制造。 7、热壁加氢反应器内壁、大型水轮机转轮及宽带极高速堆焊技术 包括热壁加氢反应器内壁、大型水轮机转轮的拼焊及耐气蚀堆焊和宽带极高速堆焊技术。在焊材及工艺方面有节约外汇的效果,已在3家企业示范,适用于加氢反应器、尿素合成塔、电钻锅炉等设备的内表面堆焊。 8、激光焊接及切割加工装备成套技术 包括激光器、激光焊接及切割成套技术。对提高焊接强度和质量有重要意义,经济和社会效益显著。适用于刀具、工具等各种材质的薄板焊接。 9、氮基气氛保护加热淬火与微机控制系统 包括CNC系列变压吸附制氮机组、TC-89系列微机控制系统、保护加热淬火工艺技术。有节约投资、提高质量的功效。适用于多种碳钢、低合金钢的热处理,轴承、齿轮等零部件淬火、渗碳生产等。 10、可控气氛真空热处理成套技术 包括密封箱式多用炉生产线和连续可控热处理生产线、真空热处理设备和工艺成套技术。经5个厂试点效益显著。用于汽车齿轮、轴承和标准件、高合金钢、不锈钢、低合金结构钢、轴承钢的渗碳及淬火等工艺处理。 11、先进刀具、工具系统 用于车床和数控镗床、铣床和加工中心。经企业试用,对提高工效、节汇创汇有重要价值。适用于机械加工企业。 12、自泳涂料涂装生产线成套技术 自泳涂料是由活性高分子乳液、活性添加剂及颜料组成的新型水性涂料,与现用的电泳涂装工艺相比,具有工艺简单、稳定、节能、节材和省投资、涂层性能好等优点。可提供工艺设备设计、制造及调试交钥匙工程。用于汽车车身及家电部件的底漆涂装。 13、车间物流自动化、立体库及关键技术 车间物流自动化立体库的系统设计、成套设备、控制软件。适用于机械汽车大中型企业的物流管理,经多厂试用有节省占地和投资、工作效率高等优点。 14、可编程序控制系统成套工程技术 包括系统设计、成套设备和编程控制及监视软件,适用于机械、汽车制造业的控制系统,经多厂试用有节约投资、缩短维修时间之优点,经济效益显著。 15、普及型和经济型机床数控成套系统 包括以工业PC机为基础的总线模块化、开放型体系结构和以步进电机驱动的经济型数控系统,适用于机床配套及现役机床改造。经多家工厂试用效果明显。 16、超声波涡流在线自动探伤设备 将超声波探伤和涡流探伤技术相结合,组成成套机组,可同时检测内部和外表缺陷及几何尺寸,可用于机械零部件、管棒及锅炉制造厂检测,试用效果好。 17、企业计算机辅助管理系统CAPMS 该系统吸收国外MRP-Ⅱ之精华,按职能部门、业务分工数据处理方法、等分为18个模块,集产、供、销、存、人、财、物管理为一体,各模块既可独立运行,又可集成,还可作CAD/CAM/CAPP信息集成通讯接口。适用于多品种、大小批量及单件生产或混合制造。经企业试点,对提高管理水平和经济效益有重要价值。 18、漆雾及废气净化成套技术及设备 包括成套技术与设备(3种净化装置),适用于机械设备喷漆,经厂家试用,涂漆雾效率高,符合劳动卫生标准和环境标准。 机械工业论文:机械工业技术引进研究论文 【内容提要】机械工业技术引进是中国技术引进的主体和缩影。本文回顾了建国50年来中国机械工业技术引进的四个发展阶段:50年代主要从前苏联和东欧国家大量引进成套设备和技术,建设了一批机械工业基地,奠定了中国机械工业与机械科技发展的基础;60年代技术引进转向日本、西欧等资本主义国家,由于受国内外政治气候的影响,技术引进规模较小,进展迟缓;70年代技术引进扩大到整个西方国家,出现了两次进口成套设备的高潮,带有一定程度的盲目性;改革开放以来,机械工业技术引进进入了全方位、多形式、多层次的新的历史发展时期。文章还对中国机械工业技术引进中正反两方面的经验与教训进行了总结与评述。 【关键词】中国/机械工业/技术引进 【正文】 历史昭示人们,技术引进是实现技术进步的一条捷径,几乎所有“后发”国家都是从引进和模仿先进国的科学技术“起家”的,日本和韩国是这方面的典范。中国的机械工业也是在引进和利用国外技术的基础上逐步发展起来的。建国50年来,机械工业的技术引进在曲折前进中大致经历了以下四个发展时期。 一、50年代从前苏联和东欧国家成套引进先进技术装备 解放初期的中国是一个“一穷二白”的农业大国,工业基础脆弱,以修配为主的机械工业尚未形成独立的制造业,且技术十分落后。根据国民经济恢复和“一五”建设的需要,国家确立了大力引进国外先进技术提高本国技术水平的方针。由于当时美、英等西方资本主义国家对新生的社会主义中国采取“封锁禁运”的“冷战”政策,因此50年代我国技术引进的来源国主要是前苏联和东欧社会主义国家。“一五”期间的技术引进是以苏联援建的156项重点工程项目为优秀,以引进重工业部门所需大型成套设备为重点而展开的。据国家外贸部门统计,1950-1959年,我国共签订成套设备等合同约450个,其中与前苏联和东欧国家签订的成套设备合同分别为215项和108项,与西方国家只签了3项,另外还进口了单项设备120余项。以上引进项目共花外汇约27亿美元,其中成套设备占用汇总额的90%以上,所有费用主要由前苏联以低息或无息贷款方式提供。通过156项重点工程的建设和成套技术装备的引进,中国在短短几年内便恢复和建立了钢铁、机械、电力、煤炭、石油、化工等工业,形成了中国工业体系的总体布局,奠定了中国现代化工业建设的初步基础。 在前苏联援建的156个项目中,第一机械工业部有21项,原民主德国也援建了我们2个项目,另引进捷克斯洛伐克制造技术自行设计了上海三大动力设备厂。前苏联援建的这些项目都是我国机械工业的基础性、关键性项目和空白项目。除援建项目之外,机械工业部门还通过技术合作和贸易协定方式,获得了一批主要由国内自行设计和建设的50多个机械工业项目所需的制造图纸、工艺流程、专家咨询和项目所需设备及其它技术物资。〔1〕 50年代特别是“一五”期间,中国机械工业从苏联和东欧国家成套引进先进技术装备的成效是巨大的,主要体现在: 一是在苏联援建下,通过成套项目引进,中国机械工业建立了一批大型骨干企业和重点企业。由于实行高度集中的计划管理体制,使整个机械工业系统的技术引进工作成为通盘规划、统筹部署、协同作战的有序行动,故而这些机械工业基地建设速度快、周期短、效益高。如第一汽车制造厂从1953年7月开工到1956年10月验收投产,只用了三年时间就建成了新中国第一个大规模的汽车制造厂。 二是由于在引进成套设备的同时附带引进了设备设计图纸和工艺技术,并将消化吸收引进技术与国内设计试制及发展新产品结合起来,从而较快地掌握了一大批先进技术装备和重大产品的设计制造技术。在“一五”期间,中国机械工业发展的四千多项新产品中,有三分之二以上是以苏联图纸及测绘仿制为基础,从小到大,从简单到复杂,从单机到成套,逐步试制发展起来的。 三是学习了前苏联从选择厂址、工厂设计、建筑施工、设备安装、工艺设计、人员培训、组织生产一直到开工运转等一系列基本建设的管理程序和生产技术,并积累了对外贸易的经验,培训了一大批工程技术人员、管理人员、技能工人以及留学生和外贸人员,这些都在以后几十年的机械工业建设中发挥了重要作用。 四是积极学习和推广了许多前苏联的先进工艺技术,改变了我国机械企业工艺落后的面貌。 通过50年代特别是“一五”期间的技术引进和大规模经济建设,中国机械工业在短短几年内便实现了从修配仿制向自行设计制造的过渡,并初步形成了中国的机械工业体系,技术发展能力大大提高,经济效益直线上升。“一五”期间,机械工业总产值增长2.6倍,平均年增长率达29%,创造了机械工业发展史上的奇迹:机械工业为国民经济各部门提供技术装备的能力大增强,“二五”期间,我国经济建设所需要的各种机械设备的自给率高达80%以上。〔1,3〕 这段历史启示我们,引进技术是提高中国机械工业技术发展能力,加快机械工业建设速度的重要手段。只要合理规划,集中力量,重点建设,并将技术引进与消化吸收相结合,就能在技术落后的情况下,辟新路,走捷径,迅速缩小与先进国家的技术差距。但是,我们也要看到,技术来源的单一性对机械工业以后的生产发展、技术进步和管理体制也带来了一定的负面影响,把主要精力集中在建设施工和投产达标上,不可避免地轻忽了本国成套设备制造水平和创新能力的提高,淡化了本国研究开发力量的培育与成长,导致发展后劲不足。这些问题,在50年代后期已引起政府部门的警觉,并采取措施作了一些纠正。但由于此时中苏关系有所淡化,加之1958年的“”强调要独立自主大办机械工业,使“一五”时期掀起的技术引进热潮随之也有了大的回落。 二、60年代从日本和西欧引进先进设备与技术 1960年,中苏关系破裂,前苏联单方面撕毁合同、撤走专家,中断了与中国的经济技术合作,迫使我国将引进技术的对象转向资本主义国家。由于对日外交的成功,中日经济技术贸易解冻。1964年,中国机械工业首次从日本引进了10多个品种的气动、电动量仪制造技术和成套设备,1965年以后又引进了液压元件等制造技术和设备,建立了相应的工厂。 1964年1月中法建交,冲破了西方国家长期孤立中国的政策樊篱,中法技术合作开始升温。从1965年起,一机部从法国购买了4种重型汽车产品设计和制造工艺资料,由相应的汽车厂消化吸收。这是首次采用购买软件的方式引进技术。这一时期机械行业还从西德、英国等西方国家引进了一些设备和技术,从而弥补了从前苏联和东欧引进技术之不足。 在国民经济调整时期,为解决经济发展中“吃、穿、用”等的薄弱环节,国内有关部门先后从日、英等10个资本主义国家引进化纤、冶金、石化等方面的成套设备和技术计84项,用汇总额达3亿美元。〔2〕这些设备的引进提高了这些部门的技术水平和生产能力。 为了制造急需的大型成套设备,在此期间,中国还通过举办工业展览会、开展技术交流、组织专家出国考察、加强情报资料搜集分析、对样机进行测绘仿制等方式引进和消化吸收国外先进技术,在此基础上,使用、设计、制造和研究部门之间进行密切合作和协同攻关,设计制造出了包括万吨模锻水压机在内的九大冶金成套设备等一批接近或达到当时世界先进技术水平的成套设备和新产品。“”开始后,机械工业技术引进工作基本陷于停顿状态。 总之,60年代是中国机械工业技术引进的滞缓期,引进规模较小,经济技术效益较差。由于缺乏技术贸易的经验,对国际技术贸易的原则和惯例缺乏了解和研究,结果比别国多花了成倍的却引不进西方国家的关键制造技术,因此很难翻版仿制。但由于当时我国的技术力量已有一定发展,机械工业开始走上以样机测绘、仿制与自行设计制造相结合的发展道路。广大机械科技人员发扬自力更生精神,依靠自身技术力量不仅完成了前苏联遗留下来的建设项目,而且使整个机械科技水平有大的提升,个别技术领域已赶上世界先进水平。 三、70年代从整个西方国家引进先进设备与技术 60年代末、70年代初,国际关系处于急剧动荡之中,各种政治力量重新分化、组合成新的世界格局。1971年10月,中国在联合国的合法席位得到恢复。从1972年起,中国先后同美国、加拿大、澳大利亚等一系列西方国家建立了外交关系,西方国家一向奉行孤立和封锁中国的政策而向中国长期关闭的官方经济技术合作的闸门终于被打开了,技术引进工作也出现了新的高潮,中国开始扩大从美国、前联邦德国、日本、英国、法国等国引进设备与技术的规模。70年代前半期,我国尚未改变过去进口成套设备的做法。1973年1月,国家制定了进口43亿美元成套设备和单机的方案(即“四三方案”)。仅1973年就进口设备77项,合同成交额12.2亿美元。进口重点放在化工、石油、冶金、煤炭、电力等部门。1976年,一机部随“四三方案”也引进了一批关键设备和技术,如杭州汽轮机厂的工业汽轮机、南京汽轮发电机厂的燃气轮机等9个成套项目,对提高中国机械工业制造技术水平起到重要促进作用。上述这些批准建设的项目因为受“”的干扰,有些被迫暂缓执行,有些建设周期拖长,有些进口设备长期未派上用场。 1976年10月,中国结束了十年动乱,经济建设面临重重困难,亟待进行一段时期的恢复与调整,但当时由于在经济工作上受急于求成的“左”的指导思想的影响,中国经济建设很快进入一个新的高速增长时期,全国基建战线进一步拉长,设备进口和技术引进也随着经济恢复和国门打开再度掀起高潮,并出现了一定程度的盲目性。在1978年的较短时间内一下就签订了成交额达78亿美元的设备进口和技术引进项目合同(其中31亿美元合同是当年最后10天突击签订的),用汇总额超过前几个时期的总和,且全要用现汇支付。成套设备的进口和大型工程项目的建设对促进石油、化工等新兴工业部门的建立与发展起到了一定促进作用。 70年代出现的第二次技术引进高潮与50年代的大规模引进相比,项目更多,用汇额更大,由此暴露出的问题和应当汲取的教训也比较多,表现在:一是各部门热衷于从国外大量进口成套设备,对国产机械设备重视不够,抑制了本国机械制造业向其它工业部门提供技术装备能力的提高;二是注意了硬件设备的进口,忽视了设备设计制造技术与工艺流程的引进,在提高生产能力的同时没有解决好提高国内制造水平的问题;三是没有更好地组织引进单位与研究、制造单位联合对引进技术与设备进行消化、吸收和创新,造成了长期依赖国外技术和大量进口零配件的被动局面;四是付出了高昂的代价,1973-1982年我国进口成套设备和签订技术许可证合同的平均成交额分别高达3287万和107万美元,比国际间高出几倍〔4〕;五是技术引进缺乏统筹规划,出现了盲目签约和大起大落的宏观失控现象。由于短期内引进项目过多、规模过大,拉长了基本建设周期,造成了进口设备的积压与损耗,同时也造成了国家外汇支付的极度紧张。 在进口成套设备时,机械行业曾组织技术力量对部分设备进行测绘仿制,试图由此掌握其制造技术,但收效甚微。事实提醒人们,对于复杂、重大机械设备单纯靠测绘仿制的方法是不能奏效的,必须引进其设计制造技术。因此,自70年代后期开始,单项技术引进开始受到更多重视。从1976年起,在中国技术引进计划中列入“单项技术引进计划”,1977年列入国家引进计划的单项技术共有24项。为了学习外国技术引进的先进经验,1978年4月,一机部派出一个综合技术考察团到南斯拉夫、罗马尼亚进行访问考察,发现南、罗两国的做法与中国大相径庭,他们主要以技术许可、合作生产、合资经营的方式从西方国家引进制造技术,较快地提高了本国机械工业的制造技术水平。南、罗两国在技术引进方面的成功经验受到我国政府部门的重视。一机部随之作出决策,把单项技术引进作为今后技术引进的重点,并在部科技局设立了技术引进处这一专管机构。仅1979年,就签订单项技术引进合同28项。通过几年的实践探索,积累了经验,走出了一条以技术许可、合作生产、技术咨询、合资经营等方式为主引进国外先进制造技术的新路子,在使中国的技术引进从以引进硬件设备为主的初级阶段逐步过渡以引进软件技术为主的高级阶段方面起了先行和示范作用。据统计,1973-1982年,机械工业部门引进的单项技术项数最多,达206项,占全国同期引进单项技术总数279项的73.8%;这一时期机械工业部门仅进口成套设备37项,占全国进口设备总数的448项的8.3%。单项技术引进的总费用虽不到设备进口总费用的5%,但对提高中国机械工业制造技术水平却大有裨益。〔4〕 四、改革开放以来全方位、多形式引进消化国外先进制造技术 (一)新时期机械工业技术引进的进程及特点 中共十一届三中全会确立了对外开放、对内搞活经济的方针,技术引进从此进入了一个新的历史发展时期。自80年代初开始,国家在开辟经济特区和开放沿海城市的同时,陆续制定和推行了一系列鼓励利用外资、引进技术的政策,制定了在“六五”后三年引进3000项先进技术的规划,还向省市下放了技术引进的审批权,增设了对外经济技术贸易窗口。在此大好形势下,机械工业部也加强了对技术引进工作的领导与宏观管理,使机械工业技术引进取得长足进展,引进项目逐渐增多,引进规模迅速扩大,引进效益不断提高。改革开放以来,机械工业技术引进具有以下几项显著特点: 1.从进口设备为主转向以引进单项技术特别是软件技术为主。1981年国务院颁布了《技术引进和设备进口工作暂行条例》,对技术引进和设备进口作出明确界定,并特别强调要严格限制成套设备进口,着重引进先进适用技术,以后又了《技术引进合同管理条例》等一系列法规,以保证技术引进朝着规范化方向发展。根据国家这些规定,机械行业加大了以先进制造技术类软件技术为主的单项技术的引进力度,其引进的单项技术占了全国单项技术引进的“大头”,引进的“硬件”也主要是国内难以制造的样机、关键设备和测试仪器。 2.技术引进全方位化。80年代初以来,机械工业技术引进已经突破了地区的局限,引进国别扩大到世界各大洲的几十个国家和地区(其中以从德国、美国和日本三国引进的项目最多)。除了继续从发达国家引进技术外,还发展了同新兴工业化国家、发展中国家和地区的技术贸易关系。 3.引进技术重点比较突出。一是结合国家重点建设项目等的需要,引进重大成套设备、大型设备及其设计制造技术,如50万伏高压输变电设备、30万和60万KW火电成套设备、宝钢大型冶金成套设备等;二是为了提高机械工业基础制造技术水平,引进“三基”(基础机械、基础零部件、基础材料)制造技术;三是结合“三上一提高”和企业技术改造,引进合金钢铸造技术、负压造型铸造技术等关键工艺技术;四是为了填补我国在机械科技前沿领域中的某些缺项以及配合国家重点科技攻关计划,有重点地引进一些先进制造技术和新兴、尖端产品技术,如威海精密机床附件厂结合国家经委“七五”期间国家12项引进技术消化吸收重点项目中“数控机床国产化”项目,从美国引进了镗铣类机床工具系统的制造技术;五是结合我国各行业发展需要,有重点地引进一些重点产品、特殊产品的设计制造或组装、测试技术。〔5,6〕 4.技术引进方式多样化。70年代末以来,中国机械工业技术引进的另一个显著特点是引进方式朝着多样化方向发展,其中最常见的几种引进方式是: 许可证贸易。这是技术引进的高级形态,也是当前国际技术贸易中最常见的一种基本形式。在许可证贸易中,技术转让的内容包括专利、专有技术和商标,中国机械工业引进的主要是设计制造方面的专有技术。80年代以来,机械工业引进技术的半数以上是采取许可证贸易方式引进的。这种引进方式不仅花外汇少,而且容易获得先进制造技术。 进口设备带制造技术。这是技术引进的较初级形态,对引进方技术要求一般不高,因此是技术不太发达国家采用的技术引进方式,在50年代中国机械工业基础尚薄弱的情况下也成功地采用了这种技术引进方式。80年代以来,中国机械工业仍有大批项目是采取这种方式引进的。这种引进方式风险小,形成新产品生产能力快,在国内尚无能力设计制造这类产品或设备的情况下可起到填补设备生产能力缺口的作用。但进口设备带进制造技术的方式投资大、用汇多,也不易学到关键技术,还会增加对外国零部件和配套技术的依赖性,也制约了本国科研与设计制造能力的提高。因此,随着我国机械工业科技水平的不断进步,应该尽量少采用这种方式引进技术,尤其要限制成套设备和生产线的进口。 咨询诊断。这是一种灵活实用、用汇不多的技术引进方式,其内容包括产品设计咨询、技术改进咨询、决策咨询、可行性论证、企业诊断等。如80年代初,我国柴油机行业的不少厂家曾委托英国、奥地利的几家著名发动机咨询设计公司改进柴油机的设计,收到良好效果。 合作生产。通过与外商特别是跨国公司合作生产,可以较快地学到国外的先进制造技术和管理经验,提高企业的生产技术水平和管理水平。对于象数控机床、宝钢大型冶金成套设备、大型发电机组之类技术要求高的大型、关键、复杂设备的研制生产,我国机械工业都成功地运用了合作生产的方式。 外商直接投资带进技术。改革开放以来特别是市场经济体制建立以来,中国利用外资、合资经营步伐加快,从1981年12月机械部批准与美商合作经营湖北派克密封件厂以来,到1994年,仅机械部系统就有“三资”企业2862家,外方投资金额35亿美元。随着境外资金(包括世界银行贷款)的进入和外资企业的建立,机械工业也引进了一大批较先进的设备和制造技术以及先进管理方法,提高了机械产品的档次和技术水平。 除上述引进方式外,机械行业采取的其它引进方式还有:技贸结合、“三来一补”(来料加工、来件装配、来图制造、补偿贸易)、合作研究、购买技术资料或软件、人才培训、引进国外智力、购买二手设备以及联合引进等。 (二)对引进技术的消化吸收及其成效 在80年代前半期的技术引进热潮中,中国机械工业引进了一大批先进技术,“六五”期间仅机械部系统就签订了技术引进合同785项。因此,“七五”及以后时期,机械工业在引进技术的同时,也加强了对引进技术的消化吸收与发展创新工作。根据国务院于1986年颁布的《引进技术消化吸收工作条例》精神,机械部也颁发了《机械工业部引进技术消化吸收工作暂行管理办法》等管理规章,并制定了技术引进消化吸收重点项目计划。1996年,机械部又制定了《机械工业引进技术项目消化创新指南》,并要求各省、市级主管厅、局和技术引进单位也要编制技术引进项目的消化吸收计划。 通过采取上述一系列措施,特别是随着90年代对技术引进管理力度的加大,中国机械工业引进技术的消化吸收、发展创新与国产化工作进入到一个新的发展时期,取得了显著成效,表现在:〔6,7〕 1.掌握了一批重大技术装备的关键制造技术。1983年以来,机械工业部门紧密结合国家重点工程建设,组织全国上千个企事业单位和上万名科技骨干,通过与国外合作生产、合作设计、合作研究等方式先后对30万和60万KW火电机组、宝钢大型冶金设备六大主机、2000万吨级露天矿开采系统等12项重大技术装备展开仿制和自行研制工作,使机械工业多年来没有完成的一些重大技术装备得以研制成功并投入生产运营,国产化水平不断提高。截止1993年底,已累计完成40多项设备并在50多项重点建设和技改工程中投产应用,其中15项成套设备基本上实现了国产化,并在30多项工程中推广应用,为国民经济建设做出了重要贡献。 2.促进了企业的技术改造、技术升级和产品结构优化。中国机械行业从1978年至今共引进了二千多项先进技术,重点骨干企业基本上都引进了国外技术。通过消化吸收与自主研究开发,促进了产品的更新换代,提高了整个机械工业的技术水平。通过80年代的技术引进,使我国机械工业50-60年代水平的部分老产品,约有1/5的品种一下跃迁到70年代末、80年代初的国际水平,缩短了近20年的技术差距;而“八五”期间机械工业在引进基础上发展的新产品,90%以上达到了国际70年代末、80年代初的技术水平,50%以上达到80年代中末期的水平。许多先进制造工艺技术与设备也得到推广应用。 3.用引进技术生产替代进口产品,同时推动了机械产品的出口。在消化引进技术基础上,中国机械工业的一批关键设备和通用机电仪产品技术水平和质量有明显提高,已可替代进口和提供出口。到1990年底,已推荐可替代产品25批1911项。企业反馈信息显示,1989年替代产品销售额达22.8亿美元,并出口创汇10亿美元。通过对引进技术的消化吸收,也提高了中国机械产品的出口创汇能力,出口额连年增长。1996年机械工业出口创汇299亿美元,机械产品出口额在全国外贸出口总额中比重已由1991年的12.3%提高到1996年19.8%,成为中国外贸出口的第二大支柱行业。 4.提高了企业的经济效益和市场竞争力。如由原机械部牵头组织的共有47个单位参加的《“八五”国家重大引进技术消化吸收计划》10大项目之一的“新型推土机和装载机关键零部件”项目,以从美国卡特皮勒公司引进的推土机、装载机等五种主机关键零部件技术为对象进行消化吸收,项目完成后产品质量可以达到80年代世界先进水平,主机及零部件的国产化率分别超过80%和85%,年新增销售收入20亿元。 (三)改革开放以来机械工业技术引进中存在的问题 改革开放以来,中国机械工业共引进技术二千多项,其中软件技术占全国的1/3以上,是引进项目最多,引进内容最广的行业,在促进机械工业科技进步,推动机械企业技术改造,提高国民经济各部门技术装备水平方面发挥了重要作用。但也存在不少应引以为训的问题: 1.引进技术的结构不够合理。80年代以来,机械工业单项技术引进虽有明显增加,但引进技术结构中硬件比例仍然偏高,工艺技术引进比例偏低,这在“八五”期间表现得尤为突出。如1992-1995年,机械工业系统进口成套设备、关键设备和生产线带制造技术的项目数占引进技术项目总数的42-68%,引进费用占引进总额的80%以上〔6〕。进口设备和生产线虽省时省事,能迅速提高生产能力,取得立竿见影的经济效益,但用汇高,也难以引进真正先进的制造技术,还得长期花外汇购买配套件。例如,仪表系统“六五”期间为生产引进技术产品,进口零配件所花外汇达5870万美元。 2.引进技术与消化吸收失衡。由于只注重技术引进的投入,不重视消化吸收的投入,把主要精力和资金放在引进投产上,未能很好地组织各设计、制造、施工、使用等单位和产、学、研各方面力量进行协同攻关,加之缺乏支持装备国产化的激励政策,致使许多引进项目消化吸收缓慢,国产化程度低,发挥作用有限。就已引进的技术看,从图纸资料的翻译、转移到投入批量生产,一般要用三年以上时间,大型复杂装备的消化周期还要拉长。有的产品投产后性能指标达不到进口产品水平,形不成规模经济效益。制造难度大的大型成套设备的国产化水平更低。例如,中国从70年代就开始大规模引进国外先进的大型石化成套装备,但始终没有解决好国产化问题。按大型石化设备采购额计,1985年国产装备市场占有率仅为10%,1997年也只有20%左右。由于技术引进与国内消化吸收及自主开发结合不紧密,导致机械工业技术引进仍停留在掌握已有技术、提高国产化率的较低层次上,没有上升到形成自主开发创新能力上来,因此也就难以走出“引进——落后——再引进——再落后”的“Zeno悖论”的陷阱。 3.宏观调控乏力,重复引进现象严重。由于宏观调控乏力,审批把关不严,缺乏权威性的引进规划和综合性、全局性分析论证,加之体制上条块分割以及长官意志作梗等原因,导致大型装备、高档消费品生产线和中小型机电产品的盲目进口和重复引进。在90年代境外直接投资大量涌入的时候,这种“引进竞赛”问题变得更加突出。如在重大成套设备引进方面,自70年代以来,中国从国外引进的化肥生产装置就有120多套,花外汇48.1亿美元,其中大部分是近10年来利用外资引进的;同期还引进了乙烯装置20套,聚乙烯装置21套等,共耗资达200多亿美元。重复引进大化肥和石化成套装置数量之多、耗资之巨、持续时间之长在世界上绝无仅有。〔8〕大型设备引进是如此,单项技术的重复引进现象也比较严重。重复引进不仅花费了大量的外汇,加剧了国家建设资金的紧张,更严重的是使国内的机械制造能力闲置,技术水平得不到提高,窒息了民族工业及制造科技的发展。如果我们学习日本“一号机进口,二号机改进,三号机出口”的经验,按照一仿二改三创造的原则只进口少量生产线和样机并对制造技术加以消化吸收,那就会别有一番景象。 4.不讲究引进策略。不少单位把主要精力放在出国、谈判、签约等具体性事务上,较少注意总结经验和进行引进前的可行性论证,更缺少具有理论性、战略性、前瞻性的系统谋划。由于缺乏对外贸易经验,不熟悉国际惯例,不了解国际市场行情,不研究引进策略,致使机械工业技术引进费用偏高,平均每项比日本高出3~8倍;有的专利已过期,有的技术已淘汰,有的产品环保部分严重不合格,却白白搭上大量外汇去引进,造成不应有的损失。 五、历史给我们的几点启迪 回顾建国50年来机械工业技术引进的曲折发展历程,认真总结其正反两方面的经验与教训,可以得出以下几点启示: 1.必须正确选择技术引进的内容与方式。目前,中国机械工业已有比较雄厚的物质技术基础,已没有必要再象50、70年代那样为提高生产能力而花费大量外汇去进口大批成套设备,以减少对外国技术的依赖性,增强本国的自主开发能力。在我国机械工业今后的技术引进工作中,必须学习先进国的成功经验,不断加大单项技术在技术引进结构中所占的比重,而单项技术又要以先进适用的设计制造技术和关键、共性技术以及管理技术等“软件”技术为主。也就是说,凡是国内有一定技术装备基础,引进技术后自己就可以制造的,就决不进口设备;凡是购买关键设备或部分关键部件就可以配套生产的,决不进口成套设备或整机;凡是进口国内急需而又不能制造的硬件设备,必须同时引进其设计制造技术。只有这样,才能以最小的代价获得最大的引进效益。 在引进技术的内容上,要根据机械行业发展需要和市场需求,结合自身的技术水平、工作基础和配套能力,采用许可证贸易、技贸结合、合资经营、交钥匙工程、顾问咨询等灵活多样并有长期实践基础的引进方式,引进那些投资少、见效快、盈利多、创汇高的先进成熟技术,特别是关键、共性制造技术和重大装备技术。鉴于当前国有机械企业尚未走出低谷、下岗人员增多这一国情,引进技术不能片面追求高、新、奇,而应注意其实用性,主要引进一些有利于缓解劳动力就业矛盾的先进适用技术和国内已有技术所需的配套技术,对国内研究开发工作已经成熟或依靠自身技术力量短期能解决的、国内生产不急需的或不适合中国国情的、暂时消化吸收不了的或难于推广应用的技术及产品,则应限制引进。 2.必须处理好技术引进与消化吸收及自主创新的关系。大家知道,科学无国界,技术却有国界,中国机械工业目前所引进的技术虽然是国际上80年代末、90年代初的先进技术,但大部分是国外处于生产饱和期和即将淘汰的设备和技术,是“二手设备”和“二流技术”,真正先进、尖端或敏感的技术国外是不轻易转让的,甚至对我严密封锁,也无法靠技术贸易方式获取。现代科技发展日新月异,如果中国只重视引进技术和设备,满足于投产、达产,提高生产能力,而不重视发展创新,那就只能永远步别人的后尘。日本技术引进的成功经验,在于走引进创新之路,致力于消化引进的世界各国技术之长;并结合国情加以改进创新,从而后来居上,成为世界经济强国的。据对我国大型机械工业企业在“八五”期间开发成功的92种量大面广的典型新产品的技术来源进行抽样调查,发现主要利用国外技术开发的产品占57%,立足于国内自主开发的只占43%,说明中国机械工业发展主要依赖于引进国外技术的状况尚未发生根本性变化,机械工业消化创新和自主创新能力亟待加强。因此,中国机械工业在今后的技术引进中,必须坚持“洋为中用”和“一学、二用、三改、四创”的原则〔9〕,将学习借鉴和发展创新相结合,将引进先进技术与提高国内科研、设计、制造能力相结合,在加强机械工业技术创新体系与自主创新能力建设的基础上,花大力气搞好技术引进的消化吸收、二次开发与创新工作。要本着“一家引进、联合创新、多方受益、国家得利”的原则,开展多形式、多层次的产学研合作,组织科研、设计、制造、使用单位等多方面力量开展多学科、多技术、多部门的联合攻关,建立起技术引进的联合创新机制和消化吸收的技术联动体系。同时做好引进技术,特别是共性关键的推广应用工作,提高整体技术水平和规模经济效益,进而推动机械产品与技术的出口,实现“引进技术——消化吸收——改进创新——扩大出口”的良性循环。 3.必须加强对引进技术的宏观调控。一是要将技术引进与我国机械工业发展战略和“三大战役”相结合,与机械企业技术改造及机械产品出口创汇相结合,制定出科学系统的引进规划和计划,明确技术引进的战略目标、指导思想、基本原则与重点任务,以指导全行业的技术引进与消化吸收工作;二是强化对技术引进宏观管理,在下放技术引进审批权限的同时,建立权威性的技术引进管理机构,加强对技术引进的宏观导向和重大引进项目的审批,减少和杜绝低水平重复引进和重大、成套项目的盲目引进,保证技术引进的先进性、实用性和效益性;三是进一步完善技术引进的政策法规体系,如产业技术政策、国别政策、消化吸收与创新政策、国产化政策等,以规范各方面的技术引进行为,体现对技术引进与消化创新的政策倾斜;四是运用税收、价格、信贷、财政、汇率等经济杠杆对技术引进加以调节与扶持,如对国内急需的引进项目和骨干企业技术引进项目在关税和产品税上给以优惠,对重大消化吸收项目给予贴息贷款,对市场容量已饱和的引进项目加征关税等。 4.必须搞好可行性论证。为了保证引进的项目在技术上先进、经济上合算、生产上可行,在引进前必须进行详细的调查和充分的可行性论证。要广伸触角,建立技术引进的信息收集与反馈网络及技术引进资料库。要赋予有资格的咨询公司一定的法律地位,规定重大技术引进项目必须由其提供可行性分析报告。在对引进项目特别是重大项目进行技术经济分析时,要从本国的技术、资源和经济条件出发,充分考虑自身的技术力量、消化吸收能力、外汇及资金来源、市场需求、生产条件、环保标准、材料和零部件配套状况以及国际经济形势等方面因素,并对引进项目的消化吸收与国产化前景及可能取得的经济社会效益作出科学预测,在知己知彼的基础上,“货比三家”,选优、择廉引进,只有这样,技术引进才能做到选得准、花钱少、收效高。 机械工业论文:我国机械工业吸收能力论文 摘要:东道国企业的技术吸收能力是影响FDI技术外溢的重要因素,主要分析我国机械工业在人力资本、技术基础等方面的技术吸收能力对FDI技术外溢的制约情况,提出增强技术吸收能力、促进我国机械工业FDI技术外溢的对策建议。 关键词:FDI;技术吸收能力;技术外溢;机械工业 1研究回顾 东道国企业的吸收能力影响FDI技术外溢的效果,这已得到诸多学者的普遍认可。Borenszteinetal的研究表明:单纯的FDI流入并不直接导致技术外溢效应,FDI是否能促进东道国经济的技术进步,从而最终推动经济增长还取决于东道国的吸收能力如何。Borenszteinetal首次运用人力资本作为吸收能力的指标将东道国的吸收能力具体量化,其研究结果表明FDI与东道国的人力资本相结合对经济增长起到了明显的推动作用;进一步的研究还发现,FDI的技术外溢作用存在“临界水平”,即只有当东道国人力资本存量足够丰裕时,东道国才能吸收FDI的技术外溢。Olfsdotter(1998)认为除了东道国的人力资本存量之外,经济开放度、政府政策、人口增长率、基础设施状况乃至行政效率、知识产权保护度等因素同样起着重要作用。Alfaroetal(2000)则认为东道国的金融市场效率是影响其吸收能力的关键因素。Markusen Vanables(1998)用具有技术优势的外资企业与东道国内部门的链接效应(LinkageEffect)来考察东道国的吸收能力。Kinoshita(2000)将研发的作用分为两部分:一是研发的创新作用;二是研发的学习效应,即东道国国内研发的增加将提高国内企业对FDI技术的吸收效果。 我国学者赖明勇、包群、阳小晓(2002)通过实证研究表明在影响我国外商直接投资的众多因素中,人力资本存量起到至关重要的作用,我国人力资本存量的丰裕度决定了对FDI的技术扩散效应的吸收程度。张斌盛、唐海燕(2006)选取留学回国率和外资就业率作为人力资本流量的指标,与传统的人力资本存量指标一起纳入模型进行回归和比较分析,结果表明,FDI和人力资本相结合与经济增长呈显著正相关,尤其是留学回国率以及外资就业率与FDI的结合,其正效应更为显著。 2我国机械工业吸收能力对FDI技术外溢的制约分析 (1)我国机械工业研发经费不足,技术基础薄弱,制约了对FDI技术外溢的吸收。国际上一般认为,研发经费支出占销售额的比重达2%时,企业才可能维持生存,而达到5%时才有竞争力。比较而言,我国机械工业行业许多内资企业还未达到2%的水平,与跨国公司存在巨大差距。研发投入是技术创新优势的来源,也会影响到外商投资企业与国内供应商之间建立关联而产生的技术外溢效应的大小。我国企业要想提高自身技术吸收能力,还需要进行较大的投资,这只有一些大型企业才能做到。而我国机械工业中尽管有些国有企业规模很大,但是,真正能够在国际上具有很强竞争力的企业还屈指可数。目前我国机械工业多数企业经营规模小,未能形成一批占有较大市场份额、具有国际竞争力的大企业和企业集团,也未能形成一大批专业化协作配套厂。而且生产的产品品种少,技术含量低,质量不稳定。如我国国产金属切削机床中,数控机床仅占2.8%,而日本1987年已达30%,德国1990年达54%。我国一些机械产品的质量标准总体上低于发达国家,国家标准与国际标准存在差距;高新技术产品、机械基础产品和重大技术装备成套供应能力不能满足市场需求,长期依赖进口;中低档机械产品出现结构性过剩,积压严重。由于我国机械工业中间产品生产企业的规模一般都较小,在所生产的中间产品的性能、质量稳定性和多样性等方面与跨国公司的要求相比存在着较大差距,导致跨国公司难以与之建立起后向联系。而且我国企业在技术及管理水平上与跨国公司的差距大,双方难以建立平等的合作伙伴关系,跨国公司觉得培植当地供应商的成本太高,从而选择国外进口中间产品。而跨国公司如果与我国企业之间的联系微弱,其中间产品来源于国外,产品在国际市场上销售,子公司的经济活动只是充当了一个组装中心的功能,那么就很难对我国经济产生技术溢出。 (2)我国机械工业人力资本水平低对FDI技术外溢吸收的制约。由中国机械工业联合会、中国机械冶金建材工会组成联合调查组于2005年的一项调查表明:目前我国机械行业高级技工所占比例小且年龄结构老化。据对87家机械行业国有大中型企业调查统计,生产工人中,高级技师和技师、高级工、中级工、初级工、无等级工分别占工人总数的2.26%、13.54%、31.77%、34.34%和18.09%。87家企业中,中级工、初级工、无等级工所占比例达84.2%。这与工业发达国家高级技工占40%的比例相差甚远。从调查情况看,高技能人才奇缺,后继无人严重。以调查的企业数据为例,高级技师仅占工人总数的0.26%,技师占2%。而且近70%的中级工、初级工(不含无等级工)只有中等以下文化程度,这种素质状况远不能适应高、新、精设备对操作工的需要。高级人才、技术人员的匮乏必然会影响到外资企业对我国机械工业的技术转移和扩散。跨国公司子公司需要在东道国雇佣熟练劳动力和高素质的管理人员,如果当地劳动力素质与跨国公司的要求存在着较大的差距,就会加大跨国公司的进入成本。因此,由于人力资本的限制,我国难以吸引资本技术密集型的跨国公司进入,同时也不能有效吸收跨国公司扩散的技术。(3)政策、体制不完善也影响到FDI对我国机械工业技术外溢的大小。这主要表现在以下几方面:第一,我国科技体制改革不到位。我国机械工业比较分散,开发能力建设上过多注重行业研究所研究能力的提高,每个产品都有归口研究所,产品开发主要依靠研究所,而没有重点把产品开发能力放在企业进行。同时,对于大量尚不具备建立开发中心能力的中、小企业,政府未能充分利用科研院所力量,为其提供技术支持,建立起技术开发支撑体系。在这种背景下,希望提高技术水平从而进入跨国公司全球分工体系的企业既得不到科技资源,也难觅技术支持和帮助,外资企业在国内市场遭遇不到有力的竞争。这样,技术外溢既缺乏有效的利益激励,也缺乏有力的竞争促进,技术外溢的步伐就会相应放慢。第二,通过FDI引进技术的管理体制上还不完善。未能很好地组织各设计、制造、施工、使用等单位和产、学、研各方面力量进行协同攻关,加之缺乏支持机械装备国产化的激励政策,致使许多引进项目消化吸收缓慢,国产化程度低,发挥作用有限。就已引进的技术看,从图纸资料的翻译、转移到投入批量生产,一般要用三年以上时间,大型复杂装备的消化周期还要拉长。第三,劳动力市场不完善。人员流动是产生FDI技术外溢的重要途径。在跨国公司的高薪诱导下,大批国有企业技术人员流向外资企业,却很少看到外资企业的管理人员与技术人员回流到国有企业。在人才流动方面,主要是在外资企业之间流动。人员流动带来技术溢出也包括跨国公司的管理和技术人员离开跨国公司后自己创业。这需要国内存在较为健全、完善的金融与资本市场,但从现在的情况看个人创业的困难较大,特别在融资渠道方面还不够通畅,贷款担保风险投资基金业的发展尚显不足。第四,知识产权保护制度不完善。知识产权保护不力,使得外资企业更加注重对技术的严格保密,也不能更有效地发挥我国机械工业企业在技术上自主创新的积极性。据机械工业联合会的统计,目前工业发达国家的新产品贡献率52%,我国仅为5.9%。具有自主知识产权优秀技术的产品少,克隆产品较多。这样的结果除了自主创新能力削弱之外,还容易遭到侵权指控。即使出现了自行研制的技术,也很容易被指责为“剽窃”。中国不久前自行研制的“CM1海豚”磁悬浮列车还没有试运行,就被德国一些媒体和企业指责为“抄袭了德国磁悬浮技术”。 3提高技术吸收能力促进FDI技术外溢效应的对策 首先,加强机械工业人才队伍的建设。结合行业和企业的发展实际,积极支持和指导企业对各类人才队伍的建设工作,特别是要充分利用现有资源,加强对各工种岗位技能工人的培养,通过继续教育、技术比武、职业培训、技能鉴定等多种方式,加快提高技能工人队伍的整体素质。此外还应建立有效的激励机制,充分发挥技术人才的创造性与积极性。确实落实国家有关技术入股、技术参与分配的政策,鼓励有真才实学的技术人才开发新技术、新产品,或应用高新技术提高传统机械产品的技术水平。 其次,努力推进技术创新和“产学研”相结合,建立和完善以企业为主体的社会技术创新机制。我国机械工业企业要充分利用已掌握的自主知识产权,加强与国内外科研单位和企业合作,充分利用并整合国际国内先进技术,扩大市场占有份额。按照市场经济规律,利用产业集群的载体,以企业为主体,以高校和工业研究院等科研院所为依托,促进产学研紧密结合,加快对机械行业亟待解决的科技问题、重点项目的研究和重点产品的技术升级、以及产品前沿性的研究和攻关,形成三者互相合作、合理分配和利用资源、研发成果共享的创新局面。这样不但会使创新能力增强,而且还可以加快新技术的扩散,可以使机械工业生产力总体水平在较短时期内迅速提高。 再次,增加我国企业研发投入。要解决研发资金不足的问题,首先应转换企业经营机制,使企业在市场竞争中不断提高自身实力。只有实力提高了,才有更多的资金投入到研发活动中。同时,政府也应有辅助投资并且给予相应的鼓励政策。在有关机械工业的科技计划中,增加创新技术研发的比重以及重大技术机械装备国产化专项基金的预算。在原行业技术发展基金的基础上,可重组成立国家产业技术基金,重点用于支持共性、基础性、关键性和竞争技术的研发。另外,要健全、完善金融市场,为国内企业提供良好的融资渠道。尤其是要大力发展科技信贷业务,扩大金融机构对企业的科技投入。 机械工业论文:机械工业绿色制造技术管理论文 [论文关键词]绿色制造机械制造可持续发展 [论文摘要]在节约环保的发展趋势下,推行绿色制造技术给机械工业带来了新的发展机遇。本文从分析绿色制造技术的特点入手,阐述了企业在实施绿色制造技术时应遵循的原则,并指出企业推广实施绿色制造技术的主要途径。 一、绿色制造技术的特点 绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效益的现代化制造模式,其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中,对环境的影响(负作用)最小,资源利用率最高,并使企业经济效益和社会效益协调优化。其主要特点有以下几点: 1.绿色设计。绿色设计是融产品的质量、功能、寿命和环境于一体的系统设计方法。在设计之初就应在产品生命周期的各个环节都考虑产品的环境属性(如:可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性等),并将其作为一个重要的指导原则。绿色设计方法具有绿色性、集成性和并行性:它首先是在绿色(节能、环保)设计的原则指导下,在一开始就考虑产品周期全过程的所有因素,包括产品质量、成本、进度计划、用户要求等。在设计过程中使材料选择、结构设计、工艺设计、包装运输设计、使用维护设计、拆卸回收设计、报废处置设计等多个设计阶段同时进行、相互协调,各阶段和整体设计方案、分析评价结果及时进行信息交流和反馈,从而在其设计研发过程中及时改进,使产品设计达到最优化。 2.绿色材料。绿色材料是指在选材时尽量选择无污染或少污染,易回收的材料。为此,一是要多开发绿色材料,并建立绿色材料库;二是设计选材时要注意经济效益与社会效益相协调。 3.绿色工艺。绿色工艺是指在产品加工过程中尽量节约能源、减少污染。绿色工艺与洁清生产密不可分。绿色工艺主要还应从技术入手,尽量研究和采用物料和能源消耗少、废弃物少、对环境污染小的工艺方案。如现在的精确成形、干式切削、准干式切削、生产废物再利用、快速原型制造等都是绿色工艺的新技术。 4.绿色处理。绿色处理是指上一个生命周期报废的产品通过有效的回收又进入下一个生命周期的循环中。为了便于产品的绿色处理,一是设计之初就要考虑产品的材料和结构设计,如采用面向拆卸的设计方法、模块化的设计方法;二是发展绿色再制造技术,如再制造加工、过时产品的性能升级等。 二、企业实施绿色制造技术的原则 实施绿色制造技术过程中,企业必须遵循以下原则:(1)依据ISO14001的要求事项,建立、实施并不断完善环境管理体系,定期对体系进行评审,确保体系有效实施;(2)在企业的全部活动中自主地制定环境目标,进行环境保护;(3)控制或减少设备开发和制造阶段使用和排放对环境负效应大的物质,推进污染预防。在设备开发、制造和废弃过程中考虑资源的有效利用和再生利用,降低损耗。加强固体废弃物的回收再利用管理,减少污水、烟气、噪声等对环境的影响。开展节能降耗活动,合理利用能源资源。 三、我国机械工业实施绿色制造技术的主要途径 1.建立并遵守环境保护体系,重视绿色意识教育。我国机械工业应加快建立ISO14001环保体系,并且致力于同ISO9001质量体系一体化,便于在开展各项活动中兼顾评价环境影响。通过建立环保体系,使企业员工能够针对产品生命周期全过程中伴随的环境问题进行正确识别,并积极采取措施加以预防和有效处理,使环境控制的思维方式和行为模式制度化、惯性化。通过建立“善待环境”的工厂,谋求与地球环境、需求者、地域社会的共生,从而实现工厂与社会的可持续发展。重视对员工进行安全意识、质量意识、节约意识、效率意识、环保意识等的教育和培训,以提高全体员工对经济效益、环境效益和社会效益的正确理解,充分认识到绿色生产的社会责任。 2.注重绿色设计,实施绿色制造工艺技术。绿色设计是绿色制造技术的优秀,设计阶段是产品生命周期的源头,从源头控制环境要素无疑是最有效的方法。 目前机械工业在绿色设计方面的主要内容包括:(1)确定绿色设计的原则是选择绿色材料和绿色零部件进行设计,选择绿色工艺和设备进行加工,用节能、节水、省料等最优化设计规定产品的实现方式,对材料进行标识,优化可装配和可拆卸性设计;(2)确定绿色的设计评价指标是节能、节水认证和再商品化率;(3)产品绿色排序是一种表示产品绿色程度的方式,主要是通过第三方采用随机抽样方法,由顾客对同行业同类产品的能耗、美感、安全、健康、警示、适用的性能、可接受的性价比、企业再商品化率、自我申明等内容进行定量评分。第三方将抽查结果结合公共环境报告进行综合分析,将排序结论向社会公告。其权威性虽往往受到质疑,但可作为顾客选购产品时的参考,因此也是顾客对企业产品满意度的一种体现,成为企业进行绿色改进的信息来源。 3.创新技术工艺,发挥环保效益。绿色制造技术应从理念落实到具体生产技术工艺中,才能最大限度地发挥其环保效益。比如在磨削加工时,采用油基磨削液会产生油气、烟雾,使生产环境恶劣,而且磨削液的后期处理成本太高,要改善这种情况,可以采用干磨削或准干式切削方式来加工。这样不仅有效地减少了资源消耗,节约了生产成本,而且还有利于降低对环境污染,有利于操作人员的劳动保护。 四、结束语 在大力倡导环保主题的今天,基于可持续发展观点的绿色制造技术是一种以保护环境和资源优化为目标的现代制造模式。我国从事机械制造的工程技术人员应该加强绿色制造技术的研究,重视绿色制造技术的应用,促进我国机械工业的可持续发展,推进我国机械加工企业的国际化成长。
工业技术论文:能源工业技术创新论文 一、研究方法及指标设计 (一)DEA模型方法 DEA方法即数据包络分析法,它是一种非参数方法,可以用来解决涉及多个投入及多个产出的相对有效性的问题。能源工业技术创新效率评价是复杂的相对效率问题,难以用单一的指标衡量,因此,采用DEA方法更具有实际应用价值。CCR模型是DEA模型中的一种形式,假定规模报酬不变,然后运用线性规划及其对偶模型求出决策单元的效率前沿面,得到决策单元的相对效率,再对松弛变量求解,判断决策单元的有效性,并在此基础上对决策单元进行改进。 (二)效率评价指标体系 1.投入指标能源工业技术创新的投入指标主要包括人力和资金,而资金投入分为R D经费投入与非R D经费投入。霍慧智选择R D总投入,政府R D总投入等作为投入指标[4]。张晓波主要选取了R D投入,技术人员作为投入指标[9]。创新活动中R D起到基础作用以及支撑作用,因此选取R D人员,R D经费支出作为投入指标。同时,对于非R D经费投入,由于中国能源工业的自主创新能力不足,引进技术成为提高技术创新能力的重要途径,选取技术获取及技术改造费用作为投入指标项。2.产出指标在技术创新产出指标的选取上,一般包含出版科技专著数,专利数以及学术数。张曦将申请专利数和新产品产值作为煤炭企业技术创新效率研究的产出指标,这两个指标分别表示了企业创新水平和成果转化的经济效率[10]。代碧波,姚凤阁将专利申请数,新产品开发项目数和新产品销售收入作为产出指标。刘芳也选择了专利申请数和新产品销售收入为产出指标[11]。申请专利数代表了技术创新过程的中间成果,是技术上质的提升,而新产品销售收入则是新产品销售后获得的收入,代表了市场对能源工业的技术创新为市场接受[12]。据此,能源工业技术创新产出指标选择专利申请数和新产品销售收入。能源工业技术创新投入指标为:R D人员,R D经费支出,技术获取及技术改造费用;产出指标为专利申请数,新产品销售收入。 二、DEA模型在技术创新效率评价中的运用 (一)数据来源 选用能源工业5个子行业作为样本:煤炭开采与洗选业(A1),石油和天然气开采业(A2),石油加工、炼焦及核燃料加工业(A3),电力、热力的生产和供应业(A4),燃气生产和供应业(A5)。运用DEA方法对能源工业各子行业2003年至2011年的技术创新效率进行评价,并采用Matlab6.5进行数据处理,投入产出数据均来源于2004年至2012年的《中国科技统计年鉴》。 (二)能源工业技术创新效率评价 对能源工业的5个子行业的技术创新效率进行分析,使用Matlab6.5软件对数据进行处理,结果见表1所示:由表1可知,煤炭开采与洗选业的技术创新效率总体呈上升趋势,但技术创新效率平均值仅为0.4446,在各子行业中处于最低水平。石油和天然气开采业的技术创新效率平均值为0.9647,其技术创新效果最好。石油加工、炼焦及核燃料加工业技术创新效率较高,均值为0.9154,但波动较大。电力、热力生产和供应业的技术创新效率处于5个子行业的中等水平,2003年效率值较为异常,只有0.0355。燃气生产和供应业的技术创新效率值一直在有效和无效之间变化.根据能源工业5个子行业的技术创新效率值,得到能源工业整体的技术创新效率如下表所示:从能源工业技术创新总的投出和产出来看,2011年R D人员比2003年增长了3.25倍,研发费用增长了7.33倍,中国对研发费用的投入大于R D人员的投入。比较R D经费和技术获取及技术改造费用可以发现,能源工业非常重视技术的升级和改造。能源工业技术创新的产出,专利申请数逐年快速上升,而新产品的销售收入增长缓慢,波动较大,可以看出能源工业技术创新成果转变为经济效益方面仍存在不足。2003年能源工业技术创新效率处于最低水平0.3665,2011年达到最大值0.8269,上升趋势良好,整体效率不高,但仍有很大的上升空间。 (三)松弛变量分析 松弛变量值计算出能源工业各子行业技术创新指标的改进幅度如下表所示:由表3可知,在不改变产出的前提下,2003年,2005年和2007年需要减少R D人员的投入,2011年需要减少R D经费支出。在投入不变的前提下,要想效率达到最好,需要增加新产品的销售收入。年和2004年R D人员投入的增加带来的销售收入增副较小。2010年技术创新效率值为1,技术有效,但从改进幅度表可知,其R D人员,R D经费支出和新产品销售收入都可以改进,因而其有效为弱有效。表5表明,在产出一定的情况下,主要是R D经费支出和技术获取及技术改造费用的改进。在投入不变的前提下,以新产品销售收入改进为主。2007年和2011年的松弛变量不为0,技术创新效率为弱有效。由表6可知,要保持新产品销售收入不变,2010年需减少R D人员的投入,2008年和2009年需减少R D经费支出。在不改变投入的情况下,新产品销售收入上升空间较大。由此可知,对电力、热力的生产和供应业来说,新产品销售收入对技术创新效率的影响较大。在2011年电力、热力的生产和供应业的技术创新效率值为1,但其松弛变量不为0,因而其技术创新效率为弱有效。由表6可知,燃气生产和供应业在在收入不变的前提下,适当的加大R D人员以及技术获取和改造费用,新产品的销售收入会有一个巨大的提升空间。 三、结果分析及对策建议 分析能源工业技术创新总的投入及产出、技术创新效率和各子行业投入产出的调整状况可以看出,R D人员和R D经费支出对技术创新效率提高作用较小,技术获取及技术改造费用的增加对其具有较强的促进作用,技术创新成果转化为经济效益的效果较差,新产品的销售收入仍有很大的上升空间。这与中国的能源工业发展现状相符,技术创新的经费一般投入到较低水平的技术研发,高水平的技术研究相对缺乏,对国外的先进技术水平依赖较大。人力资本投入对技术创新效率是有提高作用的,但是由于人力资本的浪费并未显现出其应有的作用。中国的能源企业以国有控股企业为主,虽然2003年到2011年国有控股企业资产的比例在逐渐减少,国有控股企业的产权结构特点导致了对技术创新活动的激励不足,但随着市场开放度和竞争度的提升,能源工业技术创新的发展前景较好。综上所述,提高能源工业技术创新效率可以从以下三个方面进行:一是对R D人员和R D经费的投入须控制在经济合理水平,保证投入效果和质量,增强自身技术创新能力;二是引进国外先进技术,同时改造中国落后的技术,加快技术创新进程;三是引入市场竞争机制,促进能源工业技术创新成果的经济效益转化。 作者:李霞 方海玲 张荣 李媛 单位:西安工程大学 工业技术论文:现代汽车工业技术状况分析论文 编者按:本文主要从引言;问题呈现;解决对策;结束语四个方面进行论述。其中,主要包括:汽车诊断及维修技术也在悄然发生变化、维修手段有待更新:汽车拥有量的不断增加,维修行业业务过程愈显复杂、数据信息量大、维修技术有待提高:汽车维修诊断和维修自身整体发展落后于汽车设计和汽车制造技术的发展、制约汽车维修技术发展的另一个重要因素是维修中环境保护问题得不到落实、现代手段的有效运用:汽车维修业推向现代管理模式和管理方式、汽车维修行业运用先进的现代信息技术进行建档、管理、维修人才的积极培养、加入对维修人员的考试行列应该是趋势等,具体材料请详见。 摘要:随着社会经济的快速发展和人们消费理念的逐渐更新,汽车已成为现代社会中人们工作、生活不可缺少的一种重要交通工具。然而,当我们在尽情享受现代汽车工业发展给我们生活带来种种便利的同时,我们也无法回避这么一个现实,那就是汽车随着行驶里程的增加和使用时间的延续,其技术状况将不断恶化。因此,我们不仅要不断研制性能优良的汽车,也要借助维护和修理水平的提高来恢复其技术状况。 关键词:汽车维修职业教育行业特征检测手段 一、引言 随着国民经济的快速发展,生产制造各领域也随之发生深刻变化,汽车诊断及维修技术也在悄然发生变化。近几年随着我国汽车制造业和公路交通运输业的迅猛发展,汽车数量在不断增加,这客观上对汽车检测诊断和维修技术提出了较高要求,尤其对如何保证通过汽车维修确保车辆运行不造成或少造成社会公害问题更引起社会的广泛关注。笔者结合自己的认识和体会,拟对此问题谈谈个人的看法。 二、问题呈现 1.维修手段有待更新 纵观我国汽车维修行业,多少年来,一直无法摆脱手工作坊式工作模式,实现质的飞跃。特别是由于汽车拥有量的不断增加,维修行业业务过程愈显复杂、数据信息量大,人力往往难以对维修各部门工作进程进行有效监督和对企业经营数据进行准确的统计和分析。以一个三十人的维修行业的月度工时统计,如采用人工计算,需要一个工作人员一到两天的时间,加之维修周期长的统计报表,更是大大增加了管理者主观判断上的失误性,因此极大挫伤了维修员工的工作积极性,弱化了汽修行业的凝聚力;较为零散的管理也弱化了本行业在顾客心目中的形象,不利于为长期、灵活的客户服务奠定坚实的基础;行业维修手段的普遍落后无疑使修车时间延长,劳动效率降低,工时费增多,引起消费者不悦,这可以说是现在汽车维修业普遍存在的问题。同时汽车维修资料信息查询也一直以来处于原始、落后的现状,这一点是公认的,传统的汽车维修资料查询形式,如主要借助图书、杂志、报刊等落后传统媒体没有改变,其结果只能是信息量小、查询速度慢、资料更新迟缓,特别对于近几年来大量涌入的进口汽车,更因缺乏维修资料,给维修工作带来很大的困难,就相当一部分汽车维修技术人员而言,他们根本不可能将数千种车型的维修资料、数据、程序等记忆在大脑中,汽车维修现有落后的维修手段越来越显示出自身的局限性。 2.维修技术有待提高 汽车维修诊断和维修自身整体发展落后于汽车设计和汽车制造技术的发展已经是一个不争的事实。现在汽车已经是高度的机电一体化,尤其微电子技术、电子控制技术在汽车上已经广泛应用,可就现在大部分汽车维修人员现有的维修技术,和他们所接受的一些职业教育和职业培训,已经不能满足现代汽车维修技术的要求;汽车维修中,维修人员确定维修思路由于受到自身先天条件(维修技术)的制约,显得较慢,且又不准确,所以遇到棘手的、错综复杂的故障就会感到束手无策,这种情况下许多人往往采用碰的方式,毫无头绪地对一些部件进行更换,给车主带来不必要的经济损失。就现在的一些顶级车而言,敲打维修只能是捉襟见肘,毫无意义。同时,制约汽车维修技术发展的另一个重要因素是维修中环境保护问题得不到落实。我们知道,汽车废气排放的标准对现代汽车技术的要求越来越高,对于汽车维修业来说,不仅要求一些部件的重装质量非常好,而且要体现维修人员的高超的维修技巧,否则一般的维修水平就不能通过排放标准所规定的要求。综上所述,由于汽车职业教育跟不上维修行业一线上不断发展的形势,客观上已经导致了很多问题和争议,目前汽车维修行业人员的素质问题,特别是汽车维修职业教育问题日益突显,如何培养优秀的汽车维修工人,提高行业的整体素质,已经是摆在整个行业面前较为突出的问题。 三、解决对策 1.现代手段的有效运用 随着科学技术的快速发展,我们应尝试将以计算机为主要载体的现代信息技术运用到汽车维修业中去,以实现把汽车维修业推向现代管理模式和管理方式的高潮。我们有理由相信现代信息技术的运用将预示着汽车维修革命的到来,这种革命的到来会让汽车维修从业人员的维修服务意识不断根深蒂固,他们也将会切身体会到先进维修手段的运用所造就的是“高端服务”,这种服务将势必成为汽车维修行业将来竞争最重要的手段。当然,基于强势维修手段下的维修体系应该包含良好的维修服务、售前服务及售后服务,缺一不可。事实上现代信息技术的运用不仅可以加强维修人员的服务意识,也将有助于提高整个维修行业的运行效率,特别是有助于建立快捷,方便的客户维修信息和维修档案;建立稳定的客户关系和科学准确的维修经营数据。可以说,汽车维修行业运用先进的现代信息技术进行建档、管理,不仅速度快,时间短,资料全,效率高,而且准确及时的汽车维修报表在客观上也能减少管理者主观判断上可能造成的失误,这有利于加强维修全体员工的工作积极性,加强行业的凝聚力。伴随着网络技术的飞速发展,汽车维修专业互联网的开通将可以更迅速、快捷地提供维修配件、维修设备、维修资料、维修技术与管理人才等方面的供需信息,使维修行业经营者和管理者能够及时获得信息,作出正确的选择和决策,而互联网上的行业之间的技术交流和人才互访,也将加速汽车维修技术人员的整体技术水平提高。 2.维修人才的积极培养 汽车维修行业的健康有序发展维修人才是关键,任何离开或忽视了人自身发展的因素去寻求企业内部的所谓发展只能是空中楼阁。所以我们除了要求维修人员参加日常的维修培训外,使他们通过汽车维修专项技能认证体系来提高他们的维修水平也是行之有效的方法。诚然,我国曾经有类似于汽车修理工国家职业标准对汽车从业人员的认证考核,且早在本世纪初期就大约有十几万人通过鉴定并取得资格证书,但是原有的职业教育知识体系陈旧,没有充分体现现代汽车技术的闪光点和发展趋势,因此考虑新的适合汽车维修发展趋势的职业教育以及考试模式显得特别重要。同时,现在的职业技能鉴定是全科式的,几乎和汽车设计,制造,维修有关联的所有科目都得掌握,根据现代汽车设计和制造技术的发展情况来看,做汽车维修的专才显然不够,特别是随着汽车维修业的发展,以往对维修人员考核中比较弱化的项目,如汽车配件和估损以及维修企业管理,在现代维修业发展形势下显得格外重要,将它们加入对维修人员的考试行列应该是趋势。 事实上通过有关机构的调查表明,大部分行业内人士对这这考核项目都表现出极大的兴趣。而且我们认为,汽修考核应该涵盖目前汽车技术最新的发展要求,体现规范的诊断思路和操作流程,对于考试合格人员应统一颁发由国家劳动和社会保障部职业技能鉴定中心制订的证书,以确保国家职业资格证书的效力,只有这样才能确保对汽车维修从业人员的教育符合形势发展的要求。 四、结束语 现代社会对汽车故障诊断技术和维修要求非常高,汽车维修过程中,要树立汽车维修行业在整个社会中应有的地位,需要的是维修行业硬件和软件的共同发展,只有这样才能保证整个汽车维修行业的健康合理发展。 工业技术论文:国防工业技术发展论文 1、加快现有国防工业技术向民用工业领域的转移步伐,形成有效的技术转移机制。 由于民期片面奉行“军工优先”的技术发展方针,我国的国防工业技术不论在实际水平还是发展速度,由于长远领先于民用工业技术。在国防工业技术领域已经形成了一支强大的技术研究队伍,具备了较先进的技术研究设备和较优越的技术开发条件,对于民用工业技术构成了较大的技术优势。因此,要真正实现国防工业技术与民用工业技术的普遍结合,首先应当加快现有国防工业技术向民用工业技术领域的转移,推动民用工业技术及整个工业技术的发展。这是国防工业技术与民用工业技术普遍结合的第一步,也是关键的一步。 这种转移应包括以下三个方面: (1)技术能力的转移。充分利用国防工业技术领域的设备、条件等因素发展民用工业和民用工业技术。 ①利用国防工业领域较强的技术能力,开辟民用工业和技术的一些新领域,提高整个工业技术的发展水平。 ②利用国防工业技术领域的技术能力,帮助民用工业企业进行技术改造,促进传统产业的技术进步和技术产品的更新换代。 ③利用国防工业技术领域的技术能力,特别是富裕的生产技术设备,直接开发或生产民用工业品。 (2)技术成果的转移。把国防工业技术研究领域中所取得的技术成果直接应用到民用工业部门,推动民用工业生产的发展和技术水平的提高。 一般来说,国厉工业技术成果(待别是一些尖端技术成果)都具有一定的保密性。在国防工业技术的发展中强调技术保密是无可非议的。但是,如果为了保密而把国防工业技术局限在国防工业领域,限制其向民用工业部门的转移,就会使大量国防工业技术闲置,难以发挥其应有的社会经济效益,造成人力,物力和财力的浪费。因此,在国防工业技术的发展中,我们完全可以借鉴国外的有关经验,建立来相应的解密制度,使国防工业技术研究成果在一定的保密期之后及时地向社会解密,使这些新技术、新工艺、新方法、新设备和新材料迅速地被民用工业所采用,促进民用工业技术的发展。 (3)技术人才的转转。使国防工业技术领域的技术人才直接进入民用工业技术领域,从事民用产品和技术的研究和开发。 2、充分利用民用工业技术发展国防工业和技术。 在加速国防工业技术向民用工业和技术领域转移的同时,伐们还必须充分利用民用工业技术领域的研究成果来发展国防工业,弥补国防工业技术的不足。由于技术发展的相关性和互补性,不同领域的技术不仅可以相互促进,而且可以相互利用。在国防工业技术的发展中,也完全可以直接应用民用工业领域相关的研究成果,避免不必要的重复研究和开发。这样,就能大量地节约科研经费,提高技术开发的效率,使国防工业技术的研究范围,把有限的人力、物力和财力集中于国防工业的优秀技术和关键技术的研究和开发,使国防工业真正成为高新技术的研究和开发基地。 3、在国防工业技术与民用工业技术相互转移和利用的基础上,实现两者的复台。 自80年代以米,世界的技术发展呈现出一种复合化的趋势,不同领域和部门的技术之间、传统技术与高新技术之间日益一体化,形成了一个多用普适技术群,它不仅使各个领域和部门的技术水平迅速提高,而且使传统技术具有了新的价值和功能。在国防工业技术的发展中,我们必须适应这一潮流,在国防工业技术与民用工业技术相互转移和相互利用的基础上,实现二者的复合,使国防工业部门和民用工业部门真正实现伎术共享。这种复合,应该是一种多层次的整体的复合。它包括. (1)机构的复合。随着工业技术的发展,一除了各个技术领域的某些特定技术研究机构外,国防工业技术与民用工业技术研究机构之间的界限将逐渐被打破,实现一体化。 (2)功能的复合。不沦是国防工业技术的研究部门还是民用工业技术的研究部门,都将从单一功能型向多功能型转变。使之既能进行国防工业技术的研究与开发,也能进行相关的民用工业技术的研究和开发,实现功能的复合化。 (3)技术成果的复合。在机构和功能复合的基础上,最终实现国防工业技木与民川工业技术成果的一体化,使国防扣民用工业部门实行技术“共有”,为国防工业与民用工业的复合创造条件。 只有通过这种多层次的整体复合,才能不断少日石新的技术领域,获附新的技术手段,促进国防工业技术与民用工业技术的共同女展,真正实现两者高层次地、普遍有玫地结合。国防工业技术与民用工业技术的复合,既是技术发展的客观要求,也是普遍结合的最注方式。 国防工业技术与民用工业技术普遍结合的根本目的无疑是:使国防工业技术既能跟上世界军事技术的友展步伐,满足我国国防现代化建设的需要,又能使之纳人整个工业技术的发展体系之中,成为我国社会主义经济建设的一支重要力量,推动国民经济的发展。具体来说,通过国防工业技术的普遍结合,要达到以下三个基本目标: 1、“以军带民”。即利用国防工业技术领域开发的军事技术(尤其是军事高技术)带动民用工业和民用工业技术的发展。主要体现在两个方面: (1)开辟民用工业技术的新领域和民用工业的新产业。 目前,我国正加紧进行高.技术的研究和高技术产业的开发,利用国防工业技术发展高新技末产业,将是我国高新技术产业发展的一个基本途径,也是国防工业技术与民用工业技术普遍结合的一个基本目的。促进民用工业企业门技术改造和产品质量的提高。据统计,我国国防工业领域的所有成型技术已有将近一半在民用工业中推广应用,待别是一些过去长期处于保密状态的尖端军事技术也在近年陆续步入民用工业领域,这些技术汪民用工业企业的技术改造、产品开发、产品质量提高中友挥了十分积极的作用,在一定程度上带动和促进了民用工业和技术的完善和发展。 2、“以民养军”。即通过向民用工业领域进行技术转让或直接开发民用产品等方式,实现国防工业技术的经济价值,获得进一步研究开发的资金,保证国防工业技术的正常发展。主要有以下两种方式来实现: (1)直接将国防工业技术有偿转让给民用工业领域,获得开发资金。近年来,我国每年向民用工业领域转让的国防工业技术成果有近万项,在促进民用工业和技术发展的同时,还获得了大量的研究和开发资金。据有关部门统计,技术转让已成为我国国防工业技术发展的重要资金来源。 (2)利用国防工业及技术领域富裕的技术能力和生产能力开发和生产民用工业品,以获得必要的开发和生产资金。从1979年开始,随着国防业技术与民用工业技术的进一步结合,国院工业的各个部门都开始了民用工业品的大规模开发和生产。到1984年4月,国防工业的民品产值已接近其总产值的一半。 1985年,兵器工业部、航天工业部、核工业部这几个主要国防工业部门的直属企业的民品产值,已由1970年的18%上升到43%。到1990年,国防工业的民品产值已接近其总产值的80%。国防工业民品产值的提高,既为社会和国民生产提供了大量高质量的生活用品和生产设备,也为国防工业技术的进一步发展提供了可观的资金。 事实上,仅依靠国防工业技术领域自身的研究和开发是难以完全满足国防工业生产中不断增长的技术需要的。在国防工业的发展中,不仅需要大量国防工业技术作基础,也需要许多相关的民用工业技术作文撑。而要使民用工业技术能为国防工业所用,就必须通过国防工业技术与民用工业技术的普遍结合,使两者相互协调相互补充。 3、“军民兼容”。即通过国防工业技术与民用工业技术的普遍结合,使国防工业技术与民用工业技术实现一体化,达到兼容共享之目的。 从目前我国国防工业技术发展的基本趋势来看,实现“军民兼容”是唯一可行的出路,国防工业生产的“军民兼容”必须以国防工业技术的优先发展为前提,通过国防工业技术与民用工业技术的普遍结合来实现,这是我国国防工业能否真正完成“寓军于民、寓民于军”这一战略性转变的关键。 诚然,在国防工业技术与民用工业技术的普遍结合中,会遇到不少新的困难和问题。但是,只要我们始终坚持这一正确的发展方向,就一定能克服困难.解决问题,推动我国国防工业技术的正常发展。 论文关键词:国防工业民用工业技术发展军民兼容技术领域工业技术民用产品 论文摘要:本文论述了国防工业技术与民用工业技术普遍结合的主要途径和方式,提出了在普遍结合中所遇到的问题及其解决方法,认为普遍结合所要达到的基本目标是以军带民、以民养军、军民兼容、共同发展。 工业技术论文:机械工业技术吸收能力论文 1研究回顾 东道国企业的吸收能力影响FDI技术外溢的效果,这已得到诸多学者的普遍认可。Borenszteinetal的研究表明:单纯的FDI流入并不直接导致技术外溢效应,FDI是否能促进东道国经济的技术进步,从而最终推动经济增长还取决于东道国的吸收能力如何。Borenszteinetal首次运用人力资本作为吸收能力的指标将东道国的吸收能力具体量化,其研究结果表明FDI与东道国的人力资本相结合对经济增长起到了明显的推动作用;进一步的研究还发现,FDI的技术外溢作用存在“临界水平”,即只有当东道国人力资本存量足够丰裕时,东道国才能吸收FDI的技术外溢。Olfsdotter(1998)认为除了东道国的人力资本存量之外,经济开放度、政府政策、人口增长率、基础设施状况乃至行政效率、知识产权保护度等因素同样起着重要作用。Alfaroetal(2000)则认为东道国的金融市场效率是影响其吸收能力的关键因素。Markusen Vanables(1998)用具有技术优势的外资企业与东道国内部门的链接效应(LinkageEffect)来考察东道国的吸收能力。Kinoshita(2000)将研发的作用分为两部分:一是研发的创新作用;二是研发的学习效应,即东道国国内研发的增加将提高国内企业对FDI技术的吸收效果。 我国学者赖明勇、包群、阳小晓(2002)通过实证研究表明在影响我国外商直接投资的众多因素中,人力资本存量起到至关重要的作用,我国人力资本存量的丰裕度决定了对FDI的技术扩散效应的吸收程度。张斌盛、唐海燕(2006)选取留学回国率和外资就业率作为人力资本流量的指标,与传统的人力资本存量指标一起纳入模型进行回归和比较分析,结果表明,FDI和人力资本相结合与经济增长呈显著正相关,尤其是留学回国率以及外资就业率与FDI的结合,其正效应更为显著。 2我国机械工业吸收能力对FDI技术外溢的制约分析 (1)我国机械工业研发经费不足,技术基础薄弱,制约了对FDI技术外溢的吸收。国际上一般认为,研发经费支出占销售额的比重达2%时,企业才可能维持生存,而达到5%时才有竞争力。比较而言,我国机械工业行业许多内资企业还未达到2%的水平,与跨国公司存在巨大差距。研发投入是技术创新优势的来源,也会影响到外商投资企业与国内供应商之间建立关联而产生的技术外溢效应的大小。我国企业要想提高自身技术吸收能力,还需要进行较大的投资,这只有一些大型企业才能做到。而我国机械工业中尽管有些国有企业规模很大,但是,真正能够在国际上具有很强竞争力的企业还屈指可数。目前我国机械工业多数企业经营规模小,未能形成一批占有较大市场份额、具有国际竞争力的大企业和企业集团,也未能形成一大批专业化协作配套厂。而且生产的产品品种少,技术含量低,质量不稳定。如我国国产金属切削机床中,数控机床仅占2.8%,而日本1987年已达30%,德国1990年达54%。我国一些机械产品的质量标准总体上低于发达国家,国家标准与国际标准存在差距;高新技术产品、机械基础产品和重大技术装备成套供应能力不能满足市场需求,长期依赖进口;中低档机械产品出现结构性过剩,积压严重。由于我国机械工业中间产品生产企业的规模一般都较小,在所生产的中间产品的性能、质量稳定性和多样性等方面与跨国公司的要求相比存在着较大差距,导致跨国公司难以与之建立起后向联系。而且我国企业在技术及管理水平上与跨国公司的差距大,双方难以建立平等的合作伙伴关系,跨国公司觉得培植当地供应商的成本太高,从而选择国外进口中间产品。而跨国公司如果与我国企业之间的联系微弱,其中间产品来源于国外,产品在国际市场上销售,子公司的经济活动只是充当了一个组装中心的功能,那么就很难对我国经济产生技术溢出。 (2)我国机械工业人力资本水平低对FDI技术外溢吸收的制约。由中国机械工业联合会、中国机械冶金建材工会组成联合调查组于2005年的一项调查表明:目前我国机械行业高级技工所占比例小且年龄结构老化。据对87家机械行业国有大中型企业调查统计,生产工人中,高级技师和技师、高级工、中级工、初级工、无等级工分别占工人总数的2.26%、13.54%、31.77%、34.34%和18.09%。87家企业中,中级工、初级工、无等级工所占比例达84.2%。这与工业发达国家高级技工占40%的比例相差甚远。从调查情况看,高技能人才奇缺,后继无人严重。以调查的企业数据为例,高级技师仅占工人总数的0.26%,技师占2%。而且近70%的中级工、初级工(不含无等级工)只有中等以下文化程度,这种素质状况远不能适应高、新、精设备对操作工的需要。高级人才、技术人员的匮乏必然会影响到外资企业对我国机械工业的技术转移和扩散。跨国公司子公司需要在东道国雇佣熟练劳动力和高素质的管理人员,如果当地劳动力素质与跨国公司的要求存在着较大的差距,就会加大跨国公司的进入成本。因此,由于人力资本的限制,我国难以吸引资本技术密集型的跨国公司进入,同时也不能有效吸收跨国公司扩散的技术。(3)政策、体制不完善也影响到FDI对我国机械工业技术外溢的大小。这主要表现在以下几方面:第一,我国科技体制改革不到位。我国机械工业比较分散,开发能力建设上过多注重行业研究所研究能力的提高,每个产品都有归口研究所,产品开发主要依靠研究所,而没有重点把产品开发能力放在企业进行。同时,对于大量尚不具备建立开发中心能力的中、小企业,政府未能充分利用科研院所力量,为其提供技术支持,建立起技术开发支撑体系。在这种背景下,希望提高技术水平从而进入跨国公司全球分工体系的企业既得不到科技资源,也难觅技术支持和帮助,外资企业在国内市场遭遇不到有力的竞争。这样,技术外溢既缺乏有效的利益激励,也缺乏有力的竞争促进,技术外溢的步伐就会相应放慢。第二,通过FDI引进技术的管理体制上还不完善。未能很好地组织各设计、制造、施工、使用等单位和产、学、研各方面力量进行协同攻关,加之缺乏支持机械装备国产化的激励政策,致使许多引进项目消化吸收缓慢,国产化程度低,发挥作用有限。就已引进的技术看,从图纸资料的翻译、转移到投入批量生产,一般要用三年以上时间,大型复杂装备的消化周期还要拉长。第三,劳动力市场不完善。人员流动是产生FDI技术外溢的重要途径。在跨国公司的高薪诱导下,大批国有企业技术人员流向外资企业,却很少看到外资企业的管理人员与技术人员回流到国有企业。在人才流动方面,主要是在外资企业之间流动。人员流动带来技术溢出也包括跨国公司的管理和技术人员离开跨国公司后自己创业。这需要国内存在较为健全、完善的金融与资本市场,但从现在的情况看个人创业的困难较大,特别在融资渠道方面还不够通畅,贷款担保风险投资基金业的发展尚显不足。第四,知识产权保护制度不完善。知识产权保护不力,使得外资企业更加注重对技术的严格保密,也不能更有效地发挥我国机械工业企业在技术上自主创新的积极性。据机械工业联合会的统计,目前工业发达国家的新产品贡献率52%,我国仅为5.9%。具有自主知识产权优秀技术的产品少,克隆产品较多。这样的结果除了自主创新能力削弱之外,还容易遭到侵权指控。即使出现了自行研制的技术,也很容易被指责为“剽窃”。中国不久前自行研制的“CM1海豚”磁悬浮列车还没有试运行,就被德国一些媒体和企业指责为“抄袭了德国磁悬浮技术”。 3提高技术吸收能力促进FDI技术外溢效应的对策 首先,加强机械工业人才队伍的建设。结合行业和企业的发展实际,积极支持和指导企业对各类人才队伍的建设工作,特别是要充分利用现有资源,加强对各工种岗位技能工人的培养,通过继续教育、技术比武、职业培训、技能鉴定等多种方式,加快提高技能工人队伍的整体素质。此外还应建立有效的激励机制,充分发挥技术人才的创造性与积极性。确实落实国家有关技术入股、技术参与分配的政策,鼓励有真才实学的技术人才开发新技术、新产品,或应用高新技术提高传统机械产品的技术水平。 其次,努力推进技术创新和“产学研”相结合,建立和完善以企业为主体的社会技术创新机制。我国机械工业企业要充分利用已掌握的自主知识产权,加强与国内外科研单位和企业合作,充分利用并整合国际国内先进技术,扩大市场占有份额。按照市场经济规律,利用产业集群的载体,以企业为主体,以高校和工业研究院等科研院所为依托,促进产学研紧密结合,加快对机械行业亟待解决的科技问题、重点项目的研究和重点产品的技术升级、以及产品前沿性的研究和攻关,形成三者互相合作、合理分配和利用资源、研发成果共享的创新局面。这样不但会使创新能力增强,而且还可以加快新技术的扩散,可以使机械工业生产力总体水平在较短时期内迅速提高。 再次,增加我国企业研发投入。要解决研发资金不足的问题,首先应转换企业经营机制,使企业在市场竞争中不断提高自身实力。只有实力提高了,才有更多的资金投入到研发活动中。同时,政府也应有辅助投资并且给予相应的鼓励政策。在有关机械工业的科技计划中,增加创新技术研发的比重以及重大技术机械装备国产化专项基金的预算。在原行业技术发展基金的基础上,可重组成立国家产业技术基金,重点用于支持共性、基础性、关键性和竞争技术的研发。另外,要健全、完善金融市场,为国内企业提供良好的融资渠道。尤其是要大力发展科技信贷业务,扩大金融机构对企业的科技投入。 工业技术论文:机械工业技术政策研究论文 一、研究开发技术 1、机械产品现代设计技术 包括建立机械工程数据库;开发动态分析和动强度设计技术;CAD应用技术和局部集成的接口技术、网络技术及建库技术;并行工程技术、动态仿真技术、快速原型设计技术、工业设计技术、反求工程设计技术。 2、机械产品可靠性技术 重点开发可靠性工程管理技术、产品和系统可靠性设计技术、失效分析技术、可靠性实验评定、运行监测、故障诊断等技术。 3、热加工清洁生产技术 包括熔炼自动化、利用炉废气预热和除尘等铸造清洁生产技术;高效燃气无氧化加热、温锻塑性成形等锻造清洁生产技术;切割及焊接清洁生产技术;可控气氛多用炉、连续炉和真空热处理炉等热处理清洁生产技术;电镀、涂装等表面处理清洁技术。 4、精密成形技术 重点开发以实模精密成形、刚型、准刚型精密成形、高紧实度造型(芯)等精密铸造技术;精密模锻、辊锻、热轧、热挤压多向分模锻造、热镦锻等精密热塑性成形技术;冷温挤、冷挤、冷轧、超塑性等温成形、冷精整及复合成形等机械构件精密焊接与切割技术。 5、表面功能覆层技术 包括少无污染、高效、高性能的表面功能覆层技术与装备;重大工程装备表面功能覆层制备技术;高能束表面覆层制备及应用技术;新型复合表面处理技术;表面功能材料及涂层技术。 6、数控技术 重点开发开放式体系结构的新一代数控系统;车削中心、加工中心、数控磨床、数控锻压机床、电加工机床、数控重型机床等六类主机配套的数控系统。 7、工业过程自动化技术 研究开发工业过程自动化的管理控制集成技术;工业通讯网络和现场总线协议的开放式自动化系统。 8、工业机器人系统技术 开发点焊、弧焊、装配、搬运、喷漆五大类工业机器人的机械结构、传动机制、伺服驱动、传感控制及系统成套的设计和制造及工程应用技术。 9、机械制造柔性自动化基础技术 研究开发适合我国国情的柔性自动化技术、信息管理技术及自动化单元和部分集成控制技术,开发车间级自动化系统和FMC·P-FMS、FMS三个层次典型柔性加工设备。 10、面向中小企业的综合自动化技术 开发面向中小企业的综合自动化单元技术和系统;以GT原理为主线的车间级、单元级自动化成套技术;管理信息系统;产品设计与制造自动化系统;单元技术间的集成技术;质量控制技术。 11、传感器技术 研究开发力敏、磁敏、热敏、光敏、气敏、湿敏等类传感器、工程传感测量系统及基础共性技术。 12、自动测试技术 开发VXI总线、GPIB总线、RS485串行总线三类自动测试系统,VXI总线结构的电机、发动机、工业泵、印刷板产品自动测试系统;GPIB总线结构的环保自动测试系统;RS485串行总线结构的气象自动观测系统;大气污染、水质污染分析仪器和智能数字采集系统。 13、电力电子技术 研究开发新型高频、大中功率变频装置和电源、谐波抑制和无功补偿技术、新型IGBT器件生产技术,以及为重点工程配套的电力电子器件、电力半导体应用装置。 14、精密、超精密加工技术 以高效超精密加工车床、CNC型超精密复合加工机床、超精密平面和外圆磨床为重点,开发超精加工技术及应用工程,带动开发出一批精密、超精密的基础功能元器件,如超精密主轴轴系、超精密的伺服进给系统、超精密的测量系统和误差自动补偿系统等。 15、高能束加工技术 开发光加工应用技术、千瓦级二维激光切割技术;激光加工机配套设备及元件;多维激光加工机及机器人;激光焊接工艺;大型复杂零件激光表面处理工艺和汽车发动机缸体激光热处理生产线。 16、高性能机械工程材料生产及应用技术 开发轴承、密封件、模具等机械基础件用新材料及应用技术;电力设备、石化设备等重大装备的自动化仪表材料和专用功能材料及应用技术;汽车工业用精细陶瓷、专用功能材料、工程塑料、新型复合材料及应用技术。 17、系统管理技术 重点研究开发精密生产技术、虚拟制造技术、企业级信息管理系统技术和设计、制造、质量、销售等方面的有限集成技术;资源管理信息库;并行工程技术、信息交换和接口通讯技术。 18、重大工程成套装备制造技术 重点开发国民经济重大工程成套装备的总体设计、大型构件加工、系统优化、参数匹配、在线监控、故障诊断、综合管理及系统可靠性等关键技术。 19、环境保护工程装备相关技术 重点研究开发烟气脱硫脱硝和除尘、工业废水和城市污水处理等成套设备和技术;电子辐射照氨法处理工艺;厌氧生物法处理模块化技术;柴油机电控燃油喷射技术。 20、节能节材技术 研究开发风机、泵、电焊机等量大面广产品的应用变频调速技术;发电设备燃气--蒸汽联合循环技术、超临界技术、循环流化床和加压流化床技术、抽水蓄能技术;余热余压利用技术;高效、节能和智能化的能源管理和控制技术。 二、产业化技术 1、典型数控机床计算机辅助工业造型设计技术 造型设计效果模糊综合评价系统、小型机与工作站计算机辅助造型系统、工作站及超级微机辅助工业造型设计系统软件。已在10多个企业应用,效果显著,在机床行业有重要推广价值。 2、加工中心加工系统动态稳定性分析和计算软件 适用于机床整体静动态特性预测和结构的软件包,包括八个功能程序段及相应的接口程序。已用于6个单位,效益良好,适宜在机床行业推广。 3、树脂砂铸造成套技术 包括连续式和间歇式混砂机系列及树脂砂再生设备。对提高铸件质量、降低产品成本、提高国际竞争力有重要意义。适用于质量要求高、批量大的铸铁件生产。 4、钢水净化技术 适合国情的钢水精炼及保证铸钢件内部纯净度的全套装备及工艺。已用于十几家企业,适用于核、火、水电及石油化工设备中的各种铸钢件生产。 5、典型精密锻造件生产线成套技术 根据企业提供的典型件和生产纲领,提供生产线交钥匙工程及单项技术、装备或软件。对节材、节约工时、节约投资、提高锻件精度有重要意义。已在4家企业使用。 6、先进模具选材、设计、制造成套技术 包括高性能模具材料及应用技术、模具的现代设计加工技术和模具的配套技术。已在4家企业使用。适用于汽车、摩托车、轻工、仪表等行业所需的各种模具制造。 7、热壁加氢反应器内壁、大型水轮机转轮及宽带极高速堆焊技术 包括热壁加氢反应器内壁、大型水轮机转轮的拼焊及耐气蚀堆焊和宽带极高速堆焊技术。在焊材及工艺方面有节约外汇的效果,已在3家企业示范,适用于加氢反应器、尿素合成塔、电钻锅炉等设备的内表面堆焊。 8、激光焊接及切割加工装备成套技术 包括激光器、激光焊接及切割成套技术。对提高焊接强度和质量有重要意义,经济和社会效益显著。适用于刀具、工具等各种材质的薄板焊接。 9、氮基气氛保护加热淬火与微机控制系统 包括CNC系列变压吸附制氮机组、TC-89系列微机控制系统、保护加热淬火工艺技术。有节约投资、提高质量的功效。适用于多种碳钢、低合金钢的热处理,轴承、齿轮等零部件淬火、渗碳生产等。 10、可控气氛真空热处理成套技术 包括密封箱式多用炉生产线和连续可控热处理生产线、真空热处理设备和工艺成套技术。经5个厂试点效益显著。用于汽车齿轮、轴承和标准件、高合金钢、不锈钢、低合金结构钢、轴承钢的渗碳及淬火等工艺处理。 11、先进刀具、工具系统 用于车床和数控镗床、铣床和加工中心。经企业试用,对提高工效、节汇创汇有重要价值。适用于机械加工企业。 12、自泳涂料涂装生产线成套技术 自泳涂料是由活性高分子乳液、活性添加剂及颜料组成的新型水性涂料,与现用的电泳涂装工艺相比,具有工艺简单、稳定、节能、节材和省投资、涂层性能好等优点。可提供工艺设备设计、制造及调试交钥匙工程。用于汽车车身及家电部件的底漆涂装。 13、车间物流自动化、立体库及关键技术 车间物流自动化立体库的系统设计、成套设备、控制软件。适用于机械汽车大中型企业的物流管理,经多厂试用有节省占地和投资、工作效率高等优点。 14、可编程序控制系统成套工程技术 包括系统设计、成套设备和编程控制及监视软件,适用于机械、汽车制造业的控制系统,经多厂试用有节约投资、缩短维修时间之优点,经济效益显著。 15、普及型和经济型机床数控成套系统 包括以工业PC机为基础的总线模块化、开放型体系结构和以步进电机驱动的经济型数控系统,适用于机床配套及现役机床改造。经多家工厂试用效果明显。 16、超声波涡流在线自动探伤设备 将超声波探伤和涡流探伤技术相结合,组成成套机组,可同时检测内部和外表缺陷及几何尺寸,可用于机械零部件、管棒及锅炉制造厂检测,试用效果好。 17、企业计算机辅助管理系统CAPMS 该系统吸收国外MRP-Ⅱ之精华,按职能部门、业务分工数据处理方法、等分为18个模块,集产、供、销、存、人、财、物管理为一体,各模块既可独立运行,又可集成,还可作CAD/CAM/CAPP信息集成通讯接口。适用于多品种、大小批量及单件生产或混合制造。经企业试点,对提高管理水平和经济效益有重要价值。 18、漆雾及废气净化成套技术及设备 包括成套技术与设备(3种净化装置),适用于机械设备喷漆,经厂家试用,涂漆雾效率高,符合劳动卫生标准和环境标准。 工业技术论文:机械工业技术引进研究论文 【内容提要】机械工业技术引进是中国技术引进的主体和缩影。本文回顾了建国50年来中国机械工业技术引进的四个发展阶段:50年代主要从前苏联和东欧国家大量引进成套设备和技术,建设了一批机械工业基地,奠定了中国机械工业与机械科技发展的基础;60年代技术引进转向日本、西欧等资本主义国家,由于受国内外政治气候的影响,技术引进规模较小,进展迟缓;70年代技术引进扩大到整个西方国家,出现了两次进口成套设备的高潮,带有一定程度的盲目性;改革开放以来,机械工业技术引进进入了全方位、多形式、多层次的新的历史发展时期。文章还对中国机械工业技术引进中正反两方面的经验与教训进行了总结与评述。 【关键词】中国/机械工业/技术引进 【正文】 历史昭示人们,技术引进是实现技术进步的一条捷径,几乎所有“后发”国家都是从引进和模仿先进国的科学技术“起家”的,日本和韩国是这方面的典范。中国的机械工业也是在引进和利用国外技术的基础上逐步发展起来的。建国50年来,机械工业的技术引进在曲折前进中大致经历了以下四个发展时期。 一、50年代从前苏联和东欧国家成套引进先进技术装备 解放初期的中国是一个“一穷二白”的农业大国,工业基础脆弱,以修配为主的机械工业尚未形成独立的制造业,且技术十分落后。根据国民经济恢复和“一五”建设的需要,国家确立了大力引进国外先进技术提高本国技术水平的方针。由于当时美、英等西方资本主义国家对新生的社会主义中国采取“封锁禁运”的“冷战”政策,因此50年代我国技术引进的来源国主要是前苏联和东欧社会主义国家。“一五”期间的技术引进是以苏联援建的156项重点工程项目为优秀,以引进重工业部门所需大型成套设备为重点而展开的。据国家外贸部门统计,1950-1959年,我国共签订成套设备等合同约450个,其中与前苏联和东欧国家签订的成套设备合同分别为215项和108项,与西方国家只签了3项,另外还进口了单项设备120余项。以上引进项目共花外汇约27亿美元,其中成套设备占用汇总额的90%以上,所有费用主要由前苏联以低息或无息贷款方式提供。通过156项重点工程的建设和成套技术装备的引进,中国在短短几年内便恢复和建立了钢铁、机械、电力、煤炭、石油、化工等工业,形成了中国工业体系的总体布局,奠定了中国现代化工业建设的初步基础。 在前苏联援建的156个项目中,第一机械工业部有21项,原民主德国也援建了我们2个项目,另引进捷克斯洛伐克制造技术自行设计了上海三大动力设备厂。前苏联援建的这些项目都是我国机械工业的基础性、关键性项目和空白项目。除援建项目之外,机械工业部门还通过技术合作和贸易协定方式,获得了一批主要由国内自行设计和建设的50多个机械工业项目所需的制造图纸、工艺流程、专家咨询和项目所需设备及其它技术物资。〔1〕 50年代特别是“一五”期间,中国机械工业从苏联和东欧国家成套引进先进技术装备的成效是巨大的,主要体现在: 一是在苏联援建下,通过成套项目引进,中国机械工业建立了一批大型骨干企业和重点企业。由于实行高度集中的计划管理体制,使整个机械工业系统的技术引进工作成为通盘规划、统筹部署、协同作战的有序行动,故而这些机械工业基地建设速度快、周期短、效益高。如第一汽车制造厂从1953年7月开工到1956年10月验收投产,只用了三年时间就建成了新中国第一个大规模的汽车制造厂。 二是由于在引进成套设备的同时附带引进了设备设计图纸和工艺技术,并将消化吸收引进技术与国内设计试制及发展新产品结合起来,从而较快地掌握了一大批先进技术装备和重大产品的设计制造技术。在“一五”期间,中国机械工业发展的四千多项新产品中,有三分之二以上是以苏联图纸及测绘仿制为基础,从小到大,从简单到复杂,从单机到成套,逐步试制发展起来的。 三是学习了前苏联从选择厂址、工厂设计、建筑施工、设备安装、工艺设计、人员培训、组织生产一直到开工运转等一系列基本建设的管理程序和生产技术,并积累了对外贸易的经验,培训了一大批工程技术人员、管理人员、技能工人以及留学生和外贸人员,这些都在以后几十年的机械工业建设中发挥了重要作用。 四是积极学习和推广了许多前苏联的先进工艺技术,改变了我国机械企业工艺落后的面貌。 通过50年代特别是“一五”期间的技术引进和大规模经济建设,中国机械工业在短短几年内便实现了从修配仿制向自行设计制造的过渡,并初步形成了中国的机械工业体系,技术发展能力大大提高,经济效益直线上升。“一五”期间,机械工业总产值增长2.6倍,平均年增长率达29%,创造了机械工业发展史上的奇迹:机械工业为国民经济各部门提供技术装备的能力大增强,“二五”期间,我国经济建设所需要的各种机械设备的自给率高达80%以上。〔1,3〕 这段历史启示我们,引进技术是提高中国机械工业技术发展能力,加快机械工业建设速度的重要手段。只要合理规划,集中力量,重点建设,并将技术引进与消化吸收相结合,就能在技术落后的情况下,辟新路,走捷径,迅速缩小与先进国家的技术差距。但是,我们也要看到,技术来源的单一性对机械工业以后的生产发展、技术进步和管理体制也带来了一定的负面影响,把主要精力集中在建设施工和投产达标上,不可避免地轻忽了本国成套设备制造水平和创新能力的提高,淡化了本国研究开发力量的培育与成长,导致发展后劲不足。这些问题,在50年代后期已引起政府部门的警觉,并采取措施作了一些纠正。但由于此时中苏关系有所淡化,加之1958年的“”强调要独立自主大办机械工业,使“一五”时期掀起的技术引进热潮随之也有了大的回落。 二、60年代从日本和西欧引进先进设备与技术 1960年,中苏关系破裂,前苏联单方面撕毁合同、撤走专家,中断了与中国的经济技术合作,迫使我国将引进技术的对象转向资本主义国家。由于对日外交的成功,中日经济技术贸易解冻。1964年,中国机械工业首次从日本引进了10多个品种的气动、电动量仪制造技术和成套设备,1965年以后又引进了液压元件等制造技术和设备,建立了相应的工厂。 1964年1月中法建交,冲破了西方国家长期孤立中国的政策樊篱,中法技术合作开始升温。从1965年起,一机部从法国购买了4种重型汽车产品设计和制造工艺资料,由相应的汽车厂消化吸收。这是首次采用购买软件的方式引进技术。这一时期机械行业还从西德、英国等西方国家引进了一些设备和技术,从而弥补了从前苏联和东欧引进技术之不足。 在国民经济调整时期,为解决经济发展中“吃、穿、用”等的薄弱环节,国内有关部门先后从日、英等10个资本主义国家引进化纤、冶金、石化等方面的成套设备和技术计84项,用汇总额达3亿美元。〔2〕这些设备的引进提高了这些部门的技术水平和生产能力。 为了制造急需的大型成套设备,在此期间,中国还通过举办工业展览会、开展技术交流、组织专家出国考察、加强情报资料搜集分析、对样机进行测绘仿制等方式引进和消化吸收国外先进技术,在此基础上,使用、设计、制造和研究部门之间进行密切合作和协同攻关,设计制造出了包括万吨模锻水压机在内的九大冶金成套设备等一批接近或达到当时世界先进技术水平的成套设备和新产品。“”开始后,机械工业技术引进工作基本陷于停顿状态。 总之,60年代是中国机械工业技术引进的滞缓期,引进规模较小,经济技术效益较差。由于缺乏技术贸易的经验,对国际技术贸易的原则和惯例缺乏了解和研究,结果比别国多花了成倍的却引不进西方国家的关键制造技术,因此很难翻版仿制。但由于当时我国的技术力量已有一定发展,机械工业开始走上以样机测绘、仿制与自行设计制造相结合的发展道路。广大机械科技人员发扬自力更生精神,依靠自身技术力量不仅完成了前苏联遗留下来的建设项目,而且使整个机械科技水平有大的提升,个别技术领域已赶上世界先进水平。 三、70年代从整个西方国家引进先进设备与技术 60年代末、70年代初,国际关系处于急剧动荡之中,各种政治力量重新分化、组合成新的世界格局。1971年10月,中国在联合国的合法席位得到恢复。从1972年起,中国先后同美国、加拿大、澳大利亚等一系列西方国家建立了外交关系,西方国家一向奉行孤立和封锁中国的政策而向中国长期关闭的官方经济技术合作的闸门终于被打开了,技术引进工作也出现了新的高潮,中国开始扩大从美国、前联邦德国、日本、英国、法国等国引进设备与技术的规模。70年代前半期,我国尚未改变过去进口成套设备的做法。1973年1月,国家制定了进口43亿美元成套设备和单机的方案(即“四三方案”)。仅1973年就进口设备77项,合同成交额12.2亿美元。进口重点放在化工、石油、冶金、煤炭、电力等部门。1976年,一机部随“四三方案”也引进了一批关键设备和技术,如杭州汽轮机厂的工业汽轮机、南京汽轮发电机厂的燃气轮机等9个成套项目,对提高中国机械工业制造技术水平起到重要促进作用。上述这些批准建设的项目因为受“”的干扰,有些被迫暂缓执行,有些建设周期拖长,有些进口设备长期未派上用场。 1976年10月,中国结束了十年动乱,经济建设面临重重困难,亟待进行一段时期的恢复与调整,但当时由于在经济工作上受急于求成的“左”的指导思想的影响,中国经济建设很快进入一个新的高速增长时期,全国基建战线进一步拉长,设备进口和技术引进也随着经济恢复和国门打开再度掀起高潮,并出现了一定程度的盲目性。在1978年的较短时间内一下就签订了成交额达78亿美元的设备进口和技术引进项目合同(其中31亿美元合同是当年最后10天突击签订的),用汇总额超过前几个时期的总和,且全要用现汇支付。成套设备的进口和大型工程项目的建设对促进石油、化工等新兴工业部门的建立与发展起到了一定促进作用。 70年代出现的第二次技术引进高潮与50年代的大规模引进相比,项目更多,用汇额更大,由此暴露出的问题和应当汲取的教训也比较多,表现在:一是各部门热衷于从国外大量进口成套设备,对国产机械设备重视不够,抑制了本国机械制造业向其它工业部门提供技术装备能力的提高;二是注意了硬件设备的进口,忽视了设备设计制造技术与工艺流程的引进,在提高生产能力的同时没有解决好提高国内制造水平的问题;三是没有更好地组织引进单位与研究、制造单位联合对引进技术与设备进行消化、吸收和创新,造成了长期依赖国外技术和大量进口零配件的被动局面;四是付出了高昂的代价,1973-1982年我国进口成套设备和签订技术许可证合同的平均成交额分别高达3287万和107万美元,比国际间高出几倍〔4〕;五是技术引进缺乏统筹规划,出现了盲目签约和大起大落的宏观失控现象。由于短期内引进项目过多、规模过大,拉长了基本建设周期,造成了进口设备的积压与损耗,同时也造成了国家外汇支付的极度紧张。 在进口成套设备时,机械行业曾组织技术力量对部分设备进行测绘仿制,试图由此掌握其制造技术,但收效甚微。事实提醒人们,对于复杂、重大机械设备单纯靠测绘仿制的方法是不能奏效的,必须引进其设计制造技术。因此,自70年代后期开始,单项技术引进开始受到更多重视。从1976年起,在中国技术引进计划中列入“单项技术引进计划”,1977年列入国家引进计划的单项技术共有24项。为了学习外国技术引进的先进经验,1978年4月,一机部派出一个综合技术考察团到南斯拉夫、罗马尼亚进行访问考察,发现南、罗两国的做法与中国大相径庭,他们主要以技术许可、合作生产、合资经营的方式从西方国家引进制造技术,较快地提高了本国机械工业的制造技术水平。南、罗两国在技术引进方面的成功经验受到我国政府部门的重视。一机部随之作出决策,把单项技术引进作为今后技术引进的重点,并在部科技局设立了技术引进处这一专管机构。仅1979年,就签订单项技术引进合同28项。通过几年的实践探索,积累了经验,走出了一条以技术许可、合作生产、技术咨询、合资经营等方式为主引进国外先进制造技术的新路子,在使中国的技术引进从以引进硬件设备为主的初级阶段逐步过渡以引进软件技术为主的高级阶段方面起了先行和示范作用。据统计,1973-1982年,机械工业部门引进的单项技术项数最多,达206项,占全国同期引进单项技术总数279项的73.8%;这一时期机械工业部门仅进口成套设备37项,占全国进口设备总数的448项的8.3%。单项技术引进的总费用虽不到设备进口总费用的5%,但对提高中国机械工业制造技术水平却大有裨益。〔4〕 四、改革开放以来全方位、多形式引进消化国外先进制造技术 (一)新时期机械工业技术引进的进程及特点 中共十一届三中全会确立了对外开放、对内搞活经济的方针,技术引进从此进入了一个新的历史发展时期。自80年代初开始,国家在开辟经济特区和开放沿海城市的同时,陆续制定和推行了一系列鼓励利用外资、引进技术的政策,制定了在“六五”后三年引进3000项先进技术的规划,还向省市下放了技术引进的审批权,增设了对外经济技术贸易窗口。在此大好形势下,机械工业部也加强了对技术引进工作的领导与宏观管理,使机械工业技术引进取得长足进展,引进项目逐渐增多,引进规模迅速扩大,引进效益不断提高。改革开放以来,机械工业技术引进具有以下几项显著特点: 1.从进口设备为主转向以引进单项技术特别是软件技术为主。1981年国务院颁布了《技术引进和设备进口工作暂行条例》,对技术引进和设备进口作出明确界定,并特别强调要严格限制成套设备进口,着重引进先进适用技术,以后又了《技术引进合同管理条例》等一系列法规,以保证技术引进朝着规范化方向发展。根据国家这些规定,机械行业加大了以先进制造技术类软件技术为主的单项技术的引进力度,其引进的单项技术占了全国单项技术引进的“大头”,引进的“硬件”也主要是国内难以制造的样机、关键设备和测试仪器。 2.技术引进全方位化。80年代初以来,机械工业技术引进已经突破了地区的局限,引进国别扩大到世界各大洲的几十个国家和地区(其中以从德国、美国和日本三国引进的项目最多)。除了继续从发达国家引进技术外,还发展了同新兴工业化国家、发展中国家和地区的技术贸易关系。 3.引进技术重点比较突出。一是结合国家重点建设项目等的需要,引进重大成套设备、大型设备及其设计制造技术,如50万伏高压输变电设备、30万和60万KW火电成套设备、宝钢大型冶金成套设备等;二是为了提高机械工业基础制造技术水平,引进“三基”(基础机械、基础零部件、基础材料)制造技术;三是结合“三上一提高”和企业技术改造,引进合金钢铸造技术、负压造型铸造技术等关键工艺技术;四是为了填补我国在机械科技前沿领域中的某些缺项以及配合国家重点科技攻关计划,有重点地引进一些先进制造技术和新兴、尖端产品技术,如威海精密机床附件厂结合国家经委“七五”期间国家12项引进技术消化吸收重点项目中“数控机床国产化”项目,从美国引进了镗铣类机床工具系统的制造技术;五是结合我国各行业发展需要,有重点地引进一些重点产品、特殊产品的设计制造或组装、测试技术。〔5,6〕 4.技术引进方式多样化。70年代末以来,中国机械工业技术引进的另一个显著特点是引进方式朝着多样化方向发展,其中最常见的几种引进方式是: 许可证贸易。这是技术引进的高级形态,也是当前国际技术贸易中最常见的一种基本形式。在许可证贸易中,技术转让的内容包括专利、专有技术和商标,中国机械工业引进的主要是设计制造方面的专有技术。80年代以来,机械工业引进技术的半数以上是采取许可证贸易方式引进的。这种引进方式不仅花外汇少,而且容易获得先进制造技术。 进口设备带制造技术。这是技术引进的较初级形态,对引进方技术要求一般不高,因此是技术不太发达国家采用的技术引进方式,在50年代中国机械工业基础尚薄弱的情况下也成功地采用了这种技术引进方式。80年代以来,中国机械工业仍有大批项目是采取这种方式引进的。这种引进方式风险小,形成新产品生产能力快,在国内尚无能力设计制造这类产品或设备的情况下可起到填补设备生产能力缺口的作用。但进口设备带进制造技术的方式投资大、用汇多,也不易学到关键技术,还会增加对外国零部件和配套技术的依赖性,也制约了本国科研与设计制造能力的提高。因此,随着我国机械工业科技水平的不断进步,应该尽量少采用这种方式引进技术,尤其要限制成套设备和生产线的进口。 咨询诊断。这是一种灵活实用、用汇不多的技术引进方式,其内容包括产品设计咨询、技术改进咨询、决策咨询、可行性论证、企业诊断等。如80年代初,我国柴油机行业的不少厂家曾委托英国、奥地利的几家著名发动机咨询设计公司改进柴油机的设计,收到良好效果。 合作生产。通过与外商特别是跨国公司合作生产,可以较快地学到国外的先进制造技术和管理经验,提高企业的生产技术水平和管理水平。对于象数控机床、宝钢大型冶金成套设备、大型发电机组之类技术要求高的大型、关键、复杂设备的研制生产,我国机械工业都成功地运用了合作生产的方式。 外商直接投资带进技术。改革开放以来特别是市场经济体制建立以来,中国利用外资、合资经营步伐加快,从1981年12月机械部批准与美商合作经营湖北派克密封件厂以来,到1994年,仅机械部系统就有“三资”企业2862家,外方投资金额35亿美元。随着境外资金(包括世界银行贷款)的进入和外资企业的建立,机械工业也引进了一大批较先进的设备和制造技术以及先进管理方法,提高了机械产品的档次和技术水平。 除上述引进方式外,机械行业采取的其它引进方式还有:技贸结合、“三来一补”(来料加工、来件装配、来图制造、补偿贸易)、合作研究、购买技术资料或软件、人才培训、引进国外智力、购买二手设备以及联合引进等。 (二)对引进技术的消化吸收及其成效 在80年代前半期的技术引进热潮中,中国机械工业引进了一大批先进技术,“六五”期间仅机械部系统就签订了技术引进合同785项。因此,“七五”及以后时期,机械工业在引进技术的同时,也加强了对引进技术的消化吸收与发展创新工作。根据国务院于1986年颁布的《引进技术消化吸收工作条例》精神,机械部也颁发了《机械工业部引进技术消化吸收工作暂行管理办法》等管理规章,并制定了技术引进消化吸收重点项目计划。1996年,机械部又制定了《机械工业引进技术项目消化创新指南》,并要求各省、市级主管厅、局和技术引进单位也要编制技术引进项目的消化吸收计划。 通过采取上述一系列措施,特别是随着90年代对技术引进管理力度的加大,中国机械工业引进技术的消化吸收、发展创新与国产化工作进入到一个新的发展时期,取得了显著成效,表现在:〔6,7〕 1.掌握了一批重大技术装备的关键制造技术。1983年以来,机械工业部门紧密结合国家重点工程建设,组织全国上千个企事业单位和上万名科技骨干,通过与国外合作生产、合作设计、合作研究等方式先后对30万和60万KW火电机组、宝钢大型冶金设备六大主机、2000万吨级露天矿开采系统等12项重大技术装备展开仿制和自行研制工作,使机械工业多年来没有完成的一些重大技术装备得以研制成功并投入生产运营,国产化水平不断提高。截止1993年底,已累计完成40多项设备并在50多项重点建设和技改工程中投产应用,其中15项成套设备基本上实现了国产化,并在30多项工程中推广应用,为国民经济建设做出了重要贡献。 2.促进了企业的技术改造、技术升级和产品结构优化。中国机械行业从1978年至今共引进了二千多项先进技术,重点骨干企业基本上都引进了国外技术。通过消化吸收与自主研究开发,促进了产品的更新换代,提高了整个机械工业的技术水平。通过80年代的技术引进,使我国机械工业50-60年代水平的部分老产品,约有1/5的品种一下跃迁到70年代末、80年代初的国际水平,缩短了近20年的技术差距;而“八五”期间机械工业在引进基础上发展的新产品,90%以上达到了国际70年代末、80年代初的技术水平,50%以上达到80年代中末期的水平。许多先进制造工艺技术与设备也得到推广应用。 3.用引进技术生产替代进口产品,同时推动了机械产品的出口。在消化引进技术基础上,中国机械工业的一批关键设备和通用机电仪产品技术水平和质量有明显提高,已可替代进口和提供出口。到1990年底,已推荐可替代产品25批1911项。企业反馈信息显示,1989年替代产品销售额达22.8亿美元,并出口创汇10亿美元。通过对引进技术的消化吸收,也提高了中国机械产品的出口创汇能力,出口额连年增长。1996年机械工业出口创汇299亿美元,机械产品出口额在全国外贸出口总额中比重已由1991年的12.3%提高到1996年19.8%,成为中国外贸出口的第二大支柱行业。 4.提高了企业的经济效益和市场竞争力。如由原机械部牵头组织的共有47个单位参加的《“八五”国家重大引进技术消化吸收计划》10大项目之一的“新型推土机和装载机关键零部件”项目,以从美国卡特皮勒公司引进的推土机、装载机等五种主机关键零部件技术为对象进行消化吸收,项目完成后产品质量可以达到80年代世界先进水平,主机及零部件的国产化率分别超过80%和85%,年新增销售收入20亿元。 (三)改革开放以来机械工业技术引进中存在的问题 改革开放以来,中国机械工业共引进技术二千多项,其中软件技术占全国的1/3以上,是引进项目最多,引进内容最广的行业,在促进机械工业科技进步,推动机械企业技术改造,提高国民经济各部门技术装备水平方面发挥了重要作用。但也存在不少应引以为训的问题: 1.引进技术的结构不够合理。80年代以来,机械工业单项技术引进虽有明显增加,但引进技术结构中硬件比例仍然偏高,工艺技术引进比例偏低,这在“八五”期间表现得尤为突出。如1992-1995年,机械工业系统进口成套设备、关键设备和生产线带制造技术的项目数占引进技术项目总数的42-68%,引进费用占引进总额的80%以上〔6〕。进口设备和生产线虽省时省事,能迅速提高生产能力,取得立竿见影的经济效益,但用汇高,也难以引进真正先进的制造技术,还得长期花外汇购买配套件。例如,仪表系统“六五”期间为生产引进技术产品,进口零配件所花外汇达5870万美元。 2.引进技术与消化吸收失衡。由于只注重技术引进的投入,不重视消化吸收的投入,把主要精力和资金放在引进投产上,未能很好地组织各设计、制造、施工、使用等单位和产、学、研各方面力量进行协同攻关,加之缺乏支持装备国产化的激励政策,致使许多引进项目消化吸收缓慢,国产化程度低,发挥作用有限。就已引进的技术看,从图纸资料的翻译、转移到投入批量生产,一般要用三年以上时间,大型复杂装备的消化周期还要拉长。有的产品投产后性能指标达不到进口产品水平,形不成规模经济效益。制造难度大的大型成套设备的国产化水平更低。例如,中国从70年代就开始大规模引进国外先进的大型石化成套装备,但始终没有解决好国产化问题。按大型石化设备采购额计,1985年国产装备市场占有率仅为10%,1997年也只有20%左右。由于技术引进与国内消化吸收及自主开发结合不紧密,导致机械工业技术引进仍停留在掌握已有技术、提高国产化率的较低层次上,没有上升到形成自主开发创新能力上来,因此也就难以走出“引进——落后——再引进——再落后”的“Zeno悖论”的陷阱。 3.宏观调控乏力,重复引进现象严重。由于宏观调控乏力,审批把关不严,缺乏权威性的引进规划和综合性、全局性分析论证,加之体制上条块分割以及长官意志作梗等原因,导致大型装备、高档消费品生产线和中小型机电产品的盲目进口和重复引进。在90年代境外直接投资大量涌入的时候,这种“引进竞赛”问题变得更加突出。如在重大成套设备引进方面,自70年代以来,中国从国外引进的化肥生产装置就有120多套,花外汇48.1亿美元,其中大部分是近10年来利用外资引进的;同期还引进了乙烯装置20套,聚乙烯装置21套等,共耗资达200多亿美元。重复引进大化肥和石化成套装置数量之多、耗资之巨、持续时间之长在世界上绝无仅有。〔8〕大型设备引进是如此,单项技术的重复引进现象也比较严重。重复引进不仅花费了大量的外汇,加剧了国家建设资金的紧张,更严重的是使国内的机械制造能力闲置,技术水平得不到提高,窒息了民族工业及制造科技的发展。如果我们学习日本“一号机进口,二号机改进,三号机出口”的经验,按照一仿二改三创造的原则只进口少量生产线和样机并对制造技术加以消化吸收,那就会别有一番景象。 4.不讲究引进策略。不少单位把主要精力放在出国、谈判、签约等具体性事务上,较少注意总结经验和进行引进前的可行性论证,更缺少具有理论性、战略性、前瞻性的系统谋划。由于缺乏对外贸易经验,不熟悉国际惯例,不了解国际市场行情,不研究引进策略,致使机械工业技术引进费用偏高,平均每项比日本高出3~8倍;有的专利已过期,有的技术已淘汰,有的产品环保部分严重不合格,却白白搭上大量外汇去引进,造成不应有的损失。 五、历史给我们的几点启迪 回顾建国50年来机械工业技术引进的曲折发展历程,认真总结其正反两方面的经验与教训,可以得出以下几点启示: 1.必须正确选择技术引进的内容与方式。目前,中国机械工业已有比较雄厚的物质技术基础,已没有必要再象50、70年代那样为提高生产能力而花费大量外汇去进口大批成套设备,以减少对外国技术的依赖性,增强本国的自主开发能力。在我国机械工业今后的技术引进工作中,必须学习先进国的成功经验,不断加大单项技术在技术引进结构中所占的比重,而单项技术又要以先进适用的设计制造技术和关键、共性技术以及管理技术等“软件”技术为主。也就是说,凡是国内有一定技术装备基础,引进技术后自己就可以制造的,就决不进口设备;凡是购买关键设备或部分关键部件就可以配套生产的,决不进口成套设备或整机;凡是进口国内急需而又不能制造的硬件设备,必须同时引进其设计制造技术。只有这样,才能以最小的代价获得最大的引进效益。 在引进技术的内容上,要根据机械行业发展需要和市场需求,结合自身的技术水平、工作基础和配套能力,采用许可证贸易、技贸结合、合资经营、交钥匙工程、顾问咨询等灵活多样并有长期实践基础的引进方式,引进那些投资少、见效快、盈利多、创汇高的先进成熟技术,特别是关键、共性制造技术和重大装备技术。鉴于当前国有机械企业尚未走出低谷、下岗人员增多这一国情,引进技术不能片面追求高、新、奇,而应注意其实用性,主要引进一些有利于缓解劳动力就业矛盾的先进适用技术和国内已有技术所需的配套技术,对国内研究开发工作已经成熟或依靠自身技术力量短期能解决的、国内生产不急需的或不适合中国国情的、暂时消化吸收不了的或难于推广应用的技术及产品,则应限制引进。 2.必须处理好技术引进与消化吸收及自主创新的关系。大家知道,科学无国界,技术却有国界,中国机械工业目前所引进的技术虽然是国际上80年代末、90年代初的先进技术,但大部分是国外处于生产饱和期和即将淘汰的设备和技术,是“二手设备”和“二流技术”,真正先进、尖端或敏感的技术国外是不轻易转让的,甚至对我严密封锁,也无法靠技术贸易方式获取。现代科技发展日新月异,如果中国只重视引进技术和设备,满足于投产、达产,提高生产能力,而不重视发展创新,那就只能永远步别人的后尘。日本技术引进的成功经验,在于走引进创新之路,致力于消化引进的世界各国技术之长;并结合国情加以改进创新,从而后来居上,成为世界经济强国的。据对我国大型机械工业企业在“八五”期间开发成功的92种量大面广的典型新产品的技术来源进行抽样调查,发现主要利用国外技术开发的产品占57%,立足于国内自主开发的只占43%,说明中国机械工业发展主要依赖于引进国外技术的状况尚未发生根本性变化,机械工业消化创新和自主创新能力亟待加强。因此,中国机械工业在今后的技术引进中,必须坚持“洋为中用”和“一学、二用、三改、四创”的原则〔9〕,将学习借鉴和发展创新相结合,将引进先进技术与提高国内科研、设计、制造能力相结合,在加强机械工业技术创新体系与自主创新能力建设的基础上,花大力气搞好技术引进的消化吸收、二次开发与创新工作。要本着“一家引进、联合创新、多方受益、国家得利”的原则,开展多形式、多层次的产学研合作,组织科研、设计、制造、使用单位等多方面力量开展多学科、多技术、多部门的联合攻关,建立起技术引进的联合创新机制和消化吸收的技术联动体系。同时做好引进技术,特别是共性关键的推广应用工作,提高整体技术水平和规模经济效益,进而推动机械产品与技术的出口,实现“引进技术——消化吸收——改进创新——扩大出口”的良性循环。 3.必须加强对引进技术的宏观调控。一是要将技术引进与我国机械工业发展战略和“三大战役”相结合,与机械企业技术改造及机械产品出口创汇相结合,制定出科学系统的引进规划和计划,明确技术引进的战略目标、指导思想、基本原则与重点任务,以指导全行业的技术引进与消化吸收工作;二是强化对技术引进宏观管理,在下放技术引进审批权限的同时,建立权威性的技术引进管理机构,加强对技术引进的宏观导向和重大引进项目的审批,减少和杜绝低水平重复引进和重大、成套项目的盲目引进,保证技术引进的先进性、实用性和效益性;三是进一步完善技术引进的政策法规体系,如产业技术政策、国别政策、消化吸收与创新政策、国产化政策等,以规范各方面的技术引进行为,体现对技术引进与消化创新的政策倾斜;四是运用税收、价格、信贷、财政、汇率等经济杠杆对技术引进加以调节与扶持,如对国内急需的引进项目和骨干企业技术引进项目在关税和产品税上给以优惠,对重大消化吸收项目给予贴息贷款,对市场容量已饱和的引进项目加征关税等。 4.必须搞好可行性论证。为了保证引进的项目在技术上先进、经济上合算、生产上可行,在引进前必须进行详细的调查和充分的可行性论证。要广伸触角,建立技术引进的信息收集与反馈网络及技术引进资料库。要赋予有资格的咨询公司一定的法律地位,规定重大技术引进项目必须由其提供可行性分析报告。在对引进项目特别是重大项目进行技术经济分析时,要从本国的技术、资源和经济条件出发,充分考虑自身的技术力量、消化吸收能力、外汇及资金来源、市场需求、生产条件、环保标准、材料和零部件配套状况以及国际经济形势等方面因素,并对引进项目的消化吸收与国产化前景及可能取得的经济社会效益作出科学预测,在知己知彼的基础上,“货比三家”,选优、择廉引进,只有这样,技术引进才能做到选得准、花钱少、收效高。 工业技术论文:机械工业技术政策分析论文 一、研究开发技术 1、机械产品现代设计技术 包括建立机械工程数据库;开发动态分析和动强度设计技术;CAD应用技术和局部集成的接口技术、网络技术及建库技术;并行工程技术、动态仿真技术、快速原型设计技术、工业设计技术、反求工程设计技术。 2、机械产品可靠性技术 重点开发可靠性工程管理技术、产品和系统可靠性设计技术、失效分析技术、可靠性实验评定、运行监测、故障诊断等技术。 3、热加工清洁生产技术 包括熔炼自动化、利用炉废气预热和除尘等铸造清洁生产技术;高效燃气无氧化加热、温锻塑性成形等锻造清洁生产技术;切割及焊接清洁生产技术;可控气氛多用炉、连续炉和真空热处理炉等热处理清洁生产技术;电镀、涂装等表面处理清洁技术。 4、精密成形技术 重点开发以实模精密成形、刚型、准刚型精密成形、高紧实度造型(芯)等精密铸造技术;精密模锻、辊锻、热轧、热挤压多向分模锻造、热镦锻等精密热塑性成形技术;冷温挤、冷挤、冷轧、超塑性等温成形、冷精整及复合成形等机械构件精密焊接与切割技术。 5、表面功能覆层技术 包括少无污染、高效、高性能的表面功能覆层技术与装备;重大工程装备表面功能覆层制备技术;高能束表面覆层制备及应用技术;新型复合表面处理技术;表面功能材料及涂层技术。 6、数控技术 重点开发开放式体系结构的新一代数控系统;车削中心、加工中心、数控磨床、数控锻压机床、电加工机床、数控重型机床等六类主机配套的数控系统。 7、工业过程自动化技术 研究开发工业过程自动化的管理控制集成技术;工业通讯网络和现场总线协议的开放式自动化系统。 8、工业机器人系统技术 开发点焊、弧焊、装配、搬运、喷漆五大类工业机器人的机械结构、传动机制、伺服驱动、传感控制及系统成套的设计和制造及工程应用技术。 9、机械制造柔性自动化基础技术 研究开发适合我国国情的柔性自动化技术、信息管理技术及自动化单元和部分集成控制技术,开发车间级自动化系统和FMC·P-FMS、FMS三个层次典型柔性加工设备。 10、面向中小企业的综合自动化技术 开发面向中小企业的综合自动化单元技术和系统;以GT原理为主线的车间级、单元级自动化成套技术;管理信息系统;产品设计与制造自动化系统;单元技术间的集成技术;质量控制技术。 11、传感器技术 研究开发力敏、磁敏、热敏、光敏、气敏、湿敏等类传感器、工程传感测量系统及基础共性技术。 12、自动测试技术 开发VXI总线、GPIB总线、RS485串行总线三类自动测试系统,VXI总线结构的电机、发动机、工业泵、印刷板产品自动测试系统;GPIB总线结构的环保自动测试系统;RS485串行总线结构的气象自动观测系统;大气污染、水质污染分析仪器和智能数字采集系统。 13、电力电子技术 研究开发新型高频、大中功率变频装置和电源、谐波抑制和无功补偿技术、新型IGBT器件生产技术,以及为重点工程配套的电力电子器件、电力半导体应用装置。 14、精密、超精密加工技术 以高效超精密加工车床、CNC型超精密复合加工机床、超精密平面和外圆磨床为重点,开发超精加工技术及应用工程,带动开发出一批精密、超精密的基础功能元器件,如超精密主轴轴系、超精密的伺服进给系统、超精密的测量系统和误差自动补偿系统等。 15、高能束加工技术 开发光加工应用技术、千瓦级二维激光切割技术;激光加工机配套设备及元件;多维激光加工机及机器人;激光焊接工艺;大型复杂零件激光表面处理工艺和汽车发动机缸体激光热处理生产线。 16、高性能机械工程材料生产及应用技术 开发轴承、密封件、模具等机械基础件用新材料及应用技术;电力设备、石化设备等重大装备的自动化仪表材料和专用功能材料及应用技术;汽车工业用精细陶瓷、专用功能材料、工程塑料、新型复合材料及应用技术。 17、系统管理技术 重点研究开发精密生产技术、虚拟制造技术、企业级信息管理系统技术和设计、制造、质量、销售等方面的有限集成技术;资源管理信息库;并行工程技术、信息交换和接口通讯技术。 18、重大工程成套装备制造技术 重点开发国民经济重大工程成套装备的总体设计、大型构件加工、系统优化、参数匹配、在线监控、故障诊断、综合管理及系统可靠性等关键技术。 19、环境保护工程装备相关技术 重点研究开发烟气脱硫脱硝和除尘、工业废水和城市污水处理等成套设备和技术;电子辐射照氨法处理工艺;厌氧生物法处理模块化技术;柴油机电控燃油喷射技术。 20、节能节材技术 研究开发风机、泵、电焊机等量大面广产品的应用变频调速技术;发电设备燃气--蒸汽联合循环技术、超临界技术、循环流化床和加压流化床技术、抽水蓄能技术;余热余压利用技术;高效、节能和智能化的能源管理和控制技术。 二、产业化技术 1、典型数控机床计算机辅助工业造型设计技术 造型设计效果模糊综合评价系统、小型机与工作站计算机辅助造型系统、工作站及超级微机辅助工业造型设计系统软件。已在10多个企业应用,效果显著,在机床行业有重要推广价值。 2、加工中心加工系统动态稳定性分析和计算软件 适用于机床整体静动态特性预测和结构的软件包,包括八个功能程序段及相应的接口程序。已用于6个单位,效益良好,适宜在机床行业推广。 3、树脂砂铸造成套技术 包括连续式和间歇式混砂机系列及树脂砂再生设备。对提高铸件质量、降低产品成本、提高国际竞争力有重要意义。适用于质量要求高、批量大的铸铁件生产。 4、钢水净化技术 适合国情的钢水精炼及保证铸钢件内部纯净度的全套装备及工艺。已用于十几家企业,适用于核、火、水电及石油化工设备中的各种铸钢件生产。 5、典型精密锻造件生产线成套技术 根据企业提供的典型件和生产纲领,提供生产线交钥匙工程及单项技术、装备或软件。对节材、节约工时、节约投资、提高锻件精度有重要意义。已在4家企业使用。 6、先进模具选材、设计、制造成套技术 包括高性能模具材料及应用技术、模具的现代设计加工技术和模具的配套技术。已在4家企业使用。适用于汽车、摩托车、轻工、仪表等行业所需的各种模具制造。 7、热壁加氢反应器内壁、大型水轮机转轮及宽带极高速堆焊技术 包括热壁加氢反应器内壁、大型水轮机转轮的拼焊及耐气蚀堆焊和宽带极高速堆焊技术。在焊材及工艺方面有节约外汇的效果,已在3家企业示范,适用于加氢反应器、尿素合成塔、电钻锅炉等设备的内表面堆焊。 8、激光焊接及切割加工装备成套技术 包括激光器、激光焊接及切割成套技术。对提高焊接强度和质量有重要意义,经济和社会效益显著。适用于刀具、工具等各种材质的薄板焊接。 9、氮基气氛保护加热淬火与微机控制系统 包括CNC系列变压吸附制氮机组、TC-89系列微机控制系统、保护加热淬火工艺技术。有节约投资、提高质量的功效。适用于多种碳钢、低合金钢的热处理,轴承、齿轮等零部件淬火、渗碳生产等。 10、可控气氛真空热处理成套技术 包括密封箱式多用炉生产线和连续可控热处理生产线、真空热处理设备和工艺成套技术。经5个厂试点效益显著。用于汽车齿轮、轴承和标准件、高合金钢、不锈钢、低合金结构钢、轴承钢的渗碳及淬火等工艺处理。 11、先进刀具、工具系统 用于车床和数控镗床、铣床和加工中心。经企业试用,对提高工效、节汇创汇有重要价值。适用于机械加工企业。 12、自泳涂料涂装生产线成套技术 自泳涂料是由活性高分子乳液、活性添加剂及颜料组成的新型水性涂料,与现用的电泳涂装工艺相比,具有工艺简单、稳定、节能、节材和省投资、涂层性能好等优点。可提供工艺设备设计、制造及调试交钥匙工程。用于汽车车身及家电部件的底漆涂装。 13、车间物流自动化、立体库及关键技术 车间物流自动化立体库的系统设计、成套设备、控制软件。适用于机械汽车大中型企业的物流管理,经多厂试用有节省占地和投资、工作效率高等优点。 14、可编程序控制系统成套工程技术 包括系统设计、成套设备和编程控制及监视软件,适用于机械、汽车制造业的控制系统,经多厂试用有节约投资、缩短维修时间之优点,经济效益显著。 15、普及型和经济型机床数控成套系统 包括以工业PC机为基础的总线模块化、开放型体系结构和以步进电机驱动的经济型数控系统,适用于机床配套及现役机床改造。经多家工厂试用效果明显。 16、超声波涡流在线自动探伤设备 将超声波探伤和涡流探伤技术相结合,组成成套机组,可同时检测内部和外表缺陷及几何尺寸,可用于机械零部件、管棒及锅炉制造厂检测,试用效果好。 17、企业计算机辅助管理系统CAPMS 该系统吸收国外MRP-Ⅱ之精华,按职能部门、业务分工数据处理方法、等分为18个模块,集产、供、销、存、人、财、物管理为一体,各模块既可独立运行,又可集成,还可作CAD/CAM/CAPP信息集成通讯接口。适用于多品种、大小批量及单件生产或混合制造。经企业试点,对提高管理水平和经济效益有重要价值。 18、漆雾及废气净化成套技术及设备 包括成套技术与设备(3种净化装置),适用于机械设备喷漆,经厂家试用,涂漆雾效率高,符合劳动卫生标准和环境标准。 工业技术论文:机械工业技术政策管理论文 一、研究开发技术 1、机械产品现代设计技术 包括建立机械工程数据库;开发动态分析和动强度设计技术;CAD应用技术和局部集成的接口技术、网络技术及建库技术;并行工程技术、动态仿真技术、快速原型设计技术、工业设计技术、反求工程设计技术。 2、机械产品可靠性技术 重点开发可靠性工程管理技术、产品和系统可靠性设计技术、失效分析技术、可靠性实验评定、运行监测、故障诊断等技术。 3、热加工清洁生产技术 包括熔炼自动化、利用炉废气预热和除尘等铸造清洁生产技术;高效燃气无氧化加热、温锻塑性成形等锻造清洁生产技术;切割及焊接清洁生产技术;可控气氛多用炉、连续炉和真空热处理炉等热处理清洁生产技术;电镀、涂装等表面处理清洁技术。 4、精密成形技术 重点开发以实模精密成形、刚型、准刚型精密成形、高紧实度造型(芯)等精密铸造技术;精密模锻、辊锻、热轧、热挤压多向分模锻造、热镦锻等精密热塑性成形技术;冷温挤、冷挤、冷轧、超塑性等温成形、冷精整及复合成形等机械构件精密焊接与切割技术。 5、表面功能覆层技术 包括少无污染、高效、高性能的表面功能覆层技术与装备;重大工程装备表面功能覆层制备技术;高能束表面覆层制备及应用技术;新型复合表面处理技术;表面功能材料及涂层技术。 6、数控技术 重点开发开放式体系结构的新一代数控系统;车削中心、加工中心、数控磨床、数控锻压机床、电加工机床、数控重型机床等六类主机配套的数控系统。 7、工业过程自动化技术 研究开发工业过程自动化的管理控制集成技术;工业通讯网络和现场总线协议的开放式自动化系统。 8、工业机器人系统技术 开发点焊、弧焊、装配、搬运、喷漆五大类工业机器人的机械结构、传动机制、伺服驱动、传感控制及系统成套的设计和制造及工程应用技术。 9、机械制造柔性自动化基础技术 研究开发适合我国国情的柔性自动化技术、信息管理技术及自动化单元和部分集成控制技术,开发车间级自动化系统和FMC·P-FMS、FMS三个层次典型柔性加工设备。 10、面向中小企业的综合自动化技术 开发面向中小企业的综合自动化单元技术和系统;以GT原理为主线的车间级、单元级自动化成套技术;管理信息系统;产品设计与制造自动化系统;单元技术间的集成技术;质量控制技术。 11、传感器技术 研究开发力敏、磁敏、热敏、光敏、气敏、湿敏等类传感器、工程传感测量系统及基础共性技术。 12、自动测试技术 开发VXI总线、GPIB总线、RS485串行总线三类自动测试系统,VXI总线结构的电机、发动机、工业泵、印刷板产品自动测试系统;GPIB总线结构的环保自动测试系统;RS485串行总线结构的气象自动观测系统;大气污染、水质污染分析仪器和智能数字采集系统。 13、电力电子技术 研究开发新型高频、大中功率变频装置和电源、谐波抑制和无功补偿技术、新型IGBT器件生产技术,以及为重点工程配套的电力电子器件、电力半导体应用装置。 14、精密、超精密加工技术 以高效超精密加工车床、CNC型超精密复合加工机床、超精密平面和外圆磨床为重点,开发超精加工技术及应用工程,带动开发出一批精密、超精密的基础功能元器件,如超精密主轴轴系、超精密的伺服进给系统、超精密的测量系统和误差自动补偿系统等。 15、高能束加工技术 开发光加工应用技术、千瓦级二维激光切割技术;激光加工机配套设备及元件;多维激光加工机及机器人;激光焊接工艺;大型复杂零件激光表面处理工艺和汽车发动机缸体激光热处理生产线。 16、高性能机械工程材料生产及应用技术 开发轴承、密封件、模具等机械基础件用新材料及应用技术;电力设备、石化设备等重大装备的自动化仪表材料和专用功能材料及应用技术;汽车工业用精细陶瓷、专用功能材料、工程塑料、新型复合材料及应用技术。 17、系统管理技术 重点研究开发精密生产技术、虚拟制造技术、企业级信息管理系统技术和设计、制造、质量、销售等方面的有限集成技术;资源管理信息库;并行工程技术、信息交换和接口通讯技术。 18、重大工程成套装备制造技术 重点开发国民经济重大工程成套装备的总体设计、大型构件加工、系统优化、参数匹配、在线监控、故障诊断、综合管理及系统可靠性等关键技术。 19、环境保护工程装备相关技术 重点研究开发烟气脱硫脱硝和除尘、工业废水和城市污水处理等成套设备和技术;电子辐射照氨法处理工艺;厌氧生物法处理模块化技术;柴油机电控燃油喷射技术。 20、节能节材技术 研究开发风机、泵、电焊机等量大面广产品的应用变频调速技术;发电设备燃气--蒸汽联合循环技术、超临界技术、循环流化床和加压流化床技术、抽水蓄能技术;余热余压利用技术;高效、节能和智能化的能源管理和控制技术。二、产业化技术 1、典型数控机床计算机辅助工业造型设计技术 造型设计效果模糊综合评价系统、小型机与工作站计算机辅助造型系统、工作站及超级微机辅助工业造型设计系统软件。已在10多个企业应用,效果显著,在机床行业有重要推广价值。 2、加工中心加工系统动态稳定性分析和计算软件 适用于机床整体静动态特性预测和结构的软件包,包括八个功能程序段及相应的接口程序。已用于6个单位,效益良好,适宜在机床行业推广。 3、树脂砂铸造成套技术 包括连续式和间歇式混砂机系列及树脂砂再生设备。对提高铸件质量、降低产品成本、提高国际竞争力有重要意义。适用于质量要求高、批量大的铸铁件生产。 4、钢水净化技术 适合国情的钢水精炼及保证铸钢件内部纯净度的全套装备及工艺。已用于十几家企业,适用于核、火、水电及石油化工设备中的各种铸钢件生产。 5、典型精密锻造件生产线成套技术 根据企业提供的典型件和生产纲领,提供生产线交钥匙工程及单项技术、装备或软件。对节材、节约工时、节约投资、提高锻件精度有重要意义。已在4家企业使用。 6、先进模具选材、设计、制造成套技术 包括高性能模具材料及应用技术、模具的现代设计加工技术和模具的配套技术。已在4家企业使用。适用于汽车、摩托车、轻工、仪表等行业所需的各种模具制造。 7、热壁加氢反应器内壁、大型水轮机转轮及宽带极高速堆焊技术 包括热壁加氢反应器内壁、大型水轮机转轮的拼焊及耐气蚀堆焊和宽带极高速堆焊技术。在焊材及工艺方面有节约外汇的效果,已在3家企业示范,适用于加氢反应器、尿素合成塔、电钻锅炉等设备的内表面堆焊。 8、激光焊接及切割加工装备成套技术 包括激光器、激光焊接及切割成套技术。对提高焊接强度和质量有重要意义,经济和社会效益显著。适用于刀具、工具等各种材质的薄板焊接。 9、氮基气氛保护加热淬火与微机控制系统 包括CNC系列变压吸附制氮机组、TC-89系列微机控制系统、保护加热淬火工艺技术。有节约投资、提高质量的功效。适用于多种碳钢、低合金钢的热处理,轴承、齿轮等零部件淬火、渗碳生产等。 10、可控气氛真空热处理成套技术 包括密封箱式多用炉生产线和连续可控热处理生产线、真空热处理设备和工艺成套技术。经5个厂试点效益显著。用于汽车齿轮、轴承和标准件、高合金钢、不锈钢、低合金结构钢、轴承钢的渗碳及淬火等工艺处理。 11、先进刀具、工具系统 用于车床和数控镗床、铣床和加工中心。经企业试用,对提高工效、节汇创汇有重要价值。适用于机械加工企业。 12、自泳涂料涂装生产线成套技术 自泳涂料是由活性高分子乳液、活性添加剂及颜料组成的新型水性涂料,与现用的电泳涂装工艺相比,具有工艺简单、稳定、节能、节材和省投资、涂层性能好等优点。可提供工艺设备设计、制造及调试交钥匙工程。用于汽车车身及家电部件的底漆涂装。 13、车间物流自动化、立体库及关键技术 车间物流自动化立体库的系统设计、成套设备、控制软件。适用于机械汽车大中型企业的物流管理,经多厂试用有节省占地和投资、工作效率高等优点。 14、可编程序控制系统成套工程技术 包括系统设计、成套设备和编程控制及监视软件,适用于机械、汽车制造业的控制系统,经多厂试用有节约投资、缩短维修时间之优点,经济效益显著。 15、普及型和经济型机床数控成套系统 包括以工业PC机为基础的总线模块化、开放型体系结构和以步进电机驱动的经济型数控系统,适用于机床配套及现役机床改造。经多家工厂试用效果明显。 16、超声波涡流在线自动探伤设备 将超声波探伤和涡流探伤技术相结合,组成成套机组,可同时检测内部和外表缺陷及几何尺寸,可用于机械零部件、管棒及锅炉制造厂检测,试用效果好。 17、企业计算机辅助管理系统CAPMS 该系统吸收国外MRP-Ⅱ之精华,按职能部门、业务分工数据处理方法、等分为18个模块,集产、供、销、存、人、财、物管理为一体,各模块既可独立运行,又可集成,还可作CAD/CAM/CAPP信息集成通讯接口。适用于多品种、大小批量及单件生产或混合制造。经企业试点,对提高管理水平和经济效益有重要价值。 18、漆雾及废气净化成套技术及设备 包括成套技术与设备(3种净化装置),适用于机械设备喷漆,经厂家试用,涂漆雾效率高,符合劳动卫生标准和环境标准。 工业技术论文:机械工业技术教学论文 【内容提要】机械工业技术引进是中国技术引进的主体和缩影。本文回顾了建国50年来中国机械工业技术引进的四个发展阶段:50年代主要从前苏联和东欧国家大量引进成套设备和技术,建设了一批机械工业基地,奠定了中国机械工业与机械科技发展的基础;60年代技术引进转向日本、西欧等资本主义国家,由于受国内外政治气候的影响,技术引进规模较小,进展迟缓;70年代技术引进扩大到整个西方国家,出现了两次进口成套设备的高潮,带有一定程度的盲目性;改革开放以来,机械工业技术引进进入了全方位、多形式、多层次的新的历史发展时期。文章还对中国机械工业技术引进中正反两方面的经验与教训进行了总结与评述。 【关键词】中国/机械工业/技术引进 【正文】 历史昭示人们,技术引进是实现技术进步的一条捷径,几乎所有“后发”国家都是从引进和模仿先进国的科学技术“起家”的,日本和韩国是这方面的典范。中国的机械工业也是在引进和利用国外技术的基础上逐步发展起来的。建国50年来,机械工业的技术引进在曲折前进中大致经历了以下四个发展时期。 一、50年代从前苏联和东欧国家成套引进先进技术装备 解放初期的中国是一个“一穷二白”的农业大国,工业基础脆弱,以修配为主的机械工业尚未形成独立的制造业,且技术十分落后。根据国民经济恢复和“一五”建设的需要,国家确立了大力引进国外先进技术提高本国技术水平的方针。由于当时美、英等西方资本主义国家对新生的社会主义中国采取“封锁禁运”的“冷战”政策,因此50年代我国技术引进的来源国主要是前苏联和东欧社会主义国家。“一五”期间的技术引进是以苏联援建的156项重点工程项目为优秀,以引进重工业部门所需大型成套设备为重点而展开的。据国家外贸部门统计,1950-1959年,我国共签订成套设备等合同约450个,其中与前苏联和东欧国家签订的成套设备合同分别为215项和108项,与西方国家只签了3项,另外还进口了单项设备120余项。以上引进项目共花外汇约27亿美元,其中成套设备占用汇总额的90%以上,所有费用主要由前苏联以低息或无息贷款方式提供。通过156项重点工程的建设和成套技术装备的引进,中国在短短几年内便恢复和建立了钢铁、机械、电力、煤炭、石油、化工等工业,形成了中国工业体系的总体布局,奠定了中国现代化工业建设的初步基础。 在前苏联援建的156个项目中,第一机械工业部有21项,原民主德国也援建了我们2个项目,另引进捷克斯洛伐克制造技术自行设计了上海三大动力设备厂。前苏联援建的这些项目都是我国机械工业的基础性、关键性项目和空白项目。除援建项目之外,机械工业部门还通过技术合作和贸易协定方式,获得了一批主要由国内自行设计和建设的50多个机械工业项目所需的制造图纸、工艺流程、专家咨询和项目所需设备及其它技术物资。〔1〕 50年代特别是“一五”期间,中国机械工业从苏联和东欧国家成套引进先进技术装备的成效是巨大的,主要体现在: 一是在苏联援建下,通过成套项目引进,中国机械工业建立了一批大型骨干企业和重点企业。由于实行高度集中的计划管理体制,使整个机械工业系统的技术引进工作成为通盘规划、统筹部署、协同作战的有序行动,故而这些机械工业基地建设速度快、周期短、效益高。如第一汽车制造厂从1953年7月开工到1956年10月验收投产,只用了三年时间就建成了新中国第一个大规模的汽车制造厂。 二是由于在引进成套设备的同时附带引进了设备设计图纸和工艺技术,并将消化吸收引进技术与国内设计试制及发展新产品结合起来,从而较快地掌握了一大批先进技术装备和重大产品的设计制造技术。在“一五”期间,中国机械工业发展的四千多项新产品中,有三分之二以上是以苏联图纸及测绘仿制为基础,从小到大,从简单到复杂,从单机到成套,逐步试制发展起来的。 三是学习了前苏联从选择厂址、工厂设计、建筑施工、设备安装、工艺设计、人员培训、组织生产一直到开工运转等一系列基本建设的管理程序和生产技术,并积累了对外贸易的经验,培训了一大批工程技术人员、管理人员、技能工人以及留学生和外贸人员,这些都在以后几十年的机械工业建设中发挥了重要作用。 四是积极学习和推广了许多前苏联的先进工艺技术,改变了我国机械企业工艺落后的面貌。 通过50年代特别是“一五”期间的技术引进和大规模经济建设,中国机械工业在短短几年内便实现了从修配仿制向自行设计制造的过渡,并初步形成了中国的机械工业体系,技术发展能力大大提高,经济效益直线上升。“一五”期间,机械工业总产值增长2.6倍,平均年增长率达29%,创造了机械工业发展史上的奇迹:机械工业为国民经济各部门提供技术装备的能力大增强,“二五”期间,我国经济建设所需要的各种机械设备的自给率高达80%以上。〔1,3〕 这段历史启示我们,引进技术是提高中国机械工业技术发展能力,加快机械工业建设速度的重要手段。只要合理规划,集中力量,重点建设,并将技术引进与消化吸收相结合,就能在技术落后的情况下,辟新路,走捷径,迅速缩小与先进国家的技术差距。但是,我们也要看到,技术来源的单一性对机械工业以后的生产发展、技术进步和管理体制也带来了一定的负面影响,把主要精力集中在建设施工和投产达标上,不可避免地轻忽了本国成套设备制造水平和创新能力的提高,淡化了本国研究开发力量的培育与成长,导致发展后劲不足。这些问题,在50年代后期已引起政府部门的警觉,并采取措施作了一些纠正。但由于此时中苏关系有所淡化,加之1958年的“”强调要独立自主大办机械工业,使“一五”时期掀起的技术引进热潮随之也有了大的回落。 二、60年代从日本和西欧引进先进设备与技术 1960年,中苏关系破裂,前苏联单方面撕毁合同、撤走专家,中断了与中国的经济技术合作,迫使我国将引进技术的对象转向资本主义国家。由于对日外交的成功,中日经济技术贸易解冻。1964年,中国机械工业首次从日本引进了10多个品种的气动、电动量仪制造技术和成套设备,1965年以后又引进了液压元件等制造技术和设备,建立了相应的工厂。 1964年1月中法建交,冲破了西方国家长期孤立中国的政策樊篱,中法技术合作开始升温。从1965年起,一机部从法国购买了4种重型汽车产品设计和制造工艺资料,由相应的汽车厂消化吸收。这是首次采用购买软件的方式引进技术。这一时期机械行业还从西德、英国等西方国家引进了一些设备和技术,从而弥补了从前苏联和东欧引进技术之不足。 在国民经济调整时期,为解决经济发展中“吃、穿、用”等的薄弱环节,国内有关部门先后从日、英等10个资本主义国家引进化纤、冶金、石化等方面的成套设备和技术计84项,用汇总额达3亿美元。〔2〕这些设备的引进提高了这些部门的技术水平和生产能力。 为了制造急需的大型成套设备,在此期间,中国还通过举办工业展览会、开展技术交流、组织专家出国考察、加强情报资料搜集分析、对样机进行测绘仿制等方式引进和消化吸收国外先进技术,在此基础上,使用、设计、制造和研究部门之间进行密切合作和协同攻关,设计制造出了包括万吨模锻水压机在内的九大冶金成套设备等一批接近或达到当时世界先进技术水平的成套设备和新产品。“”开始后,机械工业技术引进工作基本陷于停顿状态。 总之,60年代是中国机械工业技术引进的滞缓期,引进规模较小,经济技术效益较差。由于缺乏技术贸易的经验,对国际技术贸易的原则和惯例缺乏了解和研究,结果比别国多花了成倍的却引不进西方国家的关键制造技术,因此很难翻版仿制。但由于当时我国的技术力量已有一定发展,机械工业开始走上以样机测绘、仿制与自行设计制造相结合的发展道路。广大机械科技人员发扬自力更生精神,依靠自身技术力量不仅完成了前苏联遗留下来的建设项目,而且使整个机械科技水平有大的提升,个别技术领域已赶上世界先进水平。 三、70年代从整个西方国家引进先进设备与技术 60年代末、70年代初,国际关系处于急剧动荡之中,各种政治力量重新分化、组合成新的世界格局。1971年10月,中国在联合国的合法席位得到恢复。从1972年起,中国先后同美国、加拿大、澳大利亚等一系列西方国家建立了外交关系,西方国家一向奉行孤立和封锁中国的政策而向中国长期关闭的官方经济技术合作的闸门终于被打开了,技术引进工作也出现了新的高潮,中国开始扩大从美国、前联邦德国、日本、英国、法国等国引进设备与技术的规模。70年代前半期,我国尚未改变过去进口成套设备的做法。1973年1月,国家制定了进口43亿美元成套设备和单机的方案(即“四三方案”)。仅1973年就进口设备77项,合同成交额12.2亿美元。进口重点放在化工、石油、冶金、煤炭、电力等部门。1976年,一机部随“四三方案”也引进了一批关键设备和技术,如杭州汽轮机厂的工业汽轮机、南京汽轮发电机厂的燃气轮机等9个成套项目,对提高中国机械工业制造技术水平起到重要促进作用。上述这些批准建设的项目因为受“”的干扰,有些被迫暂缓执行,有些建设周期拖长,有些进口设备长期未派上用场。 1976年10月,中国结束了十年动乱,经济建设面临重重困难,亟待进行一段时期的恢复与调整,但当时由于在经济工作上受急于求成的“左”的指导思想的影响,中国经济建设很快进入一个新的高速增长时期,全国基建战线进一步拉长,设备进口和技术引进也随着经济恢复和国门打开再度掀起高潮,并出现了一定程度的盲目性。在1978年的较短时间内一下就签订了成交额达78亿美元的设备进口和技术引进项目合同(其中31亿美元合同是当年最后10天突击签订的),用汇总额超过前几个时期的总和,且全要用现汇支付。成套设备的进口和大型工程项目的建设对促进石油、化工等新兴工业部门的建立与发展起到了一定促进作用。 70年代出现的第二次技术引进高潮与50年代的大规模引进相比,项目更多,用汇额更大,由此暴露出的问题和应当汲取的教训也比较多,表现在:一是各部门热衷于从国外大量进口成套设备,对国产机械设备重视不够,抑制了本国机械制造业向其它工业部门提供技术装备能力的提高;二是注意了硬件设备的进口,忽视了设备设计制造技术与工艺流程的引进,在提高生产能力的同时没有解决好提高国内制造水平的问题;三是没有更好地组织引进单位与研究、制造单位联合对引进技术与设备进行消化、吸收和创新,造成了长期依赖国外技术和大量进口零配件的被动局面;四是付出了高昂的代价,1973-1982年我国进口成套设备和签订技术许可证合同的平均成交额分别高达3287万和107万美元,比国际间高出几倍〔4〕;五是技术引进缺乏统筹规划,出现了盲目签约和大起大落的宏观失控现象。由于短期内引进项目过多、规模过大,拉长了基本建设周期,造成了进口设备的积压与损耗,同时也造成了国家外汇支付的极度紧张。 在进口成套设备时,机械行业曾组织技术力量对部分设备进行测绘仿制,试图由此掌握其制造技术,但收效甚微。事实提醒人们,对于复杂、重大机械设备单纯靠测绘仿制的方法是不能奏效的,必须引进其设计制造技术。因此,自70年代后期开始,单项技术引进开始受到更多重视。从1976年起,在中国技术引进计划中列入“单项技术引进计划”,1977年列入国家引进计划的单项技术共有24项。为了学习外国技术引进的先进经验,1978年4月,一机部派出一个综合技术考察团到南斯拉夫、罗马尼亚进行访问考察,发现南、罗两国的做法与中国大相径庭,他们主要以技术许可、合作生产、合资经营的方式从西方国家引进制造技术,较快地提高了本国机械工业的制造技术水平。南、罗两国在技术引进方面的成功经验受到我国政府部门的重视。一机部随之作出决策,把单项技术引进作为今后技术引进的重点,并在部科技局设立了技术引进处这一专管机构。仅1979年,就签订单项技术引进合同28项。通过几年的实践探索,积累了经验,走出了一条以技术许可、合作生产、技术咨询、合资经营等方式为主引进国外先进制造技术的新路子,在使中国的技术引进从以引进硬件设备为主的初级阶段逐步过渡以引进软件技术为主的高级阶段方面起了先行和示范作用。据统计,1973-1982年,机械工业部门引进的单项技术项数最多,达206项,占全国同期引进单项技术总数279项的73.8%;这一时期机械工业部门仅进口成套设备37项,占全国进口设备总数的448项的8.3%。单项技术引进的总费用虽不到设备进口总费用的5%,但对提高中国机械工业制造技术水平却大有裨益。〔4〕 四、改革开放以来全方位、多形式引进消化国外先进制造技术 (一)新时期机械工业技术引进的进程及特点 中共十一届三中全会确立了对外开放、对内搞活经济的方针,技术引进从此进入了一个新的历史发展时期。自80年代初开始,国家在开辟经济特区和开放沿海城市的同时,陆续制定和推行了一系列鼓励利用外资、引进技术的政策,制定了在“六五”后三年引进3000项先进技术的规划,还向省市下放了技术引进的审批权,增设了对外经济技术贸易窗口。在此大好形势下,机械工业部也加强了对技术引进工作的领导与宏观管理,使机械工业技术引进取得长足进展,引进项目逐渐增多,引进规模迅速扩大,引进效益不断提高。改革开放以来,机械工业技术引进具有以下几项显着特点: 1.从进口设备为主转向以引进单项技术特别是软件技术为主。1981年国务院颁布了《技术引进和设备进口工作暂行条例》,对技术引进和设备进口作出明确界定,并特别强调要严格限制成套设备进口,着重引进先进适用技术,以后又了《技术引进合同管理条例》等一系列法规,以保证技术引进朝着规范化方向发展。根据国家这些规定,机械行业加大了以先进制造技术类软件技术为主的单项技术的引进力度,其引进的单项技术占了全国单项技术引进的“大头”,引进的“硬件”也主要是国内难以制造的样机、关键设备和测试仪器。 2.技术引进全方位化。80年代初以来,机械工业技术引进已经突破了地区的局限,引进国别扩大到世界各大洲的几十个国家和地区(其中以从德国、美国和日本三国引进的项目最多)。除了继续从发达国家引进技术外,还发展了同新兴工业化国家、发展中国家和地区的技术贸易关系。 3.引进技术重点比较突出。一是结合国家重点建设项目等的需要,引进重大成套设备、大型设备及其设计制造技术,如50万伏高压输变电设备、30万和60万KW火电成套设备、宝钢大型冶金成套设备等;二是为了提高机械工业基础制造技术水平,引进“三基”(基础机械、基础零部件、基础材料)制造技术;三是结合“三上一提高”和企业技术改造,引进合金钢铸造技术、负压造型铸造技术等关键工艺技术;四是为了填补我国在机械科技前沿领域中的某些缺项以及配合国家重点科技攻关计划,有重点地引进一些先进制造技术和新兴、尖端产品技术,如威海精密机床附件厂结合国家经委“七五”期间国家12项引进技术消化吸收重点项目中“数控机床国产化”项目,从美国引进了镗铣类机床工具系统的制造技术;五是结合我国各行业发展需要,有重点地引进一些重点产品、特殊产品的设计制造或组装、测试技术。〔5,6〕 4.技术引进方式多样化。70年代末以来,中国机械工业技术引进的另一个显着特点是引进方式朝着多样化方向发展,其中最常见的几种引进方式是: 许可证贸易。这是技术引进的高级形态,也是当前国际技术贸易中最常见的一种基本形式。在许可证贸易中,技术转让的内容包括专利、专有技术和商标,中国机械工业引进的主要是设计制造方面的专有技术。80年代以来,机械工业引进技术的半数以上是采取许可证贸易方式引进的。这种引进方式不仅花外汇少,而且容易获得先进制造技术。 进口设备带制造技术。这是技术引进的较初级形态,对引进方技术要求一般不高,因此是技术不太发达国家采用的技术引进方式,在50年代中国机械工业基础尚薄弱的情况下也成功地采用了这种技术引进方式。80年代以来,中国机械工业仍有大批项目是采取这种方式引进的。这种引进方式风险小,形成新产品生产能力快,在国内尚无能力设计制造这类产品或设备的情况下可起到填补设备生产能力缺口的作用。但进口设备带进制造技术的方式投资大、用汇多,也不易学到关键技术,还会增加对外国零部件和配套技术的依赖性,也制约了本国科研与设计制造能力的提高。因此,随着我国机械工业科技水平的不断进步,应该尽量少采用这种方式引进技术,尤其要限制成套设备和生产线的进口。 咨询诊断。这是一种灵活实用、用汇不多的技术引进方式,其内容包括产品设计咨询、技术改进咨询、决策咨询、可行性论证、企业诊断等。如80年代初,我国柴油机行业的不少厂家曾委托英国、奥地利的几家着名发动机咨询设计公司改进柴油机的设计,收到良好效果。 合作生产。通过与外商特别是跨国公司合作生产,可以较快地学到国外的先进制造技术和管理经验,提高企业的生产技术水平和管理水平。对于象数控机床、宝钢大型冶金成套设备、大型发电机组之类技术要求高的大型、关键、复杂设备的研制生产,我国机械工业都成功地运用了合作生产的方式。 外商直接投资带进技术。改革开放以来特别是市场经济体制建立以来,中国利用外资、合资经营步伐加快,从1981年12月机械部批准与美商合作经营湖北派克密封件厂以来,到1994年,仅机械部系统就有“三资”企业2862家,外方投资金额35亿美元。随着境外资金(包括世界银行贷款)的进入和外资企业的建立,机械工业也引进了一大批较先进的设备和制造技术以及先进管理方法,提高了机械产品的档次和技术水平。 除上述引进方式外,机械行业采取的其它引进方式还有:技贸结合、“三来一补”(来料加工、来件装配、来图制造、补偿贸易)、合作研究、购买技术资料或软件、人才培训、引进国外智力、购买二手设备以及联合引进等。 (二)对引进技术的消化吸收及其成效 在80年代前半期的技术引进热潮中,中国机械工业引进了一大批先进技术,“六五”期间仅机械部系统就签订了技术引进合同785项。因此,“七五”及以后时期,机械工业在引进技术的同时,也加强了对引进技术的消化吸收与发展创新工作。根据国务院于1986年颁布的《引进技术消化吸收工作条例》精神,机械部也颁发了《机械工业部引进技术消化吸收工作暂行管理办法》等管理规章,并制定了技术引进消化吸收重点项目计划。1996年,机械部又制定了《机械工业引进技术项目消化创新指南》,并要求各省、市级主管厅、局和技术引进单位也要编制技术引进项目的消化吸收计划。 通过采取上述一系列措施,特别是随着90年代对技术引进管理力度的加大,中国机械工业引进技术的消化吸收、发展创新与国产化工作进入到一个新的发展时期,取得了显着成效,表现在:〔6,7〕 1.掌握了一批重大技术装备的关键制造技术。1983年以来,机械工业部门紧密结合国家重点工程建设,组织全国上千个企事业单位和上万名科技骨干,通过与国外合作生产、合作设计、合作研究等方式先后对30万和60万KW火电机组、宝钢大型冶金设备六大主机、2000万吨级露天矿开采系统等12项重大技术装备展开仿制和自行研制工作,使机械工业多年来没有完成的一些重大技术装备得以研制成功并投入生产运营,国产化水平不断提高。截止1993年底,已累计完成40多项设备并在50多项重点建设和技改工程中投产应用,其中15项成套设备基本上实现了国产化,并在30多项工程中推广应用,为国民经济建设做出了重要贡献。 2.促进了企业的技术改造、技术升级和产品结构优化。中国机械行业从1978年至今共引进了二千多项先进技术,重点骨干企业基本上都引进了国外技术。通过消化吸收与自主研究开发,促进了产品的更新换代,提高了整个机械工业的技术水平。通过80年代的技术引进,使我国机械工业50-60年代水平的部分老产品,约有1/5的品种一下跃迁到70年代末、80年代初的国际水平,缩短了近20年的技术差距;而“八五”期间机械工业在引进基础上发展的新产品,90%以上达到了国际70年代末、80年代初的技术水平,50%以上达到80年代中末期的水平。许多先进制造工艺技术与设备也得到推广应用。 3.用引进技术生产替代进口产品,同时推动了机械产品的出口。在消化引进技术基础上,中国机械工业的一批关键设备和通用机电仪产品技术水平和质量有明显提高,已可替代进口和提供出口。到1990年底,已推荐可替代产品25批1911项。企业反馈信息显示,1989年替代产品销售额达22.8亿美元,并出口创汇10亿美元。通过对引进技术的消化吸收,也提高了中国机械产品的出口创汇能力,出口额连年增长。1996年机械工业出口创汇299亿美元,机械产品出口额在全国外贸出口总额中比重已由1991年的12.3%提高到1996年19.8%,成为中国外贸出口的第二大支柱行业。 4.提高了企业的经济效益和市场竞争力。如由原机械部牵头组织的共有47个单位参加的《“八五”国家重大引进技术消化吸收计划》10大项目之一的“新型推土机和装载机关键零部件”项目,以从美国卡特皮勒公司引进的推土机、装载机等五种主机关键零部件技术为对象进行消化吸收,项目完成后产品质量可以达到80年代世界先进水平,主机及零部件的国产化率分别超过80%和85%,年新增销售收入20亿元。 (三)改革开放以来机械工业技术引进中存在的问题 改革开放以来,中国机械工业共引进技术二千多项,其中软件技术占全国的1/3以上,是引进项目最多,引进内容最广的行业,在促进机械工业科技进步,推动机械企业技术改造,提高国民经济各部门技术装备水平方面发挥了重要作用。但也存在不少应引以为训的问题: 1.引进技术的结构不够合理。80年代以来,机械工业单项技术引进虽有明显增加,但引进技术结构中硬件比例仍然偏高,工艺技术引进比例偏低,这在“八五”期间表现得尤为突出。如1992-1995年,机械工业系统进口成套设备、关键设备和生产线带制造技术的项目数占引进技术项目总数的42-68%,引进费用占引进总额的80%以上〔6〕。进口设备和生产线虽省时省事,能迅速提高生产能力,取得立竿见影的经济效益,但用汇高,也难以引进真正先进的制造技术,还得长期花外汇购买配套件。例如,仪表系统“六五”期间为生产引进技术产品,进口零配件所花外汇达5870万美元。 2.引进技术与消化吸收失衡。由于只注重技术引进的投入,不重视消化吸收的投入,把主要精力和资金放在引进投产上,未能很好地组织各设计、制造、施工、使用等单位和产、学、研各方面力量进行协同攻关,加之缺乏支持装备国产化的激励政策,致使许多引进项目消化吸收缓慢,国产化程度低,发挥作用有限。就已引进的技术看,从图纸资料的翻译、转移到投入批量生产,一般要用三年以上时间,大型复杂装备的消化周期还要拉长。有的产品投产后性能指标达不到进口产品水平,形不成规模经济效益。制造难度大的大型成套设备的国产化水平更低。例如,中国从70年代就开始大规模引进国外先进的大型石化成套装备,但始终没有解决好国产化问题。按大型石化设备采购额计,1985年国产装备市场占有率仅为10%,1997年也只有20%左右。由于技术引进与国内消化吸收及自主开发结合不紧密,导致机械工业技术引进仍停留在掌握已有技术、提高国产化率的较低层次上,没有上升到形成自主开发创新能力上来,因此也就难以走出“引进——落后——再引进——再落后”的“Zeno悖论”的陷阱。 3.宏观调控乏力,重复引进现象严重。由于宏观调控乏力,审批把关不严,缺乏权威性的引进规划和综合性、全局性分析论证,加之体制上条块分割以及长官意志作梗等原因,导致大型装备、高档消费品生产线和中小型机电产品的盲目进口和重复引进。在90年代境外直接投资大量涌入的时候,这种“引进竞赛”问题变得更加突出。如在重大成套设备引进方面,自70年代以来,中国从国外引进的化肥生产装置就有120多套,花外汇48.1亿美元,其中大部分是近10年来利用外资引进的;同期还引进了乙烯装置20套,聚乙烯装置21套等,共耗资达200多亿美元。重复引进大化肥和石化成套装置数量之多、耗资之巨、持续时间之长在世界上绝无仅有。〔8〕大型设备引进是如此,单项技术的重复引进现象也比较严重。重复引进不仅花费了大量的外汇,加剧了国家建设资金的紧张,更严重的是使国内的机械制造能力闲置,技术水平得不到提高,窒息了民族工业及制造科技的发展。如果我们学习日本“一号机进口,二号机改进,三号机出口”的经验,按照一仿二改三创造的原则只进口少量生产线和样机并对制造技术加以消化吸收,那就会别有一番景象。 4.不讲究引进策略。不少单位把主要精力放在出国、谈判、签约等具体性事务上,较少注意总结经验和进行引进前的可行性论证,更缺少具有理论性、战略性、前瞻性的系统谋划。由于缺乏对外贸易经验,不熟悉国际惯例,不了解国际市场行情,不研究引进策略,致使机械工业技术引进费用偏高,平均每项比日本高出3~8倍;有的专利已过期,有的技术已淘汰,有的产品环保部分严重不合格,却白白搭上大量外汇去引进,造成不应有的损失。 五、历史给我们的几点启迪 回顾建国50年来机械工业技术引进的曲折发展历程,认真总结其正反两方面的经验与教训,可以得出以下几点启示: 1.必须正确选择技术引进的内容与方式。目前,中国机械工业已有比较雄厚的物质技术基础,已没有必要再象50、70年代那样为提高生产能力而花费大量外汇去进口大批成套设备,以减少对外国技术的依赖性,增强本国的自主开发能力。在我国机械工业今后的技术引进工作中,必须学习先进国的成功经验,不断加大单项技术在技术引进结构中所占的比重,而单项技术又要以先进适用的设计制造技术和关键、共性技术以及管理技术等“软件”技术为主。也就是说,凡是国内有一定技术装备基础,引进技术后自己就可以制造的,就决不进口设备;凡是购买关键设备或部分关键部件就可以配套生产的,决不进口成套设备或整机;凡是进口国内急需而又不能制造的硬件设备,必须同时引进其设计制造技术。只有这样,才能以最小的代价获得最大的引进效益。 在引进技术的内容上,要根据机械行业发展需要和市场需求,结合自身的技术水平、工作基础和配套能力,采用许可证贸易、技贸结合、合资经营、交钥匙工程、顾问咨询等灵活多样并有长期实践基础的引进方式,引进那些投资少、见效快、盈利多、创汇高的先进成熟技术,特别是关键、共性制造技术和重大装备技术。鉴于当前国有机械企业尚未走出低谷、下岗人员增多这一国情,引进技术不能片面追求高、新、奇,而应注意其实用性,主要引进一些有利于缓解劳动力就业矛盾的先进适用技术和国内已有技术所需的配套技术,对国内研究开发工作已经成熟或依靠自身技术力量短期能解决的、国内生产不急需的或不适合中国国情的、暂时消化吸收不了的或难于推广应用的技术及产品,则应限制引进。 2.必须处理好技术引进与消化吸收及自主创新的关系。大家知道,科学无国界,技术却有国界,中国机械工业目前所引进的技术虽然是国际上80年代末、90年代初的先进技术,但大部分是国外处于生产饱和期和即将淘汰的设备和技术,是“二手设备”和“二流技术”,真正先进、尖端或敏感的技术国外是不轻易转让的,甚至对我严密封锁,也无法靠技术贸易方式获取。现代科技发展日新月异,如果中国只重视引进技术和设备,满足于投产、达产,提高生产能力,而不重视发展创新,那就只能永远步别人的后尘。日本技术引进的成功经验,在于走引进创新之路,致力于消化引进的世界各国技术之长;并结合国情加以改进创新,从而后来居上,成为世界经济强国的。据对我国大型机械工业企业在“八五”期间开发成功的92种量大面广的典型新产品的技术来源进行抽样调查,发现主要利用国外技术开发的产品占57%,立足于国内自主开发的只占43%,说明中国机械工业发展主要依赖于引进国外技术的状况尚未发生根本性变化,机械工业消化创新和自主创新能力亟待加强。因此,中国机械工业在今后的技术引进中,必须坚持“洋为中用”和“一学、二用、三改、四创”的原则〔9〕,将学习借鉴和发展创新相结合,将引进先进技术与提高国内科研、设计、制造能力相结合,在加强机械工业技术创新体系与自主创新能力建设的基础上,花大力气搞好技术引进的消化吸收、二次开发与创新工作。要本着“一家引进、联合创新、多方受益、国家得利”的原则,开展多形式、多层次的产学研合作,组织科研、设计、制造、使用单位等多方面力量开展多学科、多技术、多部门的联合攻关,建立起技术引进的联合创新机制和消化吸收的技术联动体系。同时做好引进技术,特别是共性关键的推广应用工作,提高整体技术水平和规模经济效益,进而推动机械产品与技术的出口,实现“引进技术——消化吸收——改进创新——扩大出口”的良性循环。 3.必须加强对引进技术的宏观调控。一是要将技术引进与我国机械工业发展战略和“三大战役”相结合,与机械企业技术改造及机械产品出口创汇相结合,制定出科学系统的引进规划和计划,明确技术引进的战略目标、指导思想、基本原则与重点任务,以指导全行业的技术引进与消化吸收工作;二是强化对技术引进宏观管理,在下放技术引进审批权限的同时,建立权威性的技术引进管理机构,加强对技术引进的宏观导向和重大引进项目的审批,减少和杜绝低水平重复引进和重大、成套项目的盲目引进,保证技术引进的先进性、实用性和效益性;三是进一步完善技术引进的政策法规体系,如产业技术政策、国别政策、消化吸收与创新政策、国产化政策等,以规范各方面的技术引进行为,体现对技术引进与消化创新的政策倾斜;四是运用税收、价格、信贷、财政、汇率等经济杠杆对技术引进加以调节与扶持,如对国内急需的引进项目和骨干企业技术引进项目在关税和产品税上给以优惠,对重大消化吸收项目给予贴息贷款,对市场容量已饱和的引进项目加征关税等。 4.必须搞好可行性论证。为了保证引进的项目在技术上先进、经济上合算、生产上可行,在引进前必须进行详细的调查和充分的可行性论证。要广伸触角,建立技术引进的信息收集与反馈网络及技术引进资料库。要赋予有资格的咨询公司一定的法律地位,规定重大技术引进项目必须由其提供可行性分析报告。在对引进项目特别是重大项目进行技术经济分析时,要从本国的技术、资源和经济条件出发,充分考虑自身的技术力量、消化吸收能力、外汇及资金来源、市场需求、生产条件、环保标准、材料和零部件配套状况以及国际经济形势等方面因素,并对引进项目的消化吸收与国产化前景及可能取得的经济社会效益作出科学预测,在知己知彼的基础上,“货比三家”,选优、择廉引进,只有这样,技术引进才能做到选得准、花钱少、收效高。 工业技术论文:生态工业技术发展模式探讨 一、栖霞市生态工业经济发展新特点 1、生态工业经济已成为栖霞市经济发展主方向。到2014年底,生态工业经济已初步形成新能源产业、节能环保产业、新材料产业、汽车及船舶零部件产业等四大产业集群。据调查,2014年底全市规模以上工业企业中生态工业企业共计30户,已投产、尚未纳入规模以上工业统计的企业12户。 2、“一体两翼”生态工业发展布局已初步形成。按照突破“一体两翼”的发展思路,园区和城市基础设施配套建设逐步完善,承接烟台市辐射带动能力不断增强,为生态工业经济发展培育了良好的发展载体。“南北两翼”抓住潮水机场、八角港口和烟青城际铁路等重要基础设施建设的有利时机,在促进工业经济崛起、引领高端产业发展等方面承担了更大的份额。北翼的经济开发区已培育成高端产业发展的龙头,松山街道、臧家庄镇与开发区一体发展,加快对接融合步伐,拉开了生态工业经济大发展的框架。南翼的桃村镇借助台湾农民创业园的品牌优势和烟青城际铁路开工建设的机遇,加大基础设施配套改善力度,着力打造烟台市卫星城和栖霞南翼经济中心。 3、汽车和船舶零部件产业呈现规模化发展。2014年规模以上汽车和船舶零部件企业有13户,实现主营业务收入120056.4万元,利税6040.1万元,利润3844.5万元,占全市规模以上工业企业的5.26%、4.04%、3.24%。 4、新能源产业迅速崛起,全市能源结构发生根本变化。2014年规模以上新能源企业3户,实现主营业务收入8370.2万元,利税1661.3万元,利润927.5万元,占全市规模以上工业企业的0.36%、1.1%、0.78%。新能源产业发电量(含中节能生物质热电,不含余热发电)达到30114万千瓦时,占全社会用电量的25.8%,相当于节约标煤10万吨,减排二氧化碳26万吨。其中风电发电量22930万千瓦时,生物质发电7184万千瓦时。到“十二五”末,栖霞市包括风电和生物质热电的新能源发电量将达到15亿千瓦时,加上余热发电,总发电量将达到17亿千瓦时以上,折标煤约50万吨,将有望占全社会用电量的70%以上,全市能耗结构将出现明显变化。 5、节能环保产业发展强势。2014年,节能环保及新型建材企业9户,实现主营业务收入229489万元,利税28697.8万元,利润15344.2万元,占全市规模以上工业企业的10.06%、19.23%、12.92%。其中:新型建材企业6户,实现主营业务收入157684.5万元,利税22197.9万元,利润11543万元,占全市规模以上工业企业的6.91%、14.88%、9.72%。 6、循环经济和资源综合利用效果显著。农作物秸秆资源利用产业化取得成效。一是利用农作物秸秆发电供热。二是利用农作物秸秆替代木材。三是利用枝条生产食用菌等。通过这些方式,年可利用农作物秸秆30多万吨,节约标煤10万吨,节约替代木材10万立方米,创造经济价值近4亿元。水泥企业余热发电项目可节省30%左右用电量,降低了成本,节约了资源,是典型的“小循环型”生态工业项目。目前五户水泥生产企业均已进行余热发电项目改造,年发电量达到2.4亿千瓦时,折标煤7.3万吨。包括旋窑水泥利用粉煤灰等各类工业固体废物,三菱水泥协同处理城市污泥,新型墙体材料产业利用各类工业固体废物,中节能生物质热电、万华生态板综合利用各类生物资源等在内的一批资源综合利用项目的实施,完善了水泥和生物质资源产业链。 二、生态工业发展过程中存在的主要问题 1、生态工业经济总量偏低,质量不高,科研能力较弱。2014年,栖霞市230户规模以上企业中,生态工业仅占全部规模以上企业总数的11%,2014年实现销售收入仅占全部规模以上企业的16.43%。现有生态工业企业产品技术含量低、研发能力较弱,42户企业中仅有省级以上企业技术中心2家,市级企业技术中心8家,大部分企业处于产业链的初加工阶段。2、生态工业园区建设水平较低。工业园区是发展工业的主战场和主阵地,目前栖霞市工业园区的规划建设离生态工业园区要求仍有一定距离,主要表现在:(1)产业规划不尽合理。生态工业园建设很大程度上依赖于产业链的互补,但栖霞市工业园区招商过程中对产业链接重视不够,除了新型建材产业以外,各相关企业间能源、资源的链接关系比较松散。资源的加工是同向的,企业间几乎没有物质流,绝大部分企业的原材料从外地采购,产品又销往外地,标准的“两头在外”。(2)公共平台建设滞后。生态工业园建设的目的就是使一个企业的副产品或废物(包括能量)用作另一个工厂原料,达到梯次利用和层级利用,实现物质能量利用最大化和废物排放最小化。由于园区相关设施建设滞后,导致物质和能源在企业间不能有效流动,无法实现生态工业园建设目的。3、传统产业优化升级力度不够。栖霞市的传统产业包括机械、化工、黄金、食品、纺织等行业,工艺相对落后、产品单一、技术含量低,尽管近几年不断进行技术改造,仍处于中低端运行,企业应付外部环境变化的能力低。 三、构建栖霞生态工业发展模式 为了更好的推动栖霞市生态工业发展,结合栖霞市生态工业现状和趋势,建议: (一)着力抓好生态工业经济发展模式落实1、生态工业是以节约和高效利用资源、清洁生产和废物多层次循环利用为主要特征的一种工业发展模式,高效、循环和层级利用是其三大突出特点。为确保生态工业内涵的理解和把握准确到位,全市上下要大力宣传生态工业发展模式,理解生态工业的内涵和实质,以便明确工作方向,指导全市生态工业快速健康发展。2、建立生态工业考核评价体系。在全市机关岗位责任制考核体系中设立生态工业考核指标,给予相应分值。设立生态工业经济发展专项资金,对积极采取新技术、新工艺、新设备等进行节能改造的企业给予奖励,鼓励企业进行节能技术改造,促进资源循环利用。同时严格行政执法,加大对企业违犯节能法律、法规的处罚力度,引导企业不断改进生产经营方式,向生态企业转型。 (二)打造生态工业发展载体1、加快三区融合,打造20公里生态工业经济长廊。加快开发区、臧家庄和松山对接融合步伐,推进三区一体发展,按照生态工业园区的标准和要求,搞好基础设施配套,提升园区承载能力和水平,加快融入烟台蓝色经济区,培育高端产业发展龙头和生态工业经济隆起带。经济开发区作为栖霞市经济发展龙头镇,要大力做好循环化改造,把循环化改造作为加快转变经济发展方式、调整经济结构的有效形式,建立低消耗、低排放、高效率、能循环的现代产业体系。2、把栖霞市桃村镇的台湾农民创业园打造成生态创业园区。以桃村为主体,实行镇园一体、统筹发展,围绕汽车零部件、机械制造、电子信息、食品加工等产业,积极承接周边城市产业转移,抓好台资项目引进建设,打造栖霞生态工业南翼中心。三是其他镇街应结合当地产业基础、资源禀赋等特点,因地制宜发展生态工业。 (三)加快发展循环经济和资源综合利用1、完善新型建材行业循环经济产业链,加大节能技改力度。加大建材产业补链项目建设力度,延长水泥产业链。瑞祥干混砂浆、新建华管桩、宝业建材、白洋河水泥搅拌站等一批水泥产业链补链项目陆续建设投达产,增加了栖霞市水泥产品的当地消耗量,避免了高能耗的熟料外销,降低了水泥行业单位能耗水平。(1)加快产业链上已有关联项目建设,完善建材产业链条,降低水泥行业单位能耗。帮助山水水泥骨料厂200万吨石子、兴昊水泥余热发电、三菱水泥熟料生产线节能环保技术改造项目等项目尽快建成投产,尽早发挥节能效益。(2)加快推进富氧助燃等节能新技术推广应用。栖霞市旋窑水泥企业年能耗总量约100万吨标煤,若全部采用富氧助燃技术,年可节约标煤8万吨以上。该装置已在河南天瑞集团汝州水泥有限公司日产5000吨生产线、成都拉法基水泥有限公司日产12000吨生产线等旋窑生产线上成功运行,产品质量有所提高,综合节能率达到8%以上。目前三菱水泥正在探讨方案可行性,如果可行,可相继协调其它四户水泥企业开展调研,尽早实施。(3)鼓励水泥产业兼并重组,提高产业集中度。工信部、山东省经信委先后提出了《关于加快推进重点行业企业兼并重组的指导意见》和《关于做好水泥磨机置换改造优化产能布局工作的通知》,要求各地根据水泥行业现状,做好磨机改造工作,整合磨机产能,推进兼并重组,栖霞市的置换改造实施方案正在编制中,以进一步推动水泥行业改造升级。2、加快农作物秸秆循环利用产业链建设。(1)建立农作物秸秆回收体系。一方面大量秸秆被遗弃,焚烧,而企业又面临原材料收集困难,外购运输距离远,导致企业运营成本提高。建议当地政府引导收购企业与农户之间建立回收利用渠道,公安、交通、林业等部门在加强管理的同时给予支持。(2)加快万华生态板产业链延伸。一是要加快万华生态板生产工艺研究,提高工艺稳定率和成品率,降低成本,扩大生产。二是发挥万华栖霞公司的龙头作用,加大招商力度,建设万华生态家装产业园,引进表面装饰、家具加工等生产企业,实现规模化经营,健全产业链。(3)加快臧家庄新型复合模压托盘等项目建设,使秸秆综合利用成为栖霞市一个新兴的循环经济产业。3、打造完整的风电产业链。按照《栖霞市风电及光伏发电产业发展规划》有序推进风电场建设,推动唐山硼风电、庄子风电等风电场的旅游资源开发。打造桃村风电装备产业基地,以安得利斯公司为依托,鼓励其与大型风电整机生产企业合作,大幅提升生产规模、产品等级和技术创新能力。打造风电人才培训基地。烟台风能电力学校是全国唯一一所全日制风能电力学校,面向全国培养风电开发、风电设备制造、风电配套产品与技术研发等多领域中高级专业技术人才。 (四)加快淘汰落后,促进传统产业优化转型升级一是加快淘汰落后。鼓励企业加大“能效对标”力度,对照国家产业政策和淘汰落后目录,利用先进技术对现有装备进行节能技术改造,提高企业装备水平,促进传统产业转型升级。鼓励企业按照国家节能惠民有关规定,采购国家财政补贴的高效机电设备。二是积极推进企业退城进园,抓好企业技术改造。充分发挥老企业嫁接改造投资少、见效快的特点,坚持不懈地推进企业技改扩能,实现快速膨胀、滚动发展。栖霞市现处于爬坡赶超的发展的关键时期,在新常态经济发展形式下,以科技创新和开放开发为动力,以工业园区和项目建设为载体,着力构建循环工业产业链,推进循环发展和清洁生产,努力推进工业生态化、生态产业化,走出一条绿色、环保、可持续的生态工业化发展的新路子,促进全市工业转型跨越发展。 作者:史晓婧 单位:山东省农业广播电视学校栖霞市分校 工业技术论文:生态工业技术发展研究 1.切实加大工业节能减排力度。 工业是我区耗能大户、排放大户。我区工业能耗由2001年的2172.44万吨标准煤快速上升到2010年的11502万吨标准煤,占全区总能耗的比重由48.78%猛增到2010年的60.91%。能耗与排放紧密相连,能耗决定排放。二氧化硫、氮氧化物等主要污染物大部分是在煤炭等能源燃烧过程中排放的,化学需氧量、氨氮排放量就是生产生活污水中的主要污染物排放量。高能耗必然伴随高排放,减排必先节能。抓住工业用电量、用水量就抓住了工业节能减排的“牛鼻子”。工业是内蒙古能源消耗的重点领域,因而也是节能减排的重点领域。我区发展生态工业,必须切实加大节能减排力度,把万元GDP能耗和主要污染物排放强度降下来。我区工业能耗、污染物排放居高不下,与我区经济发展阶段有关,与产业层次处于低端有关,与工业结构比较单一有关,与工业发展方式粗放有关,更与推进节能减排的体制机制有关,特别是与没有把工业节能减排指标分解落实到工业企业直接有关。把工业节能减排指标科学分解落实到每户工业企业,实行严格的考核奖惩制度,可以倒逼企业采用节能减排技术,实施技术改造,主动节约能源资源、减少主要污染物排放,使企业生产经营方式由外部不经济向内部经济性与外部经济性相统一转变。建立工业企业节能减排的倒逼机制,在整个新型工业化进程中可以形成企业自觉增加研发投入、自主创新步伐加快;产业结构加速调整、产业层次不断提升;发展方式加快转变、经济发展质量明显提高的积极效应。 2.切实提高工业固体废物综合利用率。 提高工业固体废物综合利用率,就是要把工业固体废弃物资源化循环利用。这就要求围绕行业龙头和骨干企业,发展专业化分工协作的配套企业,根据该企业产生的废弃物,引进一些可以消化这些废弃物的企业入园,同时通过对龙头企业产生的剩余能量进行利用,实现物质和能量的阶梯利用[3]。生态工业园区是围绕骨干企业发展专业化分工协作的配套企业,实现资源循环利用的有效载体。因地制宜规划、设计和发展生态工业园区,有利于形成产业集群,产生产业集聚效应,提高产业组织程度与产业规模竞争力。 3.推进生态工业发展的政策、制度和重点工程。 一方面需要制定支持企业积极主动节能减排的财政政策。对增加研发投入、研究开发节能减排技术或采用节能减排技术,在节约能源资源、减少污染物排放上取得突出成效的企业给予财政补助。一方面需要制定支持一般工业园区向生态工业园区升级的政策。生态工业园区以生态工业理论为指导,着力于园区生态链和生态网建设,最大限度提高资源利用率,从源头上将污染物排放量减至最低,实现区域清洁生产。 与传统的“设计—生产—使用—废弃”生产方式不同,生态工业园区遵循“回收—再利用—设计—生产”的循环经济模式。生态工业园区使不同企业之间形成共享资源和互换副产品的产业共生组合,使上游生产过程中产生的废物成为下游生产的原料,达到资源最优化配置。与此同时,实行工业节能减排指标和固体废物综合利用要求分解落实到企业的制度。企业是耗能、污染物排放和固体废物废弃的主体,也是节能减排、固体废物综合利用的主体。只有把节能减排和固体废物综合利用的指标分解到每户企业,才能确保完成节能减排和工业固体废物综合利用率的目标。发展生态工业,推进生态工业园是内蒙古自治区节能减排、改善民生的重要环节;是建立可持续的生产生活方式,使社会走上可持续、和谐的发展道路的关键所在。 作者:刘倩雯 白洁冰 单位:内蒙古自治区环境科学研究院 工业技术论文:生态工业技术经济发展分析 一、丽水工业生态化评价 丽水工业制造业产值占比超九成,采矿业企业少、占比小,缺乏代表性,水力发电绿色环保且效益高,本文以2013年数据为基础,通过对10个指标的分析,得出制造业各维度上的优势产业,结合产业集聚度,综合分析得出丽水生态工业发展的着力点和主要方向。 (一)以经济效率为标准的经济有效性评价以固定资产净值、从业人员年平均人数、主营业务成本、各项费用作为投入指标,将主营业务收入、工业增加值、营业利润作为产出指标,选取增加值率、成本费用利润率、全员劳动生产率、固定资产周转率4个指标,从生产要素消耗带来的经济产出角度评价经济有效性。1.增加值率。六成规上工业行业增加值率高于全市水平(19.72%),制造业排名前5位的是:金属制品机械和设备修理(50.9%)、文教工美体育和娱乐用品制造(31.1%)、计算机通信和其他电子设备制造业(29.1%)、酒饮料和精制茶制造业(28.4%)、化学原料和化学制品制造业(25.9%),基本以劳动密集型为主。2.劳动生产率。全市规上工业全员劳动生产率为19.64万元/人,化学原料和化学制品制造、黑色金属冶炼和压延加工、有色金属冶炼和压延加工、金属制品、纺织、计算机通信和其他电子设备制造业等六成行业高于平均水平,大部分为机械化程度相对较高的重工业。3.成本费用利润率。全市规上工业平均成本费用率为9.2%,17个行业高于平均水平,其中文教工美体育和娱乐用品制造业(21.8%)主要产品为木制玩具、石雕等文化创意产品,附加值明显高于其他行业,与金属制品、计算机通信和其他电子设备制造、通用设备制造和酒饮料精制茶制造业分列前五位。4.固定资产周转率。18个行业固定资产周转率高于平均水平(5.0%),其中化学纤维制造业只包含两家开业时间较早的老企业,固定资产净值低,固定资产周转率明显高于其他行业,缺乏代表性,予以排除。此外,排位靠前的行业有:化学原料和化学制品制造、黑色金属冶炼和压延加工、皮革毛皮羽毛及其制品和制鞋、农副食品加工业。从经济效率角度考虑,具有相对优势的行业是:化学原料和化学制品制造、纺织、皮革毛皮羽毛及其制品和制鞋、造纸及纸制品、文教工美体育和娱乐用品制造、非金属矿物制品、金属制品、通用设备制造、铁路船舶航空航天和其他运输设备制造、计算机通信和其他电子设备制造业。 (二)以环境效率为标准的环境友好度评价以万元产值能耗量、万元产值SO2排放量、万元产值COD排放量分别测算能源友好度、大气友好度和水环境友好度,分析得出环境效率优势行业。1.能源友好度。2013年,丽水规上工业万元产值能耗为0.1296吨(等价值)。皮革毛皮羽毛及其制品和制鞋、汽车制造、金属制品业等17个行业低于全市水平。2.大气友好度。2013年,丽水工业排放SO22.44吨,万元产值SO2排放量为1.1千克。SO2排放轻重工分化较为明显,排放较多的行业有:橡胶和塑料制品、黑色金属冶炼及压延加工、纺织业。而文教工美体育和娱乐用品制造、通用设备制造、皮革毛皮羽毛及其制品和制鞋业等轻工业则排放明显较少。3.水环境友好度。2013年,全市工业共排放COD0.98吨,万元产值COD排放量为0.45Kgs。橡胶和塑料制品、黑色金属冶炼和压延加工、金属制品、农副食品加工、造纸和纸制品业合计约占总排放量的6成。单位产值排放量较少的主要行业有:文教工美体育和娱乐用品制造、通用设备制造、皮革毛皮羽毛及其制品和制鞋业。从环境效率角度考虑,以下14个行业具有相对优势:纺织服装服饰、纺织、皮革毛皮羽毛及其制品和制鞋、家具制造、印刷和记录媒介复制、文教美工体育和娱乐用品制造、有色金属冶炼及压延加工、金属制品、专用设备制造、汽车制造、铁路船舶航空航天和其他运输设备制造、电器机械和器材制造、仪器仪表制造、金属制品机械和设备修理业。 (三)以创新效率为标准的创新能力评价以科技经费内部支出/主营业务收入作为科技投入、新产品产值率作为科技产出、专利申请数/企业数量作为知识产权测算,从创新效率角度挑选优势产业。1.科技投入。2013年,丽水规上工业R D经费支出10.61亿元,增长17.0%,万元产值R D经费支出59.2元,13个行业高于全市平均水平,其中装备制造业5个:计算机通信和其他电子设备制造、电气机械和器材制造、汽车制造、通用设备制造、专用设备制造业。2.科技产出。近年来,丽水工业不断加大投入,提升新产品研发力度,2013年规上工业实现新产品产值372.29亿元,新产品产值率达20.8%,13个行业超平均水平,其中仪器仪表制造业高达57.5%,计算机通信和其他电子设备制造业、铁路船舶航空航天和其他运输设备制造业新产业产值率近50.0%3.知识产权。2013年,丽水规上工业共申请专利1598件,其中制造业1588件,占99.4%,户均专利申请数1.34件,12个行业高于平均水平,印刷和记录媒介复制(3.40件)、化学原料和化学制品制造(3.35件)和文教工美体育和娱乐用品制造业(2.82件)位列前三。从创新效率角度考虑,印刷和记录媒介复制、文教美工体育和娱乐用品制造、化学原料及化学制品制造和医药制造业具有相对优势。(四)综合评价通过以上分析,我们得出三个维度上的优势行业,本段通过以下汇总分析,得出综合优势行业:各行业按照各项指标高于全市平均水平即得1分计算,总得分在7分以上的行业有以下12个行业,综合优势产业总体可归纳为四类:1.传统优势产业:化学原料和化学制品制造、金属制品、通用设备制造、专用设备制造业;2.特色产业:文教工美体育和娱乐用品制造、皮革毛皮羽毛及其制品和制鞋、家具制造业;3.新兴产业:铁路船舶航空航天和其他运输设备制造、计算机通信和其他电子设备制造、汽车制造、医药制造业;4.其他非代表性行业:纺织服装服饰业。 二、丽水生态工业发展方向与建议 1.树立品牌,做大做强做优传统优势产业。传统优势产业通常规模大,集中度高,具有较高的市场占有率和知名度。以纳爱斯集团为龙头的化学原料和化学制品制造业、以遂昌元力集团建筑五金为代表的金属制品业、以阀门和切削工具产业为代表的通用设备制造业和以青田意尔康集团为代表的皮革、毛皮、羽毛及其制品和制鞋业即具有以上特点,2013年,四大行业占规上工业增加值比重达37.4%。当前,全球经济深度调整,国内经济向新常态转变,丽水工业应加快传统优势产业的改造升级,向高端化发展,提升实力和竞争力,发挥支柱作用,为经济发展提供不竭的强大动力。 2.打造“名片”,培育壮大特色产业。特色产业是在长期发展中积淀而成的特有的资源、人才、技术、管理、文化、环境等方面的优势,从而形成具有优秀竞争力的产业集群。丽水目前广为人知的地方“名片”有青田石雕、云和玩具、龙泉青瓷、宝剑。文教工美体育和娱乐用品制造业作为特色行业的代表,包含木制玩具、龙泉宝剑、青田石雕制造,在综合评价中以9分高居第一,经济效益、环境效益、创新效益均具有绝对优势。生态工业发展应抓住文化产业发展的机遇,立足深厚文化土壤,充分发挥本土工艺美术大师的引领作用,提升产品创意设计与研发,加大品牌培育,打造特色鲜明的区域“名片”。 3.提质增量,加快振兴装备制造业。近年来,丽水装备制造业发展较快,2013年已有从业人员10.5万人,占工业从业人员的28.5%,其中规上企业512户,从业人员6.96万人,实现增加值119.08亿元,占规上工业增加值的33.9%,对工业的支撑作用明显。基本形成了市区微电机、阀门精加工、高低压电器;青田阀门铸造和精加工;缙云机床、工模具、缝制设备、日用五金、照明器具;遂昌建筑五金;龙泉汽车空调配件等特色产业集群。优势行业中一半属于装备制造业。生态工业发展应以装备制造业提质增量为主抓手,坚持创新驱动,以精密化、专用化、自动化、智能化为方向,不断提高整体素质和市场竞争力。 4.依托科技,助推高新技术产业发展。丽水高新技术产业虽然保持了持续较快的增长,但与全省尤其是发达地市相比,仍存在一定差距。2013年,规上工业高新技术产业增加值51.51亿元,占规上工业增加值的14.7%,占比分别低于全省和工业进程相近的衢州10.9和16.7个百分点,居全省末位。皮鞋、化学原料和化学制品、电气机械及器材、通用设备制造是我市高新技术产业中的支柱产业,计算机通信和其他电子设备、医药、汽车配件制造是近年来的新增长点。政府和有关部门要充分认识到发展高新技术产业对经济社会发展的重要意义,加大政策扶持力度和资金投入,完善园区平台建设,不断培育和引进各类人才,把高新技术产业作为推动经济转型升级的主导产业和事关长远发展的战略产业加以培育和推进。 5.因地制宜,积极稳妥推进绿色环保能源产业开发。丽水地处浙西南山区,境内有六大水系,常年降水充沛,水资源较为丰富。2013年,全市水电总装机容量160.38万千瓦时(不包含紧水滩、石塘、滩坑电站),水力发电企业803家,合计发电量43.94亿千瓦时,其中规上工业企业24家,实现增加值12.32亿元,占规上工业增加值的3.5%。景宁县被水利部授予“中国农村小水电之乡”称号,小水电已成为丽水的支柱产业之一。此外,缙云括苍山、大洋山、庆元双苗尖、云和黄源、遂昌白马山风电项目正在有序推进。各地应当因地制宜,从规划、设计、施工、运行、管理各个环节,优先考虑生态环境问题,积极、稳妥、规范、有序地开发绿色资源,实现资源开发利用与生态环境保护。 作者:陈叶青 单位:丽水市统计局 工业技术论文:现代工业技术对无机盐的发展 【摘要】本文从无机盐工业技术的发展现状出发,考察了现代化工技术、石油化工技术、电气技术、功能材料发展技术、环保技术等方面的发展对无机盐工业技术的发展提出更高要求,研究了目前无机盐工业的概况,阐明无机盐工业的产品几乎涉及到我国的各行各业,在整个现代制造行业中无机盐会起着举足轻重的作用,因此无机盐工业不仅代表一个基本原料的行业,同时它更作为崭新的功能材料领域而日益发展规模化和精细化。 【关键词】无机盐;工业技术;发展;功能材料 作者简介:左艳梅(1981-),女,江苏连云港人,硕士,讲师,研究方向:高分子材料应用技术 1前言 无机盐除了由金属离子和酸根所组成的化学品以外,还包括有气体、单质、氧化物、氢氧化物和某些酸类及其它许多化合物如无机颜料、稀土化合物、精细陶瓷、超细粉末等。因而无机盐工业是一门品种众多、涉及面广、古老具备发展潜力的一门工业。与其他制造业相比,它的基本特点如下:以天然矿物资源为原料来源的工业;三废大、吞吐量大及多样化技术。以前的无机盐工业是全社会发展运转的“螺丝钉”,那么现在为各部门“锦上添花”工业而更受人们喜欢[1]。本文将从现代化工技术、石油化工技术、电气技术、功能材料发展技术、环保技术方面的发展对无机盐工业技术的发展进行阐述。 2无机盐工业概况 产品在世界无机盐工业领域已达1550余种,其产量突破6100万吨(80年代统计4500多万吨)。目前无机盐品种、产量最大的国家是美国[1]。其产量据统计约为1950万吨,有近940个品种,日本居第二,分别为900万吨及750个品种。1950年美国达到民用品种445个,基本满足市场消费的需要。随着科技的发展,到1990年左右,美国的无机盐工业产品无论在数量、品种以及质量等都有了较大的发展[1]。中国的无机盐现有品种近900,总生产能力约1500万吨/年,生产量约850万吨/年。2010年中国无机盐产品进出口总量为3900万t,用汇进口近110亿美元,出口创汇120亿美元,贸易总额220亿美元[2]。从无机盐生产的产量规模来看,目前居世界第三名,仅落后美国和日本。在全国的化工产业中,其产量仅落后于塑料加工和无机肥料行业。因此它在出口汇行业占据重要位置。相当数量的无机盐产品与稀土金属化合物产量已跃居世界前茅[3]。 2.1现代化工技术对无机盐工业的促进作用 现代化工生产技术的发展对无机盐工业的发展起到了至关重要的作用,主要有:①无机盐溶液的分离、提取、精制等工段主要利用现代离子交换技术、萃取技术来实现;②无机盐的高温强化反应、矿物分解反应、高纯氧化物合成反应等工段主要通过离子技术、合成水热技术等来实现;③无机盐溶液的精化、纯化还依赖于近期开发的激光技术、电渗析化学技术、膜渗析分离及超纳滤技术;④制备无机盐高纯产品方面主要是利用提取有效组分及电化学合成技术来实现;⑤现在大规模生产主要通过集散计算机DCS系统技术;在用于某些无机盐自动生产中发挥重要作用:如自动控制氟硅酸钾和氟硅酸钠生产过程;自动控制对氯化钙的结晶过程;自动控制碱式碳酸镁的过滤与干燥过程;自动控制生产湿法磷酸中原料的平衡。 现代化工生产工艺路线的改进对无机盐工业的发展也起到促进作用,主要有以下,①工艺合成方法的革新:在无机盐产品立德粉制造中,现在是通过闪锌矿直接一步法得硫酸锌,自动化和连续化程度大大提高,大大改变了以往先把原来制成氧化锌,二步法再制备硫酸锌的老工艺方法。大的方面来讲节约劳动力成本,提高了生产强度、改善原来的劳动环境。②继续优化老产品用途:将一些陈旧的无机盐产品改变性质从而改变使用方向,开辟无机盐的新用途,向多功能化方向发展,如在对超细粉体开发研究已进入相当成熟阶段,无机盐产品碳酸氢钠、碳酸钙、高锰酸钾超微细化和纳米化成功后,便会在电磁学、光电学、化学反应特向等方面,展现出全新功能特性,诸如此类的纤维状产品、超细粉末状碳酸钙、填料及补强氮化硼纤维复合材料等产品相继问世,超微粉体的结构性能和新合成方法的研究正在如火如荼的开展,如对超微粉体粉碎粒子的表面处理、结构控制、性质控制、分散技术控制、干燥技术的研究等。这些大大促进了无机盐工业的精细化发展。 2.2石油化工发展对无机盐工业的促进作用 石油化工发展对无机盐工业的促进作用也日益明显:①氧化铝、分子筛、氧化硅等无机盐产品在石油化工行业中承担重要的角色,原油的催化裂化、加氢裂化需要一系列催化剂载体来实现,这些都是无机盐产品来发挥作用;②原油中提取乙烯、丙烯等原材料来合成纤维,其中纤维产品的抽丝溶剂及各种添加剂都是通过无机盐产品来发挥作用;③石油和天然气资源已经逐渐渗入无机盐产品的生产中,以有机原料为主的无机盐生产已有钡盐、氰化物、二硫化碳及双氧水等,这些都促进了石油化工和无机盐工业的有机结合;④在目前石化行业大力发展节能、节水、节电和资源再利用的新技术情况下;大大提高新工艺、新设备、原辅材料和产品的综合利用水平前提下,主要加强无机盐产品的洁净生产技术的开发,随着生产向集约化发展,市场竞争激烈发展,无机盐产品将进行智能化生产[6]。这些势必带动无机盐工业的飞速前进。 2.3电气技术的发展对无机盐工业的促进作用 目前国民经济中的电工电子及航天技术的发展对无机盐工业起到了很大的促进作用,主要表现如下:①对无机盐的性能上提出新更高要求,此类产品技术比占的较大且与复合的材料较性能较强,往往数量要求不多,但要求精性能精细优化,如半导体荧光材料、半导体照明材料、半导体电子元件材料、一些超硬材料及高能燃料等。这类无机盐有氧化铕、氮化硼、氧化钇及高纯过氧化氢、高浓度水合肼等[5]。②对无机盐中间产品的发展提出了要求,湿法冶金的发展特别是稀有、稀土金属的发展,产生了上百种的中间体,而这些产品又衍生到化工领域中,相互交叉,相互制约发展,如钼酸铵既是无机盐的中间产品又是冶金的原料。 2.4环保技术的发展对无机盐工业的促进作用 环保技术的发展对无机盐行业的促进作用主要表现在以下:①积极推进清洁生产技术,主要是能对资源综合利用。通过余热锅炉等设备对能量进行回收利用;通过淘汰、更换能耗比较低的工艺技术及设备;通过对重污染产品提高准入门槛和强化生产许可证管理,如对污染元凶氰化物与铬盐的处理,这些措施有效的抑制重污染的发展。②进行推进节能减排技术的发展:通过对设备净化除尘、技术方法路线等改进综合利用[4]。这些措施大大提高了行业的清洁生产,如:铬盐企业解决了很多技术难题,如铬渣替代消石灰作熔剂、水泥行业铬渣用作水泥添加剂和矿化剂、铬渣熔融技术等十多项综合利用技术。充分说明了人们的环保意识在增强,技术在改进。③三废治理技术及环境保护意识的加强,随着工业发展伴随着环境污染的产生,因而一批的氧化还原剂、沉淀剂、解毒剂等应运而生[4]。在三废治理的发展过程中,随之而来的是无机盐生产原料结构的变化,以三废为原料的废副产品的资源化使无机盐工业产品的生产技术及工艺流程有了较大的改进及提高,同时也使无机盐工业本身得到了较好的三废治理,封闭流程即是这一治理的结果。今后的氟盐生产将会与磷矿加工并联,以充分利用其含氟废气,而尽可能减少萤石与硫酸反应生产氟盐的老工艺。这些体现了环保行业对无机盐工业的促进作用。 2.5功能材料技术的发展对无机盐工业的促进作用 由于功能材料发展需求,无机盐工业的发展带动了稀土高新材料的发展,稀土高新材料的发展促使了无机盐产品向精细化的材料工业靠拢。两者相互辅助,相互促进,比如在功能磁性材料、功能发光材料、功能氢材料、功能催化材料、功能超导材料、功能特种玻璃、精密陶瓷材料等方面,无机盐稀土元素占据重要作用,因而无机盐工业的前途是十分广阔的[5]。由于功能材料领域阻燃剂的需求量的增加,无机盐在阻燃剂领域中担负着两个任务:一方面无机盐产品可以直接用作复合材料阻燃剂,如氢氧化铝、硼砂、氧化锑、溴化铵等。另一方面是为其他阻燃剂提供复配材料,如溴等。据文献报道有机溴复合阻燃剂中经测定含溴量可以高达75%[5]。此外,随着航空燃料的多元化发展,为了杜绝二次火灾事故的发生,使无机盐产品氧化铝、联氨等也得到快速发展。 2.6原料提取技术的发展对无机盐的促进作用 原料提取技术的发展对无机盐的促进作用主要表现在如下方面:在资源越来越紧张的情况下,原料的开发利用向深加工方向发展。对于矿物资源的贫化,一方面注意新资源的开发,另一方面着重共生矿和贫矿的研究和再利用,促使加工技术的提高如海底锰瘤含有大量的锰、钻、镍等金属,资源丰富,各国均在研究开发,是很有前景的资源。我国新技术为无机盐工业的发展开创了新途径,它是提高资源开发效率、节省已经开发出来的资源、改革工艺路线节约资源的有力措施。发展前期的沸腾床共赢技术,用于矿物质的焙烧,提取产品的有效干燥[6]。这些技术无疑将对我国无机盐工业的发展是有所帮助的。 3无机盐工业的发展 无机盐工业是基本化学品原料生产的工业之一,在化学工业中占据很大的地位。我国无机盐工业的现状:品种数量多、原料来源方便、用途多及加工方法多式多样。现有无机盐产品80多种,工业生产总生产能力近1100万t[6]。我国无机盐工业生产技术的现状:主要产品的生产路线、技术已经达到国外水平;已经实现了计算机集散DCS控制自动化和连续化;但在技术经济指标产品质量、技术装备及应用性能等方面,与国外先进水平仍有一定的差距。与国内其他化工行业(如化肥、农药工业)相比,亦处于落后的地位。为加速我国无机盐工业的发展,无机盐产品的更新换代已是目前我国的主攻方向之一,结合产品结构的调整以适应市场及高科技的需要应当是无机盐工业的发展方向。 虽然中国已经开始重视,但是重视的程度有待加强,因此在新技术的改进、新产品的开发进展较为缓慢,导致我国的无机盐的产品、种类、数量、技术与其他发达国家仍然有一定的差距,虽然某些无机盐产品已经排布前列,但这些产品大多为资源发展型,能源利用型型及劳动密集型产品,所以要在环境保护下,积极开发技术革新类型的无机盐复合产品,如开发超细纳米材料、可再生纤维材料、无机盐复合高分子材料、无机盐复合磁性材料、精细陶瓷多孔物质等。在大方向确定下,积极开展技术攻关和难题,争取工艺优化。这些将是无机盐工业今后应改造及主攻的关键内容。综上所述,无机盐工业是一个国家工业发展的重要支撑部分,它的进步势必带动其他行业的飞速发展,也为一个国家的经济带来广阔的前景。问题的关键是如何适应目前全球工业制造4.0的需求,结合自身优点和发展方向,积极开展精细无机盐产品的科研、生产工作,向材料工业的领域靠拢[5]。中国无机盐工业产品不仅是制造、消费、出口大国,还是生产水平、工艺较高、精细化率高的强国,目前发展目标是提高在国际市场竞争的优势,将无机盐产品屹立于世界之林。 作者:左艳梅 单位:扬州工业职业技术学院 化学工程学院 工业技术论文:机械工业技术领域思考 机械工业的基础技术主要包括设计和生产制造技术,可以说机械装备制造业的研究范围是围绕两条主线开展的,一条是机械装备技术,或者叫产品技术,其中涵盖了基础共性的设计技术;另一条是制造技术,或者叫工艺技术,工艺技术中涵盖了基础共性的制造技术。在机械工业中,基础共性的设计与制造技术是服务于机械产品的。目前,机械工业的基础共性技术没有一个严格的标准定义,但比较公认的说法是:基础共性技术能对整个行业或产业技术水平、产品质量和生产效率发生根本改变,其在机械工业产品上具有显著经济和社会效益,并且研究成果可共享,是在机械工业中对一个产业或多个产业以及企业产生深刻影响的一门技术。总体来看,市场需求引发的机械产品开发和机械工业生产的发展是机械工业基础共性技术的发展动力,自然科学基础学科及近年来迅猛发展的高新技术是机械工业基础共性技术的发展基础和知识源泉,反之,基础共性技术及机械工业发展也促进高新技术的产业化。机械工业生产的发展和机械产品的开发不断对基础共性技术提出新的更高要求,并为其发展提供广阔天地。而自然科学基础学科和高新技术的发展,也不断为基础共性技术输送新的科技原理和知识,使基础共性技术作为基础学科、高新技术和机械工业生产之间的桥梁、通道及接口,处于不断的发展之中。 1机械工业基础共性技术研究的范围 机械行业的基础技术主要包括数字化设计及制造技术、大型铸锻焊结构件制造技术、智能化传感器技术、精确成型制造及超精密加工制造技术、重大工程中先进工程材料应用技术、关键基础件和关键零件的设计与制造技术、发动机的节能减排技术、安全性和可靠性技术、防腐蚀表面处理技术、自动化仪表及自动检测与控制技术等。从具体含义上,基础共性技术研究的范畴是电流电压等级和频率、电气信息结构文件编制和图形符号、机械振动与冲击、铸造、焊接、无损检测、金属与非金属覆盖层、锻压、热处理、螺纹、机器轴与附件、技术产品文件、筛网筛分和颗粒分检方法、机械安全、电工术语、产品尺寸和几何技术规范、激光修复技术、微机电技术、绿色制造等的总称,它是机械工业产品设计、制造、检验、包装、使用以及回收再利用等机械工业产品生命周期中的基础共性支撑技术,在机械工业中起着非常重要的关键作用。 2基础共性技术在机械工业产品造型与设计中的作用 在机械工业产品的造型与设计中,设计工程师要根据产品的性能与功能要求、使用环境、材料性质等条件,正确选择铸造、焊接、涂层、锻压、热处理;正确选用与产品相关功能要求的零部件;还要在造型与设计制图时,合理正确选用尺寸公差、形位公差、表面粗糙度以及图形符号、图样画法与尺寸标注,来满足机械工业产品造型与设计的要求。可以看出,基础共性技术在机械设计中起到了非常大的作用。 3基础共性技术在产品制造中的作用 在机械工业产品的制造中,制造工程师要根据产品的设计要求,合理的采用相关产品的制造工艺方法,选用既能满足制造要求,又能满足经济要求的刀具、卡具等;还要将工艺参数与影响制造功能的产品设计属性联系起来,采用先进的机加工工艺仿真、制造数据以及制造规划、统计工艺模型等。所以说,基础共性技术在机械工业产品的制造中发挥了更大的作用。 4基础共性技术在高新技术应用中的作用 由于高新技术的不断发展,机械工业的基础共性技术也得到了快速进步,基础共性技术在CAD、CAM、CAPP、CAQ等的开发与应用中起到了巨大的作用。如在机械工业的产品设计中提高设计速度和质量;在机械工业产品的制造中提高制造工艺减少废品,节约成本等。因此,基础共性技术在机械产品全生命周期中起到了积极作用。 5基础共性技术在绿色制造中的作用 绿色制造是现代制造业的可持续发展模式,其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到循环再利用或报废处理的整个生命周期中,资源消耗极少、生态环境负面影响极小、人体健康与安全危害极小,并最终实现企业经济效益和社会效益的持续协调优化。基础共性技术的范围是机械工业产品的设计、制造、检验、包装、使用以及回收再利用等机械工业产品生命周期中的共性支撑技术。基础共性技术在绿色制造中的应用,将对绿色制造的发展起到很大的推动作用。 6我国机械工业基础共性技术发展现状 基础技术的落后,成为我国机械制造企业在国际竞争中难以开拓高端市场、打造知名品牌的根本原因之一。例如,在传感器技术发展方面,由于国内的大电流传感器技术相对不够成熟,国内风电整机厂商在采购大电流传感器时,大多数会选择进口产品,由于进口产品的价格往往高于国内产品的价格,这在一定程度上增加了生产成本压力;在发动机节能、减排技术方面的相对落后,给国产工程机械等装备出口到欧美等发达国家带来了较大影响。2009年5月,国务院的《装备制造业调整和振兴规划》中,提到的重点工作之一,便是“增强自主创新能力,加大科研投入力度,集中攻克一批长期困扰产业发展的共性技术”,作为转变产业发展方式的一个重要途径。机械工业的基础工艺主要包括铸造、锻造、焊接、表面处理、热处理等。“十一五”期间,我国机械基础工艺水平有了长足的进步,一定程度上支撑了机械工业的快速发展。但同发达国家相比,差距还是很大的。目前我国在铸锻领域的学术研究并不落后,很多研究成果居国际先进水平,但转化为现实生产力的比例较少。根据相关规划,“十二五”期间我国将加大铸造共性基础技术研究和先进铸造技术的推广力度,铸造技术向大型化、轻量化、精确化、智能化、数字化、网络化及清洁化的方向发展;未来锻压工艺将向提高锻压件的内在质量、发展精密锻造和精密冲压技术、发展柔性锻压成形系统、发展新型锻压材料和加工方法等方面发展。近几年,我国表面处理行业发展迅速,国家产业政策鼓励表面处理材料产业向高技术产品方向发展,国内企业新增投资项目逐渐增多。未来几年,装备制造、汽车行业、有色金属、船舶行业、钢铁、家电等行业的发展将继续推动表面处理业的快速发展。在热处理领域方面,我国热处理行业目前存在地区发展不均衡、生产技术落后、能源利用率偏低、产品质量分散度大、开发创新能力薄弱等问题。根据热处理行业“十二五”发展规划,未来我国热处理行业将重点突破几大技术难点,包括:(1)地铁、城铁、高速铁路大功率机车关键零件热处理;(2)10兆瓦以上风力发电机组大型关键零件热处理;(3)100万kW以上汽轮机转子及超临界转子热处理;(4)六米以上轧机支撑辊热处理;(5)航空航天超大型零件真空热处理。 7基础共性技术未来发展趋势与“十二五”规划 基础共性技术的发展关键是上等级、上层次、上规模,而目前解决以上关键问题最主要的是要促进高科技领域、高技术项目的迅速产业化、规模化、市场商品化,通过不断发挥高科技项目的经济效益,刺激大量高技术项目尽快转化为基础共性技术,使之在越来越广阔的范围内得到大规模推广应用,并同时促进基础工业,特别是机械工业迅速向前发展。总体来看,“强化基础战略”作为“十二五”时期机械工业的重要发展战略之一,将使我国机械工业突破“基础”瓶颈。也只有在基础零部件、基础技术、基础工艺水平得到全面提升的情况下,才能使高端装备的发展不会受制于人。《“十二五”机械工业发展总体规划》中指出,“十二五”期间我国机械工业将主攻五个重点领域、实施五大发展战略,最终实现“由大到强”,力争到“十二五”末实现六大目标。在实施的“五大发展战略”中,明确提出了强化基础战略,可见在机械工业未来五年的发展进展中,抓“基础”仍被视为促进机械工业由大到强的重要内容。在主攻的“五个重点领域”中,有两个方面是针对强化“基础”提出的,一个是关键基础产品领域,包括大型及精密铸锻件、关键基础零部件、模具及加工设备、特种优质专用材料等;另一个是基础工艺及技术领域,重点推进铸造、锻压、焊接、热处理和表面工程等基础工艺的技术攻关,大力推进计算机辅助技术(CAX)等基础技术的研究开发与应用。总体来看,强化基础战略作为做强机械工业的前提条件,就是要有针对性地强化基础件、基础技术、基础工艺等机械工业的共性基础领域。总体来看,“强化基础战略”作为“十二五”时期机械工业的重要发展战略之一,将使我国机械工业突破“基础”瓶颈。也只有在基础零部件、基础技术、基础工艺水平得到全面提升的情况下,才能使高端装备的发展不会受制于人。总之,“十二五”机械工业必须千方百计地强化基础件、基础技术、基础工艺等机械工业共性基础领域。在加强基础的问题上,要打破原有行业分割,主机行业与零部件行业要发挥各自优势,相互支持和配合,全力推进。 8“十二五”期间机械工业基础共性技术发展领域 针对我国机械工业发展中的前沿性技术、关键基础技术和行业共性技术创新能力弱化,以及基础共性技术和源头创新技术的载体缺失的问题,充分发挥国家重点实验室、国家工程技术研究中心,以及行业重点实验室与工程技术研究中心等创新机构的作用,加强行业共性技术的研究与投入。 (1)基础工艺 重点推进铸造、锻压、焊接、热处理和表面工程等基础工艺的技术攻关,为高端装备的自主创新提供强有力的工艺支撑,积极推进绿色加工工艺及装备的推广应用。 (2)基础技术 大力推进计算机辅助工程技术、并行工程、协同设计和动态仿真技术,提高自主创新的效率。开发适应机械制造企业的各类应用软件并产业化。积极研发快速原型制造和快速制造技术,提高新产品开发的市场响应速度。充分发挥各类科技成果数据库的作用加速资源共享。加强可靠性设计和可靠性技术研究,强化产品性能和试验条件的建设,积极开展先进传感技术、控制与优化技术、工业通信网络技术研究,为发展智能制造提供技术支撑。 工业技术论文:工业技术进展与经济增长关联性研讨 本文作者:齐园 单位:北方工业大学经济管理学院 在“十一五”的前4年,尽管随着全市产业结构的调整和优化,工业在三次产业结构中的比重降至1/4,但工业直接或间接创造的增加值仍然巨大,工业的发展速度影响着整体经济的发展速度。工业增加值由2006年的1740.8亿元增加到2009年的2282.2亿元,增加值率保持在20%以上的增速。工业经济效益保持较高水平,2009年全市工业企业经济效益综合指数达到210.87%,比2005年提高39.85个百分点;实现利润总额531.2亿元,比2005年提高117.65亿元,比2005年增长28.5%。表2为北京工业相关经济指标。针对北京工业增长的现状,学者连玉明和武建忠[1]指出了北京市工业经济增长存在的问题。 北京市工业企业技术进步现状分析 据北京科学技术委员会的分析报告[2],北京工业企业,特别是大中型工业企业是国民经济的主要支柱,也是科学技术转化生产力的主要执行部门。也就是在北京统计年鉴缺失对工业整体科技水平统计的情况下,北京大中型企业可以反映北京工业科技技术进步水平。 科技投入总量及增长情况。如表3所示,2006-2008年北京科技活动经费总量相对稳定,保持较高水平;2007年有所下降,但是从2006年的1147736万元增长到2008年的1470411万元,增幅为28.11%,说明其总的趋势呈现平稳增长。但是,从其相对指标来看,北京市科技活动经费占地区生产总值的比重较小,其科技投入的强度还应加大。科技人员的人均科技活动经费保持在20万元以上,较为稳定。R&D活动费为基础研究、应用研究和试验发展活动,R&D投入有利于北京创造与创新能力的增强,是科技投入的重要组成部分。从表4看,北京R&D经费的支出量呈逐年增长的趋势,由2006年的588451万元增长到2008年的709677万元。从数据上看,“十一五”计划的第一年(即2006年)北京加大了R&D经费的投入,之后北京市R&D经费支出一直保持高水平,占地区工业生产总值的比重保持在3%左右。对比2%是“创新驱动”标志的国际惯例,可以说北京R&D投入的强度还是很大,反映了北京科技水平应该算比较高的。R&D人员的人均经费保持在20万元左右,较为稳定。 科技投入的来源。虽然科技经费投入包括科技活动经费投入,财政科技投入,R&D经费投入,大中型企业等的投入,但它们的来源大体上主要有政府、企业、金融机构贷款等几种情况,其中科技活动经费投入的来源渠道是比较全面的,以它为主要对象进行分析。从表5可以看出“十一五”前4年,企业的科技投入占主导地位,保持在90%以上,可以说北京技术开发经费筹集来源的主要渠道为企业自筹方式,企业的科技投入主体地位得到巩固。从来自政府的资金来看,政府的资金保持在3%左右,亦趋于稳定,政府的资金所占经费筹集总额的比例高于全国2%的比例。这说明,北京政府较为重视科技发展,重视科技投入的力度,表现了对工业发展的支持[3]。从来自金融机构的投入来看,目前北京市的金融机构投入主要表现为科技贷款,“十一五”前四年中,银行贷款占科技经费筹集总额的比重是很低的,2007年、2008年两年都没有超过1%,2006年也仅为5.72%。要注意的是,金融资金在科技创新中,主要完成科技成果转化为现实生产力的任务,是科技与经济结合的关键环节,应该对其有足够重视,加大投入力度[4]。 科技创新成果。从技术创新成果来看,北京大中型工业企业2008年完成科技项目3333项,新产品开发项目2332项,R&D发展项目2462项,专利申请4622项,见表6。整体水平逐年增长,反映多数大中型工业企业都重视并着力进行技术开发项目的研发,肯定技术创新对企业发展的作用。 科技劳动力。截止到2008年,北京大中型工业企业年末从业人数达699676人,其中科技活动人员达55976人,在科技活动人员中,科学家和工程师的人数达到39962人,见表7。从劳动力投入来看,北京大中型工业企业劳动力投入总量在2009年有微幅下降。但是从业人员素质稳步提升,从业人员中科技人员所占比重及科学家、工程师所占比重逐年增加,可以说北京工业的生产经营效率和效益正在改善,企业注重技术效率的劳动投入。 北京工业技术进步存在的问题分析。2009年,中国科学院创新发展研究中心的学者们曾对北京工业技术进步存在的问题进行了归纳[5]。 经济增长与技术进步相关性分析 测量模型的建立。测量地区或产业的技术进步与经济增长的关系需要解决两个关键问题,一是选择测量函数,二是基础数据的选择和处理。生产函数法将经济增长(产出)表达为资本投入、劳动投入和技术进步的函数,常用的是Cobb-Douglas生产函数法,中外学者常基于该生产函数法的改进来测量技术进步与经济增长的关系。余宏和钱士茹[6](1997)根据弹性系数的特性分别定义弹性系数α和β为资本投入量K和劳动投入量L的函数,改进了传统的C-D生产函数中关于α+β=1的假设,使建立的模型能够较真实的反映经济发展的实际情况,本文选择了此改进的生产函数。基础数据源于1997年至2010年的《北京统计年鉴》,其中产出采用增加值指标。劳动投入采用从业人员平均人数指标。资本投入采用了资本存量指标,资本存量的计算采用了永续盘存法,基年的资本存量采用推算的方法来估算,利用王玲[7](2003年)在《中国工业行业资本存量的测度》一文中,对1998-2002年中国工业行业资本存量的测算结果,并假设北京工业企业的资本存量K占全国工业行业资本存量K的比例,与其GDP占全国GDP的比例相等,推算出1998年北京工业企业资本存量,再推导出1996年北京工业企业的资本存量。当年投资额采用两年间固定资产原值的差即本年新增固定资产的值,折旧经比较采用了宋海岩[1,8]在官方公布的名义折旧率3.6%的基础上加上经济增长率(北京市当年的GDP增长率)作为实际折旧率,并利用价格缩减指数,对所有的数据统一换算成以1996年不变价格为基准。本文运用SPSS17.0软件进行多元线性回归分析,据此建立的测算北京工业经济增长的C-D生产函数模型如下:Y=11.826K1.155L-3.724e0.122te0.00018K+0.029L(1) 技术进步对经济增长的贡献率。由公式(1)可推导出产出和各要素投入的增长率,及各要素的贡献率的公式。计算结果如下:在增长率方面,1996-2009年期间,北京工业产出年均增长率在30.37%,同期资本投入增长率为8.28%;由于职工平均人数总体的下降趋势,劳动力投入增长率为-2.47%。从工业经济增长的因素来看,北京工业自1996年以来,年技术进步增长率为15.34%,技术进步对工业增长的贡献率为50.51%,资本投入的贡献率为27.26%,由于其总体的负增长,劳动力投入的贡献率为-8.13%,测算结果如表8所示。图1反映了1996-2009年北京工业各要素的贡献位次,及“九五”、“十五”、“十一五”前4年北京工业各要素的贡献位次,反映了近14年来北京市工业技术进步情况,对未来发展具有指导意义。图2展现了北京工业技术进步贡献率的趋势,可以看出趋势图近似于以2002年为对称轴图形。从图2中可以看出2000-2004年间,北京工业技术进步贡献率有很大波动,在2001年达到顶峰,贡献率达到570.32%,在2003年又骤降到谷底,贡献率为负,跌至-630%。2000-2004年北京工业技术进步贡献率不稳定,经历了大起大落,呈近似为正弦曲线波动。剔除波动过大、起伏不稳的2000-2004年,单单看1997-1999年、2005-2009年的发展,不难发现这些年份的技术进步贡献率变化不大,相对较为稳定,一直保持在30%-40%的技术进步贡献率水平,期间有微幅下降,而后又恢复至30%-40%的水平。也就是说,若没有政策导向的指引、缺少刺激经济发展的契机,北京工业技术进步贡献率一般仅在30%-40%之间,与发达国家、发达地区50%-70%的水平还有一定的差距,与“十二五”规划中提出的55%的科技进步贡献率的目标也存在着差距。据此可以得出:若除去2000-2004年技术进步波动起伏不稳的年份,1996-2009年北京工业企业总体的技术进步水平趋于稳定,技术进步对经济增长的贡献波动在30%-40%之间。 经济增长与技术进步的相关性分析。实证分析的结果量化了北京工业技术进步对于经济增长的贡献率,而且能够揭示二者之间的相关性。图3显示了北京工业增加值增长率,和由公式(1)推导计算出的技术进步增长率自1996-2009年的变化趋势,显然步调一致的变化趋势又一次很好地证明了经济增长和技术进步具有强相关性。就北京工业的实际情况而言,经济增长促进了技术进步。北京工业经济近14年的高速发展,制度上的创新是主要动因,其次是非国有经济的迅速成长带动了整个工业经济的增长,另外坚持对外开放的政策引入了大量外资。制度上的创新、民营经济的发展,以及外资的流入不仅带来了北京工业的经济增长,同时也为技术进步带来了提高的契机。伴随外资流入的新技术,管理理念的更新、更加灵活的市场机制,使得北京工业企业的整体技术水平、管理水平和经济效益不断提高,快速增长的经济总量也为技术进步提供了必要的资金保障,这从第2节中北京工业的科技经费和R&D经费投入总量、年增长率,和各自占工业增加值的比重均处于上升中可得到证实。所以,在工业经济高速增长的同时,技术进步率也大大提高,如在2005年高速经济增长使技术进步率达到20%以上,而技术进步率在此之前始终低于20%以下。另外,经济增长也制约了技术进步的进一步提高。目前,很多专家学者指出北京工业经济增长存在的一大问题是经济总量增长趋缓。受此影响,高端产业首当其冲。 目前高端产业发展尤为缓慢,其主要表现在规模以上工业的比重逐年下降。就2009年的数据来看,规模以上高技术制造业实现增加值367亿元,比上年同期下降2.6%,现代制造业实现增加值657亿元,增长4.4%,分别慢于规模以上工业平均增速8.3个和1.3个百分点。高技术产业和现代制造业分别占全市比重为21.2%和38%,分别比2008年下降2.6个和0.6个百分点[9]。这些数据反映了北京工业经济增长放缓影响到了工业高端产业和技术进步,反之亦然。从投入角度来看,经济增长源于资本的投入、劳动的投入和技术进步。对北京工业而言,技术进步是经济增长的主要源泉,但贡献率未达到产业发展目标。北京工业的技术确实在不断提高,全市产业结构的调整和优化使得工业在三次产业结构的比重虽已降至1/4,但是工业直接或间接创造的增加值仍然巨大,技术进步在这中间必定发挥了巨大作用。由于中关村科技园区、上地信息产业基地的建设推动了工业技术的发展,高新材料的研制、日益完善的汽车工业等都使人们意识到技术进步的存在,感到技术进步强烈的外显性。 然而,技术进步的外显性并没有带来内生的经济增长,这说明北京工业企业技术进步存在问题,技术进步对工业经济增长促进作用没有得到充分发挥。据此推测,导致技术进步对经济增长的贡献不显著的因素可能是由于技术进步与经济增长之间缺少纽带,使得技术进步与经济增长脱节;或是技术进步脱离市场,不能带动经济增长。如果能找到技术进步与经济增长的对接点,则北京工业以后的技术进步贡献率会有显著的提升。熊彼特提出的技术创新或许能够提供这样的对接点,只有当技术进入生产领域、流通领域并能创造出价值时才能成为技术创新。所以,技术进步只有通过技术创新才能促进经济增长。 结论 基于北京工业经济增长和技术进步现状的分析,表明经济增长和技术进步二者在发展上具有相关性。北京工业经济的高速增长为技术进步提供了资金、制度和机制保障,但逐渐放缓的增长速度也限制了技术进步的提高速度。反之,技术进步是经济增长的主要因素,然而技术本身并不能促进经济增长,技术进步只有表现为技术创新才能转化为生产力,才能促进经济增长。当前,加快建立以企业为创新主体的技术进步体系是解决问题的可行性措施。企业是市场的主体,以企业为技术进步及技术创新主体,避免使技术成为实验室的技术,而不能转化为产品,或者研制开发的产品脱离市场,从而使企业获得经济效益,达到促进产业经济增长的目标。企业作为创新主体具体表现为企业要成为投资主体、风险主体、决策主体,研发主体,以及收益主体,其中缺一不可。企业要成为创新主体,有三个关键问题要解决:一是企业愿意投入资金进行创新,二是企业能够承担创新的风险,三是企业要选择好创新的主体模式。第一个问题的解决要依靠政府和相关部门制定保护技术创新成果的法规,和技术创新成果分配的制度等,使企业真正成为技术创新的收益分配的主体;第二个问题的解决则要依靠企业修炼“内功”,建立适应市场经济的现代化企业制度,提高面向市场的能力,成为自担风险,自负盈亏的市场主体。第三个问题企业要依据自身的资金实力和创新能力,来选择自主创新模式还是协作开发模式,简单划分,大型且实力雄厚的企业选择自主创新模式,可以充分享有技术创新成果带来的超额收益,实现技术进步和经济增长。另外,中小型且难以自担创新风险的企业选择协作开发则更有利,一方面可以克服单个企业缺乏独立开发的能力和资源的不足,另一方面可以减少投入和分担风险。对产业发展而言,协作开发的技术溢出效应能够惠及整个产业,促进知识与技术在经济体制内扩散,从而推动经济的增长。 工业技术论文:食品工业技术创新体系研究 一、安徽省淮北市食品科技创新体系建设的基础与问题 1.产业产品层次较低。缺乏高新技术的支撑,产业链条较短,优秀竞争力不强。主导产品主要是面粉、饲料以及肉猪、鸡鸭屠宰分割产品,精深加工产品少,附加值不高。2011年以面粉、饲料等为代表的农副食品加工业增加值占全市食品工业总量的59.7%,而食品制造业占比仅为9%。龙头企业竞争实力不强,全市国家重点龙头企业只有1家,相邻宿州市有5家,亳州市有4家;名牌产品数量少,淮北市安徽名牌产品只有8个,中国驰名商标2个,中国名牌仍是空白。 2.科技创新意识薄弱。全社会鼓励创新、支持创新的氛围没有真正形成。2011年,全市规模食品企业研发投入占销售额的比重0.55%,只有全国工业企业的1/2,不到工业化国家的1/8。全市省级工程技术中心和企业技术中心只有11家,部级工程技术中心和企业技术中心仍是空白。各级政府和职能部门抓经济发展仍着眼于铺摊子、扩规模,没有形成依靠科技创新推动经济发展的自觉意识和行动。 3.与市外科研院校合作不紧密。目前全市校地科技合作中与农业院校的合作只有2家(中农大、安农大),食品企业与科研院校建立的产学研合作实体的只有1家(科宝与清华大学),食品产业尚没有1家省级产业技术创新战略联盟。中农大淮北实验站暨(淮北)黄淮海地区食品工业研发中心工作进展缓慢,目前尚没有开展实质性的科技合作与食品研发工作。 4.科技创新能力不强。全市科技投入还十分有限,企业独立承担自主创新的科研项目偏少,专利申请、专利拥有和专利发明以及新产品、高新技术产品的比重也明显低于全国平均水平。2011年全市规模食品企业专利申请数量44件,有效发明专利只有10件,发表科技论文24篇,制定国家行业标准1项。新产品、高新技术产品占全市工业的比重只有25%和8.6%,其产值的比重只有10%和5%。10余年来,全市农业科技只获得省级科技奖7项(棉花2项、小麦和玉米3项、蔬菜和食用菌2项),食品科技只有省级科技奖1项(口子窖)。高水平研发团队和领军人才缺乏。全市规模食品企业研发机构只有研究员1人,博士和硕士研究生48人,占研发机构全部人员比重只有7.8%,低于全市工业企业2个百分点。23家省级重点龙头企业共有技术人员1241人,其中高级职称以上人员102人,研究员以上学历21人。技术人员占全部职工比例为17.4%,高级职称和研究生以上占全部技术人员比例只有8.2%、1.7%。 5.科技创新投入不大。全市科技投入财政预算有4000万元,2012年实际支出3900万元,其中用于食品科技的投入近1000万元,占25.6%。全市规模食品企业试验发展2011年支出8865万元,占食品工业总产值的比重只有0.55%(全部规模工业企业占总产值比重0.54%),远低于全国工业0.93%、安徽省0.91%的平均水平。其中规模食品企业投入企业自投比重只有49%(全部规模工业企业投入中企业自投比重87%),亦远低于全国工业70%、安徽省91%的平均水平。 二、食品科技发展趋势与企业需求 (一)食品工业发展方向 “十二五”时期,我国食品工业发展仍处于战略机遇期,既面临继续保持较快发展的重大机遇,也面临加快转变发展方式、保证食品安全等重大挑战和压力。根据《国家“十二五”食品工业发展规划》以及国内外食品产业发展动向,课题组认为今后淮北市食品工业将会朝着下列方向发展。1.“三品一标”具有巨大的发展空间。近年来,食品安全备受社会关注,并且对消费者购买取向产生了前所未有的影响。随着政府及有关部门对食品安全工作的重视和人们对食品安全意识的增强,有机食品、绿色食品、无公害农产品和地理标志农产品将迎来一个新的发展高潮。目前,淮北市共认证绿色食品35个、无公害农产品43个(有效期内13个)和地理标志产品(口子酒、塔仙石榴)2个,基地面积分别为39万亩、31万亩、6万亩,处于发展中的起步阶段,发展空间巨大,这是确保食品安全关键环节,提高食品产业竞争力的基础。2.营养保健食品和高档名优食品越来越受到消费者的青睐。目前,淮北市营养保健食品(营养强化食品、功能性食品)几乎是空白,面粉企业开展营养强化面粉的很少,天宏集团研发的功能性红曲面条、黑木耳面条以及曦强集团研发功能性乳品,均已通过省级新产品认证,但产品没有走进千家万户。相关资料显示,近十年间,我国居民对保健品的消费支出一直处于增长趋势。目前,我国城乡居民保健类消费支出以15%~30%的速度增长,这一增长速度明显高于发达国家12%的增长水平。全国保健食品销售额1996年大约300亿元,2011年达到2600多亿元。国家“十二五”食品工业规划目标,2015年营养与保健食品产值达到1万亿元,年均增长20%。因此,淮北市要抢抓这一发展商机,创造条件,加快发展。3.行业结构和产品结构将日趋合理。目前,食品制造和精深加工高附加值产品总量少、比重低,是淮北市市食品产业产品附加值低、产业竞争力不高的瓶颈,是今后发展的重中之重,要快速扩大畜产品熟食产品、猪血深加工、大豆蛋白产品、高端面制食品等特色产品的生产规模和市场占有率。 (二)食品科技发展方向 “十二五”时期,是全面建设小康社会、加快经济发展方式转变的关键时期。党的十八大报告强调指出:“科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑,必须摆在国家发展全局的优秀位置。食品工业科技创新工作要围绕食品工业发展方式转变,以满足食品工业发展、产业结构优化、消费需求升级以及食品安全为导向,突出完善科技创新机制,加大重点领域关键优秀技术攻关,提高自主创新能力,推广普及先进技术成果,促进科技创新与产业优化升级以及技术标准与技术支撑体系的有机衔接,努力形成一批拥有自主知识产权的优秀技术的重大科技成果,培育和形成一批知名品牌,造就一批具有竞争能力的企业。 (三)食品科技创新目标 根据《关于促进现代农业和食品工业发展的实施意见》(淮发〔2012〕8号)、《关于实施工业企业“万千百十”工程的意见》、《关于加快区域科技创新体系建设若干意见》以及《关于推进国家技术创新工程试点工作若干政策措施》淮政(〔2011〕52号)等规范性文件,结合淮北食品工业科技发展实际,淮北市到“十二五”末食品科技奋斗目标是:1.建立食品工业技术研究院。依托中农大淮北实验站,建立食品工业技术研究院。2.培育新型食品科技企业。培育食品类科技型企业50家,新增省级以上农业产业化重点龙头企业8~10家,新增知识产权优势企业1~2家,省级以上创新型(试点)企业2~3家,国家高新技术企业5~6家,高新技术产值比重达10%以上。3.建立食品科技研发机构。产学研联合建立科技创新研发机构,新增国家农产品加工分中心1家,省级农业科技专家大院5家,培育动植物新品种3-5个;新增省级工程技术中心或企业技术中心15家,新产品产值比重达15%以上。4.组建产业技术创新战略联盟。选择肉猪及猪血深加工、面粉及面制食品加工、生物发酵工程与生物饲料加工等重点产业组建省级产业技术创新战略联盟2~3家,产学研合作经济实体5~8家,建立协同科技创新中心1~2家,新制定省级以上行业技术标准2~3项。5.推进科技企业孵化器建设。依托国家和省级工业开发区以及四大食品工业园区,建立专利(食品)创业园孵化器1家。6.加快高端食品人才引进。引进省级以上食品类学术技术带头人2~3人,博士或研究员以上高级人才10~15人,新建立院士、博士工作站2家。7.增加食品研发投入。确保食品研发投入逐年增加,全市规模食品企业研发投入占主营业务收入的比例达1.5%以上。8.提高食品工业产值与科技进步贡献率。争创中国食品名城,全市食品工业产值达500亿元以上,食品工业科技进步贡献率达55%以上。 (四)食品企业技术需求 1.传统产业向现代产业转变过程中对科技有巨大需求。将具有悠久历史的传统食品,依靠现代科技向现代工业转化以及开发研究的升级换代产品和延伸产品,最大限度地保存其原有风味和营养价值,提高其附加值,延长货架期,使之标准化、方便化、卫生化,是目前淮北食品企业对科技的重大需求。由于缺乏必要的科技创新和科研投入,市场上的现有设备只是对手工制作过程进行简单复制,而对决定产品外观、结构、风味、口感的原料物性、工序选择、加工方法、工艺参数等指标却得不到体现。消费者宁愿选择手工食品,就可说明相关食品机械的研发滞后。在产业和科技方面加大对传统食品产业的支持,这是产业发展的必然要求。 2.自主知识产权技术与营销方式的创新需求。淮北食品产业呈现出的是向下的“哭脸曲线”,即自主知识产权的优秀技术在产业链条的增加值少,品牌增加值低,中间产品制造高,导致整个行业的利润率低、竞争力低。在企业层面上,产学研结合中企业应是主体。由于企业最贴近市场,因此创新激情最高,创新需求最迫切,最符合自主创新的特性,也应当成为自主创新的主体。但在企业中技术创新与开发的设施、研究经费、研究专业人员都极为缺乏,大专院校技术研发、课题的申报往往根据申报人所从事专业、学科的前沿和自身利益(论文的发表、成果鉴定等)需求来确立科研重点和方向。企业找不到所需要的技术单位与人才,院校不知道企业需求。目前,项目申报虽也提倡产学研结合,但是实际情况是两者结合不紧密,科研与企业实体的联合、结合面很小,企业对技术创新、工艺创新、品种创新需求得不到科研院校的强力支持。 3.食品科技人才的需求。无论大中型企业还是微型企业普遍存在缺乏专业技术人才和企业管理人才的问题。食品行业属典型的传统产业,由于农产品加工企业利润薄,职工普遍收入低,福利待遇也比较低,使各类专业技术人才和管理人才聘不到、留不住、养不起。同时,由于资金不足,技术开发难度很大,就连技术引进也受到限制。各类人才的缺乏直接影响了淮北市食品产业科技的投入与进步。产品科技含量不高,附加值低,效益低,制约了发展。 4.食品科技重点技术需求。通过发放问卷和调查表,淮北市食品企业具体技术需求:生物工程育种;作物秸秆、畜禽粪便等农林剩余物综合利用及循环农业技术;食品工业循环经济示范区技术体系;生物发酵和生物制造技术及生物功能产品研发;饲料酶及生物饲料研发;麦胚、麸皮等粮食加工副产品综合利用与全营养谷物产品研发;方便面、饼干等方便休闲面制食品新产品研发以及馒头、鲜面等主食食品工业化生产的技术创新;谷物浓浆型新产品(谷物饮料)研发;黑色素提取技术与工业化生产;超低温干燥技术与果蔬产品研发;功能性乳品、婴幼儿奶粉等高端乳制品研发;食品工业污水排放的综合治理与副产品综合利用;动物废弃物(猪血、动物内脏)综合利用与医药级新产品研发;新型功能性食品与保健食品研发;大豆蛋白等深加工产品及新型豆制品研发;高端酒、保健酒等中高端酒类新产品研发;淮北传统食品工业化生产技术创新;果胶等食品添加剂的研发;农产品产后加工及冷藏和冷链技术创新;农产品和食品快速检测技术研究与标准制定。 三、构建食品科技创新体系的主要途径 创新体系是由参与知识、技术发展和扩散的企业、大学和研究机构组成,并由中介机构广泛介入和政策适当参与的一个为创造、储备和转让知识、技能和新产品相互作用的有机网络系统。它由创新主体、创新环境和创新机制组成,具有系统性、开放性、协同性、动态性、多样性等特点。2006年总书记在全国科技大会讲话中提出创新体系包括5个方面:一是建立以企业主体技术创新体系;二是建设以科研院所、高校为主体的知识创新体系;三是建设各具特色的区域创新体系;四是建设社会化、网络化的科技中介服务体系;五是国防科技创新体系。其包括以下几方面内容:技术创新系统(企业为主体)、知识创新系统(大学、科研院所为主体)、创新中介服务系统、多元化科技投入系统和宏观管理系统(科技体制改革)。建设中国食品名城,加快淮北经济快速崛起,必须积极实施科技创新战略。就加快食品产业发展而言,必须选择科学路径,在经营管理、市场开拓、产品研发、技术创新等多方面加强探索与创新,突出原始创新、集成创新和消化吸收后再创新三个体系建设,打通科研、推广两个关键环节,推动产业发展由要素驱动向创新驱动转变,建成从研发到市场、从生产到消费环环相扣的食品产业科技创新体系,为食品工业和现代农业发展提供充足的动力和活力。 1.加强科研创新体系建设,突出原始创新能力培育。一要整合各种科技资源,组建完善自主食品研发团队。进一步提高淮师大及农业和食品科研机构的研发能力,在完善运行机制的基础上,整合全市科技资源,坚持以产业需求为导向,从食品和农业发展实际的需要出发,立足当前,着眼长远,超前谋划,大力开发具有自主知识产权的技术和产品,努力提高科技创新特别是原始创新能力,力争在皖北地区乃至中原经济区占有重要位置。二要打破部门、区域、单位和学科界限,建立健全协同科技创新机制。加强与中农大、安农大、淮师大以及省内外、国内外科研院所的科技大联合,建设一批部级、省级重点实验室、工程技术研究中心等,不断提升科技创新能力和科技研发水平。三要通过政府引导,加快发展民办食品和农业科技科研机构。 2.加强创新支撑条件建设,突出政策和资金引导。一方面加大科技专项财政投入力度,彻底改变科技投入严重不足的局面。另一方面调整政府财政支出结构,逐步由投资激励转向创新激励,由科技政策为主转向创新政策为主,实现从要素驱动和投资规模驱动发展转向创新驱动发展。围绕科技强市和创建食品名城、美好乡村建设等重大战略目标,建立多元化科技投入体系,推进科技与金融结合,创新金融科技服务,积极探索科技担保、科技贷款保险,尽快设立风险投资种子资金,建立风险投资机制和信用担保机制。支持金融机构开展知识产权质押融资试点工作,加大股权质押等金融创新产品的推广。 3.加强宏观管理体系建设,突出科技创新人才培养。加强科技创新人才队伍建设,创新人才工作机制和政策体系,完善创新人才薪酬制度和分配激励机制,大力拓宽引才引智渠道,支持食品企业引进高学历专业人才和职业经理人,着力培养领军人物,特别是青年顶尖人才。加强与中国农业大学的联合,支持食品企业与高等院校和科研院所联合建立人才培养示范基地,培养急需的实用型食品专业人才。加强农村实用人才培养,每年从劳动技能培训、全民创业培训、阳光工程培训、新型农民培训等专项培训资金中安排一定比例的培训费用,引导和支持食品产业人才培养。三是完善服务平台建设,改革科技创新和评价体制,建立竞争性经费和稳定性经费相协调的投入机制。 作者:刘明 单位:淮北职业技术学院
电子小制作论文:小制作电子专业论文 一、存在的问题 在电子小制作的过程中,教师需准备大量实例,分析相关电子电路工作原理,去编排制作工艺流程,基本上要先亲自制作一遍,因此备课任务相当繁重,制作一次至少要一周准备。另外,虽说一般教师备课有备学生的要求,但这往往是教师自己的主观臆断中的学生,可能会忽略一些学生的真正需求。再加上地域原因,有些电子元器件难以买到,要拜托电子商店老板寻找,或上网搜索订购,费尽周折。有的电子小制作项目甚至在所有条件准备好的情况下却因不具备某个元器件而不得不流产,这样的打击也是很大的。比如我们本打算做一个“天亮鸟鸣器”应用电路,其电路原理:通过光敏电阻对光的检测作用,在天亮时由于其阻值减小产生一个能触发音乐集成块,发出的音乐信号经过一个三极管放大功率,并通过扬声器输出音乐块内藏的音乐。我们已备好课、编好工艺流程,却因买不到合适的光敏电阻而不得不放弃。 二、对提升教师技能水平的作用 教师在上电子小制作技能课时,多关注学生,并及时对上课的情况做详尽的记载,以便在下一次课程中及时修正。为了适应学生的要求,教师学习到了积极先进的教育教学理念,从而提升教师自身的技能水平,更加有利于我们的电子小制作技能教学模式能更好地发展。以电子小制作为内容的项目教学法,可事半功倍地提高专业教师技能实训指导能力。通过寻找适合学生的电子小制作项目进行备课,寻找购买元器件,安排工艺流程,准备所需工具设备,组织学生安装,解决安装中出现的问题到最后产品调试试用及外壳设计,对专业教师来说,是一个很大的学习与挑战机会。 通过施行电子小制作课程,教师的创造力得到了进一步的发展。其实很多电子小制作都是一些已投放市场的产品,或是某一产品的功能模块,了解这些电子小制作电路结构,也就基本了解了电子产品单元电路,对于电子维修也能起到举一反三的效果。有的教师通过执行以电子小制作为载体的项目教学法后,敢夸口说,可按照客户给定的功能要求设计出相关的电路,并制作调试,甚至投放市场。教师具备了一定的技术科研与产品开发能力,便可研发较高档次、较高水平,尤其是有创新的实用产品,指导学生多制作,并将一些较好的产品在学校及以上的范围展示或拍卖,甚至可参加各级各类的比赛。这也对教师的技能水平有更高的要求,更进一步提高教师的技能水平,在教学上也能根据经验更加得心应手。 在当前职业学校专业教师缺乏实践经验的大环境下,实施电子小制作的项目教学法,可使学生学有所成,为就业奠定扎实的动手能力,可有效打造高效课堂,帮助教师提高自身专业技能水平。 作者:应荣辉单位:浙江省绍兴市上虞区职业中等专业学校 电子小制作论文:小学音乐课电子课件的制作 一、当前音乐课件制作方面存在的问题 版面设计重点不突出因为是小学音乐课,很多音乐教师为了吸引学生,所以将自己的课件做得很“满”,不让版面上任何一个角落空着,稍有一个空档就添加一个动态的小动物。其实这样做,不利于音乐课的教学。因为过于花哨的版面,特别容易引起小学生注意力的不集中。本来是想让小学生静下心来听音乐,而课件上扑闪的花蝴蝶、飞舞的蜜蜂都不断吸引他们的注意,所以使得他们听课也就不专心了。很多音乐课件,在制作中主要是插入几张图片,然后插入一段音乐,可以说这样制作出的课件只是在浪费制作人的时间,只是一个空壳,对课堂教学没有太大的意义。其实,在我们的音乐课堂上会经常遇到很多介绍音乐常识的知识点和抽象的教学内容。比如,滑音的演唱、低年级简单的二声部、少数民族的服饰介绍及舞蹈的展现等,这些都可以使用电子课件来形象的展示,让学生一目了然地学会这些抽象枯燥的内容。电子课件的使用,让教师把课堂还给了学生,使学生成为课堂真正的主人。 二、制作电子课件常用的工具 1.制作课件需要教师能熟练地使用一些图片处理软件。比如,Photoshop、Windows自带的画图工具和截屏工具等。 2.影音文件制作方面的软件。Cakewalk和CoolEditPro这两款软件太过于专业,虽然功能十分强大,但是不容易被接受。而作曲大师、贝音等,由于操作简单,备受教师的喜爱。 3.格式转换方面。电子课件主要支持WAV和MP3音频文件,教师可以安装“超级转换秀”这样的转换器来进行格式的转换。 4.音乐和视频的切割、合并工具。在音乐课堂上,我们有时需要学生欣赏一段的音乐或视频,这时候我们就需要音乐和视频的切割、合并工具。常用的有“MP3splitter joiner”,这款软件既可分割,又可合并,非常好上手。掌握以上软件使用,我想好的电子课件是可以快速做出来了。 三、如何制作有效的电子课件 我是这样做的: (1)好的开始是成功的一半。一个好的课件,第一张幻灯片非常重要。我们可以利用文字的超级链接设置,建立漂亮的目录。 (2)正确理解教材,把握准确的教学重点、难点。制作课件前,教师要认真地钻研教材,确立正确的教学重点和难点,这样就可在制作时将其更好地突出来。例如,一年级的《农场的早晨》这节歌表演课,重点是这节课的音乐情景剧中三种小动物的“合唱”:小羊的歌2/4X-—X-—XX—X-—咩咩咩咩咩小鸭的歌2/4XX—X0—XXX—X0—呷呷呷呷呷呷呷小鸡的歌2/4XXX—XXX—XXXX—XXX—叽叽叽叽叽叽叽叽叽叽叽叽叽在课件设置时,教师可以把三段节奏用不同的颜色展示出来,如小羊用绿色,小鸭用蓝色,小鸡用红色,并在每一条节奏的开始设置相应的小动物图标。在学生学习前,教师可以让学生先感受自己提前录好的节奏,并按照顺序,一条一条出示,在学生练熟第一条后再出示第二条,在一二条练习熟练后出示第三条。教师还可将其设置为点击“单击时突出显示”,以增强画面的效果。这样教学重点突出,方便学生掌握熟练。这样借助电子课件,教学重难点就可以轻松解决、突破。我想只要教师不断加强理论学习,不断更新教学理念,精心设计教学过程,同时增强电子课件制作水平,就一定可以提高音乐课堂教学质量。 作者:付运霞单位:河北省邢台市桥东区实验学校 电子小制作论文:电子商务网站网页设计与制作流程 【摘要】近几年来我国的网络以及科技水平都得到了飞速提升,网页的布局以及样式都变得更加复杂,尤其对于大型的电子商务网站来说,如果利用传统的网页制作技术,无法充分满足各方面的需求,而基于Web标准的网页制作技术可以增加网页设计感。综上所述,本文将基于Web标准对电子商务网站网页的设计与制作策略展开简单的分析,以期提升电子商务网站网页的设计、制作质量。 【关键词】Web标准;电子商务网站;设计与制作策略;分析 前言 互联网技术的推广与发展进程不断加快,对人们的日常生活与工作各方面都产生了重要影响。网页的设计与制作随着网络技术、科技水平的发展受到人们的高度重视,其主要是将网络作为主要载体,将各种信息以更加快捷、方便的形式传达给人们。根据相关数据统计显示,从事网页设计制作的人员达到了300万之多,但在网页设计发展过程中还存在诸多问题,因此应突破网页结构单一、空洞等问题才能将网页的设计与制作水平进一步提升[1]。 1Web标准技术概述 1.1Web标准内涵 Web标准不仅仅作为标准,其主要是对一系列标准进行组合。一般的网页中主要由结构、行为、表现三部分共同组成,并与XML、XHTML相对应,表现对应的标准可以将其成为CSS。1.1.1结构在结构中主要的技术可包含拓展超文本标记语言与可拓展标记语言,在网站王者设计中主要将其应用在网页数据分类以及整合方面。在两个标准中,XML的表现形式为源语言,其主要是让用户字自身的语言进行标记与重新定义,具备较强的数据转换功能。1.1.2行为在Web标准的行为中,主要包含ECMAScript[2]与对象模型。其在网页设计与制作中主要可以应用在交互式的操作网页文档方面。其可以将界面上操作对象实施的交互操作有效实施,利用DOM可对对象有效定义与修改,还可将对象之间存在的各种关系有效处理。1.1.3表现其中最主要的技术便是CSS,通常人们将其成为层叠样式表,在网站网页设计中可应用改在控制浏览器的显示方面,其也是决定网页设计风格的主要因素。 1.2基于Web标准前提下的网页设计流程(略) 2基于Web标准标准的电子商务网页设计与制作流程 在基于Web标准进行电子商务网站网页设计的过程中,主要包含内容分析、结构设计、方案设计三部分。在进行布局设计的过程中,可利用XHTML与CSS对页面进行合理布局,可实现网页布局的目标。在进行设局实际过程中,可利用CSS与美工设计元素互相结合,将设计方法转化为最终的网页。 2.1内容分析 网页设计作为视觉语言的主要表达方式,应进行合理的编排与布局,从而确保网页的布局更加清晰、合理、内容充实。在进行网页版面布局的过程中,应将网页设计的更加醒目,使用户在使用过程中对各项功能一目了然,其他部分的版面设计应与主页的风格保持一致。较为常见的布局模式包括国字型、厂字型等。本文将以汽车用品为主的销售网站作为案例分析,由于汽车商品类型多样[3],在设计网页过程中,应将商品的导航以及产品展示作为重点。案例中采用的网页布局为框架型布局方式,可将页面分成各种模块。在网页左边为纵向的导航栏,右边则为商品的展示栏。在网页底部呈现了网站的基本信息与商家的联系方式等信息。在网页模板的顶部与底部都会出现在每一个网页的同一位置中。 2.2结构设计策略 在对汽车销售网站进行网页开发过程中,可将其乘坐为模板,将其抽象地分为不同区块,其中包含优秀流程业务模块、展示功能模块等。在将模块开发完成后便可投入使用。在用户浏览、操作网页的过程中,程序员可通过后台进行可视化的管理与操作,用户可以将不同的模块进行拖放配置,构建个性化的网页布局设计,方便用户的使用与浏览。用户在操作汽车销售网页过程中,其中的框架作为页面的骨架,决定了页面的整体布局与模块摆放区域。框架通常采用的是HTML文件,其主要为了将页面进行区分,还会在适当的位置对模块进行放置,可用 {widgets} 代码进行表示,方便用户在使用过程中利用可视化编辑将模块进行合理配置。对于板块区来说,其能将汽车销售网站最为个性的地方进行呈现,可利用模块内容将网页的更新实现,在网页页面中的各个模块都有指定的ID,模块的区域能呈现竖向摆放的形式,或呈现多个商品内容。模块为独立形态,可对不同的边框进行切换,从而将呈现样式进行改变。在网页模块的顶部与底部都会出现在各个网页中的同一个位置,对于任何电子商务网站来说,应将网站顶部合理设计,才能拥有功能完善、结构清晰的网站顶部,从而提升网站的效益。 3结语 基于Web标准对电子商务网站网页进行设计与制作,可促进电子商务网站的运作效率,为用户提供巨大的便利,从而促进网站的使用效率与综合收益,还可提升电子商务网站的运行效率与性能。 作者:刘岩 单位:大庆油田信息技术公司 电子小制作论文:PCB新工艺对电子产品制作的应用 【摘要】当前,电子产品制作向智能化和精密化转变,电子元件更加集成,其组装也更加简易。PCB在集成元器件的动作能效中发挥着重要作用。它能够降低成本,提升市场竞争力。本文对PCB新工艺在电子产品制作中的应用价值进行分析,推进电子产品生产水平的提高。 【关键词】PCB新工艺;电子产品;应用价值 前言 现代化进程的加快和科技行业的快速发展,为电子产品提供了广阔的制作和应用空间。它逐渐向智能化和小巧化转变。企业更加注重对电子元件进行集成化和批量化生产。同时,它的组装过程也更加简便。在电子产品制作中应用PCB新工艺,不仅提高了它的处理速度,而且处理过程也更加直观。技术人员要在满足功能诉求的前提下,对它的成本进行控制,提高受众认可度,将它的市场效益发挥到最优。 1PCB的组成 PCB即印刷电路板,它的结构比较复杂,主要部件包括裸板、导线、插座和边接头等。将其应用到电子设备中,能够对电子元器件进行固定和装配。也能够对各种电子元器件进行布线、信号连接和电绝缘等,使电气特性满足具体要求。它也为自动装配提供了阻焊图形,在元器件工作过程中,满足图形和字符识别要求。裸板。它简称PWB,别称基板。没有安装电器件。主要材质特征是绝缘、隔热、不容易弯曲。导线。别名,布线。它是一种细小的线路,分布在基板表面,主要材料是铜箔,对铜箔进行蚀刻处理制作。它的应用原理是接焊在元器件接脚处,并在PCB上对它进行固定,以实现电路连接。零件面与焊接面。零件面是指在PCB结构上,把零件集中焊制在一个面上;焊接面是指集中分布导线的面。它们的分布过程都比较集中。图标面。图标面又被称为丝网印刷面。它的上部印有文字、符号和零件位置标示等[1]。插座。印刷电路板上,零件的拆卸情况比较普遍。插座在PCB零件的拆卸过程中应用比较普遍。技术人员在板子上对插座进行直接焊接,很大程度上增加了零件拆装便利度。边接头。边接头一般被称为金手指,是指在两块PCB的连结背景下,借助裸露的铜垫对电路进行连接。而PCB布线过程中也包括边接头上的铜垫。连接过程中,技术人员要在另一片PCB上相应的插槽中对PCB的边接头进行插入。 2PCB的分类 根据不同的特性、功能和应用范围,将PCB分为单面板、双面板和多层板三个类别。单面板。单面板在早期印刷电路板设计过程中应用比较普遍。印刷电路板中,元器件和导线分别集中在不同的两个面上。单面板在应用过程中存在很多局限性。它在布线过程中,必须结合自身需求,对布线路径进行选择,避免在布线过程中,产生路径相交情况。双面板。双面板的两个板面上都会对布线进行设计。它在应用过程中,需要在两面对适当的电路连接进行配置。电路之间的连接物被称为导孔。它呈小洞状分布,并在内部充填物体或者涂抹金属,以与两面的导线都进行连接。相较于单面板,双面板的面积更大,对线路的适应性比较好。因此,它在复杂线路中应用极为普遍。多层板。多层板的应用原理是对数个双面板进行粘结,并在每层之间压入绝缘层,它能够有效增加布线的面积。板层数即独立布线层的数量,一般为4-8层(包含外侧两层)。技术人员可以结合具体的技术原理将其层数控制在100层[2]。 3PCB新工艺在电子产品制作中的应用 3.1单面板制作工艺流程 单面板的性能决定了它的制作流程比较简单。工艺流程:覆盖箔板—下料—烘板—洗净和烘干模板—贴膜—曝光显影—蚀刻—去膜—检测电气通断情况—清洁和处理—网印阻焊图形—固化—网印标记符号—固化—钻孔—外观加工—清洗—干燥—检验—包装—成品。 3.2双面板制作工艺流程 相较于单面板,双面板的性能要求比较高。因此,它的制作工艺和制作流程更加复杂,制作方法也更加多样化。当前,裸铜覆阻焊膜法在双面板制作过程中应用比较普遍。本文以该制作方法为例,进行论述。裸铜覆阻焊膜法简称SMOBC法。堵孔法是该工艺中的重要组成部分,制作流程为:双面覆盖箔板—钻孔—镀铜(应用化学法)—整板电镀铜—堵孔—网印成像(正面)—蚀刻—去除网印料和堵孔料—清洗—网印标记符号—外观加工—清洗—干燥—检验—包装—成品。双面板与单面板的制作流程大体相同。在细节上有所革新和升级。 3.3PCB新工艺 工艺水平的提高和技术的革新,使得PCB工艺逐渐升级。包括增层法制作高密度内层连接印刷板制造工艺、热固油墨积层法技术、高档次特殊材料印刷板制造技术等。3.3.1增层法制作高密度内层连接(HDI)技术增层法又被称SBU层,它的应用原理是借助传统加工方法进行内层加工,然后分别在上下部进行层数叠加。SBU层和其邻层的连通方法主要是通过盲孔实现的。1)激光钻孔技术。激光钻孔技术应用比较复杂,能够钻出2mil-8mil的盲孔。技术人员要将材料、板厚和孔径作为主要参考指标,对激光能量进行确定。同时,通过实验对不同电板的钻孔参数进行确定,以提高钻孔质量。2)微通孔电镀技术HDI。印刷电路板中的埋孔和盲孔孔径分别为0.3mm和0.1-0.15mm。一般的PCB中不存在盲孔,且最小通孔孔径是0.5mm。技术人员要对盲孔电镀问题进行解决,以满足HDI板的工艺要求。设计过程中,对正反脉冲电镀电源和电镀线进行同步应用和改进,使盲孔表面和孔内的镀层厚度接近,确保HDI板达到良好的应用效果[3]。3)制作精细线条。高密度线路板的线宽和线间距都比较小。技术人员要对DES线和干膜及曝光技术进行同步应用,分别对3mil/3mil、2mil/3mil、2mil/2mil的线宽线距进行制作。3.3.2热固油墨积层技术(TCD)热固油墨积层技术的应用原理是借助丝印热固型油墨进行全板无电沉铜对HDI板中的SBU层进行制作。1)网印技术。网印质量直接影响TCD技术应用效果。技术人员要对印油厚度、平整度、胀缩情况和翘曲度等进行控制。2)印油层表面粗化技术。对印油层表面进行粗化处理,使油层和铜层之间达到良好的衔接效果。确保铜层制出线路后期,线拉应力≥1.0kg/cm[4]。3)无电沉铜技术。保持孔内情况导通,正盲孔和它的表面均匀沉积,经过电镀加厚支护,使其与油层的线拉力符合具体要求。并且对其进行热冲击之后,消除分层情况。技术人员要对无电沉铜过程中的起始反应和它的内应力进行控制,避免其经过热冲击后发生分层现象。 4结语 在电子产品制作中应用PCB新工艺,能够保障电子产品的稳定和高效。当前,技术层面的局限性,使PCB在应用过程中仍然存在诸多问题。设计人员要结合电子产品制作要求,对其进行开发应用,降低生产成本,获取广阔的市场空间。 作者:叶飞 单位:武汉城市职业学院 电子小制作论文:电子音乐技术在民族音乐制作的应用 摘要:随着电脑音乐日新月异的发展,将电子音乐技术应用于民乐制作,将是大势所趋。电脑音乐和传统音乐,二者并非相互取代的关系,二者都有其独特的艺术表现形式,是可以相互取长补短的。中国几乎所有的音乐制作中,都离不开民族音乐的运用,要想拓宽民乐的发展空间就应利用好电子音乐技术的优势,使民族文艺瑰宝在新时代也能焕发生机。 关键词:电子音乐技术;民乐制作;音源;应用研究 电子音乐技术与民乐制作相结合,使我们能以最经济、省时的方式,给民乐编配上高品质的伴奏,同时提升民乐舞台表演的视听觉冲击力。电子音乐技术可通过软件,轻松打破乐器的常规,改变乐器的演奏方法,通过电子音乐技术,可使民族乐器的音色改变,使民乐更具表现力。通过将电子音乐技术应用于民乐制作领域,使民乐焕发了新的生机与活力。电脑音乐和民乐制作相结合,诞生了新民乐。它是一种将传统民族乐器与电子音色技术、电声乐队巧妙融合的音乐形态。它的配器、手法多变,曲风、题材广泛,大大提升了民乐的舞台艺术表演空间,表现力丰富多彩。新民乐是音乐制作潮流的必然产物。我国民乐曾在多元文化背景下,一度经受着严峻的生存考验,新民乐给了古老的文艺瑰宝一条新出路。 一、电脑音乐制作技术概述 何谓电脑音乐制作技术,它是指通过在电脑上安装的音乐软件,通过数字信息传递的手法将模拟的声音转变成数字音响,还包括对音乐的创作、编辑、合成、混录等。电子音乐技术是产生“电脑音乐”的一种手段和方法。电脑音乐制作的两大优秀制作技术,一是数字音频技术,一是MIDI技术。[1]电脑音乐,自问世起就以崭新的音色、音源、音质,拓展并冲击着传统音乐的表现手法。随着电脑音乐技术日新月异的发展,电脑音乐的制作技术,也在传统音乐创作、教学中,得到广泛的推广和应用。电脑音乐制作技术也为音乐制作者,提供了更便捷、宽广的音乐创作环境,还为其提供了超仿真、高品质的音源,电脑音乐制作为音乐创作注入了新动力。 二、电子音乐技术中现有的各种民乐音源概述 电子乐器中的音色源,一般采取两种方式获得音色的基本波形,存储于其芯片上。其一是对乐器进行声学录音采样。二是通过物理学对声波和声谱进行分析后,直接合成音色。电子乐器的波形产生方式,使其有产生不同波形的无限可能性。上述两种方式制作的音色,以硬件音源和软件音源的形式,供给电脑音乐工作者使用。 (一)Kongaudio系列的民乐音源 这一系列的音源产品由广东Kongaudio研发,它包括了古筝、打击乐、笛子、马头琴、南萧、琵琶、唢呐等几类乐器。这套产品是真实乐器的采样,音质非常好,音色细腻、音色种类齐全,音源的Loop素材极其丰富,适用于高品质音乐的制作。此系列音源的软件界面美观大方,操作简洁方便,富有民族特色。它几乎涵盖了每个乐器的所有演奏法,使演奏方法丰富多样。针对于音色,如古筝,就有不同的力度分层,力度大于100时将自动触发滑音功能,力度小于100时是单音音色;此外,要演奏古筝的轮指,只需按下MIDI键盘不松手,轮指就会持续演奏。其中一些乐器,还含有短句片段的采样。此系列的民乐音源,已受到国内外众多音乐制作人的喜爱,它也是目前国内最成熟的民乐音源产品。该公司一直致力于产品的后续研发,不断推出升级版本。2006年,《霍元甲》的主题曲中的民族音源的应用,就采用了KongAudi中的音色。KongAudi中的民族音色让世界听到了中国的民族音色。 (二)SampleTank民乐音源 此音源由IKMultimedia公司出品,是一个采样器插件,它功能强大,其内含有一套中国音乐库,它也被国内音乐人称为“坦克”音源,是一款很受欢迎的插件音源。此音源自带有一套效果器,含有混响、EQ/COMP(均衡/压缩)、滤波、延迟、移相、镶边、合唱等效果器,它可以润色修饰采样的音色,增强各声部的融合度。[2]此音源还有强大的音色保存、编辑功能,如对采样音色通过滤波器控制、振荡器控制、包络控制进行再编辑并保存,以便下次直接调用。此音源或支持多通道的MIDI,占用系统资源少,这款综合软音源的性价比较高。 (三)Digitalsamplearts系列的民乐音源 这一系列的音源由国内的Digitalsamplearts公司研发。此套音源的采样率高,演奏法也十分丰富,它对exs24、GIGA、Kontakt这几类音乐格式都支持,可直接用于苹果的logicpro工作站。此音源包括琵琶、二胡、古筝这几类乐器,其二胡的音乐容量有4.8gb。此外,此音源在音色制作技术上,尝试了多维矢量合成技术和物理建模,是技术上的创新点。此音源美中不足的是,民族乐器的种类不全,音色不够人性化。 (四)GIGA系列的民乐音源 网络上流行着一整套常用民族乐器的GIGA格式的民乐音源。此系列音源的版权不详,一般是个人从各类综合音乐库的民乐音源中,选取一部分制作成GIGA格式的民乐音源。此音源的音色、音质参差不一,演奏手法单一,不能满足目前电脑音乐高端制作的需要。但此音源因采样合成器的进步,及计算机硬件技术的发展,克服了GIGA音色占内存空间的劣势。 (五)EMMKnagalis系列的民乐音源 此音源由DASH公司所研发,它是一款以Si-tar琴音色为主的民族乐器音源,包括了世界上许多民族的民乐音色。它的全部音色皆源自真实的乐器采样,音色细腻动听。此音源只有40MB超小的容量体积,却包含了世界上近110种民族乐器音色的采样,配合着它强大的音乐编辑加工功能,它有创造无穷尽民族乐器音色的可能。随着市场的带动及科技的进步,民族乐器的音源研发也在持续推进中,这也为电脑音乐带来了新生机。中国的音乐制作人,能够拥有并熟练操作几套民乐音源软件,是势在必行需增强的音乐素养。一个拥有高超的民族音色的音序编辑功底的制作人,才能高效、低成本地制作出更多音色完美的佳作。 三、电子音乐技术对民乐制作的现实意义 国内的音乐制作领域,几乎所有的音乐制作都离不开民乐音源的应用,音乐制作人能拥有几套出色的民乐音源是必不可缺的。它们可以帮助音乐人,花费少量的时间及金钱,通过电子音乐技术获取高品质的民乐编配伴奏,提升音乐作品的整体视听觉震撼力。 (一)电子音乐技术对民乐音色的变形处理,丰富了电脑民乐作品的风格 电脑音乐的民乐制作领域,要常常对各种音色进行处理和变形,尽量呈现给听众完美的听觉体验。如《呤》(张小夫著)中的声音素材源自笛、埙、萧这三种民族乐器。他通过一些电子音乐技术,如将声音素材纵向扩展或横向延伸,或将瞬态声音的复调式叠置,将电子合成音色与乐器本身的音色完美融合,创作了一曲民族风格浓郁的电脑音乐。[3] (二)电子音乐技术创造出的特色、罕见的民乐音色,可增强音乐作品的文化内涵 电脑音乐的创作中,通过电子音乐技术创造了一些独特的民乐音色,给整个音乐作品带来意料之外的惊喜,也提升音乐作品的文化内涵。如庄曜的《仓央嘉措》中采用了门巴族的民族乐器里令。作曲家通过电子音乐技术,对音频里的里令素材进行再编辑加工,进行了一系列的拼贴处理,形成了变化多样的随机组合音乐美,将里令的独特音色及表现力完美呈现了出来,使整个音乐作品匠心独具,令听众们久久难以忘怀。 (三)电子音乐技术应用于民乐制作,保护了濒危的民族乐器及其音乐 中国的民族乐器历史悠久、品种繁多,但正面临着逐渐消亡与后继无人的危险境地。濒危乐器多为汉族非常规乐器和少数民族乐器,多因其特殊、复杂的演奏技术导致了流传的中断。电子音乐技术能增强民族乐器的表现力,还能简化其演奏技法。如果我们能研发一套涵盖全民族全品种民乐的音乐及演奏法的音源,那民族乐器濒危的演奏技法及流传弱化问题,也就迎刃而解了。虽然我国启动了相关的保护民族乐器音色的系统工程,如建立民乐音色库工程,对一些濒危民乐进行图片、文字、视频、演奏录音等形式的保护工作等,但这些并不能真正运用于电脑音乐的创作。因此,能够开发相关民乐音源软件,不失为保护濒危民乐的新方式。 四、电子音乐技术应用于民乐制作的未来展望 电子音乐技术应用于民乐制作,增强了民族乐器的表现力。电脑音乐使民族音乐这一古老的音乐形态,呈现了新的生机与活力,也让世界聆听到中国最古老迷人的声音。民族音乐一直是中国文艺中的瑰宝,但在流行音乐和西方音乐的冲击下,生存现状堪忧。我国的一批演奏家和作曲家,曾试图从各角度,重新发掘民乐的潜力,使之焕发新的生机。如今通过电子音乐技术对民乐重新开发,有着非常明显的优势。如,电子音乐技术可轻松打破12平均律的限制,创造新的律制;还可任意改变乐器的音色等。未来,中国人可以将各种民乐音色制作成音源,使外国人也能“拿来”便用,缩短真实民族乐器复杂演奏技法造成的文化距离感,使全世界的音乐制作人都能直接感受中国民乐的音色魅力。[4]我们需要研发出一系列便捷、出色的中国民乐音源,有了这些硬件支持,才能使中国民乐真正便捷地走向世界音乐的大本营。如果有一天,我们看到国外的作曲家,运用起中国的民乐就如国内作曲家一样自如时,便是真正迎来了民乐创新发展的新天地。综上所述,电子音乐技术应用于民乐制作领域,无论是对传统民族音乐的发展,还是对电脑音乐的发展,都是一个互利双赢的局面。电子音乐技术的应用,增强了乐器的表现力,拓展了乐器的音域,电子音乐技术可使民乐焕发出新的生机。 作者:鄢秀丽 胡以芳 鄢秀娟 单位:阜阳师范学院 音乐舞蹈学院 电子小制作论文:技校电子产品制作实训课程优化 【摘要】技校教育的优秀要求是培养出专业节技能水平较高的学生,需要将实践操作贯穿到课程教学中。电子专业为技校特色专业,为保证学生具有较高的技术水平,需要加强产品制作实训管理,对实训课程内容以及实践环节进行优化,使得学生在学习技能操作的同时,完成理论知识的学习。本文就技校电子产品制作实训进行了简要分析。 【关键词】技校;电子产品;实训 技校电子专业教学中,想要提高学生实践操作能力,需要结合学校教学特点,分析实际需求,重点加强实训课程的管理优化。即将电子产品制作作为要求,以提高学生专业技能水平为目的,对课程教学中存在的问题进行分析,并采取措施进行优化,争取不断提高教学效果。 1技校电子产品实训所存问题 1.1教学模式陈旧 电子技术发展迅速,现在已经被广泛的应用到各个领域中,专业技术的不断更新,对电子专业的教学模式也提出了更高的要求。想要跟上时代前进的步伐,在电子产品制作实训课程中,需要及时对专业技术进行更新,确保专业所学内容与行业发展处于同步状态。这就要求教师具有丰富的专业知识,以及敏锐的行业洞察力,积极对企业进行调研,了解行业发展需求,进而对教学模式进行调整。但是现在很多技校电子专业,在进行教学时,专业教师止步不前,电子产品制作实训课程的安排,大多是在原有基础上进行。例如现在大部分企业生产实现了自动化,手动焊接人员需求降低,而在实训安排中却未降低手动焊接部分的学习,同时也忽视了学生专业检测知识的学习,并不能满足行业发展需求。 1.2资源利用率低 技校电子产品实训课程的开展,重点是培养学生动手操作能力,为提高其实践水平,需要多种资源作为支持。在实际教学中很多课程的设置导致资源利用率较低,如部分班级已经进入到印制板制作课程,学生制造出的印制板,可以交由焊接实习学生应用,但是教师并没有利用到这一点,造成教学资源浪费。通过教师的协调组织,可以实现资源的重复利用,同时也可以通过将学生制造的产品应用到教学中,促进学生积极面对实训课程,认真完成每项产品的制作,培养良好的学习态度,减少因为不重视而出现的问题。 1.3课程设置系统性低 电子产品制作对专业性要求非常高,在开展实训课程时,经常会受到各项因素的限制,导致教学效果较低。其中课程设置是否合理是影响教学质量的主要因素之一,因为实训是将多节理论课程实践化,要求教师能够对教学内容以及资源进行有效规划与设计,提高实训课程实施的整体性与连贯性,使得学生在掌握理论知识的基础上,进行产品制作。但是在技校电气专业教学中,一般教学过程都是提前制定好的,在规定的时间内学习理论知识,特定时间内进行实训,缺乏灵活性,课程安排系统性低,难免会影响实训结果。 2技校电子产品制作实训课程优化 2.1安排教学内容 电子产品制作涉及到专业知识较多,包括电子技术基础、电子工艺与技能以及PCB制作等,需要学生掌握多门课程知识,并可以实现对所有知识的灵活运用。为提高实训课程实施效果,需要教师对多门专业课程的合理安排,一般可以按照电子产品制作流程来进行,分为识图、制板、焊接以及调试几个环节。这样在进行实训课程前需要做好系统性安排,确定教学内容与前后顺序。同时针对不同课程教学要点,总结以往教学经验,提前做好常见问题的分析,正确引导学生顺利完成各门学科的学习。 2.2确定教学难点 技校电子产品制作实训课程的编制优化,需要以实际需求为基础,以“电子产品制作与调试”技能大赛分值高低为依据,知识要点依次为制板、焊接调试、原理图绘制以及操作安全。其中,原理绘制、制板与焊接为重点,且制板环节需要绘制出PCB电路,在实训课程中教师应加强对此方面的重视。教师应重点培养学生专业绘制PCB图,即便是系统封装库内不存在的元件也需要进行绘制,并保证各细节均与实际元器件相对应,避免因为细节控制不当而影响产品制造效果。 2.3教学方法优化 需要不断对教学方法进行优化,实现教学模式的更新,提高学生参与实训教学的积极性。电子产品制作实训中,经常会涉及到还未学习的课程内容,为保证课程顺利进行,教师应遵循先易后难、由浅入深的原则来对教学方法进行调整。例如可以选择具有代表性的电子电路,由教师进行制作,来让学生了解整个产品产生的过程,刺激其产于到实际操作中。 3结束语 技校实训课程的开展,目的是提高学生实践操作能力,以此为前提,对电子制作实训课程中存在的问题进行分析,确定各类问题存在的原因,有针对性的进行优化,刺激学生参与学习的积极性,争取不断提高实训效果。 作者:刘顶文 单位:禹城市技工学校 电子小制作论文:高职电子产品开发与制作课程设计 0课程设计 随着高职课程改革的不断深入,高职课程越来越重视课程设计。以能力为本的人才培养目标符合基于工作过程的课程设计理念。课程设计中的“设计”二字,需要以课程实施的对象“学生”为前期准备。高职学生在认知上的特点是学生的思维呈现从一到多的发散式状态,即对待问题的解决从“是什么”转变为“可能是什么”,学生能假设一种或多种不同的情境并加以理解与思考,不一定需要亲身经历。对于具体的工作任务,学生能通过假想的思维想到不同的解决方法。课程设计包括基本的价值选择、技术上的安排和课程要素的实施[1]。在职业教育中,通常将职业能力分为专业能力和关键能力,关键能力对培养未来的劳动者有着“关键作用”的能力。这里所说的关键能力需要通过课程设计来实施与完成[2]。 1《电子产品开发与制作》课程设计背景 《电子产品开发与制作》课程面向电子制造业、电子服务业、电子开发业等行业领域,其对应的产业链和主要岗位分析如图1所示。在高职教育中,《电子产品开发与制作》课程面向电子信息工程技术、应用电子技术、电子工艺与管理等电子信息类专业,其对应的岗位有工艺工程师、产线作业员、材料工程师等。课程的作用体现在培养学生的基础职业技能和能力,即,①电子产品制作工艺的相关知识;②常用元器件识别与检测、常用工具、装配准备工艺、焊接技术与工艺、印制电路板的设计与制作、整机设计与装配工艺、调试工艺等;③基本职业道德和素质。 2《电子产品开发与制作》课程设计 2.1《电子产品开发与制作》课程开发步骤 《电子产品开发与制作》课程内容与实施与电子信息类产业发展联系紧密,因此,课程开发主要围绕新技术的发展、产业的发展和实际的岗位需求来进行,分为以下五个步骤。①深入电子信息类企业调研,收集相关的信息;②分析本课程面对的专业的典型工作任务;③提取与《电子产品设计与制作》课程相关的培养目标信息;④设置本课程相关的工作任务;⑤依据工作任务,分析知识点,设计学习任务单元。 2.2《电子产品设计与制作》课程的实践性分析 在《电子产品设计与制作》课程设计中,充分体现本课程的实践性,如图2所示。 2.3《电子产品开发与制作》课程的职业性分析 本课程内容以职业标准和专业优秀能力课程的需要为依据,课程内容的选取和设计参照企业调研中收集到的实际职业岗位所需知识、技能和职业素质等基本信息,并且综合考量专业优秀能力课程中与本课程相关的要求。 3《电子产品设计与制作》课程内容分析 3.1《电子产品设计与制作》课程内容选择 根据高职学生的学习特点和专业人才培养目标,遵守理论知识够用为度的原则,结合电子产品制作实际岗位的需求,选取了以下的学习内容,如表1所示。 3.2《电子产品开发与制作》课程内容的整合与优化 首先,根据学生的实际能力,整合课程内容,达到课程内容的有机结合。然后,根据学生能力形成的特点和职业岗位要求,优化课程内容。最后,结合校内外实训室优化课程内容,如表2所示。 4结语 笔者根据学生和课程的特点,进行《电子产品设计与制作》课程设计,着眼于课程开发整合和学生综合能力培养,符合高职教学的需要。 作者:张辉 单位:武汉铁路职业技术学院 电子小制作论文:CDIO理念的电子设计与制作思路 1CDIO工程教育模式基本内涵 CDIO工程教育模式由麻省理工学院和瑞典皇家工程学院2004年提出,CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate),是一整套国际工程教育理念和实施体系,是近年来国际工程教育改革的最新成果,是在产品、过程或系统的全生命周期基础上产生的工程教育新方法,目前是国际流行的工程人才培养理念。CDIO强调知识、能力及工程素养并重,强调学生个人发展,真正体现了以人为本的教育理念,CDIO的人才培养模式,已被世界上多所大学的工程院系采用。CDIO理念,近年来由教育部组织,在我国部分高校的工科类专业试点推广。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》将2010年6月启动的“卓越工程师教育培养计划”作为我国工程教育改革的目标,进一步加快我国工程教育改革与国际工程教育接轨的步伐,更新工程教育改革的理念,拓宽工程教育师生的国际视野,使我国的工程教育改革根据不同的社会文化、根据产业发展的特点、根据每个学校自身的特色、根据学生的不同情况,在理论和实践两个方面深入探索,构建富有中国特色的工程教育新模式。 2电子设计与制作教学改革的总体思 路电子设计与制作课程的教学改革思路要以行业需求和实践能力为导向,努力培养与该行业需求“无缝隙”、与市场“零距离”的高质量、应用型人才。电子设计与制作课程教学实施行业从业标准与人才培养标准相衔接的人才培养模式,其最终目标是为社会培养实用型人才。CDIO教育模式的基本原理是基于实际行业需求,以“在现代团队协作环境中,教育学生理解如何对复杂的增值工程产品、流程和系统进行构思、设计、实施和操作”为基本教学诉求,进行有效的工程教学活动。培养社会所需要的实践能力强、真正具有工程意识和一定创造性的应用性人才已成为现展的趋势。基于CDIO理念下的电子设计与制作教学思路是立足社会需求,把创新、实践性教育作为该课程教育的重要内容,着力培养学生的创新精神、实践精神。加强产学研合作,加快科技成果转化,把创新型教育改革与服务行业发展紧密结合起来。 3构建电子设计与制作一体化实训教学体系 3.1构建完善的实训课程体系。电子设计与制作以学生综合应用能力培养为目标,本文以CDIO工程教育理念为指导,注重学生的实践教学,“重实践、求创新”,特别注重新技术的应用,形成了有自己特色的多层次、立体化的“三维一体”实训教学培养体系,分阶段单独设立课程设计实践。基础型实训重在基本技能的培养,使学生掌握基本实验理论及实验操作流程;设计型实训重在自主实验能力的培养,培养学生由被动接受实验到自主完成简单电路设计实验的基本能力,使学生初步掌握基本电路设计方法、设计流程;综合设计型实训重在实际应用能力培养,学生边学习边实践,独立完成实验方案拟定,优化,仿真,调试到最后形成作品,使学生运用已有的知识提高其独立分析问题、解决问题的能力;创新提高型实验重在科研素养的提升,以讲座或讨论的方式介绍课题产生的背景,研究的基本方法,使学生初步掌握科学研究的基本方法,为将来从事科学研究打下基础。 3.2积极开展校企合作。校企双方在设备、技术支持、专业教师成长、培训模式及课程建设、实训基地建设等方面实现深度合作及资源共享;并引进国际化的培训模式和理念,为学生培养带来了全新的思维和操作过程,真正实现工学结合;还能为该电子设计与制作教学提供了强大的技术支持,为学生融入企业提供了基础。 3.3坚持“工学结合”的教学理念,重视培养学生的实践技能,以学生为中心的教学思想,始终贯彻于电子设计与制作专业规划、课程设置和“教与学”的每个过程。教学过程可以在真实的生产线上完成,实现教学内容按照实际生产流程组织。甚至可以对外接受订单,以订单的物料作为学生的实习物料,为学校节约实训费用,更可以让学生在实训室中贴近生产、贴近工艺、贴近技术,真正掌握实用技术,实现产教一体,服务社会。 4结语 目前,电子信息技术的飞速发展和电子技术人才需求的不断增加,现有的电子设计与制作的教学模式并不能够适应行业发展,本文基于CDIO工程教育理念,以行业需求为导向,以培养实践能力为目标,结合专业情况,对电子设计与制作教学模式进行改革,拟构建融知识、能力、创新为一体的实践性教学模式培养体系,从而提高学生的实践能力和综合素质。 作者:吴再群 农高海 单位:广西百色学院物理与电信工程系 电子小制作论文:电子产品设计与制作课程改革 一、课程设计思路 依据电子产品设计岗位需求并综合学生已有的知识、能力提炼工程项目,学生根据项目任务书,按照经济的方式,在规定的时间内完成电子产品的设计、安装调试、检测与相关设计文件编写工作。学生能够带着问题学习和实践,主动查找书和资料,并进行充分的交流和研讨,在研讨中摩擦出思维的火花,提高自主学习能力、创新能力和创造性地解决实际工程问题的能力,凸现“做中学”工程教育模式。[3]课程实施中突出以学生为主,教师主要起引导作用,采用小组学习法提高学生的团队协作能力,并从学生参与整个项目的态度、热情、主动思考、团队协作等方面进行过程考核。鼓励学生创新,对于有所创新的学生,其考核成绩可以提升一个等级,同时,通过有效的评价不断给学生以“成功”的体验。此外,在教学设计中注重培养学生的规范意识、质量意识、成本意识和环保意识。 二、基于CDIO的课程教学设计 整个教学过程按照“做项目”的模式展开,通过采用涵盖电子产品开发四个阶段(方案设计、硬件与软件设计、样机装配与测试、样机鉴定)的教学环节来安排整个教学过程,在每个教学环节均运用CDIO理念(构思———阅读分析、设计、实现、运行———评审)来设计具体教学过程,让学生体验电子产品从无到有的整个设计过程。(一)方案设计引导学生进行项目任务书的阅读与分析;使学生了解项目的应用要求及可能调节的范围(包括技术和制造成本)。学生还可以利用网络、图书馆、资料室查阅专利、期刊杂志、产品手册、芯片数据书等相关资料,了解项目所在技术领域的国内外相关信息,以及实现项目各项指标的主要技术手段,整理、分析、归纳资料及相关信息,提出设计思路与初步方案。学生根据方案评审意见进行方案修改完善,并提出最终实现项目的设计方案。教学指导建议:教师要引导学生正确查阅资料,并及时检查学生学习状况,方案评审主要锻炼学生团队协作及语言表达能力。在评审中要以鼓励为主,指出学生不足。(二)硬件电路设计与软件设计首先,学生根据最终方案确定的主芯片,阅读与分析芯片资料,设计详细电路原理图,完成相关元器件的参数分析、计算,电路设计应根据经济性、环保性、调试与生产、元器件采购以及EMC等方面的要求综合考虑;然后,完成印制电路板设计,并给出采购用的元器件清单,在印制板设计的同时,完成软件流程图及源程序设计;最后,进行电路设计阶段评审。教学指导建议:电路设计过程中英文芯片资料阅读非常重要,这也是学生学习的难点,对整个项目的完成会有很大的影响,教师要引导学生正确学习芯片资料,增加学生“成功”体验。(三)样机装配与调试首先,学生按照IPC-A-610D规范完成印制电路板的组装;其次,编写调试方案并进行调试方案评审;再次,运用相关仪器仪表进行电路软硬件调试;最后,完成项目功能指标及性能指标测试,对测试结果进行分析。教学指导建议:在装配调试过程中,遇到实际的工程问题,需要教师引导学生正确思考。教师可以参与到学生的讨论当中,适当给出合理的意见和建议,及时纠正学生错误的想法,引导学生解决难题。[4](四)样机鉴定首先,学生应了解完成样机鉴定需要的技术文件与工艺文件种类;然后,完善相关技术资料,包括:电路原理图、元器件明细表、装配图、测试说明、调试工艺文件、调试记录、技术说明;最后,教师与学生组成样机鉴定小组,检查样机设计与制作过程中的相关文件是否齐全、规范,样机指标测试是否符合要求,并提出整改意见。教学指导建议:在样机鉴定过程中,教师对学生做得好的方面要给予充分肯定,对不足之处应提出改进的意见和建议,要着重引导学生编制文件中的规范意识和标准化意识。 三、结语 综上所述,“电子产品设计与制作”课程中引入CDIO理念,学生能够体验电子产品开发的整个过程,将学到的理论知识应用于实践中,并通过实践加深对理论知识的理解。课程的教学模式由传统的手把手教学逐步过渡到开放教学,学生学习由被动变为主动,思维训练由封闭转变为开放,综合职业能力和创新能力得到大幅提高,培养了查阅文献资料的能力、实践操作的能力、自主学习的能力、独立思考解决问题的能力、论文写作的能力、语言表达的能力及团队协作精神等,开阔了视野,完善了知识结构。学生适应岗位能力得到进一步提升,同时,在各类全国职业技能大赛及全国大学生电子竞赛中均取得了较好的成绩。 作者:徐丽萍 单位:南京工业职业技术学院能源与电气工程学院副教授 电子小制作论文:高职护理专业电子教案制作与应用 1高职护理专业(美容方向)教学环节中多媒体教案技术的应用 中国医学美容发展到今天已经经历了二十多个年头,不断地教育完善,1991年提出了“第四医学”[3-4]并且在2000年将“医疗美容技术”专业列入到《医药卫生类高职高专专业设置指南》中,2004年“医疗美容技术”专业列入到《普通高等学校高职高专教育指导性专业目录》中[5]。2006年卫生部对医疗美容技术专业的毕业生进行调整,该专业不能其报考临床助理医师[6],学生毕业后既不能考取助理职业医师资格,也不能考取护士资格,美容技术类专业的学生由于没有临床操作实践和相应证书就业大多局限在在生活美容范畴,因此限制了美容技术类毕业生在医院的择业渠道。大型医疗美容机构或具有美容专科的医院人才极其匮乏,需要大批量受过严谨美容专业训练又具有相关治疗护理经验的医护人员。目前,在大型美容医疗机构或具有美容专科的医院从事美容护理的人员均来自临床护理专业,但是这些人员并未受到过专业美容教育,所以具有护理基本技能和美容专业技能的美容护士人员的培养迫在眉睫。民办高校培养技能型人才,率先弥补目前美容护理人员空缺。那么要加强护理专业(美容方向)学生的实践操作能力,需要首先进行教学改革,增加学生学习的信息量。信息技术高速发展导致人们生活和工作发生了很大的变化:多媒体计算机的教学、教室网络的开展等教学方法已经处处可以见到,课堂教学逐渐由理论进入实践。多种多样的教学方式已经被高校教师熟悉掌握,教师能够熟悉各种电子信息教学方式。对于护理专业(美容方向)来说,电子信息技术教学使学生对实践教学环节更为清楚,有利于学生清楚的看到操作部分,能够更好的理解实践部分内容。 2高职护理专业(美容方向)电子教案的设计 2.1高职护理专业(美容方向)电子教案的制作步骤 2.1.1护理专业(美容方向)教学设计方式制作电子教案,为护理专业(美容方向)进行服务,比如生活美容部分可以直观的应用电子教案演示各种图片,加大学生的信息量,使学生不单单停留在书本上的学习。根据现有的学习条件,电子教案通过过渡效果、画面背景图案、动画演示、重点突出、细节描绘几个方面来进行体验。 2.1.2护理专业(美容方向)电子信息工具的使用和运行电子教案制作工具非常多,对于护理专业(美容方向)来说,Flash交互式设计工具和Authorware能够客观明朗的显示各种教学环节,再比如Powerpoint软件,能够利用文字、图形、声音多种处理方式对美容教学提供全方位的视觉体验。Word文档对教育工作者而言也十分的重要,避免死板刻板的学习,直观、明了的电子教案不但方便学生的理解,同时也为教育工作者提供了便捷。同时,还需要检验效果,进行修改。对文字部分进行润色可考察。利用多媒体手段还可以为护理专业(美容方向)的学生提供护理操作的全过程,让学生更加直观的看到整个护理程序。 2.2高职护理专业(美容方向)电子教案的应用 电子教案的应用无疑给专业教学老师带来了便捷,在使用过程当中还要注意以下几点: 2.2.1适度使用计算机存储能力十分强,可以把整个护理教学模式中的声音、图像、动画、文字、视频等多种媒体融为一体,为护理专业提供大量医学图片的同时,还可以将医学实践视频提供给学生,并且可以将美容专业的大量图画动画引入到教学当中去。但是必须注意适量,避免满堂灌。高校教学,我们需要大量的信息量,但是信息量也要把握不能过多,以免造成学生眼花缭乱,不之重点。所以对电子设备的依赖也要适度,有效合理的结合可以给学生足够的空间和实践去理解、思考以及合作交流。教师需要不断的提高自己,不断努力的去创新的研究方法,加强课堂教学活动,增加学生的实践操作能力。 2.2.2教学方式多种多样理论与实践相结合,多种教学手段综合,增加学生“教”于“学”的能力。教师能够把课堂讲授和计算机电子教案等各种教学手段,有机地结合,使课堂内容通俗易懂,容易理解,培养学生的学习兴趣,增加学习积极性,更好的完成护理专业(美容方向)的整个专业学习过程。为适应教育部提出的职业院校要以“就业为导向”,实行“订单式”培养的主导思想,本研究方案增设了美容护理方面的专业课程,受到护生的广泛支持和响应,随着教学的深入,学科设置从单纯理论教学逐步加大实践教学力度,以就业为导向,提高护生的实操能力,为以后实习工作打下理论和实践基础,这在竞争日益激烈的民办高校中,无疑可以提高学科的优秀竞争力。同时,可以建立一套完整的护理美容方向的教学计划和大纲,为今后本专业的发展奠定良好的基础,并且提高了民办高校提高就业竞争力和提升了民办高校品牌,为民办高校护理专业的发展提供了一个良好的平台。护理专业(美容方向)在民办院校中还是处于一个起步阶段,需要教学工作者不断完善,不断努力,最终真正的把护理实践和美容操作联系起来。 作者:李蕊 单位:西安外事学院北区医学院 电子小制作论文:电子设计与制作课教育创新述评 对于本课程,课堂上的理论教学环节为实践教学的基础内容,是为了让学生更好地完成设计与制作,以获得一定的实作技能,增强动手能力。针对学时数的增加以及学生的多层次、多专业特点,在教学中将课程优化,注重基础与应用,理论与实践结合,使课程具有实用性,诱发学生学习兴趣。在实验教学方面,要求非电专业、基础较差的学生进行基本的验证性电子设计与制作,在制作中让学生认识和应用各种实用的器件与集成芯片,积累知识。吸引、鼓励基础好的学生在教师指导下自主开展电子设计与制作,给学生的自主选题兼顾实用性与趣味性,激发学习兴趣。所以,在教学中通过课堂教学与实践教学并重的指导思想组织教学,基础与应用兼顾,让学生通过此门课程的学习,获得有关电子设计与制作的一些基本技能、设计与制作简单电子产品的能力以及解决设计与制作过程中遇到的实际问题的能力(查阅资料、确定方案、选择器件等)。 1.注重课堂教学 本课程的教学学时改为32学时之后,将20个学时作为课堂教学,较之之前的16个学时增加了4个学时。课堂教学仍重点讲解二进制基础、组合逻辑电路、触发器、时序电路四个模块,在每个模块增加1个学时的课堂练习及对习题的细致讲解,以加强学生对基础知识的掌握。对于在实践环节中经常会用到的器件,在课堂教学中做重点讲解,有助于学生在设计与制作中进行科学合理的设计与应用。教学中,注意备课充分、重点突出、难点分散,教学进度科学合理,注重理论联系实际,注重学科间的融合与渗透。在课堂教学中,注意采用灵活、多变的教学方式,有效利用多媒体教学设备,注意加强老师自己的语言组织和表达能力,以充分调动学生学习的积极性,使学生从被动学习变为主动学习,以激活学生的创新思维,提高素质教育的水平和效果。 2.注重实践教学 “电子设计与制作”(数字篇)是一门实践性很强的课程,之前限于课时及学生基础的限制,没有将实作作为教学的重点。将课时改为32个学时后,经将课程重新设置,有12个学时作为学生的实作课时,将过去应用实例仅在课堂讲解改为学生到实验室动手实作。利用实验中心的实验场所,将学生分成两批,一批为基础较好的学生,实作部分为综合性设计与制作,以培养学生的创新能力和解决实际问题的能力,其余学生的实作部分为模仿性(即验证性)设计与制作,以培养学生对电子设计与制作的基本认识并掌握基本技能。模仿性设计与制作。对基础较差的学生,实行分模块设计与制作,以加强对基础知识的掌握并培养一定的实作能力。由教师规定设计内容和设计方法,并将设计与制作的方案确定好,由学生在实验室进行模仿性设计与制作。模仿性设计与制作要达到的目标是:认识所用元器件,掌握元器件的工作原理,熟悉电路图,学会基本的焊接与制作。以数字时钟的设计与制作为例,将数字时钟分成秒信号产生模块、计时模块、译码显示模块,最后将各模块组装起来进行综合调试。这个设计涉及数字电路里的组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路等全部内容。 1)秒信号产生模块。秒信号为计时器的基础信号,有多种产生方法,可以利用单片机内部的定时/计数器产生,也可用晶振加分频器产生,分频器可以用计数器级联,也可直接选用分频器件。对于基础较差的学生,拟定的方案是采用CD4060和D触发器器件来设计秒信号产生模块。CD4060作为晶振及分频器件,为32768HZ晶振加14级分频后可得到2Hz信号,再经D触发器二倍分频后即可得到1Hz的秒信号,在这个模块设计里,学生了解了数字芯片及D触发器的应用。 2)计时模块。计时分时、分、秒计时,时、分、秒分别为24、60、60进制计数,选用同步十进制加法计数器74LS160来构成这两种进制的计数器,74LS160价格便宜,使用普遍。在讲解时序逻辑电路有关计数器相关内容时,在课堂上就将此器件做重点讲解,并详细讲解用此器件级联组成各种进制计数器及分频器的方法,作为实作练习的一个基础。 3)译码显示模块。此模块是实现将二进制数据按十进制数显示的功能。时、分、秒均要显示两位数字,所以要用到6个显示器,相应要6个显示译码器。如选用LED七段数码显示,且每一位分别译码显示的话,将需要42(6×7)根数据线,占用器件的I/O(输入/输出)资源较多。为了节省I/O资源,可以采用动态扫描方法,将所有数码管的7段分别连在一起,各位的数据统一输入,再将各位的地端(如选共阴数码管器件)分别引出作为位控端,这样总共只需要13(6+7)根数据线。送某一位数据时将相应数码管位控端设置为有效即可,这样数据一位一位地送,数码管一位一位地显,在扫描频率大于24Hz时,人眼将看不出数字的闪烁。这个模块涉及到组合逻辑电路里的设译码器、选择器。数据输送及位控制电路如图1所示。将模仿性设计方案交给学生的同时教给学生在实作中应该注意的一些细节:各器件的功能表,各管脚的功能,是高电平有效还是低电平有效,设计及在具体使用中应注意的问题,比如器件可能会因为信号的持续时间过短及触发器的复位速度有快有慢,导致电路的误动作。因此,在接电路的过程中要考虑电路的可靠性问题等等。综合性设计与制作。对于部分基础较好的学生,鼓励其进行自主设计,设计中加入CPLD、FPGA等前沿技术。设计中,教师以引导和个别辅导为主,以学生为实验主体,鼓励学生独立思考,并引导学生观察问题、分析问题、解决问题。学生自愿分成1-3人一组,自己讨论设计方案,进行方案论证,再与教师讨论形成最终设计方案,选择器件,然后是实作、调试。通过这种实作方式激发学生对电子设计与制作的浓厚兴趣,充分发挥每一位学生的主观能动性和创新意识,使学生提高对知识的自主建构能力,有效地促进学生的学习和发展。 作者:郑方燕 电子小制作论文:电子书制作中的问题透析 电子书制作过程 首先将每个文件对照参赛作品说明书格式规范查漏补缺,规范对说明文档包括的内容及顺序编排做了规定,对页面、图表和字体字号也作了要求。样本有8项内容,包括作品名、设计者、指导教师、摘要、关键词和参考文献等。如有的缺少“关键词”或“摘要”,有的多了“顾问老师”等等,做了补齐和调整。对一些作者和单位之间标号不对应的明显错误,一一进行了纠正。由于提供的原稿是对说明书的一个简单合并,导致一些图丢失,或者图形和背景分开需要补回或合并。一边浏览的同时,对照样本对每一项内容以及各级标题的字体字号、行间距、对齐方式等进行排版,说明书之间都加分页符,确保每篇从新一页开始。在排版过程中需要注意的是,有的内容规定是黑体,稿件中却是宋体加粗,正文应为首行缩进两个字,而原稿中随心所欲多少不等,编号更是花样多多,都需要细心检查和编排。目录前的内容和正文后的封底另外编排,分别转换成PDF后,按顺序进行对接,将书签内容完整即可,如需修改再回到原docx中编辑。在定稿后刻成光盘,并将Adberdr940_zh_CN.exe阅读软件一起刻入光盘中。制作过程中出现的问题一开始分别对8个文件排版,试转换成PDF后,效果是满意的,但是合并成一个docx文件后,会产生一些莫明奇妙的问题。原在同一文件中的某几篇正文字号由小四号变成了五号,有的标题字号变了,诸如此类。所以尽管合在一起的文件太大,操作不灵便,还是只能在大文件上编辑排版。转换成PDF后,发现一些图形成为空白,再和Word一一比对,甚至发现某些图居然完全变了样,在找出这些图后,利用QQ中“屏幕截图”来解决,虽然是将图形变成一幅“死”图,但可确保转换成PDF后,不影响眼睛阅读的效果。再有大文件中的文档结构图,转成的PDF书签会乱,好在PDF中的书签是可以编辑的,为避免每修改一次word,就需要重新编辑一次PDF书签,可以将老的PDF仅书签保留,新PDF的书签删除,将老书签和新内容重新做一次链接比较省事。 参考文献著录问题 在做完上面这些工作后,应该说合同中任务就算完成了。但在检查是否还有问题时,每每看到参考文献著录不规范的问题存在,有心去规范格式和补齐缺项。经统计,说明书中没有参考文献的有8篇,最多的22条有1篇,大部分有3至4条,141篇合计共有706条。作者对于参考文献的著录随心所欲,根本没按照规范来书写,造成参考文献标注的格式五花八门。参考文献是说明书内容不可分割的一部分,因而是不可忽视的问题。现行的国家标准有GB7714-2005《文后参考文献著录规范》,还有1999年新闻出版署颁布试行的《中国学术期刊(光盘版)检索与评价数据规范》。其实没有一种刊是完全按照国家标准来著录的,每种期刊都有自己的标准,在此尽量求大同存小异。序号、文献类型标识和页码连接符规范首先将序号、文献类型标识以及页码之间的连接符规范化。这些不需要查找资料就可直接纠正和规范。出现不规范的序号有:“[1].”、“[1]:”、“1”、“1、”、“[1]”、“(1)”、“1)”、“【1】”、“【01】”和无序号等,都统一为“[1]”。从整条参考文献是容易看出属于哪种类型,缺的补,错的改。不规范的页码之间连接符“—~ ”都改为“-”。6.2 著录符号的规范著录符号书写不规范,全角和半角混用,这非常普遍,其实目前的杂志社对著录符号是用全角还是半角没有明确规定,在此全部改用半角。如多个责任者之间应该用逗号,这里有用顿号或空格,题名有的用了书名号,有的一逗到底,有的全部用空格。在下面表1的修改说明中,未对著录符号的规范专门列出,因为几乎每条参考文献都有这方面的修改。按顺序编码制组织按照相关著录标准规定,参考文献表可以按顺序编码制组织,也可以按‘著者—出版年制’组织,目前我国的科技期刊大多采用前一种。所以这里采用顺序编码制组织,有少部分是后一种的要改过来。见下表1中的例1。删除多余内容如责任者只需列出前3位,多余的用“,等”列出,如下表1中的例2。规范规定:“第一版不著录”,所以出现了“(第一版)”需删除,规范对月份不要求著录。格式规范期刊文章的年卷期有固定的著录格式,如下表1中例6“2006年第四期”改为“2006,(4)”。规范规定:“版本用阿拉伯数字、序数缩写形式或其他标识表示”[1],如“第四版”改为“第4版”等等。补缺从著录的参考文献看,缺什么的都有。图书最简单的格式为:“[序号] 主要责任者.书名[M].出版地:出版者,出版年[:起止码页].”,期刊文章为:“[序号] 责任者.题名[J].刊名,出版年,[卷](期号):起止页码.”,学位论文为:“[序号] 责任者.题名[D].保存地:保存单位,年份.”等等。依照这些著录格式,缺什么内容就补什么内容。格式中[:起止页码]和[卷]表示可选。(1) 责任者问题著录标准规定:“著作方式相同的责任者不超过3个时,全部照录。超过3个时,只著录前3个责任者,其后加‘,等’或与之相应的词。[1]”缺责任者的要补,有的不到3个责任者就出现了“等”的要补齐。但也有补不出第3责任者的,如“[2]尹士君,李亚峰,等.水处理构筑物设计与计算[M].化学工业出版社,2007.”,原文献上就是这样,只好原样不动。如有的未出现“等”,可能也漏了责任者,如下表1中的例7,这是很容易被疏忽的。(2) 出版地或保存地问题参考文献著录的相关标准都规定,图书、学位论文等文献都要著录出版地或保存地,这些信息只是个城市名,可以说补齐这些信息是很容易的。容易补齐就说明没有著录的必要,再说它们又不具有检索意义,因而显得是多余的。在此还是有缺必补。(3) 页码问题起止页码是可选项,但目前不少杂志尤其是医学类杂志在投稿须知里强调:“每条参考文献均需著录起止页[2-3]”。其实不同文献页码的重要性是不一样的,应该说专著和学位论文这些整体文献中的页码标注更重要,否则将使读者在查证、参考时有可能如大海捞针。但是这里想对它们补页码几乎不可能,因为说明书中都没有在正文的引用处标注,你无法得知哪一部分引用对应哪一条参考文献,如果是意引即使标注位置也无从补。而期刊文章只是对文章的整篇页码标注,打开全文当然能找到,有的数据库如维普期刊目录中的详细信息里也提供页码信息。在此定下如下原则,期刊文章补其它缺项时顺带能补则补,而不专门补页码。(4) 卷号问题卷号是可选项,正是由于卷号可选,造成著录格式的不统一,当没有该值时,有的采用“年(期)”[4]格式,有的采用“年,(期)[5]”格式。在此,也采取补其它缺项时顺带能补则补,没有卷值时采用“年,(期)”著录格式。(5) 学位论文保存单位有的强调“应将学位论文保存地点的二级单位写完整[6]”,也有征稿简则中明确“保存单位(写到二级单位)[7-8]”。在GB/T7714-2005规则中保存单位有为“北京大学数学学院”和“Univ. of California”,后一个并没有二级单位,表明这里也是不一致的。以保存单位这个意思来说,将二级单位著录也是不当的,因为通常学校的收藏单位多数是图书馆,也有部分是档案馆,不论怎样都是以学校名义保管的。在此采用到一级单位。其他必选项内容,只要有缺就补上。改错著录项错误。如将期刊文章的刊名漏著,对应位置是作者单位,如果只有一位作者还会误以为是学位论文,这样的参考文献一定要检索才能确定,如例7。有的用已有信息去检索,总也检索不到,原来是著录内容中有错字、漏字或字顺搞颠的情况,如表中例8。对参考文献修改典型样例在此不可能将参考文献中存在的问题全部列出,只能选择一些典型样例做一个列表。如下表1中列出某些参考文献修改前后的对比,除对著录符号的修改不专门列出外,其它修改均作了说明。 结语 电子书制作最终如期完成,达到了对方的要求。电子书达843页,制作精美,技术水准高,由于图形较多,占用空间比较大,最终的PDF文件达35M。可以用鼠标拖动滚动条到任意处,可以前后翻页或到指定的页,可以从目录跳转到某一篇,也可以从左侧书签跳转到某一篇以及全文检索功能。141篇说明书不论字体、字号、字距、行距,还是编号、页眉、图和表等排版格式一致。对参考文献除了将未公开出版的资料作为参考文献的保持原样外,基本上作了格式规范,缺项补上,错误更改。制作电子书是技术发展对图书馆提出的新要求,作为图书馆的工作人员要能与时俱进,不断进取,才能跟上时代的步伐。 作者:朱兰芳 电子小制作论文:电子资源制作及平台的创建 作者:郑晓光 单位:潍坊市图书馆 制作加工软件 电子书的主要格式有PDF、EXE、CHM、UMD、PDG、JAR、PDB、TXT、BRM等,在本文中选用PDF作为电子图书的格式。PDF这种文件格式与操作系统平台无关,也就是说,PDF文件不管是在Windows、Unix还是在苹果公司的MacOS操作系统中都是通用的,这一特点使它成为在Internet上进行电子文档发行和数字化信息传播的理想文档格式,PDF格式文件目前已成为数字化信息事实上的一个工业标准。对普通读者而言,用PDF制作的电子书具有纸版书的质感和阅读效果,可以“逼真地”展现原书的原貌,显示大小可任意调节,给读者提供了个性化的阅读方式。由于PDF文件可以不依赖操作系统的语言和字体及显示设备,阅读起来很方便,这些优点使读者能很快适应电子阅读与网上阅读,无疑有利于电子图书的普及与传播。高端的书刊扫描仪一般包括电子图书制作软件,可以直接输出PDF格式的电子图书,除此之外还可以选择AdobeAcrobatProfessional、金山WPS等,其中Acrobat功能更加强大,它是一套专业的PDF文档制作软件,金山WPS可以将WORD、WPS等文档直接转换为PDF格式。 电子图书的存储类型 在电子图书加工制作时,主要有两种数据存储形式:①采用扫描方式将文献或图片资料按原貌逐页存储为图像文件,然后把所有图像文件导入到PDF文件中,这种PDF格式不具有全文检索功能,如果需要对这种类型的PDF格式图书进行全文检索,则需要利用OCR技术进行全文识别,由于OCR技术比较复杂,而对于古籍等文字内容的识别也不适用,故古籍宜采用图片PDF格式。②利用电子版文档生成全文PDF格式,近年来出版的地方文献,作者一般都有电子版,电子版可以转化为全文PDF电子图书,可以实现全文检索,故在征集地方文献时应同时附带征集电子版应成为以后的一个发展趋势,而对于以前没有电子版的地方文献,宜采用图片PDF格式为宜。 信息来源 信息来源指需要将哪些类型的信息加工为电子图书,由于特色性是专题信息资源建设的生命,没有特色就没有竞争优势和发展潜力,就会失去生存价值,所以应以馆藏为特色,选择本馆独有的、具有资源优势的专题和项目去开发建设特色电子图书资源,这样也有利于形成馆藏优势,避免重复开发,实现网上资源优势互补、资源共享。所以,我们应优先选择古籍文献和地方文献进行数字化处理加工成电子图书资源,这些特色资源通过网络后,用户可以直接通过网络查阅相关图书而不必到馆查询印刷本图书,减少了图书馆馆员的工作量,可以投入更多的精力于电子信息资源的开发。图书馆大多藏有古籍,由于古籍没有版权使用限制,对其进行数字化加工不存在知识产权问题,同时这部分资源一般属于限制使用,如果将其进行数字化处理加工成电子图书将突破这一限制使其发挥更大的效益,同时作为数据存储的一种载体类型将永久保存。其中特别是应注意对古籍善本或国家珍贵古籍名录收录的古籍进行数字化加工。地方文献也是图书馆信息资源的重要组成部分,地方文献由于大多是作者捐赠,发行量较少,通过数字化加工面向网络,可以提高该图书的影响力,发挥更大的效益,所以在版权方面宜于跟作者沟通合理使用,对于取得版权的图书,通过数字签字以水印的方式加载在书名页等相关位置,以确保电子图书中所包含的版权信息是由著者或数字内容版权所有人提供,从而保障数字内容使用的版权归属。 平台 PDF格式的电子图书制作完成后,需要通过平台通过Internet向用户提供阅读服务,平台是电子图书管理系统的重要组成部分。目前商业性的清华同方TPI、超星等都提供电子图书平台,但这些商业性平台价格昂贵、界面单一、采用专用格式,这些软件都是C/S结构,只能在局域网内,如果需要多个图书馆联合建设需要以B/S架构的平台。本文以技术结合部分开源软件实现电子图书平台的构建,该平台的基本思路是把前期加工完成的PDF电子图书上传到平台,在这一过程中需要自动完成文件上传、重命名、加版权水印、转化为SWF、电子图书显示等一系列步骤。电子图书时需填写题名、作者、ISBN号、出版时间、价格等基本描述信息,上传后自动按照时间的先后顺序重新命名,以保证不出现重名现象。将PDF电子图书第一页自动截取作为封面作为预览缩略图,自动加载版权水印,如“xxx图书馆收藏”,其中截图部分操作由gswin32c.exe程序完成。自动将PDF电子图书转化为SWF格式,转换主要是通过开源软件Swftools实现。将SWF格式的电子图书通过Flexpaper显示给用户。FlexPaper是一个开源轻量级的在浏览器上显示各种文档的组件,被设计用来与PDF2SWF一起使用,使在Flex中显示PDF成为可能,而这个过程并无需PDF软件环境的支持。在图书浏览中具有单页、双页显示、缩放比例、页面定位以及全文查找功能,基本满足读者的查阅需要。同时可以防止电子图书资源被恶意下载,可以避免由于版权问题引起的纷争。该电子图书平台的最大特点是全自动完成电子图书的;突破传统技术,不需安装任何插件,不下载任何阅读器直接阅读,方便读者使用;所有电子图书在线阅读,不允许下载,避免版权纠纷;可以实现多个图书馆的共建共享。 电子图书标准化问题 2010年4月23日,全国信息技术标准化技术委员会宣布电子书标准工作组成立,负责对现有电子书涉及的技术标准开展制订、修订工作,不过完整的电子书标准正式公布还没时间表,这也成为电子图书开发制作的障碍,但传播文献内容信息是图书馆的主要任务,在没有现成标准指导下,着重加强对内容信息的开发利用与传播,而这也是古籍、地方文献的价值之一。在没有标准化指导下的缺点是各单位或各系统独立开发,不能实现资源共享,既使能实现资源共享也需要对两个系统的结构进行分析开发专用接口,没有通用性。 结束语 数字图书馆是图书馆的发展方向,而自建特色资源是数字图书馆的重要组成部分,目前大多是书目数据库及题录数据库,全文数据建设尤其是电子图书的建设成为图书馆自建电子资源发展的瓶颈,图书馆以古籍、地方文献等特色电子图书的加工制作为突破口,不断改进、逐步扩展,创立图书馆特有资源品牌,逐步突破全部依靠购买电子图书或服务的困境。 电子小制作论文:电子制作对电子教学启发及意义 有人说,要想学好电子技术先得学好物理和数学。还有人说,在当今这个计算机普遍的时代,学好电子必先学会计算机。真是仁者见仁,智者见智。物理学和数学是分析电子技术的基础,计算机是学习电子技术的良好工具。但是,我们如何才能使本来就不是很爱学习,而且基础也不是很好的中职学生学好电子技术呢?我想,这是我们所有电子专业课教师都想解决的问题。根据我个人的经历和多年的教学经验,我觉得在教学中开展电子制作活动是帮助学生学好电子技术的良好手段。 一、开展电子制作可以培养学生的学习兴趣 充分激发学生的学习兴趣是我们中等职业学校教师在教学中梦寐以求的事情。因为,大多数的中职学生,他们文化基础较差。在小学、初中时,很多人就已经对文化课程的学习不感兴趣。如果我们在专业课的教学中,还一味地重在文化基础课及专业理论枯燥难懂的知识灌输,这不仅使得老师教学举步维艰,还会使学生学习的兴趣也丧失殆尽。可见兴趣对学生的学习有着神奇的内驱作用,能变无效为有效,化低效为高效。如何激发学生学习电子技术的兴趣呢?我想在学生中开展电子小制作是不错的选项。这对于现在本来就有点厌学的学生来说,理论性的知识他们大部分一开始就排斥。如果我们反其道而行之,从制作一个简单的电子产品着手,例如制作一个闪光灯电路。学生们会在制作电子产品的过程中,明白能通过几个简单的元件搭建,就能实现某种功能的道理。我想,这对于有一定好奇心的学生来讲,一定能让他们产生兴趣,至少一般的学生不会产生排斥心理。这样,我们就有机会来引导他们弄清其工作原理。这就是良好开端,有了良好开端也就成功了一半。 二、开展电子制作可以培养学生的学习自信心 对于不是很爱学习而且基础也不是很好的学生,我们要通过开展电子制作来增强他们能学好电子技术自信心。有了兴趣,并不一定就能坚持下去。我们都知道,中职学生他们很多人都不自信,因为在过去的小学、初中的学习过程中,他们基本上很少得到老师和家长表扬的和肯定。导致他们做事的自信心严重不足。因为他们一旦打开这些难的电子产品的后盖,看到密密麻麻的电阻、电容、晶体管、集成块,会感到无从下手。这时最好的办法是找一些简易电路比如制作一个闪光灯电路、小功率的音频放大器、声光控制器等,这些电路制作容易,成功率极高,即便不明白其中道理,只要他们按照老师的引导,就会一个萝卜一个坑地完成相关电路。当电路成功时,他们也会兴奋不已。虽然感觉有点艰辛繁琐,但苦中有乐。尤其是一旦大功告成,既可享受成功带来的喜悦,又能不断增强自信。这样,有利于他们把电子技术坚持不懈地学下去。 三、开展电子制作可以培养学生的学习能力 1.培养学生的识图能力在开展电子制作时,往往仔细阅读文字和图的内容,要认真研究电路,争取看懂有关电路图,尤其是对每一个元件的作用要有所了解。刚入门的人最感迷惑的是电路图上符号的意义。因此,要反复查资料搞清楚,特别是对有极性的元件,要反复端详,记住它的极性记号及外形特点。如果你能正确辨别有极性的电子元件,如三极管、电解电容、集成电路等等,那你也就掌握了电子技术中的一种基本技能。 2.培养学生的思考问题的能力电子技术博大精深,电子制作五花八门,要想真正弄懂弄通,绝不是一朝一夕的事情。但也不能因此而放弃。由于各种电路之间并不是孤立的,要想快速掌握这门技术,就得多思考、勤动手,积极创造条件,借助电烙铁、万用表等维修测量工具,多制作一些功能不同电路,多向行家请教,不断积累经验,做到触类旁通、举一反三,只有这样才能练就扎实的基本功。 3.培养学生不断学习理论的能力 对于我们学习电子技术的学生来说,理论学习至关重要。现在不少技术人员在维修故障电器拿来知道怎么修,知道该动哪儿,但不知道为什么要这么做,只知其然,不知其所以然。这完全是由于只有经验而不懂理论造成的。这种人,小打小闹可以,若真要遇上复杂些的故障,也就束手无策无能为力了。只有掌握理论明白其中的道理,才会应对自如,临阵不慌。先学维修后学理论,会减少枯燥感,有所针对性,学好理论反过来又能更好地指导实践,两者相辅相成、互为促进。我们在开展电子制作时,肯定会遇到这样或那样的问题,我们也会想各种办法将它解决,其中无疑用到很多理论知识,如电工技术基础、模拟电路和数字电路等。通过这些从易到难制作,学生会逐步掌握常用电子元器件的功能作用、图形符号、型号分类、基本参数、测量与维修方法、使用事项,明白电子技术中常用概念、单位换算,熟悉单元功能电路的原理、组成和状态分析等。 当我们看到学生走到这一步时,我想一个个初中级的电子技术人才的雏形已在此屹立。为此我想对渴望教好学好电子技术的师生讲,把电子制作利用好,它不仅能帮我们更多的教师提高电子专业课教学的效率,还能让中职学生更好地学习电子技术。 电子小制作论文:有机薄膜晶体的电子纸像素制作 1引言 电子纸(ElectronicPapers,E-paper),是一种类似纸的新一代显示装置。它最大的特点是可以实现纸一样的显示效果,甚至可以像纸一样折叠扭曲。目前,国际上有许多厂商正在进行电子纸相关技术的研发,出现了如电泳显示技术、胆固醇液晶显示技术与电润湿显示技术等群雄争霸的局面,并且各自取得了许多激动人心的成果[1-5]。目前市场上的电子书大多采用非晶硅薄膜晶体管阵列面板作为背板,由于非晶硅工艺加工温度高,不能实现柔性显示。而有机薄膜晶体管(OrganicThinFilmTransistor,OTFT)的作用与非晶硅薄膜晶体管相同,主要区别在于其优秀材料采用有机半导体,与同样作为平板显示基板材料的a-SiTFT、低温多晶硅LTPSTFT相比,OTFT具有制作工艺简单、成本低、质量轻、携带方便及对器件进行适度的扭曲或弯曲时,器件的电特性并没有显著改变的优点。其良好的柔韧性克服了非晶硅不能实现柔性显示的缺点,进一步拓宽了有机晶体管的使用范围[6]。基于以上原因,目前世界上许多知名的企业都在积极进行OTFT的研发和试制工作,目前积极参与OTFT显示技术研发的公司主要有美国朗讯科技、3M、IBM、荷兰菲利普、日本索尼、日本NHK、英国塑料逻辑、韩国三星、台湾工研院和中国科学院长春应化所等。针对电子纸而言,如果采用OTFT背板来驱动电子纸,会大大拓宽电子纸的市场应用范围[7-9]。有源矩阵驱动电泳显示器件的灰度实现有两种基本方法:一种是固定脉冲宽度,调整电压幅值来实现不同的灰度显示;另外一种是固定脉冲幅值,调整脉冲宽度来实现灰度显示。这两种方法都可以达到灰度显示的目的,但是前一种方法需要多级电压的驱动芯片支持,这会增加驱动电路的复杂性和成本;后一种方法只需要通过控制驱动的脉冲持续时间即可,成本较低。目前的电泳显示器件的灰度实现方法大多采用时间调制法[10]。有机薄膜晶体管阵列在采用时间调制法时,同一栅线上的相邻像素在显示不同灰度时,由于栅极电压的脉冲时间相同,只能通过栅脉冲多次扫描,数据线写入不同电压的方式来实现。最终显示画面对应的灰度是几次充电和保持累加的效果;电泳膜的材料电阻率为1010Ω?cm,比液晶的电阻率要小2~3个数量级,液晶漏电引起的电压降比较明显,需用大的存贮电容和小的TFT宽长比来保持像素电压[11-12];而电泳膜的驱动电压为15V,是液晶材料的3倍左右,小的存贮电容和大的有机薄膜晶体管宽长比更容易充满。因此像素设计中,存贮电容和TFT结构的设计尤为关键[13]。本文给出了有机薄膜晶体管的转移特性曲线、像素电路结构和像素模型参数。并在此基础上采用HSPICE模拟了存贮电容和TFT结构对像素电压波形的影响,完成了4.8cm(1.9in)有机薄膜晶体管阵列背板的设计并简要说明了面板阵列的加工工艺。 2像素电路结构 2.1有机薄膜晶体管的转移特性曲线 图1是在2.5代TFT-LCD生产线上制备的传统的低栅、刻蚀阻挡型有机薄膜晶体管的转移特性曲线,其中W/L=35μm/10μm,VDS=-40V,导电类型为p型,VGS=-7V时,IDS<10-9A,薄膜晶体管关闭,VGS=-25V时,IDS>10-5A,薄膜晶体管打开,开关比为104,多数载流子为空穴,迁移率可达到0.9cm2/V?s。 2.2像素的电路结构和模型参数 本文用图2所示的像素电路结构和表1所示的模型参数作为像素设计和HSPICE模拟的基础,其电阻值和电容值见表1,OTFT采用HSPICE中的LEVEL62p-SiTFT模型来表示,器件参数值从实测数据中提取。 3模拟结果 3.1TFT结构的选择 TFT结构要考虑像素充电、保持和跳变电压等因素,图3是通过HSPICE模拟得到的具有相同宽长比的单栅和双栅TFT在不同大小的存贮电容下的像素波形,其中单栅TFT的宽长比为20μm/20μm。双栅TFT是两个宽长比分别为20μm/10μm的TFT串接。图3(a)是存贮电容为0.01pF时的像素波形,从图中看出,存贮电容较小时,像素电压都有大的波动,但双栅TFT的像素保持的更好,而单栅TFT的像素有明显的漏电。图3(b)是存贮电容为80pF时的像素波形图,可以看出,存贮电容比较大时,像素电压比较平稳,单栅TFT更容易充满。从模拟结果看,TFT结构取决于存贮电容的大小。 3.2存贮电容的选择 图4是宽长比为20μm/10μm的双栅TFT在不同大小存贮电容下的像素波形图,曲线(a)、(b)、(c)、(d)对应的存贮电容依次为80pF,40pF,2.5pF和0.75pF。存贮电容为80pF时,像素电压不到15V;存贮电容为40pF时,像素电压接近15V;存贮电容为2.5pF时,像素电压达到15V,但随着数据线电压脉冲波动,在0.75pF时,波动度大于5V,影响图像的正常显示。所以在TFT结构确定的情况下,要选择合适的存贮电容值。 4实际产品设计 表2是根据上述的模拟结果设计的一款4.8cm(1.9in)电子书的显示参数,其中TFT选用双栅结构,宽长比为30μm/10μm,存贮电容大小为40pF。图5是像素波形模拟结果,像素电压能达到15V,而且能够平稳保持。图6是一个像素是平面结构图,TFT采用双栅结构,共公电极覆盖整个像素区域。制作过程如下:首先在玻璃基板上溅射200nm的MoW薄膜形成栅极,化学气相沉积300nm的SiNx绝缘层,溅射200nm厚的MoW薄膜形成数据线,之后依次旋涂200nm的有机膜作为绝缘栅的平坦层;接着采用热蒸发生长方式先沉积一层较薄的p-6P作为诱导层,然后再沉积一层较厚的小分子有机半导体充当晶体管的有源层,接着在有机半导体上沉积20nm的金,并通过光刻工艺形成半导体图形。其中,有机半导体薄膜生长是采用弱外延生长机理,通过控制成膜温度使有机半导体分子薄膜的外延分子和有序分子层之间的作用力弱于外延分子层之间的作用力,从而导致有机半导体分子在有序分子层表面以站立的方式有序生长,分子间π-π作用较大的晶体方向在薄膜平面内有序取向,最终生长的有机薄膜具有类似单晶的高迁移率性质,整个成膜温度控制在200℃以内;最后磁控溅射ITO形成像素电极,SiNx形成保护层。 5结论 用有机小分子材料作为半导体层的薄膜晶体管,开关比达到104,迁移率达到0.9cm2/V?s;TFT结构的选择要依存贮电容的大小而定,对于一些高分辨率的显示产品中,存贮电容较小,双栅TFT容易保持像素电压;而对于一些低分辨率的显示产品中,存贮电容可以做到很大,单栅TFT更容易充满,而且弱取向外延生长的有机小分子膜具有类似单晶的高迁移率性质,成膜温度低,适合在柔性基板上加工。 电子小制作论文:电子商务网页制作管理论文 [摘要]网页制作是目前比较流行的一种行业,它已经渗透到社会的各个角落,而电子商务网站中网页制作技术应用的最多,本文主要从电子商务网站的安全隐患、网站安全现状、网站安全的措施与解决方案、电子商务发展等方面进行探讨,尤其对于网站安全的考虑,在编写网页代码时,应注意的一些防范方法的介绍,以促进人们对网页制作中的安全防范技术的了解。 [关键词]网站安全脚本数据库交互 一、引言 Internet已渗透到了社会的各个领域,不仅影响着我们的学习和工作,在Internet的发展中,WWW的发明和迅速推广应用是一个重要的里程碑。网页设计作为一门新兴的技术,是介于平面设计、编程技术两者之间的一门学科,它还涉及到美学心理、平面构成、色彩搭配等平面设计方面的知识。只有综合运用多种知识,才能设计出视听特效、动静结合、人机交互的WEB页面。 电子商务网站是一个非常丰富和方便的系统,很多是过去无法想像的,随着今天的社会的发展以及科学技术的发展,现在都可以想像得到。由此可以想像到未来的网页设计,那时候网页设计的要求是什么呢?怎样才能适应电子商务的发展呢?我有以下几点想法:网页能具有人性化;网页要具有相当的美感;网页更加强调交互性。 二、电子商务网站的安全现状 电子商务网站安全主要涉及网络信息的安全和网络系统本身的安全。电子商务网站安全的隐患主要来自操作系统、网络和数据库的脆弱性以及安全管理上的疏忽。电子商务网站安全从本质上讲就是网络上信息的安全,包括静态信息的存储安全和信息的传输安全。从广义上讲,凡是涉及到网络上信息的保密性、完整性、可用性、真实性和可控性的相关技术和理论都是网络安全的研究领域。因此为了保证网络的安全,必须保证以下四个方面的安全:运行系统的安全; 网络上系统信息的安全;网络上信息传播安全;网络上信息内容的安全。 以下是对目前国内电子商务站点普遍存在的几个严重的安全问题的一些分析。 1.客户端数据的完整性和有效性检查 (1)特殊字符的过滤 在W3C的WWWSecurityFAQ中关于CGI安全编程一节里列出了建议过滤的字符: ;“”\“|*?-<>^()[]{}\n\r,这些字符由于在不同的系统或运行环境中会具有特殊意义,如变量定义/赋值/取值、非显示字符、运行外部程序等,而被列为危险字符。 ①CGI和Script编程语言的问题 在几种国内常见的WEB编程语言中,ASP和ColdFusion脚本语言对特殊字符的过滤机制不够完善,例如没有对单引号做任何处理等。Perl和php对特殊字符的过滤则较为严密,如忽略或加上“\”(取消特殊字符含义)处理。C语言编写的cgi程序对特殊字符的过滤完全依赖于程序员的知识和技术,因此也可能存在安全问题。 ②MicrosoftASP脚本 普遍存在的问题是程序员在编写ASP脚本时,缺少或没有对客户端输入的数据/变量进行严格的合法性分析。因此,如果攻击者输入某些特定sql语句,可能造成数据库资料丢失/泄漏/甚至威胁整个站点的安全。比如攻击者可以任意创建或者删除表(如果可以猜测出已存在的表名),清除或者更改数据库数据。攻击者也可能通过执行一些储存过程函数,将sql语句的输出结果通过电子邮件发送给自己,或者执行系统命令。 ③PHP和Perl 虽然提供了加上”\”(取消特殊字符含义)处理的手段,但是处理一些数据库时依然可以被改写。对于MySQL则没有问题,\’不会与前面的单引号封闭,而当作一个合法的字符处理。针对oracle和informix等数据库暂时未进行相关测试。 另外,对于PHP或者Perl语言,很多程序对于数字类型的输入变量,没有加单引号予以保护,攻击者就有可能在这种变量中加入额外的SQL语句,来攻击数据库或者获得非法控制权限。 (2)数据库问题 不同的数据库对安全机制的不同认识和实现方法,使它们的安全性也有所不同。最常见的问题是利用数据库对某些字符的不正确解释,改写被执行的SQL语句,从而非法获得访问权限。 2.大量数据查询导致拒绝服务 许多网站对用户输入内容的判断在前台,用javascript判断,如果用户绕过前台判断,就能对数据库进行全查询,如果数据库比较庞大,会耗费大量系统资源,如果同时进行大量的这种查询操作,就会有DenialofService(DoS——拒绝服务)同样的效果。 三、措施与解决方案 总之,随着网页制作的技术不断的发展和提高,对电子商务的发展有着不可估量的推进作用,对于网站的安全防范已经成为目前发展电子商务最需考虑的一个问题之一,在开发网站中应注意在网络安全方面的考虑。目前如JSP、ASP、PHP、XML等一些网站新技术融入网页制作中,进一步提高了网页的性能。随着新的技术的推出,我相信网页制作的发展会把我们带入一崭新的信息世界。 电子小制作论文:电子产品制作与设计课改综述 1.引言 二十一世纪的竞争,关键是人才的竞争,特别是高素质技能型人才的竞争。高素质技能型人才是我国人才队伍的重要组成部分,是各行各业产业大军的优秀代表,是技术工人队伍的优秀骨干。为此,国务院专门出台《国务院关于大力发展职业教育的决定》,总理多次强调:大力发展中国特色的职业教育,加快培养高技能人才和高素质劳动者。大力发展职业教育,加快人力资源开发,是落实科教兴国战略和人才强国战略,促进就业再就业的重大举措;是贯彻党的教育方针,遵循教育规律,实现教育事业全面协调可持续发展的必然要求。一年一度的全国职业院校技能大赛圆满落下了帷幕,活动大力提升了社会各界对职业教育的关注度和重视度,形成“普通教育有高考、职业教育有大赛”的喜人局面,全面展示了职业学校学生的风采和精神面貌。职业院校技能大赛的开展有效地将职业教育教学改革的理念逐步渗入到全国各地的职业院校当中,形成了一种推动改革、鼓励创新的氛围;激励广大职业院校师生学技成才、切实加强技能型人才培养的良好平台;引导社会树立正确的人才观、形成尊重技术的良好氛围;发掘和宣传技能型人才典型,能够进一步优化政策和舆论环境,在全社会营造尊重技术、尊重人才、尊重劳动、尊重创造的良好氛围,兴起学习技能、争做技能型人才的热潮,促进我国经济社会和谐发展。笔者有幸参加了09年广东省“电子产品装配与调试”竞赛指导教师培训,并作为指导老师参与广州市参赛代表队的学生培训工作,深刻体会到技能大赛对职业教育的专业和课程建设、专业教学改革的影响。技能大赛题目大多来源于实际,反映了社会的真实需求。以技能大赛为平台,回应产业、行业、企业发展对高技能人才培养的真实需求,引领职业教育教学改革方向。“电子产品装配与调试”竞赛中所制作的电路由多种功能电路组成,它包含了低频电路、高频电路、数字脉冲电路、单片机技术、电子测量技术、传感器技术、系统维护与故障检测技术等电子专业的几乎所有的专业知识,也反映了时代对技能型人才的真实需求,这也是职业学校的专业和课程建设的方向。笔者对《电子产品制作与设计》课程尝试的教学改革正是将以往分学期单独开设的《电子产品制作工艺》、《电子电路仿真技术》、《电子电路绘制与设计———Protel的应用》等课程按实际制作的项目进行内容整合,并针对学生的现状、生产实际尝试编写校本教材和工作学案。“做中学、做中教”作为全新的教学方法,由于能较好地调动学生的学习主动性与积极性,有利于提高学生的实践能力,开始走进中等职业教育的视野,并被作为一种新型教学模式进行推广,是教学方法的一种全面改革。而技能大赛犹如催化剂,有力促进了专业教学改革。“电子产品装配与调试”竞赛中所制作的电路是能用于实际生产推广的实用型电路,与生产实践联系紧密。整个竞赛流程也反映了生产实践过程,让学生在“做”的过程中了解和掌握产品生产制作的工艺流程,使学生能按产品生产过程、工艺流程和生产要求等完成制作,打破了学科和专业界线,综合学习多种技术,了解并掌握新知识、新技术、新方法和新工艺,体会工厂的工作环境,加速“由学生向职业工作者”的角色转换。笔者在《电子产品制作与设计》课程改革中确立以能力为本位构建课程体系,实施理论与实践一体化教学,引入基于工作过程以任务为驱动的项目教学手段等重构该课程项目教学体系。该课程中包含多个工程项目,按工作过程分任务、分步骤地展开。笔者以其中的一个项目———稳压电源电路的制作与设计为例,详细分析所作的一些教学改革尝试。 2.课程内容综合化 传统职业教育课程按照从理论到实践的正三角形安排课程顺序,一方面理论课程过于集中,增加理论学习的难度;另一方面,由于理论与实践之间间隔时间过长,不利于理论与实践的整合。黄克孝认为,“文化基础课技术基础课专业课实践课的机械分段排列,各类课程分而治之,之间越来越缺乏内在有机衔接与灵活配合,反而造成理论与实践的脱节;专业课和专业实践训练偏后,学生对专业目标不了解,专业意识淡薄,学习文化基础课、技术基础课目的性不强,前学后忘,不仅是知行脱节,而且缺乏情感因素之有力促进,因而学生学习积极性不易调动,效果不理想,难度大”。严雪怡主张,“将专业课和基础课分成若干螺旋上升的单元层次,安排好教学计划,使学生学习了低层次的基础课单元,就可以直接学习专业课,两类课程交叉进行。这样不仅有利于学生学用结合,提高应用理论联系实际的能力,而且基础课的难点分散,结合专业课来学习较抽象的理论,易于学生接受,提高了他们的学习积极性。”因此,在内容的组织和编排上,笔者以工作过程为导向,将所涉及内容综合展开。如“稳压电源电路的制作”项目的整个教学内容包含三部分:(1)电子产品原理分析、制作;(2)Protel电路绘制、设计;(3)Multisim电路仿真分析。在实际教学中,三部分内容穿插进行,理论与实践同步展开,实现理实一体化(见表1),有效地提高了教学效果、充分调动了学生的积极性,收到良好的实效。 3.课程结构模块化 课程结构根据教学内容分项目进行,每个项目又按照工作任务分为以下几个模块: (1)理论知识模块:按照技能岗位的要求将所需的理论知识穿插在各个项目进行分析,实现理实一体化,帮助学生有效地掌握各个知识点;如“稳压电源电路的制作”这个项目需要学生掌握《低频电子电路》中的整流、滤波、稳压电路的相关知识,因此模块通过预习、课堂讲解分析等学习环节,利用课本和网络查找资料、仿真软件演示、实物展示等教学手段展开理论分析,效果不错; (2)实践操作模块:按照企业的生产过程将整个成品的制作分为多个工作任务,组织、引导学生独立完成。如“稳压电源电路的制作”这个项目此模块分为元件的识别、电路功能的仿真演示、PCB图的设计、腐蚀制版、电路装配、电路功能调试、电路检测分析等工作任务; (3)反馈评价模块:借助反馈和评价手段帮助学生进一步巩固所学,增进团结合作,关注伙伴的成长;通过分层达标、评价,提高学生的自信心使他们获得成就感,激发学习的兴趣; (4)知识拓展模块:在这一模块中主要展示与本项目制作的电路功能相似、原理相同的一些新的电路,或者与项目中有关的新技术、新方法等,拓宽学生的眼界,提高他们的综合能力。 4.教学手段多样化、教学评价综合化 学习效果的评价要做到真实性、积极性,真实性评价的基本思想概括为五个方面: (1)评价的样本取自与劳动者在工作实践中所需要的实际知识密切相关的工作活动; (2)评价需要整合多种知识和技能; (3)要求充分运用评价者的专业知识做出判断; (4)评价要求在一段时期内从多种情境中收集多种证据; (5)评价实践包括为学生提供多种学习与实践预期成果的机会,以及反馈与反思的机会。 因此,在制定评价标准时笔者采用能力分层达标、教师过程评价、学生互评、自评等多种评价方式,力求真实地评价学生、肯定他们的每一个进步,激发他们的自信心。电子产品的制作和设计是中职学校电子与电气类专业的学生必须掌握的基本、重要的技能,同时它又不仅仅是纯粹的实践课程,它涵盖了电子与电气类几乎所有的专业优秀课程,综合理论性要求高。因此,在教学目标的设置上采用分层达标、分层评价的形式:第一层目标:能熟练焊接,按提供的电路图依葫芦画瓢完成制版、绘图等基本操作,学生能胜任企业操作工的工作岗位。学生能达到这一目标,该课程的基础知识要点基本掌握,课程达标了;第二层目标:掌握装配、检测、调试电路的方法,学生能胜任企业维修工、质检员的工作岗位。能达到这一目标表示学生的能力已经比较突出了,属于优秀学生行列;第三层目标:掌握电路工作原理,能根据功能要求完成电路修改、设计到成品制作等一系列产品开发的流程,学生能胜任企业电路设计员的工作岗位。这一目标对于学生而言有相当大的难度,一般能在每个年级中找到4~5个实属不易,这些学生是参加竞赛的中坚力量,需要任课教师花更多的时间和精力去指导。在教学手段上,采用“基于工作过程的以任务为驱动的”项目教学法,通过实物展示、仿真演示、课堂讲解、操作示范等多种教学手段展开教学,按照企业的工作过程来组织整个教学,帮助学生轻松、愉快地学习,同时获得大量无法在教室中获得的知识和经验。以“稳压电源电路的设计与制作”为例,简单列写整个教学过程如表2。 5.总结 以上是笔者在进行《电子产品设计与制作》项目课程体系整合尝试、编写校本教材的一些教学探讨,通过一段时期的实践操作,学生的自信心提高了,主动学习的人增多了,以往在教学中遇到的教学难点得到了较好的解决。如:元件封装的选择是学生的弱项,只有10%的学生基本掌握,通过理实一体化的教学,带领学生直观地了解、分析,只有少数不到10%的学生还有一点困难,90%的学生在两个项目完成以后,已经可以熟练地独立完成了,效果非常显著。但依然存在一定的不足,首先对教师个人能力要求高,还需加强学习、交流。 笔者的能力有限,校本教材的编写过程中也遇到较多的问题,还不完善,需要进一步修订;其次,在教学过程中对学生的指导好坏直接影响学的效果,而一个教师面对50多人的班级,管理和指导很难面面俱到,建议小班教学或增加指导教师。另外,掌握当前企业的需求、技术的发展等方面的信息对教师是非常重要的,而仅仅依靠教师个人的力量还远远不够,还需要学校、教研室、行业协会和企业的扶持。本人能力有限,以上的体会请大家批评指正。
微电子论文:非微电子专业电路设计论文 1非微电子专业开设集成电路设计课程的原则 在非微电子专业如计算机、通信、信号处理、自动化、机械等专业开设集成电路设计技术相关课程,一方面,这些专业的学生有电子电路基础知识,又有自己本专业的知识,可以从本专业的系统角度来理解和设计集成电路芯片,非常适合进行各种应用的集成电路芯片设计阶段的工作,这些专业也是目前芯片设计需求最旺盛的领域;另一方面,对于这些专业学生的应用特点,不宜也不可能开设微电子专业的所有课程,也不宜将集成电路设计阶段的许多技术(如低功耗设计、可测性设计等)开设为单独课程,而是要将相应课程整合,开设一到二门集成电路设计的综合课程,使学生既能够掌握集成电路设计基本技术流程,也能够了解集成电路设计方面更深层的技术和发展趋势。因此,在课程的具体设置上,应该把握以下原则。理论讲授与实践操作并重集成电路设计技术是一门实践性非常强的课程。随着电子信息技术的飞速发展,采用EDA工具进行电路辅助设计,已经成为集成电路芯片主流的设计方法。因此,在理解电路和芯片设计的基本原理和流程的基础上,了解和掌握相关设计工具,是掌握集成电路设计技术的重要环节。技能培训与前瞻理论皆有在课程的内容设置中,既要有使学生掌握集成电路芯片设计能力和技术的讲授和实践,又有对集成电路芯片设计新技术和更高层技术的介绍。这样通过本门课程的学习,一方面,学员掌握了一项实实在在有用的技术;另一方面,学员了解了该项技术的更深和更新的知识,有利于在硕、博士阶段或者在工作岗位上,对集成电路芯片设计技术的继续研究和学习。基础理论和技术流程隔离由于是针对非微电子专业开设的课程,因此在课程讲授中不涉及电路设计的一些原理性知识,如半导体物理及器件、集成电路的工艺原理等,而是将主要精力放在集成电路芯片的设计与实现技术上,这样非微电子专业的学生能够很容易入门,提高其学习兴趣和热情。 2非微电子专业集成电路设计课程实践 根据以上原则,信息工程大学根据具体实际,在计算机、通信、信号处理、密码等相关专业开设集成电路芯片设计技术课程,根据近两年的教学情况来看,取得良好的效果。该课程的主要特点如下。优化的理论授课内容1)集成电路芯片设计概论:介绍IC设计的基本概念、IC设计的关键技术、IC技术的发展和趋势等内容。使学员对IC设计技术有一个大概而全面的了解,了解IC设计技术的发展历程及基本情况,理解IC设计技术的基本概念;了解IC设计发展趋势和新技术,包括软硬件协同设计技术、IC低功耗设计技术、IC可重用设计技术等。2)IC产业链及设计流程:介绍集成电路产业的历史变革、目前形成的“四业分工”,以及数字IC设计流程等内容。使学员了解集成电路产业的变革和分工,了解设计、制造、封装、测试等环节的一些基本情况,了解数字IC的整个设计流程,包括代码编写与仿真、逻辑综合与布局布线、时序验证与物理验证及芯片面积优化、时钟树综合、扫描链插入等内容。3)RTL硬件描述语言基础:主要讲授Verilog硬件描述语言的基本语法、描述方式、设计方法等内容。使学员能够初步掌握使用硬件描述语言进行数字逻辑电路设计的基本语法,了解大型电路芯片的基本设计规则和设计方法,并通过设计实践学习和巩固硬件电路代码编写和调试能力。4)系统集成设计基础:主要讲授更高层次的集成电路芯片如片上系统(SoC)、片上网络(NoC)的基本概念和集成设计方法。使学员初步了解大规模系统级芯片架构设计的基础方法及主要片内嵌入式处理器核。 丰富的实践操作内容1)Verilog代码设计实践:学习通过课下编码、上机调试等方式,初步掌握使用Verilog硬件描述语言进行基本数字逻辑电路设计的能力,并通过给定的IP核或代码模块的集成,掌握大型芯片电路的集成设计能力。2)IC前端设计基础实践:依托Synopsys公司数字集成电路前端设计平台DesignCompiler,使学员通过上机演练,初步掌握使用DesignCompiler进行集成电路前端设计的流程和方法,主要包括RTL综合、时序约束、时序优化、可测性设计等内容。3)IC后端设计基础实践:依托Synopsys公司数字集成电路后端设计平台ICCompiler,使学员通过上机演练,初步掌握使用ICCompiler进行集成电路后端设计的流程和方法,主要包括后端设计准备、版图规划与电源规划、物理综合与全局优化、时钟树综合、布线操作、物理验证与最终优化等内容。灵活的考核评价机制1)IC设计基本知识笔试:通过闭卷考试的方式,考查学员队IC设计的一些基本知识,如基本概念、基本设计流程、简单的代码编写等。2)IC设计上机实践操作:通过上机操作的形式,给定一个具体并相对简单的芯片设计代码,要求学员使用Synopsys公司数字集成电路设计前后端平台,完成整个芯片的前后端设计和验证流程。3)IC设计相关领域报告:通过撰写报告的形式,要求学员查阅IC设计领域的相关技术文献,包括该领域的前沿研究技术、设计流程中相关技术点的深入研究、集成电路设计领域的发展历程和趋势等,撰写相应的专题报告。 3结语 随着传统集成电路设计和生产流程的改变,大多数芯片设计可以采用无生产线设计和代工厂生产的方式完成[2],这种流程为高校集成电路设计人才的培养提供了低成本的硬件环境[3]。此外,随着我国对集成电路设计人才需求的逐年提高,在高校非微电子专业开设集成电路设计技术课程已经成为培养相关专业合格毕业生的必须。信息工程大学根据自身软硬件条件和学生具体专业情况,开设了集成电路设计技术相关理论和实践课程,经过两年的教学实践,取得良好的教学效果,培养了一批有着丰富专业技术知识的集成电路设计人才。 作者:宋克张帆沈剑良单位:信息工程大学信息技术研究所讲师 微电子论文:探微电子商务侵权法相关问题 一、电子商务侵权法相关问题研究 电子商务侵权行为的界定需要借助侵权法中对于侵权行为的认定,狭义的角度可以认定在电子商务的实际运行中,由于交易中当事人因为过错有意或者无意情况下,侵害到其他交易者的合法权益的行为,并且当事人必须按照法律规定对受害人予以赔偿来降低损失。狭义的电子商务侵权行为主要是强调互联网络和主观过错。而广义上的电子商务侵权行为是指在电子商务活动运行程中,网络用户、网络服务提供者或者网络内容因为有意或者无意不法行为给从事电子商务活动行为人造成的损失,而且必须依法对受害人予以法律赔偿。 (一)电子商务侵权法的法律地位 电子商务侵权行为发生在电子商务活动中,在电商通过电脑、互联网等方式进行一系列的商业活动行为时发生的侵权行为。按照法律调整,电子商务侵权法应当归于电子商务法的门类中,是电子商务法中必不可少的一部分。但是,电子商务侵权法也属于侵权法的一部分,它体现出在电子商务运行中对于出现的侵权行为法调整以及责任界定和履行的一种具体类型,因此,电子商务侵权法也是侵权法的一个环节,在民法规定的侵权法范围之内。因此电子商务侵权法必须以《民法通则》相关规定为指导,并且适用侵权法的一般规则同时电子商务侵权法也有其自己独特的行为方式和相应的责任。 (二)电子商务侵权法保护的对象 电子商务侵权行为依托网络平台在实际的电子商务活动中行为人对他人造成的合法权益的损失的这样的民事责任,并要承担相应的法律责任。电子商务侵权法主要是保障权力和权益不受到不法的损害。首先,电子商务侵权法保护参与电子商务活动主体和其他人的人身权利。这与一般的民法中对于一般行为人保护的权益相类似,主要保护他们的人格权、姓名权、名称权、肖像权、隐私权、名誉权、信用权、生命权、健康权、身体权不受到他人的非法侵害。例如,在电子商务活动中,客户的个人资料受到法律的保护,不能够以不正当的行为方式进行非法收集并向第三人告知,否则就严重损害了电子商务中他人的隐私权利,需要承担相应的法律责任并进行依法的赔偿。其次,电子商务侵权法保护合法财产权利不受侵害。例如在电子商务过程中,任何人无权损害终端设备的物权,无权破坏电子商务中交易双方事前订立的经济合同,任何人无权去剽窃他人的专利、商标、域名等相关的情况,这些都会受到电子商务侵权法的依法保护。此外还包括电子商务侵权法保护其他法定利益。例如“钓鱼”网站等都是违反电子商务侵权法的。 (三)电子商务侵权法归责原则 制订电子商务侵权法必须明确电子商务侵权法归责原则。由于电子商务侵权法五花八门,形式多样,全部归责原则就成为电子商务侵权法必须遵循的原则。其中包括过错、过错推定和无过错责任等三方面的原则。首先,过错责任原则较常用在电子商务侵权行为中,因为在一般情况下电子商务侵权行为多数属于一般侵权行为,更进一步讲,而且它属于为行为人自身的行为负责的侵权行为,比较适用于过错责任原则规定的范围。在某些情况也会采用过错推定原则和无过错责任运则。不过,这些情况很少遇见,而且其必须符合《民法通则》第122条、第123条、第124条和第127条相应的规定的条件下才予以认定,实际上只有《民法通则》第122条规定产品侵权责任的情形。 (四)电子商务侵权责任的构成和责任方式 电子商务侵权责任的主体主要包括电子商务交易中买卖双方以及其他的电子商务活动参与者,其中包括提供网络服务商(ISP)、负责互联网数据管理的中心(IDC)、相应的电子认证机构(CA)以及软、硬件供应商、物流企业、银行等成员。而电子商务活动中的侵权主体中黒客及病毒传播者也包含在内。根据电子商务侵权行为适用的归责原则不同,这就使得具有多样性的责任构成要件。当遇到适用过错责任和过错推定责任的情况的时候,四个要件是必不可少的,即:违法行为、损害事实、因果关系和主观过错。但是也会遇到特殊情况,在过错推定责任的侵权行为中,被告有权进行举证来证明没有造成侵权行为的事实。而其他的要件举证需要由原告负责提供。违法行为、损害事实和因果关系适用无过错责任的电子商务侵权行为过程中。电子商务侵权责任的形态可以分为:承担连带责任、承担按份责任、承担替代责任、承担不真正连带责任。电子商务侵权行为承担侵权责任的方式包括:停止侵害、排除妨碍、消除危险、返还财产、恢复原状、赔偿损失、消除影响、恢复名誉、赔礼道歉。 二、结语 综上所述,我国电子商务作为经济发展重要组成部分,发挥着巨大作用。而电子商务侵权问题愈来愈严重,我们必需认清其特点,并结合相关法律予以规范,以此保证其健康运行。 作者:吴莉丽单位:江苏省城市职业学院 微电子论文:探微电子商务税收的法律现状 一、电子商务税收法律问题产生的原因 1.税务征收对象难以判断。现行的税务征收是建立在有形交易的基础上完成的。税种和税本的相关规定也是依据有形商品的收入、劳务收入以及特权使用费收入。有形商品在互联网上进行销售,将有形商品转化为数字模式,由于发放商品的站点不受限制,电子商可以在任何的站点提供相关的技术产品,用户不需要现实的进行购买,只需要根据相关密码对相关网站的内容下载即可,销售物质的形态发生变化,模糊了征税对象的界限,加大了征税的法律监管难度。 1.税收监督管理存在漏洞。在当前的税收征收中,征税的相关细节较清晰,例如纳税人信息中包括:真实合同、发票、单证等,相关的税务征收单位可以根据这些信息对销售方进行账务的检查,监督、管理等。税务征收部门在进行相关的税收征收的过程当中主要依据纳税人的相关信息,但电子商在销售的过程当中账簿、会计凭证等都是通过表格填写完成的,这些表格可以被电子商随意的进行修改且不会留下修改的痕迹,导致在进行税务征收的过程之中很难计算电子商的总共收入,电子商的收入难以界定。 二、如何解决电子商务征收的法律问题 1.建立适合电子商务税务征收管理办法。随着电子商务的快速发展,越来越多的国家注重对电子商务的征税管理。尽管经济与发展组织提倡对电子商务关税进行免收,但是由于货物还没有稳定的定义,所以盲目的对电子商务进行免税是不合理的,而是将电子商务的产品进行特殊的定义后再进行合理的收税,建立针对电子商务的征管体制。对于电子商务在网上进行交易,由于交易的地址很难把握,所以必要的时候可以根据互联网的链接地址对相关的电子提供商进行强制的收费,最终达到对电子商务的有效管理和深度的监督。 2.对电子商务的相关法律法规尽快的完善。我国处于电子商务发展的初期,对我国现行的各种法律制度和管理规定进行改革和完善,对电子商务的相关条款进行合理的补充,进一步的细化电子交易条例,保证电子商务在有效的法律监管发下正常的运行。建立电子货币法,使网上电子支付更加的安全。加强国际交流,防止发达国家利用自身优势制定不平等的电子商务条约。 3.加强国际的交流合作。电子商务是在全球进行交易,是全球性的商务交易。因此电子商务的税收问题仅靠我国政府是很难解决的,必须加强国际的交流与合作,针对电子商务交易的开放化和网络化,加强与国际税务机关方关于税务情报的交流合作,对税人的境内信息和境外信息进行深入了解,对世界各地的信息充分的收集,对世界各国的站点以及纳税人的分布及时的掌握,对偷税和避税行为进行防范。 4.对收税管辖权进行统一管理。我国现行的税务征收主要有两种分别为地域管辖权和居民管辖权,两者的结合保证了国家税收的有效收取,但是由于商务电子的模糊性导致商务税收模糊,给电子商提供了逃税的机会,实行概念税收有利有对电子商收入的明确,保证税收的有效收取。随着我国电子商务的快速发展,对电子商务的税务征收工作越来越受到国家的关注,相关部门要制定更加科学的税收征管制度,完善法律法规,加强国际交流与合作,对先进的软件进行开发利用,做到最大限度的对电子商务进行税务管理,确保我国电子商务的征税工作顺利开展。 作者:李威李晨阳郭治国单位:天津市东丽区地方税务局 微电子论文:探微电子政务发展对策 1电子政务发展对策 随着社会的进步和发展,社会公众对电子政务的认识水平不断提升,对政府电子政务发展也提出的全新的要求,加强对电子政务发展问题的解决,能有效提高政府电子政务发展水平,使我国电子政务沿着全新的方向向前发展。 1.1加快电子政务立法进程 电子政务工程在与公民的切身利益密切联系,在政务管理和服务中占据重要地位,通过电子政务工程,能为公共管理和服务提供一个公开、公平、公正的重要平台。在电子政务建设发展中,应加快立法进程,通过法律使电子政务工程得到良好的管理和维护,保证电子政务工程健康发展。立法内容应包括政府在电子政务工程建设中的具体职责、公民获取政府信息权利保障、信息安全、电子政务项目的IT管理等各方面的内容。 1.2加强对社会公众的信息需求的关注 政府在进行电子政务建设中,不能单一地以上级评价指标为指导,需要加强对社会公众的信息需求的关注,使电子政务建设与社会公众的具体需求相适应,增加服务功能,提高服务水平和服务意识。此外,还需要深人落实政务信息公开制度,健全企业的信息公开制度,对社会较为关注的信息公开问题,但又是“敏感区”的政府信息,应采取多方听证的方式,从而使最终形成的管理方法体现出合理性和科学性。 1.3加强政务信息的集成整合 各级政务部门需要加强对政府信息资源共享制度,采用实用经济的集成整合技术,建立完善的信息资源共享机制。此外还需要加强对电子文件的管理,在电子文件管理中完善政务信息资源保存和利用机制,并加大对移动政务的发展,从而使电子政务服务体系立体化、全面化发展。 2结语 我国电子政务自起步以来,历经20多年的发展,在诸多方面取得了可喜的成绩,但也存在不少不容忽视的问题。正视问题,并针对问题提出相应的解决策略对我国电子政务健康、稳步发展大有裨益,对我国电子政务服务水平的提升具有重要意义。 作者:陈亚军胡玉森李金先单位:三江学院 微电子论文:探微电子商务发展趋势 一、电子商务发展历程中的关键性因素分析综述 电子商务之所以能发展得如此迅速,很大程度上取决于消费者对电子商务的需求。电子商务是一种服务性质的行业,随着近几年来第三产业的发展,电子商务必然会有广阔的市场。很多商家为了能在电子商务中分一杯羹,都踊跃投入电子商务行业,进而导致了电子商务行业的竞争越来越激烈。同时电子商务相比传统模式来说,在实际操作中极大的减少了人工劳动量。因此,电子商务的快速发展是顺应时代的潮流。 二、电子商务发展历程中,人们对电子商务需求量影响因素的经济学分析 1.消费者运用电子商务的方式所支付的商品价格或者服务价格。消费者在消费电子商务产品所支出的费用不仅仅包括物品本身的价值,还包括一系列的网络流量费用,物流费用等其他费用,与传统商务有明显的不同之处。同时,电子商务中物品价格的高低也受到电子商务市场需求的影响,如果电子商务市场需求量大则消费者支出的费用较少,相反的,电子商务的需求量大,则消费者支出的费用相应增多。因此,要保证电子商务与传统商务具有价格优势,最终让消费者越来越喜欢电子商务。在电子商务实际操作中,不仅要减少网络费用还要减少物流费用。减少网络费用方面要不断完善网络系统;在减少物流费用方面要建立更科学的物流系统,提高物流效率。目前我国的电子商务消费群体是以80后、90后为主的年轻人,随着时间的推移和电子商务稳定的价格优势,电子商务的应用群体必然会越来越广泛,从而促进消费者在消费电子商务产品时所支出的商品价格和服务价格的降低,使得电子商务进入可持续、良性发展的轨道。 2.现代我国消费者的收入情况对电子商务发展历程的影响。随着人民生活水平的不断提高,消费能力的不断增强,人们的消费欲望也越来越强,对商品的需求量也越来越大。我国的电子商务起步比较晚,很少人通过电子商务消费,对很多人来说电子商务还是奢侈品。但是随着电子商务的不断发展,以及电子商务的消费成本越来越低,消费者对电子商务的需求将会不断上升,电子商务在我国有很大的发展空间。 3.消费者对电子商务的偏好,使得电子商务形成消费时尚。每个消费者都有自己喜爱的消费方式,因此消费者的消费方式对电子商务的发展有着不可忽视的作用。同时我们也应该意识到,当前的社会时尚是取决于大多数人的爱好,网络购物之所以如此流行在很大程度上是因为很多年轻人热衷于这种网络购物模式,网络购物就是我们通常说的电子商务。特别是在电子商务发展初期,消费人群非常少,但是随着电子商务的不断发展,越来越多的人喜欢上了电子商务这种崭新的购物模式。根据各大电子商务平台的数据,应用电子商务的消费者的数量较2010年以前已经有了大幅度的提升。 三、电子商务发展历程中,对电子商务供给方面的经济学分析 电子商务的进行在很大程度上是依赖于网络的,因此是否有更多的商人愿意以电子商务的形式进行商业活动直接的影响到了电子商务的长期发展。如果有更多的人愿意通过电子商务消费,那么电子商务必会有一个美好的未来。反之,则电子商务的发展会受到很大的阻碍。其实生产商是否愿意投入到电子商务中,很大原因取决于他们能从电子商务中得到多少利益,生产商都希望在实际经营中能够利益最大化。因此为了让更多的生产商从事于电子商务,我们要保护好生产商的利益,进而促进电子商务的发展。 1.电子商务与传统商务的生产要素。电子商务与传统商务相比,其生产要素显然不同。与传统商务模式相比,电子商务需要的只是大量的资金和少量的劳动力,而传统商务则在保证大量资金的情况下需要大量的劳动力。 2.我国的资本成本市场以及劳动力市场的发展现状。人们的生活水平和收入随着改革开放和我国经济的不断发展而不断提高,越来越多的人有多余的钱去投资,并且投资成本也有了很大程度的增加,这都为电子商务的发展提供了良好的发展基础。同时,人们对薪资的要求逐年上升,使得人力成本越来越高,对于需要大量人力工作的传统商务模式其成本必然会很高。随着目前投资活动的快速发展,我国的银行贷款利率开始有所降低。所以,虽然电子商务需要大量的资本,但是电子商务的成本并不会有很大提高。 3.生产者选择电子商务的原因。生产者想要在经济活动中使自己的利益最大化,就必须要改变其生产方式、重新配置其生产资源。换句话就是说,生产者要减少生产成本,即减少使单位成本变高的因素,增加使单位成本变低的因素,这恰好符合电子商务的运行模式。因此,要减少生产成本,电子商务是一个很好的选择。 4.电子商务发展历程中,其代替传统商务的速度分析。传统商务被电子商务取代是必然的,只是时间的问题。社会资本和技术发展的快慢在很大程度上影响着电子商务取代传统商务的速度。在电子商务的发展过程中,要让资本更快的取代劳动,让资本的成本越低,则必须要加快社会资本的增长速度。就目前我国经济发展趋势而言,我国经济社会和科学技术的发展速度会越来越快,由于电子商务发展在很大程度上取决于科学技术的发展,因此,社会技术的发展不仅促进了经济的发展,也促进了电子商务的发展。 四、电子商务发展历程与就业形势的相互影响 资本及劳动量的需求不同是传统商务和电子商务的明显区别。目前我国社会的经营模式在很大程度上受到了社会资本和劳动力的影响。电子商务的出现,不仅会产生出一大批新的经济增长点和还会提供大量新的就业岗位。就我国目前竞争日益激烈的就业形势而言,掌握电子商务技能已经成为从业者的一项必备技能,就业市场更青睐于掌握电子商务技术的人,而那些很少或不具备电子商务技术的人将很难在社会上立足。同时,现在正在从事于电子商务行业或者将来要从事于电子商务行业的人员都应该清楚的意识到,只有熟练掌握电子商务技术才能不被社会淘汰,与此同时,提高从事于电子商务人员的专业素质也会促进电子商务的发展。所以,电子商务如果能够很好的发展,会有利于电子商务专业人才的就业,相对应的,从事于电子商务专业人员专业素养的提高也会促进电子商务更好更快的发展。 五、结语 综上所述,随着我国经济的发展,我国的电子商务发展势头迅猛,各种电子商务模式层出不穷,如:B2B、B2C、C2C等模式。同时传统商务被电子商务取代是必然的,只是时间的问题,这不仅是顺应社会的发展趋势,也是经济发展的必然结果。因此在我国经济发展中,电子商务要取得长远发展,仍需社会各界的不断努力。 作者:张雅娟单位:四川建筑职业技术学院 微电子论文:探微电子商务对企业文化的影响 1电子商务对企业文化的影响 电子商务近几年来在我国迅猛发展成就了像阿里巴巴这样大型交易平台,同时也成就了依赖电子商务平台而迅速崛起的中小企业。据统计至2010年12月底,我国网民规模达到4.57亿,较2009年底增加7330万人;我国手机网民规模达3.03亿,依然是拉动中国总体网民规模攀升的主要动力,但用户手机网民增幅较2009年趋缓;最引人注目的是,网络购物用户年增长48.6%,是用户增长最快的应用。这样的增长规模无疑对企业产生了巨大的影响。目前企业的电子商务主要有以下几种类型企业与消费者电子商务(B2C),企业间电子商务(B2B)以及政府与企业电子商务(G2B)。电子商务无疑带来了巨大的变化,主要变现在以下几个方面。首先电子商务缩短了企业与消费者的距离,由于电子商务不受地域和时间的限制,使得消费者能够与商家及时得到沟通,对商家的产品和服务经行评价,从而使商家能够更好地了解消费者的需求,对自己的产品和服务进行进一步的完善,满足市场需求。其次电子商务为企业提供了更加广阔的市场环境。由于电子商务不受时间和地域的限制,企业可以根据电子商务这个平台和世界上任何一个国家的企业进行交易,这也为中小企业提供了一个绝好的机会。另一方面相对传统商务来说,电子商务提供了一个更为广阔的市场平台,因此企业的竞争范围扩大,这也要求企业必须提高自身的优秀竞争力以赢得市场,而企业优秀竞争力的提升离不开企业文化。再次,电子商务加速和完善了了企业文化的建设。电子商务不仅增进了外界与企业内部的沟通,同时也加强了企业内部之间的交流,如Email,Intranet等使原本割裂的独立的各个部门团结起来,更有凝聚力,推动了企业文化在企业内部的发展。 2在电子商务背景下企业文化特征浅析 2.1内部文化特征 首先是创新文化。电子商务改变了传统的交易方式,掀起了一场结构性的商业革命,它为每个企业的经营发展带来了新的机遇与挑战。在电子商务的背景下,企业必须要创新变革才能赢得竞争优势,这种创新不仅包括产品和服务上的创新还包括了管理上和文化上的创新。它要求企业经营模式由竞争转向开放与合作,企业管理模式从垂直型转向扁平化,企业管理手段也转向无纸化、信息化。因此这样的条件下,企业建立一种更为积极的创新文化,使企业今后的发展更具推动力。 其次是沟通文化。电子商务的发展使得企业横向信息、纵向信息甚至是越级信息的交流成为可能。这种文化的建立使得原本交流不多或无法交流的部门得以交流,企业的领导可以更好的了解基层员工的想法,有效地删除原本的沟通障碍,极大地调动了员工的积极性增强了企业的凝聚力。企业内部员工需求的满足也刺激了员工的工作动力,从而进一步推动了企业文化的建立和企业的良性发展。再次是学习文化。电子商务的主要特点就是发展快和变化快,因此要跟上电子商务发展的步伐还必须加强企业内部员工自身的技能培训与学习。企业不仅需要懂得计算机与网络技术的技术人员,也需要懂得企业管理的商业人才,因此复合型人才的培养是企业的人才培养的关键。另一方面在电子商务的背景下,新技术、新知识以爆炸式的速度出现,企业要适应这样的环境就必须招募和培训“知识型”人才以应变社会需求。因此学习文化的建立是企业适应电子商务环境的一个重要环节。 最后是团队文化的建立。任何顶尖的企业都离不开优秀的企业团队,在电子商务的大背景下更离不开团队建设。正如上文所说的电子商务要求的企业拥有复合型人才,但是招募和培养复合型人才并非一朝一夕的任务,它需要一个积累的过程。因此团队建设在这个时候就显得尤为重要了。当团队建立以后,团员之间可以取长补短,对外界的变化做出迅速的反应,完成企业的任务。 2.2外部文化特征 首先是信用文化。电子商务是电子商务发展的必要条件。电子商务自产生以来,信用问题就成为制约其发展的一个重要瓶颈。企业之间无需见面通过电子平台进行交易,而其远程性、记录的可更改性、主题的复杂性等特征,使信用问题显得尤为突出。因此建立企业的信用文化、行业的信用文化不仅能为企业带来更大的竞争优势,也为电子商务的发展奠定了基础。 其次是形象文化。电子商务的发展一定程度上加强了企业形象文化的建立。企业通过网络这个平台如企业网站等向外界传递和塑造良好的企业形象。通过这些方式企业向顾客展示企业的产品或服务,建立彼此的信任,从而产生交易。然而现实生活中有些企业只是一味的夸大宣传,没有注重企业形象的塑造,到最好使得顾客有一种受骗的感觉,从而失去对企业的信任。 最后是合作文化。基于电子商务环境下的企业要对市场做出迅速的分析与反应以应对顾客多变的需求。在这样的环境下往往要求企业能够提供多方位的和全面的产品和服务,企业可以通过相互间的合作将企业间的知识、智力和创新能力转化为资本优势,提高预测的准确性,减少市场的不稳定性,另一方面通过合作可以提高资金、信息等资源的再次重组,更好地利用各种资源以满足社会需求。 3结论 企业文化是企业不可分割的一个部分,使企业生存的基础。在电子商务背景下,企业文化的建立显得尤为重要这包括内部文化和外部文化的建立。通过这些文化的建立,企业将有更快的发展。 作者:王丽单位:金华职业技术学院 微电子论文:探微电子技术理论的运用 1纳米电子技术应用过程中要解决的问题 现有机制的电子元件是一个量子现象是非常不同的,有许多理论问题需要解决,如电子陷阱磨损过程,非弹性散射机制。为了解决这个问题,然而,电子技术和关键设备,和纳米纳米电子电子电路,它主要表现在以下几方面。 (1)在治疗硅量子异质结应该继续电子设备、纳米二氧化硅,大多数人扩展一个新的类似的明确、制造技术和半导体纳米结构层蛋糕光刻。半导体材料,不同层次有不同的势能,纳米尺度的量子井结构,这种结构被称为“\半导体异质结。 (2)在分子组装纳米器件的晶体管,甚至知道如何使分子晶体管和分子导线,但如何将这些组件组合成为一个具有逻辑性的结构,还是一个比较困难的问题,解决这个问题常用的方法是利用平面的扫描隧道显微镜(STM)的分子电子学可行途径;另一部分是通过数组。虽然,有一些机构在这个领域方面进行了大量的研究,也取得了一些进步,但是如何将这项技术应用到实际中去,还有很大的难度。 (3)超高密度量子效应存储器存在的问题。随着科学技术的不断进步,纳米技术在计算机中的应用逐渐普及,纳米计算机也将成为一种发展趋势,而超高密度存储量子效应的电子“芯片”在纳米计算机中会成为一个主要的元件,是计算机信息系统的计算机可以提供高容量的存储设备与快速访问,但没有机械运动部件。然而,能够创建纳米电子逻辑设备,提出了新的挑战,量子效应的纳米电子制造业的超高密度存储阵列或设备使用相同的芯片。 (4)几万亿到前所未有的密度组装计算机纳米计算机连接问题。纳米电子元件需要巧妙的结构,布局合理,这其中需要考虑的一个重要的问题就是纳米计算机之间的互相连接的问题。计算机之间互相连接的问题,也就是计算机结构的各种输入与输出的问题。纳米计算机作为计算机发展的一个趋势,其工作原理是将巨大的信息量都存储在一个比较小的空间内,并且要对这些信息进行有效地利用。因此,这就需要纳米计算机之间,计算机与外部环境之间有准确的连接。当前,计算机的发展趋势是逐渐微型化,微型化又会出现一个问题,即如何保持电线之间的隔离,避免过热或或者串线,因此,要有一些几何约束,不能无限制地增加数量的连接。因此,为了纳米电子器件、量子效应的计算机系统,急需解决纳米计算机的连接问题。 2交互式电子技术手册的问题 交互式电子技术手册的发展经过了很长的一段时间,发展到现在,一共有五个阶段。但是目前还没有真正意义上的人工智能的集成故障诊断的综合电子技术手册。各种各样的电子技术手册虽然代表了不同的发展阶段,和优势的电子技术手册、低水平仍有其价值。随着电子信息技术组织、管理和传播的优势明显,收集。在信息化、数字化的时代,电子技术手册更关注的是对各种信息获取的便捷程度,发展电子技术手册,不仅需要一个良好的外部组织环境,还需要良好的管理、用户手册等诸多内容。 3在时间与频率标准方面的应用 时间和频率是对一个现象进行描述的重要参数,这两者之间,可以通过时间的标准来引导出频率的标准,也可以两者都使用同一个标准。可以通过标准的标准频率源,它可以是一个引用来分享。1952时间标准,建立国际天文联盟定义的基础上,地球的自转和革命,分别称为世界时(UT)和星历表时间(ET)。目前,世界上很多国家都制定出了相应的量子频率标准,如133铷原子频率标准(CS)、氢频率标准,一个标准的原子氢、甲烷、饱和度和他-Ne激光器频率标准和吸收。这样做之后,从过去的微观运动,在这场伟大的运动的原子结构的标准时间。另一方面,设备简单、体积和重量;另一方面,它大大提高了稳定性的频率标准。1967年,国会通过了一项决议,规定:13个国际测量的时间第二阶段等于133919631的“770全国铯超精细跃迁”。时间基准,开发高精度频率测量技术,这将有助于太空飞行,太空探索,还可以促进现代微波技术、激光技术、雷达等方面的发展。有些应用程序在任何情况下,近似静态分析,关键问题在交互式电子技术手册,纳电子学的基本知识和挤压,在时间和频率标准和应用电子技术专业。在蓬勃发展的同时,在现代高新技术产业、先进的信息在我们的生活中,广泛应用新技术、建筑,没有科学,我们研究一个新的理论和国家经济建设和和谐社会建设、专业技能、实践在空气中,应用程序的理论。 4结语 随着信息化、数字化等方面的不断推进,在高科技产业日益繁荣,各种高科技信息逐渐在生活中普及时,各个领域的发展都离不开一些技术理论的应用。电子技术作为一种实用性很强的技术,在很多领域中的应用变得越来越广泛,比如在纳米计算机方面、在时间和频率的标准制定方面等,电子技术可以解决这些领域中的实际问题。 作者:胡茗封淑玲单位:南昌工学院 微电子论文:探微电子技术与通信工程 1通信工程 在信息科学技术的发展历程中,通信工程是非常具有前景的一个领域。其涉及到光纤通信、数字移动通信,以及现在人们都广为熟知的互联网通信工程。这些通信工程在传递和获取信息方面,都是非常便捷的而且具有极高的效率。所以,通讯工程又被认为是极具活力的领域。现在已经进入到了信息时代,也被称为是“知识经济”时代,这些都与通信工程存在着密切的关系。到上个世纪末为止,互联网就已经广泛地被使用了。这就是昭示着通信工程的已经在此时崭露头角。与此同时,在互联网的推动下,通信工程也开始迅速崛起。目前,宽带已经遍布千家万户,人们坐在家里面,就可以环游世界,获得自己所需要的各种各样的信息,而且还可以及时处理。信息产业所涵盖的范围非常广泛,一些当今所最为流行的领域几乎都会与其有直接或者间接的关系。诸如各种信息交流所通过的媒介以及在进行信息处理的时候所需的各种器件设备,甚至于原材料从生产到销售的各种流程,以及与电子相关的各种新技术等,成为了引领社会经济发展的主导力量。通信工程的迅速兴起,带动着通信产业在全球持续发展,从而将人类社会带进了知识经济的时代。 2电子技术与通信工程之间的关系 电子技术与通信工程之间的关系是相辅相成的。从原理上来分析,电子技术与通信工程之间存在着密切的关系,而且是相互依赖的。从应用领域上来分析,电子技术与通信工程可以相互促建,并且实现了应用领域上的密不可分。这主要体现在电子技术与通信工程相结合,带动着相关的学科,如物理电子、光电子学以及微电子学等等进一步向应用领域扩展,构建了现代信息社会的工程领域。其为社会科学技术领域的进步,奠定了良好的基础。电子技术可以用来解决电子元器件、集成电路以及计算机设计等等的工程技术问题,而信息技术所处理的工程性问题都与信息的传输、交换以及信息的处理和检测信号有直接关系。实现电子技术与通信工程的合作,在推动社会经济发展的同时,还在中国信息产业中发挥了巨大的不可替代的作用。电子技术与通信工程相结合,将时代推进了一个新的发展阶段。从工程技术的角度来看,其所涉及到的应用领域遍及社会的各个角落。移动通信与个人通信,宽带通信与宽带通信网,这些都是人们生活中所直接接触到的,甚至于一些通信网络可以通过语音处理并且实现人机交互。在媒体通信中,使用信号处理及其应用技术,可以满足人们的各种高质量需求。还有光电子学与光纤通信工程、微波工程、真空电子工程和纳米材料与技术等,都是电子技术与通信工程相结合科技成果。 3总结 综上所述,电子技术与通信工程无论是在学科研究还是应用领域上,都为相关领域提供了更大的发展空间。除了与其具有直接关系的高科技研究领域之外,包括金融系统、民航系统以及铁路系统等,甚至于有关的设计单位也会通过电子技术与通信工程而有所数以。作为时代的引领者,电子技术与通信工程是建立在一定的理论基础之上的,并为开拓创新领域提供了重要依据。同时,还会应社会的需要,将其应用范围逐步发展。科技的发展,将电子技术与通信工程引领到一个更为广阔的天地。 作者:赵东单位:贵州中建建筑科研设计院有限公司 微电子论文:探微电子技术在工程领域中的运用 1在工程领域应用电子技术的重要意义 1.1应用电子技术可以简化工程领域工作流程 通常情况下,工程领域包含着较多的环节,操作步骤比较繁琐,但是某些流程是多余的。传统的操作方式中,这些流程无法避免,而且会相应的增加工作量,耗时耗力。在工程领域中应用电子技术,可以简化这些繁琐的流程,对多余的工作环节进行筛选和取缔,从而实现资源的优化配置。如建筑工程中财务管理预算复杂,采用电子技术,可以从全局出发,系统分析工程运算与成本控制,从而节约了人力资源,使数据更加科学合理。此外,电子技术的运用有利于管理者从全局出发对工程有整体的掌控,从而制定决策时更具有效性。 1.2应用电子技术提高工程领域工作效率 工程领域的企业生产环节较为繁琐,每个环节密切联系是保证生产顺利实施的重要前提。新的社会背景下,单纯的依靠人为努力是不能实现生产的进一步扩展和工作效率的提高的,工业生产不仅需要工作人员相互协调与配合,更需要先进的生产技术为支撑。电子技术在经过整流器时代和逆变器时代后,大规模继承电路技术有了进一步的发展,以此为基础,电子技术顺利迈入变频器时代,利用电子器件对对电能进行变换和掌控,实现了生产技术顺关于电子技术在工程领域中的应用研究文/王芳应时代要求。与此同时,电子计算机的迅猛发展使电力电子技术和微电子技术有了完美的结合,也促进了高电压、大电流技术的发展。电力电子技术在计算机的帮助下由半控性过渡到智能时代,智能化控制简化了繁琐的生产环节,极大的节约了人工成本。总之,在工程领域应用电子技术,才能够实现信息的交流与传递,各个环节紧密联系,使工程生产更加紧凑高效。 1.3电子技术扩大工程领域经济效益 经济效益是工程领域进行生产的主要目的之一。传统的经济模式中,资源浪费现象严重,生产效率低下,在生产中主要采用人员管理,科技含量低,这些在一定程度上都增加了劳动成本。此外,人员管理存在局限性,工程数据复杂繁琐,人员管理不能面面俱到,在工程的工期、工作量安排上都不能实现最合理分配,而这些都是影响工程效益的因素。在工程领域运用电子技术,不仅可以减少人力成本,实现资源的优化配置,而且提高了工作效率,从而使经济效益有了很大的提高。 2应用于工程领域的电子技术 2.1电子计算机网络 计算机网络又称为因特网,它作为一种系统,将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备,通过通信线路连接起来,并且在网络操作系统,网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下,实现资源共享和信息传递,它是作为传播信息的媒介而存在。21世纪,电子计算机不仅改变了普通民众的生活,对工程建设也产生了巨大的影响。二十世纪末,随着第一个工程网址的建立,因特网逐渐发展到工程参建各方的合作,从资源共享和信息传递到数据操纵和掌控,软件商利用电子技术手段为工程网站提供了更多便利。 2.2有限元分析软件 有限元分析软件有限元分析是对于结构力学分析迅速发展起来的一种现代计算方法。随后很快广泛的应用于求解热传导、电磁场、流体力学等连续性问题。它赋予了工程师强大的计算能力,工程师能够解决越来越复杂的问题,为工程建设带来了前所未有的创新。随着有限元分析软件的不断开发利用,小公司还可以突破自身限制,承接更大的工程,还可以通过节约工程建设成本实现资源的优化配置。但是,分析软件的功能越来越强大,就有可能导致在使用过程中产生不必要的失误。这就要求在进行分析软件的使用前,必须对工程师进行严格的培训,保证有限元分析软件的正确应用。 3结语 综上所述,随着世界经济一体化趋势的进一步发展,科学技术在国际竞争中必将占据越来越重要的地位,电子技术的发展前景广阔,不仅仅是在工程领域,还将应用于更多生产领域,成为支撑我国经济发展和社会进步的重要技术保障。 作者:王芳单位:江苏省丰县中等专业学校 微电子论文:微电子化计量仪特性研究 【摘要】人类对于半导体的研究和应用已经有相当长的时间,特别是在社会经济迅速发展的今天,半导体技术的应用广度和深度都有了较大的提升。作为科技不断创新发展的产物,半导体技术在电子技术领域存在大量结合点,本文中笔者结合微电子化剂量仪展开研究,结合半导体探测器的特性,提出一些试验方法,以供广大研究者参考借鉴。 【关键词】微电子化计量仪;半导体探测器;特性研究;试验方法 半导体技术近年来被运用于多种领域,尤其是在核辐射探测器方面的运用,将半导体技术的优势发挥得淋漓尽致,为社会经济发展做出了巨大贡献。近年来,细数将半导体技术引入核辐射探测器领域的过程,我国的相关科研单位耗费了大量的人力、财力和物力。随着时代的发展,深化半导体材料和技术在核辐射探测器的运用研究将继续为我国的科技发展提供重要支持。结合本文研究方向,拟从半导体探测器特性的实验研究层面展开,利用实验数据进行相关讨论。 1半导体探测器的内涵 半导体探测器以其高效、实用、成本低、性能稳定等特性,目前在各个领域的应用十分广泛。明确半导体探测器的内涵概念,能够深化我们对半导体探测器的了解,为接下来的更深入的探究工作打下坚实基础。接下来笔者就从半导体探测器的概念及发展历程两个方面来粗浅剖析半导体探测器的内涵:1.1半导体探测器的概念。顾名思义,半导体探测器就是利用半导体材料和特点研发的探测设备。结合原理分析,半导体探测器是一种通过锗、硅等半导体材料物理属性、并利用其作为探测介质的辐射探测器。由于半导体探测器的工作原理和气体电离室有诸多相似之处,因此半导体探测器也被称之为固体电离室。从技术原理的层面来讲,半导体探测器的工作原理是在半导体探测器的灵敏体积内带电粒子产生“电子——空穴对”,之后“电子——空穴对”在外电场环境下做出漂移继而产生并输出信号。经过大量科学家的研究,半导体探测器诞生至今,经过不断的技术概念和材料改良,目前性能和效用已经十分优良。1.2半导体探测器的发展历程。半导体技术在核辐射探测器方面的应用分为几个阶段:第一个阶段是八十年代之前。当时的探测器受到技术技术条件和认知的影响,最为常见的探测器是GM计数管探测器。这种GM计数管探测器的产品性能和效果并不理想。随着技术的不断更新和科学家探索的深入。第二个阶段是九十年代之后,在法国、德国出现了用半导体材料作探测器的小型剂量仪器。至此,半导体技术正式被应用于探测器领域。这种半导体探测器具有体积小、工作电压低、耗能少等优势,这些特点为半导体探测器的应用空间和范围奠定了良好基础。 2用于微电子化计量仪的半导体探测器特性的实验方法 为了进一步地探究半导体探测器的特性,更明确地了解并认知其优势,笔者通过一组实验来进行说明。在这一实验中笔者所用的半导体测试器是目前业界内比较新型的设备,它是笔者单位和某原子能科学研究院合理研发的。实验中与半导体探测器相连接的电力属于微电子学混合电路。下面笔者对实验方法(如图2.1所示)作详细的论述与分析:图2.1实验示意图考虑到夜晚的干扰信号比白天小很多,因此我们在做此实验时选择在了晚上的时间段。为了处理好半导体探测器特性实验中噪音大的问题,本次实验所选择的单道阈值是0.21V。在实验中,主放大倍数为50积分、微分常数为0.5μs。定标器的工作方式为积分,脉冲为正脉冲方式。基于上述这些情况,我们的“用于微电子化计量仪的半导体探测器特性”实验研究正式开始。 3用于微电子化计量仪的半导体探测器特性的实验数据及处理 关于特性研究实验过程中的实验数据及处理方式,笔者对其进行了详细的记录。笔者将半导体的探测器面积分为10平方豪米、25平方毫米和50平方毫米三种数据类型来进行测验。第一,半导体探测器的面积为10平方毫米,98型的半导体探测器辐射响应特性的数据结果如图3.1、3.2所示,图中所反映出来的数据指标是偏压为1V和3V的情况下,98型号的半导体探测器中净计数和剂量率之间的关系;99型的半导体探测器所反馈的实验曲线如图3.3、3.4所示,98型半导体探测器的辐射响应特性数据如图3.5、3.6所示。图中所反映出来的数据指标是偏压为1V和3V的情况下,98型号的半导体探测器中净计数和剂量率之间的关系。第二,当半导体探测器的面积增加到25平方毫米之后,99型的半导体探测器辐射响应特性的数据结果如图3.5、3.6所示,图中所反映出来的数据指标是偏压为1V和3V的情况下,99型号的半导体探测器中净计数和剂量率之间的关系。基于系列实验分析,当半导体探测器的面积从10平方豪米增加到25平方毫米,在递增到50平方毫米的过程中,在不同的偏压下,98型和99型的半导体探测器的净计数率在0.869cGy/h点上,半导体探测器的型号和探测器偏压的关系如表1所示。在表中,在照射量率为均为1的情况下,当半导体探测器的偏压设定为1V时,探测面积为10平方毫米的98型探测器的净计数率是68.2,探测面积为25平方毫米的98型探测器的净计数率是104.0;探测面积为50平方毫米的98型探测器的净计数率是181.7,探测面积为10平方毫米的99型探测器的净计数率是125.3。当半导体探测器的偏压设定为3V时,探测面积为10平方毫米的98型探测器的净计数率是90.4,探测面积为25平方毫米的98型探测器的净计数率是167.6;探测面积为50平方毫米的98型探测器的净计数率是316.4,探测面积为10平方毫米的99型探测器的净计数率是178.6。 4用于微电子化计量仪的半导体探测器特性的结果与讨论 通过上述关于不同型号半导体探测器在不同辐射面积中辐射响应特性等相关数据的分析我们可以得出如下三个方面的结论:第一,该半导体探测器的工作电压相对较低,对γ响应十分敏感。当“用于微电子化计量仪的半导体探测器特性研究”的实验电压在1V—3V单偏压电源数据之间变动时,半导体探测器的灵敏度能够在68-316S/(R/h)区间进行变化。结合实验数据的分析与反馈,总体来讲,辐射面积为10平方毫米的99型探测器性能比辐射面积为10平方毫米的98型探测器性能优良。在同样的实验条件中,用来测定DM91的辐射面积为10平方毫米的半导体探测器灵敏度情况如下:当实验偏压为1V时,10平方毫米的半导体探测器灵敏度为87.2;当实验偏压为3V时,10平方毫米的半导体探测器灵敏度是1.8。对比关于试验偏压和不同辐射面积的半导体探测器灵敏度的这几组实验数据,我们可以得出如下结论:辐射面积为10平方毫米的99型半导体探测器敏感度性能相比较国外辐射面积为10平方毫米的半导体探测器,在对γ辐射方面的灵敏度方面性能要高出很多。也就是说我们目前的辐射面积为10平方毫米的半导体探测器性能已经达到并超出国外同类探测器的水平。第二,从噪音阈值的层面来讲,本次实验中所采用的半导体探测器噪音极小,这种小分贝的噪音数值可以显著提升信噪比,这种情况可以促进微电子学设计工作的更好开展。这一点在微电子化计量仪的半导体探测器特性实验中虽然是一个细节,但也应当充分引起我们的注意和重视。第三,本次“用于微电子化计量仪的半导体探测器特性”实验中,当探测器的屏蔽材质发生变化时,其抗干扰能力也会有明显改变。这一现象表明在实验室中,空间的电磁干扰因素需要引起实验者的重视。 5结束语 综上所述,半导体探测器在当前多种行业中所发挥的作用不容忽视,为了探究“用于微电子化计量仪的半导体探测器特性”,笔者通过开展一项专题实验来进行阐述与说明,在上述文段中,笔者不仅对实验的方法进行罗列和描述,还对实验的数据及处理进行对比分析,并有针对性地提出自己的见解。通过上述实验的分析,笔者希望能够唤起更多业界同行对于半导体探测器特性的关注,通过群策群力,为促进半导体探测器的运用水平贡献力量。 作者:马骏 单位:东华理工大学 微电子论文:微电子学与集成电路分析 1微电子学与集成电路解读 微电子学是电子学的分支学科,主要致力于电子产品的微型化,达到提升电子产品应用便利和应用空间的目的。微电子学还属于一门综合性较强学科类型,具体的微电子研究中,会用到相关物理学、量子力学和材料工艺等知识。微电子学研究中,切实将集成电路纳入到研究体系中。此外,微电子学还对集成电子器件和集成超导器件等展开研究和解读。微电子学的发展目标是低能耗、高性能和高集成度等特点。集成电路是通过相关电子元件的组合,形成一个具备相关功能的电路或系,并可以将集成电路视为微电子学之一。集成电路在实际的应用中具有体积小、成本低、能耗小等特点,满足诸多高新技术的基本需求。而且,随着集成电路的相关技术完善,集成电路逐渐成为人们生产生活中不可缺少的重要部分。 2微电子发展状态与趋势分析 2.1发展与现状 从晶体管的研发到微电子技术逐渐成熟经历漫长的演变史,由晶体管的研发以组件为基础的混合元件(锗集成电路)半导体场效应晶体管MOS电路微电子。这一发展过程中,电路涉及的内容逐渐增多,电路的设计和过程也更加复杂,电路制造成本也逐渐增高,单纯的人工设计逐渐不能满足电路的发展需求,并朝向信息化、高集成和高性能的发展方向。现阶段,国内对微电子的发展创造了良好的发展空间,目前国内微电电子发展特点如下:(1)微电子技术创新取得了具有突破性的进展,且逐渐形成具有较大规模的集成电路设计产业规模。对于集成电路的技术水平在0.8~1.5μm,部分尖端企业的技术水平可以达到0.13μm。(2)微电子产业结构不断优化,随着技术的革新产业结构逐渐生成完整的产业链,上下游关系处理完善。(3)产业规模不断扩大,更多企业参与到微电子学的研究和电路中,有效推动了微电子产业的发展,促使微电子技术得到了进一步的完善和发展。 2.2发展趋势 微电子技术的发展中,将微电子技术与其他技术联合应用,可以衍生出更多新型电子器件,为推动学科完善提供帮助。另外微电子技术与其他产业结合,可以极大的拉动产业的发展,推动国内生产总值的增加。微电子芯片的发展遵循摩尔定律,其CAGR累计平均增长可以达到每年58%。在未来一段时间内,微电子技术将按照提升集团系统的性能和性价比,如下为当前微电子的发展方向。 2.2.1硅基互补金属氧化物半导体(CMOS) CMOS电路将成为微电子的主流工艺,主要是借助MOS技术,完成对沟道程度的缩小,达到提升电路的集成度和速度的效果。运用CMOS电路,改善芯片的信号延迟、提升电路的稳定性,再改善电路生产成本,从而使得整个系统得到提升,具有极高研究和应用价值。可以将CMOS电路将成为未来一段时间的主要研究对象,且不断对CMOS电路进行缩小和优化,满足更多设备的需求。 2.2.2集成电路是当前微电子技术的发展重点 微电子芯片是建立在的集成电路的基础上,所以微电子学的研究中,要重视对集成电路研究和分析。为了迎合信息系统的发展趋势,对于集成电路暴露出的延时、可靠性等因素,需要及时的进行处理。在未来一段时间内对于集成电路的研究和转变势在必行。 2.2.3微电子技术与其他技术结合 借助微电子技术与其他技术结合,可以衍生出诸多新型技术类型。当前与微电子技术结合的技术实例较多,积极为社会经济发展奠定基础。例如:微光机电系统和DNA生物芯片,微光机电系统是将微电子技术与光学理论、机械技术等结合,可以发挥三者的综合性能,可以实现光开关、扫描和成像等功能。DNA生物芯片是将微电子技术与生物技术相结合,能有效完成对DNA、RNA和蛋白质等的高通量快速分析。借助微电子技术与其他技术结合衍生的新技术,能够更为有效推动相关产业的发展,为经济发展奠定基础。 3微电子技术的应用解读 微电子学与集成电路的研究不断深入,微电子技术逐渐的应用到人们的日常生活中,对于改变人们的生活品质具有积极的作用。且微电子技术逐渐成为一个国家科学技术水平和综合国力的指标。在实际的微电子技术应用中,借助微电子技术和微加工技术可以完成对微机电系统的构建,在完成信息采集、处理、传递等功能的基础上,还可以自主或是被动的执行相关操作,具有极高的应用价值。对于DNA生物芯片可以用于生物学研究和相关医疗中,效果显著,对改善人类生活具有积极的作用和意义。 4结束语 微电子学与集成电路均为信息技术的基础,其中微电子学中囊括集成电路。在对微电子学和集成电路的解析中,需要对集成电路和微电子技术展开综合解读,分析微电子技术的现状和发展趋势,再结合具体情况对微电子技术的当前应用展开解读,为微电子学与集成电路的创新和完善提供参考,进而推动微电子技术的发展,创造更大的产值,实现国家的持续健康发展。 作者:胥亦实 单位:吉林大学 微电子论文:“微电子工艺学”课程设计研究 微电子工艺学课程学时较少,内容丰富,技术一日千里,对师生提出较高要求。有限的课时下,教师应突出重点,让学生掌握大纲规定的教学内容。对重点内容、难点内容讲深讲透;布置作业引导学生进行创新性研究,让学生把课堂理论转化为具体电路、版图设计,提高动手能力。“微电子工艺学”课程共有32学时,主要为理论教学。理论教学模式和实践教学仍处于摸索阶段,教学效果有待提高。本文对其课程设计进行相关研究与探索。将教师的理论教学、实验教学与学生的自主学习相结合,激发学生学习兴趣,培养动手能力,提高教学效果;建立完善的试题库体系;利用已有的实验条件和仿真平台开展工艺实验和工艺流程仿真,建立一套完善的工艺设计实验教学体系;完善已有的专业见习和专业综合训练实践教学,让学生在见习和综合训练中得到锻炼,增加动手能力;进行网络教学平台建设,充分利用网络资源和网络平台形成良好的师生互动。本文拟解决的问题是制定面向电子科学与技术专业的“微电子工艺学”理论教学、实践教学、网络教学、题库建设、课程考核以及实施标准等课程设计。 一、国内外研究现状分析 2006年,电子科技大学罗小蓉老师强调将教师的理论教学、实验教学与学生的自主学习相结合的教学方式,以激发学生的学习兴趣,培养动手能力,提高教学效果。电子科技大学中山学院陈卉2016年提出“微电子器件”实验教学改革与探索。2012年,哈尔滨工业大学王蔚提出从课堂教学与实践教学整合角度出发,将“微电子工艺”课程的教学模式、内容、教材等将课堂、实验、实习3种不同教学形式作为一个课程模块穿插讲授,理论与实践彼此相互促进,编写教材,进行初步实施及评价,获得学生和微电子课程群其他课程主讲教师的肯定,评教结果为“A+”。2010年,华南理工大学廖荣提出微电子工艺实习教学改革探索。加快发展我国微电子产业成为刻不容缓的大事。高校必须为民族微电子产业做出贡献,让学生在校期间熟悉双极型和MOS集成电路的制造工艺流程,了解集成电路的新工艺和新技术,为学生毕业后从事相关专业打下坚实基础。 二、具体实施方案 1.课堂理论教学及学生学习效果实施标准建设。根据“微电子工艺学”知识点较多且抽象、工艺流程复杂等特点,教师在课堂教学中要重视与学生的互动,强调学生的自主学习能力培养,将讲解为主体改变为讲解——学习双主体。方法如下:首先,精简讲授时间,增加课堂讨论环节,给出课堂讨论结果的评价标准。对于“微电子工艺学”难度较大、实践性较强的专业优秀课,学生独立思考尤其重要。增加课堂讨论环节是让学生独立思考的最好方法,但会减少理论课的时间,需要建立以下实施方案:①每堂课都要仔细设计该课主题,明确重难点,精简讲授时间;②合理设计和安排思考题和讨论题的内容以及实施方法;③合理设计和安排讨论效果的评价标准,激发学生学习积极性。其次,增加教学专题的seminar,采用案例教学方法,使学生不仅能理解基本理论,同时能结合应用,学会基本、常用的微电子器件工艺制造方法。2.习题试题库建设及理论考核标准。课堂练习题和思考题题库建设。根据该门课的特点,合理设计和安排本课主题下的思考题和练习题,使课堂教学有条不紊地进行。调动学生积极性,循序渐进地接受知识,提出问题、分析问题。目前,我校没有完善的“微电子工艺学”考试试题库。本项目拟根据国内外研究成果,结合我校实际和教学大纲编写试题库,使具有不同题型、不重复题目的试卷达10套以上。具体理论考核标准:测试项目一:课堂表现考核、考核内容、课堂表现情况;考核形式:以第一次形成性考核的条件及学生在课堂的表现为基础进行,主要内容为课堂回答问题、专题讨论、口试等。考核时期:课程结束为周期。测试项目二:作业考核,包括平时作业考核和登录网络教学平台进行学习的考核两部分;登录网络教学平台进行学习的考核。测试项目三:课堂卷面考核内容:课程大纲要求掌握的内容;考核形式:抽取题库中的试题进行卷面考试;考核时期:课程教学的最后两节课。3.实践教学实施标准与实验教学改革。本项目拟对实验教学内容进行改革,制定实施和测试标准。进一步调整实验课程方案,安排一次对新工艺和新技术的调查研究和一周的器件工艺流程仿真的课程设计。根据实验课程设置目标,编制“微电子工艺学课程设计指导书”,制定具体的实施方案和评价方案。拟设置的工艺设计的具体内容:利用器件仿真软件Medici和工艺仿真软件Tsuprem4,完成LDMOS和IGBT新结构的器件和工艺仿真设计,以汇报、答辩且最终以论文的形式提交。实验目的:学会利用模拟工具观察新结构的基本特性;通过实验设计掌握器件的工艺流程;在设计过程中体会设计器件结构的各个参数的折中关系和流程的烦琐性,初步建立工艺设计的思维。实践教学内容需要在教学的实际工作中不断更新,根据学生情况增减内容和调整教学大纲。实验教学测试标准:测试项目一:集成电路的新工艺和新技术前沿调研报告。考核内容:对集成电路的新工艺和新技术前沿的调研。考核形式:按时提交集成电路的新工艺和新技术前沿调研报告,字数不少于2000字。考核时期:课程结束2周内完成。测试项目二:工艺仿真设计和小论文撰写考核内容:结合工艺仿真软件Tsuprem4,完成LDMOS和IGBT系列新结构的设计论文。考核形式:以报告形式答辩,最终提交LDMOS和IGBT新结构的设计论文,字数不少于2000字。考核时期:课程结束1周内完成。4.专业见习。学生一方面可以利用学校学院筹建中的实验平台完成工艺相关实验,如微电子工艺实验室。主要功能是使学生初步掌握微电子器件的工作原理、工艺参数的控制方法。器件特性参数的测试分析方法、信息功能材料的制备和结构性能测试方法。内容涵盖CMOS工艺,半导体材料和器件制备工艺、LTCC材料制备和封装工艺、多芯片组件技术,MEMS传感技术及微系统构建工艺等,如微系统封装与测试实验室。该实验平台功能用于微系统封装与测试。实验内容包括各种可用于微系统封装的基板材料及其封装技术研究,系统级封装三维复杂结构的电磁场、热场分析建模、电特性、热特性快速仿真、复杂混合信号完整性分析、电磁兼容、热效应问题的认识和优化处理,封装工艺、可靠性与测试技术研究。集成电路设计实验室:集成电路(IntegratedCircuit,IC)通过一系列特定加工工艺,将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件按照一定电路互连集成在一块半导体单晶片(如硅或砷化镓)上,封装在一个外壳内,用以执行特定电路或系统功能的电子器件。该实验室平台主要用于集成电路设计。5.完善网络教学平台建设。充分利用学校已有的网络资源,在网络教学平台上完成课程创建和内容填充、作业功能、互动功能、阅读资源等内容;学生可以在课下参加讨论与交流、提交与查阅作业,还可以进行一对一的答疑解惑等。本文结合微电子工艺学的理论教学、实验教学与学生的自主学习,从课堂设计、课程考核标准、题库建设、实验环境建设、见习实习和网络平台建设等多方面进行课程设计。具体来说:①在课堂理论教学中,参考借鉴国内外著名高校的实施方法,制定学生课堂表现的考核标准,给出如增加课堂讨论、专题seminar、学生项目PPT展示的环节的具体实施建议,增加学生的参与度和学习热情;②期末考核中,参考借鉴国内外著名高校的教学大纲和教学重点,编写一套能极大指导学生学习的试题库和习题库,打下坚实的理论基础;③根据微电子行业的发展和我校实际,建立一整套合理的实验内容和实验体系,使学生在有限的时间内掌握微电子工艺学的优秀技术和方法;④利用仿真软件模拟实际工艺流程,完成CMOS以及BCD工艺设计;⑤利用网络教学平台以帮助学生巩固已学知识,解决难题,实现师生互动,让电子科学与技术专业的学生通过这门重要专业课学习,在掌握微电子基本理论和技术的基础上具备自主学习,独立研究,勇于创新的能力,成为有一技之长的当代微电人。 作者:吴丽娟 宋月 张银艳 雷冰 唐俊龙 谢海情 刘斯 单位:长沙理工大学 微电子论文:微电子学概论多媒体课件的设计 摘要:基于微电子学概论课程的特点,介绍了微电子学概论课程多媒体课件的设计方法与过程,从教学实际出发,精心组合多媒体中的各要素,实现课件最优化,为学生的自助式学习提供一个具有交互式功能的多媒体课件系统。 关键词:微电子学概论;多媒体;交互式 随着信息技术的飞速发展,传统的教学方式已经很难适应现代教育的需要,将多媒体技术应用到教学过程是弥补传统教学教育方式的诸多不足,提高教学效果的有效手段。多媒体课件是开展计算机辅助教学的一种基本的教学软件,其设计方法直接影响到课件的开发质量和课堂教学的实际效果。 微电子学概论课程的主要内容包括了微电子技术的发展历史、半导体物理和器件物理基础、集成电路基础、集成电路制造工艺、集成电路及系统芯片(SOC)设计方法学及设计技术、微机电系统(MEMS)技术、封装技术、微电子技术发展的一些基本规律等,是一门与实际联系很紧密,形象化教学素材十分丰富的课程,将这门课程开发转化为多媒体CAI课件对提高教学效果、教学质量非常有益。 一、多媒体课件设计的指导思想 现代教育观念强调素质与能力的培养,重视学生在教学活动中的自主活动,要求将学生作为教学的主体。为此,应该把“以学生为主体,以教师为主导”作为多媒体课件设计的指导思想,把它设计成助学式的并且具有交互功能的课件[1]。此外,多媒体课件必须既符合相关课程的特点,又符合一般教学规律,且利用多媒体计算机辅助教学的多种技术手段进行设计和制作。对于微电子学概论课程,多媒体CAI课件应该满足以下基本特点: 1.微电子学概论课程中的版图技术、制造工艺、器件、封装等内容均需要演示较为复杂的图形或过程。因此,需要充分利用多媒体技术,将图像、动画、音频、文字、视频等进行合理的处理,做到图文并茂,形象生动,以有助于提高教学质量。 2.多媒体CAI课件应当有丰富的信息资源,便于扩大学生的知识面。在传统的教学中,信息来源非常有限,且缺乏灵活性、方便性和交互性;随着信息技术的发展,教师可以通过更多的渠道获得文字、图像、音频、动画、视频,甚至三维虚拟现实等多方位信息用于多媒体课件制作,使教学内容更丰富,教学方法灵活多样[2]。 3.微电子学是一门发展很快的学科,所以多媒体课件需要及时更新。由于受到教材限制,传统教学方式所覆盖的教学内容、教学深度和广度都十分有限。而多媒体技术可采用硬盘、光盘等存放教学内容,易于从互联网获取更新的信息,具有强大的可扩展性,便于教学内容的及时更新,这是传统教材所远远不能达到的[2]。 二、多媒体课件的设计制作 多媒体CAI课件制作的基本过程是:首先,用相应的计算机软件对文字、图形、图像、音频和动画等各种素材进行采集或制作。其次,根据教学大纲的要求,把教学内容编写成脚本,设计好计算机每一屏幕所要呈现的教学内容,并且把教学信息链接成网状的、非线性的教学程序。最后,用多媒体素材编辑合成软件将各种教学信息素材连接成完整的多媒体应用系统[1]。 目前市面上可用于多媒体应用程序创作的软件工具非常多,Authorware是一款交互式多媒体应用程序创作工具,它能够很好的支持多种格式的多媒体文件,并能够把这些多媒体文件集成到一起,起到丰富课堂内容优化课堂结构的作用[3]。通过Authorware实现微电子制造过程真实情景的再现和元器件内部载流子运动的模拟,有利于培养学生的探索、创造能力。 (一)素材的采集及制作 多媒体素材的采集和制作是CAI课件设计制作的前提。采集即收集各种相关材料如视频、音频、彩色照片等,而制作则是将多媒体素材转换为计算机所能识别形式的过程。 多媒体课件需要大量各种各样的素材,如声音、视频、图形图像、动画等等;对于微电子学概论课程而言,可有制造工艺流程录像以及版图层、封装结构、器件结构等各种各样的图形及动画。因此,素材的收集及制作需要大量的时间和各种各样的渠道,在平时应注意收集归类,以便日后方便使用。对于文本、图片资料可以用扫描仪等设备将书本内容直接扫描即可;但是对于制造工艺流程录像,则需要通过互联网获得;而一些演示器件内部载流子运动过程的动画,则需要亲自制作。但是,直接扫描和互联网得到的数据一般是非常原始的,必须经过处理过程才能用于多媒体制作。部分素材则需要采用专门软件进行设计制作,才能更好地满足多媒体课件系统的需要[2]。 (二)脚本的设计 多媒体课件软件脚本的设计应建立在对学生的学习心理和学习方式充分了解的基础上。对教学方式的描述,教学内容取舍的决定应具有很强的针对性,做到重点突出、中心明确、层次分明,并注重启发学生的思维,引导学生应用所学知识去创造性地分析问题、解决问题。因此,多媒体课件软件脚本的创作一般由教学实践经验比较丰富的教师来支持完成[2]。 (三)多媒体应用系统设计 一个助学式的并具有交互功能的多媒体课件应形成一个完整的系统,该系统在功能上应包括课件演示、动画演示、习题系统和课件管理等部分,并具有一个与之密切相关的多媒体文件集合。在完成多媒体课件素材的采集及制作和脚本的设计后,采用多媒体素材编辑合成软件将各种教学信息素材连接成完整的多媒体应用系统,使学生能够通过网络进行学习、作业以及答疑解惑。 三、多媒体教学课件设计总结 一个良好的多媒体课件要能够发挥教师的引导作用,充分发挥学生的主观能动性,要以学生为中心,让学生自己思考,通过丰富的课件内容去感知知识的内涵。此外,一个成功的多媒体课件更离不开教师的精心设计,使教学情境环环相扣,引导学生积极的思考,最终达到掌握知识,应用所学知识去分析问题、解决问题的目的。 多媒体课件虽然种类繁多,但其目标始终是为教学服务,优化课堂教学结构,提高课堂教学效率,既要有利于教师的教,又要有利于学生的学。因此制作多媒体课件要根据课堂教学的特点遵循教学性原则、控制性原则、简约性原则、科学性原则和艺术性原则等基本原则。 四、结束语 多媒体教学提供了一种学生主动参与、师生互动、协同学习的良好环境,运用多媒体教学,具有传统教学手段不可比拟的优势。在微电子学概论课程中采用多媒体CAI教学,既节省了很多板书和作图时间,又可以借助动画、视频等多媒体技术直观地表现课程的重点、难点,使学生易于理解和记忆,取得良好的教学效果。
引言 随着我国社会经济的快速发展,生态环境问题愈来愈严重,因而使用先进技术提高环境监测准确性,整治和保护环境势在必行。目前,通讯技术正快速发展,如5G互联网技术、WiFi、GPRS、ZigBee、LoRa、NB-IoT等,在其中NB-IoT相比于其他专业性具有耗能低、成本费用低、遮盖广和连接点半等特点。文中设立了一种基于NB-IoT的生活环境监测系统,该网站以STM32F103RBT6单片机设计为微控制器,应用多种多样感应器来精准测量空气温度环境湿度、PM2.5和CO等主要参数,运用BC26控制器将收集的数据保存到云管理平台,用户可根据网页页面及时查看环境监测数据,并设计出对应的治理方案。 1环境物联网的关键技术 本研究设计的一种环境物联网监测系统主要针对大气污染监测工作,其整体结构包含包括应用层,网络层及感知层。图1为结构示意图。应用层做为自然环境物联网的终端用户,能够提供更好的人机交互,并且通过监控系统的服务器手机软件解决、剖析、表明和储存从感知层收集的数据信息[1],从而使得用户可对大气污染有更加清楚、更加直观地掌握。网络层主要是对数据的传送,包含短距离传送和长离传输两大类。短距离传送通常采用ZigBee、WiFi、手机蓝牙等新技术,大气环境监测里的短距离传送最优方案为ZigBeewifi网络传送;长距传送时,选用4G互联网开展,是因为4G互联网具备大空间、高速传输的特征。感知层关键应用ZigBee传感器网络互联网来搜集环境空气数据信息等主要参数[2]。ZigBee传感器网络互联网由监管区域范围一组功耗低、降低成本传感器节点而构成,其具有数据收集、文件存储、数据处理方法、数据信息接收作用[8-9],并实现监控区域内环境空气数据收集整理以及有效的展示[3]。 2基于物联网的环境监测系统设计 2.1整体设计方案 基于物联网的环境监控系统由传感器节点、汇聚节点、网关节点和云端接点组成,拓扑结构见图2。传感器节点主要选择环境温度、湿度、光照强度、大气压等数据作为环境监控系统的主要收集数据,并且通过LoRa模块发送至汇聚节点;汇聚节点根据LoRa无线通信网络开展互联网内数据的收集整理与分享;网关节点选用LoRa与NB-IoT无线接收模块联合设计,根据LoRa模块搜集互联网内数据信息,根据NB-IoT控制模块将收集到的物联网技术环境数据发送至云端,云端接收到数据信息之后进行数据储存和显示,当数据信息超出阀值时,用邮件、短消息等方式提示报警。运用两种通讯方式形成混和组网方案,既发挥出LoRa成本低、功耗低、长距离通讯的优点,也能够通过利用NB-IoT填补LoRa不能通过运营商网络向云端传送数据的缺陷[4]。 2.2硬件设计 硬件系统主要由控制器最小耗能电路系统,温湿度采集电路、PM2.5、CO数据采集电路,声光报警电路,电源电路和NB-IoT模块组成,其硬件系统架构见图3[5]。2.2.1最小系统设计STM32最小耗能系统电路由微处理器、复位电路、晶振电路和电源电路组成,见图4。微控制处理器选用STM32F103RBT6,该处理芯片具有丰富的外接设备网络资源,包括通用USART、I2C、SPI、CAN和USB等接口,工作标准电压为2.0~3.6V,工作温度范围-40~105℃,是一款性能卓越、功耗低的单片机。该硬件系统应用采用USB供电,且供电电压为5V,而单片机设计工作标准电压为3.3V,所以需要经过AMS1117-3.3降压[6]。2.2.2温湿度采集、PM2.5和CO采集模块设计目前市面上湿度传感器品种繁多,本研究设计的主要是选用DHT11型湿度传感器。该湿度传感器是一款功能损耗低、带审校功能性的温度湿度复合性感应器,该感应器内部结构包含一个电阻式感湿电子器件和一个NTC测温元件,可确保测量数据的稳定和长期稳定性。该控制板应用CAN总线通讯,因此,与单片机设计通信只需再加上4.7kΩ匹配电阻就可以,温度湿度收集电源电路见图5[7]。此外,现在市面上用于检测空气中PM2.5感应器通常是红外感应型激光器型,该平台选用一款光电子器件细颗粒物检测传感器GP2Y1014AU。该传感器检测的颗粒物最少直径为0.8μm,导出模拟电压和所测的物质浓度值正相关,其电源电路见图6。本系统选择MQ-9传感器来精确测量CO浓度值,这款感应器对CO检测灵敏度比较高,坚固耐用,成本费用低,电路原理较简易。 2.3无线通信模块 LoRa通讯技术选用CSS无线通信调制技术,既能够完成远程传输,还能降低接收器的复杂度,有效的对抗多普勒效应和多径衰落。与传统式FSK技术相比,LoRa调制解调器在牺牲一定数据传输速率的情形下,显著提升了接收器的灵敏度。本次所选用的SX1280控制模块具有较高的同信道抑制能力,发射功耗为12dBm,LoRa调配模式中接收机灵敏度最多可达到-132dBm[8]。此外,SX1280还有着极低功耗,在休眠状态模式下电流量耗费仅8μA,接收模式中电流量耗费仅20mA,推送模式中电流量耗费仅46mA。NB-IoT是一种面向低传输速率的多源物联网通讯技术,该技术覆盖面积广、敏感性低,适用传输距离远且低功耗要求较高的情景,如无线智能抄表等服务。NB-IoT能根据现有蜂窝网络来进行设计,可凭借运营商网络将传输数据传输至云端。与传统式GPRS网络相比,NB-IoT链接有着更远的传输距离,更低的功耗。本次采用的WH-NB75-B5控制模块推送电流量约336mA,接受电流量约40mA,PSM省电模式电流量约6mA。 2.4报警电路设计 本系统硬件部分设置了声光报警器控制模块,该组件由三极管、声控开关和发光二极管构成,当某个因素不符合城市空气质量标准时,系统会传出声光报警提示,工作人员应采取相应措施。声光报警器电源电路见图8。 2.5软件设计 2.5.1传感器节点的软件开发 传感器节点具有数据收集和实时传输数据等功能。当终端节点接入到网络时,最开始进入睡眠模式,系统根据睡眠质量记时器来设置初始计数值,当记数器的计数值相当于初始计数值时,造成中断数据信号以唤起该节点。节点唤起后,开展数据收集和传输。随后,该节点再度进入睡眠模式以达到节能降耗效果。路由节点除收集信息外还担负互联网技术无线路由桥接的功效,因此该平台无法使用睡眠模式。连接路由器点加上至互联网后,务必每日进行两项工作目标:一是探寻子节点并将其导到网络里,明确“父子关系”,之后将子节点数据转发到互联网;二是搜集本身源数据,并把数据转发到上级领导路由节点或协调器。 2.5.2网关节点的软件开发 网关节点是传感器网络的核心,主要包括ZigBee无线网络接口模块,主控制器控制模块和4G网络接口。网关节点上电后,协调器产生ZigBee网络,实时进行数据处理,图9为网关节点的工作流程。首先,通过主动扫描确定网络协调器,发送要求指令,并设定扫描限期。假如在这段时间未检测到信号,则可将这一链接点作为互联网协调器设置ZigBee网络。其次,扫描仪从可用的安全通道中选择最佳安全通道作为ZigBee网络通道。最后,协调器明确唯一的网络标识并实现ZigBee网络复位。协调器承担网络运行期间的监控与维护工作,识别出服务器接收的数据信息后,对数据种类进行核对并把其分享至对应的连接点,同时把每个连接点上传的数据帧传输至IP地址,然后发给监控系统的主机服务器。监控系统中心储存处理后,显示通过终端设备接收到的各种数据信息。 2.5.3云端节点设计 云端连接点采用云平台设计方案,可实现数据储存、显示与报警功能,便于查看现阶段的信息数据及历史时间数据。警报推送功能设置在警报标识后,若数据信息超过规定阀值,就可利用电子邮件、短消息等形式推送报警信息。 2.5.4监控中心组网设计 监控软件根据VC编程实现,包含登陆界面、数据信息监控和数据储存。其能通过4G通讯模块实现网络服务器和手机客户端的数据传输和资料显示,并把获得的数据储存在后台的Excel表格中,这样可以方便员工对数据记录进行处理分析。监控APP基于TCP协议搭建,在通信过程中,网络服务器必须指定IP地址和服务器端口才可以与手机客户端建立通讯,手机客户端只需浏览访问互联网并获得云服务器IP地址及其服务器端口参数,就可以实现相关系统的数据传输,监测中心通信。 3系统测试 3.1组网测试 组网系统检测是测试系统各部件功能的实现状况。测试中,应用2个传感器节点、2个汇聚节点、1个网关节点进行系统的功能测试。检测时间为2021年5月7日星期四00:00-24:00,天气为晴转阴。云端平台获得了2个传感器器节点环境温度、环境湿度、光照强度、大气压强的相关测试数据。如图11所示,2个连接点所测定的环境监控系统数据趋势相同,但是由于两连接点处于不同的检测部位,环境温度、相对湿度及阳光照度有微小差别。大气压强数据信息没有出现明显变化,且因为两连接点数据信息一致,图上仅展示出一条曲线图。根据物联网云平台解决方案,可以通过智能移动设备、计算机系统开展实时动态查询,以Andorid设备为例,用户可以通过APP查询实时动态。由于检测系统在规划之前就已经充分考虑可扩展性,中后期可在系统软件中加入多个终端设备数据收集连接点。通过试验,可得到被测量点的PM2.5浓度值、温度、环境湿度状况趋势图(周期时间为30天),其数据测试见图12。 3.2通信距离测试 通信距离测试是检测连接点在复杂条件下的合理通信距离,该性能是评价整个系统信号覆盖能力的指标。检测地址设置在道路的辅路上,两边设置密集的绿植,从而模拟野外情况。检测传输速度为1Kb/s,发送功能损耗为12dBm,无线天线类型是2.4GHz无线天线。每一组数据检测3次,每一次推送100个18B数据包文件,网络丢包率取3次均值进行测算,测试数据见表1。LoRa连接点在1Kb/s传输速度下以低于3%的丢包率完成800m通讯距离的复杂自然环境通信测试。 3.3功耗测试 根据LoRaMACClassC协议设计系统协议,该协议中LoRa控制模块在工作模式中未传输数据时均处在接收状态。实验操作中,应用3.3V电源供电,对各个模式中开关电源端电流量消耗模式进行测试。测出系统功耗在低功耗模式下,电流量耗费为0.842mA,接收模式中电流量消耗为47.4mA,推送模式中电流量耗费为47mA。 4结论 本研究应用LoRa与NB-IoT两种低功耗物联网通信技术设计了一套基于物联网的环保监测系统。该系统可以对检测区域环境监控信息进行数据采集,再依托LoRa与NB-IoT混和网络将数据发送到云端,并能对超出阀值的数据信息报警。为验证结果,对所测量点30天内的PM2.5浓度值、环境温度、环境湿度数据信息绘制曲线图,并与标准的PM2.5细颗粒物浓度值、环境温度、环境湿度检测仪数据信息对比,结果显示,该系统与传统方案相比部署更方便,成本更低廉,采用无线通信方式监测范围更大,可视化界面更直观,因此值得推广与应用。 参考文献 [1]刘皎,曹荣荣,张林,等.大气环境物联网监测系统设计[J].自动化技术与应用,2020,39(8):70-73. 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航空新技术论文:“福特级”航空母舰新技术 一提起航空母舰,映入人眼帘的往往是其海上巨无霸的形象。作为现代海上作战体积最大的移动堡垒,航空母舰不仅是一个国家大国地位的象征,更拥有极为强大的战斗力,是一国海上军事威慑的重要战略力量。美国是当前拥有航空母舰数量最多的国家。载有大量战机的核动力航空母舰,无疑是美国强大军事实力的招牌。在各国的武器库中,还找不出一款比航空母舰战斗群更具有惊人战力的进攻性武器。航空母舰能够在远离路基支援的战场条件下,驰骋于占地球表面积70.8%的海洋之中,并可在数个月的时间内对特定目标展开持续攻击。战力如此卓越的航空母舰战斗群显然早已成为美国各战区指挥官的“宠儿”。这也导致美国航空母舰在海外的战备值班周期不断延长。除了航空母舰战斗群的攻击实力外,航空母舰上所配备的各类高科技武器与装备,也是支撑其得以驰骋深蓝的重要利器。 从“尼米兹级”到“福特级” 美国当地时间2017年4月9日,全球第一艘“福特级”航空母舰福特号进行了海上测试。当天,“福特号”航空母舰被拖船从位于弗吉尼亚州的纽波特纽斯造船厂内拖出进行出海测试。作为“福特级”的首舰,“福特号”航空母舰的设计、施工和制造前后耗时十余年,总造价高达130亿美元。“福特号”航空母舰原计划于2015年正式在美国海军服役。不过,核反应推、发电机等部件的故障问题,导致“福特号”的出海测试时间一拖再拖。美国海军称,“福特号”航空母舰在出海测试期间,将进行飞行甲板测试验证等事项。待“福特号”航空母舰正式服役后,美国的核动力航空母舰将拥有11艘。作为新一代的航空母舰,美军计划最迟于2058年建造十艘同级航空母舰,以取代当前承担主力任务的“尼米兹级”航空母舰。 在“福特级”正式服役前,“尼米兹级”航空母舰乃是美国海军现役的主力航空母舰,且在数十年间中均为美军乃至全球范围内最大的军舰。“尼米兹级”航空母舰首舰“尼米兹号”自1975年正式服役后,美先后共建造了10艘同型航空母舰。“尼米兹级”航空母舰均采用核动力推进,属于大甲板弹射型航空母舰。其设计长度为330米,宽度为40米,吃水11米,满载排水量在10万吨左右,可以搭载一支约70架战机的舰载机联队。根据作战任务以及性质的不同,航空母舰上搭载的作战飞机类型也有所区别,通常包括了战斗机、预警机、固定翼反潜机以及电子战飞机等。每艘“尼米兹级”航空母舰都装载有四台蒸汽弹射器、四条拦阻索以及四座升降机,平均每20秒钟时间即可弹射出一架舰载作战飞机。 可以说,“尼米兹级”航空母舰战斗群能够控制的海域面积大、攻击性能强,是当前世界范围内作战能力最为顶尖的海上机动作战编队。不过,航空母舰战斗群并非仅仅只有一艘航空母舰所组成。航空母舰自身除配备少量用于自卫的武器外,其主要的武器装备即为所搭载的各类舰载作战飞机。这些作为重要武器装备的作战飞机可以对敌方的舰船、潜艇、飞机以及陆地目标等进行攻击,直接将敌方消灭于航空母舰数千米以外的区域,并对海上舰队进行保卫。除航空母舰所搭载的战机外,以其为优秀的战斗群通常会由巡洋舰、驱逐舰、潜艇和补给舰等混编而成。 尽管“尼米兹级”仍是现役航空母舰中无人能匹敌的佼佼者,但其设计与制造毕竟发端于20世纪60年代,舰上的各项技术已显得较为老旧。譬如,“尼米兹级”所使用的弹射系统、推进系统等基本均采用机械结构,不仅极为复杂可靠性较低,且需要大量人员进行操作和维护。在此背景下,新一代“福特级”航空母舰应运而生。 “福特级”航空母舰的新技术 “福特级”航空母舰从外表来看,与“尼米兹级”航空母舰并没有较大的差异,两者在飞行甲板上也极为接近。从数据上而言,“福特级”首舰“福特号”航空母舰长度为330米,宽度为41米,设计的满载排水量为10万吨,这些数据与“尼米兹级”亦相差无几。“福特级”在吨位和尺寸等方面较之“尼米兹级”并未有多少提升,但在舰船的电力容量、舰载机的数量、舰船故障率等诸多关键性指标上,“福特级”航空母舰与“尼米兹级”相比有了质的飞跃。譬如,“福特级”航空母舰搭载的舰载机联队数量可达到75架,大大提升了作战飞机的出动率。通过采用全新的电磁弹射系统、电磁阻拦系统等所使用的各类前沿技术,“福特级”航空母舰真正成为了一艘适应未来战争环境下作战的超级航空母舰。 电磁弹射技术的应用 航空母舰诞生之初,舰载机均是依靠自身发动机带动螺旋桨产生拉力,进而使轰炸机或战斗机从航空母舰飞行甲板上起飞。彼时,这种起飞方式对于以轻金属和木质为主的螺旋桨飞机而言并非难事。不过,随着喷气式飞机的普及,其在短短一百多米的航空母舰甲板上的起飞,需要借助于外界的推力帮助,这也使得弹射系统随之产生。 “尼米兹级”核动力航空母舰所使用的是蒸汽弹射系统。其由核动力装置生成的热能来产生蒸汽,进而推动舰载机非短距离起飞。蒸汽弹射装置从结构而言较为复杂,包括了蒸汽系统、液压系统、起飞系统、归位系统、润滑系统以及控制系统等。 舰载飞机在从航空母舰甲板上起飞前,需要由位持器钢圈把尾部扣在一处坚固点上。当蒸汽弹射系统运作时,蒸汽由航空母舰上的锅炉输出,经增压后输入弹射装置唯一露在飞行甲板之上的滑梭中。被位持器扣住的飞机在起飞时需要开足马力,当蒸汽弹射系统一启动,飞机引擎的动力加之蒸汽的压力,令钢圈断开,飞机立即向前冲去,在短短数十米的距离内即可将时速提升至250公里每小时。当舰载机被弹射起飞并脱离滑梭后,滑梭回到原位,并继续推动下一架舰载机起飞。 从数量上来说,“福特级”航空母舰与“尼米兹级”航空母舰一样,都装载有四部弹射器。但两者在设计理念和技术层面上有着显著的区别。由于舰载机在“尼米兹级” 航空母舰第四号弹射器时,其机翼已接近甲板边缘,这也导致该级航空母舰的四号弹射器无法弹射满载起飞的作战飞机。为了提升舰载作战飞机的出动能力,“福特级”航空母舰对飞行甲板的构造进行了改进,从而令其第四号弹射器能够弹射满载起飞的作战飞机。 “尼米兹级”航空母上所用的蒸汽弹射系统,其体积和重量均较大,不仅需要消耗大量的海水,还需要大量的人力和资金进行维护和更换,这显然不利于长时间的海上持续作战。此外,由于在弹射过程中需要消耗大量的蒸汽,“尼米兹级”航空母舰在连续弹射出几架满载起飞的作战及飞机后,其航速就会受到较大的影响,从而限制了下一个攻击波中能够出动的战机的数量。蒸汽弹射系统的最大局限性,还在于其输出功率有限。“尼米兹级”航空母舰采用的蒸汽弹射方式,决定其只能弹射载重30吨以下的舰载飞机,难以满足舰载机未来发展的方向。加之蒸汽弹射系统存在功率无法调节的限制,只能有效弹射重量较轻的无人机。若要进行强行弹射,很可能会造成飞机受力过大,从而影响其服役时限。 在此情形下,美军在其最新型的“福特级”航空母舰采用了前沿的电磁弹射技术,以规避和完善当前“尼米兹级” 航空母舰蒸汽弹射系统所存在的实际问题。所谓电磁弹射技术,即是采用电磁的能量来推动被弹射的物体向外进行运动。电磁弹射技术的主要应用是大载荷物体的短程加速,其起步与发展相对较晚,目前在航空母舰的舰载飞机起飞弹射上已得到高度重视和应用。相较于蒸汽弹射系统,电磁弹射系统不需要使用蒸汽来驱动活塞,而是使用电来驱动。同时,电磁弹射技术的容积小、效率高、质量轻,对航空母舰上的辅助系统相对要求较低,且运行和维护的费用较为低廉。在功率损耗方面,电磁弹射系统要远小于蒸汽弹射系统。其可控性能也优于蒸汽弹射系统。当蒸汽弹射系统的蒸汽阀门打开后,飞机起飞的弹射过程中基本无法控制。但电磁弹射的全过程均可以有效掌握,并可根据不同机型、飞机速度与负载变化等进行调整。这也使得电磁弹射技术成为了未来航空母舰发展的优秀技术之一。 电磁阻拦技术的应用 除了将重型飞机送上天空外,如何能够令舰载机顺利降落在航空母舰甲板上也是一项困难重重的任务。舰载飞机在运动的航空母舰上降落,其风险之大、难度之高,被全世界公认为“刀尖上的跳舞”!通常情况下,陆地机场的跑道会长达数千米,而航空母舰上的甲板长度不会大于300米,可供利用的降落距离仅有100米。然而,舰载机降落的速度却高达300公里每小时。在如此高的速度、如此短的距离,再加之随时处于颠簸中的航空母舰,如果没有航空母舰阻拦系统,现代喷气式飞机在航空母舰上的安全着落显然是一项难以实现的“天方夜谭”。航空母舰上安装的阻拦系统,能够有效帮助舰载机在极短的距离内强制制动。 “尼米兹级”航空母舰所使用的是液压式阻拦系统。其由液压缓冲系统、制动器具以及冷却系统共同组成。当舰载机降落时,其机尾钩挂上阻拦索后,阻拦索一边利用滑轮阻尼器来减缓飞机的速度,另一方面则持续将动能转化为压缩空气罐,从而令飞机趋于平稳并有效制动。不过,液压式阻拦系统的阻拦能力较为有效,但缺乏灵活机动性。面对不同的机型降落,航空母舰上的海军航空兵需要依靠人工对配重物进行更换,这也直接影响到了舰载机的出动频率。如果不对液压式阻拦系统予以适当的配重,在阻拦过程中产生的过大峰值拉力甚至可能造成飞机损坏。 为此,在全新的“福特级”航空母舰上,设计者采用了前沿的电磁阻拦技术。在这一技术中,阻拦机和电脑控制系统是最为优秀的两部分。阻拦机的构成较为简单,包括了水力涡轮、感应电机、旋转轴以及机械制动装置等,在阻拦系统中起到吸能的作用。电子控制系统则包括了操作人员工作平台、维护人员工作平台以及动态子系统。该系统可以精准地对飞机阻拦着舰的即时受力情况进行分析和控制,并反馈给电动机后施予阻拦索合适的拉力,从而令舰载机在阻拦着舰的过程中能够获得更为平稳的力,进而也可控制舰载机在飞行甲板上制动的距离。作为电磁阻拦系统中的重要一环,阻拦索采用了新型轻质合成缆索,这不仅可以减少结构载荷,降低系统惯性,并可由此缩小滑轮减震装置的尺寸。 电磁阻拦技术的工作方式主要可以分为两个环节。第一个环节也就是初始接触阶段时,舰载机的机尾钩一旦与阻拦索相接触后,其就会牵动阻拦索,进而带动换轮索牵出,并令旋转轴转动。这一工作的关键,是为了令舰载机和阻拦索之间得以平稳接触。在实现了第一环节的既定目标后,第二环节则是如何对于舰载机的动能吸收。舰载机在降落时,其自身带有极大的动能。电磁阻拦系统中的水力涡轮、感应电机和摩擦制动器就是为了吸收舰载机的动能。通常情况下,水力涡轮和感应电机正常工作,即可吸收舰载机的动能,并实现飞机的安全着舰。可是一旦发生水力涡轮或感应电机不能正常工作,阻拦机的摩擦制动器就作为备用的吸能装置,以保障电磁阻拦系统的安全、可靠。较之液压式阻拦系统,电磁阻拦系统更为简洁、可靠,且无需大量的人力、物力进行维护,令其维护成本得以大幅度降低。 无论是电磁弹射技术,还是电磁阻拦技术,都是用于提升航空母舰战斗力的关键技术和措施。考虑到航空母舰在未来会搭载有各类无人飞机,前述新技术的应用,也可为未来航空母舰的发展奠定重要基础。 航空新技术论文:遥感及航空摄影测量中的新技术探讨 摘要:随着当前生产的发展需求,大比例尺航测成图技术的应用在国内各城市测绘单位快速得到推广应用;同时一些与航空摄影测量和遥感相关的测绘高新技术也在不断的投入。本文首先对摄影测量与遥感的发展的重要作用进行阐述,进而分析遥感及航空摄影测量中的新技术以及应用。 关键词:遥感技术;航空摄影测量;新技术;应用 一、摄影测量与遥感的发展的重要作用 从摄影测量与遥感的发展来看,在近三十年来,摄影测量与遥感技术已经进入了测绘、农业、林业、水利、气象、资源环境、城市建设、海洋、防灾减灾等各个行业,在国民经济发展中发挥着越来越重要的作用。从上世纪七十年代后半程起,摄影测量已经开始从模拟摄影中跨越出来,已经进入了数字摄影阶段,摄影测量正在经过传统测绘技术向数字化测绘技术体系的转变。 (一)摄影测量与遥感有利于推动测绘技术的进步 从二十世纪七十年代后期开始,我国的摄影测量经过了一个系统的转变。摄影测量逐渐从模拟摄影测量转化到解析摄影测量,并最终进入到了数字摄影测量的发展阶段,也标志着我国的传统测绘技术体系的解体,新的数字化的测绘技术体系的兴起。 首先,从数字影像的类型来说,我国目前已经建立了数字正射影像(DOM,Digital Orthophoto Map)、数字高程模型(DEM,Digital Elevation Model)、数字线划图(DLG,Digital Line Graphic)、数字栅格图(DRG,Digital Raster Graphic),同时还有其他相应的地名数据库与土地利用数据库,多样化的数据库与模型为摄影测量在现实生产生活中的应用提供了可能性,推动了测绘技术的发展。 其次,国家利用摄影测量与遥感技术绘制了大量各种比例尺地形图。除此之外,还建立了大量的全国级别的基础地理信息数据库。例如1:1000000、1:250000、1:50000比例尺级别的地理信息数据库;除了部级外,省一级的1:10000比例尺级别的基础地理信息数据库、市县级1:500至1: 2000比例尺级别的地理信息数据库等等。 另外,我国应用陆地卫星TM数据、中巴卫星数据等,于上世纪80年代中期、90年代中期和末期完成了全国土地利用调查,并建立了业务运行系统,具有每年耕地数据动态更新和每五年土地利用数据全面更新的能力。现正在利用高分辨率遥感数据,开展第二次全国土地详查工作。我国还利用彩色红外遥感数据开展地质找矿应用研究,并成功地在新疆博罗霍乐北山地区发现矿藏。 (二)摄影测量与遥感有利于提升 空间数据的获取能力经过近50年的发展,我国在空间数据获取能力方面有了巨大的提升。研发了具有自主知识产权的遥感数据处理平台,以此为优秀建立了国产卫星遥感影像地面处理系统,并开展了定量遥感反演研究,为形成我国独立自主的对地观测数据获取、信息处理与分发服务体系奠定了基础。 首先,从数据获取能力方面来看,在国家973与863计划的支持下,成功研制了一系列传感器,发射了50多颗对地观测卫星,包括气象卫星、海洋卫星、资源卫星、通信卫星、导航定位卫星、返回式陆地卫星、科学实验卫星等,组成了风云、海洋、资源和环境减灾四大民用系列对地观测卫星体系,从地球同步轨道和太阳同步轨道上实现了对地球的多平台、多传感器观测,可以获取地球表面不同分辨率的光学和雷达图像,并将对地观测数据应用于气候、大气成分、水循环、植被变迁、海洋现象、自然灾害等地球空间环境变化的监测。 其次,在数据储备方面,已经积累覆盖全国陆地、海域以及周边国家和地区1500万平方公里的地球表面数据。 二、几种测量新技术的应用探讨 (一)GPS在航空摄影中的应用 (1)GPS用于航摄飞机导航 在航空摄影测量获取航片的过程中,航空摄影飞行必须按航摄计划中的要求,在一定的高度沿设计的航线飞行,以保证所得影像具有一定的摄影比例尺、航向重叠度及旁向重叠度。随着GPS的广泛应用,已普遍使用GPS对航空摄影飞机进行导航。 (2)GPS辅助空中三角测量中的导航与定位 GPS辅助空中三角测量的目的是利用GPS精确测定的摄影曝光瞬间航摄仪物镜中心的位置,将所测数据应用于摄影测量内业加密,以便尽可能减少对地面控制点的数量要求。用于确定摄影曝光瞬间航摄仪物镜中心的位置时需采用高精度相位差分的GPS动态定位方法,其实时差分定位可用于摄影导航,而确定航摄仪物镜中心的位置则利用布设在地面的2~3台GPS基准站的观测数据进行后处理获得。目前已采用QPS/IMU。 (二)LIDAR激光测高扫描系统的应用 LIDAR激光测高扫描系统利用GPS辅助空中三角测量技术,可以减少地面控制点,缩短作业周期,降低成本,可以真正应用于困难地区、无图区及边境区的基础测量。利用该种测量技术,在有地面控制点的四角带,完全可以满足1∶10000比例尺的地图精度要求;在地面特征丰富、影像较好时,可以达到1∶50000比例尺的精度要求。这种测量技术对于实施西部大开发战略、完善国家基本地形图有重要意义。 (三)机载侧视雷达技术的应用 机载侧视雷达是利用装于飞机机身两侧或下方的天线,随着飞机向前飞行而扫描飞机下方两侧的带状地面,进行高分辨率地形测绘的雷达。飞行器上的侧视雷达包括发射机、接收机、传感器、数据存储和处理装置等部分。侧视雷达具有下列特点: (1)具有全天候工作性能; (2)分辨率高,所摄照片清晰; (3)覆盖面积大,提供信息快,把飞行中连续拍摄的照片拼接起来可构成大面积的地形图; (4)不易受干扰; 航空新技术论文:浅析航空摄影测量新技术的应用与发展 摘要:随着科学技术的进步与发展,航空摄影测量新技术被广泛应用于城市地形图测绘中,并取得了重大的成果。本文针对我国航空摄影测量的发展历程,分析我国航空摄影测量新技术的应用及注意事项,从而推动我国航空测绘的发展。 关键词:航空摄影测量;新技术;应用;发展 航空摄影测量即是在飞机上利用航摄仪器对地面进行连续拍摄,绘制地形图的过程,其原理是利用航摄仪器的摄影光束相交而确定地面点的位置。随着科学的进步,以及社会建设中对土地利用的现状,航空摄影测量技术在不断得到创新和完善,并推动了航测行业的发展。 一、我国航空测绘的发展现状 我国对航空摄影测量技术的应用可以追溯到20世纪80年代。当时,我国各大城市开始应用航空摄影测量技术进行对城市大比例尺地形图的测绘,以便科学合理的使用土地。在城市化进程以及生产的需要中,大比例尺城市测绘技术被广泛应用于各城市测绘企业单位。在科学技术不断发展的今天,数字化技术迅猛发展起来,在航空摄影测量技术上,涌现出数字航摄仪DMC、IMU/DGPS新技术、LIDAR 激光测高扫描系统、雷达等先进技术设备,为城市大比例尺地形图的测绘创造了更多的技术条件,不断推动着航测行业的发展。然而,受诸多客观因素的影响,我国航空摄影测量技术力量还相对薄弱,其测绘精确度仍有待落实,航测工作有待进一步完善。 二、航空摄影测量主要新技术的应用 1、对数字航摄仪DMC的应用 数字化技术是现代信息社会不可或缺的技术手段呢,无论对人们生活和社会各项工作的开展都起到不可比拟的作用。而数字航摄仪DMC也是在数字化的基础上创造的航测产品,它是一种用于高精度、高分辨率的航空摄影测量的数字相机系统。这一航空相机摒弃了传统胶片相机的设计思想,由四个全色传感器及四个多波段传感器组成。其四个全色传感器用于捕捉每一个设想的特定区域,从而确定一个大的镶嵌影像;四个多波段传感器则主要用于捕捉红、蓝、绿色及进红外数据。因此,航摄仪DMC能满足小比例尺和高分辨率大比例尺航摄的需求。与此同时,在低空进行测绘时,DMC能够在无人控制的情况下实现机动、快速的摄影测量,其测量精度高。 2、对IMU/DGPS新技术的应用 IMU技术是惯性测量单元的简写,主要是由陀螺、加速度、电路构成,它能够独立提供高精度的导航参数,同时具有抗电子干扰、隐蔽性好等特点。但这一技术的不足之处在于不适合长时间单独飞行,否则容易造成导航位置参数的误差。而大家熟知的GPS全球定位系统功能强大,被广泛应用于航空摄影测量、工程测量等诸多领域。因此,将IMU与GPS集成起来构成组合导航系统,能有效提高系统的导航精度与其测绘性能,就是目前的IMU/DGPS航空摄影测量系统。这一新技术的应用能够减少地面控制的工作,提高了测绘效率,并降低了在高山荒漠等区域测绘的危险性,推动了航测事业的发展。 3、对LIDAR 激光测高扫描系统的应用 对LIDAR 激光测高扫描系统的应用,主要是针对困难地区、无图区及边界区而实施的新技术。该技术主要利用GPS辅助空中三角测量技术,从而减少地面控制点,完成对外空难度大的测绘区高精度及大比例尺的测绘工作,这一技术的应用有利于缩短作业周期,减低生产成本而提高生产效率。这一技术对于实施我国西部大开发战略、完善国家地形图有深远的意义。 4、SAR合成孔径雷达成像系统 SAR合成孔径雷达成像系统具有高分辨率的成像技术,不受客观恶劣天气条件的影响便能获取空间数据,大大改善了对困难地区地形图绘制的困境。这一成像系统的使用原理是将合成孔径雷达安置于飞机上,利用孔径雷达发射微波对地面目标扫描,从而经过对空间坐标的计算,记录回波特性得出地面目标的空间特性,再经过数据处理成像。这一系统的运行主要由天线系统、数据记录系统、监控系统、发射与接收系统协调运行而完成。 三、对航空摄影测量技术应用的和主要注意事项 1、落实测绘区选点工作 航测人员在开展航空摄影测量工作过程中,运用IMU/DGPS作业的前提必须对测绘区做好现场踏勘的选点工作,这一选点工作要按照前期设计图纸要求并结合GPS定位测量范围的选点要求进行实地选点定位。选点的点位要位于交通方便、便于安置设备便于埋石操作的区域;点位还要在视野开阔的地方,避开建筑物及水域便于信号及电磁波的传输。同时,点位之间还要做好加密与联测工作,以便测量工作的连续开展。 2、确定航摄仪、比例尺及航高 在航空摄影测量工作开展之前,首先要做好航摄仪、比例尺及航高的选择与确定工作。在选择航摄仪时要优先考虑其性能质量,进而保证航摄资料的准确性。在确定比例尺时,首先要按照国家对大比例尺地形图航空摄影标准并根据当地地形实际与相应的精度要求,以及配套仪器的利用,综合确定航摄比例尺与航高数据。 3、策划检校场的布设方案 检校场的布设方案主要针对IMU /DGPS 系统设备生产商而言的,这些生产商在从事 IMU /DGPS 系统设备生产过程中对于检校场的布设方案的策划,一般要考虑达到如下工作的因素:检校场要根据比例尺大小设置相邻的平行航线;检校场要能保证航向重叠和旁向重叠都是60%;采用直接定向法,使航测高度与摄区高度一致;对于检校场的位置可以选择在离摄区较远的区域或摄取中任意两条航线位置等。 四、结语 在科学技术迅猛发展的今天,我国航空摄影测量实现了岁数字测绘技术的应用与完善,取得了相应的进展。但是,我们也应看到在航空摄影测量新技术应用方面较西方先进国家还有很长的距离。我国的航测领域应该在认识航摄新技术优点的同时,找寻并探索其对于该技术应用中应注意的问题,有针对性的做好航摄工作,提高航摄效率,保证影像质量,进而推动整个数字摄影测量事业的发展,满足社会经济发展和环境的可持续发展需求。 航空新技术论文:航空摄影测量中新技术应用与发展 摘 要:随着科技进步,航空摄影测量技术广泛应用于城市测绘、复杂地形及国界等测绘区域。目前,航空摄影测量技术发展迅速,测绘技术向数字化转变,出现了数字航摄仪DMC、IMU/DGPS新技术、LIDAR激光测高扫描系统等摄影测量新技术。本文首先简要论述了航空摄影测绘技术的意义与研究现状,然后详细分析了数字航摄仪DMC、IMU/DGPS新技术、LIDAR激光测高扫描系统等摄影测量新技术的应用与发展。 关键词:航空航摄仪;新技术;应用与发展 引言 自20世纪80年代,航空摄影测量技术陆续应用于我国各个大城市测绘城市大比例尺地形图。随着生产发展的需要,各城市测绘单位,在航测机构增添航空摄影测量业务,大比例尺航测成图技术在国内各城市测绘单位得以快速的应用推广。目前,随着数字航摄仪DMC、IMU/DGPS新技术、LI-DAR激光测高扫描系统等摄影测量新技术的应用,航空摄影测量技术逐渐成为大比例尺地形图的主要测绘方法。但是,航空摄影测量技术应用于地籍测绘领域时间短,加之航测本身的技术缺陷以及测绘精度问题,有时仍然难以达到预期目标。 一、航空摄影测量技术的分类 (一)按处理方法分 在航空摄影测量技术的分类中按处理方法可分为模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量。模拟摄影测量通过模拟测量的方式,使测量达到最真实的效果,同时减少了使用过程中的出错率,用模拟的方式实现了对实际的掌控能力,使技术取得最好的实用效果。解析摄影测量是指通过对形状、大小、和数据进行解析达到对综合数据的了解,使出现的问题和错误得到改善,并增加对具体内容的了解,让数据达到还原效果,增加图像的准确率,并通过分析和应用提供最真实的影像和数据,更好的为地形摄影和非地形摄影的发展服务。数字摄影测量使测量的结果更接近于对数字的掌控,通过对数字摄影的掌握加强测量的数字化能力,通过对数字及影像的综合处理达到理论和实际的有效结合,使摄影测量达到数字化和科学化,使数据更加准确,更加接近测量的实际。 (二)按研究对象分 在航空摄影测量技术的分类中按研究对象可分为地形摄影测量技术和非地形摄影测量技术。地形测量是指对地形图的测绘过程,通过对地表和地形在水平面的投影中显现的数据,把数据按比例尺进行缩放来实现摄影和测量的目地。地形的测量一般采用航空摄影测量技术,在飞机上就可以拍摄和掌握各种测量数据,实现数据和图像的高标准。非地形测量不以地形测量为目的,而是通过对各种指标的精确测量使理论知识更加丰富,它为生物领域、军事领域、建筑领域、矿山工程领域、文物领域的发展提供更多的理论基础,使各领域的技术得到发展,并通过摄影和测量使这些领域得到实际的发展,使非地形测量应用到这些领域中,取得更长远和丰富的发展。 (三)按摄影的位置分 在航空摄影测量技术的分类中,按摄影位置进行分类,包括航天摄影测量技术、航空摄影测量技术和地面摄影测量技术。其中航空摄影测量技术通过航天摄影来完成整体测量,要根据具体的测量对象进行不同的研究。航天测量的测量距离相对更远,技术水平也更难达到标准,对摄影及测量人员的要求也更严格,并且环境造成的干扰对摄影的影响也更大。工作人员需要更精细的测量,并对地形进行精准的勘测,来保证摄影测量技术符合测量和勘测的规定。航空摄影测量技术是指在空中进行摄影并根据比例尺对具体的距离进行计算的过程,航空摄影测量一般是在飞机上。而地面摄影测量技术一般需要对摄影进行处理,使形状、大小等综合数据达到预期的效果,通过采用地面测摄影测量技术使很多难以测量、难以勘测、难以计算的地形得到勘测,很多大坝和地形复杂铁路的测量就采用地面摄影测量技术,它攻克了地形勘测带来的危险,为地域勘测服务。 二、航空摄影测量技术的任务 (一)非地形测量 在非地形测量中不以地形测量为目的,而是通过对各种指标的测量促使理论知识更加丰富,达到为各种领域服务的目的。非地形测量的发展促进了生物领域的发展,使生物医学领域可以通过对地形的利用,取得更多的生物医学资源,带动更长领域发展。同时也有利于公安机关侦破案件,通过对非地形的勘测,了解罪犯的藏身之处,和犯罪窝藏点,使案件得到侦破。在文物和建筑领域也得到了发展,很多文物就存放在复杂的领域内,通过测量可以找到它们的位置,开垦出更多的古文物。非地形测量也有利于军事侦查,通过非地形测量检查各军事地点,保证军事地域内没有军火和其它领域的军事人员。 (二)地形测量 地形测量指加强对地形图的了解,通过对地表和地形在水平面投影来掌握数据,按比例尺进行准确的缩放,以此达到测量的目的。在测量中第一点要掌握具体的数据和具体的图像,按照比例尺来还原真实的指标,要建立专题的图片,对各种地图要进行了解,掌握各种硬件条件,要了解具体的摄影影像,对各种图形要分类型掌握。第二点,要建立相关的数据库,通过对数据的掌握,通过对数据的分类、筛选和汇总来了解各种数据的不同,了解测量的变化,使数据可以互相参考、互相借鉴,达到为测量服务的效果,达到测量的数字化。数据库的内容要系统化,方便管理人员查阅和掌控。 三、航空摄影测量的要点和作业方式应用 (一)质量检查准确,成果提交合理 在航摄摄影测量的最后阶段要对质量进行高标准的检查,对整体的过程进行准确核实和分析,达到整体质量的准确性,在最后的检查中一定要严把质量关。针对作业方式要加强各步骤的联系,区别各步骤的不同,对内容进行整体计算,并对结果进行重复的分析,使结果符合真实的效果。要对数字精度、数据完整性和准确性进行检查,检查的单位是质量检查机构,对检查和验收工作要合乎规定,以合同为根据。在检查合格后进行相应的验收工作,当检查资料不合格时验收单位可以拒绝验收。当核实无异议后要把成果提交给相关部门,提交过程中要把内容标记的详细些,确保相关部门能够根据数据开展以后的工作,作业方式也要列出相关数据和相关表格,使内容清晰易懂。 (二)空中采集准确,数据处理合理 在航空摄影测量中要对控制采集的数据和图像进行准确的处理,采集过程要正确,作业方式要符合标准,通过找准正确的距离和采用正确的拍摄方式,使效果更真实、更具准确性。拍摄人员也要掌握合理的拍摄方法,针对不同的高度,拍摄的方法也要有所不同。同时对数据的处理也要合理,要经过科学的研究和科研人员的重复计算,实现对不同数据的合理分析和比较,使航空摄影测量任务完美的完成。要在飞机上安装摄影仪,对地面垂直拍摄,获取相片或影像,使数据采集向自动化和数字化方向发展。数据处理过程中用绘制比例尺进行空中测量,用模拟法和解析法测绘,使精度和质量达到高标准。要用正确的采集方式取得最优异的内容,并通过科学的数据处理,达到整体测量的准确性。 (三)航摄准确,航摄设计合理 在航空摄影测量中要对航摄进行精准的计算,促使其它指标合理发展,并且要加强对航摄的设计。作业方式要通过找准目标和进行合理角度的拍摄实现精准化计算。拍摄过程一定要符合实际,通过合理的比例来还原数据和图像 , 要加入大比例尺的数字图,提高航摄的精度要素,提高航高、比例尺、焦距和影像质量,通过上述要素加深设计的合理性。还原的方式一定要合理,数据和图像设计也要有根据,要根据具体影像来开展数据和图像设计,测量不要局限在绘画图上,需要信息性的影像图件。要用科学的方式和科学的设计达到预期标准,实现测量的目的,实现测量的高标准,使作业方式合理的完成。 结束语 随着计算机技术和互联通信技术的发展,航测技术由模拟测绘向数字测绘转变,由计算机代替“人眼”,迈向信息化测绘时代。航空摄影测量已成为当前大比例尺地图绘制技术中的热门话题,各种航空摄影新技术一定会逐步完善。根据航摄地区的特点选择合适的技术获取影像,极大地提高航摄效率,缩短获取影像周期,提高影像质量。 航空新技术论文:航空摄影测量新技术的应用与发展 摘要:伴随着计算机以及互联网通信相关的技术的开发与研究,航空摄影测绘技术已经从模式测量朝着数字化测量转化,从而做到了运用高科技技术来代替人进行测绘,令摄影测绘全面地走进数字信息化的测绘阶段。本文对航空摄影测量新技术的应用与发展进行了分析探讨。 关键词:数字航摄仪;DMC IMU/D GPS;激光测高扫描系统 引言 航空摄影测量就是在航空器中安装摄影仪器,进而在空中对需要测量的地形进行摄影。随着我国经济的发展,地形变化的速度非常快,同时由于我国地形结构复杂,依靠传统的测量技术很难对特殊地形进行实地测量,因此借助航空摄影技术可以实现对复杂地形的测量,并且航空摄影测量可以缩短测量工作周期,提高测量数据的准确。 一、航空摄影测量技术的任务 目前我国航空摄影测量技术的任务主要包括对地形面貌的测量和非地形测量两种: 1、地形测量 地形测量是航空摄影测量的主要任务,它是通过对测量地形的摄影,加强对地形的了解,并且按照比例尺寸对摄影的对象进行准确的浓放,以此实现测量的目的。在地形测量中需要做好以下三点工作:一是要保证摄影图形的具体数据和图形,并且按照预定的尺寸比例对航空摄影的图片进行数据还原,并且根据还原的数据图像,建立相应的图片库;二是要建立数据库,航空摄影要根据对地形的数据分析建立相应的数据库,掌握数据的不同分类以及数据之间参数的变化情况,以此实现在航空摄影时实现测量的数字化;三是积极掌握测量地形的相关数据,并且根据掌握的数据情况完成对地形的整体测量,最后实现摄影图像的真实还原。总之在航空摄影测量的时候要进行合理的分工,保证摄影的图像数据真实、准确,使测量数据更加符合标准。 2、非地形测量 航空摄影测量技术不仅仅应用在地形测量领域,其还应用在许多其它领域。非地形测量不是以测量地形为目的,而是通过对地形的摄影观察地形的变化,以此更加地形变化发现其中的问题,比如航空摄影技术应用在军事领域中,就可以通过航空摄影技术对某一区域内进行军事侦察,以此观察该地形是否存在军事设备以及该地区的变化情况;航空摄影技术应用在工程领域,通过航空摄影技术可以对地形进行勘测,分析该区域是否存在矿物质等,以此实现对该区域的合理开发利用。航空摄影技术的非地形测量功能被越来越多的领域所应用,其发挥的价值也越来越大。 二、航空摄影操作的关键和方式应用 1、摄影精确,设计科学 在航空摄影测绘的过程当中需要先对摄影实施准确的计算,从而令别的相关要求都有一个很好的发展,同时需要注意的是要优化航拍的设计。摄影办法是要先确定好摄影的地点以及实施一个适合的角度摄影从而能够进行准确的设计计算。进行摄影测绘必须要切合现实情况,利用适合的比例来对收集到的数据以及图像进行还原,此外还需要添加一个大比例尺的数字图,增加摄影的准确因子,增强摄影高度、比例尺、以及摄影的焦距以及图像的清晰度,经过以上的因素从而对摄影设计进行优化。另一方面,对图像进行还原的方案必须要是科学合适的,图片以及数据的收集设计需要有根有据,需要依据实际的图像从而进行数据以及图片的收集相关设计,测绘不能仅仅关注在绘制图像上,应当具有数据性的图像视频。 2、收集精确,处理科学 在航空摄影测绘过程当中需要对摄影器械摄影收集到的数据以及图片实施精确的计算分析,收集的方式要合理,满足相关的指标要求,利用精确的定位以及摄影的方式是科学合理的,从而使摄影的结果更加的切合实际情况、更加的精确。另一方面实施摄影的相关作业人员也需要对于摄影的方法有个准确的认识,根据摄影的高度不同,所采用的摄影办法都要根据实际做出调整。同样需要关注的是相关数据的处理方式,处理方式需要通过反复的分析探究以及相关人员的反复推算,从而可以完成对于各种数据的科学统计分析,因此令航空摄影测绘工作能够很好的被执行。航空摄影首先要在使用的飞机外体组装好测绘过程当中所需要使用到的相关装置,因此能够对地面实施竖直摄影,从而得到有关的图像视频,指导数据的采集朝着自主化以及数字化方面进行开发。 3、质量检测精确,结果提交科学有效 在实施航拍测绘的最终阶段需要针对收集到的相关数据实施高要求的检测,对于摄影的整个过程实施精确审核以及研究,从而达到整体的质量准确性标准,此外在最终阶段的检测作业中必须要把控好质量的这个标准。针对摄影的方式要增加每个操作单元智联的相互联系,能够分辨出各个操作单元之间的异同点,对于摄影的具体项目实施整体的计算,同时对于计算得到的结果要进行多次推导验证,验证结果是否符合实际情况,增加其真实性。此外对于数字的准确度、数据的完整性以及精确性都要实施验证,而进行验证的部门都是相关的质量检测部门,对于检测和验证的过程都需要依照相关的要求,将合同中的规定作为依据。在检测合格之后再实施相关的验证,如果出现检测资料不达标则验证部门能够拒绝验证。 三、航空摄影测量新技术的应用 1、数字航摄仪DMC DMC航空摄影相机是利用四个多频率的接收器分别接收红、蓝、绿三色光以及近红外数据;而四个全色传感器分别捕捉的影像,依靠少量的重叠区域生成一个大的768013824镶嵌影像。此系统能够在各种光线环境中,通过调整相机的曝光时间,保证图片的质量,该系统对于地面的分辨率能够达到5cm。低空数字航空摄影测量以2000万像素以上的小像幅数码相机为传感器,采用无人飞机进行低空航摄,具有机动、快速、经济等优势。此种技术可以在较短的时间内获得部门地区较为准确的高分辨率的数字图像,另外对于天气以及机场的依靠性较小,目前已经被广泛的应用在应急保证、防灾减灾、图形测绘等方面。 2、IMU/DGPS辅助航空摄影测量技术 GPS,即是全球定位系统,运用在航空摄影测绘后,利用空三素的办法得到角元素,从而完成了部分直接得到投影光束。IMU/DGPS,即是惯性测量单元/差分GPS,运用在航拍之后,能够直接取得三个线元素以及三个角元素,极少需要甚至不需要地面控制点就能够实施航空摄影测绘,从而大大的简化了摄影测绘工作。IMU/DGPS协助航空摄影的工作原理是利用了IMU、DGPS两种新技术的综合分析验算,从而得到了具有十分高的准确度的航空摄影测绘相关的概念、技术以及方案。 这种摄影方法的工作方式是首先利用组装在飞机外体上的GPS接收装置或是地面站点的GPS接收装置,进行持续的并且同步的检测太空中的GPS卫星信号,接下来是利用GPS载波相位测绘差分定位技术的协助从而得到了航空摄影仪的有关定位数值。IMU/DGPS技术能够直接的得到每一张摄影到的图片外方位元素,把其当作加权检测值参加到摄影测绘区域网的平差,因此得到了准确度更加高的图片外方位元素结果,这种测绘的方法叫做IMU/DGPS协助航空三角测绘方法。高准度的差分GPS与惯性测绘部分得到航拍的曝光时间的图像定位期空间位置,之后再针对去实施变差的更正,因此得到个各张图片的高准度外方位元素的方法称作直接定向法。 3、LIDAR激光测高扫描系统 LIDAR激光测高扫描系统通过GPS辅助空中三角测绘技术,能够减小地表的控制点,减短测绘时间,降低成本,可以真正应用于困难地区、无图区及边境区的基础测量。 结束语 航空摄影测量技术的发展,为我国的经济发展提供了重要的贡献,带动了测量技术的发展。航空摄影测量技术的广泛应用,突破了地形复杂、摄影周期长等一些弊端,促进了我国测量事业的发展。 航空新技术论文:“地沟油”华丽转身新技术助其成为航空用油原料 “民以食为天”,中国人痛恨“地沟油”危害食品安全,却每天制造出成千上万吨的餐饮废油。如今能源技术的进步,给中国人带来了福音――“地沟油”转换成航空生物燃料。每多一千克“地沟油”转化成航空油,也就意味着餐桌上少了一份用“地沟油”回收做出来的“口水菜”! 2014年8月14日,波音中国公司在北京召开航空生物燃料油研讨会,并在会上宣布,波音与中国商飞合作的“废气油脂”(包括地沟油、食用油边角料、餐饮废油等)研究项目正式进入到了筹建“中试车间”阶段,最早于八月底开通一条日产500千克航空生物燃料的生产示范线。 2012年8月16日,波音公司正式与商飞合作成立了节能减排技术中心,中心的第一个项目就是研究如何将“地沟油”转化成航空燃油。该项目在此前的一年当中均处于试验阶段,试验目的是为了打通“地沟油”转变成航空油的技术路线。然而餐饮废油变航油,波音-商飞并非首例,国外有荷兰航空的成功案例,国内也有中石油1号生物航煤的技术先例,波音与商飞之所以耗费一年多时间打通技术路线,是因为中国的“地沟油”与其他生物油脂存在不同的特性。 荷兰航空旗下SkyNRG与中石油1号生物航煤采用的多为石油化工技术路线,比较适用于结构较稳定,成份较纯的餐饮废油,如肯德基,麦当劳炸鸡剩下的油。而波音与商飞此次针对具有“中国特色”的”地沟油“采用油脂化工技术路线,其目的是为了适应中国八大菜系,蒸煮炒爆涮等各式各样烹饪手法所遗留下来废油。如全国闻名的重庆火锅,最地道的做法就是用一锅被重复利用的老油涮食,试想火锅废油的成份会何其复杂! 解决这些“成份复杂”难题的最佳办法就是“去除杂质”。中国商飞-波音航空节能减排技术中心对此已研发出相适应的解决技术路线:“我们将首先对其进行去杂质处理,得到成份较纯的中间产品,之后再利用优化过的催化剂工艺对其进行转换。” 目前,中国商飞-波音航空节能减排技术中心已成功利用“地沟油”转换出了一定量的航空油,转换比例在40%左右,即100万千克“地沟油”可转化成40万千克航空油。但不得不承认,该转换技术在成本上仍需进一步优化,因为相对普通航油,“地沟油”转换航油的成本是其2倍左右。 在大多数人眼中,那些脏乱差的“地沟油”应该是一文不值,但事实并非如此。事实上,目前“地沟油”的收购并不容易,价格也远非我们想象的那么廉价。从食堂、餐馆回收的泔水价格很低,但现在并没有形成行业性的集中回收,而是被一些不法商贩零散回收炼制成泔水毛油获利,转手又卖回餐馆,扰乱食品安全环境。 对于民众一直期盼的“地沟油”转航油,其成熟商业化运作仍需要企业技术研发,社会自觉回收,政府政策扶持等多方面的持续努力。但好消息是通过诸如波音中国,中国商飞与中石油这类有社会责任感的企业的不懈努力,该事业离商业投产又更进了一步。 航空新技术论文:航空摄影测量中新技术应用与发展 摘要:随着测绘技术、信息技术和计算机技术的迅速发展,航空摄影测量技术也有了前所未有的发展和进步,其空间数据获取已从单一的野外测量发展到内外业综合以内业为主的采集方式。本文首先简要论述了航空摄影测绘技术的意义与研究现状,然后详细分析了数字航摄仪DMC、IMU/DGPS新技术、LIDAR激光测高扫描系统等摄影测量新技术的应用与发展。 关键词:航空摄影测量;新技术;DMC;LIDAR 引言 摄影测量指的是通过影像研究信息的获取、处理、提取和成果表达的一门信息科学。它的主要任务是用于测绘各种比例尺的地形图、建立数字地面模型,为各种地理信息系统和土地信息系统提供基础数据。自20世纪80年代,航空摄影测量技术陆续应用于我国各个大城市测绘城市大比例尺地形图。伴随生产的不断发展,各航测机构都开始增添航空摄影测量业务,在我国个城市测绘单位中,大比例尺航测成图技术得到了广泛应用。 一、数字航空摄影测量的最新进展与应用领域 从本世纪初数字航空相机问世开始,ADS40、DMC、UCD、SWDC等航空摄影仪相继出现,近些年,GPS技术、惯导技术、数码扫描、激光扫描、雷达等高精端技术跟航空摄影联系紧密,产生了很多新的航空摄影技术,比如GPS辅助航空摄影技术、IMLJ(POS)/DGPS辅助航空摄影技术、运用高解像率的CCD阵列将胶片替换,获取地面的地物地貌光谱数字信息的数字航摄仪、SAR合成孔径雷达成像系统、LIDAR激光测高扫描系统等,都在很大程度上促进了数字航空摄影测量的良性发展。 二、数字航摄仪DMC 数字航摄仪(DigitalMappingCamera)简称DMC,是用于高精度、高分辨率航空摄影测量的数字相机系统(如图1)。基于替代胶片相机的设计思想,DMC具有历史意义的技术突破。DMC数字航空相机由8个内部传感器组成:4个全色传感器与4个多波段传感器。4个多波段传感器一个捕获红色数据,一个捕获蓝色数据,一个捕获绿色数据,一个捕获近红外数据。4个全色传感器每个捕获一个影像的某个特定区域,区域之间有少量重叠以便形成大的7680×13824镶嵌的影像。所有传感器的动态辐射分辨率均为12比特。 一次飞行中由4个全色传感器获取的数据产品:全色、真彩色与彩红外。还有由4个多波段传感器获取的分辨率为2048×3072数据产品:真彩色、彩红外、四波段和近红外。通过获取相机影像数据,可利用PPS软件得到各类影像输出。DMC兼顾小比例尺与高分辨率大比例尺航摄业务的具体需求,其地面分辨率为5cm。这一系统可光线不同的条件下,用多种曝光时间来曝光,保证影像的质量。 (一)1:20000比例尺摄影的试验 为了对DMC数字航摄仪1:20000比例尺摄影的成图精度情况进行研究,在某处选取一个Ⅱ地形测段进行航摄,共30个像对。控制点的布设采取双五点法,基线数16条,运用GPS对控制点进行观测。用VirtuoZo进行内业加密,全数字摄影测量系统进行量测,采用PATBNT光束法软件来平差,加密精度统计如表1。 表1 1:20000比例尺摄影的加密精度统计 从统计的加密精度看,完全符合规范要求。运用JX4数字摄影测量工作站恢复立体模型来测图,之后跟该区域GPSRTK实地量测的72个显著地物点进行精度统计,平面误差是0.167m,高程误差是0.15m。 (二)试验主要成果 1、DMC航空摄影分辨率高,影像清晰,加密自动选点成功率较好,连接差小,碎玉提升加密精度十分有利,且测图地物判读精度高。 2、运用DMC相机进行航空摄影,可放宽其摄影比例尺到传统摄影比例尺的115~ 2倍。 3、可在传统布设方法基础上将控制点的布设降一个地形等级。 4、通过现有设备,完全可完成DMC摄影的成图作业。 二、IMU/DGPS辅助航空摄影测量技术 IMU/DGPS辅助航空摄影测量指的是运用装在飞机上的GPS接收机与设在地面上的一个或多个基站上的GPS接收机同步而连续地观测GPS卫星信号,通过GPS载波相位测量差分对技术获取航摄仪的位置参数进行定位,应用和航摄仪联系紧密的高精度惯性测量单元(IMU,InertialMeasurementUnit)对航摄仪的姿态参数直接测定,通过联合IMU,DGPS数据后的处理技术获取测图所需的每张像片高精度外方位元素的航空摄影测量理论、技术与方法。 IMU/DGPS辅助航空摄影测量的主要方法有直接定向法与IMU/DGPS辅助空中三角测量方法。 (一)直接定向法 运用高精度差分GPS与惯性测量单元(IMU),获得航空摄影曝光时刻影像的空间方位,通过校正系统误差,获取每张像片的高精度外方位元素。该方法就是直接定向法。 (二)IMU/DGPS辅助空中三角测量方法 把基于IMU/DGPS技术直接获取的每张像片的外方位元素,作为带权观测值参和摄影测量区域网平差,获取精度更高的像片外方位元素成果。该方法称为IMU/DGPS辅助空中三角测量方法。 四、LIDAR激光测高扫描系统 LiDAR(LightLaserDeteetionandRanging),是激光探测及测距系统的简称。用激光器作为辐射源的雷达。激光雷达是结合了激光技术和雷达技术的产物。主要是发射机、天线、接收机、跟踪架及信息处理等部分构成的。发射机是各种形式的激光器;天线是光学望远镜;接收机通过各种形式的光电探测器,如光电倍增管、半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外与可见光多元探测器件等。激光雷达用脉冲或连续波2种工作方式,探测方法分直接探测和外差探测。 激光自身的测距能力就非常精确,其测距精度可达几厘米,而LIDAR系统的精确度不仅仅取决于激光自身因素,还由激光、GPS及惯性测量单元(IMU)三者同步等内在因素所决定。伴随商用GPS和IMU的不断发展,通过LIDAR从移动平台上(如在飞机上)获取高精度的数据已被广泛应用。 LIDAR系统包括一个单束窄带激光器和一个接收系统。激光器产生并发射一束光脉冲,打在物体上并反射回来,从而被接收器接收。接收器准确地对光脉冲从发射到被反射回的传播时间进行测量。由于光脉冲以光速传播,因此接收器总会在下一个脉冲发出之前收到前一个被反射回的脉冲。因为光速为已知,传播时间即可被转换为对距离的测量。结合激光器的高度,激光扫描角度,从GPS得到的激光器的位置和从INS得到的激光发射方向,就可能够对每一个地面光斑的座标X,Y,Z准确进行计算。激光束发射的频率能够从每秒几个脉冲到每秒几万个脉冲。举例来说,一个频率为每秒一万次脉冲的系统,接收器将会在一分钟内记录六十万个点。通常情况下,LIDAR系统的地面光斑间距为2-4m不等。 激光雷达是一种在从红外到紫外光谱段工作的雷达系统,其原理与构造和激光测距仪非常相似。科学家将利用激光脉冲进行探测的称为脉冲激光雷达,把利用连续波激光束进行探测的称作连续波激光雷达。激光雷达的作用是可以对目标位置(距离和角度)、运动状态(速度、振动和姿态)和形状进行精确测量,对目标进行探测、识别、分辨和跟踪。在多年的努力之后,科学家们已经研发出火控激光雷达、侦测激光雷达、导弹制导激光雷达、靶场测量激光雷达、导航激光雷达等。 结语 我国航空摄影测量技术起步较晚,它用计算机代替“人眼”,在理论和实践中使数字摄影测量得到了快速发展,在三维可视化、GIS数据更新、数学近景摄影测量等方面它将会被应用的更加广泛。其发展使得胶片摄影被数字摄影所取代成为必然趋势,而新型数字航空摄影机的应用必将为航空摄影测量技术带来一次变革,并把我国航空摄影测量技术推向数字航空摄影时代。 航空新技术论文:探索民航空管新技术的应用情况 【文章摘要】 随着国家综合国力的提升,我国航空领域取得重大成就,民航空管新技术在现代高新技术的带领下,逐渐走向成熟;同时民航空管局也在尝试着改变发展模式,提高运行的安全性,以确保经济效益与社会效益的统一。在此民航空管新技术的应用发挥着不可代替的作用。 【关键词】 空管新技术;必要性;发展;问题 1 空管新技术应用的必要性 1.1 运输量逐渐提高为航空事业带来了巨大压力 改革开放以来,我国在航空运输领域有了很大突破,与往年相比,不管是安全性能还是技术层面都有了很大提高,同时我国也成为世界中航空总运输量排名第二的国家。根据最近几年的经济发展情况、以及我国现有的科学技术水平来推测,到二零一五年,我国的机队规模将超过两千六百架,全国的机场总数将增加到大约二百五十个,而每年的飞行次数将达到1143万,与二零一零年相比,将提高一倍。然而由于我国经济发展水平不平衡以及地理环境等因素的影响,我国的大部分机场位于华北、华东、中南以及西南这些地势相对优越的地区,随着技术条件的提高,西部等地质环境恶劣的这些地方,也将会感受到便捷航空带来的好处。正是这些运输需求的增加,对我国航空事业带来很大压力,这对于航空事业来说不仅仅是一次新的挑战,更是一次难得的机遇,因此空管技术的应用在很大程度上,促进了航空事业的快速发展。 1.2 航空运行环境复杂,有待进一步改善 我国的大部分机场,在建设过程中以及航线制定中,会受到当地经济发展水平的影响;一般情况下,机场建设地区是经济较为发达,或者具有非常显著政治地位的城市或地区,或者作为中转站而建设的,在机场运行过程中,会产生一定的放射圈,其中具有非常复杂的电磁波、地形特点等,这会在很大程度上影响到航空运输的安全性,再加上人民群众对航空运输安全性要求的提高,就增加了航空建设的难度。尤其是在西部地区一些机场的运行中,由于其经济发展水平有限、人流量有限,再加上地区环境十分恶劣,就需要在航空运行中,花费大量的财力物力去进行维护和检修工作,不仅仅没有实现经济效益,同时由于传统空管技术的落后,使航空运输的安全性、可靠性大大降低,因此空管新技术的应用就势在必得,也是确保航空运输实现精确性的重要手段。 1.3 是实现航空领域可持续发展的必然要求 伴随着我国经济的快速发展,现在航空领域面对的最大难题之一,就是资源供应不足,将可持续发展作为航空行业的发展宗旨,能够在很大程度上为未来的发展打下基础,具有非常重要的实际意义。针对这个问题,民航空管系统就不得不采取多种方式来提高航天领域的飞行效率,但是其前提条件是要确保飞行安全以及容裕度。我们要在科学统筹规划的基础下,对空域资源进行优化配置,缩短飞行距离、提高飞行准确率,尽可能的达到节能减排的效果,降低飞行成本,以实现经济最大化。 民航空管新技术的应用,需要在效率、服务、安全、容量等方面进行重点提高,这就对新技术的推广提出了更大挑战,同时也表现了提高飞行系统综合能力的迫切性,使新技术应用得到更快速的发展。 2 空管新技术的发展和问题研究 2.1 我国民航空管新技术的发展 我国民航局是在一九九四年成立的,在成立之初就特别重视新技术的研发和使用,并还开设了相应的技术研究部门,在相关法律法规的严格督促下,以及相关政策的支持下,将一系列先进技术投入研究实验中,如卫星导航、自动监视等;2000年,经过一段时间的研究,在我国西部地区建立了世界上第一条投入使用的FANS航路,即L888航路,这一成果为我国航空事业的发展奠定了扎实的基础,到如今,短短的十几年的时间内,在民航局的大力支持下,加强对新技术的研发力度,并成立了一系列科研基地,取得很大的科研成果。但是我们不能忽略在新技术研发应用中,所凸显的问题,要重视我们在实践中,积累的相关经验,并对航空领域的发展做进一步的贡献。现如今 2.2 空管新技术应用中应重点关注的问题 空管系统从构成上来讲,是一个相当复杂的系统,不管是哪一种的新技术,在实际应用中,总会或多或少的对目前的运行产生一定的影响,为了最大程度上确保飞行安全,在新技术投入使用时,要进行一定的测试工作,包括整体评估、工程验证、数据分析以及安全性考察等等,在新技术的应用中,我们需要对以下几点问题进行重点掌握。 首先是就是空管技术的软件功能,在科学技术的快速发展的影响下,空管设备的价值已经由原来的硬件主体转变成软件主体,并且逐渐实现了自动化操作系统;对于软件功能来讲,其主要的特点就是在系统性、兼容性以及验证性上,提出了更高的要求,需要在严格的管理中,提高运行效率,这些特征在间接说明了对新技术及逆行那个测试的必要性。 其次就是在系统验证方面,一项新技术从研发到最后的推广,需要经过一个非常复杂的验证工作,任何一种技术都是需要一定的外界环境或者操作技能来配合完成的,而是在一遍遍的实验中,不断整理相关数据,而明确其是否能够达到可靠、可用的效果,是否能够与我国的飞行条件和外界环境相适应,是否能够实现预期的运行效果。所以在整个测试过程中,我们要对评估、验证等工作进行严格的控制,并在新技术的测试中引进现代化、科学化的管理模式,为新技术的推广奠定基础。 然后就是在新技术应用中的过渡性,从多年工作经验中,我们可以看出,很多新技术的投入使用,都需要进行非常长的一段时期的过渡,在此过程中,要充分考虑到技术应用的可行性,对外界环境进行准确的测量,对技术的成熟度进行精确测定,在多种综合因素的考虑下,制定出长期的发展规划、以及各阶段的发展目标,以确保新技术的顺利使用。 最后就是在空管新技术的掌握上,我们要进行重点把握;纵观整个世界中的民航技术发展情况来看,每个国家之间在技术上都有一定的合作互助,但是国家与国家之间为了进一步保存实力,并不会将一些关键技术进行共享,一些西方发达国家仍旧在技术上保持着绝对优势,对于我国来说,我们要在技术上加大投资力度,将技术研发作为我们航空事业发展的重要内容之一,逐步实现国产化,并要逐渐提高航空管理的有效性。 3 结语 经过一段时间的发展,我国民航空管新技术的研发和应用,取得良好成效,在其中我们对民航空管新技术发展的必要性以及发展概况和要重点关注的问题,进行了简要的概述,希望能够为同行业的研究者提供一定的理论参考。 【作者简介】 于洋,男,出生于1981年5月,籍贯山东省海阳市,就职于济南民航山东空管分局; 靳红志,男,出生于1990年12月,籍贯山东省济宁市,就职于济南民航山东空管分局。 航空新技术论文:3D打印:改变航空工业的制造新技术 引言 英国《经济学人》杂志2012年制作专题论述了当今全球范围内工业领域正在经历的第三次革命,认为这次革命是一种建立在互联网和新材料、新能源相结合的工业革命,它以“制造业数字化”为优秀,并将使全球技术要素和市场要素配置方式发生革命性变化。新材料、新工艺、新机器人、新的网络协同制造服务,生产会更加经济、高效、灵活、精简。3D打印技术作为“第三次工业革命的重要标志”,被认为是推动新一轮工业革命的重要契机,已经引起全世界的广泛关注。3D打印技术作为具有前沿性、先导性的新兴技术,正在使传统生产方式和生产工艺发生深刻变革。3D打印技术将以其革命性的“制造灵活性”和“大幅节省原材料”在制造业掀起一场革命,它最适合应用于多品种、小批量、结构复杂、原材料价值量高的结构制造领域,因此有望在航空制造领域获得广泛应用。 3D打印技术(3D Printing)是快速成型技术(Rapid Prototyping Manufacturing)的一种,也叫做增材制造( Additive Manufacturing)。基本原理是把一个通过设计或者扫描等方式做好的3D模型按照某一坐标轴切成无限多个剖面,然后一层一层打印出来并按原来的位置堆积到一起,形成一个实体的立体模型。3D打印技术使用的方法有很多种,表1给出了美国科技政策研究所对3D打印技术按过程、主要厂商、所用材料和典型市场进行的分类。 国内外3D打印技术及产业发展情况 世界主要国家竞相从战略高度重视发展3D打印 3D打印技术的历史由来已久。1986年,美国3D System公司推出了第一款工业化的“3D打印”设备,1990年开始销售,短短几年中,形成了巨大的市场。近年来,美国以企业和大学及科研机构等半政府半民间的组织为主导力量,明显加大加快了对3D打印技术研发的组织力度。2009年,以美国相关大学为主的“增材制造路线(RAM)研讨会”就未来5~10年的技术发展进行了广泛的讨论,并发表了较有影响的路线图研讨报告。根据这一报告的建议,由爱迪生焊接研究所(EWI)牵头于2010年成立“增材制造共同体AMC(Additive Manufacturing Consortium)”,试图将相关的制造商与供应商同大学与研究机构联结成为一个互动良性促进发展的生态组织,共同解决3D打印技术中还存在着的大量问题。AMC目前已有30余家企业、研究所、大学、军方和政府等机构成员,以金属材料的增材制造技术为主,每季度活动一次。目前,AMC整合EWI及其成员的设备、技术和专业知识,初步构成了一个分布式、网络化的增材制造“国家实验平台中心NTBC(National Test Bed Center)”。AMC和NTBC的使命就是提高3D打印增材制造技术的成熟度,促进相应的产业投资,在全美范围内将这一新兴的制造方式早日转化为主流的制造方式。自2011年起,AMC每年都向其会员增材制造的现状报告。此外,近3年来美国政府、军方及企业还多次组织3D打印技术的有奖挑战大赛,希望以此加速相关技术的发展、应用和普及。 尽管美国在3D打印的整体技术上领先全球,但在基础研究设施、研发组织和政府支持上,欧盟明显领先。首先,欧盟在政府研发方面的投入要大于美国(不计不公开的国防军事投入),著名的大型合作项目包括英国的增材制造创新中心、欧盟第六框架项目大航空航天组件快速生产Rapolac(Rapid Production of Large Aerospace Components),全程专注航空航天的SMD(Shaped Metal Deposition)技术等。其次,欧洲工业界也主动组织形成3D打印产业群,开发增材制造的市场。一度形成原始创新技术源于美国,但其后的研发和应用及商业化却是由欧盟等国家完成的局面。此外其他一些国家也都竞相从国家战略高度重视发展增材制造业,澳大利亚近期制定了金属堆积制造路线,南非正在扶持基于激光的大型堆积制造机器的开发,日本也在着力推动堆积制造技术的推广应用。 3D打印行业处于迅速兼并与整合过程中,专利成为竞争的重要武器 2011年3D打印产业的市场规模为17亿美元。目前,快速成型技术的市场应用份额如图1所示,其中航空航天约占8%。目前,全球有两家3D打印机制造巨头,分别为3D System 和Stratasys,均在美国上市,2011年营业收入分别为2.3亿美元和1.6亿美元。3D Systems公司自2009以来已连续收购了25家公司,并于2011年11月收购了3D打印技术的最早发明者和最初专利拥有者Z Corporation公司之后,一举奠定了在3D打印领域的龙头地位。Stratasys公司继2011年5月收购Solidscape公司之后,又于2012年4月与以色列著名3D打印系统提供商Objet宣布合并。当前,国际3D打印行业正处于迅速兼并与整合过程中,行业巨头正在加速崛起。 3D打印行业巨头积极展开收购行动,在扩大公司规模的同时也吸收了大量的相关专利,并以此专利优势,在专利上限制对手的发展。目前全球拥有3D打印专利前5名的公司见图2、表2。 从2005年开始,3D Systems利用自己的专利优势成功狙击了纳博特斯克的7项专利申请。2012年底,3D Systems又控告Formlabs公司推出的初级3D打印机涉嫌侵犯其专利技术。 我国3D打印的技术水平基本与国际同步,但在产业化方面严重落后 20世纪90年代初,我国开始推进增材制造设备,即3D打印机的研发,在快速成型技术方面取得了长足进展。我国的华中科技大学、清华大学、西安交通大学、北京隆源公司、中航重机激光和南京航空航天大学等单位,于上世纪90 年代初率先开发快速成型设备,以及进行相关技术的研究、开发、推广和应用。其中,清华大学成功开发了无木模铸造工艺 (Patternless Casting Manufacturing),即采用逐点喷洒粘结剂和催化剂的方法来实现铸造沙粒间的粘结。华中科技大学研发出世界最大激光快速制造装备,使得我国在快速制造领域达到世界领先水平。西安交通大学研制出了激光快速成型设备LPS、SPS 系列成型机,并成功推向国内外市场。在国家科技部领导和组织下先后成立了近10家旨在推广应用快速成型技术的“快速原型制造技术生产力促进中心”,863/CIMS 主题专家组还将快速成形技术纳入目标产品发展项目。可以说我国在典型的快速成形设备、软件、材料等方面的研究和产业化方面获得了重大进展,我国快速成形技术的研究工作基本与国际同步。但在快速成形技术新设备研发和应用方面我国则落后于国外。国外快速成形技术在航空领域有超过8%的应用量,而我国在这方面的应用量则非常低。据估计,3D打印设备在我国企业级装机量在400台左右,2010年以来年增速均为70%左右,市场规模超过1亿元。 3D打印技术在航空领域的应用情况 欧美已将3D打印技术视为提升航空航天领域水平的关键支撑技术之一。3D打印技术在航空领域的应用主要集中在3类:1)外形验证,整机和零部件外形评估和测试、验证;2) 直接产品制造,例如无人机的机翼、云台、油箱、保护罩等,美国一些大飞机中也有多个零部件采用3D打印直接制造;3) 精密熔模铸造的原型制造,采用精密浇铸工艺来制作部件前的原型等。 国外应用情况 波音公司已经利用3D打印技术制造了大约300种不同的飞机零部件,包括将冷空气导入电子设备的形状复杂导管。目前波音公司和霍尼韦尔正在研究利用3D打印技术打印出机翼等更大型的产品。 空客在A380客舱里使用3D打印的行李架,“台风”战斗机中也使用了3D打印的空调系统。空客公司最近提出“透明飞机概念”计划,制定了一张“路线图”,从打印飞机的小部件开始,一步一步发展,最终在2050年左右用3D打印机打印出整架飞机。“概念飞机”本身有许多令人眼花缭乱的复杂系统,比如仿生的弯曲机身,能让乘客看到周围蓝天白云的透明机壳等,传统制造手段难以使用,3D打印或许是一条捷径。 GE航空2012年11月20日收购了一家名为Morris Technologies的3D打印企业,计划利用后者3D打印技术打印LEAP发动机组件。GE把这次收购看作是对新制造技术的投资,认为具备处理新兴材料与复杂设计的工艺制造开发能力,对GE的未来至关重要。 美国空军对3D打印也报以厚望,近日与3D Systems签约,投资29.5亿美元用于其开发打印F-35战机部件和其他武器系统的3D打印系统。 国内应用情况 中航重机激光技术团队早在2000年前后,就已经开始投入“3D激光焊接快速成型技术”研发。目前,中航重机激光产品已经应用于我国多款新型飞机上,并起到关键作用。除了军用飞机,中航重机激光还在开拓世界最先进四代航空发动机最优秀技术之一——整体叶盘应用市场,以及大型水面水下舰艇市场。 北航同我国主要飞机设计研究所等单位“产学研”紧密合作,瞄准大型飞机、航空发动机等国家重大战略需求,历经17年研究在国际上首次全面突破了钛合金、超高强度钢等难加工大型复杂整体关键构件激光成形工艺、成套装备和应用关键技术,并已在飞机大型构件生产中研发出五代、10余型装备系统,已经受近十年的工程实际应用考验,使我国成为迄今世界上唯一掌握大型整体钛合金关键构件激光成形技术并成功实现装机工程应用的国家。2013年1月18日,王华明联合研发团队凭“3D激光快速成型技术”获国家技术发明一等奖。3D打印对生产方式的变革 相比较传统制造业,3D打印在制造模式、流程、供应链等方面发生巨大变化。1)定制成为新标准。制造模式上,过去是生产线规模化生产,今后则可能更多的是数字化、个性化、分散化的定制生产,不再需要库存大量零部件,也不需要大量生产。2)缩短上市时间。3D打印无需机械加工或任何模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件,从而极大地缩短产品的研制周期。3)更优越的产品性能。3D打印的产品是自然无缝连接,结构之间的稳固性和连接强度要高于焊接等传统方法。4)开放式的产品设计。3D打印产品设计者与消费者之间可以通过互动改进产品,这个互动是双向的,消费者也可以自己设计产品。5)改变离岸经济模式。3D打印对产品供应链有重大影响,选择生产地时,劳动力成本不再那么重要,而是考虑如何接近消费者,传统过程的供应链就变得短了,使得传统的离岸经济模式得以改变。 3D打印产业的未来发展前景 对于3D打印未来的发展前景,业界普遍看好。作为全国工业的主管部门,工信部准备组织研究制订3D打印技术路线图、中长期发展战略,推动完善3D打印技术规范和标准制定,研究制定支持3D打印产业发展的专项财税政策。据报道科技部的3D打印相关战略规划也正在研究制定中,近期即将公布。高德纳( Gartner )公司2012年的新兴技术炒作周期报告判断:3D打印技术目前正在进入概念炒作的高峰阶段,在5~10年的时间内将迎来发展高峰(见图3)。 据Wohlers Associates报告分析,全球3D打印产业产值在1988~2010年间保持着26.2%的年均增速。2011年3D打印产业的市场规模为17亿美元,到2016年产业总产值将达到31亿美元,2020年将达到52亿美元,其中零部件制造将占80%。而对于快速成型应用领域,则市场更为广阔。2012年,全世界快速成型制造的产值估计为230亿美元,2015年产值将会达到350亿美元。 不过3D打印技术要进一步扩展其产业应用空间,目前仍面临着一些瓶颈和挑战:一是成本方面,现有3D打印机造价仍普遍较为昂贵,给其进一步普及应用带来了困难。二是打印材料方面,目前3D打印的成型材料多采用化学聚合物,选择的局限性较大,成型品的物理特性较差,而且安全方面也存在一定隐患。三是精度、速度和效率方面,目前3D打印成品的精度还不尽如人意,打印效率还远不适应大规模生产的需求,而且受打印机工作原理的限制,打印精度与速度之间存在严重冲突。四是产业环境方面,3D打印技术的普及将使产品更容易被复制和扩散,制造业面对的盗版风险大增,现有知识产权保护机制难以适应产业未来发展的需求。 3D打印技术未来发展的主要趋势 随着智能制造的进一步发展成熟,新的信息技术、控制技术、材料技术等不断被广泛应用到制造领域,3D打印技术也将被推向更高的层面。未来,3D打印技术的发展将体现出精密化、智能化、通用化以及便捷化等主要趋势。 提升3D打印的速度、效率和精度,开拓并行打印、连续打印、大件打印、多材料打印的工艺方法,提高成品的表面质量、力学和物理性能,以实现直接面向产品的制造;开发更为多样的3D打印材料,如智能材料、功能梯度材料、纳米材料、非均质材料及复合材料等,特别是金属材料直接成型技术有可能成为今后研究与应用的又一个热点;3D打印机的体积小型化、桌面化,成本更低廉,操作更简便,更加适应分布化生产、设计与制造一体化的需求以及家庭日常应用的需求;软件集成化,实现CAD/CAPP/RP的一体化,使设计软件和生产控制软件能够无缝对接,实现设计者直接联网控制的远程在线制造。 航空制造业整合3D打印技术的建议 我国是制造业大国,3D打印技术对中国诸多企业将是颠覆性的变革。我国航空制造业必须未雨绸缪,积极为迎接此技术革命做好准备。 (1)推进“产学研用”结合,拓展应用领域,延伸产业链,提高产业化程度。 (2)改变产品,如研发现有产品的数字版及3D打印所需相应的硬软件。 (3)改变制造过程和方法,将现有制造系统智能化自动化,引入3D制造系统,形成复合体系。增材制造和减材制造相辅相成,复合制造体系在今后将成为主流。 (4)改变商业模式。这一次新工业革命要求完全不同的价值获取与盈利模式,及相关的流程设计,资源配置和组织机构的形式。 (5)提前专利布局,在发展初期就要将目光放长远,不能满足于现有已经被国外企业掌握的优秀技术,而是要更多的走自己的专利之路,努力发展创新技术,抢占技术先机,积极进行合理的专利布局,包括国际市场专利布局,同时摆脱对国外3D打印耗材的依赖,避免陷入不必要的专利泥潭,争取在未来的市场竞争中占据有利地位。 (5)GE收购3D打印企业,某种程度上给航空企业提供了借鉴:通过一些资本化运作手段,兼并收购一些具有优秀技术的3D打印企业,以优秀制造能力为重点,打造航空企业自身的价值元宝曲线,或许是在这次工业革命中实现快速赶超的有效途径。 (作者单位系中国航空工业发展研究中心) 航空新技术论文:航空燃气涡轮发动机燃烧室新技术 航空燃气涡轮发动机燃烧室的功能是将燃料的化学能通过燃烧转化为热能。在航空燃气涡轮发动机上燃烧室分为主燃烧室和加力燃烧室,主燃烧室是发动机优秀机的三大高压部件之一,加力燃烧室主要用在战斗机发动机上以短时间增加发动机推力,使飞机加速,在除战斗机以外的其他飞机发动机上一般不设加力燃烧室。主燃烧室将燃料燃烧后形成的高温高压燃气驱动涡轮做功带动压缩部件,除去带动压缩部件所消耗的功之外,剩余的高温高压燃气的能量通过喷管排气产生推进力推动飞机前进,或通过动力涡轮带动螺旋桨、桨扇、旋翼产生拉力及升力。发动机吸入的空气中的氧气在主燃烧室燃烧过程中并未全部消耗,因此在涡轮后可以设置加力燃烧室,再次喷入燃料燃烧加热燃气,进一步提高燃气能量以增加发动机的推力,主燃烧室和加力燃烧室在发动机上的位置见图1。 随着航空发动机技术的发展,发动机的工作压力和涡轮前温度越来越高,燃烧室的工作条件和技术指标要求越来越苛刻,突出的技术矛盾是在燃烧室负荷越来高的情况下,满足高的燃烧性能和轻的重量要求,在传统燃烧技术基础上必须采用新的原理和技术方案以提高发动机总体性能指标。 主燃烧室新技术 航空燃气轮机主燃烧室的传统结构形式可分为单管燃烧室、环管燃烧室、环形燃烧室,这基本与航空燃气轮机的发展历程相对应。早期的燃烧室多为单管燃烧室,后来发展为环管燃烧室,上世纪60年代,环形燃烧室出现并成为燃气涡轮发动机的必然选择,随着燃烧技术的发展,短环形燃烧室是目前普遍采用的方案(图2)。在采用离心式压气机的燃气轮机中为了缩短轴距并利用离心压气机径向尺寸较大的特点,发展了环形回流燃烧室或环形折流燃烧室。 现代高性能发动机对主燃烧室提出了越来越高的要求,对于军用发动机主燃烧室而言,要求其具有更高的温升工作能力和更宽的工作范围;而民用发动机对燃烧室污染排放指标提出了极为苛刻的要求,以满足发动机适航取证。因此主燃烧室主要朝两个方向发展:高性能军用发动机使用的高温升燃烧室及民用发动机需要的低排放燃烧室;为应对上述挑战,提出了以下燃烧室新技术方案。 旋流器阵列多点喷射燃烧室(图3)。此类燃烧室是将常规燃烧室头部的旋流器和喷嘴的尺寸缩小,在传统燃烧室单个头部大小的空间内布置多个喷射点,每个喷射点的燃料和空气快速均匀的混合,每个喷射点有自己的回流区和燃烧区,燃烧时有多个火焰,由于每个喷射点的回流区长度短,燃烧驻留时间短,在降低污染物的生成方面有很大的潜力。同时该类型燃烧室由于有多个喷射点的存在,可以将喷射区域进行分区燃烧,兼顾燃烧室在低工况下的稳定工作及高工况下的高效燃烧,适合于工作范围宽广的高温升燃烧室;还可以对喷射点进行控制,具有温度场主动调节能力,能够满足高性能军用发动机高品质燃烧室出口温度场的需求。 驻涡燃烧室(图4)。驻涡燃烧室是一种采用独立凹腔进行稳焰的燃烧室,其原理是由超声速燃烧的背风台阶稳定火焰原理演变而来,最早在美国的IHPTET计划中提出。驻涡燃烧室由产生值班火焰的凹腔结构和钝体稳焰主燃区组成,其主要特点是可以实现分区分级燃烧,发动机在点火、慢车等小工况状态时,燃烧室只驻涡区工作,保证了燃烧室低工况稳定性;而在起飞等大功率状态下燃烧室驻涡区和主燃区同时工作,保证高工况下的高效燃烧性能;驻涡燃烧室其点火器位于驻涡区内,不易被吹熄,点火性能相对其他燃烧室更加优越。由于实现分级燃烧,能够有效控制氮氧化物等污染排放物的生成。美国GE公司在驻涡燃烧室研究方面处于领先地位,通过多年的研究已经发展了四代驻涡燃烧室,并开展了相关的试验,GE公司在2007年完成了全环形驻涡燃烧室设计和试验验证,拟应用在高推重比发动机上。 涡轮级间燃烧室及超紧凑燃烧室。涡轮内燃烧最初的目的是采用涡轮内燃烧取代主燃烧室建立定温循环, 定温循环的效率比常规燃烧室的定压循环高30%~40%,但定温循环超出了常规发动机的设计参数与运行参数,只能用于理论研究。在本世纪初,由Sirignano等人提出了在高低压涡轮之间的补燃燃烧形式,在此方案的基础上发展了涡轮级间燃烧室(Inter-stage Turbine Burner,ITB)及超紧凑燃烧室(Ultra-Compact Combustor,UCC)。 涡轮级间燃烧室(图5)是在高低压涡轮之间再布置一个小型燃烧室,由于有涡轮级间燃烧室的存在,可以拓展压气机总增压比的设计范围,适当降低涡轮前温度提高涡轮寿命,实现高飞行马赫数下发动机推力更大耗油率更低的目标。涡轮级间燃烧室由于受到结构布局的影响,需要在较小的空间内完成稳焰、燃烧等过程,所以一般采用驻涡凹腔稳焰燃烧的方案。 超紧凑燃烧室(图6)是涡轮间燃烧室的进一步提高和发展,其基本原理是将燃烧室与高、低压涡轮导叶整合,实现在涡轮导叶内燃烧,实现近似等温燃烧循环,提高发动机的热效率,此方案对发动机性能参数及结构的改变较多。超紧凑燃烧室是目前几种先进燃烧技术如:凹腔稳焰、多点喷射组织燃烧,周向燃烧、旋流燃烧、补气射流、驻涡燃烧等技术的综合应用的集成。 美国空军研究实验室针对超紧凑燃烧室开展了四个阶段的研究。阶段一:以替代主燃烧室为目标的研究;阶段二、阶段三:以替代涡轮级间燃烧室为目标的研究工作;阶段四:以实现涡轮内燃烧替代加力燃烧室为目标的研究工作,最终实施定温循环燃烧。超紧凑燃烧技术目前已经在涡轮间燃烧上进行了试验验证(图7),其贫油熄火油气比只有目前系统的25%~50%,同时在应用时可以和涡轮叶片整合一体,实现涡轮内燃烧构想,并且已经开始实施,更设想用以取代主燃烧室,实施定温循环,实现高效率动力输出,并且作为下一代燃烧室技术,减小发动机重量和尺寸。 低排放燃烧技术。其中包括:贫油预混预蒸发燃烧技术;富油燃烧技术。 贫油预混预蒸发燃烧技术燃烧室的污染排放物包括:一氧化碳(CO)、未燃碳氢(UHC)、氮氧化物(NOx)和冒烟等4种燃烧产物,目前除氮氧化物以外,其他排放物指标已相当低,低排放技术的重点是进一步降低氮氧化物的排放,直接的措施是缩短燃料的燃烧时间,降低燃烧区的燃烧温度。贫油预混预蒸发燃烧室是通过在燃烧区加入大量空气,并使燃油和空气预先混合并完成部分蒸发再进行燃烧,相对于传统的旋流扩散燃烧,燃烧均匀,燃烧温度低,因此燃烧产物中的污染排放特别是氮氧化物(NOx)显著降低,贫油预混预蒸发燃烧技术有很多种方案,目前取得成功的是GE公司研制的双环预混旋流(TAPS)燃烧技术(图8),燃烧室结合了分级分区燃烧和贫油预混燃烧的思想。由值班级(预燃级)和主燃级组成。值班级为扩散火焰模式,保证发动机启动点火可靠和较为宽广的燃烧边界;主燃级为贫油预混燃烧模式,主要工作于大工况,以减少NOx的生成。 目前,TAPS燃烧室已发展了三代,分别为TAPS1、TAPS2和TAPS3。TAPS1技术目标是要比传统富油头部设计的燃烧室或CAEP2标准降低NOx排放50%,成功用于GEnx发动机上;TAPS2的目标是在TAPS1的基础上再降50%,主要是针对总增压比大于40的发动机,比CAEP2标准NOx排放降低70%,首先用于我国大飞机C919的启动发动机LEAP-X上;TAPS3目标是比CAEP/6降低NOx排放75%,比CAEP/2降低85%。 富油燃烧技术。富油燃烧的基本特点是主燃区空气量低于燃料完全燃烧所需空气量,当燃烧区为富油燃烧时,因燃烧不完全,燃气温度较低,NOx生成量也较低,但是经过富油燃烧后,有大部分燃油未燃烧完全,随着燃气向下游流动,必定要在化学恰当比附近燃烧,此时,燃气温度很高,是NOx大量产生的区域,为了跳过该区域,通过在富油燃烧区末端加入大量空气瞬时降低燃气温度,此后未完全燃烧的可燃成分在贫油状态继续燃烧,从而整个燃烧过程的温度降低。典型的富油燃烧技术是PW公司研制的富油燃烧-快速淬熄-贫油燃烧(RQL,图9)技术。PW公司将RQL燃烧技术用在V2500发动机扇形试验段上试验,其结果比当时的排放标准低50%。之后,PW公司进行一系列的低排放燃烧室的研发,他的低排放燃烧室称为TALON燃烧室,分别发展了TALONⅠ、TALONⅡ和TALONⅩ等一系列低排放燃烧室,已在PW4084、PW6000、PW8000等发动机上成功应用。 加力燃烧室新技术 战斗机在起飞、爬升、规避导弹或机型作战机动飞行等状态需要更大的推力以实现短时间加速飞行,发动机使用加力是短时间内增加推力的最好办法。加力燃烧室是实现发动机加力的部件,它能保持发动机最大转速和涡轮前燃气温度不变的情况下,将燃油喷入气流中让剩余氧气再次燃烧,产生额外推力。现在军用涡扇发动机加力燃烧室(图10),大都采用V型稳定器来稳定火焰,这种加力燃烧室通过气流在钝体后形成的尾迹旋涡和回流区产生一个油气混合均匀的低速区,从而具备了火焰稳定的必备条件。 现代高推重比航空发动机加力燃烧室工作条件越来越恶劣,性能要求更高,主要特征表现在内涵进口温度更高、氧含量降低的情况下,进一步提高加力温度和燃烧效率,降低流体阻力,缩短长度,加力重量超轻。传统发动机加力燃烧室很难实现上述要求,未来加力燃烧室的发展必然将某些部件进行一体化设计,变得更加紧凑,以减少长度和降低重量,提高发动机推重比。涡轮后框架一体化加力燃烧室、旋流加力燃烧室、外涵加力燃烧室是目前研究的重要方案。 涡轮后框架一体化加力燃烧室。 涡轮后框架一体化加力燃烧室的主要特征是取消传统加力燃烧室的混合扩压器,将喷油杆和钝体稳定器整合到涡轮后支撑框架的支板上,形成超级紧凑的一体化结构,加力燃油从支板内的喷嘴孔喷入并进入支板后形成的回流区内稳定燃烧,涡轮后框架一体化加力燃烧室与传统加力燃烧室对比如图11所示。这种加力燃烧室的设计关键在于:合理的安排燃油喷射,既保证加力燃油浓度分布与氧浓度分布主动匹配,又避免燃油的自燃与结焦,还能保证燃油在支板后的回流区内形成稳定燃烧点火源,同时保证加力燃烧室较低的流阻损失;一体化加力燃烧室方案能适用于更高的加力热负荷,具有更简单的结构以及更高的喷杆和稳定器工作可靠性,在高推重比发动机研制中得到了深入广泛的研究。采用涡轮后框架一体化加力燃烧室的典型代表为美国PW公司研制的F119发动机,其推重比在10左右。 旋流加力燃烧室。旋流加力燃烧室是采用类似主燃烧室的旋流燃烧原理组织燃烧,以涡轮后承力框架作为旋流加力的叶片,燃油喷杆内置在叶片内,形成旋流器的流场结构,取消了喷油杆和钝体稳定器。该方案可大幅度强化油气混合,提高燃烧强度和燃烧稳定性,缩短燃烧段长度,降低尾喷流火焰辐射强度,从而缩短加力燃烧室的长度、减轻重量,提高发动机隐身性能,但旋流加力燃烧室出口气流存在较大的余旋,会引起发动机推力损失。 外涵加力燃烧室。 常规加力燃烧室是采用内外涵燃气和空气混合后再点火燃烧,外涵加力燃烧室是直接在外涵道贫油组织燃烧。与传统方案相比,外涵加力燃烧室结构尺寸更紧凑,有利于发动机减重设计;外涵空气含氧量高,有利于组织燃烧,但由于进气温度和压力较低,燃油蒸发困难,不利于油气混合,影响点火性能和燃烧效率。外涵加力燃烧室工作与常规加力燃烧室组织燃烧方式基本相同,采用喷油杆喷油与空气混合,钝体稳定器稳定火焰,原理图如图12所示。 外涵加力技术主要应用在两个方面:垂直/短距起降(STOVL)发动机技术和变循环发动机(VCE)技术。 航空新技术论文:航空燃气涡轮发动机涡轮新技术 航空燃气涡轮发动机涡轮部件的功能是将从燃烧室流出的高温燃气的热能和压力能转换成机械功,驱动风扇、压气机和附件工作。在涡桨或涡轴发动机中,涡轮还用于驱动螺旋桨或直升机的旋翼。按燃气流动方向,涡轮可分为轴流式和径流式。现代航空燃气涡轮发动机涡轮几乎都采用轴流式。在轴流式涡轮中,根据转子驱动的对象又可分为高压、中压和低压涡轮。 涡轮部件是发动机中单位重量最大、最复杂、成本最高的部件,所以,涡轮的设计目标是保证其应用所需的耐久性前提下,在高性能和经济可承受性之间维持一种平衡。为此,设计者们通过采用先进的气动、结构、冷却、强度设计,以及新材料和新工艺等多种技术措施来实现这一目标。 涡轮CFD技术 (1)非定常仿真技术 非定常仿真技术是对一个时间周期内离散瞬间的涡轮动静域流场进行求解,动静域之间采用直接数据传递的方式,能够真实详细描述瞬态的涡轮内流场变化。随着计算机技术的不断发展,现有的计算设备已能开展非定常仿真技术的大量研究工作。部分国外发动机公司不同程度的采用了此项先进设计技术,如美国的IHPTET(综合高性能燃气涡轮发动机)计划中将非定常仿真技术用于解决转子和静子之间相互作用的机械激振,并将此技术用于F119发动机设计。近年来国外开展了凹槽顶部间隙、轴向气封间隙、热斑、尾迹、气膜冷却等气动和传热非定常方面的研究和应用,极大地提高涡轮叶片设计水平。 (2)气膜冷却仿真技术 目前,工程设计中广泛采用气膜冷却方式对涡轮叶片进行冷却。如何准确模拟冷气与主流的掺混流动是准确评估冷却涡轮性能的关键所在。通常采用两种方式进行气膜冷却数值模拟。第一种是冷气喷射源项法,它在叶片表面和端壁给定质量、动量和能量源分布来考虑气膜冷却流动;该方法的优点是所需的工作量和计算时间较少、易于实现。第二种是真实气膜孔仿真方法,生成气膜孔甚至内腔网格,并对每个气膜孔甚至内腔流动均进行数值模拟;此方法划分网格复杂、时间长、计算量大,但优点是可以获得非常详细的流动信息,实现气热耦合计算,对温度场的求解更加准确。国外实现了基于结构化网格和非结构化网格的真实气膜孔仿真,例如:霍尼韦尔公司的Paul Vitt等(如图1)、美国加利福尼亚州空气动力中心的Ron Ho Ni等(如图2)、俄罗斯OJSC的Victoria Krivonosova等。 三维设计技术 (1)超高载荷叶片全三维设计 随着对发动机性能、重量、可靠性、经济性等的要求越来越高,涡轮叶片数量越来越少,涡轮叶片载荷也越来越高,涡轮处于跨声流动甚至超声流动状态,需开展超高载荷叶片的全三维设计技术研发。其中,包括了叶片复合倾斜技术、叶片端弯技术、叶片端壁融合技术、宽弦叶片技术、支板与叶片融合设计技术、跨声叶型设计技术、超声叶型设计技术等。 (2)非轴对称端壁技术 非轴对称端壁技术将端壁造型从二维发展到三维,通过调整端壁的三维曲面形状,能够有效减小涡轮二次流损失,从而提高涡轮效率。罗罗公司是第一个开始研究和应用非轴对称端壁技术的发动机公司,并申请相关专利,采用非轴对称端壁设计技术可提高涡轮效率1.0%左右。空客A380遄达900航空发动机的低压涡轮部件(如图3)和先进中等推力E3E发动机优秀机的高压涡轮导叶及工作叶片端壁(如图4)均采用了该技术。MTU公司构建了一套非轴对称端壁设计体系。PW公司是首个进行非轴对称端壁设计对冷却效率影响研究的公司。 高效冷却叶片设计 (1)铸冷叶片技术 铸冷叶片源于艾利逊公司的“Castcool”概念,它是一种可以一次铸造出内部复杂形状的加工方法。利用Castcool可以将十分复杂的冷却结构一次铸成在单晶部件(如涡轮叶片)之内,同时,在IHPTET计划中Allison公司研发了一种Lamilloy冷却方案,此方案为多孔层板材料叶片。在IHPTET计划第二阶段,Castcool技术与Lamilloy冷却方案结合,研制出了铸冷高低压叶片(如图5,叶片前缘和尾缘采用气膜冷却,而叶片其余部分则采用双层壁Lamilloy冷却),并在CAESAR验证机中进行了强度和冷却试验验证。 (2)超冷叶片技术 超冷叶片源于普惠公司的“super cooling”概念。超冷叶片有几百个铸造的或激光打的小孔,外形与常规冷却叶片一样,但其内部是用CFD方法设计的。在IHPTET计划第二阶段,在CAESAR优秀机中对超冷叶片技术进行了试验验证(如图6),并将此技术成功转化至F119优秀机中验证。同时,惠普公司在F135发动机的高压涡轮上采用超冷技术,冷却效率提高20%。此技术已在F136、PW8000发动机高压涡轮叶片得到了应用。 先进结构设计 (1)高低压涡轮对转技术 高低压对转涡轮结构是高负荷单级高压涡轮后接对转无导叶低压涡轮。IHPTET计划中的GE公司COPE涡轮方案验证了这一技术。F136发动机就采用了此结构。F119发动机虽然也使用了高低压涡轮反转技术,但其高压涡轮和低压涡轮之间仍带有导叶。无导叶对转涡轮技术不仅可用在军用涡扇发动机上,也可用于民用涡扇发动机。 (2)双幅板涡 采用当前的镍基合金制造的常规(单辐板)高压涡其AN2值已达到极限,面临的局面是,提高AN2值必须有突破性技术的支持。因此,双辐板盘(图7)成为提高AN2的研究重点。双辐板盘在结构传力路线和AN2方面比常规高压涡有明显的优势。普惠公司在先进涡轮发动机燃气发生器XTC67/1上试验了焊接的双辐板高压涡技术,验证了涡重量减轻17%,同时转速提高9%。 (3)可变面积涡轮导向器 GE发展了四代变循环发动机:在第二代变循环发动机(GE21)的研制中实现了可调面积低压涡轮导向器技术突破;在第三代变循环发动机(F120)的研制中实现了可调面积高压涡轮导向器技术突破,并实现了发动机空中试飞验证;第四代变循环发动机是COPE方案,在GE与艾利逊公司(AADC)(罗罗公司参与)联合研究的COPE方案中关键技术之一就是高效可调面积高压涡轮导向器,采用了一种独特的凸轮驱动结构解决过去变面积导向器的冷却漏气引起的性能损失问题,能使部分推力状态下SFC降低10%~25%。日本在高超声速运输机推进系统研究计划下研究的组合循环发动机,其低速推进系统选用变循环涡扇发动机,低压涡轮采用了可变面积导向器,用于控制发动机的涵道比和调整高/低压涡轮的功率分配。 先进耐高温材料与工艺 (1)陶瓷基复合材料 陶瓷基复合材料在不带冷却的条件下耐温能力高达1650K以上,密度却是传统叶片材料的三分之一,热膨胀系数是传统镍基合金的四分之一。在大型军用涡扇发动机中,目前已经得到成功验证的陶瓷基复合材料涡轮部件主要有:涡轮间过渡段机匣部件,使冷却空气减少了100%,重量减轻50%;低压涡轮导叶,减重的同时减少了冷却气流;高压涡轮空心导叶,与典型的镍基合金导叶相比,重量减轻50%,冷却空气量减少20%。美国在IHPTET计划下开发了无冷却陶瓷基低压涡轮和端壁(如图8),并已用于F136发动机未来发展型。 (2)高温金属间化合物 金属间化合物具有重量轻、耐高温、提高部件效率等优点,在涡轮部件中的应用主要是低压涡轮后面几级的叶片。具体的研究对象主要有:钛铝、铌铝、二硅化钼、二硅化铌。涡轮叶片历来用铸造,为了减轻重量而采用金属间化合物材料,使涡轮部件结构和设计复杂化,从而改变了涡轮叶片的加工技术。 (3)热障涂层 热障涂层应用对象是工作温度超过1250℃的涡轮工作叶片表面。电子束物理气相沉积热障涂层具有良好的热疲劳特性,可用于高压涡轮叶片。微层压(Micro-Laminate)热障涂层可用于涡轮导向叶片和工作叶片。这些先进热障涂层的导热率和重量都大大降低,能有效提高涡轮叶片的工作温度,保证叶片寿命。目前,国外正在研制耐温水平1500℃以上的热障涂层。 叶尖间隙主动控制技术 涡轮叶尖间隙主动控制技术是一项通过控制涡轮叶尖间隙的变化来降低发动机耗油率、污染物的排放,提高可靠性和延长使用寿命的重要技术措施。高压涡轮叶尖间隙减小0.254毫米可减小1%的耗油率,排气温度减低10℃。主动间隙控制的目标就是让涡轮叶尖间隙在发动机工作过程中,尤其是在巡航状态下保持一个最小值,同时又能保证在整个发动机飞行包线内叶尖和涡轮外环不会发生碰磨。在高压涡轮采用主动间隙控制比压气机和低压涡轮有更加突出的好处,减小高压涡轮叶尖间隙所得的效益是低压涡轮的4倍,高压压气机的2倍,而在运输机上获得的效益又是战斗机的2倍。在大涵道比航空燃气涡轮发动机上广泛采用主动间隙控制技术。目前,热控制方法的主动间隙控制得到了广泛的应用。如CFM56、PW4000、V2500、GE90等都采用的是主动热控制方法。但由于主动热控制方法存在响应速度慢且无反馈信息,而无法精确控制间隙的原因,国外正在大力开展机械控制、压力控制等研究和验证,预计在不久的将来这些新的主动间隙控制方法会在大涵道比航空发动机和航改燃机上得到广泛应用。 先进刷式封严技术 刷式封严技术最初是上世纪70年代初英国罗罗公司提出的一种新型密封技术。这种新型密封结构可大大降低航空发动机空气系统的气流量损失,增加推力,降低耗油率,显著提高发动机性能。刷式封严是一种接触式密封,与传统的篦齿封严相比,重量轻、易于更换。GE公司的试验表明刷式密封的泄漏量只有篦齿密封的5%~10%。德国MTU公司的研究也发现,用刷式封严代替压气机和涡轮处的篦齿封严,则发动机的泄漏量可减少80%,相应的发动机耗油量能减小至少1%。1989年V2500-A1发动机成为以刷式密封取得执照的第一台生产型航空发动机。英国牛津大学于1990年提出了“压力平衡型低滞后效应的刷式封严”的专利设计,这种结构已经在GE90发动机的试验中通过了验证。在高密封压力、高环境温度和高表面速度的环境下,刷式封严存在刷丝掉毛现象,同时也存在密封的滞后效应,MTU研制了一种新型的刷式封严结构以解决此问题。 航空新技术论文:航空燃气涡轮发动机涡轮新技术 航空燃气涡轮发动机涡轮部件的功能是将从燃烧室流出的高温燃气的热能和压力能转换成机械功,驱动风扇、压气机和附件工作。在涡桨或涡轴发动机中,涡轮还用于驱动螺旋桨或直升机的旋翼。按燃气流动方向,涡轮可分为轴流式和径流式。现代航空燃气涡轮发动机涡轮几乎都采用轴流式。在轴流式涡轮中,根据转子驱动的对象又可分为高压、中压和低压涡轮。 涡轮部件是发动机中单位重量最大、最复杂、成本最高的部件,所以,涡轮的设计目标是保证其应用所需的耐久性前提下,在高性能和经济可承受性之间维持一种平衡。为此,设计者们通过采用先进的气动、结构、冷却、强度设计,以及新材料和新工艺等多种技术措施来实现这一目标。 涡轮CFD技术 (1)非定常仿真技术 非定常仿真技术是对一个时间周期内离散瞬间的涡轮动静域流场进行求解,动静域之间采用直接数据传递的方式,能够真实详细描述瞬态的涡轮内流场变化。随着计算机技术的不断发展,现有的计算设备已能开展非定常仿真技术的大量研究工作。部分国外发动机公司不同程度的采用了此项先进设计技术,如美国的IHPTET(综合高性能燃气涡轮发动机)计划中将非定常仿真技术用于解决转子和静子之间相互作用的机械激振,并将此技术用于F119发动机设计。近年来国外开展了凹槽顶部间隙、轴向气封间隙、热斑、尾迹、气膜冷却等气动和传热非定常方面的研究和应用,极大地提高涡轮叶片设计水平。 (2)气膜冷却仿真技术 目前,工程设计中广泛采用气膜冷却方式对涡轮叶片进行冷却。如何准确模拟冷气与主流的掺混流动是准确评估冷却涡轮性能的关键所在。通常采用两种方式进行气膜冷却数值模拟。第一种是冷气喷射源项法,它在叶片表面和端壁给定质量、动量和能量源分布来考虑气膜冷却流动;该方法的优点是所需的工作量和计算时间较少、易于实现。第二种是真实气膜孔仿真方法,生成气膜孔甚至内腔网格,并对每个气膜孔甚至内腔流动均进行数值模拟;此方法划分网格复杂、时间长、计算量大,但优点是可以获得非常详细的流动信息,实现气热耦合计算,对温度场的求解更加准确。国外实现了基于结构化网格和非结构化网格的真实气膜孔仿真,例如:霍尼韦尔公司的Paul Vitt等(如图1)、美国加利福尼亚州空气动力中心的Ron Ho Ni等(如图2)、俄罗斯OJSC的Victoria Krivonosova等。 三维设计技术 (1)超高载荷叶片全三维设计 随着对发动机性能、重量、可靠性、经济性等的要求越来越高,涡轮叶片数量越来越少,涡轮叶片载荷也越来越高,涡轮处于跨声流动甚至超声流动状态,需开展超高载荷叶片的全三维设计技术研发。其中,包括了叶片复合倾斜技术、叶片端弯技术、叶片端壁融合技术、宽弦叶片技术、支板与叶片融合设计技术、跨声叶型设计技术、超声叶型设计技术等。 (2)非轴对称端壁技术 非轴对称端壁技术将端壁造型从二维发展到三维,通过调整端壁的三维曲面形状,能够有效减小涡轮二次流损失,从而提高涡轮效率。罗罗公司是第一个开始研究和应用非轴对称端壁技术的发动机公司,并申请相关专利,采用非轴对称端壁设计技术可提高涡轮效率1.0%左右。空客A380遄达900航空发动机的低压涡轮部件(如图3)和先进中等推力E3E发动机优秀机的高压涡轮导叶及工作叶片端壁(如图4)均采用了该技术。MTU公司构建了一套非轴对称端壁设计体系。P W公司是首个进行非轴对称端壁设计对冷却效率影响研究的公司。 高效冷却叶片设计 (1)铸冷叶片技术 铸冷叶片源于艾利逊公司的“Castcool”概念,它是一种可以一次铸造出内部复杂形状的加工方法。利用Castcool可以将十分复杂的冷却结构一次铸成在单晶部件(如涡轮叶片)之内,同时,在IHPTET计划中Allison公司研发了一种Lamilloy冷却方案,此方案为多孔层板材料叶片。在IHPTET计划第二阶段,Castcool技术与Lamilloy冷却方案结合,研制出了铸冷高低压叶片(如图5,叶片前缘和尾缘采用气膜冷却,而叶片其余部分则采用双层壁Lamilloy冷却),并在CAESAR验证机中进行了强度和冷却试验验证。 (2)超冷叶片技术 超冷叶片源于普惠公司的“super cooling”概念。超冷叶片有几百个铸造的或激光打的小孔,外形与常规冷却叶片一样,但其内部是用CFD方法设计的。在IHPTET计划第二阶段,在CAESAR优秀机中对超冷叶片技术进行了试验验证(如图6),并将此技术成功转化至F119优秀机中验证。同时,惠普公司在F135发动机的高压涡轮上采用超冷技术,冷却效率提高20%。此技术已在F136、PW8000发动机高压涡轮叶片得到了应用。 先进结构设计 (1)高低压涡轮对转技术 高低压对转涡轮结构是高负荷单级高压涡轮后接对转无导叶低压涡轮。IHPTET计划中的GE公司COPE涡轮方案验证了这一技术。F136发动机就采用了此结构。F119发动机虽然也使用了高低压涡轮反转技术,但其高压涡轮和低压涡轮之间仍带有导叶。无导叶对转涡轮技术不仅可用在军用涡扇发动机上,也可用于民用涡扇发动机。 (2)双幅板涡 采用当前的镍基合金制造的常规(单辐板)高压涡其AN2值已达到极限,面临的局面是,提高AN2值必须有突破性技术的支持。因此,双辐板盘(图7)成为提高AN2的研究重点。双辐板盘在结构传力路线和AN2方面比常规高压涡有明显的优势。普惠公司在先进涡轮发动机燃气发生器XTC67/1上试验了焊接的双辐板高压涡技术,验证了涡重量减轻17%,同时转速提高9%。 (3)可变面积涡轮导向器 GE发展了四代变循环发动机:在第二代变循环发动机(GE21)的研制中实现了可调面积低压涡轮导向器技术突破;在第三代变循环发动机(F120)的研制中实现了可调面积高压涡轮导向器技术突破,并实现了发动机空中试飞验证;第四代变循环发动机是COPE方案,在GE与艾利逊公司(AADC)(RR参与)联合研究的COPE方案中关键技术之一就是高效可调面积高压涡轮导向器,采用了一种独特的凸轮驱动结构解决过去变面积导向器的冷却漏气引起的性能损失问题,能使部分推力状态下SFC降低10%~25%。日本在高超声速运输机推进系统研究计划下研究的组合循环发动机,其低速推进系统选用变循环涡扇发动机,低压涡轮采用了可变面积导向器,用于控制发动机的涵道比和调整高/低压涡轮的功率分配。 先进耐高温材料与工艺 (1)陶瓷基复合材料 陶瓷基复合材料在不带冷却的条件下耐温能力高达1650K以上,密度却是传统叶片材料的三分之一,热膨胀系数是传统镍基合金的四分之一。在大型军用涡扇发动机中,目前已经得到成功验证的陶瓷基复合材料涡轮部件主要有:涡轮间过渡段机匣部件,使冷却空气减少了100%,重量减轻50%;低压涡轮导叶,减重的同时减少了冷却气流;高压涡轮空心导叶,与典型的镍基合金导叶相比,重量减轻50%,冷却空气量减少20%。美国在IHPTET计划下开发了无冷却陶瓷基低压涡轮和端壁(如图8),并已用于F136发动机未来发展型。 (2)高温金属间化合物 金属间化合物具有重量轻、耐高温、提高部件效率等优点,在涡轮部件中的应用主要是低压涡轮后面几级的叶片。具体的研究对象主要有:钛铝、铌铝、二硅化钼、二硅化铌。涡轮叶片历来用铸造,为了减轻重量而采用金属间化合物材料,使涡轮部件结构和设计复杂化,从而改变了涡轮叶片的加工技术。 (3)热障涂层 热障涂层应用对象是工作温度超过1250℃的涡轮工作叶片表面。电子束物理气相沉积热障涂层具有良好的热疲劳特性,可用于高压涡轮叶片。微层压(Micro-Laminate)热障涂层可用于涡轮导向叶片和工作叶片。这些先进热障涂层的导热率和重量都大大降低,能有效提高涡轮叶片的工作温度,保证叶片寿命。目前,国外正在研制耐温水平150度以上的热障涂层。 叶尖间隙主动控制技术 涡轮叶尖间隙主动控制技术是一项通过控制涡轮叶尖间隙的变化来降低发动机耗油率、污染物的排放,提高可靠性和延长使用寿命的重要技术措施。高压涡轮叶尖间隙减小0.254毫米可减小1%的耗油率,排气温度减低10°C。主动间隙控制的目标就是让涡轮叶尖间隙在发动机工作过程中,尤其是在巡航状态下保持一个最小值,同时又能保证在整个发动机飞行包线内叶尖和涡轮外环不会发生碰磨。在高压涡轮采用主动间隙控制比压气机和低压涡轮有更加突出的好处,减小高压涡轮叶尖间隙所得的效益是低压涡轮的4倍,高压压气机的2倍,而在运输机上获得的效益又是战斗机的2倍。在大涵道比航空燃气涡轮发动机上广泛采用主动间隙控制技术。目前,热控制方法的主动间隙控制得到了广泛的应用。如CFM56、PW4000、V2500、GE90等都采用的是主动热控制方法。但由于主动热控制方法存在响应速度慢且无反馈信息,而无法精确控制间隙的原因,国外正在大力开展机械控制、压力控制等研究和验证,预计在不久的将来这些新的主动间隙控制方法会在大涵道比航空发动机和航改燃机上得到广泛应用。 先进刷式封严技术 刷式封严技术最初是上世纪70年代初英国罗罗公司提出的一种新型密封技术。这种新型密封结构可大大降低航空发动机空气系统的气流量损失,增加推力,降低耗油率,显著提高发动机性能。刷式封严是一种接触式密封,与传统的篦齿封严相比,重量轻、易于更换。GE公司的试验表明刷式密封的泄漏量只有篦齿密封的5%~10%。德国MTU公司的研究也发现,用刷式封严代替压气机和涡轮处的篦齿封严,则发动机的泄漏量可减少80%,相应的发动机耗油量能减小至少1%。1989年V2500-A1发动机成为以刷式密封取得执照的第一台生产型航空发动机。英国牛津大学于1990年提出了“压力平衡型低滞后效应的刷式封严”的专利设计,这种结构已经在GE90发动机的试验中通过了验证。在高密封压力、高环境温度和高表面速度的环境下,刷式封严存在刷丝掉毛现象,同时也存在密封的滞后效应,MTU研制了一种新型的刷式封严结构以解决此问题。 航空新技术论文:浅谈新技术下的航空维修人员培训 【摘要】随着新技术的发展,制造水平的提高,复合材料的大量使用,以及自动化检测技术和计算机技术的使用等对于航空维修人员有了更高的要求,而设备的更新、新装备的操作难度、技术含量等问题,对航空维修人员提出了新的要求。 【关键词】航空维修;人员培训 随着INTERNET和数字化技术的发展,自动化检测技术,计算机技术,复合材料等新技术的大量应用,大大加快了飞机设计、制造和服务的速度。航空公司的飞机一旦发生故障和失效问题,不仅会增加企业维修成本,而且会严重影响企业的生产效率,使企业蒙受巨大损失。但由于飞机故障的不可预知性,航空公司无法预先制定完美的维修和航班计划。为了提高服务效率和质量,提高航空产品的竞争力,在这种情形下维修方式已由传统模式下民航飞机维修,发展为数字化的维修,这种数字化维修方式对航空维修人员提出了新的要求。 一、飞机维修新技术 1.维护手册的数字化 2.维修信息系统与飞机系统的数字化、智能化对接 目前,新一代的飞机都已经能够实现由空中向地面传送飞机参数、故障和维护信息。这种技术就是目前为人们所熟知的远程传递技术,即应用飞机的通讯寻址和报告系统(ACARS)实时下载飞机系统故障(CFD)和飞机性能参数(DFD)报文,把它们传递到地面信息站点上。然后这些飞机的信息先经过分析、过滤和处理,形成与维修信息系统格式一致,可以相互交联对话的数据,再由维修信息系统进行分析、评价、处理用以形成维修决策,生成维修方案。同时自动生成维修调度报告送达各个相关部门,在飞机落地前就可做好维护准备。这样可以大幅度减少飞机维修停场时间,降低飞机航班延误率,减少维修费用开支,提高维修效率和飞机运营周转率。 3.智能化维护系统(IMS) 二、国内外航空维修队伍分析 1.我国航空维修人员存在以下问题 ①维修人才综合素质需进一步提高:飞机维修人员队伍尚待成熟,缺乏技术带头人和技术骨干。 ②飞机维修人员队伍维修类别结构失调:据统计2009年5年以下维修人员占人数的54%,小龄化现象造成维修经验严重不足,不能进行深度维修等工作,深度维修人才严重不足。 ③维修人员队伍管理存在的问题:飞机维修人才储备不足,飞机维修人员的培训不够,机务人员待遇低,人才流失严重。 2.国际航空维修人员存在以下问题 在西方国家,加入飞机维修队伍的年轻人的数量比离开的要少。此外,一些高技能和有经验的人员离开航空到其他行业寻找高薪职位;在世界各地均存在飞机维修工程师、技术员和机械师短缺的问题;航空运输业是工作人员的工作时间不利于社交。飞机工程师可能会突然转行到金融或者IT 行业。 三、新技术新形势维修人员要求 由上可以看出,国内外维修市场新技术都对我国航空维修人员的培训,在数量和质量上都提出了较高的要求。这些发展和变化都在要求航空维修人员的培训将由人员密集型向技术密集型转化,由常规经验维修向高技术科学维修转化。尤其是空客A380大面积使用复合材料,对复合材料的维修人员有了较大的需求。 因此,新的工程与维修课程应包括更多的结构和复合材料的培训。对计算机、网络等有了很高的要求。多数新的技术人员都将是IT实用专家,易于了解新的航电设备。机务维修领域的变革决定了机务人才培养的方向将向着:工程化、系统化、综合化、 信息化、集成化、国际化方向发展。新技术新形势对航空维修人员的培训提出以下要求: 1.多学科开展,由基本的结构课程为主,发展集结构、计算机、网络、电子于一体的多学科教学。 2.增强与MRO间的交流,及时与先进技术接轨,倾听企业对维修人员的要求,与企业合作办学,学习最新的维修方法。 3.加强国际国内院校之间的交流合作,做到与世界同步,学习最新的世界维修方法。 4.开设专门的复合材料修理培训课,以适应市场的需要。 5.引进虚拟维修训练系统,可以及时更新维修信息并缩短人员的培训时间,降低耗材成本。 6.加强学生自学能力的培养,以满足工作后的再学习;加强动手实际工程能力及自信心的培养。 7.培养严谨独立的工作作风和较好的团队沟通协作能力。 航空新技术论文:中苏《国防新技术协定》转让的航空技术探微 [摘要]中苏《国防新技术协定》中规定苏联向中国转让米格-19歼击机和图-16轰炸机,就其技术水平来说,两者都是苏联当时最新装备或最新型号之一。苏联向中国转让新技术最基本的原因是为巩固其国内与国际政治地位并寻求中国的支持。除此之外,苏联的导弹威慑观使其认为图-16作为轰炸机已无实际意义,歼击机也将被导弹所取代,因而同意进行转让;在转让最新装备的同时,苏联在科学研究上对中国严格保密,以便限制中国超越苏联;航空技术转让的主动权完全掌握在苏联手中,重要的技术资料、特殊材料、特殊部件设备都可以成为限制中国发展、控制技术转让进程的手段。 [关键词]航空技术转让 飞机 中苏《国防新技术协定》 1957年10月15日,中苏签订了《中华人民共和国政府和苏维埃社会主义共和国联盟政府关于生产新式武器和军事技术装备以及在中国建立综合性原子工业的协定》,简称《10月15日协定》或中苏《国防新技术协定》。目前,学术界对中苏《国防新技术协定》的关注集中于原子弹或导弹部分的技术转让,鲜有关于转让航空技术的内容。本文将综合各种史料,厘清中苏《国防新技术协定》中航空技术转让的内容、执行过程中实际转让的飞机型号以及在当时的技术水平,进而分析苏联转让的原因。 一、转让飞机的具体型号与内容 《当代中国的航空工业》明确指出:“议定转让制造权的航空产品有米格-19歼击机、图-16轰炸机和四种战术导弹。” 由于米格-19有多种改型,按规定转让给中国仿制的具体型号是什么呢?《沈阳市志-军事工业》称:徐昌裕、112厂设计室主任徐舜寿等人随中国工业代表团谈判购买米格19埃斯(米格-19C)、米格19坡(米格-19л)和米格19坡埃母(米格-19лM)飞机,并选定米格19坡(米格-19л),于10月15日签订购买全套技术资料和样品的协议。由此可以确定转让仿制的歼击机型号是米格-19л。 《当代中国空军》记载:20世纪50年代,中国空军装备的歼击机有米格-19C、米格-19л。1959年4月,沈阳飞机制造厂仿制米格-19л成功,未正式生产。根据空军需要,转而仿制米格-19C,1963年12月仿制成功,命名为歼-6。不过,中国最后大规模仿制的是米格-19C而非协定中规定的米格-19л。这是因为1958年7月,中国空军在进驻福建前线通过与台湾当局空军的实战检验后,认为米格-19л机动性差,提出需要大量灵活机动的前线歼击机(即米格-19C)。但当时中国并没有就c型飞机向苏联订货。于是从1958年12月起,112厂在米格-19л的基础上进行改型设计,综合米格-19C和米格-19л的特点,利用米格-19л的后半部,并对米格-19c的机头稍作改进以提高机动性,自行设计了一个新型号,命名为东风-102。1959年2月投入试制,9月30日首次试飞。但后来由于东风-102质量不过关,于1960年停产整顿。从1961年起,重新选择原样仿制苏联米格-19c,1963年,飞机仿制成功,即后来有大量改型的歼-6。 事实上,转让图一16的时间比中苏《国防新技术协定》规定的时间有所提前。1958年9月16日,赫鲁晓夫在雅尔塔接见中国驻苏大使刘晓,主动提出苏联可派一批带有导弹的图一16轰炸机到中国,由苏联飞行员驾驶,以便为炮击金门时提供打击力量。10月12日,拒绝了此建议,但同时表示:中国决定提前制造图-16。10月,就提前试制图-16问题致电赫鲁晓夫。随即派张连奎、王西萍、陆纲等赴苏进行具体谈判。张连奎、王西萍、陆纲等23人于11月赴苏,主要落实各项技术资料和物资供应安排,经过谈判,苏方同意加班生产,备齐物资和资料,及时发货。1959年4月,中苏签订补充协议,苏方承诺1960年上半年供应中国20架份飞机本体、40台份P-3M发动机、96项仪表等机载成品及相应毛坯材料。 因此,根据中苏《国防新技术协定》的规定,苏联向中国转让的飞机型号是米格一19歼击机和图一16轰炸机,包括提供样机、零部件、图纸资料以及指导仿制的苏联专家。 二、转让飞机机型的技术性能 苏联方面普遍认为,对中国国防新技术的转让是毫无保留的,赫鲁晓夫甚至声称:“我们给了他们坦克、大炮、火箭、飞机、海军武器和陆军武器。事实上,我们的整个国防工业都是向他们敞开的。”而中方资料则通常指出,苏联转让的飞机大都是落后的型号。那么,苏联转让的航空技术水平究竟如何? 关于米格-19的技术性能 就当时而言,一般认为是很先进的:“以爬升快,加速性和机动性好,能全天候超音速作战、火力强和易于操纵等优势装备于苏联空军部队……米格一19为一件成功的设计”;“米格-19的机动性能极其出色”;“米格-19是前苏联研制的一种轻型超音速歼击机……主要用于空战,争夺制空权,也可实施对地攻击”。 苏联于1951年开始研制米格-19,1953年首次试飞,1955年开始装备部队。这是世界上第一种进入批量生产的超音速战斗机。1956年,米格-19首次公开亮相,由于其在爬升率、加速性、机动性、操纵性等方面的良好性能,先后有多种改型:c型(昼间型)、CФ型(高空型)、п型(加装雷达的全天候型)、YIM型(发射导弹的全天候型),1961年停产。米格-19C没有雷达,于1956年投产、服役,中国大量仿制并在此基础上进行多种改型。苏联向中国转让的米格-19п于1955年投产并装备部队,加装了雷达;而米格-19пM则由米格-19п改来,从携带火炮改为可发射导弹,由于采用了米格-17пM上的RP-2U雷达和APU-4导弹发射轨等成熟技术,该型很快于1957年底生产。 由于米格-19п与米格-19пM都装备了雷达,但这两种雷达都存在不少问题,有时甚至因雷达故障使战机无法升空,而且加装雷达的米格-19п机动性较差。通过实战检验后,中国最后选择了不能发射导弹、没有雷达的米格-19C,并在此基础上做了大量改型。在实战中,歼-6表现良好,曾击落多架美制RF-101,并以负速度差击落过RF-104,还创造过平流层击落战机(无人高空侦察机BQM-147G)的世界纪录。
电动力学论文:关于电磁学和电动力学两门课学习的体会 摘要:电磁学和电动力学两门课既有独立性又相互渗透,根据电磁学和电动力学的关联性,在学习时注重知识间的横向和纵向联系,注重从个别到一般、从特殊到普遍的学习方法,注重数学知识的运用将更易于学好电磁学和电动力学这两门课。 关键词:电磁学;电动力学;体系;矢量 电与磁不仅是我们生活中常见的现象,也是物理学科中的一个重要组成部分。从初中开始我们就已经接触有关电与磁的基本概念,高中的时候我们研究一些电流、磁现象的基本规律以及一些基本的场问题,在大学物理的学习中,电与磁仍然是我们要深入研究的对象,电磁学和电动力学这两门课就是研究电磁场理论及其应用的。但相对于电动力学来说,电磁学所研究的对象和所需要的数学知识工具都比较简单,通过对电动力学和电磁学的教学研究以及对关联知识之间的思考,笔者认为以下几点对同学们学好电磁学和电动力学有很大帮助。 一、树立学科体系思想,注重知识间的横向和纵向联系 电动力学和电磁学两门课程所涉及的都是电与磁的理论基础。电磁学以处理稳态情况为主要内容,主要讲述电磁现象的主要概念和规律,可以说是对高中电磁知识的丰富和延伸;电动力学则是从麦克斯韦方程出发,讨论电磁场和电磁波的性质及其在各种条件(真空,介质)中的应用。两门课程既有独立性又相互渗透,内容上有深刻的联系,这为两门课程的关联学习创造了自然条件[1]。我们在学习的时候要注意知识间的横向和纵向联系,以便形成一个有条理的、层次分明的学习体系。 从这些基本规律之间的联系我们不难看出这两门课程之间的紧密关系,因此,在学习的时候要有目的地将电磁学和电动力学课程进行关联学习,要注意前后知识之间的联系,利用知识点之间的联系将两门课程形成一个有机整体,这样更容易将繁杂的电磁知识归类,有助于促进两门课程学习的相辅相成,在已有的基础上学习将更容易掌握有难度的知识点。 二、注重“从个别到一般”、“从特殊到普遍”的学习方法 在学习电磁学内容和电动力学中的麦克斯韦方程组后,很多同学都认为麦克斯韦方程组就是综合库仑定律、安培定律、毕奥-萨伐尔定律和法拉第电磁感应定律并补充了位移电流的效应后的结果,其实这种认识是不够确切的。如果你分别用库仑定律和麦克斯韦方程组去求解等速运动带电粒子的电磁场,就会发现所得两个结果是不一样的。这是因为库仑定律作为静电场的规律,其中既包含了电磁现象的普遍规律又有其自身的特殊性。所以在学习的过程中要注意各个规律的适用性。 在我们学习的过程中,我们通常都是从特殊情况开始学习的。因为特殊条件都是比较简单的情况,而一般现象就会比较复杂,就会涉及更多的变量。怎样才能从个别的、特殊的现象得到一般的、普遍的规律,这就需要我们对那些特殊的规律进行一分为二的透彻分析,既要明白定律的特殊之处在哪里,又要深刻理解其中蕴含的普遍意义。因为普遍性的东西就包含在一些特殊的情形中,而特殊规律虽然有其特殊地适用范围,但其中必然包含着一些普遍规律。通过认真分析,我们就要分辨出那些特殊定律中有哪些是特有的,哪些部分又具有普遍的意义。 从以上这些例子不难看出,物理学中许多一般性的定理的产生,都是在不断总结特殊情况下的规律并加以修正而得出的。因此,我们在学习电磁知识的时候一定要注意把握“从个别到一般”、“从特殊到普遍”的学习规律,这样才能更好地学习和理解物理世界的奥秘。 三、利用数学知识把握电磁学和电动力学的学习 从许多的例子都不难看出,矢量分析对我们学习电磁知识有很大的帮助,好好利用矢量这一数学工具将使我们在学习电磁学和电动力学这两门课程的时候能更好地形成一条主线,更好地由浅入深地掌握电磁场的各种性质和运算。 作者简介:冯浩(1974-),男,海南昌江人,琼州学院理工学院副教授,硕士,研究方向为物理课程与教学。 电动力学论文:有关重金属污染土壤的电动力学修复研究 摘 要:在本案,为了对受过重金属污染的土壤其电动力学的修复性能进行研究,笔者自制了实验装置,采取提高电压法和间歇断电法两种办法,实现了单一重金属污染土壤中重金属去除率的提高,该实验取得了预期的效果,与此同时也研究了多离子污染土壤的电动修复。 关键字:重金属污染 土壤 电动力学 修复研究 就现阶段科技发展的水平而言,能为修复受过重金属污染的土壤提供多种方法,在这些方法中,属电动力学最优,理由是它对土壤的负面影响小,且修复效果好、修复速度快。该方法被广泛应用于各工程领域,包括:地基化学灌浆、工程排降水、土壤修复等。 在本案,笔者认为只有完全熟知土壤电动力学修复的相关影响因素,才能把握住土壤电动力学修复的关键。土壤修复的影响因素包括:电流大小、电势梯度、电极材料、土壤酸碱值、重金属性质、受污染土壤的特性等。基于电动力学的实际应用效果,在原有基础上又研究开发出能实现电动力学的更高效以及应用更普及的手段:阳离子选择膜法、pH值中和法、Lasagra法、络合剂法、氧化还原法等。但是这些方法的实际应用中,或多或少均存在诸如:引起二次污染、成本过高、应用复杂、添加外加剂等问题。所以,电动力学的研究落脚点就在于:电场时间的控制、外加剂的添加、电位的损失、金属离子间的彼此作用等。 针对上述问题,笔者选取提高电压法与间歇断电发两种方法,通过自制试验研究电动力学对受到镉离子污染的土壤的修复,以及处理Pb/Cd/Cu三种复合离子的效果。 1 试验 1.1 实验材料 (1)所需仪器:全自动电化学分析仪酸碱值测量,DDS-11A型电导率仪,电压、电流均很稳定的YJ83/2双路直流电源,3510型原子吸收光谱仪金属质量分数的测量。 (2)试验土样(如表1)。 (3)试验试剂:硝酸铅、硝酸铜、硝酸镉皆为分析纯。 1.2 试验手段 (1)试验装置(如图1) (2)制备试样:称取若干自然风干的土样以土壤含水量的实际需求为依据,通过湿土(含有1000 mg/kg质量分数的金属离子污染)计算出金属硝酸物的质量在50 mL去离子水中溶入硝酸物加入土样并选取搅拌棒进行充分搅拌至均匀加水达到实验需要的含水量将分为5层的污染土样分别装入模型的土壤室分层压实后整平土柱表面安装到实验模型上。 (3)分析手段:试验中,阴极溶液池3~4间的酸碱值可以选用醋酸进行控制对溶液池的电导率、酸碱值以及系统中的电流进行监测试验后,分割土样至8段,分割标准为10 mm/1段分别对土样的金属离子质量分数、酸碱值、电导率、含水率进行测量。 土样中金属离子质量分数的测定:分段取出0.01 g地土样放置入100 mL规格的磨口锥形瓶浓硝酸的足量添加选取超声波振荡1 h、静置12 h选取离心机对其进行离心操作取出上清液选取蒸馏水定容至250 mL采取原子吸收分光光度法对Cd离子的浓度进行测量计算出土壤中金属的质量分数(对样品分别备置两份分析资料,求取平均值)。 土样酸碱值的分段测定:风干土样比五的土水质量添加入离子水通过超声对其振荡30 min、静置30 min提取悬浮液搅拌悬浮液测定悬浮液的酸碱值。 (4)计算去除率以及电能消耗: 2.1 提高断电法与间歇断电法的结果分析 下图为EK10/EK11段土样的酸碱值、电导率、含水量、Cd理智质量分数: 由图2可得出:在实验过程中,阴极的酸碱值如不能得到控制,土样在2/3阳极地方会有一个PH值过渡区,原因是阴极处产生的OH-不断往阳极迁移的速度是阳极处产生的H+不断往阴极迁移的速度的1/2倍。由图2可以得出本案中笔者选取的试验对阴极酸碱值采取了控制办法:将醋酸添加入阴极池至土样呈酸性,源于池中有OH-的出现,所以才会造成图2中所示的酸碱值由阴极向阳极递减的现象。由此可以得出:醋酸添加的时间与邻近阴极处得酸碱值有关。 由上图3中可以得出:电导率越靠近阳极、阴极的土样,其电导率越高,电导率呈“碗型”变化,但是土样处于土壤室中心的,其电导率处于极低的状态。高电导率土壤中H+ 的含量高酸碱值低近阳极;靠近阴极处电导率较高,理由是土样中存在源自阴极池的OH-,以及含量很高的Cd. 2.2 受多离子污染的土壤的电动修复 上述对各土样的酸碱值、含水量、电导率、Cd离子量的试验结果如图5所示。 (1)土样的电导率、酸碱值、含水率的电能消耗以及质量分数的呈现规律为:电导率―碗型;酸碱值―由阴极往阳极递减,整个过程都被控制在酸性程度;含水率―由阴极往阳极递增,初始含水率低于阳极端却高于阴极端。 (2)由图5可以得出:试验中选取的三类离子均在阴极的近处集结,Pb/Cu的质量分数,其第8段低于第7段。三类离子的去除率为:Cu―68.56%;Pb―75.31%;Cd―69.90%,其电能消耗均为5.0612 kJ/g。该实验结果与单一离子性质的电动试电动修复试验比较分析得出:电能消耗更高、离子修复效果更低,原因是多离子的存在可以实现初始污染浓度增长近三倍;离子间的彼此作用能够影 电动力学论文:有限元方法在“电动力学”中的应用研究 摘 要:电动力学作为一门理论物理的基础课程,是用数学语言来描述作为一门理论物理的基础课程,是用数学语言来描述,求解复杂电磁学问题的技术条件,同时也出现了加有限元方法等有效的计算方法。文章主要探讨有限元方法在“电动力学”中的应用研究。 关键词:有限元方法;电动力学;应用 光量子就是一种“左”和“右”的奇异偏振粒子,由于偏振的对称或不对称,而发生光波在干涉过程中的系统偏振化。苏联科学家瓦维洛夫设计的许多光学实验,十分有趣地说明了光的偏振是光学过程的基本现象之一。所有的实验都表明,光是一种粒子现象,而一切单色的运动的微观粒子群都表现为粒子的波的本性。 1 电动力学原理 1.1 光量子 电子是一个小旋涡体。光量子是由2个质量相等、自旋相反的电子在小黄道面(E平面)上结合的双粒子。 以化学键结合的电子偶,由于在双电子中间结合带,质点所受向心力被抵消,使质点沿圆切线方向被抛出,在反冲力推动下,光量子会沿曲率半径为无限大的圆“自己运动”,因此,光量子的静止质量等于零。在处理光量子运动学问题时,可将它比成一个按周期间歇振荡,在时间与空间中补充燃料质量近似等于喷出燃料质量,自己推进的小火箭。因为光量子是由2个电子在E平面上结合而成的,所以它是偏振的,有EHc。图1表示电子偶在小黄道面上的物质旋涡运动呈疏密相间的条带分布(类似太阳系中的小行星环缝)。由于共振效应,双电子只能停留在各物质环缝上结合。这些环缝是光量子的能级En。处于不同分立能级状态下结合的双电子的中心距an不同,其电子的质量亏损也不同。an愈小的光量子有愈大的能级。光量子的能级表征了它特有的固有振动频率。是每个光量子的固有振动频率决定了光的颜色,并与光波波长有密切关系。 自旋电子的场的开放性使单个电子很难单独游离存在,所以,电子团一般都是由偶数个“左”和“右”自旋的单电子在E平面上结合形成的。而由奇数个单电子组成的总自旋角动量不为零的电子链条通常是不稳定的衰变粒子团。每一个电子团的固有振动频率为vc,其中每个电子的瞬时振动速度为光速±C并具有内能mec2。不同的光量子所需外场激发能量不同。在电场中的电子团受电场力被加速。外场所做的功除表现为电子团的动能增加外,由于阻力,所以还表现在对电子团压缩变形的质量亏损上。因此,在电场中运动的电子团,根据瞬时速度不同,被压缩的能级状态也不同。不同能级状态下的电子团有不同的固有振动频率vc,恰恰是这个固有振动频率vn记忆了能量压缩过程。取在放电管中电子团的固有振动频率最大值vmax,平均振动频率v=■,当时v=c,就有下面电动力学的基本方程: 式中,me为单电子的质量,h为普朗克常数。 当在放电管中充满某种气体分子,且在气体第一电离电位临界点上,气体电离原子的主振频率等于电子团的平均固有振动频率vn时,则发生电子团在共振中被破坏,分散成在一个平面上对称辐射的2个或3个光量子(单态或三重态),形成最强的线状光谱的辐射。 1.2 粒子的干涉和光波的内部结构 因为微观粒子质量很小,粒子之间开放键的作用相对很强,所以,任何两个电子团或光量子,在小夹角的碰撞中都表现为粒子最原始的干涉形式。我们把这种碰撞叫做“吸引碰撞”或“排斥碰撞”。例如,两个沿同方向,在E平面上以小夹角相遇的光量子,因为互相靠近的电子自旋方向相反则互相吸引,使在“吸引碰撞”后的两个光量子沿其速度矢量夹角平分线ψ方向运动。而两个向反方向运动的光量子在E平面上相遇时,由于互相靠近的电子自旋方向相同而发生“排斥碰撞”相互分离。其他各种偏振的、对称或是不对称的碰撞形式,读者可以自己研究。例如,偏振面互相垂直的两个光量子,相互碰撞就不能发生干涉现象。光量子在干涉或界面反射过程中往往发生系统的偏振化,成为圆偏振光或椭圆偏振光。 在空间中任何按一定平均自由程分布的“单色偏振态相同或相近微观粒子群”都能发生上述粒子的干涉现象。光波就是由光量子组成的、自己推进的粒子波。在光源的附近就已经发生干涉所形成的光线上,包含着许多长程无序分布的“线波包”。在每个“线波包”内是由光源在一次辐射,经过干涉而聚集的光量子。光量子在“线波包”内排列是有序的,前后两组光量子之间的距离为 mλ(m是正整数,λ是波长)。 如图2所示,由一次辐射所分开的两条相干光线上,当“线波包”之间的光程差小于它本身的长度时,在一定干涉孔径条件下,两条光线能够发生干涉。在图2中给定的初始条件下,从小孔光源S或S’毫无规律地向任意方向辐射的光量子,只能在与S7或S两个点的理论波阵面上,光程差L=mλ上各点相遇,相遇后的两组光量子在干涉后沿其速度矢量夹角平分线上的ψ方向运动,这个方向就是光线干涉后的传播方向。光波的干涉不是充满在整个空间的粒子毫无规则的弹性碰撞,而是以“线波包”中光量子相遇的“吸引碰撞”或“排斥碰撞”发生的光量子在光线方向上的集中,这表现为光波能量在干涉过程中的重新分布。 2 有限元法及其在“电动力学”中的应用 有限元法是随着电子计算机的发展而迅速发展起来的一种现代计算方法。它是20世纪50年代首先在连续体力学领域应用的一种有效的数值分析方法,随后很快广泛地应用于求解热传导、电磁场、流体力学等连续性问题。有限元法的基本思想是:在变分法或加权余量法基础上,采用分块逼近而形成的系统化的数值计算方法。有限元法的基本原理是:首先将求解区域进行离散化,其次剖分成若干互相连接而又不重叠的一定几何形状的子区域,这样的子区域称为单元(二维问题的子区域,一般取为三角形区域或矩形区域)。在单元体中选择基函数,用单元基函数的线性组合来逼近单元中的真解,而总体基函数可以由单元基函数组成。也就是说,有限元方法是根据变分原理和方程余量与权函数正交化原理建立起的积分表达式为出发点,将整个积分区域中的求解函数离散为若干单元区域中的连续函数,再通过单元积分,总体合成为代数方程形式的有限方程。对于二维情况,拉普拉斯方程及边界关系为: 与有限差分法等其他数值方法相比,有限元不仅计算精度高,而且能适应各种复杂形状,但局限性在于只适用于相对小的子域。20世纪60年代初首次提出结构力学计算有限元概念的克拉夫(Clough)形象地将其描绘为:“有限元法——Ray—leigh Ritz法+分片函数”,即有限元法是Rayleigh Ritz法的一种局部化情况。与求解满足整个定义域边界条件的允许函数的Rayleigh Ritz法(往往是很困难的)相比,有限元法将函数定义在简单几何形状(如二维问题中的三角形或任意四边形)的单元域上(分片函数),且不考虑整个定义域的复杂边界条件,这是有限元法优于其他近似方法的原因之一。由于有限元法的重要应用,现在已经开发出了许多关于有限元法的通用程序与软件。 与差分法比较,有限元素法的节点配置方式比较灵活,因此适用于处理形状比较复杂的区域。它的边界节点完全处在区域的边界上,从而在边界上可以给出较好的逼近。当边界比较复杂的时候,有限差分法是很难处理的,而且误差也较大,有限元素法还可以根据具体情况的需要,在一部分求解区域中配置较密的节点,而在另一部分求解区域中配置较稀疏的节点,以便在尽量不增加过多的节点总数下,提高计算精度,这些长处是有限差分法很难实现的。当然,差分法采用直交网格,列计算格式比较简便,而有限元素法由于节点配置比较任意,列计算格式就要复杂得多,不过这些计算格式都可以在电子计算机上自动运算。 电动力学论文:不同浓度的缓冲溶液对电动力学修复喹啉污染土壤的影响 (武昌理工学院生命科学学院,湖北武汉430223) 摘要:喹啉属于中等毒类物质,对环境和人体健康具有很大的危害。本实验模拟了喹啉污染土壤,利用电动力学的方法处理污染土壤,使喹啉迁移,最终达到降解喹啉的目的。结果表明,电动力学过程能有效地促进土壤中喹啉的迁移,电渗析和电迁移是其主要的作用机理;在恒定的电压下,缓冲溶液的添加对喹啉的降解性能影响很大;缓冲溶液的浓度越大,喹啉的降解速度越快。 关键词:喹啉;电迁移;电渗析;电动力学;修复 1.喹啉来源及危害 喹啉、异喹啉及其衍生物作为溶剂和原料在化工、医药等行业用途很广,喹啉是冶金、染料、聚合物以及农用化学品工业的重要中间体。另外在一些石化行业及木材加工业产生的废水中也含有大量喹啉,喹啉已成为土壤和水体中的常见污染物。它们对生物体有致癌、致畸、致突变性,被公认为是一种有毒难降解有机化合物。因此研究喹啉的降解过程,不仅可以找出去除它们的有效方法,而且可以为N-杂环类的其它有机物的降解和去除提供理论上的指导。 2.实验原理——电动力学土壤修复技术 电动力学修复是上世纪80–90年提出的一种绿色可行的原/异位修复技术,在土壤和地下水污染处理方向均有大量的研究报道[1-2]。在土壤修复方面,电动力学技术最受推崇之处是它对于水力渗透性差的粘性土壤污染具有较好的修复效果。 电动力学土壤治理技术的基本原理是在土壤/沉积物污染区域施加低压直流电场,使得污染物在电场的作用下向两极迁移得到富集和去除。污染物的迁移可以通过电迁移、电渗析和电泳来实现。电迁移是指土壤孔隙水中的阴阳离子或带电颗粒向电性相反的电极移动的过程,它主要是针对土壤中溶于水的离子态物质,因而对于重金属和解离态的有机分子迁移去除起到决定性作用。电渗析是在电场作用下,由于扩散双电层作用,土壤中的孔隙溶液在电场中从一极向另一极的定向移动。其中电迁移和电渗析是污染物主要的迁移去除途径。笔者应用电动力学技术对喹啉污染土壤的修复进行了实验,研究土壤中喹啉在电场力作用下的迁移特征及改变电压和加入表面活性剂、控制液后对其迁移的影响,为喹啉污染土壤的电动力学修复提供理论依据。 3.实验装置及方法 3.1 实验装置 图1:电动力学装置示意图 实验装置主要由直流电源、电流表、电解槽、电极室、电极、双头泵、纱网及滤纸、量筒、橡胶管等组成。 3.2 实验测试指标 1)电流:由直接与铜电极棒相连的电流表读取。 2)土壤pH值:取10g土壤试样,精确到0.0001g,置于锥形瓶中,加入50mL去离子水,超声10min,静止30min,用pH测试仪测定上清液的pH值。 3)土壤含水率:烘干称重法。 4)土壤中喹啉含量:各取样点取湿土壤1g,加去离子水10ml于聚乙烯管中,离心机离心分离10min,离心速度4000r/min。离心后静置10min,取上清液用分光光度法测定喹啉的含量。 3.3 实验方法 称取500g高岭土,加入1g/L的喹啉溶液250mL,再加入56mL蒸馏水,使土壤中的含水率为38%。将配好的土壤均匀后填入电解槽,避光,恒定压力下压实24 h。以高纯石墨板做电极,用导线将阳极和阴极分别与电源的正负极相连。电极室定量加入去离子水或硫酸钠或碳酸钠溶液作为电解液,两极室中的溶液由蠕动泵进行串联循环,每天定时更新电极室中的溶液,在恒定7V·cm-1电压下运行10d,每天9:00、15:30、21:00三个时间点分别测定电流强度、电渗流和溶液PH。实验结束后,将电解槽中的土壤平均分成7份,依次从阳极至阴极编为1-7号,测定各部分的含水率及土壤中污染物的含量,风干后测定土壤pH值及电导率,电解液中的喹啉含量以分光广度法进行测定。共进行3 组实验,实验主要研究不同的电解质溶液及不同浓度的电解质溶液对电动修复土壤中的喹啉污染物的影响,实验初始条件见表1。 3.4 缓冲溶液的配制 (1)硫酸钠溶液的配置:用Na2S04粉末配成浓度为0.1mol/L的硫酸钠溶液。 (2)碳酸钠溶液的配置:用碳酸钠粉末配成浓度为0.1mol/L的碳酸钠溶液。 3.5 喹啉标准使用液的配制 取0.92mL喹啉纯液,加去离子水稀释,配成浓度为0.1mol/L的喹啉标准使用液。 3.6 标准曲线的绘制 (1)配制:在6个10mL哈气瓶中,分别加入0.1、0.3、0.5、0.7、0.9、1.0mL喹啉标准使用液,各加去离子水至l0mL,摇匀,配成浓度分别为10、30、50、70、90、100mg/L的喹啉溶液。于312nm处测定吸光度标准曲线如图2所示。 4.结果与分析 4.1 喹啉的吸附及初始含量的确定 土壤吸附会使污染物水相浓度和迁移能力降低,为有效地反映电动力学过程对污染物的解吸附和迁移作用,喹啉初始含量宜低于其饱和吸附量。吸附实验结果如图3。图3表明,每克土壤吸附的喹啉量在0.14到0.64mg范围内吸附量呈上升的趋势,说明在0.5mg未达到饱和吸附量,故实验中选择以0.5mg/g浓度制备喹啉污染土壤是可行的。 图3:喹啉吸附等温线 4.2 土壤中电流的变化 实验过程中土壤的电流随时间的变化曲线如图4所示。在不同电解液种类及浓度变化下,电流在电解初期逐渐增大,但速率较慢,50h后电流显著增大。大约在实验运行200-250h处达到最大值,然后有降低的趋势。以硫酸钠溶液为电解液时,浓度大于以碳酸钠为电解液时的电流。当碳酸钠浓度为0.05 mol·L-1时差距尤为明显。 电解初期,电解液向土壤中的迁移及土壤矿物的溶解需要一段时间,通过土壤的电流较小;随着电解液在电渗析及电迁移的作用下,土壤孔隙溶液中的离子浓度逐渐升高,电流增大;随着电解时间的延长,一方面孔隙溶液中阴阳离子的电迁移量减少,另外,电解反应产物或其它的化学物质也可能与迁移的离子发生反应(例如向阴极迁移的H+与向阳极迁移的OH-中和形成水而稀释了土壤溶液中的离子浓度),从而使通过土壤的电流逐渐减小[3]。两极电解反应使土壤pH值发生变化,可能使土壤中的矿物发生溶解或沉淀,导致土壤中可迁移的离子浓度发生变化,土壤中电流也随之轻微波动。 图4:电流变化示意图 4.3 土壤中电渗析流的变化 实验过程中,阴阳极累积电渗流的变化如图5、图6。从图中可以看出,阳极的电渗流呈减小的趋势,阴极的电渗流呈增大的趋势。且三组实验由电渗流对时间的变化曲线的上升或下降的速率基本一致。 三组实验中得到的累积阴极电渗析流量EOF有明显差异。T-1累积EOF最高,运行216h后达到240mL;T-2、L-1次之,累积EOF分别为190mL和145mL,各组累积EOF的大小关系与电流高低有基本一致的关系;同时图6.2中的曲线斜率显示的EOF随电流增大或趋于平稳而相应地增大和平稳,也揭示了这种一致性。 电动力学论文:浅论建构主义理论的电动力学教学探讨 论文摘要:本文阐述了建枸主义学习、教学理论的基本特征,并尝试在电动力学教学中运用建构主义的观点。通过两个实例说明如何在教学中注重以学生已有的知识经验为基础而进行积极的“意义建构过程”。 论文关键词:建构主义学习理论;建构主义学习理论;电动力学 1.引言 《电动力学》课程是物理本科专业的一门重要专业课,也是理论物理的第一门基础课。它是在学生学习了高等数学、数学物理方法和电磁学等基础课程之后开设的。分析整个电动力学教材的内容体系,我们不难看出,矢量分析和数学物理方法好比电动力学的双腿,电磁学的实验、定义、公式、方法和应用则是它的躯干,而物理概念、物理思想、物理图像和物理思维方式是它的灵魂。 由此可见,学生的数学基础特别是对矢量、张量分析的掌握是学好整个课程的关键,没有这个基础,学生就无法领会电动力学的定义、公式和方法。电动力学本身是一门较难也比较枯燥的理论课程,如果此时教师不注意对学生进行学习方法和学习自主性的引导,就很容易滋生厌学清晰,从而影响教学质量。本文利用建构主义理论针对电动力学中如何处理一些知识的教学做了一些探讨,希望达到抛砖引玉的目的。 2.建构主义理论 建构主义是当代教育心理学的一场革命,代表人物是著名心理学家皮亚杰(.Piaget)。建构主义理论的优秀内容可以用一句话来概括:以学生为中心,强调学生对知识的主动探索、主动发现对知识意义的主动建构]。建构主义理论内容丰富、流派纷呈,本文只对建构主义理论中对学习及教学的认识加以浅析。 2.1建构主义理论对学习的认识 建构主义理论认为学习是学生在原有经验基础上主动进行意义建构的过程,这种过程要在实践中或者在学生与环境的相互作用中通过新旧知识间的反复相互作用而建构而成。在此过程中学生依靠同化和顺应来组建自己的知识结构。同化是指把外来的信息纳入已有的知识结构中,以丰富和加强原有的思维取向和行为模式;顺应是通过学生原有的知识结构与新的信息产生冲突,调整原有认识结构,从而建立新的认知结构。通过不断地同化——顺应——同化——顺应……循环往复,相互交替,将新知识转化、组织和重新组织,并纳入到自己的知识体系中。这就是学习的过程。 2.2建构主义理论对教学的认识 建构主义认为教学是学生在教师设置的情景中通过交流和协作对知识进行主动加工的过程。它不是知识的传递,而是对知识的处理和转换。学生对知识的处理和转换,只能由学生自己来建构完成,所以在教学中不能把教师对知识的理解传递给学生,而要从学生原有的知识经验出发,引导学生从原有的知识经验中“生长”出新的知识经验。即教学的关键其实是向学生展示这些结论是如何得到的,而不是去熟记这些结论。 3.建构主义理论对指导电动力学教学的启示 3.1学生基础现状分析 学生经过对经典物理学力学、热学、光学和电磁学的学习,已经有了一定的物理基础知识和分析、解决物理问题的能力,并且已经形成自己的学习.方法和习惯。但目前的基本现状是:数学基础知识特别是矢量计算基础较差、先行课程电磁学的知识有很多已经生疏或遗忘、学生习惯接受教师“咀嚼”好的知识和方法,不愿意也不会自己去思考和总结,在学习的主动性和积极性方面还存在很多不足。 上述问题在班上是普遍存在的,它为电动力学的正常教学提出了了刻不容缓的难题,如果不运用适当的手段搞清楚学生的知识状况,并能及时调整知识的讲授方式以便能适当与先行课程做好衔接,就势必给学生学习电动力学造成很大的困难,对教师的教学也是一个很大的障碍。 3.2建构主义对教学的指导——两个案例的分析 (1)“位移电流”的教学 ‘位移电流假说是麦克斯韦为了将稳恒情况下电磁场所满足的麦克斯韦方程 (积分形式为推广到普遍情况(包括稳恒和非稳恒)而引入的一个定义。这是一个很重要的新概念,也是一个比较抽象的概念。学生的思维里可能比较熟悉的是传导电流的性质。 稳恒情况下,磁场的安培环路定理的积分 那么在非稳恒情况下,磁场的环流这个地方,书上的阐述是由麦克斯韦方程与电荷守恒定律之间的矛盾来引入这个概念的口。这是用理论来讲授理论,当然推理严密,讲解简单。但在教学中,我觉得可以从大家熟悉的含有平行板电容器的充、放电电路(图1)来讲述,学生会更领会“位移电流”的本质。 现考虑以L为边界作曲面S1和S2,其中曲面S1通过导线的横截面,有自由电子穿过S1;而曲面S2通过电容器的两极板之间,没有自由电子穿过S2. 这说明,尽管两个曲面的边界L是相同的,但穿过曲面的传导电流并不一样,也就是说这个方程不能推广到非稳恒电流的情况。 为了解决这个矛盾,麦克斯韦提出了“位移电流”的假设,将方程稍做修改为就代表“位移电流”的贡献。下面再来计算的表示式。利用 ×)所以直接比较得出:由此式我们就很容易看出:位移电流的本质是变化的电场,它和传导电流一样都能激发磁场。引入位移电流以后,上述电路的全电流可表示为:这个全电流在整个电路中是连续的。对上式取散度(并用到 这样一来,平板电容器充、放电电路中出现的矛盾就得到解决:在电容器两极之间随时间变化的电场形成了位移电流它把电容器极板中间断的电流.厂连接起来,使全电流.Jr具有闭合的性质。 (2)“谐振腔”的教学 第四章四、五节讨论的是有界空间的电磁波的传播问题,以矩形波导和谐振腔为例,研究了高频电磁波的传播的驻留行为。从知识的角度来看,本章属于运用理论解决实际问题的类型,在前面,先给学生回顾和讲解分离变量法求解亥姆霍兹方程中的定解问题,同时让学生学会分析理想导体的边界条件。有了这两个基础以后,后面介绍的具体例子——谐振腔和波导问题的求解就应该不是重点,学生只需要针对具体情况分析好边界条件就没有困难。 我们知道谐振腔是储存某一特定频率的电磁能量的器件,常用于选择并发射某一频率的电磁波。我觉得作为一种光学的应用器件,讲授它的功能、用途以及为何具备这样的功用是很有必要的。在教学中可以从复习学生比较熟悉的LC振荡回路的知识来过渡到对谐振腔的讲解。我们知道,低频电磁波是利用 如图(2)所示的LC振荡回路激发的,首先用外电源给电容器充电至U,合上开关k以后,储存在电容器内的电场能与电感中的磁场能在不停地相互转换,形成电磁振荡。LC回路振荡频率为 由此式知,为了得到高频的电磁波,就要减小谐振回路的L和C。为了减小C,就要增加电容器极板间的距离d,见图3(a);为了减小L,就要减小电感线线圈的匝数,直到使用一根直导线代替,见图3(b);甚至用很多根直导线并联,见图3(c);更进一步推痔极限情况下,用无数根直导线并联的结果就使LC回路过渡为一个封闭的金属矩形谐振腔,见图3(d)。 由这样的方法引入谐振腔的概念,学生很容易理解和掌握,并且对谐振腔的用途有一定的了解。下面再根据谐振腔的模型给出定解问题,进而求出其中的电磁场结构。 电动力学论文:浅论建构主义理论的电动力学教学探讨 论文摘要:本文阐述了建枸主义学习、教学理论的基本特征,并尝试在电动力学教学中运用建构主义的观点。通过两个实例说明如何在教学中注重以学生已有的知识经验为基础而进行积极的“意义建构过程”。 论文关键词:建构主义学习理论;建构主义学习理论;电动力学 1.引言 《电动力学》课程是物理本科专业的一门重要专业课,也是理论物理的第一门基础课。它是在学生学习了高等数学、数学物理方法和电磁学等基础课程之后开设的。分析整个电动力学教材的内容体系,我们不难看出,矢量分析和数学物理方法好比电动力学的双腿,电磁学的实验、定义、公式、方法和应用则是它的躯干,而物理概念、物理思想、物理图像和物理思维方式是它的灵魂。 由此可见,学生的数学基础特别是对矢量、张量分析的掌握是学好整个课程的关键,没有这个基础,学生就无法领会电动力学的定义、公式和方法。电动力学本身是一门较难也比较枯燥的理论课程,如果此时教师不注意对学生进行学习方法和学习自主性的引导,就很容易滋生厌学清晰,从而影响教学质量。本文利用建构主义理论针对电动力学中如何处理一些知识的教学做了一些探讨,希望达到抛砖引玉的目的。 2.建构主义理论 建构主义是当代教育心理学的一场革命,代表人物是著名心理学家皮亚杰(.Piaget)。建构主义理论的优秀内容可以用一句话来概括:以学生为中心,强调学生对知识的主动探索、主动发现对知识意义的主动建构]。建构主义理论内容丰富、流派纷呈,本文只对建构主义理论中对学习及教学的认识加以浅析。 2.1建构主义理论对学习的认识 建构主义理论认为学习是学生在原有经验基础上主动进行意义建构的过程,这种过程要在实践中或者在学生与环境的相互作用中通过新旧知识间的反复相互作用而建构而成。在此过程中学生依靠同化和顺应来组建自己的知识结构。同化是指把外来的信息纳入已有的知识结构中,以丰富和加强原有的思维取向和行为模式;顺应是通过学生原有的知识结构与新的信息产生冲突,调整原有认识结构,从而建立新的认知结构。通过不断地同化——顺应——同化——顺应……循环往复,相互交替,将新知识转化、组织和重新组织,并纳入到自己的知识体系中。这就是学习的过程。 2.2建构主义理论对教学的认识 建构主义认为教学是学生在教师设置的情景中通过交流和协作对知识进行主动加工的过程。它不是知识的传递,而是对知识的处理和转换。学生对知识的处理和转换,只能由学生自己来建构完成,所以在教学中不能把教师对知识的理解传递给学生,而要从学生原有的知识经验出发,引导学生从原有的知识经验中“生长”出新的知识经验。即教学的关键其实是向学生展示这些结论是如何得到的,而不是去熟记这些结论。 3.建构主义理论对指导电动力学教学的启示 3.1学生基础现状分析 学生经过对经典物理学力学、热学、光学和电磁学的学习,已经有了一定的物理基础知识和分析、解决物理问题的能力,并且已经形成自己的学习.方法和习惯。但目前的基本现状是:数学基础知识特别是矢量计算基础较差、先行课程电磁学的知识有很多已经生疏或遗忘、学生习惯接受教师“咀嚼”好的知识和方法,不愿意也不会自己去思考和总结,在学习的主动性和积极性方面还存在很多不足。 上述问题在班上是普遍存在的,它为电动力学的正常教学提出了了刻不容缓的难题,如果不运用适当的手段搞清楚学生的知识状况,并能及时调整知识的讲授方式以便能适当与先行课程做好衔接,就势必给学生学习电动力学造成很大的困难,对教师的教学也是一个很大的障碍。 3.2建构主义对教学的指导——两个案例的分析 (1)“位移电流”的教学 ‘位移电流假说是麦克斯韦为了将稳恒情况下电磁场所满足的麦克斯韦方程 (积分形式为推广到普遍情况(包括稳恒和非稳恒)而引入的一个定义。这是一个很重要的新概念,也是一个比较抽象的概念。学生的思维里可能比较熟悉的是传导电流的性质。 稳恒情况下,磁场的安培环路定理的积分 那么在非稳恒情况下,磁场的环流这个地方,书上的阐述是由麦克斯韦方程与电荷守恒定律之间的矛盾来引入这个概念的口。这是用理论来讲授理论,当然推理严密,讲解简单。但在教学中,我觉得可以从大家熟悉的含有平行板电容器的充、放电电路(图1)来讲述,学生会更领会“位移电流”的本质。 现考虑以L为边界作曲面S1和S2,其中曲面S1通过导线的横截面,有自由电子穿过S1;而曲面S2通过电容器的两极板之间,没有自由电子穿过S2. 这说明,尽管两个曲面的边界L是相同的,但穿过曲面的传导电流并不一样,也就是说这个方程不能推广到非稳恒电流的情况。 为了解决这个矛盾,麦克斯韦提出了“位移电流”的假设,将方程稍做修改为就代表“位移电流”的贡献。下面再来计算的表示式。利用 ×)所以直接比较得出:由此式我们就很容易看出:位移电流的本质是变化的电场,它和传导电流一样都能激发磁场。引入位移电流以后,上述电路的全电流可表示为:这个全电流在整个电路中是连续的。对上式取散度(并用到 这样一来,平板电容器充、放电电路中出现的矛盾就得到解决:在电容器两极之间随时间变化的电场形成了位移电流它把电容器极板中间断的电流.厂连接起来,使全电流.Jr具有闭合的性质。 (2)“谐振腔”的教学 第四章四、五节讨论的是有界空间的电磁波的传播问题,以矩形波导和谐振腔为例,研究了高频电磁波的传播的驻留行为。从知识的角度来看,本章属于运用理论解决实际问题的类型,在前面,先给学生回顾和讲解分离变量法求解亥姆霍兹方程中的定解问题,同时让学生学会分析理想导体的边界条件。有了这两个基础以后,后面介绍的具体例子——谐振腔和波导问题的求解就应该不是重点,学生只需要针对具体情况分析好边界条件就没有困难。 我们知道谐振腔是储存某一特定频率的电磁能量的器件,常用于选择并发射某一频率的电磁波。我觉得作为一种光学的应用器件,讲授它的功能、用途以及为何具备这样的功用是很有必要的。在教学中可以从复习学生比较熟悉的LC振荡回路的知识来过渡到对谐振腔的讲解。我们知道,低频电磁波是利用 如图(2)所示的LC振荡回路激发的,首先用外电源给电容器充电至U,合上开关k以后,储存在电容器内的电场能与电感中的磁场能在不停地相互转换,形成电磁振荡。LC回路振荡频率为 由此式知,为了得到高频的电磁波,就要减小谐振回路的L和C。为了减小C,就要增加电容器极板间的距离d,见图3(a);为了减小L,就要减小电感线线圈的匝数,直到使用一根直导线代替,见图3(b);甚至用很多根直导线并联,见图3(c);更进一步推痔极限情况下,用无数根直导线并联的结果就使LC回路过渡为一个封闭的金属矩形谐振腔,见图3(d)。 由这样的方法引入谐振腔的概念,学生很容易理解和掌握,并且对谐振腔的用途有一定的了解。下面再根据谐振腔的模型给出定解问题,进而求出其中的电磁场结构。 电动力学论文:物理学专业电动力学课程教学论述 一、课程教学基本理念 第一,在教学中要尊重学生学习的主体性、教师教学的主导性,全面发挥学生的自觉性、主动性、创造性。第二,“电动力学”课程属于专业基础课程,教学内容安排上除了让学生学习本门课程的基本知识、基本理论、基本思路,与其他物理学分支也具有共性和个性的关系。针对这一特点,老师在教学中要注意引导学生相似性形象思维。第三,教学应突出探究式教学方法,改变传统的教学模式,把信息技术与电动力学课程最大限度地整合,运用多种现代教育手段优化教学过程,推行启发式、探究式、讨论式、小制作等授课方式,培养学生的创新思维和创新理念。 二、在本课程教学中应当做到以下几点 1.讲授内容应理论联系实际 “电动力学”作为一门专业学科课程,是师范院校物理专业的基础理论课。教学中要求学生掌握课程的基本知识、基本理论和基本原理,使学生加深对所授知识的理解,更可深刻认识电动力学的实际应用价值,达到学以致用的目的,同时提升学生分析问题、解决问题的能力。 2.注重学生学习的主体性和个体性培养 从课程的设计到评价各个环节,在注意发挥教师在教学中主导作用的同134教改课改2016年3月时,应特别注意体现学生的学习主体地位,以充分发挥学生的积极性和挖掘学习潜能。要求学生能初步分析生产、生活中的电动力学问题,以提升学生的分析问题和解决问题的能力。在电动力学理论的学习中运用数学工具处理问题,使学生认识数学和物理的密切关系,培养学生运用数学工具解决物理问题的能力。培养学生自学能力,重要的不是教内容,而是教给学生学习方法。要充分注意学生的兴趣、特长和基础等方面的个体差异,因材施教,根据这种差异性来确定学习目标和评价方法,并提出相应的教学建议。课程标准在课程设计、教学方案、计划制订、内容选取和教学评价等环节上,为教学、学习提供了选择余地和发展的空间。 3.运用多种现代教育手段优化教学环节 充分利用现代化教学手段,发挥信息化教学的优势,增强学生的学习兴趣,进一步强化需要掌握的知识点,拓宽知识面,增强学生的实践操作技能,培养科学的思维方式,这样学生能更好地掌握“电动力学”课程知识所涉及的相关科学方法,有效提升其发现问题、分析问题、解决问题的能力。 4.具备良好的实验条件,充分保证实验和实践训练质量 鼓励学生开展科研实践训练,参加各类科技竞赛。实验课及实践训练要注意培养学生的逻辑思维、创造性思维,充分利用好物理、电子竞赛等创新平台,促进电动力学课程的教学。 三、课程学习策略探究 第一,针对“电动力学”是理论基础课的特点,学生必须坚持课前预习,预习过程中有意识地提出问题。课堂教学主要采用探究式课堂教学法,即每节课突出一个主题,讲清论透相关原理知识,每个主题通过师生多种形式的互动,教师及时了解、解决学生的疑难问题,以增强学生的学习兴趣。第二,将传统板书、电子课件、网络和视频多种教学手段相结合。如课内讲授与课外讨论和制作相结合、基础理论教学与学科前沿讲座结合、基本理论与科研实践训练相结合。第三,鼓励学生参加科研实践训练和各类科技竞赛。培养多样化应用型人才,以培养应用型、复合型、技能型人才,增强毕业生就业能力,完成本课的预期目标。第四,电动力学也是一门实践性很强的课程,其研究对象是区别于实物的物质形态,具有抽象的特征。为避免课程教学的数学化,我们将充分应用当代信息技术的优势,比如说以视频教学资料增强学生的感性认识和动手能力。再次,实验课及实践训练要注意培养学生的逻辑思维、创造性思维能力和素质,充分发挥学生的物理思维和物理探究能力。 四、课程教学方法探究 本课程教学中应注意电动力学理论与实践的结合,尊重学生学习的主体性,适当安排指导性自习,培养学生的自学能力。加强对学生课前、课后的答疑辅导,注重学生能力的培养,使学生通过对电动力学中基本理论的理解,认识和掌握电动力学原理的研究规律,开拓思路,初步培养学生的科研思维。 1.“双边反馈式”教学法 这种教学法由“自学”和“反馈”两部分构成,其着眼点是学生在教师指导下的自学和教师由反馈来的信息而进行的有重点的讲解,使学生的能力在反复训练中得到锻炼。“自学”和“反馈”体现了学生和教师的相互联系、相互配合、相互作用的训练过程。 2.以问题为中心,开展课堂讨论 式教学法建议课堂教学中遵循科学性、主体性、发展性原则,采用以学生为主体的小组讨论式的方法,从提出问题入手,激发学生学习的兴趣,让学生有针对性地去探索并运用理论知识解决实际问题;也可以针对教研室科研工作中遇到的问题设计讨论或思考题,以启发学生分析、讨论有关电动力学问题,学习并巩固电动力学知识,开拓思路,培养科研思维。 3.提倡学导式的教学方式 在教师指导下,学生进行自学、自练,教师把学生在教学过程中的认知活动视为教学活动的主体,让学生主动地去获取知识,发展各自能力,从而达到在充分发挥学生主动性的基础上,渗入教师的正确引导,使教学双方各尽其能,各得其所。 4.多开展课外实践活动 课外实践训练中,要注意培养学生的逻辑思维、创造性思维能力和素质。鼓励和指导有能力的学生进入科研实践训练,参加各类科技竞赛。将学生撰写的课程小论文融入教学全过程,从中选出有质量的项目进入科研实践训练。充分利用好物理、电子竞赛等创新平台,促进电动力学课程的教学,培养应用型、复合型、技能型人才,增强毕业生就业能力。“电动力学”作为一门探究性课程,在课堂教学中,要突出学生的参与性,使他们主动获取而不是被动接受科学结论,互动思维使学生感觉电动力学发人深思,不难入门。“电动力学”与其他物理学分支具有“共性”和“个性”的关系。为了激发学生学习兴趣,可以经常采用课堂讨论形式,由学生提问,在教师引导下大家讨论,总结得出正确结论。由于分析“电动力学”需要运用抽象思维,所以课堂教学应充分使用多媒体,尽量使用图像和色彩搭配,使学生建立正确的物理图像。注意“信息技术”与“电动力学”课程的有效整合,这对于整体优化教学过程,提高学生的专业知识学习效果、提高学生的信息技术能力、培养学生的合作意识和创新精神均具有重大的现实意义。同时,可将教学理论应用到创新实践能力训练中,应用到物理、电子等各类竞赛中。 作者:邓洪亮 曾爱华 袁琳 单位:邵阳学院 电动力学论文:光信息科学与电动力学课程教育研讨 作者:卢俊 陈桂波 李金华 孔梅 金光勇 单位:长春理工大学理学院物理系 一、光信息科学与技术国家一类特色专业 我校光信息科学与技术专业历史悠久、办学基础好、生源质量高、专业方向应用性强。为适应国家对激光科学与技术及光信息技术高素质人才的需求,发挥我校光信息科学与技术专业应用性强的优势,围绕“特色教育,服务社会”的宗旨,2009年申报成功了光信息科学与技术国家第一类特色专业,目标是建设一个以激光科学与技术和光信息技术两个专业方向为优势方向,特色鲜明的名牌专业,使之在培养质量方面达到或接近国内一流水平。在专业边缘领域,大胆开拓,不断扩展研究内容,使该专业成为国内激光科学与技术和光信息技术方向高级人才的培养基地,满足社会发展需要,为同类型高校相关专业建设和改革起到示范和带动作用。电动力学作为该专业重要的一门专业基础课程,需进行教学内容和教学方式的改革,以适应特色专业的建设和培养高质量毕业生要求。 二、电动力学课程教学现状及课程特点 电动力学课程内容,对大多数学生来说感觉到比较难学。原因是知识点较多,抽象难懂。数学推导复杂,要求有较强的数理基础。虽然有些电动力学问题接近实际,比如波导问题、天线问题,但学生要理解和解决这些问题,需要一定的过程,由于上述问题的存在,使初学者常常感到电动力学课枯燥无味、难以入门;上课听讲似懂非懂,下课做题无从下手。并且,由于招生数量的增加,极大降低了师生比,降低了学生与老师交流的几率。同时,现代大学生与80年代大学生比,缺乏主动思考意识和能力,都严重影响电动力学课程的教学效果。 三、教学改革设想及实施 我校光信息科学技术专业本科生的培养中,激光器及技术是一个重要的专业方向。因此在电动力学课程教学中,如何将与专业基础相关教学内容更扎实、有效地贯穿教学,并激发学习兴趣,采取以下教学改革设想及措施:3.1教学内容改革根据专业特点,对教学内容进行调整,并适当引申,为学生后续的平台课如物理光学、激光原理,以及专业课如激光器件、导波光学等奠定良好基础。比如,对电磁波传播的相关内容重点讲解并结合教师的科研等背景进行引申及拓展。其中关于模式及其形成条件,结合导波光学及物理光学内容,概念交待清楚,条件讲解透彻,为后续课程的学习奠定良好基础。在亥姆霍兹方程的讲解中,引入前沿热点问题如“负折射率”问题,使学生了解其理论基础。在教材中作为选学内容的高斯光束问题,对该专业的学生交待清晰,为后续的激光原理奠定基础。凡此不再赘述,总之,对教学内容的制定,以为学生更好学习后续课程及激发学习兴趣为原则。3.2教学方式改革在电动力学课程的教学中,改变以往单纯板书、课件的教学模式。尝试使用讨论式教学、课程小论文及结合教师科研讲座与板书、课件相结合的教学方式。传统板书教学方法对公式的推导及其有利,也符合学习的学习习惯。但在涉及较抽象问题时,使用课件教学更直观、形象,有利于学生对具体问题的理解。如涉及形成模式的条件———驻波问题,以及偶极子天线的辐射问题,利用课件的动画演示,极大提高了教学效果。在课程的讲解中,穿插讨论式教学,实现教师和学生的互动,调动学生学习的主动性。教师结合课程中不同章节的内容及特点,设置具体问题在课堂上展开讨论是一种形式。对于课程小论文及教师科研讲座,安排在电磁波的传播内容讲解之后,有利于培养学生的兴趣和创造性。我们的教师梯队均为博士毕业,涉及光学、物理电子学、光学工程、凝聚态物理、计算电磁学五个学科,且承担包括国家自然基金、“863”、“973”及工程类项目,为结合不同的学科开展前沿问题讲座,并将研究成果引入课堂,激发学生学习兴趣提供了良好条件。为此,在课程教学中穿插了与课程相关的前沿问题讲座。比如全固态激光器的研究进展、光子晶体及ZnO纳米材料研究进展等,通过前沿问题讲座的尝试,学生积极性很高,取得了预期效果。关于课程小论文,我们安排在了讲座之后,教师根据专业特点和学生基础,给出题目和时间节点,其间学生与教师有交流,教师进行指导,使学生更好地完成小论文,只是这个环节需要的时间较长,需要教师后续跟踪并总结。通过科研讲座及小论的尝试,以初步取得成效,所教授的学生据此参加了全国大学生创新大赛并获奖,所研究结果也在相关刊物发表文章。这种教学模式的探索,极大提高了学生学习的能动性,有利于培养学生的学习兴趣及提高培养质量。 四、总结 结合国家特色专业建设,对电动力学课程教学内容和教学方式进行了有益探索,并取得较好的效果。通过进一步的研究和实践,努力形成一种稳定的教学模式。 电动力学论文:舰船计算电动力学研究 摘要: 本文综述了应用于舰船和潜艇电磁防护以及隐身舰船研究的计算电动力学的性能、解法和软件包。 关键词: 舰艇;电磁防护;计算电动力学 0引言 计算电动力学于20世纪70年代作为一门单独的学科成立。1976年在牛津召开的第一届国际电磁场数值计算会议可以认为是计算电动力学的起点。这些方法可划分为三类:有限元法,边界和体积积分方程法以及混合方法[1]。当利用有限元法对三维目标进行计算时,三维目标的整个计算域会被划分为体积单元(六面体或四面体)。当用于内场问题以及非均匀、各项异性和非线性媒介场域问题求解时,有限元法有着显著的优势。当计算远离场源的电磁场时,有限元法的缺点就会明显的暴露出来。有限元法中未知变量为电动力学势能或者近似为离散空间的电磁场矢量E和H。在积分方程法中需要考虑和电动力学势能及矢量(如格林方程中的积分关系)有关场的表面密度或者是等效体积源。积分方程法在解决无边界区域问题(包括均匀介质)上有很大优势。混合方法集合了有限元法和积分方程法的优缺点,因此在此提及。最初,计算电动力学方法的相关术语发展广泛,但直到20世纪90年代中期挑选出数值算法后才使得计算电动力学方法在工业应用方面变得切实可行。对于以标量电势描述的静态问题进行计算的可用软件包大都采用有限元法。当计算由于涡流引起的低频场时,最有效的方法是采用棱单元的有限元法。当计算辐射或衍射物体产生的高频电磁场时,一般更倾向采用矩量法,矩量法是积分方程法的一个特例,其采用表面电流和磁流的密度作为状态变量[2]。当计算舰船目标的电磁防护问题时,我们最感兴趣的是探测、识别以及武器自导系统所反应的远场区电磁场,所使用的计算软件主要采用了积分方程法。使用积分方程法的时候,必须将目标物体的表面划分成不同的独立单元(边界元)。构造表面以及在表面形成边界元网格是有挑战性的,因为水面舰艇和潜艇具有非常复杂的几何结构和布局。当要考虑内部结构的时候,挑战性就会更大。大多数商业化电磁场计算软件都有从计算机辅助设计系统(CAD)导入几何文件的工具。但是运用CAD进行船或是潜艇设计时,却不经常使用。首先,当导入几何结构的时候,必须要找出那些对舰船的总磁场贡献不明显的结构;其次,在导入几何结构时会容易丢失结构的拓扑链接,这些链接对创建在节点、边缘和表面处的有限元或边界元规则网络是非常必须的。很多计算方法都强制要求规则网格,在这种情况下,更倾向使用单独开发的几何模块(预处理器)来构建几何模型和生成该表面网络。一些软件(如ShipEDF)试图通过舰船通用数据库建立几何结构以及计算模型之间的关联。但不论哪种情况,不同频段下的计算方法有很大差别。下面将分别对这些计算方法进行描述。 1静态电场 舰船静态电场的主要来源为螺旋桨-船之间的电偶以及电化学腐蚀防护系统的阳极。一般来说,静态电场控制的任务以下面方式进行:安排好阳极在船体的位置,并选择阳极电流使环绕舰船环境中的电场以及与腐蚀有关的磁场达到最小,同时还需满足舰船的腐蚀保护要求。“BEASY”软件就是严格按照上述任务编写的[3]。考虑到非线性优化的复杂性以及实际阳极布置的技术局限性,在软件包“STAR3DElectric”中使用另一个未知变量-金属表面电流矢量。使用这个未知量使得在整个电路中考虑有限电阻(如电刷)成为可能。除此之外,软件包“STAR3DElectric”中使用的守恒方程在迭代过程中求解系统方程效率更高。 2静态磁场 目前已知最好的且应用最广泛的计算静态磁场的软件为“矢量场”公司开发的有限元软件包“Opera-3D”[4]。复杂区域内的四面体网格生成质量在“Opera-3D”的最新版本中已经大幅提升。在此之前的版本,为生成高质量网格,就必须对目标的几何结构的某些部件进行挤压。这是一项很精细的工作,需要数周或数月才能完成。在最新版本中,往往只需要构建目标的表面及一些额外的面就可自动生成网格。当利用有限元来计算舰船或潜艇的静态磁场时,面临的主要问题是大部分的铁磁结构厚度都很小(相对于其他尺寸)。这就使得在网格生成过程中产生的一些不好的网格会导致计算精度变差。极限情况下,当结构的厚度趋近于零时,有限元法就变得不稳定了。在软件包“STAR3DMagnetic”中,薄壁结构被表面磁化分布未知的中间面所替代,使得软件对于求解任意厚度的船体都具有稳定性。计算装备了消磁线圈的舰船静态磁场边界元的典型大小为0.5~1m。在此种情况下,使用积分方程法时就必须求解包含大约100000个未知量的密度矩阵方程。“STAR3DMagnetic”采用快速多极算法,是该问题能在一般台式电脑上解决。 3极低频电磁场 舰船极低频电磁场特性是海军武器及探测系统的重要信息源。其主要特点是存在大量的不同物理源产生不同频率的场。这些源所产生的场取决于舰船内部的布置、舰船壳体的屏蔽、甲板和舱壁、环境参数以及舰船运动。由于场源的多样性以及场的尺度不一,计算极低频电磁场时,舰船的电磁场模型并没有作为一个整体,而是对每个场源所产生的电磁场单独考虑。为了仿真0.01Hz~10kHz频段的极低频电磁场,EMSS软件包利用三层介质中恒定和交变电偶极子和磁偶极子的总和来代表舰船的总源场。偶极子数量取决于离观测点的距离,频段以及环境参数。对于中型大小的舰船,数目大约为数十万。偶极子的参数取决于实验数据或通过模型计算得到。以下是EMSS仿真程序里面所考虑的极低频电磁场的源: 1)结构磁化; 2)由于冲刷导致的船壳结构电流的不均匀性; 3)电气设备产生的电流; 4)杂散电流; 5)消磁线圈中的电流纹波; 6)由于船桨的旋转以及腐蚀保护系统产生的电流调制; 7)磁性轴的旋转; 8)船桨的叶片切割地磁场产生的感应电流; 9)舰船在地磁场中运动; 10)铁磁体结构振动。为了进行极低频电磁场分析,仿真得到的时域信号需要加入人工生成或是全尺度测量的干扰。EMSS允许显示在舰船建造以及调试试验时产生的极低频电磁场场源,并且在需要的时候可以评估附加的电磁防护措施的有效性。场源的探测基于目标采样结果和全尺度测量结果之间复杂对比得到。 4无线电波段的电磁场 当需要确定顶层甲板的电磁场辐射水平以确保舰员安全、评估同时运行的天线间的互耦,检验天线安装时的输入阻抗及方向图时,就必须计算船载中频、高频和甚高频天线的电磁场。市场上有大量的商业软件来解决上述问题。例如“Concerto”、“ShipEDF”、“FEKO”以及“CARLOS-3D”等。这些软件大都采用矩量法。“STAR3DHighFrequency”软件包使用和“STAR3DElectric”、“STAR3DMagnetic”类似的几何预处理器。三个软件都可以使用同样的铁壳舰船的几何模型:当计算静态电场和腐蚀磁场时,只利用了模型的水下部分;当计算高频电磁场时只利用了模型的水上部分;当计算静态磁场的时候需要用到整个模型。为了有效求解由矩量法产生的大型系统方程,“STAR3DHighFrequency”软件包采用了高频改进的快速多极子算法[5]。和“STAR3DElectric”、“STAR3DMagnetic”采用的快速多极算法一样,高频改进的快速多极子算法所需的计算资源和NlogN成正比,其中N是边界元的个数。这相对需要O(N3)运算次数的高斯消除法或是LU分解法来说有很大改进。 5雷达、红外和激光波段的电磁场 令人遗憾的是,目前为止这些波段内不能采用矩量法进行严格计算。矩量法的边界元大小约为λ/10,当利用波长为3cm的电磁波来计算露出水面面积为10000m2的舰船瞬时雷达散射截面(RCS)时,容易估算出求解系统方程中未知量个数为10亿。为确定RCS的平均值,需要在特定的距离和观测角度对目标进行多次计算。目前,矩量法中未知量个数的世界纪录是3300万,这个数目是计算理想导电球面上平面波散射问题时,在一个多处理器的计算机群上达到的。替代矩量法的计算方法有:物理光学法、物理绕射理论、几何绕射理论、绕射统一理论等[6]。通常的商业计算软件会综合采用这些方法。近似方法最主要的缺点是缺乏通用性。软件用户必须有大量的工程经验,以便根据不同的情况挑选正确且合适的模型,并能对计算误差进行评估。与矩量法不同的是,所有的近似方法都将目标的总辐射量认为是局部场源辐射量的一个叠加。在这种假设下,就没必要严格考虑几何结构的拓扑以及在表面构建规则网格,这对于使用CAD生成的几何模型有很大优势。电磁场计算方法和CAD的联合应用产生了一个新的概念—电磁场设计,这在雷达、红外和激光波段的隐形目标的发展中具有广泛的应用。知名的电磁场设计计算软件为“ShipEDF”,其主要目标是最大限度的降低舰船的雷达和红外信号水平。软件的主要模块为利用标准的AutoCAD软件生成舰船的三维模型。该模型会生成舰船每个航向角的观测区域表面元,并以电子表格的形式输出,作为计算模型的输入数据。第一个计算模块计算了舰船雷达信号在每个观测的方位角上的积分和差分特性;第二个模块计算了舰船的红外图像;第三个模块估计了激光波段范围内的舰船平均RCS。 6总结 本文回顾了一些关于电磁防护以及隐身舰船发展方面的电磁场计算方法。新的计算机算法使电磁计算方法取得了明显的进展,这种新的计算方法可以处理任意几何外形的薄壁面结构,并能降低计算所需资源。目前的目标是发展一种统一的算法,可以涵盖从静电场到光学射线场的所有频段电磁场。目前,矩量法和近似算法理论之间存在明显差距,试图将两者之间进行结合的数次尝试并没有取得成功。 作者:雷津 龚昱玮 单位:武汉海军驻719所军事代表室 西安海装西安局 电动力学论文:电动力学课程教学改革的思考和实践 摘 要 电动力学是介绍电磁场和电磁波基本规律及其狭义相对论理论的课程,是大学物理学和光电信息等相关专业的必修课程,是支撑现代科技不断发展的重要理论知识。电动力学具有很强的理论性,学生学习这门课程的难度较大,难以取得良好的教学效果。因此,本文将深入研究和思考电动力学的教学现状,并指出电动力学课程教学改革的思路,旨在改善电动力学课程教学模式,提升教育教学效果。 关键词 电动力学课程 教学改革 思考 实践 电动力学是四大力学之一,综合了经典电磁学的最高成就,相对电磁学而言,其可以揭示物理现象的本质和规律,具有概念、公式、符号抽象,内容繁多,教学效率较低的显著特征,是电子通信相关专业的重要基础课程。随着科学技术的迅猛发展,电动力学在通信、电工、超导和微电子等诸多领域都得到了广泛应用。电动力学课程中的物理概念和思想较为抽象,不易理解,学生只有具备扎实的数理基础和丰富的想象力,才能理解和掌握电动力学课程中的物理概念和数学方法。由于电动力学是物理学相关专业的重要基础课程,也是推动现代科学技术不断发展的基础理论,因此,深入研究和思考电动力学理论课程教学存在的问题,总结出提升电动力学教学效果的建议,对促进高校电动力学的教学改革和推动现代科学技术的发展具有重要意义。 1电动力学教学中存在的问题 1.1教学内容多,课时少 电动力学主要涵盖电磁现象的普遍规律、静电场、静磁场、电磁波的辐射和传播以及狭义相对论等五大部分的教学内容。仅有电磁波的相关内容广泛应用于生产生活、军事和物理学研究前沿等领域。在电动力学实际的教学工作中,电动力学教师通常会依照教学大纲进行讲解,注重静电场、静磁场等相关内容的理论知识、基本方法以及电磁波在实际生产生活中的应用,电磁波在物理前沿以及军事方面的应用长期得不到电动力学教师的重视,导致这种现象的缘由是电动力学课程本身有着物理概念抽象、符号和公式难以理解以及教学难度大等显著特征,教学内容多和课时少的矛盾突出,这势必会导致电动力学教师为了提升考试通过率而减少教学内容,这就大幅度降低了电动力学的教学效果和学生的学习成绩。 1.2教学方法有待改善 受我国传统接受式教学模式的影响,电动力学的教学活动主要以教师为中心,教师在实际的教学活动中处于主体地位,主要采取讲解、板书以及多媒体等教学模式向学生传授知识,学生在学习过程中处于被动地位,这样的教学模式有利于学生及时理解电动力学的概念,但是却制约着学生独立思考能力的发展,不利于增强学生主动参与教学活动的积极性。另外,随着多媒体技术在教学活动中的普及和应用,大多数教师逐步从传统“粉笔+板书”的教学模式向以多媒体为主、板书为辅的教学模式过渡,这就会导致教师讲课的语速不自觉的加快,学生在课堂上几乎没有独立思考的时间,也不可能准确理解和掌握课本上的基本概念和有关公式的论证过程,大大降低了电动力学课程的教学效果。 1.3考核方式不完善 目前,绝大部分高校的电动力学考核方式有两部分构成,即平时成绩占30%,期末考试成绩占70%。平时成绩主要取决于学生的课堂表现和作业完成情况,而期末测试注重对课本基础理论知识的记忆和模仿,几乎没有综合能力的测试。所以学生只重视期末考试,平时学习电动力学的积极性不高,通过考前临时性的记忆完成电动力学课程的考核已经成为一种常态,这样的考核方式不利于学生探索性思维的发展,也不利于学生全面掌握电动力学的相关知识。 2电动力学课程教学改革的思考和实践 2.1调整教学内容 在实际的教学工作中,大多数学生在面对电动力学复杂的运算推导时通常会表现出畏难情绪,对公式的推导束手无策,从而失去了学习电动力学的积极性。因此,电动力学教育工作者要积极主动地调整教学内容,在正式讲解电动力学课程之前增添数学基础知识的讲解,协助学生解决学习电动力学的数学障碍,从而树立起学好电动力学课程的信心,从而提升该课程的教学效果和学生的学习成绩。 2.2创新教学模式 电动力学教师要根据教学要求和学生的实际情况,灵活地运用教学方法。教师要主动并善于分析电动力学课程不同章节之间的联系,总结出处理问题的共同点和不同点,不断创新教学模式,从而达到事半功倍的教学效果。例如在讲解静电场和静磁场这部分内容时,电动力学教师利用静电场和静磁场研究方法相似的特征,深入讲解静电场这部分内容,让学生准确掌握静电场的各种分析方法,之后再采取类比法讲解静电场的相关内容,这样有利于培养学生灵活运用知识的能力。与此同时,电动力学教师要善于利用多媒体技术教学,将复杂和难以理解的物理学现象通过多媒体技术形象生动地呈现在学生面前,为学生理解疑难问题创造良好的条件,从而提升电动力学的教学质量。 2.3健全课程的考核方式 电动力学教学工作者要不断健全课程的考核方式,增强学生学习电动力学的积极性。各大高校可以适当地提升平时成绩占总成绩的比例,积极贯彻学习为目的、考核为手段的教学理念,让学生清醒地认识到学习过程的重要性作用,丰富考核的内容和方式,从多方面考察学生的知识和能力。例如在每单元结束时进行单元测试,将单元测试的成绩纳入平时成绩;定期开展探究性的学习活动,培养学生获取知识、分析和解决问题问题的能力,并将探究性学习的成果纳入平时成绩;在期末考试试题中增大综合题目的比重,从而让学生更加重视电动力学的学习。 3结论 电动力学是物理学相关专业的优秀基础课程,对培养和提升学生的抽象思维能力具有重要作用。在电动力学的实际教学中依旧存在着教学内容多和课时少矛盾、教学方法有待改善和考核方式不完善等诸多不良问题,电动力学教师要注重课程教学的改革工作,积极调整教学内容、不断创新教学模式和健全课程的考核方式,从而有效提升电动力学的教学质量,为我国现代科学技术的发展培养出更多的高素质人才。 电动力学论文:可视化技术在电动力学教学中的应用 摘 要:针对电动力学学习中学生常会遇到的某些难以理解的抽象概念,介绍了可视化科学计算软件MATLAB在电动力学教学中的应用。旨在帮助学生理解和掌握电磁场的规律,初步掌握电磁学的数值计算方法,提高学生的科研能力。 关键词:MATLAB;电动力学 TM1-4 一、引言 电动力学是研究电磁场的基本性质运动规律以及它与物质相互作用的一门学科,是高校物理学专业本科阶段学生的优秀课程。然而由于其抽象的电磁场理论和繁琐的数学推导,且无法观察到直观地实验现象,导致部分学生过于依赖书本,不去独立思考,甚至产生厌学情绪。 为了改变这一现象,我们必须要让抽象的概念形象化,同时让学生初步掌握电磁学的数值计算方法,才能提高学生实际运用电磁理论的能力。然而现在大部分基于Flash、Photoshop、3D Studio MAX的仿真模拟实验,尽管能够制作生动的实验过程动画,但却对物理实验规律和过程很少涉及,很难做到真正的交互使用。 而MATLAB作为美国Math Works公司开发的一套高性能的数值计算和可视化软件,则因其高效可视化有推理能力等优点,已经在大学教育和科学研究中的得到了足够的重视和广泛的应用。其语言简单,计算能力强,工具箱中有大量的求解常微分方程(ode)和偏微分方程(pde)的函数,正好满足物理过程的数值计算要求,既可在求解拉普拉斯方程边值问题时体现物理问题与数学结合的研究方法,又可通过数值求解来算出各点的电位值和做出分布图形,直观地分析场内各点场的分布情况。 二、MATLAB与绘图有关的命令 输入命令的方式有两种,一种是在命令窗口直接输人简单的语句另一种工作方式是M文件的编程工作方式当使用绘图语句时,MATLAB就自动打开一个图形窗口。一些较为常见的作图命令如下: 1.在已有图形上继续作图的指令是hold on:取消这种功能的指令是hold off。 2.二维图形绘图命令中最基本的指令就是plot如果输人两个矢量x,y,则plot(x,y)产生的是y相对于x的图形。 3.MATLAB中的曲面是用xy平面上的各个格点上的坐标z来定义,相邻点用直线连接,并建立平面的数据网格。生成数据网格的命令是meshgrid。mesh是三维网格作图命令,mesh(x,y)画出了每一个格点(x,y)对应的z值。 三、利用MATLAB辅助教学实例 1.标量场梯度的计算 在电动力学的课程学习中,矢量分析是基础的数学工具,也是之后课程内容学习的关键。在矢量分析中,散度作为描述矢量场的有源性的量,相对容易理解,计算也简单;旋度、梯度的难度相对大一些。以梯度概念为例,介绍借助MATLAB来计算及理解梯度矢量。 【例】求解标量场 的梯度 梯度是方向导数的最大值,是与等值面垂直的一个矢量。我们利用MATLAB中的梯度函数就可以作出等值面和梯度图。 源程序及绘图结果如下: 2.点电荷产生的电势 已知点电荷Q激发的电场强度为 ,其中 为源点到场点的距离。把此式沿径向由场点到无穷远点进行积分,把积分变数写为 , 可得出真空中点电荷的电势函数为 ,通过分析我们得知,其电势在空间中的分布为以点电荷为球心的一系列球面,每个球面上电势大小相同。 3.电偶极子场的分布 电偶极子是等量异号点电荷组成的电荷系统,其特征用电偶极矩p来描述,其中p=ql,p和l的方向规定为由-q指向q。中心位于坐标原点的电偶极子在其远方产生的场的电势为 ,对此式求梯度即可得到为于原点处电偶极子产生的场强 。 其源程序及作图如下: 四、结语 本文根据电动力学的特点,介绍了可视化软件MATLAB在电动力学教学中绘图和科学计算的便捷应用。我们认为计算机辅助教学不仅只是用计算机制作教学课件,更应该用来解决一些思维抽象计算繁杂的教学难题。例如在电动力学教学中利用MATLAB,则能使电磁场概念大大形象化,让学生不仅加深对抽象的场的理解,更能学会利用计算机进行科学计算和模拟物理现象的基础知识。这样不仅会提高教学效果,而且有利于激发学生的学习兴趣,培养学生的学习能力和科研能力。 电动力学论文:Matlab绘图在电动力学教学中的应用探索 摘要:根据电动力学的特点,在教学中引入Matlab软件,使用其绘图功能把抽象的物理知识和物理现象用形象、直观的图形表示,帮助学生对知识的理解和掌握,提高了教学质量,值得进一步的推广应用。 关键词:Matlab;电动力学;教学改革 1.电动力学教学现状分析及Matlab的引入 电动力学是高校物理专业及相关专业学生在电磁学基础上继续深入学习的一门重要的理论基础课。我院选的教材是高等教育出版社郭硕鸿先生编写的电动力学第三版,教学主要内容可以分为五个部分:电磁场的基本方程、静电场、静磁场、电磁波和狭义相对论。调查显示[1],在教学内容上,教师都相当重视基础内容,教学方法仍趋于传统的教学方法,讲清基础知识、基本概念,渗透科学方法,强调物理概念和数学描述的统一,体现物理学知识的整体性。虽然已有一部分教师采用了一些研究生学习的方式和引入英语教学等手段来进行教学方式的改革,但并未引起广泛的重视,特别是在电动力学中引入计算机软件辅助教学方面更加少有人问津。 Matlab是国际上公认的最优秀的科技应用软件之一,Matlab软件易于操作,简单易懂,已逐渐被用于大学物理、电磁学等本科院校的教学当中[2-4]。对于理工科院校本科教学来说,采用Matlab软件比较合适。我院学生在前期已开设了Matlab基础课程,再结合电动力学内容生涩难懂,物理知识、物理现象不能形象直观的描述等因素,我们在教学中引入了Matlab强大的绘图功能,要求每一位学生针对某一个知识点或者物理现象画出Matlab图形,并形成M文件。一学期后,同学们均能达到基本要求,效果良好! 2.Matlab绘图给教学带来的优势 引入Matlab绘图辅助教学,把可视化教学和传统的教学模式结合起来,一方面可以把抽象的物理知识变成清晰的图象,很大程度上帮助了学生对电磁场和电磁波传播规律的理解和掌握,另一方面可以向学生传达更多更新的教学内容,展示与电动力学相关的更丰富的物理现象,最终达到激发学生的学习兴趣,提高了教学质量,同时也培养学生的想象力、创造力以及处理实际问题的能力。 3.应用举例 我们一共收到43份Matlab图形及M文件,其中描述静电磁场有27份,电磁波的传播有7份,描述一些主要物理现象如磁聚焦现象、带电粒子在恒定磁场中的螺旋运动、电磁波的衍射等有9份。 4.结束语 通过Matlab强大的绘图功能把电动力学中的知识点和物理现象用图形直观、形象的表达出来,加深了学生的理解,激发了学习的兴趣。通过一学期的探索,该教学改革是切实可行的,我们将进一步在教学和科研中进行推广。 电动力学论文:微连续体的电动力学 【摘 要】引力场是由无数相干的引力子一个接一个地在空间中分布形成的一个具有相干结构的连续的整体;光能量是一份一份不连续的,但每个光波都是一个量子化的连续体的整体波动,就好像每个声波都是一群粒子整体的连续的波动一样。方向性、粒子性、概率性是包括声波在内的任何一种波频率足够高时都可显现出来的的波的三大共性。微连续理论从自然最深层次上解释了物体具有惯性的原因,揭开了光速不变之迷,并在狭义相对性原理和等效原理的基础上阐明了光速的相对性,推导出了超光速质能方程和超真空泡原理。 【关键词】场分子;光障;场激波;超光速质能方程;超真空泡效应 1 引力与电磁力的统一 引力场是由无数与奇点相干的引力子在宇宙空间中一个接一个地分布形成的一个连续的整体。引力是奇点和它本身的引力场原有的平衡状态被其它奇点打破产生的一种压力。例如,在真空中有一个静止的引力场奇点1,奇点1的引力场对奇点1产生的压力是各向均等的,这使得奇点1和它的引力场能够保持一种相对平衡的状态,使奇点1相对静止在它的引力场的中心。把奇点2放到奇点1的引力场中,奇点1和它的引力场原有的平衡状态就会被打破,使奇点1的引力场中的每个引力子都有以奇点2为中心从各个方向指向奇点2重新分布的趋势,从而对奇点1产生一个指向奇点2的压力,压力的大小与两奇点间距离的平方成反比,这个压力表现出来就是奇点2对奇点1产生的引力。与此同时,奇点2和它的引力场原有的平衡状态也会被奇点1打破,使奇点2受到一个指向奇点1的压力,压力的大小与两奇点间距离的平方成反比,这个压力表现出来就是奇点1对奇点2产生的引力。引力的这种产生方式与相对论描述的时空弯曲是等效的。与引力场类似,一个电荷的电场是由无数与电荷相干的电场分子(电场分子是构成电场的最小物质组分,也是光波的媒介)在宇宙空间中一个接一个地分布形成的具有相干结构的连续的整体,即微连续体。引力场并不局限在场奇点周围的空间区域,而是向空间中无限延伸,其影响是非局域的,所以,电荷的电场也并不局限在电荷周围的空间区域,而是非局域的,电场力与引力一样,其大小都与距离的平方成反比。一个正电荷和一个负电荷并排在一起,与正电荷相干的电场分子就会有以负电荷为中心,从各个方向指向负电荷重新分布的趋势,使正电荷受到一个指向负电荷的压力,表现出来就是负电荷对正电荷产生的吸引力;与此同时,与负电荷相干的电场分子也会有以正电荷为中心,从各个方向指向正电荷重新分布的趋势,使负电荷受到一个指向正电荷的压力,表现出来就是正电荷对负电荷产生的吸引力。两个同种电荷并排在一起,每个电荷的电场分子都会有以对方电荷为中心,指向各个方向重新分布的趋势,使每个电荷都受到一个由两电荷的内侧指向两电荷外侧的压力,表现出来就是两个同种电荷间互相排斥的电场力。一个静止的电荷在场的作用下向前运动,会带动它周围空间中相干的电场分子一起向前运动,这些电场分子又会带动空间中相干的电场分子一起向前运动,在与电荷运动方向垂直的界面上,与电荷相干的电场分子并不是直线向前运动的,而是一边绕着电荷旋转一边向前运动,从而形成一个以电荷为中心的磁场涡旋,磁场涡旋的方向就是磁场的方向。稳定的磁场涡旋一但形成,就可长期存在,没有外力的作用就不会自动消失,就像超导线圈中的电流一但形成就不会自动消失一样。电流方向不变,电流大小呈周期性变化的振荡电流叫做单向振荡电流,磁场方向不变,场强大小呈周期性变化的振荡磁场,叫做单向振荡磁场;电流或磁场的大小和方向都呈周期性变化的叫做双向振荡。与此类似,电场(磁场)分子流涡旋的方向不变,电场(磁场)分子流大小呈周期性变化的振荡叫做单向振荡;电场(磁场)分子流涡旋的大小和方向都呈周期性变化的叫双向振荡。单向振荡的电流可在其周围空间中激发单向振荡的磁涡旋,单向振荡的磁涡旋可在其周围的空间中激发单向振荡的电涡旋,单向振荡的电涡旋和单向振荡的磁涡旋在空间中交替产生形成单链式电磁波。让两列时间相差半个周期的等幅同频率的超高频单链式电磁波经过等长的路经后叠加,便可在空间中合成一个超低频单向振荡的无源的磁场,使通恒定电流的导体受到一个方向不变的电磁力的作用,推动飞船前进,这就是大推力量子引擎的基本原理。双向振荡的电涡旋与双向振荡的磁涡旋在空间中交替产生形成双链式电磁波。普通的无线电波和光都是双链式电磁波。在空间中互相激发交替产生的电涡旋和磁涡旋总是互相垂直的,且两者都是由大量相干的电场分子的涡旋运动形成。我们都知道,液体是不可以产生和传播横波的,而大量相干的液体分子彼此远离,密度变得极低,使张力远大于斥力后,便可形成具有相干结构和固定形状的膜,产生并传播横波。一个电荷的电场分布在宇宙中的电场分子的密度虽低,但这些电场分子形成了像膜一样的相干结构,所以能产生和传播横波。因为不同电荷的电场分子是不能形成传播横波的相干结构的,所以,在一个电荷的电场里传播的光能不能直接传到另一个电荷的电场中去,就好比两个光波彼此穿过后,仍保持各自的独立性,一个光场中的动能不能传到另一个光场中去一样。每个电磁波中的电涡旋和磁涡旋都是由同属一个电荷的相干的电场分子运动形成。无论是引力还是电场力,或是磁场力,实际上都是由空间中与场奇点相干的场分子与场奇点间原有的平衡态被打破而产生的,都是与场奇点相干的场分子对场奇点直接产生的作用力。实验证明,每个观察者接收到的电磁波都是以观察者自身的电场为载体来传播的。静止或匀速运动的电荷,它的电场也是静止或匀速运动的,这一点有大量实验可证明。无论观察者以什么样的速度匀速运动,观察者的电场相对于观察者都是静态的电场,两者总是处在同一个非局域的惯性系中,这必然导致真空光速相对于观察者恒定不变,而光行差角也会严格地只与地球和恒星的相对运动有关。结合等效原理,在不违背狭义相对性原理的前提下,光速的相对性可归纳为两点:(1)无论光源和观察者如何运动,在真空中传播的光,其速度相对于接收它的观察者恒为c;(2)在真空中传播的光,其速度相对于不是接收它的观察者可变。 2 超光速传输信息实验 在真空中选取AB两个相距较远的点,将一根长杆平放在B点旁边,让长杆与AB两点的连线垂直,长杆与B点间的距离很短,可忽略不计。让一个激光器和一块平面镜分别以相同的速度沿着两条平行于长杆的直线从左向右同时匀速穿过AB两点,激光器和平面镜始K处在同一个惯性系中。激光器到达A点的瞬间向B点方向垂直射出一束激光,平面镜穿过B点向右匀速移动一段距离后把激光垂直反射到长杆上的O点。在上述实验中,激光器经过A点瞬间发出的激光被分成两束,一束从A点直线射向长杆上的O点,所花的时间为t1,另一束从A点垂直射向B点,被平面镜的电场向右拖曳后,经平面镜垂直反射到长杆上的O点,所花的时间为t2,t1 t2。这证明第二束激光以超过真空光速的速度从A点传到了O点。但对O点上的电荷来说,激光只不过是走了一条比较短的“捷经”而已,它们观察到激光是从A点右方与平面镜相对应的点发出的,它们观察到的光速仍是c,但这并不是真实的光速。在激光器和平面镜间传播的光,平面镜才是接收者,O点上的电荷并不是接收者,O点上的电荷接收到的光实际上已不是激光器发出的光,而是平面镜上的原子受激辐射出的光,只是两者的频率相同而已。因此,在激光器和平面镜间传播的激光,其速度相对于平面镜恒为c,相对于O点上的电荷却是大于c的。 3 物体具有惯性的原因 物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质称为惯性。牛顿在巨著《自然哲学的数学原理》里定义惯性为:惯性是物质固有的力,是一种抵抗的现象,它存在于每一个物体当中,大小与该物体相当,并尽量使其保持现有的状态,无论是静止状态或是匀速直线运动状态。可见,牛顿早就已经认识到了惯性与力有密不可分的关联。像电子、夸克等实物粒子实际上都不是能够独立存在的最小物质组分,而是各种场的奇点。因为场奇点和场是个不可分割的整体,所以,任何实物都不能脱离有关的场而独立存在。在没有外力或合外力为零的情况下,一个场奇点的场对该场奇点产生的压力在各个方向上都是均等的。若要改变一个场奇点的运动状态,首先要改变该场奇点周围区域的场的状态,场奇点周围区域的场的状态被改变产生的影响,会以光速传遍整个非局域的场。因为场是由无数互相联系互相影响的场分子组成的一个连续的整体,即微连续体。在没有外力或合外力为零的情况下,微连续体中的每个物质组分都在张力和斥力的作用下维持其在整体中的位置不变,以维持整个微连续体的平衡状态,一旦有外力打破这种平衡状态,微连续体必然会产生抵抗的力,对外表现出惯性。这就好比静止在湖水下面的小球,受到来自各个方向的水压力,这些压力大小均等,方向相反,合力为零。站在岸上观察,小球是静止的,站在匀速行驶的汽车中观察,小球是匀速运动的,但小球与湖水仍是相对静止的。若要改变小球的运动状态,可用非局域的场将整个湖与小球一起移动,就像地球引力场带动整个湖与小球一起转动一样。也可用推力改变小球相对于湖水的位置和运动状态,湖水反向的压力必然会使小球表现出的抵抗的力。由此可见,场奇点的惯性实际上是场奇点自身的场对场奇点产生的压力的一种表现。因为场奇点和它的场是个不可分割的整体,而场是看不见的,所以,人们才会误认为惯性是场奇点(即实物粒子)自身的属性。 4 波的粒子性与概率性 无论是电磁波还是机械波,波的频率达到或超过一个临界值后,波的方向性就会明显表现出来。比如,频率很高的超声波与频率很高的光波一样,都是接近直线传播的。波的频率越高,波的方向性就越强,在与波传播方向垂直的界面上,波的作用范围就越小。在金属中,原子外层的价电子可脱离原来所属的原子而成为在金属中自由地做热运动的自由电子。但在温度不是很高时,自由电子并不能大量逸出金属表面,这说明金属原子对自由电子有一定的引力以阻碍自由电子逃逸出去,自由电子若要挣脱出来必须克服这种引力做功,这个功叫做逸出功。在导体中的电流实际上就是电场力克服了金属原子的引力使自由电子定向移动形成的。频率比较低的电磁波遇到金属表面的自由电子时,可同时驱动自由电子所处的波界面上大量的电场分子一起做步调一致的振荡运动,近而带动自由电子一起做同频率的振荡运动。就好像水波,其频率虽低,但大量水分子整体的波动却可产生强大的力带动水面上的物体一起做同频率的振荡运动。而频率很高的光波由于其方向性强,在与光波传播方向垂直的界面上,光波的作用范围太小,只能驱动波界面上的一个或极少个电场分子去撞击电子,表现出明显的粒子性。就好像在水中传播的特超声波,由于其方向性强,在与特超声波传播方向垂直的波界面上,特超声波的作用范围太小,只能驱动一个水分子或极少个水分子去撞击物体,表现出明显的粒子性。光波的频率越高,撞击力就越大,电子在被撞击瞬间获得的动能就越大,电子从撞击中获得的动能等于光量子的动能hv。一个电子不能同时获得两个光波的能量,若一个电子获得一个光波的能量后还不能挣脱金属原子的引力,电子获得的能量就会在瞬间消散,这导致每个电子获得的能量不能累加。因此,光频率达不到金属的极限频率时,增加光强和光照时间都不能产生光电效应。因为撞击不但改变了电子的动量和位置,也改变了光波的媒介――电场分子的动量和位置,所以,一列光波不能总是驱动同一个电场分子去撞击同一个电子,而是每个周期都随机地驱动一个不同的电场分子去撞击另一个电子,标记下每个光子的撞击点,就会发现大量光子的撞击点的分布是有规律的。大量特超声波的撞击点的分布也是有规律的,可见,粒子性和概率性,与方向性一样,都是波的频率达到一定的值后才能显现出来的波的一种共性。 5 熵的加速度与宇宙时间 一个物质系统的熵反映了该物质系统的状态的混乱程度,即无序度,熵越大,无序度就越大。熵增大的趋势表现出来的力叫做正熵力,阻碍熵增大或使熵减小的力叫做反熵力。熵的加速度等于物质系统的合熵力与该物质系统的质量的比值,它可以改变熵增大或减小的速率。外界的压力可抵消物质系统的正熵力,使熵的加速度减小,熵增加得慢。例如,储存在钢瓶中的液氧,在熵增大的趋势下,大量的氧分子总是趋向于占据更大的空间,向外扩张产生正熵力。但在瓶壁的压力下,绝大部分正熵力都被抵消了,熵的加速度很小,熵变化得很慢,使得大量的氧分子长期保持液体状态,并使每个氧分子热振动的频率变得很低,热辐射很低。一旦钢瓶的压力消失,熵的加速度就会变得很大,液氧很快就会气化,每个氧分子热振动的频率都会变大,使热辐射升高。在微观世界中,可用激光产生的压力来抵消一群粒子的正熵力,将粒子束缚在一起,并使每个粒子热振动的频率降低,热辐射降低,这就是激光制冷技术。一个孤立系统的时间速率反映了该孤立系统所有的物理量(包括所有宏观的物里量和所有微观的物里量)变化的平均速率,它与该孤立系统的所有熵,包括宏观的熵和微观的熵(即总熵)增大或减小的速率相关,与熵的方向无关。而一个孤立系统的场分子(包括电场分子、引力子等各种场的分子)熵的加速度与该孤立系统的总熵速率成正比关系,所以,孤立系统的时间速率与场分子熵的加速度成正比关系,与场分子熵的方向无关。在真空中高速运动的飞船会带动周围空间中的场分子一起向前运动,这些场分子产生的负熵力会抵消飞船内场分子的正熵力,使飞船内场分子熵的加速度减小,场分子的振动频率减小,时间频率降低,原子钟变慢。飞船的速度越大,飞船内被抵消的场分子的正熵力就越多,飞船内场分子的振动频率就越小,时间频率就越低,原子钟走得就越慢。但即使飞船以光速或超光速飞行,也无法使飞船里的时间停止,更无法使时间倒退。强引力也可以抵消场分子的正熵力,使场分子的振动频率减小,时间频率降低。飞船在靠近大质量物体时,飞船内场分子的正熵力会被强引力抵消,使飞船内场分子的振动频率减小,时间频率降低,原子钟变慢。但当引力大于正熵力时,引力越大,场分子熵的加速度就越大,场分子熵减小的速率就越大,时间反而变得更快了。这种情况下,时间已不能用原子钟来观测,只能通过“引力钟”来观测。宇宙的时间速率取决于宇宙总熵的加速度,与观察者的运动状态无关。因此,宇宙时间对任何参考系都是一样的,同时并不是相对的,在同一宇宙时发生的两件事情相对于任何参考系都是同时发生的。 6 超光速迁移 除中微子外,目前人类观察到的所有实物粒子在真空中运动都会带动其运动方向上的场分子向前运动。当粒子的速度增加到接近光速时,粒子前方的场分子因来不及散开而被到压缩到粒子身上,密度突然增大,使粒子的质量显著增加。粒子的速度越大,场分子的密度就越大,粒子被附加的质量就越大,粒子就越难以加速,这种现像叫做光障。低于光速时,粒子的质量可用相对论的质速公式来计算出近似值,但粒子的速度无限趋近光速时其质量并不会增加到无穷大。当光障附加到粒子身上的质量达到一个阀值时就会产生剧烈的质量衰减反应,大量被压缩到粒子身上的场分子以波的形式向四周围散开,带走光障的质量,使粒子被光障附加的质量迅速减少。此时,若对粒子加以足够大的力,使被压缩到粒子身上的场分子数大于离散数,粒子的质量仍会随着速度的增大而有所增加,但粒子被附加的质量越大,质量衰减的速度就越大,这导致相对论的质速关系失效。实验证明,电子被光障附加的质量达到电子自身质量(即电子的静质量)的大约210倍时,就会产生剧烈的质量衰减反应,电子被加速到光速时,其质量大约是静止质量的3600倍。当电子的速度超过光速时,大量场分子就会遭到强烈的压缩而形成场激波。光障的产生是飞船加速到光速的最大障碍。如果全飞船上的每一个粒子都产生光障,整艘飞船被附加的质量将十分巨大,飞船不但无法加速到光速,还可能会解体爆炸。怎样才能够让飞船突破光障呢?唯一的办法就是将光障屏蔽在飞船外,并尽量减小光障的阻力。试想一下,让一亿个小珠子独立地在空气中接近音速飞行,就会产生一亿个音障,这一亿个音障产生的阻力是非常巨大的,把这一亿个小珠子拼凑成一个乘波体,音障就只在乘波体的外表面上产生,阻力就会变得很小。同理,让一亿个小珠子独立地在真空中接进光速飞行,就会产生一亿个光障,这一亿个光障附加的质量是非常巨大的,把这一亿个小珠子拼凑成一个乘波体,光障就只在乘波体的外表面上产生,乘波体被附加的质量就很小。举个实例,每个原子核都是由一定数量的夸克构成的,但一些从核子中对撞出来的夸克的质量却超过了整个原子核的质量。夸克的质量是被光障附加的,对撞的能量越大,对撞出的夸克的速度就越大,光障附加的质量就越大。夸克会像丢包袱一样把附加在它身上的质量丢掉,衰变为更轻的夸克。采用特殊的材料并设计成乘波体的飞船可使光障只在飞船的外表面上产生。理论计算表明,一艘质量为100吨的乘波体飞船的速度增加到光速时,光障附加在飞船外表面的质量大约只有30吨,不到飞船静质量的三分之一。当飞船的速度增加到超光速时,大量场分子(下转第38页)(上接第16页)就会遭到强烈的压缩而形成场激波,产生类似于音爆的光爆现象。因为,每个观察者接收到的光波都是以观察者自身的力场为载体来传播的,所以,只有运动物体相对于观察者的速度超过光速时,观察者才可能观察到光爆,而位于超光速物体运动方向上的观察者则无法观察到光爆。 7 超光速质能方程 爱因斯坦的相对论给出了低于光速时的质能方程,该方程并不适用于超光速粒子。一个正电子和一个反电子互相湮灭,只下光子,根据等效原则,我们可以这样解释相对论质能方程;拥有一定惯性质量的物体可转化为一束光波,这束光波具有的能量就是该物体所具有的能量,它等于该物体的质量与光速的平方的乘积,即E=mc2。相对论揭示了质量、能量和光速三者之间的内在联系,但相对论并不能解释光速为何不变,也就不能解释质能方程中的光速为何取c值。因为,真空光速相对于接收光的观察者恒为c,这一点有个前提条件,即光源相对于观察者的速度小于c。所以,质能方程中的光速只有在运动物体的速度小于c时才取c值。但当运动物体相对于观察者的速度超过c时,就会产生场激波,运动物体在观察者的力场中向前发出的每个光波都会被压缩到同一个激波阵中,成为一个激波量子,每个激波量子传播的速度相对于观察者都是超光速的,它等于超光速物体的运动速度v。因此,在超光速物体的质能方程中,光速应取v值,即E=mv2。 8 超真空泡效应 任何实物粒子都是由场奇点构成。粒子的速度低于阀值时,粒子和它的场是个不可分割的整体,但当粒子的速度超过光速并达到一个阀值时,就会产生接近绝对真空的超真空泡把粒子和它的场隔开。这与水中的超空泡相似:大量高速运动的水分子互相远离使水分子间的张力远大于斥力,从而形成具有相干结构的超空泡。与此类似,真空中大量高速运动的场分子互相远离使场分子间的张力远大于斥力,便可形成具有相干结构的超真空泡,把实物粒子(即场奇点)和它的场分隔开。因为实物粒子的惯性实际上就是场奇点自身的场对场奇点产生的压力的一种表现,所以,实物粒子和它的场被超真空泡分隔后,其惯性质量就会被空虚化。在超真空中的实物粒子,其摩尔数不变,但惯性质量却因空虚化而变得极小,只须很小的力便可获得很大的加速度,且其惯性质量不会随着速度的增大而增大。这种情况就像在水中旋转的螺旋桨,刚开始时,水对桨叶的阻力随着转速的增大急剧增大,但当转速达到一个阀值时,就会产生超空泡效应,超空泡将桨叶和水隔开,使水对桨叶的阻力急剧减小,接近消失,导致螺旋桨空转而损毁。超光速飞船的速度达到一个阀值时,也会产生超真空泡效应,飞船在超真空中运动,其摩尔数不变,但惯性质量却因空虚化而变得极小,只须很小的推力便可使飞船获得很大的加速度,且飞船的惯性质量始K保持一个极小的值,不会随着速度的增大而增大。 电动力学论文:PAN/PMMA凝胶聚合物电解质膜导电动力学研究 【摘要】本实验采用静电纺丝法制备PAN/PMMA凝胶聚合物电解质膜,用交流阻抗法测试了其电导率,研究了温度对凝胶聚合物电解质膜离子传输性能的影响规律,并与溶液浇铸法制得的平滑膜进行对比;分析了两种不同形式凝胶聚合物电解质膜的导电动力学规律,探索了其导电机理与微观形貌的关系。结果发现,静电纺丝薄膜的离子电导率较高;两种薄膜的导电机理符合Arrhenius方程,其中纺丝薄膜的离子导电活化能较低。 【关键词】静电纺丝;交流阻抗;活化能;离子电导率 锂离子电池是一种工作电压高、比能量大、循环寿命长的新型电池。目前商业使用的电解质主要是液体电解质,它的优点是电导率高,但存在稳定性差,电解液易泄漏等安全隐患。全固态聚合物电解质虽然安全性高,但电导率太低,限制了其应用;凝胶聚合物电解质融合了以上两者的优点,但机械性能差,难以在现有电池生产线上进行组装,同时面对下一代新能源汽车所使用的动力电池,仍存在室温电导率不足的问题[1]。而静电纺丝工艺是一种孔隙率高,形貌易于控制的新型制膜技术,可以改善凝胶聚合物膜的性能,并解决以它为电解质的电池组装问题[2]。所以研究这一电解质膜的制备工艺、导电性能以及导电机理具有重要的意义。 本实验中,我们用静电纺丝法制备了PAN/PMMA基凝胶聚合物电解质薄膜,采用交流阻抗法测试了凝胶聚合物电解质膜的电导率,并与溶液浇铸法制得的薄膜进行比较,建立了其导电模型。在实验教学中几乎还没有涉及凝胶聚合物电解质的实验,将这一研究内容引入本科物理化学实验,可以使学生较早地接触前沿科学,更好地了解现代化学的发展方向,有利于研究型人才的培养。 1 实验目的 ①学会静电纺丝法制备凝胶聚合物电解质多孔膜; ②了解交流阻抗法测试电导率的基本原理并掌握测量方法; ③测试不同温度下电解质膜的电导率,探索电导率与温度的依赖关系并研究其导电机理。 2 实验原理 静电纺丝法制膜是聚合物溶液在高压电场作用下,克服表面张力,从喷射口喷出,形成微小射流,最终固化得到的多孔纤维薄膜。通过更改纺丝参数,我们可以得到不同孔状结构的纺丝膜,实现对膜形貌的调控。 交流阻抗法测试电解质隔膜的电导率。其原理是对膜与电极构成的电化学体系施加小振幅对称正弦波扰动并测其响应,以此绘制出交流阻抗谱图,再计算得到膜电阻,最后求出电导率。 目前,大部分凝胶电解质的离子导电机理符合Arrhenius方程[3-6], (1) 对上式取自然对数, (2) 可以看出1/T与 之间存在线性关系,将实验数据以1/T为横坐标, 为纵坐标进行线性拟合,如果符合线性规律则体系满足Arrhenius方程;由此还可以求出离子传输的活化能等参数。 3 实验仪器及药品 仪器:铝箔纸、5mL注射器、烧杯、温度计、镊子、1cm1cm不锈钢电极(2个)、油浴锅、CHI660e电化学工作站(上海辰华)、静电纺丝机(北京永康乐业科技发展有限公司)。 药品:硅脂、PC/EC―LiClO4溶液、无水乙醇(分析纯)、已配好的PAN/PMMA纺丝溶液,溶液浇铸法制备的PAN/PMMA平滑膜(配制PAN/PMMA含量为聚合物体系12wt%的溶液,倒入表面光滑的培养皿中烘干溶剂)。 4实验步骤 4.1静电纺丝法制备凝胶聚合物电解质膜 (1)实验准备 打开静电纺丝设备电源,打开照明灯和通风装置。在接收器滚筒表面铺一层铝箔,接口处用胶带粘连固定。 (2)参数设定与纺丝薄膜制备 将螺杆推进至未吸取纺丝液的注射器末端,设为前终止点。使用21号针头,用注射器吸取3mL纺丝液,排尽注射器中气泡。后退螺杆,放上吸入3mL纺丝液的注射器,将螺杆恰好推进至注射器末端,设为后终止点。设定注射速率0.25mL/min,接收速率20r/min,接收距离20cm,工作时间200min,正向电压15kV,负向电压-5kV。将电压夹头夹在注射器前端针头处。单击联机启动,仪器正常运转。待注射器内纺丝液喷射完全后,揭下滚筒上的铝箔,经过处理再将铝箔上的纺丝膜小心揭下,备用。 4.2聚合物电解质膜的电导率测试 (1)实验准备 用无水乙醇将电极及镊子擦拭消毒。用千分尺测量未夹膜之前两电极厚度l1并记录。从制备好的凝胶聚合物电解质膜上裁剪下一张1cm1cm的膜,平铺在一个不锈钢电极上,放上另一电极夹紧,即在两个不锈钢电极(SS)之间夹入制备好的薄膜(GPE),构成聚合物电解质阻塞电极体系(SS/GPE/SS)。用千分尺测量此时夹膜后两电极总厚度l2,(l2 -l1)为膜厚L。将夹紧膜的两电极片放入电解液中浸泡5分钟,取出放在滤纸上,吸去多余电解液。 (2)仪器参数设置 打开电化学工作站软件,选择交流阻抗法,输入电压0.01V,高频200kHz,低频42Hz,振幅0.01V,使用四电极法,绘制出电解质膜的交流阻抗谱图。 4.3不同温度下聚合物电解质膜的电导率测试 与常温下测试电导率相同,将夹紧膜的电极片与温度计固定在一起,放入试管中,将试管放入油浴锅中加热升温,将温度设置为30℃,40℃,50℃,60℃,70℃,80℃,90℃,分别绘制出PAN/PMMA纺丝膜在30℃-90℃范围内不同温度下的交流阻抗谱图。 用相同方法测试得到PAN/PMMA凝胶聚合物电解质平滑膜在30℃-90℃范围内不同温度下的交流阻抗谱图。 5 结论 静电纺丝法可以制备电导率高的凝胶电解质薄膜;PAN/PMMA凝胶聚合物电解质的电导率符合Arrhenius方程,其中纺丝膜有更低的离子传输活化能。 6 注意事项 ①纺丝过程中,有可能因为配的溶液过浓,导致喷头堵塞。如发生这种情况,应单击联机停止,再关闭正负电压,待示数降至零后,取下夹头,用纸巾擦拭喷头处后重新启动仪器。 ②电导率测试过程中勿触动电极片和导线,否则会导致测得的交流阻抗不准确,最后所得的电导率也会与实际偏差较大。 7 实验教学意义 本实验抽提于科研项目,其内容涉及到电化学基本理论、离子导电动力学基础知识以及静电纺丝制备多孔膜材料的新加工技术、电化学工作站的使用、数据处理、综合分析等内容,可以激发学生学习兴趣,培养学生扎实、宽广的基础知识,而且对培养学生理论联系实际,加强对仪器基本原理的理解、提高对分析方法的应用以及实际操作能力及创新思路能力具有非常深远的意义。 电动力学论文:本科物理学专业“电动力学”课程教学刍议 一、课程教学基本理念 第一,在教学中要尊重学生学习的主体性、教师教学的主导性,全面发挥学生的自觉性、主动性、创造性。第二,“电动力学”课程属于专业基础课程,教学内容安排上除了让学生学习本门课程的基本知识、基本理论、基本思路,与其他物理学分支也具有共性和个性的关系。针对这一特点,老师在教学中要注意引导学生相似性形象思维。第三,教学应突出探究式教学方法,改变传统的教学模式,把信息技术与电动力学课程最大限度地整合,运用多种现代教育手段优化教学过程,推行启发式、探究式、讨论式、小制作等授课方式,培养学生的创新思维和创新理念。 二、在本课程教学中应当做到以下几点 1.讲授内容应理论联系实际 “电动力学”作为一门专业学科课程,是师范院校物理专业的基础理论课。教学中要求学生掌握课程的基本知识、基本理论和基本原理,使学生加深对所授知识的理解,更可深刻认识电动力学的实际应用价值,达到学以致用的目的,同时提升学生分析问题、解决问题的能力。 2.注重学生学习的主体性和个体性培养 从课程的设计到评价各个环节,在注意发挥教师在教学中主导作用的同时,应特别注意体现学生的学习主体地位,以充分发挥学生的积极性和挖掘学习潜能。要求学生能初步分析生产、生活中的电动力学问题,以提升学生的分析问题和解决问题的能力。在电动力学理论的学习中运用数学工具处理问题,使学生认识数学和物理的密切关系,培养学生运用数学工具解决物理问题的能力。培养学生自学能力,重要的不是教内容,而是教给学生学习方法。 要充分注意学生的兴趣、特长和基础等方面的个体差异,因材施教,根据这种差异性来确定学习目标和评价方法,并提出相应的教学建议。课程标准在课程设计、教学方案、计划制订、内容选取和教学评价等环节上,为教学、学习提供了选择余地和发展的空间。 3.运用多种现代教育手段优化教学环节 充分利用现代化教学手段,发挥信息化教学的优势,增强学生的学习兴趣,进一步强化需要掌握的知识点,拓宽知识面,增强学生的实践操作技能,培养科学的思维方式,这样学生能更好地掌握“电动力学”课程知识所涉及的相关科学方法,有效提升其发现问题、分析问题、解决问题的能力。 4.具备良好的实验条件,充分保证实验和实践训练质量 鼓励学生开展科研实践训练,参加各类科技竞赛。实验课及实践训练要注意培养学生的逻辑思维、创造性思维,充分利用好物理、电子竞赛等创新平台,促进电动力学课程的教学。 三、课程学习策略探究 第一,针对“电动力学”是理论基础课的特点,学生必须坚持课前预习,预习过程中有意识地提出问题。课堂教学主要采用探究式课堂教学法,即每节课突出一个主题,讲清论透相关原理知识,每个主题通过师生多种形式的互动,教师及时了解、解决学生的疑难问题,以增强学生的学习兴趣。 第二,将传统板书、电子课件、网络和视频多种教学手段相结合。如课内讲授与课外讨论和制作相结合、基础理论教学与学科前沿讲座结合、基本理论与科研实践训练相结合。 第三,鼓励学生参加科研实践训练和各类科技竞赛。培养多样化应用型人才,以培养应用型、复合型、技能型人才,增强毕业生就业能力,完成本课的预期目标。 第四,电动力学也是一门实践性很强的课程,其研究对象是区别于实物的物质形态,具有抽象的特征。为避免课程教学的数学化,我们将充分应用当代信息技术的优势,比如说以视频教学资料增强学生的感性认识和动手能力。 再次,实验课及实践训练要注意培养学生的逻辑思维、创造性思维能力和素质,充分发挥学生的物理思维和物理探究能力。 四、课程教学方法探究 本课程教学中应注意电动力学理论与实践的结合,尊重学生学习的主体性,适当安排指导性自习,培养学生的自学能力。加强对学生课前、课后的答疑辅导,注重学生能力的培养,使学生通过对电动力学中基本理论的理解,认识和掌握电动力学原理的研究规律,开拓思路,初步培养学生的科研思维。 1.“双边反馈式”教学法 这种教学法由“自学”和“反馈”两部分构成,其着眼点是学生在教师指导下的自学和教师由反馈来的信息而进行的有重点的讲解,使学生的能力在反复训练中得到锻炼。“自学”和“反馈”体现了学生和教师的相互联系、相互配合、相互作用的训练过程。 2.以问题为中心,开展课堂讨论式教学法 建议课堂教学中遵循科学性、主体性、发展性原则,采用以学生为主体的小组讨论式的方法,从提出问题入手,激发学生学习的兴趣,让学生有针对性地去探索并运用理论知识解决实际问题;也可以针对教研室科研工作中遇到的问题设计讨论或思考题,以启发学生分析、讨论有关电动力学问题,学习并巩固电动力学知识,开拓思路,培养科研思维。 3.提倡学导式的教学方式 在教师指导下,学生进行自学、自练,教师把学生在教学过程中的认知活动视为教学活动的主体,让学生主动地去获取知识,发展各自能力,从而达到在充分发挥学生主动性的基础上 ,渗入教师的正确引导,使教学双方各尽其能,各得其所。 4.多开展课外实践活动 课外实践训练中,要注意培养学生的逻辑思维、创造性思维能力和素质。鼓励和指导有能力的学生进入科研实践训练,参加各类科技竞赛。将学生撰写的课程小论文融入教学全过程,从中选出有质量的项目进入科研实践训练。充分利用好物理、电子竞赛等创新平台,促进电动力学课程的教学,培养应用型、复合型、技能型人才,增强毕业生就业能力。 “电动力学”作为一门探究性课程,在课堂教学中,要突出学生的参与性,使他们主动获取而不是被动接受科学结论,互动思维使学生感觉电动力学发人深思,不难入门。“电动力学”与其他物理学分支具有“共性”和“个性”的关系。为了激发学生学习兴趣,可以经常采用课堂讨论形式,由学生提问,在教师引导下大家讨论,总结得出正确结论。由于分析“电动力学”需要运用抽象思维,所以课堂教学应充分使用多媒体,尽量使用图像和色彩搭配,使学生建立正确的物理图像。注意“信息技术”与“电动力学”课程的有效整合,这对于整体优化教学过程,提高学生的专业知识学习效果、提高学生的信息技术能力、培养学生的合作意识和创新精神均具有重大的现实意义。同时,可将教学理论应用到创新实践能力训练中,应用到物理、电子等各类竞赛中。 电动力学论文:浅谈电动力学的理论体系和研究方法 摘要:根据我校的教学实际,结合电动力学的课程特点,介绍了在学生学习和教师教学过程中应明确的电动力学的地位、知识结构和逻辑体系以及研究方法,为学生学习电动力学和教师教授电动力学提供有益的帮助。 关键词:电动力学;知识结构;逻辑体系;研究方法 本文根据我校的教学实际并结合电动力学的教学特点,分别介绍了学生学习和教师教学过程中应明确的电动力学的地位、知识结构和逻辑体系以及研究方法,希望能为电动力学的学习与教学提供有益的帮助。 一、明确电动力学的地位 电动力学主要阐述宏观电磁场理论,其研究对象是电磁场的基本属性、它的运动规律以及它和带电物质之间的相互作用,可见它与自然界中的四种基本相互作用(引力相互作用、电磁相互作用、弱相互作用、强相互作用)之一有直接联系。由于光的理论本质是电磁理论,所以电动力学还是光学理论的基础。电动力学作为物理学专业一门理论基础课,是理论物理(理论力学、热力学统计物理、电动力学、量子力学)的重要组成部分,包括物理学发展史上具有里程碑意义的两个物理理论,即麦克斯韦电磁理论和爱因斯坦狭义相对论。本课程最重要、最直接的先行课程是电磁学和数学物理方法,后继课程是量子力学、固体物理等。因此,电动力学要在电磁学的基础上,利用数学工具严格、定量地讲清宏观电磁相互作用的基本概念、基本理论和基本方法,使学生加深对电磁场性质和时空概念的理解,获得本课程领域内分析和处理一些基本问题的初步能力。同时为后继相关课程打下必要的基础。 以上将经典电磁场理论放在整个物理学中做了概括的论述,目的是为了使学生对它的地位和意义有一个恰当的认识,避免过份强调本学科的作用,造成“只见树木,不见森林”的错觉。 二、明确电动力学的知识结构和逻辑体系 在课程内容体系和结构的组成与安排上,一般采用两种方法:“从特殊到一般”的分析归纳法和“从一般到特殊”的演绎法,这两种方法是同样重要的。但是,多年来电动力学的教学大大忽视了分析归纳法,实际上这不符合物理学发展的规律。从认识论的角度来看,分析归纳法所指的“从特殊到一般”就是由实践到理论的过程,即将丰富的实践经验进行深入的分析,由表及里,去伪存真,总结概括出带有规律性的东西而上升为理论。演绎法所指的“从一般到特殊”就是由理论再到实践的过程,即理论要经过实践检验,并且经过实践检验而被证明是正确的理论再指导实践。由此可见,分析归纳法与演绎法的结合正是在某一个认识层次上实践―理论―实践的全过程,同时体现了理论与实践的紧密结合。因此,在电动力学课程内容体系和结构的安排上,可力求从实验事实出发,提出问题,分析问题,总结出规律和假设,再经实验验证升华为科学理论,在更为普遍的意义上解决实际问题。这样,使分析归纳法和演绎法有机地结合起来,更好地贯穿理论联系实际的重要原则。具体来说,对于麦克斯韦理论的讲述,是从静电场、静磁场和时变场的实验定律出发,分析在时变场情形下所出现的深刻矛盾,为解决矛盾提出位移电流这一科学假设,并总结出麦克斯韦方程组和洛伦兹力公式。之后的大量实验验证了它是在随时间变化的普遍情形下完全正确的电磁场理论。然后以此理论为基础,讨论在特殊情形和不同方面电磁场的性质和运动规律,如电磁波的传播,电磁波的辐射、散射和衍射,运动带电粒子的辐射等。对于狭义相对论的阐述,也同样注重理论原理与实验基础之间的紧密结合。 在国内外,有些电动力学书的逻辑体系与上述不同。其中一类是以归纳法和演绎法并重,先详细讨论静态场与似稳场,然后用归纳法得出麦克斯韦方程组,以后就用演绎法讨论电磁波的辐射、传播等问题;第二类是以静电场为起点,应用狭义相对论对库仑力进行洛伦兹变换,从中引出磁场的概念,导出磁场的场方程,继续推出麦克斯韦方程组,然后讨论辐射、传播等问题,基本逻辑体系仍属于演绎法范畴;此外,还有采用“逐步公理法”的逻辑体系,它以矢量场的亥姆霍兹定理为优秀,对每种具体电磁场,根据实验规律对该场的源和“涡源”提出假设(即公理),然后对每种场做深入的研究,这也是一种以演绎法为主的逻辑体系;还有人采用分析力学方法,引入电磁场的拉格朗日函数,导出电磁场的基本规律等。 三、注意学习电动力学的研究方法 1.归纳法。根据有限的、特殊条件下的实验结果和规律,归纳出在一般情况下的普遍规律。由于总是不完全归纳,所以其结论可能是对的(经得起新实验的检验),也可能是错的(经不起多数实验的检验),还可能是不完全的(被许多实验证实,但有个别例外),就需要进一步修正结论,从而得出新结论。用归纳法得出的结论实际上是“猜”出来的,谁猜的本领高,谁就能发现真理,这里面包含了科学家天才的想象力与严密的理论思维能力。麦克斯韦方程组的得出就是运用归纳法的光辉范例,它不是对静态场与似稳场的简单归纳,麦克斯韦在归纳过程中提出的两个假说(涡旋电场和位移电流)就体现了他的天才想象力和逻辑思维能力。洛伦兹力公式是洛伦兹运用归纳法将静电力和静磁力两个公式推广到适用一般电磁场的电磁力公式。这个公式经受住了无数次实验检验,没有一个反例,因此可以相信它反映了客观真理。 2.演绎法。全部理论建立在尽可能少的几个出发点之上,把它们作为基石,然后运用严密的逻辑推理和准确的数学推演,建立起完整的理论体系,演绎过程可将我们的认识从基本出发点引到很遥远的地方,从而大大开拓了眼界,同时也使得基本理论在许多具体的工程技术领域内得致实际的应用。电动力学是如此(这一点在“2”中已做论述),狭义相对论更是如此,它的全部理论只建立在两条基本假设上(相对性原理和光速不变原理),通过缜密的逻辑推理和运用四维时空张量的推演,得出了震惊世界的相对论时空理论、相对论力学和相对论电动力学等。演绎法中,出发点的提出是有创造性的,只要这个前提是对的,那么通过严密的逻辑推理和准确的数学推演所得的结论就是正确的。 电动力学论文:光和真空光的波动―粒子性质与通过电磁理论和量子电动力学连结的真空 由于光在人类生活中起的作用太重要了,人们对于光的研究从公元前就已经开始了。那时就已经认识到光沿直线传播。公元前三世纪,希腊数学家欧几里得就出版了“光学”一书。迄今两千多年过去了,我们完全地理解了光的行为以及它所遵从的物理规律。但是,光的本质究竟是什么,它与真空的关系是什么,仍然没有完全理解。 由麦克斯韦方程组组成的经典电动力学明确地告诉我们:光是电磁波,并引入了真空的概念。而量子电动力学则认为光由光子组成,而不关心光子的频率带来的概念性问题。量子电动力学预言了一个非常复杂的所谓的真空,真空具有无穷大的零点能,不断地发生着各种虚过程,而且目前已经发现了它们都具有可以观测的效应。不可回避的光同时具有波动和粒子的属性,以及光与真空的相互作用,仍然没有满意的解决。 这些论题都是从以前发表的许多成果中抽取出来的,这些成果都列入了参考文献中。关于光子矢量势及它与真空的关系的看法和陈述都是作者自己的观点,提出一些问题,给出一些提示和答案,并期望进一步的理论与实验研究,以便改进我们关于光与真空实质的认识和理解。 全书内容分成7章:1. 引言;2. 历史的回顾和实验证据;3. 电磁波理论的基本原理; 4. 从电磁波到量子电动力学; 5. 理论、实验和问题; 6. 电磁场量子化过程与光子的矢量势的分析、非局域光子的波动与粒子表示和量子真空。7.结语。 本书作为一部专著,根据论述需要精选内容,深入浅出地清晰阐述,推导尽可能详尽。每一章末都给出了参考文献便于查阅。本书特别适合于对量子力学和量子电动力学感兴趣的高年级研究生和研究人员以及教师选做专题参考书。 丁亦兵,教授 (中国科学院大学) 电动力学论文:Mathematica在电动力学课程教学中的应用探索 摘要:电动力学是电子、信息、通信、物理等学科的主干课程之一,有较高的抽象性,要求学生具备较好的数学基础,一直是专业课程教学中的难点。Mathematica工具软件很好地结合了数值和符号计算,配以直观的图形展示和动态交互,对很多概念可以具体呈现,在教学中能起到很大作用。本文以电动力学教学中的部分难点为例,探讨了Mathematica引入电动力学课程教学的应用,对两者有机结合、建立课堂教学辅助软件进行了探讨。 关键字:Mathematica,电动力学,课堂教学 引言 大学高等教育通常致力于培养专业基础扎实、有较强实践能力和拓展潜力、富有创新精神的本科人才。其中理工科专业要求学生系统掌握专业基础理论、基本实验方法和实验技能,并具有较强的数理基础。近些年,大学普遍扩招,生源质量下降,学生数学基础不够扎实,冷门专业情况更是严重,不少学生往往因专业知识在数学计算上的复杂及相关定理、概念和过程的抽象等问题而失去学习兴趣,导致专业课的教学学习效果不够理想[1]。 基于此种情况,已有不少人把多种现代教育技术如Matlab,Java,Mathematica等软件应用到课堂教学中[2, 3],使现代教学技术在提高学生学习积极性、优化课堂、提高课堂效率等方面取得了较好的效果。Mathematica是一款科学计算软件,其很好地结合了数值和符号计算引擎、图形系统、编程语言、文本系统以及与其他应用程序的高级连接。很多功能在相应领域内处于世界领先地位,截至2014年,它也是世界上使用最广泛的数学软件之一。普遍认为Mathematica的标志着现代科技计算的开始,它是世界上通用计算系统中最强大的系统。自从1988以来,它已经对科技和其它领域中计算机的运用方式产生了深刻的影响,并且在国外教学工作中获得了广泛的应用[4, 5]。从google学术搜索中搜寻Mathematica以及Education相关条目,有近十万条结果。从高中到研究生数以百计的课程都使用它,并有多本关于Mathematica教学的图书出版,涵盖多门专业教学。Karim等人[5]甚至还基于Mathematica软件开展了远程教学。而在我国,虽然教师们对于现代化手段在教学中的应用很早就开展了研究,但是一直以来不够重视,特别是Mathematica软件在教学中的应用和国际相比还处于初级阶段,还没有得到广大教师的足够重视和普遍使用。这从google学术检索中就可以发现,Mathematica与教育教学等词条相关的论文搜索结果还不到三千条。相关教学论文数量不够充分,内容也还很不深入,相关中文教材也处于缺乏状态,并且这些研究主要分布于大学物理以及数学分析这两门课程[2, 3, 6]。对于Mathematica在数学、物理等数学要求较高的大学各专业优秀课程教学中的应用工作还未深入展开,而物理、电子等系优秀专业课之一――电动力学的数学要求远比普通理工科专业高,因此本文欲在前人研究基础上,以电动力学部分难点的教学工作为例,展开深入分析,力图引入Mathematica软件辅助教学,消除学生对复杂公式的畏惧感,直观准确地展示各种物理图像,使学生对课程的学习有良好的进步。 1 应用 本文研究目的旨在借助于Mathematica软件将学生从复杂的微分偏微分方程求解过程中解放出来,并用图形和动画直观展示各重点难点,从而降低专业课的学习难度,达到提高学生学习积极性的目的,并使学生初步掌握Mathematica软件的使用方法,提高他们学习新事物的能力。 电动力学是很多大学专业的主干课程之一,如电子、信息、通信、物理等学科。其主要内容就是麦克斯韦方程组的来由及其在各种条件下的具体应用。此处我们以电磁波的传播为例,在瞬变条件下,变化的电场和磁场相互激发,形成在空间传播的电磁波。单从字面描述以及电磁波方程来看,较为抽象。学生一般很难理解。通过使用Mathematica软件,我们可以将平面电磁波的传播用图1展示。从图1中可以清晰看出平面电磁波的几个特性:1,平面电磁波是横波;2,电场、磁场以及传播方向三者是相互垂直的; 3,电场和磁场是同位相。 图1是静态图,实际上,通过图2所示代码,我们还可以用动画演示电磁波的传播。图2所示代码形式简洁,接近于自然语言,这样就让学生无须较高的编程水平即可自行编写代码,容易激发学生的学习兴趣。图2所示代码会生成一个简洁易懂,易于操作的界面,可以通过设置循环播放,良好地演示电磁波的传播。通过“waves”按钮可以分别演示不同个数的完整波形,时间轴可以快速或慢速地动态演示电磁波的传播过程,让学生轻松理解电磁波传播过程。 除了平面电磁波在无界空间的自由传播之外,平面电磁波在两块平行板之间的传播,也能形象清晰地展示。如图3所示,此图可以大大加深学生对电磁波传播的理解,便于学生学习。诚然此图所需代码较为复杂,不仅需要相关的电动力学知识,还必须熟悉偏微分方程求解理论,此外对Mathematica软件的使用熟悉程度也有要求,学生难以短时间内独立完成,需要进一步的训练之后才可能完成。类似的内容可以让学生课后完成,作为考核内容,这样可避免学生过于依赖该软件而忽视数学学习的重要性。 总而言之,Mathematica应用到电动力学课堂教学中,能让教学过程更生动,促进学生学习理解。 2 结束语 当前我国大学专业课教学中,数学分析软件的使用还处于初级阶段。学生薄弱的数学基础与专业课较高的数学分析要求是专业课学习过程中的主要矛盾之一。本文着力于解决由学生薄弱的数学基础和抽象的专业概念所引起的在专业课学习上的困难,让学生开阔视野,并培养学生利用工具软件的能力。从而可以将专业课学习过程中的复杂数学问题交给专业数学分析软件Mathematica来进行,学生只需掌握基本的数学原理,了解相关知识,配合Mathematica丰富的互动界面和图形显示功能,就能达到更充分更深层次理解内容本质的目的。本文重点有机衔接了电动力学与Mathematica软件,通过Mathematica在电动力学课堂教学上的使用,达到加强基本理论教学,扩展学生视野,引导学生关注科学前沿的发展动态,并训练学生的创新精神,而且避免了学生过于依赖该软件而置数学于不顾的情况。对于电动力学课程中的主要内容,可以建立一系列相应的数值程序,进而开发一个系统性的课件,辅助课堂教学,这将会对教学效果产生很大的促进作用。 电动力学论文:电动力学中的理论物理思想及教学策略 摘 要:该文讨论了电动力学中的理论物理思想及教学策略,理论物理思想包括理论的基本原理、数学方程的建立以及理论物理解决问题的方法,提出了相应的教学策略以及学习策略。 关键词:电动力学 理论物理思想 教学策略 电动力学是研究电磁现象的经典的动力学理论,它主要研究电磁场的基本属性、运动规律以及电磁场和带电物质的相互作用,电动力学是在电磁学基础上更系统、更深入、更严密地进行阐述的理论体系,是高校物理专业及相关专业学生在普通物理基础上,继续深入学习的一门理论基础课。这门学科与电磁学、近代物理学、量子力学等相关学科联系紧密,因此在物理学课程中具有重要的地位和作用。 电动力学课程的内容包括麦克斯韦电磁理论和爱因斯坦狭义相对论,这是在物理学发展史上起里程碑作用的两个物理理论。普通物理的逻辑体系是:实验定律理论,是一种以归纳法为主线的知识结构。电动力学是它属于理论物理范畴,是以麦克斯韦方程组,分别讨论在静态、时变态、含源区、自由空间等不同条件下电磁场的空间分布和运动变化规律,其逻辑体系以演绎法为主。因此电动力学淋漓尽致地体现了的理论物理思想,在本课程的教学过程中如何将理论物理思想展现并传授与学生,如何通过本课程培养学生的能力仍然是一个值得讨论的问题。 1 电动力学中的理论物理思想 电动力学同理论力学、热力学统计物理、量子力学则属于理论物理范畴,它们的科学体系是建立在基本原理之上,例如理论力学中的虚功原理、最小作用量原理、量子力学中的态叠加原理、热力学统计物理中的等概率原理、电动力学中的麦克斯韦的两个假定。理论物理由这些基本原理得出数学推论形式,也就是建立数学方程方程,方程的建立描述着着物理规律。例如理论力学中有哈密顿正则方程、量子力学中有薛定谔方程。电动力学中有麦克斯韦方程组、热力学统计物理中有刘维尔方程等。因此,理论物理科学体系建立需要我们提出合理的假定,这些合理的假定正是物理学的创新之处,所以学习前人的提出假定的过程就是学习如何创新的过程!这一点在培养学生创新能力方面必须在教学中体想出来。尤其是在电动动力学当中,科学家在建立理论过程中充分体现着创新的过程。例如法拉第发现电磁感应规律后,人们很容易解释为什么会产生动生电动势,这可以用电荷受到洛伦磁力来解释,是洛伦磁力提供了非静电力。但是无法解释感生电动势,因为不明白是哪一种力提供着非静电力,为了解决这个问题,麦克斯韦提出了合理的假定,他认为电荷既然可以运动,肯定受到了电场或磁场力的作用,磁场力显然不可能,所以只有电场力,但是电场力必须是非静电力,因此麦克斯韦提出存在涡旋电场,这个涡旋电场来自于变化的磁场,显然体现着一种创新思想。还有狭义相对论的建立,正是人们无法解释麦克斯韦方程组与伽利略变化的矛盾的时候,还有对“以太”的是否存在犯愁的时候,爱因斯坦提出了狭义相对论的两个基本原理。 2 教学策略 认识到了电动力学课程的特征,体会到了电动力学中的理论物理思想,在教学中应该注重通过物理学中的创新,激发学生的学习兴趣,培养学生创新能力以及解决问题的能力。因此在教学中应当注意介绍现代生产技术实践对电动力学学科的新进展。电动力学课程教学应当密切联系最新科学技术和实际应用,对于电磁波辐射的危害,科学家们已经做出了大量的实验以及临床证明,证实电磁波辐射对人体健康有危害已经是不可否认的事实。 利用自己的科研经验和成果,启发学生走向科研轨道。坚持进行教学研究和学术研究,使教学与科研紧密结合,注意从教学实践中提出研究课题让学生作为毕业论文完成。注重带有普遍性的方法与近似方法相结合。比如电动力学种求解静电场的普遍方法有拉普拉斯方程法,但是也有近似方法比如电多极矩展开。近似方法的实质就是通过抓住主要矛盾、忽略次要因素来解决问题的方法,它大量运用于物理学的教学和科研之中。该方法可解决一些还不能严格求解的问题,可使一些能求解的问题得到简化,还往往能很好地适应生产实践的需要。 在教学中还应注意在一些具体的数学推导中也紧密结合物理分析,这样不仅能理解每一个数学结果的物理含义,而且有时还能简化数学运算。从物理上获得数学方程的解,如计算点电荷格林函数,就可以从物理上获得。实践结果表明,这样做不仅对问题本身的认识更加全面、深刻,而且学生更易于接受和理解。 3 结语 电动力学是电磁学的后继课程,它属于理论物理范畴,它由麦克斯韦方程组讨论不同条件下电磁场的空间分布和运动变化规律,其辑体系以演绎法为主。所以广大学习物理课程的大学生更应该充分重视电动力学、学好电动力学,这不对学生牢固掌握和灵活运用归纳法、演绎法、类比法、理想模型和数学语言来求解各种问题,更要树立严谨的学习态度和刻苦的学习作风、培养浓厚的学习兴趣起到良好的的促进作用,而且为以后解决各类问题培养能力。当学生一旦掌握了这门课程并学会了研究它的科学方法时,便会产生“昨夜西风凋碧树,独上高楼,望尽天涯路”的那种发自内心的喜悦。 电动力学课程的科学体系以及教学策略,不仅适应于电动力学课程的教学,还很容易推广到其他理论物理课程上,让学生在大学四年不仅获得知识,而且更重要的是让学生毕业后具有获取知识的能力、解决问题的能力、具有创造性的思维。
机械制造与自动化论文:自动化应用与机械制造论文 1机械制造技术应用 1.1机械制造技术的虚拟化应用机械制造技术中,虚拟技术主要是运用了计算机系统的仿真能力来模拟实际的操作系统,运用模拟技术来完成产品生产等相关制造环节。根据机械制造技术的虚拟仿真能力对产品实行检验,对制作水平和方法进行探讨,结合实际情况在加工过程中保证产品的品质和安全,严格规划产品的制造工艺,尽量不让产品在生产时出现纰漏的状况,防治发生安全问题,提高生产总质量。 1.2机械制造技术的绿色化应用机械制造的绿色化其中包含了很多方面,有产品的绿色生产、产品的绿色设计、采用绿色设备、使用绿色包装、采用绿色管理等。机械制造技术的绿色化不仅大大增强了能源和原材料的使用程度,还可以有效的降低不良副产品对环境的污染破坏。 2机械自动化技术应用 2.1机械制造的自动化信息系统自动化技术主要包含了计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机产品数据管理体系等等。计算机辅助设计通常是指设计人员根据计算机的图形设备实行的机械设计工作。计算机辅助制造通常是指充分的利用计算机技术将其投入到生产制作的环节中去,这之中的优秀技术是计算机数值控制技术,又称作数控技术。计算机辅助工艺设计是给计算机辅助设计和辅助制造起到了相互连接的作用,使工艺编程效率和工艺设计效果更加完善,合乎标准。产品数据管理主要针对于设计制造时形成的相关数据信息的管理。以上几点结合到一块就成为了自动化技术。 2.2机械制造的自动化物资供输系统机械制造业主要是对一些材料经过加工的一种生产领域,想要使生产线能够制造出产品,就需要不断提供生产所需的材料,从而给持续生产带来一定的保障。机械生产时不但需要源源不断的生产材料,还要把加工完毕的成品运送到正常放置的地点,保障生产带的通畅。因此自动化物流供输系统是自动化生产不可缺少的一项重要环节。 2.3机械制造的自动化生产系统自动化的加工系统可以避免生产中的重复劳动,可以自动的、持续的循环作业,有效的减少了工人的工作量。再加之自动化系统可以很好的提升生产标准,不易出现生产错误,使产品的总体品质有了明显的提高,大大的改善了作业情况,总而言之,自动化的整体制造体系在制造过程中具有相当显著的效果。 2.4机械制造的自动化设备装配系统设备装配系统在机械制造中占有相当主要位置,这种自动化设备装配体系可以把一定状态和一定质量标准的机械零配件达到指定的设计要求,分别为组装、搬运、试验、调试、验收等环节,而这些也就很好的构成了一个相当完善的自动生产制造的生产线。这种装配体系在如今现代化机械制造里是一项缺一不可的应用,它有效的降低了人工重复且繁琐的装配作业,节省了工人的体力,并且如果是工人一直处于长期的工作状态时,就很容易产生失误,而自动化的装配系统却不会,它会严格的按照设定程序进行运转,大大改善了作业质量和工作效果。 2.5机械制造的自动化检测系统由于社会的不断进步,促使科学方面的发展日渐提升,机械制造时会出现很多新型科技成果和高端仪器生产设施等,这就需要具备优秀的工作人员来进行作业,过去的检测技术根本达不到现今科技的检测水平,而且,自动化检测技术在未来将会广泛使用,所以,必须要加强工作人员的技术水平,对新型设备设施要多进行培训,确保其能够做到熟练运用的程度。如今使用较为广泛的检测技术有:具备多判断系统的智能设备诊断技术与基于人工神经网络、电流信号、时序的识别检测技术。 3机械自动化技术发展 3.1机械制造的智能化智能化制造系统在机械制造过程中可以实现简单的智能动作,其中包含了分析、判断、构思、推理等。智能化的重点是智能系统,这种系统有着非常高的适应性和友好性。在机械设计和制造时,大都是选择模块化的方式进行,提高自身的柔性,它的优点重点就在于它的良好性能和安全性能,而且还可以降低能源的消耗,不具有污染危害,能够很好的对资源进行回收。 3.2机械制造的敏捷化机械制造的敏捷化主要是以企业的信誉度和竞争力为首要条件,通过构成的虚拟公司,进行分工合作,大大提升了企业的整体竞争能力,对于用户提出的条件能够很快的做出应对措施。敏捷制造主要是为了达成较为迅速的反应能力,需要以虚拟制造的技术为优秀部分,以虚拟制造技术为首要技术。敏捷制造属于现代机械集成制造技术的发展方向,是现代机械集成制造系统由信息集成发展向企业集成跨越的必经之路,敏捷制造的发展影响着现代集成制造系统的发展。 4结束语 机械制造的自动化技术选用机械制造自动化技术的实际应用水平,机械制造自动化技术是未来主要的发展形势,它不光在整个机械制造行业中有着较为显著的效果,对于国民经济发展也有着重要作用。所以,我们必须要具备完善的机械自动化技术水平,还要做到稳固中求发展的前进指标,有效的做好相关工作,创造出具有我们国家自己特色的一条机械自动化技术的生产道路。通过对实际生产过程的了解,加深对该项技术的重视,让我国机械制造业的发展做到与时代共进。 作者:郭建光单位:神华神东煤炭集团生产服务中心 机械制造与自动化论文:机械制造与自动化中节能设计理念的应用 摘要:机械制造是各种能源、资源占用较多的行业,以现有的节能技术对机械制造与自动化进行创新改造,可提升机械工程的环保性与节能性,继而制造出更多符合社会需求的绿色产品。本文从节能理念的角度出发,对机械制造与自动化的优化设计展开探讨,并展望其将来的发展方向和前景。 关键词:机械制造;自动化;节能设计理念 0前言 目前,机械制造与自动化在我国的发展水平还不够高,相关技术尚不够成熟,制造出的一些产品达不到市场标准。同时,机械制造的设计环节会造成多种资源、能源的浪费,致使能源耗损的程度较大,并且,这也违背了持续性发展的相关原则,为能实现机械行业的资源高效利用,要将节能设计的相应理念融合到机械制造与自动化中,从而促进机械制造的优化革新。 1节能设计在机械制造中的特征体现 相比传统制造的模式,节能型机械制造有较为明显的先进特征,集中表现为:机械节能设计囊括了自然环境、生态环境、生活环境等各方面的理念内容[1]。换言之,机械制造中的节能设计可对自然环境中的有效资源进行反复、循环利用,很多报废后的资源得以回收利用,既减轻了生态环境方面的污染程度,也提高了人们居住环境的总体质量。节能型的机械设计在很大程度上缓解了资源过度消耗的问题,因此,国家和社会十分关注节能理念在机械设计中的实际运用,尤其是面对资源短缺这一典型的社会现象,机械行业更应注重节能设计相关理念的整合运用,以实现机械制造设计的“绿色化”发展。“绿色理念”下的机械设计指标体系。 2节能理念在机械制造与自动化中的设计要求 2.1运用环保型材料进行设计 运用设计材料方面,机械制造应遵循“环保、高效”的利用原则,尽量选择具备可回收性、可再生性的生产材料,少选用重金属材料、贵金属材料及稀有材料进行生产。机械设备的易坏性部件可挑选塑料质地的环保材料或者其他材质的非金属器件,这类型的设备配件要满足“容易更换、可循环使用”的应用要求,集中体现“资源化”、“无害化”的环保特点[2]。此外,机械材料的报废处理要符合环境友好、流程简单、价格低廉的要求。 2.2机械设计要突出质量轻、适用广、寿命长的特征 机械制造中的设计环节要能够体现出质量轻、适用广、寿命长的相关特征,首先,机械产品的适用范围广就可以减少产品的替换频率,进而延长了产品的使用期限,降低机械制品的报废率,促使原材料及能源得以充分运用,以突显产品的节能性。其次,“质量轻”是技术发展的先进体现,按照机械的制造要求,质量较轻的产品能够减低实际生产对机械装置的耗损程度,减少生产运行所形成的负荷量,达到节能的生产需求。再者,机械设计要按照通用的制造标准进行规划,以保证设计、制造出的机械制品具备更强的适用性,发挥配件在组装设备中的应有效用,提升产品的运用效率,达到节能操作的目的[3]。 3节能设计在机械制造中的实现策略 3.1选用节能类型的发动机 机械工程当中最大的运用部件就是发动机,这一部件会对环境形成很大影响,因此,在选择机械制造所用的发电机时,要尽量挑选效率较高、耗能较低、污染较少的类型,当前以水冷增压式柴油发动机为最优选择,没有达到节能要求的发动装置,一律不予使用。 3.2对液压系统进行渗漏防护处理 机械的自动化工程中,液压系统起到稳固运转的实际效用,设计人员注重机械液压系统防护处理的有关情况,尤其要加强防渗漏的处理情况,避免液压油从系统中流失至外部,以保持系统的高效运转。此外,封闭型设计可防止灰尘进入液压系统的内里空间,缓解液压系统中各个组件间的相互冲击力,减轻转运负载及负荷量,使机械装置处于优良的工作状态。 3.3优化机械内置的总体构造 从内置构造来看,机械部件的构造越简易,配件类别越少,产品的制造过程越简单,同时,机械工程的简易化更利于减低能耗,基于此,机械零配件的相关设计工作要做到位,在确保机械系统有效运转的条件下,尽量精简工程结构,去掉多余的相关配件。机械器件的新型设计及制造流程。 3.4机械工艺的合理化设计 按照机械生产的有关需求,对相关工艺进行合理分析和设计,是为了减少有效时间的浪费,提高系统的运转速率,从而增强机械设备的运作功能。机械工艺设计要注意以下几点: (1)对某一特定的机械器件,可选取热、温、冷等不同层次温度的锻压方式进行加工,以符合器件运用的各方面需求。在此过程中,要明确各个加工环节的所需能耗,按照消耗能源的实际特点进行综合选择。例如,高热锻压对能源的使用效率比较低,具体锻压中应减少该方式的运用频率;冷锻压的能源消耗量虽然比较少,但是却给环境带来不小的污染影响。鉴于以上分析,温锻压综合了两种方式的加工因素,具有更加突出的锻压优势[4]。操作中应优先采取这一工艺方式。 (2)工艺参数在机械的制造设计中起着非常关键的作用,尤其是在节省能耗方面,参数值的设定直接影响到工程节能的实际效果。制造系统中电气交版的定量。例如,轴类配件的加工应以多种类的毛坯为主要制备对象,因此,制备工程中要注意毛坯成形所需的具体能耗量,不可盲目投入大量的有效能源。此外,设定加工的余量参数应做到科学化、标准化。降低余量有利于制造产业的节省能源。 (3)机械领域对冷却液的利用却较为多见,但冷却液在器件制造过程中的使用会消耗过多的有效能源。因此,减少冷却液的大规模使用是节能减耗的途径之一。 (4)工序流程是机械制造过程的整体把控,减少非必要的工序,能有效地缩短加工时长,尤其可以减少各工序间的等待时长。但假如工序设定不够合理,则会延长工序衔接、转换时间,增加能源损耗,加大非必要的经济投入。 4机械制造及设计的发展前景探析 自动化技术融合到机械制造和设计当中,可促使机械工程步向多元化的发展方向。当前,新技术不断涌现于我国的高新市场,自动化设计手段的引入使用,既优化了机械设备的原有性能,也提高了制造系统的节能属性[5]。因此,多元化是今后机械产业的发展方向之一。另外,我国当前的机械制造产业将机械设计、制造运转、生产操作、管理工作进行独立运作,致使各环节的工作难以有效衔接。为更好地处理工作衔接问题,机械产业将进一步优化设计制造的细节工序,促进机械运行系统的集成化、一体化发展。再者,“节能减耗”是当前提倡的机械设计理念,为实现节能化的机械制造,机械企业要综合分析机械运作产量与能源投入之间的具体联系,仔细考虑系统优化的各种干扰因素,不断优化各个系统部件的内部配置,以充分发挥工业材料的使用价值,尽可能减少重度污染物的排出量,对废品进行多次循环利用,从而实现“以低能源投入,获取最优产出”的节能目的。 5结束语 机械能源的损耗可在设计规划、器件制造、后期处理等环节中得到有效控制。具体来说,想要实现“节能降排”目标,应从机械设计环节入手,设计者要遵循“节能设计”、“绿色理念”的相关要求,检查系统内置中耗能量较高的组成器件,并对其进行调整处理,尽可能排除各种限制因素,使制造系统的节能优势得以充分发挥,提高制造工程的能源利用率,促进机械产业朝着更为节能化的方向发展。 作者:张英祥 单位:武威职业学院 机械制造与自动化论文:机械制造及控制自动化应用与发展 摘要:机械制造及控制自动化以其高效、高品质、节能、功能多样化、可靠性等诸多优点在经济发展中发挥了重要作用。机械制造及控制自动化的发展方向应是节能降耗、数字化及更加环保,以满足我国工业化、现代化建设的需要。 关键词:机械制造;控制自动化;节能降耗 机械制造及其自动化是一门集合了电子技术、计算机技术、机械技术、信息技术、电力技术和软件编程技术的新型学科,它的产生来源于各种各样的先进机械技术。通过智能化和自动化的设备来实现连续、高效的生产模式。 1机械制造自动化的优点 (1)高质量高效率。 机器自动化和智能化是机械自动化的最主要的特点,机械制造及其自动化使得机器比人和传统的机器设备具有更高的工作效率。机械自动化的产物具有非常强大的信息采集功能和自动控制的能力,使机器不需要在人工操作的情况下就可以自动按照一定的程序完成工作。机械自动化产品在很大程度上提高了检测的灵敏度和控制的精确性,利用自动化控制系统可以使得机器按照执行程序和要求准确无误的完成生产过程,使得生产过程不会因人为因素的影响而产生误差,从而提高了产品的质量,保证了工艺的高效性。另外,机械制造自动化的机器设备在工作的过程中可以减少人工操作的危险性,既节省人力成本,又提高了工作效率。 (2)提高了安全性和可靠性。 传统机械设备总会因故障等问题,在维修和保养方面需要花费大量的资金。但是机械制造自动化设备就与此不同,如果在工作的过程中出现了某种故障,机器自身具备了一种自我修复功能,该功能自行检查、诊断然后进行自我修复。这种功能减少了人工维修可能产生的危险性和麻烦性,使得机器使用的安全系数提高。机械自动化生产设备所具有的监督、检查、补偿、自动诊断和自我修护的功能,大大提高了机器的安全性能。 (3)具有很广泛的使用范围。 机械制造自动化是一门集合了电子技术、计算机技术、机械技术、信息技术、电力技术、软件编程技术的学科,它又具有很多传统机械设备没有的动能,如自动调节、自动检测、自动修复、自动补偿、自动控制等自动化优点,这就使得机械设计自动化在适用范围上变得极为广泛,能满足很多用户的各种需求,可以针对不同的用户采取不同的处理问题的方式。 (4)提高了生产力。 农业机械使农民从“脸朝黄土背朝天”的农田中解放出来了,机械制造自动化设备使得工人从高度紧张的生产线上解放了出来。人们只需要设定好操作程序和时间,就可以离开自己的工作岗位,不需要24小时坚守着。如此便可以减少很多人力物力,减少了因为误差和人工因素而导致生产成本升高现象,极大地提高了生产效率。 2设备控制自动化在生产中的应用 (1)锅炉汽包水位控制方面的应用。 锅炉是一种常用设备,然而在生产过程中必须要保证锅炉汽包的水液高度在规定的范围内。如果水位太低产生的水蒸气就会过少无法满足工艺需求,也会导致锅炉因为供水不足而爆炸;如果水位太高会导致水蒸气中的含水量太多,而不能满足工艺中对水蒸气的需求。所以严格控制汽包水位是非常重要的,但大型锅炉设备人工加水控制非常空难,而且还需人员24小时盯着锅炉水位的升降,一旦人为因素失误导致锅炉水位不足很容易产生爆炸的危险事故。因此,使用自动化设备控制锅炉汽泡水位会使得工作变得既简单又降低了事故概率。 (2)冷却器控制方案中的应用。 冷却剂是冷却器的热载体,冷却器经常采用液态氨作为冷却剂的介质,通过液氨在冷却器内蒸发吸收工艺物料的大量热来达到降低工艺物料的出口温度的要求。自动化在冷却器中的应用主要是控制冷却器的流量和控制氨气的排放量。 3机械制造自动化的发展方向 (1)节能降耗。 虽然时代在前进、社会在不断进步、经济在迅猛发展,可世界上的能源却在逐渐走向枯竭,节约能源是全人类的大事。机械设备是耗能大户,机械制造自动化设备可有效减少能源消耗,因此节能降耗应是机械制造设备研发方向。 (2)数字化。 在制造机械设备时,每一个机器零部件的尺寸、规格都是采用数字的形式标注出来,利用数字来表示信息,使用数字技术来生产机械设备,可以快速整合、收集、研究资料信息,可以高效分析、重新组合企业内部的生产信息。因此生产设计数字化是未来制造业的必然发展趋势。 (3)更加环保。 经济的高速发展虽然给人们的生活水平带来了极大的方便,但是在另一方面也给人类的生活环境和资源带来了极大破坏,经济发展也因此遭到了阻碍。因此机械制造行业必须遵循保护环境的原则,从设备的设计阶段就要本着低污染的原则,保证每一个生产环节都能做到低污染、少耗能。机械制造自动化应向更环保低能耗方向发展。 作者:叶红 单位:武汉软件工程职业学院 机械制造与自动化论文:机械制造与自动化节能设计分析 1机械设计制造中的节能设计理念 1.1设计安全环保的驾驶室 在工业生产中,运用节能设计理念设计出的安全环保驾驶室,既可以提高制作的工作效率,还可以为司机创造一个良好的驾驶环境。同时,安全环保的驾驶室既可以缓解司机驾驶的疲劳感,也可以提高驾驶的安全系数。所以,在设计驾驶室时,可以运用人机工程学的设计原理为司机提供比较人性化的服务,并且司机的座位是可以全方位调整的。在设计过程中,可以运用调动和转向的驱动器,并且它要带有电子监控装置。在设计驾驶室的操作环境时,要采用整体性、全部封闭的样式玻璃,这样就可以防止紫外线的辐射,同时,还要配置无氟环保型冷暖空调。 1.2选择低公害的机械发动机 在对工程进行机械制作时,其最大的部件就是发动机,并且发动机的质量会对工程环境造成直接的影响,因此,为了降低发动机产生的噪声,要选择比较节能环保的发动机。这样,就可以有效地解决噪声污染大的问题,从而实现了节能、降低能源消耗的目的。另外,由于发电机具有耗费油量少、排放低等特点,所以,从另外一个角度看,它提高了加工效率,有效缓解了环境污染严重的问题。 1.3液压系统的节能设计 对液压系统进行节能设计是机械设计制造中非常重要的部分,所以,要想保证液压系统能够高效运作,一定要定期清洁液压系统。同时,机械设计师在设计液压系统时,一定要严格控制液压机造成的污染,并且还要选择适合的油料。除此之外,还要将油液中所有的杂质清理干净,并且延长换油的时间,这样就可以降低液压系统出现故障的概率,在很大程度上降低了液压系统的能源消耗,延长了机械系统的使用寿命。在设计液压系统时,除了要选择合适的施工材料外,还要认真检查软管的损害度和规定时间内的报废量。 2节能设计理念的应用 2.1选择使用可回收再利用材料 在进行机械制造与自动化设计的过程中,一定要选择合适的材料。在选择材料时,一定要坚持降低自然资源消耗的节能理念,要尽可能地选择可以再生的资源和可以回收利用的资源。这样选择的原因是,机械制造与自动化在进行生产加工时,选择可以再生的资源既能够起到分解和回收再利用的作用,还可以减小对生态环境的危害,而且还不会排放出各种有毒有害的物质,有效地减少了对环境造成的污染。除此之外,在设计零部件结构时,一定要遵循“可重组、容易分配和容易分解”的原则。这样做,不但可以提高环保材料的使用效率,还能够有效避免有毒材料的使用。 2.2按照环境通用标准设计机械构件 要尽可能地延长设备的使用时间,降低设备的报废率和机械部件废弃所导致的污染处理成本。在设计过程中,在选择材料时,必须要使用环保负荷比较低的材料,这样就会降低材料的成本,并且还可以减少机械设备报废之后处理污染物质时的工作量。在机械制造与自动化的设计过程中,要遵循“重量轻、能源消耗低和延长设备使用寿命”的原则,要尽量避免使用一些容易污染环境的材料。与此同时,还要注意通用性的特征,要不断优化机械产品的设计,还要针对具体的情况适当降低机械自动化产品的质量,并要严格按照保护生态环境的原则完成机械设备的优化设计,这样才能保证其符合环境通用的原则。除此之外,还要严格按照环境通用的标准设计机械构件。 2.3根据环境需要完善制作工艺 在机械制造与自动化的设计过程中,要不断完善制作工艺,并且在选择制作工艺时,单一零件的加工要与施工现场使用的设备相互匹配,例如,锻压工艺主要包括冷锻压、热锻压等。与冷锻压方式相比,热锻压工艺可以有效提高能源的利用率,而且从施工工艺上讲,冷锻压的成本会更高,不然就会对环境造成很大的危害。因此,在以后的设计中,设计师会选择温锻压工艺施工。除此之外,还要根据具体要求有效地调整施工工序,并且要不断完善工艺,这样才能保证每一个环节都达到环保的要求,进而提高能源的利用率,实现了节能的效果。 3结束语 目前,我国资源浪费的情况比较严重,并且对人们的生活造成了一定的影响,所以,要将节能设计的理念运用到机械制造与自动化中,同时,还要使用环保、节能的材料,采用科学、合理的制造工艺,这样就能够保证机械的高效性和稳定性,同时,也能够降低设备的能源损耗。 作者:郭云龙 单位:渤海石油装备承德石油机械有限公司 机械制造与自动化论文:高职机械制造与自动化专业建设探索 摘要:本文将从五个方面来指导专业建设:从坚持服务区域经济办学定位,实现学校可持续发展;建设品牌专业,切实发挥带动作用;构建三级体制平台,充分释放办学活力;实施两大素质工程,提升人才培养质量;拓展一体化服务功能,增强社会服务能力。 关键词:机械制造与自动化;专业建设;建设思路 1专业建设整体目标 立足武汉,辐射全省,紧扣内涵建设,创新体制机制。成立由武汉市人民政府主导的合作办学理事会,构建政府、学校、行业、企业多方联动的办学模式,形成校企相融、产学互动办学机制;推进校企深度合作,使其与武汉市战略性新兴产业的构建相匹配,将机械制造与自动化专业打造成特色鲜明、优势突出的品牌专业,带动相关院校协同发展;以工学结合为切入点,深化“课岗对接、工学交替、订单培养”人才培养模式改革,融入“敢为人先,追求卓越”的武汉城市精神,全面提升学生职业素养;打造“师德高尚、结构合理、校企互通、专兼一体”的双师型教师队伍,使学校成为校企合作育人的典范;推进教育信息化进程,建设数字化校园,逐步实现学校资源向社会开放;构建社会服务体系,拓展产学研一体化社会服务功能,努力实现学历教育和非学历教育协调发展,职前教育和职后教育相互融合,使学校成为开展四技服务的排头兵、武汉市民终身学习的主渠道。通过三年建设,机械制造与自动化专业建成区域领先、专业人才培养质量明显提高,综合竞争力、区域辐射力、社会影响力及可持续发展能力显著增强,为武汉市及湖北省汽车、装备制造和光电子产业的发展提供了强有力的智力支持和人才支撑。 2机械制造与自动化专业建设思路 深入贯彻《省人民政府关于加快建设高教强省提升高校创新与服务能力的意见》(鄂政发【2012】77号)文件精神,促进建立与湖北省现代产业体系相适应、与人才市场需求紧密对接的学科专业体系。加快建立现代职业教育体系,推进校企合作、工学结合、顶岗实习,推行“双证融合”制度;围绕武汉市支柱产业、战略性新兴产业,打造“武汉职业教育品牌”,建立与职教品牌建设相适应的办学体制、运行机制,全面提高管理水平,提高人才培养质量,发挥教育品牌带动作用,促进高教实力更好转化为发展竞争力,为加快构建促进中部地区崛起的重要战略支点提供更有力的人才保证和智力支撑。2.1坚持服务区域经济办学定位,实现学校可持续发展即坚持围绕“三圈”(围绕光谷优秀圈、武汉都市圈、“1+8”城市圈)、服务“三业”(服务高新技术产业、先进制造业、现代服务业)、构建“三系”(构建校企合作体系、质量保障体系、社会服务体系)、实施“三双”(实施“实习与培训双向基地、教师与技师双向兼职、学生与员工双向培养”策略)、打造“三型”(打造创新型、开放型、就业型高职院校)的办学定位,坚定高职教育改革发展方向,抢抓发展机遇,实现可持续发展。2.2建设品牌专业,切实发挥带动作用校企合作重点建设与武汉战略性新兴产业、先进制造业对接机械制造与自动化专业;深化人才培养模式改革,完善质量保障体系,加强专业教学资源库建设,提高高端技能型人才培养质量。措施如下:(1)深化人才培养模式改革。实施“引厂联企、工学交替”的人才培养模式,优秀是校企共育人才,内引“校中厂”共建生产性实训基地,外联紧密型企业共建“厂中校”实习基地,按能力递进模块,多学期、分段式进行工学交替。(2)进一步优化课程体系。进一步优化“基于工作过程、双证融合”的课程体系,以专业优秀课程为重点,与企业共同开发优秀课程、特色教材和网络课程。(3)推行“以企业工作任务为载体的项目导向”的教学模式。以企业工作项目为教学项目,按生产过程组织教学过程,按企业项目检验标准考核学生课程成绩。建设2间仿真企业工作环境,即融“教、学、做”一体的教室。(4)改革教学组织模式。实行“分段式、柔性化”教学组织模式,按人才培养目标要求和课程模块,分四阶段段组织校内学习与校外实习教学。根据企业生产旺季和淡季,科学安排学生到企业开展生产实习,实现学校教育与企业生产柔性化合作。(5)教学资源库建设。以专业优秀课程为重点,建设自动化生产设备应用专业教学资源库。建设专业优秀课的教学标准、网络课程,以及工学结合项目教材及电子教案、项目/案例库、试题库、媒体素材库等。2.3构建三级体制平台,充分释放办学活力成立由政府、行业、企业、学校四方组成的合作办学理事会,在教学系部成立校企合作办学管委会,在专业成立校企专业共建委员会,构建校、系、专业三级体制平台。在机械制造及自动化专业中采取股份制合作形式,运用董事会管理体制与企业共建二级学院。政校行企多方联动,合作解决校企合作中的政策保障、发展战略、07号实验室仅仅两家做比对,由于各个实验室所配置的仪器设备的精度等级基本一样,那么在用公式(1)判断是否满意的情况下,很可能会将07号实验室判为可疑、05号实验室判为满意。然而,事实却刚好相反。因此,两家实验室间的比对不能够很好地发挥比对作用,从而不能发现实验室存在的问题。 3结语 通过对两家实验室和多家实验室对比的具体操作、评价、介绍以及具体案例分析,可以看出进行多家实验室间的比对的效果要明显优于两家。因此,推荐在进行实验室比对时尽可能组织多家比对,得到数据后采用Z比分数来判断结果。实验室间比对试验的开展,一方面有利于各实验室日常检测工作水平的提高,另一方面有利于实验室之间技术和经验的相互交流与学习,对提高检测水平具有积极的推动作用。通过不断健全比对试验机制、完善结果分析方法,才能使机构的检测水平迈上更新的台阶. 作者:陈帆 程婧璠 单位:武汉软件工程职业学院机械工程学院 机械制造与自动化论文:机械制造与自动化设计理念探究 摘要:近些年来,中国经济取得了较为迅速的发展。这对工业发展提出了新的要求,更在一定程度上推动了工业的进一步发展。由于当今社会计算机技术的普遍应用,在一定程度上推动了工业的发展,逐步成为其未来发展的一个趋势。整体来看,我国的机械制造业及其自动化发展状况良好,工作环境安全并且工作效率较高。但是也应该意识到机械制造及其自动化只是初级阶段,一些技术不能满足实际的需要。这也导致了我国的产品质量不能达到标准,需要其相关的各个方面都有所提升、改进。 关键词:机械制造;自动化;设计理念 虽然机械制造及其自动化得到了快速的发展,并且还在一定程度上促进了我国经济的持续稳定。而相对于世界上的其他先进国家,我国的机械制造及其自动化相比较下起步较晚,存在着一定的差距。文章首先对我国机械制造及其自动化的发展现状进行了分析,然后对机械制造及其自动化的发展趋势进行了阐述。 1我国机械制造及其自动化的发展现状 1.1管理方面 发达国家对机械制造及其自动化技术的管理往往采用计算机。并且十分重视其相应的管理机制以及生产模式的改进和完善,提出了一系列的先进思想,例如准时生产等。而我国对机械制造及其自动化技术的管理绝大部分企业都是通过经验来进行。仅有一小部分较为大型的企业会采用计算机来辅助以进行管理。相比之下,我国的管理手段不够先进,还有很大的进步空间。 1.2设计方面 从设计方面来看,国外机械制造业较为先进的国家经历过了两次工业革命的洗礼,有较为成熟的传统制造工业。并且得到了良好的发展,能对相关的数据等等进行良好的统计更新,目前已经较为普遍的应用纳米技术、复合型加工技术等先进技术。这也在一定程度上帮助其制造工艺效率的有很大的提升。我国的机械制造工业还不够成熟,大部分采取农间作坊的传统模式,效率不高,并且对于当代技术的应用还有进一步提升的空间。 1.3自动化方面 就自动化技术方面来讲,国外已经能广泛的应用数控机床等等设备,在一定程度上达到了其自动化和智能化的要求。而我国的自动化工业仅处于单自动化阶段,对于一些较为先进的设备,例如柔韧制造系统的应用还不普遍。因此我国的自动化技术有待进一步的提升。 2机械制造及其自动化的发展趋势 人们越来越注重节能环保,我国可持续发展战略等一切的政策的提出,要求机械制造及其自动化必须将节能环保的理念贯彻到整个的发展过程中。以在最小的消耗的情况下创造最大的效率和效益。因此未来机械制造及其自动化向着集成化、智能化、虚拟化等方向发展都需要在节能环保的前提下进行,并且要将节能环保理念贯穿始终。在这一基础上,文章对我国机械制造及其自动化的发展趋势进行了分点阐述: 2.1向智能化方向发展 我国在计算机技术方面的技术,例如相应的信息网络、集成技术等受到了普遍的重视,在一定程度上推动了机械制造及其自动化向着智能化方向发展。通过专业人员对计算机以及相应的机械的合理应用,使其能达到对人类思想的模拟,以得到最佳的命令,进而较为自动的完成一系列的工作,形成一个良好的智能化系统。操作较为方便,也能在一定程度上保证从事机械制造及其自动化的工作人员的人身安全,更使相应的生产效率得到了较大的提升。并且对于机械制造行业来说,能够较好的应用智能化系统,能够提升其国际上的竞争力。 2.2向虚拟化方向发展 机械制造行业对于计算机的广泛应用,使其未来有向虚拟化方向发展的趋势。也利用计算机技术实现对整个机械制造过程的模拟和分析,发现方案中存在的问题,并采取一系列的解决措施。保障产品一次就能成功生产。这不仅能缩短对于产品的生产周期,提升生产效率,更减少了重复生产的生产成本,增大了企业经济受收益。使企业的综合竞争力得到提高。 2.3操作界面向简单化方向发展 目前来看,数控系统的相关操作软件特别多而且较为复杂,相应的用户界面没有统一的标准,各个操作系统之间的差异比较大。这给软件工作者提出了较高的要求,也并不利于企工作。机械制造及其自动化为了生产效率谁更好的发展,未来必然会有趋于简单化的操作界面。不但能减轻软件开发者的工作量,方便工作人员的操作,更能使企业的运行效率得到提升。 2.4多媒体将得到更广泛的应用 多媒体技术的越来越广泛应用,多媒体技术可以理解为计算机技术的一种,主要指通讯和声像技术。多媒体技术就是将计算机技术合理的应用到通讯技术、声像技术中。从而在机械制造行业中,实现信息的高效处理,对生产现场所谓的运行情况进行良好的监控和掌握。而对于多媒体技术的应用,需要企业提供较为专业的人才。因此企业只有具备高素质的尖端人才,才能实现多媒体技术的更好有用。 2.5科学计算的向直观化方向发展 较为直观的计算结果能够实现对数据的高效处理和高效应用。目前应用较为普遍的信息交流方式便是文字信息,并不利于对数据的良好掌握和分析。而对可视化技术进行合理的应用,能够实现文字信息的内容向图像或动画等可视信息的转变。并且往往只通过多媒体技术便能得以实现,与文字信息的数据处理相比,能够使产品的生产周期有所减小,并且能保证质量。 3结束语 目前,机械制造已经与自动化形成了良好的结合,两者的发展已经越来越密不可分。我国许多相关公司与国外的合作联系越来越密切,使该行业形成了一系列的跨国公司。这在很大程度上推动了机械制造及其自动化全球化方向的发展。 作者:杜岩 刘政宏 易智涛 单位:沈阳理工大学 机械制造与自动化论文:机械制造与自动化高职专业教学改革探讨 摘要:高职机制专业的学生今后需要进入工厂的生产一线,他们需要具备与机床等机械设备打交道的实践能力。本文从应用人才的角度出发,分析了应用型机械高职人才的基本特征,从多个角度提出了具体的教改建议。 关键词:应用;机械;高职;创新 1引言 随着现代国内经济的发展,高端机械设备进入工厂企业之后,需要有专业人才进行加工工艺、生产方式的设计,高职机械制造与自动化专业是培养企业一线生产人才的平台。高职院校需要针对当前这一人才市场进行合理分配,进一步提出本专业的教学改革方向——应用型人才培养,强调学生基础打牢、应用能力强等基本特征。 2应用型机械高职人才的基本特征 2.1基础知识储备 高职机械专业的学生需要首先具备专业的理论知识,构建他们的机械制造所需要的各类专业知识,机械制图、工艺学、材料、力学,机械原理、液压技术、数控技术等。这些都是具备应用能力的机械专业高职学生所需要掌握的基本机械知识网络。学生只有打牢这些知识储备之后,他们才能在真正的生产过程中,设计好产品生产的工艺[1]。 2.2综合运用能力 具备了专业知识之后,学生还需要学会怎样运用这些知识组织生产的能力,即综合运用知识的能力。上述那些专业知识需要相互配合,实现一种综合性的应用。因为一项产品的生产需要多个工序,不同工种之间相互配合,工艺设计人员还需要思考产品尺寸,形状公差的测定等,这些都是他们可以综合运用上述的专业知识。 2.3创新意识 在产品生产的过程中,工艺设计师需要进一步具备首创精神,在一项新产品的研发过程中,我们没有更多可以借鉴的经验,需要工艺人员针对产品的尺寸、形状、材质等要求进行创新设计生产流程。高职机械专业的学生要想胜任这一岗位的需要,就需要具备一定的创新意识,从多个角度去思考怎样进行新产品的研发生产,一方面需要考虑生产成本的降低,一方面还需要保证产品的生产质量。 3高职机制专业应用人才的培养改革建议 3.1人才培养方案的调整 人才培养方案是机制专业学生培养的基本大纲,要想实现应用人才的培养,就需要首先对高职机制专业的人才培养方案进行调整。针对方案中的一些传统教学模式,教学理念进行调整,主要原则就是提升学生对机制专业的学习兴趣,从学生的兴趣、知识覆盖、综合运用、创新能力等多个方面进行综合考虑,培养出知识网络扎实,综合运用能力较强,创新意识超前的机械制造人才。 3.2教师队伍的调整 应用型人才的培养需要教师更加注重学生的专业应用能力,即教师还需要具备这种能力。因此在教师队伍方面,学院需要及时调整教师培养、高层次人才引进等方向,将更多具有生产实践经验的人才引入到学校,让他们将自己在生产一线积累的经验教授给学生,实现学生的一种有效提升。同时现有的教师也需要积极的开展实践能力的培养,利用节假日深入工厂企业进行学习,学习一线生产的基本经验。教师之间还需要构建一种相互学习、相互帮助的学习氛围,实现教师之间知识能力的整体提升。另外,学校需要配套更多的科研资金,帮助教师进行相关实践项目的推动,一个科研项目将带动一个教师团队的整体实践水平的提升。 3.3理论课程的调整 在应用人才培养的条件下,教师需要进一步培养学生对专业知识的掌握、应用能力,因此需要在尽可能多的理论课程结束之后,加上一些课程设计等,让学生运用学完的这些知识进行实践运用,不断提升他们理论与实践的结合。传统的机械原理、工艺学等课程之后,就有课程设计,这是我们需要进一步坚持的。同时还需要在更多的课程之后加上这类课程设计内容,例如:数控技术、液压技术等,都是需要进行有效拓展其课程设计范围。另外,教师需要进一步思考,引入一些与生产实际有关的课程设计课题,这些与实践联系紧密的课题将有利于学生更好地运用理论知识解决生产实践的能力[2]。 3.4实践教学的调整 在应用人才培养的环境下,高职院校需要进一步拓展机制学生参与实践教学的机会。建立自己的生产实习车间,车、刨、铣、焊、钳等一系列工种都是设计工艺的学生需要进行实践操作的,只有他们自己操作过,他们才能对这些工种有一个更加深刻的认识和理解,力学、液压、机械原理等课程都需要有自己的实验作为理论支撑,教师需要重点开展这些课程实验环节的培养。加大资金投入,建设更加先进的实验室,帮助学生更好地理解和掌握专业理论知识。校外实习也是十分必要的,教师需要不断联系生产企业,让学生进入工厂的生产车间进行参观,学习,拓展学生的眼界。在实践教学环节,教师还需要重点培养学生的创新意识。教师可以设计一下开放性的研究课题,让学生分成学习小组,进行有效的研究分析,通过查阅资料,相互讨论,计算,最终形成学习小组的设计方案,学生的创新意识被进一步体现。 4结语 高职机制专业的学生要想在激烈的人才市场竞争中脱颖而出,就需要进一步拓展他们对知识的应用能力[3]。教师需要从应用的角度出发,对传统的机制专业教学进行有效调整和改革,从而培养出更加应用型的人才。 作者:杨娜 辛鹏 单位:兰州理工大学 兰州职业技术学院 机械制造与自动化论文:机械制造与自动化应用探究 摘要:随着科学技术的发展和综合实力的提升,我国的机械制造业在国际竞争中占据了有利地位,实现了飞速发展。在我国机械制造业长期发展的过程中,自动化等技术的应用有效推动了机械制造业的可持续发展,但是随之而来的也有诸多的问题和挑战。文章研究分析了我国机械制造业和自动化应用的现状和重要意义,并进一步提出了机械制造业与自动化的系统应用以及应用前景。 关键词:机械制造;自动化;应用研究 随着我国社会经济的发展,我国自动化技术在各个行业的应用都取得了较好的发展和进步,特别是在机械制造业的发展中占据着举足轻重的作用。机械制造业的发展是我国经济发展的重要组成部分,因此,如何实现机械制造和自动化技术的有效结合,不断发展自动化技术是当前研究机械制造业发展的重要课题。 1机械制造与自动化应用现状分析 20世纪20年代起我国的机械制造业逐渐发展起来。随着科学技术的进步,特别是对自动化技术的应用之后,机械制造业得到了迅速的发展。正确认识目前我国机械制造业自动化技术的发展现状对于解决当前存在的问题具有十分重要的意义。 1.1管理方面 由于我国管理方面机械自动化发展的时间较短,我国的管理模式和管理思想与发达国家相比仍处于落后地位。我国计算机行业不够发达,这使得我国的机械制造业的自动化程度不高,在设计理念上缺乏创新,管理方法没有实现智能化和数字化,从而严重限制了我国机械制造业的发展。 1.2设计方面 由于我国计算机信息技术还没有达到成熟阶段,这使得在机械制造业和自动化应用的发展过程中不能做出优秀的设计。但是一些发达国家的信息处理技术非常发达,机械制造和自动化应用过程中的设计理念处于更新发展的状态,计算机技术得到充分的发展和利用。 1.3制造工艺方面 我国与其他国家自动化技术的应用相比还存在很大的不足。机械产品制造工艺粗糙落后,机械设备技术含量低,没有完全实现自动化。这也是是阻碍我国机械自动化发展的因素之一。 1.4自动化技术方面 在西方国家的机械制造领域,柔性制造系统、多轴联动机床已经得到了广泛的应用并成为了机械制造业的主流。然而我国的机械制造业虽然实现了数控机床的普及,但是在自动化技术方面仍然使用单一的、技术含量比较低的自动化系统。 2机械制造与自动化应用的重要意义 自动化技术作为技术领域中非常重要的一项技术之一,是机械制造业发展水平的重要表现。一方面,机械自动化技术的应用使得机械制造业的技术含量水平得到有效提高。另一方面,自动化技术水平对于工作效率的提高和生产过程的连续化有着十分重要的作用。自动化技术的发展有利于节省人力资本和优化机械产品质量,实现对机械制造业的升级换代。因此,自动化技术的发展决定了机械制造业的发展水平,自动化技术在机械制造业中的应用具有十分重要的意义。 3机械制造与自动化系统应用 3.1生产自动化 生产自动化是实现生产过程智能化、连续化的重要前提。在机械制造生产过程中利用自动化技术代替繁琐的人工制造生产过程,设备自动的完成大多数工序,减少人为因素对生产过程的影响,这样可以节省大量的时间和生产成本,从而极大地提高产品的生产实效性和企业的自动化运行水平。 3.2信息自动化 在机械制造业的发展过程中,计算机技术的辅助功能是实现机械自动化的主要依据。在辅助制造方面,计算机通过计算出数值实现对机械产品工艺生产阶段的操作控制。在产品设计方面,系统设计人员可以利用计算机相关软件辅助设计,实现产品设计流程中的自动化。在工艺辅助设计方面可以加强升级产品工艺,规范机械产品质量。产品数据库利用计算机技术在制作设计过程中对数据系统进行科学有效的管理。计算机技术在整个机械自动化应用过程中了以有效提升加工效率,提高标准化与机械化生产,从而不断完善机械自动化的发展。 3.3检测自动化 随着科学技术的不断发展,在机械制造过程中新材料新技术不断被应用,而这些新材料的使用使得原有的检测技术不能完全发挥作用,甚至不能达到预期的检测效果。因此,在科学技术不断发展的前提下,在生产过程中可以通过先进的、高精度的监测设施进行自动化辅助检测,从而摆脱目前功能杂乱、检测结果不理想以及人工检测的弊端,保证新材料新技术得到有效的利用,实现自动化检测工作的顺利进行。比如在实际机械自动化生产中实现激光、人工神经网络技术、智能诊断技术以及电流信号检测技术的普遍应用。 3.4机械制造自动化与CAPP、CAM技术的应用 CAPP是当前机械制造业发展过程中一个重要的技术应用类型,是机械制造业发展过程中必不可少的一部分,是生产过程的重要依据,因此在机械制造业的发展过程中应当加强自动化技术与CAPP、CAM等技术的融合,促进机械制造与自动化技术的可持续发展。 4机械自动化应用前景 随着我国工业化程度的不断提高,我国的机械制造业的发展取得了较大的进步。同时在计算机技术的发展和市场经济体制改革的推动下,我国机械制造业自动化正沿着集成化、智能化、虚拟化的趋势不断发展。首先,在企业的发展过程中,工程技术的信息分系统、自动化分系统有着十分重要的作用。因此随着计算机集成技术的不断发展机械制造领域一定会朝着集成化的方向不断发展。其次,智能化是通过人际之间的双向互动从而提高机械制造系统的适应能力,有效节约大量的资源,实现了资源的循环利用。因此在未来机械制造业的发展过程中,智能化操作应用发展也会越来越受到重视。最后,虚拟化也是未来机械制造与自动化应用发展的重要方向。随着计算机技术的不断发展和进步,在产品生产制造过程中可以通过虚拟技术进行科学的模仿、分析,研究生产过程中出现的问题和错误并对此提出解决方法,从而保证生产过程的有效性和成功率。 5结束语 自动化是机械制造业发展的必然趋势,是制造业生存发展必然要求。自动化技术在机械制造业的应用有利于提高企业的生产效率,保证产品的质量,节省产品的生产成本,提高企业的竞争力,最终朝着集成化、智能化、虚拟化的方向可持续的发展。因此机械制造企业要不断完善自动化技术的运用,有效保证生产活动的安全高效和整个行业的可持续发展。 作者:刘新宇 杨帆 单位:沈阳三全工程监理咨询有限公司 机械制造与自动化论文:机械制造自动化技术的特点与发展趋势 【摘要】 经济的发展带动着我国机械行业不断拓展更新,其自动化程度也在不断加强,如何针对机械自动化技术的特点进行更好的应用,如何让其发挥更大的优势,开始被人们所关注。本文对机械制造自动化技术特点进行分析,并对其未来发展趋势进行探究。 【关键词】机械制造;自动化技术;发展趋势 前言 经济的发展带动着社会不断进步,社会的发展也推动者机械化广泛应用于各个领域和行业。科学技术转化为生产力已经成为机械制造业未来发展的必然趋势。对机械制造自动化技术特点进行研究能够有效提升机械制造自动化的推进,实现其对社会的优势,加大对社会的贡献,也是一个企业想要在市场竞争中获得生存与发展空间的最佳途径。机械制造行业必须要对其自动化技术进行深入分析,在此基础上对其未来发展趋势进行预测与评估,从而决定自身企业的走向与发展重点,不断提升产品的质量。 一、机械制造自动化技术特点 机械制造自动化技术是在之前的传统技术基础上发展而来的,但是,其与传统技术也不尽相同,具有比传统技术更具优势的特点,也具有自身的特色。其自动化技术的特点表现如下。 (一)具有综合化特点 机械制造自动化技术相比较传统技术,综合化特点更为显著。其不仅在提高产品的使用率方面得到了提升,同时在运用机械进行产品加工之前的调查、产品加工之后的服务方面得到了提升,其自动化已经贯穿于产品生产的全过程,达到调查、生产、供销、服务一体化的水平,为企业的发展提供了更为广阔的空间。 (二)具有系统化的特点 机械制造自动化建立在计算机信息网络的应用基础上而产生的,其将计算机技术、感应技术、自动化技术相融合,让各项技术均结合在一个系统中,从而通过系统的控制达到所需要完成的目标,其系统化的特点非常明显。机械制造自动化需要高科技信息技术为支撑点,同时结合传统生产制造技术,将两者在系统中进行优化,提高其在实践操作中的性能。 (三)具有一体化的特点 企业在面临市场激烈的竞争的情况下,想要获得更大的生存和发展优势,仅仅提高自身的生产效率只是一个方面,其同样要对自身的业务空间进行拓展,形成产、供、销、售后一体化的经营模式。机械制造自动化则可以对此问题进行有效解决,让企业所涉及的经营范围更加广泛。同时,机械制造自动化还能够对产品质量进行自我监督与控制,在系统应用的范围内进行综合管理,保证了企业时间成本的节约,产品质量的有效控制,资金成本的压缩三方面的有机结合。 二、机械制造自动化技术的发展趋势 企业要进行发展,对于新技术的应用必不可少,同样对于技术的未来发展方向需要进行准确掌控,从而决定自身企业的发展沿着市场的需求前进,保证企业的发展适应人们的需要。因此,对机械制造自动化技术的发展趋势进行有效评估就成为必须。只有对其发展趋势进行正确的分析,才能让企业获得更为有利的发展地位。 (一)智能化与自动化相融合 智能化与自动化已经成为很多行业的未来发展方向,对于机械自动化方面也同样如此,其也是机械自动化的未来发展趋势之一。目前,机械制造行业也在系统中不断融入更加智能的操作,更加方便快捷的运行方式,使其操作更加自动化,能够极大的节约人力成本的投入。比如,建立人机之间的互动模式,增加人机之间的对话操作,在系统可操作的基础上,建立人类思想指令操作模式,让机械能够依照人的意志进行设备运行。并且,机械自动化还建立了自检模式,在出现问题的时候,能够自动停止运行或者自动进入检修系统。随着科技学技术的进步,多核CPU、高频CPU以及RICS芯片也被应用到系统中,将智能化操作上升到一个更高的层次,让其为人类提供更好的服务。 (二)多媒体的综合运用 多媒体与机械制造自动化的结合也将会成为其未来发展的重要趋势。当前情况下,多媒体的应用已经越来越广泛,甚至成为很多企业发展的重要技术手段,将多媒体应用到机械制造自动化中,能够让人们更加形象、直观地看到机械操作的全过程,对于产品质量的控制能够起到很大的帮助作用。多媒体与机械制造的结合是将通信技术、计算机技术以及声像技术有机结合在一起,通过显示屏幕将技术操作的过程进行展示,并配以相应的声音、图像的内容信息,让整个产品制造过程更加具有可控性。多媒体与机械制造自动化的结合能够极大的节省人力成本的支出,给企业的发展创造更加低的成本条件,实现企业的效率最大化,这不仅是各个企业所希望看到的,同样也是各个企业所必然需要的,将会受到企业极大的欢迎。 (三)低碳节能发展趋势 随着国家所提倡的低碳节能概念的提出,各行各业都在寻找积极有效的方法促进低碳节能社会的实现。机械制造行业同样需要对低碳节能社会的发展贡献一份力量,促进我国自然环境的可持续发展,保证我国经济环境与自然环境的和谐共处。机械制造自动化强调运用更加低消耗的材料进行生产,强调在技术应用的基础上追求低损耗高产出,建立绿色的发展环境。同时,机械制造自动化对生产工艺也提出了新的要求,建立从产品生产、包装以及销售、服务等各个环节的绿色发展,建立一系列的绿色发展模式,为构建和谐的生态环境提供基础,进行创新研究。并且,机械制造自动化还对产品的回收利用寻找新出路,增加废旧产品回收力度,从最大程度上实现资源利用的最大化,实现资源的最优配置。 三、结语 经济的快速发展需要机械制造行业的推动,机械制造行业的推动需要自动化的应用,这是经济迅速发展的需求,也是进行机械制造行业改革的关键,更是企业得以生存发展的基础和技术要求。只有加大对机械制造自动化的研究力度,不断推进其精密化与自动化的发展进程,才能让其与世界先进技术接轨,才能让我国的机械制造产业做到高效,让我国的机械产品质量得到提升,保证我国处于世界先进水平的行列。 作者:杨昌博 单位:邵阳学院机械与能源系 机械制造与自动化论文:机械制造与自动化应用研究 随着科学技术的迅猛发展与日益激烈的国际竞争,机械制造业的关注度与重视度越来越高,并得到了很好的发展。机械制造是与人们的日常生活紧密相关的一个行业,人们在日常的生产生活方式受机械制造技术的影响。由此可见,机械制造业的发展在社会经济中有着举足轻重的地位。如何提高当今机械制造业的科技含量和技术水平,是研究机械制造发展的课题。因此,引入自动化技术是机械制造业在发展中进行升级与转型和提高生产效率的必然要求,也是未来机械制造业的发展方向。 1目前的自动化应用与机械制造业的现状 机械制造在我国开始于20世纪20年代或20世纪30年代左右,机械制造的现代化技术提高了生产率的质量,由此,人们开始对机械制造业越来越重视,使之得到迅速的发展。改革开放后,信息技术的发展,经济的腾飞促进了自动化技术与机械制造的有机结合,效果极好。也因此促进了集成系统的形成,并在机械制造业上起到了非常大的作用。 1.1在管理上 自动化与机械制造在实际的应用中,不管是思想管理还是方法管理,与其他发达国家相比都是比较落后的。自动化的应用与机械制造由于很多原因,在管理方法与思想上都没有采用现代化与数字化。反观自动化的应用与机械制造在西方国家的应用中,不管是管理观念上还是管理方式上都实现了数字化的管理,并且十分的专业与科学,将一系列先进生产中的管理理念,如并行工程与准时生产等应用在管理过程中。 1.2在设计上 发展落后的CAD-CAM计算机技术,在自动化的应用与机械制造方面不能做到很好的设计。自动化应用与机械制造在计算机技术发达的西方国家,其设计理念在不断的进行更新中,计算机技术也被充分的利用,例如:引用了限元分析技术。 1.3制造的工艺上 先机科学的计算机技术如纳米加工、(3D打印技术)快速成型、多轴设备的数控加工、高精密的加工、激光加工等,促使自动化应用在国外的机械制造业中具备了非常明显的特点。落后的制作工艺与科技含量低的机械制造,是我国机械制造的现状,国外的先进技术在我国只有少数单位及企业采用。 1.4自动化的技术上 在科学技术的发展中,自动化的设备已经成为机械制造业的主流,如多轴联动机床与柔韧性的制造系统等,在西方国家已被广泛的应用。自动化系统在我国的机械制造行业的应用中还是比较单一的,数控机床虽然也已普及,但是自动化的技术含量还是不高。 2自动化技术在机械制造业应用中的意义 自动化技术是机械制造业水平提高与发展的表现,也是技术领域中非常重要的一项。对工作效率与机械制造的提高,还有连续化与自动化的生产都有着重要的作用。在节省人力资本投入与优化产品的过程中,有利于机械制造业的科技含量与技术水平得到提高。在一定的程度中,自动化的发展水平决定了机械制造技术的发展水平,是机械制造在未来发展中的必不可少的组成部分。自动化技术在机械制造中的应用,有利于机械化水平的提高,是对机械制造业在进行升级换代时的必要手段。 3我国对于机械自动化技术的应用 3.1生产的自动化 自动化技术在生产过程中的应用有利于生产过程更加的连续与智能化。在生产的过程中,设备可自动的完成大部分的工序,避免了生产过程中人为因素的影响,同时节省了很多的人力资源。在进行加工时,也降低了损失的情况,有利于企业竞争力的提升。 3.2在自动化的机械制造业中与CAM、CAPP技术的融合 CAPP技术随着机械制造业在自动化技术的发展,扮演着非常重要的角色。生产的管理与活动作为机械制造在生产过程中的重要依据,是其不可缺少的一部分。在加工过程中,零件的精确化与智能化则需要CAM技术的应用。 3.3信息的自动化 计算机技术的辅助系统在内容上涉及范围非常广泛,如计算机辅助设计系统与工艺系统等,是自动化与机械制造实现自动化功能的主要依据。在产品的设计部分,计算机的辅助设计系统可以有效地促进设计师的精力集中;在加工的效率上,计算机的工艺辅助系统可有效地提高生产过程中的标准化水平与机械生产。 3.4检测的自动化 原材料的运用在科学技术的不断发展中,逐渐出现很多新型的材料,在机械的加工过程中,机械加工的材料不再为单一的传统材料,而是采用了大量的新型材料。然而,新型材料的运用,使得传统的检测方式与之不匹配,这时就要运用计算机技术。比如说电流信号、激光、人工神经网络等检测技术都有利于检测效率的提高。 4自动化技术在机械制造中的发展策略 4.1自动化技术的发展要因地制宜 机械制造业的发展要结合生产的实际情况与发展现状来确定自动化技术在该领域的发展目标。自动化技术在机械制造业的发展中,要把技术的应用作为重点,还要注意技术的创新与引进。另外,还要结合企业的自身发展情况,技术的应用是为了企业的社会效益与经济效益的提高,一定要符合企业的发展需要。因此,机械自动化的技术发展不仅是要加强技术方面的实用性,更是要实事求是,因地制宜的发展,以此促进企业中经济效益的提高。如果只是过分的去强调智能化与自动化的机械设备,盲目的扩大和引进自动化技术,是不符合实际的发展需要的。在生产的方法与模式上要摆脱低负荷率就要注重在技术的创新与引进上,如何应用自动化技术要根据发展的现状和当前技术的发展水平,在生产效益提高的基础上促进生产速度的提高。 4.2低成本的自动化技术发展,有利于效率的提高 效益高、投资少的自动化技术在推广与引进上有利于自动化技术在层次与水平方面的提高。新型的低成本自动化技术在积极地推广与应用中,有利于资源配置的不断优化,在经济效益上有利于用最小的投资成本换最大的利益,有事半功倍的作用。这种以最小的投资成本换取最大的利益源自于美国的LP生产模式,所以在机械自动化技术的发展中进行设备与技术的引进时,要根据企业的自身条件和实际的发展情况,合理的调整机床的布局与机械设备的改进,这样有利于资金与设备在在投入方面的节省,以此获取经济效益的提高。此外,还要应用与引进自动化的管理技术CAD/CAM,提高技术在机械设备中的含量与技术人员的综合素质和专业水平,在管理人员的创造性发挥中,优化人力与技术资源,使机械自动化技术水平得到系统、全面的提高。如今,结合自身的发展情况,我国食物自动化改装已在很多企业的机械制造方面得以实现,降低了技术方面的投资成本,这一技术的运用,在经济效益上会有很大的提高。 4.3自动化技术要提高其自身的技术含量 自动化技术在创新与发展中不断的进行优化与调整,从简单到复杂,由低到高,逐渐从人工控制发展为数字与机械控制。机械制造业在未来的发展方向与趋势上是自动化工厂,有利于生产效率的提高。目前,这也是理想阶段的机械制造技术的发展,实现这一阶段的目标不是一蹴而就的,需要技术人员在机械制造方面不断的努力。与国外发达国家的技术相比,我国的机械制造业发展水平与世界的先进水准还是差距很大的,因此,要加强对专业技术与理论知识的学习,在应用中总结经验,推陈出新,革故鼎新,促进自动化技术在机械制造领域更好更快的发展。 4.4要发展与之配套的自动化技术 机械自动化技术的发展不仅需要高含量的生产技术,还要注重与之相配套的生产技术,促进自动化技术水平的提高。因此,要结合企业的自身情况,做好每个项目在自动化技术应用上的基础工作,有利于自动化技术在整个系统中提高发展水平。在自动化的控制技术发展中,应注重传感器与编程控制器等设备,促使各种道具与微处理机在自动化技术中符合发展的需要,在自动化技术中运用先进的控制系统与计算机软件进行控制与管理,促使机械制造朝着自动化、数字化、智能化的方向发展。机械设备在未来技术的发展方向为智能化水平高与性能好。不断的优化机械自动化技术的系统结构,不断提高其系统的耐性与刚性,在生产设备中的体积与质量上不断优化,是自动化技术在发展中非常重要的方向。在机械制造中,科技含量与技术水准通过自动控制与微电子技术进行提高,并实现其自动化的检测与控制。计算机技术在机械自动化的应用中有利于生产决策与数据运算在技术上的支持,有利于信息的及时处理与传输。 5自动化技术与机械制造在未来的发展趋势 5.1集成化的发展方向 集成系统是由各分系统形式质量信息、工程技术信息、制造自动化与管理信息所构成的系统模式,在企业的发展与生产中有着很大的作用。工程技术的信息分系统是以计算机基础工程中分析、工装设计、设计及工艺过程为基础的;自动化分系统是由工业机器人、自动装配、计算技术控、加工中心构成的;管理信息分系统是由财务管理、材料、人事、经营所构成的;质量信息分系统由计算基础中的质量、测试、检验共同构成。在机械制造领域计算机集成技术的应用会越来越高,越来越广泛。 5.2智能化的发展方向 在机械的制造与生产过程中,加入一些分析、推理、判断与构思等形式,使友好性、优良性、适应性在机械制造的智能化系统中发挥着重要的作用。并在其生产与设计的环节中,进行模拟化操作方式,以提高其柔弱性。在机械制造的智能化发展中,安全性与友好性有利于降低污染物在生产过程中的产生,节约大部分的资源,有利于资源有效的循环利用。 5.3敏捷化的发展方向 机械制造的敏捷化来源于企业的自身竞争力与企业的信誉度,进行分工合作与虚拟化公司的组件有利于企业自主竞争力与综合竞争力的提高,在运转的过程中,对用户的要求可以以最快的速度进行反应,敏捷化的机械制造可促进企业在应变能力上有效地提高。虚拟制造技术就是敏捷化的机械技术的优秀与关键性技术,是其集成化技术的发展目标,发展敏捷化的机械制造技术,在生产过程中可有效地运用现代化技术,并由信息集成化向企业集成化方向发展,所以在很大程度上敏捷化的机械制造影响着其现代化的集成技术,也是近几年自动化技术在我国的技术研讨中的主要攻克目标之一。 6结语 自动化技术的应用在机械制造中,有利于经济效益与生产效率的提高,有利于企业在市场竞争力上的提高,自动化技术在机械制造业中正向着集成化、智能化、数字化及绿色化的方向发展,有利于在发展过程中实现可持续的发展理念,和谐共生,相互促进。在科学技术与社会经济的发展中,自动化技术与机械制造技术的有机结合,促进了生产效益的大幅度提高,保证了产品质量,在生产过程中对工作人员的劳动强度也起到了降低的作用,也促使在激烈的市场竞争中,企业有了长足的发展空间,因此,自动化技术在机械制造业领域中的应用要越来越完善,符合社会实际情况的发展要求,不断地提高社会效益与生产效益。 作者:徐钦 从彬 单位:郑州工业安全职业学院 机械制造与自动化论文:机械制造自动化技术发展现况与趋势 摘要:机械制造自动化技术在我国机械制作业有着举足轻重的地位,其具有系统性、综合性以及体现市场竞争等优势。文章首先分析了机械制造自动化技术的特点以及机械制造技术发展现状,最后根据这些利弊得出了机械制造自动化技术的发展趋势,希望通过笔者的研究可以为业内人士给予些许帮助。 关键词:机械制造;自动化技术;发展趋势 机械自动化技术是机械制造业中最为关键的技术,也可以说是保证国民生产基础的产业,机械自动化技术为机械行业的发展与进步提供了动力支持与基础保障。我们国家也大力对自动化技术进行研究,使自动化技术在我国的发展日益进步,更加促进了制造技术的发展。 1机械制造自动化技术的特点分析 系统性、综合性这两点点是机械制造自动化技术的特点,这两个特点在机械制造自动化发展中作用很是明显,以下是笔者对这两点的分析。 1.1系统性 本身自动化技术涉及的行业十分广,所应用的技术也很多,单从机械制造自动化来看,通信技术、计算机技术、材料研发等等诸多技术手段才能满足其需求,其系统性得以体现。在机械制造自动化技术的系统工程中,产品设计、管理规划、销售与售后服务等,均拥有了非常成熟的应用。机械制造行业本身属于传统的生产制造行业,在自动化技术的加入之后,给机械制造行业有了很大的改变,实现了传统工艺和现代信息自动化技术近乎完美的结合[1]。在自动化的引导下形成了统一系统,大程度将机械制造行业发展促进。 1.2综合性 采用机械制造自动化技术主要目的是提升机械制造企业自身的竞争实力,从而推动机械制造行业的发展。因此,机械制造自动化的应用不单是针对机械产品生产的单一环节,而是涵盖了产品的调研、设计、研发以及销售和售后等多个环节[2]。同时,把所有的环节均串联组合为一个整体,进行集中研发与挖掘。这种综合化、一体化的特征,使企业的效益得到了大幅的提升。 2机械制造技术发展现状 在很长一段时间内,我国对机械制造行业的扶持力度都很大,尤其是改革开放以来,我国更是重点扶持机械制造行业。不过,我国机械制造技术的发展相对晚,相应的基建条件不够先进,和工业发达的国家与地区比较而言,依然有一定的差距存在。西方工业发达的国家,在经过蒸汽时代以及电气时代之后,工艺技术得到了很大程度的革新,传统的工艺技术相对成熟。而和工业发达国家比较,国内的机械制造工艺技术不够精密,现代化水平不够高,很多高新技术依旧处于研发阶段,还未真正投入生产中[3]。例如,很多工业发达国家逐步的推广应用纳米技术、微激光技术以及复合生产技术。但是,国内很多的机械制造企业依然在走粗放型发展的路线,即使有些工艺技术开始逐步发展,不过整体讲依然少有高新技术的应用。 3机械制造自动化技术的发展趋势 3.1智能化自动化发展 在机械制造生产过程中,以往采用的自动化系统一般仅仅可以对较为理想的条件,完成相对简单的操控,并通过合理调度,达到自动化的目标。但是,智能化系统却是基于计算机对人所具有的思维加以模拟,并在此基础上得到最优化的命令,再进行相应的操控。随着未来科技不断发展,自动化与智能化定会更加紧密的融合,由智能系统下发命令,再经由自动化系统来代替各种的人类操控[4]。现阶段,自动化技术的智能化正向着更为复杂,精准的趋势发展。 3.2精确高效化发展 机械制造技术的水平高低,主要是由其效率与精度所决定的。在信息科技不断发展的同时,机床的硬件也快速的更新换代,特别是在高频CPU、多核CPU出现及发展以后,使机床的数控手段得到了更快速的发展,也促使了数控机床越来越朝着高效与高精度的方向前进[5]。 3.3操作简单化发展 自动化操控软件数量非常多,不同的软件又具有差异性极大的操作界面,这样使软件的开发更加的复杂,同时也加大了使用人员的操控难度。因此,未来在操控界面设计中,定会逐步的向简单化方向发展,这样才可以降低人员操控的难度,提升生产效率。 4结束语 综上所述,我国正处在社会经济发展的重要时刻而机械制造业相对来说还比较落后,这在一定程度上限制了我国经济的快速增长。因此,要求我们了解机械制造自动化技术的特点,并全面掌握未来的前进方向,以不断提升机械制造行业的生产效率与效益。 作者:刘睿 金英俊 王志远 单位:沈阳理工大学 机械制造与自动化论文:机械自动化技术与机械制造模式研究 传统的机械生产加工对人的依赖性很大,由于人的操作失误难免会造成企业的损失。机械自动化与传统的机械生产加工相比有着自身的优势和特点。它主要是指在无人的情况下,通过编排好的程序,依靠专用设备来完成机械的生产。在整个机械制造行业当中,机械自动化水平是机械制造企业发展水平的重要指标,它对国民经济的增长有巨大的推动作用。 20世纪20年代,我国机械制造企业开始采取机械自动化技术来从事大批量的冷加工机械生产,但由于受到了种种因素的制约,其发展较为缓慢。到了20世纪60年代,机械自动化在我国的发展基本处于停滞状态,此时与外国的发展水平有着巨大的差距。改革开放以后,我国机械制造行业与外国的交流日益密切,机械自动化的发展开始进入了一个新的阶段,但由于缺乏优秀技术和自主创新能力,我国所制造的机械设备的质量和性能远远不能达到世界标准。近年来,随着数控技术在我国的快速发展与应用,机械自动化技术因此也实现了较大发展,逐渐向智能化方向前进。从机械自动化技术的发展方向我们可以看出,机械制造企业的经营者和相关技术人员要从企业的实际情况出发,积极学习和引进外国机械自动化的经验和技术,不断提高企业的实力,此外还要提高自身的自主创新能力,增强企业的软实力,以此来提高企业的市场竞争力,满足我国对机械制造的生产需求。 一、实施机械自动化的意义 机械自动化技术是在传统机械制造上的发展,它主要是指在无人的情况下,应用先进的科学技术和计算机手段通过编排好的程序,依靠专用设备来完成机械的生产。机械制造企业利用机械自动化技术可以弥补传统人工机械生产的缺陷,提高生产效率和生产质量,同时提高了机械制造企业的国际竞争力,符合国际市场对机械设备的标准,满足了国际市场的需求。此外,机械制造企业采用机械自动化技术可减少员工的工作量,极大的降低员工在生产中的劳动强度,促进员工实际工作效率的提升,而且还使机械性能得到充分发挥,促进了机械制造企业在整个行业中的优势的发挥。 二、机械自动化的优秀技术 机械自动化水平的高低是由机械自动化的优秀技术决定的,机械制造企业掌握的优秀技术越多越成熟,那么该企业则会具有较高的机械自动化程度。具体来说,机械制造企业应掌握的优秀技术主要包括以下几个方面: (一)机械技术 机械技术是机械制造企业实现机械自动化的基础,企业若要完成高水准的机械制造任务,必须依靠良好、成熟的机械技术做支撑。近年来,随着科技的快速发展,机械技术取得了较快的进步,进步的方向主要体现在三个方面:第一,机械制造材料的质量更符合制造要求和人们的需求;第二,机械设备在制造结构上更加趋于合理;第三,机械设备制造的性能更加优良全面,更符合现代化的发展标准。机械技术对于机械制造企业至关重要,企业的机械自动化技术功能的发挥受到了机械技术的重大影响。 (二)计算机信息技术 随着科技的快速发展,计算机技术被逐渐应用到了机械自动化技术之中,并逐渐成为机械自动化的典型技术。机械制造企业通过计算机技术在机械自动化中的应用,可以有效的对机械生产过程进行控制,并提高生产效率。在当代社会,机械制造行业属于我国领军产业之一,它只有跟上时代的发展趋势,积极采用现代化的计算机信息技术,并不断的对信息系统进行更新换代,才能使得机械自动化技术达到预期效果。 (三)系统技术 系统技术属于应用技术,它被大部分的机械制造企业所普遍采用。机械自动化的系统技术主要是指机械制造企业将世界各国最先进的技术进行引进与结合,通过对技术的综合应用来提高机械自动化系统的安全性和整体性能,同时还可帮助企业实现节能环保的目标。此外,机械制造企业应用系统技术还可以实现机械自动化的规模效益,确保机械制造任务的有效完成。 三、机械自动化的制造模式 企业在进行机械生产过程中应用机械自动化是对机械产品制造模式的一种创新,它可以使企业提高生产效率,实现经济效益,提高企业的竞争力。目前,机械自动化技术基础上的机械制造模式主要体现在以下几个方面: (一)绿色化制造模式 机械自动化为企业的发展带来了很多益处,提高了企业的生产效率,增强了企业的竞争力,但是大部分企业应用机械自动化发展过程中忽视了对自然环境的保护,对生态环境造成了严峻的破坏,致使人们的生活和身体健康出现了各类问题。这就要求企业的生产在采用机械自动化技术时要采用绿色化制造模式,把它作为企业追求的最高目标。绿色化制作模式是历史发展的必然,是全球企业生产经营的方向,它可以使企业实现可持续发展,同时也保障了人类的生命安全。绿色化制造模式需要长期大力的发展研究。 (二)流水线生产模式 机械自动化技术在机械制造企业中应用最为标志性的模式是流水线生产模式,它主要是指将产品生产的整个环节进行分割,每一个部门或个人只对应着产品生产的一个工序,它是人和机器的有效组合。机械制造企业可依靠流水线生产模式对产品进行批量生产,极大提高了员工的工作效率和产量。在流水线生产模式中还可加入网络化技术或智能技术,这样不但可以提高生产效率,还有效规避了因前一道工序的失误而造成从头生产的问题。 (三)智能化控制模式 智能化控制模式是机械自动化技术的指挥官,在机械制造过程中,它掌控着生产系统的应用和生产过程,具有人无可比拟的优势。员工通过智能化控制模式可以进行简单快捷的操作,有效规避了因人的操作不当而造成的资源浪费,但是智能化控制有效性的前提是员工严格按照操作程序进行操作,需要员工熟悉掌握智能化控制中的各项功能和指令。智能化控制模式除了掌控着生产系统的应用和生产过程外,还能及时的对产品进行误差检测和修复,保证产品质量。随着科技的快速发展,机械制造企业越来越重视智能化控制模式在自动化生产中的应用,并不断采进新设备和新技术来加强机械生产的自动化和智能化,以此来提高企业生产的效率和质量。 (四)人员精简模式 人员精简模式是一种新型的制造模式,具有较强的实用性,而且应用方便、适用范围广泛,此外还能对成本进行一定程度上的控制。近年来,随着社会的进步和经济的快速发展,人员精简模式除了在机械自动化技术中得到广泛应用外,在其他领域也得到了各行业的好评和借鉴。人员精简模式可以帮助企业有效控制生产成本、提高生产效率,使企业的经济效益实现最大化。相对于传统的机械生产模式,人员精简模式是一场重大的改革,它促使了企业的生产程序简单易操作,并且方便管理。 (五)网络化制造模式 互联网技术的应用对人们的日常生活、工业生产、政治、教育、军事等方面产生了巨大影响,同时也促使了机械自动化技术的重大变革。机械制造企业可通过网络化制造模式对机械自动化设备进行远程操作。互联网的快速发展缩短了国家、地区、企业间的距离,使得企业间的竞争开始向全球化发展,当机械制造企业生产出新产品后,只要其满足人们的需求且质量可靠,便会很快在全球畅销。此外,随着互联网的普及,各种依托网络而开发的远程控制和监视技术应用到了企业的机械自动化生产中,极大提高了企业的管理能力。综上所述,随着社会的进步,我国机械制造企业在生产过程中普遍采用了机械自动化技术,为我国机械制造业的发展和国民经济的增长做出了巨大贡献。为使机械自动化技术充分发挥作用,机械制造企业要与时俱进,积极引进国外先进的技术设备,同时还要加强自主创新能力,掌握优秀技术,通过先进的机械制造模式来提高机械自动化技术水平,不断提高机械设备生产的质量和效率,促进我国经济的可持续发展。 作者:滕皓 单位:扬州工业职业技术学院机械工程学院 机械制造与自动化论文:节能设计理念在机械制造与自动化的应用 1机械制造与自动化的发展现状分析 自我国改革开放以来,机械制造技术发展迅速,同时在我国的工业生产中占据了越来越重要的地位。近年来,随着科学信息技术的深入普及,各行各业都开始广泛地运用计算机技术,特别是在机械制造行业中,通过与计算机技术的有机结合,使机械制造趋于自动化,且其工业产品制造的完成也越来越安全与快速,使机械制造行业更加快速的发展,现在机械制造与自动化的显著特点就是高安全性与高效率生产。同时因为机械制造技术与自动化技术的有机结合,使得我国的机械制造技术的发展也越来越快,并且近年来,国内的一些机械制造企业还开始尝试与国际接轨,通过建立跨国公司使国际交流有效加强,通过这一举措,国内许多机械制造行业的技术发展得到了有效的促进,其规模开始不断扩大,也逐渐提高了其机械制造的自动化程度,从而竞争力不断提高,并促进企业的快速发展[1]。随着能源能耗的增加与我国对节能减排的大力倡导,机械制造与自动化行业对节能环保技术发展的关注度也越来越高,且对于机械制造与自动化行业的发展而言,有效地引入节能设计理念非常必要。在现代工业中,机械制造与自动化行业发展的一项重要技术就是节能环保技术,通过对机械制造中各个环节的严格把控,有效地对节能设计理念进行应用,从而对机械制造与自动化行业持续健康的发展提供有效保障。 2机械制造与自动化中节能设计理念的有效应用途径 2.1改进机械结构设计 在机械制造与自动化中应用节能设计理念时,贯彻节能设计理念的第一步就是改进机械结构设计,只有使机械结构设计真正做到节能环保,才能有效地保证整个机械制造设计做到节能环保。在改进机械结构设计时,节能设计理念的应用途径主要可以体现在以下几个方面。 1)选用低污染、低公害的发动机。发动机作为机械工程系统中最大且最关键的部件,其所排放出的噪音和气体会极大程度地影响到外部环境。因此,使用环保型的发动机不仅可以有效减少噪音与气体污染,还能使油耗与排量降到最低,同时有效提高加工效率,提升机械系统的动力,并极大程度上缓解了机械对于外部环境造成的污染压力[2]。 2)液压系统的设计要坚持节能原则。机械工程中的液压系统会极大程度影响到整个机械工程的运行,要想使液压系统的高效传动得到有效保证,就要有效保证液压系统的清洁度,这不仅要求严格把控油料的选择,设计师在设计液压系统时,也要将油液中的磨损物与微尘垃圾杂质进行彻底清除,从而使液压系统的清洁得到有效保证,并极大程度延长换油的时间间隔,使液压系统的故障发生率有效降低,同时大大降低配件的更新率,延长机械设备的使用寿命,对液压系统的污染进行严格的控制。所以在对液压系统进行改良设计时,应该要选择耐腐蚀性强、防老化能力突出及密封优良的优质液压管,软管尽量用硬管代替,从而使软管的废弃量与损坏量有效降低,并因管道破裂而引起的环境污染问题减少。 3)改良机械工程驾驶室的设计。驾驶室是大型机械工程中操控机械工程最主要的控制室,在对机械工程驾驶室的设计进行改良时,可以采用防紫外线辐射玻璃、经减震降噪处理的全密封整体式“安全环保型”驾驶室,可将环保无氟型冷暖空调配备在驾驶室内,对人体工程学设计原理进行充分运用,设计一个基于FOPS与POPS技术的安全驾驶室,并将多元化美观合理的色调搭配有效地融入到设计过程中,在保障驾驶员安全的同时,也有效缓解视觉上的疲劳,有效改善其工作环境的同时,也使作业效率得到提高[3]。 2.2采用节能环保材料 1)机械工程系统设计时尽量选用可回收、可再生的材料。机械制造与自动化的材料选择应该严格遵循可回收、可再生及易分解的基本原则,在生产加工过程中就不会有大量的有毒有害物质排放出来,也可以有效减小对环境的危害。特别是在进行结构设计时应该尽量选用可拆卸、可回收且无毒的材料,从而使机械材料的再生率有效提高,并使机械工程材料的浪费情况有效减少。 2)机械工程系统设计时要遵守长寿命、低能耗与轻重量原则。一般情况下,有效延长产品的使用寿命就是使机械产品的报废率降低,同时也意味着减少了机械的产品产量。机械产品的能耗降低也能减少污染,提高环保效率。从材料能耗降低的角度,将机械产品的重量适量减轻,并从环境的负荷对于机械的要求方面进行优化设计,产品设计应于环境通用标准相符合,从而保证机械构件的通用性有效实现。 3)机械工程系统设计时尽量选择综合成本与污染最小的机械材料。在进行机械制造与自动化设计时,一些企业常常会忽视机械材料报废以后的污染处理问题,为满足节能要求的同时也使材料的综合成本有效降低,应积极采用一些综合成本最小化与低环保负荷的机械材料,并尽量避免使用树脂、石棉、氟利昂以及含氯橡胶等类型的机械材料。 2.3优化制作工艺 在设计机械制造与自动化系统时,结构与材料的设计是非常重要的内容,但是为了能够使设计阶段全过程的节能目标有效实现,制作工艺的优化也十分重要。 1)优化现有产品结构。众所周知,机械制造与自动化系统中,设计零件越少且机械结构越简单,在进行制造时所需的能源就会越低。除此之外,在制造过程中所需的能耗也会受到机械设计中零件形状的影响。因此,在机械制造与自动化系统设计时,不仅要使产品的基本性能得到保证,还要使其零件尽可能简化,使零件数量与机械体积减少,并优化其产品结构。 2)合理安排工艺工序。因为不同加工工艺产生的能耗不同,因而在进行产品加工时要合理安排加工工艺工序,对加工工艺进行节能设计,让机械生产设备一直保持一个满负荷运行的状态,从而使生产设备的使用效率得到有效提高,并有效降低能源的浪费。 3结语 我国机械制造与自动化在飞速发展的同时,也付出了能源大量浪费与消耗的代价。因而,各行各业应该高度重视节能环保问题,将节能设计理念贯彻落实,在保护环境的同时要促进企业的可持续性发展。 作者:郭敬飞 单位:山西霍尔辛赫煤业有限责任公司 机械制造与自动化论文:机械制造与自动化应用刍议 1检测自动化 随着机械制造业技术的不断发展,新型的工业材料越来越广泛,机械制造业在材料的选择上空间更大,一些具有特殊性能的材料被广泛使用,提升了产品质量的同时,也对产品的检测带来困难,这种情况下,传统的人工检测方式根本无法达到现代加工工艺的要求,所以计算机自动检测技术的运用是必然的。利用激光、三座标测量仪、电流信号、人工神经网络、时序对零部件的磨损程度进行检测,提升检测效率。 2机械制造自动化与CAPP、CAM技术相融合 CAPP技术在现代机械制造业中起着不可替代的作用,在整个制造过程中,作为衔接产品设计与生产制造的中间纽带,工艺设计过程是管理阶层安排生产与管理的主要依据,也是企业法规的重要组成部分。工艺设计过程说白了是决策过程,具有很强的经验性,影响因素比较多。随着市场多元化的发展,竞争的日趋激烈,传统的工艺设计已经满足不了需求,而计算机辅助设计与辅助制造成为机械制造自动化发展趋势。随着机械制造自动化水平的逐步提升,计算机辅助设计与制造系统也将更好的连接,而两者之间的桥梁——计算机辅助工艺过程设计(CAPP)也必将快速完善,其基本功能有:设计信息的输入;工艺操作路线、工序以及必须用的机床、刀具等的选择;切削用量的决定;工时和成本的预算;工艺文件输出等。在完成工艺设计后将信息交由CAM执行,CAM(计算机辅助制造),利用计算机来进行生产设备管理控制和操作的过程,它输入信息是零件的模型、工艺路线和工序内容,输出信息是根据刀具、加工部位智能化生成合理、高效的刀具加工时的运动轨迹(刀位文件)和数控程序,提高零件的加工节拍。 3.机械自动化制造技术应用前景 目前,我国经济发展突飞猛进,各行各业正处于快速发展阶段,市场经济的日益完善,为机械制造自动化技术的发展提供了广阔的空间,其集成化与智能化发展水平逐步提升,加上计算机辅助系统的广泛运用,机械制造自动化应用有了充足的技术保障。依据我国机械制造自动化应用的情况来看,我国在这方面的发展前景可以从以下方面总结: 3.1集成化。计算机集成技术的应用是机械制造自动化发展的必然,也是重中之重,是优秀的生产模式。计算机集成技术在机械制造领域的运用,使整个制造过程成为有序的整体,自动化控制分系统、工程设计信息分系统、自动化管理分系统相互配合,共同保证制造过程的顺利进行,实现集成化管理。 3.2智能化。与集成化一样,智能化也是机械制造自动化发展的趋势,智能化的制造系统实质上是人机合一的系统,由智能化机械与工程专家组成,实现了人机的双向互动,主要体现在操作系统中有较好的操作界面,生产的每个阶段都能进行人机交流。为了使机械制造系统能够有较强的适应能力,可以采用模块化的设计方式,对于整个生产过程的操作人员来说,大大提高了操作的安全性和便利性,进而有效提升生产效率。对于每一个机械制造企业来说,智能化系统的应用是企业整体实力的象征,能够大大提高企业市场竞争力,而且大大减少了能源资源的使用,有利于生态环境建设和保护,树立企业良好形象。 3.3虚拟化。机械制造在工艺的设计与制造方面采用了虚拟化的方式,主要包括多媒体技术、人工智能技术、计算机技术等,处于优秀地位的是计算机仿真模拟技术,由其他众多技术构成完整的系统。虚拟技术的应用,使企业能够对产品生产制造的活动过程进行模拟、分析,从而能够对生产过程中可能出现的错误和问题进行分析研究,制定出应对的策略和措施,保证生产过程的连续不断,提升一次性成功率。并且,此技术的运用能够大大缩短产品的研发时间,控制生产成本,提升市场竞争力。 4.小结 伴随着科学技术的快速进步,机械制造业普遍实现自动化生产成为必然,自动化技术的发展与完善,能够促进机械制造效率的大幅度提升,加之现代信息技术与自动化技术的不断融合,机械制造的自动化程度将更高,克服了一系列生产过程中的问题,全面系统的获取与生产相关的信息,进行整合与分析,确保生产的持续进行。 作者:黄华宁 单位:广西轻工高级技工学校
版图设计毕业论文:一种基于厚膜工艺的电路版图设计 摘 要: 在电子线路版图设计中,通常采用印刷线路板技术。如果结合厚膜工艺技术,可以实现元器件数目繁多,电路连接复杂,且安装空间狭小的电路版图设计。通过对3种不同电路版图设计方案的理论分析,确定了惟一能满足要求的设计方案。基于外形尺寸的要求,综合考虑电路的性能和元件的封装形式,通过合理的电路分割和布局设计,验证了设计方案的合理性和可实现性。体现了厚膜工艺技术在电路版图设计中强大的优越性,使一个按常规的方法无法实现的电路版图设计问题迎刃而解。 关键词: 电路版图设计; 电路分割设计; 厚膜混合集成电路; 厚膜工艺 0 引 言 随着电子技术的飞速发展,对电子设备、系统的组装密度的要求越来越高,对电路功能的集成度、可靠性等都提出了更高的要求。电子产品不断地小型化、轻量化、多功能化。除了集成电路芯片的集成度越来越高外,电路结构合理的版图设计在体积小型化方面也起着举足轻重的作用。 1 厚膜工艺技术简述 厚膜工艺技术是将导电带和电阻通过丝网漏印、烧结到陶瓷基板上的一种工艺技术[1]。 厚膜混合集成电路是在厚膜工艺技术的基础上,将电阻通过激光精调后,再将贴片元器件或裸芯片装配到陶瓷基板上的混合集成电路[2]。 厚膜混合集成电路基本工艺流程图见图1。 图1 厚膜工艺流程图 厚膜工艺与印制板工艺比较见表1。 2 电路版图设计 2.1 设计要求 将电路原理图(图2,图3)平面化设计在直径为34 mm的PCB板上(对电路进行分析后无需考虑相互干扰),外形尺寸图见图4。其中:序列号及电源为需要引出的引脚。 2.2 设计步骤 2.2.1 分类清点电路中的元器件数量 分类清点电路中的元器件数量见表2。 2.2.2 确定电路设计方案 根据电路原理图,对以下3个方案逐一进行分析: (1) 方案1:在印制板上双面布线 很显然,利用双面布局布线,印制板的面积远远满足不了设计的需要。另外,印制板为圆形,元件布局时面积的利用率更低。所以仅仅利用印制板的面积来进行平面化设计,理论上不可行。 (2) 方案2:印制板上安装双列直插式厚膜电路模块 采用厚膜工艺和印制板工艺相结合的方法进行布局布线。首先将电路原理图进行合理分割,确定要利用厚膜工艺进行设计的那部分电路,剩余部分电路则布线到印制板上。用厚膜工艺的电路,在陶瓷基板上采用双面布线,组装贴片元器件,可以增大布线的面积。然而,为了和印制板结合起来,双列直插式厚膜电路模块的引出端数目需求较多,采用最多的引出脚数量,也满足不了印制板与厚膜电路电连接的需要。 若采用裸芯片元件进行布线,则必须采用金属全密封封装。由于金属外壳的存在,导致基片的面积变得更小,模块的引出端数目随之减少。另外,裸芯片的电路只能采用单面布线,这样不能满足元件放置的需要,更不可能实现布线的需求。 所以该方案也不可行。 (3) 方案3:印制板上安装2个单列直插式厚膜电路模块 由方案1和方案2得知: (1) 必须在印制板上安装厚膜电路模块; (2) 采用2个单列直插式厚膜电路模块,且均采用双面布线。 2个单列直插式厚膜电路模块和1个双列直插式模块进行比较,虽然引出脚数目相等,但2个单列直插式电路比1个双列直插式电路的布线面积增大了1倍。对于圆形的印制板,将2个厚膜电路模块平行放置在直径上和与直径平行的最近位置,就可以保证厚膜电路模块和印制板之间的过渡线数目最多,且高度不会超过允许高度。经验证,这样的布局达到了厚膜电路模块和印制板上电路连接的需要,而且所有元件达到合理放置。 所以,方案3是可行的。 2.2.3 电路版图设计过程[3?4] 根据印制板外形尺寸的要求,2个单列直插式厚膜电路模块的陶瓷基片分别选用32 mm×16.5 mm×0.8 mm和30 mm×16.5 mm×0.8 mm两种,根据电路的工作原理,对2个电路原理图进行合理分割,可调元器件和大体积元件放置在印制板上,不可调部分分别放置在两个陶瓷基片上,经过合理布图,陶瓷基板上PCB图分别见图5,图6。 图5 厚膜电路1(正面和反面) 图6 厚膜电路2(正面和反面) 红色为一次导体,浅绿色为介质,深蓝色,红色为一次导体,湖蓝色为介质,为二次导体,其余颜色为厚膜电阻,紫色为二次导体,其余颜色为厚膜电阻,共有13个引出脚。共有12个引出脚。 将两个厚膜电路模块按照厚膜电路的工艺进行封装完成后,作为印制板上的两个元器件,将其与厚膜电路模块外的元件在印制板上进行布局布线设计,即可完成整个电路的版图设计,并达到了设计要求。整个产品的印制板装配图见图7。 图7中,W1~W4为电位器,X为晶振,J1和J2分别为两块单列直插式厚膜电路模块。C2为片式钽电容,U7为SO?8集成电路,R*为片电容,其余为引出脚。 3 结 语 在电路版图的设计过程中,充分考虑到调试的需要,将需调试的元件和体积较大的元件放置在印制板上,无需调试的小体积元件放置在厚膜电路模块里,使得仅利用印制板难以完成的布图任务因巧妙利用厚膜工艺集成而大大缩小了产品的体积,从而实现了复杂电路体积小型化的目的,而且使产品美观,调试方便。 厚膜技术从早期应用在航空航天、卫星通信等领域,发展到现在的汽车、家用电器、音响设备等工业领域,无不说明厚膜工艺技术有着很好的发展前景和实用价值。 版图设计毕业论文:《集成电路版图设计》课程教学改革与探索 【摘要】《集成电路版图设计》课程对微电子专业学生理解电路设计的概念和工艺技术的认识,起到承前启后的作用,对此课程教学方法的研究有着重要的理论和现实意义。 【关键词】集成电路版图;教学方法;改革 集成电路版图设计是集成电路设计的最终结果,版图质量的优劣直接关系到整个芯片的性能和经济性,因此,如何培养学生学好集成电路版图设计技术,具备成为合格的版图设计工程师的基本潜质,是摆在微电子专业老师面前的一个普遍难题。如何破解这个难题,我们做了以下探索。 一、突出实践,理论配合 传统的《集成电路版图设计》课程采取理论教育优先,学生对于版图的基本理论和设计规则非常熟悉,但动手实践能力缺乏培养,往往在学生毕业后进入集成电路设计企业还需二次培训版图设计能力,造成了严重的人力资源浪费。这是由于没有清晰的认识《集成电路版图设计》课程的性质,造成对它的讲授还是采取传统教学方式:老师讲,学生听,偏重理论,缺乏实践,影响到学生在工作中面临实际设计电路能力的发挥。《集成电路版图设计》是一门承接系统、电路、工艺、EDA技术的综合性课程,如果按照传统方式授课,课程的综合性和实践性无法得到体现,违背了课程应有的自身规律,教学效果和实用意义不能满足工业界的要求。我们在重新思考课程的本质特点后,采取了实践先行,理论配合的教学方法,具体如下:集成电路版图是根据逻辑与电路功能和性能要求,以及工艺水平要求来设计光刻用的掩膜图形,实现芯片设计的最终输出。版图是一组相互套合的图形,各层版图相应于不同的工艺步骤,每一层版图使用不同的图案来表示。我们首先讲授版图设计工具EDA软件的使用,让学生掌握EDA软件的每一个主要功能,从图形的选择、材料的配置,让学生从感性角度认识实际的版图设计是如何开展的,每一个步骤是如何使用软件完成的,整体芯片版图设计的流程有哪些规定,学生此时设计的版图可能不是很精确和完美,但学生对于什么是版图和如何设计版图有了初步的感性认识,建立起版图设计的基本概念,对于后续的学习奠定了牢实的实践基础,此时再去讲授版图设计理论知识,学生更能理解深层的工艺知识和半导体理论,真正做到了知行合一,实践先行的教育理念,对学生能力的培养大有裨益。 二、注重细节,加强引导 传统方式讲授《集成电路版图设计》理论占大部分时间,学生知道二极管、晶体管、场效应管、电阻、电容等基本元器件的工作原理和构成要素,但是在版图设计中,这些元器件为什么要这样设计,其实内心中充满着疑惑和不解。针对学生的疑惑,我们从工艺细节入手来解决这个问题。作为集成电路版图设计者,首先要熟悉工艺条件和期间物理,才能确定晶体管的具体尺寸、连线的宽度、间距、各次掩膜套刻精度等。版图设计的规则也是由工艺来确定的,掌握了工艺也就掌握了版图设计的钥匙。我们将通用工艺文件的每一条规则向学生讲解,通用元器件的规则整理出它们的共性,最小宽度、长度、间距的尺寸提醒学生要记忆,不同芯片生产厂的工艺对比学习和研究,学生在这一系列规则的学习过程中,慢慢理解熟悉了工艺规则文件的组织构成及学习要点,能够举一反三的在不同工艺规则下,设计同一种元器件的版图,即使电路元器件的数量巨大,电路拓扑关系复杂,在老师耐心的讲解下,学生也能够依据工艺规则设计出符合要求的版图,这都是在理解了工艺规则细节的基础上完成的。所以,关注细节,加强引导,是提高学生学习效果的一个重要方法。 三、完善考核机制,争取比赛练兵 学生成绩的提高,合理完善的考核机制不可或缺。以往《集成电路版图设计》课程的考核主要是理论知识作业和课程报告,学生的学习效果和实际动手能力没有得到考核,造成不能全面评价学生的学习成绩。我们采取项目形式,全方位考核学生的学习效果。根据知识点,将通用模拟电路分成五大类,每个大类提取出经典的电路10种,使用主流芯片加工厂的生产工艺,由经验丰富的老师把它们的版图全部设计出来,作为库单元放在服务器中供学生参考。在学生充分理解库单元实例的基础上,将以往设计的一些实用电路布置给学生,要求在规定的时间内,设计出合格的版图,以此作为最终的考核结果。学生在学习课程期间,可以接触到不同工艺、不同结构的多种类电路,而且必须在规定的时间内设计出版图,这极大的促进了他们学习的积极性和时间观念。学生在设计版图的过程中,会遇到多种问题,他们会采取问老师答疑,和同学讨论的多种方式解决,不仅能督促他们平时上课认真听讲,而且对遇到的问题也能多角度思考,最重要的是他们亲自动手设计版图,将工艺、电路、器件综合考虑,在约定的时间内能力得到极大提高。老师根据学生上传至服务器中设计的不同项目版图打分,而且将每个项目的得分出具详细的报告,对学生的成绩进行点评。学生通过查阅报告,能够知道课程学习的缺点和得分项,为下一次提高设计成绩是一个很好的参考。除了日常学习设计版图项目,学生可以争取参加微电子专业的一些比赛,通过比赛体会一些具有挑战性的版图设计项目,来提高学生在实际场景下如何发挥设计能力和项目组织能力,为他们未来进入职场从事版图设计工作奠定坚实的专业能力和实际解决问题能力。 四、总结 《集成电路版图设计》课程是一门兼具理论基础和实践锻炼想结合的课程,对它的讲授不仅需要扎实的理论基础,还需合理的实践环节配合,才能取得良好的教学效果。 作者简介:鞠家欣(1972—),黑龙江双城人,硕士,讲师,研究方向:集成电路设计与测试技术。 版图设计毕业论文:微电子专业集成电路版图设计的教学研究 摘要:集成电路版图设计涵盖了微电子学、电路理论、计算机图形学等诸多学科的基础理论,这是微电子学专业的办学重要特色和人才培养重点方向。以CMOS反相器和基本MOS差分放大器为例,介绍了集成电路版图设计的教学内容。学生通过集成电路版图设计的教学环节,巩固了专业课程的理论知识,提高了集成电路设计的实践能力。 关键词:集成电路设计;版图;CMOS 作者简介:毛剑波(1970-),男,江苏句容人,合肥工业大学电子科学与应用物理学院,副教授;汪涛(1981-),男,河南商城人,合肥工业大学电子科学与应用物理学院,讲师。 集成电路(Integrated Circuit)产业是典型的知识密集型、技术密集型、资本密集和人才密集型的高科技产业,是关系国民经济和社会发展全局的基础性、先导性和战略性产业,是新一代信息技术产业发展的优秀和关键,对其他产业的发展具有巨大的支撑作用。经过30多年的发展,我国集成电路产业已初步形成了设计、芯片制造和封测三业并举的发展格局,产业链基本形成。但与国际先进水平相比,我国集成电路产业还存在发展基础较为薄弱、企业科技创新和自我发展能力不强、应用开发水平急待提高、产业链有待完善等问题。在集成电路产业中,集成电路设计是整个产业的龙头和灵魂。而我国集成电路设计产业的发展远滞后于计算机与通信产业,集成电路设计人才严重匮乏,已成为制约行业发展的瓶颈。因此,培养大量高水平的集成电路设计人才,是当前集成电路产业发展中一个亟待解决的问题,也是高校微电子等相关专业改革和发展的机遇和挑战。[1-4] 一、集成电路版图设计软件平台 为了满足新形势下集成电路人才培养和科学研究的需要,合肥工业大学(以下简称“我校”)从2005年起借助于大学计划,和美国Mentor Graphics公司、Xilinx公司、Altera公司、华大电子等公司合作建立了EDA实验室,配备了ModelSim、IC Station、Calibre、Xilinx ISE、Quartus II、九天Zeni设计系统等EDA软件。我校相继开设了与集成电路设计密切相关的本科课程,如集成电路设计基础、模拟集成电路设计、集成电路版图设计与验证、超大规模集成电路设计、ASIC设计方法、硬件描述语言等。同时对课程体系进行了修订,注意相关课程之间相互衔接,关键内容不遗漏,突出集成电路设计能力的培养,通过对课程内容的精选、重组和充实,结合实验教学环节的开展,构成了系统的集成电路设计教学过程。[5,6] 集成电路设计从实现方法上可以分为三种:全定制(full custom)、半定制(Semi-custom)和基于FPGA/CPLD可编程器件设计。全定制集成电路设计,特别是其后端的版图设计,涵盖了微电子学、电路理论、计算机图形学等诸多学科的基础理论,这是微电子学专业的办学重要特色和人才培养重点方向,目的是给本科专业学生打下坚实的设计理论基础。 在集成电路版图设计的教学中,采用的是中电华大电子设计公司设计开发的九天EDA软件系统(Zeni EDA System),这是中国唯一的具有自主知识产权的EDA工具软件。该软件与国际上流行的EDA系统兼容,支持百万门级的集成电路设计规模,可进行国际通用的标准数据格式转换,它的某些功能如版图编辑、验证等已经与国际产品相当甚至更优,已经在商业化的集成电路设计公司以及东南大学等国内二十多所高校中得到了应用,特别是在模拟和高速集成电路的设计中发挥了强大的功能,并成功开发出了许多实用的集成电路芯片。 九天EDA软件系统包括ZeniDM(Design Management)设计管理器,ZeniSE(Schematic Editor)原理图编辑器,ZeniPDT(physical design tool)版图编辑工具,ZeniVERI(Physical Design Verification Tools)版图验证工具,ZeniHDRC(Hierarchical Design Rules Check)层次版图设计规则检查工具,ZeniPE(Parasitic Parameter Extraction)寄生参数提取工具,ZeniSI(Signal Integrity)信号完整性分析工具等几个主要模块,实现了从集成电路电路原理图到版图的整个设计流程。 二、集成电路版图设计的教学目标 根据培养目标结合九天EDA软件的功能特点,在本科生三年级下半学期开设了为期一周的以九天EDA软件为工具的集成电路版图设计课程。 在集成电路版图设计的教学中,首先对集成电路设计的一些相关知识进行回顾,介绍版图设计的基础知识,如集成电路设计流程,CMOS基本工艺过程,版图的基本概念,版图的相关物理知识及物理结构,版图设计的基本流程,版图的总体设计,布局规划以及标准单元的版图设计等。然后结合上机实验,讲解Unix和Linux操作系统的常用命令,详细阐述基于标准单元库的版图设计流程,指导学生使用ZeniSE绘制电路原理图,使用ZeniPDT进行NMOS/PMOS以及反相器的简单版图设计。在此基础上,让学生自主选择一些较为复杂的单元电路进行设计,如数据选择器、MOS 差分放大器电路、二四译码器、基本RS触发器、六管MOS 静态存储单元等,使学生能深入理解集成电路版图设计的概念原理和设计方法。最后介绍版图验证的基本思想及实现,包括设计规则的检查(DRC),电路参数的检查(ERC),网表一致性检查(LVS),指导学生使用ZeniVERI等工具进行版图验证、查错和修改。[7] 集成电路版图设计的教学目标是: 版图设计毕业论文:基于平衡技术的微带低通滤波器版图优化设计 摘要:微带线结构的不连续性,使反射损耗和插入损耗较大,影响滤波器性能。利用平衡法提升滤波器并联分支中较低的特性阻抗,达到降低微带线宽度的目的,从而均衡整个滤波器的宽度,使版图仿真优化。以一个5阶切比雪夫微带低通滤波器设计为例,仿真结果表明,滤波器通带内反射损耗从-9.566 dB降低到-15.837 dB,插入损耗从0.679 dB降低到0.322 dB,与直接采用Richards变换和Kuroda规则设计微带低通滤波器相比,该方法能缩短滤波器设计周期,获得满意的滤波器性能。 关键词:低通滤波器; 微带线; 平衡技术; 版图优化 收稿日期:20110911微带滤波器是无线通信的重要部件。随着无线通信系统的发展,加速了微带滤波器的研究进程,发明许多Q值适中、重量轻、稳定性好的微带滤波器。计算机辅助设计软件的出现,使设计者在设计过程中避免繁杂的计算过程,提高复杂电路设计效率,缩短设计周期。设计者通常运用Richards变换与Kuroda规则设计微带低通滤波器[13]。该方法设计的滤波器在接头处会由于相邻耦合线线宽不同产生不连续性,使插入损耗较大,不满足一些射频通信的要求。为了解决此问题,采用电磁带隙结构与高低阻抗线结合的方法,改善了通带性能,但阻带性能变差,体积变大[4]。运用分形技术设计高低阻抗滤波器取得了一定的效果,但设计方法复杂,对于加工精度要求较高[5]。 本文提出一种采用平衡技术优化微带低通滤波器版图的方法,并以5节切比雪夫微带低通滤波器为例,通过在低特性阻抗并联传输线节点处再并联相同长度的微带线,修改两条微带线特性阻抗为原来的两倍达到优化版图的目的。原理图仿真和版图仿真均验证了该方法的可行性。该方法简单易行,只需使用ADS软件就能方便修改,并且可以用于带阻滤波器等其他微带结构的滤波器,具有良好的应用前景。 1平衡技术设计原理 使用Richards变换和Kuroda规则设计微带滤波器,所得串并联传输线长度理论上是相同的。选取各支节传输线长度l为截止频率下波长的1/8,由终端开路传输线阻抗分布表达式:Zin(l)=-jZ0tan β1(1)式中:传播常数β=2π/λ;Z0为特性阻抗。将l=λ/8带入式(1)可得:Zin(l)=-jZ0(2)若传输线长度l保持不变,使两条特性阻抗Z0相同长度l相等的终端开路传输线并联于同一点,则其输入阻抗会减半为Z0/2;反之,将两段并联终端开路传输线特性阻抗提高1倍并联于同一点且保持传输线长度l不变,则输入阻抗保持不变为Z0。 由以上推导可知,用平衡技术修改滤波器并联终端开路传输线不影响各节的输入阻抗。 2用Richards变换、Kuroda规则设计微带低通滤波器由于当频率较高时电感和电容应选的元件值过小,由于寄生参数的影响,如此小的电感和电容已经不能再使用集中参数元件并且工作波长与滤波器元件的物理尺寸相近,滤波器元件之间的距离不可忽视,需要考虑分布参数效应[67]。基于以上原因,设计者先设计出有电感、电容组成的集中参数滤波器,然后运用Richards变换和Kuroda规则转换为合适的微带滤波器结构。 本文设计的微带低通滤波器指标如下: 截止频率为f0=3 GHz,通带内波纹为0.5 dB,在2倍截止频率处具有不小于40 dB的带外衰减,输入/输出阻抗为50 Ω。基板厚度H=0.762 mm,基板相对介电常数Er=3.66,磁导率μ=1 H/M,金属电导率为5.88 mS/m,封装高度Hu=1.0+33 mm,金属层厚度T=0.035 mm。 通过计算选用5阶切比雪夫微带低通滤波器模型进行设计[8]。电路原理及其仿真结果如图1所示。 图1微带低通滤波器原理电路及仿真结果由图可以看出串联和并联的微带线长度均为λ/8,而宽度与特性阻抗大小相关。 由于原理图仿真是在理想条件下进行的,而实际的电路板需要考虑耦合和干扰等因素的影响。ADS版图仿真是采用矩量法进行电磁仿真,对版图的仿真结果更符合电路实际情况[8]。图1所示的滤波器原理图对应的版图结构及仿真结构如图2所示。 图2微带低通滤波器版图结构及仿真结果3用平衡技术设计微带低通滤波器 由于微带传输线的特性阻抗越高,传输线的宽度就越窄。反之,阻抗越低,宽度就越宽。从第2节中的滤波器原理图可看出,TL3和TL5两段并联的微带线,他们的宽度比较宽即特性阻抗偏大,使用平衡技术,在TL3并联点处再并联一根相同长度的终端开路微带线,将两根线的特性阻抗扩大为原来的2倍,并运用ADS软件中的LineCalc工具推算出线的宽度W。对于TL5用同样的方法设计。电路原理及仿真结果如图3所示。 图3改进后微带低通滤波器原理电路及仿真结果图3所示的滤波器原理图对应的版图结构及仿真结构如图4所示。 图4改进后微带低通滤波器版图结构及仿真结果由图1和图3的原理图仿真结果可以看出,优化前的反射损耗,插入损耗与优化后的数值几乎相同。这与使用平衡技术修改原理图后不改变原有滤波器阻抗的结论相一致。 由图2和图4的版图仿真结果可以看出,通带内反射损耗由-9.566 dB降低到-15.837 dB,插入损耗由0.679 dB降低到0.322 dB。 可以看出,运用平衡技术均衡微带低通滤波器微带线宽度后,使通带内反射损耗明显改善,插入损耗明显降低,达到了性能指标。证明了该方法的有效性。 4结语 本文提出一种用平衡技术优化微带低通滤波器版图的方法,讨论了平衡技术的设计原理,并以一个5阶切比雪夫微带低通滤波器设计为例,仿真结果表明此滤波器版图仿真性能优于传统方法设计的微带滤波器。该方法简单易行,只需使用ADS软件就能方便修改,并且可以用于带阻滤波器等其他微带结构的滤波器,有效地缩短了设计周期,具有良好的应用前景。 版图设计毕业论文:引入CDIO模式的《集成电路版图设计》课程开发实践 摘要:伴随着高等职业院校的教育改革,将CDIO的教育模式引入到《集成电路版图设计》教学开发中。鉴于CDIO教育理念的先进性、教学层面的系统性及其广泛的适应性,对《集成电路版图设计》课程进行了重新设计。本文从引入CDIO教育模式的必要性与必然性的分析到课程评估的结论,阐述了该课程设计开发的整个过程。 关键词:CDIO;高职教育;集成电路版图设计;课程开发 CDIO是基于项目学习的一种模式,是工科教育“做中学”的一种。CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)、运作(Operate),它以工程项目生命周期为载体,培养学生的学术知识、职业道德和运用知识解决问题的能力、终生学习能力、团队交流能力和大系统掌控能力。此教育模式是由麻省理工学院(MIT)和瑞典皇家工学院等发起,现已运用到几十个大学的众多专业,并获得产业界认可。 高职教育改革及引入CDIO教育模式的必要性与必然性 高等教育是在完成中等教育的基础上进行的专业教育,是培养高级专门人才的社会活动。职业教育是对受教育者施以从事某种职业所必需的知识与技能的训练,因此,职业教育亦称职业技术教育或实业教育。“高等职业教育”是“高等”与“职业教育”两个概念的复合。 我国高等职业教育的人才培养目标从开始提出的“技术型人才”、“应用型人才”,到后来的“实用型人才”,再到现在提出的“高技能人才”,多年来一直处于变化不定之中。高职培养的人才类型是实用型、应用型,与普通高等教育培养的人才是有差异的。所谓高技能人才,工作内涵是将成熟的技术和管理规范转变为现实的生产和服务,工作场合和岗位是基层第一线。 苏州工业园区职业技术学院的办学理念为“企业的需要,我们的目标;学生的需求,我们的追求”。近些年,我们在专业建设和课程教学改革方面做了许多探索,协助毕业生提高就业信心,实现优质就业,传统教育下的毕业生上岗适应慢,沟通能力差,动手能力弱,缺乏团队合作经验,缺少创新精神和创新能力、职业道德、敬业精神等人文素质薄弱,频繁“跳槽”等,而这些都难以符合现代企业的需要。教育模式的改革势在必行,而CDIO教育模式恰恰有针对性地对传统教学中存在的诸多弊端做出了全面、系统的指导,CDIO教育模式引领了高等职业教育改革的必然性。 应用CDIO模式开发《集成电路版图设计》课程 (一)《集成电路版图设计》的课程理念与思路 《集成电路版图设计》课程是一门实践性很强的课程,针对课程特点,课程设计的基本思路是从岗位实际需求出发,从培养学生学习兴趣入手,在传授知识过程中重视能力培养,强化学生的自学能力和分析、解决问题的能力。具体做法是: 全程实施项目教学 本课程围绕多个相对独立的案例展开。案例的选择强调源于工程实际,注重内容的代表性、针对性、实用性以及先进性,理论知识的选择以“必需,够用”为原则。教学实践表明,案例教学使教学内容直观、具体、形象,易于接受,也使教学内容与工程实际及职业岗位紧密联系,有利于课内知识向工程实际拓宽、技术知识向工程实践迁移,从而有力促进了学生职业能力的发展。 全程实施情境式教学 本课程改变了将理论与实训分开的传统模式,在教学中设计了8个学习情境,每个情境都以相应的工业案例为主线,按照“资讯决策计划实施检查评价”的流程授课,使学员在学中做、做中学,以提高IC版图设计技能训练的水平。同时,通过情境式教学,学生的学习兴趣和参与度大大提高,不仅培养了团队合作精神和沟通能力,还培养了学生的组织协调能力。 小班互动式教学 为达到更好的教学效果,本课程采用24人小班制教学,全程在实训室教学。根据教学内容采取“先讲,后练”、“边讲,边练”、“先练,后讲”等方法,从第一次课开始就设置实训操作内容,调动学生的主观能动性,增加师生互动性。 企业实训 通过校企合作建设校外实训基地的方式,安排学生到专业设计公司进行实训,扩展学生的知识面和工程认识,同时,提高学生对项目整个流程的认知,提高学生的抗压力,对职业道德和敬业精神的培养具有实践意义。 (二)《集成电路版图设计》之课程标准 《集成电路版图设计》课程标准涉及四个方面内容。 专业知识设计 专业知识方面围绕IC版图设计职业标准所要求的必要的基础知识和基本技能把本课程的内容分成多个模块:基础模块(系统操作部分)、应用模块(软件使用部分)、 基本技能训练模块(基本单元的版图设计)、技能提升模块(整体布局与项目掌控)等4个模块包含了8个情境。具体内容包括:Linux基础、版图识读与电路提取、design rule简表整理、绘制符合design rule的NAD2/NOR2版图、DRC及LVS验证及冲突识别和修改、standard cell的框架结构制定、standard cell版图设计、芯片CD4013的版图设计等,每一个情境都对应了某个特定岗位的部分工作内容。这些情境不仅可提供学生对岗位的认知机会,同时,也可激发自主学习的能动性和积极性。 个人职业技能和职业道德培养 在教学中注重对学生职业技能培养的同时也加强对学生职业道德的养成,用企业对员工的标准来要求学生进行实训,采用定期上交项目总结报告和分组进行项目实施进度报告等方式,为学生今后在企业的发展奠定基础。 团队意识的培养 能够快速地融入一个集体当中是从事设计与研发人员必备的能力,而常常被教育者和学生所忽视,因为传统的教育方式更多地关注对单独个体培养的成效,而实际工作中“独自作战”的时代过去了,取而代之的是团队合作,绝大多数的设计工作需要一个团队协作完成,所以这时人际交往就凸显其重要性。在教学中,我们让学生意识到团队协作的重要性和必要性,并在实训过程中从点滴做起,让学生具有团队合作的意识,如文件夹命名方式、文件管理等采取利于团队完成项目的方式进行设置。 《集成电路版图设计》课程的CDIO系统的搭建 《集成电路版图设计》课程的CDIO系统按照下面的框架完成了搭建任务,如表1所示。 (三)《集成电路版图设计》课程CDIO系统的具体实施 我们在CDIO教学大纲的指导下,对《集成电路版图设计》课程进行设计如下:本课程以源于企业真实的项目(如design rule简表整理,见表2)为载体,将所有需要学习和掌握的内容都围绕该项目设计,形成一个整体。紧紧围绕知识体系教学专业技能提升职业道德养成主线组织教学,快乐教学、快乐学习,引导学生主动学、能做事、会做人。 本课程特色 (1)双语教学,强化应用,适应外企工作。 教师采用双语教学课件与讲义,用两种语言进行教学,学生采用两种语言进行作业,从而强化专业词汇的学习,为适应全英文的工作环境打下了良好的基础。(2)按企业标准建设,内容先进、实用。采用了与众多研发设计公司一致的SUN工作站,建立以UNIX/LINUX系统为基础的网络,安装版图设计普遍使用的Cadence工具软件。(3)企业项目实训。以企业的研发项目(Reverse、design rule简表整理;DRC及LVS验证及冲突识别和修改、standard cell库的建立、芯片CD4013设计等)为载体,在真实的环境(按照企业标准进行实训室配置)下,完成生产性实训任务,完成课程开发教学任务的教师具有多年在外企研发设计的工程背景,学生完成工学结合的作品符合企业设计需要。(4)综合全面的评价体系。理论与实践评价结合,技能训练与表达训练结合,校内教师评价与企业评价结合,学生的自评与互评结合。评价方面包括学习态度、5S素养、项目报告的书写、项目汇报、实践考核和理论考试(按版图设计职业标准四级难度要求随机从题库抽取试题)。(5)增强教师的教学技能。中青年教师、工程师都有学院内部培训课程和企业项目参与的经验,并且要求每年都要开新课和实验、训练项目。每个月都有业务和管理能力评价和学期段考核。参加过的培训都要有项目报告和培训体验交流。在实行课程轮换的同时,实行岗位轮换,使教师熟悉专业优秀技术并有扎实的基本功。专业教师通过深入企业和承当企业培训等途径,促使教学与生产实际结合。倡导教师既是讲师、又是实训指导教师,还是培训师和项目工程师,促进“双师型”教师培养。组织教师参加行业比赛,掌握行业的发展动向和需求,客观评价教师的技能水平。 课程质量监控体系的建立 教学质量的好与坏,不单是从学生的考核成绩上来评价,还在学院内设立了专门的教学监管体系,督导组会不定期地进行课堂教学的抽查与监管。更重要的是毕业的学生受到企业的好评,这是对我们课程质量最客观的评价。 课程评估 (一)基本达到预期目的 经过多年的教学实践,CDIO教学模式在《集成电路版图设计》课程中已初见成效,不仅学生在学习过程中表现出很高的积极性,参加职业资格认证测试的微电子专业的学生全部取得了集成电路版图设计师四级职业证书,通过对2008届、2009界毕业生就业调查,我院微电子类专业的毕业生,被苏州工业园区、苏州新区多家知名外企争相录用,就业率达100%。这些企业普遍认为我院的学生工作上手快,适应能力强,担任技术员及助理工程师以上岗位的占75%左右,不少学生已升任工程师助理及工程师。 (二)改进方向和途径 配合微电子专业建设,进行课程教学改革,使我们培养出来的学生全方位发展,符合企业的需求,不是单搞课程的开发,而是要建立起贯通的课程体系,从研发到制造,把先进的CDIO教学模式合理运用到自己的教学实践中去,不能机械地照搬照抄;要针对学生的实际水平和教学内容,提供知识供学生学习。要加强与企业的合作,紧随行业技术的更新步伐,及时更新案例项目。 CDIO教育模式的先进性、普遍实用性是毋庸置疑的,许多学院结合本校和行业特点都探索出新的模式。我们借鉴新加坡南洋理工学院教学模块化的成功案例,利用CDIO教育模式对《集成电路版图设计》课程进行开发,对高等职业教育的课程改革有一定的指导和借鉴作用。 作者简介: 孙丽莉(1976―),女,辽宁复县人,硕士,苏州工业园区职业技术学院教师,研究方向为微电子技术。 版图设计毕业论文:基于九天EDA系统的全定制版图设计 摘要:以反相器等基本单元版图设计为基础,利用华大电子推广的九天EDA系统软件,采用0.6um硅栅CMOS工艺,按照全定制集成电路的后端设计流程,即基本单元建立、版图布局布线以及版图验证对用于数据采集的D触发器进行版图设计。其中着重对数字电路基本逻辑门版图设计技术进行了探讨。此版图已用于相关芯片的设计中,结果表明通过该软件系统设计的D触发器完全符合设计要求。 关键词:版图设计;九天EDA系统;D触发器 1引言 集成电路(Integrated Circuit,IC)把成千上万的电子元件包括晶体管、电阻、电容甚至电感集成在一个微小的芯片上。集成电路版图设计的合理与否、正确与否直接影响到集成电路产品的最终性能[1]。目前,集成电路版图设计的EDA ( Electronic Design Automation)工具较多,但主流的集成电路版图设计的EDA工具价格昂贵,而我国自主开发的九天EDA系统,具有很高的性价比,为我们提供了理想的集成电路设计工具。 2基本概念 2.1 版图 版图是将三维的立体结构转换为二维平面上的几何图形的设计过程,是一组相互套合的图形,各层版图相应于不同的工艺步骤,每一层版图用不同的图案来表示。它包括了电路尺寸、各层拓扑定义等器件的相关物理信息,是设计者交付给代工厂的最终输出。 2.2 版图设计 它将电路设计中的每一个元器件包括晶体管、电阻、电容等以及它们之间的连线转换成集成电路制造所需要的版图信息。主要包括图形划分、版图规划、布局布线及压缩等步骤[2]。版图设计是实现集成电路制造的必不可少的环节,它不仅关系到集成电路的功能是否正确,而且会在一定程度上影响集成电路的性能、面积、成本与功耗及可靠性等[3]。版图设计是集成电路从设计走向制造的桥梁。 2.3 集成电路版图实现方法 集成电路版图实现方法可以分为全定制(Full-Custom)设计和半定制(Semi-Custom)设计[4]。半定制设计方法包括门阵列设计方法、门海设计方法、标准单元设计方法、积木块设计方法及可编程逻辑器件设计方法等。全定制设计方法是利用人机交互图形系统,由版图设计人员从每一个半导体器件的图形、尺寸开始设计,直至整个版图的布局和布线。全定制设计的特点是针对每一个元件进行电路参数和版图参数的优化,可以得到最佳的性能以及最小的芯片尺寸,有利于提高集成度和降低生产成本。随着设计自动化的不断进步,全定制设计所占比例逐年下降[5]。 3九天EDA系统简介 华大电子推广的应用的九天EDA系统是我国自主研发的大规模集成电路设计EDA工具,与国际上主流EDA系统兼容,支持百万门级的集成电路设计规模,可进行国际通用的标准数据格式转换,它已经在商业化的集成电路设计公司以及东南大学等国内二十多所高校中得到了应用,特别是在模拟和高速集成电路的设计中发挥了作用,成功开发出了许多实用的集成电路芯片[6]。其主要包括下面几个部分[7]:ZeniSE( Schematic Editor)原理图编辑工具,它可以进行EDIF格式转换,支持第三方的Spice仿真嵌入; ) ZeniPDT ( Physical Design Tool)版图编辑工具;它能提供多层次、多视窗、多单元的版图编辑功能,同时能够支持百万门规模的版图编辑操作;ZeniVERI ( Physical Design Verification Tools)版图验证工具它可以进行几何设计规则检查(DRC) 、电学规则检查( ERC) 及逻辑图网表和版图网表比较(LVS)等。 版图设计用到的工具模块是ZeniPDT,它具备层次化编辑和在线设计规则检查能力,并提供标准数据写出接口。其设计流程如图1所示[8], 4设计实例 任何一个CMOS数字电路系统都是由一些基本的逻辑单元(非门、与非门、或非门等)组成,而基本单元版图的设计是基于晶体管级的电路图设计的。因而在版图设计中,主要涉及到如何设计掩膜版的形状、如何排列晶体管、接触孔的位置的安排以及信号引线的位置安排等。以下以一个用于数据采集的D触发器为例进行设计。 4.1 D触发器电路图及工作原理 D触发器电路图,如图2所示,此电路图是通过九天EDA系统工具的ZSE模块构建的,其基本工作原理是:首先设置CLB=1。当时钟信号CLK=0时,DATA信号通过导通的TG1进入主寄存器单元,从寄存器由于TG4的导通而形成闭合环路,锁存原来的信号,维持输出信号不变。当CLK从0跳变到1时,主寄存器单元由于TG2的导通而形成闭合回路,锁存住上半拍输入的DATA信号,这个信号同时又通过TG3经一个与非门和一个反相器到达Q端输出。当CLK再从1跳变到0时,D触发器又进入输入信号并锁存原来的输出状态。对于记忆单元有时必须进行设置,电路中的CLB信号就担当了触发器置0 的任务。当CLB=0时,两个与非门的输出被强制置到1,不论时钟处于0还是1,输出端Q均被置为0。 4.2 D触发器子单元版图设计 图2所示的D触发器由五个反相器、两个与非门、两个传输门和两个钟控反相器组成。选择适当的逻辑门单元版图,用这些单元模块构成D触发器。 对于全定制的集成电路版图设计,需要工作平台,包括设计硬件、设计使用的EDA软件以及版图设计的工艺文件和规则文件。此D触发器的设计硬件是一台SUN Ultra10工作站,设计软件是九天EDA系统,采用0.6um硅栅CMOS工艺。 CMOS反相器是数字电路中最基本单元,由一对互补的MOS管组成。上面为PMOS管(负载管),下面为NMOS管(驱动管)。由反相器电路的逻辑“非”功能可以扩展出“与非”、“或非”等基本逻辑电路,进而得到各种组合逻辑电路和时序逻辑电路。 在电路图中,各器件端点之间所画的线表示连线,可以用两条线的简单交叉来表示。但对于具体的物理版图设计,必须关心不同连线层之间物理上的相互关系。在硅CMOS工艺中,不能把N型和 P型扩散区直接连接。因此,在物理结构上必须有一种实现简单的漏极之间的连接方法。例如,在物理版图中至少需要一条连线和两个接触孔。这条连线通常采用金属线。可得如图3(a)所示的反相器的局部的符号电路版图。同理,可以通过金属线和接触孔制作MOS管源端连接到电源VDD和地VSS的简单连线,如图3(b)所示。电源线和地线通常采用金属线,栅极连接可以用简单的多晶硅条制作。图3(c)给出了最后的符号电路版图。 通过九天版图设计工具绘制的反相器版图如图4所示。其他基本单元的版图可依此建立。 4.3 D触发器版图设计 先建立一个名为DFF的库,然后把建立的各个单元版图保存在DFF库中,同时在库中建立名为dff的新单元。调用各子单元,并进行相应D触发器的版图布局,接着就是单元间的连线。主要用到的层是金属1、金属2和多晶硅进行连接布线。接触孔是用来连接有源区和金属1,通孔用来连接金属1和金属2,多晶硅和多晶硅以及相同层金属之间可以直接连接。版图设计完成后,再利用版图验证工具ZeniVERI对该版图进行了版图验证。最后,经过验证后D触发器的版图如图5所示。 5结语 在分析CMOS 0.6um设计规则和工艺文件后,采用九天EDA系统,以D触发器为例进行了版图设计。实践表明,九天EDA系统工具具有很好的界面和处理能力。该版图已用于相关芯片的设计中,设计的D触发器完全符合设计要求。 作者简介 杨依忠,讲师,主要研究方向是混合集成电路设计。 版图设计毕业论文:面向企业的IC版图设计教学探讨 摘要:本文在分析国内集成电路(IC)设计企业对版图设计要求的基础上,调查了已从事版图设计的一些学生在校期间所学的版图知识与企业要求的差异,针对版图教学存在的一些教学与企业对版图设计具体要求的不同,深入探讨IC版图教学内容和实现方法,规划版图教学与实践的紧密结合。强调版图教学与目前主流工艺、常用电路以及设计软件同步并重。 关键词:版图设计;集成电路;教学与实践 目前,集成电路设计公司在招聘新版图设计员工时,都希望找到已经具备一定工作经验的,并且熟悉本行业规范的设计师。但是,IC设计这个行业圈并不大,招聘人才难觅,不得不从其他同行业挖人才或通过猎头公司。企业不得不付出很高的薪资,设计师才会考虑跳槽,于是一些企业将招聘新员工目标转向了应届毕业生或在校生,以提供较低薪酬聘用员工或实习方式来培养适合本公司的版图师。一些具备版图设计知识的即将毕业学生就进入了IC设计行业。但是,企业通常在招聘时或是毕业生进入企业一段时间后发现,即使是懂点版图知识的新员工,电路和工艺的知识差强人意,再就是行业术语与设计软件使用不够熟练、甚至不懂。这就要求我们在版图教学时渗入电路与工艺等知识,使学生明确其中紧密关联关系,树立电路、工艺以及设计软件为版图设计服务的理念。 一、企业对IC版图设计的要求分析 集成电路设计公司在招聘版图设计员工时,除了对员工的个人素质和英语的应用能力等要求之外,大部分是考查专业应用的能力。一般都会对新员工做以下要求:熟悉半导体器件物理、CMOS或BiCMOS、BCD集成电路制造工艺;熟悉集成电路(数字、模拟)设计,了解电路原理,设计关键点;熟悉Foundry厂提供的工艺参数、设计规则;掌握主流版图设计和版图验证相关EDA工具;完成手工版图设计和工艺验证[1,2]。另外,公司希望合格的版图设计人员除了懂得IC设计、版图设计方面的专业知识,还要熟悉Foundry厂的工作流程、制程原理等相关知识[3]。正因为其需要掌握的知识面广,而国内学校开设这方面专业比较晚,IC版图设计工程师的人才缺口更为巨大,所以拥有一定工作经验的设计工程师,就成为各设计公司和猎头公司争相角逐的人才[4,5]。 二、针对企业要求的版图设计教学规划 1.数字版图设计。数字集成电路版图设计是由自动布局布线工具结合版图验证工具实现的。自动布局布线工具加载准备好的由verilog程序经过DC综合后的网表文件与Foundry提供的数字逻辑标准单元版图库文件和I/O的库文件,它包括物理库、时序库、时序约束文件。在数字版图设计时,一是熟练使用自动布局布线工具如Encounter、Astro等,鉴于很少有学校开设这门课程,可以推荐学生自学或是参加专业培训。二是数字逻辑标准单元版图库的设计,可以由Foundry厂提供,也可由公司自定制标准单元版图库,因此对于初学者而言设计好标准单元版图使其符合行业规范至关重要。 2.模拟版图设计。在模拟集成电路设计中,无论是CMOS还是双极型电路,主要目标并不是芯片的尺寸,而是优化电路的性能,匹配精度、速度和各种功能方面的问题。作为版图设计者,更关心的是电路的性能,了解电压和电流以及它们之间的相互关系,应当知道为什么差分对需要匹配,应当知道有关信号流、降低寄生参数、电流密度、器件方位、布线等需要考虑的问题。模拟版图是在注重电路性能的基础上去优化尺寸的,面积在某种程度上说仍然是一个问题,但不再是压倒一切的问题。在模拟电路版图设计中,性能比尺寸更重要。另外,模拟集成电路版图设计师作为前端电路设计师的助手,经常需要与前端工程师交流,看是否需要版图匹配、布线是否合理、导线是否有大电流流过等,这就要求版图设计师不仅懂工艺而且能看懂模拟电路。 3.逆向版图设计。集成电路逆向设计其实就是芯片反向设计。它是通过对芯片内部电路的提取与分析、整理,实现对芯片技术原理、设计思路、工艺制造、结构机制等方面的深入洞悉。因此,对工艺了解的要求更高。反向设计流程包括电路提取、电路整理、分析仿真验证、电路调整、版图提取整理、版图绘制验证及后仿真等。设计公司对反向版图设计的要求较高,版图设计工作还涵盖了电路提取与整理,这就要求版图设计师不仅要深入了解工艺流程;而且还要熟悉模拟电路和数字标准单元电路工作原理。 三、教学实现 1.数字版图。数字集成电路版图在教学时,一是掌握自动布局布线工具的使用,还需要对UNIX或LINUX系统熟悉,尤其是一些常用的基本指令;二是数字逻辑单元版图的设计,目前数字集成电路设计大都采用CMOS工艺,因此,必须深入学习CMOS工艺流程。在教学时,可以做个形象的PPT,空间立体感要强,使学生更容易理解CMOS工艺的层次、空间感。逻辑单元版图具体教学方法应当采用上机操作并配备投影仪,教师一边讲解电路和绘制版图,一边讲解软件的操作、设计规则、画版图步骤、注意事项,学生跟着一步一步紧随教师演示学习如何画版图,同时教师可适当调整教学速度,适时停下来检查学生的学习情况,若有错加以纠正。这样,教师一个单元版图讲解完毕,学生亦完成一个单元版图。亦步亦趋、步步跟随,学生的注意力更容易集中,掌握速度更快。课堂讲解完成后,安排学生实验以巩固所学。逻辑单元版图教学内容安排应当采用目前常用的单元,并具有代表性、扩展性,使学生可以举一反三,扩展到整个单元库。具体单元内容安排如反相器、与非门/或非门、选择器、异或门/同或门、D触发器与SRAM等。在教授时一定要注意符合行业规范,比如单元的高度、宽度的确定要符合自动布局布线的要求;单元版图一定要最小化,如异或门与触发器等常使用传输门实现,绘制版图时注意晶体管源漏区的合并;大尺寸晶体管的串并联安排合理等。 2.模拟版图。模拟集成电路版图设计更注重电路的性能实现,经常需要与前端电路设计工程师交流。因此,版图教学时教师须要求学生掌握模拟集成电路的基本原理,学生能识CMOS模拟电路,与前端电路工程师交流无障碍。同时也要求学生掌握工艺对模拟版图的影响,熟练运用模拟版图的晶体管匹配、保护环、Dummy晶体管等关键技术。在教学方法上,依然采用数字集成电路版图的教学过程,实现教与学的同步。在内容安排上,一是以运算放大器为例,深入讲解差分对管、电流镜、电容的匹配机理,版图匹配时结构采用一维还是二维,具体是如何布局的,以及保护环与dummy管版图绘制技术。二是以带隙基准电压源为例,深入讲解N阱CMOS工艺下双极晶体管PNP与电阻匹配的版图绘制技术。在教学时需注意晶体管与电阻并联拆分的合理性、电阻与电容的类型与计算方法以及布线的规范性。 3.逆向版图设计。逆向集成电路版图设计需要学生掌握数字标准单元的命名规范、所有标准单元电路结构、常用模拟电路的结构以及芯片的工艺,要求学生熟悉模拟和数字集成单元电路。这样才可以在逆向提取电路与版图时,做到准确无误。教学方法同样还是采用数字集成电路版图教学流程,达到学以致用。教学内容当以一个既含数字电路又含模拟电路的芯片为例。为了提取数字单元电路,需讲解foundry提供的标准单元库里的单元电路与命名规范。在提取单元电路教学时,说明数字电路需要归并同类图形,例如与非门、或非门、触发器等,同样的图形不要分析多次。强调学生注意电路的共性、版图布局与布线的规律性,做到熟能生巧。模拟电路的提取与版图绘制教学要求学生掌握模拟集成电路常用电路结构与工作原理,因为逆向设计软件提出的元器件符号应该按照易于理解的电路整理,使其他人员也能看出你提取电路的功能,做到准确通用规范性。 集成电路版图设计教学应面向企业,按照企业对设计工程师的要求来安排教学,做到教学与实践的紧密结合。从教学开始就向学生灌输IC行业知识,定位准确,学生明确自己应该掌握哪些相关知识。本文从集成电路数字版图、模拟版图和逆向设计版图这三个方面就如何开展教学可以满足企业对版图工程师的要求展开探讨,安排教学有针对性。在教学方法与内容上做了分析探讨,力求让学生在毕业后可以顺利进入IC行业做出努力。 作者简介:李亮(1979-),男,内蒙察右前旗人,讲师,就职于苏州市职业大学电子信息工程学院,研究方向:集成电路设计与教学研究。 版图设计毕业论文:JFET输入双运算放大器集成电路芯片的版图设计 摘要:介绍了基于4μm双极对通隔离兼容JFET工艺的双运算放大器集成电路芯片的版图设计。版图设计的主出发点是高精度、高速和高可靠性三方面。版图中各模块采用对称设计,关键元件的匹配采用了共质心对称设计。芯片测试结果表明,JFET输入双运算放大器的输入偏置电流和失调电流均达到了200pA以下,电路的转换速率达到了10V/μs,增益带宽积4.5MHz,很好的实现了预定电路功能。芯片成品率达90%。 关键词:JFET;运算放大器;版图设计;可靠性 0 引言 该JFET输入运算放大器主要用在高速积分器、快速D/A转换器、采样-保持等电路中,其关键技术指标是高精度、高速和高可靠。作为集成电路设计流程中最重要的一个环节,芯片版图的设计将是提高电路精度、成品率和可靠性的关键因素。 1 芯片功能及原理图 本文设计的JFET输入双运算放大器输入偏置电流最大200pA,失调电流最大50pA,失调电压最大2mV,共模抑制比最小85dB,电源抑制比最小85dB,电压增益最小90dB,转换速率最小10V/μs,增益带宽积最小4.5MHz。电路由失调调零电路、输入ESD保护电路、偏置电路、差分输入电路、电压放大电路、输出扩流电路、保护电路组成。电路原理图如图1所示。 2 芯片版图设计 2.1 芯片版图的平面设计 本文设计的JFET输入双运算放大器最大的热源就是输出扩流电路,为了保证电路精度,降低温度对输入部分的影响,应该将差分输入电路远离输出扩流电路;保护电路需要测量输出管的电流和结温(主要是电流),因此需把它放在贴近输出扩流电路的位置;电路失调调零电路考虑到电路中测应放在芯片边缘;偏置电路采用正温度系数的扩散电阻和负温度系数的齐纳二极管串联,基本消除了温度的影响,可以放在输出扩流电路边上,同时降低了温度对差分输入电路的影响。 考虑到电路的高可靠性能,在电路的输入、输出、电源端均加上ESD保护电路,提高电路抗静电等级。 综上所述,结合具体布线情况,得出了芯片版图的整体布局,如图2所示。 2.2 主要模块及元器件版图设计 本设计采用4μm双极对通隔离兼容JFET工艺,单层金属布线,共15次光刻版,全部采用负胶接触光刻。最小特征尺寸为4μm,外延层厚度12μm,电阻率3Ω・cm,基区结深2.5~3.0μm。 2.2.1 标准元器件版图设计 本设计中用到的标准元件主要有P沟道JFET、外延型JFET,小功率npn晶体管、横向pnp管、电阻、电容。P沟道JFET沟道长度设计为10μm。外延型JFET沟道宽度设计为32μm。小功率npn晶体管发射区下限尺寸主要受光刻精度的限制,小于4mA的npn晶体管发射区为φ22μm圆形,发射极电流按0.1mA/μm计算【1】;4~25mA的npn晶体管发射区设计为200μm×18μm的矩形。纵向pnp晶体管发射区设计为350μm×30μm的矩形,同时在发射区做重掺杂,提高纵向pnp管的大电流增益。横向pnp管基区宽度设计为14μm。 另外,设计时还采用了发射极铝层大面积覆盖(过EB结势垒区),以减少表面复合,提高npn管和横向pnp管的小电流放大倍数【1】。 本设计中采用的电阻主要有基区电阻和高硼注入电阻。对于精度要求高、匹配性好的电阻采用基区电阻,如差分输入端要求精确匹配的电阻。为了保证电阻的精度和好的匹配性,设计时尽量避免弯头的出现。其余要求不高且阻值较大的电阻采用高B注入电阻,为了形成可靠的欧姆接触,在接触孔下的扩散区做了重掺杂。 电容器的设计采用MIS电容器,考虑电路对转换速率的要求,电容面积按2pF/10000μm2计算。 2.2.2 差分输入电路的版图设计 差分输入电路的精度是影响JFET输入运算放大器的最主要因素。因此,在版图设计时除了合适的布局外,还要充分考虑到该部分电路所用元器件的匹配性,设计时主要采用以下匹配原则:(1)JFET采用统一的几何形状,放置在最相邻的位置,采用共质心拓扑结构交叉耦合的版图设计【2】;(2)JFET所属隔离岛实行N+重掺杂,保证隔离岛等电位,减小JFET表面漏电;(3)npn晶体管发射区采用φ22μm圆形结构,放置在JFET边上,采用交叉耦合的版图设计,减小输入级有源负载失配对失调的影响;(4)匹配好的JFET远离芯片热源,放置在芯片的对称轴上;(5)所用电阻均为基区电阻,条宽为20μm。采用上述原则设计出如下结构: 经布局规划,模块实现和版图优化,得到芯片的整体版图(图4),芯片版图尺寸为:3380μm×1860μm。 3 流片结果及分析 芯片版图经总体布局、布线设计完成后,对版图进行了DRC和LVS检查,并在流片厂双极对通隔离兼容JFET工艺线成功流片,芯片图形如图5所示。 表1是该运算放大器样品的上机测试参数与国外同型号产品对比结果。从表1可以看出,该运算放大器达到了国外同型号产品的参数要求(实测时TI公司同类产品IB为100pA左右,Linear Technology公司同类产品IB为150pA左右),可以替代进口的同型产品。 4 结语 为了实现高精度、高速、高可靠运算放大器,本文设计出了一种输入级完全对称的版图结构。芯片版图经总体布局、布线设计完成,并在流片厂成功流片。结果表明,该芯片的性能指标优于国内同型产品,版图设计很好地实现了电路功能,初测芯片的成品率达90%。 版图设计毕业论文:汽车电打火控制芯片的输入模块的版图设计与验证 摘 要 本文介绍了一款应用于汽车工程领域的电打火控制芯片的输入模块的版图设计与验证。采用标准双极工艺,全定制的设计对输入模块进行布局布线,并完成了后端验证。本芯片功耗低、成本低,性能稳定。 【关键词】电打火控制芯片 版图设计 1 引言 汽车电打火控制芯片是为使用霍尔效应管的无触点点火系统所设计的一款电打火控制芯片。芯片通过驱动外接的NPN达林顿管来控制点火线圈,使其获得足够的点火能量,只伴随很少的能量损失。本次设计的汽车电打火芯片共包含10个模块:基准电压模块、霍尔效应管输入模块、过压保护模块、占空比控制模块、限流保护电流模块、控制转换模块、缓慢恢复模块、不饱和感应模块、衡通保护模块、驱动电路模块和RPM模块。本文主要讨论了在系统设计和电路设计完成后,对输入模块:基准电压模块和霍尔效应管输入模块电路进行详细分析,并进行仿真,然后完成后端设计以及相关的验证工作。 本文电路中所采用的器件全部是双极型器件,采用5微米标准双极工艺进行版图设计。由于芯片整体电路图比较大,所以将电路图分成若干个模块分别设计,设计前先要将每个模块中的器件的大致位置规划好,在后面的整体版图整理中,再根据工艺线给出的封装结构调整各模块中器件和焊盘的位置。 2 电路分析、仿真结果以及版图设计 2.1 基准电压模块 电路如图1所示,当V3开始给整个电路供电时,随着V3的升高,Q58先导通,从而使Q60导通,Q57、Q58构成达林顿管。Q60的导通,使得镜像电流源Q59-1和Q59-2导通,开始为Q56,Q53,R33组成的能隙基准源供电,并最终在Q38的基极上产生1.25V的基准电压。基准电压产生后,Q61的B极电位为1.9V左右,高于Q60的B极电位(1.4V),所以,Q60截止。R31,Q57,Q58,Q60组成了基准电压部分的启动电路。 基准电压模块中的关键器件: (1)Q53和Q56的面积比要严格匹配,R33的大小影响基准电压值。 (2)R27、R28匹配。 基准电压模块的版图设计:根据隔离区划分标准,集电极电位相同晶体管可以放在同一个隔离区内,将基准电压模块电路图划分成10个隔离区。然后在各个隔离区内设计器件。 2.1.1 晶体管的设计 设计芯片一般情况下先调整晶体管的尺寸。虽然将晶体管的尺寸调到最小,会增大串联器件的电阻和增大时间常数,但是可以减小芯片面积,权衡利弊,缩小器件尺寸所Ю吹暮么σ远远大于它所带来的坏处。设计晶体管版图,首先要设计出一个最小尺寸的晶体管,这个最小尺寸的晶体管是根据本工艺线的工艺水平定出来的,本设计中最小尺寸晶体管的发射极面积是14×14μm2,然后在这个基础上考虑图形最小间距,逐步套合成一个最小尺寸的晶体管,也就是单位管。 根据对电路的分析、仿真,计算出电路图中所有晶体管发射区的尺寸,以单位管为标准,将计算出的发射区面积都表示为单位管的N倍。然后根据单位管的尺寸和本条工艺线所给出的最小设计规则,设计出各个晶体管的版图。 2.1.2 电阻的设计 根据不同类型的电阻具有不同的方块电阻,将大阻值的电阻设计为注入电阻,小阻值的电阻设计为扩散电阻,更大阻值的电阻设计为夹层电阻。 根据电阻公式: 可以根据工艺线的端头修正因子和版图中的布局情况电阻的形状和拐角个数。模块中共有15个电阻,经过计算分析,其中有一个是基区扩散电阻,其余的是注入电阻,方块电阻数全部标注在电路图中。 2.1.3 电容的设计 模块中只有一个电容,电容值为2pF,根据式(2)可以算出电容面积为: 算出电容的面积后,将这个电容做成梳状电容,使P区和N区的重迭面积为5000 就可以满足电容值为2pF的要求。 将电路图中的每个器件设计好之后,对比电路图,符合低风险合并规则的器件可以合并以减少面积。然后再参考电路图进行布线。基准电压模块版图设计如图2所示。 2.2 霍尔效应管输入模块 电路如图3所示,Q108的基极为其输出信号。霍尔效应管产生的信号从PIN5进入(V1),直接传给Q113的B极,Q113的B极与Q119的B极电位进行比较。当霍尔效应管产生的信号为高时,Q113极的B极电位为高,高于Q119的B极电位,所以,Q119导通,Q113截止。Q119的导通,使得Q111的B极电位为高,导通,从而将Q120-2的电流全部拉走,使得没有电流从Q108、Q112和R75中流过,此时模块的输出(Q108的基极)为低,约为0V。反之,上述各管子工作状态相反,模块输出为高,约为0.7V。Q114、Q115和D4组成了一个过压保护,使从霍尔效应管输入的信号不会过高,将其上限限定为(Vcc+2.1)V。霍尔效应管输入电路模块版图设计如图4所示。 3 版图验证 完成版图设计的电路性能由于诸多物理因素的介入,与逻辑设计、电路设计的结果相比,会有一定的变化,因此必须对版图进行验证,主要包括几何设计规则检查(DRC),电学规则检查(ERC),网表一致性检查(LVS),电路功能和性能验证(后仿真)等部分。这些检查工作能为电路的版图设计的正确性提供依据。本设计对绘制完的版图进行了DRC和LVS验证。 4 结论 这款电打火控制芯片的设计成功,填补了国内类似芯片的设计空白,更重要的是这款芯片的所有元器件几乎都采用最小设计尺寸,使芯片面积、功耗最小,从而提高了芯片的利用率,节省了设计成本。 版图设计毕业论文:“集成电路版图设计”教学探索与实践 摘要:集成电路版图设计起着承接电路设计和芯片实现的重要作用,是集成电路设计流程中必不可少的环节,同时也是应用型集成电路人才的培养方向。对集成电路版图设计理论教学和实验教学过程的实施进行了探索和实践。以CMOS与非门为例,介绍了基于主流EDA工具的完整集成电路版图设计流程的教学实例。 关键词:集成电路设计;版图;EDA 集成电路是当今信息技术产业高速发展的基础和源动力,已经高度渗透与融合到国民经济和社会发展的每个领域,其技术水平和发展规模已成为衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志之一[1],美国更将其视为未来20年从根本上改造制造业的四大技术领域之首。我国拥有全球最大、增长最快的集成电路市场,2013年规模达9166亿元,占全球市场份额的50%左右。近年来,国家大力发展集成电路,在上海浦东等地建立了集成电路产业基地,对于集成电路设计、制造、封装、测试等方面的专门技术人才需求巨大。为了适应产业需求,推进我国集成电路发展,许多高校开设了电子科学与技术专业,以培养集成电路方向的专业人才。集成电路版图设计是电路设计与集成电路工艺之间必不可少的环节。据相关统计,在从事集成电路设计工作的电子科学与技术专业的应届毕业生中,由于具有更多的电路知识储备,研究生的从业比例比本科生高出很多。而以集成电路版图为代表包括集成电路测试以及工艺等与集成电路设计相关的工作,相对而言对电路设计知识的要求低很多。因而集成电路版图设计岗位对本科生而言更具竞争力。在版图设计岗位工作若干年知识和经验的积累也将有利于从事集成电路设计工作。因此,版图设计工程师的培养也成为了上海电力学院电子科学与技术专业本科人才培养的重要方向和办学特色。本文根据上海电力学院电子科学与技术专业建设的目标,结合本校人才培养和专业建设目标,就集成电路版图设计理论和实验教学环节进行了探索和实践。 一、优化理论教学方法,丰富教学手段,突出课程特点 集成电路版图作为一门电子科学与技术专业重要的专业课程,教学内容与电子技术(模拟电路和数字电路)、半导体器件、集成电路设计基础等先修课程中的电路理论、器件基础和工艺原理等理论知识紧密联系,同时版图设计具有很强的实践特点。因此,必须从本专业学生的实际特点和整个专业课程布局出发,注重课程与其他课程承前启后,有机融合,摸索出一套实用有效的教学方法。在理论授课过程中从集成电路的设计流程入手,在CMOS集成电路和双极集成电路基本工艺进行概述的基础上,从版图基本单元到电路再到芯片循序渐进地讲授集成电路版图结构、设计原理和方法,做到与上游知识点的融会贯通。 集成电路的规模已发展到片上系统(SOC)阶段,教科书的更新速度远远落后于集成电路技术的发展速度。集成电路工艺线宽达到了纳米量级,对于集成电路版图设计在当前工艺条件下出现的新问题和新规则,通过查阅最新的文献资料,向学生介绍版图设计前沿技术与发展趋势,开拓学生视野,提升学习热情。在课堂教学中尽量减少冗长的公式和繁复的理论推导,将理论讲解和工程实践相结合,通过工程案例使学生了解版图设计是科学、技术和经验的有机结合。比如,在有关天线效应的教学过程中针对一款采用中芯国际(SMIC)0.18um 1p6m工艺的雷达信号处理SOC 芯片,结合跳线法和反偏二极管的天线效应消除方法,详细阐述版图设计中完全修正天线规则违例的关键步骤,极大地激发了学生的学习兴趣,收到了较好的教学效果。 集成电路版图起着承接电路设计和芯片实现的重要作用。通过版图设计,可以将立体的电路转化为二维的平面几何图形,再通过工艺加工转化为基于半导体硅材料的立体结构[2]。集成电路版图设计是集成电路流程中的重要环节,与集成电路工艺密切相关。为了让学生获得直观、准确和清楚的认识,制作了形象生动、图文并茂的多媒体教学课件,将集成电路典型的设计流程、双极和CMOS集成电路工艺流程、芯片内部结构、版图的层次等内容以图片、Flash动画、视频等形式进行展示。 版图包含了集成电路尺寸、各层拓扑定义等器件相关的物理信息数据[3]。掩膜上的图形决定着芯片上器件或连接物理层的尺寸。因此版图上的几何图形尺寸与芯片上物理层的尺寸直接相关。而集成电路制造厂家根据版图数据来制造掩膜,对于同种工艺各个foundry厂商所提供的版图设计规则各不相同[4]。教学实践中注意将先进的典型芯片版图设计实例引入课堂,例如举出台湾积体电路制造公司(TSMC)的45nm CMOS工艺的数模转换器的芯片版图实例,让学生从当今业界实际制造芯片的角度学习和掌握版图设计的规则,同时切实感受到模拟版图和数字版图设计的艺术。 二、利用业界主流EDA工具,构建基于完整版图设计流程的实验体系 集成电路版图设计实验采用了Cadence公司的EDA工具进行版图设计。Cadence的EDA产品涵盖了电子设计的整个流程,包括系统级设计、功能验证、集成电路(IC)综合及布局布线、物理验证、PCB设计和硬件仿真建模模拟、混合信号及射频IC设计、全定制IC设计等。全球知名半导体与电子系统公司如AMD、NEC、三星、飞利浦均将Cadence软件作为其全球设计的标准。将业界主流的EDA设计软件引入实验教学环节,有利于学生毕业后很快适应岗位,尽快进入角色。 专业实验室配备了多台高性能Sun服务器、工作站以及60台供学生实验用的PC机。服务器中安装的Cadence 工具主要包括:Verilog HDL的仿真工具Verilog-X、电路图设计工具Composer、电路模拟工具Analog Artist、版图设计工具Virtuoso Layout Editing、版图验证工具Dracula 和Diva、自动布局布线工具Preview和Silicon Ensemble。 Cadence软件是按照库(Library)、单元(Cell)、和视图(View)的层次实现对文件的管理。库、单元和视图三者之间的关系为库文件是一组单元的集合,包含着各个单元的不同视图。库文件包括技术库和设计库两种,设计库是针对用户设立,不同的用户可以有不同的设计库。而技术库是针对工艺设立,不同特征尺寸的工艺、不同的芯片制造商的技术库不同。为了让学生在掌握主流EDA工具使用的同时对版图设计流程有准确、深入的理解,安排针对无锡上华公司0.6um两层多晶硅两层金属(Double Poly Double Metal)混合信号CMOS工艺的一系列实验让学生掌握包括从电路图的建立、版图建立与编辑、电学规则检查(ERC),设计规则检查(DRC)、到电路图-版图一致性检查(LVS)的完整的版图设计流程[5]。通过完整的基于设计流程的版图实验使学生能较好地掌握电路设计工具Composer、版图设计工具Virtuoso Layout Editor以及版图验证工具Dracula和Diva的使用,同时对版图设计的关键步骤形成清晰的认识。 以下以CMOS与非门为例,介绍基于一个完整的数字版图设计流程的教学实例。 在CMOS与非门的版图设计中,首先要求学生建立设计库和技术库,在技术库中加载CSMC 0.6um的工艺的技术文件,将设计库与技术库进行关联。然后在设计库中用Composer中建立相应的电路原理图(schematic),进行ERC检查。再根据电路原理图用Virtuoso Layout Editor工具绘制对应的版图(layout)。版图绘制步骤依次为MOS晶体管的有源区、多晶硅栅极、MOS管源区和漏区的接触孔、P+注入、N阱、N阱接触、N+注入、衬底接触、金属连线、电源线、地线、输入及输出。基本的版图绘制完成之后,将输入、输出端口以及电源线和地线的名称标注于版图的适当位置处,再在Dracula工具中利用几何设计规则文件进行DRC验证。然后利用GDS版图数据与电路图网表进行版图与原理图一致性检查(LVS),修改其中的错误并按最小面积优化版图,最后版图全部通过检查,设计完成。图1和图2分别给出了CMOS与非门的原理图和版图。 三、结束语 集成电路版图设计教学是电子科学与技术专业和相关电类专业培养应用型集成电路人才的重要环节,使学生巩固了集成电路电路原理、工艺和器件等理论知识,掌握了集成电路版图设计流程、方法和主流的EDA版图工具的使用,提高了学生的工程实践能力,同时培养了学生分析问题、解决问题的能力。随着集成电路飞速发展到纳米工艺,版图相关的新技术和设计规则不断涌现。因此,在今后的教学改革工作中,与时俱进,围绕先进的实际设计案例将课堂教学和设计应用紧密结合,构建集成电路版图设计的教学和实践体系,具有重要的意义。 版图设计毕业论文:数模混合集成电路版图设计的涨缩技术 摘 要:文章介绍了在数模混合版图设计中,如何把版图不同模块的涨缩需求,用一种完善的自动化程序技术方案来实现,并且可以批处理所有需要涨缩的版图数据。 关键词:数字;模拟;集成电路;版图设计;人工处理;程序化处理 随着集成电路技术的进步,晶体管尺寸越来越小。对于很多经过晶圆片验证的产品,需要通过版图等比例缩小,直接用于更小的工艺平台,不用重新设计版图,就可以流片,从而获得高集成度的效果,极大地提高了效率,节省了成本。而一个数模混合产品中包含数字部分和模拟部分,对于数字 IP,尤其是标准单元, 用于更小工艺平台的时候,可以直接采用版图等比例缩小的方式;而对于一些模拟IP来说,应用于更小工艺平台的时候,为了保持性能的最优化,需要保持原验证的同等条件;而对于工艺的临界尺寸(Critical Dimension, CD)来说,希望整个产品的接触孔的宽度是一致的。对于这样一个产品多种涨缩,部分还需要层次之间布尔操作的需求,本文提供一种完善的自动化流程方案来解决这种版图特殊涨缩的方法,可以程序化地批处理所有需要涨缩的版图数据。 1 客户项目涨缩需求概述 华润上华0.18 μm工艺线有3个差异不大的平台―0.18 μm, 0.162 μm ,0.153 μm。客户的产品很多已经在0.18 μm工艺平台验证过,为了增加单片晶圆片上的管芯的数量,提高利润空间,客户会直接把0.18 μm工艺平台验证过的产品等比例缩小到0.162 μm或者0.153 μm的两个工艺平台进行重新流片。而数字IP可以直接等比例缩小,但是模拟IP希望能直接用0.18 μm工艺平台设计方案,这两种IP类型共存于一个数模混合产品中,需要分别对这两种IP进行不同的操作,而且由于工艺要求需要,某些版图层次需要进行其他特殊的处理。 图1是数模混合的简化示意图,包含了数字IP和模拟IP。客户需求有两个要求:(1)模拟IP尺寸保持不变,数字IP尺寸缩小到原始的0.9倍;(2)整个产品的接触孔的宽度保持原始的0.22 μm。 2 人工涨缩技术操作方式 传统的操作技术中,大部分需要靠人工干涉和人工画图来实现,效率很低,下面简述一下传统人工操作技术方案: (1)在图1的版图EDA工具窗口菜单中,调用图2版图属性对话框,通过修改其参数选项Magnification等于0.9,把数字IP缩小到原始的0.9倍。 (2)这种修改的方式会导致版图层次之间出现0.001 μm的gap(空隙),如图3所示,金属层出现的gap图形;这种0.001 μm的gap会出现在很多不同分层结构的连接层次之间。 (3)人工修补版图,首先要把所有出现gap的图形一一填充好,然后把模拟IP和数字IP之间的连接金属线的位置分别调整好。 (4)因为原始接触孔宽度等于0.22 μm,如图4所示,而缩小到0.9倍以后数字 IP部分的接触孔宽度等于0.198 μm;为了保持全芯片的接触孔宽度一致,必须人工的把数字 IP内部的接触孔宽度修改为0.22 μm。 每一个数模产品都是非常巨大的,包含的contact的数量是数以万计的,模拟IP和数字IP连线也都是非常复杂的,而且要从底层单元开始修改,单靠这种传统的人工修改,工作量是超负荷的,从而使客户产品直接shrink的效率就大大降低,影响到客户产品的上市时间。 3 程序化处理涨缩技术 3.1 程序化涨缩技术原理 针对传统方案的缺点,结合我们客户需求,同时更多的是依赖个人技术经验,发明了一种自动化批处理,人工干预少的技术方案,从而大大提高了客户产品涨缩的效率。优秀技术方案是采用EDA工具calibre drc语言,编写涨缩程序,再运行程序,从而达到客户需求。图5是客户数模产品的涨缩批处理流程。 基本原理:整个程序分为涨大(enlarge)和整体缩小(shrink )两个过程。IP涨大以后,会把相关的接触孔的宽度恢复到0.22 μm,然后把涨大后的IP重新整合在原始的版图中,最后把整合好的数据进行整体shrink,从而达到版图等比例缩小的目的。 3.2 批处理程序的结构 根据图5的客户需求原理,我们用calibre语言需要编写了两个程序,一个是enlarge程序,一个是shrink程序,两者程序架构大体相同。程序架构包含以下几个方面。 (1)Specification Statement(规范说明):定义版图数据基本信息和需要的功能选项。 (2)Input Layers Statement(输入层次说明):把版图数据的所有输入层次信息定义出来。 (3)Layer Operations(版图层次运算):根据项目要求,进行所有层次之间的布尔运算。 (4)Output New Layer(输出新的版图层次):把最终完成各种处理的版图数据输出。 通过上面3个语句,就可以把版图Metal1层次的gap修补,以此类推,所有需要修改gap的版图层次都可以按照此语法命令结构来完成。 整体shrink的程序和enlarge的程序结构相同,在shrink程序中可以把客户所有层次之间的布尔运算需求,通过命令语句执行,从而完成客户数据光罩层次的输出。其中的shrink选项,只需要在程序的规范说明里面来定义即可,命令行如下:DRC MAGNIFY RESULTS 0.9,即可完成shrink 90%的功能任务,如果定义DRC MAGNIFY RESULTS 0.85,即可完成shrink 85%的功能需求。 3.4 q缩程序的执行 编写完程序以后,把版图数据等比例缩小的任务就可以按照步骤执行,首先运行enlarge(涨大)程序,然后运行shrink(缩小)程序。步骤如下: (1)在enlarge程序里面定义要涨大的版图数据的gds;运行enlarge程序:caliberCdrc Chier enlarge程序。 (2)把前两步运行出来的版图数据,放入原始的版图gds中,修补接口连线;在shrink程序里面把第(3)输出的版图数据定义进入;运行shrink程序:calibre Cdrc Chier shrink程序。 (3)通过这几个步骤,我们就可以把版图等比例缩小,同时还维持了模拟IP的原始状态。 (4)程序运行出来的版图,我们就可以直接拿到工艺厂流片。 4 结语 本文详细讲述了如何利用常用的EDA calibre工具语言,批处理集成电路版图等比例缩小的方法。现在集成电路行业发展迅速,工艺水平不断提高,而器件特征尺寸也随着摩尔定律不断缩小,如果一些数模混合产品经过缩小,可以在新的工艺平台流片,有些经过验证的IP希望在原始的工艺尺寸下复用,这些客户需求,都可以通过本文所阐述的技术原理,高效率地实现,极大地节省了设计成本。涨缩程序可以推广于任何后端版图设计中,简单编写一个小的程序,就可以代替人工繁重的全定制版图设计,从而大大提高设计效率。 版图设计毕业论文:企业版图设计教学与实践 一、企业对IC版图设计的要求分析 集成电路设计公司在招聘版图设计员工时,除了对员工的个人素质和英语的应用能力等要求之外,大部分是考查专业应用的能力。一般都会对新员工做以下要求:熟悉半导体器件物理、CMOS或BiCMOS、BCD集成电路制造工艺;熟悉集成电路(数字、模拟)设计,了解电路原理,设计关键点;熟悉Foundry厂提供的工艺参数、设计规则;掌握主流版图设计和版图验证相关EDA工具;完成手工版图设计和工艺验证[1,2]。另外,公司希望合格的版图设计人员除了懂得IC设计、版图设计方面的专业知识,还要熟悉Foundry厂的工作流程、制程原理等相关知识[3]。正因为其需要掌握的知识面广,而国内学校开设这方面专业比较晚,IC版图设计工程师的人才缺口更为巨大,所以拥有一定工作经验的设计工程师,就成为各设计公司和猎头公司争相角逐的人才[4,5]。 二、针对企业要求的版图设计教学规划 1.数字版图设计。数字集成电路版图设计是由自动布局布线工具结合版图验证工具实现的。自动布局布线工具加载准备好的由verilog程序经过DC综合后的网表文件与Foundry提供的数字逻辑标准单元版图库文件和I/O的库文件,它包括物理库、时序库、时序约束文件。在数字版图设计时,一是熟练使用自动布局布线工具如Encounter、Astro等,鉴于很少有学校开设这门课程,可以推荐学生自学或是参加专业培训。二是数字逻辑标准单元版图库的设计,可以由Foundry厂提供,也可由公司自定制标准单元版图库,因此对于初学者而言设计好标准单元版图使其符合行业规范至关重要。2.模拟版图设计。在模拟集成电路设计中,无论是CMOS还是双极型电路,主要目标并不是芯片的尺寸,而是优化电路的性能,匹配精度、速度和各种功能方面的问题。作为版图设计者,更关心的是电路的性能,了解电压和电流以及它们之间的相互关系,应当知道为什么差分对需要匹配,应当知道有关信号流、降低寄生参数、电流密度、器件方位、布线等需要考虑的问题。模拟版图是在注重电路性能的基础上去优化尺寸的,面积在某种程度上说仍然是一个问题,但不再是压倒一切的问题。在模拟电路版图设计中,性能比尺寸更重要。另外,模拟集成电路版图设计师作为前端电路设计师的助手,经常需要与前端工程师交流,看是否需要版图匹配、布线是否合理、导线是否有大电流流过等,这就要求版图设计师不仅懂工艺而且能看懂模拟电路。3.逆向版图设计。集成电路逆向设计其实就是芯片反向设计。它是通过对芯片内部电路的提取与分析、整理,实现对芯片技术原理、设计思路、工艺制造、结构机制等方面的深入洞悉。因此,对工艺了解的要求更高。反向设计流程包括电路提取、电路整理、分析仿真验证、电路调整、版图提取整理、版图绘制验证及后仿真等。设计公司对反向版图设计的要求较高,版图设计工作还涵盖了电路提取与整理,这就要求版图设计师不仅要深入了解工艺流程;而且还要熟悉模拟电路和数字标准单元电路工作原理。 三、教学实现 1.数字版图。数字集成电路版图在教学时,一是掌握自动布局布线工具的使用,还需要对UNIX或LINUX系统熟悉,尤其是一些常用的基本指令;二是数字逻辑单元版图的设计,目前数字集成电路设计大都采用CMOS工艺,因此,必须深入学习CMOS工艺流程。在教学时,可以做个形象的PPT,空间立体感要强,使学生更容易理解CMOS工艺的层次、空间感。逻辑单元版图具体教学方法应当采用上机操作并配备投影仪,教师一边讲解电路和绘制版图,一边讲解软件的操作、设计规则、画版图步骤、注意事项,学生跟着一步一步紧随教师演示学习如何画版图,同时教师可适当调整教学速度,适时停下来检查学生的学习情况,若有错加以纠正。这样,教师一个单元版图讲解完毕,学生亦完成一个单元版图。亦步亦趋、步步跟随,学生的注意力更容易集中,掌握速度更快。课堂讲解完成后,安排学生实验以巩固所学。逻辑单元版图教学内容安排应当采用目前常用的单元,并具有代表性、扩展性,使学生可以举一反三,扩展到整个单元库。具体单元内容安排如反相器、与非门/或非门、选择器、异或门/同或门、D触发器与SRAM等。在教授时一定要注意符合行业规范,比如单元的高度、宽度的确定要符合自动布局布线的要求;单元版图一定要最小化,如异或门与触发器等常使用传输门实现,绘制版图时注意晶体管源漏区的合并;大尺寸晶体管的串并联安排合理等。2.模拟版图。模拟集成电路版图设计更注重电路的性能实现,经常需要与前端电路设计工程师交流。因此,版图教学时教师须要求学生掌握模拟集成电路的基本原理,学生能识CMOS模拟电路,与前端电路工程师交流无障碍。同时也要求学生掌握工艺对模拟版图的影响,熟练运用模拟版图的晶体管匹配、保护环、Dummy晶体管等关键技术。在教学方法上,依然采用数字集成电路版图的教学过程,实现教与学的同步。在内容安排上,一是以运算放大器为例,深入讲解差分对管、电流镜、电容的匹配机理,版图匹配时结构采用一维还是二维,具体是如何布局的,以及保护环与dummy管版图绘制技术。二是以带隙基准电压源为例,深入讲解N阱CMOS工艺下双极晶体管PNP与电阻匹配的版图绘制技术。在教学时需注意晶体管与电阻并联拆分的合理性、电阻与电容的类型与计算方法以及布线的规范性。3.逆向版图设计。逆向集成电路版图设计需要学生掌握数字标准单元的命名规范、所有标准单元电路结构、常用模拟电路的结构以及芯片的工艺,要求学生熟悉模拟和数字集成单元电路。这样才可以在逆向提取电路与版图时,做到准确无误。教学方法同样还是采用数字集成电路版图教学流程,达到学以致用。教学内容当以一个既含数字电路又含模拟电路的芯片为例。为了提取数字单元电路,需讲解foundry提供的标准单元库里的单元电路与命名规范。在提取单元电路教学时,说明数字电路需要归并同类图形,例如与非门、或非门、触发器等,同样的图形不要分析多次。强调学生注意电路的共性、版图布局与布线的规律性,做到熟能生巧。模拟电路的提取与版图绘制教学要求学生掌握模拟集成电路常用电路结构与工作原理,因为逆向设计软件提出的元器件符号应该按照易于理解的电路整理,使其他人员也能看出你提取电路的功能,做到准确通用规范性。集成电路版图设计教学应面向企业,按照企业对设计工程师的要求来安排教学,做到教学与实践的紧密结合。从教学开始就向学生灌输IC行业知识,定位准确,学生明确自己应该掌握哪些相关知识。本文从集成电路数字版图、模拟版图和逆向设计版图这三个方面就如何开展教学可以满足企业对版图工程师的要求展开探讨,安排教学有针对性。在教学方法与内容上做了分析探讨,力求让学生在毕业后可以顺利进入IC行业做出努力。 作者:李亮工作单位:苏州市职业大学电子信息工程学院
先进制造论文:先进制造技术课程的论文 先进制造技术内涵广泛、学科交叉,并且不断地发展与完备,在激烈的国际市场竞争中,制造业要求生存和发展,必须掌握并科学运用最先进的制造技术。先进制造技术也是改造传统产业的有力武器。先进制造技术的发展与产业化,将对国民经济的发展产生越来越大的影响。本文主要分析了当今我国先进制造技术的特点及发展趋势,介绍了当今制造技术面临的问题,论述了先进制造的前沿科学,并展望了先进制造技术的发展前景。制造业在国家企业生产力构成中占很大比重,因此若想增强综合国力,大力发展制造技术是必由之路。 关键词:先进制造 特点 发展现状 趋势 0引言:先进制造技术(Advanced Manufacturing Technology,简称为AMT)是指微电子技术、自动化技术、信息技术等先进技术给传统制造技术带来的种种变化与新型系统[1]。具体地说,就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。主要包括:计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等。AMT是制造业企业取得竞争优势的必要条件之一,但并非充分条件,其优势还有赖于能充分发挥技术威力的组织管理,有赖于技术、管理和人力资源的有机协调和融合。 1先进制造技术的特点: 1.1实用性: 首先先进制造技术应该能够为我们所用,是实用的,而不是观念上得东西,能够真正为人类造福的。其是一项面向工业应用并且兼备有实用性的新技术, 它的发展是针对某一具体制造业的需求而发展起来的先进的、适用的制造技术 , 它有明确的需求导向的特征, 其应用特别注意产品最好的实际效果 , 以提高制造业的综合经济效益和社会效益为最终目的。 1.2先进性: 其次,从他的命名来看,他显然应当具有先进性,这符合社会的发展,能够带动社会的生产力的前进才是他的关键所在。它从传统的工艺发展而来 , 既保留了过去制造技术中的有效要素, 又吸收了各种高新技术的最新成果 , 并与新技术实现了局部或系统集成,先进制造技术的优秀是优质、高效、低耗、清洁、灵活的工艺, 这些工艺也必须是经过优化的先进工艺 。 1.3 广泛性:再者,他应当具有广泛的应用,而不是单单用于某个狭窄的方面或者是个狭窄的技术。他应当能够为现在生产制造的绝大部分所使用,这样才能体 现先进制造技术的存在价值,才能激发科学研究者去研究发展它的决心。 先进制造技术是由计算机技术、设计技术、自动化技术、系统管理技术组成, 渗透到产品的设计、制造、生产组织、市场营销及回收再生等所有领域及其全过程。 1.4动态特性: 而且先进制造技术是一类技术,而不是单指某项技术,拥有一定的目标。是一个技术群, 并且是针对一定的应用目标 , 不断地吸收各种高新技术逐渐形成的新技术 , 因此这个技术群是一个动态技术 , 不同时期有不同的特点 , 通过不同形式发展不同国家和地区的制造技术。 1.5集成性: 先进制造技术由于专业、学科间的不断渗透、交叉、融合 , 界限逐渐淡化甚至消失 , 技术趋于系统化 , 已发展成为集机械、电子、信息、材料和管理技术于一体的新兴交叉学科 。 1.6效益、成本和质量的统一性: 先进制造技术能对市场变化作出敏捷的反应, 提出提高产品劳动生产率的有效途径 , 并且将其转变为以时间为优秀的效率、成本、质量的有机结合, 使其达到高度的统一 ,最终在市场竞争中立于不败之地 [2]。 2先进制造技术目前的发展及几种常见的技术介绍: 我国现阶段正大力发展先进制造技术,但是与国外顶尖技术还是有一定的差距,把我国的制造技术提高上去才能真正增强国家的综合实力,才能真正提高国家的科技竞争力,所以应当大力发展先进制造技术。 2.1主要的优秀技术及发展情况: 2.1.1快速成形, 英文是Rapid Prototyping, 是当代先进制造技术的一种. 快速成形技术是计算机辅助设计及制造技术、逆向工程技术、分层制造技术(SFF)、材料去除成形(MPR)材料增加成形(MAP)技术以及它们的集成. 通俗一点说, 快速成形就是利用在三维造型软件中已经设计的数字三维模型, 通过快速成型设备(快速成形机), 制造实体的三维模型的技术。 快速成形技术有以下特点: (1)制造原型所用的材料不限,各种金属和非金属材料均可使用 (2) 原型的复制性、互换性高 (3) 制造工艺与制造原型的几何形状无关,在加工复杂曲面时更显优越 [3] (4) 加工周期短,成本低,成本与产品复杂程度无关,一般与传统加工模型的工艺相比, 快速成形在制造费用上可以降低80%,加工周期可以节约70%以上 (5) 高度技术集成,可实现了设计制造一体化 曾经和目前仍然为主流的快速成形技术有以下几种: 2.1.2立体光刻技术 (SL/SLA) SLA的工作原理是以液态光敏树脂 (例如一种特殊的环氧树脂)为造型材料,采用紫外激光器为能源:一种是氦一福激光器 (波长 325nm,功率15~50MW),另一种是氨离子激光器(波长351~365nm,功率 100~500MW ),激光束光斑大小为0.05~3mm。由CAD设计出三维模型后将模型进行水平切片,分成为成千上万个薄层,生成分层工艺信息,按计算机所确定的轨迹,控制激光束的扫描轨迹,使被扫描区域内的液态光敏树脂固化,形成一层薄固体截面后,升降机构带动工作台下降一层高度,其上复盖另一层液态光敏树脂,接着进行第二层激光扫描固化,新固化的一层牢固地粘在前一层上,就这样逐层叠加直到完成整个模型的制作。一般每个薄层的厚度0.07~0.4mm,模型从树脂中取出后,进行最终硬化处理加以打光、电镀、喷漆或着色等即可。 发展趋势:稳步发展. SL/SLA技术的缺点在于材料成本和设备维护成本十分高昂。因为紫外激光器的使用寿命只能维持在1年左右, 同时作为成形材料的光敏树脂也需要每年更换, 仅此两项便需要每年50万人民币以上的维护成本. 此外, SL/SLA快速成形设备结构复杂, 零件众多, 日常的维护保养也十分不易. 但是, 由于SL/SLA技术的成形精度非常高, 可以制造十分细小的模型或表面特征, 这一项优势似的SL/SLA技术仍然具有十分广阔的应用前景. 2.1.3 薄材叠层成形技术 (LOM) 薄材叠层成形技术是通过 对原料纸进行激光切割与粘合的方式来形成零件的。其工艺是先将单面涂有热熔胶的纸通过加热辊加压粘结在一起,此时位于其上方的激光器按照分层CAD模型所获得的数据,将一层纸切割成所制零件的内外轮廓,然后新的一层纸再叠加在上面,通过热压装置,将下面已经切割的层粘合在一起,激光再次进行切割。切割时工作台连续下降,切割掉的纸片仍留在原处,起支撑和固化作用,纸片的一般厚度为0.07~0.1mm。该方法特点是成形速率高,成本低廉。 发展趋势:已经淘汰. LOM技术是快速成形技术发展过程中曾今为了寻找成本相对低廉, 精度相对合理的解决方案的一种尝试性探索. 客观而言, LOM设备的成形精度适中, 可以制造一些具有表面纹路的模型, 同时, 成形速度也相对较快. 但是, 由于LOM技术的材料利用率很低(10%-20%), 使得实际的材料成本并不便宜. 此外, LOM设备的稳定性和安全性也存在严重隐患,在实际运行过程中, 纸质、木质和PVC材料在激光照射极易着火, 引起事故. 因此, 目前LOM技术在全世界范围内已经几乎停止使用。 2.1.4选区激光粉末烧结技术 (SLS) 选择性激光烧结 (SLS)的成形方法是。在层面制造与逐层堆积的过程中,用激光束有选择地将可熔化粘结的金属粉末或非金属粉末 (如石蜡、塑料、树脂沙、尼龙等)一层层地扫描加热,使其达到烧结温度并烧结成形;当一层烧结完后,工作台降下一层的高度,铺下一层的粉末,再进行第二层的扫描,新烧结的一层牢固地粘结在前一层上,如此重复,最后烧结出与CAD模型对应的三维实体。选择性激光烧结 (SLS)突出的优点在于它是以粉末作为成形材料,所使用的成形材料十分广泛,从理论上来说,任何被激光加热后能够在粉粒间形成原子间连接的粉末材料都可以作为SLS的成形材料。 展趋势:停滞不前。 2.1.5熔融沉积成形技术 (MEM) MEM的基本原理是:加热喷头在计算机的控制下,根据截面轮廓信息作X--Y平面运动和高度Z方向的运动,丝材 (如塑料丝、石腊质丝等)由供丝机构送至喷头,在喷头中加热、熔化,然后选择性地涂覆在工作台上,快速冷却后形成一层截面轮廓,层层叠加最终成为快速原型。用此法可以制作精密铸造用蜡模、铸造用母模等。 发展趋势:快速发展. MEM是在相对近期发展处的快速成形技术, 其有点在于安全性高, 设备稳定性高, 成形精度高而运行成本低. 因为含有特殊配方的ABS工程塑料本身的物理和化学性质, 使得MEM技术制作的模型具有很好的强度和韧度, 可以经受锻造、钻孔、打磨等高强度的测试. 加之ABS丝材成本相对低廉, 设备设计简洁, 维护方便等优势, 使得MEM技术目前后来居上, 成本工人的应用最广泛的快速成形技术。 先进制造论文:先进制造技术教学改革论文 一、先进制造技术教学现状 目前“先进制造技术”是工科院校机械工程、工业工程等专业的一门重要的限选课(选修课)。由于该门课程覆盖面广、内容繁杂,教师教学多以课堂讲授为主,缺乏结合实际的案例式教学、综合性教学、实践教学等原因,使得学生在学习过程中困难重重,教学效果不够理想。先进制造技术课程教学目前存在的问题如下: (1)学时少,涵盖信息量大。教师面临着如何结合本校办学模式和本专业学生深造和就业的需要来重新组织、整合教学内容的难题。 (2)先进制造技术是一门动态的、不断吸收高新技术发展的技术,大多数教师受到现有教材的限制,无法在授课过程中及时融入先进制造技术的最新发展现状。 (3)实验设备匮乏,无法通过与教学内容相关的实践环节来加深学生对理论授课内容的理解。 (4)课件制作难度大。先进制造技术内容繁杂,涉及多种先进制造工艺、原理、加工过程及应用。授课过程中仅采用文字结合图片讲解是远远不够的。 (5)很多高校教师基本还是采取灌输式的教学方法,达不到培养学生创新思维和创新能力的目的。 (6)现有的教材内容繁杂,相对陈旧。上海海洋大学是一所有百年办学历史、技术实力雄厚、特色鲜明,特别在海洋科学与工程、海洋渔业、海洋信息等学科具有较强的教学与科研水平。近年来,工程学院在海洋工程材料、海洋工程装备、海洋可再生能源的研究和应用方面取得了突破性进展。如何寓研于教,不断探索和总结教育教学的内在规律,提高教学质量是我们所面临的关键问题。 二、“先进制造技术”案例式教学策略 (一)整合教学内容 精选目前海洋工程装备制造中最前沿的技术,分大类,然后从每大类中再挑选出此类技术中最前沿、最先进的技术,以此为主题,广泛收集相关案例资料的最新研究成果,及时补充教学内容,确保教学内容的前瞻性,最好从中国期刊网上或elsevier上下载科技文献以备参考,同时可以参加一些大型的相关技术产品展览会来拓宽视野并积攒素材。 (二)选择案例资料 从众多案例资料中挑选出最相关且浅显易懂的案例,激发学生对海洋工程装备等相关内容的兴趣,逐渐过渡到所要讲授的某项先进制造技术,同时需要从先进制造技术的重要性、用途等方面对学生加强引导,让学生在课堂上积极参与思考,并结合教师课堂教学谈谈自己的感受及本节课的收获,比如先让学生自己针对该项先进制造技术的优势、技术特点、应用条件、加工成本、加工质量及效率等各个方面进行讨论。学生由被动接受知识变为主动去学习,这一输入到输出的过程既锻炼了学生的语言表达能力,又充分调动教与学双方的主动性,使得学生在讨论交流中获得更多的启发,并学会去思考问题;同时鼓励学生在课下查阅相关文献,提前做好功课,带着问题来听课,培养学生自主学习的能力。 (三)完善多媒体课堂教学课件 制作案例的教学课件,要包含海洋类技术的定义原理、海洋工程样件的制备、设备的选择、加工过程、检测等,并尽量多地利用相关的图片、动画、视频来吸引学生的眼球,使学生更加清楚全面地了解整个零件的加工过程;在课前备课时,要大量查阅相关内容,挑选有用的信息,特别是具有应用性和市场潜力大的先进制造技术及时添加到教学内容中,从而让学生从高层次、新角度来认真对待这门课;在进行课件设计时,将涉及的相关信息巧妙地融入到课件中来,并注意与课本知识有机结合,通过播放与先进制造技术应用领域相关的视频,让学生更加深刻地了解先进制造技术在海洋工程方面的运用。 (四)融合海洋特色的案例及改进课外互动模式 21世纪是海洋的世纪,面对海洋资源开发这一不断成长的新兴市场,世界各国都在积极发展相关装备,加快海洋资源开发和利用已成为世界各国发展的重要战略取向。首先需要对海洋工程有关教材进行修订,并围绕研究主题发表较高质量的研究论文,给同类高校相同或相近专业建设提供参考经验。其中实践环节可通过购买相关精密器材比如超短激光器,并开设实践课程,培养学生的动手能力和分析试验结果的能力,所获的试验结果又可作为新的案例应用于教学中,这就是将理论环节与实践环节有机结合,从而形成了课程的教学体系;同时为了弥补课上教学学时不足这一缺陷,可借助数字化网络平台实现师生课外互动这一教学方式,使教学过程得以继续延伸,以数字化的形式在整个教学网内,实现资源共享、教学互动,适应多层次教学的需求,进而提升教学质量。 (五)改革考试方式 增设案例考试环节。给定主题,学生自己寻找案例,主动查阅文献并制作课件进行讲解,以增强学生对科技文献的阅读和理解能力,为毕业设计撰写综述打下坚实的基础;同时,每位学生都需对本课程的教学效果进行评价,比如以5分制的方式,以小纸条的形式给任课教师打分,同时可提出对课堂教学具有建设性的意见,教师可根据学生对课程的评价来反映出学生对本课程的参与程度,将其作为考核学生的一种方式。同时考试的形式可采取课堂讨论、小组成员演讲、布置大作业、文献查新等形式,根据具体情况按照一定比例来决定学生本课程的最终成绩,可避免仅凭一张试卷的分数来评定和决定学生对本课程的掌握情况。 (六)加强与国内外高校的学术交流活动,以跟踪海洋工程领域制造业的最新发展 目前,以上环节已经基本完成。通过两轮授课,学生评测成绩在90分以上,极大地调动了学生的学习积极性,改善了机械类课程枯燥乏味、授课效果差的现状。学生普遍反映对于海洋工程装备有了较深的认识,已经意识到所学的知识对于中国海洋业发展的重要性,大家众志成城,信心百倍地做好了投身海洋事业的准备。结合本校办学模式和本专业学生深造和就业的需要,在先进制造技术授课内容中引入海洋装备先进制造技术。不仅可丰富学生的专业知识,开阔学生的视野,增强其专业技能,而且可将一种严谨的科研理念灌输给学生,培养其创新意识,并树立一种推动科学进步、社会发展的光荣使命感。探索案例教学方式,取代传统的灌输式教学,激发学生的学习兴趣,提高授课质量,通过引导学生在课堂上去思考问题,并进行细致讨论,充分调动教与学双方的主动性。将实践环节与理论环节进行有机结合,有助于培养学生的动手能力和分析实验数据的能力,加深对海洋工程装备等相关知识的掌握,注重海洋工程领域人才的培养。 作者:刘璇宋秋红曹守启单位:上海海洋大学 先进制造论文:先进制造技术的发展方向论文 摘要:本文介绍了当今制造技术面临的问题,论述了先进制造的前沿科学,并展望了先进制造技术的发展前景。 关键词:问题;先进制造技术;前沿科学;应用前景 制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱,其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%~55%。在一个国家的企业生产力构成中,制造技术的作用一般占60%左右。专家认为,世界上各个国家经济的竞争,主要是制造技术的竞争。其竞争能力最终体现在所生产的产品的市场占有率上。随着经济技术的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断变化,这种竞争日趋激烈,因而各国政府都非常重视对先进制造技术的研究。 一、当前制造科学要解决的问题 当前制造科学要解决的问题主要集中在以下几方面: (1)制造系统是一个复杂的大系统,为满足制造系统敏捷性、快速响应和快速重组的能力,必须借鉴信息科学、生命科学和社会科学等多学科的研究成果,探索制造系统新的体系结构、制造模式和制造系统有效的运行机制。制造系统优化的组织结构和良好的运行状况是制造系统建模、仿真和优化的主要目标。制造系统新的体系结构不仅对制造企业的敏捷性和对需求的响应能力及可重组能力有重要意义,而且对制造企业底层生产设备的柔性和可动态重组能力提出了更高的要求。生物制造观越来越多地被引入制造系统,以满足制造系统新的要求。 (2)为支持快速敏捷制造,几何知识的共享已成为制约现代制造技术中产品开发和制造的关键问题。例如在计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)集成、坐标测量(CMM)和机器人学等方面,在三维现实空间(3-RealSpace)中,都存在大量的几何算法设计和分析等问题,特别是其中的几何表示、几何计算和几何推理问题;在测量和机器人路径规划及零件的寻位(如Localization)等方面,存在C-空间(配置空间ConfigurationSpace)的几何计算和几何推理问题;在物体操作(夹持、抓取和装配等)描述和机器人多指抓取规划、装配运动规划和操作规划方面则需要在旋量空间(ScrewSpace)进行几何推理。制造过程中物理和力学现象的几何化研究形成了制造科学中几何计算和几何推理等多方面的研究课题,其理论有待进一步突破,当前一门新学科--计算机几何正在受到日益广泛和深入的研究。 (3)在现代制造过程中,信息不仅已成为主宰制造产业的决定性因素,而且还是最活跃的驱动因素。提高制造系统的信息处理能力已成为现代制造科学发展的一个重点。由于制造系统信息组织和结构的多层次性,制造信息的获取、集成与融合呈现出立体性、信息度量的多维性、以及信息组织的多层次性。在制造信息的结构模型、制造信息的一致性约束、传播处理和海量数据的制造知识库管理等方面,都还有待进一步突破。 (4)各种人工智能工具和计算智能方法在制造中的广泛应用促进了制造智能的发展。一类基于生物进化算法的计算智能工具,在包括调度问题在内的组合优化求解技术领域中,受到越来越普遍的关注,有望在制造中完成组合优化问题时的求解速度和求解精度方面双双突破问题规模的制约。制造智能还表现在:智能调度、智能设计、智能加工、机器人学、智能控制、智能工艺规划、智能诊断等多方面。 这些问题是当前产品创新的关键理论问题,也是制造由一门技艺上升为一门科学的重要基础性问题。这些问题的重点突破,可以形成产品创新的基础研究体系。 二、现代机械工程的前沿科学 不同科学之间的交叉融合将产生新的科学聚集,经济的发展和社会的进步对科学技术产生了新的要求和期望,从而形成前沿科学。前沿科学也就是已解决的和未解决的科学问题之间的界域。前沿科学具有明显的时域、领域和动态特性。工程前沿科学区别于一般基础科学的重要特征是它涵盖了工程实际中出现的关键科学技术问题。 超声电机、超高速切削、绿色设计与制造等领域,国内外已经做了大量的研究工作,但创新的关键是机械科学问题还不明朗。大型复杂机械系统的性能优化设计和产品创新设计、智能结构和系统、智能机器人及其动力学、纳米摩擦学、制造过程的三维数值模拟和物理模拟、超精度和微细加工关键工艺基础、大型和超大型精密仪器装备的设计和制造基础、虚拟制造和虚拟仪器、纳米测量及仪器、并联轴机床、微型机电系统等领域国内外虽然已做了不少研究,但仍有许多关键科学技术问题有待解决。 信息科学、纳米科学、材料科学、生命科学、管理科学和制造科学将是改变21世纪的主流科学,由此产生的高新技术及其产业将改变世界的面貌。因此,与以上领域相交叉发展的制造系统和制造信息学、纳米机械和纳米制造科学、仿生机械和仿生制造学、制造管理科学和可重构制造系统等会是21世纪机械工程科学的重要前沿科学。 2.1制造科学与信息科学的交叉--制造信息科学 机电产品是信息在原材料上的物化。许多现代产品的价值增值主要体现在信息上。因此制造过程中信息的获取和应用十分重要。信息化是制造科学技术走向全球化和现代化的重要标志。人们一方面对制造技术开始探索产品设计和制造过程中的信息本质,另一方面对制造技术本身加以改造,以使得其适应新的信息化制造环境。随着对制造过程和制造系统认识的加深,研究者们正试图以全新的概念和方式对其加以描述和表达,以进一步达到实现控制和优化的目的。 与制造有关的信息主要有产品信息、工艺信息和管理信息,这一领域有如下主要研究方向和内容: (1)制造信息的获取、处理、存储、传递和应用,大量制造信息向知识和决策转化。 (2)非符号信息的表达、制造信息的保真传递、制造信息的管理、非完整制造信息状态下的生产决策、虚拟管理制造、基于网络环境下的设计和制造、制造过程和制造系统中的控制科学问题。 这些内容是制造科学和信息科学基础融合的产物,构成了制造科学中的新分支--制造信息学。 2.2微机械及其制造技术研究 微型电子机械系统(MEMS),是指集微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整微型机电系统。MEMS技术的目标是通过系统的微型化、集成化来探索具有新原理、新功能的元件和系统。MEMS的发展将极大地促进各类产品的袖珍化、微型化,成数量级的提高器件与系统的功能密度、信息密度与互联密度,大幅度地节能、节材。它不仅可以降低机电系统的成本,而且还可以完成许多大尺寸机电系统无法完成的任务。例如用尖端直径为5μm的微型镊子可以夹起一个红细胞;制造出3mm大小能够开动的小汽车;可以在磁场中飞行的像蝴蝶大小的飞机等。MEMS技术的发展开辟了技术全新的领域和产业,具有许多传统传感器无法比拟的优点,因此在制造业、航空、航天、交通、通信、农业、生物医学、环境监控、军事、家庭以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。 微机械是机械技术与电子技术在纳米尺度上相融合的产物。早在1959年就有科学家提出微型机械的设想,1962年第一个硅微型压力传感器问世。1987年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径为60~120μm的硅微型静电电动机,显示出利用硅微加工工艺制作微小可动结构并与集成电路兼容制造微小系统的潜力。微机械技术有可能像20世纪的微电子技术那样,在21世纪对世界科技、经济发展和国防建设产生巨大的影响。近10年来,微机械的发展令人瞩目。其特点如下:相当数量的微型元器件(微型结构、微型传感器和微型执行器等)和微系统研究成功,体现了其现实的和潜在的应用价值;多种微型制造技术的发展,特别是半导体微细加工等技术已成为微系统的支撑技术;微型机电系统的研究需要多学科交叉的研究队伍,微型机电系统技术是在微电子工艺的基础上发展的多学科交叉的前沿研究领域,涉及电子工程、机械工程、材料工程、物理学、化学以及生物医学等多种工程技术和科学。 目前对微观条件下的机械系统的运动规律,微小构件的物理特性和载荷作用下的力学行为等尚缺乏充分的认识,还没有形成基于一定理论基础之上的微系统设计理论与方法,因此只能凭经验和试探的方法进行研究。微型机械系统研究中存在的关键科学问题有微系统的尺度效应、物理特性和生化特性等。微系统的研究正处于突破的前夜,是亟待深入研究的领域。 2.3材料制备/零件制造一体化和加工新技术基础 材料是人类进步的里程碑,是制造业和高技术发展的基础。每一种重要新材料的成功制备和应用,都会推进物质文明,促进国家经济实力和军事实力的增强。21世纪中,世界将由资源消耗型的工业经济向知识经济转变,要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性;要求材料和零件的设计实现定量化、数字化;要求材料和零件的制备快速、高效并实现二者一体化、集成化。材料和零件的数字化设计与拟实仿真优化是实现材料与零件的高效优质制备/制造及二者一体化、集成化制造的关键。一方面,通过计算机完成拟实仿真优化后可以减少材料制备与零件制造过程中的实验性环节,获得最佳的工艺方案,实现材料与零件的高效优质制备/制造;另一方面,根据不同材料性能的要求,如弹性模量、热膨胀系数、电磁性能等,研究材料和零件的设计形式。进而结合传统的去除材料式制造技术、增加材料式覆层技术等,研究多种材料组分的复合成形工艺技术。形成材料与零件的数字化制造理论、技术和方法,如快速成形技术采用材料逐渐增长的原理,突破了传统的去材法和变形法机械加工的许多限制,加工过程不需要工具或模具,能迅速制造出任意复杂形状又具有一定功能的三维实体模型或零件。 2.4机械仿生制造 21世纪将是生命科学的世纪,机械科学和生命科学的深度融合将产生全新概念的产品(如智能仿生结构),开发出新工艺(如生长成形工艺)和开辟一系列的新产业,并为解决产品设计、制造过程和系统中一系列难题提供新的解决方法。这是一个极富创新和挑战的前沿领域。 地球上的生物在漫长的进化中所积累的优良品性为解决人类制造活动中的各种难题提供了范例和指南。从生命现象中学习组织与运行复杂系统的方法和技巧,是今后解决目前制造业所面临许多难题的一条有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自组织、自愈合、自增长与自进化等功能结构和运行模式的一种制造系统与制造过程。如果说制造过程的机械化、自动化延伸了人类的体力,智能化延伸了人类的智力,那么,"仿生制造"则可以说延伸了人类自身的组织结构和进化过程。 仿生制造所涉及的科学问题是生物的"自组织"机制及其在制造系统中的应用问题。所谓"自组织"是指一个系统在其内在机制的驱动下,在组织结构和运行模式上不断自我完善、从而提高对于环境适应能力的过程。仿生制造的"自组织"机制为自下而上的产品并行设计、制造工艺规程的自动生成、生产系统的动态重组以及产品和制造系统的自动趋优提供了理论基础和实现条件。 仿生制造属于制造科学和生命科学的"远缘杂交",它将对21世纪的制造业产生巨大的影响。 仿生制造的研究内容目前有两个方面: 2.4.1面向生命的仿生制造 研究生命现象的一般规律和模型,例如人工生命、细胞自动机、生物的信息处理技巧、生物智能、生物型的组织结构和运行模式以及生物的进化和趋优机制等; 2.4.2面向制造的仿生制造 研究仿生制造系统的自组织机制与方法,例如:基于充分信息共享的仿生设计原理,基于多自律单元协同的分布式控制和基于进化机制的寻优策略;研究仿生制造的概念体系及其基础,例如:仿生空间的形式化描述及其信息映射关系,仿生系统及其演化过程的复杂度计量方法。 机械仿生与仿生制造是机械科学与生命科学、信息科学、材料科学等学科的高度融合,其研究内容包括生长成形工艺、仿生设计和制造系统、智能仿生机械和生物成形制造等。目前所做的研究工作大多属前沿探索性的工作,具有鲜明的基础研究的特点,如果抓住机遇研究下去,将可能产生革命性的突破。今后应关注的研究领域有生物加工技术、仿生制造系统、基于快速原型制造技术的组织工程学,以及与生物工程相关的关键技术基础等。 三、现代制造技术的发展趋势 20世纪90年代以来,世界各国都把制造技术的研究和开发作为国家的关键技术进行优先发展,如美国的先进制造技术计划AMTP、日本的智能制造技术(IMS)国际合作计划、韩国的高级现代技术国家计划(G--7)、德国的制造2000计划和欧共体的ESPRIT和BRITE-EURAM计划。 随着电子、信息等高新技术的不断发展,市场需求个性化与多样化,未来现代制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、绿色集成化、全球化的方向发展。 当前现代制造技术的发展趋势大致有以下九个方面: (1)信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合,现代制造生产模式会获得不断发展。 (2)设计技术与手段更现代化。 (3)成型及制造技术精密化、制造过程实现低能耗。 (4)新型特种加工方法的形成。 (5)开发新一代超精密、超高速制造装备。 (6)加工工艺由技艺发展为工程科学。 (7)实施无污染绿色制造。 (8)制造业中广泛应用虚拟现实技术。 (9)制造以人为本。 先进制造论文:先进制造技术对我国IC卡制造业未来发展的推动作用和意义 摘 要: 现代化社会中实用功能产品的多元化给人类带来了许多方便,我们常用的ic卡(integrated circuit card,集成电路卡),不同的国家和地区也称智能卡(smart card)、智慧卡(intelligent card)、微电路卡(microcircuit card)或微芯片卡等。ic卡在安全和便捷等性能方面全面优于磁卡的时代,全世界范围内普及ic卡已经势在必行。而ic卡的芯片(设计)流片,ic卡封装和测试,成卡等整条产业链依赖先进制造技术的发展和进步,体现出先进制造技术对ic卡制造业未来发展具有重要推动作用和意义。 关键词: ic卡; 封装和测试; ic卡制造业未来发展 1 理论基础 1.1先进制造技术范围以及微电子技术应用对社会的影响。先进制造技术(advanced manufacturing technology),人们往往用amt来概括由于微电子技术、自动化技术、信息技术等给传统制造技术带来的种种变化与新型系统,其中微电子技术是建立在以集成电路为优秀的各种半导体器件基础上的高新电子技术,特点是体积小、重量轻、可靠性高、工作速度快,微电子技术对信息时代具有巨大的影响。当然,ic卡的大范围应用也改变了世界。 1.2 ic卡简要介绍和基本工作原理。ic卡是继磁卡之后出现的又一种新型信息工具。ic卡指的是集成电路卡,一般常见的ic卡采用射频技术与ic卡的读卡器进行通讯。ic卡与磁卡是有区别的,ic卡是通过卡里的集成电路存储信息,而磁卡是通过卡内的磁力记录信息。ic卡的成本相对一般磁卡要高,但保密性更好。 ic卡工作的基本原理是:射频读写器向ic卡发一组固定频率的电磁波,卡片内有一个lc串联谐振电路,其频率与读写器发射的频率相同,在电磁波激励下,lc谐振电路产生共振,从而使电容内有了电荷;在这个电容的另一端,接有一个单向导通的电子泵,将电容内的电荷送到另一个电容内存储,当所积累的电荷达到一定额度时(2v)时,此电容可作为电源为其它电路提供工作电压,将卡内数据发射出去或接受读写器的数据。 1.3 ic卡应用的现状。ic卡的开发、研制与应用是一项系统工程,涉及到计算机、通讯、网络、软件、卡的读写设备、应用机具等多种产品领域的多种技术学科。因此,全球ic卡产业在技术、市场及应用的竞争中迅速发展起来。ic卡已是当今国际电子信息产业的热点产品之一,除了在商业、医疗、交通、能源、通讯、安全管理、身份识别等非金融领域得到广泛应用外,在金融领域的应用也日益广泛,影响十分深远。 ic卡虽然进入中国较晚,但在政府的大力支持下,发展迅速。 20世纪末,国家金卡办为统筹规划全国ic卡的应用,组织拟定了 (金卡工程非银行卡应用总体规划)。为保证ic卡的健康发展,在国务院金卡办的领导下,信息产业部、公安部、卫生部、国家工商管理局等各个部委纷纷制定了 ic卡在本行业的发展规划。 中国发展金卡的方针是“两卡并用,磁卡过渡,发展ic卡为主”。未来的发展趋势必将是ic卡逐步取代磁卡。ic卡既可以由银行独自发行,又可以与各企事业单位合作发行联名卡。这种联名卡形成银行ic卡的专用钱包账户。当前,联名卡主要有保险卡、财税卡、交通卡、校园卡等多种。由于ic卡既方便又快捷,因此在发达国家已相当流行。 2 ic卡制造业与先进制造技术的融合和发展 ic卡制造业包含芯片(设计)流片,封装与测试,成卡等一系列步骤,下面具体表述一下各步骤与先进制造技术的融合与发展。 2.1芯片(设计)流片。对于计算机产品而言,芯片可以说是其精髓所在,毕竟芯片的等级也就决定了产品的性能表现以及功耗、发热量等额外因素,作为芯片的前身,晶圆的品质和制程就成为消费者以及厂商所共同关心的。 晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片,由于其形状为圆形,故称为晶圆;在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构,而成为有特定电性功能之ic产品。晶圆的原始材料是硅,而地壳表面有用之不竭的二氧化硅。二氧化硅矿石经由电弧炉提炼,盐酸氯化,并经蒸馏后,制成了高纯度的多晶硅,其纯度高达99.999%。晶圆制造厂再把此多晶硅融解,再于融液里种入籽晶,然后将其慢慢拉出,以形成圆柱状的单晶硅晶棒,由于硅晶棒是由一 颗晶面取向确定的籽晶在熔融态的硅原料中逐渐生成,此过程称为“长晶”。硅晶棒再经过切段,滚磨,切片,倒角,抛光,激光刻,包装后,即成为积体电路工厂的基本原料——硅晶圆片,这就是“晶圆”。其中,各项工艺操作远非人工能力可以达到的,而是由融入先进制造技术的高精度和可靠性工艺的设备按照规定动作进行操作和完成。以提高良品率。 2.2封装与测试。芯片的封装与测试作为ic卡的中间环节,起着重要作用。同时,封装和测试的费用占整体成本的三分之一。模块加工设备从法国、德国和瑞士引进,设备厂家对设备的运行提供保障,生产设备的技术软件在设备进口时同时引进。加工该产品的技术要求相对较高,主要体现在设备和工艺两个方面。但生产流程较简单,如下: 在这一环节,先进制造技术所产生的巨大优势在于精细化,高速度,高质量的连续加工,同时完全解决了稳定性的问题。其中特别是光电传感器,步进传感器,高速机械手臂按照既定程序24小时持续运行等,给批量生产提供了便捷和稳定。 2.3成卡。成卡方面与前面的封装与测试类似,均使用精细化、全自动、高速度高质量的稳定设备进行定向加工,具有先进制造技术的特点和优势。 3 ic卡制造业未来发展的意义和展望 ic卡在电信领域的应用长期以来都占据主流地位,占整个市场的70%左右,据国际电信联盟统计,到2009年底,全球手机注册用户达到46 亿,即全球平均每3个人就有2个手机用户,同时无线固话、上网本、具备通讯功能的gps终端应用的普及,以及移动支付的蓄势待发都将推动电信领域智能卡应用的持续增长。 ic卡在金融及零售领域的市场份额约为15%,在欧洲非接触式支付卡正逐步普及;ic卡在政府及公用领域的市场份额约为12%左右,主要用于身份证、城市卡、交通卡、医疗卡、社保卡、校园卡、税务卡等方面。ic卡在安全性、互操作性及兼容性方面的优势也愈发明显,未来的需求量必将十分可观。 2009年,在全球金融危机的负面影响下,智能卡依然保持着平稳的增长势头,09年全球需求为56亿片,其中在中国加工量占80%左右。随着各行业ic卡的不断推广普及,ic卡应用领域不断扩大,特别是以“物联网”为代表的新型信息技术产业的迅猛发展,使ic卡的需求量进一步扩大,市场前景非常广阔。 在结合先进制造技术的应用ic卡制造业一定会走出一条科技含量高、经济效益好、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化之路。 4 结语 技术是制造业企业取得竞争优势的必要条件之一,而在ic卡制造业市场蓬勃发展的今天,在整个产业链条中使用和拓展先进制造技术,即会对ic卡制造业起到一个推动和支持。虽然先进制造技术具有人工无法比拟的优势,但同时还有赖于能充分发挥技术威力的组织管理,有赖于技术、管理和人力资源的有机协调和融合。相信在结合先进制造技术的情况下,我国ic卡制造业未来的发展会更上一个台阶。 先进制造论文:谈先进制造技术与先进制造模式 【摘 要】文章阐述了机械制造 发展 的精密化、自动化、信息化、柔性化、清洁化、集成化和智能化趋势,介绍了先进制造模式,并提出了我国 目前 存在的差距及发展策略。 【关键词】制造技术;生产模式;柔性;信息;对策 随着 科学 技术的飞速发展和市场竞争日益激烈,越来越多的制造 企业 开始将大量的人力、财力和物力投入到先进的制造技术和先进的制造模式的 研究 和实施策略之中。改革开放以来,我国制造科学技术有日新月异的变化和发展,确立了 社会 主义市场 经济 体制,但与先进的国家相比仍有一定差距,为了迎接新的挑战,必须认清制造技术的发展趋势,缩短与先进国家的差距,使我国的产品上质量、上效率、上品种和上水平,以增强市场竞争力,因此,对制造技术及制造模式的研究和实施是摆在我们面前刻不容缓的重要任务,以实现我国机械制造业跨入世界先进行列。 一、机械制造业的发展趋势 先进的制造业是将物料、能源、设备、资金、技术、信息和人力等制造资源通过先进的制造技术、先进的管理技术和先进的制造过程转变成人类需求产品的行业。行业追求的目标是:高质量、高效率、高柔性、低成本、低劳动力、低消耗、品种多和规格全的产品,因此, 21世纪的机械制造技术的发展趋势体现在以下几个方面: (一)精密化 精密加工、特种加工、超精密加工技术、微型机械是 现代 化机械制造技术发展的方向之一。精密和超精密加工技术包括精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特种加工和复合加工(如机械化学研磨、超声磨削和电解抛光等)三大领域。超精密加工技术己向纳米(l nm=10-3μm)技术发展。纳米技术己在纳米机械学、纳米 电子 学和纳米材料技术得到了 应用 。因此,它促进了机械科学、光学科学、测量科学和电子科学的发展。 (二)自动化 自动化技术自20世纪初出现以后,经历了由刚性自动化向柔性自动化的发展过程,自动化技术的成功应用,不但提高了效率,保证了产品质量,还可以代替人去完成危险场合的工作。对于批量较大的生产自动化,可通过机床自动化改装、应用自动机床、专用组合机床、自动生产线来完成。小批量生产自动化可通过nc、mc、cam、fms、cim、ims等来完成。在未来的自动化技术实施过程中,将更加重视人在自动化系统中的作用。 (三)信息化 信息、物质和能量是制造系统的三要素。产品制造过程中的信息投入,己成为决定产品成本的主要因素。制造过程的实质是对制造过程中各种信息资源的采集、输入、加工和处理过程,最终形成的产品可看作是信息的物质表现,因此可以把信息看作是一种产业,包括在制造之中。为此一些企业开始利用 网络 技术、 计算 机联网、信息高速公路、卫星传递数据等实现异地生产。使生产分散网络化,以适应高柔性生产的需要。 (四)柔性化 随着科学技术的飞速发展和人民生活水平不断提高,促使产品更新换代的速度不断加快,这就要求现代企业必须具备一定的生产柔性来满足市场多变的需要。所谓柔性,是指一个制造系统适应各种生产条件变化的能力,它与系统方案、人员和设备有关。系统方案的柔性是指加工不同零件的自由度。人员柔性是指操作人员能保证加工任务,完成数量和时间要求的适应能力。设备柔性是指机床能在短期内适应新零件的加工能力。 (五)集成化 集成是综合自动化的一个重要特征。集成的作用是将原来独立运行的多个单元系统集成一个能协调工作的和功能更强的新系统。集成不是简单的连接,是经过统一规划设计, 分析 原单元系统的作用和相互关系并进行优化重组而实现的。集成化的目的是实现制造企业的功能集成,功能集成要借助现代管理技术、计算机技术、自动化技术和信息技术实现技术集成,同时还要强调人的集成,由于系统中不可能没有人,系统运行的效果与企业经营思想、运行机制、管理模式都与人有关,因此在技术上集成的同时,还应强调管理与人的集成。 (六)智能化 智能化是制造技术的发展趋势之一。智能制造技术(imt)是将人工智能融入制造过程的各个环节,在整个制造过程中贯彻智力活动,使系统柔性的方式集成起来,通过模拟人类专家的智能活动,取代或延伸制造系统中的部分脑力劳动,在制造过程中系统能自动监测其运行状态,在受到外界干扰或内部激励能自动调整其参数,以达到最佳状态和具备自组织能力。 二、先进的制造模式 机械制造业发展趋势表明,只有采用先进的制造技术并能实施在相匹配的制造模式中才能符合上述的趋势。制造模式是指企业体制、经营、管理、生产组织和技术系统的形态和运作模式。 (一)精良生产(lp)与独立制造岛(ami) 20世纪90年代美国麻省理工学院(mit)提出精良生产(lp)概念。它的特征是:(1)重视客户需求,以最快的速度和适宜的价格提供质量优良的适销新产品去占领市场,并向客户提供优质服务。(2)重视人的作用,强调一专多能,推行小组自治工作制,赋予每个工段有一定的独立自主权,运行企业文化。(3)精简一切生产中不创造价值的工作,减少管理层次,精简组织结构,简化产品开发过程和生产过程,减少非生产费用,强调一体化质量保证。(4)精益求精、持续不断的改进生产、降低成本、零废品、零库存和产品品种多样化。 独立制造岛是张曙教授根据在引进先进技术的同时,必须改革生产组织的角度提出新的生产模式。独立制造岛的技术构思是:以gt为基础,以nc机床为优秀,强调信息流的自动化和以人为中心的生产模式,它的特征是:组织、人员和技术三者的有机集成,面向车间、权力下放、综合治理,并以获取经济效益为主要目标。ami是发展 (二)敏捷制造与虚拟制造 美国通用汽车公司与里海大学于1988年提出了敏捷制造(am),am是在不可预测的持续变化的竞争环境中取得繁荣成长,并具有能对客户需求的产品和服务驱动市场做出迅速响应的生产模式。am的特征是:(1)制造资源的集成性, 企业 间联作集成。充分发挥各企业的长处,针对限定市场的目标要求共同合作完成任务。(2)具有需求响应的快捷性和高度的制造柔性。制造柔性是指制造企业对市场要求迅速转产和能实现产品多品种变批量的快速制造。(3)充分发挥人的作用,不断提高企业职工素质和 教育 水平,优化人机功能分配。 虚拟制造(vm)是国际上提出的新概念。vm与am联系密切。vm的特征是:当市场新的机遇出现时,组织几个有关公司联作,把不同的公司,不同地点的工厂或车间重新组织协调工作。在运行之前必须 分析 组合是否最优,能否协调运行,以及投产后的效益和风险进行评估,这种联作公司称虚拟公司。虚拟公司在一定的环境和条件下通过虚拟制造系统运行,包括物理基础、 法律 保障、 社会 环境和信息技术。因此 研究 开发虚拟制造技术(vmt)和虚拟制造系统(vms)意义重大,美国称am为21世纪制造业 发展 战略。 (三)集成制造与智能制造 美国哈林顿博士在“ 计算 机和集成制造”一书中提出计算机和集成制造(cim)的概念。集成制造的优秀 内容 是:制造企业从市场预测、产品设计、加工制造、经营管理直至售后服务是一个不可分割的整体,需要统筹考虑。整个制造过程的实质是信息采集、传递和加工过程,最终生产的产品可看作是信息的物质表现。集成是cim的优秀,这种集成不仅是物的集成,更主要的是以信息集成为特征的技术集成和功能集成,计算机是集成的工具,计算机和辅助各单元技术是集成的基础,信息交换是桥梁,信息共享是关键。集成的目的在于制造企业组织结构和运行方式的合理化和最优化,以提高企业对市场变化的动态响应速度,并追求最高整体效益和长期效益。 智能制造(im)是美国出版研究im和ims书籍中首先提出的。它的特征是:在制造 工业 的各个环节的高度柔性与高度集成的方式,通过计算机和模拟人类专家的智能活动,进行分析、判断、推理、构思和决策,旨在取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动,并对人类专家的制造智能进行收集、存储、完善、共享、继承与发展。 三、存在差距和实施策略 改革开放以来,通过技术改造和引进国外先进制造技术,使我国的制造工业有了长足的进步,但和先进国家相比还存在很大差距,表现在:技改投入相对不足,原有技术基础和研究开发能力薄弱,制造业产品落后,技术水平低,信息含量少,更新换代慢,以及市场营销、经营管理、人才素质相对落后,缺乏国际竞争能力。面对这样形势,发展先进制造技术、实施先进的制造模式已经到了刻不容缓的地步。为了使我国的制造业站在世界先进行列,必须采取相适应的措施和策略。 (一)人才是关键。发展和推广先进的制造技术、实施先进的制造模式人才是关键。我国是社会主义市场 经济 体制,研究先进制造技术和先进的生产模式其根本目的是制造出有竞争力的产品去占领国内市场和国际市场, 科技 人员必须强化市场意识,因此人才的培养要注意市场导向。要有产业观念、企业观念、信息观念、竞争观念和效益观念。科技人员要懂得市场营销、经营管理和经济法。要拓宽学科领域,更新教育内容与 方法 ,培养一支了解和掌握机械工程 科学 的前沿技术人才,加速先进制造技术的推广和实施,为市场经济服务。 (二)加强政策与法规建设, 建立强有力的宏观调控机制。在市场经济环境下,国家仍应制订科学的制造产业规划和制造技术进步的总体规划,以及相应的法规政策。避免重复建设、重复生产和重复引进的事情发生,要尽可能减少和避免市场盲目竞争造成的损失。 (三)发展适应我国国情的生产模式。对于一些先进的制造技术和先进的制造模式,要根据我国现实存在的技术水平和能力向前发展,避免盲目的追求 目前 实施有一定困难的理想的先进科学制造技术。目前要积极发展适应我国国情的制造模式。 (四)建立与发展我国自主的 nc、mc、cad、cam、fms、cat、cim、ims等制造自动化单元技术,结合实际情况实现与现有成熟技术的有效结合。同时要有组织有计划的引进先进制造技术进行消化和吸收。对于引进的并行工程(ce)、敏捷制造(am)、精良生产(lp)、智能制造( im)等先进制造模式要根据它们的技术构思和特征开发创新成适合我国国情的生产模式,(如独立制造岛)以使企业适应市场经济的需要。 (五)提高制造业 现代 化管理水平。现代管理优秀是信息管理、物质管理、质量管理、生产过程管理和市场信息管理、加强企业人才的培养同时与国际接轨,开展iso9000系列管理体系认证,加快现代企业制度改革,为先进制造技术的发展奠定良好的基础。 先进制造论文:做好先进制造业工作意见 一、制造业发展的基本特点 一)经济总量不断扩大。全市实现工业总产值3634.96亿元,规模以上工业实现总产值3125.36亿元,分别是年的2.78倍和3.19倍,年均增速分别为22.69%和26.11%全市实现工业增加值1006.38亿元,规模以上工业实现增加值865.09亿元,分别是年的2.4倍和2.78倍,年均增速分别为19.14%和22.69% 二)经济效益不断增长。全市规模以上工业企业实现利税319.73亿元,实现利润213.37亿元,分别是年的4.75倍和7.43倍,年均增速分别为36.56%和49.35% 三)固定资产投资逐年加大。全市完成工业投资501.78亿元,年的3.57倍,年均增长28.98%年到年累计完成工业投资1792.56亿元,期间累计完成工业投资的4倍,高出1346亿元。 四)规模以上企业数量不断增加。全市规模以上工业企业1107户,比年净增加187户。其中,超百亿元的5户;超50亿元的3户;超20亿元的8户,而年我市没有百亿元企业,超50亿元只有3户,超20亿元的有5户。 五)装备制造业支撑地位更加凸显。全市规模以上装备制造业实现增加值438.53亿元,年的2.94倍,占全部规模以上工业增加值的比重由47.53%上升到50.69%装备制造业支撑地位更加凸显。 六)企业自主创新能力不断提升。市拥有部级企业技术中心11户,省级企业技术中心81户,分别比年增加5户和52户;市级企业技术中心从年开始建设,现拥有55户。有中国名牌产品18个、省名牌产品153个、市名牌产品293个,分别比年增加9个、49个和105个。年全市规模以上工业企业实现新产品产值530.53亿元,年的3.1倍。期间,市产生了一批国际国内领先水平、具有完全自主知识产权的产品和技术,其中有3个产品分别荣获国家科学技术进步一、二等奖。 七)二环内及二环沿线工业企业搬迁改造成绩突出。全市从年开始共计搬迁改造了135户工业企业,为推进工业化和城市化协调发展。搬迁企业已全部按产业定位进入相应工业园区发展,现已基本实现城墙内无工业企业,二环内及二环沿线无高耗能、重污染、不符合城市规划和安全生产的工业企业。 二、下一步加快制造业发展的措施 一)继续培育扶持大企业大集团。提高本地配套率。围绕骨干企业,重点在汽车及零部件、高中压输变电成套设备、专用通用设备以及航空航天设备等产品的产业链延伸上有所突破,加快制定出台《市工业地产品配套奖励(暂行)办法》鼓励和倡导产品使用者积极选用我市企业生产的产品。 二)以工业园区为承载。加快产业集聚发展。要进一步完善促进区县工业园区发展的政策措施,加大对区县工业园区的支持力度,增强园区承载能力,促进产业集聚发展。继续发挥好区县工业园区发展专项资金的支持和引导作用,市级相关产业发展专项资金要对区县工业园区及园区内工业项目给予优先支持,推动区县工业经济持续快速发展。 三)实施项目带动。推动企业技术进步。要紧紧围绕《水经济区发展规划》以及国家和省产业调整及振兴规划确定的产业发展方向和重点,集中力量抓好159个总投资2247.56亿元的重大制造业投资项目。通过推进实施一批重大项目,切实提升产业的综合竞争力。 四)大力实施中小企业成长工程推动非公有制经济快速发展。抓好大企业大集团培育工作的同时,。引导中小企业走“新、优、特、精”发展路子。认真落实市委、市政府关于推进全民创业的政策措施,放宽市场准入,坚持一视同仁,鼓励民间资本创办各类小企业。以市中小企业特约服务机构建设为依托,以融资服务、技术服务、法律维权服务、创业培训服务为重点,进一步加强中小企业服务体系建设,努力为中小企业发展提供有效的公共服务和个性化指导,不断提升中小企业和非公经济的发展质量,提高在全市经济总量中的比重。以开发区和区县工业园区为载体,引导中小企业进园入区,聚集发展,加强创业培训和创业辅导,努力为创业者提供有效的公共服务和个性化指导,使开发区和区县工业园区成为全市非公经济快速发展的示范区。 五)继续抓好节能降耗。推动可持续发展。通过分解节能目标、落实节能责任、加强节能执法监察、推广节能管理新机制、加强节能技术服务等措施,狠抓企业节能降耗,积极鼓励企业利用新技术、新工艺改进生产流程,实现产业的可持续发展。 六)推动两化融合和军民结合。培育工业增长新亮点。以企业为主体,通过政府引导和推动,加快企业信息化建设,促进信息化与工业化融合。同时,充分利用我市军工资源的较大优势,积极探索体制、机制的改革创新,以航空基地和航天基地为典型,推动军民结合产业迅速发展,使其成为我市工业转型升级的新亮点。 七)重视人才培养。努力提高企业经营管理水平。充分发挥我市高等院校和职业培训机构的教育资源优势,加大对企业家队伍和高级工商管理人才的培养,造就一批政治素质高、懂市场经济、懂经营管理的职业经理人;依托大项目、大企业吸引和培养高端科研人才,打造一支优秀的科研创新队伍;加快发展职业技术教育,积极培养各类专业技术人才和技能型人才;建立健全职业经理人、科技人员和技术工人的市场供需机制,实现人才的合理流动。 八)加大扶持引导力度。推动工业又好又快发展。充分发挥投资控股有限公司、工业资产经营公司等支持产业发展投融资平台以及区县投融资平台的作用,以股权投资等方式支持重点行业、企业发展、重点项目及园区建设,抓好资本运作、资产经营和工业土地收储等工作,发挥财政支持产业发展资金的乘数效应。准确把握国家产业政策导向,积极争取国家重大专项支持;设立支持战略性新兴产业发展专项资金,重点支持符合中省和我市产业发展定位、规划的战略新兴产业领域的重点项目、园区和企业发展。 先进制造论文:先进制造业基地创建工作意见 一是重点推进“一高地四基地”建设。一高地即全国内陆型经济开发开放战略高地,省提出打造“一高地四基地”战略目标。四基地为统筹科技资源改革示范基地、全国先进制造业重要基地、全国现代农业高技术产业基地和彰显华夏文明的历史文化基地。 二是积极推进一体化。根据国务院批准实施的—天水经济区发展为加快推进一体化建设,推进一体化是贯彻落实一项重大任务。着力打造国际化大都市,新区规划”正式,标志着我国第四个部级新区已经诞生。新区分为沣东新城、空港新城、秦汉新城、沣西新城和泾河新城五大板块,将发展成为我国北方内陆地区对外开放的门户、西部地区国际经济交流的平台,国际化大都市新的增长极和助推器。 三是建立省部共建机制。省政府及有关部门加强与国家有关部委联系,批准实施后。积极探索省部合作共建机制。省政府已分别与国土资源部、人力资源部、环保部等签署了共建协议。国家开发银行与我省共同编制了一天水经济区融资年“两会期间”省长、副省长拜访了工信部部长,部省领导充分交换了意见,就部省共建先进制造业基地达成共识。由副省长和部长分别代表省政府和工信部在北京签署了共同推进先进制造业基地建设战略合作协议》形成了部省合作共建的良好机制。 四是以技术创新和技术改造为突破口。加快推进地区工业结构调整和优化升级。从年至年,经济区生产总值年均增速达到13%地方财政收入年均增长15%以制造业为主体的工业经济发展迅速,区域支撑和引擎作用愈来愈突出。根据国家总体部署,省积极推进重点产业调整和振兴规划实施方案的落实工作,着力抓好装备制造、汽车、航空、有色金属、太阳能光伏、电子信息、轻工和纺织等8大产业调整和振兴规划的实施。并在全省工业规划编制过程中,以构建现代产业体系为目标,努力实现产业结构调整升级。地区以发展先进装备制造业为重点,推进汽车、输配电、数控机床、飞机、煤炭化工冶金重型装备、新能源及环保装备、工程机械等产业发展。 五是以创建新型工业化产业示范基地为抓手。大力推进产业集群发展。突出产业集群发展理念,推进先进制造业发展中,依据已的全省产业集群指导意见、规划纲要和21个产业集群专项规划,按照“三抓一上”抓龙头,抓配套,抓园区,上水平)要求,切实抓好集群规划的实施。一是按照世界知名、国内一流的产业集群发展标准,集中力量抓好航空、汽车、输配电等6大重点产业集群规划的实施。二是着力培育壮大60户产业集群龙头企业。三是加强产业协作、完善产业链条、提升省内配套率和产品深加工能力上取得突破。 六是大力推进“两化”融合和军民结合。以制造业、能源化工行业为切入点,进一步促进信息化与制造业的全方位、多层次、高水平融合。推动信息化与工业化深度融合。从企业、行业和区域三个层面推进两化融合。重点推进生产装备与过程信息化、企业管理信息化、产品流通信息化等。做好两化融合典型示范工作。重点抓好100个两化融合示范企业,500个示范项目和10个“数字园区”7月4号刚刚结束的省两化融合推进大会上,工信部副部长授予、两市部级两化融合试验区称号。深入开展军民结合“双百工程”重点在航空、航天、专用设备制造、电子信息、化工、新能源、新材料等7大产业领域内支持100个军民结合重点企业和100个重点建设项目,促进一批军民两用技术成果实现双向转移;支持航天产业示范基地、航空产业示范基地、宝鸡高新区、兵器工业园、高新区电子工业园、船舶科技产业园创建军民结合园区;支持民营企业承担军品科研和生产任务,统筹军民科技资源,形成高效运行机制,实现集群化发展。 先进制造论文:工商局加快先进制造业建设意见 各镇乡党委、街道党工委,各镇乡人民政府、街道办事处,市机关各部门: 为加快实现我市社会经济全面崛起的步伐,深入实施“两创”战略,推动工业经济率先发展,提高工业经济综合实力,现就进一步扶持工业经济发展,加快先进制造业基地建设提出如下意见: 一、坚持扶优扶强,着力培育优强企业 1、培育重点工业企业 每年经申报推荐审核,按标准分类确定优强企业名单。市政府与其签订目标责任书,企业须制订发展规划,并提出实现规划的保障措施。责任期内若企业经济指标下降或一类优强企业无技改投入、技术创新项目,二三类优强企业无市级以上重点技改项目,则不列入扶持范围。 ⑴国地两税2000万元以上的优强企业为一类企业,以20*年税收净入库数为基数,市政府可与其签订“一厂一策”协议,给予重点培育扶持,以财政奖励形式支持企业技术进步。 ⑵国地两税1000-2000万元的优强企业为二类企业,以20*年净入库数为基数,所得税、增值税净入库数比上年增长15%和18%以上,超基数以上的市得部分,由市奖励60%用于企业技术进步。 ⑶国地两税500-1000万元的优强企业为三类企业,以20*年净入库数为基数,所得税、增值税净入库数比上年增长20%以上,超基数以上的市得部分,由市奖励40%用于企业技术进步。 2、对有突出贡献的工业企业和经营者给予奖励。每年对优强企业的发展实绩进行综合评估,对销售收入超亿元、利税超千万的“亿千”企业和销售收入超5000万、利税超500万的“双五”企业予以授牌,并选择若干名入库税金贡献大、增长快的企业和企业经营者予以表彰并重奖。 3、鼓励优强企业收购兼并市内企业,对收购兼并所涉及的土地、房产权证过户手续及税费按园区有关政策办理。 4、鼓励各类符合条件的企业以发行股票、债券等直接融资方式筹集资金。对企业上市并在兰溪注册登记的,股票公开发行并将募集资金80%以上用于本市投资发展的,一次性奖励100万元;对实现买“壳”上市将其公司注册地迁至本市并在本市纳税的企业,一次性奖励100万元;对企业上市募集资金的投资计划项目,优先准予立项并按拟所需土地优先安排指标。由于历史原因,股份公司组建过程中因资金重组涉及的土地、房产、车船等资产的变更,在办理过户手续时,按园区有关政策收取相关费用。 二、培育企业主体,大力扶持中小企业和家庭工业 5、培育创业主体。坚持未禁即入,放开市场准入,凡是法律法规未明确的行业和领域,全部向各类创业主体开放。放宽注册资本金额限制,有限责任公司、股份有限公司、一人有限责任公司的设立除法律法规另有规定外,均按最低注册资本限额执行,有限责任公司为3万元,股份有限公司为500万元,一人有限责任公司为10万元。且公司注册资本可分期到位,首次出资额最低为注册资本的20%,其余部分两年内缴足。放宽投资者出资方式,其中无形资产出资比例最高可占注册资本的70%。 6、积极发展家庭工业。拓展家庭工业发展空间,鼓励家庭工业集聚发展,充分利用空闲宅基地、村集体用房等存量集体建设用地发展家庭工业。国土部门要安排一定比例用地指标专项用于家庭工业发展。村存量建设用地可作为临时建设用地批给家庭工业加工户或企业建设临时加工和仓储设施,不改变原建设用地的权属。年产值100万元以上或年上缴税收5万元以上的家庭工业户或企业,在符合村、镇规划、土地利用规划和安全、环保要求的前提下,可由业主提出临时用地申请,经镇乡、街道审核,报国土、规划部门审批。符合上述条件的新办家庭工业,设备投资在10万元以上,经申请给予适当补助。对家庭工业租用园区标准厂房,租期在一年以上且当年取得经济效益的,第一年每月补助3元/㎡,第二年2元/㎡,第三年1元/㎡。 7、每年确定100家成长性好、创新欲望强、经营者素质高、有特色优势的中小企业列入重点培育的成长型中小企业,优先推荐给各金融机构,把对成长型企业贷款支持作为人行考核金融机构实绩的重要依据,同时择优选择若干家企业享受优强企业政策。对年销售(营业)收入首次突破500万元、1亿元的工业企业经营者分别奖励5000元和5万元。 三、推进自主创新,提升工业优秀竞争力 8、鼓励企业加大技术改造力度。对列入市级以上重点技改项目,按实际完成设备投资额和投产状况,给予重点技改奖励。对市级以上高新技术企业、农业龙头企业、年出口额1000万美元自营出口企业,适当提高奖励额度。对列入市重点技改项目的有关规费按照园区有关政策收取,重大工业发展项目经批准可享受兰政发[20*]169号文件免征配套设施建设费政策。 9、鼓励企业实施“挖潜节地”项目。重点鼓励企业通过工艺改进、设备更新的“零增地”技改;鼓励有条件的企业在确保安全的前提下采取厂房加层、翻建改造等措施提高土地利用水平;鼓励企业通过收购、兼并等方式盘活存量土地和闲置厂房。对不新增用地且新增投资达到1000万元以上的工业项目按市重点技改项目给予奖励。 10、大力推进科技创新。建立以企业为主体、市场为导向、政府扶持、产学研结合的技术创新机制,提升区域自主创新能力,加快科技强市建设步伐。在申报各级高新技术企业、民营科技企业、信息化示范企业、企业技术中心、新产品开发、自主知识产权保护以及新办科技中介服务机构、科技孵化器等方面予以财政奖励。 11、企业新创一只中国名牌产品或中国驰名商标的奖励50万元(司法认定获得的减半奖励);获得国家免检产品的奖励20万元;新创一只浙江省著名商标或浙江名牌产品的奖励10万元,新创一只浙江省知名商号的奖励3万元;新创一只金华市著名商标或名牌产品的奖励1万元,新创一只金华市知名商号的奖励1万元。(同一年度同一级别不同荣誉不重复计奖,获不同级别称号的按最高级别计奖,省级以上品牌通过复认的减半奖励)。奖金按70%奖给企业经营者,30%奖给有突出贡献的部门有功人员。设立市长质量奖,对产品质量稳定优秀的企业进行适当奖励。 12、推进信息技术与产业发展融合。以企业信息化为突破口,促进信息化与工业化融合。支持工业企业根据行业特点和企业实际,采用计算机辅助制造、柔性制造系统、先进控制技术等信息技术改造工艺技术和装备,提高制造过程的自动化、智能化水平。大力推进管理信息系统在企业财务、物流、营销、人力资源等管理环节的应用,实现管理的集成化、信息化和智能化。积极应用嵌入式系统等技术改造提升传统产品,促进信息技术和传统产业的融合。对新认定的信息化示范企业、工业设计创新示范企业给予一定的奖励。 13、加强工业企业项目包装和申报工作。鼓励部门积极帮助企业争取省级以上工业用地指标和补助资金,对争取到省级以上工业用地指标的,给予相关单位每亩5000元奖励;对争取省级以上补助资金成绩突出的部门,给予一定的经济奖励。 四、加强工业发展平台建设,提升园区发展水平 14、加快园区基础设施建设。按照“政府引导、市场动作”和“高起点规划、高标准建设、高水平管理”的原则,推进园区基础设施建设。鼓励各类投资主体以各种形式参与园区基础设施建设和经营,逐步建立多元化投入机制。积极推进开发区城市化进程,建成区要按城市化的要求加强管理,逐步把园区内的水、电、路、通信、绿化、治污、消防等基础设置的养护纳入城市建设计划。 15、促进集约发展。按照“节约、集约、高效、挖潜”的总体要求,发挥园区产业集聚、集约发展的优势,推进集约节约利用土地,转变经济发展方式。工业用地投资强度按《浙江省建设项目用地控制指标》的标准提高20%以上,绿化率不超过20%。在满足消防安全和建筑结构安全的前提下,工业用地容积率控制在1.0以上,新建标准厂房必须建三层及三层以上。对投资强度达不到120万元/亩且用地小于5亩的工业项目,原则上不单独供地。按照“以用为先、依法处置、分类处理、集约利用”的原则,加大对闲置和低效利用土地的清理和处置力度,鼓励园区和企业盘活存量土地,实现“腾笼换鸟”。 16、进一步完善工业项目考核评价制度。继续坚持工业项目预审制度,凡市域内的工业性投资项目,必须对企业的投资实力、产业方向、技术层次、节能环保、亩产效益等情况进行审查,工业用地安排与亩产效益相挂钩,实行项目保证金和土地预发证制度,运用规范程序和措施,督促工业项目早开工、早投产、快达产,从而提高投资质量,优化产业结构。 17、鼓励企业按产业布局向园区集聚。鼓励城市规划区内的工业企业搬迁、扩建、技改等方式按产业布局进入园区,促进集聚发展。 五、推进节能降耗工作,促进可持续发展。 18、明确节能降耗工作目标。坚持开发与节约并重、节约优先的原则,努力形成市场导向、政府推动、企业和公众参与的节能降耗格局。到2010年,全市万元GDP综合能耗在20*年基础上下降20%;能源利用效率达到40%;主要产品生产单位能耗总体达到或接近20世纪90年代中后期国际先进水平;建立比较完善的节能降耗标准体系、政策支撑体系、监督管理体系和技术服务体系。 19、加大节能降耗工作力度。加强企业节能用能审查,严格控制新增高耗能项目,推广应用节能新技术、新工艺、新设备,积极推进循环经济发展,加快淘汰落后生产能力,依法监察能源利用状况,重点抓好建材、电力、冶金、化工、印染、医药等行业和年综合能耗超过1000吨标准煤企业、年耗水超过10万吨企业、年耗电超过200万千瓦时企业、拥有4吨及以上燃煤锅炉企业以及列入工业循环经济试点企业和开发区、乡镇工业功能区的入园企业。全面推进全社会节能,大力实施政府节能工程,积极推进建筑节能、交通运输节能和可再生能源开发,倡导生活节能,建设节能文化。 六、加大工业经济扶持和考核力度,加快工业经济发展 20、为加强对工业经济的协调领导,激发创业创新热情,营造合力扶工氛围,成立由市委、市政府主要领导挂帅、分管领导具体负责的发展工业经济领导小组,办公室设在经贸局(简称工业办),设立重点工业企业“直通车”,定期召开工业例会,通过企业服务年、企业文化年、项目推进年等有效载体,及时沟通协调处理各类企业发展中各种问题。 21、强化对工业经济考核力度。从20*年起建立对镇乡、街道及市有关部门的工业经济目标责任制考核制度(具体考核办法另行制订)。 22、加大对工业经济扶持力度。市财政设立工业发展专项资金,力争每年有所增长。主要用于技术改造、科技创新、节能降耗、扶优扶强、企业上市、品牌建设、园区集聚、扶持中小企业发展、外贸发展、标准厂房补助、服务平台建设、招商引资等方面的奖励。各相关部门协同财政局制定工业发展各专项资金使用管理实施细则,加强资金的使用监督,确保专款专用。 23、本意见自20*年1月1日起执行。原政策与本意见不一致的,以本意见为准。原兰政发[20*]27号《关于促进“以企引企”的若干政策意见》同时停止执行。 先进制造论文:CAD应用于先进制造模式 摘要:系统分析了在各种先进制造模式中如何应用CAD技术进行产品设计,提高工程设计的质量和效率,对于不同的制造模式采取不同的CAD方法,使CAD技术完全适应先进制造模式的需求。 关键词:CIMS;并行工程;敏捷制造;虚拟制造 0前言 计算机辅助设计(CAD)技术是近几十年来迅速发展起来的一门新兴的综合计算机应用技术,它的应用和发展已经成为衡量一个企业工业现代化水平的重要标志。特别是在当今市场竞争日趋激烈的条件下,要想赢得竞争,企业必须以最快的上市速度、最好的质量、最低的成本、最优的服务、最利于环境的产品满足用户的不同需求。在各种先进的制造模式中,CAD技术得到了广泛的应用。无论是并行设计、协同设计、虚拟设计,还是环保设计都离不开现代CAD技术的应用。应用现代CAD技术能使设计工作实现网络化、集成化和智能化,以求达到产品设计周期短、成本低和高质量的目标。 1CAD技术在并行工程中的应用 并行工程和协同工作是一种新型的设计模式,通过把先进的企业管理和先进的自动化技术结合在一起,采用并行化的产品设计理念及其相关过程,在产品的设计早期全面考虑产品的制造过程和生命周期。并行工程的设计方法强调功能和过程的集成。在对产品设计过程进行集成的前提下,优化和重组产品的开发过程,实现多学科专家群体协同工作的工作方式。 (1)将企业实施的各种串行过程转变为并行工程,要求在进行上游工作环节设计的同时,尽可能多的考虑下游工作环节的工作。在产品设计的初始阶段,应全面考虑后续制造的相关问题,对产品的可靠性、可制造性、可测试性、规范性和成本可计算性进行设计,尽早考虑产品整个生命周期中的所有设计因素,以求达到各项设计工作的协调一致,力争设计工作一次完成。 (2)并行工程的实施需要建立多学科协作的组织形式,运用可制造性设计DFM方法开发新产品。当采用这种设计方法时,由于需要集体合作,所以个体的设计结果应该信息共享,设计规范统一,应用集体的智慧和经验,产生高质量、低成本的产品。 (3)在进行产品的并行设计时,要选择合适的软件工具和方法,选定的软件能对产品的设计、制造周期进行全程服务。在设计、制造周期中的数据交换应符合STEP标准,便于实现产品数据管理PDM。通过这些CAD技术的应用使产品的开发集体所有成员都组合在同一个信息环境中,保证所有成员得到最新、最准确的产品信息,协同一致的完成设计任务。在产品的设计早期全面地考虑产品的制造周期。 2CAD技术在敏捷制造中的应用 精良(LeanProduction,LP)生产是一种新的生产模式,这种生产方式在日本企业中得到了推广应用,并且取得了成功,促进了日本经济的快速发展。在精良生产方式中,从生产操作、组织管理、经营方式等各方面,找出一切不能为产品增值的活动和人员,加以改革,进而杜绝浪费,提高经济效益。精良生产方式实现了精良管理、精良设计、协同配套、用户至上、高素质人员的集成。在此基础上,美国的制造业界提出了敏捷制造(AgileManufacturing,AM)的先进制造模式,为了实现企业生产制造的敏捷性,采取现代通讯手段,通过快速配置各种资源,以有效和协调的方式响应用户需求的一种新的企业发展战略。这种生产模式正在发展之中,其基本思想是将灵活的动态联盟组织、先进的柔性生产技术和高素质的人员全面集成,使企业能够应付迅速变化和不可预测的市场需求,以求得长期稳定的经济效益。CAD技术在产品设计、生产全过程的动态联盟组织中的应用有如下特点: (1)实现产品的敏捷设计和管理。 应用CAD技术可实现设计资源共享、信息服务、合作建模、数据管理和设计过程管理,达到敏捷设计的目的。在敏捷设计中,产品的开发是利用数字方式确定工作任务,用数字方式在各部门、各地点的合作者之间进行联络。产品开发环境中的产品实际上是一种数字模型,在同一个数字模型上工作,通过PDM系统管理和集成,PDM是管理产品信息的重要技术措施。 (2)实现网上协同设计。 在网络环境下,从事CAD技术工作的人员组成跨专业学科的设计团队,分散在不同的企业中,实现企业间的动态集成。随着产品结构的日益复杂化以及新技术更替的加快,对某些产品一个企业已不可能快速、经济的独立开发和制造,必须寻求企业的动态联盟形式,把具有各种特点和优势的企业以产品为纽带联合在一起,共享一个产品数据库和统一的产品数据管理系统,最大限度的保证设计者和制造者以优化的形式在网上进行新产品的协同设计和制造3CAD技术在CIMS集成系统中的应用 早期的CAD系统是致力于提高绘图的工作效率,数控机床的出现,发展成了计算机辅助制造CAM,进而促进了CAD技术的发展。在CIMS系统中,要求产品的信息实现CAD、CAPP和CAM的集成,实现产品设计到制造各环节中资源共享和信息传递,提高设计效率。CAD技术在CIMS系统中的应用有如下特点: (1)CAD建模技术的应用。 特征建模技术是CIMS的关键技术之一。它是在CAD/CAPP/CAM范围内建立相对统一的、基于特征的产品定义模型,包括了从产品设计到制造各阶段所需要的产品定义信息,通过产品的几何形状信息和工程信息的描述,体现设计意图,并将产品的设计意图反映到各个后续环节。特征建模技术是CAD/CAPP/CAM集成的重要前提。 (2)数据交换技术的应用。 对于以单元自动化为目标的CAD/CAPP/CAM应用系统,各子系统数据的逻辑和物理结构差异很大,这给各子系统间的数据传递带来了一定的困难。因此,需要设计专用的数据格式文件交换产品信息。为了提高产品数据格式的标准化程度,可通过标准数据格式文件交换产品信息,这需要在各个子系统中设计前/后置数据处理程序,实现系统数据格式与标准格式的转换,常用IGES图形数据交换格式作为各子系统数据转换的标准格式。也可以通过统一的产品模型交换设计信息,使各子系统间直接进行信息交换,采用STEP标准以通用的数据格式描述一个产品在生产周期内完整的产品模型。这样做可以大大提高系统的集成性。 (3)产品数据管理(PDM)技术的应用。 为了提高数据传输效率和系统的集成化程度,保证各子系统间设计数据的一致性、可靠性和数据共享。可采用产品数据管理系统(PDM)统一管理与生产有关的全部信息。CAD/CAPP/CAM之间不需要传递信息。各子系统从PDM系统中提取和存放各自需要的信息,从而真正实现CAD/CAPP/CAM的集成。通过PDM实现产品设计、分析、制造、工艺规划和质量管理等方面的信息集成,确保CAD/CAPP/CAM设计出最新、最好、性能最优的产品。 4CAD技术在虚拟制造技术中的应用 虚拟现实(VR)技术目标是建立一个与客观世界相似、逼真的虚拟环境(VE)。科学计算可视化(VISC)是将科学计算过程中产生的数据与计算结果转换为图形或图像并进行交互处理的理论和技术。可视化技术和多媒体技术是实现虚拟环境的基础,利用可视化技术实现的三维真实感场景是虚拟环境的最基本体现。 (1)虚拟产品加工流程。 设计产品的三维表达需要CAD技术的支持,在产品的设计阶段就应该考虑产品零件的可造性,对于大型复杂零件的制造可先在计算机上进行虚拟加工,进而获得合理的加工流程,为合理的设计提供工艺保障。实际上数控仿真就是在计算机上执行数控程序,并将工具图形、刀具轨迹在计算机显示器(CRT)上显示出来。 (2)虚拟产品样机。 机械产品从概念设计到成品面市过程,需要经历“设计样机制造测试评价修改产品”这一耗时的反复循环。如何加速新产品的开发周期,并在新产品投产之前有一个有效的手段来检验新产品的效能和适用性,避免投产后的失败,这是工程技术人员追求的目标。 通过CAD技术表现样机的直观形象和功能动画。 5结束语 随着计算机科学技术的发展,CAD技术在工程领域会得到了越来越广泛的应用。CAD正经历着从传统单元技术向复杂大系统环境下的设计自动化技术的重要转变。21世纪,济竞争是世界各国竞争的焦点和世界发展的重要推动力。对制造业而言,每个企业都面临找持续多变和不可完全预测的全球化市场竞争,竞争的优秀是以知识为基础的新产品的竞争。为了提高竞争力企业必须解决好产品的上市速度(T)、最好的质量(Q)、最低的成本(C)、最优的服务(S)和最清洁的环境(E)来满足顾客的不同需求和社会可持续发展的要求。先进制造技术必然十分重视产品设计问题。没有适销对路的创新产品会在激烈的市场竞争中败下阵来,所以采用先进制造技术的企业必然将产品设计这个环节视为企业的生命线,先进的设计技术必然成为先进制造技术的优秀之一,先进设计技术离不开CAD技术,而且会大大促进CAD技术的发展。 先进制造论文:政府先进制造业基地建设意见 各区、县(市)人民政府,市政府各部门、各直属单位: 为全面贯彻落实党的*大精神,充分发挥我市工业的比较优势,进一步加快*先进制造业基地建设,促进*经济持续快速健康发展,现提出如下意见: 一、充分认识我市建设先进制造业基地的重要意义 (一)建设先进制造业基地是贯彻党的*大精神,走新型工业化道路的具体行动。党的*大把实现工业化放在全面建设小康社会,加快推进社会主义现代化建设的战略地位。完成工业化,必须以制造业为基石。因此,建设先进制造业基地有利于发展先进生产力,加快实现工业现代化。 (二)建设先进制造业基地是顺应世界产业转移趋势,加快我市经济结构调整的有力举措。当前,世界经济正面临新一轮的大规模重组,制造业形成了新的国际分工。我市要紧紧抓住这一历史机遇,充分发挥自身优势,通过合资合作等多种形式,建立接受转移的平台,促进制造业发展,使“*制造”成为“中国制造”的重要组成部分,提升*的国际竞争力。 (三)建设先进制造业基地是我市“工业兴市”的内在需要。工业是我市GDP的主要创造者、财政收入的主要来源、安置就业的主要渠道。建设先进制造业基地,将大大促进产业层次的提升,扩大产业规模,进一步做大做强*工业,保持国民经济持续快速健康发展。 (四)建设先进制造业基地是我市接轨上海,融入长三角经济一体化的重要步骤。建设先进制造业基地能够更好地接受上海的辐射,参与长三角的产业分工和重组,实现优势互补、错位发展。 我们要充分认识建设先进制造业基地的重要意义,坚定信心,开拓创新,努力奋斗,乘势而上,沿着新型工业化的道路不断前进。 二、我市建设先进制造业基地的指导思想、总体目标和发展重点 (一)建设先进制造业基地的指导思想:以邓小平理论、“三个代表”重要思想和党的*大精神为指导,紧紧围绕我市全面建设小康社会、率先基本实现现代化的宏伟目标,依靠科技进步,扩大对外开放,以信息化带动工业化,努力建设以高科技产业为主导、传统支柱产业为依托、大企业集团和重点企业为骨干,与城市定位相适应的制造业基地,走出一条具有时代特征、*特色、产业特点的新型工业化道路。 (二)建设先进制造业基地的总体目标:到*年底,我市要形成电子信息、医药化工、机械制造、纺织服装和食品饮料等五大产业基地。打造一批具有较强市场竞争力的优势企业,吸引一批国际大企业,培育一批具有市场竞争力和较高知名度的名牌产品,实现市委市政府提出“力争通过5年努力,使工业成为*大都市产业的重要支撑,使*成为浙江工业发展的龙头,长江三角洲乃至全国一流的制造业基地”的目标。 1、销售产值实现翻番。全市实现工业销售总产值5700亿元。其中规模以上工业企业4000亿元,占全市工业总量的70.2%;工业经济总量列全省第一,在全国42个中心城市中排名前移1位。 2、扶优扶强上档次。培育6家以上年销售收入超过100亿元的大企业大集团;3家以上年销售收入60—100亿元的大企业大集团;10家以上年销售收入30—60亿元的大企业大集团;25家以上年销售收入15—30亿元的大企业大集团。 3、园区建设上规模。建成5个年营业收入100亿元以上和5个年营业收入50亿元以上的开发区、工业(科技)园区,形成一批以大企业为龙头,特色鲜明、企业集聚、协作配套的专业工业园区。 4、广泛应用信息技术。力争制造业信息化应用达70%以上,全市信息产业销售产值突破800亿元,其中软件业销售产值达240亿元,总量稳居全国第3位。 5、增强技术创新能力。通过认定的企业技术中心超过150家,争创“中国名牌”产品10个、“浙江名牌”产品150个;*年当年获得有自主知识产权的专利技术达到1000项。 (三)建设先进制造业基地的发展重点和主要任务:到*年,电子信息、医药化工、机械制造、纺织服装和食品饮料五大产业基地的规模以上工业企业产值达3300亿元以上,年均增长20.0%以上,占全市规模以上工业企业产值总量的82.5%以上。 1、电子信息产业基地:到*年,全市信息产业增加值占全市GDP的20%,成为国内一流的IT产业基地和全国信息化建设示范城市。全市销售额突破800亿元,年均增长25.0%以上,其中软件企业销售额突破240亿元,年均增长30.0%以上。 重点发展通信设备、通信传输器材、数字音视频产品、集成电路设计与制造以及软件等5个行业。 主要任务:通信行业要加快移动通信升级换代,保持接入网设备、特种通信车系统、交换设备和传输设备的市场份额和技术领先。通信传输器材行业要扩大射频线缆、数据电缆和光缆的市场份额,形成光纤、光棒、光通信器件和光端设备的规模生产能力。数字音视频产品要 提升全数字处理彩电、CD—R(一次性刻录光盘)、DVD—R(写入光盘)等产品档次,加大产业化力度。集成电路制造业要扩大8〃硅单晶和硅片生产,发展集成电路设计产业,形成*微电子工业拳头产品。软件业要在继续保持软件技术领先的同时,开拓软件发展新领域,大力开发改造传统产业的各类应用软件、嵌入式软件和工程软件系统集成,积极推进软件的委托加工和软件出口,加强对通信软件、电子商务软件和以Linux为平台的应用软件的开发。 2、医药化工产业基地:到*年,医药行业规模以上企业销售产值达到140亿元,年均增长30.0%;精细化工行业规模以上企业销售产值达280亿元,年均增长20%以上。医药产业重点发展生物医药、现代中药、新型化学合成药、医疗器械等行业;化工产业重点发展精细化工行业。主要任务:生物医药行业要大力发展基因工程药物、免疫增强剂和抑制剂、生化诊断试剂和生物疫苗,加快生物医药产业化,并应用生物技术改造传统医药产业,形成国内重要的生物医药产业密集加工区。现代中药行业要以发展天然药物和海洋药物为主攻方向,加快重点中药品种GAP种植基地建设,建成国内重要的现代化中药基地。化学制药行业要继续坚持创新和仿制相结合,加强拥有自主知识产权的创新药物的研发,重点发展新型抗生素、心血管系统药物及新剂型,着力打造*抗肿瘤药物基地,加快生物制药、中成药、化学合成药等行业抗肿瘤药物的研发及产业化,5年内争取鲁比特康、紫杉醇衍生物、膀胱癌免疫毒素等一批新的抗肿瘤及免疫药物上市。医疗器械行业要重点发展新型光机电一体化产品,加快产品更新换代,重点扶持核磁共振仪(MRI)等大型医疗诊断设备以及高温高压内窥镜、医用导管、微型手术刀、微型注射输液泵、生化检测分析仪等产品的开发,形成具有区域特色的产品基地。精细化学品制造业重点发展特种造纸化学品、新型环保染料涂料、低毒低残留农药、有机硅系列产品等。做大做强特种纸化学品的研究和生产基地,重点生产处于国际先进水平的非木材纤维专用增强剂、草浆造纸用助滤助留剂、新闻纸湿部专用化学品等。染料制造业要继续保持国内领先和出口优势,重点发展分散染料、酸性染料,环保涂料和各类功能性粉末涂料,并保持粉末涂料树脂在国内市场上占有30%以上的份额,继续居于领先地位。化学农药行业重点发展低毒低残留杀虫剂和杀菌剂,扩大草甘膦等除草剂产能,提高有机硅系列产品产量和质量,成为国内有机硅产业的龙头。 3、机械产业基地:到*年,规模以上企业销售产值达到900亿元,年均增长20%以上。重点发展汽车和关键零部件、电工电器、仪表仪器等三大强势行业。重点培育空分设备、船用齿轮箱、电梯与自动扶梯、叉车和新型钢构等五大优势产品,确保行业领先地位。 主要任务:汽车及关键零部件行业要大力开发生产宽系列客车、大中型豪华客车及客车底盘系列,保持高空作业车在国内的领先优势,并加快专用车、特种车产品的研发和技术引进,积极推进电动汽车产业化进程;做大做强汽车零部件生产行业,形成整、零部件系列配套,并逐步向系统配套和模块供货发展。电工电器行业要大力发展工业汽轮机、余热锅炉和水力发电设备等现有优势产品,通过引进先进技术和自主创新,保持国内技术领先地位,重点开发110KV和220KV高电压等级包括开关、变压器和线缆在内的输变电成套设备,开发智能式电控配电装置、智能化断路器和交流接触器等新一代输变电设备,满足不同行业装备需要。仪表仪器行业要重点发展高稳定性、大过载、小温差的电磁感应式电能表和多元化的电子式电能表,大力开发配电自动化系统和用户自动化系统,积极开发光-机-电结合的高科技光学仪器。 4、纺织服装产业基地:到*年,规模以上企业销售产值达到820亿元,年均增长20%以上。 重点发展棉纺织、化纤、丝绸、服装(女装)和家纺布艺等行业。 主要任务:棉纺织行业要采用清梳联合机、高效能精梳机、无梭织机等先进设备,实现织造高速化、智能化、自动化;扩大高档色织产品比重,开发混纺面料、交织面料和提花面料等。化纤行业要全面发展熔体直接纺长丝新技术;力争5年内化纤织品产量达到300万吨,成为中国化纤原料新品研发和制造基地。丝绸行业要保持丝绸印花技术国际领先地位,大力开发丝绸与多种纤维混纺的新颖、特色面料。服装(女装)业以最终产品为目标,主攻中高档面料服装(女装),争取形成3—5个年销售额超过10亿元的服装(女装)企业集团,2—3个女装品牌在国际市场注册,服装(女装)年销售产值达到140亿元左右。推进家纺布艺行业的企业集群,销售量连续保持国内领先地位。 5、食品饮料产业基地:到*年,规模以上企业销售产值达到380亿元,年均增长15.0%以上。重点发展方便食品、传统优势食品和特色休闲食品。 主要任务:方便食品行业要对“康师傅”、“旺旺”、“五丰”、“康”等方便食品,实行工厂化生产、网络化供应。“娃哈哈”、“农夫山泉”、“金义”等饮料企业要充分利用现代物流和电子商务等先进技术,做大做强。传统优势食品行业的香烟、黄酒、啤酒、味精、蜂产品、乳制品等产品要进一步提高质量、档次和集约化程度,集中优势,打响品牌,拓展市场。特色休闲食品行业要做好笋干、山核桃、茶叶等特色农产品的深加工,大力开发休闲食品、绿色食品、旅游食品和保健食品,满足不同消费群体的需要。 三、建设先进制造业基地的保障措施 (一)加大招商引资力度。招商引资是建设先进制造业基地的重要手段。要大力实施“北接上海、东引台资、主攻日韩、拓展欧美”战略,以开发区、工业(科技)园区为载体,实行统一招商引资,加大招商力度。鼓励*工业企业加强与国际大公司的合作,通过招商、嫁接引进世界名牌,促进国际研发机构、大企业生产基地向*转移。建立工业招商引资项目库,建立健全懂外语、有涉外工作经验、高素质、有奉献精神的专业招商队伍。发挥政府的主导作用,在完善工业招商引资工作网络的基础上,强化工作责任,层层分解目标,层层抓好落实,加大奖惩力度,确保取得良好成效。 (二)以信息化带动工业化。要大力发展信息产业,积极拓展硬件开发和制造、软件设计和应用的领域。努力推进*作为国家信息化、电子政务、电子商务、智能交通、高清晰数字电视、制造业信息化工程等6个试点和国家软件产业化、集成电路设计产业化两个部级基地的建设,提升制造业水平。发展集成电路设计和OEM加工,培育6-8家年产值超亿元的微电子生产企业。巩固半导体单晶硅和高分子膜材料生产技术与规模在全国的领先地位。支持和鼓励企业大力引进、运用和掌握先进的信息技术和适用技术装备,实现制造过程的自动化、集成化、网络化,推进传统产品信息化改造,增加产品的技术含量和附加值。推行企业网上营销,加快物流与电子商务的融合,促进企业经营和管理的信息化。要适应构筑大都市的需要,适度超前建设高水准的城市信息基础设施,构建技术先进、布局合理、功能完善的基础信息网络层。在光纤同轴复合网和宽带城域网“两环支撑”的城市综合信息网络平台基础上,构建*市公共信息交换平台,整合各业务部门和专业领域的信息资源,实现互联互通,信息共享。 (三)加快工业园区建设。要强化产业重点集聚式布局,引导工业项目向各级开发区、专业工业园区集中。要创造条件形成产业结构调整和工业布局联动的格局,拓展工业发展空间。加快江东、临平两大工业区建设步伐,确保5年内形成产值达100亿元以上的规模园区。进一步扩大部级开发区规模效应。*高新技术开发区(滨江)要不断增强科技成果孵化功能,初步建成以IT、BT产业为主体的科技新城,力争成为全国“科技特区”之一。*经济技术开发区要加大招商引资力度,提升产业层次,成为传统产业和高新技术产业共同发展的现代工业城。要发挥*高新技术开发区(滨江)、经济技术开发区和萧山经济技术开发区等3个部级开发区的示范和辐射作用,大力推进富阳、桐庐、临安、建德、淳安等省级经济开发区和科技经济园的建设,优化乡镇特色工业园区,建立起布局合理、层次不同、规模各异、特色鲜明的先进制造业发展平台,形成以两大工业区为新增点、部级开发区和省级开发区为支撑、区县(市)工业园区为基础的园区网络体系,提高产业集聚度,发挥经济集约效应。工业园区要注重环境保护,建设绿色工业、生态工业,实现可持续发展。 (四)进一步深化企业改革。在基本完成改制的基础上,企业要按照现代企业制度要求,加快完善法人治理结构。要继续深化产权制度和劳动用工制度改革,推进制度创新。要建立规范的企业运行机制,增强企业活力和市场竞争力。要积极促进企业股权优化和合理流动,为企业的长远发展和做大做强提供内在动力。要积极鼓励符合条件的企业通过上市深化改革、筹集资金、优化资本、加快发展。要大力发展个私经济,鼓励具有一定规模和实力的非公有制企业通过合资、合作和投资改造,实现新的扩张。 (五)主动接轨上海。*制造业门类齐全,基础厚实,要在竞争中加强合作,自觉为上海的相关产业提供配套服务。要充分利用上海在港口、金融、科技、信息等方面的优势资源,主动接受上海的辐射和产业梯度的转移,实现市场相通、体制相融、产业互补、错位发展,增强*工业区域竞争力和国际竞争力。要进一步疏通接轨的渠道,加快*交通、住房、通讯等基本建设的步伐,为接轨上海创造环境。*工业网站要与上海的工业网络主动链接,定期有关信息。要充分利用上海国际大都市平台和成功申办2010年世博会等机遇,通过参加上海的各种国际性会展,带动*工业走出国门,走向世界。 (六)推进技术创新和技术改造。要加强技术创新体系建设,积极探索企业创新途径,形成政府、高校、科研院所和企业紧密结合的共性技术创新机制,推进产学研结合。要鼓励具有较完善的研究开发、试验条件和较强的研究开发能力及较高的研究开发投入的企业,建立企业技术中心。要推动企业加大技改投入,选择一批投资方向准、水平高、效益好、能耗低、污染少的项目作为先进制造业的重点技改项目。要围绕先导技术的突破,建立起以技术为优秀并由相关产业良性互动产生的“雪球效应”和“溢出效应”机制,推广创新成果,加速实现产业化。 (七)实施品牌带动战略。要进一步增强企业的品牌意识,树立品牌就是市场、品牌就是效益、品牌就是竞争力的观念。通过加强管理、提高质量、扩大营销、搞好服务等多种措施,打造“*制造”品牌,提升*工业的知名度和竞争力。要发挥品牌优势,采用品牌输出、定牌生产的形式,扩大生产规模,调整产品结构,促进企业发展。 (八)加强人才队伍建设。要想方设法培育和引进一批掌握优秀技术的科技带头人、具有成长潜力的创新人才和一流素质的企业家。要通过建设留学人员创业园、新材料博士园、企业博士后流动站和科技企业孵化器等,吸引高等院校、科研院所和留学人员入驻创业,用先进的理念、成熟的经验和高科技成果推进制造业的发展。同时,要采用多种形式,抓好现有员工的培训,特别是要培养一批具有较高操作能力的技术工人,形成多层次、高素质的适用人才体系。 (九)培育扶持大企业大集团。要进一步促进大企业大集团按照现代企业制度要求深化改革,建立起完善的法人治理结构。要在技术改造、证券融资、发展空间和职工住房等方面给大企业大集团更多扶持,为其发展创造良好的环境,鼓励他们做强做大,更好地发挥龙头骨干作用。要充分发挥大企业大集团的联合带动作用,以横向配套、纵向协作为基础,形成以大带小、共同发展的行业架构,加快行业规模化集聚。要依靠大企业大集团的资本实力,通过参股、收购等形式,促进中小企业的改革与发展。 (十)努力改善环境,为企业提供优质服务。要从制定战略、组织引导、公共服务、保障权益、塑造形象等入手,继续加快行政审批制度的改革步伐,整顿和规范市场经济秩序,加大对假冒伪劣产品的打击力度,加强对知识产权的保护,加强环境治理。 要从强化服务意识、切实转变职能出发,进一步深化“满意不满意”单位评比、“工业服务月”等活动,切实改进工作作风,提高工作效率,增强政府服务功能。要进一步营造和改善硬件环境、体制环境、政策环境、政务环境、法治环境、人文环境、人居环境、治安环境和生态环境,为建设先进制造业基地创造良好的条件。要全面落实“工业兴市”各项政策,认真总结经验,表彰激励先进,全面推进*先进制造业基地建设。 先进制造论文:打造先进制造业基地年会上的讲话摘要 一、充分肯定,正确估价2004年全市打造先进制造业基地工作所取得的成绩 去年是全市先进制造业基地建设全面展开的第一年,我们面临了宏观调控的新形势,面临了生产要素严重制约的新困难,困难比预期大,在这样的困难情况下,按照年初工业大会的部署和“年度先进制造业推进计划”,全市各级各部门奋发有为,难中求进,扎实工作,取得了比预期还要好的成效。 从打造先进制造业的实绩看,突出亮点有: 一是全市先进制造业经济总量实现了新的扩张。全年全市规模以上工业完成工业产值766.37亿元,同比增长31.88%,增幅列全省第4位,其中制造业总量700.01亿元,增长33.53%,高于面上1.75个百分点;四大基地完成393.35亿元,增长38.5%,高于面上6.72个百分点;十大先进制造中心完成382.68亿元,增长36.4%,高于面上4.6个百分点;其总量已占全部产值的49.93%,同比提高2.01个百分点。全市工业呈现了由轻型制造业为主转向重型制造业为主的高级化趋势,重工业销售产值占比达51.98%,增幅快于轻工业10.9个百分点。实现全市工业增加值282.5亿元,增长18.8%,对全市gdp增长贡献率为59.2%,同比提高8.6个百分点。全市工业产销率累计98.13%,同比提高0.18个百分点。 二是全市先进制造业增长质量进一步提升。全年全市规模以上工业实现销售收入760亿元,增长34.3%;实现利税和利润分别为74.64亿元和43.34亿元,分别增长25.7%和24.1%;十一项工业经济效益综合考核得分名列全省第一,利税、利润增幅分别列全省第二和第一。四大基地实现销售收入、利税、税利分别为391.61亿元、34.7亿元和21.7亿元,分别增长40.0%、34.9%和39.6%,高于面上增幅5.7、9.2、15.5个百分点;十大先进制造中心分别完成销售收入373.32亿元、利税35.6亿元、利润22.1亿元,分别增长37.5%、33.6%和32.9%,占面上总量的49.1%、47.7%和51.0%。 三是先进制造业投入力度加大。全年共有在建项目1849项,3000万元以上项目255项,5000万元以上项目127项,亿元以上49项。全年已竣工项目1421项,累计完成工业性投入170.89亿元,增长29.5%。其中3000万元以上项目已完成投资82.6亿元,占全市48%;先进制造业基地投入121亿元,占全市的71.0%;新型纺织与新型建材完成投资80亿元,占全市47.0%;全市特色机电完成38亿元,增长35%。 四是一批先进制造业中心建设初具规模。建筑新材、特色机电产品、金属管道及不锈钢、优质水泥、特色纺织品等5个制造中心去年累计完成投资60.3亿元,占四大基地的49.8%,占全市的35.3%。尤为可喜的是,这些增量投入已经产出,促进了这些制造中心总量迅速扩张。优质水泥当年完成产值24.95亿元、销售收入24.73亿元,分别增长91.6%和84.5%。金属管道及不锈钢完成产值38.29亿元、销售收入34.91亿元,增长47.1%和43.8%。建筑新材完成产值26.27亿元、销售收入25.20亿元,增长47.3%和39.2%。此外,在后备制造中心中,车用蓄电池中心发展加快,全年完成产值14.11亿元、销售收入13.55亿元,分别增长84.6%和69.7%。 五是先进制造业龙头企业培育成效显著。全市83家重点骨干企业实现销售收入和利税分别占规模以上企业的41.5%和43.8%。全市实现利税千万元以上工业企业103家;其中3千万元以上30家;5千万元以上18家;亿元以上10家,同比净增5家;销售超5亿元以上21家,同比净增9家;其中超10亿元以上10家,同比净增6家;销售超20亿元以上2家,同比净增1家。 六是一批先进制造业基地建设配套设施落成。按照全市热电规划,全市共立项批准建设热电项目30项,发电机组46套,总装机容量65.3万千瓦。其中已建成投入运行发电机组12套,装机容量9.6万千瓦;在建发电机组20套,装机容量22.5万千瓦。热网已覆盖了德清县全县、市区除菱湖双林外,以及大多的省级开发区、工业园区和重点城镇工业功能区。同时,建设了一批公共服务平台。其中湖州工业网已开通,安吉椅业检测中心、研发中心、长兴水泥、蓄电池检测中心、织里童装、南浔木业检测中心、信息中心等已建成投入运行。 从工业作措施看: 一是进一步明确了先进制造业建设的方向和重点。根据市打造先进制造业指导意见,各县区也相继结合自身实际,在去年初出台了实施意见和先进制造业基地、制造中心发展规划,明确了建设方向和重点。如德清县提出“建设优秀区块,着力打造生物化工等四大特色优势先进制造业基地”;长兴提出“打造新型纺织等四大产业基地和优质水泥、蓄电池等三大全国制造中心”;安吉县提出重点“打造椅业、竹业全国先进制造业中心”;吴兴区提出“建设吴兴制造,打造新型建材、特色童装、金属管道等三个全国先进制造业中心”;南浔区提出“全力打造特种电磁线、不锈钢、木业等三个全国制造中心和若干个后备中心”;开发区提出“打造生物医药、环保等四大先进制造业基地”等等,目标具体,主线突出。 二是形成了上下联动的工作体系。建立健全了自上而下的基地建设工作班子和部门间密切配合、相互协作,合力推进先进造造业建设的协调工作机制。根据市年度推进计划和全市工业大会,各县区作出了再动员、再部署,把市、县区目标分解落实到乡镇、园区和企业,引导并督促明星企业、制造业龙头企业、特色优势企业和重点骨干企业制定自身发展的五年规划,促使他们按照规划与计划推进,并形成竞相争先的良性态势。市县区各有关部门也紧紧围绕推进并加快先进制造业基地建设,积极主动做好相关配套工作和服务工作。从而使全市从打造先进制造业基地“口号”转化到规划,从规划转化到计划,从纸上转化为行动,完成了从启动到全面推进,从虚到实,从摸索前进到有序推进的转变。这对今后工作深入,起到了开创性的作用。 三是出台了一系列配套政策和考核办法。根据市里打造先进制造业30条若干政策和市里关于打造先进制造业基地工业投资、技术创新、园区建设、规模经济、内资引进等考核办法,各县区也相继制定了有关配套政策和考核办法。这些配套政策和考核办法,注重实在、管用、可操作,各县区还加大了配套政策的透明度和宣传力度,做到各部门、各企业都知道,从而发挥了很好的激励作用和导向作用,有力地推动了全市先进制造业基地建设。 四是初步积累了打造先进制造业基地的一些工作经验。包括思想上、认识上的进一步深化,工作举措上的进一步细化,加大投入,加速集聚,抓龙头培育、抓平台建设、抓项目推进、抓素质提高等经验和办法。涌现了一批先进制造业基地建设的先进,包括先进工作者、先进企业项目和先进乡镇等等。刚才表彰的就是其中一部分的代表。 二、高度关注、正确把握今年先进制造业建设推进中的几个问题 2004年成绩可喜、成效明显。但我们也要清醒地看到存在的问题。市委全委会和“创新破难、加快发展”大学习、大推进动员会上徐书记、黄市长已作了很深入、很全面的分析。如工业经济总量过小,产业层次不高、发展后劲不足、企业规模不大、增长方式粗放以及结构性、素质性问题等等。这些问题和薄弱环节,我个人认为这也就是我们的潜力所在和着力点所在。因此,今年工作乃至今后一个时期打造先进制造业基地,加快工业经济发展,我们要高度关注这些方面,突出以下几个着力点。 一是把握在科学发展观指导下,十分注重经济增长方式转变这一紧迫问题。在当前,牢固树立科学发展观,加快经济增长方式转变,既是自觉贯彻落实中央大政方针的具体行动,也是顺应经济发展规律,实现我市经济更快更好发展的必由之路。去年下半年以来,我市企业生产成本上升,库存增加较快,效益增幅回落较快,这种现象的背后,其实质问题是粗放型增长方式还没有得到根本改变。以高投入、高消耗、高排放为特征的传统粗放型增长方式,在资源要素相对宽松的时候,矛盾不十分突出,但在资源要素趋紧的情况下,矛盾就日益尖锐。更为重要的是,我市企业以低成本、低价格占领市场的竞争模式已日益受到严峻挑战,如果经济增长继续依靠大量增加投入来实现,不仅各种要素供给和环境承载能力难以支撑,而且企业原有的竞争优势也会日渐丧失。因此,在科学发展观指导下,十分注重经济增长方式转变,是减少资源消耗,缓解环境压力,实现可持续发展的客观需要;也是增强企业创新能力,降低生产经营成本,扩大盈利空间和提高企业竞争力的必然要求。经济增长方式的转变,对企业而言,不是要我转的问题,而是我要转的问题。对我市而言,必须痛下决心,持之以恒地加快推进增长方式的转变,坚定不移地走科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化道路,加快推进先进制造业基地建设。 二是把握在贯彻落实国家宏观调控政策措施的同时,十分注重确保区域发展目标实现这一首要问题。今年总的看中央仍将进一步加强和改善宏观调控。加强和改善宏观调控的实质,就是要树立和落实科学发展观,优化经济结构,加快转变经济增长方式,逐步消除可能导致经济大起大落的体制性、机制性障碍,实现经济既快又好地发展。从本质上看,全局利益与局部利益、长远利益与眼前利益是一致的,加强宏观调控与实现地方经济发展之间,最终目标是一致的。加强宏观调控,是要按照客观经济规律办事,决不是人为地放慢经济发展步伐,也不是搞“一刀切”。这次市委全委会和大学推进活动动员会也强调:正确认识科学发展观不等于不要发展,不等于不要发展速度;正确树立政绩观,不等于不要政绩、不讲政绩。各级政府、各部门要准确理解并认真贯彻中央、省和市委、市政府关于加快经济发展的精神,紧密联系湖州实际,采取更为务实有效措施,在努力实现宏观调控预期目标的同时,确保区域经济平稳较快发展,确保先进制造业基地建设既快又好又稳地推进。 三是把握在推进先进制造业基地建设中,十分注重加大有效投入这一突出问题。没有投入就没有产出。05年投入是个难点,也是个重点。要素的制约依然突出,投入的增幅要求也有很大压力。因为,已经连续五年保持了高增长。这是一方面。另一方面,投入的要求和准入门坎也提高了。既要加大工业投入的强度,更要提高投入的质量。因此,要鼓励投入向先进制造业倾斜、向装备投入倾斜,向重点项目和关键技术改造和技术创新倾斜。特别是要在推进重大工业项目建设上下功夫。去年,我们在这方面已经开了个好头,就是“盯住项目抓投入”。对一批重大项目,抓前期、抓开工、抓建设、抓跟踪、抓反馈、抓落实,联合办公、现场协调,解决项目建设中的重大问题,特事特办,急事急办,强化服务,很有成效。今年要继续坚持上下联动,联合作战的作风,狠抓一批符合国家产业政策、投资额5000万元以上、科技含量高、经济效益好、产业关联度大的重大工业项目,继续坚持资金、电力等要素向重大工业项目倾斜,通过有效投入,实实在在推进先进制造业基地的建设。 四是把握好在加快经济发展的同时,十分注重平台建设及其作用发挥这一关键问题。突出强化产业集聚、企业集聚和要素集聚。一方面,我们要十分珍惜现有的平台,即五个省级开发区和五个省级工业园区的规划建设和发挥作用;注意防止一种不好的倾向,开发区、工业园区名不符实,产业区块越来越小,商贸区块越来越大,现有可利用的平台而不能发挥应有作用;另一方面,我们要注意在加快发展的同时,避免重复以往村村点火、乡乡冒烟的老路子。就是在编制和修订新一轮土地利用总体规划、城镇总体发展规划时,既要充分安排城镇工业功能区块用地,又要注意防止工业布局过度分散。所有平台建设,都要做好规划,明确功能区块和建设的每一阶段目标,做到整体布局,有序开发,开发一块,建成一块,严格标准,形成特色。要切实加大招商引资的力度,在量质并举的同时更重视引资的质量,突出引高、引大、引优的外资项目,优化强化招商引资。在加强建设平台提高同时,还要进一步推进区域公共服务平台建设。对已建的湖州工业网、织里童装、南浔木业、长兴水泥、蓄电池、安吉转椅等区域创新平台,要巩固提高,提升服务水平和运行质量,真正发挥作用。其他已列入规划建设的区域公共服务平台,要抓紧投建,已建的要加快进度,尽早投入运行。 五是把握好在加快淘汰落后技术、设备和工艺的同时,要十分关注加快高新技术产业发展这一主要问题。做到两手都要硬。去年,省政府出台了提高土地利用效率和节约用电等有关文件,今年省经贸委还将出台促进工业节水、节材等政策措施,这就要求我们在大力发展资源节约型工业上下功夫。前阶段,市委徐书记、黄市长还相继批示并大会提出,要大力发展高新技术产业,明确定位,研究规划、制定政策,建设平台,营造环境。下步,市里将出台《关于加快发展高新技术产业的指导意见》。各级各部门都要重视高新技术产业的发展。要充分认识发展高新技术产业的重要意义。各开发区、工业园区等现有平台都要把发展高新技术产业放到重要位置,切实加强领导,形成合力,强化招商引资和考核,招商引资中要有一定比例。持之以恒,不懈努力,抓出成效。同时,要加大淘汰落后技术、装备、工艺的力度,市里将出台产业导向目录和淘汰机立窑和粘土砖瓦窑办法,各级各部门要协同推进。继续加大对水泥、钢铁、化工、印染等行业投资项目的管理,促进清洁生产和资源节约,多管齐下,促进结构调整和产业升级。 六是把握好在加快规模经济培育发展的同时,十分关注发挥企业主体作用这一根本问题。要把强县强区强乡镇战略落到实处,关键在于大企业、大集团的培育和企业自主创造性的充分发挥。全省经贸工作会议提出:力争在三年内有30家左右企业的销售收入超过100亿元,创建100个左右的知名品牌。按照这个要求,我们的差距还很大。要通过政企双向互动、联合重组、引进外资、企业上市、技术创新、技术改造等途径,促使现有的市明星企业、制造业龙头企业、重点骨干企业、上规模、上水平,从中培育一批企业规模大、创新能力强、品牌价值高、经济效益好、竞争优势明显的大企业、大集团。在培育规模企业中,要重视主业的壮大。我们有的企业看看规模还不错,但是,实际上主业总量很小。长此下去,不但做不大,可能还会加速萎缩。在培育大企业、大集团同时,要进一步抓好特色优势企业的培育,支持并引导广大中小企业向“专精特新”方向发展,力争形成一批小型巨人企业。品牌建设,还有一定潜力,要力争三年内达到全省总量的1/10。各县区,都要加把劲。 品牌建设,大企业、大集团培育,主体是企业。调动好、发挥好企业主体作用,既靠企业内在动力,也靠外部推动。现阶段,外部推动更显突出。我们各级各部门,特别是经委系统要下更多的功夫。要从抓好培训、提高素质、营造环境、政策激励等多方面入手,做到帮一把、促一把、推一把。去年,市经委编印了重点企业打造先进制造业发展规划摘要。这很好。下一步,还要在细化规划、细化措施上紧盯不放,按照“倒逼法”,促使企业更加自觉主动地认识机遇,把握机遇,运用机遇,加快发展。 三、找准定位、创新方法充分发挥政府部门及经委系统在推进先进制造业基地建设中的职能作用 这次市委全委会、创新破难、加快发展动员会上强调,要在加快建设服务型政府上有新突破,在加快提高执政能力上有新突破,这对我们各级各部门都很有针对性。这里,我主要就打造先进制造业基地方面如何找准定位、选准位置、发挥我们各部门及经委系统职能作用谈点想法。 一是要努力把握先进制造业建设的方向,谋划工业经济发展全局,提出区域经济发展战略,完善规划,制定政策,狠抓落实,全力以赴促发展,不断提高执政能力和水平,要善于参谋,敢于参谋,分管的要向管全局的多提建议,职能部门要多向政府提建议,只有群策群力,集思广议,未雨绸缪,才能把工作做主动、做到位。 二是要为企业诚心诚意办实事,尽心竭力解难事,坚持不懈做好事。企业是市场经济的主体。无论是科学发展观的贯彻,还是国家宏观调控政策的落实,无论是经济增长方式的转变,还是经济平稳较快增长目标的实现,最终都要落实到企业。只有企业自觉地贯彻落实国家的方针政策,政府工作才能真正收到实效。因此,各级各部门一定要牢固树立为企业服务的思想,转变观念,创新方法,强化服务,把中央、省和市委、市政府的大政方针和各项部署落实下去,体现到企业的具体行动上。 三是要突出工作重点。要督促检查有关政策措施的落实。对已出台的有关政策措施的落实情况进行一次全面督查。对未落实的,要督促尽快落实到位;对一时难以落实的,也要千方百计创造条件予以落实。要经常不间断下基层为企业排忧解难。各级各部门都要加强与企业的联系,多下基层了解实情,倾听企业呼声、积极采取措施,帮助企业协调解决发展中遇到的困难和问题。要切实加强对企业的指导。进一步做好产业指导信息工作,及时向社会经济运行动态、行业发展导向、国家产业政策等。积极引导企业苦练内功,创新创业,提高竞争力和经济效益。 四是要兼顾面上,抓好全局性的重大工作指导、推动和服务。对省工业园区、重点城镇功能区、主体工业园区、重点块状经济和重大项目要盯住不放。春节后,我将会同市有关部门,集中有选择的跑一跑,各县区也要抓好全局性的重大工作指导推动和服务,对需要现场协调的,要象去年重大项目推进一样,现场办公、一步到位,该解决什么就解决什么。同时,要切实加大考核、督查力度,做到每季重大项目、重点园区、明星企业、制造中心进度情况有通报、有分析、有建议,使考核督查工作落到实处。 五是要提高办事效率。去年全市开展了“效能建设年”活动,但效能建设和为企业服务是永恒的。各级各有关部门必须进一步改进机关作风,转变职能,深化审批制度改革,提高办事效能,尤其是提高协同办事的效率。这方面,要树立全市一盘棋,发展是优秀,从我们在座各部门每一位的工作和行动上率先体现合力扶工。 对经委系统干部来说,除了上述要求外,在打造先进制造业基地建设中,工作更多,要求更高,责任更重。各级经委要努力发挥做好各级党委政府发展工业的参谋助手作用。突出四个重点: 一是加强经济运行分析。突出抓好工业经济形势分析,做到月底有例行分析、季度有深化分析、半年度有综合分析,定量分析与定性分析相结合,全面准确把握经济运行态势,研究提出有针对性、可操作性、能见实效的对策措施。去年,这项工作开始被动,后来主动,值得总结。要努力做到信息早通报、情况早分析、措施早提出。切实发挥工业经济预警预策的优势。 二是加强事关工业经济发展和先进制造业建设的重大问题专题研究。为保持工业经济的平稳较快增长,各级经委要结合实际,围绕如何加快工业经济发展、加快推进先进制造业建设、促进经济增长方式转变、为基层和企业服务、加强自身建设等问题开展调研。调查要研究,研究要出成果,成果要管用,真正做到“站到高处、谋到深处、抓到实处”。 三是认真做好工业“十一五”规划的编制工件作。在规划理念上,要以人为本,促进全面、协调、可持续发展;在规划体系上,要做到功能清晰、衔接协调;在规划内容上,要加强全局性、战略性重大问题的前瞻性研究,增强规划的针对性;在编制程序上,要体现科学性、公开性和规范性。 四是要切实加强经委系统自身建设,提高整体素质。要认真学习中央十六届四中全会和市委五届七次全委会、大学推进动员大会的精神,认真学习政治理论、法律和业务知识,深刻领会和掌握科学发展观的精神实质,探索研究市场经济条件下政府依法有效管理经济的方式方法,增强把握全局、指导发展的能力,增强服务企业、解决实际问题的能力,增强牵头组织、综合协调的能力。 当前,还要做好五件事:一是做好中央、省经济经贸工作会议,市委全委会和大学推进动员会议精神的贯彻落实,做好市县区工业大会的各项准备包括预期目标的确定,节日前后重大工作的安排等等。二是做好经济运行的综合协调,特别是有序用电等要素协调,确保今年工业经济发展和先进制造业建设“开门红”。要做深做细相关工作,一家一家企业的生产销售排出来,一个一个的技改项目进度排出来,逐旬逐旬抓进度,逐项逐项抓落实,确保一季度各项工业指标开门红。三是抓好安全生产,严防重特大事故发生,尤其春节将临,丝毫麻痹不得,还有春节长假上班前的设备检修,冬季值班,春运安全等等,切不可掉以轻心。四是整顿和规范市场经济秩序,坚决查处和严厉打击各种经济违法行为,特别是抓好食品、药品领域里的市场经济秩序,让人民群众过上放心年。五是抓好全年工作安排,抓紧排定全年的重大活动、重大工作,并制定好实施方案、细化措施,力求每月有重点,每季有突破。 先进制造论文:打造先进制造基地 托举我市乡镇企业 筑平台促飞跃打造先进制造基地,托举我市乡镇企业 【摘要】乡镇企业由于具有较高的生产率和灵活性,因而能保持着高速增长的发展势头,能在国民经济中不断增加其份额比重,成为中国经济增长的重要源泉,并在增加农民收入、转移农村剩余劳动力、增加财政收入等方面发挥着生力军作用。下文从我国乡镇企业的概念内涵出发,对其发展阶段、历史地位以及形态转变等进行了研究,并结合富阳市乡镇企业发展的现状及面临的困境,寻求乡镇企业的突破之路――以打造先进制造业基地为平台,从高起点上促使企业的再度腾飞。 随着中国经济体制改革的不断深入和完善,农村经营组织逐步放松管制,借此东风,我国的乡镇企业如雨后春笋般蓬勃兴起,并且快速地成长壮大,成为推动中国农村经济增长的主体和中国近几年经济保持持续高速增长的重要支撑力量。从改革开放以来的经济发展轨迹看,乡镇企业已经突破原有的二元经济结构、成为促使中国经济快速发展的重要转化因素和动力源泉,其发展变化在中国经济的未来走势中处于举足轻重的地位。 中国入世,一方面给企业进一步拓展空间、打开市场、参与国际合作创造了契机,但同时也给我国乡镇企业的传统发展模式和经营理念造成了冲击。规模小、技术含量低、市场销售能力不足、融资渠道狭窄等顽疾、新症极大地限制了乡镇企业的发展壮大,部分企业甚至出现了停滞和倒退。更何况,面对开放的市场环境,我国乡镇企业现有的技术开发能力和国际竞争力实难抵挡来自发达国家产品的竞争。在这一形势下,乡镇企业的调整、改革已如利箭在弦。 笔者作为一名直面“三农”,分管工业的基层干部,多年来密切关注着我市乡镇企业的发展与变迁,经多年的工作实践与理论总结,认为富阳市的乡镇企业要突破瓶颈、再度飞跃,必须走科技创新之路、走集聚战略之路、走打造先进制造基地之路。 一、乡镇企业的基本概念和发展模式 从广义上看,乡镇企业是指所有成立于农村地区、由农民投资和组建的企业,包括乡、镇、村的集体企业,农民组办、联户办和个体办的企业。1996年颁布的《中华人民共和国乡镇企业法》从法律的角度明确把乡镇企业定义为:农村集体经济组织或农民投资为主,在乡镇(包括所辖村)举办的承担支援农业义务的各类企业。【1】本文所阐述的乡镇企业侧重其广义范围。 乡镇企业源于中国因经济不发达而形成的城市与农村相分离的二元经济结构。由于农村人口在长期政策规定下的身份限制和不流动性,使得在农村自发生长起来的企业与其他形态企业相比,具有明显不同的成员构成、社会地位、发展轨迹和运作方式,成为一种具有独特性质的经济组织和社会群体。乡镇企业在其发展过程中,逐步产生了两种较为典型的发展模式――苏南模式和温州模式。“苏南模式”是对江苏南部地区最早发展起来的集体所有制的乡镇企业模式的统称,主要特点为由乡镇或村政府掌握企业发展初期的所有权,企业经营者则在之后的发展过程中逐步接管企业的实际控制权。“温州模式”是对温州私营、个体企业蓬勃发展、遍地开花的经营模式的统称。两者最大的区别在于“苏南模式”以集体企业为主,而“温州模式”主要以家庭经济为主。在当今中国乡镇企业的发展进程中,两种模式互为作用,交替发展。【2】 二、乡镇企业的发展历程和历史地位 (一)发展阶段 在我国广大农村,非农产业早已存在,但真正形成一定规模并上升为农村经济的主导产业,是经济改革后出现的事物。乡镇企业在其20多年的发展进程中,先后经历了社队企业恢复与发展、乡镇企业高速增长、调整与波折、再一轮高速增长以及变动整合与提升等几个阶段。【3】 1.社队企业恢复与发展。上世纪70年代末,随着农村家庭联产承包责任制的推广,农业劳动生产率大幅度提高,农村劳动力逐步从土地的束缚中解放出来,形成日益庞大的待业群体。因势而起的社队企业,在改革后农村的就业压力下得到进一步扩张,成为农村经济新的增长点。 2.乡镇企业的首次飞跃。至80年代中期,中央相关倾斜、鼓励、扶持政策的颁布实施,为农民自主联合办企业和农民个体办企业开了绿灯,社会上下形成同心协力推动乡企发展的高潮,农村企业发展滞后的局势得到很大改观。据统计,1984年5月,仅在浙江省一省范围内,就兴办起2万多家乡镇企业。【4】 3.调整与波折。由于片面追求市场的自主协调能力,忽视宏观调控力度,导致80年代后期,全国范围内出现经济增长过热,信贷规模过大,货币发行过多等经济问题。日益严峻的外部环境使得乡镇企业的发展遭到抑制,各地相继出现一股“压乡办企业,保全民企业”的潮流。面对“银行不贷款,原材料实行专营,电力严重不足,煤炭价格飞涨还难以买到”的市场环境,乡镇企业的生存受到极大挑战,企业普遍开工不足,亏损上升。 4.乡镇企业的第二轮高速增长期。邓小平南巡讲话为乡镇企业迎来了又一次的大发展机遇,众企业顺应改革开放的潮流,长足发展,其经济总量、生产规模和经济效益均取得快速增长。 5.变动、整合与提升。进入90年代,我国主动接轨国际,加大参与国际竞争的力度,以激活和重组国内市场,实现优胜劣汰,乡镇企业何去何从又面临着新的转折。企业为求生存、发展,积极转变观念、整合资源优势、提升御险能力,其结构形态上发生很多转变。首先,所有制结构进一步调整,个体私营企业迅猛发展;集体企业内部的产权主体呈多元化趋势。其次,企业的增长方式由外延扩张型向质量效益型转变。第三,企业的规模档次拉开、配置趋于合理,大量的小企业开始为大企业配套生产,形成了以大带小、以小促大、协调发展的格局。 (二)历史地位和发展形态的转变 以富阳为例,经过几十年的发展,我市的乡镇企业通过实施改革驱动、外向带动、科技拉动、人才推动等多项战略,冲破了“小农经济”的束缚,破除了传统计划经济的框框,基本形成了产品众多、门类较全的工业体系。特别是1992年小平同志南巡谈话后,乡镇企业进入了“跳跃式”、“超常规”的快速发展阶段,创造了一个又一个经济奇迹:多种所有制共同发展的格局初步形成;资本经营取得重大突破;规模经济优势更加突出;经济结构得到有效调整;企业技术创新能力明显增强;经济运行质量大大提高。至2003年底,我市已拥有各类工业企业10118家,实现工业总产值414.8亿元,其中规模以上企业585家,创造工业产值234.8亿元,实现利税近20个亿。乡镇企业的地位及发展形态也发生了根本转变。 首先,从社会经济地位来看,实现了由“微不足道”向“举足轻重”的转变。发展初期的乡镇企业仅仅是为了满足广大人民群众的基本生活而组织生产的,在社会经济中属于“补充”地位,其总产值、工业产值更是少得可怜。现如今,不断发展的乡镇企业已经成为区域经济的重要组成部分和主要增长点,其生产总值和工业增加值已占国内生产总值和工业增加值的半壁江山。 其次,在产权和投资主体上,实现了由“单一主体”向“多元主体”的转变。早期的乡镇企业实际上是基层政权机构直接兴办、经营的部门,呈现“乡有乡营、镇有镇营、村有村营”之势,其所有权、经营权“两权不分”。近几年,各地通过不断加大企业产权改革的力度,大部分乡镇企业都在不同层面上进行了产权的转让,企业所有制结构有了明显的变化,再加上大量外资和民间资金的涌入,使乡镇企业产权和投资主体呈现多元化、混合型的趋势。 再次,区域布局实现了由“分散经营”向“相对集中”的转变。乡镇企业兴起之初,强调就地取材、就地加工、就地销售的“三就地”原则,以致造成布局上的极度分散。改革开放以来,各地积极引导乡镇企业逐步由“村村点火、户户冒烟”向“相对集中、连片开发”转变,从而实现了优势的互补与整合。 从外延分析,乡镇企业的所有制结构,实现了由“四轮驱动”向“多轮驱动”的进化。1978年以前,乡镇企业只是单一的社办工业,勉强形成了传统意义上的“乡办、村办、户办、联户办”“四轮驱动”的格局。随着改革的不断深化,市场经济使各种生产要素在不同区域、不同行业、不同所有制之间流动,优化配置和重组,不同所有制企业相互投资、相互融合,新型的企业组织形式和资本组织形式大量出现,股份合作制、股份制、个体私营经济以及各种形式的联营和中外合资企业迅速发展。乡镇企业真正形成了“多轮驱动、多业并举、多轨运行”的所有制格局。【5】 三、面临的困境以及制约因素 乡镇企业是亿万农民的伟大创举,它在振兴农村经济中的地位和作用是不可替代的,它不单单是促使我国农村经济增长的主体,也是中国近几年经济保持高速增长的重要支撑力量。 然而,在肯定这些成绩的同时,我们也应该看到,早期脱胎于农业、由农民创办的传统乡镇企业,萌芽在计划经济的夹缝中,发展在“双轨制”的体制里,生存在短缺经济的环境中,投资主体、管理体制、分配机制单一,是不完善的市场经济主体。【6】随着社会主义市场经济体制的逐步建立和完善,在宏观经济政策、市场结构、发展环境变化的大背景下,传统的乡镇企业普遍感到压力和困惑,并或多或少地出现了“不适症”。此外,全球经济一体化已是大势所趋,不同的企业将被放到同一个标准上进行公平竞争,乡镇企业将在更加开放、竞争对手更多更强、市场要求更高的舞台上谋求新的发展,难度可想而知。就我市来看,目前乡镇企业发展过程中的弊端已不容轻视。 1、具有国际竞争力的骨干企业规模小、数量少。富阳的乡镇企业和我国大多数中小城市的企业一样,点多面广,各自为政,没有融入全球一体化的生产体系,产品的销售没有建立完善的营销网络,企业规模较小,技术人才短缺,自身的研发中心实绩不多,有的企业甚至没有这个机构,在技术的革新、产品的提升和企业的发展上,只能跟着商品的销售形势走,盲目追逐市场,追求利润,具有国际竞争力的优势企业更是少之又少。 至2003年底,我市规模以上企业585家,仅占全部企业的5.67%,销售收入超过10亿元的更是只有2家。与毗邻的余杭区相比,在总量规模上,两地企业的固定资产净值十分接近,但在浮动资产平均余额及企业负债额度上均大于余杭区,而工业销售产值相差48个亿,工业增加值差14.13个亿。此外,我市360多家造纸企业平均生产规模只有0.9万吨每年,抵御风险的能力不强,极容易被淘汰。 2、产品定位落后,技术设备陈旧。拥有重点高技术的企业只有26家,部级仅3家,省级18家,杭州市级5家。无污染且工艺先进的企业甚少,大多为造纸业。在发展经济的同时却因吨纸污水排放量超标,对富春江水系造成严重污染,给人民群众的生产、生活带来不利影响。据调查,目前只有极个别造纸企业污水排放达到国际标准,在45m3/吨纸——65m3/吨纸,大部份企业污水排放在65m3/吨纸——250m3/吨纸。这种现状,由于耗水量大大超标,从而导致排污总量直线上升。其次,我市造纸企业产品结构过于单一,且大多生产设备陈旧,生产方式和生产工艺落后,导致产品能源消耗高、污染重、质量不达标。高能耗、高污染、大进大出的产业链已成为我市工业企业的显著特点,如宏观环境发生变化或是要素供给矛盾进一步加大,就容易给我市乡镇企业的发展带来诸多限止因素,就很难产生大企业带动效应和创造较高的工业增加值。 3、零散企业多,品种杂,规模小。虽然我市有一个经济开发区和19个工业功能区,产业布局有一定的思路和规划,但长期的企业自主发展所造成的品种杂、规模小、分布广的局面是难以一时解决的。如常绿的织布业,几乎家家户户有织布机,却各自为政,品种多,规格不一,设备也旧,始终成不了规模,形不成定位,市场竞争力弱。另外,由于点多面广,政府也没办法扶持,造成基础设施建设速度跟不上,配套投入严重不足,只能任其随行就市,自生自灭。 4、销售渠道狭窄,销售网络的形成差距甚远。乡镇企业产品的销售,多数只靠几个供销员去找渠道和业务,信息闭塞,销路单一,对产品市场的前景缺乏预见性。我市虽然成立了《白板纸网》和《中国球拍网》但上网信息的企业很少,大多数业主并未真正认识到网络销售的优越性。导致企业走的步子放不开,迈不大,限制了自身的发展速度。 此外,负担沉重,弱势地位并未完全改观;资金不足,融资困难程度有增无减;人力资本缺乏,企业发展缺少后劲;组织结构不合理,产业层次低等现状都成为限制我市乡镇企业持续高速发展的缰绳、绊索。 四、发展的必然趋势和有效途径 上述分析表明,随着经济体制的变化和市场机制的完善,为了保持我市经济的增长步伐,改革的重点应从过去供给结构的调整转向着眼于解决长期性的结构问题。不仅要进一步调整供给结构,使之适应需求结构的变化,提高竞争能力;更要注重市场结构、产业结构的整合,从过去简单供给调整转向合理引导经济结构和社会结构调整相结合上来。 第一,要提高认识。首先,要达成“发展区域经济,就必须大力发展乡镇企业”的共识。区域经济作为国民经济的重要基础和基本单元,毫无疑问应该把大力发展乡镇企业作为其重中之重倾注大量的精力。要对乡镇企业高看一层,厚爱一分。其次,要认识到“发展乡镇企业,就必须走内涵发展与外延并举的路子”。 第二,要拓宽思路。在成分上,进一步放开手脚,乡办、村办、联户办、户办以及股份合作、联营、外商投资企业一起发展,不限速度看效益,可以适当把步子迈得大一些。在领域上,放得更宽、更活,坚持一、二、三产业一起上,贸工农、种养加、产加销齐发展,不限产业看市场,不限规模看项目。 第三,要调优结构。一是优化企业布局。尽管经过多年的努力,我市乡镇企业工业布局已渐趋合理,但“天女散花”的状况还没有得到根本性转变,乡办、村办、组办、户办“散而杂”的现象依然严重。今后,应该继续把发展乡镇企业与加快小城镇建设这两大战略结合起来。原有的乡镇企业尽量创造条件,逐步向小区和小城镇聚集;新办的乡镇企业,统一安排在工业功能区。二是优化产业结构。目前很多商品已经供过于求,市场从卖方市场变为买方市场。因此,对乡镇企业来说不能只是上一些一般性的项目,搞低水平的重复建设,要重点发挥乡镇的资源优势,避免与城市企业结构趋同,形成独具特色的产业体系,提高市场竞争能力。三是优化产品结构。乡镇企业由于受“三就地”原则的束缚,生产的产品普遍存在“五多五少”现象:即资源性产品多,高附加值产品少;长线产品多,短线产品少;大路产品多,高科技产品少,其劣势显而易见。今后,乡镇企业可以通过实施名牌战略等措施来不断提升产品的档次,在注重质量提高的同时,搞好产品文化内涵等的提升。四是优化技术结构。在人才使用上,引导乡镇企业冲破“小农经济”“情感经济”的局限,打破“一方水土用一方人”的人才“田螺壳”模式,解除亲族和血缘关系的绳索,真正建立起“才用八方、智纳百川”的用人机制。 第四,要放活机制。乡镇企业机制已经用了20多年,随着社会主义市场经济的发展,产权不清、政企不分、体制不顺、机制不活、管理不善等问题也日益暴露出来,迫切需要通过多种形式的改革,因企制宜、择舟上船,为企业焕发新的生机和活力提供制度、组织和动力保证。 浙江作为全国经济强省,具备特定的市场优势和区位优势,乡镇企业的综合经济实力名列前矛,走具有浙江特色的新型工业化道路是我省贯彻落实党的十六大和省十一次党代会精神的重大战略部署。富阳作为构造环杭州湾产业带,构筑接轨大上海的前沿阵地,乡镇企业的兴起和发展都具有其典型性和前瞻性。结合本市实际,笔者认为要从根本上解决富阳乡镇企业发展过程中的结构性、素质性的矛盾;扭转产品层次低、高新技术产业比重小、产业组织化程度不高、资源综合利用率低下的现状,打造先进制造基地不失为一项有效之举。 先进的制造基地是以高新技术为先导、优秀企业和优势主导产品为龙头,规模经济显著、竞争优势突出、技术创新能力强、国际化程度高、专业化分工协作的产业集群区。打造先进制造基地是加快我市建设小康社会,提前基本实行现代化的主要支柱;是提高我市经济综合实力和国际竞争力,走新型工业化道路的重大举措。 1.做大做强骨干企业。 鼓励乡镇企业进一步深化企业改革,实现制度创新,通过收购、兼并、控股、联合等多种形式做大做强。以发展培育制造业新增长点为主攻方向,加快形成一批主业突出、优秀竞争力强、带动作用明显、技术创新能力强的骨干企业。 2.提升发展中小企业。 加快形成垂直整合、水平分工的发展格局,支持形成各具特色的企业联盟,提高中小乡镇企业的国际合作水平;完善产品质量检测网络,建成一批具有明显区域性特色的行业,充分发挥中小企业在先进制造业基地建设中的生力军作用。 3.强化工业功能区的规划与整合。 坚持“统一规划、企业集聚、资源共享、整体优化”原则,按照“适当集中、形成规模、体现特色”的要求,根据已有发展基础和经济发展规律,提高我市各类工业功能区的总体规划水平,进一步形成层次分明、各具特色、功能完备、有机链接的产业空间布局。推动区域相近、功能雷同园区的整合步伐,提高功能区的产业集聚程度,发挥产业链优势,将园区建设的整合、扩容、提升有机结合起来。提升功能区制造中心、研发中心、营销中心等作用,不断增强区内企业的技术创新水平。 4.推行清洁生产,走可持续发展之路。 推行清洁生产,整治环境污染是打造先进制造业基地的必要条件。目前造纸行业是富阳乡镇企业的支柱产业之一,全市有各种不同规模、规格、型号、质量的造纸企业360多家,年生产规模达到420多万吨,拥有总资产81.6亿元,全行业从业人员达到3.9万多人,并占全市工业经济总量的20.7%,2003年创年税4.76亿元,对全市经济的发展起着举足轻重的作用。可造纸行业犹如一柄“双刃剑”,在创造巨大经济效益的同时,也导致严重的污染问题。我市传统的粗放型生产方式不仅浪费了大量水资源,更对富春江水体造成不可忽视的破坏。因此当务之急是积极引导企业贯彻实施清洁生产促进法和节约能源法,尽快采取措施进行全面技改,推行清洁生产,发展循环经济,推动制造发展模式从末端治理向全过程控制转变,形成以资源节约型,清洁生产型和生态环保型为特征的制造业新格局。 5、改善投资环境,提高土地利用率。 近几年来,我市出台了一系列改善投资环境的有关政策措施,投资环境得到了较大程度的改善,但政府职能机关对个别存在争议的项目,仍存在推、扯、拖、卡等现象;能源动力,信息化基础网络,防火减灾网络,高效力交通网络等项目的建设还远远满足不了先进制造业基地的需求。 6、走出国门,开拓国际市场。 顺应世界产业发展趋势,积极发展外向型资源,融入全球一体化生产体系是打造先进制造业基地的必然趋势,只有坚持以加速技改,以质取胜,挤入国际市场,扶持优势企业到国外建立营销网络,建立技术开发中心,创建生产加工基地,才能真正发挥产品市场效应。 7、扶持、巩固、发展优势加工产业。 打造先进制造业基地,只抓主导的具有强势的支柱产业是远远不够的。到2003年底,我市轻工纺织业、机械、电子、都市型农产品加工业等总产值已达百亿元以上。因此,扶持和巩固这批企业,加快技术改造步伐,提高它们的产品档次,顺应市场发展的需要,加快进入国际营销网络,已迫在眉捷。这将是巩固和发展先进制造业基地的有力保障。 富阳作为环杭州湾产业带的重要组成部分和杭州高新技术产业的重要拓展空间,要积极依托丰富的山水资源和良好的生态环境,优化调整各乡镇企业产业结构,以特色优势行业为依托,大力培育一批骨干企业,推进农业与制造业、服务业联动发展,借打造先进制造业基地之机,促使我市的乡镇企业冲破束缚,再度飞跃。 先进制造论文:先进制造环境下的管理会计变革探讨 摘要:先进制造技术带来了新的生产方式、新产品和新的商业模式,改变了价值链的长度和宽度,为企业带来了新的价值创造路径、拓展了价值创造的新空间,在这样的大环境背景之下,企业的生产和管理方式必须发生变革以适应经济发展规律的要求。管理会计作为企业管理的基础,应从成本、资本管理以及从柔性化、绿色化理念入手逐步推进管理会计变革,使其在新的环境下更好地发挥管理控制和信息支持的功能。 关键词:先进制造环境;管理会计;变革 一、引言 伴随工业4.0的提出,各个国家正在积极筹谋如何在新工业革命浪潮中占据主动。一方面,发达国家想着要实现再工业化,如美国工业互联网计划,另一方面,发展中国家积极参与全球产业再分工以拓展国际市场空间,同时通过技术创新来争取全球分工的重新定位。在这场势不可当的工业化浪潮中,中国于2015年提出了“中国制造2025规划”,强调通过实现制造业的智慧转型以达到跻身制造强国行列的战略目标。随着“中国制造2025”计划的推行,无论是新经济领域还是传统经济领域,制造业的转型升级和创新发展正处于一个新的战略发展机遇期。先进制造技术深刻影响着产业格局,催生出了许多新的生产方式,新的产品以及新的商业模式、管理模式、服务模式、企业组织结构和人才资源需求模式,给工业领域、生产价值链、业务模式乃至生活方式带来根本性变革。对企业而言,先进制造技术为企业带来了价值创造的新路径,拓展了企业价值创造的空间,作为企业管理的基础,管理会计必须为能给企业带来持续价值创造的先进制造技术的成功实施保驾护航,这需要变革管理会计。 二、先进制造技术与新经济 先进制造技术(AdvancedManufacturingTechnology,AMT),是先进制造系统中所需技术的集成,包括信息技术、数据库技术及管理科学技术等内容,是以计算机技术为主体的综合性技术。从体系结构上看,AMT包括主体技术群(包括面向制造的设计技术群和制造工艺过程技术群)、支撑技术群(如人工智能、数据库)以及制造技术基础设施(如用户、供应商交互等)三个层次。站在企业角度,AMT的引入是基于一种战略性的选择。先进制造技术带来的最基本的变化是改变了传统的制造方式,通过引入和投放先进的机器设备和数控技术,许多直接由人工操作的工序直接被先进技术设备所替代,通过对机器设备的精准控制,有利于降低产品废品率,降低产品的质量成本,一方面节省了大量人工,另一方面提高了生产效率。在新的科技革命的带动下,社会生产、交换、效费和分配都发生了极大的变化,导致了旧的经济模式逐渐被新经济模式渗透和替代,这是经济技术发展的必然结果。新经济一方面表现为基于互联网、物联网、云计算、大数据、新一代通信等信息技术产生的各类新产业、新业态和新模式,比如自2014年兴起的虚拟现实产业,就是利用计算机、网络技术发展起来的一种全新产业,其市场增长率较高,已经成为国际上热捧的新兴产业,根据赛迪顾问预测到2020年,中国虚拟现实市场规模将达到1000亿;另一方面又表现为先进制造技术与旧的经济领域的结合,如博世公司与百度、高德及四维图新三家公司于2017年4月达成战略合作,将“博世道路特征”引入中国自动驾驶市场,以促进本土自动驾驶技术的发展,利用更精准的定位技术以促进自动驾驶真正驶向道路。总之,新经济的基本特征主要表现为以信息技术为优秀,以智能化为媒介,绿色化为标准的追求全社会的生产效率和质量的提高。先进制造的不断向前发展,逐渐改变了企业之间、顾客之间以及企业与顾客之间的联系方式,因此对经济发展的思考需要突破“线性思维”的传统,站在多维度角度,思考适应新经济发展需要的服务模式以及管理模式。 三、先进制造环境下的管理会计变革 (一)成本管理向作业成本管理转变 先进制造技术明显改变了产品的成本结构,即直接成本降低而间接成本提高。具体来说,在先进制造环境下,企业的生产设备自动化水平不断提高,导致了从事直接生产的人工减少,与此同时,通过斥巨资引进的先进技术与设备直接导致每期的折旧费用和维护费用大量增加,因此产品生产的间接费用等成本会大幅度上升。传统成本核算模式主要是为直接人工成本的计量和报告而设计的,在产品成本计算的过程中,制造费用的直接分配和交互分配远远不能达到对间接费用正确分配的目的,因此,需要一种能够对间接成本正确计量和分类的新型成本核算方式——作业成本法,将间接成本和辅助费用更准确地分配到产品和服务以实现产品与成本的准确对接,能够及时、准确提供产品成本信息,提高了管理会计的信息有用性。先进制造技术的不断发展,给企业的生产经营运作方式带来了根本性的变化,企业与企业之间的边界变得愈加模糊,使得企业的作业管理的外延发生了变化,作业管理的对象不再局限于企业内部,不再只是“链式”作业链,而是呈现“网状”形态。这说明企业的作业管理的视野变得更加开阔,管理程序变得更加复杂。先进技术的发展带来了企业制造范式的变革,进一步也对成本管理方式的变革提供了新的机遇,随着互联网+、大数据、云计算等先进技术的发展,加快了企业获取数据、数据加工和信息传递的速度并提高了精准性,为作业成本管理的实施提供了技术可能性。在先进制造环境下,通过最大化利用那些服务企业管理的先进技术无疑可以提高企业成本管理的效率和效果,将成本管理的传统模式转变为作业成本管理模式,提高成本控制有效性和成本信息有用性,为成本管理向着决策方向转化提供动力。 (二)资本管理重心偏移 企业的资本大致可以分为智力资本与物质资本。Botis(1998) Johnson(1999)认为智力资本包括了“人力资本”、“结构资本”和“关系资本”三类,其中,人力资本是智力资本的优秀。物质资本包括了实物资本与货币资本,在整个价值活动中,实物资本(如存货、固定资产等)和货币资本没有直接创造价值在价值,是充当了整个价值活动过程的媒介,人的“活劳动”才是创造价值的唯一源泉。但是单纯地讲述智力资本与物质资本与价值创造之间的关系是毫无意义的,马克思的政治经济学中就提到,单纯以实体性资本为优秀的物化劳动难以解释价值创造的源泉所在,而单纯脱离“物”的活劳动亦是无源之水、无本之木,因此二者只有达到“和谐共生”,才能有效促进企业价值创造。在以智能制造技术为代表的先进制造环境下,人机交互以及机器人之间的对话变得越来越普遍,重复性的体力劳动和脑力劳动逐渐被智能设备所替代,人在其中的角色也由服务者、操作者转变为规划者、协调者、评估者、决策者。先进制造技术(如机器人制造技术、数据挖掘技术、ERP系统、XBRL语言等)在企业的操作需要以具备知识要素的“人”为载体,才能成功实现人机交互以及价值创造。基于此,企业对从事简单劳动的人力需求逐渐减少,企业需要引进的“人”必须更多地具备战略眼光和全局视野以及企业家精神,在引进人力资本之后,企业还可以建立知识共享中心,塑造全企业的学习氛围,通过建立学习型组织,培养员工的自学习能力,促进人力资本存量的优化。基于人力资本主观能动性的发挥,进一步促进企业结构资本与关系资本的协同发展,最终促进智力资本与实物资本的协同优化。总之,在先进制造环境下,智力资本创造企业价值的空间逐渐扩大,需要重视对智力资本的管理,尽量使智力资本与实物资本达到最佳匹配度,实现二者的“和谐共生”,帮助企业建立持久的竞争优势,促进企业价值创造。 (三)将柔性理念注入管理会计 先进制造技术改变了企业的运营环境,为企业提供了一个柔性制造的平台。先进制造技术具有多品种小批量的生产特点,方便企业随时随地在短时期内生产出所需产品以满足顾客的多样化需求,而且其转换成本较低,为企业开发和生产新产品以及发现新的市场机会提供了技术保障,有效提高了企业不断适应变化的能力。因此,企业的管理模式必须从刚性变为柔性,管理会计柔性化就是为满足柔性管理需要而生的。传统管理会计偏向战术型管理,仅仅立足于企业内部,视野相对狭隘,其提供的信息容易引导决策者进入一条重眼前而轻长远利益的道路。互联网+、大数据、云计算等信息技术的快速发展,为管理会计的柔性发展提供了技术手段。通过借助大数据和数据挖掘技术帮助企业搜集超大容量的数据并建立企业共享数据中心,同时借助云计算处理大量的初始数据并生成所需信息呈交行为主体,由于先进技术的发展,信息从搜集到处理直至最后生成并传达到信息使用者手里的整个过程所需的时间会大大缩短,有利于管理会计实时监督并提供实时信息,帮助管理者迅速作出反应。先进制造为企业带来了先进的信息处理技术,加快了数据信息的搜集速度,提高了数据处理的精准性,数据的搜集和处理变得愈加快速、愈加准确和愈加精细化,有利于行为主体快速地制定应对现实挑战的方案。譬如在提前预测产品未来发展前景方面,由于技术的发展,更多的定性变量可以通过定量方式表现出来,通过采用先进的数据处理技术进行事前模拟,可以验证项目的可行性以及预见未来可能出现的情况并提前准备应变方案。通过及时掌握信息,可以帮助管理者发现并扩展或者延伸企业价值链,提升企业价值创造的空间。 (四)将绿色理念注入管理会计 现代制造技术融合了自然科学和社会科学的最新进展的成果,以绿色、低碳、可持续为发展理念,使全球技术要素和市场要素配置方式发生了革命性变化,在先进制造环境下,环境要素进入企业生产流程成为一个不可忽视的新要素。先进制造的不断发展,不仅为企业带来了绿色化的生产技术,更引发了绿色管理模式的思维变革。让绿色一直贯穿产品的全生命周期,企业会选择绿色供应商,通过建立绿色的分销系统和和采用绿色的宣传方式,实现绿色产品和服务的绿色消费。如中石化举办的“智慧能源”公众开放日活动,通过吸引公众参与,向大众消费者输送“集约利用资源,绿色简约生活”理念。在先进制造环境下,产品和服务从设计到生产再到销售直至使用寿命结束的整个寿命周期过程秉持“以环境为友”。引入先进制造技术,有利于为企业带来环境收益,与此同时企业也需要付出相应的环境成本,若继续沿用传统管理会计,环境支出与环境业绩等数据都不能被独立地表现出来,而是被分散或隐藏在其他项目中的,未被追溯归集到真正引致其发生的事项中,从而使得其分配归集丧失了相关性、准确性,而导致决策失误。将绿色理念注入管理会计,目的是能将先进制造技术所带来的环境支出与环境效益清晰地计量、表述出来,供信息使用者使用,以使产品定价能够充分涵盖产品的全要素生产率的代价。先进制造为企业带来了绿色的生产方式和理念,企业战略的制定和计划的执行以及结果的评价都不能脱离绿色标准的依据。正如冯巧根教授所说,管理会计的一大职能是“信息支持功能”,管理会计必须能够充分提供绿色决策信息,保证信息使用者所做的决策是一个衡量了所有要素之后的最佳决策。 四、总结 先进制造带来了企业的生产方式和经营方式的根本性的变化,随着客观条件的转变,企业的管理模式需要朝着先进的管理模式转变。管理会计作为企业管理的重要工具,顺应企业内外部环境变化进行的变革既是现实管理发展的需要,也是管理会计发挥其功能作用的内在需求,通过顺应先进制造环境的变化,并从从成本、资本管理以及从柔性化、绿色化理念入手逐步推进管理会计变革来提高管理会计信息的有用性和决策支持价值的发挥。值得注意的是,管理会计可以反过来借助先进制造技术的发展实现自身的飞跃,随着先进制造技术不断朝着智慧制造方向前进,管理会计也会朝着智慧管理会计的方向前进。 作者:查美芳 王凤洲 单位:集美大学财经学院 先进制造论文:高校先进制造技术双语教材创建 摘要:先进制造技术是建设和发展的重要基础,加强对该技术的学习已经成为当前高职高专教育中的重要内容。高职高专先进制造技术双语校本教材的开发对于学生先进技术的学习具有非常重要的推进作用,能够拓宽学生学习先进技术的范围和领域。本文对高职高专先进制造技术双语校本教材开发和实践进行研究,并提出自己的策略以供参考。 关键词:高职高专;双语教学 一、引言 随着教育教学模式的多样化,本科院校虽然依然是学生们努力的方向和目标,但是却已经不再是唯一的选择。加上当前社会对于应用技术的注重,更多的学生开始倾向于选择高职高专作为自己未来发展深造的基地,并在高职高专中学习更加实用的技术和知识应对未来就职过程中企业的需要。高职高专也开始越来越受到社会的关注,其教学也受到了教育界人士的重视。先进制造技术作为高职高专教学中非常重要的一门学科,其教学的质量受到了各界人士的关注。运用双语对此专业进行教学可以让学生们的视野更加开阔,能够让学生们在双语的基础上学习更加先进的技术,阅读的资料也更加广泛。因此,高职高专先进制造技术双语校本教材开发就显得尤为重要。教材是学习的基础和根本,只有双语校本教材的质量高,才能让学生在学习中获得知识能力的提升。 二、开发双语校本的原则 第一,注重教材的趣味性。很多学生在进入到高职高专学习之后,其依然保持着天然的童真之心。虽然学生看似长大成人,但是其依然是一名学生,还未真正走入社会,其依然保持着欢乐的童趣和天性。因此,教师在进行双语教本开发的时候,就需要保持教材的趣味性。只有有趣的内容才能够吸引学生们的注意力。教材的趣味性是教材开发过程中所应当注重的一个原则。 第二,注重教材与学生生活的贴近性。只有与生活相关联的内容才能真正被学生们所接受,这些内容也将会成为学生们生活中所经常接触到的知识,成为学生们内化的重要途径。因此,双语教本在进行开发的时候,要注重其与学生们生活的关联,很多抽象的知识都可以通过生动形象的,与学生生活相关联的事物描述而得以具象化。 第三,注重内容的条理性。教师在编写双语校本教材的时候要注重内容的条理性,只有内容具有条理性,学生学习起来才能具有逻辑性,学习起来才能做到切实有效。教师在进行教材设计的时候要注重导读内容的设计,做好设计能够很好地引起学生的学习兴趣。在进行教材设计的时候要依照教材的目标进行编写,保证其教材的设计符合教学的需要。其内容的条理性是双语校本教材服务学生的重要基础。 第四,注重教材的实用性。双语教材的应用目的是不为了让学生单纯学习知识,其更重要的是将所学习的知识进行应用。因此,其内容的编写要注重其应用性,只有具有实用性的教学内容学生学习起来才更有意义,学生学习的积极性才高,学生进行双语教材的学习才切实有效。 三、高职高专先进制造技术双语校本教材开发存在的问题 国内外制造业都在不断发展,尤其国外对于制造业的发展更为迅速,所掌握的技术也更加先进。因此,阅读国外的各种资料,掌握国外的各种先进制造技术非常关键。不仅是双语教学的目的,更是双脚本教材开发的重要目标。但是,当前阶段,国内在进行先进制造技术双语校本教材开发的效果并不理想,其中还存在很多问题。 第一,教师自身能力需要提高。当前高职高专进行先进制造技术课程双语教学工作的教师,大多为英语老师。英语教师的英语功底较好,但是其对于先进制造技术则并不了解。有的高职高专院校选择了先进制造技术专业教师进行双语教学,可是英语教学能力则显现出不足。寻找到既具有先进制造技术能力的教师,又具备较好的英语水平的教师非常困难,教师专业能力的不足不仅让课堂教学出现了很大缺陷,同样让校本教材的开发出现困难。先进制造专业的教师无法真正了解教材的含义,能够阅读教材的英语教师对于专业术语又无从真正掌握。[1] 第二,教材结构体系混乱。当前所使用的先进制造技术双语教材在内容的编写方面虽然具有一定的合理性和条理性,但是其结构体系并不完善,还存在很多混乱的,或者不合理的地方。不合理的结构体系将会给学生的学习思维造成混乱,让学生无法形成良好的专业思维,在进行实践操作的时候也无法将知识进行合理应用。所学习的知识仅仅成为“纸上的兵”,难以发挥实用的价值。[2] 第三,实践环节不足。高职高专院校所培养的学生更多的是为了适应未来企业或者单位的需要,因此,所培养的学生应当具有实用性技能,能够在毕业之时将所学习的知识进行很好的应用。但是,当前的教材在实践环节的编写方面还存在不足,实践内容较少,或者教材中所列明的实践内容很难在实际生活中实现,教材中的实践仅仅停留在教材中,难以转化成为现实。[3] 四、高职高专先进制造技术双语校本教材开发的策略 高职高专院校进行先进制造技术双语校本教材开发是对自身教学工作的研究和提高,是对教材应用价值的体现。教师在进行先进制造技术双语校本教材开发的时候,一方面要符合双语教材制定原则的要求,另一方面要满足学生们的需要,同时,还要注重结合高职高专教学的实际,从而让教材的价值能够获得充分的展现,让其在教学中进行更好的应用。 第一,注重原版教材的引进。教学最好的教材,莫过于对原版教材的使用。尤其对于先进制造技术专业来说,能够获得原版教材的使用,等于让学生直接与国外的先进制造教学工作进行直接接触,一方面能够让学生了解到国外的先进制造技术现状,另一方面也可以让学生感受到英语应用的魅力。国外所使用的教材相比较国内来说质量较高,对其进行引用需要教师在教学中充分发挥其引导的作用,帮助学生对教材中偏难部分,或者理论部分进行充分的讲解,让学生对于教材能够通透的、深刻的理解。高职高专院校学生普遍来说其基础较差,因此,教师在进行原版教材引用的时候,要进行甄别和选择,从学生的实际水平出发,选择适合学生的教材。[4] 第二,在原版教材基础上进行改进。高职高专院校在进行先进制造技术双语校本教材开发的过程中,一方面可以对引进的教材进行直接使用,但是,最好的方法还是对教材进行改良和改进,让其满足国内学生的需要,符合教学实情。因此,高职高专院校在引进英文原版教材的基础上,需要对教材进行在改编。比如,可以对原教材内容进行删减,对于难度过高,学生根本无从接受或者理解的部分予以删除,对于学生通过教师引导可以理解和接受的部分进行简化,或者形象化处理,让学生学习起来更加容易、便捷。[5同时,教师还要对原版教材进行本土化“建设”,将国内的先进制造技术融入其中,让学生有针对性的对比国内和国外的先进制造技术的差别和差距,从而让学生对于教材的内容内化、深化。[6] 第三,优化教材结构体系。教师在进行先进制造技术双语校本教材开发的过程中,要注重教材的结构体系建设、规划和优化。教材的机构体系将会成为学生未来学习的结构体系,也将会形成学生头脑中的学习思维,因此,教材的结构体系对于教材的教学应用来说非常重要。教师一方面可以参考英文原版教材的结构体系,在此基础上进行改进和优化,另一方面,教师也可以根据实际需要进行体系构建,以方便学生学习为主。教师在进行结构体系优化的时候要立足实际,结合学生基本情况,并对有关资料进行通篇了解。因此,教材结构体系的优化需要教师深厚的功底做基础,需要教师长时间的研究和探索。[7] 第四,增加教材的实践环节。任何专业的学习都离不开实践过程的注重和提高。因此,教师在进行先进制造技术双语校本教材开发的过程中,需要融入实践的环节,将实践的过程纳入到教材的结构体系中,成为学生学习、教师教学的重要内容。实践的环节需要教师在进行教材编写的过程中,对当前社会的实际情况有所掌握,在当前高职高专实践、实习的情况的基础上,对教材中的实践应用进行编创。[8]同时,实践环节不适宜特别困难,最好能够做到简单易行,既可以让学生在教师的引导下进行实践,也可以让学生自行组织进行实践,从而增加教材中实践环节的灵活性。 五、结束语 先进制造技术虽然具有非常枯燥的理论内容,但是其还是一门内容丰富的专业学科,并且与其他很多学科都有联系,还需要跨出国门,与国外的制造技术“挂钩”学习。所以,此专业的双语教学工作是非常重要的工作,对双语校本教材进行研究、开发和编制也同样是非常重要的工作内容。教师要此方面进行潜心研究、刻苦钻研,让教材的编制和创作更好地为教师的教学、学生的学习服务。 作者:薛健 单位:天津中德职业技术学院应用外国语学院 先进制造论文:先进制造技术在工程训练的应用 摘要:先进制造技术在机械加工领域有着举足轻重的地位,使工程训练过程中能更加合理的结合先机制造技术,提出成立教师实践教学研究小组,进行模块式实践教学方法,使学生从传统的加工方式思想逐渐转变到先进制造中来。并积极开展校园与企业的双赢合作,使学生提前认知先进制造技术对于未来机械设计行业的改变。 关键词:先进制造技术;工程训练;教学模块化;自主创新 工程训练是我国在进行高等教育改革的发展历程中必然经历的一种实践教学的新型模式[1],近几年来,工程训练已然成为工科类院校规模最大、受众学生最多的重要教育教学资源。前不久国家提出了“中国制造2025”的概念,强调创新驱动以及发展先进制造业已成为现阶段国际竞争主流。为适应“中国制造2025”,需加强对学生工程能力的培养和对学生的先进制造动手能力的培养。 1高校工程训练中存在的问题 1)教学结构欠佳。由于工程训练开课学期较早,理论知识还未学习,没有系统性的金属加工概念,理论与实践无法相互结合,为学生的学习增加了理解难度。2)设备缺乏以及设备落后。由于工程训练中心规模较大,需涉及到各个工种,需投资资金较多。再加上民办本科以及独立学院资金来源较少,或重视成都不够,导致基础设备过于陈旧不能及时更新,遇到问题无法检修[2]。同时,缺少先进的数控车床或先进制造车床,使学生仍旧停留于传统加工方式的观念,对于先进制造技术只能观看无法进行操作,严重降低了教学效果以及影响学生对先进制造技术操作能力的培养。3)教学模式滞留。目前,大多数学校工程训练仍旧停留在生从师带的过程,加工物品仍旧是榔头,指导教师给出各种要求条件以及设计图纸,学生只是在被动的模仿老师的加工过程,缺乏自主动脑的思维,限制了学生创新能力的发展。指导教师教学模式过于程式化,讲解简单,学生无法形成系统、全面的知识架构体系,致使理论与实践环节脱离,也导致了工程训练结束后,学生对其印象不深,仅仅获得了加工过程以及劳动力的付出,无法与自身理论知识联系到一起。 2先进制造技术应用于工程训练必要性分析 1)先进制造技术及其特点。先进制造技术(AdvancedManufacturingTechnology,简称为AMT)是指微电子技术、自动化技术、信息技术等先进技术给传统制造技术带来的种种变化与新型系统。具体地说,就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称[3-4]。主要包括:计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等[5]。其特点为:a.先进制造技术具有范畴领域性。b.先进制造技术企业推展性和经济效益性。c.先进制造技术具有主体性和群体性。2)先进制造技术应用于工程训练的必要性。从根本上说,随着AMT的发展,传统的制造业正面临一场全新的技术革命,以制造业信息化推动制造业发展是当前必然趋势[3]。培养创新驱动型人才,正是我们开展先进制造技术工程训练的首要目的。其必要性有以下几点:a.先进制造技术应用于工程训练是培养创新性人才的必须过程。b.先进制造技术应用于工程训练是提出培养适合我国提出的“中国制造2025”技术性人才的关键过程。c.先进制造技术应用于工程训练也是现如今互联网快速发展,以及材料快速成型的必然要求。 3先进制造技术应用于工程训练的模块化教学理论 把先进制造技术应用于工程训练中,是必然经历的过程,其培养目标也非常明确:提高学生整体工程的综合性能力,包括系统的统的工程技术理论知识和实践能力、良好的职业素养和创新意识、初步的市场感知能力和对行业规则的了解。为达到这一目标,也需要调整相关的教学模式,建立起教学研究小组,采用化整为零,逐步突破的方法实施模块教学理论。1)先进制造技术工业生产认识模块教学方式。设计此模块的目的是对先进制造技术基础流程以及产品加工过程的了解。此教学模块最大的特点是虚实结合,以演示视频为主,结合各行业特色,与各专业老师合作,找到各专业切入点进行深入讲解,使各专业学生对本专业所从事的行业采用先进制造技术的生产制造以及管理模式进行直观了解。2)基础工艺学训练与先进制造技术结合模块教学方式。该模块以基础工艺理论为主导,结合传统制造工艺过程逐步过渡至先进制造技术,实行基础训练讲解和演示操作,由学生自主设计具有一定简单功能的日常生活器具或用品,如榔头、锤子、衣架等。指导教师根据学生设计进行分类讲解工艺知识,指导加工。并讲解同种加工方式采用先进制造技术与传统制造技术的优缺点以及工艺的不同性。实施作品展览等形式,让学生能独立完成先关设计以及工艺的交互式学习体验。3)先进制造技术实习模块教学方式。该模块以数控设备和激光设备以及3D打印等设备为主体框架,进行自主式指导教学法,指导教师需要根据学生设计物品进行讲解加工,并传授数控变成法则,让学生自主编程然后检查相应对错并指导加工,使学生能自主完成设计物品并加工出实物,并与设计对比,找出不合理的地方然后进行改进,培养学生工程设计和优化设计的工程学思维。4)综合创新训练与开发教学模块。此模块针对大学生创新实践训练与竞赛平台功能和协同研究开发功能于一体的教学模块,以历届工程训练大赛或机械创新大赛要求为主题,以各一等奖作品为蓝本讲解设计中的优缺点以及如何优化和处理。使学生在训练之后能继续对本专业有所兴趣参加各类比赛,继续发展自己的创新能力。尽量引导学生的制造方式从传统加工方式逐步过渡到先进制造技术中,以更好的适应毕业后所处的先进制造的大环境中。 4总结 培养创新驱动型人才,正是我们开展先进制造技术工程训练的首要目的,也是培养未来机械创新驱动型人才的重要工具,通过发现现如今各高校对于先进制造技术应用于工程训练教学模式过于陈旧等问题,提出工程训练与先进制造技术的模块化教学理论,为以后先进制造技术能更加有效的应用于工程训练中,起到一定的指导教学实践的作用。 作者:武时会 单位:重庆人文科技学院
卫星通信论文:采集系统卫星通信论文 1卫星信号复用模块 卫星信号复用模块的功能是:将船载北斗收发设备与其原配的控制终端设备进行分离;将信号根据不同策略复用为两路数据信号;提供与数据采集终端的接口。图1给出了卫星信号复用模块与系统的其他部分的连接的方式。其中的北斗卫星通信天线完成北斗信号的收发、导航信号的接收以及双向数字接口的信号交互;北斗控制终端是国内北斗星通公司开发的多用途控制设备,其功能涵盖了导航、轨迹录、报文收发和紧急情况下的报警呼救等;数据采集终端是本系统中的采集数据的收发系统,利用人工输入海洋资源数据,并通过卫星信道将数据发回北斗整列控制中心。卫星信号复用模块是各个模块的通信中枢,完成设备对信道的申请和释放,并且为各个工作子系统供电,系统对其工作稳定性和可靠性提出了较高的要求。图2给出了卫星信号复用模块的内部结构图。其中RXD_T和TXD_T分别表示RS232电平的北斗卫星天线的数据收发信号;RXD_K和TXD_K表示北斗控制终端的RS232数据收发信号;RXD_C和TXD_C表示数据采集终端的数据收发信号。其结构比较简单,但是在前期的设计和测试中发现了一系列可靠性问题。长时间地将数据采集终端以在线方式工作会造成卫星天线或者控制终端无法收发数据,因此在设计上采用了回馈电源模式,即当采集器不工作时,切换电路工作于信号直接切换模式,信道不受数据采集器控制。同时还发现当数据采集器不工作时,地线连接会造成数据串扰,所以在设计中采用了地线切换模式,当采集器不工作时将地线断开。为了进一步提高可靠性,降低干扰,信号切换没有采用有源的电子器件,而采用了电磁式继电器,当采集器不工作时系统的信号处于机械切换模式。采取上述措施后,系统无响应和数据通信失败的现象基本没有出现。 2控制终端设计 控制终端是数据采集人员的操作设备,其功能是输入采集的数据并且将数据发送。控制终端采用了ARM9架构的S3C2440作为优秀处理器,利用自主开发的嵌入式操作系统,采用面向对象技术进行开发。其设计的模块结构图见图3。S3C2440优秀板上有SDRAM与NANFLASH,分别用于应用程序的执行和程序的存储;北斗控制终端接口包含了北斗天线的串行控制口和电源;智能液晶显示接口通过串口2将优秀板的显示控制数据传递给智能液晶模块;阵列式扫描接口读取操作人员的输入键值用于数据控制。控制终端的软件结构图见图4。扫描键盘处理模块驱动阵列式键盘,读取用户的输入键值,并提交系统处理;智能终端GUI模块负责用户的图形界面处理,主要功能包括控件界面绘制,事件响应以及消息传递;GPIO电路驱动模块用于控制卫星信号复用模块的北斗信号切换,以及北斗系统电源的管理;伪汉字空间的转换模块负责将采集到的数字信号映射到GB2312的汉字空间,以适应北斗卫星通道的数据传输;稀疏数组压缩模块解决了北斗数据包短,而采集数据量较大的问题,通过自定义的无损压缩算法,将采集的数据高效率压缩以适应北斗数据通道的特点;北斗数据编码解码模块负责将处理好的数据以北斗规定的格式编码和解码;系统参数管理模块负责管理存储在智能终端中的系统参数,以配置不同的应用方案。 3伪汉字编码方案 北斗卫星通信系统对用户的级别做了严格限制,民用的北斗运营商普遍采用了内容过滤程序,即当发现传输内容为GB2312国标码时,允许数据通过,当发现传输内容为非GB2312国际码时不允许数据通过。数据采集的数据格式不符合GB2312编码标准,因此在系统设计上遇到了数据无法传递的困难。为了解决上述问题,设计了伪汉字编解码方案。其基本思路是:编码时将原始的数据流进行分解,分配到多个汉字空间,解码时从汉字空间提取出数据流,并且将拆分的数据进行合并。GB2312是北斗采用的汉字通信系统,用于民用终端的数据发送。GB2312中每个汉字由2个字节组成,第一个字节的范围为176~247,而第二个字节的范围为160~254。因此第一个字节的有效编码空间为0~71,而第二个字节的编码空间为0~94。为了简化算法,将两个字节的编码空间都设置在0~63即2的6次方范围内。实际上将数据看成一个Bit流,将8Bit为单位分解为6Bit为单位,其示例图见图5。图中上方的8Bit的3个字节被看成24Bit的数据,在图中部分解到4个字节,每个字节为6位,高2位补零。实际上上方的数据与中部的数据从Bit流看来都是24Bit。得到4个字节的6Bit数据后,在每个字节上加上176得到图5中下部的数据,即伪汉字编码。该编码的范围位于GB2312的范围内,可用于北斗信号的数据传送。解码的过程与编码的过程相反,不再叙述。在编码的过程中还会遇到实际问题:图5中演示的情况属于比较特殊的情况,输入的数据的字节数量是3的倍数,输出的字节数量为4的倍数。现实的数据流不一定满足上述要求,例如如果输入的数据是4个字节,输出需要的字节数是6个字节;如果输入的是5个字节输出的需要6个字节。这样会给编解码带来巨大的困难。为了简化编解码,可以将数据进行特殊的处理,办法是在传递的数据中增加一个数据的长度指示,并且将数据进行整数倍拼凑。其过程见图6。在数据的头部附加了一个长度指示器,其作用是当收到的数据后部附加的有PAD时可以将原始的数据提取出。PAD是附加在有效数据后面的无效数据,PAD的数量根据原始数据长度变化,其数量为0~2个。数据扩展的原则是将数据的整体长度扩展为3的倍数。这样得到的伪汉字编码的数据长度就是4的倍数,如此扩展的目的是有利于编码和解码。 4北斗数据通讯阵列与系统整体架构 由于北斗系统是军民两用系统,并且随着用户数量的增加,通信带宽日益紧张,为了保障系统中的高级用户权限,对用户的收发信息的频度做了限制,平均一分钟才能发送一条信息。而对于接收信息的频度却没有限制,所以信息的接收相对较快。由于北斗的信息通道采用了无验证的协议,发送方无法得知接收方是否成功接收数据。为了保证通信的可靠性,本数据采集系统对北斗通信协议进行了改进。具体方法为:发送方发送消息后,从系统中获取一个随机变量用于产生延时,如果在规定的时间长度内没有收到对方发来的验证数据就继续发送,直到成功收到接收方的验证数据报。采用上述协议后,系统通信的可靠性得到了提高,但却给北斗的通信系统带来的严重负担。特别是随着采集系统数量的增加,控制中心的通信负担日益加大,采集终端数据发送的成功率也大幅下降,严重影响了系统的正常工作。为了提高系统的数据吞吐率,利用北斗系统收发速率不平衡的特点设计了北斗卫星阵列,采用了单点接收设备以及多点发送的通信模式。当接受北斗设备收到采集系统来自海上的信息后,根据负载平衡的算法,从发送阵列中选择一个空闲设备完成数据发送。如果没有空闲设备就根据负载最少原则获取北斗发送设备并将数据压入发送消息队列。采用北斗阵列和负载平衡算法后,数据的吞吐率提高,系统的反应速度加快,也提高了采集设备的用户体验。系统的整体结构见图7。多个北斗设备通过统一的网关接入北斗应用服务器,相关的控制软件运行在其上,负载解析和实现北斗设备的控制协议,系统的负载平衡以及将采集的数据回写到数据库服务器。系统决策服务器上运行的软件负责解析数据,分析相关的资源信息,以及GIS的控制信息。Web服务器对通过VPN网关的远程用户提供了数据访问服务,由于数据涉密,对不同的用户采用了硬件加密的认证模式,数据的传输也经过了加密通道的处理。 5实际应用 该研究项目经过多年的研发已经在海洋渔业资源、海洋生态和海洋安全方面得到广泛应用。为了分析海洋渔业资源,在本终端上设计了渔业捕获实时报告系统。具体方法是针对渔业捕捞的的各种船型,每种船型选择常见的50种鱼类,将鱼类的名称和图片写入终端。船员在捕捞结束后利用本终端将各种鱼类的产量通过北斗发送给控制中心。其中的数据不仅有渔获产量,而且还有捕捞的时间和地点,控制中心将数据记录入数据库后,结合相关的港口渔获数据,以及海洋卫星遥感数据,可以分析海洋鱼类的巡游规律,并且指导渔业生产。渔业管理部门也可以了解海洋整体上的生产情况,以便合理地进行生产管理。目前已经在南海生产渔船上安装了近300套设备,大部分设备工作正常。图8给出了第二代渔获采集终端实物,图9给出了GIS软件上的安装了设备的渔船的作业分布图。该系统还用于渔场预测,结合卫星遥感信号得到的温度、洋流和叶绿素等相关因素,根据终端传回的数据,分析渔场并将得到的预报信息通过控制中心发送到终端上,从而指导渔业生产,减少资源消耗,提高经济效益。图10给出了渔场预报的样图。该设备还用于增值放流工作的检测:为了保证渔业资源的稳定,需要人工放流鱼种。为了跟踪放流鱼种的生长和巡游情况,放流前在部分鱼种上留有标志,并且在放流前将标志与鱼种信息记录在数据库中,当鱼被装有终端的渔船捕获后,船员将鱼的参数和标志编号输入终端,通过北斗发回控制中心,相关的放流数据就可以进入软件分析,从而得到放流的效果评估。目前本终端还具有了天气预报信息的发送以及他国渔船越界捕鱼事件报告的功能,可以在渔业安全和保护国家渔业资源等方面发挥作用。 6结束语 北斗卫星船载数据采集系统是针对大面积海洋资源数据采集设计的集成系统,涵盖了嵌入式系统技术、卫星通信技术、伪汉字编码技术、数据库技术、WEB技术以及数据安全技术。研究的内容涉及硬软件开发技术、通信协议设计技术、编码技术、GIS技术、数据库访问技术以及Web开发技术等各个方面。项目经过样机研发、小规模测试到大规模推广等各个阶段,目前已经在南海的船舶上得到推广应用,获取了大量的南海资源数据,并在数据分析的基础上产生了一批相关成果。在今后的工作中,该系统将和正在研发的船载无人数据采集系统相结合,将现场采集数据与资源采集数据相融合,进一步研究海洋的规律,为科研和生产服务。 作者:邓锐王峰陈海生陈亮单位:广东海洋大学智能工程研究所 卫星通信论文:静止轨道卫星通信论文 1静止轨道卫星通信资源-任务匹配约束分析 静止轨道卫星通信资源-任务匹配就是根据通信任务需求,综合考虑各种约束条件,按照一定规则对卫星资源进行优化配置,制定出满足卫星应用任务需求的资源分配调度方案[9]。卫星任务规划方案的合理性和正确性直接关系到任务的完成效果[10]。因此,要实现规划调度的目标,必须对静止轨道卫星通信资源调度问题中涉及到的约束条件进行详细分析。静止轨道卫星通信资源调度问题的约束规则,可分为2大类共6项,如图2所示。 1.1静止轨道卫星通信资源-任务匹配的硬性约束硬性约束是指完成卫星通信必须具备的最基本的条件。包括3项内容,具体为:1)通信资源调度的范围约束卫星通信首先要求卫星能被卫星无线电通信使用终端“看到”,而这是由卫星天线波束覆盖范围决定的,即当卫星无线电通信使用终端处于卫星天线波束覆盖范围内时,才能进行通信;否则无法达成通信。2)通信资源调度的时间约束①任务的时间约束。针对某一任务的资源调度时间不能晚于该任务的开始时间,资源调度结束时间不能早于任务的结束时间,且任务对于资源的占用时间不能小于任务执行的持续时间。②资源的时间约束。在春分和秋分期间,静止轨道卫星由于处在太阳和地球之间,此时太阳带来的强噪声将引起通信中断,即日凌中断。3)通信资源调度的频段约束不同卫星、卫星使用终端的工作频段通常是确定值,而只有处于同工作频段的卫星和使用终端之间才能建立通信链路,提供通信服务,这是卫星通信资源调度问题中的一个硬约束。 1.2静止轨道卫星通信资源-任务匹配的软性约束软性约束是指对卫星通信的质量、取得效益具有影响的约束条件。包括3项内容,具体为:1)通信资源调度的能力约束资源具备的能力(比如带宽等)必须达到完成任务的最低要求,才能被分配执行任务。2)通信资源调度的质量约束在卫星通信中,无线电波要先后穿越对流层、平流层、电离层等,不可避免的会受到多种因素影响,产生自由空间传播损耗、大气吸收损耗和雨衰损耗等,导致通信质量下降,甚至出现通信中断的现象,特别是降雨对Ku,Ka频段信号产生衰耗较大[12]。而目前,实际应用中的通信卫星工作频段大都在C,Ku和Ka频段。因此,在调度过程中要考虑通信链路载噪比、损耗、误码率等的影响。3)通信资源调度的优先级约束①任务的优先级约束。任务的价值(重要程度)、紧迫度和执行顺序等属性决定了每项任务具备不同的优先级。②资源的优先级约束。资源的价值、能力和稀缺程度等属性决定了每个资源也具备不同的优先级。 2静止轨道卫星通信资源-任务匹配问题模型 在一个多任务的通信环境下,通信资源分配问题可以描述为一个由通信资源和通信任务所构成的数学规划问题。基于以上对静止轨道卫星通信资源-任务匹配的约束分析,建立数学模型如下。 2.1问题假设为简化问题,便于建立数学模型,在不改变问题性质的前提下,做出如下假设:1)所有资源都绝对可靠,即不考虑出现资源性能降低或者故障的情况;2)一个通信资源某一时刻只能为一个通信任务提供服务。3)卫星转发器均为透明转发器,不考虑卫星具备星上处理功能;4)所有任务在进行匹配调度前已经确定,不考虑有新任务动态更新的情况;5)任务一旦开始就必须完成,不考虑自然或人为干涉的任务中断;6)各个任务之间是相对独立任务,不存在逻辑上的先后关系;7)匹配调度过程中不考虑决策者或者事件固有经验的偏好因素。 2.2变量约束条件描述1)覆盖范围约束卫星覆盖区域d由波束决定,对于全球波束,覆盖区域为地球南北纬75°之间与以星下点为中心对地球边缘张角17.34°所围成的部分。对于点波束,覆盖区域d可以通过模型计算得到。若任务区域为D,任务区域必须在覆盖范围之内。 2.3目标函数卫星资源调度相关研究中,通常根据任务完成情况确定目标函数[17]。一般的资源-任务调度多数是以产生的综合收益最大为目标,本文从任务收益和卫星资源使用两方面考虑调度目标。1)任务调度收益大。即任务收益之和尽可能高,不仅要尽可能调度高收益的任务,而且成功调度的任务数量要多。收益主要根据任务的优先级确定。 3静止轨道卫星通信资源-任务匹配问题求解思路 根据以上分析可知,静止轨道卫星通信资源-任务匹配是一个多目标组合优化问题,结合静止轨道卫星通信资源-任务匹配规则,给出求解该问题的思路,如图3所示。匹配过程可以描述为:步骤1数据初始化。根据通信任务和卫星资源的描述,进行数据预处理,主要是编号、计算资源覆盖区域和可用时间,得到任务集合T和资源集合R,进入步骤2;步骤2匹配可行性检测。对照资源-任务匹配的“硬约束”条件,筛选出可调度任务集Tk。如果Tk为空,则无法进行匹配,终止流程,否则进入步骤3;步骤3选择任务。从可调度任务集Tk中选出优先级最大的任务Ti,并将Ti移出Tk,进入步骤4。如果已完成的任务数量等于可调度任务总数,则结束整个流程;步骤4选择资源。根据资源优先级,为选定的任务Ti分配资源Rj,如果资源能够满足任务需求,进入步骤5;否则进入步骤6;步骤5资源分配。将资源Rj从R中移出,设置Rj状态为已调用,并将Rj的处理任务结束时间设为tie,返回步骤3进行循环操作;步骤6资源释放。选择刚完成的任务,将其占用的资源状态设置为可调用,并放回R中,返回步骤4进行循环操作。 4数据仿真 人工智能算法是求解多目标组合优化问题的有效手段,本文采用蚁群算法进行仿真分析。采用MatlabR2010a编程,在Win7系统(硬件配置Core二代2.2GHz,1G内存)计算完成,调度总收益19,经验证其结果正确,运行时间2.775756s。运行结果如表4所示。 5结束语 结合静止轨道卫星通信的工作过程和轨道特点,系统分析了在多卫星和多任务通信环境背景下,静止轨道卫星通信资源与卫星通信任务需求进行匹配调度的约束规则,并提出了问题的优化目标函数,建立了静止轨道卫星通信资源-任务匹配调度的模型,最后,给出了求解该问题的基本思路,进行了实际仿真,为开展静止轨道卫星通信资源分配调度算法研究奠定了基础。 作者:贺寅张海勇任重单位:海军大连舰艇学院通信系 卫星通信论文:频谱仪的卫星通信论文 1技术方案 本系统采用LabWindowsCVI来进行设计与开发,系统软件框图如图2所示。软件系统由监控界面、参数设置模块、数据采集模块、程控命令模块、数据处理模块、图像显示模块和数据存储模块组成。各模块功能通过LabWindowsCVI进行模块化设计。 计算机通过GPIB通信接口对AV4033的功能控制是通过程控仪器标准指令来实现的,程控指令是可以对频谱仪进行远端控制的一组特殊格式串,包括仪器设置、通道配置、数据扫描方式、控制输出、读取数据、状态报警、接口设置等指令集。这些指令的发送均是字符串形式,所有的频谱仪命令都必须符合特殊的语法规则,在应用高级语言进行编程时,程控指令一般是作为一个独立的参数在调用函数中出现,这类针对远程控制的函数随GPIB接口和采用的高级语言的不同而不同,但其程控指令是相同的,AV4033系列频谱仪的语法命令图如图3所示。本文利用程控指令和频谱仪进行通信时,选择LabWindowsCVI自带的GPIB函数库,可以方便地进行程控命令发送和数据读取操作。 2应用举例 卫星固定通信台站天线口径大波束窄,对天线伺服系统的自动跟踪性能要求较高,为确保通信效果,需定期测量卫星天线系统的自动跟踪性能,传统的测试方法需用频谱仪在射频方舱内测试,且测试结果保持和记录都不方便,利用本系统可以方便进行远程测试,而且可以将测试结果保存在数据存储单元中,方便后续查询和参考。卫星天线跟踪性能测试流程如下:(1)调整卫星天线使其对准通信卫星;(2)在监控主机上按下述过程设置频谱仪;a)按卫星信标频率设置频谱仪中心频率,设置SPAN为0到100KHzb)根据信标信号的电平变化范围设置Sacle/DIV,以使测量过程中的载波电平变化始终落在频谱仪的可显示电平范围内c)根据信标频率稳定度,选择尽可能窄的RBWd)根据载波的峰值频率和功率,调整频谱仪的中心频率和参考电平e)利用键盘调窄SPAN,重复4f)重复5,将SPAN调整到最小g)将SPAN置0,使载波显示谱线作水平运动h)输入扫描时间,确定扫描长度(3)用手控方式调偏卫星天线的方位角和俯仰角,频谱仪显示谱线的电平将随天线偏离卫星而下降(4)启动天线自动跟踪功能,观察卫星信标电平随时间的变化,记录自动跟踪天线的对星过程以及跟踪速度和精度(5)存储记录数据,重复3、4步骤,多记录几次测试结果,分析卫星天线自动跟踪性能。 3结束语 基于GPIB总线技术构建的频谱仪可以建立快速、高效的卫星信号测试系统,该系统人机界面更加友好,测试功能更为方便,用户能够在值勤终端上方便对频谱仪进行控制和使用,能够快速、方便、准确的完成测试任务。 作者:张德文尹训锋景丹玉单位:91917部队 卫星通信论文:卫星通信下的应急通信论文 1卫星通信的优势与劣势分析 1.1卫星通信具有众多的优势(1)电波覆盖地域比较宽广。(2)传输路数多,通信容量大。(3)通信稳定性好、质量高。(4)卫星通信不受地域限制,运用方式灵活。 1.2卫星通信的一些劣势主要的方面有:(1)延迟现象比较常见。(2)传播过程中由于信号较差,容易出现信号中断的现象。(3)终端产品的选择面不广。 2卫星通信产品的多址体制方式的选择 卫星通信由于具有广播和大范围覆盖的特点,因此,特别适合于多个站之间同时通信,即多址通信。多址通信是指卫星天线波束覆盖区内的任何地球站可以通过共同的卫星进行双边或多边通信。目前比较常用的两种卫星通信多址体制方式为:TDM-FDMA(时分复用-频分多址)和MF-TDMA(跳频-时分多址)。(1)多址体制方式一:TDM-FDMA。(2)多址体制方式二:MF-TDMA。 3卫星通信在铁路应急通信中的应用网络架构 有时候会因为遇到突发性、严重的自然灾害、人为因素导致其他所有通信手段无法使用时,而应急指挥中心又急需现场相关资料,这时就可以利用卫星通信覆盖区域广和快速部署的优势将信息发送到应急指挥中心。常规卫星系统现场接入方式可以分成两种:一种是车载型,一种是便携型,这两种卫星接入方式可以视现场情况而定。而对于铁路应急通信人员来说,以上两种接入方式均可以采用,但在到达应急现场后,还需要在现场对卫星接入设备进行开设,考虑操作使用人员的技术水平和熟练程度,选择自动对星的车载或便携卫星设备就显得非常的方便,可确保快速建立通信链路保证通信。 事发现场人员要将信息传送到应急指挥中心,在铁路应急卫星通信系统网络建设时,可根据实际情况需要,按下文所述三种方案进行建设,如图1所示。 方式一:在中国铁路总公司应急中心建立卫星地面通信站,这样就可以通过应急指挥中心收发数据,再通过地面的有线网络传输到需要数据的各路局应急指挥中心。这种方案对于现代网络资源的应用比较充分,但在遇到一些突发情况时,数据可能无法通过地面有线网络传输到需要数据的各路局应急指挥中心,这就导致可能会出现一些无法预知的情况。 方式二:在各个路局的应急指挥中心建立卫星通信站,这样就可以在发生状况时迅速的将数据发送到各路局的应急指挥中心,同时各路局也能够及时的下达指令,进行相关问题的处理。这样做的好处是各路局应急指挥中心能及时掌握应急现场状况,但不利的是其建设费用将会大大增加。 方式三:在中国铁路总公司应急指挥中心以及各路局应急指挥中心均设置卫星通信站,这样一来,无论发生什么灾害情况,各路局应急指挥中心与中国铁路总公司应急指挥中心都可以实时掌握事发现场情况。这样做的好处不言而喻,但其建设费用也无疑会昂贵很多。 4结束语 综上所述,随着卫星通信技术的发展和使用成本的降低,及现代化的铁路应急通信系统的迫切应用需求,建立全国范围内完整统一的能够互联互通的铁路应急通信卫星网络是大势所趋。希望通过本文的简单分析,能对我国的铁路应急通信卫星网络的建设和发展提供一点建议。 作者:程岚单位:南京凯瑞得信息科技有限公司 卫星通信论文:移动网络卫星通信论文 1.通用动力公司 2013年11月15日,通用动力C4系统公司宣布,通过移动用户目标系统赤道地区的卫星,该公司的一对AN/PRC-155单兵电台成功实现了语音和数据呼叫。该软件定义电台配有移动用户目标系统波形。无论是从北极还是南极的高纬度地区,连通地球赤道静止卫星都是一个难题,因为这些卫星靠近地平线。由于地球是扁圆的球体,在两极地区它会变平,因此,地球表面某些区域看不到赤道上的卫星。“在几近结冰的温度下,在刺骨的北极寒风里,在地球纬度最高地区,唯有PRC-155单兵电台才能连接移动用户目标系统,安全传送语音和调用数据。”通用动力C4系统公司总裁克里斯•麻兹利这样评价该系统。这次验证展示活动于2013年10月中旬进行,涵盖通用动力公司所描述的多种真实场景,包括在阿拉斯加州安克雷奇和巴罗的固定地点,以及绕整个北极圈飞行的飞机。该公司称,除了5名参加试验的人员进行了电话会议,这种双通道AN/PRC-155电台还完成了多重一对一语音通话和数据调用。在演示中,数据调用速率达到了64kb/s。通用动力公司进行过多次测试活动,将该公司的单兵携带和手持电台连通移动用户目标系统。2013年10月份的这次测试为其最新的一次。而在2013年8月,该公司成功通过AN/PRC-155电台将AN/PRC-154“步”电台与移动用户目标系统的一架航空器连通。之前的4月份,该公司基于2012年2月第一次通信验证展示,通过移动用户目标系统完成了电台对电台的语音和数据测试。2012年的演示只是使用卫星模拟器以及装载移动用户目标系统波形的AN/PRC。 2.哈里斯公司“猎鹰”III 哈里斯公司宣布,该公司的AN/PRC-117G“猎鹰”III多波段单兵电台于2013年12月2日与移动用户目标系统卫星成功连通。接下来,该公司又在北极圈进行测试,将“猎鹰”III电台装在一架货运飞机上从阿拉斯加飞往北极,然后返回。北极圈地区当前使用的是甚高频系统。根据该公司提供的数字,有多达30000台的AN/PRC-117G电台可以升级使用移动用户目标系统波形软件。 3.Alico公司相控阵终端 尽管相控阵天线在雷达应用中很常见,但是在通信领域相对少见。然而,Alico系统公司已经在其宽带分布式孔径移动卫星通信系统终端中植入相控阵天线技术,并于2013年6月公布了技术详情。这种X波段系统显示,4个小型矩形平板式天线安装在M1“艾布拉姆斯”坦克和M2“布雷德利”步兵战车车体顶部四周以及MaxxPro防地雷反伏击车的出入口四周。对宽带移动卫星通信相阵天线而言,这种设计考虑非常周全,因为它并没有在车辆的可视部位增加设备,这样就可避免炮塔或者车辆上的货物阻挡信号,也可防止在非常传统系统的突出部分遮挡信号。这就意味着它能在0°~90°的全半球覆盖,从而实现0°~360°连续的全方位覆盖。借助电子束自动转向功能,该系统实现了自动操作,其电子束可以在100Hz频率上指向并跟踪卫星。也就是说,该系统每秒要计算该卫星的相对位置100次。分布式相阵天线还解决了“钥匙孔”(keynole)以及“常平架自锁”(gimballock)问题。前者是稳定电子机械天线系统的难题。由于俯仰角不到90°,这样在顶点处就会有一片空域无法被天线光束覆盖。后者的问题在于其天线系统俯仰角 90°、 180°,所以当常平架达到其仰角极限时,方位转台必须旋转180°才能继续跟踪,因而不能平滑跟踪经过其顶点的卫星。宽波束可以缓解这个问题,但是高增益天线都是窄波束,必须要有所取舍。在相控阵天线覆盖重复区域,可以通过电子方式轻松解决。由于设计之初就是为了解决移动中的语音、数据以及流视频问题,这种全双向系统可以用于很多卫星通信系统,比如美国的全球宽带卫星通信系统(WGS)和XTAR系统、西班牙卫星系统(SpainSat)以及英国的天网卫星系统(Skynet)。该系统采用115V交流电或28V直流电,功耗700W,重68kg。 4.埃尔比特公司 2013年9月,以色列艾尔比特公司(Elbit)在伦敦国际防务展上展示了基于MSR-2000系列的下一代天线Elsat2000E。该天线采用新型被动波导平面面板技术,能够全面覆盖Ku波段。该公司称Elsat2000E技术性能有了巨大提升,大大超越了采用印刷电路多成分平板技术的Elsat2000。Elsat2000E新型天线直径50cm,重15kg,性能和效率是Elsat2000的两倍。埃尔比特公司称其具有30Mb/s的下行速率和5Mb/s的上行速率。该公司强调该系统有个关键特性,即它有先进的三重跟踪机制,具备100°仰角能力,因而可以提升移动中的跟踪和重新锁定性能。该公司声称该系统的G/T比为7dB/K,而这是信号噪声比方式,是天线能够接收的信号。该比值越大,从背景噪音中提取微弱信号的效果就越好。和Elsat2100相似,2000E也集成了该公司的InterSky4M军用战术卫星通信系统平台,能够在视线内、视线外以及超越地平线模式下,提供“无缝”宽带连接。该系统在机械扫描中结合平板相阵技术,最大限度提升了覆盖角度。它能够达成360°全覆盖,俯仰角度从0°~100°,这是其他系统做不到的。通常情况下,天线系统会采用碟状天线,这是因为其增益很好,但是由于高度原因极易被探测到。 5.Ibetor公司X波段终端 2014年2月28日,西班牙Ibetor公司在华盛顿哥伦比亚特区2014卫星展上推出了新型的X波段Ib-Stom100X终端,其特点就是低矮不易探测。由于该终端高度只有20cm,该天线系统实现空气动力的高效能和自由调整(discretion),同时还能在极端地形情况下高效可靠连通。Ib-Stom100X专为舰船、飞机和地面车辆设计,加入了Ibetor公司设计的天线控制单元(ACU),包括惯性单元(IMU)、同千赫兹双GPS接收器、三轴陀螺仪、加速计和磁力计。通过这种组合,该系统号称指向精度提高0.3!,能在移动车辆上获取卫星信号并能“瞬时”再次找回。能做到这一点,部分原因是由于该系统使用的软件程序始终让机械扫描天线指向卫星位置,即使信号受到遮挡仍旧如此。其关键参数为瞬间频率500MHz、G/T比7.5dB/K以及波束中心上行速率高达8Mb/s。依据不同配置,其重量从75~85kg不等。根据Ibetor公司的信息,该系统已在西班牙军队服役。 6.Indra公司 西班牙的Indra公司提供了备选方案,它的Sotm解决方案运行在X和Ku波段上,使用低矮天线,并集成惯性导航。通过IP电台和骨干能力,该系统的卫星通信可为旅、营一级的巡逻部队提供服务。该系统经过专门设计,可用于任何车辆,甚至可用于小型船只。另外,其可选方案还包括Ku波段扩展频率(13.75~14.5GHz)、加密、运行时间20min的不间断电源,还可载有发电机,能够提供10h电力供应。 7.吉拉特卫星网络公司 就在Ibetor公司推出低矮天线终端之后,以色列吉拉特卫星网络公司(Gilat)也紧随其后,于2014年3月11日推出了“低矮光线卫星隐形光线(RaySatStealthRay)300X-M”。该系统经过专门设计,可与任何X波段卫星配套使用,可用于全球宽带卫星通信系统(WGS)以及崎岖道路行驶的车辆。它集成了多种动作传感器,可以进行准确跟踪、在最短时间获取信号以及能够“瞬间”再次找回信号。该系统经过设计,可以轻易装到未经改装的车辆上。它包含一个外置天线,长55.6cm、宽49cm、高25cm、重15kg。另外,它还有内置天线控制单元(ACU),重4.5kg。但是,由于它可以和集成MLT-1000调制解调器一起使用,故不必安装天线控制单元。吉拉特公司新产品的G/T比为2dB/K,传输和接收增益分别是23和25dBi,其接收频率为7.25~7.75GHz,传输频率为7.9!8.4GHz。SR300系列还包括用于Ku波段和Ka波段的低矮天线。 8.DRS技术公司X46-V认证 2013年5月,随着DRS技术公司的X46-V终端获得认证,允许用于美国国防部高性能卫星网络,该公司已能提供X-波段,为更多的偏远、分散的军事单位提供接入全球信息网络(GIG)。该认证由美国国防部联合卫星通信工程中心和美国陆军战略司令部颁发,从而允许X46-V用户接入全球宽带卫星通信系统(WGS),其语音、数据和视频传输速率高达6Mb/s。除了美国部队,澳大利亚、加大那、丹麦、卢森堡、荷兰以及新西兰军队都可以使用该系统卫星。另外,由于可以运行K-y以及Ka波段,该系统能为其它商业和军事卫星提供更大灵活性和冗余能力。该公司还于2013年8月27日宣布,其L-3Linkabit可以提供系列移动卫星通信终端,刚刚升级了Alsat永久移动地球站许可证,可以在美国境内以及其它商业航空器上使用其Ku波段终端。该证书允许的终端包括L-3DatronFSS-4180-LP(0.33×0.46m)、FSS-4180-LC小型孔径天线(圆周长0.46m),还包括LinkabitMPM-1000网络中心IP卫星通信调制解调器。美国陆军的“战术级作战人员信息网”(WIN-T)以及美国海军陆战队的“移动网络”中都采用了L-3终端。 9.全球移动网络主动布局系统 Elexis公司宣布,在成功将全球移动网络主动布局系统(Gnomad)集成到“斯特赖克”装甲车辆之后,公司又将这一经受战斗考验的系统扩展到另一美军的重要平台,并在美国乔治亚州本宁堡的美国陆军第7远征作战试验部队完成安装。全球移动网络主动布局系统易于安装,并且不需要对现有车辆进行改造。该系统包括卫星天线、RF组件以及几代模块底盘,使其可以安装在美国军用产品目录内以及商业用等车辆上,比如“悍马”等。该低矮型天线尺寸为45×35×7in(合114.3×88.9×17.78cm),重量不到25kg,可用于商业和军事卫星。由于采用开放式架构,该系统可以和许多视线内电台以及卫星调制解调器共用,并通过解调器实现全双向语音、数据和视频通信。通过和超高频或甚高频电台配合,比如和“单信道地面及机载无线电系统”(Sincgars)以及嵌入式GPS共用,该系统能够在运行图像中直接嵌入跟踪蓝军数据。该系统传送频率为14.0~14.5GHz、接收频率为17.7GHz或11.7~12.75GHz,速率分别高达512kb/s和2Mb/s。在30°仰角、23℃情况下,G/T值最低为8dB/k。 10.罗克韦尔•柯林斯公司 罗克韦尔•柯林斯瑞典通信技术公司的终端和萨博公司的四轴稳定平台结合,从而产生了一种新型的移动卫星通信终端,既可适用崎岖路面也可用于海上。它可以安装到轻型越野车辆和小型船只上,也可以安装在指挥所车辆和中型滨海船只上。这些应用由于速度快、颠簸剧烈、移动幅度大,建立和保持卫星连接非常困难。但是,该系统可以轻易解决这些问题,在高海况下时速高达50节以及崎岖地形下速度超过40km/h,它都能在1s内自动恢复丢失的连接,同时宽带通信速率可达10Mb/s。该系统全重约140kg,在20°仰角、11.0GHz情况下,G/T值为19dB/K。 11.泰利斯公司 2010年法国陆军首次在阿富汗战场部署移动卫星通信系统,而在马里,法国陆军也采用了泰利斯公司开发的设备,将其集成到VAB轮式装甲车上。由于配备了X、Ku和Ka波段,该系统能够为部署在偏远、敌对地区的部队提供连续不间断的语音、数据和视频服务。这些卫星通信系统为战斗网络无线电系统提供远距离通信连通,主要用于法国“维纳斯”计划的甚高频PR4G网络,尽管它也可方便地集成到甚高频/超高频的系统中。泰利斯公司是最早应用相控阵技术公司之一,而作为主动雷达天线,它具备优越的越野跟踪能力,集成了现代波形、抗干扰、抗简易爆炸装置的发射机,甚至还有防弹天线罩。长期以来移动卫星通信系统不断革新,毫无疑问,将来还会有更多的新技术应用到该系统中。 作者:姜天元刘华 卫星通信论文:本天线伺服系统的卫星通信论文 1伺服控制单元设计 本天线伺服系统采用高性能DSP+FPGA架构作为系统控制优秀,因DSP具备指令周期短、运算精度高等特点,因此选用高性能DSP芯片TMS320F28335完成天线控制与位置解算功能,从而满足控制系统的时效性和精确性;又因FPGA具备逻辑单元丰富、集成度高以及工作稳定可靠等特点,因此选用XC2S300E⁃6PQG208I型FPGA实现DSP外设接口的扩展,即在单片XC2S300E⁃6PQG208I上完成操控输入及显示、数据采集、滤波及控制算法处理,并输出PWM信号进行电机调速控制,从而满足天线伺服系统中多电机、多编码器、多通信接口以及系统操控界面接口的需要。伺服控制单元框图如图3所示。由图3可以看出,系统要实现的控制功能比较复杂,主要体现在:天线姿态、天线地理位置的解算,主天线方位、俯仰角度的闭环运动控制,馈源极化角度的闭环运动控制,卫星位置的存储,系统限位开关的采集与安全保护单元的联锁设计,显示接口与界面的设计,操控面板的设计等。由图3还可以看出,系统所有外设接口均通过FPGA进行扩展,并采用了光隔,确保控制单元运行的稳定性和可靠性。 2电机的选型及计算 2.1主天线电机选型及计算 2.1.1天线转台加/减速时所需要的力矩式中:W为天线直径;L为天线宽度方向到回转轴的距离;I为天线相对于转轴的转动惯量;m为天线的总质量;θ为天线倾角。 2.1.2转台在风载荷下产生的颠覆力矩(按照天线迎风面最大算)风载荷(20m/s)作用于雷达的最大作用力:式中:ρ为空气质量密度(取1.2kg/m);υ为平均风速(20m/s);Cx为风力矩系数(取1.2);A为天线风阻反射面积(πR2θ)。考虑到交流伺服电机体积小,重量轻,出力大,响应快,速度高,惯量小,转动平滑,力矩稳定等特点,选择韩国麦克彼恩交流伺服电机作为主天线方位和俯仰驱动电机,电机参数如表1所示。 2.2极化电机选型及计算极化电机主要用来驱动馈源极化轴。本天线系统采用波纹喇叭作为馈源,重量轻,约5kg左右,且极化轴对速度要求严格;而步进电机转动角度精确,转角和转速不受电压波动和负载变化影响,能实现快速启动、停止、反转和改变转速,因此选型为步进伺服电机,其参数如表2所示。 3卫星通信伺服控制算法 为了实现天线高精度指向卫星,本天线伺服系统采用了粗精对准相结合的方式进行对星,即先利用预设的卫星位置计算出天线理论指向角,实现天线的粗对准;再通过监测信标接收机输出的AGC电平信号强度,实现天线的精对准。 3.1天线粗对准控制算法天线粗对准控制算法即天线理论指向角的计算,这包括天线俯仰角E、天线方位角A和馈源极化角P的计算。设天线所处地理位置的经度为φ1,纬度为θ,静止卫星所在经度为φ2,经度差φ=|φ|1-φ2,可计算出天线方位角A、天线俯仰角E和馈源极化角P。计算公式为。在天线粗对准过程中,将目标卫星的轨道信息(卫星的在轨经度)输入伺服控制单元,利用GPS接收机测得天线所在地的经纬度信息。伺服控制单元进行姿态解算后得到天线对准目标卫星所需要的方位角、俯仰角和极化角,然后驱动各电机运动以实现对卫星的搜索。在对星的过程中同时要利用姿态传感器不断检测天线波束的实际指向信息,得出天线实际角度和理论角度的差值,伺服控制单元根据这些差值驱动天线的方位、俯仰和极化方向的电机不断转动,通过不断地比较,驱动天线最终指向卫星。在天线转动的同时还要不断采集信标接收机输出的AGC电平值的大小,该值也作为一个反馈信号反馈至伺服控制单元,判断该值与预设电平门限值的大小。当采样的电平值大于该门限值后,结束粗对准状态,进入精对准状态;否则,则需继续转动天线进行对准。 3.2天线精对准控制算法天线完成了粗对准后,天线进入能收到信号的范围,但是收到的信号强度较弱,距离信号最强指向还有一定的角度差。为了使信号接收效果达到最佳,需进行天线精对准。在这一阶段,需在粗对准后的位置附近结合信标接收机的输出电平AGC的大小变化做微动精确跟踪,最终找到信号最强(AGC电平值最大)的位置作为对准卫星的目标位置。天线精对准控制算法图如图4所示。 4好结语 笔者详述了采用DSP+FPGA架构为控制优秀的车载卫星通信天线伺服系统利用双轴倾角传感器和GPS测得的数据为参数来对星的控制算法,并利用信标接收机接收到的AGC电平值大小作为是否准确对星的关键,这对降低卫星通信系统成本、提高卫星通信天线对星的快速性和准确性具有一定的工程参考价值。 作者:章百宝陈涛单位:中国兵器工业第五八研究所军品部 卫星通信论文:认知无线网络技术的卫星通信论文 一、卫星通信的网络 卫星通信网络由各类地球站与通信卫星构成,通过完成功能予以划分,它大概包含业务网络与管理网络两部分。现如今卫星网络当中,上面两部分内容只做简单业务呼叫处理与通信链路维护工作,功能构成相对比较简单,对于环境信息感知与用户相关信息,网络状态获取方面处理的不够理想。每个卫星通信的网络可以说是互相独立的,对信息交互交流都不能很好的完成,造成通信资源利用率很低,多网系的融合与智能化的决策将是可望而不可及的任务。卫星通信网络当中将认知技术和卫星通信联网,组建一个卫星通信系统,可以说是现今解决上面所提问题的最佳选择。 1.用户的预感知相关技术。用户的预感知相关技术指的是将用户个人喜好和通信政策有机融合。不同的人有不同的喜好,在不同的基础上应合理考虑用户的个人喜好。在卫星的语音通信当中,用户保障基本语音业务就可以了。但是在综合应用领域,不但要将用户服务质量列入其中,还要对各种抗干扰因素综合考虑。在视频通信当中要把用户对于延迟等各种指标要求也一并纳入考虑范围之内,最终对用户需求予以满足。 2.环境的预感知相关技术。卫星通信环境当中雨雪等对部分频段信号有一定的干扰作用,中心站与远端站对当地雨雪等信息进行预感,基于雨雪特性与通信轨道估计感知的信息,各类信息集中于中心站,再经中心站分配到各处,给各个站点分配功率与宽带相关资源。当业务建链以后,经远端站把感知信息报上来,再对链路的特性做综合评估,同一时间对初始建链数据库进行修正,资源分配自主学习功能就此达成,对系统频谱相关资源的利用率会有很好的提升作用。 二、认知无线网络技术在卫星通信中未来的发展前景 最近几年时间,认知无线网络技术与多媒体相关技术可以说是在卫星通信中的应用展开了一个新局面。卫星无线网络关键的技术研究包含对无线卫星网络的体系结构的支持,对无线运行网络的层协议、互联网规定协议与传输层相关协议卫星链路要求的支持等等。卫星无线网络可以说是地面无线技术处于卫星通信相关领域当中的演变及应用,把它视作卫星分组相关业务与减少系统的复杂性一种努力,旨在将大流量的分组数据廉价提供给用户。伴随通信技术与认知无线网络技术不断发展前行,认知无线网络技术拓展开来是必然的,卫星通信对认知无线网络技术的运用也是预期的。在我们国家军方卫星通信系统当中引用认知无线网络技术并做以相关研究,是有历史性的意义的。 三、结语 认知无线网络技术可以说在地面无线的通信网络当中发展的如火如荼,但是针对卫星通信方面研究展开的比较迟缓,所以,它发展空间是非常巨大的。认知无线网络技术在卫星通信中的应用和技术,会对卫星通信行业起到很好的铺垫作用,对于系统智能化,资源的利用率,通信的成功率,异构网络的融合,也起到了坚实的后盾作用。 作者:柴思远单位:北京网御星云信息技术有限公司 卫星通信论文:地震应急卫星通信论文 1存在的问题及对策 自通信车改装后投入使用以来,通过近5年来各种规模的应急演练以及2010年玉树7.1级地震、2013年青海省海西州5.0级地震的实际检验,该应急卫星通信车在使用中暴露出来很多的问题,总结情况如下:(1)原有车内设备机柜设计及布局不合理,使得各设备的供电及信号之间产生交叉干扰。其中部分通信设备的散热条件无法保证,电力线路杂乱无章。在实际使用过程中,不仅存在故障排查困难,同时还有因用电安全引发火灾等事故的重大隐患。鉴于上述情况,对机柜内设备进行了重新布局,只保留与卫星通信相关的通信设备及供电设备,将部分周边设备进行下架处理。(2)原车所用的视频编解码器及网络交换机等设备,经与原厂家联系后,确认部分产品已停产,另有部分已无法提供维修必须的备品备件。因而通过对此类设备进行维修,使其具备通信功能的做法不可行。因此更换掉原有的解码器,采用时下主流的视频会议设备及网络交换机,以确保应急通信车与指挥中心视音频信号的安全畅通。(3)原车卫星设备的配置不合理。该车是在原有箱式卫星便携站的基础上进行了改进,将便携站的全套设备安装于改装后的依维柯厢式货车内,天线部分做了车顶安装。由于车顶天线与功放采用软波导连接结构,长期风吹日晒会产生老化磨损。破裂后的波导产生微波信号泄漏,造成通信质量下降的同时,对现场操作的工程技术人员也会产生人身伤害。对此采取的策略是:平常不使用时对车辆加盖防尘遮雨罩,定期检查软波导的连接结构,如发现问题及时联系厂家更换或维修。(4)卫星系统对星时间长或无法正确对星。由于原有卫星系统未配备频谱仪或卫星信标机等对星设备,使得自动对星动作完成后无法对目标卫星的正确与否进行有效判定。因而,往往造成对不上或对错星的情况,无法实现正常通信。基于上述情况,对现有设备进行优化。其中,对已停产或无法提供维修服务的设备进行更换;部分尚能使用的设备作为现有链路的备份设备;使原有的单通路卫星应急系统升级成为具有一定抗灾能力的1∶1备份的卫星应急通信系统。此外,在寻星过程中尽量避免指挥车周围有高层建筑物、树木枝叶等阻碍,以免造成卫星波速回波反射[1]。(5)整车配重不合理,集成后车辆右后部偏重,影响车辆行驶的平稳性。因此,在满足基本通信功能的前提下对车厢设备,车顶卫星系统和后舱供电设备重新合理布局,调整车辆的平衡性。 2对策探索 目前,卫星通信技术是我国大范围区域内应急通信的主要技术手段,包括VSAT技术系统、BGAN技术系统。短波通信技术在地震应急救援现场的局域通信中也有很大的作用。这类应急通信系统应当具有高信噪比、大容量、高稳定性、全天候、盲区小、抗干扰、多通道、低功耗、小型便携、高机动性等基本特性[2]。在目前技术水平条件下,应进一步完善通过多种技术系统集成的震后应急通信系统,以解决地震后初期不同情况下地震现场与后方指挥中心的通信。 2.13G技术的应用据科学统计,不同震级的地震因为释放能量的大小不同,对震区内的通信环境的影响也有不同的差别。比如,Ms5.0~6.0级地震发生后,震区大部分地面网络或3G网络受损普遍轻微,Ms6.0~7.0级地震对地面网络或3G基站的破坏一般发生在高烈度区,而Ms7.0级以上的地震发生后,地面通信设施基本不可用[3]。应急通信车应根据地震现场的实际情况选择不同的通信方式,在地面通信设施受损较小的情况下可依托地面网络或者3G作为信道开展视频会议、语音通讯、数据传输业务,极端条件下使用VAST卫星网络,这样可大幅度提高地震应急通讯效率。3G网络与VAST卫星网络相比传输速度较快,下行速度峰值理论可达3.6Mbit/s,上行速度峰值也可达384kbit/s。国内支持国际电联确定3个无线接口标准,分别是中国联通WCDMA、中国移动TD-SCDMA、中国电信CDMA2000。WC-DMA以其技术成熟、终端类型多、速率高、网络覆盖好等特点在3种3G网络中具有明显优势,因此可以采用WCDMA技术作为主用3G通信技术,实现应急通信车与指挥中心的3G通信,CD-MA2000或TD-SCDMA可作为备用的3G通信方式。 2.2短波电台的应用短波通信属于独立自主通信,不依赖其他有线和无线通信手段都必须具备的网络、传输线路、中继体和建筑等基础运行条件,抗毁能力最强,是实现中、远程无线联络的基本手段[4]。从点对点直通距离看,短波是所有无线通信方式中距离最远的一种无线通信手段。另外,短波通信设备简单,可以根据使用要求进行固定设置,也可以个人背负或车载安装进行移动通信,组网灵活,实时性好,特别是在救灾初期常常是主要依赖的通讯工具。因此,我们可以建设一套短波通信网络,由车载电台、便携式电台组成。车载电台用于组成指挥所通讯枢纽或作移动通讯使用,选择使用鞭形天线或双极天线,这样可以保证应急通信车在一般行进速度时正常通信,便携式电台具有体积小和重量轻等特点,一般采用鞭形天线,利用地波进行近距离通信,主要用于应急通信车无法抵达的陡峭山地灾害现场,由应急人员背负便携式电台进入地震现场,保障通讯联络,实现无盲区通讯。为了解决短波通信网与其他通信的融合问题,同时提高整个短波通信网络的可靠性,必要时可以配备多网系融合设备,通过该设备可以将短波无线通信和有线通信、卫星通信及超短波通信等通信手段进行融合,通过其他制式的承载网络,实现对短波系统的延伸和扩展,从而可以大幅度提高通讯效率[5]。 3结语 随着人们生活水平的发展,经济密度的提高,地震灾害对社会的影响也越来越显著,如何使地震应急卫星通信车在地震现场更好的发挥作用,不断提升地震应急卫星通信车对突发地震事件的应急及救援指挥能力,使其具有机动能力强、建立通信链路快、集成度高、通信距离远、通讯方式多样化、功能强大、减少地形敏感的特点,为新形势下的灾害应急救援工作、防震减灾事业做出更大的贡献,还需要不断思考和努力,同时也是青海省防震减灾工作亟待解决的问题。 作者:杨理臣胡玉郭鹏樊光洁徐玮阳单位:青海省地震局 卫星通信论文:CFDAMA-PA卫星通信论文 1用户接入 1.1协议基本类型目前CFDAMA基本协议类型有CFDAMA-PA、CFDAMA-RA、CFDAMA-PB等几种。CF-DAMA-PA的上下行链路帧结构和基本的CF-DAMA相同,不同的是协议中的每一个用户在上行链路都有自己的预约请求时隙,系统将该时隙固定的分配给相应的用户,用户在这个固定的预约请求时隙中发出请求消息进行预约。CFDAMA-RA的上下行链路帧同样与CFDAMA-PA协议类似,不同的是其控制部分的预约时隙不再是固定分配给用户或者通过星上调度采用轮询的方式进行分配,而是用户终端通过竞争预约的方法来获取预约请求时隙的位置。CFDAMA-PB的上行链路帧结构不同于前面两种接入方式,如图2。上行链路帧不再划分为控制部分和数据部分,而是由一系列的数据信息时隙组成,数据信息时隙里面包含有按需分配时隙和自由分配时隙,它们随机的被安排在上行链路帧中,每一个数据信息时隙都对应一个业务分组,各用户的预约时隙请求信息附带在相应业务分组上以捎带的方式发送给星上集中调度器。 1.2性能分析CFDAMA基本接入方式能够实现较好的时延/吞吐量性能。CFDAMA-PA成功的将按需分配和自由分配结合在一起,采用固定预约时隙分配的形式来保证用户接入的公平性和实际业务需求量,在信道负荷较低的时候,其平均时延和固定分配方式保持一致,在信道负荷逐渐增大和接入用户数变化较大时,存在资源利用率下降的问题。CFDAMA-RA在低信道负荷时由于采用的竞争方式进行接入,对信道利用率更高,但对于用户接入的公平性却不能保证,并且存在接入过程中的碰撞,在高信道负荷时碰撞概率逐渐增大,平均时延性能也急剧下降。CFDAMA-PB通过对上行数据帧结构的改进,减小了用户发送预约时隙请求的间隔时间,但随着信道负荷的增大,某些用户会因为其他用户预约请求的资源占用导致无法发出预约时隙请求,同样不能保证接入的公平性。因此,如何保证用户的接入时延和接入过程中的公平性,成为本文的一个研究重点。 2CFDAMA-PRI 2.1CFDAMA-PR由于当前网络数据业务大多突发性较强并且业务类型呈现多样性,抽象出来这类数据业务流通常用ON-OFF信源模型来表示[5]。而在此信源模型的情况下,数据业务具有很强的突发特性,用户的预约时隙请求也带有很强的随机性和不确定性。基本的CFDAMA接入方式此时由于多次请求造成的再分配策略和预约请求的冲突概率增大,在信道负荷较高和接入用户数逐渐增大时,其性能受到明显的影响。CFDAMA-PR协议在用户时隙申请阶段对发送队列的堆积状况进行判断,比较当前时刻和上一时刻发送队列中数据分组的差值Δ,如果Δ>0表示当前发送队列有数据包的堆积,则通过加权的方式向星上调度器发送更多的预约时隙请求[6]。该协议的好处在于实际应用中可以根据用户发送队列的堆积情况获得更多的分配时隙,能在突发数据分组到来情况下实时的将新的数据分组发送出去。因此,本文在CFDAMA-PR的基础上提出了基于用户优先级排序的改进协议CFDAMA-PRI,优化星上调度算法,进一步保证接入的时延性能和接入的公平性。 2.2用户优先级排序在对CFDAMA-PRI优先级排序的详细描述过程中,设置如下的参数。在卫星收到上行链路帧之后,进入星上处理的优先级排序阶段。资源调度器的按需分配表如表1所示,每个预约用户都含有优先级条目,卫星在收到上行帧之后,首先获取每个用户的预约时隙数,按照从高到低的顺序对用户进行排序并设置优先级号prinumber_i,优先级号越小代表当前用户申请的预约时隙数越多,然后根据优先级号从小到大的顺序依次将用户ID填入按需分配表中,因为有预约时隙申请并且foreslots_i>0的用户排在按需分配表的前端,所以由表1可以看出,a≤k。如果frame_slotsremain>0,代表当前还有剩余时隙可供自由分配,此时资源调度器实施按需分配方式,将已经分配过的用户从按需分配表中删除,同时在自由分配表中将该用户移到表的尾端,按需分配完成之后,资源调度器为自由分配表中的用户轮询分配剩余时隙,直到将剩余时隙分配完。由于按需分配中用户的优先级设置,有预约时隙申请的用户在自由分配表的尾端仍然是按照优先级号从小到大的顺序进行排列,这样可以保证在轮询的过程中时隙需求量大的用户仍然可以得到更高的时隙分配权。CFDAMA-PRI的下行帧同样分为控制部分和数据部分,如图3所示,资源调度器根据按需分配表中各个用户优先级号从小到大的顺序将响应信息填入相应的时隙中。当用户收到下行链路帧时,时隙请求量越大的用户就能越快的获取卫星的分配时隙。 3仿真分析 本文采用OPNET仿真平台[7],将基本的CF-DAMA-PA、CFDAMA-PR和改进的CFDAMA-PRI进行对比仿真。具体的仿真参数设置如表2所示。对信道负荷固定但用户数目变化条件下的仿真结果进行分析,目的是为了得出CFDAMA-PRI的时延性能和在用户接入公平性方面的优越性。选取信道负荷为0.8,用户数目依次为5、10、20、40、80,CFDAMA-PA的预约时隙数为20,得到的仿真结果如图5、图6所示。由仿真结果可以看出,当系统中用户数不断增大时,由于CFDAMA-PA在一个链路帧中仅使用了一部分时隙用作预约请求时隙点,那么更多有请求的用户就无法通过预约时隙点接入链路帧,加之信道负荷较大,突发数据强,用户申请时隙的不确定性也大。如果增大预约请求时隙数的比例也会以牺牲数据时隙为代价,平均时延和队列的分组累积同样会增加。CFDAMA-PRI则采用CFDAMA-PR对信源突发数据分组的计算方法,并使用优先级排序的方法对时隙需求量大的用户给予更高的时隙分配权,确保了用户的可接入次数,降低了时延,提高了接入公平性。 4结语 本文分析了宽带卫星通信系统中的CFDAMA接入协议,阐述其原理,分析了CFDAMA相关协议的优缺点,在CFDAMA-PR协议的基础上提出了用户优先级排序的改进协议CFDAMA-PRI,以适应当前突发性较强的数据业务流。该协议通过优先级排序的算法,在星上调度的过程中让时隙需求量越大的用户获得更高的时隙分配优先权和更快的接入过程,优化了整个处理流程。最后,在OPNET仿真平台下选择突发信源模型下进行对比仿真测试,测试结果表明CFDAMA-PRI协议在突发增强、信道负荷加大的情况下能很好的控制平均时延和队列分组累计数,具有更好的性能表现,在今后的实际应用中也具备良好的可操作性。 作者:郭爽曹宝刘心迪单位:中国电子科技集团公司第三十研究所 卫星通信论文:无线电技术下的卫星通信论文 1卫星通信应用软件无线电技术的设想与展望 卫星通信技术则是由使用围绕地球的同步/非同步的通信卫星来做一个中间站进行一种远距离通信的实现方式。它本质上是由微波通信以及航天技术之上发展新颖的无线通信的技术,而卫星通信技术自身采用的无线电频率为微波频段。从而产生的卫星通信技术,它的主要特点就是传输的距离远,且频率高。也因为卫星通信频带宽,且频率高,变化范围大的重要优点,卫星通信技术在我国的军事建设和经济发展等方面都具有深远的意义。 我国的现今卫星通信技术的发展在扩展新的频段,加强先可用的频段的利用率以及现在公用干线的通信网都应该一步步转向跟随宽带化的发展趋势,能够准确地利用卫星通信技术来建立我国的卫星宽带业务以及数字化通信网络。所以对于卫星通信网技术而言应该逐渐的走向小型化的、智能化的未来方向。从目前我国的计算机科技的水平来看,假设把设备功能全部换由软件来进行操作实现,那么由于软件的特点也就是需要按照一条条的指令来运行,就算我们采用多处理器的方式来进行协助共同运算,也没有办法真正保障高频率情况下的处理能够及时有效,也使得软件无线电技术在卫星通信领域中的使用范围明显受到限制。基于以上原因,以下设计想法是为了能够让软件无线电技术能真正应用在卫星通信方面。 首先我们所有的设备都需要经过模块化处理,各个模块分开保证控制功能,以及各个模块之间的高速数据的交换问题。而信道设备以及接口设备的内部结构信道设备包括调制解调器、信道的编译码器和置乱器等,在总的CPU的控制之下,信道设备的具体参数值可以做到由软件来进行定义处理。而将无线射频的设备、信道设备和接口设计在卫星通信技术中也是十分关键的存在。再来考虑到了卫星通信技术有着多址方式,业务类型广以及其频率高且变化区域广等各种优点,在信道设备和接口设备的设计选用模块化的设计构思。各个模块应该能够各自拥有能定义自身功能的各个软件接口,而选用的软件接口更应保证标准化以方便各个不同供应商的生产。然后在各个模块的具体设计上面,也要根据具体运算量大小,选择不同的软件接口功能。再来根据具体的各类应用环境,更加灵活地修改和使用数据帧结构,并且保证以软件协同硬件两相结合的方式实现。最后就是设备功能和系统功能的定义要靠网络管理系统来最终实现。 伴随着因特网大面积普及及现在移动网络的迅猛发展,卫星通信技术绝对会在未来迎来更进一步的发展机会。现在我国逐渐采用自主研发的通信卫星为主体,来建立完善的卫星通信系统。软件无线电技术作为一个可利用在卫星通信方面的技术来说,也一定会伴随卫星通信的脚步,成为加速我国科技发展的重要技术。 2结语 通过以上的详细分析以及深入探讨,我们可以清楚的得知,在我们现今的软件无线电技术之上,对软件无线电技术在卫星通信领域内的应用的设想已经不仅仅是一种可能,而是一种具有可操作性和实现性的想法。而对于未来的软件无线电技术在卫星通信及其他方面广泛使用来说,只要能有更多想法与结构概念,这种大范围应用也指日可待。 作者:胡志明单位:新疆公安厅特侦队 卫星通信论文:互联网与卫星通信论文 1卫星通信系统组成及工作过程 1.1卫星通信系统组成卫星通信系统由两段组成,即地面段和空间段。 1.1.1空间段空间段包括通信卫星以及地面用于卫星控制和监测的设施,即卫星控制中心,及其跟踪、遥测和指令站,能源装置等。 1.1.2地面段地面段包括所有的地球站,这些地球站通常通过一个地面网络连接到终端用户设备,或直接连接终端用户设备。地球站的主要功能是将发射的信号传送到卫星,再从卫星接收信号。地球站根据服务类型,大致可分为用户站、关口站和服务站3类。 1.2卫星通信系统的工作过程卫星通信系统地球站中各个已调载波的发射或接收通路经过卫星转发器转发,可以组成多条单跳或双跳的双工或单工卫星通信线路,整个通信系统的通信任务就是分别利用这些线路来实现的。单跳单工的卫星通信系统进行通信时,地面用户发出的基带信号经过地面通信网络传送到地球站。在地球站,通信设备对基带信号进行处理使其成为已调射频载波后发送到卫星。卫星作为中继站,接收此系统中所有地球站用上行频率发来的已调射频载波,然后进行放大和变频,用下行频率发送到接收地球站。接收地球站对接收到的已调射频载波进行处理,解调出基带信号,再通过地面网络传送给用户。为了避免上下行信号互相干扰,上下行频率一般使用不同的频谱,尽量保持足够大的间隔,以增加收发信号的隔离度。 2卫星通信所使用的频率 卫星通信所用的频率大多是C频段和Ku频段,但是由于业务量急剧增加,这两个频段乃至1—10GHz的频段都显得过于拥挤,所以必须开发更高的频段。现已开发出Ka(26—40GHz)频段,其带宽是3—4GHz,远大于上述两个频段。 3卫星通信的基本参数 3.1有效全向辐射功率:也称等效全向辐射功率,其定义为发射机发出的功率与天线增益的乘积。 3.2噪声系数和等效噪声温度:噪声系数,定义为接收机的输入信噪比与输出信噪比的比值,它用来表示接收机噪声性能的好坏。根据噪声理论,电子元器件内部的电子热运动和电子不规则的运动都将产生噪声,而且温度越高,噪声越大。所以接收机的噪声可用等效噪声温度来衡量。等效噪声温度是假设接收机输入端接一等效电阻,该电阻在一定温度下与该系统实际产生的噪声温度相同的热噪声。 3.3载噪比:卫星通信线路中的载波功率与噪声功率之比,是决定卫星通信线路性能的最基本的参数之一。 3.4地球站的品质因数,定义为接收机天线增益与接收端系统噪声温度之比。 3.5卫星转发器饱和通量密度:表示卫星转发器的灵敏度,其基本含义是,为使卫星转发器单载波饱和工作,在其接收天线的单位面积上应输入的功率。 3.6门限载噪比:为保证用户接收到的话音、图像和数据的质量达到一定要求,接收机所必须得到的最低载噪比,也是门限载噪比的含义。 4卫星通信与互联网 互联网是全球最大的多媒体商用网络、信息库和数字媒体。互联网和数字技术的发展使得所有信息内容都在网上实现,特别是数字音视频技术使得可以在互联网上看电视听广播[3]。由于卫星通信具有三维无缝覆盖能力、远程通信、广播特性、按需分配带宽,以及支持移动性的能力,成为互联网摆脱自身诸多问题的一个重要途径,也是向全球用户提供宽带综合互联网业务的最佳选择[4]。基于卫星的互联网是卫星直播、数字音视频、互联网的有机结合,作为一个开放、宽频、实时广播的网络平台,可以提供以下服务。 4.1宽带互联网接入,可根据使用者的需求,通过地面网络和卫星线路回传。 4.2多媒体服务,比如网页内容投递、内容镜像、缓存、数字电视、商务电视、流式音视频、软件分发(更新)、远程教学、信息商亭等。 4.3交互式应用,如视频点播、网上学习、网上游戏等。卫星通信与互联网结合能够带来很多益处,同时也应注意到,卫星系统和现有互联网地面基础设施之间的结合存在着互操作性问题,再设计和实现基于卫星的互联网时还存在许多技术挑战。 5卫星通信与导航定位系统 该系统是以人造卫星为导航台的星基无线定位系统,其基本作用是向各类用户和运动平台实时提供准确、连续的位置、速度和时间信息。目前该技术已基本取代无线电导航、天文测量和大地测量,成为普遍采用的导航定位技术。拥有此技术及能力,国家就会在政治、军事和经济等诸多领域占据主导地位,因此世界各大国不惜花巨资发展这一技术。1958年美国为解决北极星核潜艇在深海航行和执行任务中的精确定位问题,开始研究军用导航卫星,命名为“子午仪计划”,从1960年起就取消了无线电导航,第二代导航系统即———GPS(GlobalPositioningSyitem)便应运而生。俄罗斯的GLONASS(GlobalNavigationSatelliteSystem)是继GPS之后又一全球卫星导航系统,欧盟与欧空局也开发了新一代卫星导航系统———伽利略(Galileo)系统,习惯上称其为3G(GPSGLONASSGalileo)系统。我国的导航定位技术始于GPS,从2000年10月开始,我国发射了多颗导航卫星,命名为北斗卫星导航系统,现已覆盖我国及周边地区,预计2020年前后覆盖全球。 6卫星与激光通信 卫星与激光通信是利用激光光束作为信息载体在卫星间或卫星与地面间进行通信。经过多年探索,卫星激光通信已取得突破性进展,逐步成为开发太空、利用广阔的宇宙空间资源提供大容量、高数据率、低功耗通信的最佳方案,对于国防及商业应用都具有极大的价值。其原理是信息电信号通过调制加载在光波上,通信双方通过初定位和调整以及光束的捕获、瞄准和跟踪建立起光通信链路,然后在真空和大气中传播信息。其组成有激光光源子系统、光发射/接收子系统、APT子系统和其他一些辅助系统,其工作过程如下: 6.1发射过程。使用不同的激光器,产生信号光和信标光。经准直系统对激光进行光束准直后,具备了合适的发射角,2束光由合束器合成1束光,然后经分光片、精对准机构和天线发射出去。 6.2接收过程。接收到的光经过天线和分光片后,信标光一部分到达粗对准探测器,由粗对准控制器控制和驱动电路控制粗对准机构,完成粗对准和捕获;信标光另一部分经精对准机构、分光片、分束片到达精跟中踪探测器,由精对准控制器控制精对准机构,完成双方的精确对准和跟踪。信号光由信号光探测器检测。 7卫星与量子通信 卫星搭载量子通信技术,能够使人们借助外太空的卫星平台,建立星地高效自由空间量子信道,实现量子保密通信、星地量子纠缠分发、量子隐形传态实验。我国拟在近期发射量子通信卫星,在卫星平台应用量子技术的能力将达到世界领先水平。 7.1星地量子通信通过自动跟踪瞄准系统在高速相对运动的地面站和卫星终端之间建立高效稳定的量子信道,地面站随机发送H/V和+/-四种偏振状态的单光子信号;接收端接收量子信号,并随机选择H/V或+/-基矢对单光子信号进行测量;测量到足够的量子比特后,接收端将通过经典信道通知发射端其每次测量所用的基矢,抛弃所用基矢不一致的测量结果;接收端再将基矢选择一致的测量结果取一部分在经典信道公布出来供发射端校验。通过这一过程就可以在星地之间建立安全的量子密钥。 7.2星地纠缠分发将纠缠光源放在卫星上,通过搭载在卫星平台上的望远镜系统和自动跟瞄系统同时与两个地面站之间建立量子信道。将纠缠光子对的两个光子分别发送给两个地面站,两站在满足类空间隔条件下分别对纠缠光子对进行独立测量,观测量子纠缠现象。 7.3星地量子隐形传态地面量子信源产生一对纠缠光子,其中一个光子通过地面发射端传输给卫星,另一个放入量子存储器中存储起来。空间量子通信平台将接收到的光子态和未知量子态进行联合Bell态测量,同时将测量结果通过经典信道传输给地面系统。地面系统将另一个纠缠光子从量子存储器中读出来,并根据空间量子通信平台的测量结果进行相应的幺正变换,从而得到空间量子通信平台的未知量子态。 通过利用空间平台中转,我们可以在地球上的任意两点之间建立量子信道。在传输过程中,光子的传输距离可达数万公里甚至更远。只要能够实现将纠缠光传出大气层,配合星载平台技术和光束精确定位技术,就可实现覆盖全球的量子通信系统。卫星通信是通信技术、计算机技术和航天技术相结合的重要成果,在国际通信、国内通信、国防通信、移动通信以及广播电视领域均有广泛应用,已成为最强有力的现代通信手段之一。 作者:刘旭生单位:鹤壁无线电四厂工程中心 卫星通信论文:抗干扰卫星通信论文 1卫星通信过程中主要应用的技术 1.1卫星通信CDMA技术卫星通信CDMA技术是根据用户需要和卫星的特点,用功率控制的手段实现导频信号的幅度变化,降低用户对星上功率的要求,减少多址干扰。卫星通信CDMA技术可利用多个卫星分集接收信息实现网络传递,大大降低了系统内耗和干扰的出现,改善了上星通信信息传输的可靠性。卫星通信CDMA技术具有优越的抗干扰性能、很好的保密性和隐蔽性、连接灵活方便等特点,使之成为卫星通信中关键的技术优秀。 1.2卫星通信MPLS网络体系MPLS网络体系可以将IP路由的控制和第二层交换无缝地集成起来,是目前最有前途的网络通信技术之一。卫星通信MPLS体系结构分为用户层、接入层、优秀层三部分,其中,用户层包括卫星手持移动终端、小型专用局域网用户、其他网络用户等。各结构和网络体系将信息有效绑定、标注和转发,实现卫星的通信功能。 1.3卫星通信的抗干扰技术卫星运行在外太空,电磁环境复杂,统一受到太阳风、强磁暴等空间环境影响,导致出现信息干扰和信息失真,卫星通信的抗干扰技术主要依靠卫星传输链路中不同的抗干扰设备和系统完成其功能,抗干扰设备和系统主要有DS/FH混合扩频、自适应频域滤波、猝发通信、时域适应干扰消除、基于多用户检测的抗干扰、自适应信号功率管理、自适应调零天线、多波束天线、分集抗干扰、变换域干扰消除、纠错编码和交织编码抗干扰技术等。在软硬件共同的作用下阻断电磁干扰、过滤杂波、屏蔽信号污染、实现程序监视等功能。 2卫星通信技术的发展趋势 2.1通信卫星体积的发展趋势通信卫星体积正在向大型化和微型化两个方向发展。其一,各国把通信卫星体积建造得越来越大,以便实现高灵敏和强处理能力。其二,各国推出小型通信卫星,用多颗小卫星组网构成卫星通信网络代替单颗大卫星,具有方便发射和成本低廉等优点。 2.2卫星移动通信技术方兴未艾卫星移动通信是指利用卫星实现移动用户间或移动用户与固定用户间的相互通信。随着频谱扩展、数字无线接入、智能网络技术的不断发展,卫星移动通信在向卫星个人通信方向演进,用手持机可实现方便接入卫星移动通信网,进行卫星移动通信。 2.3卫星互联网技术兴起将卫星通信网络转化为互联网中数据上下交换的链路,可将电话拨号、局域网等其他通信链路作为上行数据链路,还可以将下载和传输作为下行数据链路,利用卫星的特点实现地面随时连接互联网络。 2.4卫星通信向宽带化发展为了满足卫星通信系统用户对大数据量和高负荷的需求,卫星通信技术已向拓展直EHF频段发展,扩大频段的容量,大大减轻现有频谱拥挤现象,减少受电磁现象影响引发的信号闪烁和衰落,提高了卫星的抗干扰能力。使卫星通信部件尺寸和重量大大缩小和减轻,方便卫星搭载更多的通信设备。 2.5卫星通信光通信化发展卫星光通信是利用激光进行卫星间通信,达到降低卫星通信系统设备质量和体积,提高卫星通信保密性等目的。 3结语 综上所述,卫星是一种在高空运行,在独特角度进行通信、测量、遥感等诸多科学的研究和服务社会的工作。卫星通信技术具有通信容量大、传输质量高、覆盖面积广、方便组网和抗地理环境制约能力强等诸多优点,成为新时期通信行业发展的一个主要方向,卫星通信技术方便建立与外界的通信联系,通过数据、视频信息和语音信息的传输实现信息的交换,增加通信的能力、提高通信的质量,满足不同用户的差异性通信需要。卫星通信技术主要包括:CDMA、MPLS和抗干扰等主要技术,做好卫星通信工作必须从上述的技术入手,在把握卫星通信技术发展的大方向的前提下,才能做好卫星通信的相关工作。 作者:于甄忠单位:哈尔滨中科智能楼宇工程有限公司 卫星通信论文:地球站智能切换的卫星通信论文 1硬件设计 1.1硬件组成硬件部分主要由单片机主控、监控和切换矩阵3部分组成。单片机通过识别本控和远控开关的工作模式,根据串口中断送来的控制信号对在线工作的设备进行操作,同时和数据采集器Nport通信,发送参数注入指令,监控机按指令将正确参数注入到优先级最高的备用设备,完成倒换开关的控制。硬件系统的组成如图2所示。单片机是主控部分[7]的优秀,主要完成本控/远控的判断及主要程序的执行、射频设备的倒换以及与监控机的通信,实现电路的选通、面板显示等功能。其主要包括单片机辅助电路、输入输出口驱动电路、射频切换控制数据口、中频切换控制数据口、4线RS-485串口通信电路、外部指示灯控制电路及电源电路。监控部分通过网口与数据采集设备通信,轮询设备的当前工作状态,依据设备工作状态向单片机发送调整信息,并进行参数的注入,实现智能切换单元的远程控制竞争-冒险”现象而导致系统崩溃。切换矩阵通过控制元件完成切换控制。开关矩阵中选择了可控功率大、损耗小的PIN管作为优秀控制器件。由于吸收式PIN开关改善了端口驻波,“开”与“断”状态下的驻波较好,兼顾系统的稳定性,在此选择吸收式PIN开关[9]。 1.2硬件电路功能模块根据功能模块划分,实际电路分为5个模块:CPU接口电路模块、串口通信模块、键盘控制模块、液晶驱动模块及PIN开关切换控制模块。①CPU接口电路模块CPU接口电路主要完成电路的控制。电路主要包括晶振电路、外部复位电路、JTAG接口电路及电源指示电路。设计中采用AVR公司的ATMEL6450单片机,此类单片机拥有68个双向I/O口,同时具有64K字节的Flash,2K字节的EEP-ROM,4K字节的RAM,满足设计需求。②串口通信模块串口通信模块用来完成单片机与计算机的通信,实现计算机在远控模式下对整个切换网络的控制,选用MAX1482器件完成双工通信。③键盘控制模块设计中选用74C922键盘控制集成电路模块,运用12个键组合完成所有的设置功能,采用中断方式实现与单片机的数据交换和控制。④液晶驱动显示模块液晶显示模块选用LCM128645zk模块,该模块主要特点是内带8000多GB1/2中文汉字字库液晶显示模块,串行/并行两用接口。设计中采用并行传输模式,由指令位(DLFLAG)来选择8-BIT或4-BIT接口,单片机配合(RS,R/W,E,DB0..DB7)完成传输动作。⑤PIN开关切换控制模块PIN开关采取自主研制,选用吸收式PIN开关改善端口驻波。通过单片机的3个I/O管脚直接控制单刀6掷开关,单刀3掷开关则是先通过74HC139译码器译码,然后通过74LS04后作为中频PIN开关的控制信号。 2软件设计 2.1软件结构设计智能切换单元的软件部分[10]通过对中/射频切换单元和射频设备定期轮询[11],经串口或网口从硬件获取数据信息,将提取到的状态信息进行分析、统计综合、决策,根据优先级策略控制切换单元和射频设备的参数,完成监控和切换。单片机作为控制优秀,通过中断完成相关功能。不断查询中断口是否有信号输入,从而触发不同动作。单片机控制的主流程及中断子程序流程如图3所示。监控机通过不断轮询射频设备的工作状态,验证在线设备是否故障。在线设备故障时,监控机根据备用设备的优先级选择设备,同时向单片机发出状态调整信号,完成设备倒换后,监控机会对故障进行记录和压缩,以备用户查询。在线设备正常工作时,监控机继续轮询设备工作状态。 2.2各功能模块设计软件模块主要分为串口数据通信、数据传输与存储、综合处理和设备状态显示4个模块。①串口数据通信模块通过串口服务器与被控设备通信,以轮询的方式采集各设备的上报数据,并发送控制命令。②数据传输与存储模块该模块将接收到的设备上报数据进行解封装,提取出设备状态参数,将其保存并传递给综合处理模块进一步处理;将综合处理模块发出的设备控制命令封装后送至串口数据通信模块。③综合处理模块综合被控设备的状态参数,分析得出系统配置状态,将所有状态信息传送至设备状态显示模块。手动模式下,处理用户的各种操作,完成用户管理、设备控制命令发送和日志记录查询等功能;自动模式下,当检测到在线射频设备故障时,按优先级策略控制切换单元实现切换,并设置备份射频设备频率和衰减等参数,完成自动切换功能。射频设备切换优先级策略如表1所示。④设备状态显示模块将各种信息(系统配置状态和设备状态参数等)以图形化的方式显示在软件的各功能界面上。 3切换策略和逻辑关系 3.1切换策略①射频设备切换策略3站射频设备之间切换需建立正确的切换机制[12],避免“竞争-冒险”而导致系统崩溃。默认情况下,各地球站射频设备都将一台设为备用,此设备的优先级最高。平时管理中,A站对应射频设备1和射频设备2,B站对应射频设备3和射频设备4,C站对应射频设备5和射频设备6。当A站主用1出现故障时,倒换优先级2为最高,另外2站的备用设备也设置响应的优先级。每一台设备对于3个站都具有不同的优先级,如表2所示。②本控/远控切换策略从本控状态切换至远控状态后,键盘按键(除设置键)不起作用;从远控状态切换至本控状态后,串口进行有选择性地执行指令,仅对查询命令回应当前状态。 3.2切换的逻辑关系①联动切换逻辑关系切换矩阵是实现射频设备倒换的关键部分,矩阵中3个单刀6掷中频PIN开关和3个单刀6掷射频PIN开关依据逻辑关系进行动作,实现射频设备的主备切换,如表3所示。M1、M2和M3分别表示3个站中频单刀6掷PIN开关6个管脚的某一个,N1、N2和N3分别表示3个站射频单刀6掷PIN开关6个管脚的某一个,要保证射频设备正常倒换,中频和射频PIN开关要实现联动。②交叉切换逻辑关系在一般情况下,智能切换单元进行联动切换,各站终端设备始终和各站射频设备配合使用。但在特殊情况下,需要各站终端设备与射频设备交叉使用,交叉使用的切换逻辑如表4所示。 4结束语 地球站智能切换单元的引入,合理调配了地球站系统资源,提高了关键设备的使用效率,解决了关键环节故障导致卫星通信系统瘫痪的难题,消除了主备设备同时故障导致系统崩溃的隐患。同时,智能切换单元操作简单,切换迅速,为提高系统稳定性提供了一种便捷高效的解决方案。采用基于优先级的切换策略,结合射频设备频率和衰减的自动修正,可迅速可靠地实现地球站主备设备的自动切换。 作者:孟学军赵艳朝林贺单位:西安卫星测控中心 卫星通信论文:运营管理的卫星通信论文 1运营管理平台设计方法 平台在设计上主要分为两大部分,分别为Sever端和Client端。它们以数据库作为中间连接桥梁,如图1所示。图1平台整体架构Sever端程序主要功能是同步数据,卫星通信系统的GAC记录文件由GAC服务器运行的定时脚本传输至FTP服务器,Sever端得到GAC记录文件后再结合操作人员编写的带宽更改文件,处理后得到通信机上下线记录,并录入数据库。其中GAC记录文件为txt格式文件,这些信息经过服务器端处理过会形成信息完整的通信机上下线记录。Client端程序根据运营需要,对特定或全部通信机在指定时段的上线时间进行结算,并生成供参考的计费结果,还可以同时生成用于递交给客户的临时用星确认表。 2运营管理平台的实现 2.1开发环境的选择程序代码的编译环境为MicrosoftVisualC++2008,它可以高效开发Windows应用,尤其是Office的应用,数据库采用MySQLSever5.0,其使用的SQL语言是用于访问数据最常用的标准语言,它有着速度快、体积小、代码开源等特点,特别时候想节约成本的中小型企业[4]。另外还需要具有FTP上传及下载功能的传输工具LibCURL。 2.2数据同步算法设计2Mbps专用池在线时间的计算是本平台的优秀部分。2Mbps专用池是一种总带宽为2Mbps的捆绑复用模式,同属于一个池的通信机,只要有一台在线就记为该池在线,只有当所有通信机都下线才记该池下线,该算法属于递归调用,具体计算过程如图2所示。 2.3平台的实现流程及内存分配Sever端程序首先备份、更名上一次使用的GAC记录文件、带宽更改记录文件,然后登录FTP服务器下载最新的GAC记录文件和带宽更改记录文件,再登录MySQLSever建立各数据库与母表,同时导入GAC记录文件和带宽更改表,建立通信机分立带宽更改表,选出本轮数据同步需要更新的GAC记录,根据需要进行掉线情况过滤并进行通信机分立上下线计算及2Mbps专用池上下线计算,最后编译时间戳记录文件LastUpdate.ini并断开MySQL连接。该段程序用于描述时间的数据类型time_t实际为_int64的64位整数,time_t变量初始化时必须调用time(0)赋值为当前时刻的“历史秒”,即从1970-01-0100:00:00到当前时刻历经的秒数。tm是一个结构体,包含若干计时单位的序数(年序数以1900年为0、月序数以1月为0、日序数以1日为1),用于记述相对于从1900-01-0100:00:00到当前时刻历经的时间。计算两笔GAC记录时间差的方法是:从GAC记录中读出的时间字符串赋值给tm结构体变量,调用mktime()函数将两个GAC记录时间的tm结构体变量记述的时刻分别转化为time_t变量,再调用difftime()函数将两个time_t变量的差值计算出来。VC用于处理时间的数据类型丰富多样,选择适当的数据类型和处理函数可以事半功倍。MYSQL_RES和MYSQL_ROW是MYSQLAPI内置的数据类型。MYSQL_RES类型变量担负了SELECT存储语句查询结果的任务。MYSQL_RES类变量在使用完成后需调用mysql_free_result()进行内存回收,而在实际开发中,根据上下文不一定能判定一个MYSQL_RES类型变量初始化(或经上一次内存回收)后是否被使用过,而如对初始化后未经使用的MYSQL_RES类型变量进行内存回收,可能会引发错误导致程序异常退出。经权衡,决定在开发中放弃对MYSQL_RES类型变量回收内存的设计,牺牲一定的空间换取可靠性。MYSQL_ROW类型变量实际是二维指针,使用时要特别注意SE-LECT语句的查询结果究竟有多少列,如果越界访问使得该二维指针超出查询结果的列数,会导致程序异常退出。Client端可以查询数据库,选出在指定时段内归属欲结算项目的通信机列表,同时查询在指定时段内欲结算项目的有效租用合同,接着结合计时计费结果的框架将查询的上下线结果填入表格,并按带宽小计时长计入临时数据库表便可完成计时计费结果文件。最后让VisualC++程序控制Word自动化客户端生成用星确认表,这里要通过使用OLE-DB(ObjectLinkingandEmbeddingDatabase)技术,它提供了对包括对关系数据库和非关系数据库在内的所有文件的统一接口。自动化客户端可以理解为模拟人工进行的编辑操作,对编辑目标文档需要进行的操作序列,可逐条列出,然后分解成每一个键入(或点选,拖动)的操作,几乎每一个分解操作,都对应了自动化客户端程序的一行指令。自动化客户端的性能卓越,可以在一两秒内完成数十页含表文档的编辑工作。Office的自动化客户端编程中,最常遇到COleVariant和CComVariant两种数据类型:COleVariant类是对VARIANT结构的封装,当对象构造时首先调用VariantInit进行初始化,然后根据参数中的标准类型调用相应的构造函数,并使用VariantCopy进行转换赋值操作,当VARIANT对象不在有效范围时,它的析构函数就会被自动调用,由于析构函数调用了VariantClear,因而相应的内存就会被自动清除。CComVariant提供了很多构造函数来对VARI-ANT能够包含的多种类型进行处理。CComVariant没有提供针对VARIANT包含的各种类型的转换操作符,必须直接访问VARIANT的成员并且确保这个VARIANT变量保存着期望的类型。 2.4平台实现界面介绍根据如上所述对平台的设计思想和方法,利用MFC分别实现出了人机交互的Sever端和Client端,其界面如图3-4所示。Sever端除了选择系统类别、开始结束时间功能,主要还能实现清空数据库、开始同步数据及暂停、备份、还原等功能。Sever端正常都是在运行状态的,未遇故障时是不停运的。Client端中首先要输入用户信息、设备信息、项目信息及租用信息,利用“新建”和“删除”按钮可添加或删除这些信息。在界面的左边有搜索功能,只要输入设备信息、项目信息或租用信息的关键词就可在下面的列表框里显示出相关的信息。按钮“导入带宽信息”实际就是导入上文所说的带宽更改记录文件,导入成功后便可实现右下角的计时计费功能,把结果以Excel表格形式生成到指定路径下,还能同时生成Word版用星确认表。 3结束语 本文介绍了卫星通信运营管理的基本任务,由此给出了运营管理对数据处理的思路和方法,设计出了运营管理平台,实现了对运营项目的自动化管理,弥补了对卫星带宽的使用情况只能由人工来核算的缺陷。本平台在工程应用中已处于试运行阶段,需求已经能全部实现,且结果正确可靠。 作者:夏正国沈晓东骆贵新单位:南京信息工程大学电子与信息工程学院南京中网卫星通信股份有限公司 卫星通信论文:民用航空卫星通信论文 一、通用航空领域应用 通用航空是指除从事公共航空运输(客运或货运)以外的民用航空。通用航空具有机动灵活、快速高效等特点,作业项目覆盖了农、林、牧、渔、工业、建筑、科研、交通、娱乐等多个行业,主要是在3000m以下空域飞行。通用航空的具体内容包罗万象,我们熟知的通用航空有以下几种:航空摄影、医疗救护、气象探测、空中巡查、人工降水等。其他类型包括海洋监测,陆地及海上石油服务,飞机播种,空中施肥等。另外公务机飞机和私人飞机都属于通用航空范畴之内。与地面交通类比,通用航空客比作出租车运营;民航公司可比作公交运输。我国是农业大国,通用飞机的广泛应用是发达国家农业现代化的一个重要方面。西部地区与资源优势由于交通不便而长期得不到发挥,交通已成为制约西部地区经济发展的瓶颈,西部大开发需要通用航空。据民航局预测显示,预计未来5~10年,我国需要各类通用航空飞机10000到12000架,通用航空飞机数量的年均增长率将达到30%,通用航空及其带动的产业将形成一万亿元人民币以上的市场容量。随着中国经济的发展,公务飞行、商用飞行、空中游览、私人驾照培训,正受到越来越多人的青睐,在市场需求的推动下,通用航空服务的领域将出现快速的发展。在有这样巨大发展前景的市场中,卫星通信的应用将是不可或缺的解决通信需求的方案之一,在面对挑战同时,卫星通信只有抓住机遇努力满足市场需求,创新开拓应用服务于这一领域。 二、民用航空使用频率规划 (Ku/Ka/L频段可应用范围)依据《中华人民共和国无线电频率划分规定》,民用航空无线电频率使用和业务主要分为:1)制式无线电台是指为确保航空器的安全,在制造完成时必须安装在其上的无线电设备。2)非制式无线电台是指制式无线电台以外的无线电台。如:机载客舱卫星通信电台。3)航空移动业务是指在航空电台和航空器电台之间,或航空器电台之间的一种移动业务。营救器电台可参与此种业务;应急示位无线电信标电台使用指定的遇险与应急也可参与此种业务。4)航空电台是指用于航空移动业务的陆地电台。在某些情况下,航空电台也设在船舶或海面工作平台上。卫星通信在民用航空应用中又主要划分为驾驶舱(前舱)和客舱(后舱)。驾驶舱(前舱)通信需要高度完整性和快速响应的安全和正常通信,属于卫星航空移动(R)业务,主要分为空中交通服务部门用于空中交通管制、飞行情报与报警的安全相关通信,以及航空器承运人进行的、会影响到空中运输的安全、正常和效率的通信[航空运行管理控制通信(AOC)]。民航局《航空公司运行控制卫星通信实施方案》中推荐使用的卫星通信系统有海事卫星通信系统、铱星系统和Ku卫星系统。客舱(后舱)通信是为航空承运人的私人通信[航空行政通信(ACC)]服务,以及公众通信[航空旅客通信(APC)]。目前在国际上使用的客舱(后舱)通信系统主要有海事卫星通信系统、Ku卫星系统及Ka卫星系统。具体使用频率规划如表1所示。 三、民用航空的卫星通信网络运营系统现状 1.卫星网络与资源目前国际民航驾驶舱(前舱)卫星通信多使用的是L和S频段卫星通信系统,采用卫星移动通信使用的L、S频段。而卫星移动通信系统的建设是一项复杂的系统工程,国内尚无自建的商用卫星移动通信系统投入运行。国内正在使用或准备使用的商用卫星移动通信系统都是由国外运营商提供的服务。国外商用卫星移动通信系统主要包括:海事卫星系统(Inmarsat)、铱星系统(Iridium)、全球星ICO系统(Globalstar)、亚洲蜂窝卫星系统(ACes)和Thuraya等。具体所用卫星移动通信系统具体所用频率范围如表2所示。在客舱(后舱)卫星通信应用方面,中国卫通集团公司目前拥有12颗在轨卫星,可以提供以覆盖中国及周边地区的Ku频段卫星通信服务资源,并计划在2015年,达到拥有15颗以上在轨卫星。在卫星频率资源使用上将形成C、Ku与S、L、Ka频段相结合,固定广播通信卫星与移动广播通信卫星结合,覆盖范围广、用途多样的卫星空间段资源体系。中国卫通现有运营在轨卫星情况如表3所示。考虑到航空运输飞行国际、国内航线的特点,从卫星资源的服务能力来看,尤其是至今我国没有自主可管可控,用于飞机驾驶舱(前舱)卫星通信的L和Ka频段卫星网络系统;即使是Ku频段卫星,目前我国自主运营的卫星服务能力,不论是覆盖范围,还是轨道频率资源,也远远不能适应满足我国航空市场发展卫星通信需求。这既是对我国卫星通信运营服务提出的挑战,更是开拓卫星通信服务业务的机遇和发展应用潜力。 2.用户终端设备由于我国在这方面应用起步晚,再加上用于航空领域的准入门槛制约,目前用于驾驶舱(前舱)卫星通信的L频段终端系统设备,以及用于后舱(客舱)卫星通信的Ku和Ka频段终端系统设备,全部是由国外厂商提供,几乎全面占领我国终端系统设备市场。民航飞机上卫星通信设备的制造门槛很高,除了要遵循现行技术标准,还要得到国际有关机构认可,为了国家信息安全的需要,国内厂商在这一领域还需要努力追赶,有所作为。驾驶舱(前舱)卫星通信的L频段终端系统设备主要有:霍尼韦尔,柯林斯,泰雷斯公司等。后舱(客舱)卫星通信的Ku和Ka频段终端系统设备主要有:Row44,Panasonic,GoGo,Aerosat等。后舱(客舱)卫星通信终端天线系统如图4所示。的通信系统多数是高频和甚高频通信系统,卫星通信的应用多是使用铱星系统,海事卫星,Globalstar,Thuraya,ACeS等卫星系统,以及与这些卫星系统相配的L频段在轨卫星系统的终端设备。驾驶舱(前舱)卫星通信终端设备如图5所示。 3.网络运营和用户业务管控从国家战略安全考虑,在航空运输飞行网络运营和用户业务管控方面,更需要建立可管可控的航空卫星通信网络运营和用户业务管控系统。系统网络运行管理主要是负责管理、监控和维护机载通信全系统,实时对全网系统涉及卫星、地面网络和终端设备等工作状态进行管理、监控,实时对运营网络中业务用户使用情况,进行本地或者远程、监控、维护和计费结算等管理,对网络运营和业务运营数据进行存储、备份管理,对网络运营中出现的包括卫星系统、终端设备和用户使用等问题,进行实时分析排查,及时警示和问题预先发现等必要的日常维护,保障全网络系统运行安全正常。民航卫星通信业务横跨通信信息传输服务和民用航空飞行运输服务,在相关系统设计规范、业务运营管理、设备准入等方面,必须同时满足国家对民航飞行安全,信息通信网络传输安全,信息内容安全和数据存储安全规定要求。民航卫星通信涉及国家信息安全,有必要在网络运营和用户业务管控方面在满足国家相关法规要求前提下,做到完全自主,实现业务运营可管可控。 四、结论 目前民航飞机驾驶舱(前舱)卫星通信使用占95%份额,后舱(客舱)卫星通信应用只占5%份额。但是据预测,随着卫星宽带通信推广应用,在飞行中对涉及飞行安全类似电子飞行数据包等大数据的实时传输要求,以及个人移动终端公众通信服务应用需求的进一步猛增,在使用卫星带宽方面,将出现后舱(客舱)超过驾驶舱(前舱)卫星通信应用的状况。虽然目前无论是卫星网络覆盖还是卫星通信设备,我国都存在着一定差距,但是机遇与挑战永远是并存,我们面对的是一个巨大潜在的亟待开发市场,卫星通信应紧紧跟踪其发展趋势,并抓住这一机遇,拓展卫星通信应用新领域。 作者:柴勇单位:中国卫通集团有限公司
电子技术论文:我国模拟电子技术的论文 1趣味实验,提高学生学习的感性认识和积极性 高职院校的学生并不擅长纯理论的学习,如果在学习模电这门课程时,先进行一些感性认识的教学环节,他们往往更容易学习这门课程。科学家爱因斯坦说过:“兴趣是最好的老师”。因此,在讲授模电这门课程时,在讲完绪论以后首先由老师做一些电子方面的趣味实验,以激发学生的兴趣和好奇心,以增强学生学习这门课程的积极性。如果有条件让学生到实验室动手做一些较简单的电子实验,这些实验不仅能提高兴趣,又让他们认识了一些电子器件及特性,使今后在讲授各种电子器件时不再空洞乏味。 2要引导学生进行思维方式的转变 模电作为一门技术基础课,有其自有的特点和规律,其课程更重视理论与实践的结合。一般教学计划都是电工基础安排在模电课程之前来作为模电的基础课程,但如果不加分析地用电工基础的分析方法去分析模电,可能不会得到正确的结论。模电的理论有其自身的特点,表现在:第一,模电主要的电子器件二级管、三级管都是非线性器件,这与线性电路的分析和计算是有很大区别。第二,模电的分析都是直流加交流的分析方法,即直流通道和交流通道。直流通道决定静态工作点,而交流通道是信号的通道。第三,反馈网络是模电经常使用的电路,不管是运算放大器还是振荡器都必须有反馈网络的构成。以上几点正是学生学习模电的难点,因此在讲课过程中,要让学生了解这些特点与难点,调整思维方式和学习方法,使学生能够正确把握这门课程的学习特点。以下通过几个实例说明如何引导学生思维方式的转变。 2.1非线性电路与估算 在模电中常用的二极管、三极管的伏安特性为非线性,一般称为非线性元件,而电阻、直流电源的伏安特性为线性,一般称为线性元件。在模电中线性元件与非线性元件共同组成各种电路,那么电路的计算问题在电工基础中并未涉及,那么计算这种电路目前使用估算法、图解法。有的同学往往提出为什么不用解析法,而那样计算的不是更精确吗?在讲解这类问题时要给学生讲清楚估算法在工程计算中是非常重要的,它能使有些计算问题变得简单,能较快地解决实际问题,而用解析法,一是目前学生的数学知识不能解决这种问题,二是如果能用高等数学的方法解决,但过程过于繁杂,虽然计算精度高,但与估算结果差距不大。因此在这里要让学生思维方式有一个转变。 2.2放大电路的直流通路与交流通路 在模电的放大电路中,直流通路和交流通路的分析也是模电独特的电路分析方法,由于二极管、三极管中PN结死区电压的存在,必须在交流信号通过放大电路时有一个直流电压及电流的存在,这样才能保证交流信号不失真地通过放大电路。这也是学生需思维转变的一个重要方面。对于三极管、电阻、电容、电感、电源等电子元器件,它们分别在直流电及交流信号激励作用下的不同响应决定了它们在直流电及交流信号中所起的不同作用,这些都是分析复杂放大电路的基础。很难想象不清楚放大电路直流通路和交流通路的学生能够学习好这门课程。 3通过课程综合实验提高学生的整体水平 由于模电是一门与实践联系非常密切的技术基础课,通过一些综合实验来提升学生的理论水平和实践技能是非常重要的,因此在课程讲完之后,笔者就安排一个超外差式收音机综合实验来提升学生模电的理论水平和实践能力。读图——提升学生的读图能力,课上讲的模电电路一般是各类单元电路,如共射基本放大电路、振荡电路、功率放大电路等。通过综合实验课可以将各个电路串成一个整体,笔者通过对一个超外差式收音机电路图进行整体讲解和分析,来提升学生模电电路的整体分析能力。一般超外差式收音机的电路组成为变频级——中放级——检波级——低频放大级——功率放大级,对照理论教学所讲授的内容,变频级对应振荡电路及基本放大电路,而该放大电路又工作在非线性区属非线性放大,这样才能混频输出差频信号,在这里还要补充讲解一下放大电路的非线性特性及应用,这样使学生对三极管有了更深刻的认识,平时常常强调放大电路要工作在线性区,似乎非线性区是不可用的、多余的,但通过这样一个实例让学生明白,三极管放大电路工作在线性工作区时可进行线性放大,工作非线性区时可以进行混频等应用。这样一级一级来分析后面的中频放大电路、检波电路、低频放大电路、功率放大电路等。实践证明,通过整体电路的分析与讲解,学生的读图和分析能力得到了明显的提高。 4结束语 通过对模电教学的改革,教学效果有了明显的改善。趣味实验提高了学生的学习兴趣,综合实验提升了学生的理论水平和实践能力。因此只要精心设计,合理安排教学的各个环节,不断改进教学方法,模电教学水平会得到很大的提高。 电子技术论文:电子技术基础信息技术的论文 1.信息技术与《电子技术基础》课程整合的必要性以及可行性 电子技术基础课作为理工院校电类专业中最重要的课程,其由数字电路与模拟电路组合形成。对后面课程的学习必须将这门课学好。相比于传统的的院校学科,这门课相关的技术发展的非常快,这使得教师需要拥有丰富的相关知识,从而将学生的数字视野拓展开来,在教学中网络则可以在这方面起到很大的帮助,毕竟在信息量方面,网络有着无可比例的优势。很强的应用性与实践性可以说是电子技术基础课的优势所在,这几年高校的扩张使得学校的实验设施方面无法得到满足,这可以通过课后对实验进行分组进行与在课堂中运用计算机仿真进行讲课进行改善。而且高校改革压缩了教学的时间,这使得学校必须将课堂效率进行提升,而多媒体课件在这方面起到很大的帮助作用。在信息技术的素养方面,对于电子技术专业的学生来说要求是非常高的。因此电子技术专业的学生一般都拥有很强的信息接收以及适应能力,因为计算机与网络技术是基于电子技术进行开展的。所以,相比于其他的学科,信息技术与电子技术基础课的结合更加的容易。 2.整合现代信息技术与电子技术基础课的原则 丰富多彩是整合课程最突出的优点,因而在整合的过程中需要对心理学、教育学以及教育技术学等相关的理论进行借鉴,通过联系二者的结合点,用系统的手段将教学系统中的学生、老师、教学内容等各方面的因素进行整合,做到协调的一致性,从而将各种因素的优势发挥出来。课程整合的成功在于量变到质变的改变教堂教学与管理、教师备课、师生关系等等方面,通过自身的优势与对成功经验的借鉴,整合二者的原则需要对以下几个方面进行遵守:第一,对电子技术基础课中信息技术的作用做到正确的认识,在整合二者的过程中教学的主体依旧是课程本身,这是无可争议的。在整合的过程中其个体自身的特点不能因信息技术的加入而被改变,必须对个体特征的继承性进行强化。任务作为信息技术服务的对象,要以任务为主体,不能做到随意的更改。教学目标与学科特点的特殊性使得天然联系的二者的优势被削弱。对电子技术基础课来说,信息技术处于服务地位,传统教学的优势不可能因信息技术的加入导致改革教学模式而废掉。对多媒体教学手段使用的标准就是服务教学,目标就是将教学目的达到,不可做到本末倒置。通过这几年的实践可以发现教学要从实际出发,对传统的教学优势要进行保持,这是对信息技术与电子技术基础课进行整合所需要遵守的。第二,在学习过程中学生与教师的作用做到正确的认识。在整合过程中对教师为主导、学生为主体的原则做到肯定,在教师的指导下可以优化教学过程。老师的作用不可能由多媒体技术来代替,而且在整合过程中对老师的要求反而更高,老师不仅要在授课能力方面过硬,还有对现代信息技术有着深入的了解,二者还要有效地结合起来。当然,在对教师的主导地位进行强调的同时也不能忽视学生的主体地位,作为学习的主人,其主体意识必须明确,同时要将学生在学习过程中的积极性、主动性等做到充分的发挥。在整合过程中学生对新的学习方式与环境进行适应的时候老师要起到帮助的作用。不能让学生对信息技术有抵触情绪,要让他们认识到信息技术可以帮助自己更好的寻找知识,对问题进行解决。在整个课程整合过程中,学生作为参与者,在知识的构建过程中,学生应该主动去完成学习的任务与目标,在这个过程中学生对资料的获取可以通过网络信息资源寻求帮助。就像老师在电子技术基础课中仅仅出题目,余下的是学生所要完成的,学生可以通过信息技术进行,老师在这个过程中起到帮助的作用。通过对课程的整合,学生的自主学习能力得到了很好的锻炼,而且他们的信息素养也因此得到了有效地培养。 3.结语 随着时代的发展,传统的教学模式已经无法适应社会的改变,通过信息技术与电子技术基础课程的整合,不仅改变了落后的传统教学模式,更能适应社会的变化,为社会贡献更多的人才。学生在这个过程中使得自己的自主学习能力得到了很好的锻炼,而且他们的信息素养也因此得到了有效地培养,从而更好的步入社会。 电子技术论文:现代电力电子技术应用及发展论文 摘要: 现代电力电子技术自上世纪六十年代开始出现,其发展势头迅猛。这是一项能够对电能进行控制和转换的技术,在多个行业都起到非常重要的作用,应用领域十分广泛。文中分析了现代电力电子技术的发展趋势,并进一步对现代电力电子技术的应用进行了具体的阐述。 关键词: 电力电子技术 发展趋势 应用 前言 现代电力电子技术的发展经历了几个不同的阶段,整流器时代、逆变器时代和变频器时代,现代电力电子技术属于变频器时代,同时又与微电子技术有效地进行了结合,这不仅使其应用范围十分广泛,而且在国民经济中的地位也变得越来越重要。 1现代电力电子技术的发展趋势 在当前科学技术快速发展的新形势下,随着电力电子技术的不断革新,其发展达到了一个较高的水平。现代电力电子技术主要是对电源技术进行开发和应用,可以说电源技术的发展是当前电力电子技术发展的主要方向。 1.1现代电力电子技术向模块化和集成化转变 电源单元和功率器件作为现代电力电子技术的重要组成部分,是电子器件智能化的优秀所在,其组成器件具有微小性,因此电力电子器件结构也更为紧凑,体积较小,但其能够与其他不同器件的优点进行有效综合,所以其具有显著的优势。也加快了现代电力电子技术向模块化和集成化转变的进程,为电力系统使用性能的提升奠定了良好的基础。 1.2现代电力电子技术从低频向高频化转变 变压器供电频率与变压器的电容体积、电感呈现反比的关系,在电力电子器件体积不断缩小的情况下,现代电力电子技术必然会加快向高频化方向转化。可控制关断型电力电子器件的出现即是现代电力电子技术向高频转化的重要标志。而且随着科学技术发展速度的加快,电力电子技术也必然会向着更高频的方向发展。 1.3现代电力电子技术向全控化和数字化转变 传统的电力电子器件在使用过程中存在着一些限制,而且关断电器时还会产生一些危险,自关断的全控型器件在市场上出现后,有效地弥补了这些限制和避免了危险的发生,这也是现代电力电子技术变革的重要体现,表明现代电力电子技术加快了数字化发展的进程。 1.4现代电力电子技术向绿色化转变 现代电力电子技术向绿色化转变主要表现在节能和电子产品两个方面。相比于传统的电力电子技术来讲,现代电力电子技术的节能性更好,这也实现了发电容量的有效节约,对环境保护带来了较好的效果。一直以来一些电子设备会将严重的高次谐波电流入到电网中,给电网带来较大的污染,导致电网总功率质量下降,电网电压出现不同程序的畸变。到了上世纪末期,各种有源滤波器和补偿器的面世,实现了对功率参数的修正,从而为现代电力电子技术的绿色化发展奠定了良好的基础。 2现代电力电子技术的应用 现代电力电子技术的功能具有多样性的特点,其在多个领域都有着广泛的应用,这也决定了现代电力电子技术在国民经济发展中占据非常重要的地位,有着不可替代的作用。 2.1电源方面 (1)一般电源。 现代电力电子技术在开关电源和供电电源方面都取得了较大的进展,交流电直接由整流器转变为直流电,这部分直流电一部分由逆变器转换为交流,然后经由转换开关到达负载,而另一部分则直接对蓄电池组进行充电。一旦逆变器发生故障,蓄电池组则作为备用电源开始直接向负载提供能量。在现在的电力电子器件中普遍采用MOSFET和IGBT作为电源,不仅具有较好的降噪性,而且电源的效率和可靠性也能够得到有效的保障。 (2)专用电源。 高频逆变式焊机电源和大功率开关型高压直流电源是比较典型的两种应用现代电力电子技术的专用电源。高频逆变式焊机电源是一种高性能的电源,由于大容量模块IGBT的普遍使用,使得这种电源有着更加广阔的应用前景,逆变式焊机电源基本采用的都是交流-直流-交流-直流的转换方法,由于焊机工作的环境条件恶劣,所以燃弧、短路等就成为了司空见惯的问题,而采用IGBT组成的PWM相关控制器,能够提取和分析参数和信息,进而预先对系统做出处理和调整。大功率开关型高压直流电源主要应用CT机、静电除尘等比较大型的设备上,因为这类设备电压比较高,甚至达到了50-159kV,将市电经过整流器整流变为直流,然后与谐振逆变电路串联,逆变为高频电压,再升压,最后整流成为直流高压。 2.2传动控制及牵引 这主要应用在无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制等等方面,通过将一个固定的直流电压转换为一个可以变化的直流电压,这样就能够使控制更加的平稳和快速,而且还可以节能。 2.3在电力系统中的应用 在发电系统中现代电力电子技术的应用更是广泛,比如说水力风力发电、用电系统、配电、输电等等都和现代电力电子技术有着密切的联系。目前的风力电力机组已经结合了机械制造、空气动力学、计算机控制技术、电力电子技术等等,而现代电力电子技术就是发电系统中不可或缺的重要技术,它对于电能的转换、机组的控制和改善电能质量等都很重要。 2.4在节能和改造传统行业中的应用 现代工作的发展离不开电能的支持,电能是现代工业的重要动力和能量源头。随着我国工业用电量不断增加,用电的不合理及浪费现象也日益显现出来。这就需要有效的降低能源的消耗,提高电能的利用效率,以便于能够对当前能源紧缺的局面起到一定的缓解作用。因此需要充分的发挥现代电力电子技术的性能优势,有效的提高现代电力电子技术的效率,应用现代电力电子技术,通过工业控制有效的将电能转换为劳动力,建成现代化的智能车库,从而降低工人的劳动强度,实现人力资源的节约,确保劳动生产力的提高,以便于推动传统行业的改造进程。 2.5在家用电器方面的应用 现代电力电子技术在我们日常生活中应用也较为广泛,当前家用电器普遍应用现代电力电子技术,给我们的日常生活带来了较大的便利。许多电器都只需要按下按钮就能进行工作,而不需要人们新自动手。 3应用展望 在今后现代电力电子技术应用过程中,需要重视以下几个方面的问题:首先,需要对节能和环保给予充分的重视,通过完善控制设备和设计专用的电机来有效的提高电机系统的使用性能和效率;其次,为了实现节能和环保,则需要使用中高压直流转电系统,使其实现低能耗及低污染;最后,需要加快解决电力系统中储电装置的设置问题,需要电力系统设计者从控制技术等方面来制定切实可行的解决方案,从而对电能储备中存在问题进行有效解决,更好的推动电力系统的持续、稳定发展。 4结束语 现代电力电子技术在多个领域都得到了广泛的应用,特别是对电网的控制和转换上发挥着非常重要的作用。通过现代电力电子技术的应用,使大功率电能成为其他高新技术的重要基础,这也决定了现代电力电子技术在国民经济发展中的重要地位具有不可替代性,对推动经济和社会的发展发挥着非常重要的作用。 作者:蒋天予 单位:哈尔滨理工大学荣成校区电气工程系 电子技术论文:通信工程电子技术论文 1电子技术的概述 电子技术是在物理技术和电子学的基础上,兴起的一门程技术,目前,电子技术主要分为电力电子技术和信息电子技术两大类,分别应用在电力领域和信息领域中。其中电力电子技术主要研究信号是如何发生的,信号在转化、放大、滤波等过程中有怎样的表现;而信息电子技术的研究范围比较广,甚至可以将电力电子技术当做信息处理技术,但从信息电子技术的应用方式看,可以将其分为模拟电子技术和数字电子技术两大类。 1.1电力电子技术 电力电子技术是电子技术中的新兴的一门科学技术,在电力领域有十分广泛的应用。电子技术从上世纪至今,历经了半个多世纪的发展,带动着世界信息通信行业的大力发展。如今,在高新科技产业的应用中电子技术依然是如此的适逢发展要求,同时还在不断推动着科技的进步、应用行业的改革以及社会经济的持续发展。而电力电子技术恰好满足了目前国家所倡导的循环经济、低碳环保、可持续发展社会的这种生态发展理念。从上世纪五、六十年代的硅整流器件到整流器的形式、逆变器形式及六十年代末期变频器形式的出现,电子技术经历了非常迅速的发展,同时也将电力电子技术带入到了各个相关的行业、领域当中。到了八十年代,伴随着半导体复和器件形式的问世,真正意义上推动了电力电子技术时代的到来,也使得电力电子技术建立起了属于自己时代的标志。电力电子技术不但适用于传统行业的发展,即使是在现代化的高新技术产业当中,也能适应其发展的需求。这是一门应用比较广泛的技术,并不会因时代性的更新变化而淘汰。另外,电力电子技术还能再不同的程度上促进行业的进步,同时还可以推动科技及社会经济的发展。 1.2信息电子技术 随着人们生活水平的不断提高,人们的环保意识越来越高,越来越重视低碳、环保的生活方式,这对于信息技术来讲意味着信息电子行业迎来了高速发展的黄金时期。电子技术应用在这难得的发展机遇中起着非常重要的作用,在这新环境里电子技术将引领着社会走向低消耗、高利用、可持续发展的循环经济时代。汽车的出现是工业革命的成果,标志着人类文明的进一步发展,同时汽车的出现为人们的工作、生活带来了极大的便利,对汽车行业而言,电子技术的兴起,有效地促进了汽车业的快速。但从环境保护的角度看,汽车行业的飞速发展虽为人们生活带来了便捷,但汽车也对生态环境造成严重的污染,对环保型社会的构建造成很大的影响。而在汽车研究领域,电力电子技术的引进,能将环保理念充分的应用在汽车生产制造的各个环节。目前,世界各国都加大了电子技术在汽车行业的应用研究,并且在软件技术、智能化集成的传感器技术等方面取得良好的成果。软件技术与互联网有着很大的关联。而伴随着汽车行业的不断进步,各行业中都运用到了一些新型的技术。互联网的异军突起给软件技术带来了长足的发展,使得软件技术在各企业行业中普遍使用,进而促进了软件功能的不断完善,也将一些程序输入到了网络之中。汽车行业中可以用来决策和处理的信息则是源于智能化集成传感器技术的应用。智能化集成传感器技术在对汽车的技术信息进行处理的同时,还可以对错误信息进行校矫正,起着能即使纠错的作用。而智能化集成传感器技术的另外一大优点就在于,它可以避免一些信号传输问题。 2通信工程的发展现状 在信息科学技术中,通信工程师是一个非常有发展潜力的领域,尤其是互联网通信、光纤通信和数字移动通信的发展,这些通信工程让人们在信息传递和获取的时候非常的便利高效。在当今科技高速发达的社会,人们对于信息传递和交流的需求在逐步提升,而各种信息沟通已经与人们的正常工作、生活息息相关。其中,代表性的就是现代网络技术,可以说网络技术已经渗透到了人们生活的各个方面。网络技术的发展和应用好处的满足了人们对于信息交流和信息的需求,因此,通信工程的发展前景极具潜力。信息技术的应用面积非常之广泛,在当今科技社会,信息产业或多或少的对现在最为流行的领域有着直接或间接的影响。如,媒介信息的获取和处理、光纤、计算机、激光、卫星等等。而信息产业以其特有的范围广、产值高和技术新等特点,逐步的发展成为了我国国民经济的重要组成部分,成为了引领社会经济发展的主导力量。同时通信工程的迅速兴起,也带动了我国信息产业的可持续发展。 3电子技术和通信工程间的关系 相辅相成是对电子技术和通信工程之间关系最客观的描述。可以从两个方面来看:一方面从原理学的角度看,电子技术和通信工程之间是相互依赖、密不可分的,电子技术在通信工程中得到广泛的应用,而通信工程通过电子技术得到发展壮大;另一方面,从应用的领域看,电子技术能推动通信工程的快速发展,而通信工程也能促进电子技术发展,两者是呈相互促进发展的关系。电子技术和通信工程的有效地结合,极大的带动了相关领域的发展,例如物理电子、光电子学和微电子学等,有效地促进了现代信息社会的稳定发展。电子技术和通信工程的相结合为社会科学技术领域的进步作出了突出贡献,也奠定了良好的发展平台。不仅推动了社会经济快速发展,而且还在我国信息产业当中发挥着其无可替代的巨大作用。从工程技术角度出发,电子技术与通信工程的结合遍及了社会及应用领域的各个角落,也将现代科技时代推向了一个新的发展阶段。人们日常生活所直接接触到的有移动通信和个人通信、宽带通信与宽带通信网络。媒体通信中为满足人们的各种高质量要求,应用了信号处理以及应用技术。这些都体现了电子技术与通信工程相结合的科技成果,其他所涉及的领域还有光电子学和光纤通信工程、微波工程和纳米材料与技术等等。 4结语 电子技术与通信工程不管是在应用领域方面,还是在学术研究方面,都有十分广泛的发展空间,同时电子技术和通信工程不仅与高科技术有很大的关联,与铁路系统、金融系统等也有很大的关联,甚至一些企业单位也会应用到电子技术和通信工程,因此,加强电子技术和通信工程的研究对我国社会经济的持续发展有十分重要的意义。 作者:沈强 单位:同济大学 电子技术论文:职业技术学校电子技术论文 一、教师要把握学生的应用电子技术能力,以学定教 在教学的过程中,由于应用电子技术是新兴交叉学科,电子技术的发展对人才的知识以及能力、素质结构提出了新的要求。企业对人才的要求已经越来越现代化,教师要在现行的课程体系、教学内容和教学方式已经改革的基础上,了解学生的应用电子技术能力与现代企业对人才的要求之间的差距。教师要让学生的专业教学内容与专业知识的掌握相契合,让学生本身的素质能够在现有素质的基础上有一个飞跃。因此,教师要以培养学生技能和职业岗位应用能力为主,培养“基础理论知识必需与够用、专业技能应用能力强、知识面较宽、素质高”的专门人才。 二、针对职业技术学校学生的学习基础选择适合学生的教学策略 教师在教学中选择的教学方式要与职业技术学校学生的学习基础紧密结合起来。职业学校的学生的学习基础都不是特别好,因此教师要寻求教学方法的改革,首先要调动学生的学习兴趣,通过“精简、融合、重组、增设”等途径,促进课程结构体系整体优化,教师要根据学生的学习基础以及学习能力调整教学内容,电子技术应用专业是门特殊的行业知识与要求的专业,教师不仅要在课堂教学中改进教学方法和教学手段,要在改革中建设教学,要搬出特色,全面提高教育教学质量。如在应用电子技术教学中,学生需要掌握一些基本工具如电工电子仪表等的使用方法,教师可以从电工电子实验以及基本工具的实践操作入手,让学生一边学习理论知识一边进行实践操作,这样的教学方式更好地适合职业技术学校的学生的学习水平,让学生更好地提升职业技术教学能力。 三、运用多媒体课件进行理论讲解,并采取实践与理论相结合的教学方式进行教学 (一)运用多媒体课件进行应用电子教学的理论教学。 在职业教育中,高素质技能型人才的培养已经成为社会发展的需要。教师要通过课程结构体系整体进行优化,改革旧的教育思想和教学观念,以学生就业为导向完成学生的应用电子技术的理论教学。教师要改革旧的人才培养模式,以学生的就业行业的岗位能力要求为依据,进行理论操作。教师要将多媒体教学引入课堂,将工作岗位要求与学生的学习能力进行整合。如在“常用元器件的选用”教学中,枯燥的教学理论如果教师单凭口述很难确保学生的学习效果,但是教师如果引入多媒体课件进行辅助教学,多媒体课件中的声音、图像以及教学视频会让学生更加清晰地理解常用元器件的选用标准。学生通过课件更好地把握了教学的重点,能够逐步学会在不同的电子电路设计中选用不同的常用元器件如何选用。 (二)教师要采用实践与理论相结合的教学方式进行教学。 教师在教学中要采用实践与理论相结合的教学方式进行教学。只有这样,学生在掌握了理论知识后马上进行实践操作,不但能够更好地掌握理论知识,而且能够在实践操作的过程中迅速将学习能力转化为实践操作能力,能够将自己的理论知识变成实践操作能力,并与市场进行接轨。教师在教学中,要根据理论知识的内容选择不同的电子实训操作场地,并引导学生在教学。如教师要在“开关电路”的教学中,教师在进行理论教学的同时,可以引导学生进行开关电路的实践操作,这样学生会马上在理论学习的过程中提升实践操作能力。在教学中,教师要充分运用运用启发式、讨论式、现场教学、专业仿真教学等灵活多样的教学方式,让学生的理论学习与实践操作学习结合起来。另外,教师也要改变单一的闭卷考试的考核方法,采取实际操作、课程设计与理论考核相结合的考核方法,对学生采取多维评价。 四、小组合作学习,让学生在小组合作中共同提升能力 教师可以根据学生的应用电子技术能力将学生按照同组异质的原则分成若干个学习小组,让学生在小组合作的过程中,培养学生创新意识和操作技能,让学生在小组合作中相互提携,互相提醒,让人才培养与岗位零距离。让学生能够在学习的过程中准确定位自身的专业培养目标和人才规格,在实践操作以及理论学习的过程中更好地与同学相互沟通交流。 五、结语 总之,在职业技术学校的应用电子技术的教学中,教师要针对不同层次的学生选择适合学生的教学策略。教师要不断发展学生自身的潜能,让学生能够在小组合作中更好地提升自身的应用电子技术能力。教师也要采用多媒体课件等教学形式进行辅助教学,创建高效课堂。 作者:裴亚娜 单位:河北省辛集市第一职业技术学校 电子技术论文:计算机电子技术论文 1课程教学中出现的主要问题 (1)学生对课程学习缺乏兴趣。主要原因是:①学生对计算机专业的相关情况了解不全面,通常认为该课程不属于计算机的课,是否学好都无关紧要;②学生因对专业知识、电学知识的陌生而产生消极心理,失去课程学习的兴趣。(2)学生的基础参差不齐,而课程概念较多、内容较抽象、逻辑性较强。对实际电路环境有概念的学生,学习兴趣可能建立得较快;但对相关概念空白的学生就会感到课程难懂、难学,继而失去学习的兴趣。(3)先修课程的教学目的不明确,涉及到的课程相关知识掌握不到位,如大学物理中关于电学的物理现象及概念、高等数学中复数的计算方法等等,学生学过也不知所以然;(4)课程内容不合理且偏多,涵盖了基本电路分析、模拟电路分析及数字电路分析三大内容板块,有限的课时需要更合理地统一这三方面知识;(5)教材内容都较经典,与时俱进的实际内容较难体现,学习枯燥感会由此而生。(6)实验教学内容太过于详细,实验的目的无法体现,对知识的理解仅限于表面。 2合理分配教学内容,建立正确教学方法 结合我校计算机专业教学计划,课程的教学课时定为64课时,其中理论课时为48课时,实验课时16课时。课时有限,教学内容应围绕专业的培养计划进行优化选择和重新组织,保证知识的系统性和完整性基础上突出能力培养,增加教学内容的关联性,涉及先修课程的内容以定义式形式给出,充实一些与专业密切相关的内容。 2.1关于理论教学 理论知识是课程实践的基础,成为课程教学中的一个重要环节。电子技术课程涵盖了三大板块知识,理论教学的内容根据专业的特点和需要进行取舍,依据职业岗位对技能和知识的实际需要,重点体现够用,建立合理的知识结构,淡化知识的学术性和理论性;教学思路上遵循电路器件特性、电路处理方法及电路分析方法三条主线,有针对性地选择教学例题,提高教学效果,明确教学目的。 2.1.1基本电路分析 教学内容应强化电路基本概念及电路基本分析方法。电路基本概念主要讲解认识电源和电路基本元件及电路中参考方向学习和识别的意义;电路基本分析方法主要讲解电路基本定律的内容及应用,选择性地讲解基尔霍夫定律、叠加原理及戴维南定理,以例题的方式说明定律的内容及应用,有针对性地建立正确的电路分析方法,对定律的数学证明不作说明。教学中注意引导学生构建正确的学习方法,学会看图,分析电路中的元件和电源,区分电路的类型,确定电路的分析方法,以直流电源作用下的电路作为电路分析方法的学习,后续电路的电源可能不同,但电路经过处理后的目的就是要采用直流电源作用下的电路分析方法,后续电路中重点学习的就是电路如何进行处理;如交流电源作用下的电路首先解决的是如何将电压、电流相量化及元件特性相量关系的建立。基本电路分析中主要涉及的是电路的计算,电源以直流、交流为主,教学例题中可以引入模拟电路需要解决的问题,对模拟电路中出现的元器件可以作为已知条件给出,如二极管、三极管、运算放大器,有机统一基本电路分析与模拟电路分析二方面内容,建立明确的学习目的。本篇安排8课时,其中电路基本概念约3.5课时,电路基本分析方法约4.5课时。 2.1.2模拟电路分析 教学内容主要包含三个元件二极管、三极管及运算放大器的特性说明及元件应用电路分析。二极管中讲解半导体尤其是杂质半导体的特点,二极管的截止和导通工作状态及对应等效方法,以整流电路及数字电路的基本门电路作为教学例题,建立含二极管电路的处理方法及基本分析思路。三极管中讲解器件的结构特点和工作区域,放大区放大的原理及电压放大电路的组成和性能指标的计算,工作在饱和区和截止区的器件在数字电路典型集成器件与非门中的分析;教学例题主要解决放大状态下三极管管脚、管型的判别,小信号作用下含三极管电路的微变等效电路处理方法,以及分压式偏置下电压放大电路静态、动态指标的计算。运算放大器作为直接耦合多级放大电路讲解如何削弱零点漂移现象,淡化其内部结构,突出器件的外部输入输出特性及线性和非线性工作区域,通过说明扩大其线性区域施加负反馈条件讲解反馈的概念、类型及判别方法;教学例题主要构建含运算放大器的电路处理方法及分析思路,如线性工作区域的器件使用在模拟信号运算中的功能,非线性工作区域的器件组成实用的电压比较器,传感器输出电路中运放的放大作用等。本篇安排18课时,其中二极管4课时、三极管8课时、运算放大器6课时。 2.1.3数字电路分析 教学内容需淡化数字电路逻辑器件的内部结构及工作原理,重视外部逻辑功能的分析,包括数字电路分析基础、组合逻辑电路的分析和时序电路的分析三大部分。数字电路分析基础中教学内容涵盖数制、码制的概念及其转换方法,逻辑函数的概念及化简方法和意义,基本逻辑门的逻辑功能,数字电路分析方法;由于数字电路的信号源与模拟电路的信号源完全不同,尤其强化分析方法的讲解。组合逻辑电路的分析重点教学的内容包括常用组合逻辑器件的外特性,组合逻辑电路的分析与设计方法;以设计方法设计实用的组合电路如加法器、编码器等,建立中规模数字器件的概念,认识常用中规模集成器件,再讲解中规模组合器件的应用,教学内容因此组成一条清晰的知识连线;教学例题可以偏向与专业密切联系的内容,如计算机中加法器、计算机键盘编码电路、存储器中译码器应用等。时序电路的分析教学内容首先要充分体现时序电路与组合电路的区别,包括电路中组成器件的逻辑特性不同、分析方法的特点等,主要讲解触发器的外部逻辑特性,仅基本RS触发器分析其内部结构以说明触发器中复位与置位功能,其余触发器仅说明其外部的逻辑功能,摈弃其内部枯燥的结构原理说明;以分析触发器组成的计数器电路讲解时序电路的分析方法,同样可以适用其他电路如寄存器电路的分析,同时也揭示了集成计数器的内部结构及原理和功能,解决任意进制计数器的设计问题;教学例题要体现学习触发器逻辑功能的重要性,时序电路的分析和设计思路,将555定时器作为综合例题分析讲解,包含三极管、运算放大器及触发器。本篇安排22课时,其中数字电路分析基础4课时、组合逻辑电路的分析6课时、时序电路的分析12课时。 2.2关于实验教学 课程实验共8个,安排16课时,包含验证、仪器使用、综合分析及设计项目,基本电路分析实验主要以验证性实验为主,安排4课时;模拟电路分析包含仪器使用、综合分析等项目,安排6课时;数字电路包含验证、综合分析及设计等项目,安排6课时。通过课程实验巩固和加强对理论知识的理解,增加电子技术方面的感性认识及学习兴趣,培养学生对工程问题的基本分析能力、电路的调试技能以及分析和解决工程问题的综合能力,提高学生的工程素质。(1)对验证性和分析性实验给出实验电路和实验内容,由学生根据实验目的结合理论知识自主决定测量量、自拟实验步骤及实验表格;对设计性实验给出设计要求,由学生自行设计实验电路并调试得出结果;转变学生被动学习的局面,培养学生独立思考、独立分析及解决问题能力。(2)实验项目安排上要体现各实验的相关性,内容安排体现从元器件到单元电路再到系统设计。如示波器、信号发生器的使用主要用于电压放大电路及运算电路的实验测试;数字电路器件逻辑功能测试与具体应用电路相结合。以往实验中出现问题时通常有器件本身存在问题,但学生实验前总是忽略器件的好坏,实验中的问题难以入手解决,强调实验的相关性可以开拓学生解决问题的思路,进一步掌握实验中的主动性,并且各实验的目的也更加明确,对课程从理论到实践的学习过程做到循序渐进地完成。(3)丰富实验内容,将实用小电路、电子竞赛试题等应用于实验中,或分析或设计,增加实验的趣味性。课时限制使得实用电路在某个实验中不可能完整实现,但可以将其中的单元电路作为实验的内容,其他部分以模块代替,实现电路的功能。(4)实验前预习内容及实验后的思考问题与实验内容密切关联。实验前的预习可以保证实验的有序进行,进一步理解学习的相关理论知识的应用性,从而提高学习课程理论知识的兴趣;实验后的思考是对实验中的总结、实验中出现问题的解答、实验数据的分析等,培养学生建立综合分析问题的方法及理论联系实际的能力。 3结束语 任何课程教学的主要任务是提高学生的继续学习能力和职业技术素质,强化职业能力的培养。只有学生对课程学习兴趣有了,才能谈论课程对学生能力的培养与提高。从此点出发,重新组织电子技术基础课程的教学内容,增加各章节之间知识的关联性,选择与专业相关的教学例题,设计实际且有用的实验项目,使课程的学习结果达到与未来职业岗位相适应的基本要求,满足就业、创业的需求。 作者:包蕾 管冰蕾 单位:宁波工程学院电信学院 电子技术论文:学生实验教学电子技术论文 一、精心设计实验内容,培养学生的创新创业能力 电子技术实验教学不能仅仅是电子技术理论课程的一个辅助,而应以其教学内容改革为突破口,以提高学生的实践能力、创新能力和创业能力为目标。过去的实验指导书,叙述详细,内容单一,学生只需按照实验步骤按部就班地进行,却不去思考为什么要这样做,甚至不知道操作结果说明了什么,从而限制了学生创新性思维的发挥和求知的热情。自2007年本人担任电子技术实验课主讲教师以来,便会根据具体情况不断更新和完善实验指导书,我们根据不同层次学生的实际水平编制不同类型的实验指导书,对不同专业的的学生安排不同水平的实验、采取不同的实验方式。首先,根据课程需要,我们对实验内容进行了整合,删减了部分验证性实验,增加了设计性实验、应用性实验和综合性实验。其次,在教学内容上应注重应用部分和实验部分并重,使学生在掌握电子技术实验的同时能为走上工作岗位打下坚实的基础。最后,我们还在实验内容中增加“思考与总结”环节,每做完一个实验后,让学生根据自己的实验情况,写出相应的实验总结,这样既避免了学生做完实验不知道操作结果说明了什么,也为学生提供了反思和思考的空间,为提高学生的实践能力和创新能力做了一个很好的铺垫。 二、引用Multisim仿真软件,提高学生的创新创业能力 随着电子技术的飞速发展,新电路、新器件不断涌现,现有的实验设备和实验室条件已难以达到设计现代电子系统的要求标准,同时也限制了学生对新知识、新事物进一步的探究。随着计算机技术的飞速发展,虚拟实验室的产生和发展正好弥补了传统实验室的弊端,给实验教学提供了发展的平台。虚拟仿真实验的一大特点就是不受实验设备、实验时间和空间的条件限制,只要有计算机,用电子电路仿真软件完全能够仿真模拟各种电子技术实验,许多实验接近于理想。而现在,由加拿大InteractiveImageTechnologies公司研发的Multisim仿真软件为我们搭建了一个功能强大而操作简单的万能平台。仿真实验避免了传统实验中仪器和元器件的损坏与更换周期。在Multisim这个虚拟电子实验的平台上,学生可以根据自己的兴趣选择实验内容,自行设计实验方案,自主地进行电路分析和设计,从而激发学生的实验兴趣,提高实验效率,提高学生的动手能力与创新能力,进一步提高实验教学的创新性。 三、通过社会实践,提高学生的创新创业能力 高校的一切教学活动均应围绕培养大学生的实践能力和创新能力进行,建立以知识经济为基础的创新方式带领学生走向市场、企业和社区。将学生的视野引向广阔的实践大课堂,将鲜活的实践知识引入教学过程。我们学校每年都有一个实践学期,这个学期对我们的大学生来说是宝贵的,因为在这个学期里,他们可以走出校园,走向社会,走上工作岗位,既锻炼了学生的生存生活能力,又培养了他们的实践能力、创新能力和创业能力。在每年的实践学期里我们系都安排学生到与本专业相关的大中型企业或公司进行实习实践,在这个过程中,学生会遇到一些在学校实验课上没有遇到过的问题,需要学生积极发挥主观能动性和创新性来解决,这样的创新能力需要在具体的社会实践中不断分析总结、提炼和升华。利用这种长期有效的社会实践教学,能够为学生的就业打下良好的基础。五、结束语通过近几年对电子技术实验教学的改革,在培养学生创新创业能力方面取得了一定成效,激发了学生的学习兴趣,训练了学生的创新思维,提高了学生的创业能力,使学生的综合素质得到了很大的提高。在今后的实验教学中,我们还需要不断探索和创新,努力完善实验教学平台,为培养更优秀的下一代电子技术应用人才创造良好条件。 作者:赵祥敏 赵文海 单位:牡丹江师范学院工学院 黑龙江商业职业学院实训中心 电子技术论文:航空电子系统电子技术论文 1航空电子系统的发展现状 1.1离散式的结构 20世纪初一直到20世纪50年代,现代的军用飞机处于离散式结构阶段,作战飞机的测量设备主要是火控雷达和光学瞄准。它的子系统有自己独有的显示器、传感器、控制器和计算机,中心计算机并不对整个系统进行操控。这种结构适用于专用性强,但是大量信息难以交换,灵活性差,如果要调整必须通过处理硬件系统才能实现。 1.2集中式的结构 20世纪50年代到20世纪70年代,微电子技术的发展越来越快,而航空电子系统中更面临很多亟需解决的问题。美国空军Wright实验室开始向公众介绍数字式航空电子信息系统,使用LSL和MSI可以使控制部分和航空电子系统实现综合化。在当时,因为子系统都是模拟式的,综合化的性能效果大打折扣。 1.3联合式的结构 20世纪70年代到80年代,联合式的结构在软件技术、微计算机技术和数字通信得到发展的背景下出现了,通过1553B的数据总线配合火控计算机来实现对飞机上各个独立功能的子系统进行管理。通过这一技术,拟补了以前的结构功能上的不足,能够使整个飞机上的功能有机的结合在一起。 1.4综合共享式的结构 20世纪80年代以后,微电子技术得到更快的发展,ASIC技术促使电子系统的体积、性能和可靠性增强。Wright实验室希望通过Pavepace计划,把综合化范围发展到天线孔径和射频通道一级。 2微电子技术中包含航空电子系统的发展 根据我国航空电子装备发展的历史可以看出微电子技术在其中所起到的巨大的推动作用。例如,我国军用飞机通过对微电子技术的应用使得各方面的能力大幅度地得到了提高,例如空对空的作战能力;精确制导武器具备了的对地攻击的能力等,这同微电子技术的应用是有着密切的关联的,同航空相关的微电子技术在发展中主要有以下的几个方面: 2.1超高速的集成电路 超高速集成电路是组成航空电子设备的部件。在第三和第四这两代战斗机上我们主要采取的是硅超高速集成电路。超高速集成电路让电子设备实现了小型化,大幅度降低了集成电路的总数和体积。设备故障也同时减少了。加快了数据处理速度,加大了储存能力。然而硅超高速集成电路并不能完全满足我们的要求,比硅超高速集成电路效率更高的是砷化镓集成电路。可以预见的是砷化镓集成电路在航空电子的应用前景将更加广泛。 2.2专用的集成电路 根据需要,制造了专用集成电路的微电子芯片,应用在航空电子系统中,使性能得到提高。设备保密性增强。美国第四代机已经应用专用集成电路,主要装配在通信等保密的微电子元件。专用集成电路的制造成本比较高,所以这也阻碍其发展。 2.3微电子新技术的发展 20世纪90年代提出了SOC的概念。它把各层次电路、处理机制、模拟算法、软件、芯片结构和器件设计都联系在了一起,通过一块芯片来完成以前几个芯片组合才能完成的功能。SOC技术使微电子技术由原来的电路集成走向系统集成。SOC技术考虑了整体因素,减少了复杂性,所以造价成本降低。微电子技术得到充分发展之后,出现了微电子机械系统,微电子机械系统把微电子技术和精密机械结合在一起,可以感受到来源自自然界的光、热、声、等信号,并且经过加工转换成电子系统识别的电信号,电子系统接受信号之后,完成该信号的指令。MEMS把感受到的外部信号进行处理,做出相应的判断和操作。MEMS技术的应用,开拓了更为广阔的领域,许多产业通过它,降低了成本,并且完成了以前的大尺寸机电系统不能完成的工作,例如在磁场中像蜻蜓大小的飞机等。 3航空电子系统的发展趋势 3.1新微电子对于航空电子的促进作用 现代武器系统得益于微电子在航空领域的应用,无论在作战能力还是威力上都得到了前所未有的增强。微电子技术不断发展,其体积越来越小、可靠性越来越强,可以实现对整个机的功能提升和小型化。在现代的战斗机中,我们主要应用在雷达、通信、武器等设备中。因为应用了微电子技术,无论功能和性能稳定性的得到提高,这点在雷达的技术应用中格外显著。 3.2微电子技术在航空微处理器中的发展 在显控处理机和任务处理机中,航空微处理芯片是不可或缺的,随着航空微处理芯片处理能力的提高,任务计算机对数据的处理分析能力也不断的提高。主要表现在两方面。其一是使任务计算机可以完成所有武器机器攻击的火控解算(依据雷达、计算机所接收到的信息,通过火控计算,讲分析结果传递至显示器上,供飞行员瞄准、发射),其二是增强任务计算机为系统其他非数据准线接口设备提供总线接口的能力。随着日后科学技术的发展,对航空微处理器能力的改造加强,优秀处理系统技术的建设,任务计算机模块会逐步取代显控处理机模块的位置。从而航空电子系统整体的智能化水平将会随之提升,其数据融合、人工智能算法起其他的一些网络控制算法都会随之加强。 3.3微电子技术的应用推动航空电子综合化、模块化 SOC概念的应用使得微电子技术由原先的电子集成变为了系统集成。从整体与联系方面来看,对系统的组成、功能、结构方面考虑研究,推动航空电子综合化的进程,包括航空电子综合系统中的子系统、设备、技术等方面。从系统的方面来说,应始终致力于对整体同环境之间、整体同部分之间的关系进行协调,综合地对所应进行研究的对象进行考察,在部分同整体的相互结合、相互依赖以及相互制约的关系之中对系统运动的规律与特性进行揭示,并对其的功能、组成、联系的方式以及结构等方面进行有话,以达到实现航空电子系统综合的最优化的目标。 4总结 微电子技术的发展必然能够带动航空电子设备的不断创新,对性能与功能都将会有着很大的进步。随着技术的不断发展,战争方式也出现了较大的改变,微电子技术在当前的战争技术领域中将会发挥出起不可替代的时代性作用,航空电子设备经历了分立式和组合式,不断的深化和提高。可以想象,在未来随着微电子技术的不断发展,必然促进航空电子系统更加完备,不断地朝着模块化、综合化以及智能化的目标不断地发展。 作者:姜振灏 单位:渤海大学数理学院 电子技术论文:高校实验课程教学电子技术论文 一、提高学生的实验兴趣,增强学生对实验课的重视程度 必须要使学生认识到,电子技术课程作为一门基础课程,是步步依靠实验技术,不断地从实验研究中吸取营养而发展的,电子技术实验课程是阐明电子技术优秀知识,探索新的电子技术设计方法、新的电子技术发展方向和应用方向的重要手段,无论是民间基础技术应用还是国防高科技应用都离不开大量电子技术实验方面的支持。通过电子技术实验课程可以使学生巩固教师上课讲授的基础理论知识,掌握基础的实验操作技能,熟悉各种电子仪器的使用,并且能帮助学生分析和解决日常生活中很多有用的电子技术方面的问题。因此,一定要想方设法引导学生对电子技术实验课程的学习兴趣,激发他们的学习主动性,有目的、有计划的提高学生的综合素质。 二、加强动手能力的培养,让学生肯想、敢想、敢做 动手能力的培养是电子技术实验课程的优秀内容,学生是否能够深刻理解教师课堂教授的理论知识,能否将理论知识转化成为实际操作技能,在以后的工作中是否能跟上形势,在电子技术高速发展的潮流下不落伍,关键就在于在实验课程中的动手能力培养的好坏。因此,在进行电子技术实验课程教学中,一定要反复强调动手能力的重要性,并且在整个电子技术实验课程教学中不断要求学生自己动脑、动手。要让学生进入实验室就开始自己动脑筋思考实验步骤、实验过程,设想实验过程中产生的各种问题,思考问题的解决方法,最终能自己动手解决问题。所以,在电子技术实验课程教学中,教师首先要以身示范,从简单仪器的使用到复杂电子线路的设计,带动学生多动手,多思考,在实验操作过程中及时发现问题,及时纠正错误,使学生能养成勤于思考,敢于动手的良好实验习惯。 三、促进学生对基础知识的理解,引导学生从基础理论方面分析问题 各种实验课程相关基础知识是做好实验的必要条件,从理论课本中各种基础理论知识的教学到各种实验室基础设备、器件的属性、使用方法的教学,都是培养学生学好实验知识,增强实验动手能力的必要条件。在基础理论知识的教学中可以穿插理论知识在实际电子技术应用方面的知识,将各种复杂的使用到或者能借鉴到基础知识的应用进行分析,将书本上的各种符号、器件图标通过实际案例进行讲述,以此把理论知识和实际电路应用进行结合,以大大增强学生对电子技术理论知识的理解,增强对电子技术实验课的兴趣。在实验教学中,将各种基础实验设备、器件属性的讲解,渗透到实验设计中去,培养学生由实践理解理论,使用实验手段多方面应用理论知识的能力。 四、优化实验组合形式,培养学生的团队创造能力 在电子技术实验课程教学中由于学生人数多,分组过大,实验器材不足等原因导致部分学生只看不练成了旁观者。由于电子技术更新迅速,实验手段和实验器材也随之更新,加之市场上的电子技术实验设备大多又很贵,所以,很多高校的电子实验室都存在电子实验器材少,实验设备老化等现象。这导致很多高校的电子技术实验课程教学时学生分组过大,很多学生得不到锻炼的情况出现,最终影响或者达不到实验教学目的。因此,在高校实验课程教学中,除了合理配置实验设备外还应该通过改进实验教学方法,优化实验组合形式来达到实验教学目的。可以通过布置任务、自由组合、团队合作等方法使所有学生都积极主动地参与到实验教学中去,都能动手,都能总结讨论,最终达到实验课的教学要求:既提高了学生的动手能力又培养了他们的团队合作能力。 五、充分利用多媒体教学设备,从多方面改进实验教学方法 现代科技的发展,给课程教学带来了很多便利。在电子技术实验课程教学中引入多媒体教学方式,能大大提高实验教学的效果。多媒体教学手段有如下几点优势:第一,在课前教师可以组织学生观看实验教学视频或者让学生自行通过网络观看视频,熟悉实验基本操作方法和操作流程。实现实验教学的统一规范。第二,在教学进程中可以根据需要,反复对学生播放实验操作视频,如对电子器件的放置方式,线路的布置,仪器的使用等方面分解动作,教师可以详细向学生讲解各个步骤的操作要领,使学生对每一个步骤,每一个动作都有深刻的理解和认识,并且能通过视频来改正自己在操作方面出现的各种不正确和不规范的动作,使学生有据可依。第三,利用多媒体设备还能缓解高校实验设备紧张的情况,随着计算机技术的快速发展,出现了很多虚拟实验室教学软件,为电子技术实验教学带来更大的便利,使学生能在实验室以外的地方动手操作实验,不仅提高了学生的实验兴趣,还大大增强了他们对实验内容和步骤的理解。 作者:胡灿 单位:湖南环境生物职业技术学院 电子技术论文:电子技术档案护理管理论文 1资料与方法 1.1一般资料 本院是隶属于武威市的三级乙等肿瘤专科医院,目前开放床位500余张,临床护理单元12个,特殊护理单元11个,护理人员370人,其中本科学历56人,大专202人,中专112人;副主任护师3人,主管护师29人,护师89人,护士249人。 1.2方法 1.2.1传统纸质档案管理 2010—2011年护理部将所有护士的毕业证、身份证、执业证、资格证复印件按科室装订成册并定期更新,将荣誉证、进修结业证等复印件按类别分别装订成册,并定期更新。 1.2.2电子技术档案管理 2012—2014年护理部按来院时间为护理人员编写档案号,以护理人员的姓名及档案号为名称建立文件夹,将毕业证、身份证、执业证、资格证、荣誉证、进修结业证等各类证件的扫描件以子文件夹形式保存于其中;将护理人员基本情况登记表(包括护理人员的基本信息,学历,职称,家庭情况,奖惩记录,科研及论文情况,每月护理部理论、操作抽考成绩,进修情况等)存入文件夹内,形成电子技术档案。护理部定期或不定期更新技术档案并保留备份。 1.3评价指标 对比分析两组管理方法更新、整理一次花费的时间,资料保存的完整性以及护理管理人员对两种管理方法的满意度。 1.4评价方法 工作人员分别记录更新一次档案所需时间,每月一次;每月统计科室、个人审核资料保存是否完整;采用自行设计的满意度调查表,每季度对护理管理人员进行满意度调查,并汇总结果。 1.5统计学方法 采用SPSS17.0统计软件进行数据处理,计量资料采用t检验,以x±s表示,计数资料采用χ2检验,P 0.01为差异有显著性。 2讨论 2.1节省时间,提高工作效率 在电子技术档案中,可以通过计算机搜索功能,快速查找相关人员的资料,方便护理部对全院护理人员进行培训、考核,同时还可以客观了解护士继续教育以及科研论文等情况。观察组在更新、整理技术档案时消耗的时间较对照组明显减少(P 0.01)。通过电子技术档案,护理管理人员可随时了解护士个人的工作表现及晋升情况,动态掌握护理人员资料,改变了以往因人员资料繁多查询困难的局面,节省了时间、人力、物力,提高了管理人员的工作效率。 2.2资料保存完整 纸质版档案在办公室搬迁、借阅、保存不当等情况下可能会遗失,而电子技术档案管理充分利用了计算机的优点,弥补了纸质版档案管理的诸多不足,使得资料保存更完整。观察组资料保存较对照组明显完整(P 0.01)。护理部对全院护理人员的电子技术档案存有备份,要求科室管理人员对科室护理人员的技术档案也存有备份,保证了资料的完整性,减少了资料遗漏、丢失等现象。 2.3提高管理人员工作满意度 护理部存有全院护理人员的电子技术档案信息,并由专职人员管理,负责完善基本情况登记表,各类证件扫描件的存储,理论、操作考核成绩的录入,并负责定期更新;各护理站及特殊护理单元均有科室护理人员电子技术档案,由护士长或护理组长负责。电子技术档案的实施减少了管理人员整理、更新技术档案的时间,且方便查阅,增加了管理人员与护士、患者沟通交流的时间,提高了护理管理人员工作满意度。表3显示,观察组管理人员满意度明显高于对照组(P 0.01)。 2.4体现人文关怀 护理人员家庭关系的建立便于紧急情况下护理管理人员查找其相关信息,了解护理人员的家庭背景,方便护理部主任、护士长与护士间的沟通,帮助护士解决生活中的困难。对护理人员的人文关怀,可激发护理人员工作积极性,提高护理质量。 2.5节约人力及资源 改变了以往各类证件复印件由各科室护理人员复印、上交护理部、护理部工作人员按类别顺序排列的工作方式,电子技术档案管理由护理人员将各类证件的扫描件通过QQ等方式传至护理部,护理部按技术档案号入册,节省了护理人员复印、上交档案所花费的时间,节约了护理部工作人员整理、更新技术档案的时间,同时也降低了纸张的消耗,节约了人力及资源。 3小结 护理管理是一个持续的、动态的过程,是护理部与护士长及护士共同实现护理目标的活动过程,管理的对象包括人、财、物、时间、信息五大要素。而信息技术的飞速发展也带动了医疗卫生的信息化,护理事业的发展也趋向于信息化。我院护理部充分利用计算机优势,对护理人员的档案实行电子管理,实现了科学护理管理的目标,使护理管理工作更加专业,从而有效推动了基层护理管理事业的信息化发展。 作者:张彦芳 郭玉梅 张晓霞 张王莹 单位:甘肃省武威肿瘤医院 电子技术论文:纳米光电子技术论文 一、纳米光电子的相关概念 纳米光电子主要是研究在所有纳米结构中各个电子以及光子存在的相互作用。将光电子以及纳米电子的相关技术相互结合共同组成了纳米光电子技术。传统的半导体硅并不具备发光的基本功能,但是引进了纳米技术以后,能够发出一种非常耀眼的光,同时开设了一门新兴的纳米光电子。 二、纳米光电子技术的发展 新时代的纳米电子技术能够快速的制作各种单电子存储,同时还可以制作一些非常精巧完美的微电子机械以及电机械系统。随着现代纳米技术的不断进步与发展,集成电路也将成为一种比较先进的半导体器件,并成为了未来发展的新方向。如今的信息社会对于所有使用的集成电路具有的集成度的各种要求也逐渐增高,这就导致人们不断突破尺寸具有的极限途径。在新的社会形势下,纳米电子以及纳米电子光技术应运而生,并成为了半导体科学以及各种工程研究的重要领先技术。光电子技术属于电子技术以及光电子技术的结合体。二十世纪以后,光电子技术逐渐发展,并取得了一定的进步。将光电子技术以及纳米技术巧妙的相互融合最终形成了纳米光电子技术,成为了未来电子技术不断发展的新领域。如今的二十一世纪,也为光电子技术以及纳米光电子技术发展提供了新的机遇。 三、纳米光电子各个器件的具体分类 3.1纳米光电技术探测器 如今的纳米光电技术探测器主要是利用纳米光电子的基本材料进而不断发展而来。这种微型的探测器主要由纳米丝以及各种纳米棒共同组成,例如,超高灵敏度红外探测器等。 3.2纳米发光器件 引进纳米光电子的相关技术并利用纳米光的基本材料,利用纳米光刻技术,最终研制出新兴的纳米发光器件。主要有利用纳米粒子等材料制作完成的一种硅发光二极管,使用各种纳米尺寸制成的可以实现调谐的纳米发光二极管。 3.3纳米光子器件 纳米量子机构以及量子电路等各种集成技术都蕴含着非常深奥的研究内容。例如,利用三维光电子自身的晶体天线,还可以利用光子晶体技术二极管,以及无损耗产生的光电波,光开关等,这些都属于先进的纳米光子器件,在量子保密通信中的各种重要的关键器件,都是利用纳米光子器件完成的。 3.4纳米显示器 纳米显示器主要包括碳纳米管显示器,还有一种碳纳米发生显示器等。如今的纳米电子学还有纳米光子学以及先进的磁学微电子,自身具有的极限线宽都是70nm,这种先进的技术通过几十年的研究就完成了。为了能够在最短的时间内完成新兴的器件,使用单原子具体的操作方式成为重要的研究方向,并且,利用这种先进的技术能够制成计算机,并且能够有效的提升计算机自身的计算能力,甚至可以提高上千倍,但是需要使用的功率只有现在计算机的使用功率的百万分之一。如果使用先进的纳米磁学,计算机具体的信息存储量甚至能够达到上千倍。使用纳米光电子能够提升通信带宽的上百倍。另外,除了以上介绍的各种器件,还可以从广义上分析,纳米器件还有分子电子器件,这种器件无论是在材料上还是在使用的原理上都与上述的半导体量子器件存在较大的差异。 四、结束语 综上所述,以往的各种科学技术为二十一世纪的高科技奠定了良好的基础,并提供了有效的理论依据。虽然,如今的纳米电子技术以及纳米光电子技术仍然处于初级发展阶段,但是,随着各种纳米技术的不断发展,以往传统的集成技术早就已经无法适应时展的新需求,这就需要纳米电子技术以及纳米光电子技术的不断发展,不断满足社会时展变化的新的需求,在新的社会形势下,这种新兴的技术也终将会逐渐普及并改善人们的生产生活。 作者:杨兆国 单位:贵州工程应用技术学院理学院 电子技术论文:学生课堂教学电子技术论文 一、采用启发式教学,促进学生思维能力的发展 根据职高电子技术课堂教学的现状分析,很多学生对学习不感兴趣。为了提高学生学习的积极性,使他们在课堂学习中能主动地对知识进行探究,树立自主学习的意识,教师要从教学方式上进行改进,摆脱枯燥单调的教学方式,运用启发式教学来使学生对知识进行深入思考,提高他们解决问题的能力。例如,电子技术教材中对放大电路工作是否正常的判断,一般是和教材中给出的集成电路各引脚的静态工作电压相比较进行的,如果数据一致,则放大电路正常工作;如果数据不一致,则放大电路工作异常。这种方法在使用时很不方便。如果教师在进行教学时对教材内容照搬,在学习过程中不能有效发展学生的思维,使他们在考虑问题、分析问题时的思路单一,不利于学生创新思维的形成和发展。在教学电子技术理论知识时,教师在学生对知识进行探究时,对他们进行引导和启发,使学生能有效理解和掌握电子技术专业知识,促进他们能力的提高。 二、加强实践教学,提高学生综合能力 职高学生的知识能力不同,他们接受知识的速度也不同,针对学生的知识差异,教师要重视培养学生的电子技术运用技能,让学生多实践,提高他们解决实际问题的能力。在教学过程中,教师可以给学生布置一些创造性的工作,让他们在理论知识的引导下进行动手操作,在深入研究过程中,提高电子技术综合能力。在培养学生的动手操作能力时,教师要把生活中的实际问题引入到情境创设中,提高学生的探究兴趣,使他们积极主动地进行操作,提高学生运用知识的能力,并让他们在操作过程中摆脱思维定势的束缚,发展创新思维。在教学过程中创设动手操作情境,能有效激发学生的参与兴趣,使他们积极地和教师进行知识的探讨,并能让学生在主动探究过程中理解知识,提高对电子技术理论知识的掌握,形成较高的电子技术能力。学生通过动手操作,能深刻理解学习的知识,他们的学习兴趣被极大地调动起来。除了在课堂教学时结合实践进行学习,教师还可以让学生把学习电子技术的场所引申到课外,给他们布置一些开放性的作业任务,让学生积极地开动脑筋,充分运用已有的电子技术知识进行思考和创新,在完成教师布置的任务同时,也让学生感受到了学习的乐趣,体会到了创造性学习的成就感。 三、优化教学策略,有效整合教材内容 由于电子技术发展迅速,学校的电子技术专业教材不及时更换,就会出现教材陈旧的问题。在教学时,教师要根据电子技术发展的现状来对教材内容进行调整,把一些过时的知识内容删除,同时要多介绍一些现代化的先进的仪器的使用方法,让学生学到真正实用的知识,提高他们的综合素质和能力。 (一)突出教学的重难点,提高学生对知识的理解和运用 随着社会的快速发展,对具有高技能人才的需求越来越多。教师在进行教学时要根据学生专业的发展方向,以提高学生的专业技术能力为主,在让学生理解重点知识的同时,要设计相关的实践操作,让学生在手脑结合的状态下获得提高和发展。在以发展学生的综合素质的前提下,教师要明确该课程在整个教学计划中的地位和作用、基本要求、基本内容和本课程与前后课程的联系。在进行教学设计时,教师要综合分析学生的知识水平和接受能力,从学生的角度出发,充分分析、研究课程内容,合理制定授课计划,突出每一章节的重点、难点等教学内容。 (二)精心选择教学内容,激发学生的创新思维 在进行教学时,教师要对教材内容进行有效整合,并运用多样化的教学方式来调动学生的积极性。教师要压缩分立元件电路的内容,删除陈旧的内容;以集成电路为主,结合典型电路讲清基本概念、基本理论和基本分析方法,并着力讲清讲透。重视器件的外特征性和应用。加强课堂练习及典型例题的讲解,提高学生的综合分析与解题能力。学生要想学好电子技术,必须学会分析和计算。我们在授课时对各章节的典型例题的分析、计算内容一定要给予讲解,有利于学生巩固概念,启发学生的思维,使学生熟悉解题步骤、方法及结论的分析,如三极管放大电路的分析与计算,首先要教会学生了解电路的组成,说明各元器件的作用,分析电路的直流通路,从而计算静态工作点;然后学生画出交流通路,求出其动态参量。讲过典型例题后,再出一定量的课堂练习,让学生亲自体会电路的分析过程,形成分析思路,做到学习内容的丰富性、多样性。 四、运用成功激励帮助学生树立学习自信心 自信心在学生学习过程中能起到强大的促进作用,教师要在教学中注意培养学生的学习自信心,用“天生我才必有用”的信念去支持学生、鼓励学生、引导和教育学生,让他们热爱电子技术专业,并能为了提高自己的综合深入探究专业知识。在职高电子技术教学中,教师要让学生从探究简单的问题开始,在学习的过程中体验到成功,并对学生取得的进步进行表扬,激励学生能更积极地进行学习。在学习过程中,教师要注意引导学生树立学习电子技术专业知识的信心,使他们能在自主意识下深入探究知识。 五、结语 总之,要使高职电子技术教学不断完善,需要教师用创新的精神进行教学设计,并不断提高自己的专业知识水平,能灵活解决学生提出的各种专业问题,用教师的人格魅力和专业技能来影响学生,使他们把教师作为学习的榜样,在主动探究意识下进行电子技术知识的学习,通过实践来深入理解知识内容,使学生不断提高专业技术能力,成为高素质的专业人才。 作者:张海山 单位:站北省廊坊市三河市职业技术教育中心 电子技术论文:模拟电子技术教学改革论文 一、目前模电教学中存在的问题 存在的问题1:课程理论性强,概念抽象,章与章之间的内容相互脱节,知识跳跃性大。存在的问题2:教学方式中绝大部分教师仅采用讲授法,缺少理论联系实际,学生接受较困难。存在的问题3:考试方式单一,往往以一张试卷定“终身”,缺少对学生的过程考核和实际动手能力的考核。存在的问题4:实验开设主要是一些验证性实验,缺少创新性实验的训练,对学生的自主动手能力的培养较少,往往是老师讲一步学生跟着做一步,学生不动脑筋,依葫芦画瓢。针对以上存在的四方面问题,本文提出在模拟电子技术的教学内容、教学方式、考试方式等方面进行一定的改革。 二、以CDIO工程教育模式为指导 模拟电子技术是电类工科的专业基础课程,对学生工程素质的培养应该从基础课程的学习开始抓起,而不能仅仅从某几门专业课程学习才重视工程素质能力的培养,工程能力的培养是一个系统工程,应该贯穿于整个大学教学环节中。CDIO,即构思、设计、实施和运作。这是产品开发的四个阶段,让学生主动参与到这几个阶段中,培养其工程能力。CDIO工程教育模式具有大工程理念、注重综合素质的培养、密切联系产业实际和系统的工程教育改革四大特点。模拟电子技术虽然是专业基础课,但是以项目制方式进行授课时是比较容易实现CDIO工程教育模式的嵌入的。 三、模拟电子技术教学内容的改革 模拟电子技术课程教学内容的改革以四大项目的设计、制作为基础,全面覆盖模电的所有理论基础知识,使学生在学中做(Learning-By-Doing),做中学(Doing-By-Learning),理论联系实际,提升学生的工程素质。尊崇理论学习到软件仿真,软件仿真到实物制作的学习流程。四大项目分别为:直流稳压电源的制作与调试、实用助听器的制作与调试、远距离调频无线话筒的制作与调试、温度指示器的制作与调试。项目一:直流稳压电源的制作与调试。项目包涵的知识、技能有:二极管和三极管的识别与检测、桥式整流电路的应用、电容滤波电路的应用、运放构成的比较器的应用、基准稳压电路的分析与检测、小功率直流稳压电源的制作与调试等。项目二:实用助听器的制作与调试。其基本任务是将接收到的微小音频信号经过放大电路、功放推动而提供能量足够的音频信号。项目包涵的知识、技能有:三极管基本放大电路原理与分析(包括共射放大电路、共集放大电路和共基放大电路)、多级放大器的特点、负反馈在放大电路的应用等。项目三:远距离调频无线话筒的制作与调试。项目包涵的知识、技能有:正弦波振荡电路工作原理,掌握RC振荡电路、LC振荡电路和石英晶体振荡电路的原理和各自的特点,掌握振荡频率的计算方法。了解无线电信号的调制、传输和解调原理及作用。为信号的无线通信原理的学习打下基础。项目四:温度指示器的制作与调试。其基本任务是利用集成运放电路,制作一款温度指示器。项目包涵的知识、技能有:集成运算放大器在分析问题时的虚断和虚短的概念掌握;集成运放的线性应用和非线性应用等。此外,学习并制作完以上的四大项目后,要求学生在若干设计题目中选择一个作为本课程的课程设计,要求学生进行电路设计、PCB板制作、器件的购买与焊接、电路的调试与运行,写出制作文档,并对整个制作过程进行陈述与答辩。 四、模拟电子技术教学方式方法的改革 模拟电子技术的教学很多高校还是采用纯理论教学方法,使得理论脱离实际,学生学习枯燥,缺少兴趣与动力,教师教学满堂灌,事倍功半,效果不佳。采用BOPPPS的教学模型教学并使用LBD的教学方法,采用这样的教学方法的改革会使教学效果明显提高。 1.BOPPPS的教学模型。 BOPPPS是将一堂完整的课程教学分成六个阶段,依序为暖身/导言(Bridge-in)阶段、学习目标/结果(Objective/Outcome)阶段、先测(Pre-assessment)阶段、参与式学习(ParticipatoryLearning)阶段、后测(Post-assessment)阶段和摘要/总结(Summary)阶段。 2.LBD的教学方法。 所谓LBD的教学方法,即学中做(Learning-By-Doing)。以下即对LBD教学方式在模拟电子技术中的基本共射放大电路的教学作一个案例,整个案例分为四步。(1)原理讲述。首先是引入分压式偏置稳定电路的意义和重要性;然后讲述电路构成及各器件的作用,并与固定偏置电路进行比较;依次进行电路的静态分析及静态工作点的分析计算;最后进行电路的动态分析,通过微变等效电路计算电路的输入电阻、输出电阻和电压放大倍数。(2)仿真实验。以下仅对分压式偏置稳定电路的电压放大倍数Au进行仿真。(3)实物制作。仿真完成后,要求学生根据仿真原理图绘制PCB板,PCB版电路图,然后购买元器件并焊接进行系统调试运行。最终做出共射放大电路的实物。(4)学结。要求学生对原理学习、电路仿真和实物制作进行总结。同时教师对学生的仿真和实物制作的效果进行评判记载,作为过程性学习成绩。 五、模拟电子技术考核方式的改革 为进一步深入推进课程考核评价方式改革工作,并以此深入推进XX学校的“五大教学改革”。考核方式要从纯理论的试卷考试向学生的能力考核转变,增加过程性考核的权重,削弱期末考试的权重;增加能力考核的权重,削弱理论考试的权重。针对模拟电子技术课程,为进一步提高学生理论联系实际的能力、学习迁移能力和动手能力为目的,改变原有考试方式,即加重学生的过程学习考核权重和加强学生的动手能力的考核为主。课程总成绩由以下四个模块构成:期末理论考试占40%;课程设计实物制作占20%(学生要答辩并提供制作报告);四个项目的过程性检测占30%;平时作业占10%。 六、总结 本文以CDIO工程教育模式为指导,在模拟电子技术教学内容的组织上提出了项目制,并理论联系实际地涵盖了模拟电子技术的所有基础理论和基础知识;在模拟电子技术教学方式、方法的改革上提出了BOPPPS教学模型的课堂应用并结合LBD教学方法,使学生在趣味中学习,实现“教、学、做”的一体化;针对现有考核内容的局限性和考核方式、方法的单一性提出了注重学生工程技术能力和注重学生过程性学习效果的过程性考核为重点,减少期末结果性考核的权重。经过近两年本人在模拟电子技术课程教学的改革实践证明,学生学习效果有了明显提高,教师教学也事半功倍。 作者:包宋建 单位:重庆文理学院电子电气工程学院 电子技术论文:考试模式下模拟电子技术论文 一、考试模式改革内容探讨 为了实现对学生全方位的考核与测试,我们将模拟电子技术课程基本理论、EDA软件设计以及电路实验操作进行综合,形成一套模拟电子考试体系,该体系主要包括基础理论考核、EDA仿真软件设计以及电路实验验证环节。具体考核形式如下:本课程通过测试学生能否在规定的时间内完成本课程主要知识点的电路原理的验证实验。该课程总评成绩的评定是结合综合测试和平时成绩两部分综合考核,各占成绩的50%。其中平时成绩给定方式为划分5个等级,分别为优、良、中、及格以及不及格。考核的内容分别为:上课缺勤率、教学互动情况、课堂作业完成情况、实验内容充实与完整性情况。其中综合测试成绩主要通过理论分析、仿真设计、现场调试操作以及数据测量与分析这几部分构成,最后根据完成电子系统的整体性能给定成绩。具体评分标准如下:1.每个学生需独立完成三个实验和仿真电路的搭建,每个电路原理图5分,完成电路搭建的学生,监考老师会在其上机测试的试卷上进行电路设计打分。2.在理论计算完成之后,根据每个电路原理图,完成相应要求的答题,仿真结果与实验测试结果分别写在测试卷上,其具体评分标准在上机实验测试卷注明。由于本课程涉及知识点多,知识面较广,故对学生在知识的融会贯通能力上要求较高,不但要掌握模拟电路基础理论,还要熟悉EDA仿真软件设计,最后还要熟悉实际电路操作,进行实验验证。 二、课程考试改革体系实际案例 以二级反馈电路设计考题为例,要求针对这一考试题目,学生掌握以下三点:1.掌握放大器基本原理;2.掌握基本放大器和负反馈放大器的放大倍数间的关系;3.掌握负反馈放大器能改善输出波形的原理。考试题目为:(1)当开关放在位置“1”时,请判断此电路中引入的反馈网络是哪些?反馈的信号是直流还是交流信号?是正反馈还是负反馈?哪种组态?对电路的哪些性能有影响?(2)首先,调节静态工作点,设置Vc1=5.2~5.6V,Vc2=4.5~4.8V,当输入电压设置在1~3mV时,分别求出开关放在位置“1”与位置“2”时的交流信号输出与输入的电压之比。(3)观察输入波形的失真并改善:输入信号的频率保持1KHz,逐步增大输入信号Vi,使输出波形出现失真,(Vi=10mV)(a)在无反馈的情况下(但有Rf的负载效应,即Rf与RL并联),记录此时的VO值,观察波形。(b)在上述情况下,接入负反馈回路,观察输出波形。然后增大输入信号使输出也为VO值,观察并比较两波形。通过上述三个问题,学生首先要对电路进行理论分析,综合所学基础理论,对反馈形式进行判定。然后再运用EDA软件,例如EWB软件,对电路进行设计,并完成仿真,得到两个开关位置下的交流信号电压放大比例,同时在实验平台上构建实际电路进行验证。最后,通过EDA仿真手段与实验电路验证组合的方法,结合EDA中模拟示波器与实际示波器输出波形,完成输入输出波形记录,理解反馈电路对于波形失真的改善原理与效果。综合上述操作,进行考试打分。各个子模块都有分值标定。经过三个模块的考核,综合测试学生的基础理论水平、EDA仿真软件设计能力以及实际电路搭建及操作能力。教师则针对新的考试体系出现的新情况、新现象进行总结,进一步提高学生的综合素质与专业水平,使得学生真正能够达到理论与实际结合,甚至能够提出富有创新意义的课程学习思路。 三、结论 经过两轮考试体系的实践,调查结果表明,学生对该考试模式改革的积极性较高,认为其比较符合当代大学生对于考试模式多元化的需求。与传统单一、结果式考试模式相比,该考试体系为过程式模式,更注重学生对于考试细节的领悟,而不是单单去做练习题,需要对模拟电路技术这门课程理论以及该课程涉及的相关技术进行系统的学习和掌握,提高学生的综合能力,使其能够学以致用。 作者:樊启高 沈锦飞 单位:江南大学物联网工程学院 电子技术论文:高压直流输电和电力电子技术论文 1高压直流输电系统的设备及技术应用 1.1高压直流电网的技术发展 欧洲专家介绍了近海岸直流电网示范工程的研究结论,这项研究工作包括近海岸间歇性能源,直流电网经济,控制保护等问题。两个著名硬件设备开发商参与了该项目,完成用于测试控制技术开发的低功率模拟器,并证明保护算法可用于直流电网,开发出了基于电力电子和机械技术创新的直流断路器;另有专家提出了利用有限的直流断路器操作,设计具有故障清除能力直流网络,模拟研究表明使用直流断路器可迅速隔离直流侧电网故障,即可在点对点的电缆方案中使换流器继续支撑交流网络。针对此问题,中国专家发言指出可采用全桥型子模块拓扑结构来清除直流侧故障,实现与电网换相换流器(LCC)相同的功能。德国专家提出了关于采用电压源换流器(VSC)的交直流混合架空线运行的特殊要求,虽然混合运行可提高现有输电通道的容量,但存在一系列挑战,包括利用可控、有效的方式实现多终端的操作管理,交直流系统的耦合效应,直流电压和电流匹配原则以及机械特性差异等。韩国专家提出了用于晶闸管换流阀的新型合成运行试验回路,该回路可向测试对象施加试验用交、直流电压和电流脉冲,并配置了可在试验前给电容充电的可控硅开关,以及为试验回路中晶闸管门极提供触发能量的独立高频电源。 1.2可再生能源的并网 美国专家提出了近海岸高压直流输电系统设计方案的可靠性分析方法,研究了平均失效时间和平均修复时间等可靠性指标,并结合概率(蒙特卡洛)技术来评估风速波动对风电场的影响,且评估不同的系统互联、系统冗余以及使用直流断路器与否等技术方案的能量削减水平,提议将能量削减作为量化直流电网可靠性的指标。为设计人员选择不同的技术方案、拓扑结构和保护方案提供依据。近海岸直流输电换流站选址缺乏相关的标准、项目参考及工程经验,难以给项目相关者提供合理的建议,并且可能会在项目的开发过程中引入风险。挪威专家针对此情况提出了一种从石油和天然气行业经验总结得出的技术资格要求,将有助于更加快速、高效、可靠地部署海上高压直流输电系统。 1.3工程项目规划、环境和监管 哥伦比亚和意大利专家提出了哥伦比亚与巴拿马电气互联优化设计方案,初步设计方案额定容量为600MW/±450kV,经过综合比较,方案优化为300MW/±250kV,400MW/±300kV的双极结构,并使用金属回线作为最佳的技术和经济解决方案。线路长度由原来的600km变为480km,但考虑到哥伦比亚输电系统的强度问题,决定保留原来的输电路线。贝卢蒙蒂第一条800kV特高压直流输电线路项目规划构想了额定参数为2×4GW/±800kV双极结构,直流线路长2092km,连接巴西北部与南部的直流输电工程方案;印尼第一条Java-Sumatra直流输电工程,额定参数为3GW/±500kV,双极结构,直流线路包含架空线和海底电缆,考虑采用每极双十二脉动换流器和备用海底电缆来提高系统的可靠性和可用率;太平洋直流联接纽带介绍了延长太平洋北部换流站寿命的最佳方案,将原有的换流器变为传统的双极双换流器结构,但保留多余的2个换流器阀厅,现以3.8GW/±560kV为额定参数运行。 1.4工程项目实施和运行经验 新西兰和德国专家提出“新西兰直流工程新增极3的挑战和解决方案”,该工程不仅要保证设备能承受较高的地震烈度,保障其在弱交流系统中安全稳定运行,还要设计合理的设备安装地点,以及新建极与原有极的一体化控制保护系统;巴西互联电力系统的Madeira河项目中SanAntonio发电厂对400MW的背靠背中第一个模块及额定参数为3.15GW/±600kV双极中的第一极进行充电,工程因交流系统没有足够的短路容量而延迟工期,后通过安装500kV/230kV联接变压器得以解决。印度的Champa-Kurukshetra±800kV/3GW高压直流工程首次在特高压输电工程中采用金属回线返回方式运行,输电线路长1035km,远期增加容量3GW,双极功率传输容量可达6GW;法国与西班牙东部互联案例中采用双回VSC-HVDC馈入交流网络,研究认为VSC-HVDC是首选的技术解决方案。 2FACTS装置及技术应用 2.1可再生能源并网 丹麦专家开发了多电平静止同步补偿器(STATCOM)通用电磁暂态模型,并基于伦敦Array风力发电厂多电平STATCOM现场测量和电磁暂态仿真结果对比研究进行了验证,仿真结果与现场测量结果比较相符,并显示出良好的相关性。 2.2提高交流系统的性能 加拿大专家提出了用于工程规划的通用VSC模型,开发了基于PSS/E的稳态和动态模型。验证了该模型部分交流侧和直流侧故障,结果表明具有良好的相关性,可在新的工程规划和规范研究中应用。伊朗专家提出了分布式发电并网中基于自适应脉冲VSC的新型控制方法,与另外两种控制方法相比,谐波补偿和电能质量改善比较表明,分布式发电中谐波含量减少,从而减少谐波注入交流网络。“智能电力线路(smartpowerline,SPL)实验研究项目”引入了在架空输电线路嵌入微型变电站的概念。电源交换模块,保护模块和在线监测系统可使输电线路变得更智能,该技术还可以用于管理功率潮流和额外参数测量。 2.3FACTS工程项目规划、环境和监管 印度专家进行了动态补偿装置在印度电力系统的配置及选址研究,以易受故障扰动影响的印度西部地区为重点研究区域,并提出了无功功率控制补偿器的最佳位置和动态范围。 3电力电子设备的技术发展 3.1直流断路器、直流潮流控制器和故障电流限制装置 Alstom进行了120kV直流断路器的开发和测试研究,该断路器包括电力电子元器件,超快速机械断路器,串联电容器和避雷器等重要组成部分,可在5.3ms内开断电流。ABB提出混合型直流输电工程断路器为未来高压直流系统的解决方案,描述了混合直流断路器的详细功能、控制方式和设计原则,混合断路器的优秀部件同样为超快速机械断路器。ABB的专家还提出了低损耗机械直流断路器在高压直流电网中的应用,其可替代混合直流断路器,开断参数最大为10kA/5ms。断路器包含电磁制动器、并联谐振电路,已完成一个额定参数为80kV的断路器样机,并成功通过了开断目标电流的试验。 3.2新型半导体设备和换流器拓扑 ABB的专家提出一种理想的可应用于电力电子直流断路器的功率半导体(bi-modeinsulatedgatetransistor,BIGT),BIGT是同时具有绝缘栅双极型晶体管(IGBT)和二极管结构的单一元件,额定电压为3.3~6.5kV。 作者:饶宏 李凌飞 许树楷 单位:南方电网科学研究院
计算机视觉论文:计算机视觉下食品工业论文 1计算机视觉技术概述 1.1自动化程度高 计算机视觉可以实现对农产品的多个外形和内在品质指标进行同时检测分析,可以进行整体识别、增强对目标识别的准确性。 1.2实现无损检测 由于计算机视觉技术对农产品的识别是通过扫描、摄像,而不需要直接接触,可以减少对所检测食品的伤害。 1.3稳定的检测精度 设计的运行程序确定后,计算机视觉技术的识别功能就会具有统一的识别标准,具有稳定的检测精度,避免了人工识别和检测时主观因素所造成的差异。 2计算机视觉技术在食品检测中的应用 20世纪70年代初,学者开始研究计算机视觉技术在食品工业中的应用,近几十年电子技术得到快速发展,计算机视觉技术也越来越成熟。国内外学者在研究计算机视觉技术在食品工业中的应用方面主要集中在该技术对果蔬的外部形态(如形状、重量、外观损伤、色泽等)的识别、内部无损检测等方面。国内有关计算机视觉技术在食品业中的应用研究起始于90年代,比国外发达国家晚20多年,但是发展很快。 2.1计算机视觉技术在果蔬分级中的应用研究 计算机视觉技术在食品检测中的应用研究相当广泛,从外部直径、成熟度的检测到内部腐烂程度的检测都有研究。韩伟等[4]采用分割水果的拍摄图像和新的计算机算法计算水果的半径,进而得出果蔬的最大直径。研究表明,该算法不仅降低了计算量而且提高了计算精度,此方法用于水果分级的误差不超过2mm,高于国际水果分级标准所规定的5mm分类标准差,可在工业生产中很好应用。李庆中[5]也利用图像的缺陷分割算法研究了计算机视觉技术在苹果检测与分级中的应用,结果表明此算法能快速、有效地分割出苹果的表面缺陷。孙洪胜等[6]以苹果色泽特征比率的变化规律为理论基础,结合模糊聚类知识利用计算机视觉技术来检测苹果缺陷域,检测不仅快速而且结果精确。刘禾等[7]通过研究认为苹果的表面缺陷可以利用计算机视觉技术进行检测,计算机视觉技术还可以将苹果按照检测结果进行分级,把检测过的苹果分成裂果、刺伤果、碰伤果和虫伤果等类别。梨的果梗是否存在是梨类分级的重要特征之一,应义斌等[8]通过计算机视觉技术、图象处理技术、傅立叶描述子的方法来描述和识别果形以及有无果柄,其识别率达到90%。杨秀坤等[9]综合运用计算机视觉技术、遗传算法、多层前馈神经网络系统,实现了具有精确度高、灵活性强和速度快等优点的苹果成熟度自动判别。陈育彦等[10]采用半导体激光技术、计算机视觉技术和图像分析技术相结合的方法检测苹果表面的机械损伤和果实内部的腐烂情况,初步验证了计算机视觉技术检测苹果表面的损伤和内部腐烂是可行的。冯斌等[11]通过计算机视觉技术对水果图像的边缘进行检测,然后确定水果的大小用以水果分级。试验表明,该方法比传统的检测方法速度快、准确率高,适用于计算机视觉的实时检测。朱伟[12]在模糊颜色的基础上,分析西红柿损伤部分和完好部分模糊颜色的差别,用分割方法对西红柿的缺陷进行分割,结果显示准确率高达96%。曹乐平等[13]人研究了温州蜜柑的果皮颜色与果实可滴定酸含量以及糖分含量之间的相关性,然而根据相关性,样品检测的正确识别率分别只有约74%和67%。刘刚等[14]从垂直和水平两个方向获取苹果的图像,并通过计算机自动分析图像数据,对苹果的外径、体积、以及圆形度等参数进行处理,与人工检测相比,计算机视觉技术具有检测效率高,检测标准统一性好等优点。Blasco.J[15]通过计算机视觉技术分析柑橘果皮的缺陷,进而对其在线分级,正确率约为95%。赵广华等[16]人综合计算机视觉识别系统、输送转换系统、输送翻转系统、差速匀果系统和分选系统,研制出一款适于实时监测、品质动态的智能分级系统,能够很好地实现苹果分级。王江枫等[17]建立了芒果重量与摄影图像的相互关系,应用计算机视觉技术检测桂香芒果和紫花芒果的重量和果面损伤,按重量分级其准确率均为92%,按果面损伤分级的准确率分别为76%和80%。 2.2计算机视觉技术在禽蛋检测中的应用研究 禽蛋企业在生产过程中,产品的分级、品质检测主要采用人工方法,不仅需要大量的物力人力,而且存在劳动强度大、人为误差大、工作效率低等缺点,计算机视觉技术可以很好的解决这类产品工业生产中存在的困扰。欧阳静怡等[18]利用计算机视觉技术来检测鸡蛋蛋壳裂纹,利用摄像机获取鸡蛋图像后,采用fisher、同态滤波和BET算法等优化后的图像处理技术,获得裂纹形状并判断,试验结果表明,计算机视觉技术对鸡蛋蛋壳裂纹的检测准确率高达98%。汪俊德等[19]以计算机视觉技术为基础,设计出一套双黄鸡蛋检测系统。该系统获取蛋黄指数、蛋黄特征和蛋形尺寸等特征,和设计的数学模型对比来实现双黄鸡蛋的检测和识别,检测准确率高达95%。郑丽敏等[20]人通过高分辨率的数字摄像头获取鸡蛋图像,根据图像特征建立数学模型来预测鸡蛋的新鲜度和贮藏期,结果表明,计算机视觉技术对鸡蛋的新鲜度、贮藏期进行预测的结果准确率为94%。潘磊庆等[21]通过计算机视觉技术和声学响应信息技术相结合的方法检测裂纹鸡蛋,其检测准确率达到98%。MertensK等[22]人基于计算机视觉技术研发了鸡蛋的分级检测系统,该系统识别带污渍鸡蛋的正确率高达99%。 2.3计算机视觉技术在检测食品中微生物含量的应用研究 计算机技术和图像处理技术在综合学科中的应用得到快速发展,在微生物快速检测中的应用也越来越多,主要是针对微生物微菌落的处理。食品工业中计算机视觉技术在微生物检测方面的研究和应用以研究单个细胞为主,并在个体细胞的研究上取得了一定的进展。殷涌光等[23]以颜色特征分辨技术为基础,设计了一套应用计算机视觉技术快速定量检测食品中大肠杆菌的系统,该系统检测结果与传统方法的检测结果具有很好的相关性,但与传统方法相比,可以节省5d时间,检测时间在18h以内,并且能够有效提高产品品质。Lawless等[24]人等时间段测定培养基上的细胞密度,然后通过计算机技术建立时间和细胞密度之间的动态关联,利用该关联可以预测和自动检测微生物的生长情况,如通过计算机控制自动定量采集检测对象,然后分析菌落的边缘形态,根据菌落的边缘形态计算机可以显示被检测菌落的具体位置,并且根据动态关联计算机视觉系统可以同时处理多个不同的样品。郭培源等[25]人对计算机视觉技术用于猪肉的分级进行了研究,结果显示计算机视觉技术在识别猪肉表面微生物数量上与国标方法检测的结果显著相关,该技术可以有效地计算微生物的数量。Bayraktar.B等[26]人采用计算机视觉技术、光散射技术(BARDOT)和模式识别技术相结合的方法来快速检测李斯特菌,在获取该菌菌落中的形态特征有,对图像进行分析处理达到对该菌的分类识别。殷涌光等[27]人综合利用计算机视觉、活体染色、人工神经网络、图像处理等技术,用分辨率为520万像素的数字摄像机拍摄细菌内部的染色效果,并结合新的图像处理算法,对细菌形态学的8个特征参数进行检测,检测结果与传统检测结果显著相关(相关系数R=0.9987),和传统检测方法相比该方法具有操作简单、快速、结果准确、适合现场快速检测等特点。鲁静[28]和刘侃[29]利用显微镜和图像采集仪器,获取乳制品的扫描图像,然后微生物的图像特征和微生物数量进行识别,并以此作为衡量乳制品质量是否达标的依据,并对产品进行分级。 2.4计算机视觉技术在其他食品产业中的应用研究 里红杰等[30]通过提取贝类和虾类等海产品的形状、尺寸、纹理、颜色等外形特征,对照数学模型,采用数字图像处理技术、计算机识别技术实现了对贝类和虾类等海产品的无损检测和自动化分类、分级和质量评估,并通过实例详细阐述了该技术的实现方法,证实了此项技术的有效性。计算机视觉技术还可以检验玉米粒形和玉米种子质量、识别玉米品种和玉米田间杂草[31]。晁德起等[32]通过x射线照射获取毛叶枣的透视图像后,运用计算机视觉技术对图像进行分析评估,毛叶枣可食率的评估结果与运用物理方法测得的结果平均误差仅为1.47%,因此得出结论:计算机视觉技术可以应用于毛叶枣的自动分级。GokmenV等[33-34]通过对薯片制作过程中图像像素的变化来研究薯片的褐变率,通过分析特色参数来研究薯片中丙烯酰胺的含量和褐变率的关系,结果显示两项参数相关性为0.989,从而可以应用计算机视觉技术来预测加热食品中丙烯酰胺的含量,该方法可以在加热食品行业中得到广泛应用。韩仲志等[35]人拍摄和扫描11类花生籽粒,每类100颗不同等级的花生籽粒的正反面图像,利用计算机视觉技术对花生内部和外部采集图像,并通过图像对其外在品质和内在品质进行分析,并建立相应的数学模型,该技术在对待检样品进行分级检测时的正确率高达92%。另外,郭培源等[36]人以国家标准为依据,通过数字摄像技术获取猪肉的细菌菌斑面积、脂肪细胞数、颜色特征值以及氨气等品质指标来实现猪肉新鲜程度的分级辨认。 3展望 新技术的研究与应用必然伴随着坎坷,从70年代初计算机视觉技术在食品工业中进行应用开始,就遇到了很多问题。计算机视觉技术在食品工业中的研究及应用主要存在以下几方面的问题。 3.1检测指标有限 计算机视觉技术在检测食品单一指标或者以一个指标作为分级标准进行分级时具有理想效果,但以同一食品的多个指标共同作为分级标准进行检测分级,则分级结果误差较大[37]。例如,Davenel等[38]通过计算机视觉对苹果的大小、重量、外观损伤进行分析,但研究结果显示,系统会把花萼和果梗标记为缺陷,还由于苹果表面碰压伤等缺陷情况复杂,造成分级误差很大,分级正确率只有69%。Nozer[39-40]等以计算机视觉为主要技术手段,获取水果的图像,进而通过分析图像来确定水果的形状、大小、颜色和重量,并进行分级,其正确率仅为85.1%。 3.2兼容性差 计算机视觉技术针对单一种类的果蔬分级检测效果显著,但是,同一套系统和设备很难用于其它种类的果蔬,甚至同一种类不同品种的农产品也很难公用一套计算机视觉设备。Reyerzwiggelaar等[41]利用计算机视觉检查杏和桃的损伤程度,发现其检测桃子的准确率显著高于杏的。Majumdar.S等[42]利用计算机视觉技术区分不同种类的麦粒,小麦、燕麦、大麦的识别正确率有明显差异。 3.3检测性能受环境制约 现阶段的计算机视觉技术和配套的数学模型适用于简单的环境,在复杂环境下工作时会产生较大的误差。Plebe等[43]利用计算机视觉技术对果树上的水果进行识别定位,但研究发现由于光照条件以及周边环境的影响,水果的识别和定位精度不高,不能满足实际生产的需要。综上所述,可看出国内外学者对计算机视觉技术在食品工业中的应用进行了大量的研究,有些研究从单一方面入手,有些研究综合了多个学科,在研究和应用的过程中,取得了较大的经济效益,也遇到了很多问题,在新的形势下,计算机视觉技术和数码拍摄、图像处理、人工神经网络,数学模型建设、微生物快速计量等高新技术相融合的综合技术逐渐成为了各个领域学者的研究热点,以计算机视觉为基础的综合技术也将在食品工业中发挥更加重要的作用。 作者:姚瑞玲 单位:四川工商职业技术学院 计算机视觉论文:基于计算机视觉的移动机器人导航 摘 要:针对跟随路径导引的移动机器人导航方式的灵活性较差、维护成本较高、功能单一的缺点,将计算机视觉用于移动机器人路径识别。首先对视觉传感器获得的视频图像进行处理,获得有用的特征目标,实现机器人对当前路径信息的理解。然后调用直行或转弯功能模块对机器人进行导航控制。实验结果表明,该导航方式具有较好的实时性和鲁棒性。 关键词:计算机视觉;移动机器人;路径识别;自主导航 现代机器人技术在人工智能、计算机技术和传感器技术的推动下获得了飞速发展,其中移动机器人因具有可移动性和自治能力,能适应环境变化被广泛用于物流、探测、服务等领域[14]。移动机器人的优秀技术之一是导航技术,特别是自主导航技术。由于环境的动态变化和不可预测性、机器人感知手段的不完备等原因,使得移动机器人的导航难度较大,一直是人们研究的重点[5]。 目前常用的一种导航方式是“跟随路径导引”[6],即机器人通过对能感知到某些外部的连续路径参考信息做出相应的反应来导航。如在机器人运动路径上敷设金属导线或磁钉,通过检测金属导线或磁钉的特征信息来确定机器人的位置。从导航的角度看,这种方法的优点是可靠性较高,但功能单一,如不能在行进的同时对目标进行识别、避障,对环境的适应能力较弱、灵活性较差、维护成本较高,因此限制了其在移动机器人中的应用。 随着计算机技术、数字图像处理技术及图像处理硬件的发展,基于计算机视觉的导航方式在机器人导航中得到广泛关注[68]。在实际应用中,只需要在路面上画出路径引导线,如同在公共交通道路上画的引导线一样,机器人就可以通过视觉进行自主导航。相对于敷设金属导线、磁钉等方法,这种方法增强了系统的灵活性,降低了维护成本。视觉信息中包含有大量的数据,要从中提取有用的信息,需要复杂的算法及耗时的计算。如何保证视觉导航系统在正确理解路径信息的前提下仍具有较好的实时性和鲁棒性,是该方法要解决的优秀问题。 1 视觉导航系统构成及工作过程 基于计算机视觉的移动机器人导航实验系统的硬件部分由计算机、USB接口的摄像头、LEGO实验用机器人组成。软件分为2部分,即图像处理和机器人运动控制。基于视觉导航的原始输入图像是连续的数字视频图像。系统工作时,图像预处理模块首先对原始的输入图像进行缩小、边缘检测、二值化等预处理。其次利用哈夫变换提取出对机器人有用的路径信息。最后,运动控制模块根据识别的路径信息,调用直行或转弯功能模块使机器人做相应的移动。整个工作流程如图1所示。 1.1 视觉导航的图像预处理 目前图像采集设备都具有较高的空间和灰度分辨率,精度高、数据量大。 实验中的原始输入图像是USB摄像头采集320×240像素的RGB格式图像,最大帧数30帧/s。 图像预处理的效果对后续哈夫变换检测路径信息的速度和准确性有很大影响。对整幅图像进行抽取时计算量过大、也无必要,故先将彩色图像转换为灰度图像,再将图像的大小依据最近邻域插值法原理[9]进行缩小以节约后续计算时间。在实验室环境下,经测试,将原始图像缩小到30%仍然能满足需要,处理时间缩短了72%。 由于图像传感器从时间和空间上对介质(光)采样,其图像质量对现场的非均匀光场和其他干扰因素非常敏感,二值化时,不同光照条件下阈值的确定是一件比较困难的工作。目前常用的阈值选取方法有双峰法、迭代法和 最大类间方差法[10]。从执行时间和处理效果2方面考虑,对3种方法比较后(结果如表1所示),在优先考虑实时性的前提下,选用双峰法来求取阈值。在实验室条件下,路径环境相对理想,黑色引导线与背景反差较大。在灰度直方图上,引导线和背景都形成高峰,对这2个峰值及谷底的求取也可简化,使用灰度级的最大值和最小值代替2个峰值,那么这2个峰值的中间值即可作为谷底用作图像的阈值。 地面的反光和阴影,以及不均匀的光照都会导致同一幅图像的二值化效果表现出很大差别,图2和图3是对同一幅图像在不同光照条件下二值化的结果,可以看到在光照条件2下会出现大量的黑点,这些黑点将严重影响提取路径信息的速度并且可能导致错误的路径信息。然而,相对于灰度、颜色特征,边缘特征受光照影响较小[11]。为此,对缩小后的图像先进行引导线的边缘检测,边缘检测后图像中引导线边缘像素灰度的对比度得到增强,通过实验确定合适的阈值,然后对图像进行二值化以提取路径信息。 1.2 引导线角度检测 2 视觉导航的机器人运动控制 机器人运动控制部分分为直行控制和转弯控制2部分。 2.1 直行控制 如果哈夫变换的检测结果表明是一条直线即机器人视野中只有1条主引导线时,则运行直行模块。实际中有2种情况需要考虑:一是机器人的初始位置不一定正对引导线,二是在机器人的机电配置中,左右轮子的马达运动不会绝对精确和对称。这些会使机器人在运动中出现侧偏。可采用下述方法进行直行控制:根据引导线在图像平面坐标中的位置来判断机器人的偏向。当引导线位于图像平面的左半边,说明摄像头的光轴与引导线不垂直且相对于引导线右偏,则命令机器人左转;当引导线位于图像平面的右半边,说明摄像头的光轴与引导线不垂直且相对于引导线左偏,则命令机器人右转;当引导线在图像平面两边均存在时,则命令机器人不偏转继续直行。机器人在前进过程中,根据图像平面中引导线位置不断调整方位,以一定的转动角度(转动角度尽量小,这样机器人的摆动幅度就会小)在直线路径上行走。 2.2 转弯控制 如果哈夫变换的检测结果表明是两条相互垂直的直线,即机器人的视野中出现转弯路口,则开始运行转弯模块。 机器人需要在距转角合适的距离处开始运行转弯模块,以保证机器人视野中始终具有引导线。如图4所示,AB段表示摄像头的纵向视野范围,C点为转角点,机器人需要知道自身在实际二维平面中相对于转角点C的距离即BC段距离。由图像信息获得现实世界坐标系中的参数,即所谓三维重建,这需要对基于计算机视觉的移动机器人导航系统进行摄像机标定。 鉴于移动机器人识别的引导线在地面上这一限制条件,并且摄像头固定在机器人上,可以选择机器人坐标系为世界坐标系,即世界坐标系与机器人同步移动。坐标原点为标定模板的左下角标定点的中心,Zw轴垂直地面,XwYw平面即为地面。在该坐标系下地面目标的坐标可以表示为(Xw,Yw,0),П甓模板由直径5 mm、相距10 mm共72个圆点构成,如图5所示。 3 实验结果及结论 实验中选用的LEGO移动机器人,其运动速度为8.57 cm/s(指令设定Power=25 RPM)。导航场地中画有宽1 cm的黑色引导线,实验要求中机器人完全根据引导线自主运动。实验中,识别1帧图像并且机器人根据识别的路径信息运行直行或转弯模块共需0.311 s,即机器人每处理1帧图像移动2.67 cm。实验室中的光照条件是机器人移动时的主要干扰,而锐利的引导线边缘受光照影响较小,对这些干扰有较好的滤除作用。经过在阴天白天、晴天白天以及开灯和不开灯的情况下、晚上开灯的情况下、遮盖物位于摄像头上方50 cm处形成阴影情况下,机器人能正确的沿引导线移动。同时,当摄像头视野范围内引导线消失即认为出现障碍物,机器人能发出前方有障碍物的报警信息。 可见上面所述方法有较好的实时性和鲁棒性有一定的通用性,使得该视觉导航方法具有一定的应用价值。只要光照条件变化不是非常剧烈,在工厂、医院、办公楼等环境中,机器人根据路径引导线可自主到达目的地。 当然,由于移动机器人活动场景的复杂性和动态特性,以及视觉处理的复杂性,视觉导航还有很多需要解决的问题,例如当导航场地出现较大面积的强烈反光、极暗的阴影时能否有效可靠的进行移动机器人的导航控制,这需要进一步研究。另外,如何将视觉系统与本系统机器人平台中的超声波传感器、光电传感器及声音传感器在空间、时间及数据上进行融合以提高系统的适应性和环境识别能力也是一个研究方向。 作者简介 赵 瑜 女,1983年出生,陕西西安人,硕士研究生。主要研究方向为非接触测量与可视化计算。 种兰祥 男,1960年出生,陕西合阳人,西北大学信息科学与技术学院副教授,中国科学院西安光学精密仪器研究所博士研究生。主要从事非接触测量、光电子技术和可视化计算方面的研究。 张万绪 男,1964年出生,山西运城人,西北大学信息科学与技术学院副教授。主要研究方向为智能仪器仪表。 注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文 计算机视觉论文:谈计算机视觉课程的教学创新 摘要:近年来,随着计算机视觉技术与应用的飞速发展,越来越多学生对这门课产生了浓厚的兴趣。文章是对我院计算机视觉课程教学经验的总结,讨论我们在教学过程中遇到的一些具体问题,主要包括教学内容和工程实例的选取、教学方法的几个注意事项,期待与同行们进行交流探讨。 关键词:计算机视觉;教学应用;教学改革 计算机视觉是人工智能学科中的一门重要课程。随着相关应用在多个领域中的出现,越来越多的学生开始对这门课产生了浓厚的兴趣。如何让学生能够在整个课程中保持盎然的兴趣,并为有志于深入研究计算机视觉的学生指明方向,成为我们教师首先应注重的问题。 在实际的教学工作中,通过不断摸索总结,我们认为,以实际应用引导学生的学习兴趣,既满足了学生想了解计算机视觉实际应用的需求,又加深了学生对于算法的理解,把算法放在一个实际应用中,学生可以理解怎么用,为什么这么用。在这样的目标导引下,我们从选择教材开始,准备教学内容(包括合理的应用实例的选择)、制作PPT、探索教学方法,形成了目前以实际应用为主导的创新教学体系,非常受学生欢迎。在此,我们对这期间遇到的问题,解决方法、心得体会做一个总结和思考,希望能对同行有些许参考作用。 1选择教材 在我们这个专业,每年的上研率基本都保持在50%左右。在本专业的研究生阶段,也开设了双语教学的计算机视觉课程。另外,毕业后选择参加工作的同学也基本都进入和本专业非常相关的一些单位,所从事的工作,都是和在学校学习的知识密切相关。 因此,如何让这门课程的教学既兼顾本科毕业就参加工作的那部分同学,又兼顾继续深造的学生的需求,也是在这门课程讲授的过程中,需要特别注意的一个问题。对于本科毕业就要参加工作的同学而言,需要“广度”,需要了解计算机视觉这门课在各个领域中的应用,在实际中接触到相关的项目或工作时,能够知道去哪里可以找到自己需要的参考资料;而对于要进一步深造的同学而言,则需要一定的“深度”,为研究生阶段的研究打下基础。 全盘考虑到这些学生毕业之后的去向,我们选择了两本教材。一本是贾云得教授编著,科学出版社于 2000年出版的《机器学习》[2],这是一部顺应了时代与教学发展要求的教材,对计算机视觉中的基本概念、基本算法、基本算法的应用、经典应用进行了由浅入深的介绍。内容涵盖了所有经典的数字图像处理与机器视觉方法,也对一些已经得到非常好实际应用的方法,如光流法等作了简要介绍。另外还选择了一本英文原版的计算机视觉的经典著作,Ramesh Jain 教授等所著的《Machine Vision》[3],机械工业出版社于2003年出版。这是国内外非常推崇的一本计算机视觉著作,该教材条理清晰,深入浅出,对计算机视觉的基本原理、算法、应用的介绍非常详尽。 在教学中,我们采用了英文的PPT,但主要用的教材是贾云得教授的《机器视觉》,这样中英文对照讲解,一方面加深学生对教学内容的理解,另一方面也为学生今后阅读专业的英文论文做了相应准备。 2教学内容和工程实例的选取 2.1选取教学内容 本课程之前,大学二年级的本科生已开设数字图像处理课程,但所讲的基本原理和算法都非常浅显,所以在教学内容的安排上,分为两大部分:数字图像处理部分和视觉部分。数字信号处理部分主要讲解在视觉部分会用到的一些基本算法,为后面进入计算机视觉部分打基础。这部分约占总课时的1/3。视觉部分的课时也分为两部分:算法讲解与实例讲解。在算法讲解部分,对计算机视觉的基本算法、经典算法都做了深入浅出的讲解。实例部分则选择了经典的工业应用,让学生能够对所学算法进一步加以理解。 2.2选取适当的工程实例 就计算机视觉的教学内容而言,各个孤立的算法和方法对本科生来讲,有些抽象不好理解。如果在教学上仅仅通过老师在课堂上的讲解,很难让学生深入地理解相关的教学内容,而选择一个触手可及且简单好理解的工程实例往往就会达到意想不到的教学结果,学生可以把课堂上所学的枯燥理论与现实中活生生的事物联系起来,从而加深对教学内容的理解。 通过反复比对、反复论证,我们选择了在讲解基本原理和算法之后,在课程结束前,专门留出课时讲解手机制造这个例子。手机现在是人手一部,是这些年青学子再熟悉不过的事物了,通过对手机主板、手机键盘的制造过程的讲解,把所学的算法都融合进来,学生在觉得有趣的同时,不知不觉就加深了对所学算法的理解。 另外,在教学的过程中,我们还不断穿插其他学生耳熟能详的实例,如数码相机原理中的一些算法的讲解,我们和学生一起探讨应该怎么选择数码相机。再有,滤波器算法、在课堂上对Photoshop功能的演示,与所学算法关联起来,学生都很容易理解接受。 3教学点滴 3.1点睛之笔 在第一节课的讲述中,我们的重点不在于Marr理论,而是告诉学生: 人工智能就是要让计算机像人一样,能够会听、会看…… 我们这门课程就是要让计算机“会看”,要像人一样会看。进而展示给学生一些我们精心挑选的图片,让学生自己判断,是不是自己的眼睛“骗了”自己,人眼和计算机看到的到底有什么不一样。 每次讲到这里,学生都会进行热烈的讨论,每个人都有不同的看法,每个人都有自己的坚持,不知不觉中,对这门课就产生了浓厚的兴趣,有了继续深入学习下去的愿望。在课堂讨论的最后,比较人眼对图片的判断以及计算机的判断后,让学生自己总结归纳,我们这门课到底要研究些什么,都有可能应用在哪些方面,然后对争议比较大的提议一一探讨。每到这个时候,大家的积极性就都被激发出来,在不断的争论与思想碰撞中找出正确的结论。 3.2拿身边的事物说“事” 计算机视觉课程的前半部分,多涉及到图像处理的一些常见算法。在讲授各种各样的滤波器和算子时,并没有针对各个滤波器和算子摆出一堆示例图片,让学生比较滤波前后的差异,从而很生硬地理解滤波器与算子的功能。取而代之的,我们首先以现在人手一台的数码相机为例提出问题,你为什么要选择你手里的这台数码相机?当初选这个品牌和型号时,你的考虑是什么?历年学生的回答几乎都是看网上测评,或者在网上看别人怎么说。这时列出我们收集到的各个品牌相机的测评报告,列出它们的优缺点,然后引导学生去思考,例如这个品牌的相机的缺点是照片发灰,不是很鲜亮,而另一个品牌的相机则绿的特别绿,红的特别红,为什么?那么有可能是哪部分的算法不够完善,为什么? 通过如此简单的对比,学生的积极性被完全激发。原来,数码相机这个几乎人人都有,大家都熟悉的“玩具”竟然和自己在课堂上学到的知识这么密切相关。 再有,就是利用学生们都熟悉的PS(Photoshop),演示现在所谓的“完美证件照”是怎么来的。为什么可以把疙疙瘩瘩的脸部皮肤变得光滑?在PS中,你就是点了一下鼠标,其实在后台,是加入了一个滤波器进行了滤波。各种这样的演示,学生都非常喜闻乐见。因为他们突然发现,原来那些事物,和我自己接触到这些看似枯燥的理论之间,还有这么深刻的联系。 还有一个很受学生欢迎的例子就是对于“鼓形失真”的讲解。我们的老师每次讲到这里,都不会简单告诉学生“鼓形失真”发生的原因是什么,应该怎么解决?老师都会问学生,明星为什么都一窝蜂去减肥?现在的女明星为什么都要去弄个“锥子脸”?课堂上就会出现一个小高潮,男同学和女同学的看法各异,彼此之间开始争论不休。此时再趁热打铁地问学生,如果拿着相机,离自己的鼻子一公分,会拍出什么样的效果?有学生开始拿出手机对着自己和别人开拍,有的学生开始头头是道地分析。每到这种学生都开始热烈讨论的时候,就可以适时引导学生往正确的方向去,让他们自己找到正确的分析解决方法,往往这个时候,学生都会颇有成就感,对于问题的理解也会特别的深刻。 3.3选择合适的实际应用 在所有理论讲解结束后,我们会留出2~4次课讲述计算机视觉在工业上的应用。这些年来,对于手机制造这样一个工业应用,非常受学生欢迎。正如“数码相机”这个例子一样,现在学生都是人手一部手机,是大家再熟悉不过的东西。这个例子涉及到了在前面理论讲述中的大部分算法,如二值图像的处理、模板匹配、高斯滤波器等。学生通过对这个工业应用的理解,更进一步加深了对算法的理解。 以讲解手机键盘的制造过程为例,向学生提出和前面所讲内容相关的问题,引导学生自发思考,如为什么选择模板匹配法,而不是采用其他更复杂更精确的方法等等。每到这个时候,课堂气氛总是分外热烈,学生各抒己见,在不断争论中,更进一步加深对课本上枯燥理论的认识。 在这里需要注意的问题是一定要一步一步提出问题,循循善诱,引导学生一层一层地深入思考。如果问题的答案过于“深藏不露”,则有可能触发学生的抵触情绪,无法继续深入地思考。 4结语 通过多年的教学摸索,我们认为,在计算机视觉课程的讲述中,以实际应用引导学生这样的教学方法非常可取,而且也收到了很好的效果。另外,除了制定好的教学大纲,并选择合适的教材外,根据学校现在的时间情况,我们选择了多媒体手段辅助教学,充分利用Matlab和大屏幕投影等方方面面的优势,结合多种方法进行教学,对讲好计算机视觉这门课,非常有益。 计算机视觉论文:计算机视觉导航综述 摘要:导航技术是移动机器人优秀技术,移动机器人又有多种导航方式,本文对各种导航方式进行了分析比较,提出由于计算机视觉理论及算法的发展,又由于和激光、雷达和超声在导航方面相比,视觉导航具有很多优点,因此视觉导航被大量地采用。根据移动机器人是在导航过程中对图像进行处理,实时性差始终是一个非常棘手的问题,提出解决该问题的关键在于设计一种快速图像处理方法。 关键词:视觉导航;移动机器人;图像处理 移动机器人是一种在复杂的环境下工作的具有自规划、自组织、自适应能力的机器人。移动机器人集人工智能、智能控制、信息处理、图像处理、模式识别、检测与转换等专业技术为一体,跨计算机、自动控制、模式识别、智能控制等多学科,成为当前智能机器人研究的热点之一。 在移动机器人的运动过程中始终要解决的是自身的导航与定位问题,相关技术研究中,导航技术可以说是其优秀技术,也是其实现真正的智能化和完全的自主移动的关键技术。也就是DurrantWhyte提出的三个问题:(1)“我现在何处?”;(2)“我要往何处去?”;(3)“要如何到该处去?”[1] 其中问题(1)是移动机器人导航系统中的定位及跟踪问题,问题(2)、(3)是移动机器人导航系统中路径规划问题。导航研究的目标就是没有人的干预下使机器人有目的地移动并完成特定任务,进行特定操作。机器人通过装配的信息获取手段,获得外部环境信息,实现自我定位,判定自身状态,规划并执行下一步的动作。 移动机器人的导航方式分为:基于环境信息的地图模型匹配导航;基于各种导航信号的路标导航、视觉导航和味觉导航等[2]。 环境地图模型匹配导航是机器人通过自身的各种传感器,探测周围环境,利用感知到的局部环境信息进行局部地图构造,并与其内部事先存储的完整地图进行匹配。如两模型相互匹配,机器人可确定自身的位置,并根据预先规划的一条全局路线,采用路径跟踪和避障技术,实现导航。它涉及环境地图模型建造和模型匹配两大问题。 路标导航是事先将环境中的一些特殊景物作为路标,机器人在知道这些路标在环境中的坐标、形状等特征的前提下,通过对路标的探测来确定自身的位置。同时将全局路线分解成为路标与路标间的片段,不断地对路标探测来完成导航。根据路标的不同,可分为人工路标导航和自然路标导航。人工路标导航是机器人通过对人为放置的特殊标志的识别实现导航,虽然比较容易实现,但它人为地改变了机器人工作的环境。自然路标导航不改变工作环境,是机器人通过对工作环境中的自然特征的识别完成导航,但路标探测的稳定性和鲁棒性是研究的主要问题[3]。 视觉导航,计算机视觉具有信息量丰富,智能化水平高等优点,近年来广泛应用于移动机器人的自主导航。视觉导航方式具有信号探测范围广,获取信息完整等优点,是移动机器人导航的一个主要发展方向[4]。目前国内外主要采用在移动机器人上安装车载摄像机的基于局部视觉的导航方式,如文献[4]中所提及的:D.L.Boley等研制的移动机器人利用车载摄像机和较少的传感器通过识别路标进行导航;A.Ohya等利用车载摄像机和超声波传感器研究了基于视觉导航系统中的避碰问题等。视觉导航中边缘锐化、特征提取等图像处理方法计算量大且实时性较差,解决该问题的关键在于设计一种快速的图像处理方法或采取组合导航方式[4-5]。 味觉导航是通过机器人配备的化学传感器感知气味的浓度,根据气味的浓度和气流的方向来控制机器人的运动。由于气味传感器具有灵敏度高、响应速度快以及鲁棒性好等优点,近年来许多研究人员在气味导航技术上做了许多研究工作。但该项技术能够真正应用到实际环境中的却很少,仍处于试验研究阶段。Figaro Engineering Inc.公司研制的氧化锡气味传感器,被广泛用于气味导航试验。石英晶体微平衡气味传感器、导电聚合物气味传感器和一种模仿哺乳动物鼻子功能的电子鼻等用于移动机器人味觉导航的传感器都处于试验阶段。目前的味觉导航试验多采用将机器人起始点和目标点之间用特殊的化学药品,如酒精和樟脑丸等,引导出一条无碰气味路径,机器人根据不同的道路跟踪算法,用气味传感器感知气味的浓淡和气味源的方向进行机器人导航试验。味觉导航的研究具有很好的研究价值,该种移动机器人可用来寻找化学药品泄露源。 由于计算机视觉理论及算法的发展,又由于和激光、雷达和超声在导航方面相比,视觉导航具有以下几个优点:首先,即使在丢弃了绝大部分的视觉信息后,所剩下的关于周围环境的信息仍然比激光雷达和超声更多更精确;其次,激光雷达和超声的原理都是通过主动发射脉冲和接受反射脉冲来测距的,因此当多个机器人同时工作时,相互之间可能产生干扰,而视觉由于是被动测量,因此多个机器人相互之间的干扰可以减少到最小;最后,激光雷达和超声数据的采样周期一般比摄像机长,不能及时对高速运动的机器人提供信息并作出规划,因此视觉传感器被大量地采用。目前移动机器人的导航大都采用基于视觉或有视觉参与的导航技术。最近二十年来,在未知或部分未知环境中,基于自然路标导航与定位技术的研究;视觉导航中路标的识别以及图像处理的新型快速算法的研究成为了计算机视觉的主要研究方向。 视觉导航主要完成障碍物和路标的探测及识别。国内外应用最多的是在机器人上安装车载摄像机的基于局部视觉的导航方式。P.I.Corke等对有车载摄像机的移动机器人视觉闭环系统的研究表明,这种控制方法可以提高路径跟踪精度。从视觉图像中识别道路是影响移动机器人导航性能的一个最重要因素。对于一般的图像边沿抽取而言,已有了许多方法,例如,局部数据的梯度法和二阶微分法。Trahanias利用视觉探测路标来完成机器人的导航。其中路标不是预先定义的人工路标,而是在学习阶段自动提取的自然路标。在视觉导航中边缘锐化、特征提取等图像处理方法的计算量大,移动机器人是在运动中对图像进行处理,实时性差始终是一个非常棘手的问题。解决该问题的关键在于设计一种快速图像处理方法。为了满足速度的要求,基于统计计算的预值法被应用于机器人的导航,但在实际应用中发现,它抑制噪声的能力差,特别是预值的选取极大地依赖于环境,要想获得理想的结果,仅在一幅图像中的不同区域就要设置不同的预值。近些年,由于人工智能的发展,有很多好的算法被应用到移动机器人的视觉导航中去。比如,根据导航图像的特点采用边缘提取结合HOUGH变换的方法和带滤波窗的区域扫描的方法,经过检验,这两种算法都具有较好的实时性,对于直线形态的各类导航线以及对于已知半径的弧形导航线具有较高的可靠性,以上算法目前对于分支较多的直线形态的导航线以及未知半径的弧形导航线的效果不佳,这是今后努力的方向。 Stanley还提出了基于神经网络的机器人视觉导航技术。该技术中估算逆雅可比矩阵,并将图像特征的变化与机器人的位置变化对应起来,通过神经网络训练来近似特征雅可比矩阵的逆阵。该技术,通过提取几何特征、平均压缩、向量量化和主成分提取来简化图像处理,实现实时视觉导航。 综上所述,移动机器人是在运动中对图像进行处理,实时性差始终是一个非常棘手的问题。解决该问题的关键在于设计一种快速图像处理方法。将室内地面作为机器人视觉导航的路标。依据地面的颜色信息,将地面上没有障碍物的区域识别并分割出来,机器人在可行走区域内行走,这样就可以实现机器人的自主导航。利用环境中地面的颜色特征,采用比较简单的图像处理算法分割彩色图像,经实验证明可提高机器人导航的实时性、准确性和鲁棒性。 计算机视觉论文:基于计算机视觉的学生考试自动监考系统设计与实现 摘 要: 针对当前视频监控进行考试监考的丢包率大和智能化程度不高的问题,在计算机视觉下进行学生考试自动监控系统优化设计,提出一种基于视频帧循环纠错编码的计算机视觉自动监考系统设计方法。系统设计分为硬件和软件部分,包括A/D电路、时钟电路、视频帧循环纠错编码电路、程序加载电路和输出接口电路。实验测试结果表明,该系统能有效降低监考过程中的视频丢包,提高监考区域的视觉覆盖度,系统集成性和智能性较高。 关键词: 计算机视觉; 考试; 自动监考; 视频帧 0 引 言 随着视频图像处理技术的发展,采用计算机视频监测方法进行现场O控设计,提高对监控区域的自动化识别和管理能力[1]。学生考试自动监考系统是考试智能化管理系统的重要部分,采用计算机视觉分析方法进行自动监考,首先采用计算机视频监控方法进行考试现场的实时视觉画面采集,从而实现对考试现场的检验分析和指导。研究学生考试自动监考系统,在促进智能化考试管理和提高考场监考的管控能力方面具有积极重要意义[2],对学生考试自动监考系统是建立在视频图像分析基础上的,结合系统硬件设备设计和软件开发,采用计算机视觉分析方法进行监控现场的异常信息特征提取和分析,采用视频帧循环纠错编码避免监控过程中的丢包和误码失真。首先进行系统的总体构架分析,然后进行监考系统的硬件模块化设计,最后进行系统调试分析,得出有效性结论。 1 系统设计与实现 1.1 器件选择 根据上述设计思想和总体设计构架,进行基于计算机视觉的学生考试自动监考系统的硬件模块化设计,学生考试自动监考系统的数据采集系统是整个系统的基础。通过PCI桥接芯片与PC机进行数据通信,采用PCI9054的LOCAL 总线设计方法,进行数据特征采集,把学生考试监考现场的视频信息存储到PCI总线上,在嵌入式RAM中对监控视频信息进行收发转换和视频帧间编码,基于视频帧循环纠错编码方法进行视频纠错。硬件设计主要包括如下几个部分:学生考试监考现场的视频信息的DSP信号处理器、模拟信号预处理机、视频信息的逻辑控制设备、外部I/O设备以及A/D设备和电源供电设备,用DSP控制A/D转换FLASH寄存器寄存学生考试监考现场的视频视觉特征信息,同时DSP与PCI通信,DSP接收PCI总线的用户信息,输出多路视频编码到功率放大器。通过串行E2PROM进行配置校验,在C 模式下通过PCI总线送采样数据或处理结果到PC机进行监考现场的监控信息分析。 1.2 监考系统的电路设计 根据上述总体设计要求,结合选择的器件,采用可编程DSP芯片ADSP?BF537作为优秀处理芯片,进行学生考试自动监考系统的电路设计,主要包括了A/D电路、时钟电路、视频帧循环纠错编码电路、程序加载电路和输出接口电路等,分别设计描述如下: (1) A/D电路。学生考试监考系统的A/D电路是实现对输入视频采集信息的数/模转换,提供给计算机和DSP芯片可识别的原始计算机视觉信息,结合视频帧循环纠错编码方法进行可视化校对和视频编码。外部I/O设备包括A/D转换器AD7864两片,A/D电路的分辨率为12位,最大采样频率25 kHz,采用AD7864(以下简称7864)作为A/D芯片,它是4通道输入、转换速度1.65 μs的高性能AD芯片,自动监考系统的A/D输入电压满足: 采样通道数由DSP数据总线dspD[3:0]控制[3],A4~A0和译码,利用信号作读数标志信号,得到A/D电路的接口硬件设计图如图1所示。 考虑到系统处理视频传输信息的时间和读数匹配问题,在进行A/D设计中,需要考虑7864模拟输入/输出对应码表,见表1。 (2) 时钟电路。时钟电路执行学生考试自动监考系统的时钟中断控制功能[4],采用5409A 作为自动监考系统的时钟中断的优秀控制芯片,5409A有3个多通道缓冲串口McBSPs,提供串行A/D、D/A 设备以及其他的串行器件直接接口,本地总线支持复用/非复用的 32 位地址/数据,包括 PCI 总线操作和LOCAL总线操作,PC9054 内部CI9054的LOCAL 总线与PCI总线通过异步操作实现两个 DMA数据的串行接口输入和输出。时钟电路的引脚设计如图2所示。 (3) 视频帧循环纠错编码电路。视频帧循环纠错编码电路是整个系统设计的优秀模块,视频帧循环纠错编码通过Emulator由JTAG(Joint Test Action Group)口下载到DSP中运行,在IEEE 1149.1标准协议下进行 5409A芯片器件的操作测试,芯片采用4通道高性能运放,带宽为10 MHz。使用ADUM1201进行帧同步信号设计[5],选择Motorola 公司高性能 MPC850/86作为自动监考系统的三维特征分析模块,从外部16位存储器读取监测视频图像的编码特征,引出双排的14脚插针外接上拉或下拉电阻,选择引脚、时钟信号输入引脚,数据总线LD 9054与应用电路连接,以串行E2PROM的配置电路作为I/O 初始化控制寄存器模块单元,直接从地址0x20000000执行16位打包模式实现视频纠错编码,得到视频帧循环纠错编码电路设计如图3所示。 (4) 程序加载电路。选择Motorola 公司高性能 MPC850/86作为学生考试自动监考的可视化校验视觉分析的程序加载电路的优秀处理芯片。在程序加载电路中,采用可编程逻辑芯片PLC进行图像信息分析,在程序加载中,从外部16位存储器直接执行16位打包模式,引导ROM配置异步存储器空间,通过连续读取0x00字节的个数来确定学生考试自动监考系统的SPI存储器的片选[6],程序加载电路设计如图4所示。 图4中,在VCC和地之间并联1个电容,满足程序加载电路的可编程的硬件写保护和片内的偶然性的写保护功能。 (5) 输出接口电路。输出接口电路设计中,通过JTAG接口访问CPU的内部寄存器,通过串行E2PROM进行配置校验。使用JTAG仿真器执行12通道DMA异步串行口设计,采用分立元件构成串口复位电路,降低DSP的能耗。开关频率也可在0~1间调节,内核电压在0.8~1.2 V间调整,内核电源通过10 和0.1 电容滤波,以减少电源噪声。实时时钟电源与I/O电源采取分别供电策略,综上分析,得到输出接口电路见图5。 在上述进行系统的硬件模块化设计的基础上,进行系统集成设计与软件开发。 2 实验测试分析 对上述学生考试自动监考系统进行软件开发和系统调试分析。件开发建立在CCS 2.20开发平台下,借助于 LabWindows/CVI,C/C++开发计算机视觉下的图像和视频信息处理程序。根据编写的PCI卡驱动程序进行视频信息采样和监考系统的原始数据采集,得到学生考试自动监考的视频采集分析界面如图6所示。 从图6可见,采用本文设计的考试自动监考系统,能有效实现计算机视觉下的监考视频信息传输。为了定量测试系统的性能,图7给出了不同方法进行监考视觉分析的视频丢包率对比结果,从图7得知,该系统能有效降低监考过程中的视频丢包,从而提高监考区域的视觉覆盖度。 3 结 语 本文提出一种基于视频帧循环纠错编码的计算机视觉自动监考系统设计方法。系统设计分为硬件和软件部分,首先进行了学生考试自动监考系统的总体设计构架分析和功能指标描述;然后以ADSP?BF537并行微处理芯片为优秀进行监考系统的硬件设计,包括A/D电路、时钟电路、视频帧循环纠错编码电路、程序加载电路和输出接口电路;最后在Visual DSP++集成开发环境中进行自动监考系统的软件开发设计,结合视频帧循环纠错编码进行程序加载,实现计算机视觉下的自动监考。实验测试结果表明,该系统能有效降低监考过程中的视频丢包,提高了监考区域的视觉覆盖度,具有优越性能。 计算机视觉论文:基于计算机视觉的疲劳驾驶检测专利分析 摘 要 对基于计算机视觉的疲劳驾驶检测领域的专利申请趋势、专利申请产出国和申请人分布进行了统计分析,重点针对基于人眼、基于人脸、基于嘴巴的疲劳驾驶检测这三个技术分支的发展脉络进行了梳理,并对基于计算机视觉的疲劳驾驶检测的发展趋势进行了分析。 关键词 疲劳驾驶 人眼、人脸 嘴巴 专利 0引言 造成交通事故的原因25%-30%产生于疲劳驾驶,因此疲劳驾驶已成为诱发交通事故的重要因素。国内外专家和学者针对疲劳驾驶的检测开展了大量的研究工作,目前研究的重心主要集中在基于计算机视觉的疲劳驾驶检测,因此对基于计算机视觉的疲劳驾驶检测的相关专利进行分析尤为必要。 1基于计算机视觉的疲劳驾驶检测专利申请数据分析 1.1全球专利申请量趋势 从图1可以看出,基于计算机视觉的疲劳驾驶检测专利申请量从1990-2001年间处于技术研发初期,专利申请量相对较少。从2002年开始该领域的专利申请量逐渐呈现持续增长趋势,并在2014年达到最大值153件。由此可知,随着疲劳驾驶的增多,人们对疲劳驾驶的检测也越来越重视,相应的研究也正不断增加。基于此,在今后的一段时间内,相关的专利申请量有望继续保持。 1.2专利申请产出地区分布 目前各领域的专利申请量主要集中在中国、美国、韩国、日本和欧洲,通过对该领域在中国、美国、韩国、日本和欧洲的专利申请量进行统计分析发现,中国的申请量以48%的占比雄居第一,其他几个地区的申请量相差不大,具体如图2所示。 1.3在华专利申请量变化趋势 图3为1990年至2014年基于计算机视觉的疲劳驾驶检测在华的申请量变化趋势图,由该图可以看出,1990-2002年是技术的萌芽期,在2003年以后申请量才呈现逐年增长的趋势,并且在2012年-2014年将均维持在较高的申请量。因此,该领域国内虽然起步较晚,但是最近几年申请量相对其他地区却具有压制性的优势。 1.4在华主要申请人分析 图4展示了在华主要申请人的申请量份额,主要以科研院所和大型汽车企业为主,其中吉利汽车公司以领先优势排名第一。 2主要技术分支的专利申请分析 基于计算机视觉的疲劳驾驶检测的主要技术分支有:基于人眼的驾驶疲劳检测、基于人脸的驾驶疲劳检测、基于嘴巴的疲劳检测。下面从三个技术分支的发展概况、三个技术分支的主要工作原理及重点专利等方面进行分析。 2.1全球专利申请主要技术分支的申请量趋势图 由图6可知,近年来基于人眼和人脸的驾驶疲劳检测的申请量呈现较快增长,申请量也较基于嘴巴的疲劳检测的申请量大,体现了该领域近年来的发展趋势,并体现出基于人眼和人脸的驾驶疲劳检测的技术分支发展已较为成熟。三个技术分支在2006年之前,申请量的差别不大且数量均较小,显示出在2006年以前三个分支的区别并不明显,发展也较为缓慢,这说明基于计算机视觉的疲劳驾驶检测也是近10年才兴起的一项技术,它依赖于图像处理技术的发展水平。 2.2在华专利申请主要技术分支的申请量趋势图 由图7可知,三个技术分支在2006年以前均只有零星的申请量,这与该领域在全球的发展情况相符合,基于人眼的疲劳驾驶检测在华申请量自2006年以来呈现稳步增长,且近年来申请量最大。基于人脸的疲劳驾驶检测申请量虽小于基于人眼的疲劳驾驶检测,但近年来的申请量也呈现出稳步增长的势头。然而,基于嘴巴的疲劳驾驶检测虽有增长趋势,但申请量一直都较小。由此可知,在国内疲劳驾驶的检测主要是采用人眼检测和人脸检测,这两个分支是国内的研究的热门,也是今后国内在该领域的发展趋势。 3结语 通过对基于计算机视觉的疲劳驾驶检测专利的申请量的总体分析,以及基于人眼、基于人脸、基于嘴巴三个技术分支的申请量趋势分析可知,基于计算机视觉的疲劳驾驶检测在近10年取得了较快发展,这与计算机图像处理技术的发展密不可分;同时,科研院所作为该领域研究的主体,应加强与中小企业的合作。国内疲劳驾驶的检测研究主要集中在人眼检测和人脸检测,这两个分支是国内的研究的热门,同时,基于人眼的疲劳检测其发展方向明确,后续发展将集中在眼睛定位算法的研究上,并且定位精度将越来越高,越来越满足实际的要求。 计算机视觉论文:一种基于计算机视觉的手指特征识别算法研究及其FPGA实现 摘 要: 为了提高视频图像中手指特征识别的精度和速度,提出一种基于矩形模板的动态阈值算法。该算法采用矩形模板平滑图像,用灰度阈值法提取目标边缘,实现对手指特征的准确识别。Matlab仿真结果表明,该算法受环境噪声影响较小,能清晰准确地分割出手指边缘。在FPGA平台上设计了一套基于计算机视觉的手指特征识别系统,并对该系统的实时性、手指识别精度等性能进行了测试。测试结果表明,该系统的运行速度与摄像头摄取图像的速度基本同步,可满足系统对实时性要求。系统对手指位置识别的坐标偏差约为3个像素,基本满足系统对识别精度的要求。 关键词: 计算机视觉; 手指特征识别; 动态阈值算法; 矩形模版 S着科学技术的飞速发展,人与计算机之间的交互活动越来越密切,并逐渐成为人们日常生活的重要组成部分。传统触摸屏是现阶段一种最常见,也是最重要的人机交互方式,其是通过一种附加在显示器表面的透明介质,依赖使用者的手指触摸该介质来实现对计算机的输入控制[1?2]。目前,这种触摸屏技术已经相当成熟,但是,技术上不容易做到大尺寸,且成本相对较高,也易于破损。为了突破传统触摸屏这种人机交互方式的局限,把任何成像平面变成可用手指进行交互的系统,本文提出了一种基于计算机视觉的手指特征识别算法,并在FPGA平台上建立了一套基于计算机视觉的手指特征识别硬件系统。这种基于计算机视觉的手指特征识别方法可为基于视觉的人机互动提供一种新的技术解决途径。其与传统触摸屏的区别在于,不需要在成像屏幕上安装任何特殊介质,使用寿命得到大幅延长,应用范围有了很大扩展。 1 图像采集平台 本文所采用的图像采集平台如图1所示,在任何与计算机连接的显示设备(如投影屏幕、等离子电视等)的左上角、右上角安装两个摄像头,通过这两个摄像头便可确定手指在屏幕上的二维坐标信息(x1,x2)。然后,将此坐标点传至计算机,并与Windows系统的鼠标程序关联即可实现人机交互功能。图2是图像采集平台的侧视图。其中虚线框表示摄像头视野中系统需要处理的区域,即手指出现的区域。 2 手指特征识别算法及仿真 在系统实现过程中,如何从摄像头所拍摄的画面中准确地识别并提取出手指信息是其难点之一。在目前的图像处理技术中,用于识别背景图案中目标物体的算法很多,本文在分析基于色彩聚类的肤色识别算法的基础上,结合课题特殊需求,提出一种基于矩形模板的动态阈值算法,并在Matlab中对上述算法的处理效果进行了仿真。 从图像采集平台可以看出,本系统只关心距屏幕很近的小视野内是否出现区别于背景的目标物体。因此,只需从摄像头拍摄的图像当中截取一部分,如图3中的小矩形框所示。 2.1 基于色彩聚类的肤色识别算法 肤色是人体区别于其他物体的一个重要特征,人体肤色特征不受位置、角度、大小等因素影响,具有较强的稳定性。因此,本文首先选定基于色彩聚类的肤色提取识别算法进行研究。在色彩聚类方法中,Anil K.Jain的Cb,Cr椭圆聚类方法最为典型[3?4]。采用非线性分段肤色分割得到的肤色区域在Cb,Cr空间中近似于椭圆,如下: 由图5可知,利用该算法分割手指信息的效果尚可,能从比较友好的环境中迅速准确地识别出手指信息。图6为利用椭圆聚类肤色分割算法对从图像采集平台读取图像的手指识别效果。可见,该算法在普通环境下对手指的识别效果良好。但当屏幕上的颜色影响手指肤色时,该算法的识别能力就会有所降低。可见,该算法对皮肤颜色的纯度要求较高,适用范围受限。图7为屏幕出现大面积蓝色时对手指识别造成的影响效果。 2.2 基于正方形模板的动态阈值算法 基于正方形模板的动态阈值算法,即采用灰度阈值法,用正方形模板平滑图像[5?6]。图8(a)是3×3模板动态阈值算法平滑图像的过程。 应用基于3×3模板的动态阈值算法对原图4进行边缘提取的仿真效果如图9(a)所示。可见,应用3×3模板可以提取出目标物体的边缘,但不够清晰。虽然可以通过增大模板取得比较理想的效果(图9(b)为采用基于101×101模板的动态阈值算法的处理效果),但会使计算量剧增,同时也缩小了模板所能完全覆盖的范围,使图像边缘产生无效的白色区域。 2.3 基于矩形模板的动态阈值算法 根据课题实际需要,即所要处理的目标区域为长方形窄条区域(如图3所示),本文提出一种基于矩形模板的动态阈值算法。该算法与基于正方形模板算法的区别在于,平滑图像时所用的模板为窄条形,如3×5模板,3×15模板,3×41模板等。图8(b)是3×9模板动态阈值算法平滑图像的过程。 图10给出了采用基于3×9模板、3×14模板、3×81模板、3×101模板动态阈值算法对原图4进行手部边缘提取的仿真效果。由仿真效果可知,基于矩形模板的动态阈值算法在模板取值为3×9的情况下,便能够清晰提取出目标物体的边缘。而且,随着模板取值的增加,目标物体边缘的提取效果更加清晰准确。与基于正方形模板的动态阈值算法相比,基于矩形模板的动态阈值算法计算量较小,节约了系统的计算资源。 3 基于FPGA的手指特征识别算法的系统测试 为了验证本文所提出的基于矩形模板的动态阈值算法能否满足屏幕交互系统的整体要求,本文通过编写软件程序在FPGA开发板上对这种算法进行了硬件实现和系统测试。 3.1 硬件实现 本文所采用的硬件实现系统主要是基于美国Altera公司生产的型号为EFA?CY1C12的“红色飓风”(Red Cyclone)系列FPGA开发板,并另外集成了用Ommvison公司的型号为OV9655的CMOS数字摄像头,以及ISSI公司的型号为IS61LV25616AL的SRAM存储器[7?10]。最终搭建的硬件系统如图11所示。 3.2 系统测试 本文主要对系统的实时性、手指提取精度、资源占用情况等影响系统运行的重要技术指标进行了测试。 (1) 实时性 OV9655摄像头在1 280×1 024分辨率下,能提供15 f/s的图像采集速率,课题所设计的软件程序可以在一帧图像的处理时间内完成了数据的采集、手指边缘的识别等运算,实现了系统执行速度与摄像头拍摄速度的同步,达到了系统对实时性要求。 (2) 手指识别精度 由于课题在软件设计过程中编入了图像采集防抖动处理程序,提高了图像采集的稳定性,也提高了手指识别的精度。经过测试,本系统得到的手指位置信息的坐标偏差为3个像素,基本满足大屏幕交互系统对识别精度的需求。 (3) 资源占用情况 从Quartus Ⅱ的编译报告中可以看出,本系统的软件运行已占用FPGA的9 702个逻辑单元,占逻辑单元总数的80%。可见,该硬件系统的FPGA运算资源基本能满足系统的实际需要。 4 结 语 本文通过对基于矩形模板的动态阈值算法的研究和基于FPGA的手指特征识别硬件系统的实现,建立了一套基于计算机视觉的手指特征识别系统。该算法受环境噪声影响较小,能清晰准确地分割出手指边缘,且随着矩形模版取值的增大,算法的识别效果会更加良好。该系统的实时性、手指识别精度及资源占用情况均可满足系统要求。这种基于计算机视觉的手指识别方法成本低、灵活性好,为基于视觉的人机交互提供了一种新的技术途径。 计算机视觉论文:基于计算机视觉的运动目标跟踪算法 摘 要截至目前,运动目标跟踪已经历经了几十年的发展研究,其作为当前社会一项至关重要的先进技术,对于人们的日常工作生活以及社会经济、军事政治等其他各领域均有着积极的帮助作用。特别是在计算机视觉技术逐渐发展成熟的今天,运动目标跟踪与计算机视觉技术的融合程度也越来越高。基于此,本文将选择当前比较常见的一种目标跟踪算法即Kalman filter算法,并以运动的人脸作为跟踪目标,着重围绕基于计算机视觉的运动目标跟踪算法进行简要分析研究。 【关键词】计算机视觉 运动目标 跟踪算法 在计算机等现代科学技术尚未出现以前,人们在获取外界信息时往往主要依赖视觉,而在我国计算机技术水平不断发展提升的背景之下,计算机视觉技术的出现使得人类肉眼视觉得到了进一步的发展延伸,尤其是在各种传感器技术的帮助之下,使得人们能够对保持运动状态的目标进行实时跟踪,从而准确掌握目标的具体形态属性。在此背景之下,本文将运动目标设定为运动的人脸,通过探究基于计算机视觉的运动目标跟踪算法,希望能够为相关研究人员提供相关参考和帮助。 1 Kalman filter目标跟踪算法的简要概述 Kalman filter目标跟踪算法是当前众多跟踪算法当中使用范围较广、使用频率比较集中的一种跟踪算法,这一算法最早可以追溯至上个世纪六十年代,人们通过将滤波理论与状态空间模型相集合,从而得到的一种递推估计的算法也就是卡尔曼滤波理论。其通过利用上一时刻获取的预估值以及当下获取的实际观测值,在信号与噪声状态空间模型当中不断更新状态变量,进而顺利完成估计预测并获得当前时刻估计预测值。经过不断的发展,在计算机图像处理以及其他运动目标跟踪当中经常会使用Kalman filter算法。如果在k时刻系统下的状态向量用xk表示,那么在t0时刻下初始化的状态预测方程为;在tk时刻下更新系统状态的具体方程为 ,其中Hk、Zk分别表示测量矩阵m×n维以及转移矩阵n×n维的状态向量。但在跟踪计算机视觉运动目标譬如说视频目标时,由于相邻的两帧视频图像本身时间间隔非常短,因此目标在这一时间内难以发生明显的运动状态变化,此时我们可以通过将此间隔时间设定为单位时间,同时目标在单位时间内一直保持匀速运动状态,这时我们可以得到一个状态转移矩阵且 ,定义系统观测矩阵即为 ,定义噪声Wk以及Vk协方差矩阵则可以分别用 和表示。 如果在滤波器在经过若干次卡尔曼滤波后仍然能够恢复至原始状态,则其具有较好的稳定性,但如果在进行运动目标跟踪实验的过程当中,对于处于运动状态的被跟踪目标,一旦出现遮挡行为则将在第一时间内暂停估计参数,并将这一参数估计值直接代入到状态方程当中,使得运动目标无论是否被遮挡均可以对其进行精确跟踪。 2 基于计算机视觉的运动目标跟踪算法 2.1 建立颜色概率模型 颜色囊括了诸多的信息量光柱点,尤其是在人类的视觉世界从本质上来说也是一种用过感知自然界色彩以及明暗变化的世界,因此人们可以通过使用三基色原理获得RGB颜色空间。考虑到颜色与计算机视觉场景当中各个场景和目标之间有着紧密的关系,同时不同于目标的大小、形态等其他视觉特征,颜色特征鲜少会受到包括观察视角等在内各因素的干扰影响,从某种角度上来说基于颜色特征的运动目标具有较好的稳定性。为了能够保障目标跟踪既稳定又迅速,需要选择合适的颜色特征,否则将极有可能导致出现跟踪失败。在这一环节当中人们通常使用的是RGB颜色空间以及HSI颜色空间,但由于二者均具有一定的局限性,因此本文在对人脸特征尤其是颜色特征进行选取时,选择了rgI颜色直方图的方法,在解决两N颜色空间自身缺陷的同时,尽量避免目标人脸运动位置以及尺寸等变化因素对目标追踪造成的干扰影响。在rgI颜色直方图当中 其中R、G、B就是RGB颜色空间当中的三原色,r、g、I有着相同的取值范围即在0到1之间。保持间隔相等的情况下划分L值即可得到rgI颜色直方图。虽然rgI颜色直方图与物体相对应,但如果目标只是位置以及尺寸等出现变化,rgI颜色直方图并不会受到任何实质性影响,因此在理想情况下,利用rgI颜色直方图能够对视频图像中不同运动位置以及不同尺寸的人脸进行目标追踪。 2.2 跟踪算法 运动目标的不断变化将会使得模板图像随之发生相应变化,因此需要不断更新模板图像才能够有效完成对运动目标的连续跟踪,本文在对运动目标的实际运动范围进行预测过程中选择使用卡尔曼滤波,之后利用rgI颜色直方图在预测运动范围之内搜索和匹配相应目标,从而通过此举获得与目标模板有着最小欧式距离的区域,在此过程当中存在一个特定阈值T,如果两者的欧氏距离在进行相减时差值没有超过这个特定阈值,那么此时该区域就是运动目标所在的实际位置,利用在这一区域当中的rgI颜色直方图并将其充当下一帧运动目标的匹配模板,在不断重复的过程中模板能够实现不间断地更新。由于相邻的两帧视频图像之间,时间间隔并不长,因此目标人脸在极短的时间间隔当中基本上不会出现突然变化,此时我们可以认为运动目标人脸的运动连续性比较强,此时利用公式 可以进行欧式距离的计算并用以衡量匹配的模板。其中匹配区域和模板的rgI颜色直方图分别用l和l'表示,而rgI颜色直方图中的维数则用n进行表示。根据相关视频图像显示,通过不断更新模板确实可以对目标运动人脸进行实时跟踪显示。 3 结束语 总而言之,本文通过选择当前比较常见的目标跟踪算法即Kalman filter算法,利用卡尔曼滤波以及rgI颜色直方图完成对运动人脸的跟踪。事实证明,Kalman filter算法确实能够在对各目标之间的干扰进行明确区分的基础之上,准确描述运动人脸目标,从而较好地跟踪运动目标,但由于人脸之间本身存在一定的相似性,因此本文只是对理想状态下的运动人脸进行跟踪实验,日后还需要对计算机视觉技术和Kalman filter算法进行进一步优化以妥善解决多人脸目标以及相似性问题。 作者单位 重庆电子工程职业学院软件学院 重庆市 401331 计算机视觉论文:基于计算机视觉的室内自主移动机器人导航综述 摘要:计算机视觉在人工智能学科占据重要地位,为自主移动机器人视觉导航做了深厚的理论铺垫。基于计算机视觉的自主导航与路径规划是自主移动机器人研究的关键技术,计算机视觉室内导航技术主要分为3类:第一类是环境地图事先已知;第二类是同时定位与地图构建(simultaneouslocalization andmapping,SLAM);第三类是不依赖环境地图。详细阐述了每种导航模型和技术方法,探讨了基于计算机视觉导航的最新技术进展,总结了目前国内外计算机视觉导航的研究进展。 关键词:计算机视觉;地图匹配;SLAM;机器人导航;路径规划 1概述 计算机视觉在人工智能学科占据重要地位,为自主移动机器人视觉导航做了深厚的理论铺垫。目前,机器人导航技术有很多种,传感器导航技术如里程计、激光雷达、超声波、红外线、微波雷达、陀螺仪、指南针、速度、加速度计或触觉等得到了普遍应用,与上述非计算机视觉导航技术相比较,计算机视觉导航技术如人眼般具有灵敏度高且可捕获的信息量大以及成本低等优点。由于室内相对室外空间比较狭小且内部环境复杂,所以普通移动机器人在作业过程中,完成躲避眼前障碍物、自主导航以及为自身找出一条可行路径等一系列操作会相对比较困难。计算机视觉导航技术可利用本身的摄像头获得室内周围的环境信息,实时对其周身的场景进行快速反馈,对视野前方障碍物进行快速识别和检测,从而确定一条高效的可行的安全路径。本文对计算机视觉导航技术进行分类研究,主要分为3类:第一类是环境地图事先已知,提前对外界环境特征进行提取和处理,建立全局地图,并将地图信息存储在机器人内存数据库中,在导航的时候实时进行地图匹配;第二类是同时定位与地图构建,移动机器人在自身位置不确定的情况下根据自身的摄像头获取周围未知环境信息,在作业时逐步构建周围的环境地图,根据构建的增量式地图自主实时定位和导航;第三类是不依赖环境地图,自主移动机器人不需要依赖任何的环境地图,其在作业活动时的可行区域主要取决于摄像头实时识别和检测的环境相对信息。 2环境地图的表示方法 目前,计算机视觉导航技术多采用栅格地图、几何地图、拓扑地图和混合地图构建环境地图信息。 2.1栅格地图 栅格地图,将栅格图像考虑为一矩形,均分为一系列栅格单元,将每个栅格单元赋予一个平均概率值,并利用传感信息估计每个单元内部内存障碍物的概率。构建栅格地图的优点是其地图表达形式直观,创建和维护比较容易;但当划分的栅格单元数量不断增多时,实时性就会慢慢变差;当划分的栅格单元越大时,环境地图的分辨率越低。 2.2几何地图 几何地图利用几何特征如点、直线、平面等来构成环境主要框架,需要知道这些特征在环境中信息的具体位置,所以几何地图通常使用其对应的三维空间坐标来表示。几何地图构建过程相对简单,保留了室内环境的各种重要信息,是基于计算机视觉的定位与地图构建算法中最常用的一种表示方式。但是为了完成环境的建模需要标记大量的特征,从而计算量也非常的大,降低了实时性,其重建的地图也容易出现与全局不一致的情况。 2.3拓扑地图 拓扑地图用许多节点和连接这些节点的曲线来表示环境信息。其中,每个节点相对应真实环境中的特征点(如门角、窗户、椅子、桌子角及拐角等),而节点之间的曲线表示两个节点对应的地点是相联通的。拓扑地图把环境信息表上在一线图上,不需要精确表示不同节点间的地理位置关系,图像较为抽象,表示起来方便且简单。机器人首先识别这些节点进而根据识别的节点选择节点与节点间的曲线作为可作业的路径。 2.4混合地图 混合地图主要包括3种形式:栅格一几何地图、几何一拓扑地图以及栅格一拓扑地图。混合地图采用多种地图表示,可结合多种地图的优势,与单一的地图表示相比更具有灵活性、准确性和鲁棒性,但其不同类别的地图结合起来管理会比较复杂,难以协调,增加了地图构建的难度。文献针对室内环境所建立的模型分为全局拓扑和局部几何表述部分,整体环境通过拓扑节点串连起来,维护了整体环境表述的全局一致性;而以每个拓扑节点为优秀所采用的几何表述则可确保局部精确定位的实现,这样建立的几何一拓扑混合环境模型可将二者的优势都表现出来,使得移动机器人定位和地图构建同时进行,实现容易。 3基于计算机视觉的室内导航 基于计算机视觉的室内导航技术可利用摄像头捕获机器人周围环境的全部信息,对其周身的场景进行反馈,对障碍物进行快速识别和检测,从而确定一条高效的可行的安全路径。本文将计算机视觉室内导航技术主要分为3类:第一类是环境地图事先已知;第二类是定位与地图构建同时进行;第三类是不依赖环境地图。 3.1环境地图事先已知 提前对外界环境特征进行提取和处理,建立全局地图,并将地图信息存储在机器人内存数据库中,在导航的时候实时进行地图匹配,即预存环境地图。在环境地图事先已知的导航中,路标信息保存在计算机内存的数据库中,视觉系统中心利用图像特征直接或间接向移动机器人提供一系列路标信息,一旦路标被确定后,通过匹配观察到的图像和所期望图像,机器人借助地图实现自身精确定位和导航。该导航技术过程可分为以下步骤: a)图像获取:摄像头获取其周围的视频图像; b)路标识别及检测:利用相关图像处理算法对图像进行一系列预处理如进行边缘检测和提取、平滑、滤波、区域分割; c)路标匹配标志:在观察到的图像和所期望图像之间进行匹配,搜索现有的路标数据库进行标志路标; d)位置计算:当有特征点进行匹配时,视觉系统会根据数据库中的路标位置进行自身精确定位和导航。 在基于计算机视觉的地图匹配定位过程中,主要有2种地图匹配较为典型。 ①已知起点,已知地图。这种条件下的定位称为局部定位,采用的是一种相对定位的方法,如图1所示为其位姿估计过程,这种情况目前导航技术研究得最多。 ②不知起点,已知地图。这种条件下的定位称为全局定位。当机器人需要重置时,通常使用这种定位方法来检索机器人的当前位置(即姿态初始化)。常用的辅助方法是在环境中添加一些人造信标,如无线收发器,几何信标,条码技术,红外或超声波接收系统进行位置识别,利用视觉系统识别自然标志,自主定位。 3.2定位与地图构建同时进行 不知起点,不知地图。SLAM技术最早由Smith等人于1986年提出,移动机器人在自身位置不确定的情况下根据自身的摄像头获取周围未知环境信息,在作业时逐步构建周围的环境地图,根据构建的增量式地图自主实时定位和导航。在日后的导航研究中,混合地图中的几何一拓扑混合环境模型被得到广泛应用,主要用来解决SLAM问题。 2003年,在解决SLAM技术难题上,Arras等人采用基于Kalman滤波器和最邻近(nearest neighbor)匹配策略的随机地图创建方法。下面是该算法步骤: a)数据采集:首先初始化系统,从摄像头传感器采集距离数据; b)状态预测:视觉系统预测机器人运动状态,实时返回新位姿信息和协方差矩阵,预测地图; c)观测:从原始捕获的信息中提取主要特征信息并将此信息返回给局部地图; d)测量预测:预测机器人当前位姿的全局地图; e)位置匹配:应用最邻近滤波器匹配局部地图中的观测点和预测点; f)估计:使用扩展Kalman滤波器更新地图; g)创建:将非相关的观测点加入地图,对机器人返回增量式地图; h)输出地图。 制约机器人视觉系统性能的重要因素是信息实时处理的计算复杂度和处理效率,SLAM算法需要在地图密度与计算效率之间取得权衡。 3.3无环境地图 在这类系统中,机器人不需要依赖任何的环境地图信息,机器人的活动取决于其当时识别和提取出来的环境信息,这些环境信息可能是桌子、椅子和门等,不需要知道这些环境元素的绝对位置。无环境地图的导航技术典型的技术有3大类:基于光流的导航技术、基于外观信息的导航技术、基于目标识别的导航技术和基于目标跟踪的导航技术。 3.3.1基于光流的导航技术 光流是三维空间运动物体在观测成像面上的像素运动的瞬时速度,也是图像亮度的运动信息描述。光流法计算最初是由Horn和Schunck于1981年提出的,其利用二维速度场与灰度,引入光流约束方程,得到光流计算的基本算法。光流计算基于物体移动的光学特性提出了2个假设:①运动物体的灰度在很短的间隔时间内保持不变;②给定邻域内的速度向量场变化是缓慢的。如Santos-Victor等人研发了一种基于光流的robee视觉系统,该系统模拟了蜜蜂的视觉行为。在robee视觉系统中,使用单独的双目视觉方法来模拟蜜蜂的中心反射(Centering Reflex):当机器人移动到走廊两侧的墙壁中心时,左眼捕获场景的瞬时速度与右眼捕获场景的瞬时速度是相同的,几乎没有差别,那么机器人就可以知道他们在走廊的中心。如果眼睛两侧的眼睛的瞬时变化速度不同,则机器人移动到较慢的速度。在自动机器人导航的实现中,基于这个想法是测量摄像机捕获图像场景瞬时速度差异。这种导航技术只能用于室内单通道直走道导航,不能引导机器人改变方向,具有一定的局限性。 3.3.2基于外观信息的导航技术 基于外观的机器人导航方法,不需要构建真实的地图导航,机器人通过自身所携带的摄像头和传感器感知周围目标的外观信息进行自主定位和导航。其中,所述的外观信息多为目标信息的颜色、亮度、形状、空间大小和物理纹路等。机器人在导航时存储连续视频帧的环境图像信息,并将连续视频帧与控制指令相关联,从而再执行指令规划有效路径到达目的地。 3.3.3基于目标识别导航技术 为了达到目标点或是识别目标,机器人很多时候只能获取少量的图像信息。Kim等人提出了一种用符号代替导航各个位置的赋值方法。该赋值方法中,机器人执行命令如“去窗边”“去你后面的椅子旁”等。这样,通过相关的符号命令,机器人自动识别并建立路标,通过符号指令到达目标点。例如“去你后面的椅子旁”,这样的命令就是告诉机器人路标是椅子、路径向后。该导航技术的难点在于目标是否可以准确实时识别路标。第一,识别大量不同类别的物体,室内环境有许多不同类别的物体,需要将它们组织到一个在给定的容易搜索图像数据结构中去,起到容易识别是用什么度量来区分物体;第二,识别大量不同背景下的物体,一个合适的物体表达式有助于将图像组织成片断,而这些片断来自于物体的种类且与物体无关的;第三,在抽象层次上识别物体,机器人可以不需要在看到一个具体的杯子之前便能知道它是一个杯子,相关程序能够类似的物体进行识别和区分。 3.3.4基于目标跟踪的导航技术 基于目标跟踪的导航技术,为机器人构造一个虚拟地图,机器人通过摄像头获取连续的视频序列确定一个跟踪的目标,为了达到对目标的精确定位和实时跟踪,可以利用粒子滤波算法对需要跟踪的目标进行建模。基于粒子滤波的目标跟踪主要包含四个阶段,分别是初始化目标区域,概率转移,目标区域权重计算,目标区域重采样。在机器人导航之前,通过视频序列的当前几帧标注机器人所需要跟踪的目标,在导航时,机器人通过连续的视频帧感知周围的待跟踪目标,同时对所需要跟踪的目标散播粒子,当获取的视频帧对目标区域重采样后足以让机器人确定所需要跟踪的目标时,机器人通过确定的目标为自己规划最有效的路径到达目的地。获取视频序列目标跟踪是算机视觉领域中的重要分支,它在工业生产、交通导航、国防建设、航空导航等各个领域有着广泛的应用。 4结论 本文对近三十年来基于计算机视觉的室内自主式移动机器人导航技术进行了详细的分类介绍,对于移动机器人是否需要地图匹配的导航系统进行了详细的综述。目前,在做导航和面向任务的决策时,自主机器人尚未能够准确地综合考虑真实环境空间中的各种不确定性,当路径前方突然出现动态场景变化、目标运动、遮档障碍物时便会显得一无所措,无法及时把握室内环境变化的动态信息进行实时导航,而这将是未来计算机视觉研究的一大难点和热点。所以,室内自主移动机器人仍在发展中,还有很多的问题值得研究和探索,现有的机器人大多数都需要人为定期去进行清理和维护,直到今天还没有产生一台真正意义上完全自主的移动机器人。 计算机视觉论文:探讨计算机视觉技术在图书馆工作中的应用 摘要:随着科技的不断发展,计算机视觉技术的发展越来越迅速,它的研究和应用范围不断的扩大,已经涉及到制造业、农业、医疗诊断以及军事领域。本文通过对计算机视觉技术在图书馆工作应用中的探讨,了解计算机视觉技术在图书馆实行的效果。 关键词:计算机;视觉技术;图书馆;应用探讨 引言 俗话说“书是人类进步的阶梯”,各大高校以及各大城市都建有图书馆,图书馆可以满足人们对各种知识的需求,因此对图书馆的管理工作也是十分重要。如今科技不断的发展,计算机视觉技术被运用到图书馆管理中。计算机视觉是用摄影机和电脑来代替人眼进行检测、监控、识别和测量等的机器视觉,它能够对收集来的图片和视频进行处理,然后获得相应的三维信息。计算机视觉是一门综合性的学科也是一个富有挑战性的领域,它已经被应用到各个领域中,它的重要性不言而喻。 一、计算机视觉技术的特点 (一)检测范围广泛 人眼的检测范围毕竟有限,有些细微的方面人眼是检测不到的,比如红外线、超声波等,但是计算机视觉技术却是可以检测到人眼所检测不到的范围。计算机视觉技术可以将红外线和超声波处理成图像呈现出来,它的检测范围十分广泛而且是不加选择的进行检测,可以说它的使用大大拓展了人眼的视野。 (二)检测安全可靠 我们都知道电子产品如果接触使用必然是会受到一定辐射的,但是计算机视觉与以往的检测机器不同,它是不需要与被测者进行接触的,观测者和被测者都是十分安全不会受到丝毫损伤的,而且它在使用的过程中并不会像人眼一样感到疲惫,它可以一直进行高效率的工作,因此对其检测结果也是十分的可靠的。 二、视觉技术在图书馆工作中的应用分析 (一)图书剔旧和修补 图书馆是人们知识的殿堂,是思想文化知识不断扩展的地方,因此图书馆的剔旧是一项十分重要的工作。图书馆的空间毕竟有限,一些相对陈旧而利用率较低的参考文献是需要不定期的进行筛选的,这些资料通常都是表面发黄、布满灰尘和封面破旧等,而图书馆的剔旧工作大多是由工作人员亲自到书库中进行挑选,这样不仅工作量大、耗时长还有可能会存在遗漏的现象,而且资料上的灰尘也会给工作人员的身体健康带来影响。 图书馆会收藏一些珍贵的古籍和字画,但是时间一长,受到温度、湿度等的影响会造成古籍和字画表面发黄、纸张变脆甚至会出现虫眼,这时候就需要对古籍字画进行修补工作。这项工作大多由工作人员亲力亲为,会给工作人员带来一定的健康影响,如果使用计算机视觉技术代替人们来进行工作,会大大减少工作人员的工作强度,同时也保证了工作效率。 (二)管理职工人员 图书馆中职工人员的正常有序的工作是保证图书馆正常运行的关键之处,在进行图书馆职工人员的管理上可以引用计算机视觉技术。以往的职工签到可能会出现代签现象,而计算机视觉技术可以采用图像视觉处理技术对职员进行磁卡、眼膜、人脸识别等进行签到,杜绝了以往签到工作所存在的弊端。同时,在图书馆工作处理中,计算机视觉技术也可以帮助职工人员处理一些难题,让图书馆工作能够有序高效的进行。 (三)监控检测系统 如今图书馆的书籍是完全向人们开放的,人们可以自由进行借阅,以往的人工检测会造成猜疑和尴尬,也会加大图书馆管理人员与读者之间的磨擦。计算机视觉技术的使用可以全自动化进行监控和检测,避免了以往人工监测所出现的问题。图书馆的书籍借阅管理工作异常重要,计算机视觉技术可以全程自动化进行高效工作,可以进行无人看管检测读者进出携带书籍文献和借阅空间的监控等,大大提高了工作效率,让图书馆的借阅工作顺利有序的进行。 三、视觉技术在图书馆工作中的应用问题的研究 (一)循序渐进的结合 计算机视觉作为一个新兴技术,虽然已经被运用到各个领域内,但是在引进入图书馆的管理中,如果想要快速的取代传统的管理模式,无论是工作人员还是工作理念都不可能及时接受这种改变的。新技术的融入必须要循序渐进,找到与传统的管理模式的结合点,然后进行慢慢磨合,达到与传统相结合的效果,这样人们才能够接受一种新技术的使用,不仅提高了工作效率减轻了工作人员的工作负担,也能够更好的发挥出计算机视觉技术的真正作用。 (二)提高专业人员的业务水平 新的技术需要新的业务水平来支持,如果没有相应的业务水平是没有办法发挥出新技术应有的作用。计算机视觉技术通过计算机成像系统来代替人类的视觉感官,能够自主适应环境、自主工作的能力。计算机视觉技术在不断的更新中,它的使用功能也是越来越多,操作方法越来越复杂,这时就需要图书馆的工作人员对计算机视觉技术有细的了解,能够熟练操作和运用计算机视觉技术。图书馆管理阶层应该组织工作人员进行培训工作,让他们接收新的知识掌握新的技术,不断的提高图书馆工作人员的业务水平,才能够保证图书馆工作高效进行。 (三)读者素质和应用手段的提高 现代化图书馆要想实现工作和服务的全面自动化,就需要有现代化技术的支持,计算机视觉技术的引用虽然是一个现代化技术的支持,但是如今仅停留在生物特征的识别领域。比如图书馆如今普遍有门禁系统,这也仅停留在计数功能和监控可冲消磁条的识别和认定上,如果有些读者素质不高故意去掉这些生物识别,图书馆的门禁系统就没有办法阻止这些读者的进入进出。因此,提高读者的素质和计算机视觉技术的应用手段,才能够保证计算机视觉技术在图书馆被广泛的进行使用。 结束语 计算机视觉技术作为新兴的综合性技术,被运用到工业、农业、医学、军事、体育等各个领域,它的出现代替了人类去完成不可能的工作,开拓了人类的视野,提高了工作效率和深度,让人类从不适应的工作环境中解放出来。计算机视觉被称为自动化的眼睛,对周围的空间物体有着传感、抽象、判断的能力,它能够从根本上改变人们的思维方式。 虽然如今计算机视觉技术在图书馆的应用中仅处于初始层面,但是每项新的技术的引用不都是循序渐进需要一个过渡时段吗?计算机视觉技术虽然进入了瓶颈时期,但是相信在不断的提高和完善下,一定会突破瓶颈期进入到迅猛发展的时期。计算机视觉技术的提高,能够让图书馆更好的发挥其作用,让人们能够更快更方便的利用图书馆汲取不同的知识,同时也能够加快学术的发展和社会的进步。 计算机视觉论文:计算机视觉图像精密测量下的关键技术 摘 要近代测量使用的方法基本上人工测量,但人工测量无法一次性达到设计要求的精度,就需要进行多次的测量再进行手工计算,求取接近设计要求的数值。这样做的弊端在于:需要大量的人力且无法精准的达到设计要求精度,对于这种问题在现代测量中出现了计算机视觉精密测量,这种方法集快速、精准、智能等优势于一体,在测量中受到了更多的追捧及广泛的使用。 【关键词】精密测量 计算机视觉图像 关键技术 在现代城市的建设中离不开测量的运用,对于测量而言需要精确的数值来表达建筑物、地形地貌等特征及高度。在以往的测量中无法精准的进行计算及在施工中无法精准的达到设计要求。本文就计算机视觉图像精密测量进行分析,并对其关键技术做以简析。 1 概论 1.1 什么是计算机视觉图像精密测量 计算机视觉精密测量从定义上来讲是一种新型的、非接触性测量。它是集计算机视觉技术、图像处理技术及测量技术于一体的高精度测量技术,且将光学测量的技术融入当中。这样让它具备了快速、精准、智能等方面的优势及特性。这种测量方法在现代测量中被广泛使用。 1.2 计算机视觉图像精密测量的工作原理 计算机视觉图像精密测量的工作原理类似于测量仪器中的全站仪。它们具有相同的特点及特性,主要还是通过微电脑进行快速的计算处理得到使用者需要的测量数据。其原理简单分为以下几步: (1)对被测量物体进行图像扫描,在对图像进行扫描时需注意外借环境及光线因素,特别注意光线对于仪器扫描的影响。 (2)形成比例的原始图,在对于物体进行扫描后得到与现实原状相同的图像,在个步骤与相机的拍照原理几乎相同。 (3)提取特征,通过微电子计算机对扫描形成的原始图进行特征的提取,在设置程序后,仪器会自动进行相应特征部分的关键提取。 (4)分类整理,对图像特征进行有效的分类整理,主要对于操作人员所需求的数据进行整理分类。 (5)形成数据文件,在完成以上四个步骤后微计算机会对于整理分类出的特征进行数据分析存储。对于计算机视觉图像精密测量的工作原理就进行以上分析。 1.3 主要影响 从施工测量及测绘角度分析,对于计算机视觉图像精密测量的影响在于环境的影响。其主要分为地形影响和气候影响。地形影响对于计算机视觉图像精密测量是有限的,基本对于计算机视觉图像精密测量的影响不是很大,但还是存在一定的影响。主要体现在遮挡物对于扫描成像的影响,如果扫描成像质量较差,会直接影响到对于特征物的提取及数据的准确性。还存在气候影响,气候影响的因素主要在于大风及光线影响。大风对于扫描仪器的稳定性具有一定的考验,如有稍微抖动就会出现误差不能准确的进行精密测量。光线的影响在于光照的强度上,主要还是表现在基础的成像,成像结果会直接导致数据结果的准确性。 2 计算机视觉图像精密测量下的关键技术 计算机视觉图像精密测量下的关键技术主要分为以下几种: 2.1 自动进行数据存储 在对计算机视觉图像精密测量的原理分析,参照计算机视觉图像精密测量的工作原理,对设备的质量要求很高,计算机视觉图像精密测量仪器主要还是通过计算机来进行数据的计算处理,如果遇到计算机系统老旧或处理数据量较大,会导致计算机系统崩溃,导致计算结果无法进行正常的存储。为了避免这种情况的发生,需要对于测量成果技术进行有效的存储。将测量数据成果存储在固定、安全的存储媒介中,保证数据的安全性。如果遇到计算机系统崩溃等无法正常运行的情况时,应及时将数据进行备份存储,快速还原数据。在对于前期测量数据再次进行测量或多次测量,系统会对于这些数据进行统一对比,如果出现多次测量结果有所出入,系统会进行提示。这样就可以避免数据存在较大的误差。 2.2 减小误差概率 在进行计算机视觉图像精密测量时往往会出现误差,而导致这些误差的原因主要存在于操作人员与机器系统故障,在进行操作前操作员应对于仪器进行系统性的检查,再次使用仪器中的自检系统,保证仪器的硬件与软件的正常运行,如果硬软件出现问题会导致测量精度的误差,从而影响工作的进度。人员操作也会导致误差,人员操作的误差在某些方面来说是不可避免的。这主要是对操作人员工作的熟练程度的一种考验,主要是对于仪器的架设及观测的方式。减少人员操作中的误差,就要做好人员的技术技能培训工作。让操作人员有过硬过强的操作技术,在这些基础上再建立完善的体制制度。利用多方面进行全面控制误差。 2.3 方便便携 在科学技术发展的今天我们在生活当中运用到东西逐渐在形状、外观上发生巨大的变大。近年来,对于各种仪器设备的便携性提出了很高的要求,在计算机视觉图像精密测量中对设备的外形体积要求、系统要求更为重要,其主要在于人员方便携带可在大范围及野外进行测量,不受环境等特殊情况的限制。 3 计算机视觉图像精密测量发展趋势 目前我国国民经济快速发展,我们对于精密测量的要求越来越来高,特别是近年我国科技技术的快速发展及需要,很多工程及工业方面已经超出我们所能测试的范围。在这样的前景下,我们对于计算机视觉图像精密测量的发展趋势进行一个预估,其主要发展趋势有以下几方面: 3.1 测量精度 在我们日常生活中,我们常用的长度单位基本在毫米级别,但在现在生活中,毫米级别已经不能满足工业方面的要求,如航天航空方面。所以提高测量精度也是计算机视觉图像精密测量发展趋势的重要方向,主要在于提高测量精度,在向微米级及纳米级别发展,同时提高成像图像方面的分辨率,进而达到我们预测的目的。 3.2 图像技术 计算机的普遍对于各行各业的发展都具有时代性的意义,在计算机视觉图像精密测量中运用图像技术也是非常重要的,在提高图像处理技术做以提高。同时工程方面遥感测量的技术也是对于精密测量的一种推广。 4 结束语 在科技发展的现在,测量是生活中不可缺少的一部分,测量同时也影响着我们的衣食住行,在测量技术中加入计算机视觉图像技术是对测量技术的一种革新。在融入这种技术后,我相信在未来的工业及航天事业中计算机视觉图像技g能发挥出最大限度的作用,为改变人们的生活做出杰出的贡献。 作者单位 常州信息职业技术学院 江苏省常州市 213164 计算机视觉论文:基于计算机视觉的人脸检测与识别技术初探 随着计算机技术和网络技术的飞速发展,计算机已深入到社会的各个领域,并深刻的改变人们的工作、学习和生活方式。信息的获取、分析、处理、、应用能力已经成为社会中人们的一个必备的技能。多媒体技术也在发生着日新月异的变化,包括这多媒体技术的基本概念、图像、音频、视频、动画的常用处理工具等。其中人脸检测与识别技术在计算机视觉方面也是尤为重要的,人脸检测与识别技术主要是用于身份信息的识别,也可以用来对个人的隐私信息通过识别来进行保护。 诞生于20世纪40年代的电子计算机是人类最伟大的发明之一。并且一直以飞快的速度发展着。进入21世纪的现代社会,计算机已经进入各个行业,并成为各行业必不可少的工具。如今的计算机发展的更加智能化,就如今来说,人们最什么事情都非常重视信息,人类和社会的发展,时刻都离不开信息。计算机如今重视的方面就是对信息的阅读和控制,人脸检测与识别技术也是应运而生。 人脸识别的论述 人脸识别是人类视觉中的一大特色,因为能对身边的人进行识别,才不会对身边的信息进行混淆,简单来说,根据人脸可以对人的年龄,性别进行初步判断。随着计算机技术的智能化,计算机业已经通过视觉能进行人脸的识别。其中在对人脸识别的同时进行有关信息的收集、识别、提取、变换、存储、传递、处理、检索、检测、分析和利用等技术。如今人脸识别已经应用于很多的领域,但是要人脸检测与识别是需要基于本来已经收集和整理的信息本库才能进行。再加上现在计算机技术虽然已经接近成熟,然而在人脸识别方面的表情传达出什么信息还是无从下手进行编程和设计。所以,基于计算机视觉的人脸检测与识别技术还是会有很广的发展空间,再加上人脸识别还可以维护人们的财产安全和隐私保护,必然会引起社会各界人士的广泛关注。 从19世纪末开始就已经有人对人脸识别进行了研究,因为当时没有先进的科学技术做后盾,所以经过了数百年的研究仍然没有什么显著的进展和成果。直到20世纪90年代人脸识别才成立了自己的学科,在加上当时的科技发展水平已经达到了不错的水平,人脸识别这个学科得到了快速的发展。如今,我国的计算机技术也已经居于世界的前列,我国也已经拥有比较完善的一套东方面孔的人脸数据库。 人脸识别在发展过程中大概经历了三个阶段:第一阶段就是对人脸特征进行整理,整理出所需要的数据库,并且应用当时的计算机技术做出一套质量不错的人脸灰度模型,这个阶段的识别工作全部由操作人员来完成;第二阶段比第一阶段要先进,有了基础人机互交,将人脸的特征经过多维度的矢量在模型上表示出来,并也可以设计出一套人脸识别的系统,这个阶段的识别不再是仅仅依靠操作人员,而是操作者和计算机一起完成;第三个阶段是计算机智能识别的最高峰,一切操作和识别都依靠机器全自动化进行,在人脸识别过程中也不再是每台计算机都需要完成一整套的工作,也实现了计算机与计算机之间的互联,多台计算机一起完成人脸识别的过程,都人力也是一种解放。 积极践行人脸检测识别技术 人脸检测识别技术是计算机实现智能化特征后的又一重要发展方向之一,它已经在世界范围内得到了广泛的普及与应用。人们可以通过人脸识别来进行定位,来起到保护人们财产安全的作用,通过人脸识别来抵制社会中的造假率,之前曾经有一些不法分子利用假身份来做损害公共利益和侵犯人们隐私权的事情,有了人脸识别让不法分子没有可乘之机,也应用人脸识别来对财务密码进行联系,起到对人们的财产有绝对的保护作用,对社会的安定何尝不是一项有意义的发明。 人脸识别一直是计算机智能化发展过程中的一个重要领域,因为人脸的识别与检测是一个很难做到完善的项目,由于人类的面部表情丰富,要对人类的面部表情做出判断和分析会存在一定的困难。再加上人脸识别的过程中,每个独立存在的个体都有一张专属于自己的脸。它的轮廓没有明显的特征界限,同时对眼、鼻子、嘴等器官在脸上的分布情况也没有明确的界限,这就使得对人脸识别来进行算法设计有一定的困难,所以只有通过轮廓特征来进行初步的判断,分辩出各种器官,再根据器官来完成人脸的分布情况设计灰度模型的完成工作。 随着红外光的可利用率提高,也应用到了人脸识别的领域,在人脸识别过程中也加入不同光的效果来识别人脸,使得如今的人脸识别的准确度有了明显的提高。但是光的效果是不可控的,在环境不适宜和用户不配合的情况下,利用红外光技术来进行人脸识别又会将准确度拉到很低的成度。因此,在人脸检测与识别方面仍然有一些尚未解决的问题,值得人们关注和探索。 科学的进步、时代的进步,必将给发展赋予新的内容。这个社会已经成为了一个信息化社会,信息化代表了一种信息技术被高度重视,信息资源被高度共享,从而使得人的智力和潜力以及社会物质资源潜力被充分发挥。在这个信息化社会中最重要的就是信息。个人信息已经成为在社会中必备的物质。如此看来信息的保护也成为了发展的头等大事,基于计算机视觉的人脸检测与识别技术也有了发展的独特性,它的独特性由这个时代所决定。 计算机视觉论文:计算机视觉创新研究的探索者 人类正在进入后信息时代,计算机越来越广泛地进入到几乎所有的科技和生活领域。现代计算机具有强大的功能和运行速度,但与人脑相比,其智能化程度仍有待提高。如何让计算机具有类人脑的学习与分析能力,拥有“视觉”“听觉”,并可通过“思考”与人类沟通交流,是当今世界计算机视觉研究领域各国科学家不断追求和探索的目标。 计算机视觉是人工智能领域的优秀之一,其研究的终极目标是让机器具有人一样的视觉功能。西安交通大学电子与信息工程学院杨国安教授在计算机视觉领域沉心研究多年,为计算机视觉的发展提供了丰富的理论基础。 “西安交通大学郑南宁院士是图像处理、计算机视觉和模式识别领域的国际知名专家,是他2001年把我从日本引进回来的。”这是杨国安选择计算机视觉和图像处理领域的契机。在该领域,杨国安主要研究新型的小波变换、多尺度几何分析和压缩感知理论,对这些最前沿的理论进一步地改进,以提高图像分析与理解的能力、计算机视觉模型的精度、大数据的模式分类的效率以及互联网图像检索的正确识别率。 留学回国后,杨国安在郑南宁院士团队参与完成了多项国家项目,包括国家自然科学基金创新研究群体项目“智能化视觉信息处理理论与实现技术”,国家自然科学基金重点项目“高效可伸缩视频编解码基础理论与方法研究”,国家重点基础研究发展计划项目“视觉信息环境感知与识别关键技术”,国家科技支撑计划项目“数字媒体内容互通共用关键技术”,国家高技术研究发展计划项目“基于离散小波变换的JPEG2000图像处理及场景数据实时传输”等。其中,在国家科技支撑计划项目中,杨国安取得国家发明专利“一种分布式多格式数字视频转码结构设计方法”的正式授权。该项专利开发出了一种分布式多格式数字视频转码结构设计新方法:对源视频文件解复用后将视频进行快速无缝分割,通过动态调度程序,将视频片段以及音频文件发送到各个转码计算机上进行快速多格式转码,在输入某一种格式的视频后只需解码一次,便能输出多种格式的码流,并且能对输出码流进行很好的码率控制,最后收集转码后的视频片段进行无缝拼接并与转码后的音频文件复用。该项专利不仅改善了像素域级联转码器的转码效率,也增强了视频转码后的质量,并在我国相关电视厂家得到实际应用,取得了良好的社会和经济效益。 目前,罟安正在主持国家自然科学基金项目“基于生物视觉稀疏编码特性和显著性特征的多尺度几何分析纹理模型研究”。他介绍说,今后的研究重点将是进一步研究基于多尺度几何分析和脉冲耦合神经网络的生物视觉模型,并将其应用到大数据的模式识别以及互联网图像检索上。 学术方面,杨国安有木哿Γ砥砺前行。他长期兼任IEEE Transactionson Signal ProcessingENeural Networks等世界顶级期刊的通信评审专家,并在IEEE,Elsevier和springer等知名期刊和国际会议上发表SCI和EI收录论文30余篇,其中SCI收录8篇,EI收录21篇,取得国家专利2项,出版“十一五”至“十三五”规划教材各1部,为硕士和博士研究生开设课程,培养硕士研究生和博士研究生30余名,2016年2月又培养出交通大学历史上第一位日本博士留学生。 在科研的世界里,只有脚踏实地,持续奋斗与攀登,才可能收获点点星光。在20余年的研究工作中,杨国安亦是如此勉励自己,不断创新,突破传统。相信在未来,他一定能收获一片属于他的星空。
电子测量技术论文:电子测量仪器技术分析论文 中国电子测量仪器经过40多年的发展,为我国国民经济、科学教育、特别是国防军事的发展做出了巨大贡献。随着世界高科技发展的潮流,中国电子测量仪器也步入了高科技发展的道路,特别是经过“九五”期间的发展,我国电子测量仪器在若干重大科技领域取得了突破性进展,为我国电子测量仪器走向世界水平奠定了良好的基础。 一、成功研制出微波毫米波矢量网络分析仪 我们已经成功地研制了被称为“世界电子测量仪器之王”的微波毫米波矢量网络分析仪。随着我国新体制电子信息系统和新式武器装备的发展,占领和利用有限的频谱资源已经成为高新技术发展和军事电子技术及装备发展的一个重要特点,其中充分利用频谱资源中的电磁波幅度、频率、相位和极化信息是现代电子装备的优秀特点。而现代电子装备的发展又急需能同时获得被测对象的幅度、相位和群时延特性的高性能矢量网络分析仪。特别是雷达相控阵列技术的普遍应用,对相位和群时延特性的测试要求越来越高,因此矢量网络分析仪便成为现代电子装备必备的、关键的测试设备,是其他测试设备无法取代的重要检测手段。另外微波毫米波有源器件CAD技术正在日益普及,而有源CAD的基础是提取有源器件的S参数,当前只有矢量网络分析仪有能力同时获得有源器件的S参数,使CAD的设计结果更接近于实际应用。除此之外,矢量网络分析仪已走出传统的线性网络的应用领域,而在非线性、大功率网络的测试和分析中发挥着重要作用。另外,以矢量网络分析仪为优秀可以组成天线、RCS、大功率、T/R组件等自动测试系统,因此它的应用领域将是非常广阔的。 为了适应我国的急需,信息产业部电子第41研究所已成功研制成高水平的矢量网络分析仪,该仪器的突出特点主要有以下几个方面: 1.工作频带宽,一次扫描即可完成45MHz~40GHz全频段幅频特性和相频特性的测量。 2.测量精度高,由于采用误差修正技术,大大减小了系统误差对测量结果的影响,即使采用非理想的硬件电路,也能获得高精度测量。 3.大动态范围,由于矢量网络分析仪采用高灵敏度幅相接收机技术和数字信号处理技术,提高了小信号测试灵敏度,拓展了测试动态范围。 4.高速实时测试,由于采用了嵌入式高速计算机技术,将测量校准、测量控制、误差修正、显示控制等过程程序化、软件化,提高了自动化程度和测试速度,使实时测量成为可能。 信息产业部电子第41研究所,经过多年的艰苦努力,该所研制的矢量网络分析仪已实现系列化和家庭化,有十多个型号可供用户选择,包括同轴和波导校准件在内的测试附件齐全,配套性强,能够满足不同层次用户的测试要求,其频率范围可在0.0003~110GHz内选用。 国产矢量网络分析仪的研制成功,使我国矢量网络分析仪的设计和制造水平跨入了世界先进行列,成为继美国之后世界上第二个掌握此项技术的国家,产品的技术水平和品种可以与国外同类产品相比,同时通过对矢量网络分析仪的研制,掌握了多种以矢量网络分析仪为优秀的自动测量技术和自动测试系统。 二、掌握了调制域测试技术,研制成功调制域分析仪 调制域测试技术是二十世纪末出现的一个新的测试技术领域,它与过去我们熟知的时域测试、频域测试成为目前的“三域”测试技术。时域测试是测量输入信号随时间而变化的信号值,是信号幅度与时间的关系。频域测试是测量输入信号随频率而变化的信号值,是信号幅度与频率的关系。调制域测试是测量输入信号随时间而变化的频率值,所产生的显示图形代表信号的调制域,是信号的频率值与时间的关系。调制域测试技术是一门新兴的非常重要的而技术难度又非常大的测试技术,这主要取决于科学技术和电子装备的飞速发展。大家知道,过去大多数电子信息传送的是幅度变化信息,现在转向传送数字信息以后,信息越来越多地作为数字脉冲之间的定时或相位关系的方式传送出去,单单使用示波器或频谱仪这类的以幅度为基础的仪器,就不能满足表征这些数字信号需要了。于是提出了相位数字化新方法。这种方法非常适合测量定时信号、相位编码信号或频率编码信号。调制域测试技术的出现,必将对众多的测试问题做出新贡献。事实已经证明,调制域分析技术,在越来越多的应用领域成为一种不可或缺的测试技术,尤其是在军事电子测试领域更有其重要的意义。 譬如,随着综合业数字网和同步光纤网络等新的数字通信技术进入主流电话系统,其高速传输速率应用传统的测试手段已经不能精确地测量传输信号;再有通信传输中晃动的精确测量,是传输中至关重要的一个问题。由于调制域分析技术可以进行二百万次/秒,64000次背对背的频率测量,因而它是当今唯一能直接显示随时间而变化的晃动技术;再有,调制域分析技术在军事上具有其独特的应用,由于它可以测量、分析迅速变化的频率、时间间隔或相位关系函数,因此调制域分析技术可对这种信号进行调谐,以达到电子装备的最佳性能,以雷达而言,可以消除其盲点,减少目标运动的负效应,改善雷达系统的作用距离和分辨率。此外,调制域分析仪还非常适合设计防抱死制动系统、可调节悬浮系统、自适应巡航控制系统、防撞雷达、各种各样的航天和防御系统等。总之,调制域分析技术是可以用来加速设计和表征诸如雷达、电子战、监控系统、扩频通信等的工作和性能特征。 南京新联电子设备有限公司已经研制成10Hz~2.5GHz的调制域分析仪,达到国外同类产品的水平,填补了国内空白,为我国跳频领域的电子设备和军事装备提供了低于国外价格1/3~1/2的测试手段。为了更好地满足测试需要,下一步将继续研制更高频率的调制域分析仪。 三、VXI总线技术取得重大进展 VXI总线技术是二十世纪末出现的一个新的母线技术。它首先出现于美国,应用于美国空军电子测量仪器。VXI总线将VME总线和GPIB结合起来构成一个新的标准,这种模块式仪器平台可以满足未来仪器应用的需要,使电子测量仪器和系统步入一个新的发展时期。VXI总线是一个新的行业标准接口母线,是一种完全开放的、适应多厂家仪器产品(模块、插卡式)的行业标准。这个标准的推出有三个原因:一是适应技术发展的要求,二是多厂家的仪器缺乏互联性,三是军方的需要,而且这是最重要的一个方面。军方需求什么?一是军用电子测量仪器战争现场所强调的便携性,VXI可以大大减小设备的体积和重量;二是大大提高测试速度,VXI比GPIB的速度可提高40倍;三是测试系统的适应性、灵活性大为提高;四是价格适中;五是有利于充分发挥计算机的作用。 这个新的总线标准,在美国应用之后,我国各界都非常欣赏,研究者众多。我国经过几年的探索,已经取得了较大的进展,在若干方面实现了具体的应用。如成都电子科技大学测试技术及仪器研究所CAD研究室研制的VXI总线测试软件平台是我国VXI测试技术的重大突破,其主要技术指标:1.硬件环境:内嵌VXI控制器、MXI控制器和GPIB-VXI转换器;有NIPCI-GPIB、AT-GPIB/TNTHP82350/82341和ES1400等GPIB接口,还有打印机和UPS等其它必要外设。2.软件环境:Windows98操作系统;支持标准模块驱动器(VISA32)。3.软件特性:可编辑的图形化编程环境;可自定义的虚拟面板;丰富的数据处理函数;开放的外部程序接口;同时管理VXI、GPIB、1553B、RS232仪器和模块;方便使用的帮助系统。该研究成果已应用于“XXX型号远程雷达综合测试系统”、“火控雷达综合测试系统”和各种装备的VXI总线自动测试系统中。 四、电子测试仪器向毫米波推进 众多民用和军用电子装备都在向毫米波发展,特别是在军事方面,其发展更为迅速。预计未来电子战系统的信号环境将达100~200万个脉冲/秒,装备系统可能要执行几十亿条指令,目前集成电路的处理能力还不能满足军用电子设备的要求,这将影响新一代电子战系统的作战能力,为此必须发展超高速集成电路(VHSIC)。于是集成电路的测试将从几十万门/芯片升至几百万门/芯片,其测试难度相应地大幅度增加。鉴于“现代战争的胜利属于能驾驭电磁频谱的一方”,因此从80年代起,美、苏等国就将毫米波技术纳入新式武器装备研制计划。由于微波/毫米波单片集成电路(MIMIC)能够在一个基片上制作出宽带接收机或宽带功率组件,从而能做出重量小于25磅,体积小于90立方英寸,能随1000g冲击加速度的小型宽带灵巧的投掷式干扰机和多倍频程相控阵干扰单元。但是从若干年的研究看,测试技术已成为制约MIMIC进一步发展和提高的瓶颈。因此近几年我们电子仪器重视向毫米波发展。 信息产业部电子第41研究所最近研制完成的AV3615三毫米S参数测试装置及校准件,与主机一起可以进行三毫米波段的幅度和相位精确量;频谱仪的毫米波扩频模块与该所研制的高性能频谱分析仪一起组成系统可实现9kHz~110GHz频段的频谱分析;毫米波功率计探头系列与主机一起实现了微波/毫米波功率的直接测量。南京新联电子设备有限公司研制完成的EE3395型毫米波频率计数器,其频率测量范围达10Hz~110GHz,该产品可广泛用于毫米波电子对抗系统、卫星通信设备、高精度雷达及射电天文等领域。 五、通信测量仪器达到高技术水平 通信产业的发展速度超过了人们的想象,所以我们必须适应通信产业的发展,以最快的速度发展我国的通信电子测量仪器。近几年成都前锋电子仪器厂研制完成了无线寻呼检测仪、电台综合测试仪、数字微波通信测试仪;信息产业部电子第41研究所研制完成了误码测试仪、数字传输/数据通信分析仪、七号信令测试仪等。这些产品都达到了二十世纪末国际先进水平。 六、数字化仪器迅速发展 近几年,数字化仪器在迅速发展,我国也在不断研究推出各种新型数字化仪器,譬如数字示波器、数字调制装置、数字化函数/任意波形发生器、数字化频率计数器等众多产品。其中四川川嘉电子有限公司的数字化视音频测量仪,是把若干硬件功能软件化的电子测量仪器,除去众多的基本测量功能外,还可以进行远距离传输和测量,测量23个视频项目和4个音频项目,现为我国广电系统选定的最佳仪器。 其他诸如在光通信测试仪方面,合成信号源方面,VXI总线仪器模块方面、声学测量仪器方面等等,都研制出不少二十世纪末国际水平的产品,但与信息技术的飞速发展相比,我国电子测量仪器必须瞄准世界技术的发展方向,做出与信息技术发展相适应的一流的电子测量仪器产品。 电子测量技术论文:电子测量仪器技术发展论文 中国电子测量仪器经过40多年的发展,为我国国民经济、科学教育、特别是国防军事的发展做出了巨大贡献。随着世界高科技发展的潮流,中国电子测量仪器也步入了高科技发展的道路,特别是经过“九五”期间的发展,我国电子测量仪器在若干重大科技领域取得了突破性进展,为我国电子测量仪器走向世界水平奠定了良好的基础。 一、成功研制出微波毫米波矢量网络分析仪 我们已经成功地研制了被称为“世界电子测量仪器之王”的微波毫米波矢量网络分析仪。随着我国新体制电子信息系统和新式武器装备的发展,占领和利用有限的频谱资源已经成为高新技术发展和军事电子技术及装备发展的一个重要特点,其中充分利用频谱资源中的电磁波幅度、频率、相位和极化信息是现代电子装备的优秀特点。而现代电子装备的发展又急需能同时获得被测对象的幅度、相位和群时延特性的高性能矢量网络分析仪。特别是雷达相控阵列技术的普遍应用,对相位和群时延特性的测试要求越来越高,因此矢量网络分析仪便成为现代电子装备必备的、关键的测试设备,是其他测试设备无法取代的重要检测手段。另外微波毫米波有源器件CAD技术正在日益普及,而有源CAD的基础是提取有源器件的S参数,当前只有矢量网络分析仪有能力同时获得有源器件的S参数,使CAD的设计结果更接近于实际应用。除此之外,矢量网络分析仪已走出传统的线性网络的应用领域,而在非线性、大功率网络的测试和分析中发挥着重要作用。另外,以矢量网络分析仪为优秀可以组成天线、RCS、大功率、T/R组件等自动测试系统,因此它的应用领域将是非常广阔的。 为了适应我国的急需,信息产业部电子第41研究所已成功研制成高水平的矢量网络分析仪,该仪器的突出特点主要有以下几个方面: 1.工作频带宽,一次扫描即可完成45MHz~40GHz全频段幅频特性和相频特性的测量。 2.测量精度高,由于采用误差修正技术,大大减小了系统误差对测量结果的影响,即使采用非理想的硬件电路,也能获得高精度测量。 3.大动态范围,由于矢量网络分析仪采用高灵敏度幅相接收机技术和数字信号处理技术,提高了小信号测试灵敏度,拓展了测试动态范围。 4.高速实时测试,由于采用了嵌入式高速计算机技术,将测量校准、测量控制、误差修正、显示控制等过程程序化、软件化,提高了自动化程度和测试速度,使实时测量成为可能。 信息产业部电子第41研究所,经过多年的艰苦努力,该所研制的矢量网络分析仪已实现系列化和家庭化,有十多个型号可供用户选择,包括同轴和波导校准件在内的测试附件齐全,配套性强,能够满足不同层次用户的测试要求,其频率范围可在0.0003~110GHz内选用。 国产矢量网络分析仪的研制成功,使我国矢量网络分析仪的设计和制造水平跨入了世界先进行列,成为继美国之后世界上第二个掌握此项技术的国家,产品的技术水平和品种可以与国外同类产品相比,同时通过对矢量网络分析仪的研制,掌握了多种以矢量网络分析仪为优秀的自动测量技术和自动测试系统。 二、掌握了调制域测试技术,研制成功调制域分析仪 调制域测试技术是二十世纪末出现的一个新的测试技术领域,它与过去我们熟知的时域测试、频域测试成为目前的“三域”测试技术。时域测试是测量输入信号随时间而变化的信号值,是信号幅度与时间的关系。频域测试是测量输入信号随频率而变化的信号值,是信号幅度与频率的关系。调制域测试是测量输入信号随时间而变化的频率值,所产生的显示图形代表信号的调制域,是信号的频率值与时间的关系。调制域测试技术是一门新兴的非常重要的而技术难度又非常大的测试技术,这主要取决于科学技术和电子装备的飞速发展。大家知道,过去大多数电子信息传送的是幅度变化信息,现在转向传送数字信息以后,信息越来越多地作为数字脉冲之间的定时或相位关系的方式传送出去,单单使用示波器或频谱仪这类的以幅度为基础的仪器,就不能满足表征这些数字信号需要了。于是提出了相位数字化新方法。这种方法非常适合测量定时信号、相位编码信号或频率编码信号。调制域测试技术的出现,必将对众多的测试问题做出新贡献。事实已经证明,调制域分析技术,在越来越多的应用领域成为一种不可或缺的测试技术,尤其是在军事电子测试领域更有其重要的意义。 譬如,随着综合业数字网和同步光纤网络等新的数字通信技术进入主流电话系统,其高速传输速率应用传统的测试手段已经不能精确地测量传输信号;再有通信传输中晃动的精确测量,是传输中至关重要的一个问题。由于调制域分析技术可以进行二百万次/秒,64000次背对背的频率测量,因而它是当今唯一能直接显示随时间而变化的晃动技术;再有,调制域分析技术在军事上具有其独特的应用,由于它可以测量、分析迅速变化的频率、时间间隔或相位关系函数,因此调制域分析技术可对这种信号进行调谐,以达到电子装备的最佳性能,以雷达而言,可以消除其盲点,减少目标运动的负效应,改善雷达系统的作用距离和分辨率。此外,调制域分析仪还非常适合设计防抱死制动系统、可调节悬浮系统、自适应巡航控制系统、防撞雷达、各种各样的航天和防御系统等。总之,调制域分析技术是可以用来加速设计和表征诸如雷达、电子战、监控系统、扩频通信等的工作和性能特征。 南京新联电子设备有限公司已经研制成10Hz~2.5GHz的调制域分析仪,达到国外同类产品的水平,填补了国内空白,为我国跳频领域的电子设备和军事装备提供了低于国外价格1/3~1/2的测试手段。为了更好地满足测试需要,下一步将继续研制更高频率的调制域分析仪。 三、VXI总线技术取得重大进展 VXI总线技术是二十世纪末出现的一个新的母线技术。它首先出现于美国,应用于美国空军电子测量仪器。VXI总线将VME总线和GPIB结合起来构成一个新的标准,这种模块式仪器平台可以满足未来仪器应用的需要,使电子测量仪器和系统步入一个新的发展时期。VXI总线是一个新的行业标准接口母线,是一种完全开放的、适应多厂家仪器产品(模块、插卡式)的行业标准。这个标准的推出有三个原因:一是适应技术发展的要求,二是多厂家的仪器缺乏互联性,三是军方的需要,而且这是最重要的一个方面。军方需求什么?一是军用电子测量仪器战争现场所强调的便携性,VXI可以大大减小设备的体积和重量;二是大大提高测试速度,VXI比GPIB的速度可提高40倍;三是测试系统的适应性、灵活性大为提高;四是价格适中;五是有利于充分发挥计算机的作用。 这个新的总线标准,在美国应用之后,我国各界都非常欣赏,研究者众多。我国经过几年的探索,已经取得了较大的进展,在若干方面实现了具体的应用。如成都电子科技大学测试技术及仪器研究所CAD研究室研制的VXI总线测试软件平台是我国VXI测试技术的重大突破,其主要技术指标:1.硬件环境:内嵌VXI控制器、MXI控制器和GPIB-VXI转换器;有NIPCI-GPIB、AT-GPIB/TNTHP82350/82341和ES1400等GPIB接口,还有打印机和UPS等其它必要外设。2.软件环境:Windows98操作系统;支持标准模块驱动器(VISA32)。3.软件特性:可编辑的图形化编程环境;可自定义的虚拟面板;丰富的数据处理函数;开放的外部程序接口;同时管理VXI、GPIB、1553B、RS232仪器和模块;方便使用的帮助系统。该研究成果已应用于“XXX型号远程雷达综合测试系统”、“火控雷达综合测试系统”和各种装备的VXI总线自动测试系统中。 四、电子测试仪器向毫米波推进 众多民用和军用电子装备都在向毫米波发展,特别是在军事方面,其发展更为迅速。预计未来电子战系统的信号环境将达100~200万个脉冲/秒,装备系统可能要执行几十亿条指令,目前集成电路的处理能力还不能满足军用电子设备的要求,这将影响新一代电子战系统的作战能力,为此必须发展超高速集成电路(VHSIC)。于是集成电路的测试将从几十万门/芯片升至几百万门/芯片,其测试难度相应地大幅度增加。鉴于“现代战争的胜利属于能驾驭电磁频谱的一方”,因此从80年代起,美、苏等国就将毫米波技术纳入新式武器装备研制计划。由于微波/毫米波单片集成电路(MIMIC)能够在一个基片上制作出宽带接收机或宽带功率组件,从而能做出重量小于25磅,体积小于90立方英寸,能随1000g冲击加速度的小型宽带灵巧的投掷式干扰机和多倍频程相控阵干扰单元。但是从若干年的研究看,测试技术已成为制约MIMIC进一步发展和提高的瓶颈。因此近几年我们电子仪器重视向毫米波发展。 信息产业部电子第41研究所最近研制完成的AV3615三毫米S参数测试装置及校准件,与主机一起可以进行三毫米波段的幅度和相位精确量;频谱仪的毫米波扩频模块与该所研制的高性能频谱分析仪一起组成系统可实现9kHz~110GHz频段的频谱分析;毫米波功率计探头系列与主机一起实现了微波/毫米波功率的直接测量。南京新联电子设备有限公司研制完成的EE3395型毫米波频率计数器,其频率测量范围达10Hz~110GHz,该产品可广泛用于毫米波电子对抗系统、卫星通信设备、高精度雷达及射电天文等领域。 五、通信测量仪器达到高技术水平 通信产业的发展速度超过了人们的想象,所以我们必须适应通信产业的发展,以最快的速度发展我国的通信电子测量仪器。近几年成都前锋电子仪器厂研制完成了无线寻呼检测仪、电台综合测试仪、数字微波通信测试仪;信息产业部电子第41研究所研制完成了误码测试仪、数字传输/数据通信分析仪、七号信令测试仪等。这些产品都达到了二十世纪末国际先进水平。 六、数字化仪器迅速发展 近几年,数字化仪器在迅速发展,我国也在不断研究推出各种新型数字化仪器,譬如数字示波器、数字调制装置、数字化函数/任意波形发生器、数字化频率计数器等众多产品。其中四川川嘉电子有限公司的数字化视音频测量仪,是把若干硬件功能软件化的电子测量仪器,除去众多的基本测量功能外,还可以进行远距离传输和测量,测量23个视频项目和4个音频项目,现为我国广电系统选定的最佳仪器。 其他诸如在光通信测试仪方面,合成信号源方面,VXI总线仪器模块方面、声学测量仪器方面等等,都研制出不少二十世纪末国际水平的产品,但与信息技术的飞速发展相比,我国电子测量仪器必须瞄准世界技术的发展方向,做出与信息技术发展相适应的一流的电子测量仪器产品。 电子测量技术论文:数字信号处理技术在电子测量仪器领域上的应用 摘 要:数字信号处理技术在电子仪器测量中是非常重要的,人类社会的发展是离不开测量的,电子仪器在使用的过程中主要的作用就是要进行相应的测量,因此,将数字信号处理技术应用到电子测量仪器领域就变得越来越重要。本文就是对数字信号处理技术在电子测量仪器领域上的应用进行分析,为相关的研究提供借鉴。 关键词:数字信号处理技术;电子测量仪器;应用 数字信号处理技术就是指利用计算机或者是其他的信息设备来对相应的信号进行分析和处理,从而得到有用的信息的过程的一门技术。数字信号处理技术可以将同一类型的信号转变为数字信号,这样计算机就可以进行相应的处理。目前,人们对数字信号处理技术在电子测量仪器领域上的应用进行了大量研究,数字信号处理技术对于电子仪器的测量有着非常重要的意义,必须要重视数字信号处理技术。 一、数字信号处理技术的重要性 (一)测量的作用 测量也可以使得生产活动的行为更加规范,在机械零件制造的过程中,已经生产完成的机械零件必须要进行相应的检查,判断这些零件是否符合相应的标准,而且通过测量也可以了解相应零件的各个环节是否符合零件的使用要求,工作人员对于零件的参数进行充分的了解,才能够在生产制造的过程中落实到每一个生产环节。 (二)数字信号处理的意义 测量技术在不断地发展,目前测量工作使用的都是电子测量仪器,电子测量仪器的应用使测量结果更加精确,也提高了测量的效率,但是电子测量仪器的测量结果都是利用电信号的形式来进行表示的,这样测量人员就很难对测量结果进行相应的分析,但是数字信号处理技术可以将电信号进行转化,转变为数字信号,这样工作人员就可以利用数字信号处理技术来对相应的数字信号进行分析,保证了后续工作的稳定运行。在电子测量仪器测量的过程中,如果使用的是直流电压,那么就要进行数模转换,如果使用的是交流电压,那么就要先进行交流电压和直流电压的转换,之后再进行数模转换。这样就可以使得测量的结果更加准确。通过相应的实验可以发现数字信号在利用的过程中可以对整个电子测量仪器的测量过程进行简化,这样复杂的问题简单化,就使得工作人员的工作效率提升,减少了各种因素对于测量结果的不利影响。 二、数字信号处理技术在电子测量仪器领域的应用 (一)在发生器上的应用 发生器就是信号源,这是一种十分重要的电子测量设备,发生器使用的是频率合成技术,但是无论是直接的数字频率合成技术还是间接的锁相式频率合成技术,都必须要利用低通波滤器来完成相应的测量工作,数字信号处理技术的主要内容就是进行滤波,而合成信号源能够克服晶振仅仅能够提供特定频率的相应缺陷,提高了信号输出频率的准确性和稳定性,还能够使得输出信号频率达到与基准频率相同的高度,在这样的情况下,数字信号处理技术就能够提高发生器的功能,使得信号源变得更加稳定。 (二)在电业测量中的应用 电子测量的过程中,电业测量是非常常见的,也是最为基本的测量方式。电业测量的机理就是将测量的电压转变为直流电压之后再进行相应的测量。目前电业测量已经被数字化,数字信号处理的过程中涉及两个优秀的问题:一个是交流电压和直流电压转换之后再进行A/D转换,另一个就是在得到了直流电压的时候直接进行A/D转换。但是无论是哪一种转换,A/D转换所包括的量化和取样都是数字信号处理技术中非常基础的环节。在实际的应用中,将这两者应用在了电压表上,这样电压表的测量准确性就得到了一定程度的提升,测量的范围、抗干扰能力和分辨能力都得到了提高。 (三)在示波器中的应用 示波器是一种利用波形硐允静饬拷峁的一种电子测量仪器,被测量的信号必须要将电子束打在相应的荧光物质上,这样屏幕上就会显示出相应的图像,工作人员就可以对所显示的图像进行分析和解读。如果使用的是常规的电量,那么示波器均能够进行相应的显示,例如频率、峰值、电流和电压。但是如果遇到了特殊的电量,就要通过一定的调整才能够利用示波器进行测量,例如调幅度和相位差等。示波器是一种常见的电子测量仪器,但是示波器在使用的过程中必须要符合相应的规范,如果违背了相应的操作要求,就会导致测量结果出现偏差。在正常的情况下,示波器设备所显示出来的图形能够准确地描述出被测量的信号,以下就是对数字信号处理技术在电示波器中的应用进行分析: 如果将示波器设备当作是信息系统,那么就可以得到相应的关系式:s0(t)=s(t)*h(t)。 其中,s(t)是我们需要测量与观察的相应信号,s0(t)是在示波器上所显示出的相应的波形,*是一种卷积运算的符号,h(t)是指已经输入的信号源。因此为了保证测量人员所观察的信号和示波器上所显示出来的信号的契合度较强,那么就要保证示波器的输入激响能够满足迪拉克函数的要求。这一函数为h(t)=δ(t)。 只有这一函数成立的时候,s0(t)与s(t)才能够相等,按照斯彭斯的信号理论可以得知,如果上述的说法要想成立,那么就示波器的宽带就要无限大,但是在实际的应用中,这一条件是无法达到的。而且示波器在使用的过程中,还会受到相应的3db带宽的影响。进行估算的时候,使用的是方根原则,而且被测量的信号就是高斯信号,而且高斯信号也是方根原则能否成立的关键,在实际的应用中,高斯信号极少,这样就导致了高斯信号与示波器之间会出现较大的误差。要想减少这一误差就要利用数字信号处理中的反卷积技术,相应的关系式如下:s(t)=s0(t)(l/*)h(t)。 在这一公式中,l/*就是指反卷积计算,在这对关系式中可以将误差缩小,这一计算公式在过去仅仅是在理论推力中得到广泛的应用,而在实际的应用中很少被应用。但是在科技不断发展的今天,通过数字信号技术就可以将这一理论应用到具体的项目测量中,使得电子测量仪器的应用范围更加广泛。 假设使用一个标准信号,将其输入到相应的示波器中,并且将这一输出信号设定为s(k),在这样的情况下,就能够准确地计算出示波器对于信号的离散型算式h(k),在对这一离散型算式进行存储的过程中,需要加存一个信号重构的反卷积算法,在这样的情况下,就可以得到以下的结论:无论示波器达到了什么样的标准,信号是否存在着失真的现象,都能够根据现有的信号进行重构,从而得出我们想要得到的信号。这样,进行电量信号的观测便无须再受到示波器的限制。 结论 人类社会发展的过程中永远离不开测量工作,其是社会生产实践活动的重要基础,而电子测量技术与电子测量仪器则是当前测量工作所使用的高级手段,为实现测量工作的精确化提供了重要保障。通过上文我们可以看出,数字信号处理对于提高电子测量效果以及电子测量仪器的使用有着非常重要的作用,甚至能够让电子仪器测量的性能提高至原效果的数倍以上。虽然当前该种方式仍然存在着一定的问题,但这也为我们的研究提出了更加丰富的思路,让我们可以进一步在科学的高峰上继续攀登。 电子测量技术论文:虚拟电子测量仪器技术 摘 要 近年来出现的虚拟仪器突破了传统仪器的束缚,是仪器发展史上的一次革命。虚拟仪器技术是以计算机为优秀的测试测量仪器组建技术,由计算机操纵,利用高性能的软硬件平台及模块化硬件板卡,结合高效灵活的应用软件,完成各种测量、测试任务。 【关键词】虚拟仪器 测量 LabVIEW 1 虚拟仪器概述 虚拟仪器(Virtual Instrumentation)是一种计算机控制的仪器系统,以通用化计算机作为优秀的硬件平台,由使用者自己设计定义,具有计算机操作界面,测试功能由软件来实现。它通过应用程序,将通用化计算机与功能化硬件相结合,这样使用者可以通过友好图形界面,自己操作计算机,完成对被检测量的采集、判断、分析、显示、存储数据等功能。 1.1 虚拟仪器与传统仪器的比较 虚拟仪器是以计算机为基础的软硬件测试平台,它可代替传统测量仪器并自由构建专有仪器系统。传统的测量仪器受到硬件的限制不能发挥很大的互联。而虚拟仪器将仪器硬件搭载到计算机平台,再加上应用软件,将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合,大大缩小硬件成本和体积,通过软件实现对数据的显示、存储及分析处理。 1.2 虚拟仪器系统的构成 虚拟仪器系统由硬件和软件构成,硬件是基础,软件是优秀。基本硬件是计算机和信号采集调理部件。计算机自身包括微处理器、储存器、显示器等部件;信号采集调理部件为GPIB仪器控制模块,VXI/PXI,仪器模块/总线标准模块以及数据采集卡。软件构成主要有开发平台软件和用户应用软件。目前使用最多的计算机语言是美国国家仪器公司(national instruments,NI)的LabVIEW。LabVIEW全称laboratory virtual instrument engineering workbench(验室虚拟仪器集成环境),是功能强大灵活的仪器和分析软件应用开发工具,图形化,用图标来代替文本行,创建应用程序。 LabVIEW具有以下主要特点:图形化的仪器编程环境;高效内置的程序编译器;灵活的程序调试手段;数据采集与仪器通信应用的支持;数据处理和分析函数库;支持多种系统平台;开放式的开发平台等。LabVIEW程序包括三个部分:前面板、框图程序、图标和接线端口。前面板模拟真实仪器前面板;框图程序利用图形语言控制前面板上的对象;图标和接线端口把LABVIEW程序定义成子程序,实现模块化编程。 2 虚拟电子测量仪器概述 2.1 传统仪器测量系统概述 传统电子测量仪器,如信号发生器、逻辑分析仪、示波器、频谱分析仪等,都是硬件化的技术方案,因其结构上的先天局限性,决定了相互之间没有令人满意的互联与通信机制,不能实现充分的信息与资源共享,所以在不改变设计思路的情况下,难以组建成综合测试系统或电子测量平台,也就不能完成对被测系统的综合分析、评估,进而得出准确判断。 2.2 虚拟电子测量仪器集成系统设计概述 虚拟仪器技术是以计算机为优秀的测试测量仪器组建技术,由计算机操纵,利用高性能的软硬件平台及模块化硬件板卡,结合高效灵活的应用软件,完成各种测量、测试任务;除信号的输入输出外,测量、控制、分析、变换、显示等功能均由软件来实现。 2.3 虚拟仪器与传统仪器测量系统比较的优点 虚拟仪器技术的优势是,使用者可以自定义专用仪器系统,功能灵活容易构建,应用面广。它符合“硬件软件化”发展趋势,被称作“软件仪器”。它的功能齐全且多样化,价格合理,因此具有很强的竞争力,在仪器计量领域有很大的发展空间。它主要有以下特点:软件是虚拟仪器的优秀;性价比高;缩小仪器厂商与使用者之间的距离;扩展性强,开发维护费用低,可配置性强;有良好的人机交互界面;信息量大,测试过程完全自动化,数据可编辑、打印、存储,有完整的时间记录和测试说明;通过软、硬件的升级,可便捷地提升测试系统的水平和能力;信号电缆少,故障率低,有操作保护;系统开放、灵活,功能可更改,技术更新快;可以和其他设备互联;软、硬件都具有模块化、开放性、可重复使用及互换性等特点。 3 虚拟电子测量仪器设计原理 虚拟电子测量仪器的软件应用程序,由LabVIEW编程环境开发,动态链接库通过CLF节点调用,达到与USB控制器的互联通信。LabVIEW程序编写分为前面板和后面板,前面板有登陆界面和各个虚拟仪器界面。后面板是编程程序框图,对前面板的各个模块进行编程,再把它们整合在一起,组成一个大的、整体的程序框图。 程序设计中,使用软件模板提供的旋钮、按钮、开关、数字显示、图表、图形等控件,在前面板设置输入输出对象,按照使用者的实际需求,设计图形化交互界面。框图程序设计是图形化程序的源代码,与前面板一一对应,使用软件提供的结构控制、数值运算、字符串运算、数组运算、布尔运算、信号分析、波形处理、文件输入输出、仪器控制等控件,按照使用者的需求,控制和分配前面板的输入输出。程序中的数据信号根据程序逻辑关系,沿数据线流动,满足“数据流驱动”。 在虚拟电子测量仪器中,硬件部分由USB控制卡,信号发生卡和信号采集卡组成。12V电源供电,通过USB2.0连接到计算机,与软件连接相通。 作者单位 榆林职业技术学院神木校区 陕西省榆林市 719300 电子测量技术论文:《电子测量技术》课程中应用Proteus仿真的教学改革实践 【摘 要】分析目前高职《电子测量技术》课程教学中存在的问题,研究将计算机仿真技术应用于课程教学中去,采用项目教学法,使得学生加深对基本知识的理解,提高学生的动手能力和研发能力,培养学生成为与时俱进的创新型人才。 【关键词】电子测量技术;Proteus仿真 1 电子测量教学中存在的问题 《电子测量技术》是高等职业院校电子信息类专业的一门专业课,其目的在于使学生理解常用电子测量仪器结构、原理,会正确选择和使用电子测量仪器进行测量,培养学生成为具有电子信息技术基本技能和综合职业能力的,在电子信息领域适应生产、建设、管理及服务第一线工作的高级技术应用型人才。该课程传统的教学方法多采用老师首先讲授理论,然后再实验室验证性实验的方法,随着现有高职生源水平的下降,传统的教学方法已经不能取得良好的教学效果,这就要求教师要根据实际情况,利用先进的教学手段和技术条件进行教学方法和形式上的改革。 多媒体技术是现代教育的一种有效的教学手段,教师可以将晦涩难懂的理论知识利用图片,动画等多种形式演示出来,既能引起学生兴趣也能使学生更容易理解知识。但是单纯的图片或者动画演示对于《电子测量技术》这门课程显然的不够的,它涉及到很多具体电路和仪器的工作原理,这些仪器的构成原理和使用方法较难理解。 2 Proteus仿真在电子测量教学中的应用 计算机仿真技术已成为现代工程中的一种有效手段,所以我们在教学过程中使用了电路仿真软件Proteus。Proteus软件是英国Lab Center Electronics公司出版的一款EDA工具,它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能,还能仿真单片机及器件。 我们以信号发生器为例,将计算机仿真技术应用与教学中来,采用项目教学法,让学生利用之前所学的电路知识设计信号发生器。 信号发生器总方案如下: 信号发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。根据用途不同,有产生三种或多种波形的函数发生器,使用的器件可以是分立器件,也可以采用集成电路。产生正弦波、方波、三角波的方案有多种,如首先产生正弦波,然后通过整形电路将正弦波变换成方波,再由积分电路将方波变成三角波;也可以首先产生三角波―方波,再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。本课题采用先产生正弦波波―方波,再将方波变换成三角波的电路设计方法。由RC桥式正弦波振荡器产生正弦波,经过迟滞比较器产生方波,再由积分电路产生三角波。 学生通过设计信号发生器的电路了解了信号的发生器的结构原理,也对振荡器,延迟比较器和积分电路原理和应用有了更深的掌握。而且通过计算机仿真软件来设计和搭建电路也节约的时间和硬件等资源,同时也避免了搭建实际电路时,由于焊接水平影响而出现的一些问题和故障。 3 总结 将Proteus仿真技术应用于《电子测量技术》这门课中,不仅使教学方式和考核方式多样化,也激发了学生对学习的兴趣和主动性,提高了教学效果和实践能力,也有助与学生在国家电子类各项竞赛中取得优异成绩,对毕业设计,创新项目和课外活动也起到了一定作用。 电子测量技术论文:以省精品资源共享课为契机 加强《电子测量技术》课程建设 摘要:以省精品资源共享课为契机,从课程体系、教学方法、课程资源、教材建设、实践教学等方面入手,加强《电子测量技术》课程建设。通过启发式讲授、案例法强化、探究力引导、前沿性引入、任务性温故的教学手段,以及“仿真―调试―实验”的自主性实践模式,激发学生学习兴趣,培养学生自主学习的能力和创新性思维的形成。 关键词:电子测量;资源共享;精品课程;教学改革 一、引言 《电子测量技术》是高等院校仪器仪表类和电子信息科学技术类学生的一门重要专业基础课,是电路理论、模拟电子线路和数字电路等基础课知识的延续和深化,又和后续专业课程衔接,起着承上启下的作用。课程具有较强的理论性、实践性和应用性。通过学习,使学生能够掌握电子测量的基本原理、方法及操作技能,在以后科学实验和生产实践中能制定先进的测量方案,合理地选用测量仪器,正确处理测量数据,具有初步的科学研究和科技开发能力[1]。近年来,测试技术迅猛发展,与其他学科交叉融合,为本课程的发展提供了一个广阔的空间[2]。电子测量技术是学生将来从事科研开发是不可缺少的知识和技能,也是电子信息用人单位检验学生工程能力的重要方面。根据近年毕业生的跟踪调查,真正掌握了测试系统的设计、安装及调试,具备一定科研素质的同学,在就业中深受用人单位青睐。因此,本课程的建设既要从专业自身发展的需要出发,又要从社会上的广泛需求出发,改革电子测量课程的教学与实践方法,培养学生工程项目开发实践能力及创新思维,将本课程建设成为以培养综合型人才为主要目的的高层次精品课程[3,4]。 二、课程体系构建 1.教学内容围绕课程特点。《电子测量技术》不同于其他专业课程,在介绍测量原理的基础上,更侧重于测量方法运用和测量仪表的操作,具有相当强的实用性和实践性,因此其课程教学目标有三个:一是了解电子测量的意义及特点、新型数字仪表的发展趋势,掌握电子测量方法及仪器的分类,测量仪器基本功能与性能,电子测量的基本组成原理,使学生了解专业的前沿发展现状和趋势。二是能够运用误差理论对各种电量和电参数的测量仪器进行误差分析,并对测量数据进行处理,使学生具有综合运用电子技术工程学科理论和技术手段分析并解决工程问题的基本能力,并能够对研究结果进行分析的能力。三是掌握电子示波器、数字万用表等常见电子测量仪器的基本组成及工作原理和使用方法,使学生具有在电子测量工程实践中掌握并使用电子技术、技能和现代化电子测量工程工具的能力,具有测量系统研究、开发、设计、制造的基本能力。 2.知识结构脉络清晰。在整个课程的讲授过程中始终贯穿测量原理―测量方法――测量系统―测量误差分析―测量仪表应用这一主线,按照知识衔接顺序,由易到难安排教学内容。首先介绍误差的基本概念、来源、性质、估算法方法、减小措施、要求学生掌握误差的表示及在电子测量范围内测量误差的估计、测量数据的处理等。然后介绍电压测量技术,让学生重点掌握交流电压表的定度及波形误差,掌握常用A/D转换器工作原理。再依次介绍波形测试技术、频率和时间的测量技术、集中参数测量方相位差测量技术等,知识结构如下页图1所示。 3.教学内容精练先进。测量误差分析及各参量测量原理理论性较强,对这部分知识要归纳提炼,把复杂的理论简单化、通俗化,使之易于理解。而对测量方法及测量仪表的介绍要注重引入新知识、新器件、新仪表,力争体现电子测量技术的最新发展方向,使学生掌握较前沿技术,为将来步入工作岗位及尽快适应工作打下基础。 三、教学方法改革 1.启发式讲授。在课堂上,教师是指挥官,要让学生跟随着教师的指挥棒,教师就必须有足够的吸引力。本课程理论性比较强,若想吸引学生的注意力,调动学生的积极性和主动性,必须经常提出一些具有启发性、诱导性的问题,让学生发表自己的观点和看法,增强课堂的教学气氛。比如在讲各种积分式AD转换器原理时,要让学生注意积分器的输入信号是什么,有什么特点,让学生先思考,然后带着问题听讲,这样在师生互动的基础上,培养学生多思考、多提问、多研究的良好习惯和积极、灵活的思维方式[5]。 2.案例法强化。在讲授理论原理之后,要适时引入案例,加深与强化学生对理论知识的理解。案例要通俗易懂,计算过程要简单,最重要的是案例之后要引导学生学会归纳总结,得出重要的结论,意在培养学生的分析问题、解决问题的能力。比如在讲授完每一种AD转换原理之后,给出该类型转换器的典型芯片应用实例,通过实例加深对原理的理解,在此基础上让学生自行归纳该方法的特点。案例强化法,一方面可以牵引学生思路,增加师生互动,活跃课堂气氛;另一方面能够加深学生的理解,引导学生把理论应用到实际中,化抽象为具体,提高学生的理论应用能力。 3.探究力培育。在专业工程认证中要求学生能够顺利阅读专业文献,能够熟练使用技术语言进行有效的技术沟通和交流,因此在专业课程的讲授过程中应该注意引导学生学会科技阅读。让学生检索一篇与电子测量技术相关的科技文献,并进行认真细致的研读,从论文研究什么、采用什么方法研究、完成哪些工作、怎样完成以及研究结果是什么几个方面撰写读书报告,让学生深入体会原文献的研究思路、研究方法和研究结论,培养学生的文献检索能力、归纳总结能力、文字撰写能力,从而来引导学生进行研究性学习。 4.前沿性引入。在该课程的教学过程中,充分结合教师所取得的科研成果,以及校外专家在本领域的报告、相关视频材料,让学生充分了解与掌握本领域国内外的前沿与最新发展动态,引发学生对该学科的浓厚兴趣和求知渴望。 5.任务性温故。在每章讲授结束时,都给学生留有作业思考题,以促进学生的课下复习与总结,达到温故知新的效果。 四、课程资源建设 随着互联网的发展,单一纸质教材已不能满足学生需求,开发网上课程资源,为学生自学开辟了一个新的渠道。本课程利用超星尔雅教育开放平台,从基本资源和拓展资源两个方面建立了系统、完整的网上课程资源。 1.基本资源建设。根据辽宁省精品资源共享课的要求,基本资源必须要能够反映教学思想、课程内容、教学方法等内容,包括课程简介、课程视频、课程团队、教学大纲、授课教案、演示文稿、案例、练习、作业等反映教学活动必需的资源。基本资源按照理论、实践两类来组织,理论部分包括理论课程的知识模块(课程模块)构成。模块概要包括学习目标、学习指南、知识内容、练习、实践、作业、案例、常见问题、测验(试题和试卷)、知识结构和参考资料目录等资源构成。知识点由学习指导、知识内容、教学录像、练习、测验(试题和试卷)、案例、演示文稿和与之相关的资料素材构成。实践部分由实践单元构成,实践单元由实践目的、实践内容、实践指导和素材等一系列资源构成。 2.拓展资源建设。拓展资源是指导学有余力的学生进行拓展学习的资料,是多样性和交互性辅助资源。包括对应章节知识的网站链接、相应芯片及测量仪表的使用手册、文献资料及案例库等。 五、教材建设 教材建设也是课程建设的一个重要组成部分,教材的好坏直接关系到授课质量的优劣。课题组经过多方调研讨论,搏众家之所长,组成由沈阳工业大学、沈阳理工大学和大连交通大学联合教材编写小组,拟编写高等学校仪器类“十三五”规划系列教材之一《电子测量技术》教材,已与电子工业出版社达成出版意向。本教材内容丰富、层次清晰、体系完整,强调理论与实践的结合。在讲述电子测量中的基本概念的基础上,系统阐述电子测量的原理与方法,以及现代电子测量仪器的原理与应用。具有内容的连贯性和全面性,知识的科学性和前瞻性。新颖之处在于该教材采用二维码形式提供扩展资源,方便学生自主学习。 六、实践教学改革 实验教学是高等教育的重要组成部分,是影响人才培养质量的关键,实验教学对培养学生发现问题、独立思考和解决问题能力起着至关重要的作用[1]。 1.精选实验内容,合理安排时间,及时更新设备。由于学时有限,实验内容要精练,实验时间要合理,要克服以往集中实验的弊端,每个实验都安排在相应理论讲授之后,称热打铁,可以达到很好的实验目的。实验设备要及时更新,淘汰了原有的旧设备,新购进40套常用电子测量仪器,对实验教学内容进行全面改革,编写了新的实验指导书。 2.采取“仿真―调试―安装―实验”模式,培养学生的综合设计能力。改革传统的验证性实验教学,先利用仿真软件进行仿真设计,改变输入条件,观察输出结果;然后给学生发放裸板和元器件,由学生利用课外时间自行安装调试,最后实验课上自行设计实验步骤,与仿真结果进行对比。这样学生由被动实验变为主动实验,既给学生充分展示自己的机会,同时也让授课老师了解学生对哪些知识点掌握有欠缺和不足。 3.与课程设计相结合,加强实训。鉴于电子测量课程与其他学科联系的紧密性,可以把电子测量课程与课程设计结合起来,通过课程设计进一步强化电子测量的理论知识,把课堂中学到的知识与实际项目相衔接。比如与电路仿真课程设计相结合,通过对峰值检波电路、均值检波电路的仿真加深对电路的理解。再比如与单片机课程设计联系起来,以单片机为优秀,设计一个简单的电压表或频率计。还可以利用设计的简单电路进行测试,根据测量数据进行误差分析,计算出测试精度等,这些可以加深学生对电子测量基本知识的理解和应用,达到学以致用的目的[6]。 七、建设成效 经过课程组多年来的努力,《电子测量技术》课程已于2015年获批为辽宁省精品资源共享课,并在超星尔雅教学平台上共享使用,而且正进行跨校选课的尝试。 1.资源特色。①教学团队经验丰富。经过这几年的努力,逐步形成了一支充满活力、教学特色鲜明的教学团队。课程组两位主讲教师教龄均为20年以上,长期工作在教学第一线,有着非常强的责任心和丰富的授课经验,深受学生喜爱,其中贾丹平被评为沈阳市三育人先进个人、沈阳市首届高校青年教师师德先进个人、沈阳工业大学教学优秀教师。②课程内容适合共享。课程体系脉络清晰,原理知识精练概括,应用技术与时俱进,课程内容涵盖了电子测量技术的基本原理、基本方法、综合应用等,具有基础性、科学性、可持续性特点,适合在网上公开使用。③课程资源充足完备。运用现代教育技术,进行教学方法和手段的改革,不断提高教学质量。探索与实践了现代教育技术与课程教学相整合的模式,构建了包括教材、配套课件、授课电子教案及网络课程等多种媒体构成的立体化教材,为学生提供了良好的多媒体学习环境和丰富的教学资源。④师生交流便捷通畅。本课程的网络资源可以对各类文件进行浏览、下载、评价,这大大地提高了课程资源的使用效率。可以通过答疑、讨论、作业等多种方式进行师生互动,发挥网络优势,实现线上线下相结合、课上课下相结合,有效提高教学质量,促进学生自主学习能力的提高。 2.课程特色。①重视学生的学习兴趣及学习能力的培养。采用案例式、启发互动式教学,提高学生学习兴趣,将科学素质培养融入课堂教学,以讲授内容为主线,传授科学思维、创新精神、研究方法,培养学生的学习能力。②跟踪新技术,教师科研成果进课堂。融合最新技术和科研实践,把最新技术带给学生,使课堂成为培养创新能力的舞台,学生由被动接受,变为主动探索与创新,为培养高质量人才提供了有力支撑。③充分利用网络教学平台资源。其不仅给学生提供了一个自学的空间,也给师生提供一个交流互动的空间。④注重学生实践能力的培养。通过“仿真―安装―调试―实验”模式以及读书报告训练,培养了学生自主思考、自主分析、自主设计的综合实践能力。 电子测量技术论文:电子测量技术》课程实验教学改革的实践与探索 摘要:为使学生更好的掌握电子测量技术的基本理论和相关仪器设置的使用,提高学生解决电子测量技术领域问题的能力,主要针对实验教学进行了改革的实践。通过实验设计型实验内容安排和考核方式的调整,培养了学生对电子测量技术理论和知识的理解和应用的能力。实践证明这些教学改革能提高学生对于专业知识的兴趣,加深学生对课程的理解,提高学生的设计能力和综合分析能力,获得了较好的教学效果。 关键词:电子测量技术;实验研究;设计型实验 电子测量是电子技术中进行信息检测的重要手段,它是一门发展快、应用面宽、实践性强的重要学科,在当今的信息化社会中发挥着重要的作用。“电子测量技术”课程是电子信息类专业中一门重要的专业必修课程。 “电子测量技术”课程的主要任务是使学生掌握近代电子测量的基本原理和方法,熟悉新型电子测量仪器的应用技术,在科学实验中能够制定先进,合理的测量和测试方案,具备正确选用测量仪器、设计合理测试方案、科学严格地处理数据、以获得最佳结果的能力。 电子测量技术实验教学一方面建立在理论教学的基础之上,是对理论教学进行服务的实践教学环节,它对理论教学有画龙点睛的作用;另一方面其效果应高于理论教学的内容,是将理论教学转化为实验测试能力的关键环节,对理论教学有升华的作用。电子测量技术课程实验对于电子信息类专业学生的综合素质的培养有着十分重要的意义,其教学效果直接影响后续专业课程及专业技能的培养。 1传统电子测量技术实验存在的问题 受有限的资金和实验条件的限制,传统电子测量技术实验教学以验证性实验为主,忽视能力培养。实验教学仅作为验证和巩固理论教学的附属,使实验教学缺乏设计性、研究性、综合性、创造性和实用性,忽略了对学生能力的培养。而且,在实验内容的设计和安排上,传统的实验内容大多是按照指导书使用一些测量仪器进行规定的测量,比较单调、片面,学生为了使用而使用,照本宣科的进行实验操作,收获甚少,且挫伤其对电子测量技术实验课程的兴趣;另一方面,实验中安排的仪器在前期课程中已有使用,如万用表、信号源、示波器等,使学生极其轻视电子测量实验,认为其无新内容甚至可有可无。 传统的验证型实验使电子测量实验偏离了实验的初衷,单一的实验教学方式,陈旧的实验教学内容,使得电子测量实验环节的教学效果受到极大的限制。实验变成了对电子测量仪器的认识和简单操作,学生掌握了各种测量仪器的使用方法,却不能够自主完成对某待测量的设计、测试、分析以及处理数据的测试过程;而电子测量实验的真正目的是培养学生具有正确选用测量仪器、设计合理测试方案、科学严格地处理数据、以获得最佳结果的能力。不难看出,电子测量实验环节达不到本学科教学目的,离社会需求更是相差甚远。 结合学校的质量工程建设,对电子测量实验进行了改革。改革坚持“一个中心、两个基本点”的原则,“一个中心”即以培养学生综合测试能力为目标,“两个基本点”即熟练掌握测量仪器的原理和使用、熟练掌握测量原理和方法。改革的目标确定为:在熟练掌握常用测量原理和方法和常用电子测量仪器的原理和操作的基础上,能根据被测对象正确选择测量方案和仪器,能对测量结果进行正确的误差分析和数据处理,切实提高学生动手能力和创新意识,增强学生的综合测试能力。结合改革的目标,我们做了如下改进: 2电子测量技术实验教学改革的实践探索 对于电子测量技术课程实验教学的问题,我们针对学生的能力和认知特点,结合学院实际情况,对电子测量技术实验教学提出了一些新的思路,并在此基础上进行了实践和探索。 1)在内容方面,建立3个层次递进的实践教学体系:验证型实验、设计型实验和综合型实验。 验证型实验的目的是加深学生对测量仪器原理的理解,掌握常用测量仪器如万用表、信号发生器、示波器等的使用方法。改革后的实验体系中保留了1个代表性实验(实验1)。通过对电阻电容、二极管、三极管等常用分立器件量值的确定,熟悉万用表、LRC测试仪的使用;采用信号发生器发生波形,输出给示波器观察,从而熟悉信号发生器和示波器的使用。 设计型实验要求学生利用实验室已有的仪器设备和材料,自己设计实验方案,在实验室完成实验任务。一般要求在实验前一周查阅实验所需要用的设备的相关技术资料,阅读使用说明书,并观看相关视频,设计基本的实验方案和步骤;做好了前期的准备工作,每组同学带着设计好的实验测试方案进入实验室,实验时间学生就可以根据设计的实验方案搭建简单的电路,并进行测试,记录相应数据;实验结束后,要求对于所得到的数据要做详细的、有计划的、科学的数据处理,撰写实验报告。 改革后的电子测量技术实验以设计型实验为主,实验2、3、4均为设计型实验。 例如对于RC电路特性的测试实验,该实验学时为4学时,学生需要进行无源RC电路仿真设计,确定其电路元件参数;进而选择电路元件搭建和焊接电路,根据自己的电路特点设计相应的电路特性即幅频特性、相频特性测试方案。通过对RC电路特性的实验设计及实现,要求学生能够熟练掌握基本测量设备的使用,并且熟练掌握幅频特性、相频特性测试方法,对电路中关键器件对电路特性的影响有一定的认识。在改革前的实验中,要求学生用信号发生器发生不同信号,用示波器对其进行测试,以掌握电压的测试方法。但是学生在做实验时索然无味,更不可能加以认真的思考和分析。改革后的实验将电压测量等知识点融入到实验中的各个环节中。学生在测量幅频特性的时候需要考虑所测电压的使用何种表征方法,电压幅值和频率的关系如何测试,示波器的频率特性等;另外,相频特性测量中需要考虑示波器测量相位差的方法等等。 2)在学生分组方面,我们按照班级人数确定,一般4人一组,要求小组成员分工明确,各司其责,同时充分发挥团队精神,确定合理、完备的测试方案。在其实验报告中,列出本小组的成员以及分工情况,详述本人分工的工作情况。同时,在测试过程中,每位同学必须有各自独立的测试,记录各自独立的测试数据并进行相应的数据分析。 3)在考核方面,我们对实验教学设立了独立的考核环节。实验考核内容为开放式的综合性实验设计,时间为2周。通常电子测量技术课程的所在学期学生还有教学实习课程即收音机焊接实习课程,按照要求每位学生都要焊接的自己收音机作品。对于电子测量技术实验的考核则结合收音机焊接实习开展,要求每位学生查阅资料,对自己焊接的收音机进行电路特性的测试设计和调试,由实验指导老师根据实验设计水平、设备操作熟练程度以及调试结果现场打分,并最终提交一个完整的报告。作为本门课程实验环节的考核。通过改革考核方式,增强了学生的动手实践能力和独立解决问题的能力;也为指导老师客观、公正、全面地反映学生的掌握情况和能力。 3教学效果 改革后的实验内容体现出重应用、重技能、重素质的特点,要求学生在实验过程中运用所学的理论基础知识来指导设计并独立完成,其成效是显著的,一方面,在参与实验的过程中,一切由学生独立思考和动手,学生在课堂上学习的理论知识得到了验证和应用,从而提高了学生的实验兴趣,学生的设计技能、调试技能、测试技能和实验研究技能得到了充分的训练。另一方面,实验内容的安排贯穿了整个电子测量技术理论教学的各个知识点,学生在实验设计的过程中需要相应的电子测量技术的理论知识支撑,从而促进了学生对于课堂理论教学内容的学习兴趣,更激发了学生对于电子测量方法和原理和学习和探索欲望。 综上,学生在进行了电子测量技术的课堂及实验教学环境的学习后,能够在熟练掌握常用测量原理和方法和常用电子测量仪器的原理和操作的基础上,能根据被测对象正确选择测量方案和仪器,能对测量结果进行正确的误差分析和数据处理,切实提高了学生动手能力和创新意识,增强了学生的综合测试能力。 4结束语 经过不断的改革与实践,将电子测量技术实验逐渐转变成学生喜欢且重视的环节,学生的学习兴趣明显提高,在实验过程中更是培养了学生的团队合作精神以及独立解决问题的能力。改革后的实验大大增加了老师指导实验的工作量,十分辛苦,但是看到电子测量实验中涌现出一批理论知识扎实,动手能力强的学生,我们颇感欣慰。电子测量实验也成为后续的大学生创新大赛发现和选拔人才的重要环节,电子测量实验室成为实践创新能力培养的重要基地。 电子测量技术论文:浅析电子测量技术的走向和发展 【摘要】随着科技的日新月异,世界进入了信息爆炸时代,层出不穷的新设备新技术诞生,逐渐改变着人们的生活方式。新的技术逐渐替代旧的技术,其中之一,便是电子测量技术。 【关键词】电子测量,发展,走向 前言 科技改变生活,随着改革开放的成功,我国人民的生活水平不断提高,越来越多的新技术新设备应用于我们的日常生活中,电子测量技术作为一种新兴技术,越来越广泛的应用到了我们的生活中,它的出现,能够精确测量许多之前很难检测的数据,为我们的各种工作,提供了安全保障,方便人民工作,现在,就让我们一同来认识一下电子测量技术的发展。 1电子测量技术发展 随着电子测量技术的发展和成熟,电子测量技术慢慢从一种理念技术,逐渐走入生产实际中,在人类的生产生活中,具有越来越重要的地位和作用,它广泛应用于测量电能量、信号特性及其所受干扰、元件及电路参数等电学专业的测量。 这是一门新兴产业,具有高知识密集性、高技术性的特质。无论是国内还是国际,都具有广泛的市场,特别是随着市场的不断成熟,电子测量技术可挖掘的空间将会越来越多。电子测量技术并非是一项独立的科技,它包括了很多领域,比如微电子技术,光学,计算机技术等。电子测量技术是一门综合性学科,随着各种技术的成熟和发展,它的通用性和可实际操作性越来越得到广大公司和用户的认可,数据的可信度越来越高。 随着材料,仪器等的不断提升,随着新的测试理论、测试方法、测试领域以及新的仪器结构不断涌现,在电子、电力、航空、航天、能源、交通、广播、电视、通信及其信息系统、微电子及电子元器件测试等方面已冲破了传统仪器的概念。 2电子测量技术的走向 2.1电子测量技术的优势 相对于传统的测量技术来说,随着电子测量技术的成熟与发展,它的优势是毋庸置疑的。电子测量技术具有测量频率范围宽、量程大、精度高等优势。特别是在一些特殊环境下,比如深海压力大,温度高,环境险峻等因素,传统的测量方式是无法与其竞争的。现代的电子测量技术不仅降低了测量人员的工作量,也大大增强了他们的竞争力和工作效率。 比如现在的房地产项目中,现代企业开发了很多简单实用的测量工具,比如激光电子测量。我们的测量人员在墙上定一个基准点,就能测出到对面墙壁的直线距离。从屋顶上打出激光,便能直接射到楼底,测量到我们需要的精确数据。这种工作效率和工作方式在传统测量方式下是无法想象的,它既大大增加了工作效率,缩短工作时间,又得到了传统测量无法实现的数据精确。而且,在特殊环境中,传统测量的方式更是无法实现我们想要的数据参数。 随着科技的发展,人们对数据要求的精确度越来越高,数量级越来越小,有些数据甚至要求到了纳米级甚至更小。这个时候,传统测量更是无法实现其要求,人类的肉眼是无法实现此数量级的。因此,电子测量的走向和发展必将越来越宽广,也是将来发展的必然方向。 科技让人类可适应的环境越来越宽广,人们从陆地走向河流,海洋,深海之底,甚至太空。在这样的复杂环境下,传统测量更是失去了可供施展的空间。在这样的情况下,电子测量彻底成为主力,在广度、精度、长度、复杂环境等方面全面占优。 2.2与信息技术的契合 计算机信息技术和电子测量技术是高度契合,不可分离的。在现代,是一个信息爆炸的时代,电子测量的发展前景是离不开计算机技术的发展的。随着材料技术的发展,电子计算机的成本越来越低,在不久的将来,当光子计算机技术和量子计算机技术成熟之后,电子计算机更将会向小型化,节约化发展,计算速度也将是一日千里。而且在方式方法上也呈现了多样性。 随着计算机技术的发展和动漫技术的兴起,很多电子测量的方式方法也出现了变化。在恶劣环境中或者人类无法达到的环境中,比如火星,月球等表面的情况和数据的采集,渐渐通过动画虚拟的技术具象在人们的眼前。 现在,经常通过电子测量的方式收集具体数据,再通过动画呈现的方式,模拟出具体的地形。再通过对虚拟地形的研究来得到很多我们想要的参数,分析出人们想要的结果。比如火星,比如其他星球,是否适合人类生存,这是个永恒的话题。 随着计算机技术与智能传感技术的不断发展,检测仪器也将朝着“更快、更宽、更深”方向发展。微型计算机的不断发展,让电子测量仪器能够更加便捷地携带,能够对测量的数据、结果以及变化情况进行记录和保存,体现了电子测量技术多功能、高性能的特点。 3电子测量技术的未来 科技发展是第一生产力,科技的领先进步与否成为了衡量一个国家现代化水平和综合国力的最重要标志。电子测量技术便是其中的重要一环。电子测量技术复合在多项技术之中,成为其支点或者重要一环,很多技术的发展都必须依托科学的数据。而电子测量技术的发展跟仪器、材料和多种科技密切相关。 由于电子测量技术的发展,材料参数的数量级越来越小,由于材料和其他技术的发展,电子测量技术的发展也越来越快。从模拟仪器到数字仪器、智能仪器,再到目前的虚拟仪器的发展历程,微电子技术和计算机技术的迅猛发展推动了电子测量仪器的发展。传统的仪器与测量方法已经很难适应这种需求,必须大力发展测试系统技术、测试软件技术等,用以研制开发新的仪器和新的测试方法。如能适应这种需求,仪器行业将得到很大发展。 4结束语 通过本文的研究,我们了解到电子测量技术对人类社会发展的重要性,也了解到它相对于传统测量来说,不可替代的优势,电子测量技术的发展,可以让人类得到更宽、更广、更精确数据,也可以在更在复杂,人类无法长期活动的地方进行作业。我们相信,电子测量技术的发展前景必定是广阔的。 电子测量技术论文:大学电子测量技术课程改革探讨 摘 要:“电子测量技术”是一门理论知识和实践性都很强的一门学科,开设这门课程旨在培养大学生的基本动手操作能力和提高综合设计能力。教师从理论教学、实践教学和考核方式三个方面进行探讨,目的是通过改革激发大学生的内在动力,提高大学生的自主学习能力。 关键词:电子测量仪器;教学方法;教学效果 “电子测量技术”是一门理论知识和实践性都很强的学科。“电子测量技术”这门课程的内容包括测量误差的性质、特点、分类和测量结果的处理,常见元件(电阻、电容、电感)标注方法和测量方法,电参量(电流、电压、功率)的测量,常用的测量仪器的原理、使用方法,时域测量频域测量和数据域测量的基本特点。学习本课程的目的是使大学生初步学会选择合适的测量仪器、制定合理的测试方法,学会设计一个最佳的测试方案,并且学会对测量结果进行误差分析和处理。开设“电子测量技术”课程旨在培养大学生的基本动手操作能力和提高综合设计能力。该课程涉及知识点多,数学公式推导复杂,学习难度大,容易造成大学生学习疲劳,致使学习效率下降。因此,我们不仅要加强大学生理论知识的学习,还要注重大学生创新和动手能力的实践培养。我们可将实验分为基础验证实验和综合设计实验。在基础验证实验中要求大学生能够识别常用元件,并能对简单的电路进行测量。在综合设计实验中,要根据大学生电子协会和电子设计大赛比赛要求事先拟定题目,使课堂教学和实践教学相融合,加强大学生的设计和创新能力。通过改革,我校大学生近几年的参赛均取得了可喜的成绩。本文从理论教学、实践教学和考核方式几个方面进行了改革,目的是为了激发大学生的内在动力,提高大学生的自主学习能力,通过一系列的改革取得良好的效果。 一、课程内容的改革 当前的“电子测量技术”课程体系陈旧,过多的介绍一些繁杂的公式,对于专科大学生来说难度过大,因此我们联合黄河水利职业技术学院的教师编写了适合大学生使用的“电子测量技术”“电子测量技术教学大纲”和“电子测量技术实验实训指导书”。该套教材介绍常见电参量的测量方法、常用元器件的特点以及测量方法和测量常用仪器的工作原理、使用方法和测试技能,并且介绍了误差理论和误差分析,时域测量、频域测量和数据域测量的基本方法。该套教材的特点是突出应用性和实践性,在课程内容上能够将知识点与能力点有机结合起来,注重培养大学生解决现场实际问题的能力。在内容安排上,力求广度和深度的统一,对电子测量的主要方面做了全面、系统的介绍,对于具体测量问题,选择典型的具有代表性的例题,使大学生既能够建立基本测量理论和基本概念的学习,又能加强基本操作技能的培养和提高。在课程内容上增加了现代测量新技术如无线通信测试、蓝牙测试、光通信测试等,每一部分均附有例题和习题,供大学生练习,以加深理解。在每章的开始部分增加实训项目,在选择实训内容时,应结合现场工作需要和我校实验室的设备条件,所选择的仪器都是全国各大高校普遍使用的测量仪器。 二、课堂讲授 在课堂讲授中,不再采取满堂灌的“填鸭式”的方式,而是将大学生进行分组,选择具有代表性的例子引导大学生自己去讨论、自己制订测量方案,使每个大学生都能够全身心地投入到课堂的学习中来。授课过程中,对于基本公式、基本定理的推导采用传统的板书形式,既能使大学生加深理解,又方便大学生记录。对于电路的测试技术和方案,利用多媒体技术、动画演示等手段,通过形象直观的演示,增加了传授的信息量。在教学过程中以大学生为主体,使大学生参与到课堂中来,改变了以往在课堂上教师乏味的讲解方式,教师在课堂上起引导作用,大学生才是主体。对于难点、抽象的知识点,教师要给大学生讲解清楚。同时,教师要在课堂上设置训练项目,让大学生先对项目进行分析,然后到网上和图书馆查阅资料,通过自己搜集信息,了解每种测量仪器的优缺点、适用范围和测量精度,从而学会建立一个优化的切实可行的测量方案。 三、加强实践技能训练 在实验环节的安排上,增加实验台、实验课时和实验数目。我们把整个实验内容分为基础验证型实验和综合设计型实验,在基础验证型实验中使大学生学会常用元器件的识别方法,学会常用测量仪器的使用方法,会对简单的电路进行测量;在综合设计性实验中,强化大学生创新能力的培养和综合设计能力的提高。同时,布置一些难度适中的题目和一些高难度的题目,难度适中的题目能使大部分的大学生经过自己的努力就可以完成,高难度的题目可以使少部分有探索精神和创新能力的大学生脱颖而出,从而带动其他的大学生,营造一个优良的学习氛围。 四、考试方式的改革 为了杜绝考前突击几天就能过关的现象,对大学生的考核方式也进行了改革。以前的测试就是笔试,以至出现了大学生眼高手低、只会纸上谈兵的现象。为了彻底杜绝这种情况的发生,我们更注重大学生平时的课堂表现、出勤率、作业情况以及在实验操作中的具体表现,这样给出的成绩更加客观公正,能大大提高了大学生的学习积极性,使大学生在平时的课堂上能更好地参与到课堂讨论中来。 五、结束语 通过这几方面的改革,激发了高校大学生的学习的兴趣,充分调动了大学生的主观能动性。近年来,我校的大学生参加河南省电子技能大赛、全国电子大赛还有电工证的等级考试,取得了良好的成绩,促进了他们的成长成才。 电子测量技术论文:《电子测量技术》课程教学方法的探索与实践 摘要:《电子测量技术》是电子信息科学与技术、自动化等高等教育专业的一门专业必修课。通过教学工作的探索与实践,对该课程的理论教学和实验教学做了尝试性的改革,将理论教学与实验教学融合为一体进行授课,在理论教学内容上突出原理及新技术,在实验教学上充分运用实验室开发学生的动手能力和创新能力。、实践教学结果证明教学效果获得较大提高。、 关键词:电子测量 教学方法 理论教学 实验教学 1 引言 现代科学技术的发展,如现代数学、物理学、微电子学、材料学等科学的发展为电子测量技术的发展创造了条件。电子测量技术的发展又为各行各业科学技术的发展提供了有利的工具,推动了现代科学技术的发展与进步。当今的各行各业都离不开电子测量技术和电子测量仪器,甚至在一些原先与“电”无关的专业,如化学、生物、医学、土木建筑等行业也都得到了充分的利用。各式各样的精密电子测量仪器在各种实验室里早已成为不可替代的基本工具和设备,因此电子测量技术的课程绝对不是可有可无的。当代大学生、研究生必须把电子测量技术和仪器作为一门基本功,认真学好。不论哪行哪业,在今后的工作中都将会大有益处、受益非浅。《电子测量技术》如此重要,如何更有效的展开本课程的教学工作,是一个值得我们深思的问题,本文笔者从理论教学和实践教学两个方面对《电子测量技术》课程的教学方法进行探索与实践。 2 理论教学 电子测量技术课程的内容主要包括电路参数测量、频谱分析、时域信号的测量、晶体管特性测量等电子测量的基本原理和测量误差分析,并包含了相关电子测量仪器的工作原理、性能指标、实际应用和相关仪器的最新成果等。与很多课程一样,该课程的理论内容非常枯燥,如果在教学过程中将理论内容和实验内容严重脱节,只是一味的介绍理论知识,将使得学生无法全面掌握电子测量的优秀技术。若要出色的完成这门课程的教学是一项非常有挑战性的任务。理论教学工作作者是从教材选择、教师的自我提高、逆向思维教学法三个方面展开的。 2.1 教材的选择 一本好的教材不仅可以使教师易教,大大提高教学效果和教学质量,而且还可引导教学改革和教学思想的转变,而且可使学生易学,启发学生思维、引导学生创新。 笔者选用的教材是电子工业出版社出版的由桂林电子科技大学陈尚松等编写的《电子测量与仪器》,该书按高等学校电子信息科学与工程类专业的教学要求编写,教材中的内容与时俱进,技术上跟进更新。书中的内容是按发展历程讲解仪器原理,容易入门,叙述深入浅出,图文并茂,宜学宜懂,同时也包含了扩展或深入的内容可供教学和科研的不同需求选用;该书的具体内容做到了理论联系实际,既讲电子测量原理,又讲具体仪器应用,通过实例与仪器型号参数介绍,加深对仪器的认识和对国内外技术水平的了解。在内容上每章均附本章要点、小结和思考题与习题,便于学生预习、复习和总结。 2.2 教师的自我提高 在任何一门课程的教学过程中教师都具有主导作用,教师知识水平的提高可使教学质量得到有效地提高。我们知道电子技术的发展是非常迅速的,电子产品的发展速度呈摩尔定律所描述的规律,即集成电路的规模和微处理器的性能每18个月都会提高一倍,在这一速度的带动下各种电子测量仪器的生产厂家不断发展更新自己的产品。作为《电子测量技术》的教师,一方面应该时刻关注研制和生产电子测量仪器的商家的产品动态,要实时关注Aglient、Tektronix等这些大的电子仪器生产厂家的产品动态,定期查阅他们产品的资料,用来深化和扩展教学内容,将这些新内容、新知识在课堂上呈现给学生,丰富课堂内容激发学生的学习兴趣和热情,拓宽学生视野做到与时俱进;另一方面教师要主动进行电子测量方面的科学研究,促使教师对该方面的知识有更深入的理解,多参加学术交流会议,到科研水平较高的国内国际会议或其它相关的平台学习,通过与他人交流学习来提高教师自身的水平。 2.3 逆向思维教学法 任何一门课的理论学习都是一个枯燥的过程,如何化枯燥的理论学习为一个有趣的学习过程也是教师要思考的一项重要内容。这要求教师明确教学目的,在双重考虑教学目的和本专业实际情况的条件下,选取授课内容和授课方法。本课程主要介绍电子测量的原理及仪器使用部分,教师将理论教学的阵地从教室转移到实验室,直接面对仪器教学,使用逆向思维的方法进行理论教学,先从教学生如何使用测量仪器开始,让学生对仪器的结构有一个直观的感性认识,懂得仪器的各个旋扭或按键分别实现了什么功能,以及各旋扭或按键间如何协调工作,以使用过程中遇到的问题引发对理论知识的思考与学习。 以信号源和示波器的教学为例,这一教学过程将第三章和第六章的内容结合起来,先对信号源和示波器两种仪器的表面结构进行讲解,让学生使用示波器测量信号源输出的信号,学生使用仪器并利用仪器观察到信号后学习积极性也被调动起来,教师由实际操作引导理论知识的学习。如在信号源的使用过程中,信号的形状会发生变化,由此引出怎样才能使信号的波形发生改变,这就指引学生去学习“函数信号发生器的基本组成”部分的内容,这里讲解了常见信号波形的产生和转换方法;再如我们可以从示波器上观察到信号源的频率可以从低频段调到调频段,在同一频段内频率也会在一定范围内发生变化,信号源是如何实现这些频率变化的呢?带着这样的问题能引导学生学习信号源内部电路设计中的多种频率合成方法。在示波器的使用过程中同样提出问题,引导学生去学习示波器的理论内容,如打开示波器观察到光点,通过辉度与聚焦的调整引导学生学习示波管的原理及构造,这一显示原理也用于其他的显示设备上,如频谱仪、扫频仪等,做到触类旁通;通过示波器的触发模式调节键观察不同触发模式下信号的显示变化,反过来引导学生去研究是怎样的设计变化促使了显示屏信号的相应变化,带着学生学习示波器X通道中的触发电路的组成、触发耦合方式、触发电平、触发极性等知识;再如使用示波器观察信号源的同一个信号波形时,通过调节垂直或水平偏转旋扭观察信号波形的变化,为何会出现这种变化?带着同样的思考引导学生学习X通道、Y通道的放大电路设计等等。 3 实验教学 本课程的实验教学采取验证性实验和设计性实验相结合的策略。 3.1 验证性实验 验证性实验的目的是让学生通过操作各个实验项目,使他们对电子测量的基本概念、原理及方法有更加深入的认识和理解,培养学生独立思考的习惯,提高学生理论联系实际的能力和分析、解决问题的能力。在本课程的理论教学过程中,学生已基本掌握了实验所用用仪器的操作和使用方法,学会利用现有设备采取正确方案进行一些简单的测试测量。教师设计一些具有锻炼学生思考能力的实验给学生。如:通用计数器的应用,该实验要求学生理解通用智能计数器工作原理,掌握测量频率周期的测量方法及其检定高频信号源频率准确度,熟悉计数器的其他扩展功能;再如通用示波器的应用,要求学生理解示波器的工作原理、技术指标,熟练掌握通用示波器测试信号参数的方法等。 3.2 设计性实验 《电子测量技术》课程综合运用了电子、计算机、通信、控制等方面的技术知识,教师结合本专业的基础课程,设计了本课程的设计训练题目,目的是培养学生将科学理论与实际工程相结合的能力,通过设计训练,要求学生在掌握电子测量仪器基本理论的基础上,能根据所学知识综合设计简单的测量电路,运用单片机、FPGA、Protel等工具对简易电子测量系统进行仿真与设计,从而提高学生的创新设计实践能力。 设计题目主要有简易信号源设计、简易计数器设计、简易频率计设计、简单的数据采集卡设计等,让学生通过这些题目进一步对课本理论知识进行深入的学习。设计要求学生首先要写出《设计任务书》,包括以下内容:第一,仪器名称、用途、特点及简要设计思想;第二,主要技术指标;第三,仪器应具备的功能;第四,仪器的设备规模;第五,系统的操作规范等。该任务书反映同学的设计目标,同时也是教师作为设计完毕进行验收的依据。在设计之前要先学习基本的设计方法;在设计过程中除写好《设计任务书》外,还要做到理论联系实际,实现书本知识到工程实践的过渡,要求学生在每一步设计结束要及时与教师沟通,尽可能完善设计工作。硬件电路设计前要画好硬件原理框图,过程中要绘制详细的电路图,仿真无误后方可制作电路板;硬件完成后要规划软件控制流程图,根据流程图逐步、逐点编写程序;最后进入软、硬件联调、实验,最后还要撰写设计报告。教师根据任务书中的指标逐项检查设计成品。 通过课程设计同学们学习了硬件电路设计、软件程序设计、电路调试等知识,使学生深入理解并掌握了测量仪器的基本原理,硬件结构和工作原理。掌握程序的编制方法和程序调试的方法,掌握常用接口的设计及使用。学生为其它课程、项目和毕业设计做了大量的知识储备,也为将来在自动化、智能检测、电子信息工程、测试计量技术及仪器、电子科学与技术及其它领域工作打下良好基础及应用实践能力。 4 结论 作者在课程教学过程中采用理论教学与实验教学相结合的教学模式。教师在“做中教”,学生在“做中学”。教师充分利用实验室现有的实验仪器、智能仪器控制软件、虚拟仪器软件等,较为全面地介绍电子测量技术的基本知识、电子测量仪器及测试系统的工作原理以及它们在工程实际中的具体应用,让学生尽可能广的学习到本课程所涉及的专业知识。经实践,本文提出的理论教学和实验教学方法证明了该方法的构建激发了学生的学习兴趣,巩固和加深了学生对理论知识的掌握与理解,提高了学生分析问题和解决问题的能力并加大了授课的信息量,符合创新人才培养和社会发展的要求。 电子测量技术论文:《电子测量技术与仪器》课程基于工程应用的实践教学改革 摘 要:电子测量技术与仪器教学改革引起了高职院校教学改革的热点讨论。根据我院实际教学情况和学生自身特点,对电子测量技术与仪器”课程的教学进行了讨论、探索和实践,并提出理论指导实践、强化应用、分组指导教学等良好的建议。 关键词:电子测量技术与仪器;工程应用;分组指导;教学改革 1 强化实践操作的《电子测量技术与仪器》课程教学内涵 目前,《电子测量技术与仪器》课程作为移动通信专业的必修理论课,该课程对理论和实践的要求都比较高,高职学生在移动通信工程中所需的测量技能以及微波理论知识需要有较高的要求,传统教学中实验操作较少,电子测量仪器种类较少,如何通过教学改革,强化学生的理论知识和实践操作技能,形成具有高职自身特色的教育课程,值得我们深入研究和思索。 结合该课程特点,我认为其教学内涵应体现任务驱动的本质,一是理论性和实践性。理论性是指对学生的基本理论知识要求较高,因为移动通信专业的知识外联性较低,学生以前接触的很少,因此我们要求学生掌握基本的电子测量技能,并能够运用理论去指导本专业的实践操作。实践过程必须以提高学生基础和应用能力为主线,使其能够胜任岗位基本要求。二是任务性。《电子测量技术与仪器》课程教学将工作任务细分,同时配备多种电子测量仪器,让学生在实际操作中练习各种测量技能,学和做相辅相成,更重要的是在学习中以实际电子仪器作为载体,遴选、重构课程内容,将工作任务作为终极努力目标。 2 教学改革实施 依据高职院校培养高端技能型专门人才的培养目标,本课程实践教学改革的原则如下:⑴以电子仪器或模块作为课程载体。⑵将实际工程应用引入实践教学。⑶以实践作为教学的主线,通过实践带动知识、技能的学习与职业素养的养成。 在上述原则的指导下,对该课程教学进行如下改革: ⑴在教学中以学生为主体,以教师为主导,充分发挥主导的导向作用,使主体具有自主学习的能力。主导教师应加强自身理论知识水平的提高和技能的锻炼,同时及时更新专业动向。主体学生需要在理解理论知识的基础上,着重锻炼自身实践操作。通过调查分析及学生反馈,移动通信专业对于电子测量的能力要求为熟练使用各种电子仪器,运用自己所学理论指导实践,进行高频微波各种信号的测试,对相关数据进行记录分析并处理。因此,本课程从专业需求入手,充分利用实训室条件,培养学生分析问题,解决问题的能力。 ⑵充分采用多种教学方法,逐步培养学生自主学习能力。在实践教学中,引入实际工程应用,以任务作为驱动,积极引导学生学习。主导教师介绍任务,将学生分组,每组同学分贝完成不同任务,在同一组中,每位同学轮流当组长,指导该组学生进行整个任务的完成流程。在授课过程中采用课前预留,让同学们在课下时间充分利用网络资源丰富和准备即将学习的知识,在后续课中鼓励同学们上台展示,给学生发挥的空间。将教学内容分为基本模块和拓展模块两部分,基本模块用于提高电子测量能力,拓展模块用于培养学生的创新能力。 ⑶以电子仪器作为载体,联合企业开发多项实验实训项目,构建理论实践统一的教学体系。通过整合电子测量实践教学,合理有序的安排实验项目,根据不同的工程环境、工作任务及精度要求,选取科学合理的测量方案,选取正确的测量仪器。主导教师给定测量要求,学生自行确定实验方案,配置实验仪器,分组制定实验步骤,完成实验任务。比如测量射频放大器参数实验,不同组别的学生可以选取不同测量模块,自行查阅实训手册,分别制定不同实验步骤,最终完成测量任务。同时提出扩展性任务,添加学生自己的新思维,锻炼学生分析问题解决问题的能力。构建虚拟实验平台,引入Lab View虚拟仪器平台,利用虚拟仪器测量相关实际电路测试点,得出仿真结果,从而掌握电子产品发展新方向。 在综合性课程设计中,要求学生使用DXP、Multisim等软件进行项目设计与仿真。根据仿真通过的电路结构与参数,进行搭建实际电路并进行实际参数测量,要求学生提交测量结果,完成课程实习报告的书写,同时在实训结束前预留一定时间,自行讲解实训原理、数据处理过程、实训过程中碰到的问题及如何解决等,指导教师进行点评与打分。整个过程其他同学均可参与讨论,学生分析与解决问题的能力得到了进一步的升华。 3 总结 通过对电子测量技术与仪器课程进行的教学改革,学生有了较强的自信心,理论知识在不断的展示讲解中得到了进一步的提高,而有目的的实践又能够帮助学生从全局角度完善整个任务,进而提高学生整体思路思考方式的锻炼。师生在教学过程中关系融洽,面对问题能够共同讨论解决,学生的学习积极性有了明显的提高,真正落实了理论实践深层次理论的过程,学生探究性的学习精神得到提高。课改过程中学校和企业关系进一步增进,教学内容贴近实际要求,因此,基于工程应用的电子测量技术与仪器课程实践教学意义深刻。 电子测量技术论文:基于案例引导、任务驱动教学法在《电子测量技术与仪器》课程教学中的应用 【摘要】对于《电子测量与仪器》课程的教学改革,通过基于案例引导、任务驱动教学方法提高学生的职业素质出发,适当调整理论教学的内容、加强实践教学环节、积极改进教学方法、扩展课程外延,培养学生的职业能力和创新能力等观点。 【关键词】案例引导;任务驱动;教学 《电子测量技术与仪器》是一门注重理论性、应用性及综合性很强的课程。课程内容包括测量误差及误差分析、常规仪器的工作原理及仪器操作使用。除了学习和掌握必要的理论知识外,更重要的是能掌握各种电子测量仪器的选择原则以及使用方法。但我们一般的教材理论部分较多,具体测量方法特别实例分析、实训项目等内容介绍较少,教学也相对枯燥,学生的学习热情不高,学习效果不佳,所以需要更多的实践课程,利用案引导和任务驱动教学,更好地学习《电子测量技术与仪器》。 1.案例引导和任务驱动教学的应用 1.1 案例引导 20世纪初,哈佛大学创造了案例教学法。就是围绕一定培训的目的把实际中真实的情景加以典型化处理,形成供学员思考分析和决断的案例(通常为书面形式),通过独立研究和相互讨论的方式。来提高学员的分析问题和解决问题的能力的一种方法。 以往在讲解电子测量基本仪器的原理时,教师按课程的理论体系阐述知识点,学生听老师讲解,适当时候教师提问。这样课堂气氛沉闷,不利于调动学生学习积极性。采用案例引导教学法有利于改变这种状况。例如讲解频率测量这一章节,教师可先拿教师自己或上一届学生设计的一个简易数字频率计向学生演示,介绍其功能和设计过程,再介绍其基本工作原理,这样学生的积极性被有效地调动起来,学习兴趣大增。讲完后,再让学生思考这个作品还存在什么问题,或者还可以采用什么新的方案,并及时布置与之相关的研究性学习任务,以小组为单位进行学习交流与研究。在这个过程中每个学生根据兴趣选择一个内容完成开学时布置的小制作及小论文。上交作品或小论文时对学生进行面试,以避免抄袭现象。另外,教师在平时的教学科研工作过程中要注意收集与电子测量相关的小产品,充实到案例教学中。这种教学方法对理论基础相对较差的学生帮助也很大,其动手能力、应用能力可得到较好的锻炼。案例引导应着眼于学生正确和熟练地使用仪器这一教学目标,围绕这一主线展开讨论。对于电子测量仪器,主要强调其基本组成与整机工作原理,不对整机电路作较多的讨论。教学中的仪器内容及选型注意与当前生产、科研实践相联系,使其具有一定的代表性。在介绍典型仪器产品时,把仪器的面板构成和原理框图相联系,有利于学生把所学的理论知识与实践相结合。 不过需要注意的是:(1)案例的来源往往不能满足培训的需要。研究和编制一个好的案例,需要较长时间。同时,编写一个有效的案例需要有技能和经验。因此,案例可能不适合现实情况的需要。(2)案例法需要较多的培训时间,对教师和学员的要求也比较高。在案例引导的过程中建议:1)案例讨论中尽量摒弃主观的成分,教师要掌握会场,引导讨论方向,要注意培养能力,不要走过场。2)案例教学耗时较多,因而案例选择要精当,开始时组织案例教学要适度。3)学生一般都具有实践经验,不必担心讨论不起来,但一定要有理论知识作底衬,即案例教学一定要在理论学习的基础上进行。 1.2 任务驱动教学 任务驱动教学就是在学习信息技术的过程中,学生在教师的帮助下,围绕共同的任务活动中心,在问题动机的驱动下,通过对学习资源的积极主动应用,进行自主探索和互动协作的学习,引导学生产生一种学习实践活动。它要求“任务”的目标性和教学情境的创建。使学生带着真实的任务在探索中学习。学生获得成就感,激发他们的求知欲望,形成感知心智活动的良性循环,从而培养出独立探索、进取的自学能力。 把课堂搬到实验室,针对具体的测量仪器来介绍工作原理及电路组成,同时观察实验效果。鼓励讲授理论的教师同时承担实验教学,此教学形式的改进能帮助教师拓展知识结构,理论教师通过实验课程指导,能深刻体会实验对理论教学的重要促进作用,提升教师自身教学和工程实践能力。令学生学生能够独立设计测量方案、熟练运用电子仪器、利用已学理论知识分析测量结果。通过任务驱动教学让学生充分掌握以下几点:(1)了解主要电子技术中如电压、电流、频率、元器件参数、阻抗、噪声等物理量的测量原理;(2)了解电压表、信号发生器、电子示波器、扫频仪、逻辑分析仪等电子测量仪器的工作原理并能熟练操作和使用这些测量仪器;(3)针对具体的物理量的测量,能够设计出合理的测量方案、正确操作测量仪器、并对测量结果能科学分析。 在仪器的新技术方面,我们建立了虚拟仪器实验室。通过Virt ualBench 等软件在教学中应用,使学生认识到在虚拟仪器中,一台计算机可当作多台仪器使用,“软件即仪器”;还可以根据自己的需要,应用Lab VIEW 等图形化编程软件编制软件,使计算机变成自己所需要的仪器。这样,大大地扩宽了学生的视野,提高他们的学习兴趣,也培养了他们的创新能力。 任务驱动教学需要注意的是:(1)教学进度不易把握。每一组的探究程度和进度教师很难把握,实训结束时,有的组提前完成,有的组不能完成,影响效果。所以后需采取一些措施,要既能保证探究效果,又不影响进度。(2)课堂管理待改进。探究性学习法的课堂更为生动,这也导致个别学生干扰他人。采取措施在行动上约束学生,最好能使学生都积极参与起来。(3)评价上有困难。任务驱动教学法,可能有个别学生滥竽充数、混水摸鱼,给教师造成教学质量好的错觉,影响到教学效果。 1.3 小结 总之,案例引导和任务驱动的教学模式改变了传统的教与学的结构,使学生真正成为学习的主体,教师除了具有辅导者、引导者的身份外,不具备其他任何权威。在这一模式下,学生将可能通过计算机网络随时获取帮助,并随时成为教师。这种教学方式全面应用到技能教学相信只是一个时间上的问题,它将完全改变传统的教学方式,使因材施教真正落到实处,让每个学习者将学习当作一种享受。 2.建立新型的考核评价体系 传统的考试制度比较注重理论和笔试,实验成绩虽占有一定的比例,但比重较小,这不利于人才的培养,理论测试与实践动手能力考核应同等对待。理论考核应从培养学生分析、解决问题的能力和创造能力出发。而实践考核中,既为不同层次学生提供更加公平的评价方式,也为那些擅长动手和创造的学生提供空间和时间,帮助他们脱颖而出,对学生的评价更客观、更全面。突出了实践环节的重要性。 3.重视教师自身素质的提高 教师在教学活动中是处于主导地位的,很难想像一个专业化程度不高、业务一般的教师能教出一批好的学生。而且随着新技术、新方法、新仪器的不断出现,测量应用领域的拓展,对教师知识结构、素质和能力也提出了新的挑战。为此教师一方面必须积极参加科研,掌握学科前沿动态,另一方面定期到企业挂职锻炼,掌握相关电子产品生产测试实际情况,丰富实用教学案例,把自己获得的实际经验、所掌握的最新信息传授给学生。 4.小结 21世纪是知识经济时代,知识经济时代对人才的素质和创造能力提出了越来越高的要求,对人才培养工作产生极其深刻的影响。大学作为培养高级人才的摇篮,只有紧跟时代的发展脉搏,改革人才培养模式,转变教学观念,更新教学内容,探索各种教学方法和教学手段,切实提高教学质量,才能很好担当起为社会输送合格人才的重任。在本课程的教学过程中,我们采取了多种教学方法,虽然取得了一定的成绩,但教学改革毕竟是一个长期探索、不断完善的过程,需要我们去不断总结经验,探索更有益的方法。 电子测量技术论文:浅谈电子测量技术和仪器的重要性 摘 要:本文对电子测量技术与电子测量仪器在经济发展和技术进步中的重要性进行了分析和讨论。本文首先对电子测量的对象及其应用特点进行了介绍,然后重点对其应用场景和重要性进行了讨论,最后对其发展前景做了分析。 关键词:电子测量技术;电子测量仪器; 信息技术的发展拓展了参数测量的应用场景,提升了对参数测量的应用需求,为获得更高精度、更快速度以及更多功能的测量结果,电子测量技术及电子测量一起得到了飞速的发展。完善有效的测量方法配合先进的电子测量设备逐渐成为电子专业测量的主要实现方式。 一、电子测量的特点 (一)电子测量的对象 早期的电子测量主要是对被测量对象的电参数信号、传输特性、受干扰特性进行测量,之后随着信息技术的发展,电子测量技术及其相关设备也被逐渐应用到其他内容的测量当中,如通过传感器等设备将诸如机械物理量、热物理量以及光物理量等转化为量化的电信号量进行分析等。目前电子测量技术和仪器主要被应用的场景为:电能量信号的测量,如电功率、电压与电流等;干扰量及干扰后的信号特性测量,如信噪比、频谱、相位、失真度等;电路元器件测量,如电容与三极管的参数测量、集成电路的性能参数测量等。 (二)电子测量的优势 现代电子测量仪器的应用拓展了参数可测量的范围,现代测量技术的应用拓展了可被测量参数的种类,传统测量方式下所无法获得的测量,都可以通过相应的电子测量技术获得高精度的测量结果。具体来说,应用电子测量技术和设备所具有的测量优势主要体现在以下几个方面。 1.能够在更宽范围内对参数进行测量。电子测量仪器的量程更广,精度更高,量程数量级更大,可测量的频带范围更宽。如电阻电子测量设备的量程宽度可达到六至七个数量级,这是普通的欧姆表所无法达到的。 2.测量精度和测量准确度更高,测量速度更快。电子测量仪器对参量的测量主要是通过电磁波或电子运动来实现的,因而所能够实现的测量精度和测量准确度更高,特别是在时间量和频率量测量方面其优势更为明显。同时,相较于其他信号而言,电磁信号的速度更快,能够在更短时间内获得测量结果。 3.可进行在线测量和远程测量。电子测量技术可以在相关仪器中添加多种类型的传感器,这些传感器可被放置于不便于停留或无法达到的区域对相关信号进行采集,若能够集成到相关位置,还能够在不改变被测量对象工作状态的情况下实现不间断在线测量,并将测量结果以有线或者无线的方式传输给接收端进行显示、存储或打印等。 4.便于计算机处理。电子测量所获得的数据大多都是数字信息,这些信息更加便于在计算机端进行处理与分析,配合使用计算机能够有效扩展被测量的应用范围。 二、电子测量技术与仪器的应用重要性分析 电子测量技术和仪器以测量技术为基础,吸收融合了计算机技术、数字处理技术、传感器技术、通信技术等多种计数方式,可以将被测量对象或系统的参数以电量、光量以及其他非电量的方式传递给处理端进行处理和分析。电子测量技术和仪器已经在各行业各领域得到了广泛的应用,是推动科技进步和科技创新的重要条件。 电子测量技术和仪器配合使用基本能够实现对任何参数的测量,因而其应用场景非常广泛,几乎涉及到了人们生活与社会发展的各个方面。其测量结果对各项技术的发展具有指导意义。如对无线通信速率的测量以及空间噪声特性的测量可以有效指导无线通信系统的技术革新;光栅、磁尺以及激光测量设备等在机械行业的应用推动了高精度数控机床产业的发展,使得越来越高精度的器件生产成为可能。 特别地,电子测量技术与仪器的发展更是同步甚至于超前其他技术进行发展的。统计资料显示,二十世纪九十年代的发达国家中,电子测量技术与仪器所占的国民生产总值只有百分之四左右,但是其对整个国民经济的推动作用却占据了超百分之六十的份额,与国民经济的关联度达百分之九十。电子测量技术和仪器是国家综合技术的客观体现,是国民经济发展的重要保障。 三、电子测量技术和仪器的发展前景 总体来看,电子测量仪器的未来发展方向主要集中在通用化与平台化、模块化、虚拟测试化等方面。 通用化与平台化是指现代测量仪器和技术正在逐渐由依赖硬件性能向依赖软件性能转变,各种测量软件和功能逐渐被集成到一台测量仪器中,且测量对象与测量设备相互独立,只需要根据测量需求适当的更改软件功能即可实现单台测量仪器的多参数、多用途测量。 模块化是指整个测量系统提供总线接口,各功能采用模块化思想进行设计,在应用时可实现快速配置和模块更新。这样既能够有效减小测量仪器的体积和重量,还能够依照最新的测量技术和方案对测量系统进行更新或升级,使得整个测量仪器的兼容性更强。 虚拟测试化是指应用虚拟测试技术对测量结果进行优化,对具体参数测量过程进行改进,增强电子测量技术的工程实用性,进而提升测量效率和数据测量进度。 四、总结 随着被测试系统和器件的发展速度越来越快、体积越来越小、应用场景越来越广泛,人们对测量技术和测量仪器提出了更高层次的要求,促进了新技术和新方法在电子测量技术和仪器中的应用。电子测量技术和仪器的应用对整个社会的发展具有先导作用,代表着一个国家的科技实力,影响着社会经济的发展速度。可见,正确认识电子测量技术和仪器的作用和功能具有重要的指导意义。 电子测量技术论文:电子测量技术实践课程教学改革浅析 摘 要:本文分析了电子测量技术课程在实践教学环节存的问题,并结合实际情况提出了实验课程改革措施。 关键词:电子测量;实验;教学;改革 电子测量是高等院校电子信息工程专业和电子信息科学技术类学生的一门重要专业课。是具有较强的理论性和实践性的课程。包括电子测量的基本理论和方法、主要电子仪器的工作原理、误差分析、电参数的测试方法、实际应用以及该领域的最新发展等。电子测量技术综合应用了电子、计算机、通信、控制等技术。通过本课程的学习,使学生具有电子测量技术与仪器方面的基础知识和实际应用能力,以后在科学实验和生产实践中能制定先进的测量方案,合理地选用测量仪器,能正确处理测量数据,以获得最佳的测量结果。课程较强的实践性要求在教学过程中要加强实验教学环节,提高学生的动手能力。 1 电子测量技术实验课程教学存在的问题 ⑴测量课程的理论内容相对独立。在好多电信学生的心目中,测量课程是独立的,实验更是由于本课程的特点即与其他课程内容的有机联系和综合应用,使得学生容易产生误觉,好象在重复其它课程的实验,无太大新意,而变得好象索然无味,使得本课程成为了一门抽象难懂、深不可测、高不可攀、望而却步的“难学难用”课程了。而使得学生对此门课程兴趣不大或兴趣全无。其实不然,测试一直贯穿于学生的整个大学阶段。刚入校时所学的高数是测试技术的理论依据;计算机是现代测试的重要工具;电路、低频电路、高频电路就是讲解的测试电路;信号与系统、数字信号处理、信息论与编码讲解的就是测试原理。也就是说学生的知识不应是孤立的,而应有机的联系成一体。 ⑵本课程具有很强的实践性,必须结合实验等实践环节才能理论联系实际提高综合应用能力。但随着科学技术的发展,各学校为了培养宽口径的人才,增开各种课程,使得电子测量的学时数日渐减少,与其在专业里的重要性不相符合。一般高校的测试技术大概就是40多学时,有的学校实验学时还包含在里面,对于学生的理论知识的掌握和实践上的应用及创新思维和能力的培养远远不够。 ⑶实验教学内容不尽合理。现有的测试技术的实验不外乎是一些基本测试仪器的使用,非常片面。使得学生容易产生误觉,一是好象在重复其它课程的实验,二是学生好象有点知道,但又感觉知道的不是很透彻,觉得无太大新意,而变得 索然无味,使得本课程成为了一门抽象难懂、深不可测、高不可攀、望而却步的“难学难用”课程了。其实测试技术应该贯穿于整个电子信息专业的实践当中。 2 电子测量技术实验课程改革措施 ⑴研究电子测量实验可与其他课程实验的整合。测量在电信工程专业中起着举足轻重的作用,并一直贯穿始终。无论是从高数、计算机基础到电路、低、高频电路,再到信号与系统、数字信号处理、信息论与编码;从微机原理、单片机到EDA、MATLAB、DSP、ARM,无不与测试技术相关。高数是测试技术的理论依据;测量电路与系统由各种电路、传感器和计算机构成;测量仪器的使用和测量电路的设计与调试过程中可利用一些计算机语言进行辅助设计和仿真。测量技术的讲解可以站在信号的高度上讲解,使得学生起点更高,更能充满信心的找到自己未来的人生目标。故而可将学生四年的实验课统一安排,统筹规划;先从实验仪器的基本使用,到应用实验仪器测量基本电路及其电参数,再到实验仪器的熟练使用、扩展使用;最后到自行选用实验仪器,计算参数,构成测量电路,设定实验步骤,完成各种任务。这样即可合理安排学时,避开学时压缩对课程带来的不利影响;又可避免重复劳动所带来的厌倦心理;还方便开设一些综合性课题。 ⑵合理设置实验内容。实验教学作为电子测量课程的重要组成部分在内容安排上也不能一成不变照本宣科,实验内容的选取要做到适应不同层次学生的需要,将单纯的验证性实验逐步向综合应用实验和创新实验类型发展,增强学生的参与意识,提高学生的动手能力。就是以验证性实验为主,对于设计性实验我们都是要求学生利用传感器等来间接测量一些与实际应用有关的参数,如温度、液位、重量、位移等。这样一方面提高了实验的难度,另一方面提高了实验的趣味性。在整个实验过程中,学生独立设计方案,确定实施方法与手段;对实验过程中遇到的问题进行多方位思考并借助于测试仪器认真地分析,教师仅在适当的时候加以启发引导。在参与实验的过程中,一切都由学生独立思考和动手,自己寻求正确答案,真正成为实验的主体,从而提高了学生的实验兴趣,激发了学生的创新意识,培养了学生的创新能力。可以让学生较系统地掌握电子测量系统设计过程的选项立项、方案论证、工程设计和实现、系统调试、文档整理等全过程的各个环节,充分发挥学生的主观能动性和创造力,培养学生的协作能力和团队精神。 ⑶建立虚拟实验平台,电子测量课程面临两个难以回避的瓶颈,其一是传统实验手段落后的瓶颈,其二是实验设备资源的瓶颈,构建基于软硬件结合的仿真实验平台,既可充分利用学校计算机房的现有设备减少实验设备的硬件投入及维护工作量,又可以帮助学生更好、更快地掌握理论教学内容,加深对概念原理的理解,有利于促成课程和教学改革更有利于具备工程实践能力的应用性人才的培养。 电子测量技术论文:我国电子测量技术的发展 【摘 要】21世纪以来,我国已经进入了科技化信息化时代。各种先进的科学技术都在涌现,其中也包括电子测量技术。它是新时代不断发展创新的产物,具有很大的发展潜力。 【关键词】电子测量;技术发展;广阔前景 0 前言 随着我国经济不断发展,我国居民的生活水平都在提高,使用先进的科学技术是必然趋势。电子测量技术应用于我们生活的方方面面,能够精准高效率的测量许多数据,方便人民的生产生活,下面我们就来阐述一下电子测量技术的发展历程。 1 电子测量技术的简单介绍 新形势下,随着现代化科技的蓬勃发展,电子测量技术在实际生活中的发展及应用越来越受到人们的广泛关注和重视。电子测量技术,作为大多数电子产品精密及准确测量的重要技术,广泛应用于测量电能量、信号特性及其所受干扰、元件及电路参数等电学专业的测量。就目前的电子技术市场来看,可以说,电子测量技术的应用早已进入了一个较为理想和成熟的发展环境。电子测量仪器是知识密集、技术密集、高速发展中的行业。由于微电子技术、计算机技术的高速发展及其在电子测量技术与仪器中的应用,新的测试理论、测试方法、测试领域以及新的仪器结构不断涌现,在电子、电力、航空、航天、能源、交通、广播、电视、通信及其信息系统、微电子及电子元器件测试等方面已冲破了传统仪器的概念。电子测量主要应用于电学专业的测量,例如,电信号传输特性的测量。电子测量也广泛的应用于非电学专业的测量,例如,它通过各种类型的传感器,能量转化器把非电量(如热力学、光学、机械学的物理量)转换为电量(如电流、电压、频率等)进行研究,而后得出反映出非电量的测量结果。随着电子技术的不断发展,测量的内容愈来愈广泛,通常包括以下几个方面:(1)电能量的测量,包括对于电流、电压、电功率的测量。(2)信号的特性及所受干扰的测量,例如信号的失真度、频率相位、脉冲参数、调制度、信号频谱、信噪比等。(3)元件和电路参数的测量,例如电限、电感、电容、电子器件(电子管、晶体管、扬效应管等)的测量,集成电路的测量,电路频率响应、通频带宽度、品质因数、相位移、延时、衰减和增益等的测量。然而目前国际上著名仪器公司电子仪器销售额所占比例不断下降,国内电子仪器厂所处的状况大致类同。因而研究我国当前电子测量仪器行业发展战略决策,已成为仪器行业专家们共同关注的问题。 2 电子测量技术的优点 2.1 电子测量技术的测量频率范围广 相对于以往的测量技术来说,电子测量技术具有测量频率范围宽、量程大等优势。通过电子测量技术的实际应用,能够利用电子测量仪器,进行深海压力、高温炉温度等特殊环境下的测量工作,一定程度上降低了测量人员的工作强度,同时也有效保证了测量结果的准确性和客观性。此外,电子测量技术的测量频率范围宽、量程广,还表现在测量电子欧姆表的测量能力上。由于所测量的大小相差极大,要求测量仪器的量程也极宽,同一台电子仪器,经常能做到量程涉及很多数量级。例如一台普通的欧姆表,可以测出几欧姆至几十欧姆电阻,量程宽达六、七个数量级。 2.2 电子测量技术能够实现遥测 电子测量技术的遥测优势,具体表现在电子测量技术能够帮助人们解决在不便长期作业或是难以直接到达的区域的测量工作,而且不间断测量,又能够保证测量的数据具有高度的实时性,同时它拥有直观、清晰的显示方式,能够为测量人员的测量工作带来更大的便捷性。电子测量技术能够将传感器设置在人类无法到达或者无法长期停留的地方,在对象运行的状态下能够持续进行测量,并直观地记录下相关的数据,这样就方便人们对被测对象进行了解和分析。例如在测量发光二极管时,电子测量技术将数据以数字的直观形式显示出来,将频率以示波的方式显示在荧光屏上,都能起到直观、清晰分析参数信息的重要作用。同时,电子测量技术在实现遥测和不间断测量时能够利用荧光示波法和发光二极管来直接显示出测量的结果,具有直观、清晰的效果,便于测量人员直接对被测对象的行为特征进行认识和掌握。荧光屏示波法,便于形象直观地给出被测量的特征。测量结果还便于打印、绘图或启动指示灯显示。 2.3 与计算机技术相结合 电子测量技术的高速发展离不开计算机技术的大力支持,因此电子测量技术和计算机技术的紧密集合是又一个应用优点。随着现代计算机技术的高速发展、计算机硬件价格的不断下降,通用硬件平台和虚拟仪器也正在成为趋势。通用硬件平台主要包括用于数据采集、信号分析处理和信号输出显示等带有共性的硬件,例如微型计算机、A/D和D/A变换器、显示器等,有了这些通用硬件平台,根据不同仪器的具体技术要求,开发出相应的软件,就可以产生不同的测试功能,输出多种测试信号。虚拟仪器充分利用了微型计算机强大的软硬件技术,可以设计出风格不同的人机操作界面,并且易于随着计算机软、硬件的升级而升级。虚拟仪器允许用户在通用硬件平台上根据自己的需要构造仪器,充分发挥计算机或数字信号处理器的作用,对仪器功能进行变换组合,因而比实物仪器更具有灵活性。在当今科技的高速发展中,测量技术和实验手段的现代化已成为科技现代化的重要条件和标志。随着计算机技术与智能传感技术的不断发展,检测仪器也将朝着“更快、更宽、更深”方向发展。微型计算机的不断发展,让电子测量仪器能够更加便捷地携带,能够对测量的数据、结果以及变化情况进行记录和保存,体现了电子测量技术多功能、高性能的特点。 3 电子测量技术的发展前景 随着信息技术的高速发展,信息和信息化已成为推动经济、技术和社会发展的要素,它反映了当代经济发展、科学技术进步的趋势,被认为是国家现代化水平和综合国力的主要标志之一,从而成为各国竞争的热点。对此各发达国家均把实现社会信息化作为重要的国策竞相投入了大量的人力、物力和财力。电子测量仪器与测试技术正是这些系统与技术的支撑。传统的仪器与测量方法已经很难适应这种需求,必须大力发展测试系统技术、测试软件技术等,用以研制开发新的仪器和新的测试方法。如能适应这种需求,仪器行业将得到很大发展。电子测量仪器经历了从模拟仪器到数字仪器、智能仪器,再到目前的虚拟仪器的发展历程,微电子技术和计算机技术的迅猛发展推动了电子测量仪器的发展。随着电子测量仪器的应用领域不断扩大,现代科学技术的发展和现代化工业大生产,必定会对电子测量仪器提出更高的要求,相应地,电子测量仪器的发展会呈现出新的特点,主要会包括:测量仪器的通用化;测量仪器的模块化;融合大量的高新技术;测量仪器的网络化。 4 结束语 通过本研究的介绍,我们对于电子测量技术的发展有了一定的了解。根据它的诸多优点,相信在未来一定会有更好的发展前景,应用到我们的生产和实践中去,为我们提高优质的生活。 电子测量技术论文:电子测量仪器抗干扰技术措施分析 [摘要]随着电子技术的飞速发展,人们对电子产品提出了越来越高的要求。许多企业都在使生产实现自动化,在实现自动化的过程中需要用到较多的电子测量仪器来检测生产过程中的参数,通过检测到的参数来指导生产操作。所以,电子测量仪器必须要保证其测量数据的准确性,防止出现误差。在实际的操作过程中,利用电子测量仪器检测参数容易出现干扰问题,干扰问题的出现会降低信号的质量,影响设备的正常使用。因此,提高电子测量仪器的抗干扰性能非常重要本文对干扰现象进行了介绍,研究了几种常用的电子测量仪器抗干扰技术和措施,并得到了相关的结论。 [关键词]电子测量仪 干扰 抗干扰 问题 技术 措施 一、干扰现象 (一)、干扰的定义 干扰是指对系统的正常工作产生不良影响的内部或外部因素。对于电测系统来说,干扰就是指对电测系统或仪器的测量结果产生影响的各种内部或外部的无用信号。干扰因素包括电磁干扰、温度干扰、湿度干扰、振动干扰和声波干扰等等,其中,电磁干扰是最为常见的干扰方式,电磁干扰对于系统的影响也最大。电磁干扰容易对系统的性能或信号传输产生有害的影响,使信号的数据发生瞬态变化,加大误差,严重时可能会导致整个系统出现故障。 (二)、干扰的来源 产生干扰必须具备三个因素:干扰源、传播途径和接受载体。对于电磁干扰来说,许多的设备都能够成为干扰源,例如继电器、变压器、微波电器、电动机、高压电线等,这些设备都能够产生电磁信号,对电子测量仪器进行参数检测造成影响。另外,宇宙射线、太阳光和雷电这些自然现象也会产生电磁信号,成为干扰源。电磁信号在空中是直线传播的,具有极强的穿透能力,电磁信号还能够通过导线传人电子测量仪器,传播的途径众多,也是电磁干扰现象十分广泛的原因之一。电子测量仪器就是很好的接受载体,它会吸收干扰信号,影响参数检测。所以,干扰是会对系统造成有害影响的,除去干扰形成因素的任何一个,都能够有效地避免干扰。抗干扰技术就是针对干扰的三个要素进行研究和处理,破坏其中的一个或几个干扰生成的要素。 二、几种常用的电子测量仪器抗干扰技术措施 电子测量仪器容易出现干扰问题,通过干扰现象的来源进行分析,可以知道,提高电子测量仪器抗干扰性能最理想的方法就是抑制干扰源,使其不向外产生干扰或者将其产生干扰造成的影响限制在允许的范围之内。对于生产车间来说,想要生产的过程中不产生干扰源几乎是不可能的。有些干扰是避免不了的,例如电网和外界环境的干扰。所以,在电子测量仪器来说,除了要对一些干扰源进行抑制之外,还需要在产品自身设计方面进行研究,提高其抗干扰性能。常见的电子测量仪器抗干扰技术措施如下所述: (一)、屏蔽技术 屏蔽技术室利用导电或导磁材料制成的盒状的或壳状的屏蔽体,可以将干扰源或者受干扰对象包围起来,这样就可以割断或者削弱干扰源的空间耦合通道,组织干扰源向受干扰对象传输电磁能量。根据屏蔽的干扰场的性质的不同,一般可以将屏蔽分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽三种类型。通常采用电场屏蔽的方式来消除或者抑制由于电场耦合而引起的干扰,使用铜和铝等导电性能良好的金属材料充当屏蔽体,且屏蔽体要保持良好的接地。磁场屏蔽是为了消除或者抑制由于磁场耦合而引起的干扰,一般可以用高磁导率的材料来充当屏蔽体,从而保障磁路的畅通。对于一些电气设备,既存在电场耦合,又存在磁场耦合,例如,变压器、发电机等等,变压器的电磁屏蔽一般采取的是在变压器绕组线包的外面包一层铜皮作为漏磁短路环,漏磁短路环会产生反磁通来抵消部分的漏磁通,从而使变压器外的磁通减弱。另外,在同轴电缆中,可以在电缆线中设置屏蔽层,防止信号在传输的过程中受到电磁干扰。同时,为了防止电磁干扰发生在通信电缆里面,可以在生产车间的通信电缆外面包裹一层薄膜,这样就能够起到屏蔽外界电磁干扰的作用。需要注意的是,对电磁干扰的屏蔽效果与屏蔽层的数量和每一层的厚度是有很大关系的。 (二)、隔离技术 隔离技术是抑制干扰的有效手段之一,它是指把干扰源与接收系统隔离开来,从而让干扰耦合通道被切断,使得干扰信号无法传输。比较常见的隔离方法有光电隔离、变压器隔离和继电器隔离等方法。光电隔离需要用到的仪器是光电耦合器,光电隔离借助光作为媒介来耦台隔离两端输入和输出的电信号,它所具有的隔离能力比较强,能够有效地提高电子测量仪器的抗干扰能力;变压器隔离主要用在传输交流信号的过程中,需要用到隔离变压器来阻断交流信号中的直流干扰和抑制低频干扰信号的强度;继电器隔离主要是利用继电器的线圈来接受电信号,在利用其触电来控制和传输电信号,这样就可以通过不和电产生联系而将强电和弱电分离开来。 (三)、滤波技术 滤波的形式有多种,主要有波形滤波、频率滤波、时间滤波、空间滤波、软件滤波和幅度滤波等。滤波主要是通过挡住噪声,只让有效地信号输出。干扰源发出的电磁干扰的频谱往往比要接收的信号的频谱宽很多,所以可以采取滤波的方式来抑制干扰。根据滤波器频率的特性,可以将滤波器分为低通、高通、带通、带阻等类型。 (四)、接地技术 为了提高电子测量仪器的抗干扰性能,还可以通过接地技术来实现。接地技术主要是将电路、设备机壳等与大地相连,这样就能够给系统提供一个基准电位。接地可以分为保护接地、屏蔽体接地和信号接地三种类型。通过接地的方式,不仅能够防止设备使用时漏电造成人身安全,还能够有效地抑制干扰。 三、结束语 综上所述,在电气化的环境下,干扰现象时有发生。如果干扰源不能够消失,就需要想办法让其对其他设备的使用造成的干扰降低到最小。通过屏蔽技术、隔离技术、滤波技术和接地技术能够有效地抑制干扰信号的传输,保证电子测量仪器能够在允许的范围内进行参数检测。 电子测量技术论文:现代电子测量技术与仪器仪表的发展 近几年来科学技术迅猛发展,以信息技术为代表的新科技促进了电子行业的飞速增长,也极大地推动了测试测量仪器仪表的快速发展。电子测量仪器的发展为我国国民经济、企业发展,科学教育、特别是国防军事的发展做出了巨大贡献。随着世界高科技发展的潮流,中国电子测量仪器也步入了高科技发展的道路,鉴于中国在全球制造环节和设计环节的重要地位,使得中国成为全球各大仪器厂商青睐的大战场,同时,也带动了中国测试测量仪器的研发与测试技术应用的迅速发展。 电子测量技术的现状及存在的问题 目前国内的电子测量技术已有了很大的发展,中国测量仪器的可靠性和稳定性问题得到了各个方面的重视,状况有了很大改观。测试仪器行业目前已经越过低潮阶段,重新回到了快速发展的轨道,尤其最近几年,中国的仪器取得了巨大的进步,特别是通用电子测量设备和汽车电子设备的研发方面,与国外先进产品的差距正在快速缩小,给国外电子仪器龙头的垄断造成了一定的冲击。随着模块化和虚拟电子技术的发展,为中国的测量仪器行业带来了新的契机,加上各级政府越来越重视,以及中国自主应用标准研究的快速进展,都在为该产业提供前所未有的动力和机遇。从中国电子信息产业统计中可以看出,中国的电子测量仪器每年都以超过30%以上的速度在快速增长。在此快速增长的过程中,无疑催生出了许多测试行业新创企业,也催生出了一批批可靠性和稳定性较高的产品,现在已基本上采用了标准化,模块化的设计体系,已从CAMAC、PC总线、STD总线向VXI、PXI总线发展,从堆叠式测试系统向标准化、模块化测试系统发展,并先后研制出国产化VXI模件、VXI测试系统及PXI系统,使我国测试系统技术水平逐步进入国际先进行列。 虽然国内的测试测量产业快速的发展,但客观地说中国的测试测量仪器还普遍落后,表面上看的有精度不高,外观不好,可靠性差等,深入分析则存在以下问题: 人们在整个产品的制作流程中对测试这个环节不够重视。在传统的产品的制造流程中,研发始终处于优秀地位,而测试则处于从属和辅助位置,研究者对测试不够重视。 数字化、标准化、模块化结构有待提升。“数字化时代”是社会与经济现代化的最新标志,关系着一个国家在科技领域“优秀竞争力”的高低。模块化则是国际电子测量仪器发展的方向。由于历史的原因,中国仪器配套行业的企业多为良莠不齐的小型企业,标准化的研究也没有跟上需求的快速发展,从而导致仪器的材料配套行业的技术水平较低。虽然目前已有较大的改观,但距离整个产业的要求还有一定距离。所以,还应把标准化和模块化的研究放到重要的位置。还有,在技术水平没有达到的条件下,一味地追求精度或追求高指标,而没有处理好与稳定性之间的关系。这些都是制约本国仪器发展的因素。 软件技术、集成技术不够发达。软件技术在电子测量仪器中的作用,就如同人的大脑一样,然而现代我国的电子测量仪器中的软件技术还远远没有体现出来。电子测量仪器硬件,即电子电路技术、同轴器件组件技术、波导器件组件技术的集成技术,在电子测量仪器中是其重要的优秀技术,它与总线技术、软件技术、模块化技术共同组成现代化的电子测量仪器,这是我们电子测量仪器企业尚待攻克的一个难关。 面向应用和现代市场营销模式还没有真正建立起来。中国的仪器设备厂商只是重研发,重视生产,重视狭义的市场,还没有建立起一套完整的现代营销体系和面向应用的研发模式。传统的营销模式在计划经济年代里发挥过很大作用,但无法满足目前整体解决方案流行年代的需求。所以,为了快速缩小与国外先进公司之间的差距,国内仪器研发企业应加速实现从面向仿制的研发向面向应用的研发的过渡。特别是随着国内应用需求的快速增长,为这一过渡提供了根本动力,应该利用这些动力,跟踪应用技术的快速发展。 目前电子测量仪器的高技术成果 成功研制微波毫米波矢量网络分析仪。微波毫米波矢量网络分析仪是我们成功研制的被称为“世界电子测量仪器之王”的仪器。该仪器的突出特点主要有以下几个方面:工作频带宽;测量精度高;大动态范围;高速实时测试。 调制域分析仪的成功研发。调制域分析技术是可以用来加速设计和表征诸如雷达、电子战、监控系统、扩频通信等的工作和性能特征。调制域分析仪还非常适合设计防抱死制动系统、可调节悬浮系统、自适应巡航控制系统、防撞雷达、各种各样的航天和防御系统等。 VXI总线技术取得重大进展。VXI可以大大减小设备的体积和重量,还可以大大提高测试速度,VXI比GPIB的速度可提高40倍,它测试系统的适应性、灵活性大为提高并且价格适中,有利于充分发挥计算机的作用。该研究成果已应用于“XXX型号远程雷达综合测试系统”、“火控雷达综合测试系统”和各种装备的VXI总线自动测试系统中。 电子测试仪器向毫米波推进。通信测量仪器达到高技术水平。通信产业的发展速度超过了人们的想象,所以我们必须适应通信产业的发展,以最快的速度发展我国的通信电子测量仪器。近几年成都前锋电子仪器厂研制完成了无线寻呼检测仪、电台综合测试仪、数字微波通信测试仪;信息产业部电子第41研究所研制完成了误码测试仪、数字传输/数据通信分析仪、七号信令测试仪等。这些产品都达到了二十世纪末国际先进水平。 现代电子测量仪器的发展方向及趋势 电子测量仪器的生产和设计是衡量一个国家工业基础和工业生产能力的重要标志,因此在仪器仪表生产技术的研究中要注重解决好产品的设计和过程监管模式,研究新型的仪器仪表应注重高精度,高质量,稳定性,可靠性,可维护性,可操作性,易升级性等。 我国电子测量技术的发展应保证产品性能更加优异,逐步与计算机融为一体,使测试及仿真软件在仪器中广泛应用,提高自动测试系统的性能,测量数据采集和处理的自动化,实时化,数字化,测量数据管理的科学化,标准化,规格化,测量数据传播于应用的网络化、多样化、社会化,GPS技术、RS技术、GIS技术、数字化测绘技术以及先进的地面测量仪器等广泛应用与工程测量中,并发挥其主导作用。
版图设计论文:一种基于厚膜工艺的电路版图设计 摘 要: 在电子线路版图设计中,通常采用印刷线路板技术。如果结合厚膜工艺技术,可以实现元器件数目繁多,电路连接复杂,且安装空间狭小的电路版图设计。通过对3种不同电路版图设计方案的理论分析,确定了惟一能满足要求的设计方案。基于外形尺寸的要求,综合考虑电路的性能和元件的封装形式,通过合理的电路分割和布局设计,验证了设计方案的合理性和可实现性。体现了厚膜工艺技术在电路版图设计中强大的优越性,使一个按常规的方法无法实现的电路版图设计问题迎刃而解。 关键词: 电路版图设计; 电路分割设计; 厚膜混合集成电路; 厚膜工艺 0 引 言 随着电子技术的飞速发展,对电子设备、系统的组装密度的要求越来越高,对电路功能的集成度、可靠性等都提出了更高的要求。电子产品不断地小型化、轻量化、多功能化。除了集成电路芯片的集成度越来越高外,电路结构合理的版图设计在体积小型化方面也起着举足轻重的作用。 1 厚膜工艺技术简述 厚膜工艺技术是将导电带和电阻通过丝网漏印、烧结到陶瓷基板上的一种工艺技术[1]。 厚膜混合集成电路是在厚膜工艺技术的基础上,将电阻通过激光精调后,再将贴片元器件或裸芯片装配到陶瓷基板上的混合集成电路[2]。 厚膜混合集成电路基本工艺流程图见图1。 图1 厚膜工艺流程图 厚膜工艺与印制板工艺比较见表1。 2 电路版图设计 2.1 设计要求 将电路原理图(图2,图3)平面化设计在直径为34 mm的PCB板上(对电路进行分析后无需考虑相互干扰),外形尺寸图见图4。其中:序列号及电源为需要引出的引脚。 2.2 设计步骤 2.2.1 分类清点电路中的元器件数量 分类清点电路中的元器件数量见表2。 表2 元器件数量 2.2.2 确定电路设计方案 根据电路原理图,对以下3个方案逐一进行分析: (1) 方案1:在印制板上双面布线 简单计算一下各种元器件所占面积:贴片电阻电容:4.8×46=220.8 mm2;贴片二三极管:8.9×5=44.5 mm2; 贴片集成电路:77×3+72=303 mm2;贴片运算放大器:33.44×11=367.84 mm2;电 位 器: 38×4=152 mm2;晶振:16 mm2。 元器件的总面积:220.8+44.5+303+367.84+152+16=1 104.14 mm2≈11 cm2。 印制板的可利用面积(单面):3.14×14.52=660.185 mm2≈6.6 cm2。 很显然,利用双面布局布线,印制板的面积远远满足不了设计的需要。另外,印制板为圆形,元件布局时面积的利用率更低。所以仅仅利用印制板的面积来进行平面化设计,理论上不可行。 (2) 方案2:印制板上安装双列直插式厚膜电路模块 采用厚膜工艺和印制板工艺相结合的方法进行布局布线。首先将电路原理图进行合理分割,确定要利用厚膜工艺进行设计的那部分电路,剩余部分电路则布线到印制板上。用厚膜工艺的电路,在陶瓷基板上采用双面布线,组装贴片元器件,可以增大布线的面积。然而,为了和印制板结合起来,双列直插式厚膜电路模块的引出端数目需求较多,采用最多的引出脚数量,也满足不了印制板与厚膜电路电连接的需要。 若采用裸芯片元件进行布线,则必须采用金属全密封封装。由于金属外壳的存在,导致基片的面积变得更小,模块的引出端数目随之减少。另外,裸芯片的电路只能采用单面布线,这样不能满足元件放置的需要,更不可能实现布线的需求。 所以该方案也不可行。 (3) 方案3:印制板上安装2个单列直插式厚膜电路模块 由方案1和方案2得知: (1) 必须在印制板上安装厚膜电路模块; (2) 采用2个单列直插式厚膜电路模块,且均采用双面布线。 2个单列直插式厚膜电路模块和1个双列直插式模块进行比较,虽然引出脚数目相等,但2个单列直插式电路比1个双列直插式电路的布线面积增大了1倍。对于圆形的印制板,将2个厚膜电路模块平行放置在直径上和与直径平行的最近位置,就可以保证厚膜电路模块和印制板之间的过渡线数目最多,且高度不会超过允许高度。经验证,这样的布局达到了厚膜电路模块和印制板上电路连接的需要,而且所有元件达到合理放置。 所以,方案3是可行的。 2.2.3 电路版图设计过程[3?4] 根据印制板外形尺寸的要求,2个单列直插式厚膜电路模块的陶瓷基片分别选用32 mm×16.5 mm×0.8 mm和30 mm×16.5 mm×0.8 mm两种,根据电路的工作原理,对2个电路原理图进行合理分割,可调元器件和大体积元件放置在印制板上,不可调部分分别放置在两个陶瓷基片上,经过合理布图,陶瓷基板上PCB图分别见图5,图6。 图5 厚膜电路1(正面和反面) 图6 厚膜电路2(正面和反面) 红色为一次导体,浅绿色为介质,深蓝色,红色为一次导体,湖蓝色为介质,为二次导体,其余颜色为厚膜电阻,紫色为二次导体,其余颜色为厚膜电阻,共有13个引出脚。共有12个引出脚。 将两个厚膜电路模块按照厚膜电路的工艺进行封装完成后,作为印制板上的两个元器件,将其与厚膜电路模块外的元件在印制板上进行布局布线设计,即可完成整个电路的版图设计,并达到了设计要求。整个产品的印制板装配图见图7。 图7中,W1~W4为电位器,X为晶振,J1和J2分别为两块单列直插式厚膜电路模块。C2为片式钽电容,U7为SO?8集成电路,R*为片电容,其余为引出脚。 3 结 语 在电路版图的设计过程中,充分考虑到调试的需要,将需调试的元件和体积较大的元件放置在印制板上,无需调试的小体积元件放置在厚膜电路模块里,使得仅利用印制板难以完成的布图任务因巧妙利用厚膜工艺集成而大大缩小了产品的体积,从而实现了复杂电路体积小型化的目的,而且使产品美观,调试方便。 厚膜技术从早期应用在航空航天、卫星通信等领域,发展到现在的汽车、家用电器、音响设备等工业领域,无不说明厚膜工艺技术有着很好的发展前景和实用价值。 版图设计论文:《集成电路版图设计》课程教学改革与探索 【摘要】《集成电路版图设计》课程对微电子专业学生理解电路设计的概念和工艺技术的认识,起到承前启后的作用,对此课程教学方法的研究有着重要的理论和现实意义。 【关键词】集成电路版图;教学方法;改革 集成电路版图设计是集成电路设计的最终结果,版图质量的优劣直接关系到整个芯片的性能和经济性,因此,如何培养学生学好集成电路版图设计技术,具备成为合格的版图设计工程师的基本潜质,是摆在微电子专业老师面前的一个普遍难题。如何破解这个难题,我们做了以下探索。 一、突出实践,理论配合 传统的《集成电路版图设计》课程采取理论教育优先,学生对于版图的基本理论和设计规则非常熟悉,但动手实践能力缺乏培养,往往在学生毕业后进入集成电路设计企业还需二次培训版图设计能力,造成了严重的人力资源浪费。这是由于没有清晰的认识《集成电路版图设计》课程的性质,造成对它的讲授还是采取传统教学方式:老师讲,学生听,偏重理论,缺乏实践,影响到学生在工作中面临实际设计电路能力的发挥。《集成电路版图设计》是一门承接系统、电路、工艺、EDA技术的综合性课程,如果按照传统方式授课,课程的综合性和实践性无法得到体现,违背了课程应有的自身规律,教学效果和实用意义不能满足工业界的要求。我们在重新思考课程的本质特点后,采取了实践先行,理论配合的教学方法,具体如下:集成电路版图是根据逻辑与电路功能和性能要求,以及工艺水平要求来设计光刻用的掩膜图形,实现芯片设计的最终输出。版图是一组相互套合的图形,各层版图相应于不同的工艺步骤,每一层版图使用不同的图案来表示。我们首先讲授版图设计工具EDA软件的使用,让学生掌握EDA软件的每一个主要功能,从图形的选择、材料的配置,让学生从感性角度认识实际的版图设计是如何开展的,每一个步骤是如何使用软件完成的,整体芯片版图设计的流程有哪些规定,学生此时设计的版图可能不是很精确和完美,但学生对于什么是版图和如何设计版图有了初步的感性认识,建立起版图设计的基本概念,对于后续的学习奠定了牢实的实践基础,此时再去讲授版图设计理论知识,学生更能理解深层的工艺知识和半导体理论,真正做到了知行合一,实践先行的教育理念,对学生能力的培养大有裨益。 二、注重细节,加强引导 传统方式讲授《集成电路版图设计》理论占大部分时间,学生知道二极管、晶体管、场效应管、电阻、电容等基本元器件的工作原理和构成要素,但是在版图设计中,这些元器件为什么要这样设计,其实内心中充满着疑惑和不解。针对学生的疑惑,我们从工艺细节入手来解决这个问题。作为集成电路版图设计者,首先要熟悉工艺条件和期间物理,才能确定晶体管的具体尺寸、连线的宽度、间距、各次掩膜套刻精度等。版图设计的规则也是由工艺来确定的,掌握了工艺也就掌握了版图设计的钥匙。我们将通用工艺文件的每一条规则向学生讲解,通用元器件的规则整理出它们的共性,最小宽度、长度、间距的尺寸提醒学生要记忆,不同芯片生产厂的工艺对比学习和研究,学生在这一系列规则的学习过程中,慢慢理解熟悉了工艺规则文件的组织构成及学习要点,能够举一反三的在不同工艺规则下,设计同一种元器件的版图,即使电路元器件的数量巨大,电路拓扑关系复杂,在老师耐心的讲解下,学生也能够依据工艺规则设计出符合要求的版图,这都是在理解了工艺规则细节的基础上完成的。所以,关注细节,加强引导,是提高学生学习效果的一个重要方法。 三、完善考核机制,争取比赛练兵 学生成绩的提高,合理完善的考核机制不可或缺。以往《集成电路版图设计》课程的考核主要是理论知识作业和课程报告,学生的学习效果和实际动手能力没有得到考核,造成不能全面评价学生的学习成绩。我们采取项目形式,全方位考核学生的学习效果。根据知识点,将通用模拟电路分成五大类,每个大类提取出经典的电路10种,使用主流芯片加工厂的生产工艺,由经验丰富的老师把它们的版图全部设计出来,作为库单元放在服务器中供学生参考。在学生充分理解库单元实例的基础上,将以往设计的一些实用电路布置给学生,要求在规定的时间内,设计出合格的版图,以此作为最终的考核结果。学生在学习课程期间,可以接触到不同工艺、不同结构的多种类电路,而且必须在规定的时间内设计出版图,这极大的促进了他们学习的积极性和时间观念。学生在设计版图的过程中,会遇到多种问题,他们会采取问老师答疑,和同学讨论的多种方式解决,不仅能督促他们平时上课认真听讲,而且对遇到的问题也能多角度思考,最重要的是他们亲自动手设计版图,将工艺、电路、器件综合考虑,在约定的时间内能力得到极大提高。老师根据学生上传至服务器中设计的不同项目版图打分,而且将每个项目的得分出具详细的报告,对学生的成绩进行点评。学生通过查阅报告,能够知道课程学习的缺点和得分项,为下一次提高设计成绩是一个很好的参考。除了日常学习设计版图项目,学生可以争取参加微电子专业的一些比赛,通过比赛体会一些具有挑战性的版图设计项目,来提高学生在实际场景下如何发挥设计能力和项目组织能力,为他们未来进入职场从事版图设计工作奠定坚实的专业能力和实际解决问题能力。 四、总结 《集成电路版图设计》课程是一门兼具理论基础和实践锻炼想结合的课程,对它的讲授不仅需要扎实的理论基础,还需合理的实践环节配合,才能取得良好的教学效果。 作者简介:鞠家欣(1972—),黑龙江双城人,硕士,讲师,研究方向:集成电路设计与测试技术。 版图设计论文:微电子专业集成电路版图设计的教学研究 摘要:集成电路版图设计涵盖了微电子学、电路理论、计算机图形学等诸多学科的基础理论,这是微电子学专业的办学重要特色和人才培养重点方向。以CMOS反相器和基本MOS差分放大器为例,介绍了集成电路版图设计的教学内容。学生通过集成电路版图设计的教学环节,巩固了专业课程的理论知识,提高了集成电路设计的实践能力。 关键词:集成电路设计;版图;CMOS 作者简介:毛剑波(1970-),男,江苏句容人,合肥工业大学电子科学与应用物理学院,副教授;汪涛(1981-),男,河南商城人,合肥工业大学电子科学与应用物理学院,讲师。(安徽?合肥?230009) 基金项目:本文系安徽省高校教研项目(项目编号:20100115)、省级特色专业项目(项目编号:20100062)的研究成果。 集成电路(Integrated Circuit)产业是典型的知识密集型、技术密集型、资本密集和人才密集型的高科技产业,是关系国民经济和社会发展全局的基础性、先导性和战略性产业,是新一代信息技术产业发展的优秀和关键,对其他产业的发展具有巨大的支撑作用。经过30多年的发展,我国集成电路产业已初步形成了设计、芯片制造和封测三业并举的发展格局,产业链基本形成。但与国际先进水平相比,我国集成电路产业还存在发展基础较为薄弱、企业科技创新和自我发展能力不强、应用开发水平急待提高、产业链有待完善等问题。在集成电路产业中,集成电路设计是整个产业的龙头和灵魂。而我国集成电路设计产业的发展远滞后于计算机与通信产业,集成电路设计人才严重匮乏,已成为制约行业发展的瓶颈。因此,培养大量高水平的集成电路设计人才,是当前集成电路产业发展中一个亟待解决的问题,也是高校微电子等相关专业改革和发展的机遇和挑战。[1-4] 一、集成电路版图设计软件平台 为了满足新形势下集成电路人才培养和科学研究的需要,合肥工业大学(以下简称“我校”)从2005年起借助于大学计划,和美国Mentor Graphics公司、Xilinx公司、Altera公司、华大电子等公司合作建立了EDA实验室,配备了ModelSim、IC Station、Calibre、Xilinx ISE、Quartus II、九天Zeni设计系统等EDA软件。我校相继开设了与集成电路设计密切相关的本科课程,如集成电路设计基础、模拟集成电路设计、集成电路版图设计与验证、超大规模集成电路设计、ASIC设计方法、硬件描述语言等。同时对课程体系进行了修订,注意相关课程之间相互衔接,关键内容不遗漏,突出集成电路设计能力的培养,通过对课程内容的精选、重组和充实,结合实验教学环节的开展,构成了系统的集成电路设计教学过程。[5,6] 集成电路设计从实现方法上可以分为三种:全定制(full custom)、半定制(Semi-custom)和基于FPGA/CPLD可编程器件设计。全定制集成电路设计,特别是其后端的版图设计,涵盖了微电子学、电路理论、计算机图形学等诸多学科的基础理论,这是微电子学专业的办学重要特色和人才培养重点方向,目的是给本科专业学生打下坚实的设计理论基础。 在集成电路版图设计的教学中,采用的是中电华大电子设计公司设计开发的九天EDA软件系统(Zeni EDA System),这是中国唯一的具有自主知识产权的EDA工具软件。该软件与国际上流行的EDA系统兼容,支持百万门级的集成电路设计规模,可进行国际通用的标准数据格式转换,它的某些功能如版图编辑、验证等已经与国际产品相当甚至更优,已经在商业化的集成电路设计公司以及东南大学等国内二十多所高校中得到了应用,特别是在模拟和高速集成电路的设计中发挥了强大的功能,并成功开发出了许多实用的集成电路芯片。 九天EDA软件系统包括ZeniDM(Design Management)设计管理器,ZeniSE(Schematic Editor)原理图编辑器,ZeniPDT(physical design tool)版图编辑工具,ZeniVERI(Physical Design Verification Tools)版图验证工具,ZeniHDRC(Hierarchical Design Rules Check)层次版图设计规则检查工具,ZeniPE(Parasitic Parameter Extraction)寄生参数提取工具,ZeniSI(Signal Integrity)信号完整性分析工具等几个主要模块,实现了从集成电路电路原理图到版图的整个设计流程。 二、集成电路版图设计的教学目标 根据培养目标结合九天EDA软件的功能特点,在本科生三年级下半学期开设了为期一周的以九天EDA软件为工具的集成电路版图设计课程。 在集成电路版图设计的教学中,首先对集成电路设计的一些相关知识进行回顾,介绍版图设计的基础知识,如集成电路设计流程,CMOS基本工艺过程,版图的基本概念,版图的相关物理知识及物理结构,版图设计的基本流程,版图的总体设计,布局规划以及标准单元的版图设计等。然后结合上机实验,讲解Unix和Linux操作系统的常用命令,详细阐述基于标准单元库的版图设计流程,指导学生使用ZeniSE绘制电路原理图,使用ZeniPDT进行NMOS/PMOS以及反相器的简单版图设计。在此基础上,让学生自主选择一些较为复杂的单元电路进行设计,如数据选择器、MOS 差分放大器电路、二四译码器、基本RS触发器、六管MOS 静态存储单元等,使学生能深入理解集成电路版图设计的概念原理和设计方法。最后介绍版图验证的基本思想及实现,包括设计规则的检查(DRC),电路参数的检查(ERC),网表一致性检查(LVS),指导学生使用ZeniVERI等工具进行版图验证、查错和修改。[7] 集成电路版图设计的教学目标是: 版图设计论文:基于平衡技术的微带低通滤波器版图优化设计 摘要:微带线结构的不连续性,使反射损耗和插入损耗较大,影响滤波器性能。利用平衡法提升滤波器并联分支中较低的特性阻抗,达到降低微带线宽度的目的,从而均衡整个滤波器的宽度,使版图仿真优化。以一个5阶切比雪夫微带低通滤波器设计为例,仿真结果表明,滤波器通带内反射损耗从-9.566 dB降低到-15.837 dB,插入损耗从0.679 dB降低到0.322 dB,与直接采用Richards变换和Kuroda规则设计微带低通滤波器相比,该方法能缩短滤波器设计周期,获得满意的滤波器性能。 关键词:低通滤波器; 微带线; 平衡技术; 版图优化 收稿日期:20110911微带滤波器是无线通信的重要部件。随着无线通信系统的发展,加速了微带滤波器的研究进程,发明许多Q值适中、重量轻、稳定性好的微带滤波器。计算机辅助设计软件的出现,使设计者在设计过程中避免繁杂的计算过程,提高复杂电路设计效率,缩短设计周期。设计者通常运用Richards变换与Kuroda规则设计微带低通滤波器[13]。该方法设计的滤波器在接头处会由于相邻耦合线线宽不同产生不连续性,使插入损耗较大,不满足一些射频通信的要求。为了解决此问题,采用电磁带隙结构与高低阻抗线结合的方法,改善了通带性能,但阻带性能变差,体积变大[4]。运用分形技术设计高低阻抗滤波器取得了一定的效果,但设计方法复杂,对于加工精度要求较高[5]。 本文提出一种采用平衡技术优化微带低通滤波器版图的方法,并以5节切比雪夫微带低通滤波器为例,通过在低特性阻抗并联传输线节点处再并联相同长度的微带线,修改两条微带线特性阻抗为原来的两倍达到优化版图的目的。原理图仿真和版图仿真均验证了该方法的可行性。该方法简单易行,只需使用ADS软件就能方便修改,并且可以用于带阻滤波器等其他微带结构的滤波器,具有良好的应用前景。 1平衡技术设计原理 使用Richards变换和Kuroda规则设计微带滤波器,所得串并联传输线长度理论上是相同的。选取各支节传输线长度l为截止频率下波长的1/8,由终端开路传输线阻抗分布表达式:Zin(l)=-jZ0tan β1(1)式中:传播常数β=2π/λ;Z0为特性阻抗。将l=λ/8带入式(1)可得:Zin(l)=-jZ0(2)若传输线长度l保持不变,使两条特性阻抗Z0相同长度l相等的终端开路传输线并联于同一点,则其输入阻抗会减半为Z0/2;反之,将两段并联终端开路传输线特性阻抗提高1倍并联于同一点且保持传输线长度l不变,则输入阻抗保持不变为Z0。 由以上推导可知,用平衡技术修改滤波器并联终端开路传输线不影响各节的输入阻抗。 2用Richards变换、Kuroda规则设计微带低通滤波器由于当频率较高时电感和电容应选的元件值过小,由于寄生参数的影响,如此小的电感和电容已经不能再使用集中参数元件并且工作波长与滤波器元件的物理尺寸相近,滤波器元件之间的距离不可忽视,需要考虑分布参数效应[67]。基于以上原因,设计者先设计出有电感、电容组成的集中参数滤波器,然后运用Richards变换和Kuroda规则转换为合适的微带滤波器结构。 本文设计的微带低通滤波器指标如下: 截止频率为f0=3 GHz,通带内波纹为0.5 dB,在2倍截止频率处具有不小于40 dB的带外衰减,输入/输出阻抗为50 Ω。基板厚度H=0.762 mm,基板相对介电常数Er=3.66,磁导率μ=1 H/M,金属电导率为5.88 mS/m,封装高度Hu=1.0+33 mm,金属层厚度T=0.035 mm。 通过计算选用5阶切比雪夫微带低通滤波器模型进行设计[8]。电路原理及其仿真结果如图1所示。 图1微带低通滤波器原理电路及仿真结果由图可以看出串联和并联的微带线长度均为λ/8,而宽度与特性阻抗大小相关。 由于原理图仿真是在理想条件下进行的,而实际的电路板需要考虑耦合和干扰等因素的影响。ADS版图仿真是采用矩量法进行电磁仿真,对版图的仿真结果更符合电路实际情况[8]。图1所示的滤波器原理图对应的版图结构及仿真结构如图2所示。 图2微带低通滤波器版图结构及仿真结果3用平衡技术设计微带低通滤波器 由于微带传输线的特性阻抗越高,传输线的宽度就越窄。反之,阻抗越低,宽度就越宽。从第2节中的滤波器原理图可看出,TL3和TL5两段并联的微带线,他们的宽度比较宽即特性阻抗偏大,使用平衡技术,在TL3并联点处再并联一根相同长度的终端开路微带线,将两根线的特性阻抗扩大为原来的2倍,并运用ADS软件中的LineCalc工具推算出线的宽度W。对于TL5用同样的方法设计。电路原理及仿真结果如图3所示。 图3改进后微带低通滤波器原理电路及仿真结果图3所示的滤波器原理图对应的版图结构及仿真结构如图4所示。 图4改进后微带低通滤波器版图结构及仿真结果由图1和图3的原理图仿真结果可以看出,优化前的反射损耗,插入损耗与优化后的数值几乎相同。这与使用平衡技术修改原理图后不改变原有滤波器阻抗的结论相一致。 由图2和图4的版图仿真结果可以看出,通带内反射损耗由-9.566 dB降低到-15.837 dB,插入损耗由0.679 dB降低到0.322 dB。 可以看出,运用平衡技术均衡微带低通滤波器微带线宽度后,使通带内反射损耗明显改善,插入损耗明显降低,达到了性能指标。证明了该方法的有效性。 4结语 本文提出一种用平衡技术优化微带低通滤波器版图的方法,讨论了平衡技术的设计原理,并以一个5阶切比雪夫微带低通滤波器设计为例,仿真结果表明此滤波器版图仿真性能优于传统方法设计的微带滤波器。该方法简单易行,只需使用ADS软件就能方便修改,并且可以用于带阻滤波器等其他微带结构的滤波器,有效地缩短了设计周期,具有良好的应用前景。 版图设计论文:引入CDIO模式的《集成电路版图设计》课程开发实践 摘要:伴随着高等职业院校的教育改革,将CDIO的教育模式引入到《集成电路版图设计》教学开发中。鉴于CDIO教育理念的先进性、教学层面的系统性及其广泛的适应性,对《集成电路版图设计》课程进行了重新设计。本文从引入CDIO教育模式的必要性与必然性的分析到课程评估的结论,阐述了该课程设计开发的整个过程。 关键词:CDIO;高职教育;集成电路版图设计;课程开发 CDIO是基于项目学习的一种模式,是工科教育“做中学”的一种。CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)、运作(Operate),它以工程项目生命周期为载体,培养学生的学术知识、职业道德和运用知识解决问题的能力、终生学习能力、团队交流能力和大系统掌控能力。此教育模式是由麻省理工学院(MIT)和瑞典皇家工学院等发起,现已运用到几十个大学的众多专业,并获得产业界认可。 高职教育改革及引入CDIO教育模式的必要性与必然性 高等教育是在完成中等教育的基础上进行的专业教育,是培养高级专门人才的社会活动。职业教育是对受教育者施以从事某种职业所必需的知识与技能的训练,因此,职业教育亦称职业技术教育或实业教育。“高等职业教育”是“高等”与“职业教育”两个概念的复合。 我国高等职业教育的人才培养目标从开始提出的“技术型人才”、“应用型人才”,到后来的“实用型人才”,再到现在提出的“高技能人才”,多年来一直处于变化不定之中。高职培养的人才类型是实用型、应用型,与普通高等教育培养的人才是有差异的。所谓高技能人才,工作内涵是将成熟的技术和管理规范转变为现实的生产和服务,工作场合和岗位是基层第一线。 苏州工业园区职业技术学院的办学理念为“企业的需要,我们的目标;学生的需求,我们的追求”。近些年,我们在专业建设和课程教学改革方面做了许多探索,协助毕业生提高就业信心,实现优质就业,传统教育下的毕业生上岗适应慢,沟通能力差,动手能力弱,缺乏团队合作经验,缺少创新精神和创新能力、职业道德、敬业精神等人文素质薄弱,频繁“跳槽”等,而这些都难以符合现代企业的需要。教育模式的改革势在必行,而CDIO教育模式恰恰有针对性地对传统教学中存在的诸多弊端做出了全面、系统的指导,CDIO教育模式引领了高等职业教育改革的必然性。 应用CDIO模式开发《集成电路版图设计》课程 (一)《集成电路版图设计》的课程理念与思路 《集成电路版图设计》课程是一门实践性很强的课程,针对课程特点,课程设计的基本思路是从岗位实际需求出发,从培养学生学习兴趣入手,在传授知识过程中重视能力培养,强化学生的自学能力和分析、解决问题的能力。具体做法是: 全程实施项目教学 本课程围绕多个相对独立的案例展开。案例的选择强调源于工程实际,注重内容的代表性、针对性、实用性以及先进性,理论知识的选择以“必需,够用”为原则。教学实践表明,案例教学使教学内容直观、具体、形象,易于接受,也使教学内容与工程实际及职业岗位紧密联系,有利于课内知识向工程实际拓宽、技术知识向工程实践迁移,从而有力促进了学生职业能力的发展。 全程实施情境式教学 本课程改变了将理论与实训分开的传统模式,在教学中设计了8个学习情境,每个情境都以相应的工业案例为主线,按照“资讯决策计划实施检查评价”的流程授课,使学员在学中做、做中学,以提高IC版图设计技能训练的水平。同时,通过情境式教学,学生的学习兴趣和参与度大大提高,不仅培养了团队合作精神和沟通能力,还培养了学生的组织协调能力。 小班互动式教学 为达到更好的教学效果,本课程采用24人小班制教学,全程在实训室教学。根据教学内容采取“先讲,后练”、“边讲,边练”、“先练,后讲”等方法,从第一次课开始就设置实训操作内容,调动学生的主观能动性,增加师生互动性。 企业实训 通过校企合作建设校外实训基地的方式,安排学生到专业设计公司进行实训,扩展学生的知识面和工程认识,同时,提高学生对项目整个流程的认知,提高学生的抗压力,对职业道德和敬业精神的培养具有实践意义。 (二)《集成电路版图设计》之课程标准 《集成电路版图设计》课程标准涉及四个方面内容。 专业知识设计 专业知识方面围绕IC版图设计职业标准所要求的必要的基础知识和基本技能把本课程的内容分成多个模块:基础模块(系统操作部分)、应用模块(软件使用部分)、 基本技能训练模块(基本单元的版图设计)、技能提升模块(整体布局与项目掌控)等4个模块包含了8个情境。具体内容包括:Linux基础、版图识读与电路提取、design rule简表整理、绘制符合design rule的NAD2/NOR2版图、DRC及LVS验证及冲突识别和修改、standard cell的框架结构制定、standard cell版图设计、芯片CD4013的版图设计等,每一个情境都对应了某个特定岗位的部分工作内容。这些情境不仅可提供学生对岗位的认知机会,同时,也可激发自主学习的能动性和积极性。 个人职业技能和职业道德培养 在教学中注重对学生职业技能培养的同时也加强对学生职业道德的养成,用企业对员工的标准来要求学生进行实训,采用定期上交项目总结报告和分组进行项目实施进度报告等方式,为学生今后在企业的发展奠定基础。 团队意识的培养 能够快速地融入一个集体当中是从事设计与研发人员必备的能力,而常常被教育者和学生所忽视,因为传统的教育方式更多地关注对单独个体培养的成效,而实际工作中“独自作战”的时代过去了,取而代之的是团队合作,绝大多数的设计工作需要一个团队协作完成,所以这时人际交往就凸显其重要性。在教学中,我们让学生意识到团队协作的重要性和必要性,并在实训过程中从点滴做起,让学生具有团队合作的意识,如文件夹命名方式、文件管理等采取利于团队完成项目的方式进行设置。 《集成电路版图设计》课程的CDIO系统的搭建 《集成电路版图设计》课程的CDIO系统按照下面的框架完成了搭建任务,如表1所示。 (三)《集成电路版图设计》课程CDIO系统的具体实施 我们在CDIO教学大纲的指导下,对《集成电路版图设计》课程进行设计如下:本课程以源于企业真实的项目(如design rule简表整理,见表2)为载体,将所有需要学习和掌握的内容都围绕该项目设计,形成一个整体。紧紧围绕知识体系教学专业技能提升职业道德养成主线组织教学,快乐教学、快乐学习,引导学生主动学、能做事、会做人。 本课程特色 (1)双语教学,强化应用,适应外企工作。 教师采用双语教学课件与讲义,用两种语言进行教学,学生采用两种语言进行作业,从而强化专业词汇的学习,为适应全英文的工作环境打下了良好的基础。(2)按企业标准建设,内容先进、实用。采用了与众多研发设计公司一致的SUN工作站,建立以UNIX/LINUX系统为基础的网络,安装版图设计普遍使用的Cadence工具软件。(3)企业项目实训。以企业的研发项目(Reverse、design rule简表整理;DRC及LVS验证及冲突识别和修改、standard cell库的建立、芯片CD4013设计等)为载体,在真实的环境(按照企业标准进行实训室配置)下,完成生产性实训任务,完成课程开发教学任务的教师具有多年在外企研发设计的工程背景,学生完成工学结合的作品符合企业设计需要。(4)综合全面的评价体系。理论与实践评价结合,技能训练与表达训练结合,校内教师评价与企业评价结合,学生的自评与互评结合。评价方面包括学习态度、5S素养、项目报告的书写、项目汇报、实践考核和理论考试(按版图设计职业标准四级难度要求随机从题库抽取试题)。(5)增强教师的教学技能。中青年教师、工程师都有学院内部培训课程和企业项目参与的经验,并且要求每年都要开新课和实验、训练项目。每个月都有业务和管理能力评价和学期段考核。参加过的培训都要有项目报告和培训体验交流。在实行课程轮换的同时,实行岗位轮换,使教师熟悉专业优秀技术并有扎实的基本功。专业教师通过深入企业和承当企业培训等途径,促使教学与生产实际结合。倡导教师既是讲师、又是实训指导教师,还是培训师和项目工程师,促进“双师型”教师培养。组织教师参加行业比赛,掌握行业的发展动向和需求,客观评价教师的技能水平。 课程质量监控体系的建立 教学质量的好与坏,不单是从学生的考核成绩上来评价,还在学院内设立了专门的教学监管体系,督导组会不定期地进行课堂教学的抽查与监管。更重要的是毕业的学生受到企业的好评,这是对我们课程质量最客观的评价。 课程评估 (一)基本达到预期目的 经过多年的教学实践,CDIO教学模式在《集成电路版图设计》课程中已初见成效,不仅学生在学习过程中表现出很高的积极性,参加职业资格认证测试的微电子专业的学生全部取得了集成电路版图设计师四级职业证书,通过对2008届、2009界毕业生就业调查,我院微电子类专业的毕业生,被苏州工业园区、苏州新区多家知名外企争相录用,就业率达100%。这些企业普遍认为我院的学生工作上手快,适应能力强,担任技术员及助理工程师以上岗位的占75%左右,不少学生已升任工程师助理及工程师。 (二)改进方向和途径 配合微电子专业建设,进行课程教学改革,使我们培养出来的学生全方位发展,符合企业的需求,不是单搞课程的开发,而是要建立起贯通的课程体系,从研发到制造,把先进的CDIO教学模式合理运用到自己的教学实践中去,不能机械地照搬照抄;要针对学生的实际水平和教学内容,提供知识供学生学习。要加强与企业的合作,紧随行业技术的更新步伐,及时更新案例项目。 CDIO教育模式的先进性、普遍实用性是毋庸置疑的,许多学院结合本校和行业特点都探索出新的模式。我们借鉴新加坡南洋理工学院教学模块化的成功案例,利用CDIO教育模式对《集成电路版图设计》课程进行开发,对高等职业教育的课程改革有一定的指导和借鉴作用。 作者简介: 孙丽莉(1976―),女,辽宁复县人,硕士,苏州工业园区职业技术学院教师,研究方向为微电子技术。 版图设计论文:基于九天EDA系统的全定制版图设计 摘要:以反相器等基本单元版图设计为基础,利用华大电子推广的九天EDA系统软件,采用0.6um硅栅CMOS工艺,按照全定制集成电路的后端设计流程,即基本单元建立、版图布局布线以及版图验证对用于数据采集的D触发器进行版图设计。其中着重对数字电路基本逻辑门版图设计技术进行了探讨。此版图已用于相关芯片的设计中,结果表明通过该软件系统设计的D触发器完全符合设计要求。 关键词:版图设计;九天EDA系统;D触发器 1引言 集成电路(Integrated Circuit,IC)把成千上万的电子元件包括晶体管、电阻、电容甚至电感集成在一个微小的芯片上。集成电路版图设计的合理与否、正确与否直接影响到集成电路产品的最终性能[1]。目前,集成电路版图设计的EDA ( Electronic Design Automation)工具较多,但主流的集成电路版图设计的EDA工具价格昂贵,而我国自主开发的九天EDA系统,具有很高的性价比,为我们提供了理想的集成电路设计工具。 2基本概念 2.1 版图 版图是将三维的立体结构转换为二维平面上的几何图形的设计过程,是一组相互套合的图形,各层版图相应于不同的工艺步骤,每一层版图用不同的图案来表示。它包括了电路尺寸、各层拓扑定义等器件的相关物理信息,是设计者交付给代工厂的最终输出。 2.2 版图设计 它将电路设计中的每一个元器件包括晶体管、电阻、电容等以及它们之间的连线转换成集成电路制造所需要的版图信息。主要包括图形划分、版图规划、布局布线及压缩等步骤[2]。版图设计是实现集成电路制造的必不可少的环节,它不仅关系到集成电路的功能是否正确,而且会在一定程度上影响集成电路的性能、面积、成本与功耗及可靠性等[3]。版图设计是集成电路从设计走向制造的桥梁。 2.3 集成电路版图实现方法 集成电路版图实现方法可以分为全定制(Full-Custom)设计和半定制(Semi-Custom)设计[4]。半定制设计方法包括门阵列设计方法、门海设计方法、标准单元设计方法、积木块设计方法及可编程逻辑器件设计方法等。全定制设计方法是利用人机交互图形系统,由版图设计人员从每一个半导体器件的图形、尺寸开始设计,直至整个版图的布局和布线。全定制设计的特点是针对每一个元件进行电路参数和版图参数的优化,可以得到最佳的性能以及最小的芯片尺寸,有利于提高集成度和降低生产成本。随着设计自动化的不断进步,全定制设计所占比例逐年下降[5]。 3九天EDA系统简介 华大电子推广的应用的九天EDA系统是我国自主研发的大规模集成电路设计EDA工具,与国际上主流EDA系统兼容,支持百万门级的集成电路设计规模,可进行国际通用的标准数据格式转换,它已经在商业化的集成电路设计公司以及东南大学等国内二十多所高校中得到了应用,特别是在模拟和高速集成电路的设计中发挥了作用,成功开发出了许多实用的集成电路芯片[6]。其主要包括下面几个部分[7]:ZeniSE( Schematic Editor)原理图编辑工具,它可以进行EDIF格式转换,支持第三方的Spice仿真嵌入; ) ZeniPDT ( Physical Design Tool)版图编辑工具;它能提供多层次、多视窗、多单元的版图编辑功能,同时能够支持百万门规模的版图编辑操作;ZeniVERI ( Physical Design Verification Tools)版图验证工具它可以进行几何设计规则检查(DRC) 、电学规则检查( ERC) 及逻辑图网表和版图网表比较(LVS)等。 版图设计用到的工具模块是ZeniPDT,它具备层次化编辑和在线设计规则检查能力,并提供标准数据写出接口。其设计流程如图1所示[8], 4设计实例 任何一个CMOS数字电路系统都是由一些基本的逻辑单元(非门、与非门、或非门等)组成,而基本单元版图的设计是基于晶体管级的电路图设计的。因而在版图设计中,主要涉及到如何设计掩膜版的形状、如何排列晶体管、接触孔的位置的安排以及信号引线的位置安排等。以下以一个用于数据采集的D触发器为例进行设计。 4.1 D触发器电路图及工作原理 D触发器电路图,如图2所示,此电路图是通过九天EDA系统工具的ZSE模块构建的,其基本工作原理是:首先设置CLB=1。当时钟信号CLK=0时,DATA信号通过导通的TG1进入主寄存器单元,从寄存器由于TG4的导通而形成闭合环路,锁存原来的信号,维持输出信号不变。当CLK从0跳变到1时,主寄存器单元由于TG2的导通而形成闭合回路,锁存住上半拍输入的DATA信号,这个信号同时又通过TG3经一个与非门和一个反相器到达Q端输出。当CLK再从1跳变到0时,D触发器又进入输入信号并锁存原来的输出状态。对于记忆单元有时必须进行设置,电路中的CLB信号就担当了触发器置0 的任务。当CLB=0时,两个与非门的输出被强制置到1,不论时钟处于0还是1,输出端Q均被置为0。 4.2 D触发器子单元版图设计 图2所示的D触发器由五个反相器、两个与非门、两个传输门和两个钟控反相器组成。选择适当的逻辑门单元版图,用这些单元模块构成D触发器。 对于全定制的集成电路版图设计,需要工作平台,包括设计硬件、设计使用的EDA软件以及版图设计的工艺文件和规则文件。此D触发器的设计硬件是一台SUN Ultra10工作站,设计软件是九天EDA系统,采用0.6um硅栅CMOS工艺。 CMOS反相器是数字电路中最基本单元,由一对互补的MOS管组成。上面为PMOS管(负载管),下面为NMOS管(驱动管)。由反相器电路的逻辑“非”功能可以扩展出“与非”、“或非”等基本逻辑电路,进而得到各种组合逻辑电路和时序逻辑电路。 在电路图中,各器件端点之间所画的线表示连线,可以用两条线的简单交叉来表示。但对于具体的物理版图设计,必须关心不同连线层之间物理上的相互关系。在硅CMOS工艺中,不能把N型和 P型扩散区直接连接。因此,在物理结构上必须有一种实现简单的漏极之间的连接方法。例如,在物理版图中至少需要一条连线和两个接触孔。这条连线通常采用金属线。可得如图3(a)所示的反相器的局部的符号电路版图。同理,可以通过金属线和接触孔制作MOS管源端连接到电源VDD和地VSS的简单连线,如图3(b)所示。电源线和地线通常采用金属线,栅极连接可以用简单的多晶硅条制作。图3(c)给出了最后的符号电路版图。 通过九天版图设计工具绘制的反相器版图如图4所示。其他基本单元的版图可依此建立。 4.3 D触发器版图设计 先建立一个名为DFF的库,然后把建立的各个单元版图保存在DFF库中,同时在库中建立名为dff的新单元。调用各子单元,并进行相应D触发器的版图布局,接着就是单元间的连线。主要用到的层是金属1、金属2和多晶硅进行连接布线。接触孔是用来连接有源区和金属1,通孔用来连接金属1和金属2,多晶硅和多晶硅以及相同层金属之间可以直接连接。版图设计完成后,再利用版图验证工具ZeniVERI对该版图进行了版图验证。最后,经过验证后D触发器的版图如图5所示。 5结语 在分析CMOS 0.6um设计规则和工艺文件后,采用九天EDA系统,以D触发器为例进行了版图设计。实践表明,九天EDA系统工具具有很好的界面和处理能力。该版图已用于相关芯片的设计中,设计的D触发器完全符合设计要求。 作者简介 杨依忠,讲师,主要研究方向是混合集成电路设计。 版图设计论文:基于Virtuoso平台的单片射频收发系统电路仿真与版图设计 引言 在当前通信市场的带动下,通信技术飞速向前发展,手持无线通信终端成为其中的热门应用之一。因此,单片集成的射频收发系统正受到越来越广泛的关注。典型的射频收发系统包括低噪声放大器(LNA)、混频器(Mixer)、滤波器、可变增益放大器,以及提供本振所需的频率综合器等单元模块,对于工作在射频环境的电路系统,如2.4G或5G的WLAN应用,系统中要包含射频前端的小信号噪声敏感电路、对基带低频大信号有高线性度要求的模块、发射端大电流的PA模块、锁相环频率综合器中的数字块,以及非线性特性的VCO等各具特点的电路。众多的电路单元及其丰富的特点必然要求在这种系统的设计过程中有一个功能丰富且强大的设计平台。在综合比较后,本文选定了cadenceVirtuoso全定制IC设计工具。 Virtuoso是Cadence公司推出的用于模拟,数字混合电路仿真和射频电路仿真的专业软件。基于此平台,Cadence公司还开发了面向射频设计的新技术,包括射频提取技术、针对无线芯片设计的两个新设计流程。不仅如此,目前的Virtuoso已经整合了来自合作伙伴安捷伦、Coware、Helic和Mathworks等公司的技术,射频设计能力大为增强。使用该项新技术,可以减少设计反复,并缩短产品上市时间。其AMS工具可以实现自顶向下、数/模混合的电路设计;Composer工具可以方便地进行电路设计的输入和管理;spectre/SpectreRF仿真器精度高,适合不同特点的电路设计;Layout工具包含了布局、交叉参考、布线、版图验证、参数提取等功能;此外,Virtuoso能进行可靠的后仿真和成品率控制。 基于Virtuoso的行为仿真和系统规划 射频收发系统的设计最终能否成功,以及模块指标分配是否合理可行,都有赖于具体电路设计之前对系统的行为建模和计算,即所谓的行为仿真。这也是自顶向下设计模式的关键一步。Cadence内置的Verilog-A和VHDL仿真器,以及混合输入模式的仿真方法提供了这种可能性。而且,Cadence软件免费提供了大量的行为模型供选择使用,对于射频系统设计,所要做的就是调用并设定各个模块预期的指标要求,通过仿真很快就能得到系统的行为特征。根据要求可以方便地修改各个模块的指标重新仿真,直到系统的行为满足要求为止。以接收机为例,接收系统。每个模块的指标设定非常具体,如输入输出阻抗、增益、隔离度、噪声系数NF、线性度IP3、直流偏移IP2等。仿真完成后,每个模块的指标分配任务也同时完成。 每个模块用具体电路实现后可以逐一取代相应的设计模块,进行系统仿真,可以看出每个模块是否满足系统的需要,进而评估每个实际模块对系统性能的影响。 基于Virtuoso Spectre/SpectreRF的电路模块仿真设计 基于上述的行为仿真结果和指标分配结果,可以划分系统模块设计任务,对每个单元块分别进行设计仿真。 LNA是射频接收机最前端的一个有源部件,它决定了系统的噪声性能。对它的要求主要是具有尽量低的NF和足够的功率增益、好的输入匹配,其次是高线性度和隔离度。其电路如图3所示。利用Spectre的SP分析或SpectreRF的PSS+Pnoise分析都可以进行NF分析。还可以利用NFmin的结果来挑选晶体管的尺寸,以使最优源阻抗满足最小的噪声要求。 混频器是收发机的优秀,由于完成的是变频工作,其主要仿真方法需采用SpectreRF仿真器。混频器的益、NF等与输入输出有关,但输入和输出工作在不同的频段上,往往要在PSS分析的基础上进行其它分析才能得到正确结果,如PSP、Pnoise、PAC等。混频器的结构是典型双平衡吉尔伯特。 基带VGA由于频率低、增益大,因此对噪声要求不高,主要是对线性度、增益等指标有较高的要求,SpectreRF的PSS扫描可以方便地对模块的输入进行扫描并自动对扫描曲线作延长,直接标示出线性度PldB和IIP3的交点位置及数值大小,非常方便直观。这种方法与传统的two tone测试相比更加灵活高效。VGA在不同增益状态下的IIP3指标的仿真只需把控制写成变量,在ADE环境中进行扫描变量的值即可完成。所得的结果可以方便地进行比较分析。通过调整可以获得理想的VGA电路。甚至可以把ADE下的各种设置保存成ocean的脚本文件,利用脚本的自动运行,只要事先安排好各种仿真任务,Cadence就能自动完成各项仿真并保存数据结果。对数据进行比较分析后能获悉电路的性能,以此为指导逐步改进,便可获得一个满足系统需要的电路模块。 PLL模块 PLL各模块的仿真是一个比较有挑战性的任务,PLL本身是一个数字/模拟混合的模块,但是一般都用模拟的方式设计各个模块。PLL的仿真包含了上百项指标的测试工作,这些仿真要用到几乎所有Spectre和SpectreRF的仿真工具。以其中VCO和CP的仿真为例,VCO非线性的工作特点决定了它的噪声计算不能以小信号的方式进行,采用PSS+Pnoise的方式则可以准确地仿真VCO的相位噪声性能。通过扫描可以得到VCO的频率调谐增益Kvcvcd。 电荷泵输出电流特性是衡量CP性能的常用曲线,CP决定了PLL环路的增益和带内噪声性能。通过扫描也可以容易地得到CP在不同状态下电流源的恒流和匹配特性。 以上所述是射频接收机几个典型单元模块的电路设计仿真过程。系统各个单元块的仿真是可以同时展开的,完成的模块可以随时代人行为系统来验证设计结果。经过若干次反复修改与验证,最终可以得到符合要求的接收系统。 温度分析 要保证最终系统设计的可靠性和成品率,很关键的一步是在各个单元块的设计中进行温度、极端情况等分析。这些功能可以在CadenceVirtuoso中通过设置不同的仿真温度、通过仿真模型的Corner设置,以及直接使用其提供的MonteCarlo仿真工具来进行。 射频收发系统的整体电路仿真 各个模块电路分别设计验证完成以后,就可以把所有模块连成系统,并加上PAD、ESD等构成一个完整的芯片系统,对这个系统加上激励进行仿真测试,可以对整个系统电路进行仿真。如果仿真计算所用的硬件资 源足够大,可以直接对系统进行tran、SP、PSS,以及PSP、Pnoise、PAC等分析,获得整个芯片的性能。如果资源不足,则可以考虑对系统按功能进行分组、分块仿真。由于分出的块之间相对独立,因此整体系统的特性与分块仿真差别不大。 版图设计与后仿真 在各模块的设计指标满足自身及系统要求的基础上可以开始各个模块的版图设计,首先利用Layout-XL的元件调入功能可以直接由原理图调入版图元件,进行各个模块的粗略布局,主要是安排与其它模块的连接端口以及一些重要元件的预布局。然后从系统上将所有模块的预布局调入进行整体布局考虑。利用Virtuoso Layout工具所具有的层次化管理和操作的特性,可以对每个模块的安放及其与其它模块的衔接进行系统考虑。 系统布局以后,将边界条件分配给每个模块。在模块单独的布局过程中要遵守其边界约定。版图进行到一定阶段后,即可以调入到系统版图中来检查,随时作必要的调整以满足每个模块的具体情况。 具体版图绘制过程中可以充分利用Virtuoso版图工具的强大功能,比如充分发挥快捷键功能可以使版图设计流畅高效;利用Layout-XL的交叉参考可以随时发现错误的连线或因疏忽造成的短路;利用DRD的实时规则检查可以避免绝大多数违反设计规则的布图。 版图的规则检查可以采用Virtuoso的Diva工具,DRC、LVS、Exlract等工作都可以在其友好的界面下完成。对于射频电路版图元件数规模不大的特点,利用Diva完成绝大部分工作是很合适的。如果想进一步提高版图提取和后仿真的精确度,可以考虑采用Assure工具来进行。 结语 本文详细讨论了基于CadenceVirtuoso设计平台的单片射频收发集成电路的设计过程。讨论了利用Virtuoso工具完成的自顶向下、从系统到模块、从前端都后端的整个设计步骤,直到实现一个完整的射频芯片。可以看出,Virtuoso平台工具在IC设计的各个阶段所发挥的重要作用。 文中所述的单片射频芯片设计中所采用的Virtuoso工具只是Virtuoso家族中最常用的几个工具,依靠他们的强大功能足以完成复杂的射频系统设计,是性价比较高的一种解决方案。如果再结合Virtuoso的AMs、UltraSim、VoltageStorm、ElectronStorm等工具,将会使设计效率更高,设计更精确。 版图设计论文:数模混合集成电路版图设计的涨缩技术 摘 要:文章介绍了在数模混合版图设计中,如何把版图不同模块的涨缩需求,用一种完善的自动化程序技术方案来实现,并且可以批处理所有需要涨缩的版图数据。 关键词:数字;模拟;集成电路;版图设计;人工处理;程序化处理 随着集成电路技术的进步,晶体管尺寸越来越小。对于很多经过晶圆片验证的产品,需要通过版图等比例缩小,直接用于更小的工艺平台,不用重新设计版图,就可以流片,从而获得高集成度的效果,极大地提高了效率,节省了成本。而一个数模混合产品中包含数字部分和模拟部分,对于数字 IP,尤其是标准单元, 用于更小工艺平台的时候,可以直接采用版图等比例缩小的方式;而对于一些模拟IP来说,应用于更小工艺平台的时候,为了保持性能的最优化,需要保持原验证的同等条件;而对于工艺的临界尺寸(Critical Dimension, CD)来说,希望整个产品的接触孔的宽度是一致的。对于这样一个产品多种涨缩,部分还需要层次之间布尔操作的需求,本文提供一种完善的自动化流程方案来解决这种版图特殊涨缩的方法,可以程序化地批处理所有需要涨缩的版图数据。 1 客户项目涨缩需求概述 华润上华0.18 μm工艺线有3个差异不大的平台―0.18 μm, 0.162 μm ,0.153 μm。客户的产品很多已经在0.18 μm工艺平台验证过,为了增加单片晶圆片上的管芯的数量,提高利润空间,客户会直接把0.18 μm工艺平台验证过的产品等比例缩小到0.162 μm或者0.153 μm的两个工艺平台进行重新流片。而数字IP可以直接等比例缩小,但是模拟IP希望能直接用0.18 μm工艺平台设计方案,这两种IP类型共存于一个数模混合产品中,需要分别对这两种IP进行不同的操作,而且由于工艺要求需要,某些版图层次需要进行其他特殊的处理。 图1是数模混合的简化示意图,包含了数字IP和模拟IP。客户需求有两个要求:(1)模拟IP尺寸保持不变,数字IP尺寸缩小到原始的0.9倍;(2)整个产品的接触孔的宽度保持原始的0.22 μm。 2 人工涨缩技术操作方式 传统的操作技术中,大部分需要靠人工干涉和人工画图来实现,效率很低,下面简述一下传统人工操作技术方案: (1)在图1的版图EDA工具窗口菜单中,调用图2版图属性对话框,通过修改其参数选项Magnification等于0.9,把数字IP缩小到原始的0.9倍。 (2)这种修改的方式会导致版图层次之间出现0.001 μm的gap(空隙),如图3所示,金属层出现的gap图形;这种0.001 μm的gap会出现在很多不同分层结构的连接层次之间。 (3)人工修补版图,首先要把所有出现gap的图形一一填充好,然后把模拟IP和数字IP之间的连接金属线的位置分别调整好。 (4)因为原始接触孔宽度等于0.22 μm,如图4所示,而缩小到0.9倍以后数字 IP部分的接触孔宽度等于0.198 μm;为了保持全芯片的接触孔宽度一致,必须人工的把数字 IP内部的接触孔宽度修改为0.22 μm。 每一个数模产品都是非常巨大的,包含的contact的数量是数以万计的,模拟IP和数字IP连线也都是非常复杂的,而且要从底层单元开始修改,单靠这种传统的人工修改,工作量是超负荷的,从而使客户产品直接shrink的效率就大大降低,影响到客户产品的上市时间。 3 程序化处理涨缩技术 3.1 程序化涨缩技术原理 针对传统方案的缺点,结合我们客户需求,同时更多的是依赖个人技术经验,发明了一种自动化批处理,人工干预少的技术方案,从而大大提高了客户产品涨缩的效率。优秀技术方案是采用EDA工具calibre drc语言,编写涨缩程序,再运行程序,从而达到客户需求。图5是客户数模产品的涨缩批处理流程。 基本原理:整个程序分为涨大(enlarge)和整体缩小(shrink )两个过程。IP涨大以后,会把相关的接触孔的宽度恢复到0.22 μm,然后把涨大后的IP重新整合在原始的版图中,最后把整合好的数据进行整体shrink,从而达到版图等比例缩小的目的。 3.2 批处理程序的结构 根据图5的客户需求原理,我们用calibre语言需要编写了两个程序,一个是enlarge程序,一个是shrink程序,两者程序架构大体相同。程序架构包含以下几个方面。 (1)Specification Statement(规范说明):定义版图数据基本信息和需要的功能选项。 (2)Input Layers Statement(输入层次说明):把版图数据的所有输入层次信息定义出来。 (3)Layer Operations(版图层次运算):根据项目要求,进行所有层次之间的布尔运算。 (4)Output New Layer(输出新的版图层次):把最终完成各种处理的版图数据输出。 通过上面3个语句,就可以把版图Metal1层次的gap修补,以此类推,所有需要修改gap的版图层次都可以按照此语法命令结构来完成。 整体shrink的程序和enlarge的程序结构相同,在shrink程序中可以把客户所有层次之间的布尔运算需求,通过命令语句执行,从而完成客户数据光罩层次的输出。其中的shrink选项,只需要在程序的规范说明里面来定义即可,命令行如下:DRC MAGNIFY RESULTS 0.9,即可完成shrink 90%的功能任务,如果定义DRC MAGNIFY RESULTS 0.85,即可完成shrink 85%的功能需求。 3.4 q缩程序的执行 编写完程序以后,把版图数据等比例缩小的任务就可以按照步骤执行,首先运行enlarge(涨大)程序,然后运行shrink(缩小)程序。步骤如下: (1)在enlarge程序里面定义要涨大的版图数据的gds;运行enlarge程序:caliberCdrc Chier enlarge程序。 (2)把前两步运行出来的版图数据,放入原始的版图gds中,修补接口连线;在shrink程序里面把第(3)输出的版图数据定义进入;运行shrink程序:calibre Cdrc Chier shrink程序。 (3)通过这几个步骤,我们就可以把版图等比例缩小,同时还维持了模拟IP的原始状态。 (4)程序运行出来的版图,我们就可以直接拿到工艺厂流片。 4 结语 本文详细讲述了如何利用常用的EDA calibre工具语言,批处理集成电路版图等比例缩小的方法。现在集成电路行业发展迅速,工艺水平不断提高,而器件特征尺寸也随着摩尔定律不断缩小,如果一些数模混合产品经过缩小,可以在新的工艺平台流片,有些经过验证的IP希望在原始的工艺尺寸下复用,这些客户需求,都可以通过本文所阐述的技术原理,高效率地实现,极大地节省了设计成本。涨缩程序可以推广于任何后端版图设计中,简单编写一个小的程序,就可以代替人工繁重的全定制版图设计,从而大大提高设计效率。 版图设计论文:“集成电路版图设计”教学探索与实践 摘要:集成电路版图设计起着承接电路设计和芯片实现的重要作用,是集成电路设计流程中必不可少的环节,同时也是应用型集成电路人才的培养方向。对集成电路版图设计理论教学和实验教学过程的实施进行了探索和实践。以CMOS与非门为例,介绍了基于主流EDA工具的完整集成电路版图设计流程的教学实例。 关键词:集成电路设计;版图;EDA 集成电路是当今信息技术产业高速发展的基础和源动力,已经高度渗透与融合到国民经济和社会发展的每个领域,其技术水平和发展规模已成为衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志之一[1],美国更将其视为未来20年从根本上改造制造业的四大技术领域之首。我国拥有全球最大、增长最快的集成电路市场,2013年规模达9166亿元,占全球市场份额的50%左右。近年来,国家大力发展集成电路,在上海浦东等地建立了集成电路产业基地,对于集成电路设计、制造、封装、测试等方面的专门技术人才需求巨大。为了适应产业需求,推进我国集成电路发展,许多高校开设了电子科学与技术专业,以培养集成电路方向的专业人才。集成电路版图设计是电路设计与集成电路工艺之间必不可少的环节。据相关统计,在从事集成电路设计工作的电子科学与技术专业的应届毕业生中,由于具有更多的电路知识储备,研究生的从业比例比本科生高出很多。而以集成电路版图为代表包括集成电路测试以及工艺等与集成电路设计相关的工作,相对而言对电路设计知识的要求低很多。因而集成电路版图设计岗位对本科生而言更具竞争力。在版图设计岗位工作若干年知识和经验的积累也将有利于从事集成电路设计工作。因此,版图设计工程师的培养也成为了上海电力学院电子科学与技术专业本科人才培养的重要方向和办学特色。本文根据上海电力学院电子科学与技术专业建设的目标,结合本校人才培养和专业建设目标,就集成电路版图设计理论和实验教学环节进行了探索和实践。 一、优化理论教学方法,丰富教学手段,突出课程特点 集成电路版图作为一门电子科学与技术专业重要的专业课程,教学内容与电子技术(模拟电路和数字电路)、半导体器件、集成电路设计基础等先修课程中的电路理论、器件基础和工艺原理等理论知识紧密联系,同时版图设计具有很强的实践特点。因此,必须从本专业学生的实际特点和整个专业课程布局出发,注重课程与其他课程承前启后,有机融合,摸索出一套实用有效的教学方法。在理论授课过程中从集成电路的设计流程入手,在CMOS集成电路和双极集成电路基本工艺进行概述的基础上,从版图基本单元到电路再到芯片循序渐进地讲授集成电路版图结构、设计原理和方法,做到与上游知识点的融会贯通。 集成电路的规模已发展到片上系统(SOC)阶段,教科书的更新速度远远落后于集成电路技术的发展速度。集成电路工艺线宽达到了纳米量级,对于集成电路版图设计在当前工艺条件下出现的新问题和新规则,通过查阅最新的文献资料,向学生介绍版图设计前沿技术与发展趋势,开拓学生视野,提升学习热情。在课堂教学中尽量减少冗长的公式和繁复的理论推导,将理论讲解和工程实践相结合,通过工程案例使学生了解版图设计是科学、技术和经验的有机结合。比如,在有关天线效应的教学过程中针对一款采用中芯国际(SMIC)0.18um 1p6m工艺的雷达信号处理SOC 芯片,结合跳线法和反偏二极管的天线效应消除方法,详细阐述版图设计中完全修正天线规则违例的关键步骤,极大地激发了学生的学习兴趣,收到了较好的教学效果。 集成电路版图起着承接电路设计和芯片实现的重要作用。通过版图设计,可以将立体的电路转化为二维的平面几何图形,再通过工艺加工转化为基于半导体硅材料的立体结构[2]。集成电路版图设计是集成电路流程中的重要环节,与集成电路工艺密切相关。为了让学生获得直观、准确和清楚的认识,制作了形象生动、图文并茂的多媒体教学课件,将集成电路典型的设计流程、双极和CMOS集成电路工艺流程、芯片内部结构、版图的层次等内容以图片、Flash动画、视频等形式进行展示。 版图包含了集成电路尺寸、各层拓扑定义等器件相关的物理信息数据[3]。掩膜上的图形决定着芯片上器件或连接物理层的尺寸。因此版图上的几何图形尺寸与芯片上物理层的尺寸直接相关。而集成电路制造厂家根据版图数据来制造掩膜,对于同种工艺各个foundry厂商所提供的版图设计规则各不相同[4]。教学实践中注意将先进的典型芯片版图设计实例引入课堂,例如举出台湾积体电路制造公司(TSMC)的45nm CMOS工艺的数模转换器的芯片版图实例,让学生从当今业界实际制造芯片的角度学习和掌握版图设计的规则,同时切实感受到模拟版图和数字版图设计的艺术。 二、利用业界主流EDA工具,构建基于完整版图设计流程的实验体系 集成电路版图设计实验采用了Cadence公司的EDA工具进行版图设计。Cadence的EDA产品涵盖了电子设计的整个流程,包括系统级设计、功能验证、集成电路(IC)综合及布局布线、物理验证、PCB设计和硬件仿真建模模拟、混合信号及射频IC设计、全定制IC设计等。全球知名半导体与电子系统公司如AMD、NEC、三星、飞利浦均将Cadence软件作为其全球设计的标准。将业界主流的EDA设计软件引入实验教学环节,有利于学生毕业后很快适应岗位,尽快进入角色。 专业实验室配备了多台高性能Sun服务器、工作站以及60台供学生实验用的PC机。服务器中安装的Cadence 工具主要包括:Verilog HDL的仿真工具Verilog-X、电路图设计工具Composer、电路模拟工具Analog Artist、版图设计工具Virtuoso Layout Editing、版图验证工具Dracula 和Diva、自动布局布线工具Preview和Silicon Ensemble。 Cadence软件是按照库(Library)、单元(Cell)、和视图(View)的层次实现对文件的管理。库、单元和视图三者之间的关系为库文件是一组单元的集合,包含着各个单元的不同视图。库文件包括技术库和设计库两种,设计库是针对用户设立,不同的用户可以有不同的设计库。而技术库是针对工艺设立,不同特征尺寸的工艺、不同的芯片制造商的技术库不同。为了让学生在掌握主流EDA工具使用的同时对版图设计流程有准确、深入的理解,安排针对无锡上华公司0.6um两层多晶硅两层金属(Double Poly Double Metal)混合信号CMOS工艺的一系列实验让学生掌握包括从电路图的建立、版图建立与编辑、电学规则检查(ERC),设计规则检查(DRC)、到电路图-版图一致性检查(LVS)的完整的版图设计流程[5]。通过完整的基于设计流程的版图实验使学生能较好地掌握电路设计工具Composer、版图设计工具Virtuoso Layout Editor以及版图验证工具Dracula和Diva的使用,同时对版图设计的关键步骤形成清晰的认识。 以下以CMOS与非门为例,介绍基于一个完整的数字版图设计流程的教学实例。 在CMOS与非门的版图设计中,首先要求学生建立设计库和技术库,在技术库中加载CSMC 0.6um的工艺的技术文件,将设计库与技术库进行关联。然后在设计库中用Composer中建立相应的电路原理图(schematic),进行ERC检查。再根据电路原理图用Virtuoso Layout Editor工具绘制对应的版图(layout)。版图绘制步骤依次为MOS晶体管的有源区、多晶硅栅极、MOS管源区和漏区的接触孔、P+注入、N阱、N阱接触、N+注入、衬底接触、金属连线、电源线、地线、输入及输出。基本的版图绘制完成之后,将输入、输出端口以及电源线和地线的名称标注于版图的适当位置处,再在Dracula工具中利用几何设计规则文件进行DRC验证。然后利用GDS版图数据与电路图网表进行版图与原理图一致性检查(LVS),修改其中的错误并按最小面积优化版图,最后版图全部通过检查,设计完成。图1和图2分别给出了CMOS与非门的原理图和版图。 三、结束语 集成电路版图设计教学是电子科学与技术专业和相关电类专业培养应用型集成电路人才的重要环节,使学生巩固了集成电路电路原理、工艺和器件等理论知识,掌握了集成电路版图设计流程、方法和主流的EDA版图工具的使用,提高了学生的工程实践能力,同时培养了学生分析问题、解决问题的能力。随着集成电路飞速发展到纳米工艺,版图相关的新技术和设计规则不断涌现。因此,在今后的教学改革工作中,与时俱进,围绕先进的实际设计案例将课堂教学和设计应用紧密结合,构建集成电路版图设计的教学和实践体系,具有重要的意义。 版图设计论文:汽车电打火控制芯片的输入模块的版图设计与验证 摘 要 本文介绍了一款应用于汽车工程领域的电打火控制芯片的输入模块的版图设计与验证。采用标准双极工艺,全定制的设计对输入模块进行布局布线,并完成了后端验证。本芯片功耗低、成本低,性能稳定。 【关键词】电打火控制芯片 版图设计 1 引言 汽车电打火控制芯片是为使用霍尔效应管的无触点点火系统所设计的一款电打火控制芯片。芯片通过驱动外接的NPN达林顿管来控制点火线圈,使其获得足够的点火能量,只伴随很少的能量损失。本次设计的汽车电打火芯片共包含10个模块:基准电压模块、霍尔效应管输入模块、过压保护模块、占空比控制模块、限流保护电流模块、控制转换模块、缓慢恢复模块、不饱和感应模块、衡通保护模块、驱动电路模块和RPM模块。本文主要讨论了在系统设计和电路设计完成后,对输入模块:基准电压模块和霍尔效应管输入模块电路进行详细分析,并进行仿真,然后完成后端设计以及相关的验证工作。 本文电路中所采用的器件全部是双极型器件,采用5微米标准双极工艺进行版图设计。由于芯片整体电路图比较大,所以将电路图分成若干个模块分别设计,设计前先要将每个模块中的器件的大致位置规划好,在后面的整体版图整理中,再根据工艺线给出的封装结构调整各模块中器件和焊盘的位置。 2 电路分析、仿真结果以及版图设计 2.1 基准电压模块 电路如图1所示,当V3开始给整个电路供电时,随着V3的升高,Q58先导通,从而使Q60导通,Q57、Q58构成达林顿管。Q60的导通,使得镜像电流源Q59-1和Q59-2导通,开始为Q56,Q53,R33组成的能隙基准源供电,并最终在Q38的基极上产生1.25V的基准电压。基准电压产生后,Q61的B极电位为1.9V左右,高于Q60的B极电位(1.4V),所以,Q60截止。R31,Q57,Q58,Q60组成了基准电压部分的启动电路。 基准电压模块中的关键器件: (1)Q53和Q56的面积比要严格匹配,R33的大小影响基准电压值。 (2)R27、R28匹配。 基准电压模块的版图设计:根据隔离区划分标准,集电极电位相同晶体管可以放在同一个隔离区内,将基准电压模块电路图划分成10个隔离区。然后在各个隔离区内设计器件。 2.1.1 晶体管的设计 设计芯片一般情况下先调整晶体管的尺寸。虽然将晶体管的尺寸调到最小,会增大串联器件的电阻和增大时间常数,但是可以减小芯片面积,权衡利弊,缩小器件尺寸所Ю吹暮么σ远远大于它所带来的坏处。设计晶体管版图,首先要设计出一个最小尺寸的晶体管,这个最小尺寸的晶体管是根据本工艺线的工艺水平定出来的,本设计中最小尺寸晶体管的发射极面积是14×14μm2,然后在这个基础上考虑图形最小间距,逐步套合成一个最小尺寸的晶体管,也就是单位管。 根据对电路的分析、仿真,计算出电路图中所有晶体管发射区的尺寸,以单位管为标准,将计算出的发射区面积都表示为单位管的N倍。然后根据单位管的尺寸和本条工艺线所给出的最小设计规则,设计出各个晶体管的版图。 2.1.2 电阻的设计 根据不同类型的电阻具有不同的方块电阻,将大阻值的电阻设计为注入电阻,小阻值的电阻设计为扩散电阻,更大阻值的电阻设计为夹层电阻。 根据电阻公式: 可以根据工艺线的端头修正因子和版图中的布局情况电阻的形状和拐角个数。模块中共有15个电阻,经过计算分析,其中有一个是基区扩散电阻,其余的是注入电阻,方块电阻数全部标注在电路图中。 2.1.3 电容的设计 模块中只有一个电容,电容值为2pF,根据式(2)可以算出电容面积为: 算出电容的面积后,将这个电容做成梳状电容,使P区和N区的重迭面积为5000 就可以满足电容值为2pF的要求。 将电路图中的每个器件设计好之后,对比电路图,符合低风险合并规则的器件可以合并以减少面积。然后再参考电路图进行布线。基准电压模块版图设计如图2所示。 2.2 霍尔效应管输入模块 电路如图3所示,Q108的基极为其输出信号。霍尔效应管产生的信号从PIN5进入(V1),直接传给Q113的B极,Q113的B极与Q119的B极电位进行比较。当霍尔效应管产生的信号为高时,Q113极的B极电位为高,高于Q119的B极电位,所以,Q119导通,Q113截止。Q119的导通,使得Q111的B极电位为高,导通,从而将Q120-2的电流全部拉走,使得没有电流从Q108、Q112和R75中流过,此时模块的输出(Q108的基极)为低,约为0V。反之,上述各管子工作状态相反,模块输出为高,约为0.7V。Q114、Q115和D4组成了一个过压保护,使从霍尔效应管输入的信号不会过高,将其上限限定为(Vcc+2.1)V。霍尔效应管输入电路模块版图设计如图4所示。 3 版图验证 完成版图设计的电路性能由于诸多物理因素的介入,与逻辑设计、电路设计的结果相比,会有一定的变化,因此必须对版图进行验证,主要包括几何设计规则检查(DRC),电学规则检查(ERC),网表一致性检查(LVS),电路功能和性能验证(后仿真)等部分。这些检查工作能为电路的版图设计的正确性提供依据。本设计对绘制完的版图进行了DRC和LVS验证。 4 结论 这款电打火控制芯片的设计成功,填补了国内类似芯片的设计空白,更重要的是这款芯片的所有元器件几乎都采用最小设计尺寸,使芯片面积、功耗最小,从而提高了芯片的利用率,节省了设计成本。 版图设计论文:JFET输入双运算放大器集成电路芯片的版图设计 摘要:介绍了基于4μm双极对通隔离兼容JFET工艺的双运算放大器集成电路芯片的版图设计。版图设计的主出发点是高精度、高速和高可靠性三方面。版图中各模块采用对称设计,关键元件的匹配采用了共质心对称设计。芯片测试结果表明,JFET输入双运算放大器的输入偏置电流和失调电流均达到了200pA以下,电路的转换速率达到了10V/μs,增益带宽积4.5MHz,很好的实现了预定电路功能。芯片成品率达90%。 关键词:JFET;运算放大器;版图设计;可靠性 0 引言 该JFET输入运算放大器主要用在高速积分器、快速D/A转换器、采样-保持等电路中,其关键技术指标是高精度、高速和高可靠。作为集成电路设计流程中最重要的一个环节,芯片版图的设计将是提高电路精度、成品率和可靠性的关键因素。 1 芯片功能及原理图 本文设计的JFET输入双运算放大器输入偏置电流最大200pA,失调电流最大50pA,失调电压最大2mV,共模抑制比最小85dB,电源抑制比最小85dB,电压增益最小90dB,转换速率最小10V/μs,增益带宽积最小4.5MHz。电路由失调调零电路、输入ESD保护电路、偏置电路、差分输入电路、电压放大电路、输出扩流电路、保护电路组成。电路原理图如图1所示。 2 芯片版图设计 2.1 芯片版图的平面设计 本文设计的JFET输入双运算放大器最大的热源就是输出扩流电路,为了保证电路精度,降低温度对输入部分的影响,应该将差分输入电路远离输出扩流电路;保护电路需要测量输出管的电流和结温(主要是电流),因此需把它放在贴近输出扩流电路的位置;电路失调调零电路考虑到电路中测应放在芯片边缘;偏置电路采用正温度系数的扩散电阻和负温度系数的齐纳二极管串联,基本消除了温度的影响,可以放在输出扩流电路边上,同时降低了温度对差分输入电路的影响。 考虑到电路的高可靠性能,在电路的输入、输出、电源端均加上ESD保护电路,提高电路抗静电等级。 综上所述,结合具体布线情况,得出了芯片版图的整体布局,如图2所示。 2.2 主要模块及元器件版图设计 本设计采用4μm双极对通隔离兼容JFET工艺,单层金属布线,共15次光刻版,全部采用负胶接触光刻。最小特征尺寸为4μm,外延层厚度12μm,电阻率3Ω・cm,基区结深2.5~3.0μm。 2.2.1 标准元器件版图设计 本设计中用到的标准元件主要有P沟道JFET、外延型JFET,小功率npn晶体管、横向pnp管、电阻、电容。P沟道JFET沟道长度设计为10μm。外延型JFET沟道宽度设计为32μm。小功率npn晶体管发射区下限尺寸主要受光刻精度的限制,小于4mA的npn晶体管发射区为φ22μm圆形,发射极电流按0.1mA/μm计算【1】;4~25mA的npn晶体管发射区设计为200μm×18μm的矩形。纵向pnp晶体管发射区设计为350μm×30μm的矩形,同时在发射区做重掺杂,提高纵向pnp管的大电流增益。横向pnp管基区宽度设计为14μm。 另外,设计时还采用了发射极铝层大面积覆盖(过EB结势垒区),以减少表面复合,提高npn管和横向pnp管的小电流放大倍数【1】。 本设计中采用的电阻主要有基区电阻和高硼注入电阻。对于精度要求高、匹配性好的电阻采用基区电阻,如差分输入端要求精确匹配的电阻。为了保证电阻的精度和好的匹配性,设计时尽量避免弯头的出现。其余要求不高且阻值较大的电阻采用高B注入电阻,为了形成可靠的欧姆接触,在接触孔下的扩散区做了重掺杂。 电容器的设计采用MIS电容器,考虑电路对转换速率的要求,电容面积按2pF/10000μm2计算。 2.2.2 差分输入电路的版图设计 差分输入电路的精度是影响JFET输入运算放大器的最主要因素。因此,在版图设计时除了合适的布局外,还要充分考虑到该部分电路所用元器件的匹配性,设计时主要采用以下匹配原则:(1)JFET采用统一的几何形状,放置在最相邻的位置,采用共质心拓扑结构交叉耦合的版图设计【2】;(2)JFET所属隔离岛实行N+重掺杂,保证隔离岛等电位,减小JFET表面漏电;(3)npn晶体管发射区采用φ22μm圆形结构,放置在JFET边上,采用交叉耦合的版图设计,减小输入级有源负载失配对失调的影响;(4)匹配好的JFET远离芯片热源,放置在芯片的对称轴上;(5)所用电阻均为基区电阻,条宽为20μm。采用上述原则设计出如下结构: 经布局规划,模块实现和版图优化,得到芯片的整体版图(图4),芯片版图尺寸为:3380μm×1860μm。 3 流片结果及分析 芯片版图经总体布局、布线设计完成后,对版图进行了DRC和LVS检查,并在流片厂双极对通隔离兼容JFET工艺线成功流片,芯片图形如图5所示。 表1是该运算放大器样品的上机测试参数与国外同型号产品对比结果。从表1可以看出,该运算放大器达到了国外同型号产品的参数要求(实测时TI公司同类产品IB为100pA左右,Linear Technology公司同类产品IB为150pA左右),可以替代进口的同型产品。 4 结语 为了实现高精度、高速、高可靠运算放大器,本文设计出了一种输入级完全对称的版图结构。芯片版图经总体布局、布线设计完成,并在流片厂成功流片。结果表明,该芯片的性能指标优于国内同型产品,版图设计很好地实现了电路功能,初测芯片的成品率达90%。 版图设计论文:面向企业的IC版图设计教学探讨 摘要:本文在分析国内集成电路(IC)设计企业对版图设计要求的基础上,调查了已从事版图设计的一些学生在校期间所学的版图知识与企业要求的差异,针对版图教学存在的一些教学与企业对版图设计具体要求的不同,深入探讨IC版图教学内容和实现方法,规划版图教学与实践的紧密结合。强调版图教学与目前主流工艺、常用电路以及设计软件同步并重。 关键词:版图设计;集成电路;教学与实践 目前,集成电路设计公司在招聘新版图设计员工时,都希望找到已经具备一定工作经验的,并且熟悉本行业规范的设计师。但是,IC设计这个行业圈并不大,招聘人才难觅,不得不从其他同行业挖人才或通过猎头公司。企业不得不付出很高的薪资,设计师才会考虑跳槽,于是一些企业将招聘新员工目标转向了应届毕业生或在校生,以提供较低薪酬聘用员工或实习方式来培养适合本公司的版图师。一些具备版图设计知识的即将毕业学生就进入了IC设计行业。但是,企业通常在招聘时或是毕业生进入企业一段时间后发现,即使是懂点版图知识的新员工,电路和工艺的知识差强人意,再就是行业术语与设计软件使用不够熟练、甚至不懂。这就要求我们在版图教学时渗入电路与工艺等知识,使学生明确其中紧密关联关系,树立电路、工艺以及设计软件为版图设计服务的理念。 一、企业对IC版图设计的要求分析 集成电路设计公司在招聘版图设计员工时,除了对员工的个人素质和英语的应用能力等要求之外,大部分是考查专业应用的能力。一般都会对新员工做以下要求:熟悉半导体器件物理、CMOS或BiCMOS、BCD集成电路制造工艺;熟悉集成电路(数字、模拟)设计,了解电路原理,设计关键点;熟悉Foundry厂提供的工艺参数、设计规则;掌握主流版图设计和版图验证相关EDA工具;完成手工版图设计和工艺验证[1,2]。另外,公司希望合格的版图设计人员除了懂得IC设计、版图设计方面的专业知识,还要熟悉Foundry厂的工作流程、制程原理等相关知识[3]。正因为其需要掌握的知识面广,而国内学校开设这方面专业比较晚,IC版图设计工程师的人才缺口更为巨大,所以拥有一定工作经验的设计工程师,就成为各设计公司和猎头公司争相角逐的人才[4,5]。 二、针对企业要求的版图设计教学规划 1.数字版图设计。数字集成电路版图设计是由自动布局布线工具结合版图验证工具实现的。自动布局布线工具加载准备好的由verilog程序经过DC综合后的网表文件与Foundry提供的数字逻辑标准单元版图库文件和I/O的库文件,它包括物理库、时序库、时序约束文件。在数字版图设计时,一是熟练使用自动布局布线工具如Encounter、Astro等,鉴于很少有学校开设这门课程,可以推荐学生自学或是参加专业培训。二是数字逻辑标准单元版图库的设计,可以由Foundry厂提供,也可由公司自定制标准单元版图库,因此对于初学者而言设计好标准单元版图使其符合行业规范至关重要。 2.模拟版图设计。在模拟集成电路设计中,无论是CMOS还是双极型电路,主要目标并不是芯片的尺寸,而是优化电路的性能,匹配精度、速度和各种功能方面的问题。作为版图设计者,更关心的是电路的性能,了解电压和电流以及它们之间的相互关系,应当知道为什么差分对需要匹配,应当知道有关信号流、降低寄生参数、电流密度、器件方位、布线等需要考虑的问题。模拟版图是在注重电路性能的基础上去优化尺寸的,面积在某种程度上说仍然是一个问题,但不再是压倒一切的问题。在模拟电路版图设计中,性能比尺寸更重要。另外,模拟集成电路版图设计师作为前端电路设计师的助手,经常需要与前端工程师交流,看是否需要版图匹配、布线是否合理、导线是否有大电流流过等,这就要求版图设计师不仅懂工艺而且能看懂模拟电路。 3.逆向版图设计。集成电路逆向设计其实就是芯片反向设计。它是通过对芯片内部电路的提取与分析、整理,实现对芯片技术原理、设计思路、工艺制造、结构机制等方面的深入洞悉。因此,对工艺了解的要求更高。反向设计流程包括电路提取、电路整理、分析仿真验证、电路调整、版图提取整理、版图绘制验证及后仿真等。设计公司对反向版图设计的要求较高,版图设计工作还涵盖了电路提取与整理,这就要求版图设计师不仅要深入了解工艺流程;而且还要熟悉模拟电路和数字标准单元电路工作原理。 三、教学实现 1.数字版图。数字集成电路版图在教学时,一是掌握自动布局布线工具的使用,还需要对UNIX或LINUX系统熟悉,尤其是一些常用的基本指令;二是数字逻辑单元版图的设计,目前数字集成电路设计大都采用CMOS工艺,因此,必须深入学习CMOS工艺流程。在教学时,可以做个形象的PPT,空间立体感要强,使学生更容易理解CMOS工艺的层次、空间感。逻辑单元版图具体教学方法应当采用上机操作并配备投影仪,教师一边讲解电路和绘制版图,一边讲解软件的操作、设计规则、画版图步骤、注意事项,学生跟着一步一步紧随教师演示学习如何画版图,同时教师可适当调整教学速度,适时停下来检查学生的学习情况,若有错加以纠正。这样,教师一个单元版图讲解完毕,学生亦完成一个单元版图。亦步亦趋、步步跟随,学生的注意力更容易集中,掌握速度更快。课堂讲解完成后,安排学生实验以巩固所学。逻辑单元版图教学内容安排应当采用目前常用的单元,并具有代表性、扩展性,使学生可以举一反三,扩展到整个单元库。具体单元内容安排如反相器、与非门/或非门、选择器、异或门/同或门、D触发器与SRAM等。在教授时一定要注意符合行业规范,比如单元的高度、宽度的确定要符合自动布局布线的要求;单元版图一定要最小化,如异或门与触发器等常使用传输门实现,绘制版图时注意晶体管源漏区的合并;大尺寸晶体管的串并联安排合理等。 2.模拟版图。模拟集成电路版图设计更注重电路的性能实现,经常需要与前端电路设计工程师交流。因此,版图教学时教师须要求学生掌握模拟集成电路的基本原理,学生能识CMOS模拟电路,与前端电路工程师交流无障碍。同时也要求学生掌握工艺对模拟版图的影响,熟练运用模拟版图的晶体管匹配、保护环、Dummy晶体管等关键技术。在教学方法上,依然采用数字集成电路版图的教学过程,实现教与学的同步。在内容安排上,一是以运算放大器为例,深入讲解差分对管、电流镜、电容的匹配机理,版图匹配时结构采用一维还是二维,具体是如何布局的,以及保护环与dummy管版图绘制技术。二是以带隙基准电压源为例,深入讲解N阱CMOS工艺下双极晶体管PNP与电阻匹配的版图绘制技术。在教学时需注意晶体管与电阻并联拆分的合理性、电阻与电容的类型与计算方法以及布线的规范性。 3.逆向版图设计。逆向集成电路版图设计需要学生掌握数字标准单元的命名规范、所有标准单元电路结构、常用模拟电路的结构以及芯片的工艺,要求学生熟悉模拟和数字集成单元电路。这样才可以在逆向提取电路与版图时,做到准确无误。教学方法同样还是采用数字集成电路版图教学流程,达到学以致用。教学内容当以一个既含数字电路又含模拟电路的芯片为例。为了提取数字单元电路,需讲解foundry提供的标准单元库里的单元电路与命名规范。在提取单元电路教学时,说明数字电路需要归并同类图形,例如与非门、或非门、触发器等,同样的图形不要分析多次。强调学生注意电路的共性、版图布局与布线的规律性,做到熟能生巧。模拟电路的提取与版图绘制教学要求学生掌握模拟集成电路常用电路结构与工作原理,因为逆向设计软件提出的元器件符号应该按照易于理解的电路整理,使其他人员也能看出你提取电路的功能,做到准确通用规范性。 集成电路版图设计教学应面向企业,按照企业对设计工程师的要求来安排教学,做到教学与实践的紧密结合。从教学开始就向学生灌输IC行业知识,定位准确,学生明确自己应该掌握哪些相关知识。本文从集成电路数字版图、模拟版图和逆向设计版图这三个方面就如何开展教学可以满足企业对版图工程师的要求展开探讨,安排教学有针对性。在教学方法与内容上做了分析探讨,力求让学生在毕业后可以顺利进入IC行业做出努力。 作者简介:李亮(1979-),男,内蒙察右前旗人,讲师,就职于苏州市职业大学电子信息工程学院,研究方向:集成电路设计与教学研究。 版图设计论文:做好凹版图文设计 提高印品质量 在凹版印前制作中,需要对客户设计好的图文进行适当地修改,使其尽可能满足凹印的要求。其中,线条、文字和色彩等都是重要的考查对象,只有设计和控制合理,才能达到理想的印刷效果。下面,笔者将谈一谈我公司凹版图文设计的要点,供同行参考。 文字和线条设计 文字和线条的设计一般应注意以下3个方面。 (1)由于较细小的文字和线条在印刷时不宜采用多色套印,所以,不能在套色图案上设计更加细小的反白字,且不宜在套色图案上留白后,再套印其他细小的文字,否则会增加套印难度。 (2)文字字号不应小于5号字,字高不得小于2mm;线条线宽不得小于0.1mm,但如果采用金属油墨印刷,考虑到金属油墨颗粒太大,在印刷时较难呈现理想的效果,所以其线条线宽就要大于0.1mm;细小的线条、文字等在设计时需要加上宽度为0.02mm的实边,加上实边后这些文字和线条本身的宽度应保持不变。 (3)文字与底图之间的压边在印刷时往往容易出现变色问题,如果客户不能接受这种问题,在图文设计时就要在文字边缘加白边,且白边宽度不得小于0.3mm。 色彩控制 (1)对人像等套印精度要求较严的图像,在图文设计时黄品青各色之间尽量不要加入其他色彩。 (2)印品上条形码的色彩多以黑色、深蓝色为主,不宜采用金属油墨或浅色油墨印刷。另外,条形码的大小应符合国家要求,为保证条形码印刷的完整性及清晰度,条形码的线条方向应尽量与版辊圆周方向一致。 (3)在油墨色彩能够达到客户要求的前提下,设计图文时尽量不使用叠色,例如,如果直接采用黑色挂网能够满足色彩要求的话,就不要选择由黄品青叠加而得到的黑色;过渡网能通过改变加网线数来达到色彩渐变效果的话,就不需要采用多色叠加去完成。 其他方面 加网时必须充分考虑80%和5%这两个色彩跳跃区,渐变挂网时最小网点极限应在10%以上,可印刷的最小网点面积率为15%~25%,尽量不要做大面积挂浅网,以免大批量印刷时造成网点丢失。另外,透明油墨和金属油墨必须要采用专色版,大面积实地底色最好要与网目调图案分开制版,且尽量采用专色版。 企业版图设计教学与实践 一、企业对IC版图设计的要求分析 集成电路设计公司在招聘版图设计员工时,除了对员工的个人素质和英语的应用能力等要求之外,大部分是考查专业应用的能力。一般都会对新员工做以下要求:熟悉半导体器件物理、CMOS或BiCMOS、BCD集成电路制造工艺;熟悉集成电路(数字、模拟)设计,了解电路原理,设计关键点;熟悉Foundry厂提供的工艺参数、设计规则;掌握主流版图设计和版图验证相关EDA工具;完成手工版图设计和工艺验证[1,2]。另外,公司希望合格的版图设计人员除了懂得IC设计、版图设计方面的专业知识,还要熟悉Foundry厂的工作流程、制程原理等相关知识[3]。正因为其需要掌握的知识面广,而国内学校开设这方面专业比较晚,IC版图设计工程师的人才缺口更为巨大,所以拥有一定工作经验的设计工程师,就成为各设计公司和猎头公司争相角逐的人才[4,5]。 二、针对企业要求的版图设计教学规划 1.数字版图设计。数字集成电路版图设计是由自动布局布线工具结合版图验证工具实现的。自动布局布线工具加载准备好的由verilog程序经过DC综合后的网表文件与Foundry提供的数字逻辑标准单元版图库文件和I/O的库文件,它包括物理库、时序库、时序约束文件。在数字版图设计时,一是熟练使用自动布局布线工具如Encounter、Astro等,鉴于很少有学校开设这门课程,可以推荐学生自学或是参加专业培训。二是数字逻辑标准单元版图库的设计,可以由Foundry厂提供,也可由公司自定制标准单元版图库,因此对于初学者而言设计好标准单元版图使其符合行业规范至关重要。2.模拟版图设计。在模拟集成电路设计中,无论是CMOS还是双极型电路,主要目标并不是芯片的尺寸,而是优化电路的性能,匹配精度、速度和各种功能方面的问题。作为版图设计者,更关心的是电路的性能,了解电压和电流以及它们之间的相互关系,应当知道为什么差分对需要匹配,应当知道有关信号流、降低寄生参数、电流密度、器件方位、布线等需要考虑的问题。模拟版图是在注重电路性能的基础上去优化尺寸的,面积在某种程度上说仍然是一个问题,但不再是压倒一切的问题。在模拟电路版图设计中,性能比尺寸更重要。另外,模拟集成电路版图设计师作为前端电路设计师的助手,经常需要与前端工程师交流,看是否需要版图匹配、布线是否合理、导线是否有大电流流过等,这就要求版图设计师不仅懂工艺而且能看懂模拟电路。3.逆向版图设计。集成电路逆向设计其实就是芯片反向设计。它是通过对芯片内部电路的提取与分析、整理,实现对芯片技术原理、设计思路、工艺制造、结构机制等方面的深入洞悉。因此,对工艺了解的要求更高。反向设计流程包括电路提取、电路整理、分析仿真验证、电路调整、版图提取整理、版图绘制验证及后仿真等。设计公司对反向版图设计的要求较高,版图设计工作还涵盖了电路提取与整理,这就要求版图设计师不仅要深入了解工艺流程;而且还要熟悉模拟电路和数字标准单元电路工作原理。 三、教学实现 1.数字版图。数字集成电路版图在教学时,一是掌握自动布局布线工具的使用,还需要对UNIX或LINUX系统熟悉,尤其是一些常用的基本指令;二是数字逻辑单元版图的设计,目前数字集成电路设计大都采用CMOS工艺,因此,必须深入学习CMOS工艺流程。在教学时,可以做个形象的PPT,空间立体感要强,使学生更容易理解CMOS工艺的层次、空间感。逻辑单元版图具体教学方法应当采用上机操作并配备投影仪,教师一边讲解电路和绘制版图,一边讲解软件的操作、设计规则、画版图步骤、注意事项,学生跟着一步一步紧随教师演示学习如何画版图,同时教师可适当调整教学速度,适时停下来检查学生的学习情况,若有错加以纠正。这样,教师一个单元版图讲解完毕,学生亦完成一个单元版图。亦步亦趋、步步跟随,学生的注意力更容易集中,掌握速度更快。课堂讲解完成后,安排学生实验以巩固所学。逻辑单元版图教学内容安排应当采用目前常用的单元,并具有代表性、扩展性,使学生可以举一反三,扩展到整个单元库。具体单元内容安排如反相器、与非门/或非门、选择器、异或门/同或门、D触发器与SRAM等。在教授时一定要注意符合行业规范,比如单元的高度、宽度的确定要符合自动布局布线的要求;单元版图一定要最小化,如异或门与触发器等常使用传输门实现,绘制版图时注意晶体管源漏区的合并;大尺寸晶体管的串并联安排合理等。2.模拟版图。模拟集成电路版图设计更注重电路的性能实现,经常需要与前端电路设计工程师交流。因此,版图教学时教师须要求学生掌握模拟集成电路的基本原理,学生能识CMOS模拟电路,与前端电路工程师交流无障碍。同时也要求学生掌握工艺对模拟版图的影响,熟练运用模拟版图的晶体管匹配、保护环、Dummy晶体管等关键技术。在教学方法上,依然采用数字集成电路版图的教学过程,实现教与学的同步。在内容安排上,一是以运算放大器为例,深入讲解差分对管、电流镜、电容的匹配机理,版图匹配时结构采用一维还是二维,具体是如何布局的,以及保护环与dummy管版图绘制技术。二是以带隙基准电压源为例,深入讲解N阱CMOS工艺下双极晶体管PNP与电阻匹配的版图绘制技术。在教学时需注意晶体管与电阻并联拆分的合理性、电阻与电容的类型与计算方法以及布线的规范性。3.逆向版图设计。逆向集成电路版图设计需要学生掌握数字标准单元的命名规范、所有标准单元电路结构、常用模拟电路的结构以及芯片的工艺,要求学生熟悉模拟和数字集成单元电路。这样才可以在逆向提取电路与版图时,做到准确无误。教学方法同样还是采用数字集成电路版图教学流程,达到学以致用。教学内容当以一个既含数字电路又含模拟电路的芯片为例。为了提取数字单元电路,需讲解foundry提供的标准单元库里的单元电路与命名规范。在提取单元电路教学时,说明数字电路需要归并同类图形,例如与非门、或非门、触发器等,同样的图形不要分析多次。强调学生注意电路的共性、版图布局与布线的规律性,做到熟能生巧。模拟电路的提取与版图绘制教学要求学生掌握模拟集成电路常用电路结构与工作原理,因为逆向设计软件提出的元器件符号应该按照易于理解的电路整理,使其他人员也能看出你提取电路的功能,做到准确通用规范性。集成电路版图设计教学应面向企业,按照企业对设计工程师的要求来安排教学,做到教学与实践的紧密结合。从教学开始就向学生灌输IC行业知识,定位准确,学生明确自己应该掌握哪些相关知识。本文从集成电路数字版图、模拟版图和逆向设计版图这三个方面就如何开展教学可以满足企业对版图工程师的要求展开探讨,安排教学有针对性。在教学方法与内容上做了分析探讨,力求让学生在毕业后可以顺利进入IC行业做出努力。 作者:李亮工作单位:苏州市职业大学电子信息工程学院
电气制造论文:电工电气制造企业安全性评价工作探讨 摘要:文章介绍了国网宁夏电力公司作为国网公司试点单位,在电工电气制造企业中开展安全性评价工作的具体做法及取得的成效,在此基础上就国家电网公司开展安全性评价工作存在的难点问题,提出其解决办法及建议。 关键词:电工电气制造企业;安全性评价;国家电网公司;安全性评价管理;信息系统 电工电气制造企业安全性评价是一项全新的工作,没有所供学习和借鉴的样板。2014年7月,在国家电网公司(以下简称“国网公司”)的领导下,国网宁夏电力公司(以下简称“宁夏公司”)对区内电工电气制造企业进行了安全性评价试点工作。 根据国网公司开展电工电气制造企业安全性评价的要求,宁夏公司在宁夏隆达电缆有限公司(以下简称“电缆公司”)开展电工电气制造企业安全性评价试点。电缆公司建厂已有20余年,年产值不足亿元,规模小、抗风险能力弱。截至2014年底,完成了对该电工电气制造企业安全性评价试点工作。 1 宁夏公司的实践及成效 1.1 开展电工电气制造企业安全性评价工作的方式和依据 按照企业自评价和专家评价相结合的方式进行安全性评价,具体做法为:首先由电缆公司先组织自评价,然后公司安质部再委托宁夏电力行业协会组织专家查评。依据《国家电网公司电工电气制造企业安全性评价标准(试行)》和《国家电网公司电工电气制造企业安全性评价查评依据(试行)》开展电工电气制造企业安全性评价工作。 1.2 电工电气制造企业安全性评价开展情况 电缆公司依据国网公司电工电气制造企业安全性评价标准,从安全生产管理、生产设备设施、作业现场和环境、产品质量安全四个方面开展自查、自评,汇总编制电缆公司安全性评价自查报告。宁夏公司安质部委托宁夏电力行业协会负责组建专家组,并分成安全生产管理、生产设备设施、作业现场和环境、产品质量安全四个专业组。专家组通过听取电缆公司安全性评价自查评情况汇报、查阅资料、现场检测等方式,从安全生产管理、生产设备设施、作业现场和环境、产品质量安全等方面入手,形成安全性评价专家查评报告,并就查评中存在的主要问题形成整改意见及建议反馈至电缆公司。 1.3 安全性评价工作取得的成效 通过对电缆公司开展安全性评价试点,成果显著。一是发现了电缆公司人员、设备及管理中存在的薄弱环节,对做好事故的超前防范工作起到了积极的管控作用;二是提高了员工的安全意识、自我保护能力及安全生产的业务素质,进一步夯实了安全生产管理的基础;三是为上级部门安全管理决策提供了可靠的科学依据;四是增强安全管理的技术含量,确保安全管理工作长期健康发展。 2 存在的问题与难点 第一,在安全性评价自查工作中,电缆公司虽然成立了安全性评价领导小组及四个评价专业小组,负责安全性评价的指导检查和具体实施工作。但从试点的工作情况看,由于电缆公司缺乏在安全性评价方面的相关工作经验、四个专业小组职责的区分也不够明确等原因,使我们对安全性评价工作的指导监督和检查的力度不够,四个安全性评价专业小组工作的开展不均衡,影响了安全性评价的效果。 第二,国网公司电工电气制造企业安全性评价标准的内容几乎涵盖了此类企业所有的工作范畴,具有广泛性和全面性的特点。我们在进行安全性评价自评价和专家评价时,由于客观条件的限制,为了在短时间内完成评价工作,又不能顾此失彼,所以,如何做到面面俱到,又要兼顾重点,确实是一个急需解决的难点问题。 第三,国网公司系统集体企业中,中东部发达地区与西部地区的集体企业无论从规模、安全生产及技术管理水平等方面都存在差异,按照目前采用统一的评价标准,对宁夏电工电气制造企业要求过高。 第四,宁夏公司电工电气制造企业安全性评价专家组,委托宁夏电力行业协会负责组建,虽然行协专家普遍是电力系统退休的老专家,多年来从事电网运维、施工安装等专业工作,但对电工电气制造方面的设备管理、质量和技术管理等颇为生疏,是“门外汉”,作为安全性评价试点,评价专家在查评过程中对评价标准的理解和掌握,或多或少地存在一定的偏差,不能准确地按照电工电气制造专业安全性评价标准开展评价 工作。 第五,在安全性评价试点工作中,从自评价到专家评价的所有表格的统计汇总,均是手工操作。自评价由班组汇总统计至车间,再由车间汇总统计至电缆公司,形成自评价报告。 第六,从使用的评价标准来看,笔者认为,国网公司现行的电工电气制造企业评价标准要求过高,且对电工电气制造企业安全生产经营管理没有实质性的帮助和提高。 3 解决办法及建议 第一,针对电缆公司自评价缺乏工作经验和组织机构职责不清的问题,电缆公司在下阶段开展安全性复评价工作中,应建立更加严密的组织,严格区分安全性评价领导小组、各专业小组、各部门的职责,理顺相互之间的关系,充分配合和协作,完善相应的考核机制,使安全性评价工作的走向制度化。 第二,针对如何做到广泛性和全面性,又要区分重点和难点问题。要根据对安全生产的影响程度,区分出不同的类别等级,将有限的时间和主要的精力放在对安全有严重影响的项目上,进行重点的查评,并适当缩短相应的查评周期,做到经常性的查评;把安全影响等级较低的评价项目放在一个相对较长的查评周期。 第三,针对采用统一的电工电气制造企业评价标准,部分内容不适合宁夏电工电气制造企业安全性评价的问题,笔者认为,一是国网公司应针对经济发达、较发达、欠发达地区,分三种评价标准的版本,由电工电气制造企业根据企业所在的区域及自身状况进行选择使用;二是由各省(市、区)电力公司根据当地的实际情况参照国网公司评价标准,制定适合本省(市、区)的电工电气制造企业安全性评价的标准。 第四,针对专家在电工电气制造方面的设备管理、技术管理等专业不精通的问题,应由各省(市、区)电力公司采用面向社会公开招标采购的形式进行,并选择专业精通、信誉好的安全评价咨询机构,严格把关,聘请具有电工电气制造各专业管理经验丰富的专家,确保安全性评价工作的质量。 第五,针对安全性评价汇总统计采用手工操作的问题,建议电力电气制造企业应在今后的安全性评价工作中,积极开发和引进安全性评价管理信息系统,使用安全性评价管理信息系统进行统计分析,提高安全性评价的效率和质量。通过使用安全性评价管理信息系统,可以增强客观公正性,消除人为主观因素干扰和影响安全性评价公正性的问题。 第六,针对现行的电工电气制造企业评价标准要求过高的问题,建议对目前使用的电工电气制造企业安全性评价标准适时进行修订完善,其中对一些不适合集体企业实际,又对集体企业安全生产经营管理没有实际意义,且资金投入较大的安全性评价项目,在修订完善时予以取消。 4 结语 第一,通过对开展电工电气制造企业安全性评价试点工作的研究,找出了国家电网公司开展安全性评价工作存在的难点问题,并提出了解决办法及建议,便于在开展此项工作中学习和借鉴。 第二,电工电气制造企业安全性评价工作还处于试点探索阶段,还有待于我们在日后的工作中不断积累经验,进一步完善安全性评价工作。 作者简介:解志新(1963-),男,陕西眉县人,国网宁夏电力公司安质部高级工程师,研究方向:安全监督管理。 电气制造论文:谐波对电气设备制造的影响 【摘要】根据对供电电力的不同要求,采取不同的措施限定高次谐波,存在于不同的用电设备中。本文主要分析高次谐波产生的原因及为限制高次谐波在相应电气设备设计制造时的改善措施。 【关键词】傅立叶级数;高次谐波;绕组接法;非线性设备;高次谐波预防措施 引言 电力系统电气设备制造时,考虑的因素很多,如电气设备的布局、设备的结构、设备性能、相关创新技术的应用等。其中电力传输设备如变压器等在结构设计时不能忽略电能的传输质量。变压器的的高压绕组通常设计成星形接法,低压绕组是角形接法。在大容量变压器设计生产时绕组接法基本如此,目的是为了抑制高次谐波的干扰。 1.谐波定义 谐波是指电流中所含有的频率为基波整数倍的电量,一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解,其余大于基波频率的电流产生的电量。从广义上讲,由于交流电网有效分量为工频单一频率,因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波。 2.谐波的产生 现代社会,对电能的需求及应用无处不在。电力系统在生产及传输电能过程中,用到很多相关的电气设备。交流电网中,由于投入电网运行的很多设备是非线性电气设备,使得电压、电流波形不是严格意义上的正弦波,而是不同程度的非正弦波。 非正弦波通常是周期性电气分量,根据傅立叶级数,可分解成基波分量(频率50Hz)和高次谐波分量。 2.1 非正弦周期函数的分解 根据电路原理知道,电气线路中会遇到非正弦周期波形信号,如常见的矩形波。由高等数学知道,非正弦周期函数,用傅氏级数展开后,含有高次谐波,镜对称的周期函数作傅氏级数变换后是奇谐波函数,满足f(t)=-f(t+T/2)规律。其表达式为: 2.2 非线性设备 电力线路中产生高次谐波的非线性设备主要有:含铁芯设备,变流设备,电弧炉等。下面分别介绍。 2.2.1 含铁芯设备 电力变压器、电动机的铁芯具有非线性磁化特性,为了提高铁芯的利用效率,通常变压器的额定磁通密度B都设计在磁滞回线(B-H曲线)的临界拐点,从而造成变压器的励磁电流i0为非正弦波,其中含有大量的奇次谐波。 由电路理论知,磁路中的磁通与励磁电流是非线性关系。所以,交流电流作用下,磁路中的磁通与励磁电流服从铁磁物质的磁化曲线。 当主磁通正弦变化时,励磁电流曲线具有尖顶波形。如图1所示。主要含有三次谐波及其他高次谐波电流。当励磁电流正弦变化时,主磁通具有平顶波形,主要含有三次及其他高次谐波磁通。如图2所示。 图1 不考虑铁耗时的励磁电流波形 图2 励磁电流无三次谐波时主磁通的波形 2.2.2 变流设备 变流设备,指的是电力电子电路,对三相交流电进行整流变换,以满足要求,如整流,逆变,变频等。从整流或逆变电路原理及输出波形分析易知,为了获可调的直流电压或调速要求,根据控制角的大使可控硅或功率管导通,造成输出形非正弦而产生高次谐波。变流设备是高次谐波的主要谐波源之一。 2.2.3 电弧炉 电弧炉一般是三相式,通过专用电弧炉变压器供电。电弧炉工作时,因三负荷不对称,产生很多高次谐波。 电弧炉工作在熔化期时,炉内填料未融化而成块状固体,电弧阻抗不稳定电极之间通过炉内金属块状导体形成极间短路,短路电流的大小取决于电弧炉变压器的阻抗和串联的电抗器,因为熔化阶段三相电极频繁的短路断路,加上阻抗不稳定,从而产生高次谐波。 3.谐波对电气设备的影响 3.1 对变压器结构的影响 变压器构造上因有铁芯,所以在传输变换电能的同时,不可避免会产生高次谐波。从供电质量上讲,希望输出谐波越少越好。而变压器的输出谐波大小与绕组的连接方式及铁芯结构相关。 我国变压器常用的连接组方式有:Yyn0,Dyn11,Yd11等,电力变压器多用芯式柱状铁芯结构。 由电路理论分析知,三次谐波电流因构成零序对称组,而不能存在于无中性线星形连接的对称电路中。因而对于Yyn0接法三相变压器,一次侧的励磁电流不可能含有三次谐波电流分量。而根据傅氏级数可知,谐波次数越高,幅值衰减越大,若不计幅值不大的五次及其他高次谐波,励磁电流就呈正弦波。前面已分析,由于变压器磁路的非线性特性,正弦波的励磁电流,必激励出平顶型波形的主磁通。主磁通中就含有三次谐波分量,如图2所示。将平顶型波形以傅氏级数等效展开也可得出这一结论。三次谐波磁通及其影响多大,取决于变压器磁路系统的结构。这也是变压器在设计制造时必须考虑的问题。 三次谐波电流因其幅值、相位、角频率都相同,构成零序对称组。对于三相变压器芯式铁芯结构而言,三次谐波磁通也是零序对称组,三个同相磁通不可能在芯式铁芯内闭合,和三次谐波电流不能在Y连接的三相电路中流通类似。但磁通和电流不同的是,磁通可以存在于铁磁物质中,也可以存在于非铁磁物质中,只是在非铁磁物质中因磁阻很大,数量很小。也就是说三次谐波磁通虽不能存在于三相芯式变压器器铁芯中,但可以经过油、油箱壁、铁轭形成闭合路径。又因为磁阻很大,使三次谐波磁通大为减弱,从而相电势中没有明显三次谐波电势,波形接近正弦波。三次谐波磁通经过油箱壁,感生涡流,产生附加损耗,降低变压器效率引起局部过热,因此这种绕组接法只适用于中小容量变压器。 对于Dyn11接法,原绕组三角形连接,三次谐波电流形成回路,即励磁电流中含有三次谐波分量,由前面分析知,主磁通、原副绕组感应电势波形很接近正弦波。可以看出这种接法变压器传输电能时有利于改善输出波形。 如果是Yd11接法,副绕组为三角形接法,原绕组的励磁电流是正弦波,则主磁通和相电势会有三次谐波分量,而副绕组三角形接法使得呈零序对称组的三次谐波电势产生三次谐波环流,三次谐波环流产生的磁通抵消了原励磁电流产生的三次谐波磁通。效果上改善了主磁通和相电势的波形,和Dyn11接法相同。这种绕组接法在中大容量变压器中常见。 3.2 对电动机绕组分布的影响 我们知道,脉振磁势是异步电动机各相绕组的磁势分布规律,以两极电机分析容易理解。由异步电机工作原理知,旋转磁场是电动机之所以通电转动的关键,旋转磁场的建立依赖于旋转磁势的建立。从旋转磁场的强度要求讲,周向旋转时磁场强度要求大小不变,即磁势旋转时也要求不变,旋转磁势由三相基波磁势合成时最佳,这就要求各相绕组的脉振磁势中高次谐波分量越小越好。 电动机的定子绕组是沿定子周向按极距均匀分布的,为了便于分析绕组磁势的规律,引入分布系数概念。分布系数表示同样匝数的分布绕组,其基波磁势比集中绕组的基波磁势减小的倍数,或者是把绕组各线圈排列分布后所引起的基波磁势的折扣。集中绕组指同样匝数的线圈集中在一个槽内。通过分析,得出5、7次谐波的分布系数比基波分布系数小得多,即采用分布绕组,虽然基波合成磁势减小,但5、7等高次谐波却消弱更多,也就是说,分布绕组的合成磁势谐波分量比集中绕组小得多。这也是异步电机绕组采取分布排列设计的初衷。 3.3 对电弧炉变压器结构的影响 电弧炉变压器工作时,由于二次绕组工作于短路状态,且炉料阻抗不稳定,极易产生高次谐波。为了减小高次谐波对电力系统的干扰,二次绕组通常是角形接法。电弧炉变压器要求二次电压具备很宽的调压范围,而二次绕组匝数少,电流大,二次侧调压不方便,通常在一次绕组带负荷调压,通过三角-星型切换或改变抽头等方法,即一次绕组有星形或三角形接法。电弧炉变压器的绕组联结,小容量的接法为D或Y,d0-11,中大容量的接法为Dd0或Yd11,Ynd11。 4.结语 由上述高次谐波的产生及为了减小高次谐波影响,电气设备尤其是电机自身绕组的联结、绕组的排列分布做了针对性的设计,最大程度减小电气设备正常工作时附加产生的谐波污染。抑制高次谐波还可以通过外加滤波器实现,本文不加详述。 电气制造论文:电气制造企业人力资源培训效果的对策研究 【摘 要】人力资源是推动企业向前发展的重要因素,电气制造企业近年来在社会发展中发挥着不可忽视的作用,因此,需要将人力资源培训工作放在企业的重要规划上,以促使电气制造企业上下员工在工作中发挥应有的价值,为企业带来更来效益。本文从电气制造企业展开人力资源培养的重要作用着手,分析了当前人力资源培训中存在的问题,进而提出了提高电气企业人力资源培训效果的有效对策。 【关键词】电气制造企业 人力资源培训 问题 对策 二十一世纪是一个人才竞争时代,电气制造企业若要跟上时代的步伐,必须从提高员工工作技能、职业道德素质及专业水平做起,深入了解员工当前工作中的不足,在把握企业发展所需和员工自我价值取向的基础上,为员工提供尽可能多的培训机会。对此,笔者认为有必要立足电气制造企业当前运行现状,以解决电气制造企业当前面临的人力资源培训严峻形势。 一、电气制造企业展开人力资源培训的重要性 人力资源培训及管理关乎到电气制造企业是否能够顺利运行,而且与企业人事部门人才机制设立有着密切关系,处理好人力资源培训方面的工作为企业运行减轻许多负担,同时提高企业内部的工作效率。 首先,增强了员工的凝聚力。通过人力资源培训可以使得员工认同企业的发展目标和企业价值观,同时认同企业的文化建设,愿意在企业发展指标的指导下共同努力。通常情况下,企业可以让员工从培训中感受到企业惯例的制定缘由,并且培养员工自觉遵守企业的规定,能够上下团结一心处理一切难题,携手并肩获取努力成果。 其次,提高了员工的整体技能。电气制造企业一般组织的培训都是培养员工专业技能和技能水平的,经过了培训,员工的整体水平能够满足企业发展对他们提出的高要求,经过不同岗位技能培训和规范技能训练后,员工的个人能力会得到提升,能够胜任企业交待的工作任务。 最后,激发员工的工作热情。很多员工在企业不甘心总是做一些反复枯燥的事情,因此,企业考虑到了这一点,为员工提供到大型企业参观学习、出国进修、到社会上机构进行历练及在员工休息时为员工提供一些技能锻炼机会等,员工通过了解外面的世界和其他企业,认识到提高个人能力的重要性,因此,在工作中就会热情高涨,积极投入到每一天的工作中,可以为企业创造更多的个人价值。 二、电气制造企业人力资源培训中出现的问题 首先,缺少系统组织的培训规划。很多电气制造企业觉得只有员工在平时工作时多积累经验,就不会出现原则性错误,忽略了人力资源培训规划和组织,只看到了员工为企业创造了多少价值,没看到员工个人对技能、知识的高需求,企业通常是为了应付检查做个样子,走一走流程,准备一周或者十天的时间进行员工培训,根本没有做好培训规划,培训效果自然不理想。 其次,培训太过注重理论方面。电气制造企业中用于生产的新技术层出不穷,在培训中总是会涉及到生产时所要更新的技术知识和企业运行知识等。但是,很多企业都是在培训时讲的十分清楚,但是没有给员工提高将学到的理论用于实际工作的机会,缺少一定实践性,与电气企业实际工作存在着严重的脱节现象。 最后,没有制定明确的培养目标。电气制造企业展开员工培训不是为了提高员工技能,而是一种行为安慰,因此,很少电气制造企业会展开培训目标及培训过程的细致分析,缺少专业培训指导,往往是凭借一时需要展开员工培训,忽略了员工的职业生涯规划与指导,培训比较盲目、比较一概而论,培训质量不理想。 三、提高人力资源培训效果的对策 首先,电气制造企业上下员工树立正确的培训观。企业要率先提出“以人为本”的人力资源开发、管理、培训理念,要从每一位员工的需要出发,结合员工岗位技能所需、个人知识所需做好培训规划工作,结合员工未来的岗位发展提供相对应的职业生涯规划方案,进而构建科学合理的企业人力资源培训体系,让员工感受到企业对自己的重视,能够积极认真参与到企业组织的培训当中。 其次,选择适当的培训方法展开企业人力资源培训。选择适当的方法并不是说要摒弃到传统的旧观念,而是适当将培训理念加以更新,吸收旧培训观念的精华,融入新培训理念,从提高员工的文化水平和职业道德素质入手,对不同岗位和特点的员工制定相对应的培训手段,理论联系实际为主,加强培训实践环节,促使培训取得事半功倍的效果。 再次,根据员工需要制定企业原有的人力资源培训激励机制。激励机制是提高培训效果,激发员工工作动力的有力手段,因此,可以适当制定激励机制,让培训过程与员工的个人价值实现相挂钩,比如推出具有人性化的“培训积分”机制,培训效果与员工的个人表现积分相联系,积分高可以与薪酬相挂钩,也可以获得企业的奖金福利等,通过激励机制的实施,员工能主动参与培训。 最后,要依据实际情况对人力资源培训效果进行客观、科学的评估。只展开培训远远不够,还要针对培训进行切实的效果评估,从评估中了解培训过程中出现的不足,并针对不足进行调整和完善,尤其是员工在培训中出现的一些问题。经过评估才能为今后的人力资源培训提供实际可参考的评估数据。 四、总结 电气制造企业人力资源培训工作确实不能一朝一夕看到效果,要经过漫长的工作后才能看到效果,人力资源培训过程也并非想象中的那么理想。因此,电气制造企业应该谨慎对待人才培训,明确人力资源培训的重要性,从员工的职业生涯规划出发制定培训的规划和方案,才能促使企业员工整体技能有所提高,为企业创造出更多的经济效益。 电气制造论文:基于电气装备制造业的电气装备制造的自动化仓库设计与探索 摘要:由于我国现代企业的生产规模日益扩大,使仓库逐渐成为生产物流系统中的重要环节。当今立体仓库逐渐向小面积方向发展,逐步取代了空间的利用率低的平面仓库,这种替代促使仓储物流业的水平不断提高。 关键词:柔性 电气制造 系统 电气装备制造的自动化 仓库 1引言 电气装备制造的自动化立体仓库已经成为了柔性制造系统中的重要组成部分,对其的研究与开发工作,有助于推动柔性制造系统的发展和实用化进程。同时,随着柔性制造系统在汽车工业日益广泛发展的今天来说,国内外已经有很多的制造企业对教学、科研以及技术服务开展了研究,并且相继的开发出了许多模拟柔性制造的训练基地。根据实际运行结果证明,对于所构建的电气装备制造的自动化立体仓库单元需要完全满足柔性制造系统的高效性实用要求。 2柔性制造系统的总体组成与工作流程 2、1柔性制造系统的总体组成 柔性制造系统的构成通常包括:数控车床、AGV运载机器人、自动输送线装置、六自由度行走搬运机器人、电气装备制造的自动化立体仓库单元、六自由度焊接机器人、CCD形状检测系统、加工中心以及相应的附属设备。对于系统的运行总线以及开发型组态软件等网络通讯技术来说,要使得总控单元对各个单元设备来进行集成控制,最终能够根据生产任务得到相应的变化。而且可以通过简单地改变软件设置方法来进行调整,从而可以适宜多种品种以及中小批量的生产。 2、2柔性制造系统的工作流程 在系统开始工作之前,通过人工的方式要将不同的工件和托盘按照相应的规划好的各个零件毛坯区域送到原料的库货架中去。对于工件或者是毛坯从电气装备制造的自动化立体仓库的原料仓库中取出来时,要通过AGV按照预定的相应轨道来进行运行,最终到达取料的位置。然后,通过出库的平移台,将毛坯由AGV送到自动的输送线中,再经过六自由度的搬运机器人送到柔性的制造加工单元中,再按照工序流程的程序,在数控车床或者是加工中心来进行再加工工作。最后,在加工完成之后,要通过机器人来取出工件,通过输送线和AGV进行同时运行,最后将工件放回到入库的平移台上,然后送入仓库的成品库货架,最终完成。对于所有的软件要进行相应的信息记录,从而更好的便于管理,完成一个工作流程。 3立体仓库的工作原理 立体仓库中都配有中央服务器和一台监控计算机及数台的管理计算机作为信息系统硬件,执行系统配有几台巷道堆垛机和其它的辅助设备,从而更好的完成出入库作业所发出的指令、监控以及库存管理等。对于其设备的控制方式主要包括接受上级的计算机控制调度及单机的电气装备制造的自动化控制系统,同时还有能够自动定位的控制系统等。对于电气装备制造的自动化立体仓库来说,其自动控制系统主要分为三种方式,即分离式、集中式及分布式。国际上较为普遍的是分布式控制方式。 对于整个柔性制造系统中,其中某个工位向系统提出了入库的要求,就必须要求其具有零部件名称和数量等等。在系统响应之后,要根据指令的形式来相应的通知对应的仓库。对于仓库来说,在接到入库的指令之后,要对库存内的信息进行检索,一旦有相应的空间,而且相应的装置都处在正常的状态下时,应该随时进行入库准备,并且同时反馈给系统,此时,系统应该做好了入库的准备。在系统确认之后,要及时发出准许交接的信息,将运送的装置、堆垛机等按照事先设计好的次序来进行动作运行,并且要将零件分别的存入仓库的缓冲区内。在进行交接完之后,要将递送的一方向系统发送完毕信息,也要向系统反馈收货信息。对于仓库内部,应该将零件通过传递装置放置到安排的单元里,并且要对库存信息表进行修改,在完成之后,要向系统发出正式的入库记录表。仓库在接受出库指令时,要执行与上相同的方式来进行出库操作,同时还要对数据库进行修改。对于出现货物的种类、数量不相符合的时候,要及时的向系统反馈出相应的信息,并且由系统来做出处理决定。如果仓库的机构中出现了故障,就要及时的通过传感器来检查和翻译具体的信息,然后通过系统网络来向上一层管理系统发出故障信息,还要向维修部门来进行报警维修。 4电气装备制造的自动化立体仓库的设计与控制 4、1电气装备制造的自动化立体仓库的设计 通常,对于电气装备制造的自动化立体仓库单元的组成构件来说,主要有挂壁式的码垛机以及相应的两套仓库,同时还需要有两套出入库的平移台和托盘,以及仓位的传感器等等。同时,两套货架和挂壁式码垛机和传感器可以共同组成电气装备制造的自动化立体仓库单元。对于仓库的货架上来讲,每一个货位都有安装相应的机械微动开关和激光定位系统,同时还要在货架的上方来装有巷道装置。 对于出入库平移台来说,主要负责在仓库单元和输送线之间来传递工件,同时由铝合金型材来进行搭建,这样可以使用直流电机加减速器来进行驱动,对于上面安装对射光电传感器感应工件的位置,由同步带来传送工件,最终完成出库和入库的动作行为。 4、2软件控制系统设计 对于柔性制造系统的总控制单元的构成,一般包括主控制机,其中的主控制软件是为操作人员来使用的前台程序,最终使用组态王软件来进行开发工作。通过对各个分站动作,可以同时的实现人机交互界面的接受用户控制,其中的操作分为连续自动和各分站手动控制两种方式。 仓库单元都是通过通讯模板和主站的控制计算机来进行通讯的,主要是通过主控软件的设定,最终来控制码垛机的运行系统。码垛机的出入库动作一般是由PLC来进行完成的,当码垛机接收到了出库的请示时,就可以将码垛机从上而下、从左到右的来进行扫描原料库的各个仓格,同时还要对扫描到的第一个有工件的仓格来进行出库操作,这样才使得出库运行的状态达到最佳。 5总结 综上所述,电气装备制造的自动化立体仓库,是一种具有集信息、储存以及管理融为一体的高技术密集型机电一体化产品,其中所涉及的领域较为广泛。可以通过对立体仓库自动控制系统的硬件设计研究,使企业的生产率和经济效益都大大提高。 电气制造论文:电气开关柜制造过程中的质量管理探究 摘要:随着时代的进步和科技的发展,我们国家工业化水平不断提高,各种新型便捷的设备被广泛应用于工农业生产各个方面。随着电气自动化的发展,电气开关柜被广泛应用于工农业国防各个领域。下面,本文简要分析电气开关柜生产制造过程中出现的问题,并就如何加强电气开关柜生产过程中质量管理提出相应建议。 关键词:电气开关柜;制造;质量管理 前言 随着时代的进步和科技的发展,我们国家工业化水平不断提高,各种新型便捷的设备被广泛应用于工农业生产各个方面。随着电气自动化的发展,电气开关柜被广泛应用于工农业国防各个领域。我国目前从事电气制造、尤其是工业电气制造的企业越来越多, 尽管国家对电气产品的质量有专门的标准, 但还存在生产出来的产品不符合标准的情况, 在使用过程中给用户带来不必要的损失。生产企业要想在市场竞争中立于不败之地, 它的产品必须是质量过关的, 而且是一流的。本文简要分析电气开关柜生产制造过程中出现的问题,并就如何加强电气开关柜生产过程中质量管理提出相应的建议。 1采购质量控制不严格,导致原材料和关键部件存在质量问题 企业在采购活动中,容易在合格供方评定及原材料、 外协件、 外购件进厂检验等方面存在问题, 如: ①对合格供方的评定, 追求低价政策; ②对采购件分 A、 B 类时, 不是按照产品部件、 材料重要度分级表中规定的重要程度划分, 而是根据产品采购的价格划分, 将主母线、 绝缘气体 (SF6气体) 等关键部分算作 B 类物资, 铜线没有检验尺寸, 不定期对含铜量及电阻率进行检测, SF6气体不定期进行合格测定。外协件、 外购件的进厂检验只检查外观, 或以供方提供的质量证明为检验依据, 而对其性能和技术参数不进行复检和抽检等。 电气制造行业与其他行业相比有其特殊性, 制造企业分工精细、专业化强, 一个成品电气产品往往由很多电气元件和材料组成, 这样一个企业或单位一般不可能全部自己生产, 而要在市场上进行采购。因此, 采购质量管理是产品质量管理的重要环节。 第一, 采购人员要了解产品设计的总体要求, 例如拟采购元件或材料的规格、型号、质量要求等主要技术指标; 第二, 要根据以往的合格分供方资料选择供货方, 无资料记录的要在市场上进行考察, 重点考察生产企业的市场信誉度、质量保证能力, 例如可听取一些用户对其产品的评价, 了解生产企业是否建立了质量保证体系等; 第三, 要在采购前检查拟采购产品的合格证、商标与执行的标准类型; 第四, 要对照设计要求, 查看拟采购产品各项技术指标是否满足或超过我们的要求; 第五, 要进行抽样鉴定或检验试验工作, 作为满足要求的最后判定。努力降低采购合同失误或合同纠纷对采购电气元件与原材料质量的影响, 在合同中一定要明确拟采购产品的各项技术指标和质量要求、采购方的验收方式、供方的交货方式、运输方式等事宜, 以杜绝因参数不明、责任不清及运输方式不当给企业造成不必要的损失。 电气元件和原材料的采购工作非常重要, 它是制造电气产品的基础环节。要把这项工作列入产品质量管理考核之中, 可以对采购人员在采购中工作未做精做细、考虑不周和在采购中吃、喝、卡、拿的不正当行为, 分别根据情节轻重作出处理。 2产品设计、制造过程中质量控制不到位 企业设计文件、工艺文件、设计图纸编制不规范,内容不完整 。如:①设计文件无方案图示;②对新标准信息掌握不及时, 执行作废的过期标准;③产品技术条件与产品安装使用说明书参数、 结构不对应; ④技术条件中要求的试验参数与实际检验规范中的参数不一致; ⑤设计总图缺失、 图纸绘制错误; ⑥工艺文件中工序卡与作业指导书混为一谈;⑦对一些不断出现的新工艺不能及时编制工序卡,无工装夹具等质量控制手段, 未编制作业指导书,却在制造有特殊工艺要求的高性能产品。生产过程质量控制不严, 无工艺纪律考核制度, 产品组装过程的每一步骤未明确合格标准, 导致所有问题都依靠最终检验去发现。 使用先进的生产工具及设备:随着技术更新日益加快, 顾客对产品质量及用途要求越来越高, 促进了生产工具及加工设备的不断改进与创新, 不同的电气产品生产与安装需要不同功能的工具或设备。在机械化作业的情况下, 工具或设备的优劣, 直接影响到产品的质量。电气产品与其他行业产品相比, 其技术含量较高, 设备与工具的更新及改造周期较短。所以保证加工设备的技术领先是产品质量保证, 满足顾客需要的一个不可忽视的方面。 提高操作人员的技术水平:操作人员不仅是指那些在车间亲手拿生产工具以及操作加工设备的技术人员, 还指通过电脑控制程序操作加工设备的人员和管理自动生产线的一线技术人员。现代化流水线生产, 要求操作人员除具备很强的责任心外, 还应具备过硬的专业技术水平。针对电气行业的特殊情况, 要经常对操作人员进行岗位专业技能培训与考核, 定期组织参观学习, 将个人业绩与收入挂钩; 要拓宽操作技术人员的知识面, 增强解决实际问题的能力; 要对操作人员进行外语培训及计算机的培训, 以适应世界技术相互渗透与计算机自动控制的需求。 逐步建立健全规章制度, 完善工艺规程:在严格执行现有的规章制度、工艺规程的同时,要根据生产的需要, 逐步对其进行完善, 规范产品的生产过程, 使其程序更科学、更有效。规范人的行为,提高人的工作质量, 最终目的是实现产品质量符合标准的要求。总之, 执行标准、健全标准是提高产品质量的重要途径之一。在工厂化生产、流水化作业电气开关柜生产过程中, 基本不受外界环境(与建筑行业相比)的影响, 更适合这种内部管理机制。 3产品的质量检验与测试不到位 主要表现在对于检测设备,存在检测设备没有按国家规定校准和检定,或出具检定证书的机构不具备相应资质 以及自制的检验设备未进行鉴定就使用情况。检验人员只经过简单培训,对检测标准不十分清楚,没有高压作业上岗证,焊接人员无焊接作业证书,缺乏操作基本常识等。 电气开关柜与其它产品的最大区别在于除要对每个电气元件进行检验试验外, 还要对成品进行整组试验, 检验各个元器件之间互相匹配是否合适, 整体性能是否符合设计要求。所以在出厂之前, 所有的成品都要进行高低压回路的绝缘试验、耐压试验、各回路的功能试验、各种测量仪表试验、保护定值整定及模拟试验、整组传动试验等一系列的试验, 确保产品的所有性能符合设计及相关标准要求。 不管是企业内部的质量检验与试验, 还是来自外部( 政府质检部门) 的监督检查, 对产品的质量都有其重要的意义, 一是对产品最终质量的鉴定(合格或不合格); 二是对用户和企业长远发展负责。它有利于企业提高管理水平, 也有利于防止某些企业领导只重眼前利益, 不重视企业的长远发展; 只重视效益, 不重视产品质量的短期行为。电气产品在使用过程中, 安全是头等大事, 因产品的质量问题引发安全事故, 就会使企业与顾客遭受巨大的经济损失, 甚至人身安全受到威胁。 4 忽视客户意见 一个电气产品质量的优劣, 一般用户的评价不外乎就是以下几方面: 一是外观感觉因素, 如产品的整体形象、各个部件的连接情况等; 二是使用情况,如维修几率、噪音或非预期的发热情况, 安全性能、使用寿命以及一些潜在要求等。所有这些往往作为顾客的评价被列入企业的管理与计划工作之中, 作为改进与提高电器产品质量的依据。这种顾客评价包括在顾客评审程序之中, 它是产品质量控制的一个重要方面。顾客评审程序依次包括: 建立与顾客沟通的信息渠道、对信息的收集与处理工作、决策改进、实施提高。形成循环程序, 逐步提高产品质量, 满足顾客需求。 结束语 随着电气自动化的发展,电气开关柜被广泛应用于工农业国防各个领域。在科学技术发展迅速的今天,其发展前景也会非常广阔。这就要求生产制造企业严格按照标准,加强其质量管理。 电气制造论文:浅谈高压电气开关制造企业的发展 摘 要:随着国家经济高速发展对电力钢性需求的增加,高压电气开关生产进入高速增长时期,其生产能力和技术水平在不断提高。随着新一轮的基建和农电升级,必然为电力设备制造企业的发展提供了有利的环境,在市场大浪陶沙式运作中,市场推动了高压电气开关制造企业向多元化方向发展。国内将出现少数几家类似于西门子、ABB的国际型企业,这是高压电气开关制造企业发展的必然趋势,也是中国电力设备制造企业发展中的一大特色。制造企业生产逐步由单一化转向多元化,多元化转化为产业化,产业最终转变成国际化。 关键词:高压电气开关;发展;国际化 根据国家电网数据显示“十一五”电网建设投资15000亿元,比“十五”增长84.62%,输配电相关制造业受益颇深。 “十一五”期间,220 kV及以上级别变电容量新增9.9亿k·VA,“十五”期间此电压等级变电容量增加4.4亿k·VA,此电压等级变电容量“十一五”比“十五”增长139.1%。电网投资中输变电领域设备投资增长139.1%明显高于电网基建投资增长84.6%,输变电领域是未来输配电行业投资重点。在输配电行业中,高压电气开关订单占据大头。2010年我国220 kV及以上电压等级变电容量达到18.4亿kVA,2005年此数据仅为8.5亿kV·A。从具体年度发展情况上看,2006年全国新增变电容量1.5亿kV·A,2007~2010年完成8.6亿kV·A,年均完成2.3亿kV·A,未来五年220 kV及以上变电容量将远高于2006年完成的1.5亿kV·A水平,随着输变电行业发展,中国的电力设备制造已经进入高速发展时期。 1 高压电器开关制造企业发展现状 我国输变电领域中电压等级越高增长率越快,而高电压等级增长速度与低电压等级增长速度差距有变大趋势,输变电行业公司生产的产品电压等级差异明显。在产品分布的结构方面,高端产品的发展速度高于低端产品增长速度不仅表现在电压等级上面,且表现在同一个电压等级产品中高端设备的占比。国家用于投资电力基础的资金不断加大,电压线路等级从35 kV跨越至1100kV,经济发展对电力设备需求一次次增大,尤其是在国内GDP高速增长下,输变电项目不断的追加投资。2010年7月份召开的全国农网改造升级工作会议明确,要通过3年左右时间进行农村电网改造升级工程建设,总体投资规模2 200亿元左右,约三分之二将转化为对电力设备的订货。这也刺激了无数厂家在朝着电力设备制造企业的涌入。国内电力设备制造企业在资本市场频频出手,2010年1月21日,浙江正泰电器挂牌上市;1月28日,西安西电集团上市。此外还有4月8日开始网申的金利华电、南都电源等多家涉电企业。进入资本市场使电力设备制造企业实力再次增强,国内企业与国际制造商同台竞技的时代越来越近。随之而来的是不断的新资本涌入电力制造行业,这种开放式无节制的涌入一定程度上刺激了竞争,但是更大程度上造成了资源浪费,资金、技术多方面的配置不合理化。然而,我国的电力技术发展程度还比较落后,电力的市场化应用程度尽管很高,但是,由于各种原因的制约,市场发展的不完善导致电力技术的普及程度并不是很普遍化。由于我国特殊的国情,各个地区发展差异极大,致使各种阻碍电力技术普遍开展的技术还没能研制出来,这样就使得全国各地区的人均公共服务一体化水平参差不齐。经济发展不平衡使得人均享受的服务不足,导致全国发展不平衡。电力技术的差异就是一个极其明显的例子。 2 案例简析 目前国内输变电企业非常之多,变压器、断路器和隔离开关等厂家众多,产品质量良莠不齐,有龙头的企业,也有着后起之秀。随着国内外广阔市场竞争不断地恶化加剧,价格战一次次开起,但国内缺乏像ABB、西门子这样顶尖的企业,每次国家电网公司,南方电网公司批量标中,总会有大部分订单落入合资企业高价口袋中,反思下,为什么订单不能给中国的企业。重要的是在关键领域,我们输配电产品还存在着技术差距,国内大部分企业还处于单打独斗的状态,自顾自身的效益,反复恶性价格竞争,最终受害的是企业自身的发展和重复投资造成资源的浪费。 2.1 案例一 电力系统一种电力设备110 kV GIS(gas insulated substation)气体绝缘全封闭组合电器,也称SF6全封闭组合电器。110kV GIS是110 kV变电系统中的开关设备的心脏。GIS设备自20世纪70年代引入中国以来,已广泛运行于各地。GIS不仅在高压、超高压领域被广泛应用,而且在特高压领域也被使用。与常规敞开式变电站相比,GIS的优势之处在于结构紧凑、单位土建成本小、三工位开关的可靠性高、各元器件配置灵活、现场整体安装方便安全性强、环境适应能力强,检修维修工作量很小,主要部件的维修间隔不小于25年。最初国内就4个厂家在生产这样设备,即西高、平高、沈高、北高。但随着市场的扩大,一些民营企业看到了利润,不断涌进市场,2010年数据显示国内至少40个厂家在生产,但实际国内只有6个厂家(平高、西高、泰高、沈高、北高、合资公司)产量完全满足国内市场需要。生产厂家增多的速度,已经超过了市场需求的速度,随即而来的是价格战争,各个厂家不断扩大投资上GIS生产项目,甚至有的厂家在上500 kV GIS生产线,利润下是无序竞争。忙于上生产线的同时各个厂家忽视了技术的高层次发展,当国内厂家恶性竞争的同时,ABB、西门子这样的跨国企业此时只做了一件事情,不断的科技化集约化,惰性气体绝缘,光电控制系统,正在颠覆传统的SF6绝缘,使GIS不断的增加科技含量,当国内厂家掉头发现的时候,技术应用上已经又落后了数年。毫无疑问当企业技术落后的时候,用户的资金肯定会选择有性价比高的厂家。 GIS生产厂家众多只是电力制造企业中发展的冰山一角,我国电力设备进出门槛需要提高,低门槛任意厂家都可以进来,犹如河里有鱼打一网,无鱼晒网,而不是把资金投入修建水库,搞大型规模化的渔业。国内电力生产厂家过多看中短期利益,忽视了长期的发展。一个良好的电力开关制造企业需要时多元化的支持,不仅要提高GIS、断路器、隔离开关有所发展,有较高话语权,而且在低电压行业也要有勃勃生机。这就要求企业不但要有35kV以上电压生产能力,更应有35 kV及其以下的配套生产能力,因为辽阔的中国2/5电力市场一半在城市,2/5电力市场在乡镇。 电气制造论文:电气开关柜制造质量管理探讨 摘要:本文分析了电气开关柜生产过程中质量管理的几个要点,简述了质量控制的具体方法,供大家参考。 关键词:电气质量;开关柜;管理 1前言 开关柜中的接地开关是作为检修时保证人身安全,用于接地的一种机械接地装置。在对电气设备进行检修时,对于可能送电至停电设备的各个方向或停电设备可能产生感应电压的都要合上接地开关(或挂上接地线),这是为了防止检修人员在停电设备(或停电工作点)工作时突然来电,确保检修人员人身安全的可靠安全措施,同时开关柜所断开的电器设备上的剩余电荷,也可由接地开关合上接地而释放殆尽。下面就将我们在管理工作中的一点经验写出来.以期与大家共同探讨怎样搞好电气产品质量管理这个问题。 2 严把电气元件和原材料采购质量关 电气制造行业与其他行业相比有其特殊性,制造企业分工精细、专业化强.一个成品电气产品往往由很多电气元件和材料组成.这样一个企业或单位一般不可能全部自己生产,而要在市场上进行采购。因此.采购质量管理是产品质量管理的重要环节。 第一.采购人员要了解产品设计的总体要求,例如拟采购元件或材料的规格、型号、质量要求等主要技术指标;第二,要根据以往的合格分供方资料选择供货方.无资料记录的要在市场上进行考察.重点考察生产企业的市场信誉度、质量保证能力,例如可听取一些用户对其产品的评价.了解生产企业是否建立了质量保证体系等:第三 要在采购前检查拟采购产品的合格证、商标与执行的标准类型:第四 要对照设计要求,查看拟采购产品各项技术指标是否满足或超过我们的要求;第五.要进行抽样鉴定或检验试验工作.作为满足要求的最后判定。 努力降低采购合同失误或合同纠纷对采购电气元件与原材料质量的影响。在合同中一定要明确拟采购产品的各项技术指标和质量要求、采购方的验收方式、供方的交货方式、运输方式等事宜,以杜绝因参数不明、责任不清及运输方式不当给企业造成不必要的损失。 电气元件和原材料的采购工作非常重要.它是制造电气产品的基础环节。我们把这项工作列入产品质量管理考核之中.对采购人员在采购中工作未做精做细、考虑不周和在采购中吃、喝、卡、拿的不正当行为.分别根据情节轻重作出处理 多年来我单位已建立健全了一套行之有效的采购管理程序.使采购环节处于严格的受控状态。 3电气开关柜制造与安装过程质量控制 制造与安装过程是产品质量形成的关键过程,是产品质量管理的重中之重.为此.要在以下几个方面加强控制 (1)使用生产工具及设备的先进性 随着技术更新日益加快.顾客对产品质量及用途要求越来越高.促进了生产工具及加工设备的不断改进与创新.不同的电气产品生产与安装需要不同功能的工具或设备 在机械化作业的情况下,工具或设备的优劣.直接影响到产品的质量 电气产品与其他行业产品相比.其技术含量较高.设备与工具的更新及改造周期较短。所以保证加工设备的技术领先是产品质量保证.满足顾客需要的一个不可忽视的方面。 (2)操作人员的技术水平 操作人员不仅是指那些在车间亲手拿生产工具以及操作加工设备的技术人员.还指通过电脑控制程序操作加工设备的人员和管理自动生产线的一线技术人员。 现代化流水线生产.要求操作人员除具备很强的责任心外.还应具备过硬的专业技术水平 针对电气行业的特殊情况.要经常对操作人员进行岗位专业技能培训与考核.定期组织参观学习.将个人业绩与收入挂钩:要拓宽操作技术人员的知识面.增强解决实际问题的能力:要对操作人员进行外语培训及计算机的培训.以适应世界技术相互渗透与计算机自动控制的需求。 (3)逐步建立健全规章制度.完善工艺规程 在严格执行现有的规章制度、工艺规程的同时.要根据生产的需要.逐步对其进行完善.规范产品的生产过程,使其程序更科学、更有效 规范人的行为,提高人的工作质量.最终目的是实现产品质量符合标准的要求。总之.执行标准、健全标准是提高产品质量的重要途径之一 在工厂化生产、流水化作业的电气开关柜生产过程中.基本不受外界环境(与建筑行业相比)的影响.更适合这种内部管理机制。 4产品的质量检验与测试 电气开关柜与其它产品的最大区别在于除要对每个电气元件进行检验试验外.还要对成品进行整组试验.检验各个元器件之间互相匹配是否合适,整体性能是否符合设计要求 所以在出厂之前.所有的成品都要进行高低压回路的绝缘试验、耐压试验、各回路的功能试验、各种测量仪表试验、保护定值整定及模拟试验、整组传动试验等一系列的试验,确保产品的所有性能符合设计及相关标准要求。 不管是企业内部的质量检验与试验.还是来自外部(政府质检部门)的监督检查,对产品的质量都有其重要的意义.一是对产品最终质量的鉴定(合格或不合格):二是对用户和企业长远发展负责。它有利于企业提高管理水平.也有利于防止某些企业领导只重眼前利益.不重视企业的长远发展:只重视效益.不重视产品质量的短期行为 电气产品在使用过程中.安全是头等大事.因产品的质量问题引发安全事故.就会使企业与顾客遭受巨大的经济损失.甚至人身安全受到威胁。 5结束语 开关柜接地开关安装设计合理、性能可靠、操作简便的防误闭锁装置仅是防止电气误操作必要的补充措施,但是单纯的依赖防误闭锁装置是完全不够的。操作人员必须严格执行电力行业标准,采取严格的组织措施和技术措施,首先依靠组织措施保证操作人员按正确的程序操作,而万一疏漏,则由技术措施来有效的制止误操作。应加强操作人员的思想教育、管理和技术培训,坚持操作票制度、工作许可证制度等各项行之有效的规章制度。 电气制造论文:电线电缆制造企业电气设备的可靠性分析与预防性维护 摘要:通过对几家有代表性的电线电缆制造企业电气设备运行状况的分析,探讨在这一行业内电气设备的可靠性分析方法和预防性维护。 关键词:电线电缆制造企业;电气设备;可靠性分析;预防性维护 随着国民经济的快速发展,我们的基础设施日益不能满足公众需要。近几年,政府引导投资,搞一系列的基础建设,给电线电缆行业带来了巨大的商机。电线电缆企业越来越多,规模也越来越大,企业内部电气系统结构随着科技的进步也越来越复杂。由于使用的环境、产品的设计、加工生产过程和人为操作等因素的影响,电气系统不可避免地发生故障,故障的发生肯定会造成一定的经济损失和一些负面影响。作为设备、设施的优秀组成部分――电气系统,它的可靠程度是关系整个企业内部设备、设施安全运行的关键。对于业内从事电气维护、管理的人员来讲,系统地研究企业电气设备的可靠性和实施有效的预防性维护,是保证企业安全稳定生产的重要环节。 可靠性是指在规定条件下、规定时间内完成规定功能的能力。此定义适用于一个系统,也适用于单台设备或一个单元。 预防性维护是指为了降低设备失效或功能退化的概率,按预定的时间间隔或规定的标准进行的维护。 1行业内电气系统的现状分析 电气系统一般分为两类:一是动力系统,一是控制系统。对动力系统而言,也就是从低压配电设施、配电网络到最终的用电设施的整个供电通道。这之间是一个串联关系,任何一个环节发生故障,都会导致供电的中断。低压配电系统整体可以理解为一个小型的电力系统。对电力系统而言,为确保电力系统安全运行,电力行业根据电力设备预防性试验规程的规定,对电力设备进行定期的停电试验、检修和维护。这是一种计划检修,是按照预试规程所规定的试验周期、到期必修。这种模式运用在部级电力系统中,保障国计民生,无可厚非。但对于企业而言,不是很经济。企业本身是一个以追求利益最大化的组织。这种养护方式需要大量的人力、物力。 另一部分控制系统,主要由电气仪表、检测元件、控制网络等组成。典型的有:仪表、PLC、工业电脑、中间继电器、接近开关等。由于它们的兴起,降低了人为因素造成的浪费,同时减轻了工人的劳动强度,减少工厂运营成本。对于电线电缆行业来讲,这些已经开始融入到我们的设备、设施中。它们的运行状态,非常重要,直接关系到我们生产线的正常工作。同时这些设备一般情况下都是整体封装的,也很少出现故障。比如PLC的输入、输出触点,使用寿命达到几万到几十万次。由此易使我们的维护人员走进一个误区,出现两种心态:①觉得没有必要预防性维护;②知道需要保养但不知道应该怎样维护保养,重点需要关注些什么,进而造成检修养护不足或者找不到重点。同样造成非必要的浪费,又不能有效控制设备故障的发生。 1.1电气设备故障统计 为研究电线电缆制造企业电气设备发生故障的分布和规律,以减少定期检修的盲目性和增强检修的针对性。以一家合资企业为例。 2009年度,电气故障进行统计分析如下:电机发生故障13次,其中预防性维护中发现3次;变频器发生故障7次,其中预防性维护中发现0次;仪表发生故障8次,其中预防性维护中发现0次;加热元件发生故障40次,其中预防性维护中发现1次;接触器发生故障4次,其中预防性维护中发现2次;开关件发生故障3次,其中预防性维护中发现0次;电位器发生故障2次,其中预防性维护中发现0次;其它故障25次,其中预防性维护中发现3次。预防性维护发现故障比率为9.61%。 由此可见,当前实施的预防性维护并不能有效地防止电气设备故障的发生。所以要求我们对电气设备的状态进行有效的可靠性分析,及时掌握设备的状态。 1.2电气设备可靠性分析 由于电气设备在设计之初、加工生产、使用环节都有导致故障的可能。故障模式很多,其可靠性的分析也比较复杂。设备的故障存在一定的随机性,但大多具有一定的发展期,在此期间会产生各种前期征兆,可以表现为异声、振动、发热等现象。在进行必要的可靠性分析判断后,根据各种征兆,对设备、元件的运行状态进行检测和判断,从而尽早发现潜在故障。 我们追求的是通过现场的监测、故障数据统计分析、可靠性分析等手段,在保证安全完好性的前提下,以维修停机损失最小为目标。也就是由原来的随机故障,变成可控的规律性的检修排除故障。正如目前业内部分企业推行的TPM(设备的全员维护)中所追求的零故障率。通过有效开展可靠性分析与预防性维护,可以提高电气设备运行的安全性和可靠性;降低维修成本;延长使用寿命。 1.3提高电气系统可靠性途径 提高电气系统可靠性途径:①认真从事电气系统可靠性的设计,从一开始就要考虑可靠性要求;②改善电气元件/设备的使用环境,电气元件对使用环境比较敏感,有效的控制环境因素,可以大大降低电器元件的故障率;③可以适当降低元器件/设备的负荷,现实工作中,很多故障来源于过设备/元器件的超负荷运行,适当减轻负荷,能够有效地预防故障发生;④尽可能实现电气系统的简化,元器件/设备越多,故障发生的可能性越高;⑤重点关注使用时间较长,可能存在老化的元器件/设备,减少因为设备老化这种可控因素带来的故障。也就是平常所说的预防性维护工作。 1.4预防性维护 预防性维护工作的前提是基于我们的统计数据或者历史数据。预防性维护计划的拟定,需要我们平时统计的平均无故障时间,进行计划安排。这些维护计划,都是我们根据历史数据,在下一个在故障发生前,完成故障检修。这中间存在一个假设的故障。预防性维护,最终的目的就是提高设备的安全、可靠运行能力,使得故障发生可以控制,或者提前消除故障,提高生产效率,降低维修成本。 1.5电气设备可靠性分析管理与预防性维护的基本任务 (1)分析电气设备运行可靠性。 (2)以可靠性指标来检验设备的设计、制造、安装、运行等环节。 (3)研究和制定可靠性目标。提高设备安全、可靠、经济运行水平。 (4)做好各类故障和检修停运的统计分析,可靠性指标预测,尽可能地将预测和分析结合起来,对比分析找到影响可靠性指标的关键因素和设备的薄弱环节,并实施相应的技术改造工作。 (5)根据统计数据,结合可靠性指标,完善预防性维护的计划与实施。 2实施可靠性分析与预防性维护的好处 有效的可靠性分析与预防性维护,可以降低维修成本,提高生产效率。 主要表现为:①消除设备因故障引起的非计划性停机,减少应急维修带来的额外费用;②增加人员的利用率,电线电缆行业维护人员的实际工作量普遍不足;③提高生产效率,减少了非计划停机;④改善设备安全可靠运行能力,延长了设备使用寿命;⑤降低公司日常运行成本。 3目前存在的问题与建议 (1)可靠性监测分析系统本身运行可靠性欠佳。例如:大部分企业实施几级分工维护保养。一线操作工人实施日常监测、保养;现场保全人员实施周期性巡查;专职维护人员实施维修与保养。如此很难做到协调管理,尤其是涉及跨部门管理更难。可靠性检测设备很多处于缺失或者半缺失状态。因此,需要进一步提高综合管理能力和加大在线诊断技术的应用范围,提升设备自检能力,及时发现运行过程中存在的缺陷、故障隐患。 (2)电气运行人员专业技能水平不高,不能及时发现电气设备的初期故障,使得本来很容易解决的问题复杂化,在这方面要通过专业业务素质的培训,另一方面在选择设备时也要考虑到系统的易用性。 (3)先局部后整体的思路,易于推行可靠性与预防性维护管理工作。企业可先从某一台关键性的电气设备开始逐步推行可靠性分析和预防性维护,在取得一定经验积累后再推广。 (4)建立合适的管理章程,确定相关责任人,制定相应的奖惩制度。 电气制造论文:摩恩电气:特种电缆的专业制造商 上海摩恩电气股份有限公司(简称:摩恩电气)――国家重点支持的高新技术企业,主要从事特种电缆的研发、生产和销售,其产品被广泛应用于石化、冶金等专业领域,公司主导产品为电力电缆和电气装备用电缆中的特种电缆,包括变频电缆、屏蔽和耐化学药品功能电缆、耐油耐腐分相综合护套电缆、耐高温电缆、金属柔性护管设备电缆、耐寒电缆等一系列具有特殊性能或特殊结构的电缆。同时,公司也生产少量普通电缆作为特种电缆的配套产品销售。报告期内,公司特种电缆销售收入占主营业务收入的比例平均达87.07%,公司综合毛利率分别达29.59%、32.93%和32.27%,保持较高水平,显示公司产品具有良好的盈利能力。 国内领先的技术、研发水平 摩恩电气自成立以来始终坚持技术创新和自主研发,将技术研发作为提升公司优秀竞争力的关键所在。公司拥有一支包括国内行业专家、高级工程师和专业技术人员在内的资深研究团队;公司还建立了信息工程、客户信息和产品技术三位一体的综合信息网络,准确把握国内外市场技术发展趋势。针对石化、冶金等行业不断涌现的新型需求,公司相继研发出耐油、耐腐、耐高温、防火、耐化学药品、变频等十几个系列的产品,很好地解决了行业难题,其产品技术在国内处于领先水平。通过对特种电缆技术的持续研发和创新,摩恩电气在特种电缆产品开发和市场开发等方面形成了自己独特的竞争优势和市场地位,产品技术秉承节能降耗、环保安全等优势,其主导产品在实践中得到了广泛的应用。 专业化定位 客户基础稳固 摩恩电气根据电缆行业竞争状况和行业发展趋势,结合自身优势,确定了差异化和目标集聚的竞争战略,明确定位于为石化、冶金等目标行业提供专业化、技术含量高、附加值高、能够替代进口产品的特种电缆产品,报告期内,石化和冶金两个行业的销售收入占公司主营业务收入比例平均为86.52%。另外,相对于普通电缆产品,公司的特种电缆产品毛利率水平较高,近年来市场需求不断扩大。 摩恩电气的专业化定位和服务意识已获得众多客户的认可,并在业内建立了良好的口碑和品牌知名度。目前公司已与石化和冶金行业内多家大型企业集团,包括中国石化集团、中国石油集团、中冶集团、鞍钢集团等及其下属企业确立了良好合作关系。 特种电缆领域市场需求旺盛 电线电缆是作为国民经济建设的重要配套产业之一,广泛应用于电力、轨道交通、煤炭、石油、冶金、建筑、通信、船舶、汽车、国防等领域。近年来我国电线电缆制造业的市场空间不断扩大,其中,特种电缆因其具有特殊功能而应用日益广泛,呈现快速发展的趋势,如:在环保问题日益受到重视的大背景下,建筑、交通、通讯以及大中型城市的供电部门等都规定使用环保型电线电缆;发展交流变频调速技术被列入国家重点推广的十大高新技术项目之一,变频电缆正迎来广阔发展空间;根据《可再生能源中长期发展规划》和《核电中长期发展规划》,未来10年我国风能、太阳能、核能等新能源行业将处于爆发性增长阶段,风能电缆、光佚电缆、核能电缆等特种电缆需求量剧增,特种电缆行业面临巨大发展机遇。摩恩电气在巩固石化、冶金两个细分市场的领先优势外,正在向机车电缆、风能电缆、石油平台电缆等细分领域拓展。此外,该公司特种电缆在中高压领域的延伸,将有助于完善公司特种电缆的品种结构,增强公司盈利能力。 摩恩电气此次公开发行A股,募集资金主要投向铁路机车车辆、风力发电及海上石油平台特种电缆和交流变频调速节能电机电缆两个项目。我们认为,募资项目与现有业务密切相关,是对公司现有业务的扩张和延伸,具有良好的市场前景。其中。铁路机车车辆、风力发电及海上石油平台特种电缆项目的实施,将在实现技术水平国内领先的同时,充分发挥公司在特种电缆研发方面的经验和优势,开发出能满足客户需求的新产品,扩大公司市场占有率;交流变频调速节能电机电缆项目的实施,除了使公司产品结构更完善,质量更可靠外,也为公司积极开拓电解铝,铁合金、水泥等行业提供了坚实的基础,使公司业务能拓展至新能源及节能减排领域,进一步提升公司综合竞争力。 电气制造论文:上海电气:制造业航母 新能源龙头 上海电气为中国最大的综合型装备制造业集团之一,综合竞争优势显著。电力设备板块的销售收入占公司销售收入的50-60%左右,其他还有机电一体化板块、重工设备板块等,一起构成五大优秀业务板块。公司的百万千瓦级核电机组、超超临界火电机组,特高压输变电成套设备、城市轨道交通设备、环保成套装备以及精密数控机床,分别属于国家政策大力支持和重点发展的行业。公司在相关行业具有突出地位和显著优势,曾经制造出一大批代表国家装备工业水平、处于世界领先的产品。 核电设备龙头地位牢固。公司与东方电气一样,既是火电领域龙头,又是核电领域龙头。在核岛领域,通过与美国西屋等公司合作,基本可以实现核岛部分的所有设备制造,包括核锻件、堆内构件、控制棒驱动机构、反应堆压力容器、蒸发器、稳压器、核泵、安注箱等优秀设备。公司是国内唯一同时掌握AP1000和EPR两大国际最先进的第三代核电技术的厂商,核岛主设备国内市场份额达46%,为国内电站设备商之首。 上海电气10月28日公告称,将与印度大型基建工业公司信诚集团(Reliance Anil Dhirubhai Amabani)签订电力设备供应合同,以82.91亿美元出售36套燃煤超临界热电设备及备品备件。这是印度历史上最大的进口合同,也是上海电气迄今为止承接的最大合同。根据合同,上海电气将承建三个电站项目,每个项目以6套660MW超临界燃煤电站设备为单位,均分两期进行。上海电气每年需交付三至四套660兆瓦机组,这将为公司带来每年约5-6亿美元销售收入,相当于其2009年度收入的6%至7%。上海电气表示,该交易将提升其在印度发电项目市场的占有率。 新能源板块前景看好 新能源板块实现销售收入35.04亿元,比上年同期增长7.9%;毛利率为14.8%,比上年同期增长0.5个百分点,营业利润为2.00亿元,比上年同期下降9.1%,主要原因是随着风电销售规模扩大,相关销售费用相应增加。公司核电核岛设备收入16.1亿,毛利率为15.7%,同比上升5.7个百分点,主要原因是堆内构件收入比重增加。目前核电在手订单已突破人民币1 80亿元。上半年公司风电机组销售收入达10.04亿元,同比增长57.1%,公司3.6兆瓦海上风机已经成功下线,为公司进军海上风机市场奠定了坚实的基础。 上半年高效清洁能源板块实现销售收入127.17亿元,比上年同期增长2.4%;毛利率为19.3%,比上年同期增长3.3个百分点,营业利润为9.04亿元,比上年同期增长4.4%。公司着力发展以超超临界为代表的高效清洁火电设备,全面开展1200兆瓦级火电技术研发;公司拥有自主知识产权的国内首台IGCC已经开工。同时,公司1.7米汽轮机长叶片技术开发取得重大进展,并完成了三代核电APl000桃花江项目低压气动设计、结构强度设计等系列工作。输配电业务增长16.6%,公司通过与Areva集团合作,将逐步形成高压/特高压大型变压器领域的市场竞争力。 风电和核电行业蓬勃发展。近期,中国《新能源产业振兴规划》草案和《核电发展调整规划》草稿均大幅提高了风电、核电发展目标。一旦这些规划获得批准,到2020年中国的核电/风电装机容量可能会分别升至70吉瓦/150吉瓦。上海电气应能受益于未来三年的风电和核电设备需求。 工业装备业稳健高速增长 工业装备板块实现销售收入92.37亿元,比上年同期增长21.6%,主要是由于电梯业务增长快速;毛利率为19.6%,与上年同期基本持平,营业利润为5.80亿元,比上年同期增长5.5%。公司的这些产品大多已进入市场成熟周期,其稳定的销售收入和营业利润为公司创造了良好的现金流。 造船计划。在中国,只有上海电气、大连重工和中国船舶重工集团公司有能力生产和销售大型船用曲轴。我们相信上海电气将受益于政府在《船舶工业调整和振兴规划》中提出的2011年造船产量达到5000万吨的目标。 政府扶持重工设备行业发展。2009年5月出台的《装备制造业调整和振兴规划》将煤炭和金属采掘设备、基建工程设备(包括起重机和港口装卸设备)及其他重工设备相关领域列为重点发展行业,力图增强自主创新能力,提高自主化水平。我们相信该规划将给包括上海电气的国内重工设备制造商带来机会。 现代服务业板块海外市场扩展迅速 2010年上半年,现代服务业板块实现销售收入54.68亿元,比上年同期下降4.7%;毛利率为8.0%,比上年同期增长2.5个百分点,主要是由于本期销售构成中毛利率较高的项目比重较高;营业利润为3.25亿元,比上年增长33.1%,主要原因是毛利率同比提高所致。报告期末,公司的电站EPC业务在手订单突破660亿元,并不断向海外相对发达国家(地区)市场拓展。 新增订单下半年保持平稳 公司上半年新能源新增订单54.39亿元,累积订单315.04亿元,与去年持平。高效清洁能源新增订单139.12亿元,累积订单1194.58亿元,与去年持平,电站工程新增订单10.91亿元,累积订单663.59亿元,同比增长5.9%。其中,风电订单与去年持平,核电有4.7%的小幅增长,我们预计公司下半年运行情况基本保持平稳。 另外,公司上半年期间费用与资产减值损失增长较快,导致利润增速远低于收入增速,其中销售费用同比增长24.8%,主要是由于大型工程项目的增加,相应的市场拓展费用随之上升;管理费用为24.09亿元,同比增长22.7%,主要是公司上半年继续加大关键产品和配套件的研发力度所致。资产减值损失同比增加838.9%,主要是随着销售规模的扩大及国家货币政策收紧,公司根据相关会计政策计提的应收账款坏账准备增加。 投资策略与评级 公司目前几大板块业务均保持了稳定增长的态势,高效清洁能源所占比重最大,超超临界火电机组和IGCC项目的领先地位保证了公司未来的业务收入,新能源板块发展空间最广,公司不仅垄断了堆内构件和控制棒市场,并力争突破蒸汽发生器和核锻件的技术、产能瓶颈。公司风电业务目前产能较小,但在技术上已经具备了支撑其业务大踏步前进的基础。工业装备板块毛利率最高,现金流收入稳定,为公司未来业绩打下基础。我们预计公司2010年和2011年EPS分别为0.24和0.29元、2010年动态PE为31.1倍,维持“推荐”评级。 电气制造论文:广电电气:输配电设备制造业新贵 作为国内知名的电气设备供应商,上海广电电气(集团)股份有限公司(下称:广电电气;代码:601616)即将登录主板市场。公司主要从事高低压输配电成套设备、各类元器件及零配件的生产和销售,近几年取得了不俗的业绩。数据显示,广电电气07年、08年、09年归属于母公司所有者净利润分别为8669.53万元、1.16亿元、2.14亿元,其中09年加权平均净资产收益率高达45.86%,公司正处于爆发式增长阶段。 广电电气本次拟通过资本市场募资投入5个新项目,进一步扩大产能,提高优秀竞争力。 行业发展趋势向好 广电电气所处行业为电力设备行业的输配电及控制设备制造业,是国家政策大力扶持的重点领域之一。国务院发文指出“超大规模输配电和电网安全保障”是未来能源领域优先发展的重点主题,国家发改委也强调“采用先进的输变配电技术和设备,逐步淘汰能耗高的老旧设备”,为行业发展营造了良好的政策环境。 我国向好的宏观经济对行业发展也有明显的带动效应,电力设备行业近年来保持了16%左右的行业复合增长率。随着4万亿元投资项目的启动,加上“西电东送三大输电通道”、“跨区域输变电”及“坚强智能电网”等规划的实现,输配电设备行业的发展劲头将势不可挡。 从市场需求来看,电力设备行业市场需求将保持持续旺盛。根据国家发改委数据,可以预测至2020年,我国年均新增装机容量超过7000万千瓦,这为输配电行业提供了难得的发展机遇。 主营业务十分突出 广电电气主营业务已非常成熟,分为自主品牌业务和品牌业务两大类。自主品牌业务是公司自主制造和销售自有品牌的成套设备、元器件,包括“SGEG”、“AGE”和“AEG”等品牌;品牌业务主要是GE品牌产品。值得一提的是,公司自主品牌业务规模迅速扩大,07年-09年占主营业务收入的比重分别为36.75%、35.22%和48.89%,复合增长率达到30.28%。 在清晰的发展思路下,公司主营业务增长稳定。经统计,近三年公司主营业务收入占营业收入的比重分别为97.22%、94.92%、97.31%。目前,公司产品共有两大类型45个型号系列,基本覆盖了输配电一次系统和二次系统的主要成套设备及元器件,以及与之相关的智能化终端设备。产品先后荣获上海名牌产品、上海市著名商标、中国名牌产品等荣誉称号。 成套设备业务是亮点 业内专家介绍,输配电设备制造业中,成套设备市场利润集中度较高,大型成套设备生产企业因技术及规模优势突出,盈利能力有不断上升的趋势。 从财务数据来看,广电电气主营业务收入中,成套设备占比最大。在自主品牌业务收入中,成套设备收入是主要来源,07-09年,占自主品牌业务收入的比重分别为91.57%、87.46%、89.21%,复合增长率达到28.59%。在品牌业务收入中,同样是成套设备业务收入贡献最大,近三年所占比重分别达到91.92%、89.75%%、84.28%,复合增长率达41.64%。 随着市场集中程度的不断提高和募投项目的投产,成套设备业务将继续成为公司的盈利明星。 领先技术吸引优质客户 广电电气是上海市高新技术企业,被科技部认定为“国家火炬计划输配电基地骨干企业”。公司设立技术研究中心,技术上的自主创新保持了行业领先优势,凝聚了优质客户。 公司为秦山核电站二期工程、美国驻中国大使馆、渤海石油平台、北京奥运会比赛场馆、北京上海广州等城市轨道建设等几百个大型项目提供了产品及服务,还为国内五大电力公司提供了配电设备,产品远销印度、越南、印尼等海外市场。 公司此次计划募资建设年产2.5万台高低压开关柜及断路器生产线建设项目、新型无谐波高压变频器高技术产业化项目、电力智能化系统集成项目、高效低耗非晶合金变压器生产线建设项目、技术中心扩建项目。市场人士分析,项目完成后,公司的技术研发能力、产品市场占有率将获得明显提升,尤其自主品牌的影响力将得到进一步扩大。 电气制造论文:谈电气开关柜制造过程中的质量管理 摘 要:电气开关柜是一种常用的电气设备,主要应用于工业、农业以及国防等诸多领域。近年来,电气开关柜的需求量不断增加,一定程度上刺激了电气开关市场的发展,一些制造工厂也如雨后春笋般涌现出来。但是由于市场监管不严,秩序混乱,许多以次充好、假冒伪劣电气开关柜充斥着整个电气市场,不仅给采购厂家带来了一定的经济损失,而且也影响了整个市场的信誉。因此,加强电气开关柜制造过程中的质量控制具有极其重要的现实意义。 关键词:电气开关柜;制造过程;质量管理 引言 电气开关柜的生产制造需要经过多个环节,因此要想从整体上保证其质量,必须分析各个环节可能存在质量问题,进而采取有效的防范措施。文章首先分析了电气开关柜制造过程引发质量问题的常见原因,进而有针对性的提出了几点优化措施,对电气开关柜的制造实现了全过程质量管理,有效提高了制造效率和制造质量。 1 电气开关柜制造过程中出现质量问题的常见因素 1.1 原料采购把关不严,材料质量存在问题 与其他制造行业(机械制造、模具制造)相比,电气制造行业具有精度高、做工细、专业性强等特点。一个普通的电气设备往往内部包含着大量的细小元器件,对于制造细心程度要求较高。而电气开关柜内部包含了大量的断路器等元器件,整个构成成分极为复杂,因此对于各个元器件的质量、型号要求都相对严格。 首先,材料采购人员在进行原材料采购过程中,由于自身专业意识不足,没有认识到元器件对于电气开关柜整体质量的的重要影响,放松了对元器件的质量要求。以断路器为例,常见的品牌有西门子、施耐德和ABB等,其种类有真空断路器、产气断路器以及磁吹断路器等。但是原料采购人员在选择购买时,没有严格按照采购清单上的规格、信号要求,导致一些不适用的原料进入制造车间,给电气开关柜的制造质量埋下了隐患。其次,没有按照规定要求厂家出具产品说明书、质量合格证书等一系列证明文件。电气市场的发展和丰富,也给一些不法商家提供了滋生土壤,如果采购人员自身的专业辨别能力不强,加上商家的低价诱惑,很容易降低材料质量要求。 1.2 生产制造工具落后,人员素质参差不齐 随着相关行业对电气开关柜的需求程度不断升高,电气开关柜的生产速度也不断增加,但是由于受当前生产设备、生产技术的限制,很难保证数量与质量的兼顾。在这种情况下,一些制造厂家放松了制造过程中对电气开关柜的质量要求,片面追求经济效益,虽然在短时期内保证了订单完成,获取了可观的产品利润,但是从企业长远发展来看,对企业的信誉造成了恶劣影响,必然制约企业下一步的发展。 除了设备、技术等硬件设施不能满足当前电气开关柜的质量需求外,人员素质参差不齐,生产制造过程中细心程度不够也是影响电气开关柜整体质量不达标的重要因素。首先,从整个电气开关制造行业来说,缺乏严格的人员准入机制,由此导致一些专业能力不强、细心程度不够的人员进入工作岗位,无法保证工作质量。其次,相关企业负责人对人员的重视程度不够,没有定期开展在职培训工作。众所周知,电气制造行业的技术、设备更新程度非常之快,往往在数月之内就可能研发出新制造设备。但是基层的制造人员很少有机会进行自我学习,随着时间的推移,个人知识水平与行业潮流逐渐脱节,新的设备不会操作、新的技术没有掌握,也容易导致制造质量出现问题。 2 加强电气开关柜制造质量管理的具体措施 2.1 严把电气元件和原材料采购质量关 第一,采购人员要了解产品设计的总体要求,例如拟采购元件或材料的规格、型号、质量要求等主要技术指标;第二,要根据以往的合格分供方资料选择供货方,无资料记录的要在市场上进行考察,重点考察生产企业的市场信誉度、质量保证能力,例如可听取一些用户对其产品的评价,了解生产企业是否建立了质量保证体系等;第三,要在采购前检查拟采购产品的合格证、商标与执行的标准类型;第四,要对照设计要求,查看拟采购产品各项技术指标是否满足或超过我们的要求;第五,要进行抽样鉴定或检验试验工作,作为满足要求的最后判定。 努力降低采购合同失误或合同纠纷对采购电气元件与原材料质量的影响,在合同中一定要明确拟采购产品的各项技术指标和质量要求、采购方的验收方式、供方的交货方式、运输方式等事宜,以杜绝因参数不明、责任不清及运输方式不当给企业造成不必要的损失。 2.2 重视顾客的反馈意见 一个电气产品质量的优劣,一般用户的评价不外乎就是以下几方面:一是外观感觉因素,如产品的整体形象、各个部件的连接情况等;二是使用情况,如维修几率、噪音或非预期的发热情况,安全性能、使用寿命以及一些潜在要求等。所有这些往往作为顾客的评价被列入企业的管理与计划工作之中,作为改进与提高电器产品质量的依据。 这种顾客评价包括在顾客评审程序之中,它是产品质量控制的一个重要方面。顾客评审程序依次包括:建立与顾客沟通的信息渠道、对信息的收集与处理工作、决策改进、实施提高。形成循环程序,逐步提高产品质量,满足顾客需求。 2.3 电气开关柜制造与安装过程质量控制 随着技术更新日益加快,顾客对产品质量及用途要求越来越高,促进了生产工具及加工设备的不断改进与创新,不同的电气产品生产与安装需要不同功能的工具或设备。在机械化作业的情况下,工具或设备的优劣,直接影响到产品的质量。电气产品与其他行业产品相比,其技术含量较高,设备与工具的更新及改造周期较短。所以保证加工设备的技术领先是产品质量保证,满足顾客需要的一个不可忽视的方面。 现代化流水线生产,要求操作人员除具备很强的责任心外,还应具备过硬的专业技术水平。针对电气行业的特殊情况,要经常对操作人员进行岗位专业技能培训与考核,定期组织参观学习,将个人业绩与收入挂钩;要对操作人员进行外语培训及计算机的培训,以适应世界技术相互渗透与计算机自动控制的需求。除此之外,在严格执行现有的规章制度、工艺规程的同时,要根据生产的需要,逐步对其进行完善,规范产品的生产过程,使其程序更科学、更有效。 结束语 电气产品的质量管理是多方面的,除以上提到的一些措施和标准以外,还有按国际标准建立的质量管理体系,来保证电气产品的生产质量。当然这是现代企业的发展及其与国际接轨的前提条件,目前我们企业已在这方面做了大量的工作,争取尽早实现与国际标准全面接轨。 电气制造论文:浅析电气技术在机械制造业中的应用 摘要:人们的生活水平随着经济技术的迅猛发展而提升,人们对生活要求越来越高,对产品的自动化程度也有了新的要求。本文首先分析了机械制造业的发展现状及主要问题,进而提出了电气技术在机械制造业中的如何应用。 关键词:电气技术 机械 制造业 应用 人们的生活水平随着经济技术的迅猛发展而提升,人们对生活要求越来越高,对产品的自动化程度也有了新的要求。要求产品既要价格合理、质量高档、外形美观,同时对自动化程度要求也越来越高。为了顺应时展,满足人们日益高涨的生活质量要求,对于社会的产品就要求采用先进的机械制造技术。机械制造业的发展水平标志着国家的工业化程度,它为我国国民经济的发展提供了技术保障,是国家重要的支柱产业。电气技术是一门综合性较强的学科,其主要特点是强弱电结合,机电结合,软硬件结合,电工技术与电子技术相结合,元件与系统相结合,使学生获得电工电子、系统控制、电气控制、电力系统自动化、电气自动化装置及计算机应用技术等领域的基本技能。本文主要阐述了机械制造业的发展现状及目前存在的主要问题,以及电气技术在机械制造业中的应用。 一、机械制造业的发展现状及主要问题 机械制造业在制造业中所占的比重很大,占有特别重要的地位,其是为用户创造和提供机械产品的的一个行业,包括机械产品的开发、设计、制造、流通和售后服务全过程。由于机械制造业是国民经济的装备部,它以各种机器设备供应和装备国民经济的各个部门,并使其不断发展。因此,机械制造业的水平和发展速度在很大程度上决定了国民经济的发展速度。 机械制造业是一个传统的行业,我国的机械制造业起步较晚,底子薄,在新中国成立后虽然建立了独立的、门类齐全的包括轻工业、重工业在内的机械制造业,取得了一定的成就近几年来,我国的机械制造业呈现出显著发展的态势,尤其体现在自主开发创新能力方面,这标志着我国机械制造行业的技术水平在整体提升。尽管我国的机械制造技术在不断地开发、创新,也在不断地引入国外的先进技术,但是与发达国家相比,在产品质量和技术水平方面还存在较大差距,加之我国具有自主知识产权的产品不多,技术开发创新能力相对薄弱,而且产品的工艺、质量和结构还存在不合理的现象,这就导致我国的机械制造业在创新、管理和技术层面存在一定的问题。 二、电气技术在机械制造业的应用 机械制造业的快速发展很大程度上依赖于电气技术的发展,电气技术在机械制造业的发展中起到非常重要的促进作用。此外,机械制造业的发展需要有电气技术的支持,而同样机械制造业的发展同样推动着电气技术的发展。因此,电气技术与机械制造业的发展是相辅相成的关系。机械制造业要想生产出具有市场竞争力的产品,就必须往信息化、智能化、网络化和绿色化发展,而这一过程就离不开电气技术的支撑。电气技术在机械制造业中的应用主要表现在以下几个方面: (一)自动控制技术在机械制造业中的应用 电气自动化技术在机械制造业中是一项普遍应用,随处可见,这不仅大大提高了生产效率,而且能够提高产品的合格率。例如在零件的加工过程中,传统的加工过程完全靠人工实现,其加工的难度大并且合格率很低。现代机械制造业中应用自动化技术,只需要动动手指在机床上输入所加工零件的操作流程,机床在计算机的控制下,通过实时采集加工过程中的各项数据,自动完成零件的加工过程。其生产批量大、合格率高。在这一过程中,只需要工作人员进行初始的设置工作以及完后的回收工作,其余过程完全不需要人为参与,这样就使得生产效率及合格率得到了大大的提高,节省了人力资源成本。 (二)传感器技术在机械制造业中的应用 对产品的检测在机械制造业中是一项必不可少的过程。在传统的检测中,大多采用人工测量的方式,费时费力,效率还很低下,甚至有些重要数据人为测量无法进行,这就跟不上如今大规模的生产过程。而电气技术中的传感器为数据的测量带来了很大的帮助,传感器可以通过非接触式的测量,比如通过超声波测量液位、红外线探测热轧钢板的缺陷等等。通过传感器测量使得对生产过程中的各项数据测量更加准确,测量范围也更加广阔,检测速度也明显提高。机械制造业要想实现大规模、自动化生产离不开传感器技术。通过传感器技术的应用,能够提升机械制造业的生产效率和规律,更有利于机械制造企业的发展。 (三)计算机与信息技术在机械制造业中的应用 计算机与信息技术在机械制造业中担任大脑、中枢神经的作用。通过计算机的大型数据处理及计算,信息技术对数据的采集,成为了机械制造业生产过程的优秀。例如,在数控机床的使用中,由计算机开发的系统,通过计算机的模拟、测试,将一整套程序应用到机床的操作中,通过机床内部计算机系统的计算、分析来发送指令进而控制机械手臂的操作。通过信息技术对采集到的现场数据进行处理,然后反馈到计算机中,这也在一定程度上大大节约了人力资源成本,实现了机械制造业的智能化操作。 三、结束语 随着科学技术的不断发展,电气技术在机械制造业中的应用越来越广泛,各种技术也逐渐融合,形成智能化、系统化的一体化技术,这种科技的结晶势必会为机械制造业带来光明的前景。电气技术、自动化技术的日益成熟和广泛应用会逐渐形成机电一体化,这会加快电子产品和更新换代,为企业的技术改造工作带来更大的发展。 电气制造论文:电气开关柜制造过程中的质量管理策略探析 摘 要:不同于建筑生产,电气开关柜的生产过程受外界干扰较少,并且,因开关柜制造过程涉及的人力、原材料、设备、工艺等多方面,企业管理者应建立完善的机制,实现开关柜制造过程的科学管控,并且,企业对员工的教育培训也比较重要。文章从材料、采购、设计、操作技术等方面介绍了对制作开关柜过程进行有效质量控制的方式。 关键词:电气;开关柜;制造;质量管理;企业管理 中图分类号:TM591 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2016)26-0081-02 目前,电气开关柜在我国各领域中广泛使用着,于是,“开关柜具有良好的质量、以确保群众的生产、生活安全不受危害”成为了人们关注的重点问题,因此,开关柜制造企业可进行高水平质量控制尤为关键,企业管理者必须加强重视,从生产方方面面进行质量控制,保证产品质量合格。 1 节省材料,优化成本 第一,在开关柜设计中,设计者可对结构进行优化,以尽可能的节省材料。铜在开关柜制作中需要量较大,为优化开关柜成本,可对利用铜母线情况进行合理设计,设计者应对母线绝缘支撑位科学安置,以实现柜体结构的优化,节省铜母线,如,在馈线柜的设计中,可在接地开关与互感器间搭接电缆管,这样可有效节省铜母线,并于二交感器存在时将一绝缘子省下; 第二,设计者可在保持产品性能前提下,使用规格较小的材料; 第三,设计者可将高价材料替换为低价材料,同时保证产品使用不受妨碍。比如,可替换不锈钢板为铝合金板,使开关柜成本被降低,等等。 2 原材料和电气元件采购的质量控制 首先,对总体设计产品的要求,如采购材料或元件的质量标准、型号、规格等指标,采购者应当掌握清楚; 其次,在确定供货方时,应参考从前合格分供方材料,若材料上无记录,应开展市场考察,其中,生产方的质量保证水平、市场信誉等内容应重点考察,比如,可为获知企业是否有相关质量保证体系的建立,收集一下用户评价其产品的内容等; 再次,采购产品的商标、合格证,执行标准类型等可与采购前检验清楚; 复次,对所要购入产品的各类技术指标仔细查验,以确保符合本方设计要求; 最后,做为最后符合要求的判定,开展检验试验、或抽样鉴定。 对于原材料质量、采购电气元件因合同纠纷、合同失误等受的影响,应采取措施尽可能的降低;为防止企业因不当运输、责任不明、参数不清等受到损失,各类拟购入产品的质量要求、技术指标,供方运输形式、交货形式、采购方验收形式等内容必须在合同中列明。 在电子产品制造中,采购原材料及电气元件是基础内容,尤为关键,企业应在产品质量控制考核中将此工作明确列入,若采购者出现拿、卡、喝、吃等不良行为,或存在考虑不妥、工作粗糙等现象,应适当给与处罚。为严密控制采购过程,企业必须将完备采购管理流程建好。 3 设计试制中的质量管理 为保证开关柜制造质量合格,必须加强对设计试制阶段的质量控制,首先,对于竞争对手状况、国内外技术发展情况、开关柜使用者的需要等方面应进行全面、深入的调查、研究;同时,在产品质量目标的提出、制订应符合本单位的实际状况上,要做到科学、先进; 其次,先行开发,如,试验研究等的工作质量应符合标准,并在经济、技术上严密论证设计计划,并对工装设计、工艺设计、产品设计水平进行严格审查; 最后,产品试制鉴定应组织严密,以使产品技术文件、设计图纸质量和最终定型产品的质量受到保证。 4 制造开关柜中的质量控制 4.1 使用先进生产工具与设备 目前,科学技术在飞速进步,客户也不断着提高者对产品功能、质量的要求,加工设备、生产工具的持续完善与创新也受到了推动。若所生产、安装的电气产品不同,所需的设备、工具功能将存在差异,设备或工具质量水平在机械作业中尤为关键,其于很大程度决定了产品的优劣。和其他行业产品比起来,电气产品的生产有很高的技术含量,且需要的工具、设备更新速度快,因此,为保证产品质量、获得客户青睐,必须确保具有先进技术水平的加工设备。 4.2 强化工艺管理,明确工艺规程 质量管理者应当对各工序标准清晰规定,保证工人在生产时严格遵守工艺规程,并且,还应及时更新工艺技术,保证生产工艺的领先性。 目前,组合式开关柜为国际领先的低压成套配电装置,其优点在于:通用、省料、省工,且具有适合标准化设计的零件,大量存储、表面处理方便,技术性能佳,生产效率高,可进行大规模生产等等,而在中国当代工业生产中,焊接柜已显然不合适了。 4.3 为防止不合格品出现,做好工序控制 若想确保产品质量突出,必须提高工序质量,管理者应以先进的管控方式,对生产活动进行监督,实现问题的及时发现及解决,以保证环境、工艺方式、原材料、设备、操作者等决定产品质量的因素不存在偏差,以杜绝不合格品的出现;在实践中,一些制造开关柜的企业不具较为严密的工序质量管控,特别是对关键工序的管控存在不力,其未将质量控制点设好,就无法将质量信息反馈做好,于是就导致了产品质量不佳。 目前,ABC管理法在我国开关柜制造企业中普遍使用着,其优点是:适用面大、使用灵活便利、方便掌握、且效果明显,可行性较高。 4.4 操作者加强技术能力 除了持有生产工具、在车间对加工设备进行操作的技术者,对自动生产线进行管理的技术者、对加工设备进行程序操作的技术者均为操作人员。操作者应同时具备优良的技术能力和高度责任心,才会顺利进行流水线生产。企业应时常培训、考核操作者的工作技能,并经常带领其进行学习参观,还要将其收入与自身业绩联系起来,以适应电气行业的要求;而且,应不断增加操作者的知识储备,并致力提高其实践能力;最后,为顺应时代需要,应组织培训,提高操作者的计算机能力和外语能力。 4.5 做好质量分析 管理者应将各类产品质量原始记录做好,并进行严格统计,目前有些制造开关柜的企业没有认识到质量跟踪的重要性,结果造成原始记录的不全及缺失,特别是,无法及时提供重要工序原始记录,分析产品质量受到了妨碍。因此,制造企业应采取优良措施进行质量分析,并科学管理不合格品,为便于质量分析,工作人员应仔细检查不合格品、并做好记录[1]。 4.6 完善相应制度和规程 企业应健全完善其工艺规程、规章制定、并致力严格执行,同时,应对生产产品过程进行规范,使其较为高效、合理,以适应生产需求。为保证产品有着合乎要求的质量水平,必须对员工工作过程加以规范,以不断提高其工作水平,综上,优化产品质量需要不断完善标准并严格执行。比起建筑等行业,生产电气开关柜过程受外界影响少,其是以流水化作业、工厂化生产进行的,推行以上内部控管机制比较合适。 5 产品的质量检验与测试 不同于其他产品,“不仅要试验、检验所有电气元件,还应整组试验成品,保证各元器件匹配度良好,且具合乎设计需要的整体性能”是电气开关柜检测要求。为保证一切产品均具满足有关要求、标准性能,一切成品在未出厂时均应进行一系列试验,如整组传动试验、各类测量仪表试验、回路功能试验、高低压回路绝缘试验,等等。 对于产品质量,企业的外部检查监督及内部质量试验、检验的意义较为重大,包括:①鉴定产品最终质量;②利于企业长期发展、且利于用户,企业“忽略长期发展、片面追求眼前效益,不抓产品质量现象”可被避免,有助于管理效果的提升。安全问题在应用电气产品时最为关键,若质量不佳、导致安全事故的出现,将会严重危及人身、财产安全,给企业、客户带来较大危害[2]。 6 明确各部门职责,做好节能降耗 制造开关柜企业内部可能会存在资源、材料、能源浪费的情况,管理者应对各部门承担的质量管理权限、责任及任务划分清楚,并保证各部门在良好配合下进行节能降耗:班组、车间会大量使用能源,管理者应采取措施,对其资源、材料、能源使用过程进行管理、控制,以防止浪费;材料购入是节约成本重要环节,采购部门应对优质供货商进行有效吸引和确定,同时及时掌握市场行情,在最优时机进行材料采购,并在第一时间套期保值重要订单,实现成本的有效节约、风险的有力控制;技术部门应持续开发新材料、新配方、新技术、新工艺,实现生产过程的不断优化;营销部门须及时对应收账款进行收回,预防、减少因坏账、死账造成的经济损失,保证企业运转顺利、资金稳定;而行政部门应对企业水电、办公、维修等各方面费用进行控制,做好资源的节约控制,等等[3]。 7 做好考核与激励 管理者可在管理中引进竞争机制,并健全考核方式,以确保产品质量较为优异:第一,为保证质量考核具有依据,企业可制定完备考核标准;第二,企业可规定合理的产品质量评选标准,对现场制造水平、成品质量进行合理评定;第三,在考核生产工艺、工序上,企业应有明确规定,并出台清晰、可行、操作方便的量化标准;第四,为促进产品质量的提高,企业应做好员工激励,在完成考核后,给与合理的奖励和处罚。 8 重视客户意见 顾客评价包括:①产品各部件连接状况、总体形象等外观感觉;②使用状况,如非预期发热状况、噪音、维修概率,或使用寿命、安全性能等某些潜在需要等,企业在计划管理过程中,会将以上等客户评价考虑其中,并以此为依据,优化、改进电气产品。做为重要的产品质量控制环节,在客户评审程序中包含着顾客评价,与客户建立信息沟通途径、收集、处理信息、改进决策、实施提高为客户评审程序的内容。通过循环程序的形成,产品质量得到逐渐提升,进而满足客户需要。 9 结 语 开关柜制造企业可在设计时尽可能的优化开关柜结构,并做好各类规划、控制,实现材料成本的节约,并且,在健全机制的约束、激励下,企业采购及生产过程应当合乎有关标准、设计要求,此外,产品的质量检验及测试也尤为关键,不可疏忽,在全方位的控制管理下,生产的开关柜质量才可受到确保,并让使用安全性得到保证。
临床医学工程论文:谈临床医学工程在医院中的作用 1临床医学工程专业技术人员在设备管理中的作用 1.1集成 它是依据临床医学技术的需求,由多种医疗仪器设备组成一个系统,构成一个完整的技术平台,例如:一体化、数字化手术室的建设[2],是指将现代化数字技术应用在手术室工作环境中,并利用一些软硬件设施,实现与医院已有信息系统的集成,实现HIS、LIS、PACS中患者信息的共享;实时共享手术视频和医学影像资料,实现远程教学和远程会诊;规范和优化手术室及麻醉科工作流程,提高工作效率;实现手术安排及进展状况透明化,可对患者手术过程进行全程追踪;自动记录、存储术中大量的患者信息,并生成各种医疗文书报表,以备科研统计和医疗举证之用;加强麻醉、手术过程中器械、耗材、药品使用及库存等方面的管理;实现科室事务智能化管理;建立麻醉专家咨询及预警系统,提高麻醉质量,减少麻醉意外。这一复杂系统工程由医学工程部门制定计划和工程技术方案,并组织实施、监督和管理。 1.2预防性维护 随着科学技术的进步,临床所使用的医疗仪器的功能越来越强大,其本身的结构也更加复杂,利用医疗仪器对患者进行诊断治疗已经成为现代化医院对患者诊疗的重要手段之一;这就要求医学工程技术人员能够尽快排除医疗仪器的故障,使其恢复正常,满足患者的需要。现阶段医学工程技术人员维修工作难度也越来越大。笔者认为,医疗仪器的维修工作重点在于第一个“维”字,即对医疗设备进行维护保养,由于医院本身缺乏厂家的技术支持,医学工程技术人员自行维修的几率越来越小,这种情况之下只能依靠厂家售后服务来解决。但这并不是说医院就不需要医学工程技术人员,只是医学工程技术人员的工作重点要做适当的调整。根据全院医用设备的运行情况,医学工程技术人员积极做好医疗仪器的定期维护保养工作及预防性检修,把有可能引起医疗仪器故障的因素消灭在萌芽状态,降低医疗设备的故障率,进而延长医疗设备的使用寿命。例如我院皮肤科整形美容的一台激光机,过了保修期后,由于后续的保养工作做的不到位,激光光路里面有很多灰尘,这样以来就造成了激光能量的损耗;再者,由于长时间的使用,激光打在光路中的反射晶片上,总会造成反射晶片的损耗,时间久了晶片的反射率下降,这也是造成激光能量偏低的重要原因。如果医学工程技术人员能定期对激光机进行维护保养,校正光路,清洁光路里面的灰尘,那么激光能量在传递的过程中的损耗就会减小,这样本来需要两次烧灼的疤痕可能只需要一次就可以完成,从而延长激光机的使用寿命。 2临床医学工程专业技术人员在医院物流建设中的作用 物流管理是指依据物流专业理论与方法,采用医工结合的途径,认识医院中的物品(如:器械、耗材、试剂等)流动的规律,应用信息技术和自动控制技术实现现代管理。医院物流[5]研究的产品主体是药品、医用耗材、办公用品等大宗物资,是医院最主要的成本支出,其重要性对于任何医院而言均是不言而喻的。医院物流不能照搬其他行业物流的经验。医院物流研究的一个重要内涵就是库存管理和最佳批量模型。我院医疗器械管理科正在努力建设数字化库房,积极开展网上采购工作,这样就能极为方便快捷的采集到医用材料在院内流通的信息,将这些信息进行进一步的分析,从而摸索出一套适合本院现状的物流管理方法。 3临床医学工程在医院成本控制中的作用 物资采购是医院经济运营中的重要环节[6],在医院的成本管理中,导致医院医材采购成本过高的一部分原因是采购权较为分散,要解决上述的问题,临床医学工程人员就需要结合医院的实际情况制定一整套规范的控制措施和管理手段,来规范物资采购。首先就要将采购权回收,除了临床医学工程科(医疗器械管理科),其他科室不能够自己采购,必须要通过临床医学工程科进行购买。此外,医院要积极响应卫生部及其他相关政府机关的号召,使用那些参与卫生部或者其他政府相关部门招标中标入围产品,这些中标产品的价格比较规范合理,这样就能够在一定程度上降低医用耗材的成本。 4临床医学工程专业技术人员在医院科研中的作用 当临床工作人员在做科研时遇到工程技术上的问题,由临床医学工程技术人员协助解决。现代化医院已经不再是一个简单医疗机构了,它应该是集医疗、教育、科研为一体的综合性机构,临床医疗人员不断的进行理论和实验研究,发现新的生理病理现象,从中探索出一种新的诊疗手段,从而提高医院的医疗水平。随着医疗研究的不断深入细化,研究实验越来越复杂,研究实验需要借助越来越多的工程技术手段来进行,这就是通常所说的“医工结合”。例如一种新的音乐电针灸治疗仪的设计,这是当时临床的一个研究生申请的课题,单一的脉冲刺激容易引发人体的适应性和耐受性,影响治疗效果,因此想设计一种受音乐信号调制的脉冲治疗仪,通过脉冲刺激肌肉,并统计结果,看看是否有助于缓解人体的适应性和耐受性。而脉冲激发的电路部分则由临床医学工程人员根据临床所提的要求协助进行设计,从而产生出适合该实验需要的“量身定做”的脉冲信号,这便是一个比较简单的“医工结合”。 5展望 随着科技的发展和社会的进步,临床医学工程在现代化的 医院管理中所起到的作用已经越发的重要,虽然这个学科现在还很年轻,可能在医院所受的重视程度还不够,但它是一个新兴的交叉学科,是医院管理和临床医学技术的重要组成部分。笔者坚信在不久的将来,通过临床医学工程师的努力,临床医学工程的发展及其学科建设将更加完善,前景更加灿烂辉煌。 临床医学工程论文:对临床医学工程教学目的的研究 学生对临床医学工程的认识程度临床医学工程学科担负着医疗器械在医疗工作中的技术支持和供应保障的重任。学科需有完整的医学工程专业设置和人员匹配,形成从选型论证、质量控制、技术培训、风险管理,到维修维护、技术鉴定、资产管理的一整套完备的医学工程技术体系。然而目前学生对该学科没有一个明确的认识,因此也没有明确的课程兴趣点和就业意图,从而影响到学科的建设、教学质量以及学生将来就业方向的选择。经过调研生物医学工程专业学生对本专业情况的认识程度,我们发现62%的学生在报考专业时有盲目性,致使部分学生入学后发现专业与自己所期望的不符而产生迷茫和厌学的状况;50%以上的应届毕业生对医院在用的设备仅停留在了解一些或者只是听说过的程度上;80%的学生就业意向仍会选择与专业相关的公司或者医院,然而对职业生涯却没有明确的规划。为了提高临床医学工程专业学生对医疗设备相关课程的兴趣,认识到这些课程的重要性,明确就业方向,各大学和研究院根据自己的优势和特点,在课程设置和授课方向上做出调整,重点培养应用型人才。 1临床医学工程专业课程体系的调整 1.1医学院校临床医学工程应用型人才培养目标医学院校的临床医学工程应用型人才以医疗设备的全程技术管理、信息系统的维护、影像工程科等为主。通过4年专业学习,学生对于医疗仪器有比较深入的了解,侧重于理论的应用,能够对仪器进行基本的保养、维护和一般性维修;对于仪器的医学应用比较了解,在医生和仪器提供者之间起桥梁作用,承担部分仪器的高效使用、改造等任务。同时也可以成为医学仪器生产厂家的运行、维护、安装、研发等专业技术人才。 1.2专业课程以原理为基础,兼顾应用坚持“重人品,厚基础,强能力,宽适应”的人才培养模式[5],接受先进的理论和技术。专业课程设置可分以下几大类:医学仪器与图像处理类,包括电路、数字图像处理、传感器等;微机原理以及应用类,包括单片机、计算机原理及应用、医学信息系统等;医学基础类,包括系统解剖学、生理学等;生物医学工程专业课程,包括生物力学、生物材料、医学传感器等。教学以“学为主,教为导”的方法,采取启发式、讨论式教学[6]。授课以原理为基础,不要求复杂的公式推导,但是要有定性的概念,例如超声探头高频低频的应用差别。由于设备更新换代很快,无需纠结于某个特定型号的设备并研究其具体功能,应概括性介绍医学设备的应用。开设理论教学与实地教学相结合,与医院合作,组织学生到医院参观学习,请相关业务人员介绍医疗仪器和系统的软件以及硬件设备,及其实际运行情况,使学生有更直观的认识。 1.3引入医疗器械风险管理的概念,加强学生医疗风险意识在基础专业课程教学的同时,引入医疗器械风险管理的概念。表1为制造商对某设备风险的可能性评估。表格左列为危险的可能性分类,首行为危险的严重性分类,阴影区是可用性测试工程师优先考虑的内容。风险分为R1、R2、R3、R4、R5、R6等6个等级。医疗器械的风险管理贯穿于产品的整个寿命周期,在设备的使用过程中仍可能存在,因此医疗工程人员需要具有医疗风险意识。在教学中,引入医疗器械风险管理的概念,让学生了解医疗环境下多种因素都有可能造成医疗设备的使用风险,同时让学生感到学习临床医学工程在医院工作“有用武之地”。 1.4以研带教,直观认识医疗风险在理论学习的基础上兼顾研究和应用,培养学生科研能力的同时,加深学生对医疗风险的认识程度。例如,我们对RFID标签在高磁场下应用的安全性进行测评[7-8],通过实验发现,13.56M无源RFID标签作为患者标识,在1.5T磁场下持续使用对自身安全正确使用没有影响,但是其可能影响核磁成像的信号及噪声水平,形成伪影,见图1。由此可见,通过简单的研究发现临床环境中风险因素随时可能被引入。开展创新性研究实验,在培养学生思维逻辑能力、分析解决问题的能力以及科研实践能力的同时,提升学生对临床医学工程专业的兴趣,更有利于学生今后的择业意向。 2结语 临床医学工程作为生物医学工程的二级学科,涉及广泛。在教学过程中,我们力求避免学生学习的盲目性,有重点、分方向进行教学,以原理为基础,兼顾应用,科研带动教学,研究带动教育,以提高学生对临床医学工程的兴趣,认识其重要性,明确就业方向,促进学科发展,培养出真正满足社会需求的专业技术人才。 临床医学工程论文:临床医学工程人员在医疗设备管理中的定位及思考 临床医学工程人员在医疗设备管理中的定位及思考 美国临床工程协会( american college of clinical engineering,acce)为临床医学工程师下的定义:临床医学工程师是指将工程学与管理技能应用于临床医疗保健行业,来保障、帮助和促进患者的医疗和护理的人。医学工程师不但要负责设备的维修维护, 还肩负着设备质量管理和质量控制的重要使命[1]。医学工程人员与医生、护士协作共同维持着医院的临床医疗工作的正常运行并促进医院的现代化建设和发展。医学工程部门的职能定位如果不能适应高科技时代的发展,将直接影响着医学工程学科的发展甚至生存。 医疗设备的规范化管理是设备管理的基本点和着力点[2]。作为医疗设备管理的管理者和执行者的临床医学工程人员应在以下几方面进行提升:临床医学工程师工作主要定位于设备引进的全程管理;设备使用的质控和人员的质控管理;设备的保养与维修等方面。 1 设备引进的科学论证管理 1.1 依法进行医疗设备的采购。临床医学工程人员制定采购计划应遵循:(1)社会方面,采购计划以“施惠于民”为社会目的;(2)医院方面,采购计划以“物有所值”为衡量基准;(3)使用科室方面,采购计划以“物尽其能”为临床目的;(4)器械管理角度上,符合“性价兼顾”为采购原则。采购计划书的制定必须严格遵守国家医疗设备招投标法规和医疗设备合同法的法律、法规。 1.2 严控医疗设备的安装制度。严格遵守国家的相关法律和履行相应的合同,确保医疗设备质量与安全。医疗设备的验证必须由医院审计、纪检、医学工程、设备使用部门及供方代表共同现场开箱验收,须验收《医疗设备产品注册证》及相关的所有中文标识[3]。必须建立资质质控、验收质控、储存质控、使用质控、质量跟踪、原始记录等质量管理体系。入库须有检验报告单、生产日期。安装调试后,检查性能和各项技术指标须达到设计要求。 1.3 建立医疗设备档案。须正确填写设备商务档案:申请购置单;购置论证单;参数资料;购买谈判纪要;招标文件和中标通知书;营业执照、注册证、生产许可证、经营许可证、认证证书、计量许可证、压力容器制造许可证等;购置合同及配置清单;设备到货后的装箱单和安装验收报告。技术档案:设备的中、英文使用说明书及演示光盘;维修手册及光盘;设备的应用软件;设备重要维修或保养的工作单。 1.4 医疗设备报废档案管理。应依据法规,由档案室人员和设备档案管理员对报废设备名称、生产厂家、购置金额、购置时间、报废时间和档案销毁时间,然后由双方人员签字确认后方可档案销毁。如已经的报废设备的资料尚有留存价值,须在留存档案首页及文档中注明“设备已报废”和“档案继续留存” 2 设备使用的质控和人员的质控管理: 医学工程师应掌握设备的应用原理,保障设备本身的良好运行状态,设备参数的合理和优化设置是保证优质结果的重要因素。临床医学工程师发挥自己的长处,对医生和技术员进行指导充分发挥设备的软硬件功能得到具有良好信噪比、对比度分辨率、时间分辨率的图像。加强对医疗设备的质量控制,为病人提供最优质的医疗服务是医学工程师的重要职责。 根据《大型医用设备配置与使用管理办法》,医疗卫生机构应具备“医用设备配置许可证”、“医用设备上岗人员技术合格证”和“医用设备应用质量合格证”。临床医学工程师应对患者检查、治疗的适应症、禁忌症有必要的了解。医疗设备是用于患者检查和治疗的一种特殊设备,如出现错误操作或维修不当,会威胁到患者的生命。 医疗设备维修准入制度。维修人员必须熟知设备的原理和使用方法,保证维修后设备的安全性和精确性。例如,普通放射线检查中出现伪影和ct设备准直器的偏差,可导致误诊;放疗设备放射线束的尺寸,可导致放射治疗野超过应照射或低于应照射病变野的范围,会出现医疗事故甚至导致患者死亡[4]。医疗设备故障必须由经过医疗技术工程专业学习的维修人员进行维修,否则会导致错误诊断和医疗纠纷、乃至医疗事故。 提升临床医学工程师专业技术水平。工程技术人员必须掌握医疗设备的电工学、设备构造、放射物理学、辐射剂量学等理科学科。虽然厂商提供设备使用说明、故障分析、故障代码、设备保养和维修,但因设备故障所耽误的最佳救治时间是无法挽回的。临床医学工程师应基本掌握内科学、解剖学、放射生物学、放射诊断学等临床医学知识,及时与临床医师探讨医疗新项目、新技术,真正做到工程技术人员“人尽其才”和设备“物尽其用”。 3 加强医疗设备的保养制度和维修制度管理 医疗设备作为医务人员服务于患者的载体,医疗设备的安全性、精确性是设备的灵魂。设备不仅需要使用技师科学使用,更需要临床医学工程人员及时保养和维修。 加强医疗设备的保养制度。应“勤养少修”,确保设备有效运行。做到常规设备季检,急救设备月检,为每一台设备建立管理档案和设立管理员,及时做好记录并负责各设备的使用登记及日常保养。设备使用人员要进行日常和定期的保养,完成设备的外部除尘、加油、紧固及内部清洁等保养维护。进行定期预防性修理保养.必要时更换易损部件,保证设备的完好率和安全正常运行。严格交接班制度,确保设备的安全性和有效性。 强化医疗设备的维修制度,应急维修作为一线维修,要求随叫随到,马上解决。临床医学工程师须密切关注医疗设备的温度、湿度以及空气的清洁度等环境因素直接影响设备的运行质量。 制定切实可行的规章制度。建立健全《仪器设备管理制度》、《医疗设备的操作规程》、《医疗设备的维修制度》等[5]。明确指出维修机构的组织管理、领导者责任、维修人员责任细则、事故责任细则、维修经费保障等详细内容。 医疗医学工程部门学管理模式的最终目的是使医院能够保证为广人患者提供可靠的诊断和治疗。临床医学工程师定位的目的就是更好地推动医院医疗质量、诊疗技术、医德医风、科研教学、人才培养的发展。只有认真做好医疗设备的管理工作,才能符合医院发展的需要,有利于捉高医院在市场中的竞争力,使之立于不败之地。 临床医学工程论文:临床医学工程质量管理体系 1临床医学工程学科 在临床医学工程飞速发展的新形势下,医学工程学科的职能加入了新的内容,具体表现在以下方面: 1.1医疗设备 购前论证在选购医疗设备前,需要由临床工程师、医师共同对仪器性能进行论证,确保所购设备的合理性与经济性,以防盲目引进。 1.2设备运行前操作 针对新购医疗设备,使用前需要严格执行相关规范,确保新设备采购、到货安装、检测等一步到位,同时外修仪器使用前需进行质量验收检测,如电气安全测试、仪器功能等。 1.3临床医师培训 为确保医疗设备发挥出最大效能,临床工程师应加强医务人员培训工作,使其熟悉、掌握设备性能、原理、操作注意事项等,临床工程师有责任承担这一任务。 1.4医疗设备的检修 为提高临床工作的高效性,避免设备故障给临床工作、医院及患者造成影响,临床工程师队伍应定期对医疗设备进行预防性检修,及时发现漂移现象,并于第一时间进行处理,将安全隐患扼杀在萌芽时期。 1.5医疗设备的管理 加强医疗设备管理力度,有利于提高设备利用率,确保临床工作顺利进行。医疗设备管理:根据设备性能、使用频繁程度等进行分类,完善管理制度,分科建立账目;按要求统计各种数据,生成各种报表,分析其动态;对设备性能进行评估,开展成本效益分析工作。 1.6新技术的研发 加强临床工程师理论与实践培训力度,为临床医学工程新技术、新功能的开发奠定坚实的基础。但目前仅有少数医院开展相关工作,且多为教学医院。 2医疗设备质量控制体系的建立 2.1CE质量管理 近年来,医疗设备技术越来越复杂,质量管理及维修工作逐渐走上专业化、规范化之路,临床医学工程职能从单一的维修过渡到以预防性维修、周期性检测、安全监督、校正与调整为主要内容的质量控制模式。CE质量管理是一种循环管理过程,计划、执行、检查、处理等是其中重要的四个环节,按照正确的管理顺序形成良性循环管理。CE质量管理涉及面广,需要制定出健全的CE质量管理程序,从而提高CE工作质量,为医疗设备质量管理体系的建立奠定基础。2.2医疗设备质量管理体系的建立在临床医学工程中,为确保临床诊断、治疗及科研工作顺利进行,加强医疗设备质量管理与控制,建立医疗设备质量管理体系,有利于提高临床工作质量,实现医院最大化经济效益和社会效益。医疗设备质量控制体系包括三大部分,即医疗设备选购质量管理、医疗设备临床应用质量管理、医学工程保障质量管理。 (1)医疗设备选购质量管理 医疗设备选购质量管理的目的在于购入适合本医院应用的高质量、高性价比产品。目前,医疗设备原理较为复杂,影响其质量的因素较多,加强设备选购质量控制,从临床需求、对比论证、技术谈判和评估、医院入库检测等方面确保所购设备的质量。在设备临床使用前,需要对设备进行反复测试,确保设备运行参数均符合质量标准。 (2)医疗设备临床应用质量管理 在医疗设备临床运行中,加强医疗设备应用质量管理,有利于降低设备故障率,确保临床诊断及治疗工作顺利进行。为充分发挥出医疗设备的性能,临床工程师应加大对设备操作人员的培训力度,使其熟悉掌握设备操作流程、规范及注意事项,考核合格后方可上岗操作设备。医疗设备正式投入使用前,临床工程师与相关科室针对操作规程、国家相关标准等,制定出合适医院及科室的操作规范,明确正确的使用方法。医疗设备投入使用后,及时反馈使用中出现的问题,并详细记录设备使用情况,为设备质量管理控制提供重要的参考依据。 (3)医学工程保障质量管理 医疗工程保障质量管理的责任部门为临床医学工程部门,其主要职责是对设备购入至报废整个过程的质量管理,涉及到的主要工作为计量、检测、预维护和维修等。临床医学工程部门及人员应熟悉各个设备的性能、特点等,针对不同设备制定不同的质控措施,定期进行设备维护、检修,并详细记录每次工作数据,以此总结设备运行维护中的规律,为医院领导或管理人员实时掌握设备运行情况提供数据参考。 3总结 在社会经济飞速发展的新形势下,临床医学工程作为临床医学重要的组成部分,在现代化医院管理中的作用愈发重要。基于临床工程学科和CE质量管理,从医学设备选购、使用、维护等环节,建立临床医疗设备质量管理体系,进一步规范医疗设备使用行为,完善设备质量管理制度,提高医学工程科工作水平,为患者、医院、社会提供更加优质的医疗服务。 作者:岳彩法 单位:河南驻马店市159中心医院 临床医学工程论文:临床医学工程师继续教育工作思考 [摘要]介绍了临床医学工程师的工作职能和现状,探讨了继续教育工作的方向和方法。应用采样调查的方法,分析了13家医院医学工程科科主任及3家三甲医院医学工程科人员构成的基本情况,指出了目前临床医学工程专业继续教育工作具有的优势和所面临的问题。结合采样调查结果,分别从学科建设、技术保障等方面提出了继续教育的方式、方法,阐明了继续教育工作对提升医学工程学科实力、保障医疗安全的重要作用,指明了下一步的发展方向。 [关键词]临床医学工程师;继续教育;学科建设;医院管理 0引言 随着医疗事业的发展和医疗改革的持续深入,医疗行业面临着巨大的挑战和转变。在时代变革的要求下,实现医疗器械耗材的科学管理、医用设备的计量质控和医工结合的科研开发已经成为医学工程学科必须承担的学科任务。新的医疗行业模式中,医学工程与医疗、护理、临床药学已经并列为现代医院的四大支柱,是医院医疗质量、医疗安全的技术保障。如何实现专业职能转变,培养满足工作任务要求,掌握应用工程理论、软件技术,能够与临床共同开展应用研究的临床医学工程师是医疗事业发展赋予医学工程学科的新任务。 1临床医学工程师定义 美国临床工程协会将临床医学工程师[1]定义为:“临床医学工程师是指将工程学与管理技能应用临床医疗保健行业,来保障、帮助和促进患者的医疗和护理的人”。日本凡获得日本厚生大臣颁发的临床工程技士资格证书[2],在医师指导下从事生命维持装置的操作、维修保养和管理工作的人为临床工程技士。 2临床医学工程师的工作职责 按照临床医学工程师的定义及医疗行业的发展要求,必须重新评估和定位临床医学工程师的任务、职责。临床医学工程师的优秀任务不仅包括医疗设备的维修,还包括医疗设备的计量质控、应用安全管理、建立应急保障措施等[3-4]。 2.1设备的合理选型与优化设置 医疗设备及耗材的采购是医学工程学科的传统工作职能,设备采购过程中的选型关系到设备使用中的医疗质量,在设备参数确定中必须具有一定前瞻性,结合医院的规模、技术水平,充分考虑医院的发展趋势。采购的新设备应用于临床前,医学工程师应首先掌握该设备的应用原理,与设备厂家共同指导临床科室操作人员进行操作并且在日常使用过程中时常检查应用情况。 2.2医疗设备应用安全与不良事件监测 医疗设备不良事件是指获准上市的合格医疗器械在正常使用情况下,发生的或可能发生的任何与医疗器械预期使用效果无关的有害事件[5]。医疗设备事关医疗安全,虽然医疗设备在投入临床应用前都要经过国家相关管理及技术机构的安全验证和审批,经历临床应用验证,但在实际应用中由于医疗设备本身故障或操作不当等原因有可能出现对患者造成伤害的不良事件。 2.3故障应急维修和预防性维护 故障的应急维修和预防性维护是临床医学工程师的基本技能之一,关系到医疗设备应用安全与质量控制管理的关键任务,也是等级医院评审中明确要求医学工程部门必须限时完成的工作任务之一。作为临床医学工程师,大中型医疗设备是保障重点。必须和相关科室密切配合,关注大型设备的运行状态和环境。 2.4设备的计量与质控 《中华人民共和国计量法》规定了医疗设备的计量与质控工作是医学工程专业保障医疗设备安全运行时必须强制执行的工作职能之一。医疗行为侵权诉讼的举证责任倒置工作对医学计量工作提出了更新、更高的要求[6]。临床医学工程师与临床医疗工作者共同承担医疗风险。因此,定期做好国家规定的设备计量强检项目的计量检测,建立健全各种计量检测网络和督查体系,建立计量档案是临床医学工程师重要的工作职责之一。 2.5与临床需求相结合的科研开发 学科建设是科研工作必不可少的重要环节。医学工程学科作为医院医疗设备管理、维保部门,承担着大量日常工作。与科研院所相比较,其缺乏在理论基础等方面探索的时间和物质条件。但服务临床、与临床紧密联系是医院医学工程科和临床医学工程师的优势。只有实践和临床相结合,从临床实践中发现问题、解决问题才能够真正探索出一条具有学科优势的科研之路。 3临床医学工程师现状与继续教育工作 3.1人员构成 当前医院医学工程专业技术人员流失严重,人员数量少、技术力量相对薄弱是必须面对的现实情况。表1给出了13家医院医学工程科科主任基本情况构成。调查数据显示,在被调查的13家单位中,38.5%的医学工程科科主任所学专业为医学工程,84.6%的科主任具有本、硕士学历,年龄40岁以下占38.5%,具有中级职称的占76.9%。表2为3家三级甲等医院医学工程科工作人员基本情况构成表。数据显示3家医院的床工比分别为1.14%、1.58%、2.25%,人员数量普遍偏少,人均承担工作任务重;从科室分工来看,采购人员在个别医院所占人员比例有待优化;从学历来看,本、硕士人员已经成为工作主力;年龄构成各医院实际情况不同,比例有所不同。 3.2优势与问题 3.2.1行业优势 (1)人员学历构成方面:随着高等教育的普及,各个医院医学工程人员学历层次有了明显提升。40岁以下工作人员均具有本科以上学历,为实践技能的进一步提高奠定了一定的理论基础。 (2)人员年龄构成方面:40岁以下中青年已经成为医学工程专业领导、工作的主力军。在所有进行调研的医院中,中青年工作人员比例均处于较高水平,具有良好的学习能力和充沛的精力。以科主任为代表的医学工程技术人员普遍勇于接受新技术、新设备,且对国际前沿的技术与设备保持着强烈的学习和探索兴趣。 (3)工作方式方面:随着行业内交流的增多,各家医院医学工程学科互相取长补短,以医院等级评审为契机,建立并不断完善工作制度。工作职能明确、工作流程完善,考核、验收标准更具有可操作性。 3.2.2存在问题 (1)学科持续发展方面:从表1中不难看出在所调查的13家医院中医学工程科科主任存在专业不对口情况。当然,造成这种现象的原因是多方面的。在目前军地各级医院敏感岗位轮换制度的大背景下,如何在遵守行业规定的前提下保持医学工程能够可持续性发展,且作为医院的一个学科分支,如何拥有中长期发展规划、目标值均需每个单位医学工程专业的掌舵人进行认真的考虑和反思。 (2)职称构成方面:以科主任职称数据为代表,普遍存在医学工程科缺乏高技术职称等现象。这与目前医疗行业职称构成及评比体系有明显关系。当前各个医院普遍将工程类与医技类人员合并评比技术职称。在评比过程中,发表高等级文章、科技奖项、承担课题等均作为打分标准予以考核。相比较而言,工程类高水平期刊普遍影响因子较低,在医院环境中工程技术人员在奖项、课题方面不占优势。 (3)人员构成方面:各医院医工人员较医护人员学历仍然普遍偏低,在职硕士人数占据相当大的比例;从人员年龄结构来看,老中青比例在个别单位较好。若想在全行业内形成“传帮带”的良好发展模式尚有一定困难。 (4)人员数量方面:各医院床工比普遍较低。工作人员普遍较少导致医学工程人员人均承担日常工作任务繁重。由于人员数量及学历构成等多方面原因,大部分医院医学工程方面科研工作的开展举步维艰,大部分科主任有心无力,导致学科建设停滞不前。 3.3行业继续教育的模式探讨 3.3.1医学工程专业学科体系建设 学科建设关系到医学工程专业的长远发展、科室在医院的地位、医学工程专业所有工作人员能力素质的提升。从调查结果来看,虽然多种原因,现任医学工程科科主任中有大部分缺乏医工学科专业背景,但一个好的管理者若能够融合多学科专业知识,从崭新的角度解读专业需求,灵活应用管理技能和方法,能够起到触类旁通、事半功倍的效果。在科主任管理继续教育层面,各级医工学会能够也必须发挥积极主动作用。目前各级医工专业学会基本由各个医院、医疗机构科室负责人构成,借助专业学会平台,能够在科主任层面上开展专业论坛、管理经验交流、新技术探讨、行业发展动向等多种形式、深层次的交流。目前,部分医工专业学会已经意识到领导岗位轮转给行业发展带来的困难和挑战,并且进行了一定层次的学术探讨,在这方面值得进行更深层次的研究。面对新挑战、新任务,医工行业负责人的继续教育工作将作为重点和亮点深入、持续下去。 3.3.2与厂商相结合的新技术学习 随着知识更新速度的不断加快,新技术、新业务日新月异。若要提高技术保障能力,就必须不断掌握、接受行业发展新动向。邀请厂商进行专题技术讲座是开展医工人员继续教育工作的重要手段,能够达到双赢效果。通过讲座,工作人员既可以了解新设备的技术特点,又能快速掌握新设备的一般故障维修方法,能够使工作人员快速提高维修、保养能力,为新设备正常运行提供保障。 3.3.3临床实践能力的“传帮带” 动手能力是一名合格医学工程师必备的基本功。高学历不等于强动手能力。动手能力的培养也不是一朝一夕能够完成的。维修中经常碰到一些需要紧急处理的情况,应急处理只能靠自己解决,这也最能考验一名维修人员的理论知识和实际能力。医疗器械的数字化、信息化发展,对临床医学工程师的要求越来越高,从学生到合格的技术人员需要其接受终身的再教育。在实践能力的培养过程中,老同志的“传帮带”显得至关重要,维修经验的传授、故障原因的准确判定、理论与实践的结合必须在实践中不断磨合与培养。在实践能力的培养过程中,继续教育过程更多地体现在日常工作中的不断积累、磨炼。主题授课、拜师学艺、学科各部门轮转等可以作为继续教育的形式,参考美、日临床医学工程师的培训工作,各医院可以结合自身特点制订行之有效的细则,将老同志的经验和实践能力作为“传家宝”在新同志成长过程中不断传递。 3.3.4医疗设备不良事件监测学习与宣讲 对医疗设备不良事件的监测是为了保证医疗安全,协同生产厂家解决潜在的问题,最大限度地控制潜在的风险,以保证医疗器械安全有效的使用。然而在实际操作中,仍存在一些工作人员不敢、不愿上报相关事件的错误认知。究其根本原因是其对医疗设备不良事件监测本身含义、作用的不理解。该项工作已经得到了国家质量监督部门的重视,部分省市质检部门也已进行了省级会议培训。作为医院内部配合上级管理部门,可以将该项工作纳入院级继续教育专题项目,在医工技术人员内部进行培训,并可以向领导决策层、临床医护人员进行多种形式的宣讲,以利于工作顺利推进和开展。 3.3.5计量质控工作的深入持续 计量质控工作已经成为医学工程行业内公认的重要职能工作之一。在继续教育工作中主要可采取专题技术学习、会议培训、强制推行、重点检查等方式,力争使有条件的单位都具有专职技术人员。 4结语 时代的发展为临床医学工程工作者带来了新的挑战和机遇,建立有效的继续教育机制,培养医工结合的复合型人才,能够提高医学工作者为临床服务的能力、能够为医院增收节支、能够保证医疗仪器设备在医院使用过程中的安全有效,对维护医院的医疗安全具有重要意义。因此,医院应该结合行业和自身特点,发挥医工结合优势,积极探索具有自身特色的继续教育模式和方法。 作者:周龙甫 吴向阳 呼永河 单位:成都军区总医院医学工程科 临床医学工程论文:临床医学工程部发展策略 1临床医学工程部门发展现状 1.1体制不健全、职责不明确 自20世纪70年代我国建立临床医学工程学科以来,全国各级医院相继组建了临床医学工程科(部),但在管理体制上比较混乱,有的隶属后勤部门,有的隶属医技部门。在职责上差别也很大,有的只重视医疗仪器设备的采购,而忽视了仪器设备的功能开发和利用;有的只重视维修和日常管理,而忽视了仪器设备质量安全性、可靠性的控制和检测;有的甚至将总务后勤部门的水、电、气、机械等动力方面的维修掺杂进医学工程科的日常工作,使得医学工程技术人员不堪重负,这些都严重影响了临床医学工程学科的健康发展。 1.2领导不重视、重医轻工思想严重 目前,各级医疗行政部门的领导中,医学工程专业出身的很少,对此专业不甚了解,未能充分认识到医学工程科在医院发展中的重要性。同时,因为医学工程科不能像临床科室那样直接创造效益,往往造成领导院忽视医学工程技术人员在设备采购论证、应急抢修、预防性维护及质量控制等方面所带来的间接经济效益,对于医学工程科在人员配备、进修培训、职称评定等方面给予了限制。 1.3自身整体素质不高,技术水平参差不齐 据江苏某高校对4个省部分医院的调查,医学工程技术人员的学历结构为:研究生占1.8%,本科占12%,大专占33.7%,高中和中专占53.5%。湖南某高校调查30所医院医学工程技术人员的高、中、初级职称结构为8.4%,35.9%,55.7%tz】。不仅学历与职称结构不合理,而且真正医学工程专业毕业的人员占的比例也很少,许多现有人员未经过正规的医疗设备专业学习和培训,缺乏相关专业理论基础,知识面狭窄。随着现代医学的发展及各种新型医疗设备的引进使得医院迫切需要素质高、能力强、知识面广的医学工程通用型人才。 1.4在职培训工作落后,发展进步受限 一方面,由于编制人员较少,医学工程技术人员的日常设备维修及计量质控等任务较重,再加上这些工作不直接产生效益,管理层不予以重视,医学工程技术人员较少能获得与临床医生一样出去培训进修的机会。据调查显示,县以上医院64%的医学工程技术人员从未参加过继续教育。另一方面,目前我国医学工程技术人员的职称评定没有一个专门的机构和组织,往往是挂靠在其他行业。而职称考试很少涉及专业知识,职称评定也没有专业评委,导致一些医学工程技术人员的晋升困难,甚至晋升“无门”。在职教育培训、职称晋升及待遇得不到相应解决,造成了医学工程技术人员进取心不强或人才流失。 1.5制度守旧,积极性和能动性得不到充分发挥 由于历史原因,在大多数医院,医学工程科的主要职能定位在医疗设备的维修上,从而使得医疗设备在购买时没有医学工程技术人员的论证参与,以致许多性能没有充分开发,功能闲置。由于仪器设备的使用管理都在临床科室,经常出现不按章操作,不定期进行维护保养的情况,甚至带故障运行,造成更大的损坏;有的设备由于使用频繁,临床使用科室往往找借口阻碍医学工程人员对设备进行必要的检修和质量安全检测,从而使的设备的安全性和可靠性得不到保证。同时,由于医学工程人员的工作很难用指标直接量化,他们的劳动价值很能被凸显出来,工作性质和成效被低估,在劳务补贴方面往往与临床科室有较大的差距,从而导致医学工程部门的工作职能得不到充分体现,医学工程人员的能动性、积极性得不到充分发挥,工作效率不高。一 2临床医学工程部门需强化的主要职能 随着科技的飞速发展,临床医学越来越依赖高精尖设备与技术,临床医学工程师已经成为现代临床医学与工程学之间的桥梁,医学工程的学科发展也逐渐得以完善,医院对医学工程部门的重要性也越来越重视。我们必须抓住机遇,顺应医院的发展建设,满足临床医疗的需要,保障医疗设备使用的有效性和安全性。因此,作为临床医学工程部门,必须强化以下5个方面的职能。 2.1强化参谋职能。做好设备引进过程中的科学论证和把关工作 医疗设备的采购是一个复杂而又十分重要的过程,科学规范的采购必然会给医院带来巨大的社会和经济效益,否则就会给医院带来巨大损失。首先,在设备采购之前。要广泛征求意见,根据使用科室的实际情况和发展需要,对待引进设备的经济效益进行评估预测;了解不同厂商设备的性能指标、价格、维持费用以及此类设备在其他医院的运行状况等;对医疗设备的配置做出较为合理的方案,并写出可行性论证报告,为医院领导的决策提供有力的依据,从而确保所引进的设备既能满足临床科室的日常工作和科研需要,又不至于因为一味的贪多求全发挥不了设备的最大效益,造成资源浪费。其次,设备到货安装后,医学工程部门要依据合同条款,对设备进行验收检测,包括设备的软硬件指标、性能参数及电气安全等,以保证所购设备的安全性和有效性,降低源头风险。 2.2强化维修职能。做好设备的应急维修和预防性维护工作 应急维修也称一线维修,这是临床医学工程师必须具备的素质和技能。设备在使用工程中不可避免会出现各种故障,只有及时排除故障,才能保证设备安全有效的使用,满足临床医疗的需要。预防性维护(PreventiveMaintenance)是指周期性地对仪器设备进行维护保养和功能检查,动态观察设备的运行状况,它是对仪器设备的一种动态管理。随着越来越多的先进仪器设备应用于医院临床,对医疗设备的动态管理提出了更高的要求,作为医学工程技术人员,我们要将设备的维护管理模式由原始的被动抢修向预防性维护过渡,动态掌握设备有效生命周期中的运行信息(包括它的运行环境条件、技术参数指标、使用消耗状况等),做好记录,建立设备档案,并以此为依据对设备的运行情况进行科学的分析,制定可行的周期性维护保养方案,通过预防性的检修避免突发性事件,保证设备处于良好状态,降低设备的故障发生率,延长设备的使用寿命J。 2.3强化管理职能。做好设备的质量管理与控制工作 科技的发展极大地促进了医学技术的发展和进步,人们在应用新技术和新设备的同时,由于对其潜在的风险和临床应用质量安全问题认识不足,造成在医疗设备在应用中时常出现安全隐患、引发医疗事故、对患者或操作人员造成伤害的案例。这已经引起了人们对医疗设备质量与安全的广泛关注。近年来,医疗设备质量控制已成为医疗机构设备管理部门研究的一个重要课题。2006年,总后卫生部率先对医疗设备质量控制进行了试点和摸底,并于2008年6月下达了《军队卫生装备质量控制实施通用要求(试行)》及《军队卫生装备质量控制检测技术规范(试行)》的通知。2010年1月,国家卫生部颁发了《医疗器械临床使用安全管理规范(试行)》,其中明确指出,医学工程部门具体负责本医疗机构医疗器械临床使用安全管理和工程技术支持工作,这赋予了我们医学工程部门新的使命任务。我们要充分认识开展医疗设备质量控制工作的重要性,切实树立以临床为中心的观念,拓展医学工程部门的技术保障服务范围,通过制定医疗设备质量管理控制方针、目标、职责、程序、制度等,实现医疗设备在论证、采购、使用、维护、维修、退役等全过程的质量管理与控制,确保医疗工作质量,保证患者诊治安全有效,提高医院综合效益,从而推进医学工程学科建设,提升医学工程技术人员地位。 2.4强化培训职能。做好医护人员的安全培训与考核工作 随着越来越先进的医疗设备广泛应用于临床,在帮助医护人员诊治患者的同时,也要求医护人员必须掌握更多的知识,才能够很好地驾驭它们,任何一点小的失误,都可能影响到设备的正常运行,从而影响临床的诊断和治疗,严重时可能会造成误诊、漏诊,甚至威胁到患者的生命安全。因此,对医护人员进行医疗设备的操作规程、安全使用及维护技能的培训和考核,也是医学工程部门必须强化的一项重要职能。首先,要加强对医护人员进行使用操作技能培训和考核,促使他们在使用仪器设备时能严格按章操作,保证仪器设备的使用环境条件,尽量避免因设备操作不当引起的不良后果的发生。其次,要加强对医护人员进行日常维护保养知识的培训和考核,提高医护人员对设备仪器日常维护保养重要性的认识,增强其责任心,及时有效地开展维护保养工作,避免因日常维护保养不到位而造成仪器设备的损坏。再次,要加强对医护人员进行质量安全方面的政策法规教育,使他们对仪器设备的计量及质量控制检测的重要性有更清醒的认识,这样才能使他们更好地配合医学工程人员对设备开展计量检定和质量控制检测工作,保证医疗仪器设备使用的安全有效。 2.5强化学习职能,努力提高医学工程人员自身素质 学科发展的关键在于自身素质的提高,医学工程技术人员应走在医疗领域的前沿,及时掌握医疗设备的发展趋势和动态。今后医疗设备将朝着数字化、智能化、集成化、网络化方向发展,这就需要医学工程技术人员积极参加在职学习和培训,不断更新观念,改善知识结构,提高专业技术水平;同时,医学工程部门要进一步完善内部建设机制,优化人才队伍结构,积极引进优秀人才,建立一支德才兼备、掌握高科技专业知识、具有严谨科学作风、会管理、梯次合理的人才队伍,积极主动作为,用实际行动和工作业绩来改善和塑造自身形象,确立医学工程部门在医院不可或缺的地位和作用。 3小结 总之,要改善和提高医学工程部门在医院的地位,需要我们在现有条件下,正视困难和问题,明确学科定位,转变工作模式,强化职能建设,牢固树立为临床服务的理念,不断提高技术水平和学术水平,切实履行好岗位职责,只有这样,医学工程部f-j~/-能成为现代化医院的重要组成部分,才能为现代化医院的发展起到重要的作用。 临床医学工程论文:临床医学工程及其质量管理体系 1临床医学工程学科 在临床医学工程飞速发展的新形势下,医学工程学科的职能加入了新的内容,具体表现在以下方面: 1.1医疗设备购前论证 在选购医疗设备前,需要由临床工程师、医师共同对仪器性能进行论证[2],确保所购设备的合理性与经济性,以防盲目引进。 1.2设备运行前操作 针对新购医疗设备,使用前需要严格执行相关规范,确保新设备采购、到货安装、检测等一步到位,同时外修仪器使用前需进行质量验收检测,如电气安全测试、仪器功能等。 1.3临床医师培训 为确保医疗设备发挥出最大效能,临床工程师应加强医务人员培训工作,使其熟悉、掌握设备性能、原理、操作注意事项等,临床工程师有责任承担这一任务。 1.4医疗设备的检修 为提高临床工作的高效性,避免设备故障给临床工作、医院及患者造成影响,临床工程师队伍应定期对医疗设备进行预防性检修,及时发现漂移现象,并于第一时间进行处理,将安全隐患扼杀在萌芽时期。 1.5医疗设备的管理 加强医疗设备管理力度,有利于提高设备利用率,确保临床工作顺利进行。医疗设备管理:根据设备性能、使用频繁程度等进行分类,完善管理制度,分科建立账目;按要求统计各种数据,生成各种报表,分析其动态;对设备性能进行评估,开展成本效益分析工作。 1.6新技术的研发 加强临床工程师理论与实践培训力度,为临床医学工程新技术、新功能的开发奠定坚实的基础。但目前仅有少数医院开展相关工作,且多为教学医院。 2医疗设备质量控制体系的建立 2.1CE质量管理 近年来,医疗设备技术越来越复杂,质量管理及维修工作逐渐走上专业化、规范化之路,临床医学工程职能从单一的维修过渡到以预防性维修、周期性检测、安全监督、校正与调整为主要内容的质量控制模式。CE质量管理是一种循环管理过程[3],计划、执行、检查、处理等是其中重要的四个环节,按照正确的管理顺序形成良性循环管理。CE质量管理涉及面广,需要制定出健全的CE质量管理程序,从而提高CE工作质量,为医疗设备质量管理体系的建立奠定基础。 2.2医疗设备质量管理体系的建立 在临床医学工程中,为确保临床诊断、治疗及科研工作顺利进行,加强医疗设备质量管理与控制,建立医疗设备质量管理体系,有利于提高临床工作质量,实现医院最大化经济效益和社会效益。医疗设备质量控制体系包括三大部分,即医疗设备选购质量管理、医疗设备临床应用质量管理、医学工程保障质量管理[4]。(1)医疗设备选购质量管理医疗设备选购质量管理的目的在于购入适合本医院应用的高质量、高性价比产品。目前,医疗设备原理较为复杂,影响其质量的因素较多,加强设备选购质量控制,从临床需求、对比论证、技术谈判和评估、医院入库检测等方面确保所购设备的质量。在设备临床使用前,需要对设备进行反复测试,确保设备运行参数均符合质量标准。(2)医疗设备临床应用质量管理在医疗设备临床运行中,加强医疗设备应用质量管理,有利于降低设备故障率,确保临床诊断及治疗工作顺利进行。为充分发挥出医疗设备的性能,临床工程师应加大对设备操作人员的培训力度,使其熟悉掌握设备操作流程、规范及注意事项,考核合格后方可上岗操作设备。医疗设备正式投入使用前,临床工程师与相关科室针对操作规程、国家相关标准等,制定出合适医院及科室的操作规范,明确正确的使用方法。医疗设备投入使用后,及时反馈使用中出现的问题,并详细记录设备使用情况,为设备质量管理控制提供重要的参考依据。(3)医学工程保障质量管理医疗工程保障质量管理的责任部门为临床医学工程部门,其主要职责是对设备购入至报废整个过程的质量管理,涉及到的主要工作为计量、检测、预维护和维修等。临床医学工程部门及人员应熟悉各个设备的性能、特点等,针对不同设备制定不同的质控措施,定期进行设备维护、检修,并详细记录每次工作数据,以此总结设备运行维护中的规律,为医院领导或管理人员实时掌握设备运行情况提供数据参考。 3总结 在社会经济飞速发展的新形势下,临床医学工程作为临床医学重要的组成部分,在现代化医院管理中的作用愈发重要。基于临床工程学科和CE质量管理,从医学设备选购、使用、维护等环节,建立临床医疗设备质量管理体系,进一步规范医疗设备使用行为,完善设备质量管理制度,提高医学工程科工作水平,为患者、医院、社会提供更加优质的医疗服务。 作者:岳彩法 单位:河南驻马店市159中心医院 临床医学工程论文:临床医学工程术语起源与分析 术语的研究起源悠久,本文旨在通过科学的方法,以术语的发展历史为主线,讨论术语研究的意义和其规范化后对于本学科发展的贡献价值,并结合术语研究目前的发展实际,讨论术语研究过程中可以使用的推广方法。 1.术语的定义 术语一词是指在特定学科领域用来表示概念的称谓的集合,又称为“科技名词”。它具有专业性、科学性、单义性、系统性的特点,从使用范围分纯术语、一般术语和准术语。在上世纪30年代初,出现了专门研究术语和术语基本规律的交叉边缘学科—术语学。而从确立术语学的理论、原则和方法后,这些原则和方法开始广泛应用于各个专业领域的术语规范工作。 2.我国术语学的发展历史 早在汉唐时期的佛典翻译就吸收了大量梵文的佛教术语,是国内术语研究的鼻祖,为了解决意译和音译问题,玄奘提出了“五不翻”原则。后在晚晴时,出现了医学术语的译介,这些译介担当了晚晴中国社会西方医学理论传播的重要媒介[2]。建国前在中国从事传播和术语媒介翻译工作的主要是在华新教传教士。他们在这一领域做出诸多贡献。对于新教传教士在西医术语的译介上所做的工作,医学史、中西交流史等方面的书籍均有所触及。在近二百年间,西学传播之主体为欧洲耶稣会士,他们翻译了大量西方科学书籍,大多涉及天文、数学等方面,但西医书之翻译著作则很少,二百余年仅得两部汉文解剖学著作,即邓玉函译(JeanTerrenz,1576—1630年)《泰西人身说概》、邓玉函、罗雅谷(GiacomoRho,1593—1638年)、龙华民(NiccolòLongobardi,1565—1655)译《人身图说》。而在1858年,英国人合信根据他所翻译的西医书籍,编纂了《医学英华字释》,他所翻译的一系列小型教科书和英汉术语列表是以中文创制科学的医学术语的首次严谨尝试,这些译著出版于1850年至1858年之间。这表明合信既是首个向近代中国翻译介绍西方医学理论的传教医生,也是对医学术语的中译问题加以特别关注的第一人。 建国后的1950年成立了以当时的科学院院长郭沫若为主任委员的学术名词统一工作委员会。1985年经国务院批准成立了全国自然科学名词审定委员会,现更名为全国科学技术名词审定委员会,简称全国名词委[3],它是代表国家对科技名词进行审定、公布和管理的权威性机构,国务院1987年曾明确批示,经全国自然科学名词审定委员会审定公布的名词具有权威性和约束力。20世纪90年代初,国际上又一次修订关于术语的标准,中国作为ISO/TC37的成员,由原国家标准局组建成立的全国术语标准化技术委员会主持术语的标准化建设工作,组织制定了指导术语工作的基础标准,即《确立术语的一般原则与方法》、国家标准代号GB10112、《术语标准编写规定》、国家标准代号GB1.6等国家标准。这些标准所确定的工作原则与方法以现代术语学思想和实践为依据,其中提出的原则具有通用性,适用于各个知识领域,当然也包括社会科学领域的术语工作。规范术语及其定义是标准化基础领域工作的重要组成部分。 3.医学术语与工程术语的边缘效应 临床医学工程术语是医学术语与工程术语的交叉学科,临床(医学)工程(ClinicalEngineering,CE)学科是应用工程理论、技术、医工结合的方法,研究和解决医院中有关仪器设备、医疗器械、应用软件和医用耗材的技术管理与应用、工程技术支持、安全、有效和质量保证、与临床共同开展应用研究等方面的新兴的交叉学科。临床(医学)工程已经与医疗、护理、临床药学并列为现代医院的四大支柱,是医疗质量、安全和效率的必要技术保障。为研究医学术语,我国已经建立了多个专业性的中西医术语数据库,这些术语数据库大多通过这些专业的专家进行创立,其权威性毋庸置疑,而临床医学工程作为新兴学科,尚不属于本学科的术语数据库。作为医学和工程学的交叉学科,工程术语包含了电子工程、机械工程等多种术语结构,大多用于工程技术人员的技术沟通。在临床医学工程术语中,工程学术语参照意义大于医学术语,但与医学术语相比,医学术语更加容易与临床沟通。本人认为在编制临床医学工程术语时,可以优先考虑采用医学术语的释义,在医学术语的释义中应考虑如何表达工程学的释义,使术语本身既能兼顾两种术语的优点,又能达到丰富医学工程术语的含义的效益,使临床医学工程技术人员在使用术语时具有更大的发挥空间。 4.临床医学工程术语编制原则 临床医学工程术语的编制需要考虑以下六种原则: 4.1单名单义原则∶术语编制应先检查有无同义词,并在已有的几个同义词之间,选择能较好满足对术语的其他要求的术语,在医学术语和工程术语之间,优先选择医学术语的释义。 4.2顾名思义原则∶又称透明性。术语应能准确扼要地表达定义的要旨。 4.3简明原则∶信息交流要求术语尽可能的简明,以提高效率。4.4派生原则∶基本术语越简短,构词能力越强,其派生的词含义也就越是丰富。 4.5稳定原则∶使用频率较高、范围较广,已经约定俗成的术语,没有重要原因,即使是有不理想之处,也不宜轻易变更。 4.6合乎语言习惯原则∶术语要符合语言习惯,用字遣词务求不引起歧义,不要带有褒贬等感情色彩的意蕴。 5.目前临床医学工程术语研究存在的困难 5.1作为一个重要的学科性建设内容,没有一个统一的组织来进行术语的编制工作。虽然临床医学工程作为一个全国学科性组织,成立已经有20年,但组织的建设和术语的编制远慢于其他学科的建设。因为在整个医疗卫生的服务过程中,对于临床医学工程的重视是近年来才逐步发展起来的,起步所需的时间要比其他学科长,这与临床医学工程在医疗系统内的职能转换过程有很大关联,所以作为学科中一个重要环节,术语研究也就滞后于其他医学相关学科,至今没有一个属于本学科的术语库。在同行交流时,存在着明显的术语交流障碍,学术文章中存在大量的不同用词,造成了这些学术文章无法完成它的指导作用,不利于提升学科学术形象并阻碍了多学科融合的可能性。 5.2作为术语的编制,需要一个专门的专家组[5]。由于临床医学工程是一门交叉性学科,因此专家组不但应当包含本行业内的临床医学工程专家,还应当包含医学专家和工程学专家。在专家组的基础上,还要有国家的标准化组织协助完成编制工作,将其上升到一个标准的高度。因为这是一个纯公益性的工作,其工作量巨大,联系范围广,如果没有国家对学科建设的支持,单凭一个组织或几个人是无法完成这些工作。 6.临床医学工程术语研究的意义 术语普及后,可以重新认识和观察设备,通过新的发现和临床沟通进一步开发和应用,可以使医院的设备效益最大化。同时,临床医学工程术语的研究极大地方便了学术间交流,也给大众和专业技术人员提供了一个平台,能够更好地了解临床医学工程的内容。规范临床医学工程术语还有实际的应用意义。在日益纷繁的医疗设备市场上,很多厂家采用模糊设备术语的方式来夸大设备的性价比和借此蒙蔽购买者,使购买者最终买到的是价高质次的商品。而且当购买者发现问题时,由于无相关术语约定的支持,只能适用其厂家的标准,这样使得购买者在维权时遇到困难。因为无此专业的相关术语,在实际操作过程中,我们往往选择偏离这些容易造成误区的指标,而这些指标往往是设备的部分关键指标,厂家为了在招标中占有优势,有意模糊术语,造成购买者无法真正购买到在这一技术上具有优势性能的设备,从而形成了经济学上的“劣币驱逐良币”效应。建立临床医学工程的专有数据库可以使招投标中购买者对指标能做到有据可查,有规范可依,这是一项利国利民的事情,并将因此带来巨大的社会效益。 7.临床医学术语的推广方法 7.1通过媒体进行传播。首选专业期刊,还可以通过一些报纸、视频、网站等方式进行术语的推广,使尽可能多的人知道这些术语。好的术语推广也必将能带来学科的飞跃式发展。 7.2通过学术会议推广。在召开学术会议时,要求会议论文均须使用临床医学工程术语,并纠正一些不规范的用语习惯,在每期学术会议论文集中增加临床医学工程术语勘误,节选常见的术语使用错误,让临床医学工程技术人员了解正确的用法,逐步规范术语使用。 临床医学工程论文:医院临床医学工程革新发展探索 随着科学技术的发展,特别是医学科技及生物医学工程的飞速发展,大量现代化的医疗设备进人医院,迅速改变着医院的面貌,对医院降低医疗成本,提高医疗服务质量,起着越来越重要的作用。如何对医疗设备健全管理和有效利用,如何解决工程技术在临床中的应用,为此在医院出现了相应的服务部门—临床医学工程部,其任务是在临床医学中运用现代利学知识和工程技术,应用医学工程的成果为医疗提供服务。主要职能是负责各种医疗设备的选购、调试、检验、管理、维修和咨询工作,培训使用人员,确保设备使用安全可靠,并结合临床科研和医疗的需要,承担部分医疗设备的开发、研制工作,临床医学工程部是现代医院必不可少的技术管理部门,临床医学工程师与医生和护士共同构成现代医院的三大技术支柱。 由于临床医学工程在我国医院中还是一个新生事物,出现和发展也只有十余年的时间,在其发展过程中不可避免地面临着不少问题需要解决。下面我们结合国外临床医学工程发展状况和我国临床医学工程发展现状,就我国临床医学工程的改革与发展进行一下探讨。 国外临床医学工程发展现状 美、欧、日等国在七十年代开始发展临床医学工程,经过二十多年的发展,目前这些国家95%以上的医院设置了临床医学工程部门,并通过立法的形式确立了临床医学工程人员这一职业,而且具有完备的临床医学工程人员教育及资格考试制度,以确保临床医学工程人员素质,提高临床工程服务质量。 在美国等临床医学工程发展较快的国家中,临床医学工程部门已成为医院一切医疗设备的责任者,不仅有权处理所有与医疗设备有关的事务,而且参与医院的管理与决策,是与医务部门和护理部门同等重要的机构。 以美国MGH(麻省总医院)为例,其医学工程部由副院长级领导人负责,下设工程部和临床设备服务部,工程部负责临床辅助研究和新仪器的开发与制作,并拥有相当于中小企业水平的设备条件。临床设备服务部负责与临床有关的工程技术服务工作,下设有维修与应用两个分部。在美国临床医学工程部门人员由临床工程师(el主n:CalEngineer)、l陆床工程技师(又称生物医学设备技师,BiomedicalEqaipmentTeehniCan)两部分构成。 临床工程师主要负责综合管理,包括业务计划,仪器评价,安全监测,质量保证,研究、设计、教育、咨询等;临床工程技师主要负责操作,在临床工程师的领导下,完成具体的仪器操作、故障处理、检验、修理及制作。在日本,临床工程技师主要负责临床仪器的操作。临床工程师一般为工科大学毕业或硕士毕业,并有几年工作经验,临床工程技师一般为工程学科短期大学毕业(相当于我国专科院校),并具有一年以上工作经验。临床医学工程部门的人员数量一般是根据医院的性质(教学、非教学,营利、非营利性等),医院的规模,医疗设备的固定资产额,以及维修业务特点(院外维修为主与院内维修为主)等因素而定。一般100张床以下的医院为1.4人,250一500张床的医院为5.9人,1000张床以上的医院为17.2人,技师与工程师比例为3:1,每个工程人员平均负责仪器数为500台,平均对应床位为81张。 我国临床医学工程发展现状 我国临床医学工程起源于20世纪7。年代中后期,当时大部分是药品器械一个部门,人员多为老工人、无线电爱好者,主要任务是负责医疗器械的日常维护。进人八十年代中后期,随着改革开放的深人,特别是医学科技及生物医学工程快速发展,大量的高、精、尖医疗设备进人医院,促进了临床医学工程的发展,大部分临床医学工程部门成为独立的机构,同时大量巫画画纂亚亚亘亘夔的大专院校毕业生进人这一部门,给临床医学工程带来了活力,临床工程人员在医院现代化建设中做了大量的工作,在合理采购配置仪器,保障仪器安全可靠运转,降低医疗成本,增加医院效益,提高医疗服务质量方面起着越来越重要的作用。 但是由于临床医学工程在我国还是一个新生事物,仍然处于’创业”阶段,在发展过程中仍然面临着不少困难和问题,具体表现在: 制度不健全目前我国还没有一套完整的医疗设备管理法规,也没有临医学工程人员法(如临床医学工程人员上岗证与相应的资格考试制度、职称评审规定、责任和任务等),虽然卫生部颁布了’l大型医用设备配置与应用管理办法”等规定,但真正落实到基层执行的差距较大。 管理不完善目前医院对临床医学工程部门的管理较为松散,认为其好像是可有可无的部门,对临床医学工程人员应该干什么没有明确的目标。具体表现在医疗设备购置、评估、决策方面很少有工程人员参与,从而导致了有些医院医疗设备盲目购置,利用率低、资源浪费严重等问题。 临床医学工程人员与临床医务人员沟通不够,仅仅充当”维修工”角色,没有真正发挥医工结合为临床诊疗、研究提供工程支持的作用。 相当数量的医院中临床工程部门极象”养老院’l,闲置人员较多,能够真正为临床提供工程支持的临床工程人员还较少,需培养和补充新生力量,另外,医院对临床工程人员地位、待遇、业务培训方面重视不够(例如职称评定歧视,没有进修教育机会等),极大地影响了工程人员的积极性,因而造成了大量人才流失。 一些医院临床医学工程部门领导素质、业务水平不够,缺乏对临床医学工程发展的长远规划,对临床工程怎么发展心中无数,因而阻碍了本部门的发展。 加强创新,深化改革,加速我国临床医学工程的发展 由于受各种条件的限制,我国临床医学工程发展模式和发达国家有所不同。临床医学工程如何在医院现代化建设中发挥应有的作用,如何真正成为医院的重要一员,我们认为只有加强创新、深化改革,才是我国临床医学工程生存发展之路。 制度创新应尽早立法建立”医疗设备管理法’、及”临床医学工程师法”使医疗设备从购置、安装,功能开发、使用、维修、质控到更新和报废制度化,使临床医学工程师权利、责任、利益明确,给临床医学工程的发展创造一个规范的环境。 管理创新要从行政管理向市场化管理转变,就是使临床工程服务社会化。为适应我院后勤服务社会化的改革需要,我们临床医学工程部门也应做相应市场化运作准备,具体操作是将临床医学工程科分为管理部、设备租赁部、技术开发部、技术服务部。管理部负责计划采购,器材仓储;设备租赁是我们新开发的一项服务功能,就是把院内一些共性设备如监护仪、呼吸机等实行租赁制,这样不仅节约了大笔购置资金,而且提高了仪器利用率;技术开发部的任务是和临床合作进行一些设备功能的开发,和科研机构合作开发新仪器设备,技术服务部主要承担了原来的维修服务功能,但意义有所不同,现在不仅承担院内维修,还进行院外维修服务,并且将原来厂方承担的合同维修,现在则由自己来承担,同时做一些厂家区域性授权维修,这样不仅节约了大笔维修费用,而且还有创收,两全其美。以上院内服务资金流通过院内内部支票结算,职工工资、奖金,用服务收费来支付。经过一年的模拟运转,效果相当明显,明年将正式运转。 技术创新‘,科教兴国”是我国的一项基本国策,最近国家又提出了’‘关于加强技术创新,发展高科技,实现产业化的决定’l,对于人才济济的医院医学工程部门,作为工程技术与临床医学之间的桥梁,应该为民族医学工程事业做出贡献。随着计算机技术和信息技术的发展,现在医院现代化的热点是医院信息系统的建立,国家又提出了”金卫”工程的规划,我们根据我院实际,与临床入员联合协作,开发出了实验室信息管理系统、计算机网络影像信息系统、远程医疗系统等产品,代替了昂贵的市售产品,为医院节省了大笔资金,下一步我们将进一步完善这些产品,争取早日实现商品化。 随着卫生事业的改革深化,医院现代化的快速发展,作为现代化医院中的技术服务部门,临床医学工程作用越来越显著,医院的发展一刻也离不开临床医学工程的支持,从国清出发,参照国外经验,建立具有中国特色的临床医学工程模式,应该提到我国医院管理议事日程上来了。 临床医学工程论文:临床医学工程师培养机制探究 【摘要】 本文介绍了现代临床医学工程师的概念与职责,结合承德医学院生物医学工程本科专业临床工程师的人才培养机制进行了探究,对医学院校开设生物医学工程专业的课程体系即规范化培养进行了研究,为新专业的开办提供了理论支撑,同时针对临床工程师的规范化培养提出了几点建议。 【关键词】 临床医学工程师;课程体系;培养机制 随着科学技术的发展和医疗卫生事业的进步,光、机、电、计算机等各方面高精尖工程技术不断应用于各种先进的医疗仪器,用于对疾病的预防、诊断、治疗和监护的同时,设备的操作难度大大增加。由于医疗仪器的误操作、故障造成的医疗事故也与日俱增。因此,临床工程师作为一个新兴学科被广泛应用于临床环境,为临床工作中医疗设备及仪器的正确安全使用提供必要的技术服务。目前,我国临床医学工程师的培养起于生物医学工程专业,已有多所高校开办相关专业,总体来说综合性大学偏重于生物信息处理、电子信息工程及计算机方面,而一些医学院校则更侧重于生物力学、生物材料、医学电子仪器等领域。各个高校依托自身重点学科及师资力量开办此专业,培养目标及培养模式不尽相同。比较而言,医学院校培养独具医学教学、实训及就业等优势,培养新型的临床医工人才责任更重。 一、临床工程师的概念与职责 临床工程师是应用工程理论、技术和医学结合的方法研究并解决医院中有关医疗器械、应用软件的技术管理与应用,给予工程技术支持和安全有效的质量保证,与临床共同开展应用研究等方面的医学工程人员。临床工程是一门跨学科、在多种背景下实践的学科,临床工程师作为问题的解决者,工作在复杂的人类系统和技术系统环境中,已经成为现代临床医学和工程学之间的桥梁,与医生、护士协作共同维持着医院临床医疗工作的正常运行并促进医院的现代化建设和发展。现代临床医学工程师的职责和任务不能局限于设备的维修维护,而是要将工程学和实务知识与临床医学紧密结合起来,保障与工程设备等有关的一切医疗活动,工作重点应该从单纯的维修转移到设备使用过程中的应用安全与质量控制上。 二、规范化临床工程师培养机制的探究 1.我国临床工程师的发展现状目前,我国临床工程师队伍总体素质偏低,在人员的质量和数量上都远远滞后于发达国家。调查发现,目前我国医疗系统中的临床工程师大多为非专业人员,本科学历以上人员凤毛麟角,甚至很多医院采用的是电工、技工等转业人员,知识水平参差不齐,难以有较大的发展,因此大多数医院设备科的工作只停留在安装设备的验收、故障维修及设备报损评估工作,缺乏对设备购置前的考察评估、使用中安全性和有效性的控制管理、维修保养中的事前维修,主动维修力度不够。临床工程师是医院高科技工程技术的从业人员。一个即将从事临床医学工程工作的人员必须掌握相关的电子、计算机以及医学知识,再加上系统的培训才能将在校期间所学的基础知识较好地应用于实践工作中。 2.临床工程师的在校培养(1)在校培养课程体系建立。面向临床工程师的专业人才的培养应具备职责界定所要求的系统的理论知识。目前各高校培养临床医务人员时,由于专业设置和时间限制,工程基础较差,对设备的原理、结构难以掌握,操作、使用和维护都存在一些问题,因此,专业课程体系应注重相关工程技术的学习。从类别划分,设置了基础科目、专业基础科目和专业科目3类共39门必修课程。基础科目:包括人文科学课程及基础医学和临床医学课程。使学生在树立科学的世界观、人生观的同时通过系统学习生物医学知识,能够从生命系统着眼发现问题、理解问题,再利用工程学技术方法解决问题反馈于临床。精密医疗仪器的设计、修改和维修是临床工程师的主要职责之一。这就要求工程师熟悉所修仪器的工作原理,并能够依据图纸资料了解电路结构、元器件性能参数,分析电路功能,掌握所用仪器具体使用方法。专业基础科目:分为数理类课程和电子电工类课程两大类。通过数理类课程的学习掌握生命系统数学建模的过程以及数据分析的能力、熟悉掌握计算机科学与技术的基本知识和编程技能,进而进行医疗设备的硬件和软件维护。通过电子技术类课程的学习熟悉电路的原理组成、电路图分析、常用电子元器件的性能及测试,仪器和设备的电气安全和环境安全等知识。专业科目:分为医学电子仪器设计、生物医学信号及图像处理技术、常见医学诊断设备(成像设备、检验设备)的原理和组成、医学仪器故障诊断与维修技术、医院医疗设备采购实务共五个模块。实践科目:分为校内实训和临床实习两部分。通过电装实习让学生掌握基本的电子线路、电路图及电子焊接的相关知识,培养学生电路故障测试、分析及排除的能力,以医学仪器中小模块电子线路为基础,结合教学分析夯实基础。采购一些价位较低的新设备如心电图机、麻醉机、超声诊断教学仪器等,侧重于向学生演示正常工作过程及结果分析,一般作为专业课程的验证实验,可与故障仪器形成对比,尽量不宜拆卸。另外,去院设备科或医疗器械公司收购医淘汰的设备,要求这些设备结构完整,能对照讲解结构、工作过程,最好能通电运行。这类仪器的优势在于可以多次拆卸,让学生观察认识内部器件,练习寻找故障及简单故障的排除。在学生掌握了医疗仪器各个模块的原理知识后还需针对专业特点设计综合实验。建议依托高校临床学院的实习基地,合理安排学生的实习课程,建议尝试小学期授课制,第一学年学期末即到医院设备科、影像科见习,明确专业方向,提高学习兴趣。在第四学年实习期安排到实习医院的多科室轮转实习,深入理解临床工程师的岗位职责,将所掌握的知识向基础技能转换。(2)高校培养的几点建议。①加强师资队伍建议,独立医学院校缺乏必备的理工教育资源基础,致使建立这种交叉学科的专业有很大困难。已经建立了该专业的独立医学院校,因为学科基础较为薄弱,影响医学工程师的培养质量。医学院校应抓住机遇广纳贤良,提高学校的综合办学水平。同时加强师资相关医工理论及实践知识的后续培训,采取走出去、引进来的方式,加强与对口院校的进修学习联系,重视与实体公司的科研技术交流合作,达到更新教学知识、积累经验、熟练技能、提升教学科研能力的目的。②积极促进开展专业教材改革,生物医学工程不是简单的医学和工学的叠加,在授业的过程中不断改革教学内容,强调自然科学与医学工程专业教学内容中体现理工医交叉融合的特点。③加强虚拟实验平台建设,以虚拟化技术为基础,来构建综合IT资源管理、实验环境管理和实验教学管理的实验平台。 3.临床工程师的在职培养近年来,我国对医疗卫生行业的规范化管理逐渐加强,目前已有多个省区开设了面向临床医学工程师的卫生人才评价考试,共四个考试科目,每部分都有相应的考试范围要求。其中一部分理论知识在高校培养中获取,还有一些则需要在工作实践中累积。(1)多方面提高临床工程技术人员的职业素养。临床工程技术人员应多参加业务学习,定期参加厂商、经销商、维修公司等组织的培训,参加与临床工程相关的学会和会议,利用网络资源和医院资源学习,及时关注国内外临床医学工程相关的最新发展动态;(2)转变职能,多元化发展。临床工程师应该从现有的单纯维修保养的职能模式中解放出来,不断向欧美等发达国家学习经验,逐步实现临床工程师专业职能,完成医疗设备从引进前的评估论证、标书书写、招标采购和引进后的安装验收、使用过程中的质量控制和管理、维修、维护直到最后的报废处理等。 三、结语 临床工程师的培养要以工程技术运用为着眼点,结合临床需要探讨必需课程的教学、教材、实验以及实训,才能更好地学以致用。培养机制的完善还需出台相关的政策法规,在医院设立临床工程师职务,实现统一的资格准入机制,从而进一步提高临床工程师的综合素质。 作者:刘艳丽 高小涛 许士奇 单位:承德医学院生物医学工程 临床医学工程论文:医疗救援与临床医学工程的探讨 1应急医疗救援概念和保障范围 应急医疗救援保障范围应急医疗救援保障涵盖了平时自然灾害、非自然灾害(人为事故灾害、恐怖袭击)等医疗救援,在战时的应急医疗救援还包含各种武器所致的战创伤。比较常见的有以下4种情况。1.2.1自然灾害天文灾害、气象灾害、海洋灾害、地质灾害、生物灾害、森林火灾等。地质灾害包含地震、泥石流、滑坡等。1.2.2事故灾害火灾、放射事故、化学危险品、生化灾害、交通事故、矿难等。1.2.3突发公共卫生事件传染病疫情、食物中毒、群体性不明原因疾病。1.2.4恐怖袭击事件如2013年美国波士顿马拉松赛接连发生2起爆炸袭击事件,因赛事设有紧急医疗服务部门,爆炸发生后即刻进行了医疗救援。 2医学工程在医疗救援中的应用方法 虽然医疗救援的主体是医务人员,但医学工程人员和医学工程的理论和技术在医疗救援中不可或缺,而要做好医疗救援的保障必须要有临床医学工程学科的强力支撑。 2.1临床医学工程学科特点临床(医学)工程是生物医学工程的一个重要分支,在医院中与医疗、护理、药学并列为4大支柱,是医疗质量安全与效率的必要技术保障。学科研究领域主要是医学装备的管理以及与临床共同开展医学工程科研2个方面,其特点是工程技术与临床应用紧密结合,管理与科研工作的中心是临床需求。医学装备管理包含物流供应管理、风险管理、质量管理和维修保障等工作,医学工程科研方面主要有医学装备管理、物理作用的生物效应、医学装备改进与研制3个方向。 2.2临床医学工程在应急医疗救援中的应用实际救援中派往前线的医疗人力资源往往受限,应急医疗救援体系的设计者和执行者应该思考如何最大限度地保障发挥救援医疗资源的作用,提高医疗救援效能并保证医疗质量。而医学工程技术是医务人员最可信赖的助手,理应成为医疗救援的重要手段。成功的应急医疗救援需要4个条件:(1)高效的组织指挥:需要对现场信息进行收集与研判、救援力量的组织和编配以及制订合理的救援实施方案;(2)实施正确的医疗救治技术:这是医疗救援的基础和软件;(3)适用、齐备的装备药品器材:这是医疗救援的硬件条件;(4)自身保障设备设施和条件。根据临床医学工程的自身特点与上述医疗救援保障的关键点,若要在医疗救援中使用医学工程技术,应从救援装备的管理和科研2个领域入手。从应急医疗救援全程来看,医学工程的作用可体现于日常备战、应急响应、展开部署、医疗实施、总结分析5个阶段。 3国外医疗救援中医学工程的应用 3.1医疗救援装备物资管理高效的医疗物资调配是应急医疗救援的重要保障,也是临床医学工程重要的研究课题。国外学者对灾害救援时医疗物资供应链进行了研究,例如研究了联邦紧急事务管理局模型。 3.2对现有设备的改造利用由于医工工程师熟知医疗设备构造,一方面能在救援现场提供技术支持,另一方面也能在物资匮乏的灾区将手中设备“变废为宝”。,利用手机进行显微成像。通过人手一部的手机和简单的光学组件,再加上LED发光二极管,就能十分有效地对疟疾和肺结核进行检验,这种设备较常规光学显微镜而言不仅方便携带,并且更容易获取。 4我院医学工程在医疗救援中的应用实践 我院组建有部级医疗救援队和应急医疗分队两级医疗救援队,开展临床医学工程研究的有野战外科研究所(以下简称外研所)和医学工程科(以下简称医工科)。外研所包含创伤、烧伤与复合伤国家重点实验室和交通医学全军重点实验室。由于2个部门的各自特点,在将医学工程方法应用于应急医疗救援实践中时,外研所主要方向在多发伤救治技术、交通事故生物效应的研究和急救装备器材的研制上,医学工程科则侧重于救援装备器材物资的管理工作。历经多年努力,探索出如下成果。 4.1日常备战阶段4.1.1依据灾害种类制订救援装备配置预案我院部级医疗救援队设有战备物资仓库,物资管理规范、准备充分。装备配置可参考2008年卫生部制定的《卫生应急队伍装备参考目录(试行)》,它是应急医学装备配置的参考标准,包括救治装备和常用药品、传染病控制类装备、中毒处置类装备、核与放射处置类装备、队伍保障类装备等。4.1.2依据灾害种类制订救援物资供应预案我院医工科也依据灾害种类制订救援物资供应预案,例如《医工科重大地震预案》,并与若干供应商签订应急供应协议,使急救设备、器材的应急供应更及时高效。我院医工科依据灾害种类制定的耗材库。4.1.3合理管理专用和通用急救设备,确保设备的待用状态专属国家医疗救援队的急救设备有时可能长期闲置于仓库中,但医工人员依然要坚持按计划定期对急救设备进行预防性维护,确保设备的待用状态。同时医院其他急救设备也是医疗救援装备的后备,这些平时运行在临床一线的急救设备需要医工人员与临床使用人员协同维护保养,保证设备随时可以进入救援一线。随着智慧医院的建设,未来将发挥信息系统的作用,实时监控急救设备的工作状态。4.1.4救援装备的安装使用培训通常救援装备器材是为救援现场量身打造的,与院内急救设备有差异,需加强对救援队的培训。我院医疗救援队定期卫勤演练中的一个重要环节即是按实战要求进行救援装备器材的安装使用培训与演练,确保在救援现场能迅速安装救援设备、熟练使用救援器材,保证救援质量。 4.2应急响应阶段(1)运用医学工程技术手段收集获取信息,缩短响应时间,帮助研究判定情况,为救援组织指挥提供依据。我院外研所2013年研制出交通事故现场信息采集系统收集新技术,通过对交通事故现场建模,使用无人飞行器与机器视觉探测技术,实现交通事故现场信息的远程采集,能在救援队出发前获知现场情况,有助于准确配置救援人员与装备,提高救援的成功率和效率,开创了一种医疗救援的新模式。(2)通过制订预案,高效完成了救援队的物资供应。四川芦山地震发生后,我院迅速启动应急医疗救援预案,第一时间组成芦山抗震救灾医疗队,1h内完成人员、物资准备,成为进驻灾区的第一支省外医疗队。医疗队共携带价值200万元的先进手术器械、医疗设备和价值20万元的药品,展开后即是一个功能齐备的野战医院,可完成各类急救手术。 4.3展开部署阶段4.3.1通过机动医疗单元展开,将医院移至现场通过学习国外经验,我国建设了“和平方舟”号医院船、民船改装医院船、海域救生浮台等海上医疗单元。在陆上,我军各卫勤单位已掌握利用方舱医院、帐篷医院、野战手术车作为机动医疗单元。方舱医院具有模块化易连接扩展的优点,在2010年玉树地震救援中得以充分展现。在芦山抗震救灾期间,我院医疗队的野战手术车在老百姓家门口实施了现场手术。我院外研所研制的野战救护车、两栖装甲救护车,其他单位研制的卫生列车均是各具特点的新型机动医疗单元。两栖装甲救护车是在水陆坦克基础上改装而成的,配备有可伸展式双层担架床及先进的医疗设备,设计时充分考虑人机工程因素,救护舱室做隔音降噪处理,舱室温度可调,为实施救治与运送提供良好的空间环境。4.3.2现场医疗平台的搭建应急救援中需要医工、医护人员一起在灾害现场搭建帐篷、医疗平台,安装手术床、医疗设备,安装供电、空调、供氧设备,以及安装调试通信设备。经过日常备战阶段的培训演练,快速搭建医疗平台,为挽救生命赢得时间。4.3.3远程医疗系统的搭建与维护通过远程医疗系统,可实现远程会诊、远程手术指导,是高效利用医疗专家资源的一个重要手段。在救援现场运用远程医疗系统,同样需要医工人员进行安装与维护。 4.4总结分析阶段(1)其他专业人员可以与医工人员一起总结分析,优化救援路径、流程,帮助建立快速高效的医疗救援体系。(2)灾害人体效应的医学工程研究:我院外研所开展交通事故的生物效应研究,仿真分析了交通事故导致各种伤害的原因,对于医疗救援与设计交通事故防范系统都具有实际价值。(3)研究如何将医学工程技术方法用于应急医疗救援,解决救援中遇到的难题。 5结语 近年来,全球自然灾害发生的次数与频率呈大幅上升趋势,人们已意识到应急医疗救援与建设应急医疗救援体系的重要性。如何提高医疗救援的保障水平、提高医疗救援的效率与质量,是救援体系建设者面临的一大课题。我院在医疗救援实践中,认识到临床医学工程是应对这一问题的一个重要的手段。从医疗救援装备器材的管理到装备器材的研发,从日常备战阶段到救援结束后的总结阶段,临床医学工程都可以发挥其重要作用。作为临床医学工程师,应意识到自己的价值与责任,在做好本职工作的同时,积极参与临床医疗实践和学习救治常用方法和流程,对提高医疗救援水平将会起到积极的推动作用。 作者:尹军何庆华颜乐先程晓斌张连阳周林单位:第三军医大学大坪医院野战外科研究所 临床医学工程论文:临床医学工程实习基地分析 1存在的问题 1.1带教管理制度具体的实习带教过程中缺乏系统的、文字性的实习管理制度,对实习生的许多管理要求仅仅是科内“岗前培训时的口头强调,无法参照系统制度实施到位。比如涉及到实习生人身安全的管理制度,上下班、病事假的岗位管理制度,科内“接诊”设备时的登记制度,设备故障时的维修管理制度以及下临床科室维修时的行为规范制度等。 1.2带教队伍目前我科高资历的人才有限,且大部分都肩负管理岗位,工作繁忙,因而实习生大部分时间还是跟随普通工程师学习维修技能。普通工程师由于工龄的限制,接受的系统学习及培训不多,所掌握的维修技能有限,因此无法全面系统地将实习内容传授给实习生。 1.3带教内容我科采取按区分配的方式为工程师安排工作任务,实习生又是按月轮转,因而实习生有时仅能接触到当月出现故障的设备,而无法接触到工作完好的设备。这使得实习带教内容受限,从而无法对实习生进行全面的系统维修经验的传授。 1.4带教方式一般来讲,有些实习生动手机会并不多,有时仅限于一些简单设备的维修,如血压计、雾化器、电动吸引器、站灯等。造成这种局面的原因主要是这些实习生的理论基础薄弱、动手能力差,碰到具体故障不知怎样着手,且容易给设备造成“次生灾害”;再就是有些实习带教老师因工作任务紧或者性格内向等问题,大都是独自处理故障,不能全面传授维修经验。 1.5带教设备目前,我科并未配备专门的实习带教设备,仅有3台质控设备以及一些简单的维修工具;示教设备配置落后,没有专用的示教室等。 2建议 2.1健全实习管理制度首先应该健全实习生管理规章制度,并严格按照规章制度规范实习生的日常行为,对其维修权限、工作职责给出明确界定。当设备出现故障时,实习生可以根据设备级别与故障级别进行判断:哪些设备可以自己独立尝试维修,哪些设备只能由带教老师来处理,哪些设备可以在带教老师的监督下进行修理,这样不仅可以提高带教过程中实习生的人身安全,同时也为设备安全提供了有力的保障。同时,实习管理制度对带教老师也是一种约束,可以在一定程度上规范带教行为。 2.2加强带教队伍的建设加强带教队伍的建设也是提升科室实力与加强工程师自身素质的过程。带教老师在向实习生讲解设备原理、结构,传授维修经验,答疑解惑时,不仅能够使得实习生从中学到一定的维修经验,还可以加深自身对于设备原理、故障的理解,也可促使自身对于一些一知半解的问题进行深入研究,使得自身能力得到进一步提升。这是一个双向促进、共同发展的过程。 2.3完善实习带教内容首先,带教老师可以根据自己所授课程的特点,与实习生一起制定全面的实习计划,避免由于设备故障不一、工作计划变动等导致实习生无法全面了解并掌握带教老师所负责区域内大部分设备的故障特点、性能、维修经验等。其次,无论是带教老师还是实习生都应加强科内维修技术交流,相互学习。第三,实习单位可以以一定的方式定期考核实习生对于实习内容的掌握情况,比如设置一定级别的科内考试,考核结果可以作为实习生实习手册填写的依据。 2.4提高带教“硬件”配置医院需购置一些带教实验设备,比如检测设备、质控设备、示教设备等;尽量提供一些示教场地供带教老师与实习生进行交流。 3结语 就目前状况而言,要想求得临床医学工程的长足发展,实习基地的建设不容忽视。只有从不断发展变化的实际教学需求出发,建立健全实习管理制度,提高实习带教队伍的整体实力,完善实习带教硬件设施与带教内容,才能保质保量地完成带教任务,为医学工程部门的教学、实验、科研发展提供动力,实现高校与实习单位之间的良性互动,推动临床医学工程不断发展。 作者:石维结亢德洪童其荣刘伟单位:宜昌市中心人民医院三峡大学第一临床医学院设备科 临床医学工程论文:临床医学工程部门近况调研 1临床医学工程人员基本情况及专业培训要求 表3~6分别为南京地区临床医学工程从业人员的年龄、学历、职称及从业年限的统计情况。由表3~6可见,南京地区临床医学工程人员年龄分布比较平均,学历以本科和大专生为主,其中研究生的人数也在逐步增加,职称方面中级和初级占大多数。对临床医学工程人员的专业培训要求及方式的调查发现,职能管理人员倾向于相关政策法规及招标采购规范、设备质控与预防性维修(PM)实施和管理系列课程的培训,而工程技术人员更多倾向于维修技能及经验交流、其他工程技术培训和设备质控与PM实施。 2临床医学工程现状分析 2.1部门职能的转变从调查结果来看,随着医院诊疗水平的提高和规模的扩张,医疗设备装备水平逐渐上升,临床医学工程部门的地位和职能也有了新的转变,除了承担传统的医疗设备采购、维修、管理,以及医用耗材的采购、发放外,在医疗设备的质量控制(QC)和质量保证(QA)、在校学生的教学和在职人员的继续教育、医学工程领域的科学研究等方面也有着显著的发展,全方位地保障医疗设备的安全使用和管理。 2.2人员结构的调整随着各种先进医疗设备的引入,各地医院也逐渐重视相关医学工程人才的引进。近年来,地处经济发达的长三角地区的上海、江苏、浙江等地医院,引进医学工程人才的热情非常高。从本次调查结果可以看出,南京地区临床医学工程人员年龄分布较均衡,医工人员中本科生所占比例较大,为42.08%,研究生比例接近10%,职称方面还是以初、中级为主,占到63.34%,可见具有高学历和有较高理论水平的医学工程人员还是不够,还有很大的提升空间。在从业年限统计方面,南京地区医工人员从业年限超过20年的达38.33%,可见南京地区医工人员在工作经验上占优,但从长远发展来看,还需引进更多的年轻人才。 3思考和建议 从调查结果可见,南京地区各医院对临床医学工程部门的重视度在提高,医学工程人员的素质和年龄等结构也有了很大的改善,但从长远考虑,还有许多方面需要改善。 3.1加强学历教育,提升学识水平临床医学工程学科发展到今天,已从医疗器械的“采购员+修理工”,转变为医疗活动的“质保员”和医疗设备的“守护人”,这就要求临床医学工程人员必须具备更强的工作能力和更全面的知识体系,因此,每一位临床医学工程人员,特别是年轻人员必须积极参加学历教育,进一步提升学识水平。从南京地区的调查结果来看,医工人员中研究生比例只占9.58%,这与现代化医院的建设极不相符,除了注意引进高学历人才外,加强在职人员的学历教育也是一条行之有效的途径。南京地区正在尝试院校联合举办研究生课程进修班,为南京及周边地区的医工人员提供提高学历的机会。 3.2参加继续教育,提高技术能力临床医学工程人员,除了做好设备的日常维修、保养、检测、管理外,还要继续学习新知识、新技术、新方法、新理论,才能更好地为患者服务。本次调查显示,虽然职能管理人员和工程技术人员所关注的培训内容有所不同,但是在培训方式上都倾向于培训班和学术会议等形式。近年来,南京医学会临床医学工程学分会举办的学术年会,以及南京地区几家大医院组织的国家、省级培训班,给南京及周边地区医工人员创造了相互交流、学习的机会。这些活动不仅丰富了学员的知识结构,提升了临床医学工程学科在医院的地位,还成为临床医学和工程技术之间的桥梁,推动两个学科的发展。 3.3开展科教活动,拓宽学科视野南京地区的东南大学、南京航空航天大学、南京医科大学等高校均开设了生物医学工程专业,作为附属医院的医学工程科,组织有能力的医学工程人员,参加学校的教学工作,必定能促进自身的进一步发展,教学相长,同时也能为医院培养更多的实用专业人才。近年来,南京医科大学积极探索与医院联合培养本科生,把学生的毕业设计放到医院,让学生提前了解医院情况,熟悉工作流程,增强动手能力,培养出的几届学生深受用人单位的好评。 科研水平的高低是衡量一个临床医学工程科综合实力的总体指标,临床医学工程人员可以联合医护人员、高校及科研院所,甚至生产企业的研发人员,就新型医疗设备、器械和材料的研制,大型医疗设备功能开发,医用软件的开发等方面开展科研工作。同时引入激励机制,鼓励临床医学工程人员积极投身到科研活动中,更有利于临床医学和临床医学工程的发展。本次调查基本摸清了南京地区医疗单位临床医学工程部门及从业人员的基本情况,为卫生主管部门提供了决策和管理依据,同时也为各医疗单位对医工部门的设置、人员的配备等提供参考,通过大家的共同努力,促进区域临床医学工程学科的发展。 作者:韩晶晶方莹蒋红兵单位:南京医科大学附属南京医院医疗设备处南京医学会学术会务部 临床医学工程论文:临床医学工程教学效果探微 1学生对临床医学工程的认识程度 临床医学工程学科担负着医疗器械在医疗工作中的技术支持和供应保障的重任。学科需有完整的医学工程专业设置和人员匹配,形成从选型论证、质量控制、技术培训、风险管理,到维修维护、技术鉴定、资产管理的一整套完备的医学工程技术体系。然而目前学生对该学科没有一个明确的认识,因此也没有明确的课程兴趣点和就业意图,从而影响到学科的建设、教学质量以及学生将来就业方向的选择。经过调研生物医学工程专业学生对本专业情况的认识程度,我们发现62%的学生在报考专业时有盲目性,致使部分学生入学后发现专业与自己所期望的不符而产生迷茫和厌学的状况;50%以上的应届毕业生对医院在用的设备仅停留在了解一些或者只是听说过的程度上;80%的学生就业意向仍会选择与专业相关的公司或者医院,然而对职业生涯却没有明确的规划。为了提高临床医学工程专业学生对医疗设备相关课程的兴趣,认识到这些课程的重要性,明确就业方向,各大学和研究院根据自己的优势和特点,在课程设置和授课方向上做出调整,重点培养应用型人才。 2临床医学工程专业课程体系的调整 2.1医学院校临床医学工程应用型人才培养目标医学院校的临床医学工程应用型人才以医疗设备的全程技术管理、信息系统的维护、影像工程科等为主。通过4年专业学习,学生对于医疗仪器有比较深入的了解,侧重于理论的应用,能够对仪器进行基本的保养、维护和一般性维修;对于仪器的医学应用比较了解,在医生和仪器提供者之间起桥梁作用,承担部分仪器的高效使用、改造等任务。同时也可以成为医学仪器生产厂家的运行、维护、安装、研发等专业技术人才。 2.2专业课程以原理为基础,兼顾应用坚持“重人品,厚基础,强能力,宽适应”的人才培养模式,接受先进的理论和技术。专业课程设置可分以下几大类:医学仪器与图像处理类,包括电路、数字图像处理、传感器等;微机原理以及应用类,包括单片机、计算机原理及应用、医学信息系统等;医学基础类,包括系统解剖学、生理学等;生物医学工程专业课程,包括生物力学、生物材料、医学传感器等。教学以“学为主,教为导”的方法,采取启发式、讨论式教学。授课以原理为基础,不要求复杂的公式推导,但是要有定性的概念,例如超声探头高频低频的应用差别。由于设备更新换代很快,无需纠结于某个特定型号的设备并研究其具体功能,应概括性介绍医学设备的应用。开设理论教学与实地教学相结合,与医院合作,组织学生到医院参观学习,请相关业务人员介绍医疗仪器和系统的软件以及硬件设备,及其实际运行情况,使学生有更直观的认识。 2.3引入医疗器械风险管理的概念,加强学生医疗风险意识在基础专业课程教学的同时,引入医疗器械风险管理的概念。表1为制造商对某设备风险的可能性评估。表格左列为危险的可能性分类,首行为危险的严重性分类,阴影区是可用性测试工程师优先考虑的内容。风险分为R1、R2、R3、R4、R5、R6等6个等级。医疗器械的风险管理贯穿于产品的整个寿命周期,在设备的使用过程中仍可能存在,因此医疗工程人员需要具有医疗风险意识。在教学中,引入医疗器械风险管理的概念,让学生了解医疗环境下多种因素都有可能造成医疗设备的使用风险,同时让学生感到学习临床医学工程在医院工作“有用武之地”。2.4以研带教,直观认识医疗风险在理论学习的基础上兼顾研究和应用,培养学生科研能力的同时,加深学生对医疗风险的认识程度。例如,我们对RFID标签在高磁场下应用的安全性进行测评,通过实验发现,13.56M无源RFID标签作为患者标识,在1.5T磁场下持续使用对自身安全正确使用没有影响,但是其可能影响核磁成像的信号及噪声水平,形成伪影,见图1。由此可见,通过简单的研究发现临床环境中风险因素随时可能被引入。开展创新性研究实验,在培养学生思维逻辑能力、分析解决问题的能力以及科研实践能力的同时,提升学生对临床医学工程专业的兴趣,更有利于学生今后的择业意向。 3结语 临床医学工程作为生物医学工程的二级学科,涉及广泛。在教学过程中,我们力求避免学生学习的盲目性,有重点、分方向进行教学,以原理为基础,兼顾应用,科研带动教学,研究带动教育,以提高学生对临床医学工程的兴趣,认识其重要性,明确就业方向,促进学科发展,培养出真正满足社会需求的专业技术人才。 作者:费晓璐黄跃单位:首都医科大学宣武医院信息技术科 临床医学工程论文:论临床医学工程教学目的的研究 学生对临床医学工程的认识程度临床医学工程学科担负着医疗器械在医疗工作中的技术支持和供应保障的重任。学科需有完整的医学工程专业设置和人员匹配,形成从选型论证、质量控制、技术培训、风险管理,到维修维护、技术鉴定、资产管理的一整套完备的医学工程技术体系。然而目前学生对该学科没有一个明确的认识,因此也没有明确的课程兴趣点和就业意图,从而影响到学科的建设、教学质量以及学生将来就业方向的选择。经过调研生物医学工程专业学生对本专业情况的认识程度,我们发现62%的学生在报考专业时有盲目性,致使部分学生入学后发现专业与自己所期望的不符而产生迷茫和厌学的状况;50%以上的应届毕业生对医院在用的设备仅停留在了解一些或者只是听说过的程度上;80%的学生就业意向仍会选择与专业相关的公司或者医院,然而对职业生涯却没有明确的规划。为了提高临床医学工程专业学生对医疗设备相关课程的兴趣,认识到这些课程的重要性,明确就业方向,各大学和研究院根据自己的优势和特点,在课程设置和授课方向上做出调整,重点培养应用型人才。 1临床医学工程专业课程体系的调整 1.1医学院校临床医学工程应用型人才培养目标医学院校的临床医学工程应用型人才以医疗设备的全程技术管理、信息系统的维护、影像工程科等为主。通过4年专业学习,学生对于医疗仪器有比较深入的了解,侧重于理论的应用,能够对仪器进行基本的保养、维护和一般性维修;对于仪器的医学应用比较了解,在医生和仪器提供者之间起桥梁作用,承担部分仪器的高效使用、改造等任务。同时也可以成为医学仪器生产厂家的运行、维护、安装、研发等专业技术人才。 1.2专业课程以原理为基础,兼顾应用坚持“重人品,厚基础,强能力,宽适应”的人才培养模式[5],接受先进的理论和技术。专业课程设置可分以下几大类:医学仪器与图像处理类,包括电路、数字图像处理、传感器等;微机原理以及应用类,包括单片机、计算机原理及应用、医学信息系统等;医学基础类,包括系统解剖学、生理学等;生物医学工程专业课程,包括生物力学、生物材料、医学传感器等。教学以“学为主,教为导”的方法,采取启发式、讨论式教学[6]。授课以原理为基础,不要求复杂的公式推导,但是要有定性的概念,例如超声探头高频低频的应用差别。由于设备更新换代很快,无需纠结于某个特定型号的设备并研究其具体功能,应概括性介绍医学设备的应用。开设理论教学与实地教学相结合,与医院合作,组织学生到医院参观学习,请相关业务人员介绍医疗仪器和系统的软件以及硬件设备,及其实际运行情况,使学生有更直观的认识。 1.3引入医疗器械风险管理的概念,加强学生医疗风险意识在基础专业课程教学的同时,引入医疗器械风险管理的概念。表1为制造商对某设备风险的可能性评估。表格左列为危险的可能性分类,首行为危险的严重性分类,阴影区是可用性测试工程师优先考虑的内容。风险分为R1、R2、R3、R4、R5、R6等6个等级。医疗器械的风险管理贯穿于产品的整个寿命周期,在设备的使用过程中仍可能存在,因此医疗工程人员需要具有医疗风险意识。在教学中,引入医疗器械风险管理的概念,让学生了解医疗环境下多种因素都有可能造成医疗设备的使用风险,同时让学生感到学习临床医学工程在医院工作“有用武之地”。 1.4以研带教,直观认识医疗风险在理论学习的基础上兼顾研究和应用,培养学生科研能力的同时,加深学生对医疗风险的认识程度。例如,我们对RFID标签在高磁场下应用的安全性进行测评[7-8],通过实验发现,13.56M无源RFID标签作为患者标识,在1.5T磁场下持续使用对自身安全正确使用没有影响,但是其可能影响核磁成像的信号及噪声水平,形成伪影,见图1。由此可见,通过简单的研究发现临床环境中风险因素随时可能被引入。开展创新性研究实验,在培养学生思维逻辑能力、分析解决问题的能力以及科研实践能力的同时,提升学生对临床医学工程专业的兴趣,更有利于学生今后的择业意向。 2结语 临床医学工程作为生物医学工程的二级学科,涉及广泛。在教学过程中,我们力求避免学生学习的盲目性,有重点、分方向进行教学,以原理为基础,兼顾应用,科研带动教学,研究带动教育,以提高学生对临床医学工程的兴趣,认识其重要性,明确就业方向,促进学科发展,培养出真正满足社会需求的专业技术人才。 作者:费晓璐黄跃单位:首都医科大学宣武医院 临床医学工程论文:略谈临床医学工程在医院中的作用 1临床医学工程专业技术人员在设备管理中的作用 1.1集成 它是依据临床医学技术的需求,由多种医疗仪器设备组成一个系统,构成一个完整的技术平台,例如:一体化、数字化手术室的建设[2],是指将现代化数字技术应用在手术室工作环境中,并利用一些软硬件设施,实现与医院已有信息系统的集成,实现HIS、LIS、PACS中患者信息的共享;实时共享手术视频和医学影像资料,实现远程教学和远程会诊;规范和优化手术室及麻醉科工作流程,提高工作效率;实现手术安排及进展状况透明化,可对患者手术过程进行全程追踪;自动记录、存储术中大量的患者信息,并生成各种医疗文书报表,以备科研统计和医疗举证之用;加强麻醉、手术过程中器械、耗材、药品使用及库存等方面的管理;实现科室事务智能化管理;建立麻醉专家咨询及预警系统,提高麻醉质量,减少麻醉意外。这一复杂系统工程由医学工程部门制定计划和工程技术方案,并组织实施、监督和管理。 1.2预防性维护 随着科学技术的进步,临床所使用的医疗仪器的功能越来越强大,其本身的结构也更加复杂,利用医疗仪器对患者进行诊断治疗已经成为现代化医院对患者诊疗的重要手段之一;这就要求医学工程技术人员能够尽快排除医疗仪器的故障,使其恢复正常,满足患者的需要。现阶段医学工程技术人员维修工作难度也越来越大。笔者认为,医疗仪器的维修工作重点在于第一个“维”字,即对医疗设备进行维护保养,由于医院本身缺乏厂家的技术支持,医学工程技术人员自行维修的几率越来越小,这种情况之下只能依靠厂家售后服务来解决。但这并不是说医院就不需要医学工程技术人员,只是医学工程技术人员的工作重点要做适当的调整。根据全院医用设备的运行情况,医学工程技术人员积极做好医疗仪器的定期维护保养工作及预防性检修,把有可能引起医疗仪器故障的因素消灭在萌芽状态,降低医疗设备的故障率,进而延长医疗设备的使用寿命。例如我院皮肤科整形美容的一台激光机,过了保修期后,由于后续的保养工作做的不到位,激光光路里面有很多灰尘,这样以来就造成了激光能量的损耗;再者,由于长时间的使用,激光打在光路中的反射晶片上,总会造成反射晶片的损耗,时间久了晶片的反射率下降,这也是造成激光能量偏低的重要原因。如果医学工程技术人员能定期对激光机进行维护保养,校正光路,清洁光路里面的灰尘,那么激光能量在传递的过程中的损耗就会减小,这样本来需要两次烧灼的疤痕可能只需要一次就可以完成,从而延长激光机的使用寿命。 2临床医学工程专业技术人员在医院物流建设中的作用 物流管理是指依据物流专业理论与方法,采用医工结合的途径,认识医院中的物品(如:器械、耗材、试剂等)流动的规律,应用信息技术和自动控制技术实现现代管理。医院物流[5]研究的产品主体是药品、医用耗材、办公用品等大宗物资,是医院最主要的成本支出,其重要性对于任何医院而言均是不言而喻的。医院物流不能照搬其他行业物流的经验。医院物流研究的一个重要内涵就是库存管理和最佳批量模型。我院医疗器械管理科正在努力建设数字化库房,积极开展网上采购工作,这样就能极为方便快捷的采集到医用材料在院内流通的信息,将这些信息进行进一步的分析,从而摸索出一套适合本院现状的物流管理方法。 3临床医学工程在医院成本控制中的作用 物资采购是医院经济运营中的重要环节[6],在医院的成本管理中,导致医院医材采购成本过高的一部分原因是采购权较为分散,要解决上述的问题,临床医学工程人员就需要结合医院的实际情况制定一整套规范的控制措施和管理手段,来规范物资采购。首先就要将采购权回收,除了临床医学工程科(医疗器械管理科),其他科室不能够自己采购,必须要通过临床医学工程科进行购买。此外,医院要积极响应卫生部及其他相关政府机关的号召,使用那些参与卫生部或者其他政府相关部门招标中标入围产品,这些中标产品的价格比较规范合理,这样就能够在一定程度上降低医用耗材的成本。 4临床医学工程专业技术人员在医院科研中的作用 当临床工作人员在做科研时遇到工程技术上的问题,由临床医学工程技术人员协助解决。现代化医院已经不再是一个简单医疗机构了,它应该是集医疗、教育、科研为一体的综合性机构,临床医疗人员不断的进行理论和实验研究,发现新的生理病理现象,从中探索出一种新的诊疗手段,从而提高医院的医疗水平。随着医疗研究的不断深入细化,研究实验越来越复杂,研究实验需要借助越来越多的工程技术手段来进行,这就是通常所说的“医工结合”。例如一种新的音乐电针灸治疗仪的设计,这是当时临床的一个研究生申请的课题,单一的脉冲刺激容易引发人体的适应性和耐受性,影响治疗效果,因此想设计一种受音乐信号调制的脉冲治疗仪,通过脉冲刺激肌肉,并统计结果,看看是否有助于缓解人体的适应性和耐受性。而脉冲激发的电路部分则由临床医学工程人员根据临床所提的要求协助进行设计,从而产生出适合该实验需要的“量身定做”的脉冲信号,这便是一个比较简单的“医工结合”。 5展望 随着科技的发展和社会的进步,临床医学工程在现代化的医院管理中所起到的作用已经越发的重要,虽然这个学科现在还很年轻,可能在医院所受的重视程度还不够,但它是一个新兴的交叉学科,是医院管理和临床医学技术的重要组成部分。笔者坚信在不久的将来,通过临床医学工程师的努力,临床医学工程的发展及其学科建设将更加完善,前景更加灿烂辉煌。 作者:李强单位:华中科技大学同济医学院附属同济医院器材科 临床医学工程论文:临床医学工程学科发展思路 1围绕医学这个中心开展工作 1.1医院以医为中心临床医学工程发生于医学和工程学的交叉、渗透和结合,是工程学在医学领域发展的一个分支。因而作为学科发展建设应当围绕医学这个中心做文章、下功夫。在医院工作的工程技术人员普遍感觉到比医生“差”。差什么呢?待遇低、职别低、调职、调级受限制;人员编制少;学术上、业务上发展空间窄等等。实际上,来自于对问题看法的角度不同,医院“以病人为中心”、“以医疗为中心”,所以临床医学是主角、是主导。对于工程人员应当尽量多的掌握各类与医疗诊断、治疗有关设备、器械的技术;及时指导、帮助医护人员更好的发挥设备、器械的功能。如何为临床一线服务,保证医用诊断、治疗设备、器材的正常运行是工程技术人员、设备管理人员的首要任务和主要工作职责。这种主角和配角或主要和次要的状况是医院工作的范围、医院工作的性质决定的,是谁也改变不了的。所以从事医学工程的从业人员必须在思想上真正树立以“医”为中心的观点。 1.2工程人员在医院处于从属地位充分认识医院的建立,首先来源于对疾病的治疗与防治,工程人员没有直接服务于病人,既便是从事运用仪器设备、医疗器械对病人进行检查,以提供生命体征的各项指标参数,与病人进行面对面的接触,如影像科的摄片技师,心电、脑电检测人员,直线加速器或回旋加速器物理师等,也只能提供给医生诊断、治疗的技术参数。而对于病人的诊断、治疗的确定和判断来源于医生对于病人各项指标、参数,尤其是对病人病史,产生原因的分析、判断、推理后作出最终的结论,这种对疾病诊断、治疗的流程和工作的对象,使我们看到了医生在病人的治疗过程中所起的决定作用,而临床医学工程人员处于辅助的、从属地位。一些刚刚走上工作岗位的学生,甚至已工作多年的从业人员对此没有一个明确的认识,总认为自己经过十几年的学习,有较全面的工程技术专业知识,或经过多年的实践具备较高的分析问题和解决问题的能力,应该独立从事医疗仪器和医疗器械的设计,去解决临床诊断、治疗中出现的无法解决的问题。这本身是一个非常积极主动的动机,但更应该明确临床医学工程的工作:就是运用工程技术在临床医学领域应用,以提高对疾病的诊断准确率、治疗的痊愈率。离开医学、医疗,那么你的一切就成了无源之水,无本之木。所以所有临床医学工程人员都应围绕医学,以“医”为中心。即使不在医院工作,从事临床医学工程教育、科研的人员也应树立以围绕医学展开工作的观点。 2将临床医学工程作为学科发展建设 2.1临床医学工程发展的必要性前面强调医学在医院的重要性及临床医学工程的出发点和归宿点。医学的发展起源于对生命疾病的治疗、预防研究,而临床医学工程伴随着医学的发展而发展,并极大推动了医学的发展。医学教科书几百年来变化缓慢,而工程学的教学内容是日新月异。新材料发展、传感器的出新、信息技术完善、计算方法提高……,临床医学工程的发展以及最新工程技术在医学的应用,使医学的发展达到空前水平,以至于当今医生诊断、治疗手段、方法、观念已经实实在在、完完全全依赖于工程技术的手段、方法。试想没有各种生命参数的检查,医生根本无法对疾病进行诊断;没有仪器、设备、新型器械的发明,医生对疾病的治疗寸步难行。然而医学发展至今已经形成了从实践到理论一整套学科发展体系优势,并且越来越细化、丰富、提高。而临床医学工程在医院虽然经过努力得到长足的发展,但大部分医院还没有形成整体的优势,有些医院甚至还停留在水暖工、电工等从事后勤保障人员代替临床医学工程人员的现状,并没有形成作为一个学科来发展的观点。 2.2临床医学工程学科建设内涵正因为临床医学工程在医院的现状,使临床医学工程在医院发展缓慢,有个别的医院甚至倒退,以至于出现了临床医学工程在医院的生存危机。前几年有的医院搞社会化保障,建议取消医工科或将医工科合并到后勤部门。这里有客观的因素,但真正的原因还在于临床医学工程从业人员没有将从事的工作作为一个学科来做。什么是学科,就是它具有本身独特的理论和实践的基础、形式不一的发展途径、源源不断的发展动力、目标明确的发展方向。临床医学工程哪些已经具备了呢?我们认为学科基础已经具备,它依赖于工程学方面的实践和理论的形成,象数学、电子、机械、信息技术的发展都支撑着临床医学工程作为一个学科发展的基础,并随着它的发展不断丰富、充实。而临床医学工程学科发展的途径是什么,我们从工程人员在医院从事的业务性质来分析,除了前一节提到的从事影像科的摄片技术,心电、脑电生物体征参数检测人员,加速器的物理师等等外,绝大部分临床医学工程人员都集中在工程科、器材科、设备科或医学信息中心等部门,从事设备、器材的采购、维修和其它辅助工作。那么作为学科发展途径,第一不能脱离所从事的工作,第二要有意识寻找专业发展的规律,并形成特色,逐步上升到理论,以不断的丰富发展。而在医院临床工程技术已渗透于医疗的各个部门,为它的发展提供了多种方式的发展空间。设备、器材的采购工作,从工作职责来看是采购的简单过程,但如果作为学科建设来从事这项工作,就应该将这种采购过程作为一个研究对象来考虑,分析双方之间的关系,及其与其相关联的各种影响因素,这些因素包括社会的、行政的、经济的、政治法规的等。例如买一台仪器设备,要进行充分的论证,如何做论证,论证过程的规律、相关性;购买过程的规范化、标准化;仪器设备使用后,对该台仪器设备的性能、参数、使用过程的监测;仪器设备的社会效益、经济效益的考核、统计等等。解决这些问题就是一个寻找、探索的过程,而决不是一个简单的买与卖的过程。对这些问题的寻找和探索就是做学问,就是推动学科发展的途径。南京军区南京总医院在设备、器材采购过程中不断地实践-总结-提高,编制了《医院器材设备管理系统》,既保证了医院医、教、研工作的正常进行,反过来又用以指导采购过程的规范化,使管理水平走在同级医院前列。这种对问题的研究、解决,提供了发展的源动力。 2.3有意识的探索是学科建设的必然将临床医学工程作为学科来发展,通过有意识的探索、寻找工作的规律,将临床医学工程的实践上升到理论,并加以不断丰富、发展,每个在医院从事工程技术的人员必须充分认识到。有了这种观点,才会更加主动、积极,自觉地完成所从事的专业工作。许多维修工程人员,虽然从事的是日常大量的修理工作,但他们只是从维修到维修,没有跳出维修局限,最后连自己也陷入了不愿维修,看不起维修的怪圈,感觉到没有前途。倘若换一种角度考虑问题:医学院的学生经过几年学习到医院从事医生工作,给病人看病这是必然的,而工学院校的学生经过几年学习到医院做什么?非常明确从事医院仪器设备、器械的质量工作;医疗仪器设备、器械的管理工作,但作为从事维修工程人员决不能仅限于维修和简单的管理,应当将维修工作、管理工作看作一个手段,一种途径,积累大量工学方面的知识,提高实践能力,并通过维修、管理发现课题,通过与临床的结合,挖掘课题,以不断改进仪器设备的性能,不断提高诊断准确率和治疗痊愈率。南京军区南京总医院医学工程器材科几十年来,尤其是近几年愈来愈意识到维修工作对于从事临床医学工程工作的重要,主动、积极去做,不断发现科研课题,有些是自己选科研课题,有些是临床提出的科研课题,这一切都源于对维修工作的正确理解。如果将临床医学工程作为学科发展建设观点,都能作为每一个临床医学工程人员自觉的行动,逐步形成每个医院都能将临床医学工程作为学科来发展建设,最终形成整个学科的社会的优势。我院医学工程器材科经过几十年的努力,尤其是近几年数始终处于医院各科室的前十名,2003年达到第四名,个人数排名也名列前茅,做到人人都有;并先后获得国家、军队、省级奖共计41项,有力的提高了我科在医院中的学术地位,在医院形成了学科建设的整体优势。每一成员有一种不断向上的激情,奋发努力的干劲,评职称、调级别,调干上学都具有学科优势。 3拓展学科发展建设的内涵,提高学术水平 3.1基本范畴临床医学工程学科在医院的发展范畴,我们归纳分析,具有以下几个方面:设备器材采购、设备器材维修保障、制冷、信息化、影像技术建设以及与它们相关的库房、财务等等方面。这里的任何一项作为一门学问,作为一个专科建设,决不是完成某项任务所能涵盖的。南京军区南京总医院提出的将设备、器材管理工作的规范化、程序化、标准化就是作为一个专业来做的一种有益尝试,他们将采购管理中心的问题专题研究,使学术水平提高。 3.2学术水平的提高着重于对工作对象的规律性探索对于医院每年用于设备购买的投资应是多少?以往有的医院是根据上一年或上几年的收益来决定;也有的医院是根据医院发展规划来决定;…,而它们运用资本在生产运行过程中的“简单再生产和扩大再生产”理论加以分析,提出了按医疗设备固定资产比例投入的观点,得到管理层的认可,成为医院投资指导意见。他们通过连续三年对仪器设备使用率的考核,运用计算程序进行分析、统计,找出了问题,建立了“设备实行医院内部租赁”模式,并逐步制定了一整套管理办法,收到了较好的社会效益和经济效益,得到了各方面的赞同。这些工作如果你只是简单完成采购工作,就无需涉及到那么深入,但是结果肯定没有深入后的内容充实丰富,临床医学工程人员在医院中的地位也不可能得到提高。所以说只有学科建设搞好了,才能增强临床医学工程人员在医院中的地位。 3.3内涵的拓展在于不断增加工程技术相关领域的研究上面是讲了目前医院临床医学工程人员所从事的工作几个方面。但现实中工程学、工程技术不断发展,原先的临床医学工程领域,在医院的传统领域已大大拓宽、延展。所以我们一方面要在传统的采购、维修等领域做好学科、专业建设探索,还要不断扩大临床医学工程学科的内涵,增加内容。诸如医院智能化建筑设计、净化病房建设、计量管理工作规范等等,都是临床医学工程学科发展的领域,只有不断拓展我们的领域才能更加有所作为。以往这些领域工程技术涉及面较窄,与医疗的联系相对疏松,而现在愈来愈密切。现代化病房的智能要求、净化级别都与电子、信息、自动检测密切相关。试想智能化建筑水平有哪一个能达到或超过医院要求的呢?同样净化级要求也是医院最高,通讯传输的图像要求等等都无法与医院的要求相比。参与其中的工作必然会带动医院整体技术水平、管理水平提高发展,也为临床医学发展拓宽了领域。 4结论 前面强调了临床医学工程作为学科发展建设的看法。此外,从业人员学术水平的提高,也是势在必行,因为反映学术水平的论文总结能力不行,会直接影响到临床医学工程学科在医院学术界的知名度;科研能力低,直接阻碍了工程技术人员综合创造能力的提高,导致创造性思维能力差;学历水平低在同档次竞争中处于“下风”。总之,作为临床医学工程在医院一定要紧紧抓住学科发展建设这个主题,一步一个脚印的走,一件事一件事的做,相信经过我们共同的努力,作为一个学科建设会取得更大的进步,临床医学工程从业人员在医院也会有更大的发展空间。 临床医学工程论文:临床医学工程发展思考 1我国临床医学工程部门的现状 据不完全统计,现在我国有6.6万所医院,其中基层卫生院约为5万所。县级以上医院,包括大企业、各级政府部门所属医院(不计军队医院),共计1.6万所(有人估算为2万所)现代化医院。近20多年来这些医院都先后陆续引进医学工程技术人员工作,他们为我国医院现代化建设中作出了很大贡献。医学工程这个新兴的边缘学科已经在我国形成,并且正在不断发展壮大。 1.1医院组建医学工程科室 我国各级现代化医院,随着大量先进的医疗技术和现代医疗设备引进医院,如何正确使用,确保仪器的安全性和可靠性,提高仪器设备的完好率和利用率,充分发挥出其应有的效能,已成为医院发展中一个重要问题。医院如果没有医学工程师与医护人员的合作,仍只靠了解现工学知识甚少的医生和护士是很难胜任的。很多医院都认识到这点,所以自70年代中期开始,各医院都根据工作需要自发相继成立了医学工程部门,但各医院这个部门的名称很不一致,诸如称医学工程科(部)、医疗器械科、器材科、设备处(科)、维修科(组)等等。 1.2医学工程技术人员 概算在全国各级医院医学工程部门工作的医学工程技术人员(不计仪器设备使用和计算机管理人员)约10万人。其中县级医院为3~10人/所,共约4.5万人,省、市级以上大医院10~40人/所,共约5.5万人。我国目前各级医院的医学工程人员业务水平普遍偏低,绝大多数医学工程科的工程人员具有大专以上学历的只占30%左右,且知识老化,多为其它专业转过来的,跟不上医学工程新技术发展的需要。为此,自1978年起到目前全国有21所医科院校为医院培养大专以上医学工程技术人才。每年毕业生约1000余名,但其中到医院医学工程科从事临床医学工程工作的人还不到1/2,而且工作还极不稳定。 1.3医学工程科的工作 我国医学工程科的建设和发展多数还仍处于初级阶段,其工作主要围绕医疗仪器设备购置、管理和维修进行医疗服务。还有一些医学工程技术人员专门从事医学影像设备和高精仪器的使用和维护工作。对其它与临床医学工程有关的许多工作都没开展,或无能力或无条件做,工作范围还很局限。实际上现代医院对医学工程科和医学工程技术人员的要求理应是很高的。一个现代化医院的医疗设备总资产约占全院总固定资产的50~80%,一般三级甲医院的设备总额在1~3亿元以上。国家和医院把如此巨额资产交给医学工程科负责管理,如何管好、用好,使其发挥出应有的社会效益和经济效益,这是医学工程科的基本任务。可见,这个部门的责任重大,它是一个现代化医院提高医疗水平、增加经济效益、减少浪费、进行科学管理的关键部门。遗憾的是,直到目前我国只有少数大医院的医学工程科在医院中起到了应有的作用。多数医院的医学工程科尚需加速完善,尽快在医院起到应有作用。 1.4面临的问题 目前我国各医院的医学工程科面临的问题各不相同,现谈多数医院面临的几个亟待解决的问题。①医学工程科不稳,面临关、停、并、转局面:因医院改革受后勤社会化的冲击,对那些只能管医疗设备购置、维修工作的医学工程科(室),将被医院列为后勤社会化统筹的对象,有的将与电工、水暖工……等后勤维修工种合并,有的采取维修社会化,买维修,面临取消医学工程科。根据我国医院的实际情况,这种作法肯定是错误的,只不过有关领导尚未认识到医学工程部门在医院的重要性,取消它将会给医院带来多么严重的损失,还将推迟我国医学工程学科的发展进程。②医学工程技术人员整体水平偏低:多数不是本专业大专以上的毕业生,只有少数省、市级以上医院开始引进足够数量本专业毕业的大专生、本科生和研究生。原有工程技术人员主要靠经验维修和购置管理医疗仪器设备,很明显已不能适应医院医学工程科的要求,亟待培训提高。并应通过考核上岗。③在医院工作的医学工程技术人员亟不稳定:由于医院的有关领导只重视花费巨额资金买医疗仪器设备,使医院硬件上档次,而不同时重视购置、使用和保证医疗仪器设备安全性和可靠性的医学工程技术人员队伍的建设和培养。使这些人的专业技术特长得不到发挥,在生活待遇和职称评定等方面深感不平衡。所以医院的医学工程技术人员普遍工作不安心,流动较大。严重地影响着医学工程科工作的开展。④尚无“医学工程师法”:我国很多医学工程学专家和学者都积极呼吁,我国应当制定和公布“医学工程师法”,能将医院的医学工程科定位为医学技术科室,规定医学工程师的知识结构和技能,培训、考核、上岗的方法和制度,还应对医学工程师的权利、义务和奖惩作出明确规定。这样将有利于稳定医院医学工程技术队伍,发展我国医学工程学科,促进医学现代化发展。据悉卫生部有关部门正着手准备作这项工作,这是很可喜的一件大事。 2临床医学工程科的任务和作用 一个现代化医院的医疗技术工作主要依靠三部分人员,即医生、护士和医学工程技术人员,由他们分工合作,驾驭医院正常运转。现代化医院的医学工程科是定位在院长直接领导下的一个医技部门,是现代化医院提高医疗水平的重要支柱。其主要任务: 2.1负责全院医疗仪器、设备和器材的购置与管理。 2.2负责全院在用医疗仪器设备安全性和可靠性的管理与监测,把好在用医疗仪器设备质量控制关。 2.3负责培训医护和医技人员能正确使用与维护现代医疗仪器设备的技术。 2.4负责对现代大型多功能医疗仪器设备的功能开发工作,使医院购置的仪器设备能充分发挥应有的社会效益和经济效益,作到物尽其用。 2.5负责在用医疗设备的日常维修工作,使医院的仪器设备维修工作能及时、方便、省钱。保证常用仪器设备能正常运转,提高完好率和利用率。 2.6负责仪器设备的更新换代和报废的技术论证与处理工作。 2.7负责现代化医院的医院信息系统的软件和硬件的设计与技术管理。 2.8与有关医疗科室医护人员合作,共同开发、研究新医疗技术,运用现代医学工程技术促进医疗水平的提高。目前,我国只有少数大型医院的医学工程科能基本完成上述几项任务,多数医院医学工程科作不到。现代医学的发展和医疗技术水平的提高,除医学本身发展外,将很重要的要依赖于生物医学工程学的发展,特别是要依赖于先进医疗仪器设备和计算机管理技术在医院的合理应用。可以说现在医院的医学工程部门已成为现代化医院提高医疗水平,保障仪器设备安全、有效的正常使用,提高医院社会效益和经济效益的关键部门。医院领导必须重视医院医学工程部门的建设,使其充分发挥出医学工程技术优势为临床医学服务,真正起到支柱作用。 3医学工程人才培养 3.1医学工程师应具备如下条件: ①具有医学和工程学两方面的理论知识和技术。②掌握较广的生物医学工程知识,能对医学方面的研究课题提供工程技术手段,能对其可行性作出正确判断。③能适应生物医学工程新技术的发展,不断了解和掌握最新技术成就。④能在各级医院的医学工程岗位上承担临床工程技术服务工作。⑤具有对医疗经济管理、医疗环境、医疗仪器设备质量和安全性等问题进行监督和管理的能力。 3.2对现有的医学工程技术人员进行技术培训 目前多数医院医学工程部门的组成人员很杂,应将目前各医院的医学工程技术人员进行调整,将业务能力太差人员进行分流,对那些有专业培养前途或需要知识更新的人员,根据其自身条件和基础,有计划的培训为Ⅰ级医学工程师(专业基础好,知识面广,实际工作经验丰富,可作本部门业务骨干或学术带头人)或培养为Ⅱ级医学工程师(具有一定专业技术基础,能从事医学仪器设备的日常管理、维修和使用等具体工作的工程技术人员)。预计经5年左右的分期培训、分流和引进工作,将彻底改变我国现有医学工程科的局面,提高医学工程技术水平与国际接轨。 3.3医学工程教育 我国生物医学工程教育基础较差,起步较晚,于1978年才开始作为一个独立的学科列入国家科技计划,自1977年后陆续有几所高等学校成立生物医学工程专业,开始培养生物医学工程本科生。自1980年以来我国生物医学工程和医学物理工作者在学术上互相交流和合作,使我国的生物医学工程学术水平和人才培养发展很快,大有雨后春笋之势。我国现开设生物医学工程专业的学校有两类:一类是由理工科院校创办的“生物医学工程与仪器”专业。其培养目标主要是培养德智体全面发展的生物医学工程研究和医学仪器设计的高级工程技术人才。目前我国办这个专业的理工科院校已有40多所。因理工科生物医学工程专业的培养目标和课程设置的特点,与医院实际需要的医学工程专业人才有一定差距,所以医院领导和医生希望医学院校能为医院培养符合临床医学实际需要的医学工程师。另一类是由医学院校创办(或同理工院校合办)的生物医学工程专业,培养本科生和大专生。自1978年开始到2003年的15年期间里,先后成立这个专业的医学院校已有21所,目前这个专业每年约毕业1000名大专生和本科生。这类学校,按国家教委1986年组织的“全国普通高等学校医药本科应用文、理、工科类专业目录修正论证”的决定,确定生物医学工程专业列入医药专业目录。主要培养从事医学领域工程技术开发、指导、服务、培训和技术管理工作的高级工程技术人才。主干学科为医学(或中医学)、电子学、计算机应用。本科生四年,授予工学士学位。专科生为三年,主要培养医学工程技术实用型人才。由于医学院校有医工结合较好的师资,再加上有医疗设备条件较好的附属医院作为教学基地,这些优越条件,对培养医学工程实用型人才来说是理、工院校所不能比的。开办生物医学工程专业教育,理工科院校可以办,医学院校也可以办,但各不同院校条件不同,应各有特色、各有侧重。另外我国还有很多理工科大学和医科院校或科学研究单位在近30年里先后成立了生物医学工程研究室或教研室,积极开展科研工作和培养硕士生、博士生,已取得了很多丰硕成果。 临床医学工程论文:探讨临床医学工程技术人员职称晋升管理策略 摘要:目的 探索医学工程技术人员职称晋升管理的一些可行性办法。方法 分析当前医学工程技术人员职称晋升的管理现状、存在问题、未来展望以及探索一些职称晋升管理办法,建立临床医学工程技术人员职称晋升管理体制,为医疗机构以及临床医学工程技术人员的发展创造有利条件。结果 按照已经开始实施职称晋升省份的先进管理办法全面推广,将对临床医学工程技术人员职称晋升是一次重大变革,必将加快推进临床医学工程技术人员实施职称晋升的步伐,改变以往医学工程技术人员晋升职称的尴尬局面。结论 强化了对医学工程技术人员职称晋升管理,提升了为医疗机构服务保障的能力。 P键词:临床医学工程技术人员;职称晋升;管理策略 临床医学工程技术服务是一种基于医疗设备知识和医学工程技能的实践活动,临床医学工程技术人员是这种实践活动的主体。临床医学工程技术人员职称是其职业胜任能力等级的具体体现,是满足不同复杂程度的医疗设备实践活动的基本保障。职称的高低既是其自身能力素质的象征,也是医疗机构考核临床医学工程技术人员服务的主要参考依据。临床医学工程技术是技术与经验学科,好的临床医学工程技术人员需要医疗设备维修实践和维修技术与经验的点滴积累、不断总结和持续提高。 临床医学工程技术人员职称晋升不仅关系到医院的发展,也关系到个人的切身利益,更是关乎百姓疾病诊断和治疗的设备保障。但由于目前国家对临床医学工程技术人员的职称晋升没有统一的管理规范,造成此类人员晋升职称困难现实情况,严重影响了医疗设备相关工作的持续性开展。为了在各地做好临床医学工程技术人员职称晋升工作,有以下几点思考和大家一起探讨。 1 临床医学工程技术人员的现状 1.1各级医疗机构重视不足 各个医疗机构对临床医学工程技术人员的重视程度不够,甚至和总务后勤等科室相提并论,在职称晋升及评定方面没有方向归属,导致部分技术人员辞职或另觅新职。 1.2没有统一的职称晋升标准 目前除内蒙古自治区、上海、江苏、江西、四川、西藏、甘肃、宁夏、新疆兵团、贵州、湖北、浙江等十一个省、市、自治区已经实施了临床医学工程技术人员职称晋升考试,虽然各个省、市、自治区职称晋升方式还不尽相同,但是临床医学工程技术人员职称晋升考试还是重要一步,对于临床医学工程技术人员是具有转折意义的大事。大部分省、市、自治区仍没有实施临床医学工程技术人员职称晋升考试,职称晋升成为此类专业技术人员的最大困难。2015年江苏省临床医学工程正高职称全面开考,该省的临床医学工程职称考试已经走在全国的先例,所以其在临床医学工程技术职称晋升的管理经验值得全国学习及推广。 1.3面临数量庞大的职称晋升人员 随着各级医疗机构设备数量的不断更新与增加,临床医学工程技术人员的数量也在逐年增加,全国没有统一的职称晋升标准,临床医学工程人员职称晋升遇到的问题越来越多,越来越复杂,负面效应也越来越突出,各个省、市、自治区晋升的标准不统一,部分地区甚至挂靠在其他专业晋升,导致这部分人员在以后晋升中困难重重,造成转行、离职频发的直接原因。 1.4临床工程技术人员缺失 目前医疗机构中临床医疗工程技术人员严重缺失,造成的主要原因有:①高等院校生物医学工程系相关专业的毕业生很少到医院就业;②临床工程技g人员在职业上未被正式认可,绩效分配、职称认定等方面缺乏相应激励机制,待遇相对比较低,导致临床医学工程技术人员大量流失;③从事临床医学工程技术人员的专业素质良莠不齐,无法胜任指导使用、维护管理的职责;④培训、进修不足,技术水平无法满足临床医学工程技术发展的需要。 2 临床工程技术人员存在的问题 目前国内各级医疗机构的临床工程技术人员的素质、数量、技术水平、工作模式等仍与工作要求存在较大差距。据统计,在全国二级以上医院(约7972家)基本设置了临床医学工程技术人员岗位,因此产生出了至少23916名医学工程技术人员,这些技术人员是医疗设备保障护航的主力军,目前由于医疗机构对这部分人员的职称晋升存在不足,造成了此类人员很不稳定,流动成为工作一段时间积累经验后的首选,因此导致医学工程人员明显不足,维护与售后工作非常被动。随着医疗设备的不断更新与增加,临床医学工程技术人员的数量却没有成比例增加,结果导致医疗设备引进速度与医学工程技术人员的成长不成比例,满足不了医疗机构发展的需要。对医疗机构设备维护与保养以及设备管理的影响非常大,对医院的发展造成了被动和困难。职称晋升的希望渺茫,没有职业发展,是现在临床医学工程技术人员面临的最头痛的事情,去留之间徘徊,人心不稳,工作积极性不足,影响了临床医学工程技术人员的发展。 3 临床医学工程技术人员职称晋升未来展望 国家应将江苏等省的先进经验和做法,向各地推广,让广大医学工程技术人员的职称晋升制度化、规范化、常态化,让职称晋升的渠道敞开,对广大医学工程技术人员有一个安全的保障体系。在国外医院,临床工程师与医生的比例可达1:7,临床工程师对临床医生、护士、检验技师、放射技师等人员起着重要的指导作用,而我国至今没有专门医学工程人员编制,大部分医学工程人员都是转行过来的,而且数量有限,与庞大的医疗设备拥有量相比,医学工程人员队伍显得异常渺小,造成医疗设备维修远不能满足工作需求,因此,加快医学工程人员队伍的引进和培养显得尤为重要,人才和技术缺口如此庞大已成为制约医学工程人员发展的障碍,设立医学工程技术人员编制职数,引入正常的职称晋升制度,引进临床医学工程技术人员,解决好临床医学工程技术人员的后顾之忧,让这部分人员安下心来工作,才能发挥专业技术人才的积极作用。 4 临床医学技术工程人员职称晋升管理的探索 4.1建立并完善临床工程技术人员规范化职称考评制度 借鉴国外临床工程技术人员的资格认证制度,根据我国的实际情况,在医疗机构建立一套完善的临床医学工程技术职称晋升考评制度,探索薪酬与技术水平挂钩机制,吸引高水平技术人才投入临床医学工程领域,促进临床医学工程技术人员不断提高技术水平。 4.2建立临床医学工程技术人员培训体系 将临床医学工程技术人员纳入卫生技术人员培训和考核范畴,包括三基培训、继续教育、职称晋升考评的基本要求等。鼓励临床工程技术人员参加各种形式的在职教育和技术培训,努力提高专业理论、实践能力以及尖端技术水平;充分利用书刊杂志、期刊数据库和网络平台开展业务学习;参加专项培训、学术会议和脱产进修,促进临床工程技术人员理论水平不断提高,结合维修、质量控制等工作实际,提高分析、解决实际问题的能力。 4.3加强临床医学工程技术人员队伍建设 选择临床医学工程技术水平高的医院和医疗设备培训公司建立临床医学工程技术人员培养基地,选派临床工程技术人员到培养基地进行深造,不断提高临床医学工程技术队伍整体的理论水平和技术水平。鼓励临床工程技术人员科技创新,开展临床医学工程科研课题研究;做好新设备、新技术建设,提高临床医学工程技术人员整体队伍科研水平。建立培养基地,通过承办、协办学术会议,增强区域性同行的合作和交流。从医疗器械法规、设备管理、学科建设的角度开展高年资工程技术人员的培养和发展。 4.4将临床医学工程技术工作质量纳入医疗机构质量管理体系 通过健全临床使用操作规程、规范操作程序、加强日常管理等,不断提高临床医学工程技术人员工作质量,把工作重点逐步转到为临床提供医疗器械的全面保障服务上来,实现维修工程技术人员向临床工程技术人员的转变,为医疗机构不断提高服务水平提供良好的技术支撑。 临床医学工程论文:临床医学工程人员在医疗设备管理中的定位及思考 【摘 要】伴随电子科技事业的飞速发展,医疗设备的数字化、多样化趋势逐渐展现。临床医学工程师在医疗设备管理中的定位和作用的的发挥尤为重要,临床医学工程师的职责和任务是多方位多层面的,主要定位于设备引进的全程管理;设备使用的质控;设备的维修与保养等方面,能够促进医疗设备管理的科学化、系统化。 【关键词】临床医学工程师;设备管理;定位;规范化 美国临床工程协会( American College of Clinical Engineering,ACCE)为临床医学工程师下的定义:临床医学工程师是指将工程学与管理技能应用于临床医疗保健行业,来保障、帮助和促进患者的医疗和护理的人。医学工程师不但要负责设备的维修维护, 还肩负着设备质量管理和质量控制的重要使命[1]。医学工程人员与医生、护士协作共同维持着医院的临床医疗工作的正常运行并促进医院的现代化建设和发展。医学工程部门的职能定位如果不能适应高科技时代的发展,将直接影响着医学工程学科的发展甚至生存。 医疗设备的规范化管理是设备管理的基本点和着力点[2]。作为医疗设备管理的管理者和执行者的临床医学工程人员应在以下几方面进行提升:临床医学工程师工作主要定位于设备引进的全程管理;设备使用的质控和人员的质控管理;设备的保养与维修等方面。 1 设备引进的科学论证管理 1.1 依法进行医疗设备的采购。临床医学工程人员制定采购计划应遵循:(1)社会方面,采购计划以“施惠于民”为社会目的;(2)医院方面,采购计划以“物有所值”为衡量基准;(3)使用科室方面,采购计划以“物尽其能”为临床目的;(4)器械管理角度上,符合“性价兼顾”为采购原则。采购计划书的制定必须严格遵守国家医疗设备招投标法规和医疗设备合同法的法律、法规。 1.2 严控医疗设备的安装制度。严格遵守国家的相关法律和履行相应的合同,确保医疗设备质量与安全。医疗设备的验证必须由医院审计、纪检、医学工程、设备使用部门及供方代表共同现场开箱验收,须验收《医疗设备产品注册证》及相关的所有中文标识[3]。必须建立资质质控、验收质控、储存质控、使用质控、质量跟踪、原始记录等质量管理体系。入库须有检验报告单、生产日期。安装调试后,检查性能和各项技术指标须达到设计要求。 1.3 建立医疗设备档案。须正确填写设备商务档案:申请购置单;购置论证单;参数资料;购买谈判纪要;招标文件和中标通知书;营业执照、注册证、生产许可证、经营许可证、认证证书、计量许可证、压力容器制造许可证等;购置合同及配置清单;设备到货后的装箱单和安装验收报告。技术档案:设备的中、英文使用说明书及演示光盘;维修手册及光盘;设备的应用软件;设备重要维修或保养的工作单。 1.4 医疗设备报废档案管理。应依据法规,由档案室人员和设备档案管理员对报废设备名称、生产厂家、购置金额、购置时间、报废时间和档案销毁时间,然后由双方人员签字确认后方可档案销毁。如已经的报废设备的资料尚有留存价值,须在留存档案首页及文档中注明“设备已报废”和“档案继续留存” 2 设备使用的质控和人员的质控管理: 医学工程师应掌握设备的应用原理,保障设备本身的良好运行状态,设备参数的合理和优化设置是保证优质结果的重要因素。临床医学工程师发挥自己的长处,对医生和技术员进行指导充分发挥设备的软硬件功能得到具有良好信噪比、对比度分辨率、时间分辨率的图像。加强对医疗设备的质量控制,为病人提供最优质的医疗服务是医学工程师的重要职责。 根据《大型医用设备配置与使用管理办法》,医疗卫生机构应具备“医用设备配置许可证”、“医用设备上岗人员技术合格证”和“医用设备应用质量合格证”。临床医学工程师应对患者检查、治疗的适应症、禁忌症有必要的了解。医疗设备是用于患者检查和治疗的一种特殊设备,如出现错误操作或维修不当,会威胁到患者的生命。 医疗设备维修准入制度。维修人员必须熟知设备的原理和使用方法,保证维修后设备的安全性和精确性。例如,普通放射线检查中出现伪影和CT设备准直器的偏差,可导致误诊;放疗设备放射线束的尺寸,可导致放射治疗野超过应照射或低于应照射病变野的范围,会出现医疗事故甚至导致患者死亡[4]。医疗设备故障必须由经过医疗技术工程专业学习的维修人员进行维修,否则会导致错误诊断和医疗纠纷、乃至医疗事故。 提升临床医学工程师专业技术水平。工程技术人员必须掌握医疗设备的电工学、设备构造、放射物理学、辐射剂量学等理科学科。虽然厂商提供设备使用说明、故障分析、故障代码、设备保养和维修,但因设备故障所耽误的最佳救治时间是无法挽回的。临床医学工程师应基本掌握内科学、解剖学、放射生物学、放射诊断学等临床医学知识,及时与临床医师探讨医疗新项目、新技术,真正做到工程技术人员“人尽其才”和设备“物尽其用”。 3 加强医疗设备的保养制度和维修制度管理 医疗设备作为医务人员服务于患者的载体,医疗设备的安全性、精确性是设备的灵魂。设备不仅需要使用技师科学使用,更需要临床医学工程人员及时保养和维修。 加强医疗设备的保养制度。应“勤养少修”,确保设备有效运行。做到常规设备季检,急救设备月检,为每一台设备建立管理档案和设立管理员,及时做好记录并负责各设备的使用登记及日常保养。设备使用人员要进行日常和定期的保养,完成设备的外部除尘、加油、紧固及内部清洁等保养维护。进行定期预防性修理保养.必要时更换易损部件,保证设备的完好率和安全正常运行。严格交接班制度,确保设备的安全性和有效性。 强化医疗设备的维修制度,应急维修作为一线维修,要求随叫随到,马上解决。临床医学工程师须密切关注医疗设备的温度、湿度以及空气的清洁度等环境因素直接影响设备的运行质量。 制定切实可行的规章制度。建立健全《仪器设备管理制度》、《医疗设备的操作规程》、《医疗设备的维修制度》等[5]。明确指出维修机构的组织管理、领导者责任、维修人员责任细则、事故责任细则、维修经费保障等详细内容。 医疗医学工程部门学管理模式的最终目的是使医院能够保证为广人患者提供可靠的诊断和治疗。临床医学工程师定位的目的就是更好地推动医院医疗质量、诊疗技术、医德医风、科研教学、人才培养的发展。只有认真做好医疗设备的管理工作,才能符合医院发展的需要,有利于捉高医院在市场中的竞争力,使之立于不败之地。
包装设计毕业论文:品牌包装设计毕业论文 品牌包装设计应从商标、图案、色彩、造型、材料等构成要素入手,在考虑商品特性的基础上,遵循品牌设计的一些基本原则,如:保护商品、美化商品、方便使用等,使各项设计要素协调搭配,相得益彰,以取得最佳的包装设计方案。如果从营销的角度出发,品牌包装图案和色彩设计是突出商品个性的重要因素,个性化的品牌形象是最有效的促销手段。 (一)包装图案的设计 包装图案中的商品图片、文字和背景的配置,必须以吸引顾客注意为中心,直接推销品牌。包装图案对顾客的刺激较之品牌名称更具体、更强烈、更有说服力,并往往伴有即效性的购买行为。它的设计要遵循的基本原则: 1.形式与内容要表里如一,具体鲜明,一看包装即可知晓商品本身。 2.要充分展示商品。这主要采取两种方式,一是用形象逼真的彩色照片表现,真实地再现商品。这在食品包装中最为流行,如巧克力、糖果、食品罐头等,逼真的彩色照片将色、味、型表现得令人搀涎欲滴;二是直接展示商品本身。全透明包装、开天窗包装在食品、纺织品、轻工产品中是非常流行的。 3.要有具体详尽的文字说明。在包装图案上还要有关于产品的原料、配制、功效、使用和养护等的具体说明,必要时还应配上简洁的示意图。 4.要强调商品形象色。不只是透明包装或用彩色照片充分表现商品本身的固有色,而是更多地使用体现大类商品的形象色调,使消费者产生类似信号反映一样的认知反映,快速地凭色彩确知包装物的内容。例如万宝路烟盒上身采用暗红色,下身是纯白色,色彩搭配醒目、突出,使人联想到西部牛仔的阳刚之气。烟盒上方饰有烫金的菲利浦 #8226;莫里斯公司的标志:两匹骏马护卫着一顶金色王冠,再加上黑色的Marlboro商标,更使人觉得万宝路气度不凡。 5."石门家族"式的包装,要将其重点体现在包装的主要展销面。凡一家企业生产的或以同一品牌商标生产的商品,不管品种、规格、包装的大小、形状、包装的造型与图案设计,均采用同一格局,甚至同一个色调,给人以统一的印象,使顾客一望即知产品系何家品牌。 6.要注意功效设计。包装图案中的功效设计主要表现在以下方面: ①保护性能设计,包括防潮、防霉、防蛀、防震、防漏、防碎、防挤压等。 ②方便性能设计,包括要方便商店陈列,销售;方便顾客携带、使用等。 ③推销性能设计,即无需销售人员的介绍或示范,顾客只凭包装画面文图的"自我介绍"就可以了解商品,从而决定购买。 包装图案的设计手法,则要求以其简单的线条、生动的个性人物、搭配合理的色彩等给消费者留下深刻的印象。以苏格兰威士忌酒中的皇家礼炮21为例。该酒是经过21年精心酿制而成的,用蓝、红、绿三种颜色的宫庭御用精制瓷瓶盛装,瓶身上刻有持剑跨马的圆桌骑士形象,品牌商标图案上有两架礼炮,并配有苏格兰威士忌协会颁发的21年酒龄的鉴定证明,整个包装显得典雅、富贵。以至于有的人喝完酒后,将酒瓶细心地收藏起来。 包装图案设计禁忌也是一个值得注意的问题。不同的国家和地区有不同的风俗习惯和价值观念,因而也就有他们自己喜爱和禁忌的图案,产品的包装只有适应这些,才有可能赢得当地市场的认可。包装图案设计禁忌可分为人物、动物、植物和几何图形禁忌几种。这里不多赘述。 (二)包装色彩设计 色彩在包装设计中占有特别重要的地位。在竞争激烈的商品市场上,要使商品具有明显区别于其他产品的视觉特征,更富有诱惑消费者的魅力,刺激和引导消费,以及增强人们对品牌的记忆,这都离不开色彩的设计与运用。 日本色彩学专家大智浩,曾对包装的色彩设计做过深入的研究。他在《色彩设计基础》一书中,曾对包装的色彩设计提出如下八点要求: 1.包装色彩能否在竞争商品中有清楚的识别性; 2.是否很好地象征着商品内容; 3.色彩是否与其他设计因素和谐统一,有效地表示商品的品质与份量; 4.是否为商品购买阶层所接受; 5.是否是较高的明视度,并能对文字有很好的衬托作用; 6.单个包装的效果与多个包装的叠放效果如何; 7.色彩在不同市场,不同陈列环境是否都充满活力; 8.商品的色彩是否不受色彩管理与印刷的限制,效果如一。 这些要求,在商品包装的色彩设计的实践中无疑都是合乎实际的。随着消费需求的多样化、商品市场的细分化,对品牌包装设计的要求,也越来越严格和细致起来。为了更准确地掌握不同种类商品包装色彩设计的不同要求,我们可以将生活消费品划分为三大类别,分别提出色彩设计的具体要求: 第一类,奢侈品。如化妆品中的高档香水、香皂以及女性用服饰品等;男性用如香烟、酒类、高级糖果、巧克力、异国情调名贵特产等。这种商品特别要求独特的个性,色彩设计需要具有特殊的气氛感和高价、名贵感。例如法国高档香水或化妆品,要有神秘的魅力,不可思议的气氛,显示出巴黎的浪漫情调。这类产品无论包装体型或色彩都应设计得优雅大方。再如,男人嗜好的威士忌,包装设计要有18世纪法国贵族生活的特殊气氛,香烟包装设计要求有一种贵族的气质感。健牌特(KENT)香烟的烟盒遍体为白色,一座白色的古城堡耸立在一片白色之中,再配以金光灿烂的"KENT"商标,会使人联想起古老的城堡里的贵族生活。骆驼牌(CAMEL)香烟盒的底色是淡黄色,暗喻广阔的沙漠。背景图案上的金字塔和棕桐树代表古老的东方,给人一种神秘的和原始的感觉。这类商品的包装都应给人一种高价名牌的感觉。国内的"茅台酒"、"五粮液"、"沪州老窖"、"中华烟"、"云烟"等极品包装,也在设计上开始向国际名牌看齐。 第二类,日常生活所需的食品,例如罐头、饼干、调味品、咖啡、红茶等。这类商品包装的色彩设计应具备两点特征:(1)引起消费者的食欲感;(2)要刻意突出产品形象,如矿泉水包装采用天蓝色,暗示凉爽和清纯,并用全透明的塑料瓶,充分显示产品的特征。目前国内这一类型的产品以广东的食品、饮料、矿泉水等较为成功。 第三类,大众化商品,如中低档化妆品、香皂、卫生防护用品等。这类商品定位于大众化市场,其包装色彩设计要求:(1)要显示出易于亲近的气氛感;(2)要表现出商品的优质感;(3)能使消费者在短时间内辨别出该品牌。 包装设计毕业论文:包装设计专业毕业设计思考 1毕业设计环节的具体内容 不同高校毕业设计时长不同,通常为期半年左右。根据包装设计专业的特点,毕业设计时长为24周,包括设计选题、市场调研、设计构思、设计定位、设计定稿、设计说明、毕业答辩、设计作品展览等环节[1]。毕业设计选题是否合适,是毕业设计成功的第一步,也是至关重要的一步。毕业设计选题包括实际选题和虚拟选题,笔者建议选择虚拟新颖的课题,赋予学生更大的想象发挥空间,有利于学生个性的发展,而陈旧的实际性课题在设计上已达到成熟完美阶段,很大程度上束缚了学生的创意思维,学生竭尽全能仍难以超越。选题确定后,教师指导学生展开调研,根据选题对相关同类产品的竞争情况、目标消费者基本情况以及包装装潢设计、包装材料等内容进行考察。在市场调研总结与分析的基础上,接下来进行设计方案的构思与制作。教师要求学生通过一定数量的方案草图来促进思路的不断延伸和拓展,派生出新的思路和方案,进而制定合理的设计方案。最后,要求学生运用矢量软件Illustrator、CorelDraw和图像处理软件Photoshop进行设计制作,从图形、字体、色彩、形式上来表达设计主题,最终参加毕业设计答辩和设计作品展览[2]。 2当前毕业设计教学存在的问题 2.1学生重视程度不够,毕业设计创作实际时间难以掌控。包装设计专业毕业设计时长为24周左右,前期阶段由于学生外出实习、就业、考研等各种原因,很难如期完成毕业设计。部分学生受传统观念束缚,就业期望高、看重工作城市环境、全力以赴考研等这些因素导致学生对毕业设计的重视程度远远不够,并有下降的趋势。另外,学生对毕业设计前期的选题、调研不重视,后期赶时间赶进度,整个教学环节自由度大、开放性强、持续时间长,教师难以掌控学生的创作实际时间,严重影响设计作品的质量。2.2毕业设计的教学模式单一,设计同质化现象普遍。大部分教师依旧采用传统的毕业设计教学模式,包装设计作品的内容与形式和专业课要求基本一致,仅要求系列化设计作品数量增加,忽略了专业知识、设计实践的升华。包装设计专业毕业设计是集实践和创新为一体的综合教学环节,其教学方式单一,学生缺乏设计兴趣和激情,设计出具有创新意识的作品少之又少,普遍存在选题不够新颖、内容同质化、设计形式过时等问题。2.3毕业设计教学与实践环节脱节,设计展价值难以体现。包装设计专业操作性强,实践难度大,每年高校学生的毕业设计作品能够真正投入到实践中去的少之又少,其毕业设计教学与实践环节脱节问题严重,主要体现在毕业设计的选题与设计过程两个方面。设计前期,学生对选题有很多想法却很难找到合适的课题,亦或课题合适却没有完成课题的实际能力[3]。设计过程中,学生态度不够严谨,对资料收集、调研分析不够,缺乏实践经验,导致设计作品缺少内容,无法投入到实践中去。由此可见,学生在毕业创作过程中仅有好的创意是远远不够的,对于实际选题需要具备付诸实践的可行性。毕业设计展是学校与企业、学生与企业之间进行合作与交流的实践平台,而多数高校因为多方面原因毕业设计展的价值难以体现。第一,毕业设计展览过程中,学生缺乏设计作品展览方式和展览空间上的专业指导,展厅布置凌乱无特色,没有专业的统筹规划。第二,受资源和场地的限制,毕业设计展览时间有限,通常为两三天,加上宣传力度不够,对外交流受阻,观展人群不多且单一。第三,多数高校毕业设计展览形式是典型的封闭式,与企业、设计市场没有沟通和合作,相关设计信息无法及时互换,最终导致企业不了解高校的教学科研成果,师生也不清楚市场的人才需求和设计导向。 3毕业设计教学思考 3.1建立毕业设计评价体系、激励机制是毕业设。计质量提高的重要保证毕业设计的成绩评定由指导教师、教研室或评审小组、答辩小组、学院工作小组4部分综合评定,评价体系包括开题报告、中期检查、设计说明、答辩、设计展览5个部分,每个部分都有具体的评分细则。毕业设计评价体系的建立,不仅体现了学生毕业设计最终成绩的公平性,而且兼顾了毕业设计的整个过程,保证了毕业设计的质量。同时,建立合理的激励机制,明确指导教师的职责,从严治教,充分调动学生的内在积极性,使其由被动变为主动,全身心投入到毕业设计中去,并针对不同需要、不同层次的学生有针对性地激励,最终取得预期的教学效果,确保毕业设计的质量。3.2毕业设计与包装设计大赛联合是毕业设计质。量提高的关键将国内知名包装设计大赛科学合理地引入毕业设计教学中,指导教师以社会需求为导向、以实战型实践展开毕业设计教学,使毕业设计教学真正服务于社会。学生以实际项目为设计选题,提高其设计创作的积极性,使设计从创作内容到表现形式都有所创新。毕业设计与包装设计大赛的结合,使其有的放矢,提高针对实效性,强化了理论知识与实践教学的互动。如果学生的毕业设计作品被企业认可或被采用,不但能激发学生的主观能动性,而且能促进教学价值和创意价值转化为市场价值,产生良好的社会影响,带来一定的经济效益,最终提高毕业设计的质量。3.3优化指导教师团队是保证毕业设计质量的有效举措。3.3.1采用教师工作室制方式。所谓教师工作室制方式,是指由副高及以上职称的教师担任负责人,由多名初中级职称的教师作为主要成员,整合重组师资力量,共同指导毕业设计教学。这种方式的优点是教师和学生可以双向选择,教师可结合专业特点和实际教学拟定设计选题,学生也可根据自身优势和能力选择课题。同时,学生能够得到多名教师的指导,开拓了学生的视野,有效地弥补了传统毕业设计教学模式的不足,促使教师对选题方向和设计制作表现形式多样化的整体把握[4]。3.3.2发挥退休教师优势,培训青年教师退休教师。有专业业务水平高、指导经验丰富等优势,返聘退休教师并以退休教师带青年教师形式指导毕业设计教学。与此同时,定期派遣青年教师外出进修学习,并要求每学期带学生到企业锻炼实践,这样既提升了教师的专业修养和教学能力,也积累了丰富的实践经验。3.3.3邀请知名专业人士参与和监督。邀请包装设计专业领域具备实践经验的知名设计专家,或者其他高校高水平的专业教师,参与毕业设计教学指导和答辩工作,将其设计特色、设计技巧与方法、评价体系等贯穿于整个设计教学过程中,增进了各高校之间在专业学术上的交流与学习,同时也开拓了学生的设计视域,丰富了学生的知识层次,增强了学生的设计实战经验,是保证毕业设计质量的有效举措。3.4教学方法的创新是推进毕业设计教学改革与实践的重要途径。包装设计专业毕业设计教学,积极提倡艺术与工艺融合、不同专业横向参与的教学理念,理性与感性共存,采用灵活多变、个性创新的教学方法,既可巩固学生大学期间所学的理论知识与技能,又可促使学生掌握新的设计理念与实践经验,是学生学习能力可持续性的体现;既可增强学生的主观能动性,又可展现学生独特的设计创意,是教学实践价值的体现。同时,积极利用与企业合作的实践平台,增强学生的设计实践,提高学生的设计领悟,从而拓展学生的设计思维模式,激发学生的创新潜能。因此,教师需要重新认识毕业设计,灵活安排教学过程,创新教学方法,最终推进毕业设计教学的改革与实践。 4结语 包装设计专业与市场需求趋势的发展密切相关,毕业设计作为实践和创新结合的综合教学环节,是检验教师教学水平、学生专业水准和高校专业发展程度的衡量标尺,传统单一的教学模式已无法满足多元化市场对设计人才的需求。因此,教师应针对毕业设计教学现状进行分析,全方位多角度积极深化毕业设计教学改革,拓展教学思路,优化教师队伍,改进教学方法,以提高毕业设计质量真正达到教学目的。 作者:陈丽莉 单位:衡阳师范学院美术学院 包装设计毕业论文:包装设计教学改革论文 【摘要】好的包装设计除了能帮助产品更好的进行销售,还能在一定程度上保护环境。随着社会经济和科技的发展,现代包装设计的发展一直处于不断创新阶段。创新也成为包装设计专业学生需要重点掌握的主要知识点之一,而如何提高学生的包装设计能力,使其更加具有创新性,符合时展的需要,首先就需要在教学中提高学生的动手能力。 【关键词】包装设计;创新;教学;动手能力 一、包装设计的演变 包装是从原始社会开始就存在的,它随着人类的进化、商品的出现、生产的发展等方面的变化而逐渐变化发展,每个阶段的包装都有自己的特点,随着人类社会的不断发展,我国大众普遍地将包装设计分为三个发展阶段:原始包装、传统包装、现代包装。现代包装的范畴是从工业革命开始的,此时的包装不仅仅只是为了运输或存储功能,它还起到了迎合市场的作用,是工业化社会和市场经济发展环境满足消费者对商品审美需要的关键。而随着进入20世纪,科技日新月异的发展,新材料、新技术的不断出现,各种不同材质的包装材料层出不穷,包装设计也与科技发展紧密地联合了起来,它包涵了物理、化学、人文、艺术等各方面,所以对于包装设计者而言,也提出了更加多样化的要求。针对这一市场发展趋势,重视包装设计专业的课程改革势在必行。 二、动手能力在包装设计教学中的重要性 随着教学改革的发展,学生的课堂主体地位越来越受到重视,学生的实践能力也成为学生需掌握理论知识以外的第二个重点项目。实践是检验真理的唯一标准,只有学生在依靠自身的实践能力过程中的创作设计,才能更好地使学生对包装设计的理论知识有更好的认识。当前,我国很多公司对包装设计专业的人才需求是有一定的作品和实践设计经验,因此充足的动手能力也有利于提高学生包装设计经验的总结,有利于其进入社会,更好地适应市场需求的要求。此外,教学过程中讲究“授之以渔”,包装设计专业更加注重学生的实用性和前沿性,如果学生实际操作能力更高,更容易在设计的时候考虑到材料与色彩、性能等各方面的结合,更加有利于学生从多个方面进行创作。 三、创新包装设计课程中学生动手能力的策略 1.设计灵活多变的教学方法。设计灵活多变的教学方法,利用多种教学模式提高学生的学习兴趣,会更加有利于提高学生的自主积极性,学生自身的对于艺术设计的学习积极性会更有利于学生的学习成果。具体来说,教师可以采用以下几种教学方法:(1)案例教学法。包装设计专业具有实践性强的特点,老师可以在授课过程中增加实践与理论的结合,通过在课堂中穿插成功的包装设计案例来丰富学生的思维,使学生能够更好地对案例和理论相互印证、相互理解,促进学生对于包装设计相关知识的理解能力和动手能力。(2)项目教学法。教师可以采用项目驱动的方式,设置师生共同完成的完整“项目”工作,例如,在学期末,教师可以通过某项社会实践项目布置项目作业。这样在暑假的过程中,学生们利用互联网与老师、同学多加交流,共同设计出一份满意的包装设计成果,这使得同学们的暑假变得更有意义的同时,也能够锻炼同学们的动手能力和协作能力。(3)成果展示法。每个阶段的课程结束后,老师可以通过将学生的优秀作品进行展览,对学生设计作品中的点睛之处圈点出来进行宣传,让同学们获得更多的优秀灵感,也鼓励同学们的动手积极性,鼓励同学们都做好榜样模范作用,激发动手动力。2.创造实践条件。为学生创造时间条件,通过获奖模式等设计比赛活动更有利于提高学生的创作热情,激发动手实力。教师及学校可以为学生多加创设实践条件,具体来说实践安排可以采取以下几种方法:(1)通过与包装设计公司、设计材料厂家进行产学合作通过与包装设计公司、设计材料厂家进行产学合作,有利于教师为学生安排实地实践考察,有利于学生直接参与到相关包装设计的辅助工作之中,通过感受优秀成熟设计人才的创作,并且亲身参与设计,更有利于提高学生的学习主动性和动手能力。同时,与设计材料厂家的合作也有利于学生对于加工工艺中的材料有更加实际的认识,有利于学生了解包装需求和性能的加工工艺对于包装设计的重要性。(2)通过引入比赛机制进课堂在教学改革的过程中,政府和企业都对学生的包装设计实践提供了创设了更多的条件。教师要时刻注重抓住这种机会,时刻掌握时下热门的包装设计比赛,并将比赛主题作为教学中的一个重要部分,促进学生通过多次的比赛经历,促进学生在市场调研、资料收集、手稿设计、完稿设计、评价设计等多个方面的动手能力,以此促进完整的实践体验,使学生不仅只是将包装设计作为一次练习,提高学生对于比赛的自信心,激发学生的动手兴趣性。 四、结语 包装设计是一个不断积累、演变、发展的过程,人们创造了多种形式,多种材质的包装,包装不仅反映着时代的变化,也影响着时代的前进。不同的时代对于包装设计有不同的标准,在教学的过程中,我们不能只立足于眼前,看重学生对于包装设计课本及理论知识的学习,更要重视学生实践能力的提高,使学生对包装设计有更全面的把握,创造出更加有包装文化品位、符合社会文化变迁要求中的包装设计。 作者:刘 露 单位:西京学院 包装设计毕业论文:高职院校包装设计课程教学论文 高职教育要面向市场需求,结合行业发展来培育新型人才。《包装设计》课程具有鲜明的特色,知识跨度大,与市场关联度紧密,加之课程综合性、实践性要求,对于传统的“教师讲、学生听”模式,难以突出学科动手实践能力。项目化教学法的引入,将实践项目作为贯穿课程教学内容的重要思路,通过项目目标、任务的明确,来细化分组、确定实训方案,并从包装设计的主体、策略上来突出项目教学的真实性,让学生专业技能得到锻炼,打破传统教学与行业发展脱节的弊病,实现了校内教育向校外的延伸,提升学生的职业素质水平。 一、《包装设计》课程项目化教学的特色 《包装设计》课程融合了技术与艺术,强调“教”“学”“做”兼修。在实训内容上,要体现包装印刷行业的岗位要求,将教学过程与岗位实操流程综合起来,让学生在掌握一定理论基础后,能够从实训实践中来强化相应的职业技能。高职《包装设计》课程项目化教学模式的应用,遵循了包装设计行业对高技能人才的培养要求,将包装工艺知识、包装设计软件、包装创意、包装材料、包装结构等内容,利用真实项目来深化校企合作,培养具备完整理论基础、拥有丰富设计经验的社会所需人才。对于项目化教学,其关键在于设置合适的项目。以无锡惠山泥人为例,从其典型的文化元素及旅游纪念品特色上,实现传统工艺向现代市场经济发展模式的转变与创新,既提升了传统工艺品的文化形象,又推进了惠山泥人传统工艺的传承与发展。比如在惠山泥人题材、造型方面的设计,来突显其装饰性、摆设功能,增强其“用”的功效;与惠山泥人大师展开产品包装设计开发,让学生从市场调查、产品包装定位、消费者需求分析等方面,来了解惠山泥人产品包装项目的设计背景,制定贴近市场消费群体需求的包装设计方案。现代网络的发展,利用设计任务平台,如威客网,通过互联网来实现知识、创意、技能转换为实际收益的方式,鼓励学生从中选择感兴趣的包装设计任务,并从动手实践中来体验学习、体会设计的乐趣。当然,在高职院校包装设计项目化实践教学中,还可以通过自主性、创意性虚拟命题方式,围绕包装设计行业需求,拉近学校教育与市场人才标准的距离,从包装思维、创意训练、技能挑战等方面来引入竞赛项目,挖掘学生的个性,让学生设计出符合市场需求的包装作品。 二、《包装设计》课程项目化实践教学要点 (一)进阶性 项目化实践教学的关键在于项目主题的选择,而项目主题又与项目目标及任务紧密相连,立足学科知识体系和学生认知、技能实际来确定项目主题。因此,项目设计难易度的确立具有综合性,在了解包装设计相关知识、理论、创意等知识点之后,可以导入基于纸质材料的工艺品包装设计项目,内容上涵盖纸盒的结构、纸盒的外观视觉元素设计、产品包装市场调研、设计定位、设计方案构思及包装实物制作与评价等部分。在学生了解容器造型设计理论后,可以导入非纸质材料的多种不同类商品的包装设计项目,着重从项目化实践中,启发学生多维度的设计构思,体会包装创意,熟悉商品包装设计工作流程等内容。 (二)真实性 对于项目化实践教学,一些教师倾向于模拟项目,事实上,对于广大学生,最关心的是对未来包装行业的了解,特别是期望从真实的项目包装设计实践中来体验。《包装设计》课程项目化设计,可以采用既定命题方式,明确具体商品来进行包装设计,也可以采用自由命题方式,结合项目要求、目标来引导学生“自主探究”。比如结合惠山泥人产品形象及包装设计主题,通过介绍惠山泥人的历史文化,从中来明确泥人包装的尺寸、规格、文字、品牌等信息,并要求学生设计出至少三种不同风格的泥人包装方案。在这个具体的包装设计项目中,学生从包装盒结构、造型款式、外盒文字、色彩、图形的搭配以及纸质材料的多种运用中,增强了包装设计趣味性与地域文化内涵,也从真实项目中感受到商品包装的现实价值。 (三)典型性与完整性 对于《包装设计》课程项目化教学设计,要注重项目的典型性与完整性要求。所谓典型性,就是要体现产品包装的普适性,突出包装设计的基本功能。所谓完整性,就是要从项目流程设计中再现实际项目内容,能够激发学生的思考,增进学生对包装设计项目的完整体验。包装设计的对象繁多,不同商品的包装设计要求也不尽相同。比如食品包装与药品包装,在包装材质选择上、包装创意构思上、包装设计手法上都具有差异性。《包装设计》项目化实践教学中,需要从不同类型商品的包装设计对比中,如大众化商品与奢侈品包装、小组间不同项目的包装设计与评比来拓宽学生的知识视野,鼓励设计创新。 (四)突出“渔”“鱼”兼顾 对于任何一种教学方式都要进行反思,项目化实践教学同样离不开教学评价与反思。所谓“渔”,即教育的方法,要遵循“实践、认知、再实践、再认知”的过程来养成。教师要授之以“鱼”,还要授之以“渔”,要从“授”中来发挥学生的自主性。在基础理论课程项目化教学中,要发挥教师的“引导”作用,而在实践技能项目化教学中,教师要让位于学生,激发学生的参与性,提高学生的自学能力。同时,在项目化授课过程中,教师要注重师生互动,从项目实施过程中来培养学生的逻辑思维能力、口述表达能力、动手实践能力、创新意识等素质,拓深项目化教学实效性。 (五)多维度、多元化考评 对于项目化实践教学,要统合不同的考查评价方法,尤其是建立多层次评价体系,来完成全面、客观、有效评价。在模拟类项目教学中,采用学生自评、互评和教师评价相结合,重在激发学生的参与性;在真实包装设计项目中,采用教师评价、行业评价以及参照企业标准来检验学生的设计水平,增进学生对自我、对设计行业的正确认知;在竞赛项目、参选项目实践教学中,除了教师评价、企业评价外,还要关注学生的职业素养评价。在考评内容上,既要关注项目设计提案、项目完成进度、完成质量(设计原创性、表现多样性、制作成果)、项目总结报告等评价,还要关注学生的自学能力、团队协作能力、解决问题的能力等。 三、以花生酥包装改良为例探析项目化教学 (一)花生酥传统食品旧款包装调查 花生酥是我国传统食品中的典型商品,在包装设计上缺乏现代意识,多以单一的色调、保守的结构造型、陈旧的创意思路、落后的印刷工艺,甚至非环保的包装材料居多,使其在市场竞争中面临着淘汰的窘境。包装设计工业的发展,为商家重塑产品理念,打造新的品牌提供了有效途径。 (二)改良包装市场定位 花生酥作为传统食品,在旧款包装设计上,尽管引入了名人代言方式,增强了品牌的形象与知名度,但在包装风格上,与市场其他品牌相比,缺乏个性与特色。因此,从提升花生酥包装设计的品牌效益上,一要塑造产品的新形象,增加企业文化附加值,突出企业的文化内涵。二要深挖花生酥的品质,从其百年来的发展历史上来细分消费群,从而在包装设计上体现不同的设计风格,以应对不同消费群的市场需求,打造花生酥这一传统食品的品牌活力。 (三)花生酥包装设计再造 根据项目化分组实践,第一小组在包装再设计上,将文化意旨作为突破点,积极挖掘花生酥的价值。融入企业发展历程,结合花生酥的营养价值,通过包装设计中的色彩、符号、线条、图案等表现元素,来传递浓郁的文化底蕴。在图形选择上,以传统剪纸手法刻画寿桃、寿星、仙鹤等“长寿”纹样,并配合“香浓美味、延年益寿”等字样,来增强包装主体与产品属性的关联性,隐喻花生酥能带给消费者多福、长寿、健康的美好祝愿。第二小组在包装设计上将传统制作工艺作为切入点,利用传统简笔线描手法来生动形象地展现传统花生酥的制作步骤,并配以简要的文字说明,既直观又形象,带给消费者丰富而独特的工艺文化体验。第三小组在包装设计上注重情感策略的运用,特别是利用现代设计对消费者多重感官的满足来增强消费者的情感认同。将包装图样按照幼年、少年、青年、老年四个生命阶段进行划分,分别绘制不同的插画来勾起人们对美味的甜蜜回忆;同时,在文字装饰上,以手写字体配以煽情的文案策划,激起消费者嗅觉、味觉、视觉、触觉的情感表达,进而产生购买欲望。第四小组在包装设计上将“绿色”理念作为重点,着力从生态设计、环保意识等理念来倡导绿色设计。在材料选择上,讲究节约与环保,尽量采用可降解材料,引导生态消费观,在保障食品包装基本功能、满足消费者审美诉求基础上,将情感设计与绿色设计达成平衡。如在包装造型设计模仿花生外形,在花生壳纹路中嵌入绿色、健康的文化,借助于包装的凹凸触感增强浮雕效果;另外,在产品包装延伸功能上,包装盒可以变作糖果盒、花生酥布袋可以作收纳袋使用,遵循了绿色循环、可重复利用的设计目标。《包装设计》课程与项目化实践教学模式的融合,在参照教学大纲的基础上,将项目任务作为激发学生参与实践的有效途径,各小组通过搜集、查阅资料,共同商讨设计主题与策略,并从制作成果中锻炼了动手能力,掌握了所学知识,培养了职业技能,实现了学校、企业、社会的紧密衔接,为学生适应未来职业岗位奠定了基础。 作者:吴锡平 单位:无锡商业职业技术学院 包装设计毕业论文:现代茶叶包装设计论文 摘要:茶文化在我国的历史长河中源远流长,经过几千年的发展和演化,已经完全融入现代民众生活之中,人们讲究喝茶品茶,不仅对茶叶自身的品质、口感有更加多元和高品质的要求,对茶叶的包装设计也更追求迎合现代的审美观念,在体现茶文化的同时,更能体现中国文化的艺术性设计。本文通过对中国传统图形在现代茶叶包装设计中的应用进行研究,发现其在所在领域的重要意义,旨在提高现代茶叶包装设计的设计水平,促进中华茶文化的继续弘扬和发展。 关键词:中国传统图形;现代茶叶包装;设计应用 茶,一种微苦回甘的饮品,几片树叶的故事,却是中国先人为我国的饮食文化添上浓墨重彩的一笔,历经千年的流转,在现代人们的生活中,也占有非常重要的地位,人们通过饮茶养生保健,通过品茶感悟历史的精华。茶在被人们的使用过程中,赋予了太多的实用意义和人文概念,人们为了给茶留有最新鲜的品质和口感,不断改良对茶叶的包装设计,便于对茶叶的保存和运输,在遥远的汉朝时期,茶叶经由丝绸之路走向了世界。现代人有着越来越高的生活品质追求,对茶叶的包装也更加重视起来,通过茶叶的包装来体现不同茶叶品种的内在口味和质感,通过包装来体现人们对茶文化的追求,通过包装来实现人们对茶清新而不失高雅的艺术追求。现代的茶叶包装设计在表现不失茶叶自身特色的同时,更能体现中国传统文化的张力,传统的图形和装饰文案都在被大量的运用其中,在激发消费者的视觉冲击力的同时,产生消费欲望,赋予茶叶本身更多的文化内涵,通过中国传统图形的运用,使现代的茶叶包装设计更加迎合茶文化的历史价值和实用价值,使更多的人了解茶,了解中国的茶文化。 1中国传统图形在现代茶叶包装设计中的应用意义 1.1弘扬中国传统文化 中国传统图像、图案设计多样,饱满圆润,装饰性极强却不失中国传统韵味,在很多的设计领域被广泛的运用,不仅起到极强的表现装饰效果,更体现了古老而辉煌的中华文明,是几千年来中华民族智慧的结晶,更是中国历史发展的见证。中国的传统图像形式多样,体现了不同地区的风土人情,有的结合古老的神话故事,有的借鉴了动物植物的美好寓意,形成多元丰富的设计图样。在现代的茶叶包装设计中融入中国传统图形的设计,更迎合中国传统的审美观点,同时又不失现代特色。通过对茶叶制品的流通和传播,增加了人们对中华传统文化的了解和感受,更大程度的弘扬了中国传统文化。 1.2弘扬了中国的茶文化 茶文化是中国传统文化的重要组成部分,在中国千年的历史发展进程中,被不断的弘扬和发展。旧社会的普通人家喝茶,达官显贵品茶,而今品茶喝茶已经走进了寻常百姓家,人们重视喝茶品茶,重视茶对人体养身保健的重要实用价值,重视饮茶背后的心境。茶叶的包装设计从最初的为了方便储存运输,到现在期望通过包装设计来体现茶叶本身的口味特色、产地区域的特色甚至其内在的品位和内涵。中国传统图形被运用到现代茶叶的包装设计中,便于对茶叶特色和品位的展示,比如:用传统水墨山水来进行黄山毛峰的包装设计,用意境缥缈的黄山山水来渲染茶叶的生长环境;用苏州园林的图案来进行碧螺春的包装设计,用苏州园林的清新雅致来体现江南风光的山清水秀,体现碧螺春清新淡雅的口感。这些独具匠心的设计运用,使人们在观茶品茶的同时,更能嗅到来自中国历史长河中的人文气息,对于中国茶文化的传播和发展有着重要的意义。 2现代茶叶包装设计中存在的问题 2.1缺少对茶文化的体现 随着现代设计理念的不断成熟,现代包装生产技术的不断提高,各种形式的茶叶包装被广泛的运用到茶叶的生产销售环节中,但是,从中也暴露出很多现代茶叶包装设计中存在的问题。多数的茶叶生产销售企业缺乏对茶文化以及中国传统文化的挖掘和利用,对茶叶实施包装销售,便于储存的同时,可以让消费者品尝到更又品质的优质茶品,卖方要在销售的过程中对茶文化进行适当的展示和体现,不要在茶品的包装环节,一味求异求新,盲目地以市场消费作为导向,而忽略了对茶文化和中国传统文化的挖掘,充分考虑到茶文化的人文因素,在考虑市场需求的同时,还要考虑到茶品自身,二者有机融合,充分利用包装的特点来展示茶品,对茶品的销售起到锦上添花的作用,而不要让消费者产生金玉其外败絮其中的感觉,那不利于茶文化的推广及茶产业的发展。 2.2缺少对茶叶包装设计的知识产权保护意识 目前,在我国众多的茶生产销售企业中,缺少对茶叶的知识产权保护意识和品牌意识,在对茶品的生产和销售时,缺乏对自主品牌的策划和宣传,没有对消费者的消费行为起到有效的引导作用,大多数的消费者买茶是只关注茶品的品种,如:大红袍、普洱、六安瓜片、黄山毛峰等,对茶品的品牌选择范畴却十分有限,只有企业加大对自身品牌的创建,保证茶叶销售的质量,打造让消费者信赖的茶叶品牌,对品牌的茶品进行系统的茶叶包装设计,让消费者通过图案或者文字就能识别可信赖的茶品品质,可以是一个商标图案,也可以是一个包装纹饰,就可以让消费者产生对茶及背后销售公司的信赖。各厂家追求对茶叶包装的推陈出新,最大可能地满足消费者追求品质的消费心理,却喧宾夺主,过度包装,忽略了消费者是要买茶,而不是买包装,不但造成了资源的浪费,还大大降低了消费者的重复购买欲望,不利于茶产业的可持续发展。 3中国传统图形在现代茶叶包装设计中的应用 3.1在现代茶叶包装设计中注重对中国传统图案的使用 现代茶叶包装设计者要在其设计作品中,对中国的传统文化及茶文化进行充分的挖掘,迎合消费者的现代消费心理,设计更多极具时代特征,又不失传统韵味的包装设计方案,在体现茶品品质的同时,重视茶叶包装的实用性。产品的包装在消费者进行产品的选择时会产生至关重要的影响,但并不意味着产品包装以追求高端、上档次来满足消费者的高品质消费心理,让消费者能够产生重复购买欲望的是真正有品质的茶叶,并且是能够适合茶品品质的包装设计。中国的传统图案融合了中国古人对于生活的美好向往,对各种图案的运用表达对生活美好的期望和祝福,更能体现茶文化的人文内涵。 3.2设计迎合现代审美需求的茶叶包装设计方案 中国的传统文化固然能够体现茶文化的人文气质,但是,在设计现代茶叶包装设计方案时,也要充分考虑了现代人的消费习惯和审美需求,充分利用不同的材质和材料,利用现代的生产技术对茶叶包装设计和现代的生活理念进行融合,在满足茶叶的包装储存等实用价值的同时,还能体现其内在的韵味和美感,才是现代茶叶包装设计的最高要求,能够让消费者在满足茶叶口味品质需求的同时,满足大众对茶文化及传统文化的心灵需求,使茶文化应用于生活,根植于生活,并且能焕发持久的生命力。 3.3加强知识产权意识和品牌意识,设计标签式的现代包装设计方案 茶叶的包装设计是茶叶品质的外在表现形式,现代人对生活品质的追求体现在生活和消费的各个方面,茶叶的生产者和销售者要树立茶叶品牌意识以及对包装设计方案的知识产权意识,对富有中国特色的传统图形大胆地运用和创新,设计出更多的体现茶文化、茶品质的标签、品牌标志或者包装纹饰,通过这些标新立异的图形就能够对消费者的茶叶消费行为起到引导作用,能够让消费者通过产品包装选择到有品质的好茶,而不是一堆漂亮的礼盒和纸筒,茶文化的继续发展必须能够有消费者作为文化的传播使者。 为了茶叶行业的长久发展,为了茶文化的弘扬,必须对现代茶叶的包装设计工作重视起来,结合茶文化、中国传统文化和现代艺术设计理念,设计出迎合消费者需求,且能体现茶叶品质及其高雅的文化内涵。随着人们对茶叶的认知程度越来越高,消费市场不断扩大,高中低各层次的消费市场逐渐形成,生产者和销售者要结合自身茶品的品质,对茶叶进行适合的产品包装,完善和提升其品质,将中国传统图形更广泛地应用到现代茶叶的包装设计环节中,打造更多的精品设计方案,打造精品的茶叶品牌,让社会公众能够品位到品质优良的茶叶的同时,更能看到更多赏心悦目的茶叶包装设计。 作者:裴珺 单位:北京理工大学设计与艺术学院 包装设计毕业论文:地域性农产品包装设计论文 一、地域性农产品包装现状与问题 (1)缺乏对地域性包装设计的专题研究。目前,我国大部分有关农产品包装研究主要论述如何建立农产品品牌或绿色产品品牌。在包装设计专题方面的研究较少。 (2)注重对地域文化符号与农产品包装设计融合的研究。地域性特色农产品的包装设计受到地域文化的影响,地域文化符号与包装设计如何结合这一问题极具深入研究的价值。设计师只有深入研究理解地域文化的精髓,才能将这种地域特色通过包装的视觉性语言传达出来。 (3)总结出明确的、具有针对性的农产品包装设计方法。地域性农产品的包装设计不仅仅是市场营销活动,也是艺术创造活动,需要将设计前期的实证调研和设计中期的地域文化符号提炼完美融合。 二、地域性农产品包装研究意义: (1)对地域性农产品包装设计的研究是体现农业可持续发展的重要指标。2014年我国农业部“十三五”农业农村经济发展规划将农业可持续发展、农产品质量安全问题等关键问题作为十三五期间关注的重点,而农产品包装设计正是体现农产品质量的“名片”,包装设计的优劣直接影响了消费者对农产品质量和品牌的信赖度,足见农产品包装设计研究的重要性,通过优化农产品包装设计流程促进农产品“生产—设计—销售—建立品牌”良性循环,达到农产品包装设计、品牌的可持续发展。 (2)“地域文化符号与包装设计如何结合”这一研究内容有利于提升黑龙江特色农产品品牌知名度,提高黑龙江省农产品品牌文化方面的附加值。黑龙江省是国家的主要商品粮食基地,国家重点建设的生态示范省,地位重要,借由优化农产品包装设计打造一条全新的农业化生产包装链条有助于我省的农产品品牌在日益激烈的市场竞争中独树一帜。 (3)提升企业的包装设计和品牌意识。采用得体的包装设计,不仅可以使农产品为农民增加更多的收入,而且还可以提升品牌在国内同类市场甚至是国际市场的竞争能力。目前我省农产品包装设计水平良莠不齐,趋同现象严重,农产品缺乏真正的特色,很多农产品在包装设计上缺乏对地域文化的深入理解,设计和品牌识别度不高,部分生产企业忽视对设计的投入,在包装上盲目模仿其他知名品牌,追求短期利益回报,损害了品牌的个性,不利于品牌长远发展。因此,十分有必要建立以地域文化符号为明确导向的设计方法。 三、影响特色农产品包装的三个因素 要解决“地域文化符号与包装设计如何结合”这一问题首先要明确的是何种因素对地域性农产品包装产生影响。首先地域特色离不开地域文化,地域文化是一种意识形态的表现,而这种意识形态的具体体现应该是带有地域特色的视觉符号,而产品自身特色则是影响了包装的重要因素,需要设计师和企业共同对产品进行定位,同时确立品牌个性,这样才能从根本上解决农产品的地域特色问题。因此,我们总结出影响特色农产品包装的三个因素分别是:地域文化符号、产品自身特色、品牌个性。这三个因素相互影响,相互制约,决定了农产品设计时应注重对地域文化的挖掘,在此基础上提取相关的视觉元素和符号,最终与品牌个性相结合。 四、地域特色农产品设计对策总结 (1)以地域文化符号为导向的农产品包装设计应着重强调对地域符号意义的解读。符号意义是指人们在经历过程之后得到的精神体会,更多的是代表情感、氛围或者是一种文化。应该在设计前期调研中加强对地域符号意义的深层次解读。 (2)以地域文化符号为导向的农产品包装设计流程应包含了3个步骤:前期调研——包装市场定位、地域文化代表性元素提取、中期规划——包装品牌形象规划、后期设计——包装产品设计,解决包装产品设计问题不能忽视其前提即市场和品牌,市场定位层次反应了市场对产品的需求,品牌形象规划则将包装的定位和品牌个性融入、而地域文化符号则能使品牌最终脱颖而出。 (3)以地域文化符号为导向的农产品包装设计应作为一项重要的品牌设计战略提出。这使得包装设计流程可掌握,有具体的执行步骤,使品牌形象更加突出。 作者:朱冉 单位:哈尔滨商业大学设计艺术学院 包装设计毕业论文:青铜器仿制商品包装设计论文 摘要:将交互设计运用于包装设计中,一方面可以使包装与消费者间产生共鸣,包装不再仅仅起保护产品的作用,更重要的是突出一种情感化的交流,从而达到促进销售的作用;另一方面可以使包装设计突破原有的设计模式,顺应时代的发展,不再只是单调的平面装饰带给消费者的视觉感受,而更多地结合了新媒体和新技术,给包装设计一个全新的发展空间。 关键词:青铜器;包装设计;交互设计;广告传播 1包装设计、广告传播与交互设计的关系 交互设计中的包装设计主要是让包装不再只是单纯地发挥包裹、保护产品的作用,也可利用新技术使得包装更具功能性,设计新型的包装设计,使得在保护和推销产品的同时增进产品与人的关系。包装不应只是刺激人们消费的产品,还应成为使用者的有用工具,要达到的最高境界是在传达信息的同时多为使用者考虑,使产品与人合为一体,成为人们所需要的设计。 2青铜器包装与广告传播的文化及其价值 近年来,越来越多的人喜欢在家里放置一些仿制的工艺品,从而促使仿制青铜器频繁出现。包装设计与名族文化内涵密切相关,包装的民族化是拥有民族特色的包装,可以从它的色彩、材料和风格来体现。此外,从文化心理差异、文化情调、消费文化趋向和文化品牌的创立都可以反映母文化的特征。寻觅和收集民族艺术的精华,用现代的审美观和先进的科技手段糅合、提炼,以实现传统文化与现代创新理念的完美结合。 3包装结构设计 包装的结构多以空间最优化的形式囊括其中。青铜器虽体积小,但分量重,所以在包装的结构上要合理安排。如果空间太大,极易使青铜器在包装内摇晃受损;如果空间太小,又很容易撑破包装盒。另外,青铜器形态各异,所以在内部结构上必须合理安排。青铜器本身是很敦实的产品,而且形状不同,在运输的过程中难免受到碰撞,所以在包装盒结构的设计上,要以保护为主,盒子的空间大小和样式要与特定的产品相符,以免损坏产品。笔者结合自身经验,拟定了以下两个方案。 3.1包装盒上的交互设计 包装结构设计得新颖,一方面可以使包装盒保护青铜器不受损,另一方面还可以使包装盒得到再次利用。这样的设计可以使包装更具趣味性,让消费者可以参与其中。此外,包装盒采用了“再次利用”的设计理念。目前,在我国的产品包装设计中,结构上的交互是最常见的一种,设计师利用包装盒的结构特点再次设计得到了新的造型,吸引了更多消费者的注意,比如在打开包装盒的过程中增加趣味性等,这些都可以拉近消费者与产品间的距离,达到无声促销的目的。笔者的设计方案是:在包装盒内安置灯管,在购买产品后放入包装盒带回家后,包装盒可以不丢弃,插入灯管后,通过包装盒的镂空形式可以透出灯光,消费者可以任意摆在自己喜欢的位置,装饰自己的房间。 3.2包装材料上的互动设计 包装材料的选择可以很好地体现产品的质感,所以在材料的选择上,其实有很多可利用的素材。不同的材料可以通过不同的路径来丰富,所以在设计思维上更广一些。目前,我国的包装设计也会利用很多不同的材料进行包装,这些包装都会很快地吸引消费者的眼球。不同的材料再搭配合适的颜色会产生不一样的效果。亚克力磨砂胶版为笔者此次设计的主要材料,将原木色的木材作为底座,最后再搭配灯光的照射效果,会有很不一样的设计风味。磨砂亚克力板罩住青铜器后会模糊青铜器的造型,但是在灯光的照射下,会有完整的形状透出印在包装盒上。这时,青铜器的颜色会淡淡地印在包装盒上,形成一幅很原始的包装图案。将灯关闭后,又会显现出一个模糊的形状。这样,不仅融入了交互设计的理念,还以最简单的包装诠释了笔者的设计理念。此次设计采用木质材料制作,并采用激光雕刻的方法将包装上的图文显现出来。包装要与内部产品的主题相符,便于包装保持地域的风格特点,突出品牌特征。之所以使用木材,是因为木材有良好的强度,可以承受冲击和重压,有一定的弹性;可以回收利用,是绿色包装材料的最好选择。 4结束语 交互设计虽然是从人体工程学中分离出来的,但它包含了许多设计类别,且设计本身都是有关联的。因此,将交互理念融入包装设计中是切实可行的。随着时代的发展和消费者审美观、价值观的改变,交互式包装将会成为人们生活中不可缺少的一部分。广大设计者应努力挖掘包装内部的无限可能,让包装设计在不同领域有更广的发展空间。 作者:王平 单位:武汉理工大学 包装设计毕业论文:女性化妆品包装设计论文 摘要:化妆品作为女性消费领域的重要商品,其包装设计对现代女性的消费视角起着重要的导向作用。本文以现代女性的消费情意为背景,对化妆品包装设计的艺术表现特征进行了更进一步的探讨,旨在研究化妆品包装设计中的文化特征、品牌效应、人性化等特征,对当前化妆品包装设计的材料、包装容器的人性化表现、包装装潢设计等方面影响深远。掌握这些变化特征,有助于化妆品包装设计在新经济条件下迎合现代女性的消费情意,探索化妆品包装设计新的表现样式。 关键词:现代女性;消费情意;化妆品包装设计 一、化妆品包装设计的特征分析 1、化妆品包装设计的文化特征 文化源于中国儒家经典古籍《周礼》,其中有“观乎人文,以化成天下”之说,自古以来中国就非常重视文化对人和社会的引领作用。在艺术设计中,文化是价值观、审美观、情感观等方面所表现出来的总体倾向与基调,在潜移默化中影响着人们的价值判断与审美情趣。近当代,包装设计艺术与现代科学技术结合,使其成为一门相互促进、相互渗透的综合性创造艺术活动,可以说包装是蕴含了设计文化要素的物质载体,要求设计者做到文化内涵与设计形式的完美统一。随着当代民族化与国际化的融合,一件包装设计作品想出类拔萃,就必须在包装设计中完美的体现文化内涵与艺术特色。包装设计作品如果凭借表现技巧而丢弃文化内涵势必是无源之水,必然会空洞乏味失去生机。具有强烈民族文化特色与文化底蕴的化妆品包装设计才能适应本国消费者的审美需求,引起人们的关注。因此在化妆品包装设计中折射出企业的文化形象,赋予产品包装文化特征,就会给产品注入了强大的生命力而显得与众不同。 2、化妆品包装设计的品牌效应 品牌效应是指由知名品牌或强势品牌这个无形资产所引发的,能够为其所有者或经营者带来新的经济效用的现象。在日常生活中,部分消费者更是“非名牌不买”。其中原因就在于品牌产品是高品质和高信誉的象征,凝聚企业的精神风格和特征,能给消费者带来使用价值和可信度。女性在购买化妆品时,主要依靠品牌效应引发购买行为。一个品牌如果知名度高,即便消费者未经使用,也会因品牌价值而购买。品牌可以成为一种信念,知名品牌给采购者带来了安全承诺,可以帮助消费者识别和选择商品。一个企业要取得良好的品牌效应须要体现品牌独特内涵,既要树立与众不同的形象气质,更要提高产品质量,在宣传力度与视觉传达上给消费者直观的信息。品牌文化内涵是企业生命力的根本所在,包装是品牌文化与产品特性的综合体现,直接关系到消费者对产品的认知,在销售过程中起到至关重要的促销作用。包装为产品形象而设计,包装设计正是企业品牌形象最直观的体现。对企业来说成功介绍明确的品牌信息,也是为树立企业形象,提高产品的附加值与竞争力为目的。消费者在购买时首先是对品牌产品的认同并产生信赖、优质的情感,才去享受对产品消费以外的一种象征意义上的审美体验,这就是品牌效应的魅力所在。化妆品品牌的形象大都以女性为主体,品牌文化与包装设计也是女性消费者关注的重要维度,她们的消费行为已成为购买者获得品牌形象象征意义的活动。因此,产品的品牌效应与企业文化理念要体现在化妆品包装设计中,才能赢得女性消费者的芳心。 3、化妆品包装设计的人性化特征 所谓“人性化”就是以人为本的理念,是设计师注入设计作品情感、生命和情趣个性的表达,通过对设计物的形式和功能方面赋予了人的因素。注重消费者的消费情感倾向,用有形的物质外在形态表现和承载抽象的情感寄托,以此作为产品设计的创作动机,使作品在精神与情感上满足消费者的双重需求。“人性化”强调的是设计中对人性的尊重与人文关怀,而人的需求不断推动设计的发展为设计创造提供了动力。包装设计在满足人的精神需要、调解情感方面的作用不容置疑,包装设计的人性化特征取决于人类自身的需要特点对包装设计的内在要求。化妆品包装设计的人性化特征集中体现在设计的形式与功能方面,需要从包装的外观材料和色彩装饰等方面进行探索变化,在造型设计上激发人们的心理共鸣和强烈的情感体验,达到“以情动人”的效果。还可以在功能属性中赋予平等关爱等人文关怀的优秀思想,通过功能要素对设计物开发和挖掘创造方便于人的产品,让人体会到温馨亲切的真实情感,也就是作品中所表达的“以义感人”。另外,恰如其分的命名也可以体现设计物品的人性化特征,将语言文字与设计物品巧妙结合产生新的消费认知和品牌风格从而实现“知名识物”的设计目标。因此在化妆品包装设计人性化特征表现过程中,只有将产品的使用功能与形式要素相结合,才能体现包装设计作品所体现的人性化设计理念。 二、迎合现代女性消费情意背景下的化妆品包装设计 1、化妆品包装材料应用 科技的迅速发展为艺术设计所需要的材料提供了多样性,化妆品包装的材料种类繁多。主体容器通常有:玻璃、塑料、PET材料等,化妆品的外包装一般应用纸盒作为辅助材料。化妆品消费对包装的外观要求越来越高,需要更优良的材质应用于化妆品包装,凸显时尚性,提高性价比。塑料具有强度大质量轻的特点,凭借其坚固耐久性成为化妆品包装中的主选材料,塑料在化妆品包装材料中占据重要地位。玻璃材质具备璀璨夺目的外观,透明度好,可塑性强,非常适合于易挥发、易散失香味的化妆品包装。PET材料具有质轻、透明、高阻隔的属性,利于再加工,是化妆品包装中应用最适合最广泛的环保材料,另外可利用PET材质的光滑细腻感易于表面装潢设计表现。对于这种复合材料,经过配置其它材质,在视觉上能给人美妙奇特的审美体验,触感上也比较柔软,是当今化妆品市场最好的包装材料,前景将更广阔。化妆品包装的材料选择对于当今的绿色设计意义重大,选择可以循环利用和便于加工处理的材料适合当前工业文明的需要,绿色环保材料将在化妆品包装设计中占据主导地位。 2、化妆品包装容器的人性化设计 化妆品包装设计中“容器”的选择及其商品竞争中所占比重正日益增强,由于竞争加剧而导致化妆品包装造型设计多样化,外观形态设计通过一定的材质不断变化而得以明确具体的体现,满足不同年龄阶层的不同需求。如针对青年女性的品牌设计在造型上更加可爱,可模仿动植物等外形作为包装容器,在色彩的选择上多采用粉嫩高调的色彩,满足青春少女期的消费心理,体现花季美好的心理愉悦感。而针对成熟的女性群体的消费需求在容器造型选择上以简洁大方、实用为基础,体现高雅和审美特征,颜色多以暖色调的女性色为主,重点表现女性群体柔和优美的视觉印象。化妆品包装容器造型设计可通过造型上的不同变化,整体应具有强烈的形式美感和醒目的个性特征,迎合女性的审美心理,在设计中体现柔和秀美的特点,强调包装造型的趣味性。设计产生不同视觉美感的外在表现形态,满足众多消费群体的审美需求,才能最终实施购买行为促进销售。 3、化妆品包装的装潢设计 在新经济条件下,企业之间的工艺水平日益缩小,产品科技含量不断提高,产种类品丰富多样,加之人们的物质生活不断提高,消费趋向表现在精神需求的领域而更为个性化多样化。消费者更注重个人情趣和爱好,千人一面的商品包装难以维系广大消费群体的不同需求。包装是沉默的诱惑,包装的作用完全体现在真确地突出商品的特点、美和个性之中。包装装潢的表达要直接,虽然形式上可以含蓄,但目的只是为了更好的表达,孔子曰“里仁为美”便是这个道理。而那些独具魅力的化妆品包装装潢设计,从视觉艺术的角度讲,就是在包装的结构、色彩、选材以及外观上个性鲜明独具匠心,设计风格上充满个性、时尚特点,这样才能满足人们与众不同的心理需求。以表现女性柔美特征的“shocking”香水为例,设计师采用模拟人体曲线为设计元素表现容器瓶身,形状酷似穿着胸衣的女人体,以流畅的线条,优美的造型洋溢着东方静泌的优雅与神韵。此种个性化的设计使包装的魅力超越了里面的香水,让消费者印象深刻而深受她们的喜爱。因此,化妆品包装装潢设计需要迎合个性化发展的审美情趣,致力于包装装潢的个性特点,来满足消费者的审美需求。 三、结语 在商品经济高速发展的时代,女性消费者的审美情趣正日益提高,消费理念与消费心理也产生很大变化。化妆品包装须要以迎合现代女性的消费情意,在设计中体现个性化特征,将情感化设计与人性化设计融合,突出时代特征,与社会文化潮流接轨,更进一步的对化妆品包装美的有益探索,充分发挥化妆品包装设计的优势与作用,才能更好地体现其设计的价值而时刻被人们所注意,实现广大接受群体的消费情意需求。 作者:王永虎 杨广红 单位:巢湖学院艺术学院 包装设计毕业论文:红木镇纸包装设计论文 一、镇纸产品的设计特征 镇纸,是古代文人在写字作画时用以压纸的物品。在古代,人们常把小型的青铜器和玉器用以把玩和欣赏,同时将之用来压纸或是压书,逐渐便发展成为文人书房里重要的用具——镇纸。古代镇纸多以兔、马、牛、羊等动物塑造造型,之后镇纸造型则发展为多以尺状为主,长方条形,其上雕刻各种浮雕纹样或是贴花镶嵌传统图形,因此镇纸也被称作镇尺和压尺。镇纸一般来说体积较小但分量较重,早期其材质多为铜、玉和陶瓷等,后来镇纸大量用于书画文房当中。木质镇纸相对其他材质更易于塑造造型,因此,酸枝木、紫檀木和花梨木等多种名贵红木被大量用于优质硬木镇纸的设计制作当中。 二、红木镇纸的外包装设计特征 基于广西高等教育教学改革工程项目《高职院校家具专业课程创新教学法研究——以家具专业赴企业开展实践教学项目为例》的研究课题,在我们与区内多家红木家具公司的深度校企合作中,针对红木家具生产余料衍生品做了大量的设计,其中包括红木镇纸的造型设计及其外包装设计。红木镇纸的包装设计,需要从外包装尺寸、色彩搭配、包装材料、包装结构和生产工艺等几个方面进行考虑。一般来说镇纸体积较小,红木镇纸的包装尺寸也就相对较小。但是在红木产品的设计中,有时会将文房用具成套进行设计,如文房四宝的笔、墨、纸、砚,又如笔托和笔架等,都可以作为红木工艺产品生产出来,与红木镇纸产品成套组合。因此,该类产品的外包装设计的尺寸也会相应加大;红木镇纸的包装设计需要考虑色彩之间的搭配,红木镇纸无论是在其文化性的特征上,还是在木材本身所具备的特性上,都要求我们在色彩上体现红木的稳重和品质感,切忌在设计中使用浮夸躁动的色彩;红木镇纸的外包装材料有很多种类,主要包装材料大体上有金属、塑料、玻璃、陶瓷、纸、竹本和复合材料等,包装辅助材料则有各类涂料、粘合剂和印刷工艺等,有时还可以选择红木原木材料作为其外包装设计的一部分,这样既能够与红木镇纸产品相联系和呼应,同时也能够将红木的高贵品质体现在包装设计上;红木镇纸的包装结构,可以采用传统生产工艺,也可与现代工艺结合起来。紫檀木、酸枝木、鸡翅、花梨等名贵木材被大量用于红木家具生产当中,而作为红木家具生产传统工艺的榫卯结构,则可以与红木镇纸的包装结构设计结合起来,赋予包装设计中式家具传统工艺的文化性;红木镇纸包装设计结合现代工艺,将激光雕刻、镂空雕花和拼接贴花等方式运用到包装设计中,体现红木镇纸包装设计的现代感。同时,传统工艺与现代工艺的穿插与结合,也成为日后各类工业产品包装设计产业的发展趋势。 三、红木镇纸包装设计在实践中的运用 以下是几件在与家具企业合作中设计的红木镇纸外包装设计作品,这些设计曾入选国内工业产品设计大赛,在红木家具生产余料工艺产品的外包装设计中具有一定的创新性。盔甲,是古代战争中将士用以保护自身身体的重要防具。古代战甲大多数以犀牛、鲨鱼等皮革制成,并将甲片编缀起来。商周时期的铠甲有练甲,到了战国时期,有青铜甲和铁甲等,后又出现金丝甲和锁子甲等战甲。该红木镇纸产品包括毛笔、墨块、砚台和镇纸四件文房用具,因此包装尺寸相对较大。包装设计中将古代战甲作为设计的创意来源,盔甲的符号也得到合理地发挥和体现,将古代文化元素与现代设计相结合,体现了包装设计的多元文化元素之间的包容和融合。该红木镇纸产品外包装设计追求古代将士战甲的“威武”和文人墨客的“高雅”相统一。设计者提取盔甲腰部的设计,提取盔甲上的甲片镶嵌于红木盒上,再搭配上武将的腰带重新设计作为包装绑扣。在材料选择上,采用紫罗兰、花梨木和红檀木等红木实木材料,以体现原木本身所具备的天然材质和色泽。外包装材料利用红木余料板材,在金属面板上使用激光雕刻工艺进行镂空雕刻处理。盔甲的甲片使用银片和合金镀银贴花,镶嵌在红木实木面板当中,一方面将包装设计的材质肌理有效地体现,突出材质之间的层次感;另一方面,红木传统工艺与现代工艺的结合,更加能够体现红木生产余料工艺产品细腻、美观、大方的品质感。在包装设计中,所选择材料的质感往往能够体现出产品的品质,从而抓住消费者的心理。作品《简•爱》的设计构思来源于我国古代的竹简。竹简和木简都是我国最早的书籍形式之一,是战国至魏晋以来最常用的书写材料,古人常以竹简和木简作为知识传递和沟通交流的主要途径。以环保再生纸作为该红木镇纸产品的外包装及其手提袋的材料,通过平版印刷方式进行制作。再生纸使用帆布纹银灰色材质,无论是在色泽还是肌理表现上,都给人一种雅致的品质感;加上不同再生纸质的暗花处理,并采用浅灰色暗纹做旧的处理手法,不仅将包装盒的元素层次拉开,提升创作元素的层次感,而且还能够带给人一种古朴而高雅的质感。该红木镇纸产品的内包装材料使用广西地域盛产的资源——竹子进行制作。竹子作为一种绿色环保材料,具有重复利用和循环可再生的特点。竹子与原木都同属于自然中最天然的、最古朴的材质,竹简的包装与红木镇纸产品的搭配能够更加和谐与自然。在竹简的表面上使用激光雕刻机雕刻古代篆文,传递了中国古代文化的深厚底蕴和韵味。同时,这种形式的包装设计还能够便于消费者收藏的需求,满足他们对于产品包装设计独特文化和使用价值的追求。以竹简造型作为创意的红木镇纸产品包装设计,能够将整个包装设计追求古朴的文化性和现代精美的设计性相统一。红木镇纸作为古代文房重要的用具之一,一直受到文人墨客的喜爱,它有着中国悠久的历史和深厚的文化底蕴。红木镇纸的目标消费者一般为喜爱中国传统文化,并具有一定生活品味和精神追求的人群,它可以作为贵重礼品馈赠亲朋好友,可作为观赏之物供人把玩,也可以作为个人收藏之物。红木镇纸的特性决定了其包装设计也需要具备现代的独特文化性和使用价值。红木镇纸的包装设计不仅需要考虑红木本身所具备的特性,还需要从材料、色彩、结构和工艺等方面做出适当的选择,用现代的设计手法将技术与艺术结合起来,从而将中国深厚的文化底蕴与内涵赋予到包装设计作品当中,提高红木镇纸产品的经济文化和精神价值。 作者:张放 单位:广西建设职业技术学院 包装设计毕业论文:生态审美视域下包装设计论文 一、生态审美视域下包装设计的必要性 随着科学技术的不断发展,人类对自然的破坏也越来越严重,在发展的过程中,人类与自然之间的对立成为了制约发展的消极因素,全球范围内都爆发了各种生态危机,人类逐渐意识到,要缓和与自然界的对立,谋求共同发展的途径。产品的包装设计和人类生活息息相关,包装设计不能仅仅是停留在产品功能本身,而应该肩负更重大的责任,给予生态自然更多的关注。从生态审美的视觉下,审视包装设计,将包装的美与生态艺术结合起来,促进人与自然的和谐相处,促使人对生态自然的保护产生共鸣,符合时代的精神,也是历史发展的必然。包装设计很大程度上体现了人类生态精神状态,因而借助于生态审美视域下的包转设计,具有积极的意义。 二、生态审美视域下的包装设计 (一)生态审美 生态环境恶化造成了人类社会与自然的尖锐对立,尤其是在近五六十年,爆发了各种生态危机,严重威胁到人类的生存环境。人类要谋求可持续发展,必须尊重自然、尊重生态,生态审美应运而生,这是将人类的发展与自然的和谐完美统一的概念,具有划时代的美学意义。生态美学体现了终极关怀,也继承了我国天人合一的哲学意识。如今生态审美切入到了现代社会的生活生产当中,以生态美为优秀的审美具有开创性,也是人类发展的趋势。生态审美重建人与社会、人与自然之间的和谐关系,其内涵集中在几个方面,以下做简要的论述。 1.旨趣理想:人与自然和谐共存,生态美学实际上是新时代经济与文化的存在观,探索人与自然的动态平衡,是人类生存的理想境界。其关注的不单是停留在人类或自然方面,而是人与自然的和谐统一。 2.价值内涵:生态审美的价值内涵还没有形成统一的观点,要处理人类普遍的生态问题,不能仅仅是处理人与自然之间的关系,而应该将人与自然的生态观价值化,从全人类的发展和命运着想,以精神价值为指向,成为各民族和国家共同思考的问题。 (二)生态审美视域下的包装设计理念 1.现代包装设计的思考 工业时代的包装设计有“包装污染”“包装垃圾”“过度包装”等问题,包装设计影响着人类生活的各个层面。包装设计已经不单是局限于表面的设计元素,还传递着精神追求。要减小包装设计的消极因素,就必须从源头进行控制,倡导全新的设计价值观,培养人们的生态审美意识,以生存价值、生命质量、生存方式等全人类共同思考的内容来构建设计观念,生态审美视域下的包装设计是现代包装设计改革的关键。 2.生态审美视域下的设计理念 生态审美是在人类忽视自然保护的情况下产生的,是人类在改造世界时过度浪费的一种反思,其目的是走上一条绿色、集约的设计之路,包装设计不单是停留在产品本身,而是更多的关注人类与自然的发展,改善日益严重的生态危机。生态审美视域下的包装设计,不仅是外在的“美”,而是注重美的精神追求,从情感、价值方面展现生态审美的内涵,在行为和思想上促使人对生态自然的保护,促成人与人、人与社会、人与自然的和谐共生。 (三)包装设计的生态审美属性 生态审美与包装设计可以相互融合,包装设计是具有生态审美属性的。生态审美是一种精神追求,作为一种形态美,要建立主体与客体之间的审美价值体系,但审美既不是客观性主体,也不是主体性实体。生活中离不开包装设计,包装设计关乎生产、流通、消费等环节,丰富了市场,优秀的包装设计可以起到宣传、保护、美化等作用,并能引导人们的审美追求。包装设计有内在美和外在美两个层面,传递着精神价值的追求,当产品的外观和功能符合消费者的需求,而审美能提升精神追求时,能给消费者带来视觉和心灵上的享受。(四)生态审美在包装设计理念中的延伸包装设计自产生至今,发展的每个方面都建立在人与自然的和谐,涵盖了人、自然、社会等方面,将生态审美和人类属性都展示出来,具有人文关怀的特性,从情感上起到导向作用。人文精神不只是体现在包装的色彩、图形上,而是在传达内在的精神内涵,关注人与自然的发展。生态审美灌输到包装设计中,给人文精神发展奠定了基础,发展了人文思想,体现了终极关怀和全面的自由,追求人与自然、社会之间的和谐共处。 三、生态审美视域下的包装设计的应用 人与人、人与自然之间的和谐发展是社会未来发展的趋势,也是美学的终极追求,这是生态美学的意义所在,我们在重视生态审美的同时,也证明人类的审美观念和发展理念在转变,更加注重生态平衡和人文发展,生态审美体现在包装设计上,崇尚的是人与自然的和谐共存,并且是跨越民族、国界、语言、性别的,具有全人类的共识,蕴含了深厚的情感追求,传达了价值观。生态审美视域下的包装设计多种多样,如具象自然生态图形的变形运用、具象生态图形的直接运用,以及抽象自然的生态图形运用等,包装设计从自然生态中寻找灵感,如运用仿生设计,产品的包装具有生态审美,满足人们精神上的追求。仿生形态的包装设计充分运用了自然界的各种元素,并且资源丰富,如日月风云、山川雷电等,表现的形式多种多样,符合人类天然的审美需求。此外,设计师在包装设计的过程中不仅注重外观,还从人与自然和谐的内在追求出发,包装产品可以重复利用,来源于自然,反馈自然,体现了人与自然的融合,而这也符合环保的理念,是包装设计的发展趋势,正越来越受到欢迎。 四、结语 我国经济发展的速度非常迅速,但生态问题同样突出,尤其是在改革开放后的30多年间,经济取得了举世瞩目的成就,同时生态环境的破坏却触目惊心,严重影响到人民的生存状态。牺牲环境为代价的发展模式,最终会制约经济的发展,雾霾、烟尘、极端恶劣天气等都是佐证,因而人们逐渐在转变发展观念,不再是站在自然界的对立面,而是要与自然界和谐共存,共同发展。生态审美视域下的包装设计体现的正是这一理念,也是未来包装设计的发展方向。 作者:贺亚婵 单位:吕梁学院艺术系 包装设计毕业论文:电子产品包装设计论文 1.采用包装新材料和新技术,有针对性的强化电子产品包装防护功能 电子元器件的加工精度越来越高,电路越来越细薄。有些电子产品如平板电视,整机越来越大,但产品厚度越来越薄。因此,需要有针对性的从包装设计、引入包装新材料和新技术来提高电子产品包装的防护功能。包括: (1)防震,通过包装箱结构设计和采用高性能缓冲包装材料,提高电子产品的防震功能。比如,采用天然原材料制备的可完全降解的轻质纸浆模塑材料取代泡沫塑料以及瓦楞垫片,采用气垫薄膜减少包装材料消耗等。 (2)防水防潮。电子产品零部件中各个元器件越来越小,相互之间的距离越来越近,在潮湿环境中容易出现毛细管结露,短路损毁电子产品。在产品内包装加一层塑料薄膜、铝箔纸、蜡纸等防水包装材料,以及在包装中置放干燥剂防止电子产品生锈或结露。近年来,高阻隔材料塑料膜、具有红外反射功能的铝箔纸以及纳米改性的隔热高阻隔涂料等新型防水材料逐渐在电子产品包装中应用。有些电子产品采用遇水(潮)图文消失或图文显示或图文模糊等智能标签显示该电子产品是否经历过遇水(潮)过程。 (3)防静电。随着电子元件集成度越来越高,电路中绝缘层的厚度越来越薄,承受静电电压能力越来越低,而且产生和积累静电的高分子材料大量使用,使得静电危害越来越严重。静电对电子产品的破坏表现主要有四个方面:静电吸附灰尘,降低元件绝缘电阻;静电放电直接破坏电路或元件;静电放电电场或电流产生的热使元件受损;静电放电产生幅度很大,频谱极宽(从几十兆到几千兆,达几百伏/米)的电磁场使电子产品受电磁干扰损坏。完全消除静电十分困难,电子产品在装卸、运输、储存过程中振动、摩擦、碰撞、挤压过程中还会新产生静电积累。电子产品静电防护唯一可依赖的就是包装。国际电工委员会(IEC)根据产品的静电敏感度和性能要求的高低,将静电包装分为三个等级,静电屏蔽包装,要求包装材料的体电阻小于1000Ω;静电导电型包装,其体电阻10000Ω;静电逸散型包装,其体电阻介于104~1011Ω。静电敏感电子元器件通常采用多层防静电屏蔽袋包装,内层是不易产生静电或消散静电的材料,中层为导电材质提供静电屏蔽保护,最外层为静电屏蔽材料,降低外界电场对电子元器件的影响。新材料技术的进展提供了多种性价比不同的新型防静电材料。 (4)防氧化。采用气调技术降低包装中的氧气和水蒸汽含量,产品包装特别是一些军用印制板备件,应装在防静电铝箔薄袋内并充氮气封口,以防印制板面及元器件被氧化。四川国营长虹机器厂生产的军事电子装备采用了聚乙烯薄膜干燥空气密封封存技术,不仅延长了产品储存期,而且节约了机器返修费;南京长江机器制造厂等军工产品的包装,推广应用了气相防锈和除氧封存工艺技术,不仅提高工效3倍,还降低了包装成本30%左右,而且延长了产品封存期,保证了产品的稳定性和可靠性。 2.电子产品包装的生态设计、应用新型环保包装材料 生态设计是指在产品设计、选材、生产、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期全过程中,充分考虑产品的环境属性和资源属性,将可拆卸性、可回收性、可制造性等作为设计的目标,在产品设计时,选择与环境友好的材料、机械结构和制造工艺,在使用过程中能耗最低,不产生或少产生毒副作用,使产品及其制造过程、使用过程和报废处理后,对环境和资源消耗的总体影响减到最小。首先全面了解产品的结构特点。它包括产品结构强度设计(六面承受的允许强度)、产品底面结构状况、外表的耐磨性、内部结构件的布局及强度、导线的编扎固定牢度、元器件安装长短、各种支架的强度及机壳使用材料等。对于电子产品,一般采用全面缓冲设计方案,缓冲形式可有左右套衬和上下天地盖两种。大型电子产品常用的外包装是瓦楞纸箱,部分大而重的产品采用蜂窝纸板包装箱。衬垫结构一般以成型衬垫结构形式对电子产品进行局部缓冲包装,衬垫结构形式应有助于增强包装箱的抗压性能,有利于保护产品的凸出部分和脆弱部分。棱角边应有垫条、垫块、垫片等保护;在外包装箱内填充碎纸屑、碎泡沫等缓冲。包装箱要装满,不留空隙,减少晃动,可以提高防潮、防振效果。内包装的最主要功能是提供内装物的固定和缓冲,有多种内部包装材料及方法可供选择。 (1)发泡塑料是传统的缓冲包装材料,有质量轻、保护性能好、适用范围广等特点。特别是发泡塑料可以根据产品形状预制成相关的缓冲模块。目前,电子产品内包装材料以聚苯乙烯(EPS)和聚乙烯(EPE,珍珠棉)为主,尽量选用价格低的可降解材料。EPE目前在国际上是比较认可的环保材料,主要用于易碎品的包装,成本比较高。EPS可以模塑成型,成本低,但不可降解和回收,导致白色污染。 (2)气垫缓冲膜是在两层塑料薄膜之间采用特殊的方法封入空气,使薄膜之间连续均匀地形成气泡。气泡有圆形、半圆形、钟罩形等形状。气泡薄膜对于轻型物品能提供很好的保护效果。作为软性缓冲材料,气泡薄膜可被剪成各种规格,可以包装几乎任何形状或大小的产品。气垫薄膜的缺点在于易受其周围气温的影响而膨胀或收缩。膨胀将导致外包装箱和被包装物的损坏,收缩则导致包装内容物的移动,从而使包装失稳,最终引起产品的破损。而且其抗戳穿强度较差,不适于包装带有锐角的易碎品。小型电子产品常用包装纸盒进行包装。纸盒有单芯、双芯瓦楞纸板和硬纸板。在保证电子产品包装防护功能的前提下,尽量减少包装物的使用量和选用轻质包装材料、其它工业的废料(纸张裁切后的边角料)。同时,包装材料的生产以及废弃后可以进一步回收利用。目前纸蜂窝、纸浆模塑等环保材料已经在格力、长虹、海尔、海信、美的等知名家电企业得到了广泛的应用,取得了很好的成效。收缩与拉伸薄膜包装在海尔集团得到推广应用。 3.简化外包装图文印刷、采用智能标签适应网购物流需求 在互联网、物联网时代,网购电子产品所占比重越来越高,电子产品的包装设计必须适应网购产品销售模式和物流方式。消费者网络购物时主要关注产品的图片和性能,对包装外观图文无过多要求。因此包装箱(盒)表面可以尽量少印刷图文,降低印刷成本和减少印刷图文过程中的环境污染。网购商品单件产品物流中间环节更多,储存运输过程中的温度湿度环境更加恶劣,除了包装的防护功能需要进一步提高外,还可以采用智能标签技术,如射频识别标签(RFID)、近场通讯标签(NFC)实现电子产品包装全程跟踪监控、简化物流人工操作。对温度或湿度敏感的电子产品,还可以采用温度湿度指示记录标签或将温度湿度测试结果存入RFID或NFC芯片回传物流管理系统。 4.包装外观个性鲜明,凸出品牌和产品主题 包装具有创意形象、示范引领、体现企业品牌意识的特点。新产品的产生,消费形态的改变,商业流通的发展,新材料的涌现,制作工艺、技术的改进,市场营销的发展等都会促进新的包装形态的出现。甚至人们的生活观念、审美情趣的改变也会对包装形态产生影响。强调视觉设计方面的充实与舒适,设计创意更追求养眼的唯美效果,显得更“友好”更“亲切”。产品包装和创意设计融合,完全从用户的角度去考虑产品的包装设计。以iphone系列手机的包装为例,非常简约的图形和颜色的重度识别。数码电子产品在包装上有极强的品牌效应。特别是在包装纸型方面,结构设计非常有讲究。在视觉设计方面,国外知名企业都有独特的公司标志图案和标志颜色,采用统一品牌、统一型号、统一包装装潢设计和统一包装结构设计,简洁、明快地树立产品生产者的形象。 5.结语 不同的电子产品有不同的静电、力学缓冲、湿度、温度等包装防护要求,绿色多功能包装新材料以及RFID等物流新技术的应用使电子产品包装向着安全化、绿色化、智能化和个性化方向发展,通过包装可以整体提升消费类电子产品的市场竞争力。 作者:肖勇 单位:广西真龙彩印包装有限公司 包装设计毕业论文:低碳理念下礼品包装设计论文 一、低碳礼品包装设计概述 (一)低碳礼品包装设计历史。礼品包装有千年的历史,东西方对于礼品包装都有各自不同的风格,中国春秋战国时代就已十分注重礼品包装,常常采用十分名贵的包装材料对商品进行烘托修饰,甚至发生了“买椟还珠”这样的历史趣事。发展到现代,工业经济、商品经济高速发展,商家为了追求更高的利润,往往在包装上大下功夫,包装华丽而内容贫瘠的商品屡见不鲜,严重侵害了消费者的利益且对环境造成了巨大的负担。人们于是开始寻求一种融合平衡美观、适度、创意、温情等等不同元素的设计理念,继而就研发设计出了低碳理念下的包装风格。 (二)设计原则。低碳包装设计要求符合国际的3R+1D原则,即保证包装是轻包装、可回收利用、可重复使用且使用材料可降解。3R+1D原则可以说从材料层面对包装设计进行了规定。另外,包装设计还要把握审美原则和适度原则,保证包装设计能够凸显商品的卖点和吸引力,且符合受众的审美习惯和年龄、社会阶层。 二、设计材料分析 一个包装样本,能够体现低碳元素的是其材料部分,低碳包装可选择的材料是非常丰富的,包括可降解材料、可食用材料、可重复利用材料和原生材料等等。采用可降解材料的包装在其丧失使用效能之后,被丢弃后可在短时间内被微生物降解为有机物质,为土质增添营养或者用于再生产,不会使环境产生负担。原生材料是使用自然界现有的材料雕琢美化后作为包装,比如贝壳雕刻美化后可以当作项链、戒指的包装盒,木料经加工雕刻成为木盒,木屑可用于造纸、建筑吸水等,岩石磨薄镶嵌是很好的古董包装盒,可食用材料常作为快餐食品的包装材料,同时具备可降解材料的优秀品质,在无限的创意中,为食品提供优良的包装。参考3D+1R原则,常用的设计材料具体有: (一)纸。纸在包装设计中的运用非常广泛。包装用纸分为再生纸和原浆纸,原浆纸价格比再生纸略高且环保程度不如再生纸,但原浆纸可以制作高品质的材料,显图效果也比再生纸强。包装设计要根据客户需求和产品效果综合考虑选用纸的类别,当然,从实用和环保角度,还是建议用再生纸作为包装设计材料。 (二)竹木。竹子和树木因其硬度、韧性、轻便、容易加工、取材便捷等优点,在包装设计中常备作为原材料,另外,竹木包装因其古朴、民族的特色也常常被一些设计师、客户青睐而选用。 (三)玻璃。目前玻璃制作技术非常成熟,钢化玻璃等玻璃类别已经让自身脱离了易碎这个标签,玻璃包装往往显得华贵优雅,加以染色技术,又有琉璃的古朴之感,常常为高档商品所选用。同时玻璃作为一次成型的包装材料,也可以重复利用,例如可口可乐公司的汽水瓶,就是重复利用的一个典范。 (四)金属。金属因其高延展性、高韧性、可回收、丰富的类别和合金的多种复合可能被包装设计师所青睐,设计师往往可以通过金属材料制作出精美绝伦的包装艺术品。另外,金属包装产品的实用性能也很高,例如口香糖常用镀膜纸作为包装,以保证产品的干燥,贵重物品也常用金属进行包装,能起到防水防火防盗的作用。 (五)蔬菜。蔬菜中淀粉含量高以及纤维含量高的作物根据其特殊性往往可以当作包装材料。例如面粉和鸡蛋可以做成油炸食品的盒子,加工过后的蔬菜叶子可以用来包裹饼子等有馅料的食品,马铃薯粉制作马铃薯制品的包装盒也常有新奇的生活艺术效果。 三、印刷油墨 印刷所使用的油墨也关乎产品包装是否低碳,如果油墨材料不够环保,那材料即便可降解,也会使环境产生负担。目前常用的三种油墨有: (一)水性油墨。水性油墨是采用水作为溶剂而得名,不会对人体产生伤害。同时水性油墨成本低廉,且印刷成品的颜色靓丽美观,且干燥效率比有机溶液的油墨效率高,常被食品、药品生产厂商运用,有着世界级的安全水准。 (二)植物种子油墨。采用较为广泛的是大豆油墨,由豆油、树脂、蜡质、颜料等材料,按照一定比例调配加工而成,对环境0负担,也无挥发性有机物质污染空气,不会对呼吸系统造成负担。新型的植物种子油墨还有亚麻种子油墨,这种油墨在性能上均优于大豆油墨,成为美、日、韩等国的印刷新宠儿。 (三)蔬菜油墨。蔬菜油墨的优势在于颜料源自纯天然,不含任何添加剂,甚至可以达到可食用的标准,一般也常与可食用的包装材料配合使用,同时这种油墨像蛋糕着色一样采用喷枪,更富创造力和想象力。 四、从设计结构方面提升礼品包装的低碳品质 (一)为包装“瘦身”。与中国传统的华贵繁复的包装结构不同,低碳理念下的包装结构设计遵循的准则是简约、小巧、实用,甚至达到“零包装”的程度。零包装不是指没有包装,而是包装简约到与产品浑然一体,不会像传统包装一样喧宾夺主,为产品增加过多的不必要的附加成本。但在瘦身模式下的包装设计,其创意和艺术性的体现就更加困难,这对于包装设计师有着更高的要求。 (二)摒弃粘合剂。对于包装材料的连接设计,丝绸、布艺制品可以采用缝纫的手法将材料连接在一起;硬质的材料现也多参考古代的“楔”手法,将材料拼接起来,例如木盒的仿古设计,既有历史韵味,又有现代的低碳理念;对于可降解塑料等不适宜以上两种方法的材料,则应当一次成型或者采用热熔手法将不同部分连接在一期,减少粘合剂的运用;对于纸板等材料,可以使用金属条装订,一方面保证了连接的稳固性,另一方面金属条和纸板都能回收再利用,符合低碳的理念。 (三)礼品包装结构要在遵循礼品本身及礼品品牌的基础上创新。过度包装往往会造成浪费,甚至会喧宾夺主掩盖礼品本身的立意。例如送一只古意盎然的毛笔,用一个高级檀木雕花盒子做外壳,内衬绣着精工苏绣的上好的雪缎和羽绒,这样的一个礼品,乍一看非常有档次,但毛笔的高雅风骨就被包装冲淡了许多。 五、结语 低碳包装还需要更多的创新来迎合纷繁复杂的产品设计需求,低碳是一种理念而不是一个固化的思维模式,要不断推陈出新,摒弃对自然环境、对身体健康有害的包装材料和印刷材料。低碳理念的全球化并不是一蹴而就的,但只要设计师群体有一个低碳的理念,常出品符合客户需求和产品特色的低碳设计,低碳型的礼品包装必然会成为一个长久的潮流趋势。 作者:张燕 陈聪 单位:文华学院 武汉理工大学 机电学院教学管理办公室 包装设计毕业论文:服饰图案包装设计论文 一、畲族传统服饰图案的文化内涵与主要特征 由于畲族没有成熟的文字体系,因此服饰图案在一定程度上起到了传承畲族传统文化的作用。图案主题大部分是以追求美好生活的愿望和对大自然神灵与祖先的图腾崇拜为内容。例如:畲族拜以龙犬形象为特征的“盘瓤”为始祖,所以畲族妇女的头饰一般采用龙头或犬头,以示对“盘瓤”的敬仰;畲族服饰中常见的凤凰元素来自于畲族人对其美丽贤德的女始祖———三公主的崇拜,凤凰图案除了给服饰起到装饰作用,更多的是表现出畲族人期盼生活幸福祥和的美好愿景。畲族传统服饰图案具有明显的抽象符号特征,丰富多样的抽象符号一般会以均衡式二方连续排列,以简单的罗列或多种花纹互相错落的方式形成对称排列,并在每个抽象单元纹样之间保持一定距离,通过重复排列成带状纹样。其中最能表现带状纹样的服饰便是畲族彩带,其图案排列多以斜向排列为主,主要描述畲民山居、狩猎、祭祀、祈求平安等生产、生活内容,具有极高的艺术价值和较深的文化内涵。此外,畲族服饰图案尤其是彩带图案中的抽象符号大多以诸如:菱形、波浪形、长方形等几何纹为主,并具有一定的字符功能,能起到记事与祈福的作用,因此几何纹饰是畲族服饰中最具代表性的传统图式。 二、畲族几何纹饰的设计特征 几何纹样是组成畲族服饰图案的基本类型,从其表现手法来看,主要通过会意、借代、谐音、象征等方式,以本民族自身文化为基础对自然物象进行演绎,其纹饰造型古朴自然,取材广泛,体现了极强的象征文化符号的特色。 (一)几何纹饰的结构与色彩特点 畲族几何纹样的构图方式大致可以分为两类:一类是单独纹样。它具有独立的单元纹样,主次分明,结构紧凑,布局对称,多用于刺绣的纹饰中。另一类是带状纹样。该类纹样主要的单元形按照一定的规律排列在彩带、衣领、衣襟、裤腿和袖口处,并且大部分呈现45°角倾斜的排列特征。同一带状纹样的连续单元纹样在内容上可以有所不同,单元纹样之间的空间距离也可以灵活取舍,这给带状纹样的形式带来了丰富的造型语言。从色彩角度观察畲族几何纹样,可以发现其套色一般会控制在3种颜色以内,在衣领、衣襟、裤腿和袖口处的色彩应用以鲜亮的暖色调为主,起装饰点缀的作用,常见的颜色有橙色、红色、褐色等。而彩带的色彩应用则以对比色为主,常见的有黑底白纹和蓝底白纹,背景多为暗色,纹样为亮色,强调视觉对比。 (二)几何纹饰的分类方式与内容分析畲族几何纹样从其表现内容来划分,大致有以下三类: 1.自然形纹 自然形纹饰主要有浮龙纹、山头、云勾、马牙纹、蜈蚣脚纹、水纹等,这些纹样是从大自然中具象的动物、自然景观形象抽象变化出来,再经过高度概括简化后,通过连续纹样和单独纹样的组合方式形成了富有变化的形式美,表达了畲民对大自然的崇拜与热爱。 2.线形纹 该类纹饰以三角纹、菱形纹、直线纹样等线形纹样为主,线条朴拙,纹样大方,多用于畲族服饰,并以花边的形式对其进行装饰。 3.字符纹 字符纹是一种根据甲骨文、汉字笔画以及抽象的图形演变而形成的类似字符的纹样。这类纹饰常应用于彩带,除了装饰兼具叙事和祈福的作用。字符纹根据其造型特征又可以分为:会意类字符纹、假借汉字字符纹、几何形组合字符纹。会意类字符纹:畲族在长期的生产劳动中形成了一些会意图形,在传承下来的彩带纹样里就能看到:以两线交叉(即“×”)表示阳光照耀,以鱼的简笔画表示鱼和渔,以菱形中有一点表示怀孕等。假借汉字字符纹:该类字符的排列呈45°角倾斜的排列特征,字符的间架结构也完全遵循汉字字符的笔画结构,不同之处在于假借汉字的含义与汉字本身所代表的意义不相同。例如:“田”字纹在汉语里解释为田地,而民赋予的是“继承家业”的意思。几何形组合字符纹:通过不同形态或者相同形态的几何形体以灵活多变的方式加以组合来表达丰富的含义。例如:三个大小相同正方形呈向右的箭头组合方式代表祭祀的含义。通过上述分析可以得出,畲族几何纹饰以“师法自然”为创造哲学,以象征意象的构成手法来表达畲民古朴自然地审美情趣。其中,几何形图案有意味的形式感不但典雅而且具有现代感,它所表现出的形式美感应用在现代品牌与包装设计中突显出雅致而生动的视觉效果。 三、畲族几何纹饰在品牌与包装设计中的创新应用 笔者及其设计团队实地调研了景宁县当地的文化博物馆,系统的收集了畲族服饰图案的资料和图片,并从畲族服饰尤其是彩带中分析提炼出该民族具有标志性的视觉符号“几何纹饰”。然后,在此基础上从形式、风格、色彩等方面赋予其时代特征,进行二次抽象,应用在浙江景宁当地的“山哈制品”品牌及其包装设计中。 (一)形式与风格的创新 畲族服饰的几何纹饰包含许多不同意义,形式多具有假借汉字形和甲骨文形的造型特点,且带有祝福祈祷的意味。通过分析可以得出,几何纹饰形式特点可以归纳为5点:抽象性(师法自然)、均衡性(布局对称)、简洁性(几何图式)、韵律性(有序排列)、字符性(假借汉字),其形式造型上散发着丰富的想象力和视觉趣味。在使用传统民族图形进行品牌与包装设计时,对图形的应用不能简单照搬,而是要在它的基础上求新求变求异。常见的传统民族图案的创新应用方式包括:图案叠加、渐变重新组合、变换二方连续与适合纹样、变单个传统图案为多个传统图案等。王玮博士也提出了现代包装设计语境下民族图案应用需注意的三个问题:基本形变异,聚散重构,分中有合。这些方法和注意的问题其实都是要求设计师在理解民族图案文化内涵与骨骼结构的基础上,强调平面构成中造型语言的抽象几何性、夸张性、复合性、差异性等特征。因此,针对“山哈制品”品牌及其包装设计,设计团队在保持畲族几何纹饰结构特点的基础上结合现代艺术风格,运用基本形变异的方式,强化和夸张几何纹饰基本形抽象几何的特征使其最终像素化,具体表现为由方形的像素块按照几何纹饰的间架结构重新组合。由于像素化图形与几何纹饰都具有强烈的抽象性、简洁性等形式特征,所以能够较好地实现基本形变异的效果。而像素方块的多少和位置可以在保留基本形主要结构特征的前提下,依据设计意图在基本形的边缘和次要部分采用聚散重构的方法灵活设计和调整,做到分中有合、主次分明。这也使得几何纹饰在原有涵义的基础上拥有了鲜明的时代特征。 (二)色彩的创新 色彩有助于吸引消费者的注意力,影响其购买认知。特别是民间图形色彩继承了原始艺术的审美标准,逐渐发展成民众共同使用的视觉语言,在民间约定俗成、家喻户晓,并且具有高度的集体性、传承性,对民间的审美活动产生巨大的影响。而“山哈制品”品牌经营的是以当地土特产为内容的商品,因此设计团队从畲族特色产物(包括服饰、竹编、茶叶等)固有的颜色中提取一系列主色加以应用。 作者:陈星海廖海进森文单位:浙江工业大学 包装设计毕业论文:铁皮玩具包装设计论文 一、铁皮玩具包装现状 市面上铁皮玩具产品也很少能够买到,属于小众产品,大多没有包装或者是过去遗留下来的旧包装,而这些旧包装无论材质还是平面设计都已满足不了现在人的审美,无法做到在包装上提升产品价值,使得铁皮玩具作为一件商品无法吸引现代消费者的购买兴趣。 二、包装设计定位 消费者对感性要求的享受,是市场发展的必然结果,现代的人们一直处于快生活中,在这样的社会环境中生活,心理压力增大,精神生活相对缺少,因而对情感的需要越来越强烈,在消费领域中则直接表现为消费者的感性消费趋向。这种趋向表现在商品上,要求借助商品实现其寄托情感,展示个性,交流沟通等感性消费的需要,而真正的好包装便需要把这些情感寄托于其中。所以现代包装不仅要符合人们一般的审美要求,还要让消费者有心灵和情感的体验。怀旧玩具真正的价值更是表现在精神领域的精神价值,这种价值直观地包括情感价值、收藏价值和艺术价值三个方面,而且全都以玩具的怀旧作为出发点,并且与现实生活相结合,作为包装便要凸显这些价值。通过分析了包装对象的特点,在风格设计上,我打算保持怀旧玩具中明度很高的颜色,用色块明确的插画形式来表现童趣的感觉,使之即符合玩具的属性,也能够把消费者拉回童年回忆。在形式设计上,想让这件包装不同于一般市面上的包装,普通包装易被丢弃,而具有展示功能的包装能够保留更长时间,包装也是一件设计作品,要让它与衬托对象有机的融为一体。通过营造情境、烘托产品,让其本身具有展示功能及保存价值。 三、保障设计展开 1.外盒设计 盒子外部根据盒中的产品分别运用了蓝、红、绿、橙四个颜色,并以深色剪影图案来表现内部产品,外部的简洁轻快是为了给内部的丰富做个对比。其次考虑到想要人们在开盒的过程就感受到惊喜,我把外壳的内部设计成蓝天白云的天空,用明快的颜色给人以舒适的视觉感受。 2.内部设计 运用插画在包装的内部营造出了各个铁皮动物的居住感,池塘中跳跃与荷叶间的青蛙;湖面上悠闲划水的鸭子;谷堆边等待天明准备鸣叫的公鸡;穿梭于树林之中奔跑的小鹿……给每个盒子内赋予小故事一般的环境,以此衬托产品,来为铁皮玩具的收藏者带来童年的怀旧感,并且在结构方面设计成展示型结构,让包装成为铁皮玩具摆放的底座和背景,给产品的陈列营造了个独立且完整的视觉空间。内部的这块插画也是可以拆卸的背景板,可以直接开盖摆放,也可以拆除背景板后于外面的天空盖子组合,给消费者增加多一种摆放的可能性。 四、结语 这款铁皮玩具包装通过一个盒子一个故事的方式来衬托产品以及增加消费者的怀旧情感,也是我探究如何让包装与产品相结合的一个尝试。成品获得了一些成果,自己也思考了些还需改进的地方,特此感谢章莉莉老师的指导和帮助。 作者:柯孝琴单位:上海大学美术学院 包装设计毕业论文:鹿产品包装设计论文 一、色彩的应用 色彩是商品或产品最最为突出的外在特征之一,能够在第一时间内引起消费者,同时人们也常常通过色彩来表达自己的某种信念、某种情感和感受,所以说色彩是有个性和思想的,它作为一种有效的视觉元素、设计语言,能使商品的包装明显区别于别的同类商品,能通过刺激消费的感官,作用于人的大脑,影响判断,进而引导消费。鹿产品的包装设计要体现出吉林省的地方特色,其色彩的应用要具有代表性,鹿产品包装设计的色彩要有感染力,要能触动消费者的内心,可以应用色彩的暗示,结合产品特征提炼出相关的色彩并加以运用,给人一个美好的想象,寄托一份特殊的情感,简而言之就是要打动消费者。如果能巧妙的应用色彩对鹿产品进行包装设计,其视觉印象一定会非常强烈,会强有力体现出一个企业的形象、一个品牌的个性。 二、文字的应用 地方特产包装设计中的文字可以比喻成不朽的战神,不同的字体设计体现不同效果,如:草书的字型给人以变幻莫测、丰富多样、似行云流水的感觉;篆书的气质古朴而高雅;隶书的字形给人的感觉是整体而统一,气势生动;魏碑流丽、舒畅中透出质朴,因此,文字及其各类书法体在地方特产包装设计中的应用必然会成为一种趋势,因为她不仅仅是一种文字会传达一定的信息,它还可以很好地表达某个地区的地域文化。吉林鹿产品的包装设计中常常以书法为主体文字,并且以隶、楷等居多,主要是依据其内涵和视觉效果,并结合鹿产品的属性而进行设计,并通过加工和完善来实现视觉上的突破。从鹿产品的历史及特征来看,应注重以传统文字、字形、字体的应用来树立独特品牌形象,从笔墨的韵味中透出吉林省的民族文化和民族气质。吉林鹿产品的包装设计绝不能没有文字,因为在信息社会里,人们所接受到的信息大多来自于视觉,文字是最直接,最有效的视觉传达要素,文字传达商品信息给消费者并在情感上进行着沟通,消费者也正是通过文字来理解鹿产品的品质、特性、作用等信息,同时文字也具有一定的审美价值。因此,吉林鹿产品的包装设计上的文字除了要有一定的形象美感和正确传达信息的功能之外,还应具有鲜明的个性用以来体现吉林省独特的地域文化和民族文化的内涵,可以将字图形画结合鹿本身的特征进行设计。 三、图形的应用 图形是设计中的常用符号,同时它也是一种非文字性符号,与文字相比有自己的独特特征它比文字更直接、更形象、更具体。而且地方特产的包装设计中图形不单单只具有传达信息的作用,同时还能传递地方文化及地域特征。因此地方特产的包装设计更应注重到该地区特有图形的运用和图形的设计,这样不仅能大幅度提高该特产的文化内涵,还可以通过它有效地对外宣传产地的文化,从而树立产品的品牌形象。吉林鹿产品的包装设计中的图形在设计和应用时要从以下几个方面注意,首先是在图形的造型上引起注意,现在市面上较多的是运用具象形象造型,而抽象几何造型的较少,这是根据鹿产品的属性和消费者的需要,综合利用图形元素进行设计,能更直接的表达鹿产品的属性。但是过于具象的图形很难体现出时代感与时尚感,所以在图形的造型上可以适当的进行抽象处理。其次是信息的传递,图形设计的根本目的是传递正确的信息,而这些信息是产品特征与产地特征的提炼与体现,吉林的特色有很多,如长白山等都是产地特征的体现,可以进行提炼,加工设计并应用。 色彩、文字和图形在包装设计中占具着十分重要的地位,其设计不仅要正确传达特定的信息还要符合特定环境下的审美需求,要创造出全新的视觉效果和视觉理念,合理应用色彩、文字、图形所设计的鹿产品包装设计能体现出丰富的情感和视觉传达效果,充分体现地域特征和民族特色,所以吉林鹿产品的包装设计一定要以吉林特色文化、地域特点为依据,以鹿产品独有的特点为根本进行设计和应用。 作者:田飞单位:长春科技学院 包装设计毕业论文:汉字艺术包装设计论文 一、汉字艺术的制作 包装设计中的汉字包括了商品的基本信息,进行包装汉字的设计,主要目的在于正确传达商品信息,并使之与商品本身达到统一,给人以美的感受,以达到促销的目的。 (一)汉字设计要求 汉字是中华传统文化的重要组成部分,也是传统文化的主要表现手法之一。汉字的演化过程同时也伴随着中国传统文化的演化,其字形有的秀美大方,有的苍劲有力,都记载和散发着丰富的传统文化魅力。当然,从视觉语言设计的理念来看,汉字设计汲及到更广泛的文化层面。首先,整体风格搭配的统一。汉字在包装中,只有其字体形态与产品包装的表现风格相统一时,才能更好的超到产品的辨识性和带引起消费者的关注,从而清晰准确地表达文字设计时的含义,以及字体所表达出的文化底蕴与特色。第二,汉字笔划的形式要统一。笔划有粗细和比例,在进行字体设计时,同一文字内的笔划和不同字体间相同的笔划都应在粗细和长短比例上保持统一。这样才能保证字体的匀称感和美感。第三,要保持字体方向的统一。方向包含两个方面,一是单个字体倾斜笔划方向的统一,其次是多个字体为营造动感而统一方向的倾斜处理。 (二)汉字的设计内容 汉字的传达性是其重要属性之一。汉字作为一种艺术形式,其发展也受到了多方面的影响。如追求吉祥的观念,与自然和谐共处的观念等。在包装设计中,汉字要表达或传递的信息包括很多,如商品名称,产品信息,企业标识,企业经营理念等。而企业为了宣传自身及产品,往往会将企业名称、产品、商标等放在醒目位置,而汉字也要在设计中起到传递这些重要信息的作用,而且要新颖生动,并能在第一时间吸引消费者的注意。 二、汉字艺术的分类和功能 在字体设计过程中,应利用点、线、面元素表达运动和方向以及形态的变化,使字体的笔划和整体形态表达设计目标,并使得这些汉字在商品包装上具有识别性,清晰性和准确性。让人们凭借这些汉字直接快速了解包装产品的信息。 (一)汉字艺术的分类 汉字形态所表达的感受各有不同,应针对不同的产品设计不同形态的字体。针对女性消费者的设计,应有柔美秀丽的感觉。这样的字体字形端庄,笔划清新,伸展自如。如标准字体中的宋体,具有流畅的线条,给人以典雅的感觉,适合在日用产品及化妆品包装中使用。汉字中的书法字体多苍劲古朴,朴实中透出古典气息,结构不失严谨。这样的字体适合用在传统文化产品的包装设计中,如地方特色产品,民间文化产品等。又如标准字体中的黑体,笔划粗细一致,结构紧密,造型规则。给人以沉着稳重、简洁大方之感。这样的汉字可以用于机械类工业产品的包装设计中,给人以安全感。反之,儿童商品、时尚产品及运动产品需要活泼生动的设计,给人以轻松自由、富有生机和朝气的感觉。 (二)汉字艺术的功能 1、汉字艺术的信息传达功能。汉字设计的首要作用是传递信息,也是其最基本的作用。这一功能主要是对商品所包含的信息能向消费者导致准确的进行传达,而不产生歧义。字体设计的目的,则是在保证信息传递的基础上,增加其视觉的识别性,提高其观赏性,最终是为了使产品能够对消费者产生刺激,起到促销作用。当然,如上文所述,在信息传达的过程中,应注意产品的消费对象,如,儿童用品包装中使用了硬朗、沉着的字体,其风格会对信息的传递产生影响,进而影响消费者对产品的正确识读。 2、汉字艺术的审美功能。在汉字对信息的传达过程中,视觉上的美感会使其起到感情传递的作用。优美的字形设计能给人以愉快的感受,从而对包装的产品产生美好的印象。反之,则会使人对产品产生厌恶感。汉字艺术具有装饰装潢的功能。包装上的文字,除了传递必要的产品信息外,也具有美化商品的重要作用。在设计中,汉字可以作为表达点、线、面的各种元素,使人产生不同的视觉感受,与不同的图案组合,这种促销作用的传递会更加强烈。 三、汉字艺术在包装设计中遵循的原则 汉字的字体结构与包装物风格相搭配原则。汉字的结构实际上包括文字的框架结构和文字笔画的粗细两部分,通常笔画粗细不超过字体宽度的十分之一的字体适合做包装设计的正文,反之适合做标题使用。标题上的文字粗壮有力让作者设计意图轻易体现。特别使用与表现包装物重要内容。在框架结构方面主要看字体,字怀是指字内部空间的大小,字怀越大越适合做正文,因为它能在小字号的情况下认识度高,能让人轻松阅读,特别适合于小件包装的内容性文字设计。汉字的思想性和可识别性原则。汉字艺术必须要有思想性,从而达到文字能生动突出产品的精神含义,增进宣传效果。好的文字设计能及时有效抓住消费者的第一眼,让消费者看到产品文字有赏心悦目的感觉。在具有思想性的同时必须也得完成汉字准确传达商品信息的功能,其识别性要有鲜明的表达,信息传递也应完整无误,通过文字,消费者就能够对内装商品有清晰的了解和认识。设计师在考虑创新的同时也要考虑文字表现得整体的效果,字体,字形和机构都必须清晰。在文字设计时,造型一定要巧妙,形象要优美,不能为了适合特定的形态而强行改变字体笔画,甚至扭曲变形,要巧妙自然,易读易认,不会引起消费者误解,只有这样才能有利于传播。清晰易读的包装文字能引起人们的注意,能引起消费者的购买欲望。因此文字的设计力求给消费者难以忘怀的第一印象。汉字设计的协调统一原则是指包装设计中的汉字与汉字、色彩、图文编排、图形等正确的处理位置等关系,以使他们达到统一和谐,完成商品内涵表达的总体基调。在汉字设计上,汉字的字形必须与商品所传达的内容保持一致,否则完美的设计最终表达的效果也会与设计师的理念背道而驰。要取得最佳的协调原则,关键在于找出不同字体间的内在联系,对其不同的对立因素要给予适当的协调组合,既要表现各自的不同特性,又要取得整体的协调感,个性与共同协调,对比统一,对立统一,使之突显具有审美价值的组合效果。 四、汉字艺术的创意新前景 创意汉字是具有创新和挑战的工作。这意味着设计者需要将思想从已经形成的、常用的汉字固有的形态中解放出来,用新的表现手法,或绘制、或印刷,或笔划创新成图案,并以新的形态显现出来。随着新技术与表现手法的出现,推动了人们对字体设计这一视觉因素的探讨和创新。例如字体从点到线再到面的创新,从平面到立体,从二维到三维的创新。 五、总结 包装的汉字设计既是一种文化的传承,也是对文化的一各创新。汉字设计的过程本身就是对传统文化的一种融会贯通和提练升华,设计者既要从传统文化中汲取精华,也要对包装设计熟练掌握,只有这样,才能在包装设计中形成具有中国特色的,民族的,大众的,世界的包装文字设计艺术。 作者:于华卿单位:曲阜师范大学 包装设计毕业论文:儿童药品包装设计论文 1儿童药品包装设计的安全性——让孩子健康成长 (1)增大孩童打开难度。使其在无家长陪同下很难将药品打开,从而进行服用。从人体工程学的角度来看,首先,孩童在力气上远不如成人,如在盖子打开的过程需要耗费较大体力就可以避免孩童随意打开。对于儿童来说,他们往往会放弃不能一次性成功打开的的物品,失败后他们会将注意力转移到下一个新鲜事物。由此,我们可以得出结论,在设计儿童药品瓶盖时,最好需要稍微复杂的操作动作,进行二次开启。因为儿童相较于成年人,手脚协调能力还远远不够,稍微复杂的防儿童开启双层设计可以很大程度上避免他们误食或多食。 (2)控制好单盒的药剂量,避免孩童一次性服用过量。国内的儿童药品往往存在着这样一个问题,即药剂量过大。孩子在服用期间通常会造成两个不便。一是服用起来很难控制用量,如1/4颗等如何能确保用量正确无误,二来剂量过大也造成了浪费,当孩子们已经服用够可痊愈的疗程,剩下的药品就搁置一旁,时间长了,家长也忘记药物存放在哪里,甚至有时候药品过期还会造成误食,危及生命健康。像一些止咳糖浆,本来就难以存放,一旦开封后,密封不当就容易变质放坏。 (3)声音警示。一般情况下,儿童误服药物都发生得悄无声息,当家长发现的时候儿童往往已经把药品打开进行吞咽,这时候再阻止就来不及了。所以,我们应在儿童试图打开药品期间使得拧瓶盖或者扣安全泡罩等撕拉动作发出一定的声响,以引起家长或监护人的注意,避免发生意外。 2儿童药品包装设计的人性化——让孩子不再恐惧 人在生病时容易对疾病产生恐惧和担忧的心情。医院的消毒水和苦涩的药品(特别是中药)气味,锋利的针头给肌肤带来的痛感记忆,白色的床单和白大褂,医疗器械发出的阵阵轰鸣,这些不同的点从视觉(色彩)、听觉、嗅觉、味觉、触觉上给人不同程度的恐惧感,使人在患病的的同时极易产生脆弱不安的消极情绪,更何况是对于幼小的孩童。采用鲜艳明快的色彩。对于天性好奇的儿童,炫丽明亮的色彩更能引起他们愉快的体验,他们偏向于黄色、红色这样的暖色调,尤其是红色,是孩童最先了解和掌握的颜色。 3儿童药品包装设计的趣味性——让孩子开心服药 卡通设计更能使孩子接受。很多时候,妈妈在哄孩子吃药的时候都会说:快吃药吧,你看动画片里你最喜欢的宝宝都按时吃药了。孩子小的时候很容易对一些卡通形象产生喜爱和迷恋,卡通形象的迷人之处就在于它散发着天真可爱的魅力,总是能顺理成章地被孩子接受。当药品遇上憨态可掬的卡通形象,谁说哄孩子吃药是件难事呢。日本著名的池田模范堂出品的小儿感冒药,是家庭常备药之一。其以可爱的面包超人形象及水果口味的感冒药著称,令孩子非常容易接受。就连专门的小量杯上,也有个可爱的面包超人头像。有了萌萌的面包超人监督孩子吃药,能很大程度上减少孩子对药物的厌恶和恐惧,在心理上也更能接受。而中国的儿童药品设计也可以适当融入当下流行的卡通形象,如喜羊羊、摩尔庄园等,让孩子们开心吃药,健康成长。 作者:秦文锦单位:华中科技大学
包装设计论文范文:包装设计教学改革论文 【摘要】好的包装设计除了能帮助产品更好的进行销售,还能在一定程度上保护环境。随着社会经济和科技的发展,现代包装设计的发展一直处于不断创新阶段。创新也成为包装设计专业学生需要重点掌握的主要知识点之一,而如何提高学生的包装设计能力,使其更加具有创新性,符合时展的需要,首先就需要在教学中提高学生的动手能力。 【关键词】包装设计;创新;教学;动手能力 一、包装设计的演变 包装是从原始社会开始就存在的,它随着人类的进化、商品的出现、生产的发展等方面的变化而逐渐变化发展,每个阶段的包装都有自己的特点,随着人类社会的不断发展,我国大众普遍地将包装设计分为三个发展阶段:原始包装、传统包装、现代包装。现代包装的范畴是从工业革命开始的,此时的包装不仅仅只是为了运输或存储功能,它还起到了迎合市场的作用,是工业化社会和市场经济发展环境满足消费者对商品审美需要的关键。而随着进入20世纪,科技日新月异的发展,新材料、新技术的不断出现,各种不同材质的包装材料层出不穷,包装设计也与科技发展紧密地联合了起来,它包涵了物理、化学、人文、艺术等各方面,所以对于包装设计者而言,也提出了更加多样化的要求。针对这一市场发展趋势,重视包装设计专业的课程改革势在必行。 二、动手能力在包装设计教学中的重要性 随着教学改革的发展,学生的课堂主体地位越来越受到重视,学生的实践能力也成为学生需掌握理论知识以外的第二个重点项目。实践是检验真理的唯一标准,只有学生在依靠自身的实践能力过程中的创作设计,才能更好地使学生对包装设计的理论知识有更好的认识。当前,我国很多公司对包装设计专业的人才需求是有一定的作品和实践设计经验,因此充足的动手能力也有利于提高学生包装设计经验的总结,有利于其进入社会,更好地适应市场需求的要求。此外,教学过程中讲究“授之以渔”,包装设计专业更加注重学生的实用性和前沿性,如果学生实际操作能力更高,更容易在设计的时候考虑到材料与色彩、性能等各方面的结合,更加有利于学生从多个方面进行创作。 三、创新包装设计课程中学生动手能力的策略 1.设计灵活多变的教学方法。设计灵活多变的教学方法,利用多种教学模式提高学生的学习兴趣,会更加有利于提高学生的自主积极性,学生自身的对于艺术设计的学习积极性会更有利于学生的学习成果。具体来说,教师可以采用以下几种教学方法:(1)案例教学法。包装设计专业具有实践性强的特点,老师可以在授课过程中增加实践与理论的结合,通过在课堂中穿插成功的包装设计案例来丰富学生的思维,使学生能够更好地对案例和理论相互印证、相互理解,促进学生对于包装设计相关知识的理解能力和动手能力。(2)项目教学法。教师可以采用项目驱动的方式,设置师生共同完成的完整“项目”工作,例如,在学期末,教师可以通过某项社会实践项目布置项目作业。这样在暑假的过程中,学生们利用互联网与老师、同学多加交流,共同设计出一份满意的包装设计成果,这使得同学们的暑假变得更有意义的同时,也能够锻炼同学们的动手能力和协作能力。(3)成果展示法。每个阶段的课程结束后,老师可以通过将学生的优秀作品进行展览,对学生设计作品中的点睛之处圈点出来进行宣传,让同学们获得更多的优秀灵感,也鼓励同学们的动手积极性,鼓励同学们都做好榜样模范作用,激发动手动力。2.创造实践条件。为学生创造时间条件,通过获奖模式等设计比赛活动更有利于提高学生的创作热情,激发动手实力。教师及学校可以为学生多加创设实践条件,具体来说实践安排可以采取以下几种方法:(1)通过与包装设计公司、设计材料厂家进行产学合作通过与包装设计公司、设计材料厂家进行产学合作,有利于教师为学生安排实地实践考察,有利于学生直接参与到相关包装设计的辅助工作之中,通过感受优秀成熟设计人才的创作,并且亲身参与设计,更有利于提高学生的学习主动性和动手能力。同时,与设计材料厂家的合作也有利于学生对于加工工艺中的材料有更加实际的认识,有利于学生了解包装需求和性能的加工工艺对于包装设计的重要性。(2)通过引入比赛机制进课堂在教学改革的过程中,政府和企业都对学生的包装设计实践提供了创设了更多的条件。教师要时刻注重抓住这种机会,时刻掌握时下热门的包装设计比赛,并将比赛主题作为教学中的一个重要部分,促进学生通过多次的比赛经历,促进学生在市场调研、资料收集、手稿设计、完稿设计、评价设计等多个方面的动手能力,以此促进完整的实践体验,使学生不仅只是将包装设计作为一次练习,提高学生对于比赛的自信心,激发学生的动手兴趣性。 四、结语 包装设计是一个不断积累、演变、发展的过程,人们创造了多种形式,多种材质的包装,包装不仅反映着时代的变化,也影响着时代的前进。不同的时代对于包装设计有不同的标准,在教学的过程中,我们不能只立足于眼前,看重学生对于包装设计课本及理论知识的学习,更要重视学生实践能力的提高,使学生对包装设计有更全面的把握,创造出更加有包装文化品位、符合社会文化变迁要求中的包装设计。 作者:刘 露 单位:西京学院 包装设计论文范文:高职院校包装设计课程教学论文 高职教育要面向市场需求,结合行业发展来培育新型人才。《包装设计》课程具有鲜明的特色,知识跨度大,与市场关联度紧密,加之课程综合性、实践性要求,对于传统的“教师讲、学生听”模式,难以突出学科动手实践能力。项目化教学法的引入,将实践项目作为贯穿课程教学内容的重要思路,通过项目目标、任务的明确,来细化分组、确定实训方案,并从包装设计的主体、策略上来突出项目教学的真实性,让学生专业技能得到锻炼,打破传统教学与行业发展脱节的弊病,实现了校内教育向校外的延伸,提升学生的职业素质水平。 一、《包装设计》课程项目化教学的特色 《包装设计》课程融合了技术与艺术,强调“教”“学”“做”兼修。在实训内容上,要体现包装印刷行业的岗位要求,将教学过程与岗位实操流程综合起来,让学生在掌握一定理论基础后,能够从实训实践中来强化相应的职业技能。高职《包装设计》课程项目化教学模式的应用,遵循了包装设计行业对高技能人才的培养要求,将包装工艺知识、包装设计软件、包装创意、包装材料、包装结构等内容,利用真实项目来深化校企合作,培养具备完整理论基础、拥有丰富设计经验的社会所需人才。对于项目化教学,其关键在于设置合适的项目。以无锡惠山泥人为例,从其典型的文化元素及旅游纪念品特色上,实现传统工艺向现代市场经济发展模式的转变与创新,既提升了传统工艺品的文化形象,又推进了惠山泥人传统工艺的传承与发展。比如在惠山泥人题材、造型方面的设计,来突显其装饰性、摆设功能,增强其“用”的功效;与惠山泥人大师展开产品包装设计开发,让学生从市场调查、产品包装定位、消费者需求分析等方面,来了解惠山泥人产品包装项目的设计背景,制定贴近市场消费群体需求的包装设计方案。现代网络的发展,利用设计任务平台,如威客网,通过互联网来实现知识、创意、技能转换为实际收益的方式,鼓励学生从中选择感兴趣的包装设计任务,并从动手实践中来体验学习、体会设计的乐趣。当然,在高职院校包装设计项目化实践教学中,还可以通过自主性、创意性虚拟命题方式,围绕包装设计行业需求,拉近学校教育与市场人才标准的距离,从包装思维、创意训练、技能挑战等方面来引入竞赛项目,挖掘学生的个性,让学生设计出符合市场需求的包装作品。 二、《包装设计》课程项目化实践教学要点 (一)进阶性 项目化实践教学的关键在于项目主题的选择,而项目主题又与项目目标及任务紧密相连,立足学科知识体系和学生认知、技能实际来确定项目主题。因此,项目设计难易度的确立具有综合性,在了解包装设计相关知识、理论、创意等知识点之后,可以导入基于纸质材料的工艺品包装设计项目,内容上涵盖纸盒的结构、纸盒的外观视觉元素设计、产品包装市场调研、设计定位、设计方案构思及包装实物制作与评价等部分。在学生了解容器造型设计理论后,可以导入非纸质材料的多种不同类商品的包装设计项目,着重从项目化实践中,启发学生多维度的设计构思,体会包装创意,熟悉商品包装设计工作流程等内容。 (二)真实性 对于项目化实践教学,一些教师倾向于模拟项目,事实上,对于广大学生,最关心的是对未来包装行业的了解,特别是期望从真实的项目包装设计实践中来体验。《包装设计》课程项目化设计,可以采用既定命题方式,明确具体商品来进行包装设计,也可以采用自由命题方式,结合项目要求、目标来引导学生“自主探究”。比如结合惠山泥人产品形象及包装设计主题,通过介绍惠山泥人的历史文化,从中来明确泥人包装的尺寸、规格、文字、品牌等信息,并要求学生设计出至少三种不同风格的泥人包装方案。在这个具体的包装设计项目中,学生从包装盒结构、造型款式、外盒文字、色彩、图形的搭配以及纸质材料的多种运用中,增强了包装设计趣味性与地域文化内涵,也从真实项目中感受到商品包装的现实价值。 (三)典型性与完整性 对于《包装设计》课程项目化教学设计,要注重项目的典型性与完整性要求。所谓典型性,就是要体现产品包装的普适性,突出包装设计的基本功能。所谓完整性,就是要从项目流程设计中再现实际项目内容,能够激发学生的思考,增进学生对包装设计项目的完整体验。包装设计的对象繁多,不同商品的包装设计要求也不尽相同。比如食品包装与药品包装,在包装材质选择上、包装创意构思上、包装设计手法上都具有差异性。《包装设计》项目化实践教学中,需要从不同类型商品的包装设计对比中,如大众化商品与奢侈品包装、小组间不同项目的包装设计与评比来拓宽学生的知识视野,鼓励设计创新。 (四)突出“渔”“鱼”兼顾 对于任何一种教学方式都要进行反思,项目化实践教学同样离不开教学评价与反思。所谓“渔”,即教育的方法,要遵循“实践、认知、再实践、再认知”的过程来养成。教师要授之以“鱼”,还要授之以“渔”,要从“授”中来发挥学生的自主性。在基础理论课程项目化教学中,要发挥教师的“引导”作用,而在实践技能项目化教学中,教师要让位于学生,激发学生的参与性,提高学生的自学能力。同时,在项目化授课过程中,教师要注重师生互动,从项目实施过程中来培养学生的逻辑思维能力、口述表达能力、动手实践能力、创新意识等素质,拓深项目化教学实效性。 (五)多维度、多元化考评 对于项目化实践教学,要统合不同的考查评价方法,尤其是建立多层次评价体系,来完成全面、客观、有效评价。在模拟类项目教学中,采用学生自评、互评和教师评价相结合,重在激发学生的参与性;在真实包装设计项目中,采用教师评价、行业评价以及参照企业标准来检验学生的设计水平,增进学生对自我、对设计行业的正确认知;在竞赛项目、参选项目实践教学中,除了教师评价、企业评价外,还要关注学生的职业素养评价。在考评内容上,既要关注项目设计提案、项目完成进度、完成质量(设计原创性、表现多样性、制作成果)、项目总结报告等评价,还要关注学生的自学能力、团队协作能力、解决问题的能力等。 三、以花生酥包装改良为例探析项目化教学 (一)花生酥传统食品旧款包装调查 花生酥是我国传统食品中的典型商品,在包装设计上缺乏现代意识,多以单一的色调、保守的结构造型、陈旧的创意思路、落后的印刷工艺,甚至非环保的包装材料居多,使其在市场竞争中面临着淘汰的窘境。包装设计工业的发展,为商家重塑产品理念,打造新的品牌提供了有效途径。 (二)改良包装市场定位 花生酥作为传统食品,在旧款包装设计上,尽管引入了名人代言方式,增强了品牌的形象与知名度,但在包装风格上,与市场其他品牌相比,缺乏个性与特色。因此,从提升花生酥包装设计的品牌效益上,一要塑造产品的新形象,增加企业文化附加值,突出企业的文化内涵。二要深挖花生酥的品质,从其百年来的发展历史上来细分消费群,从而在包装设计上体现不同的设计风格,以应对不同消费群的市场需求,打造花生酥这一传统食品的品牌活力。 (三)花生酥包装设计再造 根据项目化分组实践,第一小组在包装再设计上,将文化意旨作为突破点,积极挖掘花生酥的价值。融入企业发展历程,结合花生酥的营养价值,通过包装设计中的色彩、符号、线条、图案等表现元素,来传递浓郁的文化底蕴。在图形选择上,以传统剪纸手法刻画寿桃、寿星、仙鹤等“长寿”纹样,并配合“香浓美味、延年益寿”等字样,来增强包装主体与产品属性的关联性,隐喻花生酥能带给消费者多福、长寿、健康的美好祝愿。第二小组在包装设计上将传统制作工艺作为切入点,利用传统简笔线描手法来生动形象地展现传统花生酥的制作步骤,并配以简要的文字说明,既直观又形象,带给消费者丰富而独特的工艺文化体验。第三小组在包装设计上注重情感策略的运用,特别是利用现代设计对消费者多重感官的满足来增强消费者的情感认同。将包装图样按照幼年、少年、青年、老年四个生命阶段进行划分,分别绘制不同的插画来勾起人们对美味的甜蜜回忆;同时,在文字装饰上,以手写字体配以煽情的文案策划,激起消费者嗅觉、味觉、视觉、触觉的情感表达,进而产生购买欲望。第四小组在包装设计上将“绿色”理念作为重点,着力从生态设计、环保意识等理念来倡导绿色设计。在材料选择上,讲究节约与环保,尽量采用可降解材料,引导生态消费观,在保障食品包装基本功能、满足消费者审美诉求基础上,将情感设计与绿色设计达成平衡。如在包装造型设计模仿花生外形,在花生壳纹路中嵌入绿色、健康的文化,借助于包装的凹凸触感增强浮雕效果;另外,在产品包装延伸功能上,包装盒可以变作糖果盒、花生酥布袋可以作收纳袋使用,遵循了绿色循环、可重复利用的设计目标。《包装设计》课程与项目化实践教学模式的融合,在参照教学大纲的基础上,将项目任务作为激发学生参与实践的有效途径,各小组通过搜集、查阅资料,共同商讨设计主题与策略,并从制作成果中锻炼了动手能力,掌握了所学知识,培养了职业技能,实现了学校、企业、社会的紧密衔接,为学生适应未来职业岗位奠定了基础。 作者:吴锡平 单位:无锡商业职业技术学院 包装设计论文范文:现代茶叶包装设计论文 摘要:茶文化在我国的历史长河中源远流长,经过几千年的发展和演化,已经完全融入现代民众生活之中,人们讲究喝茶品茶,不仅对茶叶自身的品质、口感有更加多元和高品质的要求,对茶叶的包装设计也更追求迎合现代的审美观念,在体现茶文化的同时,更能体现中国文化的艺术性设计。本文通过对中国传统图形在现代茶叶包装设计中的应用进行研究,发现其在所在领域的重要意义,旨在提高现代茶叶包装设计的设计水平,促进中华茶文化的继续弘扬和发展。 关键词:中国传统图形;现代茶叶包装;设计应用 茶,一种微苦回甘的饮品,几片树叶的故事,却是中国先人为我国的饮食文化添上浓墨重彩的一笔,历经千年的流转,在现代人们的生活中,也占有非常重要的地位,人们通过饮茶养生保健,通过品茶感悟历史的精华。茶在被人们的使用过程中,赋予了太多的实用意义和人文概念,人们为了给茶留有最新鲜的品质和口感,不断改良对茶叶的包装设计,便于对茶叶的保存和运输,在遥远的汉朝时期,茶叶经由丝绸之路走向了世界。现代人有着越来越高的生活品质追求,对茶叶的包装也更加重视起来,通过茶叶的包装来体现不同茶叶品种的内在口味和质感,通过包装来体现人们对茶文化的追求,通过包装来实现人们对茶清新而不失高雅的艺术追求。现代的茶叶包装设计在表现不失茶叶自身特色的同时,更能体现中国传统文化的张力,传统的图形和装饰文案都在被大量的运用其中,在激发消费者的视觉冲击力的同时,产生消费欲望,赋予茶叶本身更多的文化内涵,通过中国传统图形的运用,使现代的茶叶包装设计更加迎合茶文化的历史价值和实用价值,使更多的人了解茶,了解中国的茶文化。 1中国传统图形在现代茶叶包装设计中的应用意义 1.1弘扬中国传统文化 中国传统图像、图案设计多样,饱满圆润,装饰性极强却不失中国传统韵味,在很多的设计领域被广泛的运用,不仅起到极强的表现装饰效果,更体现了古老而辉煌的中华文明,是几千年来中华民族智慧的结晶,更是中国历史发展的见证。中国的传统图像形式多样,体现了不同地区的风土人情,有的结合古老的神话故事,有的借鉴了动物植物的美好寓意,形成多元丰富的设计图样。在现代的茶叶包装设计中融入中国传统图形的设计,更迎合中国传统的审美观点,同时又不失现代特色。通过对茶叶制品的流通和传播,增加了人们对中华传统文化的了解和感受,更大程度的弘扬了中国传统文化。 1.2弘扬了中国的茶文化 茶文化是中国传统文化的重要组成部分,在中国千年的历史发展进程中,被不断的弘扬和发展。旧社会的普通人家喝茶,达官显贵品茶,而今品茶喝茶已经走进了寻常百姓家,人们重视喝茶品茶,重视茶对人体养身保健的重要实用价值,重视饮茶背后的心境。茶叶的包装设计从最初的为了方便储存运输,到现在期望通过包装设计来体现茶叶本身的口味特色、产地区域的特色甚至其内在的品位和内涵。中国传统图形被运用到现代茶叶的包装设计中,便于对茶叶特色和品位的展示,比如:用传统水墨山水来进行黄山毛峰的包装设计,用意境缥缈的黄山山水来渲染茶叶的生长环境;用苏州园林的图案来进行碧螺春的包装设计,用苏州园林的清新雅致来体现江南风光的山清水秀,体现碧螺春清新淡雅的口感。这些独具匠心的设计运用,使人们在观茶品茶的同时,更能嗅到来自中国历史长河中的人文气息,对于中国茶文化的传播和发展有着重要的意义。 2现代茶叶包装设计中存在的问题 2.1缺少对茶文化的体现 随着现代设计理念的不断成熟,现代包装生产技术的不断提高,各种形式的茶叶包装被广泛的运用到茶叶的生产销售环节中,但是,从中也暴露出很多现代茶叶包装设计中存在的问题。多数的茶叶生产销售企业缺乏对茶文化以及中国传统文化的挖掘和利用,对茶叶实施包装销售,便于储存的同时,可以让消费者品尝到更又品质的优质茶品,卖方要在销售的过程中对茶文化进行适当的展示和体现,不要在茶品的包装环节,一味求异求新,盲目地以市场消费作为导向,而忽略了对茶文化和中国传统文化的挖掘,充分考虑到茶文化的人文因素,在考虑市场需求的同时,还要考虑到茶品自身,二者有机融合,充分利用包装的特点来展示茶品,对茶品的销售起到锦上添花的作用,而不要让消费者产生金玉其外败絮其中的感觉,那不利于茶文化的推广及茶产业的发展。 2.2缺少对茶叶包装设计的知识产权保护意识 目前,在我国众多的茶生产销售企业中,缺少对茶叶的知识产权保护意识和品牌意识,在对茶品的生产和销售时,缺乏对自主品牌的策划和宣传,没有对消费者的消费行为起到有效的引导作用,大多数的消费者买茶是只关注茶品的品种,如:大红袍、普洱、六安瓜片、黄山毛峰等,对茶品的品牌选择范畴却十分有限,只有企业加大对自身品牌的创建,保证茶叶销售的质量,打造让消费者信赖的茶叶品牌,对品牌的茶品进行系统的茶叶包装设计,让消费者通过图案或者文字就能识别可信赖的茶品品质,可以是一个商标图案,也可以是一个包装纹饰,就可以让消费者产生对茶及背后销售公司的信赖。各厂家追求对茶叶包装的推陈出新,最大可能地满足消费者追求品质的消费心理,却喧宾夺主,过度包装,忽略了消费者是要买茶,而不是买包装,不但造成了资源的浪费,还大大降低了消费者的重复购买欲望,不利于茶产业的可持续发展。 3中国传统图形在现代茶叶包装设计中的应用 3.1在现代茶叶包装设计中注重对中国传统图案的使用 现代茶叶包装设计者要在其设计作品中,对中国的传统文化及茶文化进行充分的挖掘,迎合消费者的现代消费心理,设计更多极具时代特征,又不失传统韵味的包装设计方案,在体现茶品品质的同时,重视茶叶包装的实用性。产品的包装在消费者进行产品的选择时会产生至关重要的影响,但并不意味着产品包装以追求高端、上档次来满足消费者的高品质消费心理,让消费者能够产生重复购买欲望的是真正有品质的茶叶,并且是能够适合茶品品质的包装设计。中国的传统图案融合了中国古人对于生活的美好向往,对各种图案的运用表达对生活美好的期望和祝福,更能体现茶文化的人文内涵。 3.2设计迎合现代审美需求的茶叶包装设计方案 中国的传统文化固然能够体现茶文化的人文气质,但是,在设计现代茶叶包装设计方案时,也要充分考虑了现代人的消费习惯和审美需求,充分利用不同的材质和材料,利用现代的生产技术对茶叶包装设计和现代的生活理念进行融合,在满足茶叶的包装储存等实用价值的同时,还能体现其内在的韵味和美感,才是现代茶叶包装设计的最高要求,能够让消费者在满足茶叶口味品质需求的同时,满足大众对茶文化及传统文化的心灵需求,使茶文化应用于生活,根植于生活,并且能焕发持久的生命力。 3.3加强知识产权意识和品牌意识,设计标签式的现代包装设计方案 茶叶的包装设计是茶叶品质的外在表现形式,现代人对生活品质的追求体现在生活和消费的各个方面,茶叶的生产者和销售者要树立茶叶品牌意识以及对包装设计方案的知识产权意识,对富有中国特色的传统图形大胆地运用和创新,设计出更多的体现茶文化、茶品质的标签、品牌标志或者包装纹饰,通过这些标新立异的图形就能够对消费者的茶叶消费行为起到引导作用,能够让消费者通过产品包装选择到有品质的好茶,而不是一堆漂亮的礼盒和纸筒,茶文化的继续发展必须能够有消费者作为文化的传播使者。 为了茶叶行业的长久发展,为了茶文化的弘扬,必须对现代茶叶的包装设计工作重视起来,结合茶文化、中国传统文化和现代艺术设计理念,设计出迎合消费者需求,且能体现茶叶品质及其高雅的文化内涵。随着人们对茶叶的认知程度越来越高,消费市场不断扩大,高中低各层次的消费市场逐渐形成,生产者和销售者要结合自身茶品的品质,对茶叶进行适合的产品包装,完善和提升其品质,将中国传统图形更广泛地应用到现代茶叶的包装设计环节中,打造更多的精品设计方案,打造精品的茶叶品牌,让社会公众能够品位到品质优良的茶叶的同时,更能看到更多赏心悦目的茶叶包装设计。 作者:裴珺 单位:北京理工大学设计与艺术学院 包装设计论文范文:地域性农产品包装设计论文 一、地域性农产品包装现状与问题 (1)缺乏对地域性包装设计的专题研究。目前,我国大部分有关农产品包装研究主要论述如何建立农产品品牌或绿色产品品牌。在包装设计专题方面的研究较少。 (2)注重对地域文化符号与农产品包装设计融合的研究。地域性特色农产品的包装设计受到地域文化的影响,地域文化符号与包装设计如何结合这一问题极具深入研究的价值。设计师只有深入研究理解地域文化的精髓,才能将这种地域特色通过包装的视觉性语言传达出来。 (3)总结出明确的、具有针对性的农产品包装设计方法。地域性农产品的包装设计不仅仅是市场营销活动,也是艺术创造活动,需要将设计前期的实证调研和设计中期的地域文化符号提炼完美融合。 二、地域性农产品包装研究意义: (1)对地域性农产品包装设计的研究是体现农业可持续发展的重要指标。2014年我国农业部“十三五”农业农村经济发展规划将农业可持续发展、农产品质量安全问题等关键问题作为十三五期间关注的重点,而农产品包装设计正是体现农产品质量的“名片”,包装设计的优劣直接影响了消费者对农产品质量和品牌的信赖度,足见农产品包装设计研究的重要性,通过优化农产品包装设计流程促进农产品“生产—设计—销售—建立品牌”良性循环,达到农产品包装设计、品牌的可持续发展。 (2)“地域文化符号与包装设计如何结合”这一研究内容有利于提升黑龙江特色农产品品牌知名度,提高黑龙江省农产品品牌文化方面的附加值。黑龙江省是国家的主要商品粮食基地,国家重点建设的生态示范省,地位重要,借由优化农产品包装设计打造一条全新的农业化生产包装链条有助于我省的农产品品牌在日益激烈的市场竞争中独树一帜。 (3)提升企业的包装设计和品牌意识。采用得体的包装设计,不仅可以使农产品为农民增加更多的收入,而且还可以提升品牌在国内同类市场甚至是国际市场的竞争能力。目前我省农产品包装设计水平良莠不齐,趋同现象严重,农产品缺乏真正的特色,很多农产品在包装设计上缺乏对地域文化的深入理解,设计和品牌识别度不高,部分生产企业忽视对设计的投入,在包装上盲目模仿其他知名品牌,追求短期利益回报,损害了品牌的个性,不利于品牌长远发展。因此,十分有必要建立以地域文化符号为明确导向的设计方法。 三、影响特色农产品包装的三个因素 要解决“地域文化符号与包装设计如何结合”这一问题首先要明确的是何种因素对地域性农产品包装产生影响。首先地域特色离不开地域文化,地域文化是一种意识形态的表现,而这种意识形态的具体体现应该是带有地域特色的视觉符号,而产品自身特色则是影响了包装的重要因素,需要设计师和企业共同对产品进行定位,同时确立品牌个性,这样才能从根本上解决农产品的地域特色问题。因此,我们总结出影响特色农产品包装的三个因素分别是:地域文化符号、产品自身特色、品牌个性。这三个因素相互影响,相互制约,决定了农产品设计时应注重对地域文化的挖掘,在此基础上提取相关的视觉元素和符号,最终与品牌个性相结合。 四、地域特色农产品设计对策总结 (1)以地域文化符号为导向的农产品包装设计应着重强调对地域符号意义的解读。符号意义是指人们在经历过程之后得到的精神体会,更多的是代表情感、氛围或者是一种文化。应该在设计前期调研中加强对地域符号意义的深层次解读。 (2)以地域文化符号为导向的农产品包装设计流程应包含了3个步骤:前期调研——包装市场定位、地域文化代表性元素提取、中期规划——包装品牌形象规划、后期设计——包装产品设计,解决包装产品设计问题不能忽视其前提即市场和品牌,市场定位层次反应了市场对产品的需求,品牌形象规划则将包装的定位和品牌个性融入、而地域文化符号则能使品牌最终脱颖而出。 (3)以地域文化符号为导向的农产品包装设计应作为一项重要的品牌设计战略提出。这使得包装设计流程可掌握,有具体的执行步骤,使品牌形象更加突出。 作者:朱冉 单位:哈尔滨商业大学设计艺术学院 包装设计论文范文:青铜器仿制商品包装设计论文 摘要:将交互设计运用于包装设计中,一方面可以使包装与消费者间产生共鸣,包装不再仅仅起保护产品的作用,更重要的是突出一种情感化的交流,从而达到促进销售的作用;另一方面可以使包装设计突破原有的设计模式,顺应时代的发展,不再只是单调的平面装饰带给消费者的视觉感受,而更多地结合了新媒体和新技术,给包装设计一个全新的发展空间。 关键词:青铜器;包装设计;交互设计;广告传播 1包装设计、广告传播与交互设计的关系 交互设计中的包装设计主要是让包装不再只是单纯地发挥包裹、保护产品的作用,也可利用新技术使得包装更具功能性,设计新型的包装设计,使得在保护和推销产品的同时增进产品与人的关系。包装不应只是刺激人们消费的产品,还应成为使用者的有用工具,要达到的最高境界是在传达信息的同时多为使用者考虑,使产品与人合为一体,成为人们所需要的设计。 2青铜器包装与广告传播的文化及其价值 近年来,越来越多的人喜欢在家里放置一些仿制的工艺品,从而促使仿制青铜器频繁出现。包装设计与名族文化内涵密切相关,包装的民族化是拥有民族特色的包装,可以从它的色彩、材料和风格来体现。此外,从文化心理差异、文化情调、消费文化趋向和文化品牌的创立都可以反映母文化的特征。寻觅和收集民族艺术的精华,用现代的审美观和先进的科技手段糅合、提炼,以实现传统文化与现代创新理念的完美结合。 3包装结构设计 包装的结构多以空间最优化的形式囊括其中。青铜器虽体积小,但分量重,所以在包装的结构上要合理安排。如果空间太大,极易使青铜器在包装内摇晃受损;如果空间太小,又很容易撑破包装盒。另外,青铜器形态各异,所以在内部结构上必须合理安排。青铜器本身是很敦实的产品,而且形状不同,在运输的过程中难免受到碰撞,所以在包装盒结构的设计上,要以保护为主,盒子的空间大小和样式要与特定的产品相符,以免损坏产品。笔者结合自身经验,拟定了以下两个方案。 3.1包装盒上的交互设计 包装结构设计得新颖,一方面可以使包装盒保护青铜器不受损,另一方面还可以使包装盒得到再次利用。这样的设计可以使包装更具趣味性,让消费者可以参与其中。此外,包装盒采用了“再次利用”的设计理念。目前,在我国的产品包装设计中,结构上的交互是最常见的一种,设计师利用包装盒的结构特点再次设计得到了新的造型,吸引了更多消费者的注意,比如在打开包装盒的过程中增加趣味性等,这些都可以拉近消费者与产品间的距离,达到无声促销的目的。笔者的设计方案是:在包装盒内安置灯管,在购买产品后放入包装盒带回家后,包装盒可以不丢弃,插入灯管后,通过包装盒的镂空形式可以透出灯光,消费者可以任意摆在自己喜欢的位置,装饰自己的房间。 3.2包装材料上的互动设计 包装材料的选择可以很好地体现产品的质感,所以在材料的选择上,其实有很多可利用的素材。不同的材料可以通过不同的路径来丰富,所以在设计思维上更广一些。目前,我国的包装设计也会利用很多不同的材料进行包装,这些包装都会很快地吸引消费者的眼球。不同的材料再搭配合适的颜色会产生不一样的效果。亚克力磨砂胶版为笔者此次设计的主要材料,将原木色的木材作为底座,最后再搭配灯光的照射效果,会有很不一样的设计风味。磨砂亚克力板罩住青铜器后会模糊青铜器的造型,但是在灯光的照射下,会有完整的形状透出印在包装盒上。这时,青铜器的颜色会淡淡地印在包装盒上,形成一幅很原始的包装图案。将灯关闭后,又会显现出一个模糊的形状。这样,不仅融入了交互设计的理念,还以最简单的包装诠释了笔者的设计理念。此次设计采用木质材料制作,并采用激光雕刻的方法将包装上的图文显现出来。包装要与内部产品的主题相符,便于包装保持地域的风格特点,突出品牌特征。之所以使用木材,是因为木材有良好的强度,可以承受冲击和重压,有一定的弹性;可以回收利用,是绿色包装材料的最好选择。 4结束语 交互设计虽然是从人体工程学中分离出来的,但它包含了许多设计类别,且设计本身都是有关联的。因此,将交互理念融入包装设计中是切实可行的。随着时代的发展和消费者审美观、价值观的改变,交互式包装将会成为人们生活中不可缺少的一部分。广大设计者应努力挖掘包装内部的无限可能,让包装设计在不同领域有更广的发展空间。 作者:王平 单位:武汉理工大学 包装设计论文范文:女性化妆品包装设计论文 摘要:化妆品作为女性消费领域的重要商品,其包装设计对现代女性的消费视角起着重要的导向作用。本文以现代女性的消费情意为背景,对化妆品包装设计的艺术表现特征进行了更进一步的探讨,旨在研究化妆品包装设计中的文化特征、品牌效应、人性化等特征,对当前化妆品包装设计的材料、包装容器的人性化表现、包装装潢设计等方面影响深远。掌握这些变化特征,有助于化妆品包装设计在新经济条件下迎合现代女性的消费情意,探索化妆品包装设计新的表现样式。 关键词:现代女性;消费情意;化妆品包装设计 一、化妆品包装设计的特征分析 1、化妆品包装设计的文化特征 文化源于中国儒家经典古籍《周礼》,其中有“观乎人文,以化成天下”之说,自古以来中国就非常重视文化对人和社会的引领作用。在艺术设计中,文化是价值观、审美观、情感观等方面所表现出来的总体倾向与基调,在潜移默化中影响着人们的价值判断与审美情趣。近当代,包装设计艺术与现代科学技术结合,使其成为一门相互促进、相互渗透的综合性创造艺术活动,可以说包装是蕴含了设计文化要素的物质载体,要求设计者做到文化内涵与设计形式的完美统一。随着当代民族化与国际化的融合,一件包装设计作品想出类拔萃,就必须在包装设计中完美的体现文化内涵与艺术特色。包装设计作品如果凭借表现技巧而丢弃文化内涵势必是无源之水,必然会空洞乏味失去生机。具有强烈民族文化特色与文化底蕴的化妆品包装设计才能适应本国消费者的审美需求,引起人们的关注。因此在化妆品包装设计中折射出企业的文化形象,赋予产品包装文化特征,就会给产品注入了强大的生命力而显得与众不同。 2、化妆品包装设计的品牌效应 品牌效应是指由知名品牌或强势品牌这个无形资产所引发的,能够为其所有者或经营者带来新的经济效用的现象。在日常生活中,部分消费者更是“非名牌不买”。其中原因就在于品牌产品是高品质和高信誉的象征,凝聚企业的精神风格和特征,能给消费者带来使用价值和可信度。女性在购买化妆品时,主要依靠品牌效应引发购买行为。一个品牌如果知名度高,即便消费者未经使用,也会因品牌价值而购买。品牌可以成为一种信念,知名品牌给采购者带来了安全承诺,可以帮助消费者识别和选择商品。一个企业要取得良好的品牌效应须要体现品牌独特内涵,既要树立与众不同的形象气质,更要提高产品质量,在宣传力度与视觉传达上给消费者直观的信息。品牌文化内涵是企业生命力的根本所在,包装是品牌文化与产品特性的综合体现,直接关系到消费者对产品的认知,在销售过程中起到至关重要的促销作用。包装为产品形象而设计,包装设计正是企业品牌形象最直观的体现。对企业来说成功介绍明确的品牌信息,也是为树立企业形象,提高产品的附加值与竞争力为目的。消费者在购买时首先是对品牌产品的认同并产生信赖、优质的情感,才去享受对产品消费以外的一种象征意义上的审美体验,这就是品牌效应的魅力所在。化妆品品牌的形象大都以女性为主体,品牌文化与包装设计也是女性消费者关注的重要维度,她们的消费行为已成为购买者获得品牌形象象征意义的活动。因此,产品的品牌效应与企业文化理念要体现在化妆品包装设计中,才能赢得女性消费者的芳心。 3、化妆品包装设计的人性化特征 所谓“人性化”就是以人为本的理念,是设计师注入设计作品情感、生命和情趣个性的表达,通过对设计物的形式和功能方面赋予了人的因素。注重消费者的消费情感倾向,用有形的物质外在形态表现和承载抽象的情感寄托,以此作为产品设计的创作动机,使作品在精神与情感上满足消费者的双重需求。“人性化”强调的是设计中对人性的尊重与人文关怀,而人的需求不断推动设计的发展为设计创造提供了动力。包装设计在满足人的精神需要、调解情感方面的作用不容置疑,包装设计的人性化特征取决于人类自身的需要特点对包装设计的内在要求。化妆品包装设计的人性化特征集中体现在设计的形式与功能方面,需要从包装的外观材料和色彩装饰等方面进行探索变化,在造型设计上激发人们的心理共鸣和强烈的情感体验,达到“以情动人”的效果。还可以在功能属性中赋予平等关爱等人文关怀的优秀思想,通过功能要素对设计物开发和挖掘创造方便于人的产品,让人体会到温馨亲切的真实情感,也就是作品中所表达的“以义感人”。另外,恰如其分的命名也可以体现设计物品的人性化特征,将语言文字与设计物品巧妙结合产生新的消费认知和品牌风格从而实现“知名识物”的设计目标。因此在化妆品包装设计人性化特征表现过程中,只有将产品的使用功能与形式要素相结合,才能体现包装设计作品所体现的人性化设计理念。 二、迎合现代女性消费情意背景下的化妆品包装设计 1、化妆品包装材料应用 科技的迅速发展为艺术设计所需要的材料提供了多样性,化妆品包装的材料种类繁多。主体容器通常有:玻璃、塑料、PET材料等,化妆品的外包装一般应用纸盒作为辅助材料。化妆品消费对包装的外观要求越来越高,需要更优良的材质应用于化妆品包装,凸显时尚性,提高性价比。塑料具有强度大质量轻的特点,凭借其坚固耐久性成为化妆品包装中的主选材料,塑料在化妆品包装材料中占据重要地位。玻璃材质具备璀璨夺目的外观,透明度好,可塑性强,非常适合于易挥发、易散失香味的化妆品包装。PET材料具有质轻、透明、高阻隔的属性,利于再加工,是化妆品包装中应用最适合最广泛的环保材料,另外可利用PET材质的光滑细腻感易于表面装潢设计表现。对于这种复合材料,经过配置其它材质,在视觉上能给人美妙奇特的审美体验,触感上也比较柔软,是当今化妆品市场最好的包装材料,前景将更广阔。化妆品包装的材料选择对于当今的绿色设计意义重大,选择可以循环利用和便于加工处理的材料适合当前工业文明的需要,绿色环保材料将在化妆品包装设计中占据主导地位。 2、化妆品包装容器的人性化设计 化妆品包装设计中“容器”的选择及其商品竞争中所占比重正日益增强,由于竞争加剧而导致化妆品包装造型设计多样化,外观形态设计通过一定的材质不断变化而得以明确具体的体现,满足不同年龄阶层的不同需求。如针对青年女性的品牌设计在造型上更加可爱,可模仿动植物等外形作为包装容器,在色彩的选择上多采用粉嫩高调的色彩,满足青春少女期的消费心理,体现花季美好的心理愉悦感。而针对成熟的女性群体的消费需求在容器造型选择上以简洁大方、实用为基础,体现高雅和审美特征,颜色多以暖色调的女性色为主,重点表现女性群体柔和优美的视觉印象。化妆品包装容器造型设计可通过造型上的不同变化,整体应具有强烈的形式美感和醒目的个性特征,迎合女性的审美心理,在设计中体现柔和秀美的特点,强调包装造型的趣味性。设计产生不同视觉美感的外在表现形态,满足众多消费群体的审美需求,才能最终实施购买行为促进销售。 3、化妆品包装的装潢设计 在新经济条件下,企业之间的工艺水平日益缩小,产品科技含量不断提高,产种类品丰富多样,加之人们的物质生活不断提高,消费趋向表现在精神需求的领域而更为个性化多样化。消费者更注重个人情趣和爱好,千人一面的商品包装难以维系广大消费群体的不同需求。包装是沉默的诱惑,包装的作用完全体现在真确地突出商品的特点、美和个性之中。包装装潢的表达要直接,虽然形式上可以含蓄,但目的只是为了更好的表达,孔子曰“里仁为美”便是这个道理。而那些独具魅力的化妆品包装装潢设计,从视觉艺术的角度讲,就是在包装的结构、色彩、选材以及外观上个性鲜明独具匠心,设计风格上充满个性、时尚特点,这样才能满足人们与众不同的心理需求。以表现女性柔美特征的“shocking”香水为例,设计师采用模拟人体曲线为设计元素表现容器瓶身,形状酷似穿着胸衣的女人体,以流畅的线条,优美的造型洋溢着东方静泌的优雅与神韵。此种个性化的设计使包装的魅力超越了里面的香水,让消费者印象深刻而深受她们的喜爱。因此,化妆品包装装潢设计需要迎合个性化发展的审美情趣,致力于包装装潢的个性特点,来满足消费者的审美需求。 三、结语 在商品经济高速发展的时代,女性消费者的审美情趣正日益提高,消费理念与消费心理也产生很大变化。化妆品包装须要以迎合现代女性的消费情意,在设计中体现个性化特征,将情感化设计与人性化设计融合,突出时代特征,与社会文化潮流接轨,更进一步的对化妆品包装美的有益探索,充分发挥化妆品包装设计的优势与作用,才能更好地体现其设计的价值而时刻被人们所注意,实现广大接受群体的消费情意需求。 作者:王永虎 杨广红 单位:巢湖学院艺术学院 包装设计论文范文:红木镇纸包装设计论文 一、镇纸产品的设计特征 镇纸,是古代文人在写字作画时用以压纸的物品。在古代,人们常把小型的青铜器和玉器用以把玩和欣赏,同时将之用来压纸或是压书,逐渐便发展成为文人书房里重要的用具——镇纸。古代镇纸多以兔、马、牛、羊等动物塑造造型,之后镇纸造型则发展为多以尺状为主,长方条形,其上雕刻各种浮雕纹样或是贴花镶嵌传统图形,因此镇纸也被称作镇尺和压尺。镇纸一般来说体积较小但分量较重,早期其材质多为铜、玉和陶瓷等,后来镇纸大量用于书画文房当中。木质镇纸相对其他材质更易于塑造造型,因此,酸枝木、紫檀木和花梨木等多种名贵红木被大量用于优质硬木镇纸的设计制作当中。 二、红木镇纸的外包装设计特征 基于广西高等教育教学改革工程项目《高职院校家具专业课程创新教学法研究——以家具专业赴企业开展实践教学项目为例》的研究课题,在我们与区内多家红木家具公司的深度校企合作中,针对红木家具生产余料衍生品做了大量的设计,其中包括红木镇纸的造型设计及其外包装设计。红木镇纸的包装设计,需要从外包装尺寸、色彩搭配、包装材料、包装结构和生产工艺等几个方面进行考虑。一般来说镇纸体积较小,红木镇纸的包装尺寸也就相对较小。但是在红木产品的设计中,有时会将文房用具成套进行设计,如文房四宝的笔、墨、纸、砚,又如笔托和笔架等,都可以作为红木工艺产品生产出来,与红木镇纸产品成套组合。因此,该类产品的外包装设计的尺寸也会相应加大;红木镇纸的包装设计需要考虑色彩之间的搭配,红木镇纸无论是在其文化性的特征上,还是在木材本身所具备的特性上,都要求我们在色彩上体现红木的稳重和品质感,切忌在设计中使用浮夸躁动的色彩;红木镇纸的外包装材料有很多种类,主要包装材料大体上有金属、塑料、玻璃、陶瓷、纸、竹本和复合材料等,包装辅助材料则有各类涂料、粘合剂和印刷工艺等,有时还可以选择红木原木材料作为其外包装设计的一部分,这样既能够与红木镇纸产品相联系和呼应,同时也能够将红木的高贵品质体现在包装设计上;红木镇纸的包装结构,可以采用传统生产工艺,也可与现代工艺结合起来。紫檀木、酸枝木、鸡翅、花梨等名贵木材被大量用于红木家具生产当中,而作为红木家具生产传统工艺的榫卯结构,则可以与红木镇纸的包装结构设计结合起来,赋予包装设计中式家具传统工艺的文化性;红木镇纸包装设计结合现代工艺,将激光雕刻、镂空雕花和拼接贴花等方式运用到包装设计中,体现红木镇纸包装设计的现代感。同时,传统工艺与现代工艺的穿插与结合,也成为日后各类工业产品包装设计产业的发展趋势。 三、红木镇纸包装设计在实践中的运用 以下是几件在与家具企业合作中设计的红木镇纸外包装设计作品,这些设计曾入选国内工业产品设计大赛,在红木家具生产余料工艺产品的外包装设计中具有一定的创新性。盔甲,是古代战争中将士用以保护自身身体的重要防具。古代战甲大多数以犀牛、鲨鱼等皮革制成,并将甲片编缀起来。商周时期的铠甲有练甲,到了战国时期,有青铜甲和铁甲等,后又出现金丝甲和锁子甲等战甲。该红木镇纸产品包括毛笔、墨块、砚台和镇纸四件文房用具,因此包装尺寸相对较大。包装设计中将古代战甲作为设计的创意来源,盔甲的符号也得到合理地发挥和体现,将古代文化元素与现代设计相结合,体现了包装设计的多元文化元素之间的包容和融合。该红木镇纸产品外包装设计追求古代将士战甲的“威武”和文人墨客的“高雅”相统一。设计者提取盔甲腰部的设计,提取盔甲上的甲片镶嵌于红木盒上,再搭配上武将的腰带重新设计作为包装绑扣。在材料选择上,采用紫罗兰、花梨木和红檀木等红木实木材料,以体现原木本身所具备的天然材质和色泽。外包装材料利用红木余料板材,在金属面板上使用激光雕刻工艺进行镂空雕刻处理。盔甲的甲片使用银片和合金镀银贴花,镶嵌在红木实木面板当中,一方面将包装设计的材质肌理有效地体现,突出材质之间的层次感;另一方面,红木传统工艺与现代工艺的结合,更加能够体现红木生产余料工艺产品细腻、美观、大方的品质感。在包装设计中,所选择材料的质感往往能够体现出产品的品质,从而抓住消费者的心理。作品《简•爱》的设计构思来源于我国古代的竹简。竹简和木简都是我国最早的书籍形式之一,是战国至魏晋以来最常用的书写材料,古人常以竹简和木简作为知识传递和沟通交流的主要途径。以环保再生纸作为该红木镇纸产品的外包装及其手提袋的材料,通过平版印刷方式进行制作。再生纸使用帆布纹银灰色材质,无论是在色泽还是肌理表现上,都给人一种雅致的品质感;加上不同再生纸质的暗花处理,并采用浅灰色暗纹做旧的处理手法,不仅将包装盒的元素层次拉开,提升创作元素的层次感,而且还能够带给人一种古朴而高雅的质感。该红木镇纸产品的内包装材料使用广西地域盛产的资源——竹子进行制作。竹子作为一种绿色环保材料,具有重复利用和循环可再生的特点。竹子与原木都同属于自然中最天然的、最古朴的材质,竹简的包装与红木镇纸产品的搭配能够更加和谐与自然。在竹简的表面上使用激光雕刻机雕刻古代篆文,传递了中国古代文化的深厚底蕴和韵味。同时,这种形式的包装设计还能够便于消费者收藏的需求,满足他们对于产品包装设计独特文化和使用价值的追求。以竹简造型作为创意的红木镇纸产品包装设计,能够将整个包装设计追求古朴的文化性和现代精美的设计性相统一。红木镇纸作为古代文房重要的用具之一,一直受到文人墨客的喜爱,它有着中国悠久的历史和深厚的文化底蕴。红木镇纸的目标消费者一般为喜爱中国传统文化,并具有一定生活品味和精神追求的人群,它可以作为贵重礼品馈赠亲朋好友,可作为观赏之物供人把玩,也可以作为个人收藏之物。红木镇纸的特性决定了其包装设计也需要具备现代的独特文化性和使用价值。红木镇纸的包装设计不仅需要考虑红木本身所具备的特性,还需要从材料、色彩、结构和工艺等方面做出适当的选择,用现代的设计手法将技术与艺术结合起来,从而将中国深厚的文化底蕴与内涵赋予到包装设计作品当中,提高红木镇纸产品的经济文化和精神价值。 作者:张放 单位:广西建设职业技术学院 包装设计论文范文:生态审美视域下包装设计论文 一、生态审美视域下包装设计的必要性 随着科学技术的不断发展,人类对自然的破坏也越来越严重,在发展的过程中,人类与自然之间的对立成为了制约发展的消极因素,全球范围内都爆发了各种生态危机,人类逐渐意识到,要缓和与自然界的对立,谋求共同发展的途径。产品的包装设计和人类生活息息相关,包装设计不能仅仅是停留在产品功能本身,而应该肩负更重大的责任,给予生态自然更多的关注。从生态审美的视觉下,审视包装设计,将包装的美与生态艺术结合起来,促进人与自然的和谐相处,促使人对生态自然的保护产生共鸣,符合时代的精神,也是历史发展的必然。包装设计很大程度上体现了人类生态精神状态,因而借助于生态审美视域下的包转设计,具有积极的意义。 二、生态审美视域下的包装设计 (一)生态审美 生态环境恶化造成了人类社会与自然的尖锐对立,尤其是在近五六十年,爆发了各种生态危机,严重威胁到人类的生存环境。人类要谋求可持续发展,必须尊重自然、尊重生态,生态审美应运而生,这是将人类的发展与自然的和谐完美统一的概念,具有划时代的美学意义。生态美学体现了终极关怀,也继承了我国天人合一的哲学意识。如今生态审美切入到了现代社会的生活生产当中,以生态美为优秀的审美具有开创性,也是人类发展的趋势。生态审美重建人与社会、人与自然之间的和谐关系,其内涵集中在几个方面,以下做简要的论述。 1.旨趣理想:人与自然和谐共存,生态美学实际上是新时代经济与文化的存在观,探索人与自然的动态平衡,是人类生存的理想境界。其关注的不单是停留在人类或自然方面,而是人与自然的和谐统一。 2.价值内涵:生态审美的价值内涵还没有形成统一的观点,要处理人类普遍的生态问题,不能仅仅是处理人与自然之间的关系,而应该将人与自然的生态观价值化,从全人类的发展和命运着想,以精神价值为指向,成为各民族和国家共同思考的问题。 (二)生态审美视域下的包装设计理念 1.现代包装设计的思考 工业时代的包装设计有“包装污染”“包装垃圾”“过度包装”等问题,包装设计影响着人类生活的各个层面。包装设计已经不单是局限于表面的设计元素,还传递着精神追求。要减小包装设计的消极因素,就必须从源头进行控制,倡导全新的设计价值观,培养人们的生态审美意识,以生存价值、生命质量、生存方式等全人类共同思考的内容来构建设计观念,生态审美视域下的包装设计是现代包装设计改革的关键。 2.生态审美视域下的设计理念 生态审美是在人类忽视自然保护的情况下产生的,是人类在改造世界时过度浪费的一种反思,其目的是走上一条绿色、集约的设计之路,包装设计不单是停留在产品本身,而是更多的关注人类与自然的发展,改善日益严重的生态危机。生态审美视域下的包装设计,不仅是外在的“美”,而是注重美的精神追求,从情感、价值方面展现生态审美的内涵,在行为和思想上促使人对生态自然的保护,促成人与人、人与社会、人与自然的和谐共生。 (三)包装设计的生态审美属性 生态审美与包装设计可以相互融合,包装设计是具有生态审美属性的。生态审美是一种精神追求,作为一种形态美,要建立主体与客体之间的审美价值体系,但审美既不是客观性主体,也不是主体性实体。生活中离不开包装设计,包装设计关乎生产、流通、消费等环节,丰富了市场,优秀的包装设计可以起到宣传、保护、美化等作用,并能引导人们的审美追求。包装设计有内在美和外在美两个层面,传递着精神价值的追求,当产品的外观和功能符合消费者的需求,而审美能提升精神追求时,能给消费者带来视觉和心灵上的享受。(四)生态审美在包装设计理念中的延伸包装设计自产生至今,发展的每个方面都建立在人与自然的和谐,涵盖了人、自然、社会等方面,将生态审美和人类属性都展示出来,具有人文关怀的特性,从情感上起到导向作用。人文精神不只是体现在包装的色彩、图形上,而是在传达内在的精神内涵,关注人与自然的发展。生态审美灌输到包装设计中,给人文精神发展奠定了基础,发展了人文思想,体现了终极关怀和全面的自由,追求人与自然、社会之间的和谐共处。 三、生态审美视域下的包装设计的应用 人与人、人与自然之间的和谐发展是社会未来发展的趋势,也是美学的终极追求,这是生态美学的意义所在,我们在重视生态审美的同时,也证明人类的审美观念和发展理念在转变,更加注重生态平衡和人文发展,生态审美体现在包装设计上,崇尚的是人与自然的和谐共存,并且是跨越民族、国界、语言、性别的,具有全人类的共识,蕴含了深厚的情感追求,传达了价值观。生态审美视域下的包装设计多种多样,如具象自然生态图形的变形运用、具象生态图形的直接运用,以及抽象自然的生态图形运用等,包装设计从自然生态中寻找灵感,如运用仿生设计,产品的包装具有生态审美,满足人们精神上的追求。仿生形态的包装设计充分运用了自然界的各种元素,并且资源丰富,如日月风云、山川雷电等,表现的形式多种多样,符合人类天然的审美需求。此外,设计师在包装设计的过程中不仅注重外观,还从人与自然和谐的内在追求出发,包装产品可以重复利用,来源于自然,反馈自然,体现了人与自然的融合,而这也符合环保的理念,是包装设计的发展趋势,正越来越受到欢迎。 四、结语 我国经济发展的速度非常迅速,但生态问题同样突出,尤其是在改革开放后的30多年间,经济取得了举世瞩目的成就,同时生态环境的破坏却触目惊心,严重影响到人民的生存状态。牺牲环境为代价的发展模式,最终会制约经济的发展,雾霾、烟尘、极端恶劣天气等都是佐证,因而人们逐渐在转变发展观念,不再是站在自然界的对立面,而是要与自然界和谐共存,共同发展。生态审美视域下的包装设计体现的正是这一理念,也是未来包装设计的发展方向。 作者:贺亚婵 单位:吕梁学院艺术系 包装设计论文范文:电子产品包装设计论文 1.采用包装新材料和新技术,有针对性的强化电子产品包装防护功能 电子元器件的加工精度越来越高,电路越来越细薄。有些电子产品如平板电视,整机越来越大,但产品厚度越来越薄。因此,需要有针对性的从包装设计、引入包装新材料和新技术来提高电子产品包装的防护功能。包括: (1)防震,通过包装箱结构设计和采用高性能缓冲包装材料,提高电子产品的防震功能。比如,采用天然原材料制备的可完全降解的轻质纸浆模塑材料取代泡沫塑料以及瓦楞垫片,采用气垫薄膜减少包装材料消耗等。 (2)防水防潮。电子产品零部件中各个元器件越来越小,相互之间的距离越来越近,在潮湿环境中容易出现毛细管结露,短路损毁电子产品。在产品内包装加一层塑料薄膜、铝箔纸、蜡纸等防水包装材料,以及在包装中置放干燥剂防止电子产品生锈或结露。近年来,高阻隔材料塑料膜、具有红外反射功能的铝箔纸以及纳米改性的隔热高阻隔涂料等新型防水材料逐渐在电子产品包装中应用。有些电子产品采用遇水(潮)图文消失或图文显示或图文模糊等智能标签显示该电子产品是否经历过遇水(潮)过程。 (3)防静电。随着电子元件集成度越来越高,电路中绝缘层的厚度越来越薄,承受静电电压能力越来越低,而且产生和积累静电的高分子材料大量使用,使得静电危害越来越严重。静电对电子产品的破坏表现主要有四个方面:静电吸附灰尘,降低元件绝缘电阻;静电放电直接破坏电路或元件;静电放电电场或电流产生的热使元件受损;静电放电产生幅度很大,频谱极宽(从几十兆到几千兆,达几百伏/米)的电磁场使电子产品受电磁干扰损坏。完全消除静电十分困难,电子产品在装卸、运输、储存过程中振动、摩擦、碰撞、挤压过程中还会新产生静电积累。电子产品静电防护唯一可依赖的就是包装。国际电工委员会(IEC)根据产品的静电敏感度和性能要求的高低,将静电包装分为三个等级,静电屏蔽包装,要求包装材料的体电阻小于1000Ω;静电导电型包装,其体电阻10000Ω;静电逸散型包装,其体电阻介于104~1011Ω。静电敏感电子元器件通常采用多层防静电屏蔽袋包装,内层是不易产生静电或消散静电的材料,中层为导电材质提供静电屏蔽保护,最外层为静电屏蔽材料,降低外界电场对电子元器件的影响。新材料技术的进展提供了多种性价比不同的新型防静电材料。 (4)防氧化。采用气调技术降低包装中的氧气和水蒸汽含量,产品包装特别是一些军用印制板备件,应装在防静电铝箔薄袋内并充氮气封口,以防印制板面及元器件被氧化。四川国营长虹机器厂生产的军事电子装备采用了聚乙烯薄膜干燥空气密封封存技术,不仅延长了产品储存期,而且节约了机器返修费;南京长江机器制造厂等军工产品的包装,推广应用了气相防锈和除氧封存工艺技术,不仅提高工效3倍,还降低了包装成本30%左右,而且延长了产品封存期,保证了产品的稳定性和可靠性。 2.电子产品包装的生态设计、应用新型环保包装材料 生态设计是指在产品设计、选材、生产、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期全过程中,充分考虑产品的环境属性和资源属性,将可拆卸性、可回收性、可制造性等作为设计的目标,在产品设计时,选择与环境友好的材料、机械结构和制造工艺,在使用过程中能耗最低,不产生或少产生毒副作用,使产品及其制造过程、使用过程和报废处理后,对环境和资源消耗的总体影响减到最小。首先全面了解产品的结构特点。它包括产品结构强度设计(六面承受的允许强度)、产品底面结构状况、外表的耐磨性、内部结构件的布局及强度、导线的编扎固定牢度、元器件安装长短、各种支架的强度及机壳使用材料等。对于电子产品,一般采用全面缓冲设计方案,缓冲形式可有左右套衬和上下天地盖两种。大型电子产品常用的外包装是瓦楞纸箱,部分大而重的产品采用蜂窝纸板包装箱。衬垫结构一般以成型衬垫结构形式对电子产品进行局部缓冲包装,衬垫结构形式应有助于增强包装箱的抗压性能,有利于保护产品的凸出部分和脆弱部分。棱角边应有垫条、垫块、垫片等保护;在外包装箱内填充碎纸屑、碎泡沫等缓冲。包装箱要装满,不留空隙,减少晃动,可以提高防潮、防振效果。内包装的最主要功能是提供内装物的固定和缓冲,有多种内部包装材料及方法可供选择。 (1)发泡塑料是传统的缓冲包装材料,有质量轻、保护性能好、适用范围广等特点。特别是发泡塑料可以根据产品形状预制成相关的缓冲模块。目前,电子产品内包装材料以聚苯乙烯(EPS)和聚乙烯(EPE,珍珠棉)为主,尽量选用价格低的可降解材料。EPE目前在国际上是比较认可的环保材料,主要用于易碎品的包装,成本比较高。EPS可以模塑成型,成本低,但不可降解和回收,导致白色污染。 (2)气垫缓冲膜是在两层塑料薄膜之间采用特殊的方法封入空气,使薄膜之间连续均匀地形成气泡。气泡有圆形、半圆形、钟罩形等形状。气泡薄膜对于轻型物品能提供很好的保护效果。作为软性缓冲材料,气泡薄膜可被剪成各种规格,可以包装几乎任何形状或大小的产品。气垫薄膜的缺点在于易受其周围气温的影响而膨胀或收缩。膨胀将导致外包装箱和被包装物的损坏,收缩则导致包装内容物的移动,从而使包装失稳,最终引起产品的破损。而且其抗戳穿强度较差,不适于包装带有锐角的易碎品。小型电子产品常用包装纸盒进行包装。纸盒有单芯、双芯瓦楞纸板和硬纸板。在保证电子产品包装防护功能的前提下,尽量减少包装物的使用量和选用轻质包装材料、其它工业的废料(纸张裁切后的边角料)。同时,包装材料的生产以及废弃后可以进一步回收利用。目前纸蜂窝、纸浆模塑等环保材料已经在格力、长虹、海尔、海信、美的等知名家电企业得到了广泛的应用,取得了很好的成效。收缩与拉伸薄膜包装在海尔集团得到推广应用。 3.简化外包装图文印刷、采用智能标签适应网购物流需求 在互联网、物联网时代,网购电子产品所占比重越来越高,电子产品的包装设计必须适应网购产品销售模式和物流方式。消费者网络购物时主要关注产品的图片和性能,对包装外观图文无过多要求。因此包装箱(盒)表面可以尽量少印刷图文,降低印刷成本和减少印刷图文过程中的环境污染。网购商品单件产品物流中间环节更多,储存运输过程中的温度湿度环境更加恶劣,除了包装的防护功能需要进一步提高外,还可以采用智能标签技术,如射频识别标签(RFID)、近场通讯标签(NFC)实现电子产品包装全程跟踪监控、简化物流人工操作。对温度或湿度敏感的电子产品,还可以采用温度湿度指示记录标签或将温度湿度测试结果存入RFID或NFC芯片回传物流管理系统。 4.包装外观个性鲜明,凸出品牌和产品主题 包装具有创意形象、示范引领、体现企业品牌意识的特点。新产品的产生,消费形态的改变,商业流通的发展,新材料的涌现,制作工艺、技术的改进,市场营销的发展等都会促进新的包装形态的出现。甚至人们的生活观念、审美情趣的改变也会对包装形态产生影响。强调视觉设计方面的充实与舒适,设计创意更追求养眼的唯美效果,显得更“友好”更“亲切”。产品包装和创意设计融合,完全从用户的角度去考虑产品的包装设计。以iphone系列手机的包装为例,非常简约的图形和颜色的重度识别。数码电子产品在包装上有极强的品牌效应。特别是在包装纸型方面,结构设计非常有讲究。在视觉设计方面,国外知名企业都有独特的公司标志图案和标志颜色,采用统一品牌、统一型号、统一包装装潢设计和统一包装结构设计,简洁、明快地树立产品生产者的形象。 5.结语 不同的电子产品有不同的静电、力学缓冲、湿度、温度等包装防护要求,绿色多功能包装新材料以及RFID等物流新技术的应用使电子产品包装向着安全化、绿色化、智能化和个性化方向发展,通过包装可以整体提升消费类电子产品的市场竞争力。 作者:肖勇 单位:广西真龙彩印包装有限公司 包装设计论文范文:低碳理念下礼品包装设计论文 一、低碳礼品包装设计概述 (一)低碳礼品包装设计历史。礼品包装有千年的历史,东西方对于礼品包装都有各自不同的风格,中国春秋战国时代就已十分注重礼品包装,常常采用十分名贵的包装材料对商品进行烘托修饰,甚至发生了“买椟还珠”这样的历史趣事。发展到现代,工业经济、商品经济高速发展,商家为了追求更高的利润,往往在包装上大下功夫,包装华丽而内容贫瘠的商品屡见不鲜,严重侵害了消费者的利益且对环境造成了巨大的负担。人们于是开始寻求一种融合平衡美观、适度、创意、温情等等不同元素的设计理念,继而就研发设计出了低碳理念下的包装风格。 (二)设计原则。低碳包装设计要求符合国际的3R+1D原则,即保证包装是轻包装、可回收利用、可重复使用且使用材料可降解。3R+1D原则可以说从材料层面对包装设计进行了规定。另外,包装设计还要把握审美原则和适度原则,保证包装设计能够凸显商品的卖点和吸引力,且符合受众的审美习惯和年龄、社会阶层。 二、设计材料分析 一个包装样本,能够体现低碳元素的是其材料部分,低碳包装可选择的材料是非常丰富的,包括可降解材料、可食用材料、可重复利用材料和原生材料等等。采用可降解材料的包装在其丧失使用效能之后,被丢弃后可在短时间内被微生物降解为有机物质,为土质增添营养或者用于再生产,不会使环境产生负担。原生材料是使用自然界现有的材料雕琢美化后作为包装,比如贝壳雕刻美化后可以当作项链、戒指的包装盒,木料经加工雕刻成为木盒,木屑可用于造纸、建筑吸水等,岩石磨薄镶嵌是很好的古董包装盒,可食用材料常作为快餐食品的包装材料,同时具备可降解材料的优秀品质,在无限的创意中,为食品提供优良的包装。参考3D+1R原则,常用的设计材料具体有: (一)纸。纸在包装设计中的运用非常广泛。包装用纸分为再生纸和原浆纸,原浆纸价格比再生纸略高且环保程度不如再生纸,但原浆纸可以制作高品质的材料,显图效果也比再生纸强。包装设计要根据客户需求和产品效果综合考虑选用纸的类别,当然,从实用和环保角度,还是建议用再生纸作为包装设计材料。 (二)竹木。竹子和树木因其硬度、韧性、轻便、容易加工、取材便捷等优点,在包装设计中常备作为原材料,另外,竹木包装因其古朴、民族的特色也常常被一些设计师、客户青睐而选用。 (三)玻璃。目前玻璃制作技术非常成熟,钢化玻璃等玻璃类别已经让自身脱离了易碎这个标签,玻璃包装往往显得华贵优雅,加以染色技术,又有琉璃的古朴之感,常常为高档商品所选用。同时玻璃作为一次成型的包装材料,也可以重复利用,例如可口可乐公司的汽水瓶,就是重复利用的一个典范。 (四)金属。金属因其高延展性、高韧性、可回收、丰富的类别和合金的多种复合可能被包装设计师所青睐,设计师往往可以通过金属材料制作出精美绝伦的包装艺术品。另外,金属包装产品的实用性能也很高,例如口香糖常用镀膜纸作为包装,以保证产品的干燥,贵重物品也常用金属进行包装,能起到防水防火防盗的作用。 (五)蔬菜。蔬菜中淀粉含量高以及纤维含量高的作物根据其特殊性往往可以当作包装材料。例如面粉和鸡蛋可以做成油炸食品的盒子,加工过后的蔬菜叶子可以用来包裹饼子等有馅料的食品,马铃薯粉制作马铃薯制品的包装盒也常有新奇的生活艺术效果。 三、印刷油墨 印刷所使用的油墨也关乎产品包装是否低碳,如果油墨材料不够环保,那材料即便可降解,也会使环境产生负担。目前常用的三种油墨有: (一)水性油墨。水性油墨是采用水作为溶剂而得名,不会对人体产生伤害。同时水性油墨成本低廉,且印刷成品的颜色靓丽美观,且干燥效率比有机溶液的油墨效率高,常被食品、药品生产厂商运用,有着世界级的安全水准。 (二)植物种子油墨。采用较为广泛的是大豆油墨,由豆油、树脂、蜡质、颜料等材料,按照一定比例调配加工而成,对环境0负担,也无挥发性有机物质污染空气,不会对呼吸系统造成负担。新型的植物种子油墨还有亚麻种子油墨,这种油墨在性能上均优于大豆油墨,成为美、日、韩等国的印刷新宠儿。 (三)蔬菜油墨。蔬菜油墨的优势在于颜料源自纯天然,不含任何添加剂,甚至可以达到可食用的标准,一般也常与可食用的包装材料配合使用,同时这种油墨像蛋糕着色一样采用喷枪,更富创造力和想象力。 四、从设计结构方面提升礼品包装的低碳品质 (一)为包装“瘦身”。与中国传统的华贵繁复的包装结构不同,低碳理念下的包装结构设计遵循的准则是简约、小巧、实用,甚至达到“零包装”的程度。零包装不是指没有包装,而是包装简约到与产品浑然一体,不会像传统包装一样喧宾夺主,为产品增加过多的不必要的附加成本。但在瘦身模式下的包装设计,其创意和艺术性的体现就更加困难,这对于包装设计师有着更高的要求。 (二)摒弃粘合剂。对于包装材料的连接设计,丝绸、布艺制品可以采用缝纫的手法将材料连接在一起;硬质的材料现也多参考古代的“楔”手法,将材料拼接起来,例如木盒的仿古设计,既有历史韵味,又有现代的低碳理念;对于可降解塑料等不适宜以上两种方法的材料,则应当一次成型或者采用热熔手法将不同部分连接在一期,减少粘合剂的运用;对于纸板等材料,可以使用金属条装订,一方面保证了连接的稳固性,另一方面金属条和纸板都能回收再利用,符合低碳的理念。 (三)礼品包装结构要在遵循礼品本身及礼品品牌的基础上创新。过度包装往往会造成浪费,甚至会喧宾夺主掩盖礼品本身的立意。例如送一只古意盎然的毛笔,用一个高级檀木雕花盒子做外壳,内衬绣着精工苏绣的上好的雪缎和羽绒,这样的一个礼品,乍一看非常有档次,但毛笔的高雅风骨就被包装冲淡了许多。 五、结语 低碳包装还需要更多的创新来迎合纷繁复杂的产品设计需求,低碳是一种理念而不是一个固化的思维模式,要不断推陈出新,摒弃对自然环境、对身体健康有害的包装材料和印刷材料。低碳理念的全球化并不是一蹴而就的,但只要设计师群体有一个低碳的理念,常出品符合客户需求和产品特色的低碳设计,低碳型的礼品包装必然会成为一个长久的潮流趋势。 作者:张燕 陈聪 单位:文华学院 武汉理工大学 机电学院教学管理办公室 包装设计论文范文:服饰图案包装设计论文 一、畲族传统服饰图案的文化内涵与主要特征 由于畲族没有成熟的文字体系,因此服饰图案在一定程度上起到了传承畲族传统文化的作用。图案主题大部分是以追求美好生活的愿望和对大自然神灵与祖先的图腾崇拜为内容。例如:畲族拜以龙犬形象为特征的“盘瓤”为始祖,所以畲族妇女的头饰一般采用龙头或犬头,以示对“盘瓤”的敬仰;畲族服饰中常见的凤凰元素来自于畲族人对其美丽贤德的女始祖———三公主的崇拜,凤凰图案除了给服饰起到装饰作用,更多的是表现出畲族人期盼生活幸福祥和的美好愿景。畲族传统服饰图案具有明显的抽象符号特征,丰富多样的抽象符号一般会以均衡式二方连续排列,以简单的罗列或多种花纹互相错落的方式形成对称排列,并在每个抽象单元纹样之间保持一定距离,通过重复排列成带状纹样。其中最能表现带状纹样的服饰便是畲族彩带,其图案排列多以斜向排列为主,主要描述畲民山居、狩猎、祭祀、祈求平安等生产、生活内容,具有极高的艺术价值和较深的文化内涵。此外,畲族服饰图案尤其是彩带图案中的抽象符号大多以诸如:菱形、波浪形、长方形等几何纹为主,并具有一定的字符功能,能起到记事与祈福的作用,因此几何纹饰是畲族服饰中最具代表性的传统图式。 二、畲族几何纹饰的设计特征 几何纹样是组成畲族服饰图案的基本类型,从其表现手法来看,主要通过会意、借代、谐音、象征等方式,以本民族自身文化为基础对自然物象进行演绎,其纹饰造型古朴自然,取材广泛,体现了极强的象征文化符号的特色。 (一)几何纹饰的结构与色彩特点 畲族几何纹样的构图方式大致可以分为两类:一类是单独纹样。它具有独立的单元纹样,主次分明,结构紧凑,布局对称,多用于刺绣的纹饰中。另一类是带状纹样。该类纹样主要的单元形按照一定的规律排列在彩带、衣领、衣襟、裤腿和袖口处,并且大部分呈现45°角倾斜的排列特征。同一带状纹样的连续单元纹样在内容上可以有所不同,单元纹样之间的空间距离也可以灵活取舍,这给带状纹样的形式带来了丰富的造型语言。从色彩角度观察畲族几何纹样,可以发现其套色一般会控制在3种颜色以内,在衣领、衣襟、裤腿和袖口处的色彩应用以鲜亮的暖色调为主,起装饰点缀的作用,常见的颜色有橙色、红色、褐色等。而彩带的色彩应用则以对比色为主,常见的有黑底白纹和蓝底白纹,背景多为暗色,纹样为亮色,强调视觉对比。 (二)几何纹饰的分类方式与内容分析畲族几何纹样从其表现内容来划分,大致有以下三类: 1.自然形纹 自然形纹饰主要有浮龙纹、山头、云勾、马牙纹、蜈蚣脚纹、水纹等,这些纹样是从大自然中具象的动物、自然景观形象抽象变化出来,再经过高度概括简化后,通过连续纹样和单独纹样的组合方式形成了富有变化的形式美,表达了畲民对大自然的崇拜与热爱。 2.线形纹 该类纹饰以三角纹、菱形纹、直线纹样等线形纹样为主,线条朴拙,纹样大方,多用于畲族服饰,并以花边的形式对其进行装饰。 3.字符纹 字符纹是一种根据甲骨文、汉字笔画以及抽象的图形演变而形成的类似字符的纹样。这类纹饰常应用于彩带,除了装饰兼具叙事和祈福的作用。字符纹根据其造型特征又可以分为:会意类字符纹、假借汉字字符纹、几何形组合字符纹。会意类字符纹:畲族在长期的生产劳动中形成了一些会意图形,在传承下来的彩带纹样里就能看到:以两线交叉(即“×”)表示阳光照耀,以鱼的简笔画表示鱼和渔,以菱形中有一点表示怀孕等。假借汉字字符纹:该类字符的排列呈45°角倾斜的排列特征,字符的间架结构也完全遵循汉字字符的笔画结构,不同之处在于假借汉字的含义与汉字本身所代表的意义不相同。例如:“田”字纹在汉语里解释为田地,而民赋予的是“继承家业”的意思。几何形组合字符纹:通过不同形态或者相同形态的几何形体以灵活多变的方式加以组合来表达丰富的含义。例如:三个大小相同正方形呈向右的箭头组合方式代表祭祀的含义。通过上述分析可以得出,畲族几何纹饰以“师法自然”为创造哲学,以象征意象的构成手法来表达畲民古朴自然地审美情趣。其中,几何形图案有意味的形式感不但典雅而且具有现代感,它所表现出的形式美感应用在现代品牌与包装设计中突显出雅致而生动的视觉效果。 三、畲族几何纹饰在品牌与包装设计中的创新应用 笔者及其设计团队实地调研了景宁县当地的文化博物馆,系统的收集了畲族服饰图案的资料和图片,并从畲族服饰尤其是彩带中分析提炼出该民族具有标志性的视觉符号“几何纹饰”。然后,在此基础上从形式、风格、色彩等方面赋予其时代特征,进行二次抽象,应用在浙江景宁当地的“山哈制品”品牌及其包装设计中。 (一)形式与风格的创新 畲族服饰的几何纹饰包含许多不同意义,形式多具有假借汉字形和甲骨文形的造型特点,且带有祝福祈祷的意味。通过分析可以得出,几何纹饰形式特点可以归纳为5点:抽象性(师法自然)、均衡性(布局对称)、简洁性(几何图式)、韵律性(有序排列)、字符性(假借汉字),其形式造型上散发着丰富的想象力和视觉趣味。在使用传统民族图形进行品牌与包装设计时,对图形的应用不能简单照搬,而是要在它的基础上求新求变求异。常见的传统民族图案的创新应用方式包括:图案叠加、渐变重新组合、变换二方连续与适合纹样、变单个传统图案为多个传统图案等。王玮博士也提出了现代包装设计语境下民族图案应用需注意的三个问题:基本形变异,聚散重构,分中有合。这些方法和注意的问题其实都是要求设计师在理解民族图案文化内涵与骨骼结构的基础上,强调平面构成中造型语言的抽象几何性、夸张性、复合性、差异性等特征。因此,针对“山哈制品”品牌及其包装设计,设计团队在保持畲族几何纹饰结构特点的基础上结合现代艺术风格,运用基本形变异的方式,强化和夸张几何纹饰基本形抽象几何的特征使其最终像素化,具体表现为由方形的像素块按照几何纹饰的间架结构重新组合。由于像素化图形与几何纹饰都具有强烈的抽象性、简洁性等形式特征,所以能够较好地实现基本形变异的效果。而像素方块的多少和位置可以在保留基本形主要结构特征的前提下,依据设计意图在基本形的边缘和次要部分采用聚散重构的方法灵活设计和调整,做到分中有合、主次分明。这也使得几何纹饰在原有涵义的基础上拥有了鲜明的时代特征。 (二)色彩的创新 色彩有助于吸引消费者的注意力,影响其购买认知。特别是民间图形色彩继承了原始艺术的审美标准,逐渐发展成民众共同使用的视觉语言,在民间约定俗成、家喻户晓,并且具有高度的集体性、传承性,对民间的审美活动产生巨大的影响。而“山哈制品”品牌经营的是以当地土特产为内容的商品,因此设计团队从畲族特色产物(包括服饰、竹编、茶叶等)固有的颜色中提取一系列主色加以应用。 作者:陈星海廖海进森文单位:浙江工业大学 包装设计论文范文:铁皮玩具包装设计论文 一、铁皮玩具包装现状 市面上铁皮玩具产品也很少能够买到,属于小众产品,大多没有包装或者是过去遗留下来的旧包装,而这些旧包装无论材质还是平面设计都已满足不了现在人的审美,无法做到在包装上提升产品价值,使得铁皮玩具作为一件商品无法吸引现代消费者的购买兴趣。 二、包装设计定位 消费者对感性要求的享受,是市场发展的必然结果,现代的人们一直处于快生活中,在这样的社会环境中生活,心理压力增大,精神生活相对缺少,因而对情感的需要越来越强烈,在消费领域中则直接表现为消费者的感性消费趋向。这种趋向表现在商品上,要求借助商品实现其寄托情感,展示个性,交流沟通等感性消费的需要,而真正的好包装便需要把这些情感寄托于其中。所以现代包装不仅要符合人们一般的审美要求,还要让消费者有心灵和情感的体验。怀旧玩具真正的价值更是表现在精神领域的精神价值,这种价值直观地包括情感价值、收藏价值和艺术价值三个方面,而且全都以玩具的怀旧作为出发点,并且与现实生活相结合,作为包装便要凸显这些价值。通过分析了包装对象的特点,在风格设计上,我打算保持怀旧玩具中明度很高的颜色,用色块明确的插画形式来表现童趣的感觉,使之即符合玩具的属性,也能够把消费者拉回童年回忆。在形式设计上,想让这件包装不同于一般市面上的包装,普通包装易被丢弃,而具有展示功能的包装能够保留更长时间,包装也是一件设计作品,要让它与衬托对象有机的融为一体。通过营造情境、烘托产品,让其本身具有展示功能及保存价值。 三、保障设计展开 1.外盒设计 盒子外部根据盒中的产品分别运用了蓝、红、绿、橙四个颜色,并以深色剪影图案来表现内部产品,外部的简洁轻快是为了给内部的丰富做个对比。其次考虑到想要人们在开盒的过程就感受到惊喜,我把外壳的内部设计成蓝天白云的天空,用明快的颜色给人以舒适的视觉感受。 2.内部设计 运用插画在包装的内部营造出了各个铁皮动物的居住感,池塘中跳跃与荷叶间的青蛙;湖面上悠闲划水的鸭子;谷堆边等待天明准备鸣叫的公鸡;穿梭于树林之中奔跑的小鹿……给每个盒子内赋予小故事一般的环境,以此衬托产品,来为铁皮玩具的收藏者带来童年的怀旧感,并且在结构方面设计成展示型结构,让包装成为铁皮玩具摆放的底座和背景,给产品的陈列营造了个独立且完整的视觉空间。内部的这块插画也是可以拆卸的背景板,可以直接开盖摆放,也可以拆除背景板后于外面的天空盖子组合,给消费者增加多一种摆放的可能性。 四、结语 这款铁皮玩具包装通过一个盒子一个故事的方式来衬托产品以及增加消费者的怀旧情感,也是我探究如何让包装与产品相结合的一个尝试。成品获得了一些成果,自己也思考了些还需改进的地方,特此感谢章莉莉老师的指导和帮助。 作者:柯孝琴单位:上海大学美术学院 包装设计论文范文:鹿产品包装设计论文 一、色彩的应用 色彩是商品或产品最最为突出的外在特征之一,能够在第一时间内引起消费者,同时人们也常常通过色彩来表达自己的某种信念、某种情感和感受,所以说色彩是有个性和思想的,它作为一种有效的视觉元素、设计语言,能使商品的包装明显区别于别的同类商品,能通过刺激消费的感官,作用于人的大脑,影响判断,进而引导消费。鹿产品的包装设计要体现出吉林省的地方特色,其色彩的应用要具有代表性,鹿产品包装设计的色彩要有感染力,要能触动消费者的内心,可以应用色彩的暗示,结合产品特征提炼出相关的色彩并加以运用,给人一个美好的想象,寄托一份特殊的情感,简而言之就是要打动消费者。如果能巧妙的应用色彩对鹿产品进行包装设计,其视觉印象一定会非常强烈,会强有力体现出一个企业的形象、一个品牌的个性。 二、文字的应用 地方特产包装设计中的文字可以比喻成不朽的战神,不同的字体设计体现不同效果,如:草书的字型给人以变幻莫测、丰富多样、似行云流水的感觉;篆书的气质古朴而高雅;隶书的字形给人的感觉是整体而统一,气势生动;魏碑流丽、舒畅中透出质朴,因此,文字及其各类书法体在地方特产包装设计中的应用必然会成为一种趋势,因为她不仅仅是一种文字会传达一定的信息,它还可以很好地表达某个地区的地域文化。吉林鹿产品的包装设计中常常以书法为主体文字,并且以隶、楷等居多,主要是依据其内涵和视觉效果,并结合鹿产品的属性而进行设计,并通过加工和完善来实现视觉上的突破。从鹿产品的历史及特征来看,应注重以传统文字、字形、字体的应用来树立独特品牌形象,从笔墨的韵味中透出吉林省的民族文化和民族气质。吉林鹿产品的包装设计绝不能没有文字,因为在信息社会里,人们所接受到的信息大多来自于视觉,文字是最直接,最有效的视觉传达要素,文字传达商品信息给消费者并在情感上进行着沟通,消费者也正是通过文字来理解鹿产品的品质、特性、作用等信息,同时文字也具有一定的审美价值。因此,吉林鹿产品的包装设计上的文字除了要有一定的形象美感和正确传达信息的功能之外,还应具有鲜明的个性用以来体现吉林省独特的地域文化和民族文化的内涵,可以将字图形画结合鹿本身的特征进行设计。 三、图形的应用 图形是设计中的常用符号,同时它也是一种非文字性符号,与文字相比有自己的独特特征它比文字更直接、更形象、更具体。而且地方特产的包装设计中图形不单单只具有传达信息的作用,同时还能传递地方文化及地域特征。因此地方特产的包装设计更应注重到该地区特有图形的运用和图形的设计,这样不仅能大幅度提高该特产的文化内涵,还可以通过它有效地对外宣传产地的文化,从而树立产品的品牌形象。吉林鹿产品的包装设计中的图形在设计和应用时要从以下几个方面注意,首先是在图形的造型上引起注意,现在市面上较多的是运用具象形象造型,而抽象几何造型的较少,这是根据鹿产品的属性和消费者的需要,综合利用图形元素进行设计,能更直接的表达鹿产品的属性。但是过于具象的图形很难体现出时代感与时尚感,所以在图形的造型上可以适当的进行抽象处理。其次是信息的传递,图形设计的根本目的是传递正确的信息,而这些信息是产品特征与产地特征的提炼与体现,吉林的特色有很多,如长白山等都是产地特征的体现,可以进行提炼,加工设计并应用。 色彩、文字和图形在包装设计中占具着十分重要的地位,其设计不仅要正确传达特定的信息还要符合特定环境下的审美需求,要创造出全新的视觉效果和视觉理念,合理应用色彩、文字、图形所设计的鹿产品包装设计能体现出丰富的情感和视觉传达效果,充分体现地域特征和民族特色,所以吉林鹿产品的包装设计一定要以吉林特色文化、地域特点为依据,以鹿产品独有的特点为根本进行设计和应用。 作者:田飞单位:长春科技学院 包装设计论文范文:汉字艺术包装设计论文 一、汉字艺术的制作 包装设计中的汉字包括了商品的基本信息,进行包装汉字的设计,主要目的在于正确传达商品信息,并使之与商品本身达到统一,给人以美的感受,以达到促销的目的。 (一)汉字设计要求 汉字是中华传统文化的重要组成部分,也是传统文化的主要表现手法之一。汉字的演化过程同时也伴随着中国传统文化的演化,其字形有的秀美大方,有的苍劲有力,都记载和散发着丰富的传统文化魅力。当然,从视觉语言设计的理念来看,汉字设计汲及到更广泛的文化层面。首先,整体风格搭配的统一。汉字在包装中,只有其字体形态与产品包装的表现风格相统一时,才能更好的超到产品的辨识性和带引起消费者的关注,从而清晰准确地表达文字设计时的含义,以及字体所表达出的文化底蕴与特色。第二,汉字笔划的形式要统一。笔划有粗细和比例,在进行字体设计时,同一文字内的笔划和不同字体间相同的笔划都应在粗细和长短比例上保持统一。这样才能保证字体的匀称感和美感。第三,要保持字体方向的统一。方向包含两个方面,一是单个字体倾斜笔划方向的统一,其次是多个字体为营造动感而统一方向的倾斜处理。 (二)汉字的设计内容 汉字的传达性是其重要属性之一。汉字作为一种艺术形式,其发展也受到了多方面的影响。如追求吉祥的观念,与自然和谐共处的观念等。在包装设计中,汉字要表达或传递的信息包括很多,如商品名称,产品信息,企业标识,企业经营理念等。而企业为了宣传自身及产品,往往会将企业名称、产品、商标等放在醒目位置,而汉字也要在设计中起到传递这些重要信息的作用,而且要新颖生动,并能在第一时间吸引消费者的注意。 二、汉字艺术的分类和功能 在字体设计过程中,应利用点、线、面元素表达运动和方向以及形态的变化,使字体的笔划和整体形态表达设计目标,并使得这些汉字在商品包装上具有识别性,清晰性和准确性。让人们凭借这些汉字直接快速了解包装产品的信息。 (一)汉字艺术的分类 汉字形态所表达的感受各有不同,应针对不同的产品设计不同形态的字体。针对女性消费者的设计,应有柔美秀丽的感觉。这样的字体字形端庄,笔划清新,伸展自如。如标准字体中的宋体,具有流畅的线条,给人以典雅的感觉,适合在日用产品及化妆品包装中使用。汉字中的书法字体多苍劲古朴,朴实中透出古典气息,结构不失严谨。这样的字体适合用在传统文化产品的包装设计中,如地方特色产品,民间文化产品等。又如标准字体中的黑体,笔划粗细一致,结构紧密,造型规则。给人以沉着稳重、简洁大方之感。这样的汉字可以用于机械类工业产品的包装设计中,给人以安全感。反之,儿童商品、时尚产品及运动产品需要活泼生动的设计,给人以轻松自由、富有生机和朝气的感觉。 (二)汉字艺术的功能 1、汉字艺术的信息传达功能。汉字设计的首要作用是传递信息,也是其最基本的作用。这一功能主要是对商品所包含的信息能向消费者导致准确的进行传达,而不产生歧义。字体设计的目的,则是在保证信息传递的基础上,增加其视觉的识别性,提高其观赏性,最终是为了使产品能够对消费者产生刺激,起到促销作用。当然,如上文所述,在信息传达的过程中,应注意产品的消费对象,如,儿童用品包装中使用了硬朗、沉着的字体,其风格会对信息的传递产生影响,进而影响消费者对产品的正确识读。 2、汉字艺术的审美功能。在汉字对信息的传达过程中,视觉上的美感会使其起到感情传递的作用。优美的字形设计能给人以愉快的感受,从而对包装的产品产生美好的印象。反之,则会使人对产品产生厌恶感。汉字艺术具有装饰装潢的功能。包装上的文字,除了传递必要的产品信息外,也具有美化商品的重要作用。在设计中,汉字可以作为表达点、线、面的各种元素,使人产生不同的视觉感受,与不同的图案组合,这种促销作用的传递会更加强烈。 三、汉字艺术在包装设计中遵循的原则 汉字的字体结构与包装物风格相搭配原则。汉字的结构实际上包括文字的框架结构和文字笔画的粗细两部分,通常笔画粗细不超过字体宽度的十分之一的字体适合做包装设计的正文,反之适合做标题使用。标题上的文字粗壮有力让作者设计意图轻易体现。特别使用与表现包装物重要内容。在框架结构方面主要看字体,字怀是指字内部空间的大小,字怀越大越适合做正文,因为它能在小字号的情况下认识度高,能让人轻松阅读,特别适合于小件包装的内容性文字设计。汉字的思想性和可识别性原则。汉字艺术必须要有思想性,从而达到文字能生动突出产品的精神含义,增进宣传效果。好的文字设计能及时有效抓住消费者的第一眼,让消费者看到产品文字有赏心悦目的感觉。在具有思想性的同时必须也得完成汉字准确传达商品信息的功能,其识别性要有鲜明的表达,信息传递也应完整无误,通过文字,消费者就能够对内装商品有清晰的了解和认识。设计师在考虑创新的同时也要考虑文字表现得整体的效果,字体,字形和机构都必须清晰。在文字设计时,造型一定要巧妙,形象要优美,不能为了适合特定的形态而强行改变字体笔画,甚至扭曲变形,要巧妙自然,易读易认,不会引起消费者误解,只有这样才能有利于传播。清晰易读的包装文字能引起人们的注意,能引起消费者的购买欲望。因此文字的设计力求给消费者难以忘怀的第一印象。汉字设计的协调统一原则是指包装设计中的汉字与汉字、色彩、图文编排、图形等正确的处理位置等关系,以使他们达到统一和谐,完成商品内涵表达的总体基调。在汉字设计上,汉字的字形必须与商品所传达的内容保持一致,否则完美的设计最终表达的效果也会与设计师的理念背道而驰。要取得最佳的协调原则,关键在于找出不同字体间的内在联系,对其不同的对立因素要给予适当的协调组合,既要表现各自的不同特性,又要取得整体的协调感,个性与共同协调,对比统一,对立统一,使之突显具有审美价值的组合效果。 四、汉字艺术的创意新前景 创意汉字是具有创新和挑战的工作。这意味着设计者需要将思想从已经形成的、常用的汉字固有的形态中解放出来,用新的表现手法,或绘制、或印刷,或笔划创新成图案,并以新的形态显现出来。随着新技术与表现手法的出现,推动了人们对字体设计这一视觉因素的探讨和创新。例如字体从点到线再到面的创新,从平面到立体,从二维到三维的创新。 五、总结 包装的汉字设计既是一种文化的传承,也是对文化的一各创新。汉字设计的过程本身就是对传统文化的一种融会贯通和提练升华,设计者既要从传统文化中汲取精华,也要对包装设计熟练掌握,只有这样,才能在包装设计中形成具有中国特色的,民族的,大众的,世界的包装文字设计艺术。 作者:于华卿单位:曲阜师范大学 包装设计论文范文:儿童药品包装设计论文 1儿童药品包装设计的安全性——让孩子健康成长 (1)增大孩童打开难度。使其在无家长陪同下很难将药品打开,从而进行服用。从人体工程学的角度来看,首先,孩童在力气上远不如成人,如在盖子打开的过程需要耗费较大体力就可以避免孩童随意打开。对于儿童来说,他们往往会放弃不能一次性成功打开的的物品,失败后他们会将注意力转移到下一个新鲜事物。由此,我们可以得出结论,在设计儿童药品瓶盖时,最好需要稍微复杂的操作动作,进行二次开启。因为儿童相较于成年人,手脚协调能力还远远不够,稍微复杂的防儿童开启双层设计可以很大程度上避免他们误食或多食。 (2)控制好单盒的药剂量,避免孩童一次性服用过量。国内的儿童药品往往存在着这样一个问题,即药剂量过大。孩子在服用期间通常会造成两个不便。一是服用起来很难控制用量,如1/4颗等如何能确保用量正确无误,二来剂量过大也造成了浪费,当孩子们已经服用够可痊愈的疗程,剩下的药品就搁置一旁,时间长了,家长也忘记药物存放在哪里,甚至有时候药品过期还会造成误食,危及生命健康。像一些止咳糖浆,本来就难以存放,一旦开封后,密封不当就容易变质放坏。 (3)声音警示。一般情况下,儿童误服药物都发生得悄无声息,当家长发现的时候儿童往往已经把药品打开进行吞咽,这时候再阻止就来不及了。所以,我们应在儿童试图打开药品期间使得拧瓶盖或者扣安全泡罩等撕拉动作发出一定的声响,以引起家长或监护人的注意,避免发生意外。 2儿童药品包装设计的人性化——让孩子不再恐惧 人在生病时容易对疾病产生恐惧和担忧的心情。医院的消毒水和苦涩的药品(特别是中药)气味,锋利的针头给肌肤带来的痛感记忆,白色的床单和白大褂,医疗器械发出的阵阵轰鸣,这些不同的点从视觉(色彩)、听觉、嗅觉、味觉、触觉上给人不同程度的恐惧感,使人在患病的的同时极易产生脆弱不安的消极情绪,更何况是对于幼小的孩童。采用鲜艳明快的色彩。对于天性好奇的儿童,炫丽明亮的色彩更能引起他们愉快的体验,他们偏向于黄色、红色这样的暖色调,尤其是红色,是孩童最先了解和掌握的颜色。 3儿童药品包装设计的趣味性——让孩子开心服药 卡通设计更能使孩子接受。很多时候,妈妈在哄孩子吃药的时候都会说:快吃药吧,你看动画片里你最喜欢的宝宝都按时吃药了。孩子小的时候很容易对一些卡通形象产生喜爱和迷恋,卡通形象的迷人之处就在于它散发着天真可爱的魅力,总是能顺理成章地被孩子接受。当药品遇上憨态可掬的卡通形象,谁说哄孩子吃药是件难事呢。日本著名的池田模范堂出品的小儿感冒药,是家庭常备药之一。其以可爱的面包超人形象及水果口味的感冒药著称,令孩子非常容易接受。就连专门的小量杯上,也有个可爱的面包超人头像。有了萌萌的面包超人监督孩子吃药,能很大程度上减少孩子对药物的厌恶和恐惧,在心理上也更能接受。而中国的儿童药品设计也可以适当融入当下流行的卡通形象,如喜羊羊、摩尔庄园等,让孩子们开心吃药,健康成长。 作者:秦文锦单位:华中科技大学
计算机硬件论文:安全维护计算机硬件论文 1计算机硬件故障的分析方法 1.1直接观察法 直接观察法是通过“看”、“听”、“闻”、“摸”等去分析和判断计算机硬件故障。看主要是指电阻电容的引脚是否有短路或断路、板卡表面是否有烧焦现象、插座和插头接口是否有松动等;听是在计算机及设备运行中是否有非正常的声音;闻是闻主机、板卡是否有烧焦的气味;摸是指检查直插式器件的芯片和插座安装是否插牢,并用手触摸显示屏、CPU等硬件感受其温度,从而判断计算机是否安全运行。 1.2电路检测法 电路检测法较多,比如电压法、电阻法以及电流法等,这些方式往往是采取对负载电流、直流、电源工作等的检查。 1.3短路、开路法 在检查过程中,将部分电路进行短路或者开路,观察它们相对应的电压、电压及电阻值,根据这些数据进行故障的检测和判断。 1.4系统最小化检查法 系统最小化检查法包括两种,一是软件的最小系统由主板、显卡、内存、硬盘、CPU、键盘、鼠标组成,二是硬件的最小系统包括CPU、主板和电源。最小系统法主要是对系统是否能正常启动进行判断。 2计算机硬件安全维护相关措施 2.1对主板的安全维护 计算机主板上包含许多引脚、插口等,可以通过防止静电与形变进行安全维护。由于静电会影响电路,造成元器件的损坏,难以实现控制芯片组和协调电路,导致计算机无法正常运行。一旦主板变形也会给计算机正常运行造成严重的影响。因此必须加强对主板的安全维护,要把主板平稳细致的固定在机箱上。 2.2对CPU的安全维护 CPU,称为中央处理器,是计算机的优秀,高压和高温都会对其性能产生重要的影响。目前市场上有专门的风扇对CPU进行散热,但如果运行的程度较大,风扇散热往往难以达到要求,持续的高温高压会影响CPU的使用寿命,甚至造成CPU的烧毁。因此,在平时使用和维护CPU时,应根据计算机的使用特点及对计算机功能的需求,增加一定的散热辅助装置,从而确保计算机正常使用。 2.3对内存的安全维护 对计算机内存安全维护来讲,只需确保内存不超频即可。内存安全很少受到计算机所处外部环境的影响。目前内存满足CPU性能的发挥存在瓶颈,时常会出现超频的现象,这样会导致计算机黑屏。因此,在对内存进行维护时,必须确保内存不出现超频现象。 2.4对硬盘的安全维护 目前我们所使用的硬盘多数是机械硬盘,内部结构复杂、精密,一旦发生较大的震动,那么磁头将会碰到盘片,造成硬盘上数据的丢失,对人们的工作和学习造成严重的影响。因此在移动主机或者硬盘时,必须小心谨慎,避免发生震动。 3总结 在平时使用计算机过程中,应注意对计算机硬件进行适当的维护,延长计算机的使用寿命。通过本文对计算机硬件安全维护的相关介绍,在日后对计算机进行使用中,必须规范自己的行为,定期对计算机硬件进行除尘等,避免因浮灰影响计算机正常运行,从而确保计算机及其设备安全、稳定性运行,促进我国各行各业健康发展。 作者:潘小艳 单位:贵州职业技术学院 计算机硬件论文:主板维护计算机硬件论文 1先检查电源及其他静态故障 在进行其他部件的检测有调查可知,当前我国计算机的硬件故障在维护过程中,因为电源故障而导致的故障问题非常常见,所以要对电源部件出现的故障问题引起足够的重视。在对计算机硬件进行维护的过程中,要先对静态的故障进行分析,之后在查看其它的可能存在的动态故障。 2计算机硬件维护的方法 2.1直接进行观察的方法 计算机硬件维护过程中采用直接观察法是最为直接和最为简单的方法。在对计算机硬件进行观察时要认真和全面。既要查看硬件周围的环境,又要查看硬件的配置情况。包括电源插头、座和槽等多个方面,从而对硬件的使用情况有非常全面的了解。 2.2最小系统法 最小系统法是首先判断在最基本的软硬件环境下系统能否正常的进行工作。假如不能进行正常的运行,基本可以去诶的那个基本的软硬件环境有问题,从而起到了故障隔离的功能。和逐步增减法进行配合,可以对故障进行快速的定位,提升维护的效率。 2.3逐步增减法 逐步增加就是以最小系统作为基础,每次添加一个设备或者,以此来对故障进行排除,进而对出现故障的方法进行判定。而逐步删减法则正好相反,则是利用对一些设备或者组件进行逐渐减少来对硬件故障进行判定的方法。 2.4对组件进行替换的放法 即将性能比较好的组件替换可能出现问题的组件,之后在对故障进行判断是否消失的方法。依据故障出现的现象类别依照先易后难的顺序来逐步进行替换。对与故障组件相连的连接线及信号线先检查,在对怀疑存在问题的组件进行替换,之后在替换电机组件。例如,可以先对内存进行判断、再查看CPU,之后再查看主板等。 3计算机具体硬件维护的方法 3.1对计算机主板的维护 计算机主板驱动如果没有安装好,很可能会对整个计算机的运行造成不好的影响,出现自动重启或者蓝屏的现象等。此外,计算机电路板由于长时间在其运行过程中没有经过清扫也会沉积较多的灰尘,影响主板的信号,加速主板上的铜材质接口氧化,造成主板出现故障。因此,要经常注意对主板进行清洁。 3.2对计算机CPU的维护 CPU散热器性能的好坏,对整个计算机的运行状况起着直接的影响。不论是当计算机处于开机状态,还是处在高速度的运行当中,都要注意散热器的散热性能。否则就很有可能因为经常出现的死机问题,而导致中央处理器被烧毁。当温度非常高时,散热器里的润滑油就很可能出现比较严重的干燥问题,这时就要对散热器进行非常彻底的加油和清理,或者是要将散热器更换掉。 3.3对计算机显示器的维护 在对计算机的显示器进行维护时要注意对显示器进行消磁,类似手机、电视机等具有较强磁性的物品不能放在距离显示器较近的地方。此外,还要注意保持对显示器经常进行清洁,定期的清理显示器上的灰尘,将显示器的对比度以及亮度调整到适合的位置,确保显示器可以使用的时间更长。 3.4对计算机硬盘的维护 硬盘是计算机的数据存储中心,是整个计算机中最为优秀的构成。在日常对计算机进行使用时要安装正版的杀毒软件及防火墙。对于工作时的重要文件要及时进行备份,避免因计算机出现故障而导致文件的丢失。 3.5对计算机其它部件的维护 除了以上重要的硬件设备也要经常进行维护外,在日常使用中,还应该注重对键盘、光驱以及鼠标的维护。只有对全方位都做到了较好的维护,才能使计算机的使用寿命得以延长,确保计算机更好的为我们服务。 作者:李春亮 计算机硬件论文:维护与方法计算机硬件论文 1合理的使用计算机 除了以上两点外,我们也应该多学习和掌握计算机使用的常识,例如,在雷雨天气下,计算机遭受雷击的概率大大增加,如有必要我们可以关闭计算机,切断电源;同时,要避免使用盗版的软件和系统,防止计算机病毒对计算机硬件的破环;还有,计算机在日常使用的过程中要保持计算机处于一个通风的环境中,这样可以保障计算机在使用期间的散热;尽可能的避免频繁的关闭和启动计算机,在长时间离开计算机时可以将计算机关闭,如果是短时间离开的话,将计算机待机即可。 2计算机硬件维护的主要方法 计算机的硬件主要由主机箱、主板、电源、硬盘、CPU等相关组件构成,所以对计算机硬件的维护主要是对这些组件进行维护,本部分主要就主机、显示器和硬盘三个经常出现的故障进行探讨。 2.1计算机主机维护的主要方法 计算机的主机是计算机的最重要部分,它包含了计算机主板、CPU、声卡等关键部件。本文认为我们可以从以下几个方面对计算机主机进行维护:首先,降低计算机主机的开机关机频率,善用计算机待机和睡眠功能,正常情况下,计算机开机和关机之间要间隔30秒以上,这样可以防止计算机主机的老化;其次,计算机在关闭之前,要退出所有的应用软件后在进行关机操作,这样可以防止计算机中存储数据的丢失和计算机应用软件的损坏;第三,尽量避免移动运行中的计算机,保障计算机在一个稳定的环境下工作,这样可以降低计算机硬件设施的损坏。 2.2计算机显示器维护的主要方法 计算机的显示器是计算机最重要的输出设备之一,计算机的显示器一直暴露在空气之中,因此需要对计算机的显示器进行经常维护。对计算机显示器的维护可以从以下几方面入手:首先;避免计算机显示器进水,显示器进水会对显示器元器件有所损害,从而降低显示器的使用年限;其次,计算机显示器要避免长时间工作,过长时间的连续使用,会使显示器晶体老化或烧坏一般来说,不要使液晶显示器连续72小时以上工作。最后,也是比较重要的一个方面,那就是在使用的过程中要避免计算机显示器的“硬碰伤”,因为现在的液晶显示器比较脆弱,液晶显示器上的晶体和部分灵敏的电器元件在遭受撞击时会被损坏。 2.3计算机硬盘存储器维护的主要方法 计算机硬盘存储器存储着人们的重要信息、应用软件和计算机操作系统的全部文件系统和数据资料等信息,由于日常使用过程中,计算机硬盘的读取和写入极为频繁,因此硬盘是计算机经常发生故障的一个部件。为了提高硬盘使用寿命和降低硬盘的故障率,本文认为可以从以下几个方面入手来维护计算机硬盘存储器:首先。计算机硬盘在读取和写入的过程中,不要随意移动计算机,防止硬盘的震动对计算机硬盘造成致命的破坏;其次,计算机在用过的过程中不要使用直接切断电源的电脑关闭方式;第三,降低计算机硬盘运行过程中的温度,这样可以提高计算机硬盘的使用寿命和工作时长。 3结束语 计算机作为我们日常工作、学习、生活过程中的必不可少的辅助性工具,其重要性也随着信息时代的飞速发展而变得越来越重要。因此,我们必须对计算机的硬件系统进行维护,尽可能的避免计算机硬件出现故障,只有这样,才能提高计算机的使用寿命和降低计算机的故障,从而保障我们的正常工作和学习。 作者:彭日方 单位:广东外语外贸大学 计算机硬件论文:实践教学计算机硬件论文 1合理选择教材,推动计算机硬件教学的系统性建设 计算机硬件教学的教材面临着内容混乱,重复性严重[2]。并且大多素教材的内容在逻辑性上与计算机的硬件体系不符。在计算机技术的发展过程中,其在原理和组成等方面变化时非常小的,但这微小的变化,带来硬件方面的变化是巨大的。大多数的书籍和教材,其编写都是按照计算机技术的发展来写的,这就造成了在硬件方面的巨大变化被忽略或遗漏。这就需要我们在设计计算机硬件教学内容时,应按照硬件的发展来重新设计课程,将课程设计成三个层次,第一、第二层次为基本理论,而到第三个层次则要体现计算机新变化的应用。内容包括电路与电子技术、数字电子技术、计算机组成原理系统结构、微型计算机原理、单片机原理等。 2教学模式的改变 在高校的教学中,计算机硬件教学仍以课程授课为主要教学模式,大部分的计算机科学与技术专业学生通过老师在课堂上的理论灌输和讲解来学习的,老师讲了多少,就学了多少,因为没有实践动手的机会,基本上在课堂上是接触不到计算机硬件的,只是通过书本上的图片而建立起来的模糊认识。这就造成了这种教学模式缺乏辩论性和创新思维。并且,目前高校中的计算机硬件课程大多以16位机作为教学模型,而实际情况是,32位机甚至64位机已成为我们日常生活和工作中的普遍用机。高校应该重视这方面的问题,与时俱进,改变目前单一死板、脱离实际的教学模式,培养出更符合社会,动手能力强的高水平技术人才。通过表2,我们可以明显看到,16位机在日常工作生活中已被淘汰,而高校中却占主导地位,培养的学生不能适合当前的社会应用,应进一步改变教学模式,培养更多符合社会需求的人才。 3加强实践教学环节的比重 计算机科学与技术专业的课程,无论是在硬件还是在软件方面的学习,应该说是实践和动手能力比较强的一门课程,高校应加强实践教学的内容,加强对这方面的重视。实验教学的质量决定了这个专业的学生的动手能力。计算机硬件的组装、设计和发展;计算机软件的设计,这些都能力和水平的高低,都是学生在平时的学习过程中通过实验在实践中得以提升的。尤其是计算机硬件教学中的结构学习,设计性实验、综合性实验等环节的学习,正是培养学生将课堂学习的内容通过实践环节加以提高,是培养学生分析解决问题,独立工作的重要环节。只有加强理论与实践的相结合,才能培养出更适合社会需要的复合型人才。(1)改变以理论教学为主,实验教学为辅的教学模式。适当加大实践教学的课时,保障理论学习与实践二者并重,为学生提供更多的实践机会。(2)改变目前实验教学中传统的实验内容。传统的实验教学内容,只是教学生做几个简单的验证性实验,学生只是对理论进行了验证和确认,缺乏延伸和创新,达不到培养学生综合能力的目的。应改变这种单一的教学模式,开创性的改革实验课程,利用新的实验平台,既能巩固和提高学生的基础知识,又能培养学生的综合能力,还能开发设计和创新能力[3]。(3)计算机硬件实验教学应以开放性实验和封闭式实验相结合的模式开展。在以往的教学中,大多数高校以封闭式实验为主,学生总是被动的按照老师的要求去做实验,通过固定的步骤,得出固定的结果。而开放性实验却很少,很多学校甚至没有这方面的指导老师。而开放性实验由于可以根据学生学习的知识,对实验进行自主设计,可以不受实验设备和环境的影响,甚至可以得出不同的结果,能够真正的将理论用于实践中,使知识学以致用,同时又培养了学生的综合能力以及创新能力,应该受到高校的广泛重视,在今后更多的应用于计算机硬件的教学中。 4结束语 计算机硬件的教学,需要我们调整思想、与时俱进,加强对系统性和实践性的坚持。高校在保障学生对计算机硬件的基本理论学习的同时,加大对计算机硬件的设计,开发和创新方面的培养。只有这样才能培养出理论与实践并重,不但有技术而且有创新的新型复合型人才。 作者:何志刚 单位:兰州石化职业技术学院 计算机硬件论文:日常管理与维护计算机硬件论文 1计算机硬件日常管理和维护原则 了解了计算机硬件系统的构成是基础中的基础。计算机硬件的损坏不仅会影响正常工作,而且会造成数据丢失,甚至造成巨大的经济损失。因此,计算机硬件的日常维护非常重要,而遵守一定的原则能达到事半功倍的效果。下面,我们简要介绍一下管理和维护的原则。 1.1预防为主,防治结合 一方面,要养成良好的计算机使用习惯。从显示器的开关、主机的开关、不用时电源的拔出到键盘的平稳放置、关机时软件程序的关闭都需要注重细节。例如在启动计算机时,在开启显示器之后,要等显示器正常启动后再开主机,以避免接入的电压突然增大损害电源的使用寿命。另一方面,要掌握计算机使用的基本常识,了解各个部件的注意事项,注重各个部件之间的关系,能够及时正确处理常见硬件故障,不会因为维护失误而造成更多的损失。 1.2注重环境的检测与维护 与计算机硬件相关的环境主要有温度、电磁干扰、湿度、洁净度四个主要环境因素。计算机最适应的温度在15℃到30℃之间。因为计算机的集成度较高,自身就会产生大量的热。且主机处于密封状态,空间小,散热慢。如果周边温度过高或者风扇出现故障很可能引起元件烧毁。电磁干扰则主要是指计算机周围的磁场,电磁干扰会引起显示混乱、数据处理错误、内存信息丢失、磁盘驱动器动作失灵等问题,甚至销毁存储数据。计算机存放适应的相对湿度在10%~80%之间,运行期间的适宜相对空间湿度在30%~70%之间。空气湿度关系着静电的积累,轻者影响数据存储,重则造成计算机硬件腐蚀生锈。洁净度则主要是指要定期清理集成电路板、内部元件上的大量灰尘,以免造成死机短路现象出现。 2导致计算机硬件故障或损坏的原因分析 2.1计算机外部原因 计算机损害的外部原因主要有这样几个方面。其一,环境因素。就是上文中提到的温度、湿度、电磁干扰、洁净度。其二,是电源的稳定性。突然停电或者电压不稳定(多数情况为增高)会瞬间导致计算机设备烧坏。其三,不正当的用户操作。例如烟灰散落进键盘、键盘进水、显示器滑落等。其四,不正当的书籍堆放和遮灰布放置,导致设备散热受阻,整体温度上升。 2.2计算机的内部原因 计算机的内部原因分为两大类。一是软件原因造成的硬件损害。在计算机的实际运行中,大部分计算机用户遇到的计算机故障都是由软件引起。其原因在于用户对软件和硬件的兼容性认识不足。此外,计算机中毒也会导致计算机硬件出现问题,特别是网络黑客肆行的今天,病毒轻则导致信息泄露,重则报废计算机。二是由于设备冲突而引起的硬件损坏。例如在计算机新装入板卡后,通常会出现设备资源冲突问题。从Windows95开始,即插即用较为常见,包括I/0端口、DMA通道、IRQ号等。这种即插即用模式要求计算机具有相应的BIOS、操作系统和设备,三者缺一不可。但在实际操作过程中,混合安装的情况比较多,导致DMA通道、I/O地址出现缺损值,从而导致操作系统和资源不相协调,造成资源冲突引起硬件损伤。认识到了这些问题之后,我们需要在基础维护的前提上加强管理与维护措施,才能更好地完成计算机硬件日常管理与维护工作。 3计算机硬件日常管理与维护措施分析 3.1扎实计算机硬件的基础维护工作 计算机硬件的基础维护主要从两个方面入手。一是为计算机提供良好的运行环境。包括保证计算机运行环境的温度适应、湿度适应、避免电磁干扰、及时清理灰尘、保证电源电压稳定、计算机使用单独插座、平稳安放计算机等。此外,还要注意计算机主机要放在通风位置,避免散热受阻,但又要远离直射光、空调等光热源。二是正确使用计算机。其一,开关顺序要正确,先开外电源,再接通主机。关机则反之。其二是使用过程不允许移动显示器和主机。其三,不能超长时间工作,例如连续24小时以上超负荷工作。其四,不能带电拔插硬件,同时防止静电破坏硬件。其六,计算机硬件出现异常响声、报警、过热时应当立即停止运行,检查原因并排除故障。 3.2重点维护计算机外部硬件设施 计算机外部硬件设施主要包括显示器、鼠标、键盘。显示器的管理与维护主要在于防尘、防潮、防摔。在清洁时一定要在显示器关闭且电源拔掉的情况下进行,尽量采用专业清洁设备进行清洁。同时,要注重显示器开关与主机之间的顺序,防止电流脉冲影响主机。键盘的管理与维护需要做到以下几点。首先,不能用力敲打或恶意损坏键盘。其次,不能在键盘上吃东西、喝水,以防止水和食物细碎落入键盘。虽然现今有防水键盘等新型技术键盘,但实物和水依旧会不同程度地影响键盘的灵敏度和寿命。鼠标目前主要分为光标鼠标和无限鼠标。无论用户使用的是其中哪一种,在使用时都应当轻轻点击,防止弹性开关损坏。同时,要习惯使用鼠标垫,以避免鼠标与桌面摩擦产生静电影响鼠标运行。此外,还需要保持鼠标表面的清洁度,减少灰尘对感光器的影响。 3.3加强计算机内部硬件的日常管理与维护 计算机内部硬件设备的重点维护对象是硬盘、内存、CPU、显卡、光驱和光盘。1)硬盘的日常管理与维护措施硬盘的常见故障为系统不认硬盘:这种故障大多出现在连接电缆和IDE接口上。系统无法启动:主引导程序损坏、分区有效位错位、分区表损坏。硬道出现坏道“SectorNotFound”或“GeneralErrorInReadDriveC”。在日常的管理与维护中可采取以下几种方式维护硬盘。首先,在故障查找中可通过硬盘灯的现实状态来确认故障所在。明灯则表示电源连接正常。其次可通过ATA接口转换、IDE接口转换、数据线更换等方式来对其进行维修和维护。再次,要定期清理硬盘,尽量避免格式化。最后,在出现坏道时要尽快修复。避免突然断电。因为突然断电,会导致在高速旋转的情况下磁头与磁盘之间产生巨大摩擦,对硬盘损伤极大。2)内存的日常管理与维护措施内存的故障表现:一是黑屏,“滴滴滴……”的声音响不停。二是屏幕显示“Error:UnabletoControlA20Line”出错信息后死机。三是系统刚启动报注册表错误,要求重启或者内存短路导致主机无法加电。管理与维修、维护的具体措施是首先确保机箱内部清洁,确保内存条与主板有效接触。其次是在内存条接触不良时将内存条取出,用橡皮擦擦拭两边。再次是检查内存条插槽和芯片是否损坏,在更换内存条要选择与原来相同的外频,以避免不兼容的问题出现。最后是检查、确保内存与主板的兼容性。3)CPU的日常管理与维护措施CPU即中央处理器,其散热性能关系着整个计算机的运行。由此,在CPU的日常管理与维护时最重要的就是防止CPU温度过高。其故障表现为频繁死机、无法开机、开机运行无变化等。其主要的维护措施除糖厂的注意散热、注意清洁、避免超频、做好减压防震工作外,还要仔细检查CPU与插座的接触是否紧密,是否是BIOS系统中关于CPU高温报警的设置错误。4)主板的日常管理与维护措施主板故障常见表现为系统启动失败、屏幕无显示、电脑频繁死机等现象。其管理与维护措施有三种方法。简单易操作的方法有两种,一是用毛笔或橡皮擦清洁主板。二是观察各插口、插头、插座是否歪斜、接触不良,电阻、电容引脚是否相撞,主板表面有无烧焦现象,芯片是否完好,主板上的元器件是否脱裂。第三种方法在维修中应用较多,利用电阻、电压测量法检测主板。通常情况下载加电之前应从正反方向测量一下主板上电源+5V与地(GND)之间的电阻值(一般300≧R≧100)。5)显卡的日常管理与维护措施显卡故障一般表现为开机无显示、显示不正常两大问题。对于显卡的日常维护除了清洁度、温度等常规环境的确保外,还需要对显卡与主板之间的接触进行日常观察与维护。例如(上接第8836页)在开机后出现一长两短的蜂鸣声则表示显卡与主板接触不良,多数是卡槽松动引起。维护的措施有正常使用显示器和相关软件,避免不必要的主机箱移动和线路拉扯。同时,要保持适宜的温度。6)光驱和光盘的日常管理与维护措施光驱最常见的故障是不能正常读写。故障的主要原因是激光头受损。日常管理与维护的措施有定期或不定期利用专业清洁设备对光驱或光盘进行清洁。简单的护理也可采取使用棉签蘸取酒精进行擦拭,除去灰尘。必要时,可适当运行光驱设备,以避免其老化。此外,在计算机硬件的日常管理与维护中还可采取直接观察法、逐步增减法、组件比较法、最小系统法、组件替换法、升降温法等方法进行日常管理和维护,以达到保证计算机高速科学运行效果。 4结束语 综上所述,计算机硬件的日常管理与维护是一个复杂的工作,需要细致耐心和长期坚持。只有这样才能够避免出现故障并在故障出现后立即发现问题并解决问题以提升计算机的使用寿命和使用性能。最终做到降低损失,充分发挥计算机性能,为日常工作和生活服务。 作者:周智星 单位:重庆文理学院 2011级软件工程特色班 计算机硬件论文:故障与维护计算机硬件论文 1硬件故障诊断的方式方法 1.1清除灰尘法。风扇、主板等易吸附大量灰尘,所以除尘就很重要[3]。对主机箱可用毛刷把里面的灰尘轻轻刷掉,再借助吸尘器进一步吸干净;对部件插槽最好用无水酒精球将内部灰尘擦拭干净。 1.2拔插检测法。该方法针对IO设备、主板故障非常简捷和有效。在对可能故障的板卡初步估计后,将计算机关机,接着把机箱打开,拔出故障板卡,然后重启计算机。如果在拔出板卡后,计算机便正常使用,那么可确定故障就在拔出板卡或其IO总线上面。 1.3电阻测试法。该方法主要用到电用表的欧姆档[1]。利用电用表对电路中存在的可疑元件、可疑点等进行测量。在线测量适合测量开放性、短路性故障,而脱焊测量较在线测量更广泛,绝大多数元器件都可用脱焊测量方法予以检查。 1.4直接探测法。手摸包括:第一,用手对活动芯片(管座)进行按压,判断芯片是否接触不良或松动;第二,触摸设备,依据外壳温度判断设备是否常态运转。耳听包括:第一,计算机启动时,仔细听启动声音是否异常;第二,运转时,仔细听风扇、硬盘等声音有无异常。眼看包括:第一,处于动态时,仔细观看屏幕上的提示内容,从而找出故障位置;第二,处于静态时,观看元器件有无烧焦等显著故障。鼻子嗅是指:用鼻闻主板中有无烧焦的气味,方便发现短路地方、确定故障。 2硬件维护办法 2.1电源维护。如果遇到电源接通后,电源指示灯仍是熄灭状态,风扇也没有转,那么故障极可能发生在电源上。首先对电源导线的通路状态依次确认,其次是检查开关接头、电源插头有没有接好,如果这些操作完成仍无法排除故障,那么有必要请专业人员来处理、维修。 2.2CPU维护。机器运转同CPU风扇能不能正常散热有必然关系。一旦散热器故障,则CPU温度立刻会大幅上升,这样轻则机器性能大幅下降,重则CPU被烧毁。所以,保养好散热器不可忽视,需要时不时地更换散热器。 2.3内存维护。如果开机之后,显示出错的信息,那么是内存的故障。这个时候,首先把电源关掉,接着把机箱打开,留下根本内存,拔掉其余内存,然后开机,并重复此动作,从而找出是哪个内存的问题。找出问题内存条后,应更换适合的新内存条。如果内存条都没有问题,那么就是插槽接触的问题,这样就必须更换新主板。 2.4声卡、显卡维护。对声卡而言,在拔插音箱或麦克风的时候,万万不能在通电情形下操作,而是要关掉电源来操作,以防对其余配件造成损害。对显卡而言,一是平时对显卡及插槽多加检查,二是在计算机中显卡也是很易发热的,这就需要常常关注显卡风扇有无噪音、是否灵活,从而让显卡的寿命更长。 2.5硬盘维护。硬盘故障往往是BIOS无法识别硬盘[2]。究其原因是:第一,硬盘的电源线、扁平信号没有装好,这种情形下必须先把电源关闭,然后将机箱打开,检查硬盘电源线有没有脱落及IDE数据线有没有接好;第二,IDE接口同时接有CD-ROM和硬盘而引发的冲突,那么更换数据线并重新进行插接就可解决;第三,开机时,硬盘转动速度非常快,如果有一点点震动,读写头、碟片极可能因为摩擦使得其中之一被损坏,同时也不要让磁源接触硬盘;第四,硬盘工作时温度要适宜,最佳温度是20度-25度,温度无论是低还是过高都易产生电路元件失灵或短路;第五,硬盘工作中切忌不可突然断电,这容易使得盘片与磁头摩擦过猛而损伤硬盘。 2.6其它维护。对显示器而言,最好不要经常关闭或开启显示器,同时,特别注意显示器的防磁场干扰、防潮湿、防强光及防尘等日常维护。对键盘而言,如果出现故障首先要确定是键盘本身还是其接口电路的故障,如果是本身故障,往往是某个按键坏掉或灰尘过多,这时候需要换键盘或者及时除尘方可解决,如果是接口电路发生的故障,则要确定故障点的位置再进行处理。 3结束语 科技发展使得计算机拓展至各大领域,在各方面展现着自身优势。作为计算机躯体的硬件部分,一旦故障则计算机难以常态运转,所以对硬件故障的剖析及维护就极为重要。在现实工作、生活中,计算机一旦有故障发生,首先要保持冷静,然后找出适合的办法来处理,让计算机最短时间恢复运转。 作者:曾茂青 单位:重庆市三峡水利电力学校 计算机硬件论文:兼容性的处理技术计算机硬件论文 对于组装机而言,用户在选择时,往往都是追求最好的性能,以满足自己的需求,却并不会考虑硬件冲突和兼容性问题,这也就导致许多组装机性能不稳定,存在很大的兼容性问题。因此,用户在对组装机进行选购时,要重视硬件资源的合理搭配,均衡选择,也可以向相关技术人员咨询,以切实避免硬件冲突和兼容性问题的发生。2计算机硬件冲突及兼容性的处理技术对于计算机而言,硬件冲突及兼容性问题的表现形式是多种多样的,因此处理技术也是各不相同的,这里主要针对几种常见的问题进行分析和讨论。 1主板的兼容性问题 主板作为计算机的优秀,同时也是其他硬件设施功能发挥的主要途径,与大部分硬件设施都有着密切的联系,也是最容易出现兼容性问题的部分,应该受到相关技术人员的充分重视。(1)主板与内存。主板与内存的兼容性问题是计算机硬件冲突中一个较为常见的问题,表现为计算机开机后持续报警或者机器点不亮。部分维修人员或者用户通过将内存条重新安装的方法,可以解决这个问题,但是仍会不时发生,属于治标不治本。造成这种问题的原因,主要是内存条的质量问题,导致在与主板连接时出现接触不良的情况。在对其进行处理时,如果通过检查,确定是内存条质量问题,则需要对内存条金手指进行清洁,或者采取相应的措施对其进行固定,确保内存条与主板可以充分有效的接触。如果内存条不存在问题,在其他相同型号的主板上可以正常使用,则需要通过更换内存条的方式进行解决。(2)主板与声卡。微电子技术的发展,使得当前计算机主板在制作过程中,多数都集成有声卡。但是这样的声卡在音质方面与独立声卡相比存在一定的不足,因此,独立声卡在许多领域和行业仍然有着广阔的市场。如果声卡选择不当,或者声卡驱动的安装出现问题,就会导致主板与声卡出现不兼容的现象,又或者在具备集成声卡的主板上,加装独立声卡,会造成硬件之间的相互冲突,导致计算机出现各种各样的问题。对于这种情况,一方面要结合主板的型号、规格等,对声卡进行合理选择,并安装配套的声卡驱动,另一方面,可以在计算机的资源管理器中,修改声卡中出现冲突的地址,从而对主板与声卡的兼容性问题进行解决。(3)主板与显卡。造成主板与显卡兼容问题的主要原因,是由于显卡自身的质量问题,由于制作工艺、制作方法等问题,会导致显卡与主板的冲突,表现为显示器不亮、花屏等现象。在对其进行处理时,一方面要对显卡进行全面检查,查看是否存在质量问题,如果有,要对显卡进行更换,另一方面,对显卡与主板的接触点进行清洁,确保双方接触的有效性。 2系统驱动的兼容性问题 系统驱动问题造成的硬件冲突同样是一个常见的问题,在计算机系统的安装过程中,如果将相同的系统资源分配给多个设备,就会导致硬件冲突的产生,影响设备的正常工作。在对其进行分析时,首先,需要对设备的驱动程序进行检查,明确是否存在重复安装的情况,如果有,则需要对多余的部分进行删除,并重新安装驱动程序。然后,对设备在“设备管理器”中的状态和设置进行检查,如果在设备的资源设置中,没有发现“资源”选项,则表示设备并没有使用任何系统资源。如果发现资源的重复使用问题,要对其进行重新分配,并对计算机进行重启,查看故障是否解决。 3结语 总而言之,计算机硬件冲突及兼容性问题是影响计算机功能发挥的重要因素,在对计算机进行配置和管理的过程中,应该充分重视起来,对其进行预防和处理技术,从而确保计算机的正常运行。 作者:黄磊 单位:上海外高桥造船有限公司信息部 计算机硬件论文:学生专业课计算机硬件论文 由于该课程授课学时较少,结合课程的目标和学员的专业课特点,为此,笔者在课程内容选择时,课程内容主要包括元器件基础、电路原理图设计、电路板图设计、焊接技术、软硬件联调技术、设计文档的整理等。 一、课程组织 为了让学员理解和掌握计算机的硬件技术,针对课程重点和难点内容,通过以下方式组织教学,让学员从实验中学习计算机硬件技术。 1.实验一般2名学生为一组。 2.认真查阅资料,观看教师示范视频。 3.学生动手按要求的实验工艺进行产品设计和制作。 4.实验报告的书写,要求注重心得体会。 二、课程考核方式 为了测试学员对计算机硬件技术的基本概念的掌握程度及理论联系实践的应用能力,笔者在考核方式上将形成性考试与终结性考试相结合,实现对学员学习过程的督促与考核,客观完整地评价学员的学习效果。在考核的评价标准上学员的成绩由学员上课过程中的出勤率、审核SCH图、PCB图、设计文档和焊接电路板 5个部分组成,其在总成绩中所占的比例为1:2:1:1:5。这种考核方式突出了平时成绩和实践成绩的考核,有利于学员专业课能力的提高。 三、结束语 《计算机硬件工艺实习》课程是计算机专业很重要的一门专业课基础课和实训课,它对学生后续专业课的学习和毕业设计,起到了很关键的作用。 作者:饶莉莉 单位:九江学院 计算机硬件论文:计算机硬件课程改革论文 摘要:结合本院计算机科学与技术专业的硬件系列课程特点,分析了当前国内外计算机硬件课程发展现状,指出了目前硬件专业课程设置的不足并提出了改革方案。新课程体系设置目标是在注重硬件原理的基础上,重点培养学生集成电路设计能力和实际动手能力,激发学生把自己的创新思想、创新成果和自主能动性付诸实际。 关键词:计算机硬件;集成电路设计;教学改革 信息系统工程教育论坛我院计算机科学与技术本科专业始建于1987年,历经20年的发展,为油田及相关企事业单位培养了大量的计算机应用人才。“具有良好的科学素养,系统地、较好地掌握计算机科学与技术包括计算机硬件、软件与应用的基本理论、基本知识和基本技能与方法,能在科研部门、教育单位、企业、事业、技术和行政管理部门等单位从事计算机教学、科学研究和应用”是本专业的培养目标。基于这个培养目标,结合目前计算机硬件技术最新发展现状及趋势,提出本硬件系列课改方案。 一、硬件系列课改的目的及意义 当前,计算机在信息社会中充当了重要角色,也是发展最为迅速的一门学科。随着这门学科的不断发展,目前,计算机优秀技术愈来愈集中在集成电路芯片设计和软件设计这两项技术中,其中CPU和OS设计技术是最优秀的两项技术,特别是高性能计算机技术一直是衡量国家实力的一个重要标志。在硬件系列课程里,培养学生CPU及相关硬件的设计能力,培养学生自主创新并能够设计出拥有自主知识产权的计算机部件的能力,是当前计算机硬件课程重要的改革方向,也是目前社会迫切需要的计算机硬件人才[1]。因此,适应当前计算机硬件技术的发展及社会对计算机硬件人才的需求,及时调整硬件系列课程的培养方向,既有利于学生及时掌握最新的计算机硬件技术,又有利于学生及时把所学知识转化为社会生产力,对扩大我院学生就业,树立我院计算机科学与技术专业学生良好的社会形象意义深远。 二、硬件系列教学的国内外发展现状及趋势 由于我国的制造业比较落后,一直以来,计算机硬件的优秀技术未能被国内掌握。相应地,在计算机硬件教学中,像计算机组成和计算机体系结构等重要硬件课程,传统上仅仅以讲授、分析原理为主,且内容不能适应现代计算机技术的发展[2]。国外一些知名大学非常重视计算机硬件的教学,美国的许多高校本科计算机专业中都无一不是安排了CPU设计方面的课程和实验内容。例如麻省理工学院计算机专业的一门相关课程是《计算机系统设计》,学生在实验课中,须自主完成ALU、单指令周期CPU、多指令周期CPU乃至实现流水线32位MIPS CPU和Cache等的设计。Stanford大学计算机系的本科生也有相似的课程和实验。随着计算机硬件技术的不断发展,国内开展硬件设计技术的条件已逐渐成熟,这主要得益于计算机硬件发展中的两个重要技术,一是大规模可编程逻辑器件CPLD/FPGA的成熟,可以在一个芯片中通过编写硬件描述语言设计CPU和全部的相关硬件电路,减轻了硬件芯片间连接的复杂性,同时消除了硬件制造的限制。二是硬件描述语言的成熟,以VHDL和Verilog VHDL语言为代表的硬件描述语言,可以通过编写程序的方式来描述极其复杂的硬件电路逻辑,大大降低了以前采用手工方式设计硬件电路的复杂性。国内的一些知名大学,在最近几年里,也相应地增加了硬件电路设计在教学中的比重,据我们了解,清华大学、电子科技大学、哈工大、哈理工等一些学校,已经修改了计算机组成原理及计算机体系结构等方面的课程教学内容,把利用CPLD/FPGA和硬件描述语言设计CPU及其相关硬件电路作为重要内容加入到课程体系里,取得了良好的教学效果,大大加强了学生对计算机工作原理的理解及计算机硬件的设计能力,逐步实现了与发达国家高校计算机本科教育的接轨。 三、目前我院硬件系列教学现状及不足 计算机科学与技术本科专业硬件系列主要课程设置始于20年前,期间虽经过部分调整,但基本教学内容依然延续20年前的知识体系。按授课先后次序排列,这些课程包括:《数字逻辑与数字电路》、《计算机组成原理》、《数字系统设计自动化》、《计算机体系结构》、《单片机原理及应用》、《嵌入式系统》、《硬件课程设计》等7门。基于当前硬件课程系列教学现状,我们认为存在以下的不足:1.从整体上看,硬件系列教学内容过于强调基本原理和基本方法,缺少能够验证原理、实际实现这些原理及方法的手段,导致学生缺少动手能力,对原理和方法认识模糊,会说不会做的现象比较严重,创新能力较弱。2.《数字逻辑与数字电路》和《数字系统设计自动化》,这两门课之间存在较大的联系,在内容上存在承上启下的关系,前者是讲述数字电路的基本概念、组合及时序电路的传统分析设计方法,后者则介绍组合及时序电路的现代分析设计方法,基于目前的教学实际情况,可以合并成一门课讲述。3.《计算机组成原理》和《计算机体系结构》是计算机科学与技术本科专业非常重要的两门课,通过这两门课的学习,应使学生能够设计简单的CPU及相关的硬件电路,从而加深对基本原理、基本方法的理解,增强实际动手能力。基于现在的教学内容及教学手段还无法达到上述目的。4.《单片机原理及应用》和《嵌入式系统》两门课存在较大的内容交叉。这两门课都是讲述特定计算机在控制及嵌入式产品中的应用,《单片机原理及应用》这门课介绍的是8位机MCS-51的原理,《嵌入式系统》这门课介绍的是32位机ARM的原理,鉴于目前嵌入式领域的发展现状及趋势,建议取消《单片机原理及应用》这门课,以避免课程内容重复。5.《硬件课程设计》作为硬件系列的最后一门硬件设计课,学生已掌握了较丰富的软硬件知识,因此应该具备设计较复杂的硬件电路的能力,目前的设计内容较简单并与《数字逻辑与数字电路》课程实验存在一定交叉,建议选择有一定复杂度并较实用的设计内容。从而培养学生综合运用硬件知识及硬件设计能力。 四、硬件系列教学新课改方案 针对我院计算机科学与技术专业的实际情况,在保证总的硬件教学学时不变的前提下,对硬件系列教学提出如下建议:1.课程合并:《数字系统设计自动化》是计算机组成原理等的先修课,为保证能及时开课,同时该课和《数字逻辑与数字电路》这门课有密切的联系,合并为一门课,仍称为《数字逻辑与数字电路》,并适当增加学时,建议在大二上学期开课,取消《数字系统设计自动化》这门课。2.《计算机组成原理》:这门课改为《计算机组成及设计》,增加CPU及相关硬件电路设计内容,在讲清楚组成原理的基础上,以设计为重点,建议在大二下学期开课。 3.《计算机体系结构》:适当增加设计内容,原学时保持不变,建议在大三上学期开课。4.《单片机原理及应用》:本课程取消,鉴于目前嵌入式系统涉及软硬件知识较多,难以在一门课程中全面系统学习,因此另开设一门《嵌入式软件开发》课程,重点讲述如何设计编写嵌入式软件程序,建议在大三下学期开课。5.《嵌入式系统》:这门课作为《嵌入式软件开发》的先修课,重点讲述嵌入式系统的基本概念及方法、ARM处理器的硬件工作原理、接口、汇编语言等,而相关操作系统及其程序设计等知识暂不涉及,建议在大三上学期开课。6.《硬件课程设计》:在设计题目中,引入嵌入式系统、FPGA及计算机组成等知识,适当增加设计的综合性和复杂性,建议在大四上学期开课。基于新的硬件系列课程体系,能够有效理顺课程之间的先后关系,并把硬件课程均匀分散到大学四年的学习中,同时对重要的课程及相关的知识进行了加强,例如数字电路设计贯穿在整个硬件系列课程中;舍弃了过时的技术,增加了新技术的份量,例如去掉了单片机,加强了嵌入式系统。因此,我们认为:调整后的硬件系列课程是较合理的,它吸收了当前先进的硬件设计技术,保证了知识的实用性,有一定的前瞻性。 五、结束语 高等教育是为学生提供专业技能和生存本领、服务社会的最后一站,教学内容及方法直接关系到学生的未来发展。通过不断教学改革,保持教学的先进性和实用性一直是高教课改的目标之一。通过这次课改,理顺了我院硬件系列课程的教学关系,增强学生未来服务社会的竞争力,因此很有实际意义。 作者:李军 崔旭 李建平 单位:1.东北石油大学 2.大庆市萨东第二小学 计算机硬件论文:计算机硬件设备修护论文 1计算机硬件设备修护的内容 计算机主要包括硬件和软件两个组成部分,硬件是计算机固定装置的重要组成内容,包括主板、电脑键盘、光驱、监视器、硬盘等,而需要维护的设备包括显示器、主板、硬盘等。只有做好维护工作,才能确保硬件设备性能良好,促进其作用有效发挥,满足人们使用计算机的需要。 (1)显示器维护。通常显示器的使用年限为5-6年,使用过程中,如果忽视维护和保养,容易出现显示器被烧坏的情况。为此,在日常维护过程中,要保持显示器一定的湿度,清洁屏幕表面时,使用蘸有中性液的软布进行,并注意用力适中,避免用力过大而损坏屏幕。 (2)主板维护。主板是计算机非常重要的硬件设备,一般来说,主板使用年限为十年,如果忽视保养和维护,往往会降低使用寿命。但在日常使用过程中,往往忽视对主板的清理工作。事实上,主板清理工作量少,使用者应该结合具体需要做好清理工作,根据主板运行情况更换CPU散热器的散热膏,并对散热器里面的风扇添加机油。要合理控制主板温度,确保温度正常,从而更好运行和发挥作用。(3)硬盘维护。硬盘是计算机数据存储的容器,如果硬盘出现故障,不能正常运行和工作,不仅影响整个计算机的正常运行和工作,还会导致数据丢失,给用户带来较大损失。因此,做好硬盘的日常维护工作显得十分必要。计算机平时使用过程中,不得任意挪动硬盘,硬盘读写过程中,有着非常大的数据输送量,使用时如果任意挪动硬盘,会导致数据丢失。硬盘运转时会发生声响,长期下来往往会导致硬盘损坏。因此,硬盘使用时可以垫上橡胶垫,尽量减少共振现象,达到有效保护硬盘的目的。 2计算机技术在硬件设备修护的应用 为减少硬件设备故障,促进计算机更好运营和工作,日常维修工作中,离不开计算机技术的应用。同时,为促进计算机技术得到更为有效的应用,提高设备维护水平,笔者认为今后应该采取以下有效对策。 (1)坚持正确的维护原则。为实现对硬盘的有效保护,日常维护工作中要坚持先软后硬、先易后难、由外到内原则,按照这个目标和流程做好维护工作,实现对故障的有效处理,将存在的隐患消灭在萌芽状态,实现对故障的有效预防,促进计算机更好运营和工作。 (2)掌握有效的维护方法。在坚持维护原则的前提下,还要根据具体需要,综合采取有效方法,及时发现和排除故障,为硬件设备工作效率提高奠定基础。①主机维护方法。主机常见故障类型为无法加电、开机后无法显示、死机、无法进入工作系统等。针对这些问题,维护中要坚持望、闻、听、切原则,通过望检测设备外形是否变形,指示灯是否正常闪动,机箱内部接线是否断裂,通过闻来检查设备是否有异常味道出现,听来检查计算机是否存在噪音,切来检查温度是否超高,各部件是否存在异常现象,内存所在位置是否正确。综合应用上述方法将主机的故障及时排除,对存在的问题立即采取措施处理,实现确保主机有效运行的目的。②显示器维护方法。显示器常见问题为黑屏或无法显示,需要考虑的问题是,是否由潮湿或散热性能差导致问题出现。出现黑屏现象时,首先要检查显卡的性能,如果更换之后仍然出现问题,需要检查是否由潮湿问题导致黑屏。检查主机分系统、硬盘、软盘驱动系统之后,如果仍然出现黑屏现象,这时需重点检查显卡散热器情况,查看散热风扇电源是否存在松动现象,如果出现松动情况,需要对电源线进行固定,从而有效排除故障。③主板维护方法。常见问题为计算机运行1min后自动停止,计算机没有出现任何故障,导致该问题出现的原因主要是主板问题。维护中要查看计算机电源是否坏了,机箱开关是否连接好,然后仔细观察计算机内部情况,如果主板和机箱底部缺少铜柱,使得主板与机箱直接接触,会导致短路现象发生。④内存维护方法。内存故障表现为启动后计算机没法正常显示,常见故障原因为内存条和插槽接触不良,需要将内存条拔出来重新插入槽内,或者更换插条,并清理插槽。 3结语 硬件设备维护是计算机日常运营中非常重要的内容,为促进工作效率提高,必须根据具体需要合理应用计算机技术。同时还要掌握相应的技术要点,总结经验,提高工作人员素质,做好设备运营日常监测和检查工作,及时发现和排除故障,促进计算机更好运营和工作。 作者:万志伟 朱丽萍 单位:江西旅游商贸职业学院 计算机硬件论文:计算机硬件维护网络安全论文 1影响计算机硬件安全与网络安全的因素 1.1环境因素对于计算机硬件系统的影响 计算机运行过程中受到温度、湿度、电磁波等环境因素影响时,就会造成整个计算机硬件系统不正常的运行,从而进一步的影响网络的安全。例如,计算机处于温度过高的环境中,首先会使计算机硬件系统的参数设置偏离正常情况下的数值,进而有可能造成电元件烧坏、内部逻辑紊乱等现象的发生。而当计算机处于相反的环境中,即较低温度时。计算机硬件设备就会被暴露在凝结的水雾中,长此以往,计算机硬件就会出现锈迹,从而缩短其的使用期限。此外,电磁波对于计算机硬件系统的影响也是不可忽视的,传输线在进行信息传递的过程中,遇到电磁波的影响,就会导致信息反馈错误的现象发生。因此。计算机所处的环境,一定要尽量的远离带有电磁波的设备,如强电线路等,以此来确保计算机免受电磁波的破坏。 1.2网络电缆及网卡因素对于网络安全的影响 网络电缆及网卡是否正常进行工作,直接影响着网络的安全性。计算机网卡安装过程不合理会导致计算机不能正常的与网络连接,从而不能确保网络信息的流畅性。因此,在进行网卡的安装过程中工作人员一定要根据不同信息传输的需求差异,来对网络接口进行合理性的选择。此外,网卡在运行过程中也会经常出现一些问题,如卡槽松散引起指示灯不亮等问题的发生,出现此现象,只要进行卡槽的更换或者插牢网卡来解决这个问题。 2进行计算机硬件维护所采取的措施 2.1减少环境因素产生的影响 环境因素通常是指温度、湿度、电磁波等,这些问题一旦在计算机硬件系统的运行过程中发生,就会使得整个硬件系统进行不正常的运行,进而影响网络的安全性。第一,计算机应放置在远离高温或避免低温的场所。第二,要定期、定时的进行计算机硬件系统的检查与清扫,从而确保计算机硬件设备能够正常的运行。第三,计算机所处的环境中一定要远离强电线路及相关的设备,或者采取屏蔽的方式来屏蔽电磁波的影响。 2.2定期的进行计算机硬件系统的维护 计算机硬件系统的维护过程,主要是通过网卡、网络设备连接及计算机等方面的共同协作进行。因此,我们通常会从以下几方面来对计算机的硬件系统进行维护。首先是防火墙的设置。防火墙的设置通常是依靠计算机网络间的访问限制的设置来确保计算机的安全。防火墙的设置可以在一定程度上阻止非法人员进入内部网络,完成信息的窃取和破坏过程。此外,防火墙还能对网络的运行进行实时的关注与有效地调控,保证进行访问的网站拥有访问自身网站的权限。因此,防火墙的设置,能够在很大程度上保证网络的安全性。其次是入侵检测技术的应用。入侵检测技术可以及时对可能危险计算机网络安全的入侵做出及时的防卫,能够将入侵的网络信息及时的反馈给电脑,使计算机做出的实时性检测、记录、和报警。入侵检测技术是计算机网络安全的保障,如果用户没有引入该技术,就会给计算机到来巨大的安全方面的隐患。 2.3及时的进行硬件加速 大量的垃圾信息的产生也是影响计算机安全的一大元凶,而对这些垃圾信息进行处理过程中,需要投入大量的资金,这便会给社会的经济发展带来很大影响。这些垃圾信息,可以延长网络进行正常信息处理的时间,也成为制约网络发展的根本。采用硬件加速处理,可以大幅度的提高网络性能,降低垃圾信息对网络产生的不良影响。 2.4提高计算机使用者的素质 计算机使用者的不良操作是造成计算机网络安全问题发生的又一凶手,因此,提高计算机使用者的自身素质,可以有效避免网络安全问题的发生。所以,在进行计算机硬件维护之外,我们还要定期对电脑使用者进行有关计算机安全使用方面的培训,进行计算机使用技巧的讲述,进行安全维护意识的培养,提高其管理计算机的能力,从而帮助其维护网络安全意识的树立。 3总结 信息技术所引起的社会性的改变,体现在社会生活中的各个领域,当今社会,人类与网络已经密切的联系在一起,计算机已经成为人类生活、生产所必须的设施。然而,在网络快速发展的今天,网络安全问题频频发生,严重的影响着计算机网络的正常运行。要想彻底摆脱这个问题,首先要从计算机各硬件组成的维护出发,以此来确保计算机网络的长久性的安全,并推动社会与网络技术的共同进步、和谐的发展。 作者:杜玮珂单位:苏州大学计算机科学与技术学院 计算机硬件论文:计算机硬件维护探究论文 一、维护计算机的第一步先不要忙着打开机箱,首先得观察 观察主要包括: 1.计算机周围的环境情况——计算机位置、电源、连接线、计算机外设、温度与湿度等。 2.计算机表现出的故障现象、显示器显示的内容及其与正常情况下的异同。 3.计算机内外的物理情况——灰尘是否过多、线路板和元器件的颜色状况、部件的形状有无变形、指示灯的显示状态等。 4.计算机的软硬件配置——安装了哪些硬件,系统资源的使用情况;使用的是哪种操作系统,安装了哪些应用软件;硬件的设置驱动程序的版本等。 二、根据观察到的现象判断故障产生原因 判断工作可以包括以下几个方面: 1.要先想好是什么,为什么和怎么办,即:故障是什么故障,为什么会产生这样的故障和应该如何处理。 2.对于所观察到的现象,尽可能地先查阅网上类似故障处理方案,这可以免去很多不必要的弯路。 3.在分析故障时,尽量根据自身已有的知识、经验来进行判断,但对于自己不太了解或根本不了解的,应当先向有经验的人寻求帮助,或在硬件论坛发帖提问。 三、坚持“先软后硬”的原则 即在整个维护判断的过程中,本着先判断是否为软件故障,在能正常开机的情况下可先重新安装操作系统,当确认软件环境正常时,如果故障不能消失,再从硬件方面着手检查。 四、维护环境很重要 要保证你的维护环境是绝对没有问题的,即电源接地是否正常,工作电压是否稳定,工作室的温度湿度控制等。 五、对计算机故障要“先主后次”逐一排除 在观察分析故障时,有时可能会遇到一台故障机不止一个故障,(比如:系统启动时会自动重启,重启后能进系统,进入系统后会有死机现象,显示屏又出现无规则波纹),此时应该先从主要的故障开始维护,当修复主要故障后再维护次要故障,很多情况下可能在主要故障问题解决后次要故障现象已不需要维护了。以下为计算机维护的方法及心得: (一)观察法 观察,是维护判断过程中第一要法,它贯穿于整个维护过程中。观察不仅要认真,而且要全面。要观察的内容包括: 1.周围的环境; 2.硬件环境。包括接插头、座和槽等; 3.软件环境; 4.用户操作的习惯、过程。 (二)最小系统法 最小系统是指,从维护判断的角度能使计算机开机或运行的最基本的硬件和软件环境。最小系统有两种形式: 硬件最小系统:由电源、主板和CPU组成。在这个系统中,没有任何信号线的连接,只有电源到主板的电源连接。在判断过程中是通过声音来判断这一优秀组成部分是否可正常工作; 软件最小系统:由电源、主板、CPU、内存、显示卡/显示器、键盘和硬盘组成。这个最小系统主要用来判断系统是否可完成正常的启动与运行。 对于软件最小环境,就“软件”有以下几点要说明: 1.保留着原先的软件环境,只是在分析判断时,根据需要进行隔离如卸载、屏蔽等)。保留原有的软件环境,主要是用来分析判断应用软件方面的问题。 2.只有一个基本的操作系统环境(可能是卸载掉所有应用,或是重新安装一个干净的操作系统),然后根据分析判断的需要,加载需要的应用。需要使用一个干净的操作系统环境,是要判断系统问题、软件冲突或软、硬件间的冲突问题。 3.在软件最小系统下,可根据需要添加或更改适当的硬件。比如:在判断启动故障时,由于硬盘不能启动,想检查一下能否从其它驱动器启动。这时,可在软件最小系统下加入一个软驱或干脆用软驱替换硬盘,来检查。又如:在判断音视频方面的故障时,应需要在软件最小系统中加入声卡;在判断网络问题时,就应在软件最小系统中加入网卡等。 最小系统法,主要是要先判断在最基本的软、硬件环境中,系统是否可正常工作。如果不能正常工作,即可判定最基本的软、硬件部件有故障,从而起到故障隔离的作用。最小系统法与逐步添加法结合,能较快速地定位发生在其它板软件的故障,提高维护效率。 (三)逐步添加/去除法 1.逐步添加法,以最小系统为基础,每次只向系统添加一个部件/设备或软件,来检查故障现象是否消失或发生变化,以此来判断并定位故障部位。 2.逐步去除法,正好与逐步添加法的操作相反。 3.逐步添加/去除法一般要与替换法配合,才能较为准确地定位故障部位。 (四)隔离法 是将可能妨碍故障判断的硬件或软件屏蔽起来的一种判断方法。它也可用来将怀疑相互冲突的硬件、软件隔离开以判断故障是否发生变化的一种方法。 上提到的软硬件屏蔽,对于软件来说,即是停止其运行,或者是卸载;对于硬件来说,是在设备管理器中,禁用、卸载其驱动,或干脆将硬件从系统中去除。 (五)替换法 替换法是用好的部件去代替可能有故障的部件,以判断故障现象是否消失的一种维护方法。好的部件可以是同型号的,也可能是不同型号的。替换的顺序一般为: 1.根据故障的现象或第二部分中的故障类别,来考虑需要进行替换的部件或设备; 2.按先简单后复杂的顺序进行替换。如:先内存、CPU,后主板,又如要判断打印故障时,可先考虑打印驱动是否有问题,再考虑打印机连线是否有故障,最后考虑打印机或并口是否有故障等; 3.最先考查与怀疑有故障的部件相连接的连接线、信号线等,之后是替换怀疑有故障的部件,再后是替换供电部件,最后是与之相关的其它部件。 4.从部件的故障率高低来考虑最先替换的部件。故障率高的部件先进行替换。 (六)比较法 比较法与替换法类似,即用好的部件与怀疑有故障的部件进行外观、配置、运行现象等方面的比较,也可在两台计算机间进行比较,以判断故障计算机在环境设置,硬件配置方面的不同,从而找出故障部位。 (七)升降温法 在上门服务过程中,升降温法由于工具的限制,其使用与维护间是不同的。在上门服务中的升温法,可在用户同意的情况下,设法降低计算机的通风能力,靠计算机自身的发热来升温;降温的方法有: 1.一般选择环境温度较低的时段,如一清早或较晚的时间; 2.使计算机停机12~24小时以上等方法实现; 3.用电风扇对着故障机吹,以加快降温速度。 (八)敲打法 敲打法一般用在怀疑计算机中的某部件有接触不良的故障时,通过振动、适当的扭曲,甚或用橡胶锤敲打部件或设备的特定部件来使故障复现,从而判断故障部件的一种维护方法。 计算机日常清洁的注意点: 灰尘是计算机的杀手,日常生活中很多计算机故障是由于机器内灰尘较多引起的,这就要求我们在日常生活中多注意计算机的清洁除尘,防患于未燃。在进行除尘操作中,以下几个方面要特别注意: 1.注意风道的清洁 2.注意风扇的清洁。风扇的清洁过程中,最好在清除其灰尘后,能在风扇轴处,点一点儿钟表油,加强润滑。 3.注意接插头、座、槽、板卡金手指部分的清洁。金手指的清洁,可以用橡皮擦拭金手指部分,或用酒精棉擦拭也可以。 插头、座、槽的金属引脚上的氧化现象的去除:一是用酒精擦拭,一是用金属片(如小一字改锥)在金属引脚上轻轻刮擦。 4.注意大规模集成电路、元器件等引脚处的清洁。清洁时,应用小毛刷或吸尘器等除掉灰尘,同时要观察引脚有无虚焊和潮湿的现象,元器件是否有变形、变色或漏液现象。 5.注意使用的清洁工具。清洁用的工具,首先是防静电的。如清洁用的小毛刷,应使用天然材料制成的毛刷,禁用塑料毛刷。其次是如使用金属工具进行清洁时,必须切断电源,且对金属工具进行泄放静电的处理。 用于清洁的工具包括:小毛刷、皮老虎、吸尘器、抹布、酒精(不可用来擦拭机箱、显示器等的塑料外壳)。 6.对于比较潮湿的情况,应想办法使其干燥后再使用。可用的工具如电风扇、电吹风等,也可让其自然风干。 7.液晶显示器的清洁:擦拭液晶显示器屏幕尽量不要使用酒精或其它化学溶剂,因为屏幕表面出厂时涂有一层保护膜,使用化学溶剂的话反而会造成损伤,所以建议用无尘布稍稍蘸一些清水擦拭。 计算机硬件论文:计算机硬件故障管理论文 摘要:在不同类型课程的课堂教学中,合理应用多媒体技术可以提高课堂教学的效果,提升教学质量。本文介绍了我院如何将多媒体技术应用于理论型和实践型课程的教学中。 关键词:多媒体技术;课堂教学;教学工具 1多媒体教学工具 课堂教学中教学工具必不可少,在多媒体教学的研究中,常常强调多媒体课件与电子教案这两重教学工具的区别。其中电子教案是将教学内容提纲挈领地以幻灯片的形式展现给使用者,通常用PowerPoint开发,用光盘或网络服务器存储。它的最大优点在于开放性好,教师在拿到范本后可随意修改,满足不同层次、不同类型的教学需要,受到广大教师的欢迎;而多媒体课件又称CAI课件(CAI,英文ComputerAssistedInstruction的缩写,可译为计算机辅助教学系统)是可以单独运行的教学软件,通常用专用的开发工具开发或者直接用高级语言编程,主要目的是用动画、仿真等技术讲解课程中的重点和难点,强调教学方法与教学策略,辅助教师和学生完成教学任务,提高教学效果。在实际的应用中,它们都是多媒体教学的有力工具。 2计算机课程的分类 2.1根据专业性分类 根据课程是否为计算机专业的课程可分为:非计算机专业课程和计算机专业课程。 非计算机专业课程一般指计算机基础科学,包括计算机概论、软硬件、信息安全、数据库、网络、计算机应用、程序设计语言、软件工程、多媒体、信息检索等领域的基础内容。重点在于日常生活中计算机的普遍应用的各个方面,在有些高校分为两个阶段(计算机文化基础,计算机技术基础)介绍。 计算机专业课程包括数据结构、离散数学、计算机组成原理、体系结构、操作系统、计算方法、编译原理、人工智能、计算机网络、软件工程、计算机图形学、多媒体技术、计算机辅助制图等课程,重点在于对计算机领域各个方向的专业知识介绍。 2.2根据学科性分类 对于计算机专业课程而言,根据课程内容所属的二级学科可分为系统结构、软件与理论、应用技术三大类。 系统结构类课程包括计算机组成原理、单片机、计算机系统结构、微机原理、接口技术、计算机系统性能分析、计算机系统设计、计算机结构仿真、操作系统设计与分析、数字信号处理、ASIC设计技术、可编程逻辑器件的程序设计等。 软件与理论类课程包括程序设计语言原理、程序设计方法学、面对对象程序设计、计算方法、软件工程、数据挖掘、算法分析与设计、密码学与安全计算理论、可计算与计算复杂性理论、数据库技术、数理逻辑、数据安全与保密技术、人工智能与知识工程、计算机网络工程、计算智能等。 应用技术类课程包括:电子商务、多媒体技术及应用、Internet技术及其应用、网络管理与维护、网络安全、WEB系统开发、ASP编程、计算机图形学、图像处理与分析、计算机辅助软件工程(CASE)、系统仿真、人机界面与虚拟环境技术、数据挖掘、智能接口与控制等。 2.3根据理论性分类 根据课程偏重于理论还是实践可分为:理论型、实践型、理论与实践结合型。 理论型课程指课程内容偏重于理论介绍与分析,包括的课程有:离散数学、微机原理、计算机组成原理、计算机系统性能分析、程序设计语言原理、程序设计方法学、数理逻辑、计算方法、编译原理、人工智能、密码学与安全计算理论等。 实践型课程指课程内容偏重于实际操作与应用,包括的课程有:网页制作、图形制作、动画制作、计算机辅助制图、图像处理与分析、网络管理与维护、网络安全、WEB系统开发、ASP编程、计算机结构仿真、系统仿真、人机界面与虚拟环境技术等。 理论与实践结合型包括:汇编语言、数据库原理与应用、软件工程、数据挖掘、计算机图形学、数字信号处理、计算机网络工程、可编程逻辑器件的程序设计等。非计算机专业课程一般属于理论与实践结合型。 在研究多媒体技术在课堂教学中的应用时,相对来说,以上三种常用的分类方法中按专业性区分时,课程性质不够明确;按学科性区分时,涉及课程不够全面;而按理论性分类的方式基本区分了所有计算机课程的性质,适合于研究多媒体技术在课堂教学中的应用。 3多媒体技术的应用 3.1理论型课程 对于理论型课程,完全依靠教师在课堂上的讲解也是可以将知识传授给学生的,因为在没有引入多媒体之前,传统的授课方式就是讲解。在讲解中,教师为了把一些抽象的概念、难懂的重点讲清楚,往往借助挂图、模型等比较直观的教具来实现,这些教具在课堂教学中起到了很大的作用。但是挂图仍然不够形象,而模型制作会花费教师大量时间,还有像化学反应等瞬间效果不能持续。对于这些问题的解决,促使多媒体技术在理论型课程的教学中日益广泛的应用。在课堂上由多媒体技术辅助教师,将教师难以用语言描述清楚和在难以以实物演示的抽象难懂的重点、难点,跨越时间与空间,形象、生动、有趣地向学生展现,更有利于学生理解,提高教学效率和效果。 例如在介绍计算机的发展史时,教师可以先利用多媒体中的图片素材来展示世界上的第一台计算机的外观,因为它是庞大的,与当前使用的微机完全不同,教师不可能用语言描述和实物展示使学生对世界上第一台计算机印象深刻;接着可以使用多媒体中的视频素材来介绍计算机发展的四个阶段,继而引出这四个阶段的实质区别在于计算机所使用的电子元件不同;然后可以利用演示软件的功能,通过缩放、旋转等一系列功能,将电子管、晶体管、集成电路、大规模集成电路这四个发展阶段的电子元件的构造和特点展现给学生。也许有人会说,对于以上知识的传授,我们似乎用挂图和文字也可以达到效果。的确,用挂图可以让学生了解世界上第一台计算机,知道各种电子元件,对于非计算机专业的学生也许就足够了,但是作为计算机专业内容的一部分,对于计算机的发展史,不仅仅是让学生认识世界上第一台计算机,认识各种电子元件,还要让学生能够掌握计算机在不同阶段使用的电子元件的构造和实质的区别,为计算机产业的发展打下良好的理论基础,这也是使用多媒体技术辅助理论教学的优势所在。 又如计算机硬件故障检测时,往往会给学生讲授通过声音判断故障来源,例如在AMIBIOS中:一短声表示内存刷新失败,内存损坏比较严重;四短声表示系统时钟出错,维修或更换主板;六短声表示键盘控制器错误;一长八短声表示显示测试错误,显示器数据线松动或显卡未插牢;一长九短声表示主板FLASHRAM或EPROM(BIOS损坏)错误;不停的响(长声)表示内存没有插牢或者损坏;不停的响(短声)表示电源、显示器和显卡未连接好;等等。那么什么是长声,短声又是怎样的呢?不是个个教师都会用嘴发声来模拟的,也不可能破环性的让计算机产生故障,这个时候多媒体中的声音元素正好就发挥了他的强大作用。教师可以把以前或实验机器出故障时的短声和长声录制下来在课堂上播放,这样学生就可以分辨长声、短声,进而判断计算机的故障。这是传统的“粉笔加黑板”以及挂图、模型等教具不能实现的,在这里声音元素的应用必然提高教学效率和效果。 3.2实践型课程 对于实践型课程,与理论型课程相比较而言,可以说在课堂教学中没有多媒体技术的应用,课程是无法正常进行的,更谈不上提高课堂教学效果,提升教学质量了。随着计算机技术的发展,各种各样的开发工具和软件日益专业化,在计算机课程中根据不同层次不同目标的需求,不可避免地要讲授一些开发工具的使用和软件的操作,传授这些知识的课堂教学,离开多媒体的应用,课堂教学寸步难行。首先,一般开发工具和软件的安装使用,需要多媒体计算机作为硬件平台,没有多媒体计算机,开发工具和软件将无法使用;其次,一般开发工具通过程序编写生成一些实际的界面、图形、图像等各种各样的结果,这些结果的展示离不开多媒体设备,一般软件的操作过程更需要多媒体设备的连续使用才能保证学生掌握操作方法好技巧。 例如在可视化开发工具VisualBasic(简称VB)课程中,要解决一道习题:创建窗体,在其上实现通过输入半径控制得到圆面积。在这道习题中,教师在课堂教学中,首先要向学生展示窗体、文本框、按钮这三种不同的对象和控件它们各自的外观形态和属性;其次要指出编写程序的位置,讲明为什么在此位置编写;接着给出具体实现的程序代码,并运行调试程序;最后,演示程序的运行过程和结果。在这四个步骤的具体实施过程中,每个步骤都离不开多媒体设备和多媒体技术的具体应用,窗体、文本框、按钮、编程的位置,这些都不可能用语言来描述清楚,程序的编写、运行、调试、结果的显示也都依赖计算机软件的实际操作。 又如在动画制作课程中,讲到形状渐变时,如果没有多媒体技术的应用就不会有形状渐变的产生。在形状渐变的具体制作过程中,只需要在两个关键帧中绘制原始形状对象和目标形状对象,然后创建形状渐变,而中间的渐变帧由软件本身经过一系列的计算自动生成,这些渐变帧反应了形状的逐渐变化过程,其中的每一帧都根据各自所处位置包含在这一阶段由软件自动生成的具体形状对象。形状渐变由多媒体软件产生,变化过程由多媒体设备展示,在这一过程中,多媒体的应用尤其重要。尤其是对于两种不同形状对象之间需要设计形状渐变时,形状的变化过程更加需要使用多媒体设备展示出来,供学生对这一渐变过程进行深入的理解。 3.3理论与实践结合型课程 无论是计算机专业还是非计算机专业课程中理论与实践结合型课程都具有理论的知识和实际的应用紧密结合的特点,在这种类型的课程中,多媒体技术的应用同时具有在理论型和实践型中应用的特点,不仅能够辅助教师准确清楚的表述概念,而且能够将理论知识的应用效果生动的表示出来,为理论与实际相结合提供了牢固的基础。 例如在介绍Excel软件中的公式及应用时,教师往往先介绍什么是公式,公式由哪些成分组成,接着介绍公式在Excel中的作用是什么,然后介绍公式在Excel中的使用方法,最后给出实际应用的例子。而在具体实例的讲解中,就需要先通过理论分析,再进行实际的验证。假设给定公式E3=$A1+B$1,它表示E3单元格的结果由A1和B1单元格中的值相加得到,那么复制E3单元格直接粘贴到F4时,F4中的结果是什么,它的公式又怎么表达呢?对于这个问题,解决时可以先根据绝对引用和相对引用的原理,确定F4单元格的公式中应为A2和C1的值相加,这是理论的分析,然后通过在Excel中实际的复制、粘贴操作,看到单元格的结果和其中的公式,以验证理论分析;反过来,也可以先在Excel中通过实际的复制、粘贴操作,看到单元格的结果和其中的公式,然后分析推断绝对引用和相对引用的应用规律,这两个方向的理论与实践相结合正是通过应用多媒体技术来达到。 又如对于数据库的查询功能,有学生成绩表(表1)和学生基本信息表(表2),通过这两个表查询籍贯为“山西太原”的学生的成绩,理论上应该得到如表3的查询结果表,当然这是理论的结果,实际实现查询结果时就需要用特定的形式来表示,就是用编程语言了实现。比如使用VisualFoxPro程序设计语言实现,如果仍然以表格形式来显示,那么这种特定的形式是否可以按照设计正确显示出来,也就是说编写的程序是否正确呢,就需要进行调试了。在运行调试的过程中,每一条语句的作用都要通过多媒体设备演示给学生以供理解,这样学生才能够不仅知道怎样写,还知道为什么这样写,是否可以用其他的方法,真正做到举一反三,学以致用,这也正是多媒体技术应用的效果。 4结束语 多媒体技术与计算机课程的课堂教学关系密切,多媒体技术应用于计算机课程的课堂教学,已体现出其辅助理论教学、形成实践教学的优势。随着素质教育的不断深入,其应用也必然更加深入,如何更加合理的利用多媒体技术组织课堂教学,继续提高课堂教学效果,提升教学质量,是进一步研究工作的重点。 计算机硬件论文:硬件维护方法计算机硬件论文 (1)CPU的维护 CPU,又称中央处理器,是计算机的优秀部件。一般情况下CPU自身的故障率很低,这个部件一定要保证散热良好。如果散热性不好,很容易出现计算机重启,系统死机的情况。因此,我们要为CPU配备质量过关的风扇,一旦电脑频繁出现死机,重启的情况,我们可以首先检查CPU的风扇是否运转正常。 (2)硬盘的维护方法 硬盘是计算机储存数据的设备,我们在使用硬盘时,要注意硬盘的防震。我们不要在震动的环境下使用硬盘。当我们搬动计算机时要重点保护计算机的硬盘,可以用泡沫或者海绵将其包好,减少震动。尽量不要使硬盘靠近有磁场的地方。此外还因为硬盘中的资料对我们很重要,所以我们应该适当的做好备份。以免数据丢失,给我们造成重大的损失。 (3)内存的维护方法 内存在计算机中的作用非常大,一台计算机运行的快慢,在很大程度上和计算机的内存有密切的关系。尘土是对计算机内存的一个重要威胁,我们常时间的使用机器,内存条会发生氧化,这是因为内存条金手指与适配器见镀上的是铜箔而不是金,所以很容易氧化。我们可以用橡皮定期对氧化层进行处理。由于计算机更新很快,内存条在升级的时候,尽量选择与原来一样的内存条,这样可以避免系统的不兼容性,保障系统运行的稳定。 (4)光驱的维护方法 光驱是外部数据读取的窗口,里面的光驱头是敏感部件,很容易损坏。所以,我们在放光盘的时候要注意轻缓进行,不放有损坏的光盘。当光盘使用完毕后,要及时退出,不要长时间放到光驱中。光驱要定期运行一下,防止出现老化现象。 (5)显示器的维护方法 在计算机设备中,显示器的作用非常大。显示器在日常的保养中要注意不能潮湿,要经常保持清洁。其次,显示器不要频繁的开关。有时候显示器会发黄或发黑,这就是灰尘侵袭的原因,我们可以用电脑专用的清洁剂和抹布处理。 (6)鼠标的维护方法 鼠标应用很频繁,是电脑中教容易出现故障的设备。我们使用鼠标时不能用力的点击。注意光板的清洁,避免污染物遮挡光线,影响鼠标的感光性。平时我们使用鼠标时最好配备一个鼠标垫,这样可以减少与桌面的摩擦,还可以减少污染。鼠标一旦损坏,我们建议还是更换,不要自己修理。 (7)键盘的维护方法 键盘在使用的时候我们要防止出现腐蚀和短路的现象。在日常使用时,键盘很容易被液体等污染物污染,我们弄脏键盘后要及时清理,键盘进行更换时,一定要关闭计算机,不要随易插拔。如果在没有关机的状态下对键盘进行操作,容易损害键盘,严重的还会损坏计算机其它部件。 (8)结语 综上所述,在科技飞速发展的今天,计算机作为日常工作生活的辅助工具,重要性逐渐上升。对于计算机来说,人们往往只重视软件的维护,而硬件的维护常常被我们忽略。为了最大限度的避免硬件故障给我们带来的麻烦,我们要采取科学的硬件维护方法,延长计算机的使用寿命,让它更好的为我们服务,本文提供一些日常的计算机维护原则和方法,希望能给大家带来一些指导。 作者:杨铭 单位:吉林电子信息职业技术学院信息技术学院 计算机硬件论文:应用软件与计算机硬件论文 1硬件部分 由主机(cpu,存储器)、外部设备(输入设备,输出设备、外村)构成,而cpu是由寄存器,运算器,控制器组成。(1)输入设备(InputDevice)的作用是把计算机操作用户将需要的各种外部信息输入并经操作系统转化为计算机能识别的二进制数据送到相应的存储器中保存。用户与计算机之间的沟通,输入设备是第一位,它是人给电脑的指令设备,也是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要设备之一。(2)输出设备(OutputDevice)就是用于接收计算机数据的输出显示、打印、声音、控制设备操作等。也是把各种计算结果数据或信息以数字、字符、图像、声音等形式表示出来,简单的说输出设备就是接收数据后,显示给人的设备。(3)存储器(Memory)计算机系统中的记忆设备,好比人的大脑,用来存放相应程序和用户数据。计算机中全部信息,包括输入的数据、计算机运行程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。(4)控制器(Controller)的职能是控制和协调整个计算机的动作。 2软件系统部分:分为系统软件和应用软件 (1)系统软件。对计算机和其外部设备进行协调和处理及控制,并支持相关应用软件开发和正常运行的系统,其不需要用户进行相应操作及干预的集合,它的主要功能是监控,调度和维护计算机系统;对计算机系统中各个独立的硬件进行管理,使得这些设备可以正常工作。各种应用软件的运行都需要一些共同的基本操作,例如都要从输入设备中取得相应数据,向计算机的输出设备送出数据,然后向外存写数据,从外存中读数据,对数据的常规管理,等等。这些基础工作也要由一系列指令来完成。人们把这些指令集中组织在一起,形成专门的软件,用来支持应用软件的运行,这种软件称为系统软件。(2)应用软件。是用户为了某一相应的目的而有专业计算机从业者专门编制的软件,较常见的如:a.用户信息管理软件,主要是用于输入、存储、修改、查询各种信息,如认识管理软件、银行管理软件等等。b.对办公文字处理软件,主要用于单位、公司等用户输入、储存、修改、编辑、打印文字材料等,例如office软件、wps等,如表1。 3计算机硬件与软件之间的关系 计算机硬件是软件的载体,他们相互依存,缺一不可,简单的说如果只有计算机硬件而无软件的话,其是无法运行的一个裸机,具体的说:(1)硬件(Hardware):简单的说计算机中用户可以直视看到的东西一般都是硬件。(2)软件(Software):是指计算机系统中的程序及其文档,协助计算机硬件能运行的一些指令,已达到用户追求的结果。(3)一个完整的计算机系统,如需正常运行,需要硬件和软件相互配合,如果硬件是软件赖以工作的物质基础,那么软件是硬件工作的精神基础。计算机系统必须要配备完备的计算机软件系统才能正常发挥相应的状体,且充分发挥其计算机硬件的各种功能。没有安装操作系统软件的计算机是裸机,没有使用价值。硬件的功能无法实现得不到发挥。(4)其实计算机硬件和计算机软件没有详细的区别划分或者说是严格的界线吧,科技快速发展的今天,在许多情况下,计算机的一些功能既可以由硬件实现,也可以由软件来实现。因此,硬件与软件在一定意义上说没有绝对严格的划分。有操作系统软件,但是没有计算机硬件就无法运行,操作就无从谈起。没有操作系统的支持,其他任何应用软件更是无法应用。(5)硬件和软件同步发展。计算机软件随着计算机硬件技术的快速发展及频繁的更新换代而发展,而软件的不断开发、完善又促进硬件的快速更新,两者相成相辅的作用,使得他们共同快速的进步。 4计算机硬件与软件未来的关系 在文明社会不断进步中,科技越来越发达,计算机未来将会朝着体积小、能耗低、速度快、存储容量大、等方面不断进步,软件方面会提供更便捷、更智能的体验与服务,总而言之:计算机硬件与软件的功能会在未来不断强大,相应的范围也会更加广泛、当然,用户体验的时候稳定性会更高、使用的时候更方便。未来,计算机的硬件与软件可能不再区分的那么明显,甚至可能会发生更大的变化,相互融合,再无分彼此。在硬件的发展会更加的人性化,我们应当对计算机的未来充满信心,社会和科学技术的不断进步将会大大的促进计算机的全面发展,也会促进计算机应用的飞速发展。所以,我们不妨将目光放的长远一些,更加注重未来的计算机的形态,应用,以及硬件与软件的联系与区别,以现在的发展对未来的计算机发展的影响做出合理的推测,使计算机更好的为人类服务,同时更好的加快计算机的发展。 作者:余倩 夏玲 计算机硬件论文:课堂教学计算机硬件论文 1课前备课 在教学中更多的是以分组教学方式来进行,这样能够有效对所有学生进行较为合理的划分学习小组,然后根据每一组学生的特点来为他们选择不一样的学习目标和方法。比如说在我校教材《计算机硬件技术基础》第十章计算机网络硬件的教学中,可以让一些胆小、不敢剪线、怕做错的同学能够学会制作网线,能够敢于尝试,在课堂上需要它们认真观察老师制作的每一个细节;对于知道网线制作过程但是网线不通的学生,为了能够提高他们制作网线的成功率,则需要他们认真检查自己制作的每一个细节;另外,对于会做双绞线、但对传输介质了解少的同学,为了让他们了解更多的介质及其应用,可以让他们上网搜索。其次,从教师的方面来看,要求计算机教师必须要充分掌握与教学内容相关的知识,无论是计算机硬件的一个技术参数还是区域价格,教师都要了如指掌,就以我校教材《计算机硬件技术基础》第四章存储系统中的硬盘教学为例,教师不仅要对教材上的内容非常熟悉,还要自己去网上了解硬盘的一些品牌和技术参数,每一中技术参数的作用又是什么等这一类的相关问题。在课堂上计算机教师向学生展现出自己知识渊博的一面,不仅可以在学生心目中树立起高大的形象,还可以让学生对教师产生信任,从而可以让学生认真上好每一节课。另外,计算机教师在备课时,还需要注意在教材方面的备课。在这里,教材并不是指在上课时老师和学生运用的书,也就是学校教材,而是说只要是与所教的知识相关的资料都能够把它看做是教材的一部分,大多数人都称之为教学素材,也正因如此,这些资源的价值往往受不到重视。 2课堂实施 在做好充分的课前准备后,就是进行课堂实施,这是一个非常重要的环节,教师在进行课堂实施时同样也要从几个方面来进行。第一,要把上课所需要的教室准备好,在学生进入教室上课前,教师应当提前对教室进行检查,是否存在坏的设施,还需要保持教室的整洁以及通风,注意学生的仪表和精神面貌,让学生可以在安全、干净的环境中放心、轻松地学习。第二,在备课阶段已做好了分组的准备,在进入课堂后需要快速建立学习小组并且选定小组的组长,组长在学习小组中起着十分重要的作用,是不可或缺的,组长必须引导或是指导学习的任务,由此可见,在选择组长时除了要考虑课堂的教学内容,还需要把学生对计算机硬件的基础考虑进来。第三,课堂教学其实就是教师把知识传授给学生的过程,然而计算机硬件课堂教学对于学生来说太过枯燥、乏味,无法引起他们的兴趣,所以计算机教师在课堂教学中必须把学生做为主体,让学生能够依照小组的学习目标自主对知识进行探索,而教师在一旁则起到的是辅助作用,可以让学生对硬件进行观察,对需要操作的部分进行清楚的示范。在这里,还是以我校教材《计算机硬件技术基础》第十章计算机网络硬件的教学为例,在课堂教学的过程中,教师可以先向学生展示双绞网线的样子让学生仔细观察,然后向学生示范如何制作双绞网线,在这过程中,教师必须对一些常识以及在制作过程中需要注意的细节问题进行详细的讲解,然后再让学生通过小组的方式进行制作双绞网线,最后把作品交给教师,由教师来进行通信测试。第四,教师在课堂临近结束时要对课堂内容及过程进行小结。计算机硬件课堂教学的小结并不和传统的课堂教学小结一样,它不是对课堂中所学到的知识点进行总结,而是让学生来表达在课堂中学习交流以及制作的心得体会,通过总结教学的内容以及制作技巧将其运用到实际生活中,帮助学生解决一些问题,能够让学生了解学以致用的乐趣。另外,为了能够提高计算机硬件课堂教学的有效性,在硬件课堂教学中需要融入德育渗透,这是十分必要的,那么我们就以我校教材《计算机硬件技术基础》中有关防火墙的知识教学为例。由于受到条件的限制,学生想要接触到价值较高的防火墙硬件是不可能的,这也就导致课堂教学枯燥、乏味,学生在学习时困难重重,课堂无法吸引学生,使得学生容易在课上睡觉。应用德育渗透其实可以将网络犯罪作为开头,向学生讲述一些攻击国防、银行、企业网络的案例,让学生得到遵纪守法的教育,从而防止网络犯罪。然后告诉学生,想要防止这些网络攻击,就可以运用到本节课所学习的内容,从而可以自然地将防火墙引入课堂中。德育渗透能够吸引学生的注意,激发他们的好奇心以及求知欲,能让整堂课可以不知不觉完成,调动学生的主动性。 3结语 计算机硬件课堂教学能够提升学生的实践能力,帮助学生培养他们的创新能力,更能够让他们增强竞争意识,起着十分重要的作用,但是由于计算机学科的飞速发展,传统的计算机硬件课堂教学已经无法适应这样的发展,所以必须打破传统,提高计算机硬件教学的有效性。除了在文中提到的课前准备和课堂实施,教师还需要在课后对教学进行评价以及反馈,它能够帮助提高计算机硬件教学的有效性,不仅只是对学生的测评,还能够刺激学生的学习动机,是对学生学习过程的评价。要想提高计算机硬件课堂教学的有效性,教师必须从多方面入手,只有这样才能够做得更好。 作者:何育霖 单位:广西河池市巴马县职业教育中心
包装设计毕业论文范文:品牌包装设计毕业论文 品牌包装设计应从商标、图案、色彩、造型、材料等构成要素入手,在考虑商品特性的基础上,遵循品牌设计的一些基本原则,如:保护商品、美化商品、方便使用等,使各项设计要素协调搭配,相得益彰,以取得最佳的包装设计方案。如果从营销的角度出发,品牌包装图案和色彩设计是突出商品个性的重要因素,个性化的品牌形象是最有效的促销手段。 (一)包装图案的设计 包装图案中的商品图片、文字和背景的配置,必须以吸引顾客注意为中心,直接推销品牌。包装图案对顾客的刺激较之品牌名称更具体、更强烈、更有说服力,并往往伴有即效性的购买行为。它的设计要遵循的基本原则: 1.形式与内容要表里如一,具体鲜明,一看包装即可知晓商品本身。 2.要充分展示商品。这主要采取两种方式,一是用形象逼真的彩色照片表现,真实地再现商品。这在食品包装中最为流行,如巧克力、糖果、食品罐头等,逼真的彩色照片将色、味、型表现得令人搀涎欲滴;二是直接展示商品本身。全透明包装、开天窗包装在食品、纺织品、轻工产品中是非常流行的。 3.要有具体详尽的文字说明。在包装图案上还要有关于产品的原料、配制、功效、使用和养护等的具体说明,必要时还应配上简洁的示意图。 4.要强调商品形象色。不只是透明包装或用彩色照片充分表现商品本身的固有色,而是更多地使用体现大类商品的形象色调,使消费者产生类似信号反映一样的认知反映,快速地凭色彩确知包装物的内容。例如万宝路烟盒上身采用暗红色,下身是纯白色,色彩搭配醒目、突出,使人联想到西部牛仔的阳刚之气。烟盒上方饰有烫金的菲利浦 #8226;莫里斯公司的标志:两匹骏马护卫着一顶金色王冠,再加上黑色的Marlboro商标,更使人觉得万宝路气度不凡。 5."石门家族"式的包装,要将其重点体现在包装的主要展销面。凡一家企业生产的或以同一品牌商标生产的商品,不管品种、规格、包装的大小、形状、包装的造型与图案设计,均采用同一格局,甚至同一个色调,给人以统一的印象,使顾客一望即知产品系何家品牌。 6.要注意功效设计。包装图案中的功效设计主要表现在以下方面: ①保护性能设计,包括防潮、防霉、防蛀、防震、防漏、防碎、防挤压等。 ②方便性能设计,包括要方便商店陈列,销售;方便顾客携带、使用等。 ③推销性能设计,即无需销售人员的介绍或示范,顾客只凭包装画面文图的"自我介绍"就可以了解商品,从而决定购买。 包装图案的设计手法,则要求以其简单的线条、生动的个性人物、搭配合理的色彩等给消费者留下深刻的印象。以苏格兰威士忌酒中的皇家礼炮21为例。该酒是经过21年精心酿制而成的,用蓝、红、绿三种颜色的宫庭御用精制瓷瓶盛装,瓶身上刻有持剑跨马的圆桌骑士形象,品牌商标图案上有两架礼炮,并配有苏格兰威士忌协会颁发的21年酒龄的鉴定证明,整个包装显得典雅、富贵。以至于有的人喝完酒后,将酒瓶细心地收藏起来。 包装图案设计禁忌也是一个值得注意的问题。不同的国家和地区有不同的风俗习惯和价值观念,因而也就有他们自己喜爱和禁忌的图案,产品的包装只有适应这些,才有可能赢得当地市场的认可。包装图案设计禁忌可分为人物、动物、植物和几何图形禁忌几种。这里不多赘述。 (二)包装色彩设计 色彩在包装设计中占有特别重要的地位。在竞争激烈的商品市场上,要使商品具有明显区别于其他产品的视觉特征,更富有诱惑消费者的魅力,刺激和引导消费,以及增强人们对品牌的记忆,这都离不开色彩的设计与运用。 日本色彩学专家大智浩,曾对包装的色彩设计做过深入的研究。他在《色彩设计基础》一书中,曾对包装的色彩设计提出如下八点要求: 1.包装色彩能否在竞争商品中有清楚的识别性; 2.是否很好地象征着商品内容; 3.色彩是否与其他设计因素和谐统一,有效地表示商品的品质与份量; 4.是否为商品购买阶层所接受; 5.是否是较高的明视度,并能对文字有很好的衬托作用; 6.单个包装的效果与多个包装的叠放效果如何; 7.色彩在不同市场,不同陈列环境是否都充满活力; 8.商品的色彩是否不受色彩管理与印刷的限制,效果如一。 这些要求,在商品包装的色彩设计的实践中无疑都是合乎实际的。随着消费需求的多样化、商品市场的细分化,对品牌包装设计的要求,也越来越严格和细致起来。为了更准确地掌握不同种类商品包装色彩设计的不同要求,我们可以将生活消费品划分为三大类别,分别提出色彩设计的具体要求: 第一类,奢侈品。如化妆品中的高档香水、香皂以及女性用服饰品等;男性用如香烟、酒类、高级糖果、巧克力、异国情调名贵特产等。这种商品特别要求独特的个性,色彩设计需要具有特殊的气氛感和高价、名贵感。例如法国高档香水或化妆品,要有神秘的魅力,不可思议的气氛,显示出巴黎的浪漫情调。这类产品无论包装体型或色彩都应设计得优雅大方。再如,男人嗜好的威士忌,包装设计要有18世纪法国贵族生活的特殊气氛,香烟包装设计要求有一种贵族的气质感。健牌特(KENT)香烟的烟盒遍体为白色,一座白色的古城堡耸立在一片白色之中,再配以金光灿烂的"KENT"商标,会使人联想起古老的城堡里的贵族生活。骆驼牌(CAMEL)香烟盒的底色是淡黄色,暗喻广阔的沙漠。背景图案上的金字塔和棕桐树代表古老的东方,给人一种神秘的和原始的感觉。这类商品的包装都应给人一种高价名牌的感觉。国内的"茅台酒"、"五粮液"、"沪州老窖"、"中华烟"、"云烟"等极品包装,也在设计上开始向国际名牌看齐。 第二类,日常生活所需的食品,例如罐头、饼干、调味品、咖啡、红茶等。这类商品包装的色彩设计应具备两点特征:(1)引起消费者的食欲感;(2)要刻意突出产品形象,如矿泉水包装采用天蓝色,暗示凉爽和清纯,并用全透明的塑料瓶,充分显示产品的特征。目前国内这一类型的产品以广东的食品、饮料、矿泉水等较为成功。 第三类,大众化商品,如中低档化妆品、香皂、卫生防护用品等。这类商品定位于大众化市场,其包装色彩设计要求:(1)要显示出易于亲近的气氛感;(2)要表现出商品的优质感;(3)能使消费者在短时间内辨别出该品牌。 包装设计毕业论文范文:包装设计教学改革论文 【摘要】好的包装设计除了能帮助产品更好的进行销售,还能在一定程度上保护环境。随着社会经济和科技的发展,现代包装设计的发展一直处于不断创新阶段。创新也成为包装设计专业学生需要重点掌握的主要知识点之一,而如何提高学生的包装设计能力,使其更加具有创新性,符合时展的需要,首先就需要在教学中提高学生的动手能力。 【关键词】包装设计;创新;教学;动手能力 一、包装设计的演变 包装是从原始社会开始就存在的,它随着人类的进化、商品的出现、生产的发展等方面的变化而逐渐变化发展,每个阶段的包装都有自己的特点,随着人类社会的不断发展,我国大众普遍地将包装设计分为三个发展阶段:原始包装、传统包装、现代包装。现代包装的范畴是从工业革命开始的,此时的包装不仅仅只是为了运输或存储功能,它还起到了迎合市场的作用,是工业化社会和市场经济发展环境满足消费者对商品审美需要的关键。而随着进入20世纪,科技日新月异的发展,新材料、新技术的不断出现,各种不同材质的包装材料层出不穷,包装设计也与科技发展紧密地联合了起来,它包涵了物理、化学、人文、艺术等各方面,所以对于包装设计者而言,也提出了更加多样化的要求。针对这一市场发展趋势,重视包装设计专业的课程改革势在必行。 二、动手能力在包装设计教学中的重要性 随着教学改革的发展,学生的课堂主体地位越来越受到重视,学生的实践能力也成为学生需掌握理论知识以外的第二个重点项目。实践是检验真理的唯一标准,只有学生在依靠自身的实践能力过程中的创作设计,才能更好地使学生对包装设计的理论知识有更好的认识。当前,我国很多公司对包装设计专业的人才需求是有一定的作品和实践设计经验,因此充足的动手能力也有利于提高学生包装设计经验的总结,有利于其进入社会,更好地适应市场需求的要求。此外,教学过程中讲究“授之以渔”,包装设计专业更加注重学生的实用性和前沿性,如果学生实际操作能力更高,更容易在设计的时候考虑到材料与色彩、性能等各方面的结合,更加有利于学生从多个方面进行创作。 三、创新包装设计课程中学生动手能力的策略 1.设计灵活多变的教学方法。设计灵活多变的教学方法,利用多种教学模式提高学生的学习兴趣,会更加有利于提高学生的自主积极性,学生自身的对于艺术设计的学习积极性会更有利于学生的学习成果。具体来说,教师可以采用以下几种教学方法:(1)案例教学法。包装设计专业具有实践性强的特点,老师可以在授课过程中增加实践与理论的结合,通过在课堂中穿插成功的包装设计案例来丰富学生的思维,使学生能够更好地对案例和理论相互印证、相互理解,促进学生对于包装设计相关知识的理解能力和动手能力。(2)项目教学法。教师可以采用项目驱动的方式,设置师生共同完成的完整“项目”工作,例如,在学期末,教师可以通过某项社会实践项目布置项目作业。这样在暑假的过程中,学生们利用互联网与老师、同学多加交流,共同设计出一份满意的包装设计成果,这使得同学们的暑假变得更有意义的同时,也能够锻炼同学们的动手能力和协作能力。(3)成果展示法。每个阶段的课程结束后,老师可以通过将学生的优秀作品进行展览,对学生设计作品中的点睛之处圈点出来进行宣传,让同学们获得更多的优秀灵感,也鼓励同学们的动手积极性,鼓励同学们都做好榜样模范作用,激发动手动力。2.创造实践条件。为学生创造时间条件,通过获奖模式等设计比赛活动更有利于提高学生的创作热情,激发动手实力。教师及学校可以为学生多加创设实践条件,具体来说实践安排可以采取以下几种方法:(1)通过与包装设计公司、设计材料厂家进行产学合作通过与包装设计公司、设计材料厂家进行产学合作,有利于教师为学生安排实地实践考察,有利于学生直接参与到相关包装设计的辅助工作之中,通过感受优秀成熟设计人才的创作,并且亲身参与设计,更有利于提高学生的学习主动性和动手能力。同时,与设计材料厂家的合作也有利于学生对于加工工艺中的材料有更加实际的认识,有利于学生了解包装需求和性能的加工工艺对于包装设计的重要性。(2)通过引入比赛机制进课堂在教学改革的过程中,政府和企业都对学生的包装设计实践提供了创设了更多的条件。教师要时刻注重抓住这种机会,时刻掌握时下热门的包装设计比赛,并将比赛主题作为教学中的一个重要部分,促进学生通过多次的比赛经历,促进学生在市场调研、资料收集、手稿设计、完稿设计、评价设计等多个方面的动手能力,以此促进完整的实践体验,使学生不仅只是将包装设计作为一次练习,提高学生对于比赛的自信心,激发学生的动手兴趣性。 四、结语 包装设计是一个不断积累、演变、发展的过程,人们创造了多种形式,多种材质的包装,包装不仅反映着时代的变化,也影响着时代的前进。不同的时代对于包装设计有不同的标准,在教学的过程中,我们不能只立足于眼前,看重学生对于包装设计课本及理论知识的学习,更要重视学生实践能力的提高,使学生对包装设计有更全面的把握,创造出更加有包装文化品位、符合社会文化变迁要求中的包装设计。 作者:刘 露 单位:西京学院 包装设计毕业论文范文:高职院校包装设计课程教学论文 高职教育要面向市场需求,结合行业发展来培育新型人才。《包装设计》课程具有鲜明的特色,知识跨度大,与市场关联度紧密,加之课程综合性、实践性要求,对于传统的“教师讲、学生听”模式,难以突出学科动手实践能力。项目化教学法的引入,将实践项目作为贯穿课程教学内容的重要思路,通过项目目标、任务的明确,来细化分组、确定实训方案,并从包装设计的主体、策略上来突出项目教学的真实性,让学生专业技能得到锻炼,打破传统教学与行业发展脱节的弊病,实现了校内教育向校外的延伸,提升学生的职业素质水平。 一、《包装设计》课程项目化教学的特色 《包装设计》课程融合了技术与艺术,强调“教”“学”“做”兼修。在实训内容上,要体现包装印刷行业的岗位要求,将教学过程与岗位实操流程综合起来,让学生在掌握一定理论基础后,能够从实训实践中来强化相应的职业技能。高职《包装设计》课程项目化教学模式的应用,遵循了包装设计行业对高技能人才的培养要求,将包装工艺知识、包装设计软件、包装创意、包装材料、包装结构等内容,利用真实项目来深化校企合作,培养具备完整理论基础、拥有丰富设计经验的社会所需人才。对于项目化教学,其关键在于设置合适的项目。以无锡惠山泥人为例,从其典型的文化元素及旅游纪念品特色上,实现传统工艺向现代市场经济发展模式的转变与创新,既提升了传统工艺品的文化形象,又推进了惠山泥人传统工艺的传承与发展。比如在惠山泥人题材、造型方面的设计,来突显其装饰性、摆设功能,增强其“用”的功效;与惠山泥人大师展开产品包装设计开发,让学生从市场调查、产品包装定位、消费者需求分析等方面,来了解惠山泥人产品包装项目的设计背景,制定贴近市场消费群体需求的包装设计方案。现代网络的发展,利用设计任务平台,如威客网,通过互联网来实现知识、创意、技能转换为实际收益的方式,鼓励学生从中选择感兴趣的包装设计任务,并从动手实践中来体验学习、体会设计的乐趣。当然,在高职院校包装设计项目化实践教学中,还可以通过自主性、创意性虚拟命题方式,围绕包装设计行业需求,拉近学校教育与市场人才标准的距离,从包装思维、创意训练、技能挑战等方面来引入竞赛项目,挖掘学生的个性,让学生设计出符合市场需求的包装作品。 二、《包装设计》课程项目化实践教学要点 (一)进阶性 项目化实践教学的关键在于项目主题的选择,而项目主题又与项目目标及任务紧密相连,立足学科知识体系和学生认知、技能实际来确定项目主题。因此,项目设计难易度的确立具有综合性,在了解包装设计相关知识、理论、创意等知识点之后,可以导入基于纸质材料的工艺品包装设计项目,内容上涵盖纸盒的结构、纸盒的外观视觉元素设计、产品包装市场调研、设计定位、设计方案构思及包装实物制作与评价等部分。在学生了解容器造型设计理论后,可以导入非纸质材料的多种不同类商品的包装设计项目,着重从项目化实践中,启发学生多维度的设计构思,体会包装创意,熟悉商品包装设计工作流程等内容。 (二)真实性 对于项目化实践教学,一些教师倾向于模拟项目,事实上,对于广大学生,最关心的是对未来包装行业的了解,特别是期望从真实的项目包装设计实践中来体验。《包装设计》课程项目化设计,可以采用既定命题方式,明确具体商品来进行包装设计,也可以采用自由命题方式,结合项目要求、目标来引导学生“自主探究”。比如结合惠山泥人产品形象及包装设计主题,通过介绍惠山泥人的历史文化,从中来明确泥人包装的尺寸、规格、文字、品牌等信息,并要求学生设计出至少三种不同风格的泥人包装方案。在这个具体的包装设计项目中,学生从包装盒结构、造型款式、外盒文字、色彩、图形的搭配以及纸质材料的多种运用中,增强了包装设计趣味性与地域文化内涵,也从真实项目中感受到商品包装的现实价值。 (三)典型性与完整性 对于《包装设计》课程项目化教学设计,要注重项目的典型性与完整性要求。所谓典型性,就是要体现产品包装的普适性,突出包装设计的基本功能。所谓完整性,就是要从项目流程设计中再现实际项目内容,能够激发学生的思考,增进学生对包装设计项目的完整体验。包装设计的对象繁多,不同商品的包装设计要求也不尽相同。比如食品包装与药品包装,在包装材质选择上、包装创意构思上、包装设计手法上都具有差异性。《包装设计》项目化实践教学中,需要从不同类型商品的包装设计对比中,如大众化商品与奢侈品包装、小组间不同项目的包装设计与评比来拓宽学生的知识视野,鼓励设计创新。 (四)突出“渔”“鱼”兼顾 对于任何一种教学方式都要进行反思,项目化实践教学同样离不开教学评价与反思。所谓“渔”,即教育的方法,要遵循“实践、认知、再实践、再认知”的过程来养成。教师要授之以“鱼”,还要授之以“渔”,要从“授”中来发挥学生的自主性。在基础理论课程项目化教学中,要发挥教师的“引导”作用,而在实践技能项目化教学中,教师要让位于学生,激发学生的参与性,提高学生的自学能力。同时,在项目化授课过程中,教师要注重师生互动,从项目实施过程中来培养学生的逻辑思维能力、口述表达能力、动手实践能力、创新意识等素质,拓深项目化教学实效性。 (五)多维度、多元化考评 对于项目化实践教学,要统合不同的考查评价方法,尤其是建立多层次评价体系,来完成全面、客观、有效评价。在模拟类项目教学中,采用学生自评、互评和教师评价相结合,重在激发学生的参与性;在真实包装设计项目中,采用教师评价、行业评价以及参照企业标准来检验学生的设计水平,增进学生对自我、对设计行业的正确认知;在竞赛项目、参选项目实践教学中,除了教师评价、企业评价外,还要关注学生的职业素养评价。在考评内容上,既要关注项目设计提案、项目完成进度、完成质量(设计原创性、表现多样性、制作成果)、项目总结报告等评价,还要关注学生的自学能力、团队协作能力、解决问题的能力等。 三、以花生酥包装改良为例探析项目化教学 (一)花生酥传统食品旧款包装调查 花生酥是我国传统食品中的典型商品,在包装设计上缺乏现代意识,多以单一的色调、保守的结构造型、陈旧的创意思路、落后的印刷工艺,甚至非环保的包装材料居多,使其在市场竞争中面临着淘汰的窘境。包装设计工业的发展,为商家重塑产品理念,打造新的品牌提供了有效途径。 (二)改良包装市场定位 花生酥作为传统食品,在旧款包装设计上,尽管引入了名人代言方式,增强了品牌的形象与知名度,但在包装风格上,与市场其他品牌相比,缺乏个性与特色。因此,从提升花生酥包装设计的品牌效益上,一要塑造产品的新形象,增加企业文化附加值,突出企业的文化内涵。二要深挖花生酥的品质,从其百年来的发展历史上来细分消费群,从而在包装设计上体现不同的设计风格,以应对不同消费群的市场需求,打造花生酥这一传统食品的品牌活力。 (三)花生酥包装设计再造 根据项目化分组实践,第一小组在包装再设计上,将文化意旨作为突破点,积极挖掘花生酥的价值。融入企业发展历程,结合花生酥的营养价值,通过包装设计中的色彩、符号、线条、图案等表现元素,来传递浓郁的文化底蕴。在图形选择上,以传统剪纸手法刻画寿桃、寿星、仙鹤等“长寿”纹样,并配合“香浓美味、延年益寿”等字样,来增强包装主体与产品属性的关联性,隐喻花生酥能带给消费者多福、长寿、健康的美好祝愿。第二小组在包装设计上将传统制作工艺作为切入点,利用传统简笔线描手法来生动形象地展现传统花生酥的制作步骤,并配以简要的文字说明,既直观又形象,带给消费者丰富而独特的工艺文化体验。第三小组在包装设计上注重情感策略的运用,特别是利用现代设计对消费者多重感官的满足来增强消费者的情感认同。将包装图样按照幼年、少年、青年、老年四个生命阶段进行划分,分别绘制不同的插画来勾起人们对美味的甜蜜回忆;同时,在文字装饰上,以手写字体配以煽情的文案策划,激起消费者嗅觉、味觉、视觉、触觉的情感表达,进而产生购买欲望。第四小组在包装设计上将“绿色”理念作为重点,着力从生态设计、环保意识等理念来倡导绿色设计。在材料选择上,讲究节约与环保,尽量采用可降解材料,引导生态消费观,在保障食品包装基本功能、满足消费者审美诉求基础上,将情感设计与绿色设计达成平衡。如在包装造型设计模仿花生外形,在花生壳纹路中嵌入绿色、健康的文化,借助于包装的凹凸触感增强浮雕效果;另外,在产品包装延伸功能上,包装盒可以变作糖果盒、花生酥布袋可以作收纳袋使用,遵循了绿色循环、可重复利用的设计目标。《包装设计》课程与项目化实践教学模式的融合,在参照教学大纲的基础上,将项目任务作为激发学生参与实践的有效途径,各小组通过搜集、查阅资料,共同商讨设计主题与策略,并从制作成果中锻炼了动手能力,掌握了所学知识,培养了职业技能,实现了学校、企业、社会的紧密衔接,为学生适应未来职业岗位奠定了基础。 作者:吴锡平 单位:无锡商业职业技术学院 包装设计毕业论文范文:现代茶叶包装设计论文 摘要:茶文化在我国的历史长河中源远流长,经过几千年的发展和演化,已经完全融入现代民众生活之中,人们讲究喝茶品茶,不仅对茶叶自身的品质、口感有更加多元和高品质的要求,对茶叶的包装设计也更追求迎合现代的审美观念,在体现茶文化的同时,更能体现中国文化的艺术性设计。本文通过对中国传统图形在现代茶叶包装设计中的应用进行研究,发现其在所在领域的重要意义,旨在提高现代茶叶包装设计的设计水平,促进中华茶文化的继续弘扬和发展。 关键词:中国传统图形;现代茶叶包装;设计应用 茶,一种微苦回甘的饮品,几片树叶的故事,却是中国先人为我国的饮食文化添上浓墨重彩的一笔,历经千年的流转,在现代人们的生活中,也占有非常重要的地位,人们通过饮茶养生保健,通过品茶感悟历史的精华。茶在被人们的使用过程中,赋予了太多的实用意义和人文概念,人们为了给茶留有最新鲜的品质和口感,不断改良对茶叶的包装设计,便于对茶叶的保存和运输,在遥远的汉朝时期,茶叶经由丝绸之路走向了世界。现代人有着越来越高的生活品质追求,对茶叶的包装也更加重视起来,通过茶叶的包装来体现不同茶叶品种的内在口味和质感,通过包装来体现人们对茶文化的追求,通过包装来实现人们对茶清新而不失高雅的艺术追求。现代的茶叶包装设计在表现不失茶叶自身特色的同时,更能体现中国传统文化的张力,传统的图形和装饰文案都在被大量的运用其中,在激发消费者的视觉冲击力的同时,产生消费欲望,赋予茶叶本身更多的文化内涵,通过中国传统图形的运用,使现代的茶叶包装设计更加迎合茶文化的历史价值和实用价值,使更多的人了解茶,了解中国的茶文化。 1中国传统图形在现代茶叶包装设计中的应用意义 1.1弘扬中国传统文化 中国传统图像、图案设计多样,饱满圆润,装饰性极强却不失中国传统韵味,在很多的设计领域被广泛的运用,不仅起到极强的表现装饰效果,更体现了古老而辉煌的中华文明,是几千年来中华民族智慧的结晶,更是中国历史发展的见证。中国的传统图像形式多样,体现了不同地区的风土人情,有的结合古老的神话故事,有的借鉴了动物植物的美好寓意,形成多元丰富的设计图样。在现代的茶叶包装设计中融入中国传统图形的设计,更迎合中国传统的审美观点,同时又不失现代特色。通过对茶叶制品的流通和传播,增加了人们对中华传统文化的了解和感受,更大程度的弘扬了中国传统文化。 1.2弘扬了中国的茶文化 茶文化是中国传统文化的重要组成部分,在中国千年的历史发展进程中,被不断的弘扬和发展。旧社会的普通人家喝茶,达官显贵品茶,而今品茶喝茶已经走进了寻常百姓家,人们重视喝茶品茶,重视茶对人体养身保健的重要实用价值,重视饮茶背后的心境。茶叶的包装设计从最初的为了方便储存运输,到现在期望通过包装设计来体现茶叶本身的口味特色、产地区域的特色甚至其内在的品位和内涵。中国传统图形被运用到现代茶叶的包装设计中,便于对茶叶特色和品位的展示,比如:用传统水墨山水来进行黄山毛峰的包装设计,用意境缥缈的黄山山水来渲染茶叶的生长环境;用苏州园林的图案来进行碧螺春的包装设计,用苏州园林的清新雅致来体现江南风光的山清水秀,体现碧螺春清新淡雅的口感。这些独具匠心的设计运用,使人们在观茶品茶的同时,更能嗅到来自中国历史长河中的人文气息,对于中国茶文化的传播和发展有着重要的意义。 2现代茶叶包装设计中存在的问题 2.1缺少对茶文化的体现 随着现代设计理念的不断成熟,现代包装生产技术的不断提高,各种形式的茶叶包装被广泛的运用到茶叶的生产销售环节中,但是,从中也暴露出很多现代茶叶包装设计中存在的问题。多数的茶叶生产销售企业缺乏对茶文化以及中国传统文化的挖掘和利用,对茶叶实施包装销售,便于储存的同时,可以让消费者品尝到更又品质的优质茶品,卖方要在销售的过程中对茶文化进行适当的展示和体现,不要在茶品的包装环节,一味求异求新,盲目地以市场消费作为导向,而忽略了对茶文化和中国传统文化的挖掘,充分考虑到茶文化的人文因素,在考虑市场需求的同时,还要考虑到茶品自身,二者有机融合,充分利用包装的特点来展示茶品,对茶品的销售起到锦上添花的作用,而不要让消费者产生金玉其外败絮其中的感觉,那不利于茶文化的推广及茶产业的发展。 2.2缺少对茶叶包装设计的知识产权保护意识 目前,在我国众多的茶生产销售企业中,缺少对茶叶的知识产权保护意识和品牌意识,在对茶品的生产和销售时,缺乏对自主品牌的策划和宣传,没有对消费者的消费行为起到有效的引导作用,大多数的消费者买茶是只关注茶品的品种,如:大红袍、普洱、六安瓜片、黄山毛峰等,对茶品的品牌选择范畴却十分有限,只有企业加大对自身品牌的创建,保证茶叶销售的质量,打造让消费者信赖的茶叶品牌,对品牌的茶品进行系统的茶叶包装设计,让消费者通过图案或者文字就能识别可信赖的茶品品质,可以是一个商标图案,也可以是一个包装纹饰,就可以让消费者产生对茶及背后销售公司的信赖。各厂家追求对茶叶包装的推陈出新,最大可能地满足消费者追求品质的消费心理,却喧宾夺主,过度包装,忽略了消费者是要买茶,而不是买包装,不但造成了资源的浪费,还大大降低了消费者的重复购买欲望,不利于茶产业的可持续发展。 3中国传统图形在现代茶叶包装设计中的应用 3.1在现代茶叶包装设计中注重对中国传统图案的使用 现代茶叶包装设计者要在其设计作品中,对中国的传统文化及茶文化进行充分的挖掘,迎合消费者的现代消费心理,设计更多极具时代特征,又不失传统韵味的包装设计方案,在体现茶品品质的同时,重视茶叶包装的实用性。产品的包装在消费者进行产品的选择时会产生至关重要的影响,但并不意味着产品包装以追求高端、上档次来满足消费者的高品质消费心理,让消费者能够产生重复购买欲望的是真正有品质的茶叶,并且是能够适合茶品品质的包装设计。中国的传统图案融合了中国古人对于生活的美好向往,对各种图案的运用表达对生活美好的期望和祝福,更能体现茶文化的人文内涵。 3.2设计迎合现代审美需求的茶叶包装设计方案 中国的传统文化固然能够体现茶文化的人文气质,但是,在设计现代茶叶包装设计方案时,也要充分考虑了现代人的消费习惯和审美需求,充分利用不同的材质和材料,利用现代的生产技术对茶叶包装设计和现代的生活理念进行融合,在满足茶叶的包装储存等实用价值的同时,还能体现其内在的韵味和美感,才是现代茶叶包装设计的最高要求,能够让消费者在满足茶叶口味品质需求的同时,满足大众对茶文化及传统文化的心灵需求,使茶文化应用于生活,根植于生活,并且能焕发持久的生命力。 3.3加强知识产权意识和品牌意识,设计标签式的现代包装设计方案 茶叶的包装设计是茶叶品质的外在表现形式,现代人对生活品质的追求体现在生活和消费的各个方面,茶叶的生产者和销售者要树立茶叶品牌意识以及对包装设计方案的知识产权意识,对富有中国特色的传统图形大胆地运用和创新,设计出更多的体现茶文化、茶品质的标签、品牌标志或者包装纹饰,通过这些标新立异的图形就能够对消费者的茶叶消费行为起到引导作用,能够让消费者通过产品包装选择到有品质的好茶,而不是一堆漂亮的礼盒和纸筒,茶文化的继续发展必须能够有消费者作为文化的传播使者。 为了茶叶行业的长久发展,为了茶文化的弘扬,必须对现代茶叶的包装设计工作重视起来,结合茶文化、中国传统文化和现代艺术设计理念,设计出迎合消费者需求,且能体现茶叶品质及其高雅的文化内涵。随着人们对茶叶的认知程度越来越高,消费市场不断扩大,高中低各层次的消费市场逐渐形成,生产者和销售者要结合自身茶品的品质,对茶叶进行适合的产品包装,完善和提升其品质,将中国传统图形更广泛地应用到现代茶叶的包装设计环节中,打造更多的精品设计方案,打造精品的茶叶品牌,让社会公众能够品位到品质优良的茶叶的同时,更能看到更多赏心悦目的茶叶包装设计。 作者:裴珺 单位:北京理工大学设计与艺术学院 包装设计毕业论文范文:地域性农产品包装设计论文 一、地域性农产品包装现状与问题 (1)缺乏对地域性包装设计的专题研究。目前,我国大部分有关农产品包装研究主要论述如何建立农产品品牌或绿色产品品牌。在包装设计专题方面的研究较少。 (2)注重对地域文化符号与农产品包装设计融合的研究。地域性特色农产品的包装设计受到地域文化的影响,地域文化符号与包装设计如何结合这一问题极具深入研究的价值。设计师只有深入研究理解地域文化的精髓,才能将这种地域特色通过包装的视觉性语言传达出来。 (3)总结出明确的、具有针对性的农产品包装设计方法。地域性农产品的包装设计不仅仅是市场营销活动,也是艺术创造活动,需要将设计前期的实证调研和设计中期的地域文化符号提炼完美融合。 二、地域性农产品包装研究意义: (1)对地域性农产品包装设计的研究是体现农业可持续发展的重要指标。2014年我国农业部“十三五”农业农村经济发展规划将农业可持续发展、农产品质量安全问题等关键问题作为十三五期间关注的重点,而农产品包装设计正是体现农产品质量的“名片”,包装设计的优劣直接影响了消费者对农产品质量和品牌的信赖度,足见农产品包装设计研究的重要性,通过优化农产品包装设计流程促进农产品“生产—设计—销售—建立品牌”良性循环,达到农产品包装设计、品牌的可持续发展。 (2)“地域文化符号与包装设计如何结合”这一研究内容有利于提升黑龙江特色农产品品牌知名度,提高黑龙江省农产品品牌文化方面的附加值。黑龙江省是国家的主要商品粮食基地,国家重点建设的生态示范省,地位重要,借由优化农产品包装设计打造一条全新的农业化生产包装链条有助于我省的农产品品牌在日益激烈的市场竞争中独树一帜。 (3)提升企业的包装设计和品牌意识。采用得体的包装设计,不仅可以使农产品为农民增加更多的收入,而且还可以提升品牌在国内同类市场甚至是国际市场的竞争能力。目前我省农产品包装设计水平良莠不齐,趋同现象严重,农产品缺乏真正的特色,很多农产品在包装设计上缺乏对地域文化的深入理解,设计和品牌识别度不高,部分生产企业忽视对设计的投入,在包装上盲目模仿其他知名品牌,追求短期利益回报,损害了品牌的个性,不利于品牌长远发展。因此,十分有必要建立以地域文化符号为明确导向的设计方法。 三、影响特色农产品包装的三个因素 要解决“地域文化符号与包装设计如何结合”这一问题首先要明确的是何种因素对地域性农产品包装产生影响。首先地域特色离不开地域文化,地域文化是一种意识形态的表现,而这种意识形态的具体体现应该是带有地域特色的视觉符号,而产品自身特色则是影响了包装的重要因素,需要设计师和企业共同对产品进行定位,同时确立品牌个性,这样才能从根本上解决农产品的地域特色问题。因此,我们总结出影响特色农产品包装的三个因素分别是:地域文化符号、产品自身特色、品牌个性。这三个因素相互影响,相互制约,决定了农产品设计时应注重对地域文化的挖掘,在此基础上提取相关的视觉元素和符号,最终与品牌个性相结合。 四、地域特色农产品设计对策总结 (1)以地域文化符号为导向的农产品包装设计应着重强调对地域符号意义的解读。符号意义是指人们在经历过程之后得到的精神体会,更多的是代表情感、氛围或者是一种文化。应该在设计前期调研中加强对地域符号意义的深层次解读。 (2)以地域文化符号为导向的农产品包装设计流程应包含了3个步骤:前期调研——包装市场定位、地域文化代表性元素提取、中期规划——包装品牌形象规划、后期设计——包装产品设计,解决包装产品设计问题不能忽视其前提即市场和品牌,市场定位层次反应了市场对产品的需求,品牌形象规划则将包装的定位和品牌个性融入、而地域文化符号则能使品牌最终脱颖而出。 (3)以地域文化符号为导向的农产品包装设计应作为一项重要的品牌设计战略提出。这使得包装设计流程可掌握,有具体的执行步骤,使品牌形象更加突出。 作者:朱冉 单位:哈尔滨商业大学设计艺术学院 包装设计毕业论文范文:青铜器仿制商品包装设计论文 摘要:将交互设计运用于包装设计中,一方面可以使包装与消费者间产生共鸣,包装不再仅仅起保护产品的作用,更重要的是突出一种情感化的交流,从而达到促进销售的作用;另一方面可以使包装设计突破原有的设计模式,顺应时代的发展,不再只是单调的平面装饰带给消费者的视觉感受,而更多地结合了新媒体和新技术,给包装设计一个全新的发展空间。 关键词:青铜器;包装设计;交互设计;广告传播 1包装设计、广告传播与交互设计的关系 交互设计中的包装设计主要是让包装不再只是单纯地发挥包裹、保护产品的作用,也可利用新技术使得包装更具功能性,设计新型的包装设计,使得在保护和推销产品的同时增进产品与人的关系。包装不应只是刺激人们消费的产品,还应成为使用者的有用工具,要达到的最高境界是在传达信息的同时多为使用者考虑,使产品与人合为一体,成为人们所需要的设计。 2青铜器包装与广告传播的文化及其价值 近年来,越来越多的人喜欢在家里放置一些仿制的工艺品,从而促使仿制青铜器频繁出现。包装设计与名族文化内涵密切相关,包装的民族化是拥有民族特色的包装,可以从它的色彩、材料和风格来体现。此外,从文化心理差异、文化情调、消费文化趋向和文化品牌的创立都可以反映母文化的特征。寻觅和收集民族艺术的精华,用现代的审美观和先进的科技手段糅合、提炼,以实现传统文化与现代创新理念的完美结合。 3包装结构设计 包装的结构多以空间最优化的形式囊括其中。青铜器虽体积小,但分量重,所以在包装的结构上要合理安排。如果空间太大,极易使青铜器在包装内摇晃受损;如果空间太小,又很容易撑破包装盒。另外,青铜器形态各异,所以在内部结构上必须合理安排。青铜器本身是很敦实的产品,而且形状不同,在运输的过程中难免受到碰撞,所以在包装盒结构的设计上,要以保护为主,盒子的空间大小和样式要与特定的产品相符,以免损坏产品。笔者结合自身经验,拟定了以下两个方案。 3.1包装盒上的交互设计 包装结构设计得新颖,一方面可以使包装盒保护青铜器不受损,另一方面还可以使包装盒得到再次利用。这样的设计可以使包装更具趣味性,让消费者可以参与其中。此外,包装盒采用了“再次利用”的设计理念。目前,在我国的产品包装设计中,结构上的交互是最常见的一种,设计师利用包装盒的结构特点再次设计得到了新的造型,吸引了更多消费者的注意,比如在打开包装盒的过程中增加趣味性等,这些都可以拉近消费者与产品间的距离,达到无声促销的目的。笔者的设计方案是:在包装盒内安置灯管,在购买产品后放入包装盒带回家后,包装盒可以不丢弃,插入灯管后,通过包装盒的镂空形式可以透出灯光,消费者可以任意摆在自己喜欢的位置,装饰自己的房间。 3.2包装材料上的互动设计 包装材料的选择可以很好地体现产品的质感,所以在材料的选择上,其实有很多可利用的素材。不同的材料可以通过不同的路径来丰富,所以在设计思维上更广一些。目前,我国的包装设计也会利用很多不同的材料进行包装,这些包装都会很快地吸引消费者的眼球。不同的材料再搭配合适的颜色会产生不一样的效果。亚克力磨砂胶版为笔者此次设计的主要材料,将原木色的木材作为底座,最后再搭配灯光的照射效果,会有很不一样的设计风味。磨砂亚克力板罩住青铜器后会模糊青铜器的造型,但是在灯光的照射下,会有完整的形状透出印在包装盒上。这时,青铜器的颜色会淡淡地印在包装盒上,形成一幅很原始的包装图案。将灯关闭后,又会显现出一个模糊的形状。这样,不仅融入了交互设计的理念,还以最简单的包装诠释了笔者的设计理念。此次设计采用木质材料制作,并采用激光雕刻的方法将包装上的图文显现出来。包装要与内部产品的主题相符,便于包装保持地域的风格特点,突出品牌特征。之所以使用木材,是因为木材有良好的强度,可以承受冲击和重压,有一定的弹性;可以回收利用,是绿色包装材料的最好选择。 4结束语 交互设计虽然是从人体工程学中分离出来的,但它包含了许多设计类别,且设计本身都是有关联的。因此,将交互理念融入包装设计中是切实可行的。随着时代的发展和消费者审美观、价值观的改变,交互式包装将会成为人们生活中不可缺少的一部分。广大设计者应努力挖掘包装内部的无限可能,让包装设计在不同领域有更广的发展空间。 作者:王平 单位:武汉理工大学 包装设计毕业论文范文:女性化妆品包装设计论文 摘要:化妆品作为女性消费领域的重要商品,其包装设计对现代女性的消费视角起着重要的导向作用。本文以现代女性的消费情意为背景,对化妆品包装设计的艺术表现特征进行了更进一步的探讨,旨在研究化妆品包装设计中的文化特征、品牌效应、人性化等特征,对当前化妆品包装设计的材料、包装容器的人性化表现、包装装潢设计等方面影响深远。掌握这些变化特征,有助于化妆品包装设计在新经济条件下迎合现代女性的消费情意,探索化妆品包装设计新的表现样式。 关键词:现代女性;消费情意;化妆品包装设计 一、化妆品包装设计的特征分析 1、化妆品包装设计的文化特征 文化源于中国儒家经典古籍《周礼》,其中有“观乎人文,以化成天下”之说,自古以来中国就非常重视文化对人和社会的引领作用。在艺术设计中,文化是价值观、审美观、情感观等方面所表现出来的总体倾向与基调,在潜移默化中影响着人们的价值判断与审美情趣。近当代,包装设计艺术与现代科学技术结合,使其成为一门相互促进、相互渗透的综合性创造艺术活动,可以说包装是蕴含了设计文化要素的物质载体,要求设计者做到文化内涵与设计形式的完美统一。随着当代民族化与国际化的融合,一件包装设计作品想出类拔萃,就必须在包装设计中完美的体现文化内涵与艺术特色。包装设计作品如果凭借表现技巧而丢弃文化内涵势必是无源之水,必然会空洞乏味失去生机。具有强烈民族文化特色与文化底蕴的化妆品包装设计才能适应本国消费者的审美需求,引起人们的关注。因此在化妆品包装设计中折射出企业的文化形象,赋予产品包装文化特征,就会给产品注入了强大的生命力而显得与众不同。 2、化妆品包装设计的品牌效应 品牌效应是指由知名品牌或强势品牌这个无形资产所引发的,能够为其所有者或经营者带来新的经济效用的现象。在日常生活中,部分消费者更是“非名牌不买”。其中原因就在于品牌产品是高品质和高信誉的象征,凝聚企业的精神风格和特征,能给消费者带来使用价值和可信度。女性在购买化妆品时,主要依靠品牌效应引发购买行为。一个品牌如果知名度高,即便消费者未经使用,也会因品牌价值而购买。品牌可以成为一种信念,知名品牌给采购者带来了安全承诺,可以帮助消费者识别和选择商品。一个企业要取得良好的品牌效应须要体现品牌独特内涵,既要树立与众不同的形象气质,更要提高产品质量,在宣传力度与视觉传达上给消费者直观的信息。品牌文化内涵是企业生命力的根本所在,包装是品牌文化与产品特性的综合体现,直接关系到消费者对产品的认知,在销售过程中起到至关重要的促销作用。包装为产品形象而设计,包装设计正是企业品牌形象最直观的体现。对企业来说成功介绍明确的品牌信息,也是为树立企业形象,提高产品的附加值与竞争力为目的。消费者在购买时首先是对品牌产品的认同并产生信赖、优质的情感,才去享受对产品消费以外的一种象征意义上的审美体验,这就是品牌效应的魅力所在。化妆品品牌的形象大都以女性为主体,品牌文化与包装设计也是女性消费者关注的重要维度,她们的消费行为已成为购买者获得品牌形象象征意义的活动。因此,产品的品牌效应与企业文化理念要体现在化妆品包装设计中,才能赢得女性消费者的芳心。 3、化妆品包装设计的人性化特征 所谓“人性化”就是以人为本的理念,是设计师注入设计作品情感、生命和情趣个性的表达,通过对设计物的形式和功能方面赋予了人的因素。注重消费者的消费情感倾向,用有形的物质外在形态表现和承载抽象的情感寄托,以此作为产品设计的创作动机,使作品在精神与情感上满足消费者的双重需求。“人性化”强调的是设计中对人性的尊重与人文关怀,而人的需求不断推动设计的发展为设计创造提供了动力。包装设计在满足人的精神需要、调解情感方面的作用不容置疑,包装设计的人性化特征取决于人类自身的需要特点对包装设计的内在要求。化妆品包装设计的人性化特征集中体现在设计的形式与功能方面,需要从包装的外观材料和色彩装饰等方面进行探索变化,在造型设计上激发人们的心理共鸣和强烈的情感体验,达到“以情动人”的效果。还可以在功能属性中赋予平等关爱等人文关怀的优秀思想,通过功能要素对设计物开发和挖掘创造方便于人的产品,让人体会到温馨亲切的真实情感,也就是作品中所表达的“以义感人”。另外,恰如其分的命名也可以体现设计物品的人性化特征,将语言文字与设计物品巧妙结合产生新的消费认知和品牌风格从而实现“知名识物”的设计目标。因此在化妆品包装设计人性化特征表现过程中,只有将产品的使用功能与形式要素相结合,才能体现包装设计作品所体现的人性化设计理念。 二、迎合现代女性消费情意背景下的化妆品包装设计 1、化妆品包装材料应用 科技的迅速发展为艺术设计所需要的材料提供了多样性,化妆品包装的材料种类繁多。主体容器通常有:玻璃、塑料、PET材料等,化妆品的外包装一般应用纸盒作为辅助材料。化妆品消费对包装的外观要求越来越高,需要更优良的材质应用于化妆品包装,凸显时尚性,提高性价比。塑料具有强度大质量轻的特点,凭借其坚固耐久性成为化妆品包装中的主选材料,塑料在化妆品包装材料中占据重要地位。玻璃材质具备璀璨夺目的外观,透明度好,可塑性强,非常适合于易挥发、易散失香味的化妆品包装。PET材料具有质轻、透明、高阻隔的属性,利于再加工,是化妆品包装中应用最适合最广泛的环保材料,另外可利用PET材质的光滑细腻感易于表面装潢设计表现。对于这种复合材料,经过配置其它材质,在视觉上能给人美妙奇特的审美体验,触感上也比较柔软,是当今化妆品市场最好的包装材料,前景将更广阔。化妆品包装的材料选择对于当今的绿色设计意义重大,选择可以循环利用和便于加工处理的材料适合当前工业文明的需要,绿色环保材料将在化妆品包装设计中占据主导地位。 2、化妆品包装容器的人性化设计 化妆品包装设计中“容器”的选择及其商品竞争中所占比重正日益增强,由于竞争加剧而导致化妆品包装造型设计多样化,外观形态设计通过一定的材质不断变化而得以明确具体的体现,满足不同年龄阶层的不同需求。如针对青年女性的品牌设计在造型上更加可爱,可模仿动植物等外形作为包装容器,在色彩的选择上多采用粉嫩高调的色彩,满足青春少女期的消费心理,体现花季美好的心理愉悦感。而针对成熟的女性群体的消费需求在容器造型选择上以简洁大方、实用为基础,体现高雅和审美特征,颜色多以暖色调的女性色为主,重点表现女性群体柔和优美的视觉印象。化妆品包装容器造型设计可通过造型上的不同变化,整体应具有强烈的形式美感和醒目的个性特征,迎合女性的审美心理,在设计中体现柔和秀美的特点,强调包装造型的趣味性。设计产生不同视觉美感的外在表现形态,满足众多消费群体的审美需求,才能最终实施购买行为促进销售。 3、化妆品包装的装潢设计 在新经济条件下,企业之间的工艺水平日益缩小,产品科技含量不断提高,产种类品丰富多样,加之人们的物质生活不断提高,消费趋向表现在精神需求的领域而更为个性化多样化。消费者更注重个人情趣和爱好,千人一面的商品包装难以维系广大消费群体的不同需求。包装是沉默的诱惑,包装的作用完全体现在真确地突出商品的特点、美和个性之中。包装装潢的表达要直接,虽然形式上可以含蓄,但目的只是为了更好的表达,孔子曰“里仁为美”便是这个道理。而那些独具魅力的化妆品包装装潢设计,从视觉艺术的角度讲,就是在包装的结构、色彩、选材以及外观上个性鲜明独具匠心,设计风格上充满个性、时尚特点,这样才能满足人们与众不同的心理需求。以表现女性柔美特征的“shocking”香水为例,设计师采用模拟人体曲线为设计元素表现容器瓶身,形状酷似穿着胸衣的女人体,以流畅的线条,优美的造型洋溢着东方静泌的优雅与神韵。此种个性化的设计使包装的魅力超越了里面的香水,让消费者印象深刻而深受她们的喜爱。因此,化妆品包装装潢设计需要迎合个性化发展的审美情趣,致力于包装装潢的个性特点,来满足消费者的审美需求。 三、结语 在商品经济高速发展的时代,女性消费者的审美情趣正日益提高,消费理念与消费心理也产生很大变化。化妆品包装须要以迎合现代女性的消费情意,在设计中体现个性化特征,将情感化设计与人性化设计融合,突出时代特征,与社会文化潮流接轨,更进一步的对化妆品包装美的有益探索,充分发挥化妆品包装设计的优势与作用,才能更好地体现其设计的价值而时刻被人们所注意,实现广大接受群体的消费情意需求。 作者:王永虎 杨广红 单位:巢湖学院艺术学院 包装设计毕业论文范文:红木镇纸包装设计论文 一、镇纸产品的设计特征 镇纸,是古代文人在写字作画时用以压纸的物品。在古代,人们常把小型的青铜器和玉器用以把玩和欣赏,同时将之用来压纸或是压书,逐渐便发展成为文人书房里重要的用具——镇纸。古代镇纸多以兔、马、牛、羊等动物塑造造型,之后镇纸造型则发展为多以尺状为主,长方条形,其上雕刻各种浮雕纹样或是贴花镶嵌传统图形,因此镇纸也被称作镇尺和压尺。镇纸一般来说体积较小但分量较重,早期其材质多为铜、玉和陶瓷等,后来镇纸大量用于书画文房当中。木质镇纸相对其他材质更易于塑造造型,因此,酸枝木、紫檀木和花梨木等多种名贵红木被大量用于优质硬木镇纸的设计制作当中。 二、红木镇纸的外包装设计特征 基于广西高等教育教学改革工程项目《高职院校家具专业课程创新教学法研究——以家具专业赴企业开展实践教学项目为例》的研究课题,在我们与区内多家红木家具公司的深度校企合作中,针对红木家具生产余料衍生品做了大量的设计,其中包括红木镇纸的造型设计及其外包装设计。红木镇纸的包装设计,需要从外包装尺寸、色彩搭配、包装材料、包装结构和生产工艺等几个方面进行考虑。一般来说镇纸体积较小,红木镇纸的包装尺寸也就相对较小。但是在红木产品的设计中,有时会将文房用具成套进行设计,如文房四宝的笔、墨、纸、砚,又如笔托和笔架等,都可以作为红木工艺产品生产出来,与红木镇纸产品成套组合。因此,该类产品的外包装设计的尺寸也会相应加大;红木镇纸的包装设计需要考虑色彩之间的搭配,红木镇纸无论是在其文化性的特征上,还是在木材本身所具备的特性上,都要求我们在色彩上体现红木的稳重和品质感,切忌在设计中使用浮夸躁动的色彩;红木镇纸的外包装材料有很多种类,主要包装材料大体上有金属、塑料、玻璃、陶瓷、纸、竹本和复合材料等,包装辅助材料则有各类涂料、粘合剂和印刷工艺等,有时还可以选择红木原木材料作为其外包装设计的一部分,这样既能够与红木镇纸产品相联系和呼应,同时也能够将红木的高贵品质体现在包装设计上;红木镇纸的包装结构,可以采用传统生产工艺,也可与现代工艺结合起来。紫檀木、酸枝木、鸡翅、花梨等名贵木材被大量用于红木家具生产当中,而作为红木家具生产传统工艺的榫卯结构,则可以与红木镇纸的包装结构设计结合起来,赋予包装设计中式家具传统工艺的文化性;红木镇纸包装设计结合现代工艺,将激光雕刻、镂空雕花和拼接贴花等方式运用到包装设计中,体现红木镇纸包装设计的现代感。同时,传统工艺与现代工艺的穿插与结合,也成为日后各类工业产品包装设计产业的发展趋势。 三、红木镇纸包装设计在实践中的运用 以下是几件在与家具企业合作中设计的红木镇纸外包装设计作品,这些设计曾入选国内工业产品设计大赛,在红木家具生产余料工艺产品的外包装设计中具有一定的创新性。盔甲,是古代战争中将士用以保护自身身体的重要防具。古代战甲大多数以犀牛、鲨鱼等皮革制成,并将甲片编缀起来。商周时期的铠甲有练甲,到了战国时期,有青铜甲和铁甲等,后又出现金丝甲和锁子甲等战甲。该红木镇纸产品包括毛笔、墨块、砚台和镇纸四件文房用具,因此包装尺寸相对较大。包装设计中将古代战甲作为设计的创意来源,盔甲的符号也得到合理地发挥和体现,将古代文化元素与现代设计相结合,体现了包装设计的多元文化元素之间的包容和融合。该红木镇纸产品外包装设计追求古代将士战甲的“威武”和文人墨客的“高雅”相统一。设计者提取盔甲腰部的设计,提取盔甲上的甲片镶嵌于红木盒上,再搭配上武将的腰带重新设计作为包装绑扣。在材料选择上,采用紫罗兰、花梨木和红檀木等红木实木材料,以体现原木本身所具备的天然材质和色泽。外包装材料利用红木余料板材,在金属面板上使用激光雕刻工艺进行镂空雕刻处理。盔甲的甲片使用银片和合金镀银贴花,镶嵌在红木实木面板当中,一方面将包装设计的材质肌理有效地体现,突出材质之间的层次感;另一方面,红木传统工艺与现代工艺的结合,更加能够体现红木生产余料工艺产品细腻、美观、大方的品质感。在包装设计中,所选择材料的质感往往能够体现出产品的品质,从而抓住消费者的心理。作品《简•爱》的设计构思来源于我国古代的竹简。竹简和木简都是我国最早的书籍形式之一,是战国至魏晋以来最常用的书写材料,古人常以竹简和木简作为知识传递和沟通交流的主要途径。以环保再生纸作为该红木镇纸产品的外包装及其手提袋的材料,通过平版印刷方式进行制作。再生纸使用帆布纹银灰色材质,无论是在色泽还是肌理表现上,都给人一种雅致的品质感;加上不同再生纸质的暗花处理,并采用浅灰色暗纹做旧的处理手法,不仅将包装盒的元素层次拉开,提升创作元素的层次感,而且还能够带给人一种古朴而高雅的质感。该红木镇纸产品的内包装材料使用广西地域盛产的资源——竹子进行制作。竹子作为一种绿色环保材料,具有重复利用和循环可再生的特点。竹子与原木都同属于自然中最天然的、最古朴的材质,竹简的包装与红木镇纸产品的搭配能够更加和谐与自然。在竹简的表面上使用激光雕刻机雕刻古代篆文,传递了中国古代文化的深厚底蕴和韵味。同时,这种形式的包装设计还能够便于消费者收藏的需求,满足他们对于产品包装设计独特文化和使用价值的追求。以竹简造型作为创意的红木镇纸产品包装设计,能够将整个包装设计追求古朴的文化性和现代精美的设计性相统一。红木镇纸作为古代文房重要的用具之一,一直受到文人墨客的喜爱,它有着中国悠久的历史和深厚的文化底蕴。红木镇纸的目标消费者一般为喜爱中国传统文化,并具有一定生活品味和精神追求的人群,它可以作为贵重礼品馈赠亲朋好友,可作为观赏之物供人把玩,也可以作为个人收藏之物。红木镇纸的特性决定了其包装设计也需要具备现代的独特文化性和使用价值。红木镇纸的包装设计不仅需要考虑红木本身所具备的特性,还需要从材料、色彩、结构和工艺等方面做出适当的选择,用现代的设计手法将技术与艺术结合起来,从而将中国深厚的文化底蕴与内涵赋予到包装设计作品当中,提高红木镇纸产品的经济文化和精神价值。 作者:张放 单位:广西建设职业技术学院 包装设计毕业论文范文:生态审美视域下包装设计论文 一、生态审美视域下包装设计的必要性 随着科学技术的不断发展,人类对自然的破坏也越来越严重,在发展的过程中,人类与自然之间的对立成为了制约发展的消极因素,全球范围内都爆发了各种生态危机,人类逐渐意识到,要缓和与自然界的对立,谋求共同发展的途径。产品的包装设计和人类生活息息相关,包装设计不能仅仅是停留在产品功能本身,而应该肩负更重大的责任,给予生态自然更多的关注。从生态审美的视觉下,审视包装设计,将包装的美与生态艺术结合起来,促进人与自然的和谐相处,促使人对生态自然的保护产生共鸣,符合时代的精神,也是历史发展的必然。包装设计很大程度上体现了人类生态精神状态,因而借助于生态审美视域下的包转设计,具有积极的意义。 二、生态审美视域下的包装设计 (一)生态审美 生态环境恶化造成了人类社会与自然的尖锐对立,尤其是在近五六十年,爆发了各种生态危机,严重威胁到人类的生存环境。人类要谋求可持续发展,必须尊重自然、尊重生态,生态审美应运而生,这是将人类的发展与自然的和谐完美统一的概念,具有划时代的美学意义。生态美学体现了终极关怀,也继承了我国天人合一的哲学意识。如今生态审美切入到了现代社会的生活生产当中,以生态美为优秀的审美具有开创性,也是人类发展的趋势。生态审美重建人与社会、人与自然之间的和谐关系,其内涵集中在几个方面,以下做简要的论述。 1.旨趣理想:人与自然和谐共存,生态美学实际上是新时代经济与文化的存在观,探索人与自然的动态平衡,是人类生存的理想境界。其关注的不单是停留在人类或自然方面,而是人与自然的和谐统一。 2.价值内涵:生态审美的价值内涵还没有形成统一的观点,要处理人类普遍的生态问题,不能仅仅是处理人与自然之间的关系,而应该将人与自然的生态观价值化,从全人类的发展和命运着想,以精神价值为指向,成为各民族和国家共同思考的问题。 (二)生态审美视域下的包装设计理念 1.现代包装设计的思考 工业时代的包装设计有“包装污染”“包装垃圾”“过度包装”等问题,包装设计影响着人类生活的各个层面。包装设计已经不单是局限于表面的设计元素,还传递着精神追求。要减小包装设计的消极因素,就必须从源头进行控制,倡导全新的设计价值观,培养人们的生态审美意识,以生存价值、生命质量、生存方式等全人类共同思考的内容来构建设计观念,生态审美视域下的包装设计是现代包装设计改革的关键。 2.生态审美视域下的设计理念 生态审美是在人类忽视自然保护的情况下产生的,是人类在改造世界时过度浪费的一种反思,其目的是走上一条绿色、集约的设计之路,包装设计不单是停留在产品本身,而是更多的关注人类与自然的发展,改善日益严重的生态危机。生态审美视域下的包装设计,不仅是外在的“美”,而是注重美的精神追求,从情感、价值方面展现生态审美的内涵,在行为和思想上促使人对生态自然的保护,促成人与人、人与社会、人与自然的和谐共生。 (三)包装设计的生态审美属性 生态审美与包装设计可以相互融合,包装设计是具有生态审美属性的。生态审美是一种精神追求,作为一种形态美,要建立主体与客体之间的审美价值体系,但审美既不是客观性主体,也不是主体性实体。生活中离不开包装设计,包装设计关乎生产、流通、消费等环节,丰富了市场,优秀的包装设计可以起到宣传、保护、美化等作用,并能引导人们的审美追求。包装设计有内在美和外在美两个层面,传递着精神价值的追求,当产品的外观和功能符合消费者的需求,而审美能提升精神追求时,能给消费者带来视觉和心灵上的享受。(四)生态审美在包装设计理念中的延伸包装设计自产生至今,发展的每个方面都建立在人与自然的和谐,涵盖了人、自然、社会等方面,将生态审美和人类属性都展示出来,具有人文关怀的特性,从情感上起到导向作用。人文精神不只是体现在包装的色彩、图形上,而是在传达内在的精神内涵,关注人与自然的发展。生态审美灌输到包装设计中,给人文精神发展奠定了基础,发展了人文思想,体现了终极关怀和全面的自由,追求人与自然、社会之间的和谐共处。 三、生态审美视域下的包装设计的应用 人与人、人与自然之间的和谐发展是社会未来发展的趋势,也是美学的终极追求,这是生态美学的意义所在,我们在重视生态审美的同时,也证明人类的审美观念和发展理念在转变,更加注重生态平衡和人文发展,生态审美体现在包装设计上,崇尚的是人与自然的和谐共存,并且是跨越民族、国界、语言、性别的,具有全人类的共识,蕴含了深厚的情感追求,传达了价值观。生态审美视域下的包装设计多种多样,如具象自然生态图形的变形运用、具象生态图形的直接运用,以及抽象自然的生态图形运用等,包装设计从自然生态中寻找灵感,如运用仿生设计,产品的包装具有生态审美,满足人们精神上的追求。仿生形态的包装设计充分运用了自然界的各种元素,并且资源丰富,如日月风云、山川雷电等,表现的形式多种多样,符合人类天然的审美需求。此外,设计师在包装设计的过程中不仅注重外观,还从人与自然和谐的内在追求出发,包装产品可以重复利用,来源于自然,反馈自然,体现了人与自然的融合,而这也符合环保的理念,是包装设计的发展趋势,正越来越受到欢迎。 四、结语 我国经济发展的速度非常迅速,但生态问题同样突出,尤其是在改革开放后的30多年间,经济取得了举世瞩目的成就,同时生态环境的破坏却触目惊心,严重影响到人民的生存状态。牺牲环境为代价的发展模式,最终会制约经济的发展,雾霾、烟尘、极端恶劣天气等都是佐证,因而人们逐渐在转变发展观念,不再是站在自然界的对立面,而是要与自然界和谐共存,共同发展。生态审美视域下的包装设计体现的正是这一理念,也是未来包装设计的发展方向。 作者:贺亚婵 单位:吕梁学院艺术系 包装设计毕业论文范文:电子产品包装设计论文 1.采用包装新材料和新技术,有针对性的强化电子产品包装防护功能 电子元器件的加工精度越来越高,电路越来越细薄。有些电子产品如平板电视,整机越来越大,但产品厚度越来越薄。因此,需要有针对性的从包装设计、引入包装新材料和新技术来提高电子产品包装的防护功能。包括: (1)防震,通过包装箱结构设计和采用高性能缓冲包装材料,提高电子产品的防震功能。比如,采用天然原材料制备的可完全降解的轻质纸浆模塑材料取代泡沫塑料以及瓦楞垫片,采用气垫薄膜减少包装材料消耗等。 (2)防水防潮。电子产品零部件中各个元器件越来越小,相互之间的距离越来越近,在潮湿环境中容易出现毛细管结露,短路损毁电子产品。在产品内包装加一层塑料薄膜、铝箔纸、蜡纸等防水包装材料,以及在包装中置放干燥剂防止电子产品生锈或结露。近年来,高阻隔材料塑料膜、具有红外反射功能的铝箔纸以及纳米改性的隔热高阻隔涂料等新型防水材料逐渐在电子产品包装中应用。有些电子产品采用遇水(潮)图文消失或图文显示或图文模糊等智能标签显示该电子产品是否经历过遇水(潮)过程。 (3)防静电。随着电子元件集成度越来越高,电路中绝缘层的厚度越来越薄,承受静电电压能力越来越低,而且产生和积累静电的高分子材料大量使用,使得静电危害越来越严重。静电对电子产品的破坏表现主要有四个方面:静电吸附灰尘,降低元件绝缘电阻;静电放电直接破坏电路或元件;静电放电电场或电流产生的热使元件受损;静电放电产生幅度很大,频谱极宽(从几十兆到几千兆,达几百伏/米)的电磁场使电子产品受电磁干扰损坏。完全消除静电十分困难,电子产品在装卸、运输、储存过程中振动、摩擦、碰撞、挤压过程中还会新产生静电积累。电子产品静电防护唯一可依赖的就是包装。国际电工委员会(IEC)根据产品的静电敏感度和性能要求的高低,将静电包装分为三个等级,静电屏蔽包装,要求包装材料的体电阻小于1000Ω;静电导电型包装,其体电阻10000Ω;静电逸散型包装,其体电阻介于104~1011Ω。静电敏感电子元器件通常采用多层防静电屏蔽袋包装,内层是不易产生静电或消散静电的材料,中层为导电材质提供静电屏蔽保护,最外层为静电屏蔽材料,降低外界电场对电子元器件的影响。新材料技术的进展提供了多种性价比不同的新型防静电材料。 (4)防氧化。采用气调技术降低包装中的氧气和水蒸汽含量,产品包装特别是一些军用印制板备件,应装在防静电铝箔薄袋内并充氮气封口,以防印制板面及元器件被氧化。四川国营长虹机器厂生产的军事电子装备采用了聚乙烯薄膜干燥空气密封封存技术,不仅延长了产品储存期,而且节约了机器返修费;南京长江机器制造厂等军工产品的包装,推广应用了气相防锈和除氧封存工艺技术,不仅提高工效3倍,还降低了包装成本30%左右,而且延长了产品封存期,保证了产品的稳定性和可靠性。 2.电子产品包装的生态设计、应用新型环保包装材料 生态设计是指在产品设计、选材、生产、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期全过程中,充分考虑产品的环境属性和资源属性,将可拆卸性、可回收性、可制造性等作为设计的目标,在产品设计时,选择与环境友好的材料、机械结构和制造工艺,在使用过程中能耗最低,不产生或少产生毒副作用,使产品及其制造过程、使用过程和报废处理后,对环境和资源消耗的总体影响减到最小。首先全面了解产品的结构特点。它包括产品结构强度设计(六面承受的允许强度)、产品底面结构状况、外表的耐磨性、内部结构件的布局及强度、导线的编扎固定牢度、元器件安装长短、各种支架的强度及机壳使用材料等。对于电子产品,一般采用全面缓冲设计方案,缓冲形式可有左右套衬和上下天地盖两种。大型电子产品常用的外包装是瓦楞纸箱,部分大而重的产品采用蜂窝纸板包装箱。衬垫结构一般以成型衬垫结构形式对电子产品进行局部缓冲包装,衬垫结构形式应有助于增强包装箱的抗压性能,有利于保护产品的凸出部分和脆弱部分。棱角边应有垫条、垫块、垫片等保护;在外包装箱内填充碎纸屑、碎泡沫等缓冲。包装箱要装满,不留空隙,减少晃动,可以提高防潮、防振效果。内包装的最主要功能是提供内装物的固定和缓冲,有多种内部包装材料及方法可供选择。 (1)发泡塑料是传统的缓冲包装材料,有质量轻、保护性能好、适用范围广等特点。特别是发泡塑料可以根据产品形状预制成相关的缓冲模块。目前,电子产品内包装材料以聚苯乙烯(EPS)和聚乙烯(EPE,珍珠棉)为主,尽量选用价格低的可降解材料。EPE目前在国际上是比较认可的环保材料,主要用于易碎品的包装,成本比较高。EPS可以模塑成型,成本低,但不可降解和回收,导致白色污染。 (2)气垫缓冲膜是在两层塑料薄膜之间采用特殊的方法封入空气,使薄膜之间连续均匀地形成气泡。气泡有圆形、半圆形、钟罩形等形状。气泡薄膜对于轻型物品能提供很好的保护效果。作为软性缓冲材料,气泡薄膜可被剪成各种规格,可以包装几乎任何形状或大小的产品。气垫薄膜的缺点在于易受其周围气温的影响而膨胀或收缩。膨胀将导致外包装箱和被包装物的损坏,收缩则导致包装内容物的移动,从而使包装失稳,最终引起产品的破损。而且其抗戳穿强度较差,不适于包装带有锐角的易碎品。小型电子产品常用包装纸盒进行包装。纸盒有单芯、双芯瓦楞纸板和硬纸板。在保证电子产品包装防护功能的前提下,尽量减少包装物的使用量和选用轻质包装材料、其它工业的废料(纸张裁切后的边角料)。同时,包装材料的生产以及废弃后可以进一步回收利用。目前纸蜂窝、纸浆模塑等环保材料已经在格力、长虹、海尔、海信、美的等知名家电企业得到了广泛的应用,取得了很好的成效。收缩与拉伸薄膜包装在海尔集团得到推广应用。 3.简化外包装图文印刷、采用智能标签适应网购物流需求 在互联网、物联网时代,网购电子产品所占比重越来越高,电子产品的包装设计必须适应网购产品销售模式和物流方式。消费者网络购物时主要关注产品的图片和性能,对包装外观图文无过多要求。因此包装箱(盒)表面可以尽量少印刷图文,降低印刷成本和减少印刷图文过程中的环境污染。网购商品单件产品物流中间环节更多,储存运输过程中的温度湿度环境更加恶劣,除了包装的防护功能需要进一步提高外,还可以采用智能标签技术,如射频识别标签(RFID)、近场通讯标签(NFC)实现电子产品包装全程跟踪监控、简化物流人工操作。对温度或湿度敏感的电子产品,还可以采用温度湿度指示记录标签或将温度湿度测试结果存入RFID或NFC芯片回传物流管理系统。 4.包装外观个性鲜明,凸出品牌和产品主题 包装具有创意形象、示范引领、体现企业品牌意识的特点。新产品的产生,消费形态的改变,商业流通的发展,新材料的涌现,制作工艺、技术的改进,市场营销的发展等都会促进新的包装形态的出现。甚至人们的生活观念、审美情趣的改变也会对包装形态产生影响。强调视觉设计方面的充实与舒适,设计创意更追求养眼的唯美效果,显得更“友好”更“亲切”。产品包装和创意设计融合,完全从用户的角度去考虑产品的包装设计。以iphone系列手机的包装为例,非常简约的图形和颜色的重度识别。数码电子产品在包装上有极强的品牌效应。特别是在包装纸型方面,结构设计非常有讲究。在视觉设计方面,国外知名企业都有独特的公司标志图案和标志颜色,采用统一品牌、统一型号、统一包装装潢设计和统一包装结构设计,简洁、明快地树立产品生产者的形象。 5.结语 不同的电子产品有不同的静电、力学缓冲、湿度、温度等包装防护要求,绿色多功能包装新材料以及RFID等物流新技术的应用使电子产品包装向着安全化、绿色化、智能化和个性化方向发展,通过包装可以整体提升消费类电子产品的市场竞争力。 作者:肖勇 单位:广西真龙彩印包装有限公司 包装设计毕业论文范文:低碳理念下礼品包装设计论文 一、低碳礼品包装设计概述 (一)低碳礼品包装设计历史。礼品包装有千年的历史,东西方对于礼品包装都有各自不同的风格,中国春秋战国时代就已十分注重礼品包装,常常采用十分名贵的包装材料对商品进行烘托修饰,甚至发生了“买椟还珠”这样的历史趣事。发展到现代,工业经济、商品经济高速发展,商家为了追求更高的利润,往往在包装上大下功夫,包装华丽而内容贫瘠的商品屡见不鲜,严重侵害了消费者的利益且对环境造成了巨大的负担。人们于是开始寻求一种融合平衡美观、适度、创意、温情等等不同元素的设计理念,继而就研发设计出了低碳理念下的包装风格。 (二)设计原则。低碳包装设计要求符合国际的3R+1D原则,即保证包装是轻包装、可回收利用、可重复使用且使用材料可降解。3R+1D原则可以说从材料层面对包装设计进行了规定。另外,包装设计还要把握审美原则和适度原则,保证包装设计能够凸显商品的卖点和吸引力,且符合受众的审美习惯和年龄、社会阶层。 二、设计材料分析 一个包装样本,能够体现低碳元素的是其材料部分,低碳包装可选择的材料是非常丰富的,包括可降解材料、可食用材料、可重复利用材料和原生材料等等。采用可降解材料的包装在其丧失使用效能之后,被丢弃后可在短时间内被微生物降解为有机物质,为土质增添营养或者用于再生产,不会使环境产生负担。原生材料是使用自然界现有的材料雕琢美化后作为包装,比如贝壳雕刻美化后可以当作项链、戒指的包装盒,木料经加工雕刻成为木盒,木屑可用于造纸、建筑吸水等,岩石磨薄镶嵌是很好的古董包装盒,可食用材料常作为快餐食品的包装材料,同时具备可降解材料的优秀品质,在无限的创意中,为食品提供优良的包装。参考3D+1R原则,常用的设计材料具体有: (一)纸。纸在包装设计中的运用非常广泛。包装用纸分为再生纸和原浆纸,原浆纸价格比再生纸略高且环保程度不如再生纸,但原浆纸可以制作高品质的材料,显图效果也比再生纸强。包装设计要根据客户需求和产品效果综合考虑选用纸的类别,当然,从实用和环保角度,还是建议用再生纸作为包装设计材料。 (二)竹木。竹子和树木因其硬度、韧性、轻便、容易加工、取材便捷等优点,在包装设计中常备作为原材料,另外,竹木包装因其古朴、民族的特色也常常被一些设计师、客户青睐而选用。 (三)玻璃。目前玻璃制作技术非常成熟,钢化玻璃等玻璃类别已经让自身脱离了易碎这个标签,玻璃包装往往显得华贵优雅,加以染色技术,又有琉璃的古朴之感,常常为高档商品所选用。同时玻璃作为一次成型的包装材料,也可以重复利用,例如可口可乐公司的汽水瓶,就是重复利用的一个典范。 (四)金属。金属因其高延展性、高韧性、可回收、丰富的类别和合金的多种复合可能被包装设计师所青睐,设计师往往可以通过金属材料制作出精美绝伦的包装艺术品。另外,金属包装产品的实用性能也很高,例如口香糖常用镀膜纸作为包装,以保证产品的干燥,贵重物品也常用金属进行包装,能起到防水防火防盗的作用。 (五)蔬菜。蔬菜中淀粉含量高以及纤维含量高的作物根据其特殊性往往可以当作包装材料。例如面粉和鸡蛋可以做成油炸食品的盒子,加工过后的蔬菜叶子可以用来包裹饼子等有馅料的食品,马铃薯粉制作马铃薯制品的包装盒也常有新奇的生活艺术效果。 三、印刷油墨 印刷所使用的油墨也关乎产品包装是否低碳,如果油墨材料不够环保,那材料即便可降解,也会使环境产生负担。目前常用的三种油墨有: (一)水性油墨。水性油墨是采用水作为溶剂而得名,不会对人体产生伤害。同时水性油墨成本低廉,且印刷成品的颜色靓丽美观,且干燥效率比有机溶液的油墨效率高,常被食品、药品生产厂商运用,有着世界级的安全水准。 (二)植物种子油墨。采用较为广泛的是大豆油墨,由豆油、树脂、蜡质、颜料等材料,按照一定比例调配加工而成,对环境0负担,也无挥发性有机物质污染空气,不会对呼吸系统造成负担。新型的植物种子油墨还有亚麻种子油墨,这种油墨在性能上均优于大豆油墨,成为美、日、韩等国的印刷新宠儿。 (三)蔬菜油墨。蔬菜油墨的优势在于颜料源自纯天然,不含任何添加剂,甚至可以达到可食用的标准,一般也常与可食用的包装材料配合使用,同时这种油墨像蛋糕着色一样采用喷枪,更富创造力和想象力。 四、从设计结构方面提升礼品包装的低碳品质 (一)为包装“瘦身”。与中国传统的华贵繁复的包装结构不同,低碳理念下的包装结构设计遵循的准则是简约、小巧、实用,甚至达到“零包装”的程度。零包装不是指没有包装,而是包装简约到与产品浑然一体,不会像传统包装一样喧宾夺主,为产品增加过多的不必要的附加成本。但在瘦身模式下的包装设计,其创意和艺术性的体现就更加困难,这对于包装设计师有着更高的要求。 (二)摒弃粘合剂。对于包装材料的连接设计,丝绸、布艺制品可以采用缝纫的手法将材料连接在一起;硬质的材料现也多参考古代的“楔”手法,将材料拼接起来,例如木盒的仿古设计,既有历史韵味,又有现代的低碳理念;对于可降解塑料等不适宜以上两种方法的材料,则应当一次成型或者采用热熔手法将不同部分连接在一期,减少粘合剂的运用;对于纸板等材料,可以使用金属条装订,一方面保证了连接的稳固性,另一方面金属条和纸板都能回收再利用,符合低碳的理念。 (三)礼品包装结构要在遵循礼品本身及礼品品牌的基础上创新。过度包装往往会造成浪费,甚至会喧宾夺主掩盖礼品本身的立意。例如送一只古意盎然的毛笔,用一个高级檀木雕花盒子做外壳,内衬绣着精工苏绣的上好的雪缎和羽绒,这样的一个礼品,乍一看非常有档次,但毛笔的高雅风骨就被包装冲淡了许多。 五、结语 低碳包装还需要更多的创新来迎合纷繁复杂的产品设计需求,低碳是一种理念而不是一个固化的思维模式,要不断推陈出新,摒弃对自然环境、对身体健康有害的包装材料和印刷材料。低碳理念的全球化并不是一蹴而就的,但只要设计师群体有一个低碳的理念,常出品符合客户需求和产品特色的低碳设计,低碳型的礼品包装必然会成为一个长久的潮流趋势。 作者:张燕 陈聪 单位:文华学院 武汉理工大学 机电学院教学管理办公室 包装设计毕业论文范文:服饰图案包装设计论文 一、畲族传统服饰图案的文化内涵与主要特征 由于畲族没有成熟的文字体系,因此服饰图案在一定程度上起到了传承畲族传统文化的作用。图案主题大部分是以追求美好生活的愿望和对大自然神灵与祖先的图腾崇拜为内容。例如:畲族拜以龙犬形象为特征的“盘瓤”为始祖,所以畲族妇女的头饰一般采用龙头或犬头,以示对“盘瓤”的敬仰;畲族服饰中常见的凤凰元素来自于畲族人对其美丽贤德的女始祖———三公主的崇拜,凤凰图案除了给服饰起到装饰作用,更多的是表现出畲族人期盼生活幸福祥和的美好愿景。畲族传统服饰图案具有明显的抽象符号特征,丰富多样的抽象符号一般会以均衡式二方连续排列,以简单的罗列或多种花纹互相错落的方式形成对称排列,并在每个抽象单元纹样之间保持一定距离,通过重复排列成带状纹样。其中最能表现带状纹样的服饰便是畲族彩带,其图案排列多以斜向排列为主,主要描述畲民山居、狩猎、祭祀、祈求平安等生产、生活内容,具有极高的艺术价值和较深的文化内涵。此外,畲族服饰图案尤其是彩带图案中的抽象符号大多以诸如:菱形、波浪形、长方形等几何纹为主,并具有一定的字符功能,能起到记事与祈福的作用,因此几何纹饰是畲族服饰中最具代表性的传统图式。 二、畲族几何纹饰的设计特征 几何纹样是组成畲族服饰图案的基本类型,从其表现手法来看,主要通过会意、借代、谐音、象征等方式,以本民族自身文化为基础对自然物象进行演绎,其纹饰造型古朴自然,取材广泛,体现了极强的象征文化符号的特色。 (一)几何纹饰的结构与色彩特点 畲族几何纹样的构图方式大致可以分为两类:一类是单独纹样。它具有独立的单元纹样,主次分明,结构紧凑,布局对称,多用于刺绣的纹饰中。另一类是带状纹样。该类纹样主要的单元形按照一定的规律排列在彩带、衣领、衣襟、裤腿和袖口处,并且大部分呈现45°角倾斜的排列特征。同一带状纹样的连续单元纹样在内容上可以有所不同,单元纹样之间的空间距离也可以灵活取舍,这给带状纹样的形式带来了丰富的造型语言。从色彩角度观察畲族几何纹样,可以发现其套色一般会控制在3种颜色以内,在衣领、衣襟、裤腿和袖口处的色彩应用以鲜亮的暖色调为主,起装饰点缀的作用,常见的颜色有橙色、红色、褐色等。而彩带的色彩应用则以对比色为主,常见的有黑底白纹和蓝底白纹,背景多为暗色,纹样为亮色,强调视觉对比。 (二)几何纹饰的分类方式与内容分析畲族几何纹样从其表现内容来划分,大致有以下三类: 1.自然形纹 自然形纹饰主要有浮龙纹、山头、云勾、马牙纹、蜈蚣脚纹、水纹等,这些纹样是从大自然中具象的动物、自然景观形象抽象变化出来,再经过高度概括简化后,通过连续纹样和单独纹样的组合方式形成了富有变化的形式美,表达了畲民对大自然的崇拜与热爱。 2.线形纹 该类纹饰以三角纹、菱形纹、直线纹样等线形纹样为主,线条朴拙,纹样大方,多用于畲族服饰,并以花边的形式对其进行装饰。 3.字符纹 字符纹是一种根据甲骨文、汉字笔画以及抽象的图形演变而形成的类似字符的纹样。这类纹饰常应用于彩带,除了装饰兼具叙事和祈福的作用。字符纹根据其造型特征又可以分为:会意类字符纹、假借汉字字符纹、几何形组合字符纹。会意类字符纹:畲族在长期的生产劳动中形成了一些会意图形,在传承下来的彩带纹样里就能看到:以两线交叉(即“×”)表示阳光照耀,以鱼的简笔画表示鱼和渔,以菱形中有一点表示怀孕等。假借汉字字符纹:该类字符的排列呈45°角倾斜的排列特征,字符的间架结构也完全遵循汉字字符的笔画结构,不同之处在于假借汉字的含义与汉字本身所代表的意义不相同。例如:“田”字纹在汉语里解释为田地,而民赋予的是“继承家业”的意思。几何形组合字符纹:通过不同形态或者相同形态的几何形体以灵活多变的方式加以组合来表达丰富的含义。例如:三个大小相同正方形呈向右的箭头组合方式代表祭祀的含义。通过上述分析可以得出,畲族几何纹饰以“师法自然”为创造哲学,以象征意象的构成手法来表达畲民古朴自然地审美情趣。其中,几何形图案有意味的形式感不但典雅而且具有现代感,它所表现出的形式美感应用在现代品牌与包装设计中突显出雅致而生动的视觉效果。 三、畲族几何纹饰在品牌与包装设计中的创新应用 笔者及其设计团队实地调研了景宁县当地的文化博物馆,系统的收集了畲族服饰图案的资料和图片,并从畲族服饰尤其是彩带中分析提炼出该民族具有标志性的视觉符号“几何纹饰”。然后,在此基础上从形式、风格、色彩等方面赋予其时代特征,进行二次抽象,应用在浙江景宁当地的“山哈制品”品牌及其包装设计中。 (一)形式与风格的创新 畲族服饰的几何纹饰包含许多不同意义,形式多具有假借汉字形和甲骨文形的造型特点,且带有祝福祈祷的意味。通过分析可以得出,几何纹饰形式特点可以归纳为5点:抽象性(师法自然)、均衡性(布局对称)、简洁性(几何图式)、韵律性(有序排列)、字符性(假借汉字),其形式造型上散发着丰富的想象力和视觉趣味。在使用传统民族图形进行品牌与包装设计时,对图形的应用不能简单照搬,而是要在它的基础上求新求变求异。常见的传统民族图案的创新应用方式包括:图案叠加、渐变重新组合、变换二方连续与适合纹样、变单个传统图案为多个传统图案等。王玮博士也提出了现代包装设计语境下民族图案应用需注意的三个问题:基本形变异,聚散重构,分中有合。这些方法和注意的问题其实都是要求设计师在理解民族图案文化内涵与骨骼结构的基础上,强调平面构成中造型语言的抽象几何性、夸张性、复合性、差异性等特征。因此,针对“山哈制品”品牌及其包装设计,设计团队在保持畲族几何纹饰结构特点的基础上结合现代艺术风格,运用基本形变异的方式,强化和夸张几何纹饰基本形抽象几何的特征使其最终像素化,具体表现为由方形的像素块按照几何纹饰的间架结构重新组合。由于像素化图形与几何纹饰都具有强烈的抽象性、简洁性等形式特征,所以能够较好地实现基本形变异的效果。而像素方块的多少和位置可以在保留基本形主要结构特征的前提下,依据设计意图在基本形的边缘和次要部分采用聚散重构的方法灵活设计和调整,做到分中有合、主次分明。这也使得几何纹饰在原有涵义的基础上拥有了鲜明的时代特征。 (二)色彩的创新 色彩有助于吸引消费者的注意力,影响其购买认知。特别是民间图形色彩继承了原始艺术的审美标准,逐渐发展成民众共同使用的视觉语言,在民间约定俗成、家喻户晓,并且具有高度的集体性、传承性,对民间的审美活动产生巨大的影响。而“山哈制品”品牌经营的是以当地土特产为内容的商品,因此设计团队从畲族特色产物(包括服饰、竹编、茶叶等)固有的颜色中提取一系列主色加以应用。 作者:陈星海廖海进森文单位:浙江工业大学 包装设计毕业论文范文:铁皮玩具包装设计论文 一、铁皮玩具包装现状 市面上铁皮玩具产品也很少能够买到,属于小众产品,大多没有包装或者是过去遗留下来的旧包装,而这些旧包装无论材质还是平面设计都已满足不了现在人的审美,无法做到在包装上提升产品价值,使得铁皮玩具作为一件商品无法吸引现代消费者的购买兴趣。 二、包装设计定位 消费者对感性要求的享受,是市场发展的必然结果,现代的人们一直处于快生活中,在这样的社会环境中生活,心理压力增大,精神生活相对缺少,因而对情感的需要越来越强烈,在消费领域中则直接表现为消费者的感性消费趋向。这种趋向表现在商品上,要求借助商品实现其寄托情感,展示个性,交流沟通等感性消费的需要,而真正的好包装便需要把这些情感寄托于其中。所以现代包装不仅要符合人们一般的审美要求,还要让消费者有心灵和情感的体验。怀旧玩具真正的价值更是表现在精神领域的精神价值,这种价值直观地包括情感价值、收藏价值和艺术价值三个方面,而且全都以玩具的怀旧作为出发点,并且与现实生活相结合,作为包装便要凸显这些价值。通过分析了包装对象的特点,在风格设计上,我打算保持怀旧玩具中明度很高的颜色,用色块明确的插画形式来表现童趣的感觉,使之即符合玩具的属性,也能够把消费者拉回童年回忆。在形式设计上,想让这件包装不同于一般市面上的包装,普通包装易被丢弃,而具有展示功能的包装能够保留更长时间,包装也是一件设计作品,要让它与衬托对象有机的融为一体。通过营造情境、烘托产品,让其本身具有展示功能及保存价值。 三、保障设计展开 1.外盒设计 盒子外部根据盒中的产品分别运用了蓝、红、绿、橙四个颜色,并以深色剪影图案来表现内部产品,外部的简洁轻快是为了给内部的丰富做个对比。其次考虑到想要人们在开盒的过程就感受到惊喜,我把外壳的内部设计成蓝天白云的天空,用明快的颜色给人以舒适的视觉感受。 2.内部设计 运用插画在包装的内部营造出了各个铁皮动物的居住感,池塘中跳跃与荷叶间的青蛙;湖面上悠闲划水的鸭子;谷堆边等待天明准备鸣叫的公鸡;穿梭于树林之中奔跑的小鹿……给每个盒子内赋予小故事一般的环境,以此衬托产品,来为铁皮玩具的收藏者带来童年的怀旧感,并且在结构方面设计成展示型结构,让包装成为铁皮玩具摆放的底座和背景,给产品的陈列营造了个独立且完整的视觉空间。内部的这块插画也是可以拆卸的背景板,可以直接开盖摆放,也可以拆除背景板后于外面的天空盖子组合,给消费者增加多一种摆放的可能性。 四、结语 这款铁皮玩具包装通过一个盒子一个故事的方式来衬托产品以及增加消费者的怀旧情感,也是我探究如何让包装与产品相结合的一个尝试。成品获得了一些成果,自己也思考了些还需改进的地方,特此感谢章莉莉老师的指导和帮助。 作者:柯孝琴单位:上海大学美术学院 包装设计毕业论文范文:鹿产品包装设计论文 一、色彩的应用 色彩是商品或产品最最为突出的外在特征之一,能够在第一时间内引起消费者,同时人们也常常通过色彩来表达自己的某种信念、某种情感和感受,所以说色彩是有个性和思想的,它作为一种有效的视觉元素、设计语言,能使商品的包装明显区别于别的同类商品,能通过刺激消费的感官,作用于人的大脑,影响判断,进而引导消费。鹿产品的包装设计要体现出吉林省的地方特色,其色彩的应用要具有代表性,鹿产品包装设计的色彩要有感染力,要能触动消费者的内心,可以应用色彩的暗示,结合产品特征提炼出相关的色彩并加以运用,给人一个美好的想象,寄托一份特殊的情感,简而言之就是要打动消费者。如果能巧妙的应用色彩对鹿产品进行包装设计,其视觉印象一定会非常强烈,会强有力体现出一个企业的形象、一个品牌的个性。 二、文字的应用 地方特产包装设计中的文字可以比喻成不朽的战神,不同的字体设计体现不同效果,如:草书的字型给人以变幻莫测、丰富多样、似行云流水的感觉;篆书的气质古朴而高雅;隶书的字形给人的感觉是整体而统一,气势生动;魏碑流丽、舒畅中透出质朴,因此,文字及其各类书法体在地方特产包装设计中的应用必然会成为一种趋势,因为她不仅仅是一种文字会传达一定的信息,它还可以很好地表达某个地区的地域文化。吉林鹿产品的包装设计中常常以书法为主体文字,并且以隶、楷等居多,主要是依据其内涵和视觉效果,并结合鹿产品的属性而进行设计,并通过加工和完善来实现视觉上的突破。从鹿产品的历史及特征来看,应注重以传统文字、字形、字体的应用来树立独特品牌形象,从笔墨的韵味中透出吉林省的民族文化和民族气质。吉林鹿产品的包装设计绝不能没有文字,因为在信息社会里,人们所接受到的信息大多来自于视觉,文字是最直接,最有效的视觉传达要素,文字传达商品信息给消费者并在情感上进行着沟通,消费者也正是通过文字来理解鹿产品的品质、特性、作用等信息,同时文字也具有一定的审美价值。因此,吉林鹿产品的包装设计上的文字除了要有一定的形象美感和正确传达信息的功能之外,还应具有鲜明的个性用以来体现吉林省独特的地域文化和民族文化的内涵,可以将字图形画结合鹿本身的特征进行设计。 三、图形的应用 图形是设计中的常用符号,同时它也是一种非文字性符号,与文字相比有自己的独特特征它比文字更直接、更形象、更具体。而且地方特产的包装设计中图形不单单只具有传达信息的作用,同时还能传递地方文化及地域特征。因此地方特产的包装设计更应注重到该地区特有图形的运用和图形的设计,这样不仅能大幅度提高该特产的文化内涵,还可以通过它有效地对外宣传产地的文化,从而树立产品的品牌形象。吉林鹿产品的包装设计中的图形在设计和应用时要从以下几个方面注意,首先是在图形的造型上引起注意,现在市面上较多的是运用具象形象造型,而抽象几何造型的较少,这是根据鹿产品的属性和消费者的需要,综合利用图形元素进行设计,能更直接的表达鹿产品的属性。但是过于具象的图形很难体现出时代感与时尚感,所以在图形的造型上可以适当的进行抽象处理。其次是信息的传递,图形设计的根本目的是传递正确的信息,而这些信息是产品特征与产地特征的提炼与体现,吉林的特色有很多,如长白山等都是产地特征的体现,可以进行提炼,加工设计并应用。 色彩、文字和图形在包装设计中占具着十分重要的地位,其设计不仅要正确传达特定的信息还要符合特定环境下的审美需求,要创造出全新的视觉效果和视觉理念,合理应用色彩、文字、图形所设计的鹿产品包装设计能体现出丰富的情感和视觉传达效果,充分体现地域特征和民族特色,所以吉林鹿产品的包装设计一定要以吉林特色文化、地域特点为依据,以鹿产品独有的特点为根本进行设计和应用。 作者:田飞单位:长春科技学院 包装设计毕业论文范文:汉字艺术包装设计论文 一、汉字艺术的制作 包装设计中的汉字包括了商品的基本信息,进行包装汉字的设计,主要目的在于正确传达商品信息,并使之与商品本身达到统一,给人以美的感受,以达到促销的目的。 (一)汉字设计要求 汉字是中华传统文化的重要组成部分,也是传统文化的主要表现手法之一。汉字的演化过程同时也伴随着中国传统文化的演化,其字形有的秀美大方,有的苍劲有力,都记载和散发着丰富的传统文化魅力。当然,从视觉语言设计的理念来看,汉字设计汲及到更广泛的文化层面。首先,整体风格搭配的统一。汉字在包装中,只有其字体形态与产品包装的表现风格相统一时,才能更好的超到产品的辨识性和带引起消费者的关注,从而清晰准确地表达文字设计时的含义,以及字体所表达出的文化底蕴与特色。第二,汉字笔划的形式要统一。笔划有粗细和比例,在进行字体设计时,同一文字内的笔划和不同字体间相同的笔划都应在粗细和长短比例上保持统一。这样才能保证字体的匀称感和美感。第三,要保持字体方向的统一。方向包含两个方面,一是单个字体倾斜笔划方向的统一,其次是多个字体为营造动感而统一方向的倾斜处理。 (二)汉字的设计内容 汉字的传达性是其重要属性之一。汉字作为一种艺术形式,其发展也受到了多方面的影响。如追求吉祥的观念,与自然和谐共处的观念等。在包装设计中,汉字要表达或传递的信息包括很多,如商品名称,产品信息,企业标识,企业经营理念等。而企业为了宣传自身及产品,往往会将企业名称、产品、商标等放在醒目位置,而汉字也要在设计中起到传递这些重要信息的作用,而且要新颖生动,并能在第一时间吸引消费者的注意。 二、汉字艺术的分类和功能 在字体设计过程中,应利用点、线、面元素表达运动和方向以及形态的变化,使字体的笔划和整体形态表达设计目标,并使得这些汉字在商品包装上具有识别性,清晰性和准确性。让人们凭借这些汉字直接快速了解包装产品的信息。 (一)汉字艺术的分类 汉字形态所表达的感受各有不同,应针对不同的产品设计不同形态的字体。针对女性消费者的设计,应有柔美秀丽的感觉。这样的字体字形端庄,笔划清新,伸展自如。如标准字体中的宋体,具有流畅的线条,给人以典雅的感觉,适合在日用产品及化妆品包装中使用。汉字中的书法字体多苍劲古朴,朴实中透出古典气息,结构不失严谨。这样的字体适合用在传统文化产品的包装设计中,如地方特色产品,民间文化产品等。又如标准字体中的黑体,笔划粗细一致,结构紧密,造型规则。给人以沉着稳重、简洁大方之感。这样的汉字可以用于机械类工业产品的包装设计中,给人以安全感。反之,儿童商品、时尚产品及运动产品需要活泼生动的设计,给人以轻松自由、富有生机和朝气的感觉。 (二)汉字艺术的功能 1、汉字艺术的信息传达功能。汉字设计的首要作用是传递信息,也是其最基本的作用。这一功能主要是对商品所包含的信息能向消费者导致准确的进行传达,而不产生歧义。字体设计的目的,则是在保证信息传递的基础上,增加其视觉的识别性,提高其观赏性,最终是为了使产品能够对消费者产生刺激,起到促销作用。当然,如上文所述,在信息传达的过程中,应注意产品的消费对象,如,儿童用品包装中使用了硬朗、沉着的字体,其风格会对信息的传递产生影响,进而影响消费者对产品的正确识读。 2、汉字艺术的审美功能。在汉字对信息的传达过程中,视觉上的美感会使其起到感情传递的作用。优美的字形设计能给人以愉快的感受,从而对包装的产品产生美好的印象。反之,则会使人对产品产生厌恶感。汉字艺术具有装饰装潢的功能。包装上的文字,除了传递必要的产品信息外,也具有美化商品的重要作用。在设计中,汉字可以作为表达点、线、面的各种元素,使人产生不同的视觉感受,与不同的图案组合,这种促销作用的传递会更加强烈。 三、汉字艺术在包装设计中遵循的原则 汉字的字体结构与包装物风格相搭配原则。汉字的结构实际上包括文字的框架结构和文字笔画的粗细两部分,通常笔画粗细不超过字体宽度的十分之一的字体适合做包装设计的正文,反之适合做标题使用。标题上的文字粗壮有力让作者设计意图轻易体现。特别使用与表现包装物重要内容。在框架结构方面主要看字体,字怀是指字内部空间的大小,字怀越大越适合做正文,因为它能在小字号的情况下认识度高,能让人轻松阅读,特别适合于小件包装的内容性文字设计。汉字的思想性和可识别性原则。汉字艺术必须要有思想性,从而达到文字能生动突出产品的精神含义,增进宣传效果。好的文字设计能及时有效抓住消费者的第一眼,让消费者看到产品文字有赏心悦目的感觉。在具有思想性的同时必须也得完成汉字准确传达商品信息的功能,其识别性要有鲜明的表达,信息传递也应完整无误,通过文字,消费者就能够对内装商品有清晰的了解和认识。设计师在考虑创新的同时也要考虑文字表现得整体的效果,字体,字形和机构都必须清晰。在文字设计时,造型一定要巧妙,形象要优美,不能为了适合特定的形态而强行改变字体笔画,甚至扭曲变形,要巧妙自然,易读易认,不会引起消费者误解,只有这样才能有利于传播。清晰易读的包装文字能引起人们的注意,能引起消费者的购买欲望。因此文字的设计力求给消费者难以忘怀的第一印象。汉字设计的协调统一原则是指包装设计中的汉字与汉字、色彩、图文编排、图形等正确的处理位置等关系,以使他们达到统一和谐,完成商品内涵表达的总体基调。在汉字设计上,汉字的字形必须与商品所传达的内容保持一致,否则完美的设计最终表达的效果也会与设计师的理念背道而驰。要取得最佳的协调原则,关键在于找出不同字体间的内在联系,对其不同的对立因素要给予适当的协调组合,既要表现各自的不同特性,又要取得整体的协调感,个性与共同协调,对比统一,对立统一,使之突显具有审美价值的组合效果。 四、汉字艺术的创意新前景 创意汉字是具有创新和挑战的工作。这意味着设计者需要将思想从已经形成的、常用的汉字固有的形态中解放出来,用新的表现手法,或绘制、或印刷,或笔划创新成图案,并以新的形态显现出来。随着新技术与表现手法的出现,推动了人们对字体设计这一视觉因素的探讨和创新。例如字体从点到线再到面的创新,从平面到立体,从二维到三维的创新。 五、总结 包装的汉字设计既是一种文化的传承,也是对文化的一各创新。汉字设计的过程本身就是对传统文化的一种融会贯通和提练升华,设计者既要从传统文化中汲取精华,也要对包装设计熟练掌握,只有这样,才能在包装设计中形成具有中国特色的,民族的,大众的,世界的包装文字设计艺术。 作者:于华卿单位:曲阜师范大学 包装设计毕业论文范文:儿童药品包装设计论文 1儿童药品包装设计的安全性——让孩子健康成长 (1)增大孩童打开难度。使其在无家长陪同下很难将药品打开,从而进行服用。从人体工程学的角度来看,首先,孩童在力气上远不如成人,如在盖子打开的过程需要耗费较大体力就可以避免孩童随意打开。对于儿童来说,他们往往会放弃不能一次性成功打开的的物品,失败后他们会将注意力转移到下一个新鲜事物。由此,我们可以得出结论,在设计儿童药品瓶盖时,最好需要稍微复杂的操作动作,进行二次开启。因为儿童相较于成年人,手脚协调能力还远远不够,稍微复杂的防儿童开启双层设计可以很大程度上避免他们误食或多食。 (2)控制好单盒的药剂量,避免孩童一次性服用过量。国内的儿童药品往往存在着这样一个问题,即药剂量过大。孩子在服用期间通常会造成两个不便。一是服用起来很难控制用量,如1/4颗等如何能确保用量正确无误,二来剂量过大也造成了浪费,当孩子们已经服用够可痊愈的疗程,剩下的药品就搁置一旁,时间长了,家长也忘记药物存放在哪里,甚至有时候药品过期还会造成误食,危及生命健康。像一些止咳糖浆,本来就难以存放,一旦开封后,密封不当就容易变质放坏。 (3)声音警示。一般情况下,儿童误服药物都发生得悄无声息,当家长发现的时候儿童往往已经把药品打开进行吞咽,这时候再阻止就来不及了。所以,我们应在儿童试图打开药品期间使得拧瓶盖或者扣安全泡罩等撕拉动作发出一定的声响,以引起家长或监护人的注意,避免发生意外。 2儿童药品包装设计的人性化——让孩子不再恐惧 人在生病时容易对疾病产生恐惧和担忧的心情。医院的消毒水和苦涩的药品(特别是中药)气味,锋利的针头给肌肤带来的痛感记忆,白色的床单和白大褂,医疗器械发出的阵阵轰鸣,这些不同的点从视觉(色彩)、听觉、嗅觉、味觉、触觉上给人不同程度的恐惧感,使人在患病的的同时极易产生脆弱不安的消极情绪,更何况是对于幼小的孩童。采用鲜艳明快的色彩。对于天性好奇的儿童,炫丽明亮的色彩更能引起他们愉快的体验,他们偏向于黄色、红色这样的暖色调,尤其是红色,是孩童最先了解和掌握的颜色。 3儿童药品包装设计的趣味性——让孩子开心服药 卡通设计更能使孩子接受。很多时候,妈妈在哄孩子吃药的时候都会说:快吃药吧,你看动画片里你最喜欢的宝宝都按时吃药了。孩子小的时候很容易对一些卡通形象产生喜爱和迷恋,卡通形象的迷人之处就在于它散发着天真可爱的魅力,总是能顺理成章地被孩子接受。当药品遇上憨态可掬的卡通形象,谁说哄孩子吃药是件难事呢。日本著名的池田模范堂出品的小儿感冒药,是家庭常备药之一。其以可爱的面包超人形象及水果口味的感冒药著称,令孩子非常容易接受。就连专门的小量杯上,也有个可爱的面包超人头像。有了萌萌的面包超人监督孩子吃药,能很大程度上减少孩子对药物的厌恶和恐惧,在心理上也更能接受。而中国的儿童药品设计也可以适当融入当下流行的卡通形象,如喜羊羊、摩尔庄园等,让孩子们开心吃药,健康成长。 作者:秦文锦单位:华中科技大学
智能汽车论文:人工智能汽车制造论文 1人工智能在汽车制造业中的应用 概述制造业是国家的经济命脉,而汽车制造又是战略性支柱产业,它包括了整车、各种零配件厂等生产商,也包括了各地经销企业和销售企业。近年来,我国汽车行业面临着前所未有的挑战,原材料、生产、物流成本上涨、利润下降,以及国际经济形势的影响。因此,汽车企业可以运用具有智能分析功能的商务智能系统,通过分析历史数据快捷、及时地输出各类报告,预测未来的客户需求和销售趋势,在宏观上为企业管理人员提供决策依据。计算机人工智能技术发展到了今天,已经开始使用庞大的知识库来有效地取代人类器官或机构的记忆方法,近些年来很多的专家决策系统在考虑一定规则的基础上对人类的诊断和经验上的分析都能够做出很好的判断,甚至处于主导地位。这个系统可以很好地利用知识库,并从中挖掘出我们想要的问题答案、成功地寻找到其中的关联性,并提取相应的模式等。而实际上,这样的专家系统已经在很多领域都有了非常不错的应用,帮助很多企业在很短的时间内就做出相应的生产计划、调度计划、运输计划等,非常有效率,而且可以大大地增加收益,并很好地控制企业的人力成本。我国工业机器人是从20世纪80年代开始起步。经过二十年余年的努力已经形成了一些具有竞争力的工业机器人研究机构和企业。先后研发出弧焊、点焊、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。近几年,我国工业机器人及含工业机器人的自动化生产线相关产品的年产销额已突破十亿元。目前国内市场年需求量在3000台左右,年销售额在20亿元以上。统计数据显示中国市场上工业机器人总共拥有量近万台,占全球总量的0.56%,其中完全国产工业机器人行业内规模比较大的前三家工业机器人企业,行业集中度占30%左右。其余都是从日本、美国、瑞典、德国、意大利等20多个国家引进的。国产工业机器人目前主要以国内市场应用为主,年出口量为100台左右,年出口额为0.2亿以上。多年来我国汽车零部件生产一直是手工焊、专机焊占据焊接生产的主导地位、劳动强度大、作业环境恶劣、焊接质量不易保证,而且生产的柔性也很差,无法适应现代汽车生产的需要。 1.1搬运机器人在汽车制造业中应用 汽车桥箱类零件具有精度高、加工工序多、形状复杂、重量重的特点。为提高其加工精度及生产效率,各重型汽车生产厂家纷纷采用数控加工中心来加工此类零部件。而在使用数控加工中心加工工件时,要求工件在工作台上具有非常高的定位精度,且需要保证每次上料的一致性。由于人工上料此类的工件具有劳动强度高、上料精度不好控制等缺点现在正逐步被工业机器人或专机进行上下料所取代。工业机器人具有重复定位精度高、可靠性高、生产柔性化、自动化程度高等、突出的优势,与人工相比,能够大幅度提高生产效率和产品质量,与专机相比具有可实现生产的柔性化、投资规模小等特点。机器人智能化自动搬运系统作为减速器壳体加工的重要生产环节,虽然已经在国内重型汽车厂内取得成功的应用,但依然尚未普及。在国家经济建设飞速发展的进程中,重型载重汽车的生产能力及生产力水平亟待有一个质的飞跃,而工业机器人即是提升生产力水平的强力推进器。 1.2焊接机器人在汽车制造业中的应用 汽车行业的发展水平,代表了一个国家的综合技术水平,汽车工业的发展将会带动其他行业的发展。各厂商为了在日渐激烈的竞争中立于不败之地,必须率先实现焊接自动化。因此,今后除了如汽车、摩托车这样的大批量生产行业。一些产品多样化的企业,为了提高焊接质量,也将会考虑使用焊接机器人,如钢结构等行业,与此同时,对焊接机器人的要求也必然会逐步提高,如说对焊道的自动跟踪系统的需求会逐步加大等。作为焊接机器人和焊接机的专业生产厂家,OTC公司将继续为提高中国的高速、高效、自动化焊机做出自己的贡献。对于在汽车工业中的点焊应用来说,目前已广泛采用电驱动的伺服焊枪。日本丰田公司已决定将这种技术作为标准来装备其日本国内和海外的所有点焊机器人。 1.3装配机器人在汽车制造业中的应用 在国内外各大汽车公司装配生产线上被广泛采用的装配机器人。一方面使汽车装配自动化水平大大提高,目前,国外某些大批量生产的轿车的装配自动化程度已达50%~65%。另一方面,有效地减轻了工人的劳动强度,提高了装配质量并明显地提高了生产率。在汽车整车装配中,机器人不仅用于挡风玻璃的密封济涂覆、安装和车轮备胎、仪表盘总成、后悬梁、车门、蓄电池等部件的安装。 1.4喷涂机器人在汽车制造业中的应用 喷涂机器人在汽车制造业中可喷涂形态复杂的汽车工件而且生产效率和很高。多用于汽车车体的喷涂作业,如喷漆、喷釉等。除了上述机器人以外,汽车制造业中应用的机器人还有用于特殊加工的激光加工机器人用于部件形状测量、装配检查和产品缺陷检查的检测机器人,抑制尘埃粒子大小及数量的水切割机器人和净化机器人等。 2人工智能在汽车制造业中的进展分析 随着中国汽车工业的迅猛发展,机器人在先进汽车制造中的重要性也越来越凸显。机器人的产品应用广泛,覆盖焊接、物料搬运、装配、喷涂、精加工、拾料、包装、货盘堆垛、机械管理等领域。在汽车行业的应用主要分为以下五大部分。车身系统中,采用虚拟仿真等手段,主要针对车身覆盖件不断开发出新的标准化、模块化解决方案,动力总成系统中,提供了涵盖汽车传动系统优秀部件,发动机、变速箱和传动轴的全套装配测试系统。在冲压自动化系统方面从卷材与堆垛到零件的码垛,从提供控制系统到企业ERP,从设计到生产支持与效率优化,拥有全面的工程能力,涂装自动化系统方面,以高柔性高精度的喷涂机器人来帮助客户提升涂装质量,减少生产废料,而在焊接自动化系统中,机器人比较典型的应用是电阻点焊、电弧焊,其最新一代机器人配套提供一系列高度人性化的软件工具。汽车工业的最大特点是产量大,生产节拍快,产品一致化程度高。消费者对汽车质量要求越来越高,是促使机器人应用越来越普遍的一个重要原因。机器人本身只是集装箱里的一个货物,随机器人的设备功能越来越精细,客户的思维在这时候逐渐走向成熟,在采购时不再单单考虑某生产工位的瓶颈,而更多地考虑到长期战略因素,如维护成本加入的高低,长期投资回报是否划算,服务涵盖地域是否广泛,响应是否及时,全球技术支持能力有多强,中期后期不同阶段解决问题的能力有多大等等。这时,产品本身的价格和意义相对弱化而长期的价值越发凸显。 3结束语 人类智能主要包括三个方面——“感知能力”、“思维能力”和“行为能力”。而人工智能是指由人类利用人脑特有的智力表现制造出来的“机器”所表现出来的智能。人工智能主要包括“感知能力”、“思维能力”和“行为能力”。人工智能在汽车制造工业方面的应用体现在问题求解,逻辑推理,自然语言理解,自动程序设计,专家系统等方面,这些方面就体现了自动化的特征,表达了一个共同的主题,即提高机械人类意识能力,强化控制自动化,因此人工智能在汽车制造领域将会大有作为。 作者:韩旭萍单位:陕西职业技术学院 智能汽车论文:多元智能理论汽车英语课程设计论文 21世纪是创新的时代,随着经济全球化步伐的加快,英语课程在指导思想、教学目标、教学内容、练习、实践、操作方法和手段的选择等方面都必须不断推陈出新。我国为了全面实现工业化和现代化的目标,对汽车技术应用型人才的需要更趋多样化。而良好的外语沟通能力已成为汽车人才的需要具备能力。汽车英语课程设计是各类学校重点关注的课程,如何把知识和能力结合的更好,是体现其创造力和竞争力的重要表现。因此,本文把多元智能理论引入汽车英语课程设计,为探讨其可行性及策略开辟新的视角,提供新的思路和方法。 一、多元智能理论 多元智能理论(MultipleIntelligencesTheory)由美国哈佛大学发展心理学家、教育学家霍华德•加德纳教授于1983年在《智能的结构》一文中提出后,在世界范围内引发了教育的“革命性”变革。我国于20世纪90年代引进多元智能理论,国内有专家认为,多元智能理论无疑是我们长期以来一直在努力推崇的“素质教育的最好全释”;还有人指出:多元智能理论与建构主义理论一道,构成了我国新课程改革的强大理论支撑。多元智能理论指出人类内涵的能力至少有八种:包括语文智能;音乐智能;逻辑—数学智能;空间智能;肢体—运作智能;人际智能;自省智能;自然观察智能。加德纳认为,相对于过去的一元智力理论,多元智能理论能够更全面地描绘和评价人类的智力能力。加德纳还指出,人类智能还包含有次级智能和多种次级构成要素。 二、基于多元智能理论的汽车英语课程设计 (一)汽车英语课程设计的基本条件 Posner(1994)认为,课程设计的基本条件包括:了解学生的需求、兴趣、能力、知识水平等例如:学生需要什么、需要的原因、已有的能力、待补的能力、已有的基础或条件,缺乏什么等等。熟悉课程情况例如,有能力识别和解释该课程的基本概念和技能,全面和细致的有关知识,目前这个课程的开设情况等。擅长听说读写译五项必备能力,具有丰富教学经验,而不是简单的拼凑、复制、模仿依据以上课程设计的基本条件,做好高职英语课程设计就要求教师进行问卷调查或访谈学生已经完成的课程标准或已经具备的语言知识,要求通过参考有关著作、论文、同类课程、教材等,与同行交流,收集积累案例或经验等等。 (二)汽车英语课程设计的标准 根据Furey提出的标准,高职英语课程设计必须把握下列标准: 1.是否有足够的理论依据英语课程设计必须基于什么样的科学理论基础,是否遵照其本身的科学性和社会性? 2.是否适合学生目标在从事高职英语教学中,教师要因材施教。不但熟悉、掌握学生的自身学习情况、学习兴趣,也注重培养学生的实际效果性。 3.是否具有成功实施的可能性和效果的可评性在从事高职英语教学中,教师要不断自评课程设计的真实效果。 (三)汽车英语课程设计的内容 汽车英语课程设计的内容取决于授课的理念。针对英语语言,如果认为语言是符号系统,课程设计就由语音、词汇、语法、句型构成,强调语言形式的正确性;如果视语言为交际工具,课程设计要考虑的是交际的人,交际发生的条件、交际的目的等。英语课程设计关注的不仅是语言形式的正确性,还有社交的适当性。在教学研究过程中,在多元智能理论的指导下,根据调研结果对课程教学内容进行逐步更新,教材从最初的纯英文阅读形式的到单独开发学生的专业英语阅读能力,从听、说、读、写等能力的平行拓展,汽车专业英语校本教材内容新颖,图文并茂,根据主题确定教学内容、重点及难点,融专业英语听、说、读、写训练于一体,重点突出,实用性强,有利于开发学生的多元英语语言智能,改善课堂教学氛围,提高教学效果。 三、多元智能理论下汽车英语课程设计需注意的问题 首先,汽车英语以提高口语交际能力为本位,突出应用性本课程在对汽车企业英语应用能力需求深入调研的基础上,按确定工作任务模块、同时突出语言技能的要求制订教学大纲和授课计划,明确了教学应达到的知识标准和技能标准。其次,课程体系整合突出全面性、逻辑性、典型性和实用性本课程以国际汽车行业最新的知识体系为基础,以市场为导向,将传统汽车英语课程的以训练专业英语阅读能力为主体的教学内容,整合成为汽车构成的4大部分分别为发动机、底盘、车身、电气设备以及发动机的两大机构五大系统和底盘的传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统等各个任务模块以系统的知识主题构成课程内容体系。最后,教学手段优化,突出多元英语智能培养在教学实践中,注重将互动教学、角色扮演、案例教学、多媒体听力、课件加视频等教学手段相结合,增加学生的学习兴趣,提高其用英语分析和理解专业知识的能力和用英语进行专业领域的交际能力,并结合具体课程内容指导学生进行延伸性思考,以增强学生的创新能力,全面促进学生多元智能的发展。 总结 多元智能理论可以说是治疗教学中片面性的一剂特效药,也是寻求最佳教学策略的一个突破口。它对于激发课堂活力、激活学生智能起着举足轻重的作用,为广大教师改革教学方法、创新教学途径、提高教学质量指明了方向。在汽车英语课程设计方面,还将继续改进整体规划,加强课程结构分析和学习领域设计,优化教材内容、形式和课程考核方式,丰富教学情境设计与课堂教学活动,将专业英语教学改革推向一个新的阶段,全面提高学生多元英语智能培养的实效性。 作者:宋敏 单位:长春汽车工业高等专科学校公共教学部外语教培室 智能汽车论文:电子技术实现汽车智能舒适论文 编者按:本文主要从电子技术在现代汽车中的应用;电子技术在现代汽车中的发展趋势;结束语进行论述。其中,主要包括:随着微电子技术的不断发展,车辆中的电子自动化程度越来越高、汽车电子技术主要包括硬件和软件方面的内容、把汽车电子产品归纳为两类、在发动机上的应用、现代汽车发动机的基本功能没有根本变化、喷油泵在同一时间射出所有燃油、在底盘上的应用、自动变速器主要由液力变矩器和行星齿轮变速器组成、通用、福特、丰田等等大厂商采用的自动变速器电子控制系统、整车控制技术、集中综合控制、目前汽车电子技术向集中综合控制方向发展、网络化、汽车上的电子电器装置数量急剧增多等,具体请详见。 [摘要]电子技术在现代汽车上应用越来越广泛,电子技术的应用对于改进汽车性能、提高行驶安全、降低污染、节约能源有着非常重要的作用。文章就现代汽车电子技术的应用、发展趋势及应用前景进行了综述。 [关键词]电子技术微处理器电子控制装置汽车传感器 随着微电子技术的不断发展,车辆中的电子自动化程度越来越高。可以说,机械技术构成了现代车辆的筋骨,电子技术则构成了现代车辆的神经中枢。汽车电子化的程度被看作是衡量现代汽车水平的重要标志,是用来开发新车型,改进汽车性能最重要的技术措施。增加汽车电子设备的数量、促进汽车电子化是汽车制造商夺取未来汽车市场的重要的有效手段。 汽车电子技术主要包括硬件和软件方面的内容:硬件包括微处理器及其接口、执行部件、传感器等;软件主要是以汇编语言及其他高级语言编制的各种数据采集、计算判断、报警、程控、优化控制、监控、自诊断系统等程序。 特别是微处理器的出现给汽车的电子自动化程度带来了革命性的变化,车辆上微处理器的使用数量激增,电子装置在整个汽车制造成本中所占的比例越来越大。例如,一些豪华轿车上,使用单片微型计算机的数量已经达到50个左右,电子产品占到整车成本的50%以上,微处理机将更广泛地应用于汽车安全、环保、发动机、传动系统、速度控制和故障诊断中,目前电子技术的应用几乎已经深入到汽车所有的系统。 一、电子技术在现代汽车中的应用 按照对汽车行驶性能作用的影响划分,可以把汽车电子产品归纳为两类:一类是汽车电子控制装置,汽车电子控制装置要和车上机械系统进行配合使用,即所谓“机电结合”的汽车电子装置;它们包括发动机、底盘、车身电子控制。例如电子燃油喷射系统、制动防抱死控制、防滑控制、牵引力控制、电子控制悬架、电子控制自动变速器、电子动力转向等,另一类是车载汽车电子装置,车载汽车电子装置是在汽车环境下能够独立使用的电子装置,它和汽车本身的性能并无直接关系。它们包括汽车信息系统(行车电脑)、导航系统、汽车音响及电视娱乐系统、车载通信系统、上网设备等。 1.在发动机上的应用 现代汽车发动机的基本功能没有根本变化,但引入了大量的电子控制装置,极大地改进了车辆的排放性能、燃油经济性和耐用性。发动机电子控制系统包括很多电子控制装置,电子燃油喷射和点火装置是其重要组成部分,除此外,还有自适应控制装置、智能控制装置及自诊断操作装置等。 现代汽车上,电子控制燃油喷射装置,因其优越的性能,已得到普及。这种新型燃油喷射装置可以自动保证发动机始终工作在最佳状态;电子点火装置(ElectronicSparkAdvance,ESA)由计算机、传感器及其接口、执行机构等部分构成。该装置可根据传感器送来的发动机各种参数进行运算、判断,然后进行点火时刻调节。在输出一定功率的条件下最大限度地节约燃油和净化空气。 各公司相继研制成功了多种新技术,并且投入了使用,取得了很好的效果。例如,由RobertBosch公司制造的计算机控制系统使用嵌入式微处理器技术实时监测发动机运转情况,确保喷射燃油量恰到好处,使燃油喷射量刚好满足要求,对清洁这些发动机大有帮助。 特别是电控直接喷射和共轨燃油系统两项技术的突破,催生了具有优良性能的新型柴油机的出现。这些新型柴油机电控、加速性良好、气味不浓也不产生烟尘、行程大并且耐用。 在通常的柴油机中,喷油泵在同一时间射出所有燃油,其结果就是产生柴油机标志性的乓乓的敲击声。在直接喷射时,燃料射入之前先有一小部分先行射入,这样当燃料射入时产生的敲击声会变得柔和。与此同时也可以降低燃烧温度,减少NOx(氮氧化物)的排放量。 共轨燃油系统的作用则在于它可以更好地控制燃油数量和喷射定时。共轨系统有一个高压泵,当喷油嘴开启时,高压使燃油产生很好的薄雾使得燃烧更加充分,同时还减少了尾气排放。 现代汽车的各种性能(燃油经济性、排放、驾驶性能和功率等)越来越好,而使这一切成为现实的正是电子技术与计算机辅助设计的结合。 2.在底盘上的应用 底盘电子控制系统包括很多电子控制装置,电子控制自动变速器(Electronic-C0ntrolledAutomaticTransmission,ECAT)是其重要组成部分。现在许多轿车的自动变速器是电子控制的,电子控制也就是微处理器控制。 自动变速器主要由液力变矩器和行星齿轮变速器组成,微处理器根据传感器输入信号和开关信号,通过电磁阀控制换档和变矩器锁止这两个工作过程,达到自动变档的最佳控制精度。发动机曲轴与变矩器涡轮之间通过离合器接合的装置也称为变矩器锁止,其作用是减轻变矩器涡轮与叶轮之间的打滑现象,改善燃油经济性。ECAT优点是加速性能好、灵敏度高、能准确地反映车辆行驶负荷和道路条件等。 自动变速器的电子控制装置是由信号输入系统、计算系统和控制信号输出系统这三部分组成。信号输入系统有:变速器输入速度传感器、变速器输出速度传感器、发动机冷却温度传感器、节气门位置传感器、发动机曲轴转速传感器、润滑油温度传感器、歧管压力开关、制动开关等信号。这些信号反馈到ECU(在通用汽车上称为PCM-动力传动控制组件),在ECU进行计算然后输出控制信号,通过换档电磁阀、离合器电磁阀等控制换档和锁止动作。微处理器接到传感器反馈信号后,根据程序计算的结果发出控制信号接通变矩器的离合器电磁阀电源,驱使电磁阀启动,使离合器接合;如果切断离合器电磁阀电源则离合器分离。ECU是根据汽车行驶状态来操纵电磁阀通电开关开启或关闭的。当汽车速度比较慢或停止时,ECU不启动电磁阀,当汽车速度达到一定值时,ECU就会启动电磁阀使离合器接合。微处理器接到传感器反馈信号后,根据汽车车速、发动机转速及工作温度、节气门位置、歧管真空度、选档位置等输入信号参数选择换档。ECU根据即时变速杆的位置,对照参数计算选择最佳的档位位置,发出控制信号驱动换档电磁阀,令变速器换档。 通用、福特、丰田等等大厂商采用的自动变速器电子控制系统,根据与其连接的变速器和发动机的不同型号而不同,每个系统中的元件和系统的工作过程也随着不同的变速器而有所变化,但其基本的工作方式及基本部件还是一样的。 除此外,还有电子稳定智能控制装置(ElectronicStabilitvPro-gram,ESP)、电控悬架操作装置等。ESP将多种功能整合在一起,并在此基础上进行了扩展。与其他牵引力控制系统比较,电子稳定控制程序不但控制汽车驱动轮,而且可控制从动轮。通过安装在车辆上的轮速传感器、侧向加速度传感器和横摆角速度传感器,电子稳定控制程序能对车辆的状态进行实时监控,当感应到轮胎与地面失去附着力,车辆存在侧滑危险时,电子稳定控制程序会快速而有选择地对需要制动的车轮实施独立操作或降低发动机输出,以使车辆行驶方向尽可能保持与驾驶员的预期相一致,从而提升车辆在各种工况下的方向稳定性及可控性。 目前电控悬架,汽车的悬架系统一般是弹簧刚度和减振器阻尼特性不能改变的被动悬架,它不能根据使用工况和路面输入的变化进行控制和调整,故难以满足平顺性和操纵稳定性的更高要求5近年来,随着电控和随动液压技术的发展,弹簧刚度和减振器阻尼特性参数可调的电控主动和半主动悬架,在汽车上逐步得到应用和发展。 3.整车控制技术 整车控制技术包括车身电子控制、驾驶电子控制等系统。汽车车身电子控制技术所涉及的内容很多,主要包括对汽车照明灯和转向信号灯的电子控制、对电动座椅、电动门窗、电动门锁、自动雨刮等的电子控制以及多媒体系统等。目的是保证视野性、方便性、舒适性、娱乐性、通信功能等。目前车身电控技术呈现如下的发展趋势:进一步满足用户个性化的需求;先进的驾驶和乘坐信息系统,如车辆遥控检测、智能型防盗、乘座适应性控制、42V电子系统、环保设计系统等等。 传统的机械和液力驾驶控制系统由于结构的原因(间隙、运动惯量等),从控制指令发出到指令执行会有一定的延迟,这在极限情况下是不能允许的。电控驾驶控制系统是没有机械和液力后备系统的,电控驾驶控制系统主要由三部分组成:控制系统、执行系统、通讯系统。控制系统的功能是根据驾驶员的意图和车辆行驶状况,对执行器给出执行的设定值。执行系统的功能是在控制系统的控制下,完成具体的执行动作(转向、制动等)。驾驶电子控制技术在现代汽车中,已大量使用,完全取代传统的机械和液力驾驶控制系统是必然趋势。 4.主被动安全系统 汽车的操纵稳定性和安全性是衡量汽车性能的重要指标。电子控制技术的引入为汽车的稳定性和安全性提供了保障。 提高汽车的操纵稳定性,过去一直局限于通过改进轮胎、悬架、转向与传动系的性能来实现。随着计算机、传感器和执行机构的迅速发展,研发了各种显著改善操纵稳定性和安全性的电子控制系统如防抱死制动系统(Anti-LockBrakingSystem,简称ABS)、牵引力控制系统(TractionControlSystem,简称TCS,也称ASR)、四轮转向系统(4WS)、车辆动力学控制系统(VehicleDynamicControl,简称VDC,也称VSC、ESP)。其中,VDC是在ABS和TCS的基础上,增加转向行驶时横摆运动的角速度传感器,通过ECU控制各个车轮的驱动力和制动力,确保汽车行驶的横向稳定性,防止转向时车辆被推离弯道或从弯道甩出。 轮胎压力检测系统(TirePressureM0nit0ringSystem,简称TPMS)是在每一个轮眙上安装高灵敏度的传感器,在行车状态下实时监视轮胎的各种数据,通过无线方式发射到接收器,并在显示器上显示各种数据,任何原因(如铁针扎入轮胎、气门芯漏气)等导致的轮胎漏气、温度升高,系统都会自动报警,从而确保行驶中的安全,延长轮胎的使用寿命。 为了保证行车安全,安全气囊和座椅安全带控制系统是必不可少的。安全气囊的合理触发以及座椅安全带的及时束紧,需要安全系统对行驶状况的及时监测和判断。安全气囊和座椅安全带控制系统将采用越来越多的先进电子传感器、控制芯片以及电子控制装置。 二、电子技术在现代汽车中的发展趋势 随着高性能传感器、微处理器的研制成功以及网络、总线技术的完善,汽车电子技术将向集中综合控制和网络化方向发展。 1.集中综合控制 目前汽车电子技术向集中综合控制方向发展。例如,将发动机管理系统和自动变速器控制系统,集成为动力传动系统的综合控制(PCM);将制动防抱死控制系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS)和驱动防滑控制系统(ASR)综合在一起进行制动控制;通过中央底盘控制器,将制动、悬架、转向、动力传动等控制系统通过总线进行连接。控制器通过复杂的控制运算,对各子系统进行协调,将车辆行驶性能控制到最佳水平,形成一体化底盘控制系统(UCC)。汽车的机械结构还将发生重大的变化,汽车的各种操纵系统向电子化和电动化发展,实现“线操控”。用导线代替原来的机械传动机构,例如“导线制动”、“导线转向”、“电子油门”等。 随着汽车电子装置越来越多,消耗的电能正在大幅度地增加。现有的12伏动力电源,已满足不了汽车上所有电气系统的需要,汽车12伏供电系统需向42伏转化。今后将采用集成起动机-发电机42伏供电系统,发电机最大输出功率将会由目前的1千瓦提高到8千瓦左右,发电效率将会达到80%以上。42伏汽车电气系统新标准的实施,将会使汽车电器零部件的设计和结构发生重大的变革,机械式的继电器、熔丝式保护电路将被淘汰。 2.网络化 汽车上的电子电器装置数量急剧增多,为了减少连接导线的数量和重量,网络、总线技术十分重要。集中综合控制要求有一个庞大而复杂的信息交换与控制系统,车用计算机的容量要求更大,计算速度要求更高。采用高速数据传输网络日益显得必要。光导纤维可为此传输网络提供传输介质,以解决电子控制系统防电磁干扰的问题。通讯线将各种汽车电子装置连接成为一个网络,通过数据总线发送和接收信息。电子装置除了独立完成各自的控制功能外,还可以为其他控制装置提供数据服务。由于使用了网络化的设计,简化了布线,减少了电气节点的数量和导线的用量,使装配工作更为简化,同时也增加了信息传送的可靠性。通过数据总线可以访问任何一个电子控制装置,读取故障码对其进行故障诊断,使整车维修工作变得更为简单。 三、结束语 汽车电子技术的应用将使汽车更加智能化和舒适。智能汽车装备有多种传感器,能够充分感知驾车者和乘客的状况,交通设施和周边环境的信息,判断乘员是否处于最佳状态,车辆和人是否会发生危险,并及时采取对应措施。今天,社会进入了信息网络时代,汽车已不仅仅是一种代步工具,人们已可以在汽车上收听广播,打电话,上互联网,处理工作。随着数字技术的进步,具有信息处理、通讯、导航、防盗、语言识别、图像显示和娱乐等功能的车载计算机多媒体系统的开发,汽车也将步入多媒体时代。可以预见到的将来,汽车装置自动导航和辅助驾驶系统,驾驶员可把行车的目的地输入到汽车电脑中,汽车就会沿着最佳行车路线行驶到达目的地。人们可以通过语言识别系统操纵着车内的各种设施,一边驾驶着汽车,一边欣赏着音乐电视,还可上网预定饭桌、机票等。 智能汽车论文:汽车智能管理系统中现代电子技术的应用论文 [论文关键词]汽车电子技术汽车智能管理系统智能化集成传感器多通道传输技术 [论文摘要]汽车是当前重要的交通工具,汽车的发明和汽车相关技术的发展极大地改变了人们的出行方式,加快了商品和人员的流通。 随着汽车工业与电子工业的不断发展,在现代汽车上,电子技术的应用越来越广泛,汽车电子化的程度也越来越高。汽车技术与电子技术相结合催生出汽车电子技术概念。电子技术在现代汽车工业中的广泛应用加快了电子汽车的发展趋势,推动了汽车功能的多元化和便捷化。 一、汽车电子技术 现代电子技术与汽车工业的结合促成了电子汽车概念的诞生和实现,概括地来说当前的汽车电子技术主要包括:智能化集成传感器:提供用于模拟和处理的信号,而且还能对信号作坊大处理。同时,他还能自动进行时漂、温漂和非线性的自动校正,具有较强的抵抗外部电磁干扰的能力,保证传感器信号的质量不受影响;嵌入式微处理机已广泛地应用与安全、环保、发动机、传动系、速度控制和故障诊断中。软件技术:随着汽车电子技术应用的增加,对有关控制软件的需求也相应增加,并可能要求进一步计算机联网。因此,要求使用多种语言,并开发出通用的高水平软件,以满足多种硬件的要求。轿车上多通道传输网络将大大地依赖于软件;多通道传输技术,多通道传输技术的采用,对电子控制集成化的实现是十分必要和有效的。采用这种技术后,使各个数据线成为一个网络,以便分享汽车中心计算机的信息。汽车车载电子网络:汽车电子设备发展的一个重要趋势是大量使用微处理机来改善汽车的性能。随着电控器件在汽车上越来越多的应用,车载电子设备间的数据通信变得越来越重要。为了进一步提高行使的经济性,温度及车速等信息必须在不同控制单元间交换。由此,以分布式控制系统为基础构造汽车车载电子网络系统是很有必要的。集成化技术:汽车电子技术的一个发展趋向是功能集成化,从而实现更经济、更有效以及可诊断的数据中心。光导纤维:汽车电子技术的进步,已使各系统控制走向集中,形成整车控制系统。这一系统除了中心电脑外,甚至包括多达23个微处理器及大量传感器和执行部件,组成一个庞大而复杂的信息交换与控制系统等。 二、国内汽车电子技术发展 电子技术在汽车工业中的应用加快了汽车技术的升级和突破,自20世纪80年代以来,汽车工业的长足发展,也是以电子技术(特别是计算机、集成电路技术)为动力而实现的。采用电子技术是解决汽车所面临的诸多技术问题的最佳方案。因此一国电子产业的发展水平及其在汽车工业领域的应用情况决定了其在未来轨迹汽车行业竞争中的地位和影响力。目前,国产汽车的电子技术应用多数还处于初级阶段。只有少数厂家,主要集中在一些中外合资和国内较为先进的汽车生产厂家,开始将电子控制装置应用在汽车工业中。国内现在采用的电子装置主要包括发动机的燃油喷射、电子点火控制、汽车安全性方面的安全气囊,ABS等领域,而且多数为直接引进国外产品组装,国内科研院所目前有关汽车电子技术应用的研究也主要集中在发动机控制、电控悬架、ABS系统等几个方面,在汽车的电子网络化技术、GPRS导航及智能交通系统的研究等方面与国外还有一定差距。 三、现代电子技术促进汽车智能管理的发展 随着经济的快速发展和人民群众对汽车工业要求的逐步提高,当前的电子技术在汽车工业领域里得到了很好较快较好的应用。汽车智能管理系统就是这一应用的重要体现。车辆智能管理仪(以下简称管理仪)硬件构成主要由CPU,数据存储器扩展电路、IC卡接口电路、GPS接收电路、光电隔离的输入、输出电路、数码相机控制电路、指示灯、蜂鸣器及电源部分组成。采用GPS接收机接收卫星的信号,经过计算后可得出车辆所处的经纬度、行驶速度、行驶方向等参数。管理仪还能够采集与司机操作有关的数据,如刹车、远光灯、近光灯、左右转向灯、喇叭、雾灯、制动气压、车门开关等参数。管理仪根据预先设定的时间间隔和特殊事件的触发,将有关数据保存入IC(IntelligentCard)卡中。根据这些数据,车辆管理部门就可以对车辆的历史运行状况进行检查、管理,以确定车辆是否按照规定的要求运行。管理仪还能够对最近15次停车前,每次停车前50秒的所有信息进行详细记录,GPS数据的采集速度受GPS系统的限制,每秒钟记录1次,其他参数每隔0.2秒记录一次。管理仪还具有数码照相机的控制接口,可以根据外部触发信号,对车内的情景拍照。 汽车工业是高科技工业,汽车性能的每一步提升都伴随着新技术、新工艺的运用。电子技术是21世纪推动经济发展和社会变革的重要技术之一,电子技术的发展及其在汽车工业领域的广泛应用将有效提升汽车工业的发展水平。 智能汽车论文:智能传感器汽车电子分析论文 现代汽车电子从所应用的电子元器件到车内电子系统的架构均已进入了一个有本质性提高的新阶段。其中最有代表性的优秀器件之一就是智能传感器。 一、汽车电子操控和安全系统谈起 近几年来我国汽车工业增长迅速,发展势头很猛。因此评论界出现了一些专家的预测:汽车工业有可能超过IT产业,成为中国国民经济最重要的支柱产业之一。其实,汽车工业的增长必将包含与汽车产业相关的IT产业的增长。例如,虽然目前在我国一汽的产品中电子产品和技术的价值含量只占10%—15%左右,但国外汽车中电子产品和技术的价值含量平均约为22%,中、高档轿车中汽车电子已占30%以上,而且这个比例还在、不断地快速增长,预期很快将达到50%。 电子信息技术已经成为新一代汽车发展方向的主导因素,汽车(机动车)的动力性能、操控性能、安全性能和舒适性能等各个方面的改进和提高,都将依赖于机械系统及结构和电子产品、信息技术间的完美结合。汽车工程界专家指出:电子技术的发展已使汽车产品的概念发生了深刻的变化。这也是最近电子信息产业界对汽车电子空前关注的原因之一。但是,必须指出的是,除了一些车内音响、视频装备,车用通信、导航系统,以及车载办公系统、网络系统等车内电子设备的本质改变较少外,现代汽车电子从所应用的电子元器件(包括传感器、执行器、微电路等)到车内电子系统的架构均已进入了一个有本质性提高的新阶段。其中最有代表性的优秀器件之一就是智能传感器(智能执行器、智能变送器)。 实际上,汽车电子已经经历了几个发展阶段:从分立电子元器件搭建的电路监测控制,经过了电子元器件或组件加微处理器构筑的各自独立的、专用的、半自动和自动的操控系统,现在已经进入了采用高速总线(目前至少有5种以上总线已开发使用),统一交换汽车运行中的各种电子装备和系统的数据,实现综合、智能调控的新阶段。新的汽车电子系统由各个电子控制单元(ECU)组成,可以独立操控,同时又能协调到整体运行的最佳状态。例如为使发动机处于最佳工作状态,就需要从吸入汽缸的空气流量、进气压力的测定开始,再根据水温、空气温度等工作环境参数计算出基本喷油量,同时还要通过节气门位置传感器检测节气门的开度,确定发动机的工况,进而控制,调整最佳喷油量,最后还需要通过曲轴的角速度传感器监测曲轴转角和发动机转速,最终计算出并发出最佳点火时机的指令。这个发动机燃油喷射系统和点火综合控制系统还可以与废气排放的监控系统和起动系统等组合,构筑成可使汽车发动机功率和扭矩最大化,而同时燃油消耗和废气排放最低化的智能系统。 还可以举一个安全驾驶方面的例子,出于平稳、安全驾驶的需要,仅只针对四个轮子的操控上,除了应用大量压力传感器并普遍安装了刹车防抱死装置(ABS)外,许多轿车,包括国产车,已增设了电子动力分配系统(EBD),ABS+EBD可以最大限度的保障雨雪天气驾驶时的稳定性。现在,国内外的一些汽车进一步加装了紧急刹车辅助系统(EBA),该系统在发生紧急情况时,自动检测驾驶者踩制动踏板时的速度和力度,并判断紧急制动的力度是否足够,如果需要,就会自动增大制动力。EBA的自控动作必须在极短时间(例如百万分之一秒级)内完成。这个系统能使200km/h高速行驶车辆的制动滑行距离缩短极其宝贵的20多米。针对车轮的还有分别监测各个车轮相对于车速的转速,进而为每个车轮平衡分配动力,保证在恶劣路面条件下各轮间具有良好的均衡抓地能力的“电子牵引力控制”(ETC)系统等。 从以上列举的两个例子可以清楚看到,汽车发展对汽车电子的一些基本要求: 1.电子操控系统的动作必须快速、正确、可靠。传感器(+调理电路)+微处理器,然后再通过微处理器(+功率放大电路)+执行器的技术途径已经不再能满足现代汽车的要求,需要通过硬件集成、直接交换数据和简化电路,并提高智能化程度来确保控制单元动作的正确性、可靠性和适时性。 2.现在几乎所有的汽车的机械结构部件都已受电子装置控制,但汽车车体内的空间有限,构件系统的空间更是极其有限。理想的情况当然是,电子控制单元应与受控制部件紧密结合,形成一个整体。因此器件和电路的微型化、集成化是不可回避的道路。 3.电子控制单元必须具有足够的智能化程度。以安全气囊为例,它在关键时刻必须要能及时、正确地瞬时打开,但在极大多数时间内气囊是处在待命状态,因此安全气囊的ECU必须具有自检、自维护能力,不断确认气囊系统的可正常运作的可靠性,确保动作的“万无一失”。 4.汽车的各种功能部件都有各自的运动、操控特性,并且,对电子产品而言,大多处于非常恶劣的运行环境中,而且各不相同。诸如工作状态时的高温,静止待命时的低温,高浓度的油蒸汽和活性(毒性)气体,以及高速运动和高强度的冲击和振动等。因此,电子元器件和电路必须要有高稳定、抗环境和自适应、自补偿调整的能力。 5.与上述要求同样重要,甚至有时是关键性的条件是,汽车电子控制单元用的电子元器件、模块必须要能大规模工业生产,并能将成本降低到可接受的程度。一些微传感器和智能传感器就是这方面的典范。例如智能加速度传感器,它不仅能较好地满足现代汽车的各项需要,而且因为可以在集成电路标准硅工艺线上批量生产,生产成本较低(几美元至十几或几十美元),所以在汽车工业中找到了自己最大的应用市场,反过来也有力地促进了汽车工业的电子信息化。 二、智能传感器:微传感器与集成电路融合的新一代电子器件 微传感器、智能传感器是近几年才开始迅速发展起来的新兴技术。在我国的报刊杂志上目前所使用的技术名称还比较含混,仍然笼统地称之为传感器,或者含糊地归纳为汽车半导体器件,也有将智能传感器(或智能执行器、智能变送器)与微系统、MEMS等都归入了MEMS(微机电系统)名称下的。这里介绍当前一些欧美专著中常用的技术名词的定义和技术内涵。 首先必须说明的是,在绝大多数情况下,本文大小标题及全文中所说的传感器其实是泛指了三大类器件:将非电学输入参量转换成电磁学信号输出的传感器;将电学信号转换成非电学参量输出的执行器;以及既能用作传感器又能用作执行器,其中较多的是将一种电磁学参量形式转变成另一种电磁学参量形态输出的变送器。就是说,关于微传感器、智能传感器的技术特性可以扩大类推到微执行器、微变送器-传感器(或执行器、或变送器)的物理尺度中至少有一个物理尺寸等于或小于亚毫米量级的。微传感器不是传统传感器简单的物理缩小的产物,而是基于半导体工艺技术的新一代器件:应用新的工作机制和物化效应,采用与标准半导体工艺兼容的材料,用微细加工技术制备的。因此有时也称为硅传感器。可以用类似的定义和技术特征类推描述微执行器和微变送器。 它由两块芯片组成,一是具有自检测能力的加速度计单元(微加速度传感器),另一块则是微传感器与微处理器(MCU)间的接口电路和MCU。这是一种较早期(1996年前后)的,但已相当实用的器件,可用于汽车的自动制动和悬挂系统中,并且因微加速度计具有自检能力,还可用于安全气囊。从此例中可以清楚看到,微传感器的优势不仅是体积的缩小,更在于能方便地与集成电路组合和规模生产。应该指的是,采用这种两片的解决方案可以缩短设计周期、降低开发前期小批量试产的成本。但对实际应用和市场来说,单芯片的解决方案显然更可取,生产成本更低,应用价值更高。 智能传感器(SmartSensor)、智能执行器和智能变送器-微传感器(或微执行器,或微变送器)和它的部分或全部处理器件、处理电路集成在一个芯片上的器件(例如上述的微加速度计的单芯片解决方案)。因此智能传感器具有一定的仿生能力,如模糊逻辑运算、主动鉴别环境,自动调整和补偿适应环境的能力,自诊断、自维护等。显然,出于规模生产和降低生产成本的要求,智能传感器的设计思想、材料选择和生产工艺必须要尽可能地和集成电路的标准硅平面工艺一致。可以在正常工艺流程的投片前,或流程中,或工艺完成后增加一些特殊需要的工序,但也不应太多。 在一个封装中,把一只微机械压力传感器与模拟用户接口、8位模-数转换器(SAR)、微处理器(摩托罗拉69HC08)、存储器和串行接口(SPI)等集成在一个芯片上。其前端的硅压力传感器是采用体硅微细加工技术制作的。制备硅压力传感器的工序既可安排在集成CMOS电路工艺流程之前,亦可在后。这种智能压力传感器的技术和市场都已成熟,已广泛用于汽车(机动车)所需的各式各样的压力测量和控制单元中,诸如各种气压计、喷嘴前集流腔压力、废气排气管、燃油、轮胎、液压传动装置等。智能压力传感器的应用很广,不局限于汽车工业。目前,生产智能压力传感器的厂商已不少,市售商品的品种也很多,已经出现激烈的竞争。结果是智能压力传感器体积越来越小,随之控制单元所需的接插件和分立元件越来越少,但功能和性能却越来越强,而且生产成本降低很快(现在约为几美元一只)。 顺便需要说说的是,在一些中文资料中,尤其是一些产品宣传性材料中,笼统地将SmartSensor(或device)和Intelligentsensor(或device)都称之为智能传感器,但在欧美文献中是有所差别的。西方专家和公众通常认为,Smart(智能型)传感器比Intelligent(知识型)的智慧层次和能力更高。当然,知识型的内涵也在不断进化,但那些只能简单响应环境变化,作一些相应补偿、调整工作状态的,特别是不需要集成处理器的器件,其知识等级太低,一般不应归入智能器件范畴。 相信大多数读者能经常接触到的,最贴近生活的智能传感器可能要算是用于摄像头、数码相机、摄像机、手机摄像中的CCD图像传感器了。这是一种非智能型传感器莫属的情况,因为CCD阵列中每个硅单元由光转换成的电信号极弱,必须直接和及时移位寄存、并处理转换成标准的图像格式信号。还有更复杂一些的,在中、高档长焦距(IOX)光学放大数码相机和摄像机上装备的电子和光学防抖系统,特别是高端产品中的真正光学防抖系统。它的优秀是双轴向或3轴向的微加速度计或微陀螺仪,通过它监测机身的抖动,并换算成镜头的各轴向位移量,进而驱动镜头中可变角度透镜的移动,使光学系统的折射光路保持稳定。 微系统(Microsystem)和MEMS(微机电系统)-由微传感器、微电子学电路(信号处理、控制电路、通信接品等)和微执行器构成一个三级级联系统、集成在一个芯片上的器件称之为微系统。如果其中拥有机械联动或机械执行机构等微机械部件的器械则称之为MEMS。 MEMS芯片的左侧给出的是制备MEMS芯片需要的基本工艺技术。它的右侧则为主要应用领域列举。很明显,MEMS的最好解决方案也是选用与硅工艺兼容的材料及物理效应、设计理念和工艺流程,也即采用常规标准的CMOS工艺与二维、三维微细加工技术相结合的方法,其中也包括微机械结构件的制作。 微传感器合乎逻辑的发展延伸是智能传感器,智能传感器自然延伸则是微系统和MEMS,MEMS的进一步发展则是能够自主接收、分辨外界信号和指令,进而能独立、正确动作的微机械(Micromachines)。现在,开发成功、并已有商业产品的MEMS品种已不少,涵盖图4所示的各大领域。其中包括全光光通信和全光计算机的关键部件之一的二维、三维MEMS光开关。 通过控制芯片上的微反射镜阵列,实现光输入/输出的交叉互联。这是目前全光交换技术的成熟的最佳方案。市场上可买到的MEMS光开关已达1296路,开关转换时间约为20ms。 微机械(也称为纳米机械)则尚处于开发试验阶段,但已有许多很重要的实验室产品涌现,如著名的纳米电机、微昆虫、微直升机和潜水艇等。技术产业界普遍认为,它们的开发成功和投入实际应用将对工业技术和生活质量产生深远的影响。 智能汽车论文:软件设计之汽车智能系统 1.GSM的软件编程 发送短信常用Text和PDU(Protocol-DataUnit,协议数据单元)模式。使用Text模式收发短信代码简单,但是不能收发中文短信;而PDU模式不仅支持中文短信,也能发送英文短信。系统中主要使用Text模式和PDU模式。1)Text模式主要用来传送GPS信息。2)PDU模式主要用来发送汽车的状态和控制信息。由于PDU模式的纯英文短消息解码不方便,因此收发纯英文字符和数字字符时,采用Text模式。GSM的控制指令都是通过AT指令达到的,如表1列出几个常用的AT指令。 2.GSM模块的控制及短消息处理 上位机软件要处理的任务是将初次的定位信息、目标手机号码、要发送的短信内容发送给单片机,让单片机将这些信息存储起来,软件上面能显示初次的地理信息。单片机软件要实现与PC、GPS、TC35的通信,与PC之间的通信只有一次,就是最开始设置目标手机号码、短信内容、传输基座标。单片机可以通过AT指令来控制GSM模块TC35i,发送短信常用TEXT和PDU模式,使用TEXT模式收发短信代码简单,实现起来十分容易,但缺点是不支持中文短信;而PDU模式不仅支持中文短信,也能发送英文短信。根据GSM的定义,短信息的发送和接收模式共有3种:Block模式、基于AT命令的Text模式和基于AT命令的PDU模式。两种模式的选择由AT+CMGF来决定,当AT+CMGF=0时为PDU模式,当AT+CMGF=1时为TEXT模式,当需要发送的短信中含有汉字时,首先应把发送模式设置为PDU模式,再把汉字转换为16位的Unicode代码然后进行发送,而对于数字则在其ASCII码之前补8位二进制0,凑足16位后发送。当手机收到短信时,通过程序判断收到的短信是否有汉字,再决定用何种模式来读取短信。单片机主要通过GSM模块传输两类信息:一类是接收用户的设置及请求命令,并在处理后给予回复;另一类是当单片机判断出在被保护对象离开了安全区域而发送给用户的提醒及位置信息。用户设置及请求信息的格式如下所示。单片机主程序流程图如图2所示。当用户收到定位短信时,即可确定被保护对象的位置。用户可以通过智能手机或计算机通过谷歌地图查询经纬度数据对应的地理位置。 3.系统程序流程 防盗系统控制软件主要完成GPS定位信息、收发短信、对汽车上传感器信息进行采集以及主要部件的控制功能。在完成初始化时钟、端口、串口和开中断以后,系统进入低功耗状态,以节省能源。当有外部的传感器被触发,则结束低功耗状态,进入报警状态,同时发送报警短信给车主;当接收到车主获取GPS短信时,则采集GPS信息,发送给用户,控制部件则根据用户的指令完成断油、锁门等动作。整体程序流程图如图3所示。 4.测试结果及分析 经测试,本系统可实现10m精度以内的定位,并能根据用户的设置向用户提供定位服务。系统操作方便,保护汽车的安全,有较好的实用价值。汽车定位的精度以及系统的反应时间是影响系统性能的主要因素,针对这2个指标,测试结果如下表所示。从表2所示中可以看出,在没有高大建筑物影响的情况下,定位精度很高,并且海拔越高,定位精度越准确。在建筑物下方,GPS接收不到信号,但是可以利用GSM的基站定位弥补这一不足,尽管定位的精度不高,但是足以使车主找回丢失汽车。报警时间指传感器采集到报警信号到用户接收到报警短信的时间间隔,获取GPS时间指发送获取GPS短信到获取到GPS短信的时间间隔,控制时间指发送控制短信到汽车执行控制指令的时间。当然,在重大节日这些时间会适当增加。各项指令的成功率在99%以上。表2中所示测试结果表明,系统定位精度高,无死角,反应迅速,同时功耗低,启动快,性能可靠。与同类系统相比,特色明显,整体性能优越。 5.结束语 GSM和GPS的快速发展和日趋成熟,为本监控报警系统的开发提供了有力的技术支持。该系统体积为90mm×60mm×20mm,价格便宜,使用方便。测试结果表明,监控距离为100m时,在GSM信号正常的情况下,响应时间不足1min,误报率 1%,能够实现物品安全的实时监控,人们将不再担心外出时重要物品遗失,具有很好的市场前景。该文的主要创新体现于利用GSM手机模块的移动通信技术,与当今流行的GPS全球定位技术相结合,配合传统的单片机控制技术,完成了汽车防盗定位系统的设计,在实验室阶段的测试中获得了较理想的效果。进一步改进后,能与手机定位系统软件相结合,简洁直观,方便用户使用,适合批量生产和推广应用。系统的最大优点是利用了公用的移动通信网资源,能够快速建网,通信可靠,投资少,应用前景良好;其次,定位准确,采用免费的GPS技术进行定位,可以满足广大汽车用户的需求,是一种值得推广的车辆防盗系统。 作者:郭萧 祝玲 单位:北方民族大学 智能汽车论文:汽车智能避障仿真研究 1汽车避障原理 汽车避障研究的目的是使得汽车能够在未知环境中通过不断学习前述环境中感知的知识,不断增加自我学习的能力,增加学习方法的经验改善而具备高度自主避障的能力。常用的汽车避障方法主要有模糊逻辑算法、环境地图法和神经网络法和机器学习法。1)模糊逻辑法:模糊逻辑算法采用模糊逻辑控制的思想来实现汽车的自主避障控制,采用外界传感器采集一定量的外界数据,在采集数据分析的基础上,通过多个关键特征的提取,输入到模糊逻辑控制单元,模糊逻辑控制单元综合考虑多个输入因素的特征分布,给出当前的避障方法,控制汽车避障运动。2)环境地图法:环境地图法事先将地图信息植入到汽车存储系统中,在汽车避障行驶的过程中,不断采集外界信息,并且与地图信息进行实时的比对分析,通过分析结果控制汽车安全避障,但此种方法对于新的环境不具有适应性,并且对地图匹配和识别的要求很高,且避障的精度严重受限于图像匹配的精度。3)神经网络法:神经网络法与模糊逻辑法的控制思想基本相同,采用神经网络融合系统的大量信息,然后综合给出神经网络的输出避障控制方法,实现避障。但是神经网络系统存在一定的不稳定性,有时甚至出现发散的现象,作为安全要求性很高的汽车避障系统,是不允许这种不安全因素发生的。4)机器学习法:机器学习法是一种复杂环境中的知识获取新途径。机器学习法与已有的监督学习法和无监督学习法不同,通过增强学习可以利用与环境的交互而获得的评价性反馈信号来实现避障算法优化的性能,在避障中,是一种试错学习的方式。但算法存在一定局限性,主要是因为算法复杂度过高,无法实时应用。综上而言,当前的汽车避障方法的弊端主要体现在算法模型的完整性不够好,不能完整的构建系统的避障模型,所以分析效果较差;另一方面,算法的稳定性差,甚至不收敛,复杂度高,可行性差,这些因素严重限制了避障方法的应用。 2复杂障点分布模型 复杂障点分布模型是一种对复杂障点的状态和量度进行标定的模型建设方法,以纯数学的方式建立模型,用于微分方程求解。复杂障点模型可以解释为障点信号在分析平面内绕原点旋转任意角度后构成的复杂障点模型域上的表示。其定义式如下。从上述定义可以发现,复杂障点模型的输入可以看作是将输入分解在复杂障点模型域的一组完备正交基上,通过改变旋转角度α便可以得到不同的基,使复杂障点模型的信号在某个基上达到最佳的能量聚集特性,从而对复杂障点模型的检测信号具有很好的作用。工程应用中需要计算复杂障点模型的分数阶,目前已有不同的复杂障点模型快速算法,使得复杂障点模型可用于工程实践中。本文采用直接将连续复杂障点模型离散化的方法来获得离散复杂障点模型的核矩阵。此种方法在改变分数阶幂p时不需要重新计算整个过程,只需计算一个对角矩阵即可,较大的提高了实时计算的效率。而且与复杂障点模型有非常相近的输出结果。复杂障点模型变换时,分数阶复杂障点模型变换的性质则说明了信号改变引起其在分数阶复杂障点模型变换域的变换关系。设x(t)是一个复杂障点模型的抽象信号,Xp(u)表示x(t)在阶数为p值的分数阶复杂障点模型变换,定义up轴为p阶分数阶复杂障点模型域。up和up+1是正交的,而up+1和up-1是共线的且彼此反向。另up和up''''是任意两个非正交的分数阶复杂障点模型变换域,复杂障点模型相关信号在它们之间表示为。 3基于复杂障点凝聚的汽车智能避障方法 汽车智能避障方法的复杂障点凝聚技术是指通过对多个汽车智能避障信号进行提取,形成障点分析的原始数据,然后同时对多个障点信息进行深度分析,提取出信号的有用信息和特征,最后融合输出障点信息。一个汽车智能避障数据的障点信号形式为定义:。复杂障点分析的小波峰脊轨迹表明,对于复杂障点分析的障点信号,理论推导结果正确,对于复杂障点分析的信号,在靠近1的尺度附近,其小波峰脊具有与障点特性类似的直线轨迹特性,事实上,如果将障点信号的瞬分析率进行级数展开,可以得到:通过上面基于复杂障点凝聚的汽车智能避障算法,可以很好的实现障点凝聚分析,从而大大改进避障的效果。避障中,通过最近障点与其余所有障点数据的有效凝聚,可以很好的实现信息融合,从而最终给出最佳的避障方案。 4仿真与结果分析 为了测试基于复杂障点凝聚的汽车智能避障方法对于复杂障点环境下的避障性能,采用一组低复杂的多障点进行实际的测试实验,原始障点分布如图2所示。从图2可以看出,原始障点散布在仿真平面的各个部分,杂乱无章,无法看出有效的避障路径来实现避障,所以,面对上述实验环境,如果采用传统的避障方法,则系统计算避障路径的难度会非常大,因为系统障点数目的增多。 作者:王崇单位:齐齐哈尔大学计算机与控制工程学院 智能汽车论文:智能教学在汽车维修教学中的运用 1.智能教学在技校汽车维修专业教学中的实施目标 通过智能教学的实施,在技校汽车维修专业教学中的主要实施目标分为知识、技能、能力等目标。目标的实施对汽车维修专业教学有着重大的作用,制定合理的教学目标可以更好的提高学生汽车维修专业知识的学习和掌握能力。知识目标,主要针对汽车维修的各个部件、系统、结构等理论知识进行教学;技能目标,主要是掌握汽车电气的各个系统、汽车设备的组装和拆卸、各个部件信息等,通过对各个技能的理解,在汽车维修中也便于理解和处理;能力目标,对能力的目标来说主要是以培养为主,通过不断培养学生的各个能力作为提升学生维修的主要能力,例如,汽车电气的各个设备掌握的能力、对电气各个系统的掌握能力等。通过智能教学在技校汽车维修专业教学中的应用,可以对学生进行针对性的教学,主要以实践教学为主,突出教学的实用性,另外,可以加强对学生电路、电气故障的分析、诊断和排除的能力,使得学生能更有效的掌握解决汽车故障的技能,而且智能教学可以充分体现出“举一反三”的教学,发挥学生主动分析和动手的能力,充分提高技校汽车维修专业的教学效果。 2.智能教学在技校汽车维修专业教学中应用的过程 汽车维修是一项非常繁琐的工作,当然,如果采用传统的教学模式教学比较简单,只需照本宣科的方式将教材上的理论知识传输给学生既可,然而,这种过分依赖理论性教学的方式却不利于学生学习效率的提高,而采用智能教学的方式则会凸显出汽车维修工作的实用性和实践性。尤其是在应用到技校汽车维修专业教学的过程中,显得教学过程非常详细,如,汽车维修基础知识介绍、现场教学、实训等,而且涉及到的教学工具也非常多,如,汽车维修中应用的各个部件、汽车设备、蓄电池、万能表、发动机台架、整车等,但教学效果还是很好的,相比于传统简单的教学方式,智能教学更有提高学生汽车维修专业技能的优势。具体教学过程如下: 2.1对学生做好汽车维修基础知识的了解教师主要通过有效的方式来引导学生通过观察汽车维修间的工作、在平时多翻阅一些汽车维修资料或观看一些汽车维修视频等方式,以此来提高学生对汽车维修的了解,掌握汽车维修的定义以及基本知识,而学生在教师的引导下,通过以上几种方式来收集汽车维修的相关资料,可以利用直观的方式来加深自己对汽车部件、结构以及设备的理解,如,通过一些图片、实物、文字等方式,通过智能教学的第一个过程,学生在教师的正确引导下,可以提高自主动手、动脑的能力,通过这种方式来提高学生学习汽车维修专业技能的兴趣,正所谓“兴趣是学习最好的老师”,有了学习兴趣才能增加学生的学习效率。 2.2对学生掌握的汽车维修专业水平进行分组教学这个过程主要是对学生学习的专业水平进行调查和分析,再根据学生的学习情况将其分为诺干个小组,通过分组实践实训来指导学生掌握汽车维修的基本技能,而学生在这个过程中所能掌握的汽车技能主要有:零件、设备、部件的拆卸;各个零部件以及结构的功能;掌握各个结构的组成,以及组成汽车各个零部件的形状;对汽车各个零部件的安装位置进行了解和掌握;掌握汽车的各个零部件、结构的工作原理等。通过智能教学的第二过程,可以有效培养学生对汽车维修知识的归纳、总结的能力,并锻炼学生的语言表达能力,在此过程中让学生收获成果,获得成功的喜悦来提高学生学习的兴趣,并培养学生之间的合作意识,对技校汽车维修专业教学有着重大的作用。 2.3组织学生讨论,增加学生的总结能力在这个过程中主要是针对上一个实训过程进行总结,教师可以组织学生之间进行有效的讨论,通过讨论的过程来发现汽车维修实训中的问题,并作出相应的总结,而在此过程中,每组学生都有机会发表自己的见解,通过学生的共同讨论来进行总结,在这个过程中可以让学生学会如何分析问题、表达问题、解决问题,为学生在今后汽车维修专业学习提供有力的保障。 2.4对汽车维修实训的提问在实训总结的过程中,充分锻炼了学生的阅读能力、自学能力、归纳能力等,而在这个过程中教师需要发挥引导作用。教师可以通过观察学生汽车维修的实训状况对学生展开关键知识的提问,如,汽车大致分为几个系统?每个系统都有着什么样的作用?每个系统的工作原理以及组成部件等。而学生在实训中是按照自己的思维能力去学习、去操作、去理解,可能会存在一些偏差或对汽车维修知识理解不全面等问题,教师对学生进行提问,通过回答教师提出的问题来发现自己掌握知识的不足之处以及偏差之处,有效提高了学生学习汽车维修专业技术的效率。 2.5总结再实训通过教师提出的问题,学生明确知道自己学习中哪里出现误区、哪里掌握不全,通过翻阅一些资料、同学之间的探讨、观看一些视频等方式来完善自身理论性知识,然后教师再对学生组织实训,通过再次实训来巩固所掌握的知识,在这个过程中与上一个实训过程不同之处是在于知识的掌握面以及实训的目的性,上一个实训过程是学生自主的发挥,通过自己的理解来进行实训操作,而这个实训过程是在原有的基础上再次完善操作的过程,对学生汽车维修整体操作性都有着一定的意义。 2.6布置汽车维修专业技能课后作业教师通过在课堂上对学生进行智能教学以后,充分提高了学生对汽车维修技能的掌握,为了提高学生汽车维修技能,要将智能教学发展到课后作业,通过留取课后作业的形式,让学生在课下自主的去翻阅资料、自主去学习,促进学生学习的进步,激发学生的求知欲,智能教学主要体现在实践的教学形式,而学生可以在课下的时间去走访一些车间、企业等方式来提高自身的专业水平。 3.结束语 本文主要针对于智能教学在技校汽车维修专业教学中的应用进行了具体的分析和探讨,通过本文的研究,我们了解到,在技校汽车维修专业的教学中,教师通过利用智能化的教学手段,有助于提高课堂教学的效果,提高学生的专业能力,促进学生的长远发展。 作者:陈纳新单位:桂林市第二技工学校 智能汽车论文:汽车智能管理系统中现代电子技术的运用 摘要:由于如今在人们的生活当中,汽车是一个特别重要的工具,发明汽车与逐步发展相关汽车技术则将人们出行方式呈现跨越式改变,使得人员与商品的流通加快,而汽车的智能化水平也越来越高,本文正是在这一背景下,研究汽车智能管理系统当中应用现代电子技术的情况,以便能够为相关课题研究提供借鉴。 关键词:汽车智能管理系统;现代电子技术;车辆智能管理仪;电子汽车 1汽车电子技术分析 通过有效结合汽车工业和现代电子技术,这就为诞生与实现电子汽车概念起到有效的促进作用,将如今的汽车电子技术简单予以概括,其主要为以下几点:一是智能化集成传感器,可以提供实施处理与模拟的信号。另外在这一过程当中,还能够自动的实施校正时漂、温漂和非线性,所存在的抵抗外部电磁干扰能力显得十分强,确保不会影响传感器信号质量。控制速度、发动机、安全、诊断故障、传动系、环保等领域已经广泛应用嵌入式微处理机。二是软件技术,由于当前逐步增加应用汽车电子技术,这也就相应的会增加有关控制软件需求,另外也会存在可能做好进一步联网要求。针对这样的情况,这就必须通过多种使用,另外开发出来具备一定通用效果的高水平软件,以便可以将多种硬件要求满足。轿车当中多通道传输网络势必会对软件极大的依赖。通过多通道传输技术的使用,这也就会存在特别的有效与必要来实现电子控制集成化。借助于多通道传输技术,这也就可以将各个数据线连接成一个网络,将汽车中心计算机信息予以分享。三是汽车车载电子网络,通过比较多微处理机的应用来讲汽车性能改善,这是当前一个汽车电子设备发展的十分重要的趋势。由于在汽车上更多的应用电控期间,这也就导致车载电子设计相互之间的数据显得特别重要。要想将汽车所具备的性能要求进一步提升,这就应该处于不同控制单元相互之间交换车速、温度等信息。那么十分有必要选取分布式控制系统当成基础做好汽车车载电子网络系统构造。四是集成化技术,功能集成化这是一个汽车电子技术的发展趋势,以便能够做到更为有效、能够诊断、经济的数据中心实现。五是光导纤维,由于随着汽车电子技术的发展,这也就导致各个系统控制更为集中,从而可以做到整车控制系统。在这样的系统当中,除了中心电脑之外,甚至还存在着二十三个微处理器与数目繁多的执行部件与传感器,这些就构成一个复杂并且庞大的信息控制和交换系统等。 2当前我国汽车电子技术发展分析 随着在汽车工业当中应用电子技术,这也会对汽车技术的升级与突破起到加快作用,汽车工业在二十世纪八十年代之后呈现迅猛发展的态势,而实现这一态势则是将电子技术尤其是集成电路技术、计算机技术当成动力。根据在汽车当中所存在的各种类型的技术问题,为了将其解决,采取的最佳方案则是借助电子技术。针对这样的情况,一个国家具备的电子产业发展水平与汽车工业领域范围内应用电子产业的基本情况,往往可以决定这一国家在未来国际汽车行业竞争当中所拥有的影响力与地位。从当前的情况来看,我国的国产汽车绝大多数应用电子技术还只是停留在初级阶段。仅仅只是存在寥寥数家汽车厂家,其主要是集中在部分国内显得比较先进与中外合资的汽车生产厂家,逐步相继实施在汽车工业领域应用电子控制装置。我国的国内如今实施的电子装置主要包含的是汽车安全性方面的安全气囊、发动机的燃油喷射、防抱死制动系统、电子点火控制等领域,另外绝大多数则是直接引进国外的相关产品进行组装,我国国内的相关科研院所如今研究相关汽车电子技术应用其主要精力则是放在防抱死制动系统、电控悬架、发动机控制等这几个领域范围之内,通过与国外进行比较,依然还是存在着不小的差距在研究汽车的智能交通系统、GPRS导航、电子网络化技术等领域。 3现代技术为发展汽车智能起到有效的促进作用 由于如今经济的迅猛发展,相应也会使得人民群众逐步提升针对汽车的相关要求,如今在汽车工业领域范围内得到比较好、比较快的应用电子技术。针对这一应用的一个十分重要的体现则是汽车的智能管理系统。电源部分、指示灯、输出电路、GPS接收电路、数据存储器扩展电路、蜂鸣器、数码相机控制电路、光电隔离的输入、IC卡接口电路、CPU等这些部件组成车辆智能管理仪(以下简称管理仪)硬件。采用GPS接收机接收卫星的信号,经过计算后可得出车辆所处的经纬度、行驶速度、行驶方向等参数。管理仪还能够采集与司机操作有关的数据,如刹车、远光灯、近光灯、左右转向灯、喇叭、雾灯、制动气压、车门开关等参数。管理仪根据预先设定的时间间隔和特殊事件的触发,将有关数据保存入I(CIntelligentCard)卡中。根据这些数据,车辆管理部门就可以对车辆的运行状况进行检查、管理,以确定车辆是否按照规定的要求运行。管理仪还能够对最近15次停车前,每次停车前50秒的所有信息进行详细记录,GPS数据的采集速度受GPS系统的限制,每秒钟记录1次,其他参数每隔0.2秒记录一次。管理仪还具有数码照相机的控制接口,可以根据外部触发信号,对车内的情景拍照。 4结束语 总而言之,根据我们队汽车工业所进行的分析就能够发现,汽车工业从本质上来说这是属于一种高科技的工业,不管是在哪一步过程当中提升汽车的性能水平,这往往都是相应的进行运用新的技术与新的工艺。电子技术这是在二十一世纪推动整个经济发展与变革的一项特别重要的技术,随着电子技术的迅猛发展,并且在汽车工业领域范围内广泛应用电子技术,势必会将汽车工业的发展水平有效的提升。 作者:冉建光 单位:贵州航天南海科技有限责任公司 智能汽车论文:汽车智能电子控制系统浅论 一、电子节气门控制系统的重要组成部件 电子节气门控制系统的组成:节气门体位置传感器(TP),油门踏板行程位置传感器(APP),节气门作动器,节气门控制模块,发动机控制电脑板ECU。节气门体位置传感器(TP):一般情况下,节气门体内装有两对电位计,节气门体内的两对电刷根据节气门的移动量来接触可变电阻器,触点上的变化的电压信号被发送到ECU。也就是说节气门体总成设有2个节气门位置传感器。一个传感器用于向ECU发送信号,使ECU确定实际的节气门开度,而另一个则用于检测控制传感器的异常,以确保传感器的可靠性。通过节气门的开启和关闭,可以对发动机进气量进行控制。油门踏板行程位置传感器(APP):当油门踏板被驾驶员踩下时,电阻发生改变,从而导致信号电压发生变化,用于监控加速踏板的开度。此传感器将改变的电压值发送到ECU,一个电位计用于向ECU发送驾驶员所操纵的加速踏板行程,而另外一个则用于监视传感器值是否正常,以确保传感器的可靠性。两个传感器具有不同的可变电阻范围,传感器支架上还设置有限位器,其设置有限位器,其设计意图是如果连杆转动超过一定量时,则油门踏板拉线连杆将撞击到限位器上。节气门控制模块与作动器:节气门控制模块是受到ECU控制,然后节气门控制模块控制作动器。在节气门控制单元不向电机提供电源时,节气门在节气门体内的缺省弹簧力的作用下,从其全闭位置稍微开启一点;当向电机供电时,电机将通过中间齿轮,实现节气门的开启和关闭;开启和关闭节气门的力矩采用负荷控制;当断定驾驶员要求快速加速时,施加到电机的电流量将增大,从而加大转动力矩,以迅速作出反应;当力矩水平达到能够满足目标节气门开度的水平时,负荷率即受到控制,以保持节气门的位置;在关闭方向上,当使负荷系数小于被保持的恒定值时,节气门即在节气门回位弹簧力的作用下回位;当需要快速减速时,如驾驶员突然松开加速踏板时,电机的极性将被反转,以完全关闭节气门。发动机控制单元(ECU):接收踏板位置传感器信号,根据输入电压信号计算得知所需动力。并根据其他如急加速,空调,自动变速器起步的扭矩信号,计算出实际的节气门开度。同时还监控节气门系统。 二、电子节气门控制系统的控制策略 发动机实际扭矩是通过发动机转速、点火提前角和发动机负荷信号等求得。ECU将实际扭矩与理论扭矩进行对比,电子节气门系统(ETCS)的节气门开启角度并不完全由油门踏板位置决定,而是ECU根据当前行驶状况下整车对发动机的全部扭矩需求,计算出节气门的最佳开度,从而控制节气门控制模块驱动节气门电机使节气门到达相应的开度,发动机电控系统将通过对节气门适当的调节使实际扭矩值和理论扭矩值一致。传统油门的节气门开度完全取决于驾驶员脚的操作动作。 三、电子节气门控制系统的主要特点 1.电子节气门控制系统的最大优点是使实际扭矩与理论扭矩实现最大重叠,从而实现发动机全范围的最佳扭矩的输出。2.ETCS系统在各种情况下对空燃比进行精确控制,使燃烧更加充分,同时也降低了废气的产生,改善了车辆的排放性能,3.节气门位置传感器与油门踏板位置传感器采用了冗余设计,可使两个传感器相互检测,当一个传感器发生故障时能及时被识别,在很大程度上增加了系统的可靠性,保证行车的安全性,具有更高的车辆行驶可靠性。4.驾驶员可根据不同的行车需要通过模式开关选择不同的工作模式,通常有正常模式、动力模式和雪地模式三种,区别在于节气门对加速踏板的响应速度不同。5.电子节气门控制系统可按照大气压强和海拔高度的函数关系对节气门开度进行补偿,保证发动机输出动力和油门踏板位置的关系保持稳定。6.精确控制节气门开度。首先由ECU对各种工况信息和传感器信号做出判断并处理,接着计算出最佳的节气门开度,再由驱动电机控制节气门达到相应的油门开启角度。除了以上这些优点外,电子控制节气门系统还存在一些缺点:1.成本高;2.汽车在起步时会产生油门迟滞;3.非线性影响。 四、电子节气门控制系统的故障案例分析 故障一:故障现象:一辆广本自动挡车辆,已行驶里程113000KM,曾出过事故,现在出现行驶时升档很晚(换挡迟滞)的故障,在其他修理厂已经修过自动变速箱,清洗过油路,检测过变速箱各个传感器与控制单元工况,完全正常,但故障仍然存在。分析:自动变速箱换挡除了变速箱自身原因,主要和车速、节气门位置传感器、发动机转速信号等有关。通过检测发现发动机转速与车速信号完全正常。最后检查节气门位置传感器,发现节气门位置传感器插座外壳断裂,可能是由于事故造成的,更换节气门总成,故障排除。结论:节气门位置传感器外壳断裂,引起电路接触不良,传给ECU的位置信号不是很准确,造成换挡点不准确,加速缓慢或换挡不畅。故障二:故障现象:一辆广本自动挡车辆,按照正常操作,起动发动机,踩刹车,手拨换挡杆,不能从P档移出换挡杆。分析:换挡联锁电路故障,节气门位置传感器故障。按照维修手册检查,换挡联锁电路正常,怠速时检查节气门位置传感器信号TPS数值大于0.5V,更换节气门体,故障排除。结论:车辆怠速时,如果TPS数值大于0.5V,ECU就会认为此时发动机不是处于怠速状态,此时挂档会有危险,而且对发动机和变速箱寿命不利,所以ECU不给换挡锁电磁阀信号,使其不工作,换挡杆不能移出P当。 目前,ETCS已经向集成化和集中控制方向发展,如将怠速控制、巡航控制、减小换档冲击控制、节气门回位控制及车辆稳定性控制等多种功能集成;或者是将制动防抱死控制系统、牵引力控制系统及驱动防滑控制系统综合在一起进行制动控制。随着ETC等电控系统在汽车上越来越多的应用,各种传感器和电子控制单元急剧增多,造成了整车控制电路复杂、车辆上导线的数量增加。采取多种控制策略相结合,可以提高ETC的控制精度及反应速度。此外,各个系统的信息资源要能够共享。这些都对汽车的综合布线和信息共享提出了更高要求。 本文作者:姜国华工作单位:无锡南洋职业技术学院汽车工程与管理学院实训室 智能汽车论文:智能传感器汽车电子管理论文 现代汽车电子从所应用的电子元器件到车内电子系统的架构均已进入了一个有本质性提高的新阶段。其中最有代表性的优秀器件之一就是智能传感器。 一、汽车电子操控和安全系统谈起 近几年来我国汽车工业增长迅速,发展势头很猛。因此评论界出现了一些专家的预测:汽车工业有可能超过IT产业,成为中国国民经济最重要的支柱产业之一。其实,汽车工业的增长必将包含与汽车产业相关的IT产业的增长。例如,虽然目前在我国一汽的产品中电子产品和技术的价值含量只占10%—15%左右,但国外汽车中电子产品和技术的价值含量平均约为22%,中、高档轿车中汽车电子已占30%以上,而且这个比例还在、不断地快速增长,预期很快将达到50%。 电子信息技术已经成为新一代汽车发展方向的主导因素,汽车(机动车)的动力性能、操控性能、安全性能和舒适性能等各个方面的改进和提高,都将依赖于机械系统及结构和电子产品、信息技术间的完美结合。汽车工程界专家指出:电子技术的发展已使汽车产品的概念发生了深刻的变化。这也是最近电子信息产业界对汽车电子空前关注的原因之一。但是,必须指出的是,除了一些车内音响、视频装备,车用通信、导航系统,以及车载办公系统、网络系统等车内电子设备的本质改变较少外,现代汽车电子从所应用的电子元器件(包括传感器、执行器、微电路等)到车内电子系统的架构均已进入了一个有本质性提高的新阶段。其中最有代表性的优秀器件之一就是智能传感器(智能执行器、智能变送器)。 实际上,汽车电子已经经历了几个发展阶段:从分立电子元器件搭建的电路监测控制,经过了电子元器件或组件加微处理器构筑的各自独立的、专用的、半自动和自动的操控系统,现在已经进入了采用高速总线(目前至少有5种以上总线已开发使用),统一交换汽车运行中的各种电子装备和系统的数据,实现综合、智能调控的新阶段。新的汽车电子系统由各个电子控制单元(ECU)组成,可以独立操控,同时又能协调到整体运行的最佳状态。例如为使发动机处于最佳工作状态,就需要从吸入汽缸的空气流量、进气压力的测定开始,再根据水温、空气温度等工作环境参数计算出基本喷油量,同时还要通过节气门位置传感器检测节气门的开度,确定发动机的工况,进而控制,调整最佳喷油量,最后还需要通过曲轴的角速度传感器监测曲轴转角和发动机转速,最终计算出并发出最佳点火时机的指令。这个发动机燃油喷射系统和点火综合控制系统还可以与废气排放的监控系统和起动系统等组合,构筑成可使汽车发动机功率和扭矩最大化,而同时燃油消耗和废气排放最低化的智能系统。 还可以举一个安全驾驶方面的例子,出于平稳、安全驾驶的需要,仅只针对四个轮子的操控上,除了应用大量压力传感器并普遍安装了刹车防抱死装置(ABS)外,许多轿车,包括国产车,已增设了电子动力分配系统(EBD),ABS+EBD可以最大限度的保障雨雪天气驾驶时的稳定性。现在,国内外的一些汽车进一步加装了紧急刹车辅助系统(EBA),该系统在发生紧急情况时,自动检测驾驶者踩制动踏板时的速度和力度,并判断紧急制动的力度是否足够,如果需要,就会自动增大制动力。EBA的自控动作必须在极短时间(例如百万分之一秒级)内完成。这个系统能使200km/h高速行驶车辆的制动滑行距离缩短极其宝贵的20多米。针对车轮的还有分别监测各个车轮相对于车速的转速,进而为每个车轮平衡分配动力,保证在恶劣路面条件下各轮间具有良好的均衡抓地能力的“电子牵引力控制”(ETC)系统等。 从以上列举的两个例子可以清楚看到,汽车发展对汽车电子的一些基本要求: 1.电子操控系统的动作必须快速、正确、可靠。传感器(+调理电路)+微处理器,然后再通过微处理器(+功率放大电路)+执行器的技术途径已经不再能满足现代汽车的要求,需要通过硬件集成、直接交换数据和简化电路,并提高智能化程度来确保控制单元动作的正确性、可靠性和适时性。 2.现在几乎所有的汽车的机械结构部件都已受电子装置控制,但汽车车体内的空间有限,构件系统的空间更是极其有限。理想的情况当然是,电子控制单元应与受控制部件紧密结合,形成一个整体。因此器件和电路的微型化、集成化是不可回避的道路。 3.电子控制单元必须具有足够的智能化程度。以安全气囊为例,它在关键时刻必须要能及时、正确地瞬时打开,但在极大多数时间内气囊是处在待命状态,因此安全气囊的ECU必须具有自检、自维护能力,不断确认气囊系统的可正常运作的可靠性,确保动作的“万无一失”。 4.汽车的各种功能部件都有各自的运动、操控特性,并且,对电子产品而言,大多处于非常恶劣的运行环境中,而且各不相同。诸如工作状态时的高温,静止待命时的低温,高浓度的油蒸汽和活性(毒性)气体,以及高速运动和高强度的冲击和振动等。因此,电子元器件和电路必须要有高稳定、抗环境和自适应、自补偿调整的能力。 5.与上述要求同样重要,甚至有时是关键性的条件是,汽车电子控制单元用的电子元器件、模块必须要能大规模工业生产,并能将成本降低到可接受的程度。一些微传感器和智能传感器就是这方面的典范。例如智能加速度传感器,它不仅能较好地满足现代汽车的各项需要,而且因为可以在集成电路标准硅工艺线上批量生产,生产成本较低(几美元至十几或几十美元),所以在汽车工业中找到了自己最大的应用市场,反过来也有力地促进了汽车工业的电子信息化。 二、智能传感器:微传感器与集成电路融合的新一代电子器件 微传感器、智能传感器是近几年才开始迅速发展起来的新兴技术。在我国的报刊杂志上目前所使用的技术名称还比较含混,仍然笼统地称之为传感器,或者含糊地归纳为汽车半导体器件,也有将智能传感器(或智能执行器、智能变送器)与微系统、MEMS等都归入了MEMS(微机电系统)名称下的。这里介绍当前一些欧美专著中常用的技术名词的定义和技术内涵。 首先必须说明的是,在绝大多数情况下,本文大小标题及全文中所说的传感器其实是泛指了三大类器件:将非电学输入参量转换成电磁学信号输出的传感器;将电学信号转换成非电学参量输出的执行器;以及既能用作传感器又能用作执行器,其中较多的是将一种电磁学参量形式转变成另一种电磁学参量形态输出的变送器。就是说,关于微传感器、智能传感器的技术特性可以扩大类推到微执行器、微变送器-传感器(或执行器、或变送器)的物理尺度中至少有一个物理尺寸等于或小于亚毫米量级的。微传感器不是传统传感器简单的物理缩小的产物,而是基于半导体工艺技术的新一代器件:应用新的工作机制和物化效应,采用与标准半导体工艺兼容的材料,用微细加工技术制备的。因此有时也称为硅传感器。可以用类似的定义和技术特征类推描述微执行器和微变送器。 它由两块芯片组成,一是具有自检测能力的加速度计单元(微加速度传感器),另一块则是微传感器与微处理器(MCU)间的接口电路和MCU。这是一种较早期(1996年前后)的,但已相当实用的器件,可用于汽车的自动制动和悬挂系统中,并且因微加速度计具有自检能力,还可用于安全气囊。从此例中可以清楚看到,微传感器的优势不仅是体积的缩小,更在于能方便地与集成电路组合和规模生产。应该指的是,采用这种两片的解决方案可以缩短设计周期、降低开发前期小批量试产的成本。但对实际应用和市场来说,单芯片的解决方案显然更可取,生产成本更低,应用价值更高。 智能传感器(SmartSensor)、智能执行器和智能变送器-微传感器(或微执行器,或微变送器)和它的部分或全部处理器件、处理电路集成在一个芯片上的器件(例如上述的微加速度计的单芯片解决方案)。因此智能传感器具有一定的仿生能力,如模糊逻辑运算、主动鉴别环境,自动调整和补偿适应环境的能力,自诊断、自维护等。显然,出于规模生产和降低生产成本的要求,智能传感器的设计思想、材料选择和生产工艺必须要尽可能地和集成电路的标准硅平面工艺一致。可以在正常工艺流程的投片前,或流程中,或工艺完成后增加一些特殊需要的工序,但也不应太多。 在一个封装中,把一只微机械压力传感器与模拟用户接口、8位模-数转换器(SAR)、微处理器(摩托罗拉69HC08)、存储器和串行接口(SPI)等集成在一个芯片上。其前端的硅压力传感器是采用体硅微细加工技术制作的。制备硅压力传感器的工序既可安排在集成CMOS电路工艺流程之前,亦可在后。这种智能压力传感器的技术和市场都已成熟,已广泛用于汽车(机动车)所需的各式各样的压力测量和控制单元中,诸如各种气压计、喷嘴前集流腔压力、废气排气管、燃油、轮胎、液压传动装置等。智能压力传感器的应用很广,不局限于汽车工业。目前,生产智能压力传感器的厂商已不少,市售商品的品种也很多,已经出现激烈的竞争。结果是智能压力传感器体积越来越小,随之控制单元所需的接插件和分立元件越来越少,但功能和性能却越来越强,而且生产成本降低很快(现在约为几美元一只)。 顺便需要说说的是,在一些中文资料中,尤其是一些产品宣传性材料中,笼统地将SmartSensor(或device)和Intelligentsensor(或device)都称之为智能传感器,但在欧美文献中是有所差别的。西方专家和公众通常认为,Smart(智能型)传感器比Intelligent(知识型)的智慧层次和能力更高。当然,知识型的内涵也在不断进化,但那些只能简单响应环境变化,作一些相应补偿、调整工作状态的,特别是不需要集成处理器的器件,其知识等级太低,一般不应归入智能器件范畴。 相信大多数读者能经常接触到的,最贴近生活的智能传感器可能要算是用于摄像头、数码相机、摄像机、手机摄像中的CCD图像传感器了。这是一种非智能型传感器莫属的情况,因为CCD阵列中每个硅单元由光转换成的电信号极弱,必须直接和及时移位寄存、并处理转换成标准的图像格式信号。还有更复杂一些的,在中、高档长焦距(IOX)光学放大数码相机和摄像机上装备的电子和光学防抖系统,特别是高端产品中的真正光学防抖系统。它的优秀是双轴向或3轴向的微加速度计或微陀螺仪,通过它监测机身的抖动,并换算成镜头的各轴向位移量,进而驱动镜头中可变角度透镜的移动,使光学系统的折射光路保持稳定。 微系统(Microsystem)和MEMS(微机电系统)-由微传感器、微电子学电路(信号处理、控制电路、通信接品等)和微执行器构成一个三级级联系统、集成在一个芯片上的器件称之为微系统。如果其中拥有机械联动或机械执行机构等微机械部件的器械则称之为MEMS。 MEMS芯片的左侧给出的是制备MEMS芯片需要的基本工艺技术。它的右侧则为主要应用领域列举。很明显,MEMS的最好解决方案也是选用与硅工艺兼容的材料及物理效应、设计理念和工艺流程,也即采用常规标准的CMOS工艺与二维、三维微细加工技术相结合的方法,其中也包括微机械结构件的制作。 微传感器合乎逻辑的发展延伸是智能传感器,智能传感器自然延伸则是微系统和MEMS,MEMS的进一步发展则是能够自主接收、分辨外界信号和指令,进而能独立、正确动作的微机械(Micromachines)。现在,开发成功、并已有商业产品的MEMS品种已不少,涵盖图4所示的各大领域。其中包括全光光通信和全光计算机的关键部件之一的二维、三维MEMS光开关。 通过控制芯片上的微反射镜阵列,实现光输入/输出的交叉互联。这是目前全光交换技术的成熟的最佳方案。市场上可买到的MEMS光开关已达1296路,开关转换时间约为20ms。 微机械(也称为纳米机械)则尚处于开发试验阶段,但已有许多很重要的实验室产品涌现,如著名的纳米电机、微昆虫、微直升机和潜水艇等。技术产业界普遍认为,它们的开发成功和投入实际应用将对工业技术和生活质量产生深远的影响。 智能汽车论文:智能机械手臂在汽车开关检测中的应用 摘要 开发出一种智能型的设备应用于汽车用开关类产品的检测,以满足汽车工业飞速发展、汽车用开关样式、功能日趋多样化的需求。该设备主体由多套伺服电机系统组合而成,具有结构紧凑、装夹柔性、操作便捷等诸多特点,并且能够适用于绝大多数汽车用开关的疲劳性试验的需求。 关键词 智能机械手臂;汽车用开关疲劳试验;伺服控制系统;柔性装夹 1 概述 2001年中国加入了WTO,中国的汽车工业发展显著加速,汽车产量在2003和2004年相继突破了300万、400万辆,并于2005年产量达到了507.4万辆,其中轿车234.1万辆。目前汽车工业已经成为中国的支柱产业,2009年我国汽车工业取得了全球瞩目的成绩,首次超过美国,成为全球产销量第一的国家。2010年中国共生产了1826.47万辆汽车,中国成为世界第一大汽车生产国。汽车工业的飞速发展为汽车零部件的发展带来了空前的机遇,而浙江作为重要的汽车零部件输出大省其产业也取得了显著的成绩。 作为汽车重要零部件的汽车开关包括:仪表灯开关、点火开关、翘板开关、组合开关、电源开关、车灯开关、转向锁开关等。目前已经有一些开关测试设备,但是它们只针对其中一种或有限的几种开关进行检测。因此对于汽车各种开关耐久性试验方法的研究具有非常重要的意义。 为了克服现有技术中存在的上述问题,本研究项目在于提供一种检测汽车各种开关耐久性的机器人装置,是由人机界面进行工业机器人初始化以及程序的编写和输出,下载到机器人控制器,通过机器人控制组合开关动作,工业机器人的操作代替人工劳作,经过电参数仪表采集组合开关各点的电阻参数,通过RS-485通信实时的在检测柜上显示,从而实现汽车组合开关耐久性试验的自动化操作和控制。 2项目研究方案 2.1确立方案研究的依据 本科研项目的研究内容就是研制试验装置控制软件、特制的SCARA机器人、各种手爪结构、操作台以及检测柜等汽车开关相关的性能实验设备。 依据汽车开关类行业标准QC/T 20-1992《汽车用气压式制动灯开关技术条件》、QC/T 198-1995《汽车用开关通用技术条件》、QC/T 218-1996《汽车用转向管柱上组合开关技术条件》、QC/T 427-1999《汽车用电源总开关技术条件》、QC/T 504-1999《汽车用点火开关技术条件》、QC/T 505-1992《汽车用车灯开关技术条件》、QC/T 506-1999《汽车用仪表灯开关技术条件》、QC/T 628-1999《汽车用带点火开关的转向锁》、QC/T 632-2000《汽车用翘板式开关技术条件》、JIS D 0208-1993《汽车开关试验方法一般通则》、JIS D 5808-1994《汽车机械式停止灯开关》、JIS D 5810-1994《汽车倒车灯开关》、JIS D 5811-1994《汽车危险报警灯开关的性能检查》、JIS D 5813-1994《汽车车门开关》。 2.2研究内容的确定 1)该智能机械手臂拥有三组独立的司服电机控制系统,能够完成往复动作测试、上下点动测试、开关旋转动作测试等; 2)全自动无人值守,故障报警,自动记录测试数据并进行分析等功能; 3)以被试验产品为本的柔性装夹,可通过更换夹具获得良好的通用性,以适用于绝大多数汽车开关疲劳性试验的需要。(做到一台检测设备满足十种以上开关检测的需要); 4)该系统可以保存20组标准动作模式,动作自由编辑可达120组,完全满足不同客户的需求; 5)良好扩展性:智能手臂预留信号输出点,可以选配各种夹具。 3 确立研究方案 对于单个开关的耐久性检测可以在末端执行器上安装相应的手爪结构,在机界面上设置单一的动作类型,如上下、旋转、摆动等,就能达到标准规定的实验要求,该实验很容易实现。 但是对于由转向灯、仪表转向指示灯、危险报警灯开关、灯光、水器开关总成的组合开关耐久性能检测要求更高,因为它不但需要实现各个动作类型的组合,还要有一定的合理性、可靠性、准确性。 本项目的关键技术是试验装置必须完全符合标准规定的要求。设备应能根据每个开关的具体情况,设定相应的动作类型和参数进行检测,对于检测结果系统可以自动分析判断并保存,显示总的检测次数、已经执行的检测次数,当实验次数达到目标要求的实验次数时,设备自动停止,对应的指示灯亮,保护设备并提醒操作人员。 根据实际需求和标准要求,绘制出实验装置整体布局图,绘制出各种手爪执行器结构图。见附图所示: 1)图1为实验装置的整体布局图。图中:1.控制柜,2.PC机主机,3.鼠标和键盘,4.PC机显示器, 5.末端执行器, 6.压力传感器,7.接近传感器,8.自转电机(HC-KFE43),9.丝杠电机,10.小臂电机,11.大臂电机,12.螺栓,13.电阻测量仪,14.检测柜,15.总控系统,16.LED显示板,17.工作信号灯,18.报警信号灯,19.停止信号灯,20.开始按钮,21.暂停按钮,22.恢复按钮,23.急停按钮,24.机器人, 25.操作台,26.大臂伺服放大器(MR-E-40A),27.小臂伺服放大器,28.丝杠伺服放大器,29.自转伺服放大器,30.PLC控制器(FX1s-30MT)2个,31.通信模块(FX485-BD)2个。 2)图2为工业机器人操作界面。图中,主要包括状态显示、手动示教、参数查询、动作编程、程序写入等。手动示教实现工业机器人位置的初始化和位置的锁定。动作编程的内容有:动作类型选择(电机及其旋转方向)、动作行程、动作速度、动作延时时间、动作逻辑、有无循环及循环次数等,点击“程序写入”按钮即可将用户总任务下传至控制系统。下位机还可以将机器人的各种状态通过人机界面提示给用户,如上电后控制系统对工业机器人各个关节的状态及系统的状态等。下位机通过人机界面接受用户对工业机器人各个运动关节的位置矫正,以及用户对运动过程中各个模块的参数查询。另外在设备出现故障时系统会自动报警,保护设备安全。 3)图3三为末端执行器对应的上下运动的手爪结构。(用于开关类型) 4)图四为末端执行器对应的摆动运动的手爪结构。 5)图五为末端执行器对应的旋转运动的手爪结构。 3、4、5三种末端执行器的手抓结构,使得该设备适用于绝大多数汽车开关耐久性试验的需要,只需要简单更换手抓结构,设备具有很好的通用性和可移植性。 4 项目的验证 最后经过有关部门验证该项目达到如下性能要求: 1)研制的样机使用功能满足“按、拉、推、拨、拿、旋转”等功能的各类汽车开关耐久性能试验的要求, 符合QC/T198《汽车用开关通用技术条件》等20多项标准规定的性能试验原理、方法及技术要求; 2)研制的样机经计量测试检定所测试,其技术指标达到设计的要求; 3)使用该设备用于汽车开关产品检测,并通过了QC/T198《汽车用开关通用技术条件》等9项标准的省级计量认证和国家实验室认可; 4)研制的样机结构紧凑、装夹柔性,采用的伺服系统可靠,具有便捷的可编控制程序、操作界面可显示各种试验参数、故障报警停机保护等功能。 属国内领先水平。 智能汽车论文:智能汽车飞向移动互联 1886年,卡尔•本茨博士在德国曼海姆近郊的拉登堡制造出世界上的第一辆汽车。虽然这只是一辆单缸四冲程汽油机三轮车,但是很快,汽车就成了工业革命的先锋,在亨利•福特的流水线带动下,汽车更是推动了第二次工业革命的爆发。 当前中国虽是个发展中国家,但是汽车正在全面而快速地进入中国社会,2010年,中国汽车工业产销双双超过1800万辆,分别为1826.47万辆和1806.19万辆,刷新全球汽车产销记录,再次蝉联全球第一。 汽车正在成为越来越多中国人生活中不可缺少的一部分,但是随之而来的是,时刻有可能发生在路上的交通事故、严重的交通堵塞,甚至是尾气排放等环境问题都变得越来越严重。一辆可带来安全、安心、舒适生活的汽车以及相适应的汽车社会,正在成为中国车主们心中的蓝图。 互联生活中的移动因子 正是在这样的美好愿景下,汽车相关企业在为汽车的改良进行着不懈的努力,越来越多的电子技术以及信息通信技术被广泛用在了车辆上面。 2010年9月3日下午2点左右,胡先生驾驶着自己的别克君越车行驶在南康市赣定高速上面,突遇前方大货车翻倒于前方路面,路面上遍布破碎的玻璃以及深深的轮胎橡胶印迹。看着前面的翻车事故,胡先生十分焦急,很担心大货车上是否有人受伤,也不知交警与救援机构是否已经采取措施。这个时候,他想起在自己的君越车上装有车载信息系统,于是他按下了装在后视镜上的红色紧急救援按钮。很快,胡先生就和服务人员建立了通话,胡先生将大货车车祸情况以及相关车辆信息都告诉了服务人员。根据系统信息显示,服务人员迅速确定了胡先生的位置,并立即通知赣州当地警方及救援机构。 在整个事件中与胡先生保持联系的服务人员来自上海安吉星信息服务有限公司(下称安吉星),安吉星成立于2009年10月28日,由通用汽车、上汽集团和上海通用共同出资组建。安吉星为通用汽车在华制造、生产和销售的系列车型提供行车安全保障和车载信息服务。安吉星的母公司美国Onstar成立于20世纪90年代,是通用汽车购买了当时世界上最大的卫星制造商和运营商休斯卫星公司、世界最大的IT公司之一的美国电子数据系统公司和开发汽车电子和控制系统的休斯电子公司,并将三家公司融合最终而成立的。 2010年12月20日,安吉星正式揭晓了其在中国的服务套餐价格。记者了解,通过应用全球卫星定位系统(GPS)和无线通信技术,安吉星可以为车辆提供广泛的汽车安全信息服务,其中包括碰撞自动求助、路边救援协助、全音控免提电话、实时按需检测和全程音控领航(Turn-By-Turn Navigation)等十多项内容。 除了安吉星为别克旗下的车型提供服务外,其他品牌的车辆其实也有自己相应的车载信息系统。 2009年丰田汽车也引入了G-BOOK车载信息系统,目前已导入LEXUS全车系、CROWN皇冠和CAMRY凯美瑞车型以及凯美瑞混合动力的部分车型上,约4万多名客户在使用。 上海汽车在2010年推出的荣威350车型也主打了移动互联特性,该车配备了inkaNet车载信息系统。整个inkaNet系统基于Android平台,可实现诸多互联网应用,例如数字音乐服务、个性娱乐节目、新闻信息服务、实时财经信息、个人移动秘书、客户车辆管理、车辆定位服务、交通信息服务、天气信息服务、旅行贴士、同城交友、车友博客、社区功能以及网页浏览等功能。 “现在互联网应用已经是人们的一种生活方式,自然也会辐射到汽车的使用上,inkaNet代表的就是我们平时的生活。”上海汽车技术中心副主任张觉慧说。 终极目标智能汽车 汽车的移动互联时代真的到来了吗?不管怎样,我们已经听到了它的脚步。特别是在当前,很多汽车厂商所想所做的事情,都在朝着智能汽车发展,他们已经开始注重消费者对车内环境的切身体验,研究驾驶过程中与视觉、听觉的有关的各种智能应用。 在2011年的CES展览上,奥迪、福特、现代等汽车制造商,都有在现场展出,奥迪CEO Rupert Stadler更是与微软总裁鲍尔默这样的IT界大佬一样,亲临现场发表了主题演讲,介绍了奥迪为提高汽车的安全和效率,在车载信息系统方面所做的工作。 在Stadler看来,在每天的生活中,互联网已经变得越来越具有移动性,所以奥迪为自己的汽车量身定制了相应的车载电脑和相关软件系统。 “传统汽车和新兴移动互联网整合的结果,就是一台电脑所带来的安全驾驶和驾驶乐趣的体验。例如,当一辆车在行驶中驶入了另外的车道,或是可能要和其他汽车发生碰撞的时候,我们的车载信息系统能第一时间预先‘感觉’到这些潜在的安全隐患,并通过震动方向盘等方式通知驾驶员,甚至是提前拉紧安全带、关闭窗户、开始制动将车辆将停下来,以免防止发生安全事故。”Stadler表示,车载信息系统除了能够帮助安全驾驶外,另一方面还能帮助消费者将车上的设备都接入互联网,因为大家都在期望互联网无处不在,每个人都希望能尽快用上新应用和新设备。未来的汽车是移动世界的一部分,汽车要和互联网连接,和其他车辆连接,和云计算连接,和交通流量、天气等各种实时数据连接,汽车需要安全和高效的连接技术。 Stadler强调,奥迪并不认同将汽车接入互联网就是“把智能电话或iPad或摄像机连到汽车上”这么简单。因为即使这样做,这些技术和汽车仍旧是断开的。这些设备都是为了能获取用户的注意,而在驾驶过程中,驾驶者的注意力恰恰不能集中在这些设备上面。驾驶者在驾驶过程中获取信息时,必须最大程度地减少关注度。因此,随着驾驶者获得更多的数据,汽车的功能整合必须更加智能。因此,奥迪的车载新系统在确保用户使用增值软件和应用程序有着严格的底线,就是不能让司机分心。 在今年的CES上,奥迪现场展示了能够识别亚洲语言字符的车载信息系统,这套系统会配备在奥迪A3车型上,具有娱乐、导航和车通信等多重功能。“这套系统可以使驾驶者有更多选择,但是不会分散他们的注意力。”Stadler说。 中国企业的机会在哪里 CES上奥迪展台不远处就有一家中国公司的展台,这是一家专门生产GPS定位跟踪系统的企业。与世界第一大汽车市场相比,中国在电子产品及信息系统应用在汽车方面明显落后于整车生产。不过明显能感觉到的是,中国企业正在暗暗发力,紧盯这这块新兴市场。 2010年12月28日,将车载信息系统作为标准配置的华泰汽车B11轿车正式上市。华泰汽车公共传播部部长高红军告诉记者,这是国内第一款原厂搭载英特尔嵌入式车载信息系统批量上市量产的车型。华泰B11轿车在搭载了基于英特尔嵌入式车载信息系统之后,不仅为驾驶者提供正常的导航、影音等正常功能,更可借互连网络进行实时的互联、移动办公、信息收缩、数字化电视以及售后服务、预约等全面立体、实时的汽车数字化的体验。在提高消费者在车内娱乐体验的同时,更会帮助消费者提高工作效率。 高红军表示,B11车型会主推柴油动力版,面向二、三级市场,根据华泰的调研,在这一级市场上,消费者对于驾车途中的移动互联应用需求非常旺盛。“特别是随着3G网络的普及,愈来愈多的消费者希望移动商务的同时也能够畅享汽车3G生活。B11的车载信息系统集成了OFFICE办公软件,可随时处理各种文件,并可通过3G互联网络收发电子邮件,实现了办公无缝链接。这样一来,华泰B11也就成为了真正的移动办公室。车载信息系统通过网络把汽车与外界联系起来,并能够进行自由互动。” 湖南大学整车研发中心常务副主任谢晖也向记者表示,目前他们正在联合深圳航盛电子股份有限公司共同为研发中的一款中高档完全自主技术的轿车开发相应车载信息系统。他认为,未来国产车电子化的比例会越来越高,配备车载信息系统是未来发展的必然趋势。据了解,2010年11月,航盛公司与英特尔建立了汽车电子联合实验室,强化对车载信息、安全与远程控制系统等相关汽车电子领域的研究。 在华泰汽车、上海汽车所提供的车载信息系统中,都强调了3G互联网应用,例如移动商务,与4S店实时对接的保养服务、互联网搜索增值服务等。其背后都有中国移动、中国联通、中国电信三大运营商在作为合作伙伴,提供相应的网络支持。但就目前情况来看,运行商们更多的是在提供3G网络接入套餐服务,至于在车载信息系统平台上的增值服务开展得还比较少。但是随着3G,甚至是4G网络的普及,以及消费者对车载信息系统的价值的认可度不断提高,运营商为车载信息系统提供不同的增值服务必然是下一个互联网应用的热点。在2011年CES(国际消费电子展)上,美国Onstar公司就通过Verizon 4G LTE 移动宽带网络,向观众展示了未来的车载娱乐、通信及安全信息服务系统。在CES现场,借助4G网络,现场一辆搭载安吉星信息服务系统的别克测试车展现了车辆监控、碰撞探测、视频聊天、路况监测和家庭远程遥控等人性化信息服务功能。 除了像华泰汽车、上海汽车这样的整车厂商外,一批国内的软件企业也都把目光投在了车载信息系统上。2010年11月,由普华基础软件股份有限公司联合研发团队开发的“核高基”专项国产汽车电子基础软件平台V3.0版本正式。 据了解,“核高基”专项国产汽车电子基础软件平台由专门为汽车电子领域应用开发的可抢占多任务的实时操作系统、图形化配置工具、为上层汽车电子应用软件提供CAN总线通信功能的CAN通信协议软件栈以及硬件抽象与驱动组成。在平台的开发过程中,普华基础软件与上汽、一汽、奇瑞等国内多家汽车厂商展开了密切合作。 但是也有业内专家表示,中国在车载信息系统领域,特别是其基础的汽车电子领域,要步入世界前列还有不小的阻力。普华基础软件股份有限公司汽车电子部副总经理余力认为:“中国在汽车电子领域的积累还是很有限的,现在更多的是把娱乐的功能引入到了汽车的车载信息系统中,技术含量相对较低。像国外的先进汽车厂,他们能够提出诸如自动刹车这样的功能,是因为他们已经在整车的平台上实现汽车各个系统的同步,这是一个相当复杂的程序,对发动机系统、刹车系统、探测系统有很高的要求,要求各个ECU能够协同作战。所以要想真正找到突破口,中国企业必须在发动机的ECU、整个车身控制方面下功夫,所以中国确实还有很长的路要走。“ 据了解,目前,上汽集团就将基于国产基础软件的车身控制系统、混合动力控制系统、双离合器自动变速系统、电子助力转向系统、发动机管理系统、信息娱乐系统列入其汽车电子产品的发展规划。一汽集团也在底盘设计、车身设计、电子/电气、动力系统应用、整车设计等方面建立了自己的开发团队。奇瑞也在开展整车平台架构以及发动机管理系统的研发工作。 余力认为,国内企业积极自主研发汽车电子甚至是车载信息系统,是一个非常积极的信号。“虽然在短期内要取得不错的成绩还有一定的难度,但是在国家政策扶持下,必将对整个汽车电子产业链的发展起到关键作用。国家的投入让广大的厂家先受益,厂家受益完了最终也会让真正的终端用户受益。当然了,这个过程会比较漫长,还需要相关的从业人员对汽车电子和对汽车的理解进一步加深。” 智能汽车论文:飞思卡尔杯智能汽车竞赛瞄准下一代汽车电子开发者 随着中国汽车电子市场的发展,全球半导体厂商在中国找到了他们在这一领域的商机。更多的半导体厂商把眼光放得更远,通过举办各种大学生竞赛,使他们的技术与产品日渐深入校园。飞思卡尔就是这样的厂商。随着第二届全国大学生“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛全国总决赛在上海交通大学落下帷幕,飞思卡尔在中国市场的影响力进一步加深。飞思卡尔半导体高级副总裁兼汽车与标准产品部总经理Paul Grimme表示,通过与高校的合作,不仅能够让飞思卡这样的半导体制造商分享中国汽车电子的广阔市场,同时也推动了中国汽车电子的发展。 飞思卡尔的业务主要包括三个部分,即网络、无线通信和汽车与标准产品部。2006年,飞思卡尔销售额达到64亿美元,其中无线通信和汽车与标准产品部的销售额占到27亿美元。在汽车领域,飞思卡尔已经拥有30多年的经验。今天,飞思卡尔的技术在大多数新型汽车中得到了应用,如模拟产品、传感器以及MCU等产品,分别为高级安全、车身电子、底盘、引擎控制、远程通讯等提供智能和连接支持。 Paul指出,针对汽车电子的应用主要是嵌入式应用,主要包括三件事。一是通过传感器感知周围发生了什么事件,二是对感知到的事件作出判断,三是把这个判断通过执行机构传递出去。飞思卡尔针对嵌入式应用的产品具有重要地位,具体来说,其MCU业务在全球排名第二,传感器业务排名第三,模拟产品排名第五。 就Power架构车用MCU-MPC500系列来说,自1999年推出后的数年时间里,MPC500系列产品的阵容不断扩大,现在总共有11种器件,提供高达1MB的嵌入式闪存和一系列器件。2004年,飞思卡尔推出下一代多处理器内核MPC5500 MCU系列的首位成员MPC5554。MPC5500 MCU则是飞思卡尔第一款完全可合成的SoC芯片,为汽车设计进行了优化。MPC5500系列基于飞思卡尔经过验证的130nm技术构建,涵盖了目前高达3MB的闪存阵列、用于动力总成控制的MPC5566,用于高级安全系统的MPC5561和用于成本敏感的车身应用的MPC5510系列。通用汽车公司宣布将在其GM传动系引擎控制系统中全面采用MPC5500系列。 2006年2月,意法半导体公司和飞思卡尔宣布签署一项合作协议,双方将联合设计基于PowerArchitecture技术的其它32位汽车MCU,完善和补充飞思卡尔的Power MCU产品。 现在,针对传动系统的MCU已经分化成很多研究方向,但据Paul介绍,飞思卡尔的研发重点则集中在对MCU性能的改进上,比如通过双核MCU提升性能、改进MCU的架构等。这对用户来说非常重要。一般来说,用户希望汽车电子器件的性能越来越先进,同时价格能够降低。因此,飞思卡尔把32位MCU的概念用到16位MCU中去,使MCU在具备高性能的条件下保持价格竞争力。 控制系统离不开传感器。在汽车传感器领域,飞思卡尔的加速度传感器、压力传感器以及安全和报警器件得到广泛应用,比如MMA6231Q、MMA3204D加速度传感器,MPX等系列压力传感器以及MCl4X系列安全报警传感器等,同时,与MEMS技术相结合,传感器的智能化程度也日益提高。 从全球区域上来看,中国市场是飞思卡尔重点关注的地区。Paul透露,飞思卡尔向日本、欧美发达地区供应汽车高端电子系统解决方案,而发展中的市场是飞思卡尔更关心的。有关预测表明,2007年中国汽车产品销售将达830万美元,占全球市场的12%。在本地汽车制造厂商和外资厂商的投资下,中国的汽车产业链也越来越完善。“未来十年,这个市场会增长很快,而我们的汽车智能大赛会为这个市场培养出更多优秀的工程师。”Paul说。目前,飞思卡尔在北京、成都、天津和苏州设有研发中心,在上海设有多媒体与汽车应用实验室。 智能汽车论文:智能电源技术推动汽车LED前照灯技术成为主流 摘要:本文介绍了LED前照灯的优势,进而说明集成的单芯片ASIC在控制LED前照灯方面的特点和优势。 关键词:LED前照灯;ASIC 引言 近年来,LED技术发展快速,现已接近一个临界点,使它能够为多种汽车前照灯应用提供极佳的解决方案。欧洲有关汽车“日间工作灯(DRL)”的法规即将实施,这或许会促使基于LED的解决方案在大众化汽车中的普及。 引入LED替代卤素灯和氙气灯的其中一个关键动力,就是提供高能效的专用LED驱动器件。这些产品将为设计人员提供专用及高性价比的解决方案,与之相比,市场上继续使用的一般IC可能会需要大量外部支持电路。集成的单芯片专用集成电路(ASIC)解决方案也支持众多重要的额外功能。 LED前照灯的应用动力 前照灯有着不同的应用领域,包括日间工作灯(DRL)、近光和远光头灯、转向指示灯以及雾灯/驾驶灯。 LED前照灯的关键动力和优势在于以下几个方面。 白光LED面世。高性能白光LED的开发开创了应用的可能性,而这在几年前几乎不可想象。 灵活造型。与卤素灯和氙气灯相比,多串LED模块需要更小、更简单的透镜和光扩散片硬件。多个LED光源的光更易于导向,从而大大减轻工程对造型的影响。由于LED物理尺寸很小,它们还有潜力用于开发极紧凑、极薄的模块。将集成ASIC用作LED驱动器解决方案,减少了外部元件数量,从而减小了前照灯模块的尺寸,进一步支持小形状系数的设计。 光强度和效率。LED的光强度处于极快的提升曲线上,目前呈现出每18~24个月光通量将会翻一番的趋势。LED光输出已经超过卤素灯,而在不远的将来,LED的性能还将与发光效率约为100 lm/W的氙气灯性能相匹敌。LED在理论上的最大输出效率为300 lm/W,尽管实际限制约为200Im/W。200 lm/W这个数字将在大约2010年前达到。 可靠性和寿命。只要为LED前照灯模块进行有效的热管理以保持较低的结温,并保护其免受开关导通/关闭、调光期间可能出现的电流尖峰和电池脉冲的影响,保证它们在汽车整个寿命周期内持续使用就并非不切实际。ASIC方案集成了所有监控特性于驱动器芯片之中,并且紧邻LED模块,因而可改善保护特性的反应时间。 燃料消耗。与其它方案相比,LED前照灯使用的燃料/能源要少得多。使用高能效的半导体智能电源技术/芯片,而非需要多个外部元件的一般IC,可更节能。例如,传统的35W汽车日间照明灯使用大约0.3%的汽车燃料,相比较而言,同等功率的LED日间照灯消耗的燃料仅在0.1%范围。 采用ASIC控制LED前照灯 虽然有可能采用诸如降压或升压稳压器加上支持电路这样的普通器件来控制LED前照灯,但ASIC能够提供集成的解决方案,而且ASIC也整合了多种重要的附加功能。从成本角度出发,直接比较时,ASIC并不占有优势。但是,一旦将(普通驱动/控制器件)所需外部元件的成本计算在内,而且考虑到ASIC方案的性能优势,ASIC方案就成为更经济的选择。 ASIC LED驱动器模块一般能够驱动超过一串LED,如图1所示。它们还包括控制接口和完整范围的诊断,消除了使用外部微控制器进行接口连接的需要,能够执行多种其它功能。 脉宽调制(PWM)调光。通过改变LED串电源的占空比,可实现调光效果,这就是所知的PWM调光。“闪烁”频率处于200Hz~500Hz区域。这种方法克服了模拟调光的有关问题,在模拟调光中,电流以模拟方式变化,占空比保持在100%。模拟调光的问题在于LED光色(色温)会随着施加电流的减少而明显变化,这对汽车制造商而言显然不可接受。 PWM调光也能够让DRL用作停车灯,通过将外在光输出降低至全部亮度的大约10%来实现。随着LED技术的不断进步,未来的LED前照灯将比它们之前的产品输出更多流明的光。那时,当车辆因事故损毁而采用LED发光模块替代原来的灯时,这些模块可能比车辆出产时安装的灯具有更佳的性能和光输出,而这会令亮度有显著的差异。嵌入在集成器件中的PWM调光特性能够就此作出补偿,适应车辆寿命周期内相应的自然的光亮度退化。 温度监控。将结温保持在器件规范范围内对于LED的长寿命和可靠性至关重要。ASIC方案提供片上温度监控功能,帮助确保实现这个目标。 集成滤波。ASIC设计可集成电磁兼容(EMC)滤波,确保符合严苛的汽车应用要求。对PWM调光期间,输入电流滤波对LED特别重要,这个时候LED持续地开关。外部滤波电路可能很贵,而且难于实现。使用一般IC的升压器(Booster)含有较高的纹波电流。在调光期间,PWM开关产生较大的电流变化和温度漂移,通常会需要使用昂贵的滤波电路。集成ASIC解决方案产生的输入纹波要低很多,而且在大多数情况下,能够滤除PWM调光的不良效应,而无需外部滤波器件。 结语 对于汽车的前照灯应用而言,LED将成为最佳的技术选择。随着最新LED光输出水平的快速提升,以及智能电源技术提供的高性价比集成控制方案,似乎不用等太久,我们就能看到LED模块在前照灯应用中从日间工作灯快速扩展开来。 智能汽车论文:泛网时代关注汽车电子――打造舒适安全的智能交通生活 目前在我国城市交通信息化还处于起步阶段,无论是交通管理中心、信息服务中心的平台建设,还是交通工具的导航系统配备,都不是很完善和完备,智能交通系统中的各部门、各环节之间的衔接、配合也还存在问题,这些因素都严重制约了我国城市交通信息化的发展。” 在中国当前阶段,相比交通信息化这种基础设施问题,汽车电子的普遍应用对于实现舒适安全的交通生活具有更大的现实意义,也更具有可操作性。“实现智能交通在技术上并不是最困难的,最大问题在于道路规划及变化信息的不流通,这很大程度上降低了解决方案的针对性和有效性。”株式会社瑞萨科技系统解决方案统括本部汽车事业部副事业部长山内直树先生在采访中这样对记者说到。 目前中国道路正在建设当中,包括高楼大厦都在建设阶段,每一天都可以说有一个新的变化。因此需要有一个像中枢神经的区域来及时更新和控制汽车导航系统。山内直树先生说,“在日本,导航系统中的地图等东西,都是以DVD的形式插入到每一个车的GPS里面,然后通过这个DVD,就可以看到每一个路况数据。” 中国汽车市场的特点 由于不同的地域文化影响,欧洲市场与美洲市场的侧重点是不同的,而放眼日韩又有其自身特点。那么中国市场会是什么样的情况呢?山内直树概括道,“日本的汽车导航系统是把很多种功能整合在一起的,包含了导航、电视、DVD等等;在美国来说,则以专门的DVD,车载的电视、车载的导航系统为主,它们是以分散的单独模块为主。” 中国的汽车市场与日美不同,因为中国是个幅员辽阔的国家,有进行长途奔行的需求,同时生活方式上又兼具欧亚特点,对车载娱乐设施也同样有很大的需求,因此需要将两个市场的特点融合起来。中国市场还是刚刚起步,所以也应该根据每一个开车人的想法,一点一点把大家的需求添加进去,发展为比较成熟的产品。目前,中国汽车上面的导航系统可能是国外产的比较多,比如说日本的导航系统放在日本产的车上面,美国产的导航系统放在美国产的车上面,但是我们也正在开发面向中国特色的一款导航系统,把中国人真正的需要,融入到这个导航系统,这个系统预计是在2008年来出现。 瑞萨在中国汽车电子市场的作为 中国提倡自主品牌、汽车自主开发的能力,尤其是像一汽、上汽这样的大企业,他也要求组成开发团队,即涵盖汽车产业链上中下游环节。在中国的模式应该是半导体公司一级供应商-中间系统公司-整车厂。那么作为一级供应商的半导体公司则可为他们提供更多芯片设计级的技术支持和合作,这就是Renesas在很多方面加强跟汽车整车厂直接的联系的原因。另外,Renesas也积极地与政府共同参与一些大的项目开发。 在未来几年内,以微控制器为优秀,引领“泛网时代”将成为瑞萨的主要发展方向,而中国将成为瑞萨最主要投入力量的市场。 智能汽车论文:飞思卡尔推出用于汽车电池监控的智能传感器 在当今的汽车中,日益增加的电力负荷对电池提出了挑战。由电气系统引起的汽车故障通常可以追溯到铅酸电池,一般可以通过了解电池的准确状态加以避免。电池必须能够提供足够的能量以启动发动机并作为一个备份的电源来支持混合动力汽车的新功能,例如起停和智能交流发电机控制。此外,电池传感器的功耗需要尽可能地低以确保能源效率。 飞思卡尔半导体公司日前推出了MM912J637智能电池传感器(IBS),它能准确地测量铅酸电池的电压、电流和温度并计算出电池的状态,而且即便在恶劣的行车状态下也可完成。随着混合动力车的出现和汽车整体电子内容的增加,以及启停系统的推出,能够准确地评估这些电池参数正在变得越来越重要。 MM912J637智能电池传感器为设计师提供了一个强大的并具有成本效益的解决方案,使汽车和工业应用中的关键电池参数的精密测量成为可能。在单片封装解决方案中,该装置集成了16位S12微控制器和一个SMARTMOS模拟控制集成电路,为汽车环境提供低功耗。MM912J637智能电池传感器完全符合AEC-Q100认证,可在-40℃~1 25℃温度范围内正常工作,而且外形尺寸小,采用的是7×7毫米QFN封装。 在当今的汽车中,日益增加的电力负荷对电池提出了挑战。由电气系统引起的汽车故障通常可以追溯到铅酸电池,一般可以通过了解电池的准确状态加以避免。电池必须能够提供足够的能量以启动发动机并作为一个备份的电源来支持混合动力汽车的新功能,例如起停和智能交流发电机控制。此外,电池传感器的功耗需要尽可能地低以确保能源效率。 “随着混合动力车和电动车电气内容的增加和启停系统的出现,能够始终准确地监测车辆电池是重要的,特别是在运动的汽车条件下,”飞思卡尔副总裁兼模拟混合信号和电源事业部总经理GavinWoods说。“我们将提供业界第一款完全符合汽车行业标准且经济高效的解决方案,保证重要电池参数的精确监测,且这些参考可与其他车辆系统和驾驶员共享,当了解电池的状态时,可让驾驶员在一定程度上安心驾驶。” 飞思卡尔全面集成的电池监控装置利用本地互连网络(LIN)进行通信。它包括一个双通道16位模数转换器(ADC),可同时测量电池电压和电流,还包含一个独立的16位模数转换器,用于测量温度。该智能电池传感器提供高分辨率精确监测,甚至在最坏情况下也可以对电池健康状态、充电状态和功能状态做出正确预测。通过汽车认证的车载LIN网络定期或根据要求传达这些参数。 MM912J637智能电池传感器通过位于电池负极的外部分流电阻,支持精确的电流测量:通过位于电池正极的串联电阻,支持精确的电压测量。集成温度传感器与电池安装架结合在一起允许精确的电池温度测量。
电子测量技术教学研究:《电子测量技术》理论教学改革之实践 摘要: 本文对电子测量技术课程的理论教学改革的思路进行了阐述,并对怎样搞好电子测量技术课程的理论教学提供了教学改革方案。 关键词: 电子测量技术 理论教学 探索和实践 电子测量技术是一门综合课程,它的内容涉及很广。在以往的高职教学中,由于实习实训硬件条件较差,教学过于偏重于书本理论学习,加上高职学生与普通高校学生学习基础相比要差些,学生大多因学习吃力而渐渐失去兴趣,导致教学效果不甚理想。随着我国经济条件的改善,政府加大了对高职教育的基础设施和实验实训设备的投资,实验实训的硬件条件得到了巨大改变,加上校企联盟逐渐成熟化,形象化教学在高职作为重要的教学手段逐步得到推广。我院在创办全国高职示范以来,更是加大了实验实训的课时量,学生的职业能力得到了发展。电子技能是一项基于复杂脑力活动的高级技能,电子测量技术的课程教学亦有两个方面要求――原理学习和职业技能训练,二者并不矛盾,相互促进,故教学中不应厚此薄彼,这也是符合高等职业技术教育要求的。对于高职教学来说,怎样才能达到技能训练和理论学习的统一?如何使两者完美结合,使教学效果最大化,达到“润物细无声”的境界,是每一个高职教学工作者必须面对的课题。 在电子测量技术教改课程建设中,我院在加大实验实训课时比重的基础上,对于如何开展电子测量技术理论教学,进行了一些探索和实践。 一、重整课程模块 电子测量技术课程涵盖模拟、数字、电路和微机方面的知识内容,甚至涉及高数和统计数学方面的知识点,可谓内容“庞杂”,教师首先要对教材进行分析,明确理论要讲哪些内容、讲到什么程度,都要进行细致的分析。要寻找与实验实训内容的切入点,很好地将理论教学融合到实验实训教学中。为此,我们制订了新的课程标准和基于项目的教学设计,在对教材分析的基础上,把理论教学分为基础理论和新技术新仪器的介绍两个部分。基础理论部分是相对固定的,而新技术新仪器则是动态的,可以随时进行更新。电子测量技术课程理论教学可以分为五个模块,每个模块由若干要点组成。一是测量误差与数据处理模块,要求学生掌握电子测量误差分类以及运用测量误差理论进行测量数据处理及测量结果的表示。二是电子测量仪器的原理与使用模块,主要内容包括信号发生器、示波器、电压表、电子计数器原理与使用,学生通过实验任务完成,能熟练使用仪器。三是基本电参数的测量,主要根据测量任务,组建电子测量系统。四是电信号特性的测量,主要是使用频率特性测试仪和频谱仪原理和使用。五是小型电子测量系统的设计,内容包括信号发生器、时基发生器、频率计和数字电压表等设计项目,根据教学课时量的多少进行选用。其次是理论讲到什么深度,这要根据学生的就业方向决定。例如,就业方向是检测方向的,就要具有一定的理论支撑。电子测量技术理论要讲得深些,但是也要适度,要本着够用的原则。 二、加强理论内容载体实验实训项目的设计 我院进行了教学改革,把课程按职业能力递进思路分为两个层次。 一层主要是基本电子测量仪器的使用模块。该层主要体现在教学手段为“教学做合一”、强化“双基”能力的培养。在这个模块教学中,由于学生已经修完模电、数电等课程,如果把学生完成实验实训任务看成是“做”的过程,教师就要把理论知识嵌入到具体的实验实训项目中,理论教学实施可以在“做”前讲,可以“做”的过程中讲,也可以“做”后讲,即在实验实训任务完成后进行理论知识的归纳和总结。“复习”起到温故而知新的作用,是电子测量技术理论知识的“反刍”阶段,是知识系统化的过程,能够更好地体现“知识够用”的教学目的。在这个教学模块中,我们根据现有的实验室仪器,适时嵌入理论知识点,让学生看着具体的实物讲解电路原理和各旋钮的功能,从而避免了课程教学的抽象问题,有利于学生对理论知识的消化和吸收。例如在信号发生器应用实验中,嵌入模电的正弦信号产生以及波形变换等知识点。二层是整机测试模块。该层主要体现学生根据电子测量任务,组建电子测量系统,完成实际的电子测量实际操作,采集数据并且处理数据,提取被测对象最具特征信息的能力。它是“就业”前的适应期,能够起到加快学生职业能力养成的催化作用。我们在该层加入收音机装调和电视机调修两个实训模块。当然也可以根据不同的生产任务和岗位需求,适当调整模块的相应实训内容。 三、课赛结合,培养学生电子仪器的设计能力 创造能力是一个民族强盛标志之一,是一个国家快速发展的推进剂。电子仪器的精度和智能水平反映了一个国家的科技水平。为此,每两年国家都会举行全国大学生电子设计竞赛,在每年的设计题目中,都有关于电子测量仪器方面的、旨在提高大学生电子仪器的设计能力的题目。从2007年后,该项竞赛分为高职高专组和本科组两个组别。高职高专组更强调对动手能力、电路调试能力以及设计报告的撰写能力的考查,因而在电子测量技术教学中,我们有意识地加入小型电子仪器设计,通过设计了解电路设计步骤、设计方案选择、电路参数的计算、电路组装和调试。每个设计都是相对复杂的、综合的项目工程。例如在学完信号发生器子模块内容时,就可以进行函数信号发生器设计与制作;在学完电子计数器后,进行数字频率计的设计和制作。经过几个电子设计项目之后,学生通过电子仪器的设计,理论水平和动手能力都得到了显著的提高,同时也激发了学生的创造热情。我院积极组织学生参加全国以及江苏省电子设计竞赛,都取得了较好的成绩。 四、通过网站建设,加大习题库和试题库建设,编写了大量试题和习题 这有利于学生课后知识的消化和自主学习能力的养成,也有利于学生“工学交替”,方便学生去工厂实习,学生遇到学习困难或者发现问题后,可以通过网络BBS论坛和电子邮箱,及时得到教师指导,有利于电子测量技术理论与实践的结合,从而进一步促进职业能力的形成。 五、跟踪电子测量新技术和新设备 电子技术的特点是发展更新较快。为了更好地应对变化,更好地与市场接轨,在电子测量技术教学中,教师要不断跟踪电子测量技术的最新发展,增加对新仪器介绍。例如在示波器内容学习时,教师有意识地讲解数字示波器方面的知识,每年全国电子设计竞赛都有关于数字示波器方面的设计内容,在岗位工作中,也有相当多的企业使用的是数字示波器;在信号发生器内容学习时,给学生介绍DDS技术――每年电子设计竞赛的热点,另外还要介绍虚拟仪器等方面的最新检测知识点。由于课时有限,教师讲授内容不可能过于细化,深度也要合适。对有兴趣深入的学生,教师要积极引导他们利用网络资源,查找相关的内容。关注电子测量技术的前沿知识,有利于学生毕业后更好地适应岗位的需求。 随着我院示范建设的不断推进,我院各方面的实验实训条件不断改善,教改项目的不断深化和细化,教学质量达到极大的提升,学生的职业能力得到很大的提高,但是还有一些问题依然存在,我们还要不断完善和改进,最终达到“止于至善”的目标。 电子测量技术教学研究:浅谈项目式教学在高职电子测量技术课程中的应用 摘 要:项目式教学是当前职业教育中一种比较有效的教学方法,也是当前职业教育教学改革的基本取向。电子测量技术亟待进行教学改革,文中阐述了项目式教学改革的具体实施方法,打破了知识的学科逻辑,精选引导项目和引深项目,教、学、做融为一体,引导学生在完成工作任务的过程中主动建构理论知识,激发学习能动性,提升学生的职业技能。 关键词:高职院校;电子测量技术;引导项目;引深项目 电子测量技术是高职院校电子信息类专业的职业技能性课程,它旨在培养学生电子测量综合应用能力以及对电子产品的检验技能,以使学生毕业后能胜任电子信息技术领域的设计制造、开发应用、安装调试、运行维护、管理及产品的销售与技术服务等方面的工作。近年来,我国电子信息产业得以迅速发展,对一线高素质技能型人才需求的数量和要求也越来越高。电子测量技术课程建设的好坏将直接影响到培养学生质量的高低。在新的教育形式下,认真探究电子测量技术课程的教学改革以改进教学方法和模式、提高学校总体质量就显得尤为重要了。 一、电子测量技术教学改革的紧迫性 1.高职院校电子测量课程授课对象的现状客观要求进行教学改革 高职院校的扩招使学生生源中文科生的比例大增,这些学生的工科基础理论相对薄弱;电子测量技术课程的授课对象多为大三学生,他们刚刚经历了专转本的筛选,这些学生的综合素质总体较差,搞错周期和频率单位、不知两者互为倒数关系的学生大有人在;部分学生有学习的欲望,但又苦于前面课程底子没打好。这些学生又有阳光、活泼,动手能力较强的优点,具有一定的可塑性。学生学习主动性是发挥智慧的基础,面对当前高职院校电子测量技术课程授课对象的现状,改进课程设置,加强该课程的内涵建设,将质量提升起来,是电子测量技术课程亟待进行教学改革的客观要求。 2.教育部有关高等职业教育的文件及当前“用工荒”现象主观要求进行教学改革 《教育部关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》中明确指出“培养学生的社会适应性,教育学生树立终身学习理念,提高学习能力”“提高学生的实践能力、创造能力、就业能力和创业能力”“积极推行订单培养,探索工学交替、任务驱动、项目导向、顶岗实习等有利于增强学生能力的教学模式”等要求;《国家中长期教育改革和发展规划纲要》中也提出“把促进学生成长成才作为学校一切工作的出发点和落脚点”的要求。新一轮高职院校人才培养工作评估要求也需要我们系统地谋划教学工作,深化教育教学改革和管理模式改革,创新人才培养模式。准生产型的人才培养目标主观上也迫切要求电子测量技术课程进行教学改革。 二、电子测量技术教学改革的措施 高职教育教学方法的研究在逐渐深入,教学方法必须以培养高等技术应用型人才为切入点也得到了职教界的共识,广大教学工作者亦在积极探寻教学方法改革,改进教学模式。目前,我国高职院校电子测量技术课程教学主要存在如下两方面的问题。 其一,大部分高职院校电子测量技术课程沿用了传统教学体系,其教学方法和模式依旧桎梏于传统教学理念的影响上,教学内容没有从实质上突破传统单一式,理论色彩过于浓重,同时所授内容滞后于高职教育的需要,以至于并没有将学生的学习能动性完全地激发起来。其二,某些高职院校电子测量技术课程教学过程中,从其课程结构以及结果上来看,诸多方面有待实践中来完善。电子测量技术进行教学改革,其教学方法和教学模式具体怎样个改法,确实是门学问。现就我校电子测量技术实施教学改革的具体措施阐述如下。 1.彻底改变过去与任务相脱离的、单纯学习知识的课程模式,倡导以学生为中心的“教、学、做”合一的教学方法 项目式教学=理论教学+实验教学+实训,项目式教学不能说是高职教育发展的方向,但大家都在这样做了。可以说,项目式教学是当前职业教育课程改革的基本取向。电子测量技术课程必须彻底打破按照知识本身的相关性组织课程的传统模式,应该按照工作任务的相关性来组织课程。在基于工作过程的教学过程中,精心组织项目,教师在做上教,学生在做上学,通过营造愉悦的氛围,使学生学习不再成为一种痛苦的经历,不再避而远之。项目式教学模式易于激发学生在与工作任务的联系过程中主动学习知识的积极性,从而能更有效地培养学生的职业能力。 2.按照项目工作体系从宏观和微观两方面重构课程结构,适当删减理论知识,强调知识体系的纵向衔接 项目式教学突出强调课程结构,要让学生获得哪些知识,而且要让学生以什么结构来获得这些知识,将直接影响学生职业能力的形成。以工作结构为基本依据开发课程结构,不但要使课程的宏观结构以工作结构为基本依据,而且其微观结构也应以工作结构为基本依据。电子测量技术是一门综合性很强的课程,其内容涵盖了高等数学、电路、模拟电子技术、数字电子技术以及微机原理等多方面的知识,我们将其偏深、偏难的理论知识予以删减,把握理论内容“必须、够用”的真正内涵,兼顾一定程度的可持续发展性要求,将教学内容重组,相关知识打包,在教学过程中围绕工作任务,先把学生带入工作场景,并初步授以技术实践知识,然后深化到技术理论知识,借助“引导项目”和“引深项目”,由浅入深,梯式推进。电子测量技术实施项目式教学的具体过程举例如下。 遵循认知规律,从学生比较熟悉的放大电路出发,以“电压串联负反馈放大电路的设计与装调”作为电子测量技术学习的第一个项目,在学生开始做该项目之前,教之电子测量基本概念、测量误差分析及数据处理、电子元器件的基本常识等技术实践知识。然后学生动手搭接电路的过程中授之晶体管特性图示仪的使用方法、万用表检测元器件及测量放大电路静态工作点的方法,结合交流毫伏表、信号发生器和示波器测量电路放大倍数后,给学生初步阐述信号发生器、示波器等时域测量仪器的基本原理,同时讲授频域测量的相关知识。随后在学生做的过程中掌握用失真度仪测量波形失真度的方法和用扫频仪测量放大电路的中心频率值、频带宽度等幅频特性的方法。以上述第一个项目作为引导,以“音响放大器的设计与装调”作为引深项目,在学生做的过程中,在理论上从高频和低频两部分深化对信号发生器的认识,深化模拟示波器和数字示波器在结构组成、多波形显示及示波器应用上的认识。以“数字万用表的设计与装调”作为第二个引导项目,知识链接到万用表的测量原理、电压测量基本知识、数字域测量基本知识,学生在做的过程中用到的仪器有万用表、信号发生器、示波器、逻辑笔等。以“基于单片机数字频率计的设计与装调”作为第二个引导项目的引深项目,深化对时间和频率测量的认识,该项目中还涉及到电子计数器、智能仪器及虚拟仪器的使用。总的来说,通过精选典型项目,在“教学做”相结合的过程中用到什么内容就教什么内容,既把握了理论内容的深度,又达到了学科内容的完整性。同时精选的项目能较好地引导学生在完成工作任务的过程中主动建构理论知识,使学生在做的过程中激发了学习动机,提升了职业技能。 3.采取与项目式教学相匹配的考核方式 项目式教学强调学生在项目活动中能力的发展过程,传统的考核方式已不适应项目式教学。项目式教学评价涉及项目任务进行过程中各阶段的学习评价、项目任务的完成质量和平时表现等多方面的综合评价。 三、结束语 面对当前我国职业教育的发展形势,项目式教学已是当前职业教育课程改革的基本取向,但从长期来看,项目式课程改革是不可能一蹴而就的,而是一个相对较长的过程。对于高职教育工作者来说,我们当前工作的重点是遵循教育规律,抓住战略机遇,坚持实践落实科学发展观,打破知识的学科逻辑,同时又能一定程度的兼顾学科的系统性来制定项目式的课程体系表,通过典型项目的教、学、做,来提升高职教育的整体品质,为社会输送多层次、多样化的应用型人才。 电子测量技术教学研究:浅谈学习迁移理论在“电子测量技术”教学中的运用 摘要:通过分析学习迁移理论的丰富内涵及形成条件,结合高校专业基础课“电子测量技术”的教学实践,提出了促进学习迁移的策略与方法。经过授课实践,这些策略与方法既可以减少学生探索新知识的盲目性,提高学习效率,又可以让学生根据自己的体验达到对学习方法的真正掌握,收到了很好的教学效果。 关键词:学习迁移;心向;电子测量技术 作者简介:宋俊磊(1980-),男,河南许昌人,中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院,讲师;董浩斌(1964-),男,湖北大冶人,中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院,教授,博士生导师。(湖北 武汉 430074) 学习迁移是指在一种情境中获得的技能、知识或形成的态度对另一种情境中技能、知识的获得或态度的形成的影响。学习迁移的本质就是一种学习对另一种学习的影响,它是一种普遍的现象,贯穿于整合教学系统。它不仅存在于知识和技能的学习中,而且存在于认知策略和态度品德的学习之中。因此,“为迁移而教”已经成为当今教育工作者的共识。[1]按照学习迁移的规律展开教学活动,可以有效促使学生将知识、技能顺利转化为能力,这对大学生以后的工作、学习和生活都将产生深远的影响。“电子测量技术”是一门应用性很强的高校专业基础课程,通过该门课程的学习,能够使学生掌握近代电子测量的基本原理和方法,熟悉新型电子测量仪器的应用技术,使学生在以后的学习、工作实践中有能力制订合理的测量、测试方案,选用正确的测量仪器,以获得最佳的测量结果。因此,将学习迁移理论运用于“电子测量技术”这门理论与实践紧密结合的课程中,通过改进教师的教学策略与方法,更好地促进学生对该门课程的学习,这对于提高“电子测量技术”课程的教学质量有着重要的指导意义。 一、学习迁移的内涵和形成条件 1.学习迁移的内涵 现代认知心理学的相关研究,把对学习迁移的研究视角深入到了人的大脑,研究结果表明:迁移与人的信息加工过程有密切联系。迁移涉及到信息加工(信息的编码、存储和提取)的整个过程,同时,个人的主观因素――心向,也对迁移的产生起着关键作用。[2] (1)编码。学生能否将在一种情境中学习的知识有效地运用到另外一种学习情境之中去,在很大程度上与他们在学习知识时怎样对信息进行编码有密切关系。也就是说,学生对所获取的信息用什么方式进行编码、编码的水平如何、效果怎样等,将直接影响到后来在新情境中的学习。 (2)组织。迁移的产生与人对接受的信息所进行的组织与重组呈正相关。进行合理的组织,迁移的效果就好。没有进行组织或组织得不合理,就不能形成迁移或出现负迁移。 (3)辨别。有效的迁移是以有效的辨别为前提和基础的。心理学中有关前摄抑制的实验充分说明:学习者在两种学习情境中学习,如果对先前所学习的知识辨别不清,在后来学习中,先前知识会干扰新知识的掌握,这样就会产生负迁移。 (4)心向。迁移的产生不仅与人的认识过程相关,与人的动机态度也有关系。迁移与心向密切相关。心向也称定势,是指先于一定活动而指向这种活动的心理准备状态。它对于学习迁移既有可能产生积极影响,也可能起阻碍作用。当后面的任务是前面任务的同类课题或它的特例时,心向能对后来课题的学习起积极的促进作用。但是,当新的学习任务与先前任务不同类或者是需要灵活变通的相似任务时,心向就可能干扰新的学习,对学习迁移起阻碍作用。 2.学习迁移的形成条件 有学习就有迁移,但是,积极的、高水平的学习迁移通常不是自动发生的,而是需要一定条件、受到一些因素影响的。为了促使大学生积极、高效学习迁移的有效开展,大学教师必须了解影响学习迁移的条件,掌握促进大学生学习迁移的有效方法,根据学习迁移的规律有的放矢地指导大学生进行学习。相关研究已经表明,有效学习迁移的发生需要具备许多条件,这些条件既有外在环境因素,也有内在心理因素。其中最主要的条件因素有:学习对象的共同因素、已有知识的概括水平、认知技能与策略以及心理定势的作用等。[3] (1)存在相同成分的学习内容。有关学习迁移理论表明,两种学习内容在客观上存在一定的相同点是实现迁移的必要条件。通过运用、学习内容中存在的相同成分,促进学习迁移一般都能收到良好的效果。 (2)较高概括程度的已有知识。已有知识具有一定的概括性或结构性是学习迁移产生的最重要条件。布鲁纳在阐明原理和态度的迁移时指出,学生所掌握的知识越基本、越概括,对新学习、新问题的适应性就越广泛,也就越能产生广泛的迁移。 (3)一定的技能和策略。现代认知心理学研究结果表明,学习迁移是通过复杂的认知活动实现的。在迁移过程中,长时记忆中储存的已有知识发挥着重要的作用。这种已有知识既指陈述性知识,也包括通常称之为技能的程序性知识,还包括作为特殊程序性知识的认知策略。 二、促进学习迁移的策略与方法 在教育、教学实践中,学习迁移(正迁移)并不都是自然而然发生的,真正有效的学习迁移策略,是在教师真正理解了影响学习迁移的要素后,有效地运用正迁移的强大力量所采取的一系列措施。这些策略能在学生的学习过程中,促进学生的日常学习、问题解决和各类作品的创作。[4]在“电子测量技术”课程教学中,采用合适的策略与方法能够有效促进正迁移的产生,获得事半功倍的教学效果。 在实际教学中,要有效地促进学生形成积极的迁移,教师必须按照迁移产生的规律来确定教学内容、安排教学过程、选用教学的方式方法,也就是要依据迁移产生的心理机制来组织教学活动。[5]教师在教学过程中可以通过以下几个方法促进正迁移。 1.指导学生进行合理的信息编码 教师在进行教学设计和课堂教学活动中,必须充分考虑如何让学生进行合理的信息编码,要运用有利于学生以后能够更加灵活地提取信息的方法来传授知识、组织教学。 在“电子测量技术”课程的信号发生器一章中,需要讲解函数发生器的基本原理。其中,构成函数发生器的大部分基本电路,例如双稳态触发电路、比较器、积分器等,都是学生在之前的课程中学习过的。因此,可以采用启发式的教学方法,即,首先给出所需要的信号波形(矩形波、三角波、正弦波等),然后由学生利用已有知识,自行搭建函数发生器的电路模块。教师在此过程中仅给予必要的提示。当学生在利用三角波实现正弦波遇到障碍(新知识点)时,教师再将二极管整形网络引出,并详细讲解。利用这种启发式的教学方法,可以引导学生将已经掌握的知识和新知识有机地联系起来,使新知识能够纳入到学生的认知结构中。这种编码的结果使获取的信息不仅具有稳定性,而且具有清晰性和可辨别性,学生日后提取也就准确而方便了。 2.引导学生对知识进行科学的组织 无组织的知识不但阻碍学生学习活动的顺利展开,更能影响学生的迁移,因此,课堂教学在遵循教学方案的前提下,要按照知识本身的内在逻辑顺序依次展开,既要有教学的灵活性,又要体现知识的系统性。哪些该教,哪些不必教;何处需要多教,何处需要少教甚至不需要教等等,都应该做到心中有数,切忌把零零散散、支离破碎的知识教给学生。 仍旧以“电子测量技术”的信号发生器一章来说,噪声信号发生器是信号发生器的一种,常常用来帮助测量接收机的极限灵敏度,放大器的噪声系数等。在这一节中,噪声发生器的结构原理及其用途是重点,需要详细讲解。相对而言,各种噪声源,例如气体放电管噪声源、固态噪声源等内容,不仅涉及到了各种噪声源器件,而且与各种噪声有关。对于本科三年级的学生,所掌握的噪声相关知识非常有限,因此,噪声源的相关内容只需要简要介绍,以免干扰学生对噪声发生器原理等知识的理解和记忆。 3.帮助学生对所学的知识进行辨别 教师在讲授新知识时,既要引导学生认识新旧知识之间的联系,更要帮助学生弄清新旧知识之间的区别;既要引导学生掌握一般的原理,也要指导学生明确每个知识点的特点和应用范围,使学生能够把知识的概括和知识的分类有机结合起来。 混频器曾在“电子测量技术”的多个章节中出现(信号发生器、频率时间测量和相位差测量等),都是利用了混频器能够将两个输入函数进行相乘的特点,但应用目的、混频器个数却不尽相同。教师在讲解这些既相关又有所区别的内容时,可以采用前后对比的方法,这样不仅可以加深学生对相关知识点的理解,而且可以把它们的应用进行合理分类。 4.帮助学生建构迁移的心向 心向使人们倾向于以一种特定的方式进行反应,这种倾向性本身就是一种活动经验。这种经验对学习和解决新问题既有积极作用,又有消极作用。在教学中,既要注意利用心向的积极作用,帮助学生掌握解决同类问题的方法,又要培养学生积极动脑,养成对问题认真分析的态度,根据问题的特点采取灵活的解决方法,防止心向对学习的干扰。 电子示波器的相关知识点是“电子测量技术”课程的重要内容,其中,在讲解示波管偏转系统的原理时,教师可以结合学生已有的关于电子在磁场中受力偏转的知识进行分析。在学生掌握了相关知识点后,教师可以继续引入激光扫描测振仪的相关知识,使学生们学会触类旁通地分析同类型的不同问题,逐渐养成创新的思维方式。 三、结束语 “教是为了不教。”在当今信息社会,终身学习已是一种生存方式,这就要求大学教学不只是要让学生掌握几门学科的具体知识,更重要的是让学生“学会如何学习”。通过在中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院的教学实践,充分说明了采用促进学习迁移的教学策略与方法,既可以减少学生探索新知识的盲目性,提高学习效率,又可以让学生根据自己的体验达到对学习方法的真正掌握。 电子测量技术教学研究:“电子测量技术”一体化教学教改内容探讨 摘要:“电子测量技术”是一门技能性极强的课程,其教学目标是让学生熟练地掌握一些常用电子仪器的使用。为了更有效地实现教学目标,从教学场所、教师素质等七个方面来探讨其一体化教学的教改内容,力争使一体化的教学合理、可操作和有效,使学生的综合素质得以切实提高。 关键词:电子测量技术;一体化教学;教学效果 作者简介:梁湖辉(1965-),男,福建南安人,福建电力职业技术学院信息管理工程系,副教授。(福建泉州362000) 所谓一体化教学,就是以学生为主体,把“教、学、做”融为一体,即把理论教学与实践教学有机地合二为一的教学过程,它体现了以培养学生的动手能力和发现问题并解决问题的能力为本位的教学特点,教师的教学过程围绕着以学生会“做”为主要目的而进行设计,从而提高学生的学习兴趣并同时激发学生的创造性思维,使学生实现动脑与动手过程的有机结合,真正做到理论与实践相结合的新型教学手段,为实现高职人才的培养目标开创一种行之有效的教学手段。 “电子测量技术”是一门具有一定理论性,但技能性又特别强的课程,因此,其教学目标就是使学生能够熟练地掌握运用常用电子仪器来测量各种电路的参数,并由此判断电路性能的优劣。所以,它最主要的教学目的就是教会学生如何熟练地操作电子测量仪器,即体现在让学生会“做”上。其教学目标正好与一体化教学的精神相吻合,故此,对“电子测量技术”进行一体化教学改革有其现实性、必要性和可操作性,它将更有利于实现“电子测量技术”课程的教学目标,并在一体化的教学过程中同时锻炼学生的动手能力和发现问题、解决问题的能力,从而更好地实现高职院校的人才培养目标。 对于“电子测量技术”的一体化教学改革,我们从以下七个方面着手进行。 一、教学场所的一体化 所谓教学场所的一体化,即把通常的理论教学场所(普通教室或多媒体教室)和技能训练场所(实验室、实训室或实习车间)有机地组合在一起,它既能满足理论教学的需要,又能满足实践教学的需要,从而使理论教学和实践教学能够紧密地组合在一起进行,其目的是给师生提供一个边教、边学、边做的合理空间,给一体化的教学实施提供场所保证。 在进行“电子测量技术”一体化教学改革时,首先要把教学场所转移到实验实训室,把该课程所涉及到的理论和实践技能训练内容全部在该场所进行,让师生真正做到了边教、边学并边做的一体化教学过程。 二、教师素质的一体化 通常的教学是理论教师进行理论教学,实验员、实训指导教师进行技能性教学,这容易造成理论教师不积极提高自身的实践技能能力,而实践教师也会同样不积极提高自己的理论水平,导致出现理论教学与实践教学各自独立,互相脱节的情况,对高职院校人才培养目标的实现造成一定的困扰,因此,对教师素质的一体化培养在高职院校中显得更为重要,特别是在进行一体化教学的执行过程中。既能胜任理论教学又能指导实验、实训操作的高素质一体化教师队伍,是实施一体化教学并实现其人才培养目标的关键因素。 教师素质的一体化,也就是通常所说的“双师型”素质的教师,它是一体化教学能够顺利实施的基础,也是一体化教学质量的保证,因此,在进行一体化教学改革时,“双师型”教师素质培养是至关重要的一环。 在实际培养的过程中,可通过组织理论教师利用节假日到工厂顶岗实习,进行技能培训;或让实验、实训教师传、帮、带理论教师,以弥补其操作技能的不足;或组织实践指导教师参加成人教育、自学考试以提高其理论水平;或让实践指导教师在理论教师的指导下从事相应专业的理论教学;或从企业技术人员中引进相关师资等形式,来培养一批一体化“双师型”师资队伍。 在进行“电子测量技术”一体化教改之前,就有目的地让理论教师参与到该课程的实验、实训教学过程中,当他们也熟练地掌握了实践教学技能后,就开展该课程的一体化教学改革,让这些教师充当该课程的一体化教学教师,从而也实现了教师素质的一体化,即理论教师与实践教师的一体化,同时指导学生的学与做,为实现一体化的教学目标提供技术保障。 三、教学过程的一体化 进行一体化教学时,其教学过程有别于理论教学与实践教学分开时的情况,一体化教学主要体现在师生的“边教、边学、边做”上,因此,“教、学、做”需有机地融合在一起进行。在一堂课当中,它们互相交叉地进行,主要让学生在“学中做”和“做中学”,充分发挥学生学习的主动性、能动性,充分启发学生进行思考,培养学生的思维能力和发现问题、解决问题的能力。在整个一体化教学过程中,教师的“教”则主要体现在对学生的“做”进行指导,对学生不理解的地方进行解释并启发学生对出现的问题进行思考,帮助学生充分发挥自己的能动性来解决问题。在这一过程中,学生是主体,教师只是起到辅导性、启发性的作用,充分体现了让学生在“做中学”的精神,有效地培养了学生的自主性、创造性学习能力和综合实践能力。 在“电子测量技术”进行一体化教学的教学过程设计时,我们充分地考虑了“教、学、做”的混合进行以及学生的主体性。如:设计“示波器使用”的一体化教学过程:教师辅导学生认识实验室示波器教师辅导学生连接相关仪器使示波器显示波形教师辅导学生使用并掌握面板上各开关、按钮的作用教师辅导学生读取示波形的参数教师辅导学生分析波形、参数的特性和正确性教师布置实训课题并辅导学生完成任务教师和学生一起总结教师和学生讨论示波器的组成及各部分电路的作用、工作原理教师介绍各种示波器及其特点、适用范围教师布置课后任务让学生查找有关示波器的使用范围及发展方向教师再布置开放性的实训课题并辅导学生完成任务教师和学生一起进行课堂总结结束。 四、教学方式的改革 实施一体化教学时,采用项目式的教学方式,即把电子测量技术的内容分为几个实训项目来实施,每个项目中则包含该项目所必须掌握的理论知识和实践技能能力,这有利于理论与实践的紧密结合,有助于更好地培养学生的综合素质和能力,也更加符合一体化的教学精神。 五、教学方法的改革 教改之前,理论教学主要以讲授法为主,实践教学主要以实验实习法为主。一体化教改后,则主要以教师指导学生独立获取知识和技能的教学方法为主,如练习法等,以启发式的教学方法培养学生独立思考问题、发现问题并解决问题的能力。 六、教学手段的改革 一体化教改后,教学手段主要以多媒体为主,特别是具有动画效果的实验、实训演示课件,以便增加现场感和学生的感性认识,同时活跃课堂气氛,使学生在轻松的环境下获取各种知识和锻炼各种能力。 七、人才培养模式的一体化改革 一体化教改之前,理论教学和实验教学采用分散式培养模式,实训教学则采用集中式教学培养模式。教改之后,则不再分理论教学和实验、实训教学,而是把“电子测量技术”课程采用集中教学方式,分为几个实训项目进行综合教学,把理论教学和实践教学揉合在一起,集中在一段时间内完成该课程的教学任务。这样,经过一段时间的连续性学习和训练,有助于学生熟练地掌握理论知识和实践技能,并有效地将理论与实践相结合,最终高效地完成课程的教学目标。 技术和知识正在日新月异地发展变化,因此,以培养生产、经营、管理、服务第一线技能型人才为己任的职业教育必须深化改革、加快发展,才能适应科技进步、知识更新和社会发展的需要。而作为职业教育的一种新型教学模式,一体化教学也必须与时俱进、不断充实、不断完善,才能发挥其积极、有效的作用,才能培养出适应社会需要的高素质技能型人才。 电子测量技术教学研究:电子测量技术实践课程教学改革浅析 摘 要:本文分析了电子测量技术课程在实践教学环节存的问题,并结合实际情况提出了实验课程改革措施。 关键词:电子测量;实验;教学;改革 电子测量是高等院校电子信息工程专业和电子信息科学技术类学生的一门重要专业课。是具有较强的理论性和实践性的课程。包括电子测量的基本理论和方法、主要电子仪器的工作原理、误差分析、电参数的测试方法、实际应用以及该领域的最新发展等。电子测量技术综合应用了电子、计算机、通信、控制等技术。通过本课程的学习,使学生具有电子测量技术与仪器方面的基础知识和实际应用能力,以后在科学实验和生产实践中能制定先进的测量方案,合理地选用测量仪器,能正确处理测量数据,以获得最佳的测量结果。课程较强的实践性要求在教学过程中要加强实验教学环节,提高学生的动手能力。 1 电子测量技术实验课程教学存在的问题 ⑴测量课程的理论内容相对独立。在好多电信学生的心目中,测量课程是独立的,实验更是由于本课程的特点即与其他课程内容的有机联系和综合应用,使得学生容易产生误觉,好象在重复其它课程的实验,无太大新意,而变得好象索然无味,使得本课程成为了一门抽象难懂、深不可测、高不可攀、望而却步的“难学难用”课程了。而使得学生对此门课程兴趣不大或兴趣全无。其实不然,测试一直贯穿于学生的整个大学阶段。刚入校时所学的高数是测试技术的理论依据;计算机是现代测试的重要工具;电路、低频电路、高频电路就是讲解的测试电路;信号与系统、数字信号处理、信息论与编码讲解的就是测试原理。也就是说学生的知识不应是孤立的,而应有机的联系成一体。 ⑵本课程具有很强的实践性,必须结合实验等实践环节才能理论联系实际提高综合应用能力。但随着科学技术的发展,各学校为了培养宽口径的人才,增开各种课程,使得电子测量的学时数日渐减少,与其在专业里的重要性不相符合。一般高校的测试技术大概就是40多学时,有的学校实验学时还包含在里面,对于学生的理论知识的掌握和实践上的应用及创新思维和能力的培养远远不够。 ⑶实验教学内容不尽合理。现有的测试技术的实验不外乎是一些基本测试仪器的使用,非常片面。使得学生容易产生误觉,一是好象在重复其它课程的实验,二是学生好象有点知道,但又感觉知道的不是很透彻,觉得无太大新意,而变得 索然无味,使得本课程成为了一门抽象难懂、深不可测、高不可攀、望而却步的“难学难用”课程了。其实测试技术应该贯穿于整个电子信息专业的实践当中。 2 电子测量技术实验课程改革措施 ⑴研究电子测量实验可与其他课程实验的整合。测量在电信工程专业中起着举足轻重的作用,并一直贯穿始终。无论是从高数、计算机基础到电路、低、高频电路,再到信号与系统、数字信号处理、信息论与编码;从微机原理、单片机到EDA、MATLAB、DSP、ARM,无不与测试技术相关。高数是测试技术的理论依据;测量电路与系统由各种电路、传感器和计算机构成;测量仪器的使用和测量电路的设计与调试过程中可利用一些计算机语言进行辅助设计和仿真。测量技术的讲解可以站在信号的高度上讲解,使得学生起点更高,更能充满信心的找到自己未来的人生目标。故而可将学生四年的实验课统一安排,统筹规划;先从实验仪器的基本使用,到应用实验仪器测量基本电路及其电参数,再到实验仪器的熟练使用、扩展使用;最后到自行选用实验仪器,计算参数,构成测量电路,设定实验步骤,完成各种任务。这样即可合理安排学时,避开学时压缩对课程带来的不利影响;又可避免重复劳动所带来的厌倦心理;还方便开设一些综合性课题。 ⑵合理设置实验内容。实验教学作为电子测量课程的重要组成部分在内容安排上也不能一成不变照本宣科,实验内容的选取要做到适应不同层次学生的需要,将单纯的验证性实验逐步向综合应用实验和创新实验类型发展,增强学生的参与意识,提高学生的动手能力。就是以验证性实验为主,对于设计性实验我们都是要求学生利用传感器等来间接测量一些与实际应用有关的参数,如温度、液位、重量、位移等。这样一方面提高了实验的难度,另一方面提高了实验的趣味性。在整个实验过程中,学生独立设计方案,确定实施方法与手段;对实验过程中遇到的问题进行多方位思考并借助于测试仪器认真地分析,教师仅在适当的时候加以启发引导。在参与实验的过程中,一切都由学生独立思考和动手,自己寻求正确答案,真正成为实验的主体,从而提高了学生的实验兴趣,激发了学生的创新意识,培养了学生的创新能力。可以让学生较系统地掌握电子测量系统设计过程的选项立项、方案论证、工程设计和实现、系统调试、文档整理等全过程的各个环节,充分发挥学生的主观能动性和创造力,培养学生的协作能力和团队精神。 ⑶建立虚拟实验平台,电子测量课程面临两个难以回避的瓶颈,其一是传统实验手段落后的瓶颈,其二是实验设备资源的瓶颈,构建基于软硬件结合的仿真实验平台,既可充分利用学校计算机房的现有设备减少实验设备的硬件投入及维护工作量,又可以帮助学生更好、更快地掌握理论教学内容,加深对概念原理的理解,有利于促成课程和教学改革更有利于具备工程实践能力的应用性人才的培养。
计算机系统维护论文:解析计算机系统维护和优化 摘 要:计算机在当今社会已经成为人们工作娱乐的重要工具。但是当人们在使用计算机办公,娱乐的时候,却很少会关心到电力系统对于计算机系统维护和优化的影响。在实际情况下,电力系统对于计算机系统的维护与优化有着重要意义。电力系统的运行状况的优劣,直接关系到计算机系统的使用效果。因此,基于电力系统的巨大意义,本文对计算机系统的维护和优化进行了分析与研究。通过本文的研究,希望为相关方面的研究提供理论性的参考。 关键词:计算机系统;维护;优化;分析研究;意义 随着现代科学技术的不断发展,相应的带来了人类的社会的巨大的进步。其中,计算机技术的不断发展和电力技术的日趋成熟,标志着人类迈入了新的纪元。在经济科技不断发展的当代社会,计算机的使用与计算机系统的良好维护,都离不开电力系统的大力支持,电力系统的良好稳定的的发展也会推动计算机的发展,因为只有有了稳定的电路,计算机系统才能够正常的工作,人类也才能更好的使用计算机。在本文中,通过对计算机系统的概述,电力系统对计算机系统维护和优化的影响以及电力系统的良好发展对于计算机的系统优化的重要意义的相关介绍,旨在让人们了解电力系统对于计算机系统维护的重要作用,从而更好的维护和优化计算机系统,使其让计算机更好的为人类服务。 1.计算机系统维护和优化的重要性 对于计算机系统来说,最主要的就是操作系统,该系统控制并管理着计算机的基本硬件和操作部件,起着主导的作用。计算机的基本硬件包括控制处理器,控制信息管理,控制设备以及管理指令作业。计算机有着不同的系统,也有着不同的功能和作用,以及使用方法等。计算机最常出现问题的地方也就是计算机系统。最常见的计算机使用系统是Windows操作系统,也是目前出现问题最多的系统。微软公司对于该系统也在进行着不断的研究与改进,却依然难以达到完美的程度。计算机系统不会没有漏洞,只是没有被发现而已,因此,对于计算机系统的维护和优化,就显得尤为必要,这样才能够使得用户正常使用,也能够保障用户的信息安全。 计算机的软件系统,是计算机中比较脆弱的系统之一,对于计算机软件系统的日常维护,显得及其的重要,需要使用计算机的人们应多加的注意。计算机系统需要及时经常性的维护和优化,通过对计算机软件系统的维护,能够使得在平常的使用过程中节省更多的时间,提高工作效率,减少经济财产的损失。 2.电力系统对于计算机系统优化的影响 在现代计算机的应用中,计算机系统必须进行合理的维护和优化,才能够更好的为人类服务。而只有当有一个稳定的电路的时候,计算机才能够得到一个稳定的工作环境,才能更好的发挥其自身的价值。当电路出现故障的时候,对于计算机系统的影响是很大的,会造成计算机不同程度的损坏。其一,电路不稳定本身就会危及计算机的相关硬件,使得计算机的硬件无法使用;其二,电路的不稳定对计算机的软件也有极大的危害,文件无法及时的保存,应用软件得到破坏等等,都会给人类造成巨大的经济损失。只有在有稳定电力维持的时候,计算机系统在高速的运转着,其内部系统程序的软件和硬件均处于一个相对稳定高速的工作状态。但是,一旦发生断电等现象,将会直接影响到计算机系统的性能和工作寿命。当突然断电的时候,对于电脑所有的部件均是一个严重的损害。当突然断电的时候,硬盘由于处于一个高速运转的状态,突然断电使得硬盘的盘片马上也停了下来。在这种情况下,硬盘的磁头是和盘片直接接触的,当重新开机的时候,系统也会对计算机硬盘进行重新的扫描和检测。突然的断电,会使得瞬间所产生的电压波动冲击到电脑的硬件芯片,电脑突然断电,其磁盘读写操作由于突然的中止,坏道现象很容易产生。另外,突然断电会使得正在编写的文件丢失,造成使用人员的损失。 在公共电网系统中,当突然发生断电的时候,主机会立刻停止工作,正在处理的数据很容易发生丢失的情况,电脑设备也会很容易由于断电而遭到损坏。闪存盘在其读写的过程中,发生突然断电的时候,会丢失计算机上所储存的数据,同时还可能损坏盘片。在对BIOS进行刷新的时候,断电会使得Firmware变的不够完整,升级程序宣告失败。当突然发生断电的时候,电脑系统的串口以及其外部设备很可能被破坏掉。突发性的断电和电压不稳等电力系统常见故障,容易引发电脑的重新启动,还会使得电脑关机等,这样容易造成电源的破坏,甚至硬盘的损坏。在突然断电又突然来电的情况下,瞬间电压是非常大的,其危害也是非常的大。对于计算机系统来说,会承受更大的电压,其硬盘控制电路以及一些其它的系统元件等很容易被破坏掉,造成经济财产的重大损失损失。另一个突然断电又突然来电的重大危害是,由于停电来电的时间间隔太短,会使得硬盘的控制转速的部位失去控制,从而使得盘体被划伤等。硬盘是否得到破坏,主要还是和设备的反应能力有关,也就是在发生突然断电的时候,电源设备能否及时的发出PG信号,使得计算机系统获得准确的PG信号,从而做出预防。当电压不够稳定的时候,电源系统会发出了PG信号,硬盘会根据得到的指令进行读写,然而,电压不稳定会导致转速不稳定,因而导致磁头不能够按照正常的水平进行悬浮而使得盘体被划伤。而如果使用人员自己进行主动性的关机的时候,电源系统就会很自然的发送出所需要的PG信号,通知电脑进行清场处理,准备及时的关机,然后电源系统真正的进行断电关机。然而,突然断电,电源需要在极短的时间内发出PG关机信号,这样就相当于告诉硬盘,立刻关机,什么都不要管了。因此,数据丢失就成为很容易发生的事情了。 3.计算机系统维护和优化的方法 计算机的硬件系统,是计算机中比较重要的一个部分。计算机的硬件系统的维护,对于计算机的正常运行很有意义。计算机的硬件系统中,最脆弱的可以说就是硬盘了。硬盘常出现的问题是在进行文件读取的时候出现错误,或者是在运行软件系统的时候出现错误,还有的情况是需要很长的时间才能够操作完成。硬盘在读取的时候,还会发出一些比较刺耳的声音,平常的使用不注意,会引发硬盘的很多问题,因此需要合理的进行维护和优化。首先,不能够对硬盘进行随便的低级格式化。每个硬盘的低级格式化的方法是不对的,在进行的时候要多加注意。 计算机系统的维护和优化包括多个方面,对于每一个方面都应该考虑到,而且要采取适当的措施进行计算机系统的维护和优化。在使用的时候,要注意适当的清理卫生,断电的时候,要配合适当的处理措施。通过多方面的注意,使得计算机的使用能够达到一个较高的使用效率和较长的使用寿命。(作者单位:郑州市卫生学校) 计算机系统维护论文:浅析计算机系统维护的策略和技巧 摘 要:现如今,计算机的普及程度越来越高,几乎遍布各个领域,计算机系统的应用,为人们的工作与生活提供了极大的便利,这使得人们对计算机的依赖性越来越强。为了降低计算机系统故障的发生几率,必须做好相关的维护工作。基于此点,本文就计算机系统维护的策略与技巧进行浅谈。 关键词:计算机系统;维护;稳定 中图分类号:TP307 1 加强计算机系统维护的重要性 近年来,随着时代的不断发展和科技的长足进步,推动了计算机技术的发展和完善,计算机系统现已成为人们日常工作和生活中不可或缺的重要工具之一。虽然大多数用户都能够对计算机系统进行熟练操作,但是他们对整个系统的了解却并不全面,这就造成了在使用过程中,常常会出现各种不正确的操作。同时,有很大一部分用户缺乏对计算机系统的维护知识,从而造成了用户只会操作却不懂得如何对计算机系统进行有效的维护,这不但增大了系统故障问题的发生几率,而且还会缩短计算机的使用寿命。通过大量调查分析后发现,计算机系统的很多故障问题都是由于系统维护不到位引起的,若是用户能够掌握正确的维护发方法和技巧,便可以有效减少系统故障的发生,从而确保计算机系统的运行正常、稳定。鉴于此,除了要了解并掌握计算机系统的维护策略与技巧之外,还应不断加强对系统的维护,只有这样,才能确保计算机系统稳定、可靠运行。 2 计算机系统的常见故障分析 大体上可将计算机系统的故障分为以下两大类,一类是系统硬件故障,另一类是系统软件故障。 2.1 硬件故障 通常情况下,计算机系统硬件故障的出现与使用时间有关,即使用时间越长,发生硬件故障的可能性就越大,比较常见的硬件故障有以下几种: (1)参数设置不正确。计算机中很多硬件的运行都需要相应的参数,若是参数设置的不正确,便会导致系统发生错误。例如,病毒警告开关设置为开启状态时,Windows系统便无法成功安装; (2)接触问题。在计算机系统中,有些硬件是直接安装的,一旦这些硬件接触不良,便会引起各种故障问题,容易出现接触问题的硬件包括插卡、内存、CPU、电源线、数据线等等。其中主板与内存接触不良的问题比较常见; (3)硬件自身问题。由于计算机系统中的硬件种类较多,有些硬件本身的质量存在问题,这样在使用过程中很容易出现故障,同时,计算机运行中负荷过大或是其它一些原因也可能引起硬件故障,例如,电源功率偏低,CPU超频使用等等; 2.2 软件故障 软件是计算机系统的运行程序,一旦软件出现故障,则会影响计算机系统的正常运行。大部分软件故障都是因为硬件驱动程序安装不正确或是病毒导致的,例如,驱动程序之间存在冲突,造成软件功能异常。计算机病毒是影响软件运行的主要因素之一,当计算机被病毒侵入后,不但会影响运转速度,而且还会是文件遭到破坏,严重时会造成计算机系统死机。为了便于对计算机进行维护,需要准备好杀毒软件等工具,这是比较重要的一点,必须予以注意。 3 计算机系统的维护策略与技巧 3.1 系统硬件的维护策略与技巧 (1)给计算机系统创造一个良好的运行环境。为确保计算机系统能够正常运行,应当为其提供一个干燥且通风条件良好的运行环境。实践证明,过多的灰尘会对计算机系统硬件的运行造成一定程度的影响,从而导致系统使用寿命缩短。为此,必须定期对计算机进行清灰保养。同时,计算机系统若是长期闲置不用,部分硬件设备会出现腐化。所以,要保证计算机的开机率,即便不使用的情况下,也要定期开机运行,这有助于减缓硬件设备的老化速度; (2)保证线路连接牢固。计算机系统有很多外置设备,这些设备需要通过数据线与计算机进行连接,若是数据线接触不良或是脱落便会造成外置设备运行异常。例如,计算机显示器接头松动会导致屏幕无显示。为此,应当保证电源线以及数据线的连接牢固可靠。这就要求使用者在日常使用的过程中,应对各种线路进行检查,重点看线路有无松动、脱落等现象,并定期对线路接头进行紧固,防止接触不良等问题的发生,确保计算机系统稳定运行; (3)主要硬件设备的维护。对于计算机系统而言,CPU、硬盘和内存是最为重要的硬件设备,一旦它们之中的某个设备出现问题,都会对计算机系统的运行造成影响,所以要加强对这些设备的维护。1)CPU的维护。在计算机系统中,CPU又被称之为中央处理器,它是整个计算机系统的优秀组成部分之一,计算机的运行是否稳定,很大程度上取决于CPU,由此不难看出CPU在计算机系统中的重要性。在对CPU进行维护的过程中,应当对以下几点加以注意:其一,要确保CPU运转频率正常。在安装计算机系统的过程中,有些使用者为了提升计算机的整体性能,而有意提高CPU的运转频率,这样一来会对CPU造成一定的损害,若是CPU长时间处于超频运转,不但会导致系统运行稳定性降低,而且还会缩短CPU的使用寿命。所以,必须确保装机时的CPU运转频率正常。其二,保证CPU散热良好。如果CPU的散热性较差,会造成系统频繁重启、死机或是无法正常运行等问题,为确保CPU运行稳定,应当配置一个功率较大且性能良好的CPU风扇,同时,应当对散热片和风扇进行定期清理,保证散热良好;2)硬盘的维护。硬盘是存储各种数据和软件的设备,若是硬盘出现问题,则会导致系统瘫痪。为此,必须加强对硬盘的维护。在使用过程中,要做好防震,尽可能不要经常移动计算机,或将之放在稳定性较差的地方,如果需要移动设备,则应当采用海绵或是泡沫等进行包装,借此来减少对硬盘的震动。同时,要防止硬盘与手机、电动机、音响等磁场接近;3)内存的维护。内存在使用一定时间之后,容易出现氧化现象,对于这种情况,可在维护时使用橡皮擦去除氧化层。对内存进行升级的过程中,要选择与之相匹配的内存条,防止不兼容的情况发生。 3.2 系统软件的维护策略与技巧 (1)不得随意对计算机系统中的重要软件进行删改,尤其是一些系统应用程序,若是删除或修改之后,则会造成计算机无法正常运行。为此,存储重要的数据的移动介质应当写保护,并做好备份,同时,还应当对硬盘上的重要数据进行备份。 (2)可在注册表编辑器中以手动的方式编辑注册表,借此来灵活使用控制面板等相关功能,这样能够有效防止未经允许的程序修改操作。同时,要经常对系统程序进行更新,并下载相关的补丁程序,确保系统的安全性和可靠性。 (3)尽量不要拷贝来路不明的软件,在对新软件进行初次使用时,应当对软件进行检测,看其是否带有病毒或木马程序,软件安装完毕后,要进行扫描,确保安全后,方可进行使用。 4 结束语 总而言之,计算机系统的维护是一项较为繁琐且复杂的工作,而想要确保计算机系统安全、稳定、可靠运行,就必须对计算机维护予以足够的重视。同时,要了解并掌握计算机系统硬件与软件的维护策略与技巧,并在实际维护中进行合理运用,这样不但能够确保计算机的硬件与软件运行正常,而且还能进一步延长计算机系统的整体使用寿命。 作者单位:中国石化华东分公司物探研究院,南京 210007 计算机系统维护论文:高职计算机系统维护与网络应用课程设置探讨 摘要:高职教育的目标是培养合格的技能应用型人才,计算机系统维护与网络应用作为一门实用技术,在现代社会发展中已经显示出其重要性。文章对高职非计算机专业系统维护与网络应用课程设置进行了探讨。 关键词:高职院校 非计算机专业 计算机系统维护与网络应用 《计算机组装与维护》和《计算机网络》是计算机相关专业开设的两门专业基础课,但由于计算机的普及,社会需要非计算机专业学生也要掌握一定的计算机维护和网络应用知识。根据高职高专教学特点和要求,以“能懂、够用、实用”为教学原则,结合多年的实践经验,我们把这两门课整合在一起,在高职非计算机专业开设了《计算机系统维护与网络应用》这门课。 一、《计算机系统维护与网络应用》定位 “计算机系统维护与网络应用”定位于“信息技术基础”课的深人和提高。在大学一年级,所有非计算机专业学生都系统学习了“信息技术基础”课并参加了大学生计算机等级考试一级考试,已具备了一定的计算机系统组成理论知识。 二、《计算机系统维护与网络应用》教材选择 《计算机系统维护与网络应用》课程的知识更新周期非常短,时代特征鲜明,应选择适合高职教育培养目标、教学现状和发展方向,在内容组织上突出了实用性和可操作性,并能结合具体操作步骤加以讲述、图文并茂的教材。 我们每年组织教师深人社会、了解市场,调查计算机系统维护与网络应用所具备的优秀职业技能,经过分析和总结,制定出课程标准和能力测评大纲,最后分解出课程学习单元,编写校本教材,编写时以计算机硬件和技术的发展为依据,保证教材内容与时代同步;注重教材内容的知识性和新颖性并注重实践能力的开发性。 三、《计算机系统维护与网络应用》课时分布 《计算机系统维护与网络应用》课程总课时为72学时,其中理论课为12学时,实训课为40学时,讨论课为20学时,课时比例约为1:4:2。从教学方式来看,先集中完成计算机系统维护理论课,再集中课时完成计算机系统维护实训课,然后完成计算机网络理论课,再集中课时完成计算机网络和综合实训课。这样做既能完成基础知识的学习,又有足够的实训课时使学生能充分掌握本门课程的基础知识和操作技能。 四、任务驱动式教学方法 在每次课程开始时,首先提出一个任务,课程的教学内容围绕这个任务进行设计,在任务的驱动下,学生对相关知识充满了好奇,会想尽一切方法去完成它。例如理论课上要求学生在理论课程结束后,交一份根据市场调查的结果完成的适合日常办公、图形图像设计、游戏等不同需求的计算机装机配置作业。学生会去了解市场,回来后都说收获很大。实训课上,例如硬件组装模块,教学组织与实施的一般过程为:课堂设计~示范引导~模仿试做一纠错重做一复述总结。课堂组织以学生小组为中心,内容教学以问题或任务为驱动,形成师生互动、生生合作的探究式学习氛围。讨论课上,例如故障检测模块,教学实施的一般过程为:课堂设计一预设故障一分组讨论一尝试修复一纠错重试一分析总结。上课前教师提前预设若干个可控制故障,上课开始时分组讨论每个故障产生的原因,在讨论的基础上小组尝试排除故障。在整个教学过程中学生始终占据主体地位,学生在获取知识的过程中,必然会引起素质的变化。这个素质指的是学生的思维和行为方法、动手能力和技能、习惯和行为标准及直觉经历、需求调节等方面的综合。 五、网络环境下的自主学习 传统的教学模式注重于学习指导,其基本特点是以教师为中心,以教科书为中心,以课堂教学为中心,学生只是教育教学实施过程的被动受体,而不是自己学习的主体,缺乏个性化,因材施教的效果不够理想。随着网络技术的发展,在网络环境下实施多元化教学模式,以学生为主体,以教师为主导,创造条件让学生主动地创造性地进行学习是推进高职教育创新的一个手段。学院现有实验设备组数少,课时紧张,有些学生在课堂上不能很好地理解消化知识,教师利用开放的网络环境,可将各种资料(如授课讲义、背景知识、课程信息等)以文件资料库的形式存放在网上,供学生直接网上阅览,进行自主学习,学生的学习活动将延伸到不受时空限制的网络环境。学院建立了网络实训室,为了充分利用实训设备,也为了学生课下实训方便,实训室开放了网络环境,某些实验可以通过WEB方式登录到实训室服务器进行操作。 六、考核方式改革 本课程考核目标是重点考核学生综合运用所学知识去解决实际问题的能力。我们废除了期末笔试考试,用形成性考核成绩作为期末总成绩,该形成性考核成绩包括学习过程评价+综合考试。考核中学习过程占了很大的比例,学习过程包括所有实训课的平均成绩、社会调查报告成绩、平时作业成绩;而综合考试包括实践技能操作考试和口试。 计算机系统维护论文:医院信息科计算机系统维护工作研究 摘 要:近年来,随着科学技术的不断进步和医院现代化管理要求的不断提升,计算机在现代医院运行与管理过程中的作用更为重要。实践中可以看到,当前国内一些医院信息科的功能相对比较单一,只是简单的负责计算机信息系统的日常更新与维护,而计算机硬件和软件作为其最主要的关注点,应当加强思想重视。文章将对当前国内医院信息科建设现状及存在的问题进行分析,并在基础上就计算机硬件与软件系统的维护工作,谈一下自己的观点和认识。 关键词:医院;信息科;计算机系统;维护;研究 实践中可以看到,作为一种知识集合体的现代医院信息科,即为院信息化建设的心脏,同时也是医院信息化建设的重点内容,因此信息科所担负着非常重要的任务。目前来看,计算机硬件和软件系统作为信息科建设的基础,占据优秀地位,因此加强对计算机系统及相关问题的研究具有非常重大的现实意义。 1 当前国内医院信息科建设现状分析 据调查显示,当前国内很多医院对信息科的建设缺乏足够的重视和支持,无论是受重视程度,还是职称、工资待遇等方面,与医院医生难以相媲美。在倡导国内卫生信息系统快速建设的今天,管理体制却严重滞后,这完全不适应当前的社会客观需求。对于国内医院信息科而言,其软件和硬件设施的配置水平普遍较低。实践中可以看到,医院信息科软件和硬件设施的配置水平不高,主要体现在医院信息科建设整体过程之中,比如,建立患者信息库、网络资源系统,所需的相关硬件设备先进程度。在目前的医院信息科建设中,不少医院缺乏先进的信息系统管理软件。因此,医院信息科应亟需增强技术手段的运用,运用先进的信息管理软件等,来提高其自身的工作水平与效率。作为信息科建设的基础,计算机系统的功能和作用不可小觑,因为医院的所有住院资料录入、存储以及病人的挂号、手续办理等,均需要依赖计算机硬件和相关软件系统,这关系着医院信息科的工作质量和效率,同时也关系着收费管理方面是否存在着漏收、错收以及多收和人情费等不良现象。基于此,加强对计算机系统的维护和管理,对于信息科的建设至关重要。 2 计算机硬件设备维护方法 基于以上对当前医院信息科建设、计算机硬件维护的重要性分析,应当结合信息科建设实际,对计算机硬件维护方式和方法进行创新和改进。对于实质性的硬件设施维护,主要表现在以下几个方面: 2.1 主机与主板 作为计算机系统的最重要组成部分,主机维护时应注意以下几个方面的内容,即半年之内应当对主机内部构件进行一次彻底的清洁,特别要是对板卡、接插件、散热扇以及其他硬件进行清洁擦拭。在此过程中,应当确保主机内部不出现残留物、杂物,以防止出现短路问题。同时,还应当注意不能将接线与排气扇等部件错连在一起,以确保硬件设备的安全可靠性。对于主板而言,其维护过程中应当注意三个方面,即硬件设备应当避免盲目热拔插、确保设备持续接触、防静电,以免造成主板上的各种细小硬件设备烧坏。 2.2 硬盘、光盘以及光驱维护 硬盘是医院信息科计算机数据信息的主要存储装置,对信息科而言显得非常的重要,实践中可以看到,硬盘通常比较脆弱,所以维护过程中应当加强重视。通常情况下,硬盘会一直处于高速运转以及频繁读写状态,而在此过程中很可能会受到不断程度的震动因素影响,因此硬盘可能会受到非常严重的损伤;基于此,在实际操作应用过程中,应当最大限度的降低计算机硬盘的应用符合,坚决杜绝损害性运行操作。确保光驱自身的清洁、干净,同时这也是医院信息科计算机硬件维护的重要内容。在维护光驱部件时,建议用棉签蘸少量酒精对其进行擦拭,但需要注意的是激光头不能沾上酒精,只需利用气囊将激光头上的灰尘吹掉即可。 2.3 鼠标、键盘以及显示器等硬件设施的维护 对于医院信息科而言,键盘和鼠标是最重要的两个输入硬件设备,因此具体应用时,应当注意键盘敲击与鼠标的点击力度,这样可以减少对键盘弹性的影响,同时还应当注意某键的敲击时间,持续时间不应当过长,以免影响其功能;在此过程中,还应当注意一定不要将异物掉进键盘缝中,特别是不能将饮料、水等洒到键盘上,这样很可能会导致键盘短路,丧失功能;鼠标应用时,应将鼠标放在较为光滑的桌面上,并且要确保其平整性。对于各种类型的鼠标,比如机电式鼠标、光电式鼠标等,都应当借助鼠标垫,以减少应用中的磨损。按压过程中力度不要太大,尤其是不能一直按住长时间不放开。当出现故障问题时,可以拆开检查,通过清洗尝试解决之。对于显示器而言,一定要注意其防尘与除尘操作,在显示器上安装防尘罩,定期用专业清洁设备进行除尘,切忌用水或者酒精等,对显示器进行直接擦拭,以免对液晶显示器造成腐蚀或者损害。 3 计算机软件设备维护 对常用的Windows XP系统而言,应当还原新增、可用于系统恢复的重要工具。目前医院已经做好一键Ghost备份还原,同时还需从以下几个方面对软件设备进行维护。 3.1 设置公司计算机网络访问权限 实践中,应当不断的加强对医院非法访问的严格限制,对访问者的身份进行全面的核查。在设置访问权限时,应当从访问者的身份、等级以及目录和用户类别等方面进行有效的限制;信息科计算机采用口令方式来控制授权访问,其中口令一定要符合复杂口令之规则,定期进行更换口令。管理人员可根据实际需要设置不同访问权限,比如应用系统的功能菜单、各个界面的按钮、数据显示的列及行级数据信息进行权限操控。 3.2 强化医院内部信息备份及恢复管控,防范黑客攻击 对于信息科的重要数据一定要进行备份、更新。必要时建议进行多次备份操作,并且对其进行分开存放。当意外事件发生时,应当及时恢复数据,以保证医院计算机网络系统的正常运行。计算机网络攻击软件的频繁出现,导致黑客攻击大量存在于公司计算机网络系统之中。据统计数据显示,在国内医院信息科运行过程中,最担心的就是遭到电脑黑客的攻击,这也从以另一个侧面说明黑客攻击较为普遍;如果不采取有效的措施予以应对和防范,则可能会对公司计算机系统产生严重的影响,甚至造成系统瘫痪。 3.3 加强对医院信息科计算机网络系统登录密码的管理 尽可能的将密码复杂化,多层次保护,以免非权限用户进行恶意访问或盗取、破坏信息数据;同时,还可以采用多样化的密码类形式进行设置,以免密码被破译程序后数据库遭到攻击、相关数据信息被恶意的篡改;同时还要加强对计算机病毒、木马以及非法程序的有效管理,尤其是外来数据载体更应当加强管理,不应用未经杀毒移动存储设备;最后还要对操作系统进行有效的研发和升级换代,以此来提高信息科计算机操作系统的安全可靠性。 4 结束语 总而言之,信息科是医院信息化建设过程中的重要组成部分,而硬件又是计算机系统的优秀,因此实践中应当加强对计算机硬件设施的维护,以确保医院信息科的快速发展。 计算机系统维护论文:计算机系统维护专业的实践教学改革的探索 【摘 要】随着信息技术的发展,计算机的传统教学逐渐显现出了不符合当前计算机人才需求的问题,为了满足当前用人的要求,在教学过程中注重实践教学的设计,保证实践的比例,把实践教学放在比理论教学更为突出的位置上,培养出更符合市场需求的人才。 【关键词】实践教学;理论教学;教学改革 一、引言 近年来,我国IT产业得到了迅猛发展,随之而来的人才短缺问题也日趋严重,我们的毕业生因缺乏计算机实际应用技能和创新能力就业困难,导致这一问题的主要原因是我们传统的教育教学思想,过于强调理论教学,忽视了学生计算机实际操作技能、团体协作能力、创新能力和主动参与实践意识的培养,使学生的主观能动性和对计算机应用的实际技能的掌握受到限制。 二、实践教学现状及实践教学中存在的问题 当前我国的高职教育受传统教育的影响,对实践教学的重视程度不够,不能充分认清自身教学的特点,在教学过程中还是延续传统的教学方法,重理论、轻实践,过分的重视知识结构的完整,重视知识传授,忽视了实践能力的培养,导致学生对实践课程的重要性认识不足,从而,降低了学生的动手实践能力。 另外在当前的高职教育中,教学培养方案、课程设置、教学内容、教学的方法及手段都远远不能适应高职人才的培养目标,在当前的高职学生就业的岗位中,操作型人才需求居多,在学校的学习中,实践作为辅助的理论教学,应该在课堂教学中重视演示性和验证性的操作,使学生提高对实践能力培养的重视,由于传统教学的影响,使我们现在的高职教育和用人单位的需求有很大的差距,这一差距导致了当前的高职毕业生毕业后无法胜任相应的工作岗位。 在实习实训方面,高职很多专业缺乏动手实践的平台,所谓的校内外实习、实训基地,校企合作,校内工厂都是空谈,没有实际的落实,没有良好的实践教学环境和实训的氛围,使学生对实习实训的重视和兴趣不高,由于没有良好的实习实训环境,使科学的实践教学考核措施和考核标准都变成了一纸空谈,很多课程的实验变成了学生对课堂内容的验证,学生的考核主要是笔试,对于综合的实训没有规范的考核标准和考核要求,导致学生对大型的实习实训持应付的态度,大型的课程设计最终只是流于形式,高职教学最终还是以理论教学作为主要的考核依据。 三、对实践教学改革的建议 为了适应市场需求,培养技能型人才是高职教育的目标,应该根据这一目标来设置教学计划,突出理论教学,更注重学生实践能力的培养,促进学生创新能力的培养。 传统教学更注重理论教学的完整性,忽视了实践教育的重要性,为了解决传统教育存在的诸多问题,在教学体系建立的过程中,注重社会需求和学生个性的培养,把实验教学的改革与研究作为重要的活动;为了加强学生计算机应用能力的培养,使其能得心应手地处理工作中遇到的各种软硬件故障,满足用人单位的需求,我院创建了“计算机系统维护实训室”和“计算机设备实训室”,在“计算机硬件实训”课程中,每个学生利用一套旧的计算机硬件,逐件认识每个部件的形状,了解其功能,观察和记录安装位置、连接方法,逐件拆解所有部件,然后再安装还原。经过反复训练,使学生对计算机各个部件的接插位置、安装方法以及手感力度等均达到满意程度后,再提供一套完好的套件供学生安装并通电检验结果。 社会实践是实践教学环节中的重要环节,如果单纯依靠学校自己的力量,常常要受到实习场地、实习设施、技术力量、实习经费等多方面条件的制约。在高等职业教育中,针对具体职业岗位对能力的要求,确定能力和技能培养目标,把企业作为实习基地,创造实践教学条件是非常有效的举措。利用企业的资源,完成具有岗位针对性的生产实习教学和学生实际能力的培养,学生在实际操作中掌握了相关职业岗位所需的技能及工作经验。学生经过真刀真枪的实习,不仅学到了计算机方面的技术,学校与企业联合开展实践教学,学生在工作岗位上实践,有利于调动学生的积极性和主动性,增强责任感;有利于学生熟悉工作岗位要求,了解岗位技术工作的职责与特点,全面训练学生的职业能力,这正好体现了高职教育的特色。 四、结束语 计算机是一门发展变化较快的学科,也是动手实践较强的学科,现代教育技术开展实践教学不仅对高职院校的教学模式、教学手段、教育思想等产生了重大影响,而且极大地推动了高职教育改革和发展。使实践教学能真正发挥高职教育人才培养的优秀作用。对于高职院校教师来说,我们要不断研究探讨计算机实践教学的方式方法,找出一条适合计算机实践教学的新路子,计算机类专业实践改革是一项长期而艰巨的系统工作,需要我们在教学中不断调整,培养出高素质的计算机应用型人才。随着高职高专办学规模的不断扩大,人才培养模式、实践教学体系、实习基地建设和改革仍然是高职高专教育研究中的一个重要课题,需要进一步的探讨。 计算机系统维护论文:关于多媒体教室计算机系统维护的几点思考 摘 要:我国的现代教育中,多媒体技术的应用日趋普遍。多媒体教学有效推动了课堂教学效率和质量的提升,还是我国现代教育发展与进步的重要标志之一。在国内学校多媒体教室的建设与管理中,由于各方面因素的影响和限制,导致计算机系统的实际维护效果难以令人满意。本文主要针对计算机系统维护策略及技巧的相关问题进行简要的探讨。 关键词:多媒体教室;计算机系统;维护 中图分类号:TP307 视频展示台、投影机系统以及扩音设备等多种设备,相互配合构成了多媒体教室教学系统的教学平台,该教学系统的优秀是计算机系统。整个多媒体教室能正常顺利运转的优秀保障是计算机系统,该教学平台中,多媒体计算机控制平台统一管理和使用各种媒体设备。因此,维护多媒体教室计算机系统,是多媒体教室的正常运行的重要保证。鉴于此,对于多媒体教室的计算机系统管理维护,本文浅析了几点相关的方法和技巧。 1 多媒体教室计算机系统出现的问题及原因 首先,不能够及时地进行维护多媒体教室的计算机系统。在高校多媒体教室中,计算机系统不能被及时维护是以下问题造成的:由于教师的流动性的课程,不能统一管理多媒体教室,在多媒体教室的计算机系统出现问题的时候,才进行相应的维修,教学的正常运行也遭受严重的影响。 其次,使用和管理多媒体教室计算机系统出现混乱。针对这一方面,在一定程度上,以下几方面因素对计算机系统安全造成了威胁:高校教学有较大的流动性,多媒体教室与较强的公用性,由不同的教师使用计算机系统,而使用多媒体教室的教师在授课时,课件的传输与使用都得通过优盘才能进行。 再次,病毒容易入侵多媒体教室的计算机系统。高校多媒体教室的使用频率较高,未及时更新计算机系统,计算机被教师不规范的使用,对高校多媒体计算机系统造成以下问题:病毒容易入侵电脑,因而无法正常运行多媒体教室,相应地,系统崩溃、频繁关机、丢失数据和软件等现象,都是计算机系统可能出现的问题。甚至整个高校的多媒体教学系统会导致崩溃,因为多媒体教室相互连接,病毒或木马程序进行相互传染,正常的高校教学进行受到严重影响。 最后,长时间的使用多媒体教室计算机系统设备。由于数量有限的多媒体教室,多媒体教室的计算机设备被长时间的使用,而且使用频率高,久而久之,由于系统未及时更新,便导致了计算机系统反应慢、计算机系统的设备老化以及易受病毒感染等多方面的问题,从而教学质量也受到影响。 2 对于维护计算机系统的方法技巧 作为一个相对开放的教学平台的多媒体教室,在运行期间,在计算机系统的维护中,为了保证其相关设备的正常、安全运行,以下两方面的问题必须予以考虑:一是如何在计算机系统出现故障时,用最短的时间消除故障,从而对教学工作的影响也会降低;二是如何把计算机系统的整体故障率进行消除或降低,从而减轻对正常教学的影响。以下就是相关技巧方法: 措施需加强:多媒体教室计算机系统主要包括两方面的护理措施:一是护理计算机系统的软件升级过程;严格护理计算机相关硬件设备、机体等的卫生情况。卫生情况是否合格,在保证多媒体教室计算机系统的安全、稳定运行中,占据重要的地位。如果不能定期地清除多媒体教室的灰尘,会在一定程度上,影响计算机相关硬件设备与机体的运行。另一方面,我们要重视对于计算机系统的软件升级过程进行护理,至于相关的护理工作,管理人员可以利用课余闲暇时间来进行,护理杀毒软件的升级工作也是不容忽视的,因为确保计算机系统稳定、安全运行的基础性工作之一就是杀毒。 防范于未然:针对多媒体教室的计算机系统的管理工作,对于资金和技术的投入力度上,学校可以适当地增加,以严加防范各种软、硬件故障和病毒的入侵。一方面,在软件防护工作中,为了加强防范各种病毒入侵,一些相应的杀毒软件要为多媒体教室计算机系统安装上,如诺顿、瑞星、卡巴斯基等、金山毒霸、巨盾等。此外,考虑到学校多媒体教室普遍采取的联网方式是局域联网,我们还要根据实际需要,安装有关ARP防火墙,以便能够在病毒侵入时,能够有效控制其传播与蔓延。另一方面,在硬件防护工作中,为保护计算机系统,在其每次启动后可以自动还原至初始运行状态,从而使计算机系统长期处于安全运行状态得到保障,计算机系统中还要安装上硬盘保护卡,这些保护卡须由专业软件生产商提供。 培训需强化:学校要定期组织业务培训,由专业的技术人员、管理人员负责多媒体教室的专业培训,经过专项培训后,以便于教师的多媒体教室计算机系统应用技巧能得到强化。培训人员要把正确使用和操作计算机系统、相关设备的方法和步骤等向教师进行详细地讲解,特别地,要细致地讲解一下关于一些常见病毒的常用的防范措施和方法。与此同时,还要把各项使用守则、操作规范等注意事项,在多媒体教室的管理制度中明确标注出来,以降低因人为失误而损坏计算机系统和相关设备的可能性。 计算机系统维护工作,作为一项繁杂、琐碎、长期的工作,要想在维护工作中能达到事半功倍的效果,可以采用以上几个技巧来维护计算机系统。 3 结束语 在计算机系统运行过程中,各种各样的故障现象都可能出现,产生的故障涉及到软、硬件多方面的知识,因而维护多媒体教室计算机系统的工作,可以说是复杂而长期的。在工作中,我们要不断地探索、学习,总结有关经验,采用科学合理、行之有效的工作方法,从而技术与操作水平才能不断提高,这样才能把高校的计算机系统的管理以及维护工作真正的做好,进而高校教学的正常运行就有了可靠的保证。 作者单位:吉林工商学院,长春 130062 计算机系统维护论文:浅析医疗单位计算机系统维护的工作管理 [摘要]随着社会的发展以及科技的进步,人们对医院这种与人们生活密切相关的机构行业是越来越关注了,对医院的各种设备特别是计算机系统的这种设备也是越来越关注了。不仅如此,医疗单位计算机系统维护的工作管理的一个重要的信息支持系统和医院的信息主体。其作用主要体现在其可以作为领导进行决策和指导工作的基础同样也是对医院实施有效控制的保证,也是医院实现定量化以及现代化科学管理的依据。本文主要从医疗单位的计算机系统维护存在的问题以及解决措施进行探讨分析,希望能够为我国医疗单位的现代化发展有所贡献。 [关键词]医疗单位 计算机系统维护 存在问题 解决措施 引言 近年来,随着计算机技术的高速发展,以计算机为主的信息技术也开始在医疗单位的业务工作中开始获得了广泛的应用。这也使得医疗单位的各项业务不仅仅是医疗的技术还有医疗单位的管理对计算机系统安全以及稳定运行的依赖性也是非常之大日,而这样也使得其计算机系统维护工作的重要性也是随之增强。所以,为了提高医疗单位的计算机系统维护的工作质量,就应该对医疗单位的计算机系统维护的工作管理要加以重视以改进,而让计算机系统发挥出其应有的作用。 1 医疗单位计算机系统维护工作中存在的问题 计算机系统维护工作是一个以保证计算机系统安全、高效稳定的运行为目的工作,而作为医疗单位计算机系统维护工作来说,其主要存在的问题可以从以下的三个方面进行分析: 第一,医疗单位计算机系统维护工作缺乏标准化的故障处理制度,也就是对计算机系统的维护工作没有明确的具体的分配,而导致问题发生时容易产生混乱。 第二,医疗单位计算机系统维护工作处于被动的阶段。这也就是说医疗单位计算机系统维护工作没有做到主动,而是等待问题发生后才去采取措施解决。 第三,医疗单位计算机系统维护工作缺乏标准化的操作方法。这也就是说,计算机系统的维护的效果受到了维护的工作人员本身的技术条件制约。 2 医疗单位计算机系统维护工作中问题解决措施 从上文可以知道医疗单位计算机系统维护工作中存在的问题还是比较严重和影响我国医疗事业的发展的,所以,应该要对其解决措施进行探讨,而通过问题可以知道,要对其解决那么也应该从医疗单位计算机维护工作的故障处理制度以及维护工作的阶段还有规范标准化人手分析,下面就是具体的阐述: 第一,建立标准化计算机系统故障处理流程。这主要就是在首先要是医疗单位的计算机系统的各个部分的管理做到责任明确。其次,当发生故障时的处理申请流程要做到具体。最后,那就是对计算机处理故障的工作人员的责任以及处理时间要做到明确的规定。 第二,建立完善以及行之有效的医疗单位计算机系统事前维护体系。这方面的任务主要就是要对计算机系统做到定时的检查以及对关键系统部位做到实时的监控,另外就是对医疗单位计算机系统的网络安全要做到位,争取把医疗单位的计算机系统故障消灭在萌芽态。 第三,建立和完善医疗单位计算机系统的标准化的操作以及提高医疗单位计算机系统维护人员的整体水平。这方面的工作主要就是以下的两个部分构成,也就是规范医疗单位计算机系统工作流程和操作方法。下面就对这个两个方面综合起来而做一个简单的分析。要做到规范流程和操作方法,那么首先就应该做到建立计算机系统设备的档案和人员档案,建立了计算机系统设备档案和人员档案,也就是在整个计算机系统的维护数据库中建立了整个维护过程中的主体和客体,而能够让医疗计算机系统维护整个工作流程的规范提供可能。其次,那就是建立医疗单位计算机系统故障处理记录和运行记录。这两种记录的一旦形成那就相当于形成了一种动态的记录,而有助于分析计算机系统设备的运行状况。这也为医疗单位计算机系统的责任追究和工作评估提供了依据,不仅如此,这还能够从管理上而保障了计算机系统维护的有序进行。最后,建立计算机维护的操作方法文档。这种文档的建立不仅能够让计算机系统维护操作人员能够有一种经验的借鉴和学习,而且这还能够使得让计算机系统维护夫人工作经验能够得到交流,而提高医疗单位计算机系统维护人员的自身技术实力以及维护工作的经验。 结束语 总而言之,计算机系统维护的管理工作对医院来说应该是与时俱进的,随着社会的向前发展,计算机系统维护工作的管理在医院的管理之中只会承受越来越重要的作用。而且对于医院来说,计算机系统维护工作也应该是医疗单位的日常工作的重点之一。所以,医疗单位的计算机系统维护工作人员应该不断地探索计算机维护管理工作的同时要加强自身建设,重视对计算机系统的检测和维护,客观地对计算机系统的一些问题进行分析,这样才能使计算机系统能够在医疗单位中显示出无可替代的作用以及能够更好地为医疗单位服务。 计算机系统维护论文:浅论微型计算机系统维护 摘 要:计算机作为目前信息社会应用最为广泛的设备已经深入到各个领域中,对于计算机的使用不仅仅需要正确合理,同时在计算机的系统维护上也有着需要注意的相关问题。文章主要通过对计算机的系统在日常中的维护需要注意的基本方法和知识进行了简要的论述,目的就在于可以给大家提供一些可供参考的观点。 关键词:计算机系统;日常维护;软件故障;硬件故障 科技的进步带来了新的生产力,计算机的普及使人类社会发展更加迅速。目前计算机已经成为了人们的工作学习中不可或缺的一部分,在其发挥作用的同时,计算机的系统的维护以及稳定性保持就显得尤为重要了。这方面的工作主要体现在三个方面,首先硬件系统故障维护;其次,软件系统故障维护;最后是日常使用维护。 1 硬件系统 在计算机的使用中,由于硬件故障产生系统问题的时候较多,并且由于计算机本身元件的复杂程度较高,所以故障的原因也较为的复杂。计算机的使用中黑屏或开机无反应、频繁死机,开机出现报警等,一般是由于硬件上出现了问题造成的。而硬件维护工作主要通过对计算机硬件进行维修或者是常规的维护。一般出现了硬件问题我们可以: (1)遵循外设维护在先,主机维护在后的顺序。由于计算机不仅仅是单单有一个主机,其外接设备比较多,大部分通过连接线和主机相连,线路极易出现故障。这些故障容易被发现,且排除较为简单。一般出现故障之后会在系统上出现报错信息,根据这些信息对相应设备进行检查,若是故障依旧,才考虑主机部分。 (2)遵循先维护电源后维护部件的顺序。其实计算机的故障也有可能是电源问题造成的。很多用户都存在着一个认识误区,认为电源就是供电的只要是有电就行,其实这是错误的,有些时候虽然有电,但是电源功率不能满足电脑的需要,且输出电流异常,这些时候很容易出现故障。但是电源故障通常为人们忽视,所以,对于显卡、主板以及硬盘等等都检查了之后仍旧找不出故障所在的原因就在于没有认清电源的故障。(3)先对简单问题进行维护,后对复杂故障进行维护。由简入繁是对于计算机的系统的故障排除的基本原则之一,首先对简单的问题进行检查,这种时候问题的发生大多是灰尘过多或者是接线松动接触不良,对这些问题进行排除后再考虑部件的损坏以及故障。基本的处理办法有,将怀疑有问题的部件拔下,将好的部件更换上去,再进行运行看看故障是否排除,这就是替换法;计算机上一般都带有系统自检,可以根据自检信息进行直接观察,或者是根据系统的报警声用以判断故障的位置;最后一种则是需要利用专门的诊断软件检测。 2 软件系统 软件主要包括了系统软件以及应用软件,这是计算机的常识问题,所以软件系的故障主要也就是由于这两方面原因造成。有可能是因为硬件的驱动程序不恰当的安装而使得硬件无法正常工作,也有可能是因为系统软件的误删和修改造成的。 主要的具体原因如下:(1)软硬件相互不兼容。由于硬件的运行需要有相应的软件环境,若是在运行上软件的版本同硬件的配置无法匹配就会使计算机系统无法正常运行,甚至出现死机、卡机、当机现象。或者是由于硬盘的空间太满磁盘的碎片太多使系统无法正常的运行,系统的错误会造成文件不明改动以及丢失。(2)软件和软件的不兼容造成的冲突故障。这是由于两种软件有可能在运行环境上有所冲突就会造成一些不良现象,诸如,存取区域的冲突或者是工作地址的冲突等,从而系统发生故障。除此之外人工操作失误也会造成软件系统的故障,计算机病毒也会对系统的正常运行造成影响使得数据被破坏,最后,软件需要有着正确的搭配,不当的配置也会造成故障的发生。 对于软件系统故障的应对方法有:(1)利用Ghost软件对系统进行备份,在计算机系统出现大故障时,利用Ghost软件将备份文件还原系统。(2)学会防计算机病毒。计算机在日常使用中随时都有可能受到病毒的侵害,所以学会防计算机毒是计算机软件日常维护的一大要旨。通常情况下,就算就算计算机系统中装有硬件防火墙,也要装其他防杀计算机病毒的软件。并且隔一段时间就要对杀毒软件进行升级和对系统补丁进行修补,保持计算机系统对新病毒的防杀能力,这样可以让计算机系统安全可靠的运行在网络环境中。(3)学会应对计算机系统的死机。 很多人在遇到计算机系统死机时就可能对自己的计算机进行冷启动,经常这样做就会对计算机系统造成很大的损伤。其实计算机系统死机分很多种,不要害怕计算机系统死机,而是我们要学会在发生死机的情况时如何正确应对。对待死机的原则是:死机是一种正常现象,在计算机的使用过程中总是会遇到的,但频繁死机一定是一种不正常现象,必须进行相应的系统维护了。 3 提供一些日常的计算机系统维护 (1)计算机系统比较适合的工作环境。a.温度:计算机系统理想的工作温度应该是常温环境。b.洁净度:是在计算机系统运行了一段时间后, 应对计算机硬件系统进行相应的清洁工作, 即全面进行计算机内部硬件的清洁。c.电磁干扰:在计算机系统的使用过程中,因尽量使计算机运行在远离电磁干扰源。 (2)良好的操作习惯和正确的开关机,也不要频繁进行开关机操作,每次关、开机之间的间隔时间不应小于30秒。在插拔计算机系统中的硬件设备的时候, 必须要先断开与电源的连接后,并且确认自己的身体不带静电时, 才可以进行操作。使用来路不明的U盘或光盘等移动存储器前,一定要先进行查杀病毒操作,安装或使用后也要再查杀一遍病毒。(3)备份硬盘及硬盘上的数据。为计算机系统准备一张干净的系统引导盘,及时的将硬盘中的数据进行备份,尽量不要乱用分区、格式化等危险操作命令,防止硬盘被意外做了格式化操作。备份分区表、文件夹分配表和主引导区等信息。 结语 日常使用表明,计算机系统的故障多数都是由于用户缺少必要的日常维护或维护方法不当导致的,假如用户注意日常维护,既能防范故障发生,就是发生故障也可以将故障所造成的损失减少到最低程度。维护和保养好计算机,不仅可以使计算机系统保持比较稳定的工作状态,也能最大限度地延长计算机系统的使用寿命。 计算机系统维护论文:计算机系统维护和优化的分析研究 【摘要】计算机在当今社会已经成为人们工作娱乐的重要工具。但是当人们在使用计算机办公,娱乐的时候,却很少会关心到电力系统对于计算机系统维护和优化的影响。在实际情况下,电力系统对于计算机系统的维护与优化有着重要意义。电力系统的运行状况的优劣,直接关系到计算机系统的使用效果。因此,基于电力系统的巨大意义,本文对计算机系统的维护和优化进行了分析与研究。通过本文的研究,希望为相关方面的研究提供理论性的参考。 【关键词】计算机系统;维护;优化;分析研究;意义 中图分类号: P315.69 文献标识码: A 文章编号: 0 前言 随着现代科学技术的不断发展,相应的带来了人类的社会的巨大的进步。其中,计算机技术的不断发展和电力技术的日趋成熟,标志着人类迈入了新的纪元。在经济科技不断发展的当代社会,计算机的使用与计算机系统的良好维护,都离不开电力系统的大力支持,电力系统的良好稳定的的发展也会推动计算机的发展,因为只有有了稳定的电路,计算机系统才能够正常的工作,人类也才能更好的使用计算机。在本文中,通过对计算机系统的概述,电力系统对计算机系统维护和优化的影响以及电力系统的良好发展对于计算机的系统优化的重要意义的相关介绍,旨在让人们了解电力系统对于计算机系统维护的重要作用,从而更好的维护和优化计算机系统,使其让计算机更好的为人类服务。 1计算机系统维护和优化的重要性 对于计算机系统来说,最主要的就是操作系统,该系统控制并管理着计算机的基本硬件和操作部件,起着主导的作用。计算机的基本硬件包括控制处理器,控制信息管理,控制设备以及管理指令作业。计算机有着不同的系统,也有着不同的功能和作用,以及使用方法等。计算机最常出现问题的地方也就是计算机系统。最常见的计算机使用系统是Windows操作系统,也是目前出现问题最多的系统。微软公司对于该系统也在进行着不断的研究与改进,却依然难以达到完美的程度。计算机系统不会没有漏洞,只是没有被发现而已,因此,对于计算机系统的维护和优化,就显得尤为必要,这样才能够使得用户正常使用,也能够保障用户的信息安全。 计算机的软件系统,是计算机中比较脆弱的系统之一,对于计算机软件系统的日常维护,显得及其的重要,需要使用计算机的人们应多加的注意[1]。计算机系统需要及时经常性的维护和优化,通过对计算机软件系统的维护,能够使得在平常的使用过程中节省更多的时间,提高工作效率,减少经济财产的损失。 2 电力系统对于计算机系统优化的影响 在现代计算机的应用中,计算机系统必须进行合理的维护和优化,才能够更好的为人类服务。而只有当有一个稳定的电路的时候,计算机才能够得到一个稳定的工作环境,才能更好的发挥其自身的价值。当电路出现故障的时候,对于计算机系统的影响是很大的,会造成计算机不同程度的损坏。[2]其一,电路不稳定本身就会危及计算机的相关硬件,使得计算机的硬件无法使用;其二,电路的不稳定对计算机的软件也有极大的危害,文件无法及时的保存,应用软件得到破坏等等,都会给人类造成巨大的经济损失。只有在有稳定电力维持的时候,计算机系统在高速的运转着,其内部系统程序的软件和硬件均处于一个相对稳定高速的工作状态。但是,一旦发生断电等现象,将会直接影响到计算机系统的性能和工作寿命[3]。当突然断电的时候,对于电脑所有的部件均是一个严重的损害。当突然断电的时候,硬盘由于处于一个高速运转的状态,突然断电使得硬盘的盘片马上也停了下来。在这种情况下,硬盘的磁头是和盘片直接接触的,当重新开机的时候,系统也会对计算机硬盘进行重新的扫描和检测。突然的断电,会使得瞬间所产生的电压波动冲击到电脑的硬件芯片,电脑突然断电,其磁盘读写操作由于突然的中止,坏道现象很容易产生。另外,突然断电会使得正在编写的文件丢失,造成使用人员的损失。 在公共电网系统中,当突然发生断电的时候,主机会立刻停止工作,正在处理的数据很容易发生丢失的情况,电脑设备也会很容易由于断电而遭到损坏。闪存盘在其读写的过程中,发生突然断电的时候,会丢失计算机上所储存的数据,同时还可能损坏盘片。在对BIOS进行刷新的时候,断电会使得Firmware变的不够完整,升级程序宣告失败[4]。当突然发生断电的时候,电脑系统的串口以及其外部设备很可能被破坏掉。突发性的断电和电压不稳等电力系统常见故障,容易引发电脑的重新启动,还会使得电脑关机等,这样容易造成电源的破坏,甚至硬盘的损坏。在突然断电又突然来电的情况下,瞬间电压是非常大的,其危害也是非常的大。对于计算机系统来说,会承受更大的电压,其硬盘控制电路以及一些其它的系统元件等很容易被破坏掉,造成经济财产的重大损失损失。另一个突然断电又突然来电的重大危害是,由于停电来电的时间间隔太短,会使得硬盘的控制转速的部位失去控制,从而使得盘体被划伤等。硬盘是否得到破坏,主要还是和设备的反应能力有关,也就是在发生突然断电的时候,电源设备能否及时的发出PG信号,使得计算机系统获得准确的PG信号,从而做出预防。当电压不够稳定的时候,电源系统会发出了PG信号,硬盘会根据得到的指令进行读写,然而,电压不稳定会导致转速不稳定,因而导致磁头不能够按照正常的水平进行悬浮而使得盘体被划伤。而如果使用人员自己进行主动性的关机的时候,电源系统就会很自然的发送出所需要的PG信号,通知电脑进行清场处理,准备及时的关机,然后电源系统真正的进行断电关机。然而,突然断电,电源需要在极短的时间内发出PG关机信号,这样就相当于告诉硬盘,立刻关机,什么都不要管了。因此,数据丢失就成为很容易发生的事情了。 3计算机系统维护和优化的方法 计算机的硬件系统,是计算机中比较重要的一个部分。计算机的硬件系统的维护,对于计算机的正常运行很有意义。计算机的硬件系统中,最脆弱的可以说就是硬盘了。硬盘常出现的问题是在进行文件读取的时候出现错误,或者是在运行软件系统的时候出现错误,还有的情况是需要很长的时间才能够操作完成。[5]硬盘在读取的时候,还会发出一些比较刺耳的声音,平常的使用不注意,会引发硬盘的很多问题,因此需要合理的进行维护和优化。首先,不能够对硬盘进行随便的低级格式化。每个硬盘的低级格式化的方法是不对的,在进行的时候要多加注意。 在计算机的硬件系统中,内存故障也是其中的一个主要的方面。内存是电脑的优秀部件之一,也是计算机最容易出现问题的部件之一。电力系统是否正常的工作,对于计算机内存也是有一定的影响的。内存质量不好的话,很容易使得计算机系统出错,故障产生。还有就是计算机的内存所具备的一致性和兼容性。对于计算机内存的一致性和兼容性,并不是所有的计算机都具备的,有的计算机内存是不具备良好的一致性和兼容性的,因此在使用计算机的时候要注意。还有就是计算机的CPU其散热性能要好。CPU的工作频率很高,其运行是否正常和它的风扇关系很大。[6]因此要有足够功率的风扇才可以,风扇也要及时的进行清灰,确保计算机散热的畅通。 计算机系统的维护和优化包括多个方面,对于每一个方面都应该考虑到,而且要采取适当的措施进行计算机系统的维护和优化。在使用的时候,要注意适当的清理卫生,断电的时候,要配合适当的处理措施。通过多方面的注意,使得计算机的使用能够达到一个较高的使用效率和较长的使用寿命。 计算机系统维护论文:浅谈计算机系统维护 摘 要 计算机作为日常工作里不可缺少的工具,稳定正常运行是基本要求。作为电子产品,它的硬件软件系统都影响着使用效果。所以,需要掌握相关的硬件软件知识和对应技术,才能使维护人员正确处理可能面对的各种计算机问题。 关键词 日常维护 硬件 软件 故障分析处理 计算机在现代办公室和家庭里都扮演了重要的角色,如何使计算机长期稳定的工作是办公人员和维护人员的努力方向。 在计算机维护中,判断故障的原因是很关键的,是正确高效的维护工作的第一步。 一般来说,计算机故障分为两类:硬件故障和软件故障。 硬件故障包括:机械故障,电气故障,介质故障,人为故障。 那么这些故障一般常见起因会有这些: 环境因素:长期工作在多尘,多静电,恶劣温度湿度等环境中,一些部件就会因为积尘、静电、潮湿等出现故障。 供电电压不稳,没有可靠接地,开关电源接触不良等等电气问题也易诱发故障。 硬件质量:硬件设备中使用的各电子元器件和其他配件的质量以及制造工艺,都会影响到硬件的可靠性和使用寿命。 硬件和硬件之间,操作系统和硬件之间,硬件和驱动程序之间,也可导致故障出现。 人为因素:不正确,不科学的使用习惯和操作方法,都会增加故障率,影响计算机使用寿命。 一、硬件的维护要求和目的 作为电子设备,计算机对运行环境有一定的要求,只有好的环境才能保证其正常高效运行,因此提出下列要求: (1)定期(半年至少一次)检查机箱内部各散热风扇是否运转正常,灰尘多时要拆开清洁。尤其检查润滑情况,避免停转导致元器件温度过高等问题。尤其是CPU、显卡等关键部件上的散热风扇是否运转正常。 (2)定期清洁光盘驱动器的光头(如半年一次)。目的是防止器件或光头因为灰尘或脏物造成读盘出错。 (3)计算机及相关外部设备应该定期进行使用,避免长期放置不用。目的是防止计算机元件因为接触不良或电容失效而致使使用时无法工作,另外也避免受潮霉变等不利于电子设备正常工作情况出现。 (4)不要频繁开启关闭计算机及相关设备。正确的开机顺序为:先给外部设备加电,后给主机加电;关机时应先关主机,后关各外部设备,开机后不能立即关机,关机后也不能立即开机,中间应间隔15秒以上。目的是防止电源电压对计算机元件的意外冲击而损坏。 二、软件的维护要求和目的 (1)避免不必要的软件崩溃。开机后,系统软件没有完成进入正常使用时,不能立即关机。目的是防止损坏软件,当然也会容易导致硬件损坏。 (2)基本应用软件安装使用正常后,马上进行系统区域备份工作(可使用专用软件备份到另一硬盘区域或另一个硬盘,还可以刻录到光盘上或U盘上)。目的是为快速修复系统软件作好预备工作。 (3)防毒杀毒工作必须到位。使用可靠的杀毒软件,能保证自动更新升级,能定期对磁盘进行检查分析。 (4)使用当中随时或定期做好自编文档、自拍图片和录象及其他重要文件的备份工作。目的是防止因为计算机系统软件或硬件的损坏而导致自己的劳动果实丢失。 (5)不要随便更改删除系统盘上的软件。目的防止系统软件被意外损害而系统无法正常工作。 (6)不要打开过多的同类软件,避免系统资源超负荷,另外也避免出现运算和配置错误。尽量避免软件之间的竞争和冲突,使系统平稳高效运行。 (7)关闭软件系统时,要严格按照软件要求关闭,有步骤,有顺序操作。避免强行改变,强行关闭软件系统而造成的软件系统错误。 三、大型办公环境计算机系统的维护和维修要求 (1)熟悉计算机系统维护和维修技能,熟悉网络设备的使用和维护技能。 (2)要了解和熟悉本单位或行业的计算机硬件构造,理解各部件的性能特点。了解基本电器件的测量,更替维修工作。 (3)了解和熟悉本单位本行业的软件安装和使用,能够设置软件备份工作,加强操作人员间的沟通交流。 (4)基本熟悉常用工具软件的安装和使用,能进行常见问题的处理,可以使用软件暂时修复使用。 (5)能合理有效分配资源。另对24小时运行的机器,要定期在机器闲时阶段进行停机或不停机检查和维护。 (6)可以对一般网络设备进行日常维护,分配,检修。预留应急处理方案。 (7)对配有的UPS电源,进行定期的放电和功率测试,防止UPS电源失效而无法起到备用电源的功用。 (8)设置运行维护记录日志,定时记录有关状况,以保证维护工作顺利执行和完成。 计算机系统维护论文:试谈计算机系统维护与管理 【摘 要】本文就当下计算机维护状态以及维护过程中所存在的问题做出一系列简单的叙述,并且针对计算机系统维护中所存在的问题提出了一些改进管理策略和实施的具体措施。可见,保证计算机系统正常有序的进行是系统维护的主要目的。并且,随着现今信息技术的迅猛发展,促使计算机产品更新换代的速度也随之加快,已经逐渐形成一个应用、管理、计算的系统信息平台,广泛地应用于社会各个领域,若不能掌握好计算机系统的维护就会对社会各个领域的工作带来不良影响。可见,计算机的维护与管理在日常工作中所占地位越来越重要。 【关键词】计算机系统;维护;管理 1.计算机硬件设施的维护与管理 1.1制造一个良好的计算机环境 为保证计算机顺利正常的运行,为之提供一个干燥并且通风的环境是极为重要的。计算机的良好运行,要有清新的空气,避免有过多的灰尘积累,灰尘积累过多将会导致计算机寿命缩短,因此要做好计算机硬件的保养,及时清理积灰。另外,要注意保持计算机的开机率,若将计算机长期闲置也会造成计算机设备的腐化与老化。 1.2牢固计算机电源线,数据连接 数据线是用于计算机与外设的连接,数据线接触不良或突然脱落都会导致外设运行异常。例如,显示器的接头松动回使屏幕出现偏色或无显示等不良现象。保证计算机以及外设正常运作的就是电源线的连接是否牢固,如果电源线连接不稳固会产生因电源接触不良而打火的安全隐患。若是笔记本电脑,会导致电源的突然中断,对电脑的电池或是计算机都有着很大的伤害。 1.3计算机内部主要硬件的维护与管理 CPU,硬盘和内存是构成计算机内部部件的主要三大部分。对于计算机内部硬件的维护与管理主要从这三个方面着手: (1)CPU,即中央处理器,计算机的优秀部分。计算机正常稳定的运转都主要依靠于CPU,可见CPU的重要性。CPU的维护与管理应注意以下几点:首先,要保证CPU运转的正常频率。计算机的实际装配过程中,一些人为了保证计算机的高性能而有意提高运转频率。这种做法,极大地损害了CPU,造成了计算机运行不稳定并且缩短了CPU的实用寿命;其次,高度重视CPU的散热性,倘若CPU的散热性能较弱,将会导致计算机突然无故重启,死机或系统不能正常运行等故障出现。所以,为了保障CPU的正常运行,需要配置一个高性能的CPU风扇,并且要经常清理CPU散热片和风扇。 (2)硬盘。计算机中数据和软件的储存都是依靠硬盘,因此我们在使用计算机的过程中要对硬盘进行维护和管理。第一,硬盘的使用过程中要注意防震。在使用计算机时尽量不要移动计算机或是在不稳定的地方使用计算机。在移动或运输硬盘的时候采用泡沫、海绵等包装以减少硬盘的震动。第二,避免硬盘靠近喇低音炮,电视,手机,电机等磁场,防止受干扰。同时要注意保持硬盘使用卫生,避免在潮湿,灰尘过多的地方使用计算机。 (3)内存。计算机内部主要硬件之一——内存,其重要性显而易见。因此,在实际的维护与管理中要注意以下几个方面:第一,内存条在使用过一段时间之后就会出现氧化的现象。之所以会导致此种现象的发生主要在于在内存条的配置卡和金手指之间仅仅只隔着一层铜箔,因此可以通过橡皮擦来擦除氧化层;第二,升级内存条的时候,要注意选择与原装内存条相同品牌和外频的内存条来搭配使用,从而避免运行不稳定和系统不能兼容的现象产生。另外,在对内存条进行更换时,内存条的工作电压是否一致应引起注意。 2.计算机软件系统的维护与管理 2.1合理构建软件运行环境 在对计算机硬盘进行分区的时候要具体结合用户的格式和计算机的实际容量,选取最为合适的应用软件和操作系统,并对相同类别的进行归纳然后存入对应的硬盘。这样一来可以清晰明了的将不同用途的数据合理选择分区和目录机构进行存储,从而促进计算机运行的安全和效率,使磁盘的使用空间得到扩大,计算机系统的维护与管理的工作量得到减少。 2.2重视常用软件的管理 (1)不可随意对软件进行删除和修改,特别是应用于系统的程序,随意删除会导致误删从而使计算机不能够正常运行。因此,存有重要数据的移动介质要写保护,并且做好系统备份工作,硬盘上的重要数据亦要通过移动介质备份。 (2)在注册表编辑器中手工编辑注册表,促使如隐藏驱动器图标和控制板等相关功能单元的灵活使用,有利于将未经许可的修改与操作的修改所造成的系统崩溃扼杀在萌芽状态;要经常下载系统补丁程序,从而使系统的安全性和可靠性得到加强。 (3)不可非法复制来路不明的软件,在首次使用新软件之前要对此软件是否带有病毒进行检测,要及时扫描不确定来源文件。 3.计算机网络系统的维护与管理 3.1注重计算机网络漏洞的查补 对于计算机网络安全,应该做到经常查找以及修补计算机网络系统的漏洞从而防止网络攻击对计算机造成的破坏。 (1)数据库的安全。各种软件本身就存在着一定的安全隐患,因此要通过网络对主机数据来逐一筛选主机数据库,对安全漏洞进行预测,促使安全漏洞能够得到及时发现。例如,用户设置,口令密码,账号密码等,以此来判断当前系统的安全系数,并针对所存在的情况及时采取安全措施。 (2)系统安全。采用agent的方式装置与重要的服务器主机相连,从而有利于检测出安全配置中所存在的漏洞与错误,同时确定黑客攻破系统的方法和途径,及时提醒用户对漏洞进行修补。 3.2技术上加强对计算机网络安全的维护与管理 (1)数据加密技术。数据加密技术就是对信息进行重新编码,隐藏信息内容,从而有效防止用户非法获取信息的一种技术。为了使数据的保密性和安全性得到加强,运用数据加密防止外部破析获取秘密数据。加密技术是实现计算机网络安全的重要手段之一,是一切计算机网络安全技术的基础。 (2)防火墙技术。防火墙作为一个存在于计算机与它连接的网络之间的软件,其职责在于维护计算机网络安全,防止未经用户授权的外部网络的访问。利用防火墙来扫描流经她的网络,从而过滤部分恶意攻击且避免攻击在目标电脑上的执行,最大程度的阻止网络黑客的恶意更改,删除或移除计算机上的数据。换而言之,防火墙是保障网络安全的重要环节,其有效的遏制了Internet上的不安全因素弥漫到局域网内部。 (3)物理隔离网闸。物理隔离网闸是从电路上切断网络之间的链路层连接带有多种控制功能的专用硬件,并且能够在网络间进行安全适度的应用数据交换的网络安全设备。物理隔离网闸能够十分干脆从物理上隔离和阻止具有潜在攻击的一切连接,以达到保护计算机网络安全的目的。 综上所述,为了能让我们的计算机在健康安全的环境中运行,必须要加强计算机系统的维护与管理。首先要在硬件方面做好维护与管理,系统能否正常运行离不开硬件的保养。其次是计算机软件,我们打开电脑,软件处处存在。做好软件的维护与管理防止漏洞或病毒等不良因素对电脑造成影响。无比广阔的网络世界在带给我们便捷的同时也为我们带来了各种安全隐患,黑客的入侵以及非法用户窃取计算机的重要资料都是要通过网络来完成,可见计算机网络安全的维护与管理亦是不可忽视的。 计算机系统维护论文:高职计算机系统维护与网络应用课程设置探讨 摘要:高职教育的目标是培养合格的技能应用型人才,计算机系统维护与网络应用作为一门实用技术,在现代社会发展中已经显示出其重要性。文章对高职非计算机专业系统维护与网络应用课程设置进行了探讨。 关键词:高职院校;非计算机专业;计算机系统维护与网络应用 《计算机组装与维护》和《计算机网络》是计算机相关专业开设的两门专业基础课,但由于计算机的普及,社会需要非计算机专业学生也要掌握一定的计算机维护和网络应用知识。我们根据高职高专教学特点和要求,以“能懂、够用、实用”为教学原则,结合多年的实践经验,把这两门课整合在一起,在高职非计算机专业开设了《计算机系统维护与网络应用》这门课。 一、《计算机系统维护与网络应用》课程设置 1、《计算机系统维护与网络应用》定位 “计算机系统维护与网络应用”定位于“信息技术基础”课的深入和提高。在大学一年级,所有非计算机专业学生都系统学习了“信息技术基础”课并参加了河北省大学生计算机等级考试一级考试,已具备了一定的计算机系统组成理论知识。 2、《计算机系统维护与网络应用》教材选择 《计算机系统维护与网络应用》课程的知识更新周期非常短,时代特征鲜明,应选择适合高职教育培养目标、教学现状和发展方向,在内容组织上突出了实用性和可操作性,并能结合具体操作步骤加以讲述、图文并茂的教材。 邯郸职业技术学院由教研室组织任课老师通过上网查询、翻阅其他最新文献等方式自行编写了课程讲义作为简易教材。在编写时,我们每年组织教师深入社会、了解市场,调查计算机系统维护与网络应用所具备的优秀职业技能,经过分析和总结,制定出课程标准和能力测评大纲,最后分解出课程学习单元。课程讲义以学习单元为内容目标,精选相关的教材内容;编写时以计算机硬件和技术的发展为依据,保证教材内容与时代同步;注重教材内容的知识性和新颖性并注重实践能力的开发性。 3、《计算机系统维护与网络应用》课时分布 《计算机系统维护与网络应用》课程总课时为72学时,其中理论课为12学时,实训课为40学时,讨论课为20学时,课时比例约为1:4:2。从教学方式来看,先集中完成计算机系统维护理论课,再集中课时完成计算机系统维护实训课,然后完成计算机网络理论课,再集中课时完成计算机网络和综合实训课。这样做既能完成基础知识的学习,又有足够的实训课时使学生能充分掌握本门课程的基础知识和操作技能。 4、《计算机系统维护与网络应用》课程实训安排 动手能力强的学生在完成规定的实训课程后,可完成一些选学的实训内容。 5、任务驱动式教学方法 在每次课程开始时,首先提出一个任务,课程的教学内容围绕这个任务进行设计,在任务的驱动下,学生对相关知识充满了好奇,会想尽一切方法去完成它。例如理论课上要求学生在理论课程结束后,交一份根据市场调查的结果完成的适合日常办公、图形图像设计、游戏等不同需求的计算机装机配置作业。学生会去了解市场,回来后都说收获很大。实训课上,例如硬件组装模块,教学组织与实施的一般过程为:课堂设计-示范引导-模仿试做-纠错重做-复述总结。课堂组织以学生小组为中心,内容教学以问题或任务为驱动,形成师生互动、生生合作的探究式学习氛围。讨论课上,例如故障检测模块,教学实施的一般过程为:课堂设计-预设故障-分组讨论-尝试修复-纠错重试-分析总结。上课前教师提前预设若干个可控制故障,上课开始时分组讨论每个故障产生的原因,在讨论的基础上小组尝试排除故障。在整个教学过程中学生始终占据主体地位,学生在获取知识的过程中,必然会引起素质的变化。这个素质指的是学生的思维和行为方法、动手能力和技能、习惯和行为标准及直觉经历、需求调节等方面的综合。 6、网络环境下的自主学习 传统的教学模式注重于学习指导,其基本特点是以教师为中心,以教科书为中心,以课堂教学为中心,学生只是教育教学实施过程的被动受体,而不是自己学习的主体,缺乏个性化,因材施教的效果不够理想。随着网络技术的发展,在网络环境下实施多元化教学模式,以学生为主体,以教师为主导,创造条件让学生主动地创造性地进行学习是推进高职教育创新的一个手段。学院现有实验设备组数少,课时紧张,有些学生在课堂上不能很好地理解消化知识,教师利用开放的网络环境,可将各种资料(如授课讲义、背景知识、课程信息等)以文件资料库的形式存放在网上,供学生直接网上阅览,进行自主学习,学生的学习活动将延伸到不受时空限制的网络环境。学院建立了网络实训室,为了充分利用实训设备,也为了学生课下实训方便,实训室开放了网络环境,某些实验可以通过WEB方式登录到实训室服务器进行操作。 7、考核方式改革 本课程考核目标是重点考核学生综合运用所学知识去解决实际问题的能力。我们废除了期末笔试考试,用形成性考核成绩作为期末总成绩,该形成性考核成绩包括学习过程评价+综合考试。考核中学习过程占了很大的比例,学习过程包括所有实训课的平均成绩、社会调查报告成绩、平时作业成绩;而综合考试包括实践技能操作考试和口试。 通过改革教学方法和考试方法,促使学生的个性和能力都得到了全面发展。我们在我院机电系、经济系和文法系多个专业开设了这门课,并对三届毕业生进行了跟踪调查,学生普遍认为符合市场需求,受到用人单位重视。用人单位反馈,学生不仅专业知识扎实,而且对于计算机维护和网络应用有一定的处理能力,解决了单位的一大难题。 相对来说,《计算机系统维护与网络应用》是一门新课。笔者认为不论高职高专院校还是本科院校,对于非计算机专业学生开设这门课都是有必要的。但课程内容设置是否恰当,课时分配是否合适,如何更好地安排实训课程,都有待于实践的检验和专家的进一步探讨。 计算机系统维护论文:机房及办公网络计算机系统维护的改进 摘要:现代生活中计算机越来越普及,对维护人员的要求也越来越高,难度也在不断加大,但是计算机主板为我们提供了PXE技术,却是一个非常方便实用的功能;维护计算机网络不可缺少的是病毒库管理,但是对于普通企事业单位及学校如何才能既省钱又省事地使用防毒、杀毒软件呢?本文讨论的方法措施可以解决这些问题。 关键词:PXE;GHOST;组播服务;虚拟机;漏洞修复 当今社会计算机的日益普及,许多企事业单位及学校等教育部门的计算机已经很多,甚至是每人一台或一个教室有几十台。这么多的计算机要想轻易地实现管理,不但要保障计算机操作系统的稳定运行,同时也要保障计算机不被病毒困扰,却也不是一件容易的事儿,尤其是许多单位计算机已都连成局域网和能上互联网,维护情况复杂及维护量之大,是许多单位都存在的问题。如何能更有效地利用网络,实现计算机系统维护呢? 现在计算机主板集成技术越来越高,主板上集成的功能也越来越丰富,尤其是集成声卡和网卡已经成为普及,主板制造商在集成网络芯片后,都将网络引导PXE也进行了软件固化,这给我们日后的管理及维护带来了诸多方便。我曾走访了许多单位计算机机房,但是发现许多的管理人员根本不知道或不会用主板的这部分功能。 其实许多的维护管理是可以不用我们机房管理人员自己介入的,就拿现在流行的克隆来说,一个使用计算机的人员,只要告诉他按哪几个键,三五分钟后就能将系统安装好,那他又何必找来管理员费九牛二虎之力去折腾计算机浪费那么多时间呢! 再者就是现在日益猖獗的计算机病毒,更是让许多管理维护人员忙得焦头烂额,苦不堪言,因为多台计算机在网络使用中通过局域网病毒传播是非常之快的。病毒库升级效率低和杀毒软件使用成本的增加,无疑是给企事业单位和学校加大了支出,那么如何才能实现很少的投入却能产生很大的功效呢? 下面分三部分来讨论如何进行网络计算机维护和管理: 一、 操作系统的维护――克隆 Norton GHOST在进行系统维护中的功劳是有口皆碑的。由于有了它,我们不用再为每台计算机分别安装系统。这套软件不单单是适用于Windows系统,同样也可用于BSD和LINUX操作系统,甚至有些UNIX系统也可以用。GHOST软件分为两部分,一部分是服务器端,一部分是客户端。 (一) PXE引导功能的实现 在作为管理功能的计算机上安装PXE服务端,具体软件可用超级一键网克,该软件集成了DHCP,只要进行相应的设置,符合您的局域网即可。 在这里,要注意DHCP服务器的地址采用本机的IP地址,不可以乱指派,如192.168.1.1,然后指明具体网络中有多少台计算机,建议不要设置的太大了。启动文件名不可以更改,因为这个软件启动后会具体生成启动文件内容,子网掩码用C类地址即可,最后一定要按保存按钮,将前面进行的设置值保存起来。 (二) 组播服务器的搭建与配置 安装完超级网克后,组播服务器已经安装到计算机上了,但是需要进行下一步的设置才可以正常工作。 如果下面的客户机比较多,可以先准备一台计算机,将所有的驱动都安装好,最后将高级电源管理功能关闭,再生成映像文件进行克隆(切记要关闭电源管理功能,否则不同种类和配置的计算机是无法进行引导的,安装时会出现计算机硬件不匹配而蓝屏)。 (三) 客户机的使用 在客户机上需要设置PXE功能,使其可使用。具体的设置一般在BIOS启动项高级特性引导顺序。对于笔记本或部分台式机,也可以在启动时按引导顺序切换键,将引导顺序选择为网络引导即可,启动后一小段时间就会出现中文菜单。 在这里需要注意的一点,自己要区别使用分区和全盘网克的不同,如果网络速度快的话,一个教室50台计算机,全部重新克隆一遍大约耗时5分钟左右,这样的速度估计即使是课间操的时间就足矣! (四) 虚拟机的使用 对于有些单位或学校,没有专门的服务器,就该使用虚拟机啦!何谓虚拟机?虚拟机是指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。 我们常用的是Vmware 和微软的Virtual Pc,在安装好其中任一款软件后,安装一套Windows XP ,然后按照第一至第三步骤进行即可。 二、 病毒防护 按现在的计算机病毒发展状况及计算机使用情况,计算机没有杀毒软件简直就没法使用!由于现在U盘的盛行和网络软件及邮箱的普及以及盛行,无孔不入的病毒更是猖狂到了巅峰,以前流行的冲击波、熊猫烧香等一类的破坏计算机系统的病毒和木马,使得使用计算机的人有时都有谈虎色变之一说。 可以用一套互联网杀毒软件,如金山毒霸杀毒套装(价格便宜,对国内病毒升级比较快,要优于其它国外的杀毒软件,也可以采用瑞星等其它软件),具体防毒杀毒的使用方法分二步: (一) 服务器端 在服务器端安装金山毒霸杀毒套装,并且激活自动升级功能,这样可以保障计算机的病毒库能得到及时升级,免除新病毒的困扰和破坏。 并且要设置金山毒霸升级用的病毒库文件夹update为共享文件夹。 (二) 客户机上的安装设置 在所有的客户机上也安装此套软件,“在线升级”处设置为“自定义升级模式”“从本地、局域网上升级” “浏览”找到共享文件夹并确定,同样在综合设置中的升级设置为实时升级。 这样设置后服务器和客户机可以同样进行实时升级,但是使用费用可以极大的节省。这样优秀的软件非常适用于学校类单位使用。 三、操作系统漏洞的及时补救 这项功能仍然要依赖于金山毒霸的金山清理专家。现在的新版金山毒霸已经集成了金山清理专家,其中的“漏洞修补”就是我们迫切需要的又省时又省力的修补功能。具体设置是在金山毒霸的综合设置中,打开主动漏洞修补功能。在使用这项功能时要区分一下:如果是普通漏洞,可以多个漏洞一齐来修补;如果遇到有些漏洞是独占资源型的,这种漏洞修补起来麻烦,需要一个一个进行修补,修补完之后要及时更新前文第一项中用到的映像文件,以免不必要的重复更新和重复劳动。 如果能够将这三部分功能完整地应用于现代机房及办公网络计算机的维护中,可以实现事半功倍的功效,不但能常时间保障计算机的稳定运行,也能解脱维护人员的劳动量及人员配比数量,同时也能很好地提高效率。 作者简介:云文在(1964- ),男,内蒙古包头人,内蒙古科技大学包头师范学院副教授。研究方向:概率统计、控制论。 计算机系统维护论文:计算机系统维护经验探讨 在信息技术的迅猛发展的今天,计算机产品、信息系统日新月异,然而在计算机的使用中,系统的维护显得至关重要,若不能很好的维护好计算机系统,计算机使用效率和使用会大大降低,因此,定期对计算机进行系统维护非常必要,本文通过对计算机维护中存在的问题进行分析,并针对计算机系统维护中所存在的问题提出了一些关于计算机系统维护的改进策略。 【关键词】计算机 系统维 护管理 1 计算机使用中常见问题 (1)计算机散热影响计算机的使用寿命。计算机温度过高,不但缩短了计算机机身的使用寿命,严重了甚至会将芯片等配件烧毁,影响计算机的使用。 (2)室内湿度过高,容易腐蚀计算机的线路板,使板卡老化。 (3)室内灰尘容易阻塞计算机的各种接口,使计算机无法正常工作。 (4)电压不稳对计算机电路和器件也能造成损伤,突然停电造成计算机内部数据的丢失,甚至导致计算机系统的各种故障。 (5)计算机使用温度过高或过低,都对计算机的正常使用造成影响。 (6)搬运或震动容易磨损磁盘。 (7)计算机病毒的入侵。 2 计算机系统维护的改善对策 (1)计算机主机的安放应该平稳,保留必要的工作空间,留出来用来放置磁盘、光盘等常用备品备件的地方以方便工作。在计算机不用的时候最好盖上防尘罩,预防灰尘对计算机的侵袭,但是千万不要忘记,在计算机正常使用的状况下,一定要将防尘罩拿下来,以保证计算机能很好地散热。 (2)假如计算机长时间不用,每个月也应当最好通电一二次,温度过高或过低,湿度太大的话,容易使计算机的板卡变形而产生接触不良等故障,使计算机无法正常工作。尤其是南方的梅雨季节更应当注意,保证计算机每个月最少要通电一次,每一次的通电时间应不少于两个小时,以免潮湿的天气使板卡变形。 (3)主板的日常维护。计算机的主板关系到计算机的性能,很多故障都是由于主板接触不良或主板损坏,为延长计算机的使用寿命,主板的维护非常重要。计算机主板维护主要以防尘和防潮为主,灰尘过多会导致主板与各部件接触不好,出现各种故障;如空气湿度太大的话,主板容易变形继而接触不良。因此将计算机放置在空气干燥,灰尘小的房间,避免计算机主板受潮,大大提高了计算机主板的使用性能。同时固定计算机主板的螺丝不能太紧,拧各个螺丝的力度要均匀,避免因螺丝拧过紧使主板产生的形变。 (4)CPU的日常维护。为延长CPU的使用寿命,我们要确保CPU在正常的频次下工作。因为超频工作会降低CPU使用寿命,因此尽量让CPU工作在额定频次下。同时作为计算机的一个重要的发热部件,CPU的散热问题也是值得关注的,如果CPU无法很好地散热,系统运行就会出现异常,机器就会出现故障,因此给CPU加上散热风扇是非常必要的。同时在计算机正常运行时尽量不要动CPU,在清洁完CPU安装时要一步到位,避免引起机器启动故障。 (5)内存条的日常维护。升级内存条的时候,尽量选择和以前品牌、外频相同的内存条,这样搭配使用在一定程度上能够避免了系统运行故障。 (6)显卡和声卡的日常维护。显卡的发热在计算机系统维护中也需要引起重视,可以将显卡带上一个散热风扇,并在日常使用过程中留意显卡风扇是否正常运转,是否有杂音,若发现问题,要及时换个新的显卡的散热扇,以延长显卡的寿命。而在插拔麦克风和音箱时,要关闭电源,不能带电操作,以免损坏其它配件。 (7)硬盘的日常维护。①避免硬盘读、写操作时断电。硬盘工作时转速高,在对磁盘读、写操作时,如果突然断电,磁头与盘片之间会产生猛烈磨擦,对硬盘损伤。因此在对计算机进行关机操作时,要确定机箱的硬盘指示灯是否亮着,若硬盘指示灯还在闪烁,说明硬盘的读、写操作还没有结束,因此这时不能关闭电源,当指示灯停止闪烁时,才可以关机。②硬盘的防灰防潮。为防止印刷电路板的表面以及主轴电机的内部吸附灰尘,影响硬盘的正常工作,硬盘的安装过程中,应将带有印刷电路板的背面朝下,尽量减少灰尘与电路板的接触空间;同时为防止空气潮湿所引起的绝缘电阻等电子组件无法稳定的工作,导致硬盘读、写操作时计算机出现产生数据等问题。因此,常进行室内通风,保持环境卫生整洁,尽量减少空气中的潮气和灰尘。③不要擅自打开硬盘盖。如硬盘出现物理故障时,不要擅自打开硬盘盖,若灰尘进入硬盘内,在磁头读、写操作时,灰尘会划伤盘片或磁头,如果实在需要开盖维修,也一定要送到专业维修计算机的地方,一定不能自行打开硬盘盖。④硬盘的防震。在硬盘工作时,磁头在盘片的外表浮动高度是几微米,当硬盘在读、写状态时,较大的震动可能引起磁头与盘片的撞击,致使硬盘的受损。因此,当计算机硬盘在读写操作时,尽量不要挪动计算机,同时硬盘在搬运过程中尽量用泡沫或海绵保护好,减少震动。⑤温度控制。硬盘的最佳使用温度为20-25℃,当硬盘在工作时会产生一定热量,如果温度过高,会导致硬盘电路元件无法正常使用,也影响着磁介质的精确度;如果温度过低,水蒸气凝结在集成电路元件上导致短路的发生。 (8)病毒的防治。①不接来历不明邮件,不上不了解的网站,不使用下载后未经杀毒的软件,关闭或删除不需要的软件。②定期下载安装补丁,使用复杂一些的密码。③病毒入侵文件后迅速隔离感染文件及计算机,必要时可即刻断网,防止感染扩散。④尽可能多了解病毒常识,便于能及时发现新病毒并及时采取措施。 3 结语 综上所述,作为计算机的使用者和管理者,当我们尽情享受资源丰富的网络带给人们的便捷的同时,是否也为计算机故障而烦恼,因此,为了计算机能够健康安全的运行,我们必须加强计算机系统的维护与管理。不但在硬件方面做好保养,系统的软件的良好运行同时离不开维护和管理,每一个计算机使用者都应该认真学习计算机系统维护经验,确保计算机时刻在安全健康环境正常运行。 作者单位 广东电网湛江雷州供电局 广东省雷州市524200 计算机系统维护论文:计算机系统维护教学改革的探讨 摘要:计算机系统维护是计算机专业的一门重要专业基础课,针对传统教学的弊端,结合我院项目化教学改革,探讨了计算机系统维护课程的教学内容、教学方法,考核方法的改革。 关键词:计算机系统维护 在信息技术高速发展的当今社会,计算机系统维护作为一门实用的技术,在现代社会发展中越来越显示出其重要性。计算机系统维护是高职计算机专业必开的一门计算机基础课,这门课程讲授的技术非常实用,内容紧密结合实际,深受学生的喜爱。然而由于计算机技术的高速发展,传统的教育理念显得过于陈旧,该课程的教学计划应该跟踪新技术的发展潮流,创造条件力求把计算机系统维护最新技术传递给学生,使学生一走上工作岗位就能适应社会的需求,独立的对计算机进行维护。笔者走上工作岗位以来一直从事该课程的教学,感触很深,结合我院目前正在进行的项目化教学改革,该文就该课程的改革进行探讨。 1 教学内容的整合 传统的教学手段对本课程的教学都是从计算机的内部结构讲起,讲授计算机的主要配件如CPU、内存、主板、硬盘等的性能、基本原理,然后对计算机主要部件出现的故障进行分析,进而告诉学生如何排除故障。接着讲授操作系统的一些知识,利用PPT给学生讲解操作系统的安装、驱动程序的安装、杀毒软件及常见工具软件的安装,部分学校对注册表、BIOS设置等进行介绍……,这样的安排教学内容,一方面使用传统的教材,知识更新较慢,一方面学生学习兴趣会逐渐削弱,使一门非常有活力的课程变的枯燥入味。 我院这门课程完全采用项目化实训教学形式,采取理论够用的原则,大部分时间留给学生动手练习。我们结合计算机系统维护的实际应用,将该课程分成三个大的项目: 1) 实验室机房的组建; 2) 计算机软硬件常见故障的分析与排除; 3) 常用办公设备的使用及维护。 当学生拿到该课程的实训项目书时,就对该课程产生了浓厚的学习兴趣。 在第一个项目中我们根据机房组建的实际情况,将该项目分成以下任务: 1) 利用计算机网络调查当前计算机主要配件的品牌、价格、性能等,每组学生在任务完成时需根据自己的调查,为实验室配置一台满足计算机教学需要、价格在4000元左右的电脑; 2) 独立对计算机整机进行拆装; 3) BIOS的设置; 4) 利用fdisk与pq进行硬盘分区; 5) 操作系统安装及优化; 6) 装机必备工具软件的使用; 7) 网线制作及网络连接。 第二个项目我们分成以下任务: 1) 硬盘数据的恢复; 2) 注册表的合理使用; 3) 个人电脑操作系统的备份及还原; 4) 机房大量电脑操作系统的还原; 5) 计算机维护及监测软件使用; 6) 利用主板检测卡分析、排除硬件故障。 第三个项目我们分成以下任务: 1) 打印机的使用、维护、故障排除; 2) 刻录机的使用、维护、故障排除; 3) 扫描仪的使用、维护、故障排除; 4) 汉王识别软件的使用。 2 教学方法的改革 很多院校都采用教室理论学习加平时实验室实验的手段,理论课时与实验课时比例为1:1,实际上该课程的很多理论知识对学生进行计算机系统的维护没有较大帮助,相反会给学生带来厌学心理,如:硬盘工作原理、扫描仪的工作原理等,对于职业教育,笔者认为,这些知识可以完全放弃,职业教育的原则是让学生能够非常熟练的对计算机进行维护,遇到故障能够在较短时间内进行排除。该课程可采用理论与实验1:3的课时分配,我院在教学过程中采用以下教学方法相结合的手段,取得了较好的效果。 1) 多媒体教室演示、实训室分组训练对一些学生难于独立操作的内容我们采用多媒体视频演示的的方法,如计算机的拆装,我们在互联网上找到多种目前主流计算机的拆装录像,形象的将拆装过程展示在学生面前,录像观看结束后,我们对一些重要知识采用幻灯片讲解的方式再度强化,如:主板跳线的安装、双硬盘的安装等。演示完后我们将学生带进拆装实训室,让每一个学生对计算机进行拆装练习。对于BIOS的设置、硬盘的分区我们采用教师边演示边讲解的方法,讲解完后我们布置练习任务让学生在系统维护实训室进行练习,根据不同的内容我们会留下一些内容让学生分组进行摸索,提高学生自主学习及团队合作的能力,如合并分区、拆分分区、BIOS的优化技巧等。 2) 电脑城及社会维护实践为了让学生更好、更快的解决实际问题,在实训期间,我们利用周末,联系好电脑城的十几家电脑公司,让学生在电脑城进行社会实践,解决实际问题,如:组装电脑、U盘维修、系统安装、故障维修等。除了组织学生到校外企业专业化的实训环境中进行岗位实践外,还可以鼓励或组织学生到社区进行维护维修实践活动,免费为居民维护维修电脑,让学生有意识接触各种各样的实际问题。让学生收集在维护维修实践中遇到的问题,进行探讨,找出解决问题的方法。在实践中学习技术,进一步提高学生独立解决实际问题的能力。 3 考核方式的改革 实训课程的考核一直是大家困惑的话题,利用传统的试卷做题肯定不行,本课程考试属于技能型考核,因此我们采用操作性考试,项目化考核手段。如:第一个项目的考核我们给每组学生一台电脑,让学生在规定的时间内完成计算机的拆装、分区、系统安装、网络连接等。在第二个项目的考核中我们采用预设故障让学生在指定时间内排除。第三个项目我们让每组学生走上讲台给大家讲解办公设备的使用注意事项及维护措施,然后让学生和老师来共同为他们的表现打分。从考核效果来看,学生非常喜欢这种考试方式,学生反映这远比笔试要好。结束语计算机系统维护是一门非常有活力的课程,这门课程学习的好坏对计算机系学生后续课程的学习以及工作起到非常重要的作用,如何结合计算机技术发展的最新动态,让学生在最短的时间内达到较好的教学效果是摆在我们面前的一个难题。目前全国上下高职院校都在搞课程教学改革,我院也毫不松懈,围绕国家对职业教育发展的最新要求展开紧张、细致的学习,对传统的教学内容、教学方法、考核形式进行了较大的改革,取得了初步的效果。 总之,PC技术发展一日千里,产品更新换代快,如何在计算机系统维护教学中,将传统的"静态"教学模式与PC新产品、新技术的"动态"进行充分、合理地联系,值得进一步思考。 计算机系统维护论文:浅谈高校电子阅览室计算机系统维护 摘要:电子信息资源在高校中的重要性越来越高,高校电子阅览室的计算机系统维护也日益重要。本文结合实践,介绍一些电子阅览室计算机软、硬件系统维护及系统安全方面的问题。 关键词:电子阅览室;维护;系统;安全 高校电子阅览室是读者获取电子信息资源的一个重要平台,它集计算机技术、网络技术、通信技术于一体,为读者提供电子文献检索和阅读、网络信息服务、馆藏信息与参考咨询服务等。随着数字化、信息化的大力发展,由于资源更新速度快、智能化检索等特点,越来越多的读者到电子阅览室检索和阅览信息,电子阅览室在高校图书馆的作用越来越重要。随之而来,高效维护电子阅览室计算机系统,使之能安全、方便为读者服务,便成为一个亟待解决的问题。 一、硬件系统维护 电子阅览室的硬件设备包括交换机、路由器、服务器及普通工作机。一般来说电子阅览室用的交换机无需配置,只要将网线做好标记,直接插入就可正常使用。电子阅览室的路由器需要设置,其中要注意两个方面的情况。第一,设置IP/MAC地址绑定,防止ARP攻击和欺骗,保护系统安全【1】。第二,关闭路由器DHCP服务器,不使用局域网自动分配IP,方便阅览室对工作机的管理。路由器的其他配置可按照实际情况根据配置规则具体实施。路由器配置完成后,测试成功,将路由器放在一个良好的工作环境,注意防潮、防尘、防过热,避免撞击和震荡,防止数据丢失和设备损坏。 电子阅览室服务器维护是硬件维护的重点。服务器数据库是图书馆的优秀数据,不容出错,一旦出现数据丢失或服务器停止工作,将对图书馆造成重大损失,影响也会极其严重,服务器维护的重要性不言自明。电子阅览室的服务器硬件维护主要是服务器配置升级,为支持多芯的主板增加CPU、内存硬盘扩容、添加千兆光口网卡、安装SCSI卡提高数据读写速度、安装RAID卡以增强数据容错能力等。另外,有些服务器部件如电源和风扇由于长时间不间断运转,也可能出现老化或故障现象,应及时发现及时对其进行更换。服务器防尘也是维护的一个重要部分,很多服务器故障都是尘土引起的,一般来说每个月都应打开服务器机箱清除一次灰尘。另外,服务器工作时会产生大量的热量,过热的环境影响服务器正常运行,应注意观察机房空调的工作状态,确保服务器工作在适宜的环境温度。 电子阅览室的工作机,是维持电子阅览室正常运行的基础【2】。阅览室工作机的维护主要是对易耗品的维护,经常清理显示器、鼠标、键盘机箱外壳上的灰尘,检查耳机使用情况,每天检查工作机运行情况,对有故障的设备即时维修。由于出入电子阅览室读者众多,而计算机采用风冷散热,电脑长时间工作后,灰尘会在机箱内大量聚集,影响散热造成主机故障,应定期对其进行除尘维护。 二、软件系统维护 电子阅览室软件系统包括工作机操作系统、管理系统、还原系统。 电子阅览室工作机操作系统同大多数普通计算机操作系统一样,用保护卡为系统分区,对于工作机,将硬盘分成2个区:C盘、D盘,C盘安装所有系统软件与应用软件启动时自动还原,保证系统与应用软件正常运行;D盘供读者使用,定期清除。系统安装的是WindowsXPpack3并安装相应的驱动程序,安装安全卫士360最新版并修复所有的系统漏洞、安装最新的杀毒软件、防火墙。不同的是要更改注册表、组策略,设置一些规则以利于日常工作管理,减少系统漏洞,提高系统安全性。如关闭网络文件和打印机共享,禁用Automatic Updates、Fax Service、Telnet等服务[3]。根据实际情况,阅览室工作机操作系统应安装一些常用软件,如Microsoft Office、Photoshop、FlashMax2004、VB、VF等;还要有各大数据库阅读器,如超星阅读器Ssreader4.0、中国知网阅读器CAJViewer7.0等,以便读者阅读文献时需要。阅览室管理系统用于管理、监控阅览室客户端工作机,以便管理员发现问题,及时处理,管理系统很少需要维护。阅览室还原系统是阅览室计算机系统安全的重要组成部分,为避免工作机遭受病毒感染系统崩溃,提高整个阅览室计算机系统安全性能发挥着重要作用。 三、系统安全 电子阅览室计算机系统维护重点是系统安全性能维护,系统安全也是软硬件维护的目的。计算机网络系统是一个开放的系统,它是同时提供多程序、多数据流向和各种数据业务的服务,系统中的数据受到保护,不受偶然的或者恶意的原因而遭到破坏、更改、泄露,系统连续可靠正常地运行,网络服务不中断,这些都是阅览室计算机系统维护需要认真研究的问题。 (一)安全设置。将安全性等级设定到“中”或“高”,禁用注册表编辑工具regedit.exe,尽量删除Debug、Attrib命令,避免被修改CMOS参数。利用NetshareC$/delete命令删除没用的默认共享,把“MicroSoft网络的文件和打印机共享”取消,并在WINS面板中NetBIOS设置选中“禁用TCP/IP上的NETBIOS设置”,在服务中禁用“远程访问注册表”“TCP/IPNetBIOSHelper”,禁止用户更改“我的文档”路径,禁止更改主页设置等,还可以利用注册表和组策略进行更多的控制,但要慎重考虑,设置太死会造成某些软件无法正常使用。对于某些有远程控制的程序,为了避免漏洞遭黑客攻击先不要安装[4]。 (二)做好病毒防御。网络病毒是阅览室计算机病毒的最主要来源,阅览室的工作机都装有还原系统,大多数的病毒感染还原系统都可以还原,保护系统不受破坏,采用冰点还原和360还原系统保护器同时使用,可以有效防病毒对系统的穿透,提高系统安全性。阅览室病毒感染另一个途径是通过读者自带存储设备传播,U盘作为目前使用最广泛、移动频率最高的存储设备,却成为阅览室计算机病毒寄生和传播的主要媒介。U盘病毒都会运用到系统的自动播放功能,当双击打开磁盘时,就会激活并运行病毒,而系统默认自动播放功能都是打开的,这样一来,当U盘插入电脑时就会自动打开U盘内的内容,这样虽然方便了读者操作,却也构成病毒传播的主要手段。可以通过以下操作关闭系统的自动播放功能:开始- 运行,输入下面的命令:gpedit.msc用户配置- 管理模板- 系统- 关闭自动播放- 启用。关闭了系统自动播放功能,提醒读者在使用U盘前进行杀毒,有效防止了病毒在阅览室大范围感染。U盘病毒查杀可以使用USBCleaner6.0和USBKiller2.3,这两种工具免费使用,而且相当实用,在相关网站可以下载使用。 (三)系统备份。这是计算机系统的最后防线,用来对系统遭受攻击之后进行系统恢复。阅览室系统备份主要包括工作机系统备份和数据库备份。工作机系统备份在工作机装完操作系统及各种驱动后,将常用的软件如杀毒软件、媒体播放软件、office办公软件等安装到系统磁盘,升级操作系统和常用软件的各种更新补丁,优化系统,清理系统垃圾,使用Ghost或其他备份工具做一个系统镜像文件,以便在系统遭遇不可恢复损坏时使用镜像系统。我校阅览室使用超级一键网克对阅览室工作机进行系统备份和恢复,该软件是图形化界面,全中文显示,自动化程度极高,操作十分简单,非常适用于学校电子阅览室的系统管理。阅览室数据库是阅览室的中心数据,每天的数据库备份工作必不可少,高校电子阅览室根据自己的实际情况使用专业的备份软件,建议每小时做一次事务日志备份,每四小时做一次差异备份,每天做一次完全备份,以保障数据损坏时能够最大限度的减少损失。 四、结束语 电子阅览室计算机系统维护是一个较复杂的工作,必须把各种计算机技术和科学合理的管理融合起来,才能处理日常工作中出现的各种问题。面对日益复杂的信息技术变革,需要阅览室管理员提高自己的知识水平,积极面对各种困难,不断学习,不断探索,在实践中总结经验,才能使电子阅览室计算机系统保持高效、安全的运行,为读者提供舒适、便捷的文献检索与阅览环境。 [作者简介]成定荣(1962-),男,祖籍安康,大学本科,工程师,现就职于西安医学院。
科研项目管理论文:信息化核科研项目管理论文 一、核科研项目管理内容及信息化建设重点 1一般科研项目管理内容 一般意义上,项目管理是指从项目立项到项目计划、项目实施、项目监控、项目收尾、项目评估等的全生命周期管理。项目管理涉及的知识体系中包含九大管理领域,主体领域是范围管理、时间管理、费用管理、质量管理,4个辅助领域为:人力资源管理、沟通管理、风险管理、采购管理,还有一项综合管理即整体管理,也叫计划管理。科研项目作为一类特殊项目,在项目的生命周期及项目管理内容方面有其自身的特点。科研项目管理包括项目申请、立项论证、组织实施、检查评估、验收鉴定、成果申报、科技推广、档案入卷的全程管理。科研院所项目管理涉及领导层、管理层、课题负责人、科研专业人员以及外部专家或第三方机构,各类参与者在项目全生命周期中分别承担不同的职责。 2核科研项目管理特征分析 核科研项目管理在管理领域基本框架之外,还应突出强调4个方面。 2.1创新管理 创新是对科研项目产出物的要求之一,这种创新既包括发现或发明获得的成果,又包括成果的应用推广。 2.2知识管理 科研项目的成果是知识产品,科研项目的群体是知识密集型人才,因此科研管理理念变革、科研研究过程、科研能力提升、以及科研产品管理都属于知识管理的范畴。 2.3不确定性和风险管理 在科研项目管理过程中,由于研究过程及研究成果中存在着各种不确定性,导致科研项目管控难度很大,较一般工程管理而言在进度、成本、质量等方面具有更大的风险。 2.4安全保密管理 科研工作一般是行业中先进知识成果的密集领域,由于核行业本身的敏感性以及对安全的高度重视,决定了安全、保密管理在核科研项目管理领域具有极为重要的地位,这一特征是核科研项目管理与一般科研项目管理的主要特征。由于科研项目管理在知识领域的特殊性、不确定性和风险因素的增多、科研项目的可交付成果是知识产品以及核科研安全保密特殊要求等特征,导致一般项目管理的时间、费用、质量的管理目标,不能成功地控制和解决核行业基础科研项目管理中由于技术和知识本身的变化带来的新情况。因此,在进度、费用、技术创新、风险管理、安全保密等方面对核科研项目管理过程提出了不同于一般工程项目的更高要求。 3核科研项目管理信息化建设 重点结合核科研项目管理的特征分析,在信息化建设中,应着重考虑以下方面:(1)计划进度管理:由于存在诸多不确定性因素,应加强对时间进度的严格控制,要求管理层制订详细的项目计划、严格执行计划并能够及时了解项目进展情况。(2)知识管理:核科研项目是一项知识密集型活动,课题专家及科研人员应最先了解并跟踪相关领域最先进的知识成果,并在此基础上进行突破;此外,过去的问题和经验也应作为一种知识资源进行管理和共享。(3)成果鉴定与评价:科研项目成果检验是一项专业性很强的工作,要通过同行专家评审及第三方机构科研查新工作,为项目的新颖性及科研水平提供权威、客观的说明和论证。(4)安全保密:核科研项目与一般科研项目相比,对安全保密的要求更为严格,在信息化过程中应充分考虑该方面需求,为科研工作提供安全保障。(5)针对科研项目过程中存在的各种风险因素,应加强对项目的风险管理,包括风险识别、分析、处理、跟踪、记录以及风险模拟、预警、预测等,从而有效降低/规避项目风险。(6)应当为科研院所领导层及时提供所需的项目相关信息,用于辅助领导层决策。 二、信息化在核科研项目管理中的应用 1总体框架核行业科研管理 框架应以项目中心为优秀管理目标,结合PMP项目管理的精髓,围绕核科研项目特征突出关键需求点,为各类用户提供更为规范化、科学化、精细化的引导和控制,为核行业科研院所真正实现清晰化的项目管理提供强大支撑。表现层:直接面向科研用户,包括内部科研决策/管理/专业人员以及外部专家/第三方机构用户。通过表现层规范信息化应用入口,对内外用户提供服务。应用层:按照应用模块灵活配置,各应用模块独立进行分工协作,具有很强的扩展性。接收客户来自表现层的请求,在应用层这里进行处理。应用层具有分布式的结构设计。支撑层:也是逻辑事务层,各种业务应用逻辑都包含在支撑层模块中,采用组件技术进行开发,每个应用组件的运行、策略、事务处理在应用服务器上,相互独立,具有很好的可移植性。数据层:主要包括大型关系型数据库及其所存储管理的企业业务数据。这些数据来自各个业务管理系统,通过一定的逻辑模式和权限许可,有关用户调阅或者组合分析,形成业务管理或者管理决策信息。 2应用层功能划分 按照科研项目管理涉及人员的分类,将总体框架的应用层功能划分为3层,即:决策层、管理层、执行层。 2.1决策层应用 主要包括:报表查询、风险分析、综合性分析,由科研院所领导决策层使用。(1)报表查询:为领导层了解项目执行情况提供各类报表,使领导层从整体、宏观的角度了解项目情况,辅助决策;(2)风险分析:对项目风险进行智能化分析、模拟、预测,为如何规避/降低风险的决策提供支持;(3)综合性分析:通过数据转换、多维分析/联机分析处理(OLAP)和数据挖掘(DM)等技术,为领导层提供包含与项目、合同、财务等有关的深层次、综合性信息。 2.2管理层应用 主要包括:计划管理、进度控制、成本管理、质量管理、安全保密、人力管理、采购管理、风险控制、项目评价、科研查新、业务流程、文档管理等,主要由科研项目管理层人员使用。(1)计划管理:科研项目计划管理包括的主要内容有:估算整个项目的工期;制订项目工期计划;对项目活动顺序、项目活动工期和项目活动所需资源进行分析,并根据分析制订工期进度计划。(2)进度控制:科研项目进度控制跟踪各项任务完成情况,根据项目工期计划进行进度分析,识别可能或已经影响进度的任务或因素,采取必要措施,进行进度控制。(3)成本管理:项目成本管理,是为保障项目实际发生的成本不超过项目预算而开展的项目资源计划、项目成本估算、项目预算编制和项目预算控制等方面的管理。(4)质量管理:科研项目的特点决定了科研项目的质量目标很难完全用量化的方法控制,只能是定性和定量方法的结合。项目质量管理包括两个方面的内容:其一是项目工作质量的管理,其二是项目产生物的质量管理。(5)安全保密:作为核行业科研项目管理的特征之一,包括了对安全保密相关的人员、设备/介质、文档资料、制度规范、网络等的保密管理。(6)人力管理:包含人员档案、培训管理、病事假管理、电脑考勤、绩效考评、薪资计算、出差外出、人员任务管理以及相关报表。(7)采购管理:项目采购管理是指为保障项目顺利进行而进行的物资需求计划、物资采购、物资管理等活动。(8)风险控制:由于科研项目存在大量的不确定性,因此风险控制是科研项目管理过程中极为重要的一环。包括科研项目风险的识别、分析、处理、跟踪、记录等过程。(9)项目评价:该功能由参与评审的外部专家使用。这里的项目评价指对科研成果的评价,即对科研项目成果的学术水平或重要性进行评价。由于科学研究的“质量”这个概念非常复杂,难以用完全量化的方法进行评价,因此需要结合定性的同行专家评审法和定量的指标评价法来进行。包括同行专家信息管理、评价准备、评价过程管理、评价结果记录等。(10)科研查新:是指具有查新业务资质的查新机构根据查新委托人提供的需要查证其新颖性的科学技术内容,根据《科技查新规范》进行操作,并作出结论(查新报告)的过程。包括科研查新机构信息管理、查新结果及报告管理等内容。(11)业务流程:是指贯穿整个科研项目管理证明周期的以流程方式执行的各项工作,包括:从项目申报、项目立项到项目评估收尾的各项审批流程。(12)文档管理:项目过程中产生的Word、Excel、Pdf、图片等各类文档,都可以按照项目的关系,分门别类地进行归档,并执行相应的文档授权管理。 2.3执行层应用 主要包括:知识管理、问题管理、业务流程、文档管理等,由科研项目组的科研专业人员使用。业务流程与文档管理两项功能与管理层相同。(1)知识管理:科研项目,无论其产品还是参与项目的工作人员都具有知识密集型的特点,因此对于知识的管理与共享有很高的需求。知识管理包括:科研成果管理、论文论著管理、专利管理、商标管理、获奖信息管理、著作权管理、域名管理。(2)问题管理:科研工作的知识性决定了参与科研项目的人员之间需要进行频繁的知识/经验交流与分享,通过共享这些问题处理经验,可以在最短时间内解决问题,并将问题处理经验转化为单位的知识库管理,包括问题、问题回答、问题统计与查询等。 三、小结 实施信息化是实现核行业科研院所项目管理创新的优秀支撑技术和手段。信息化建设是一项复杂的系统性工程,在实施过程中应避免孤立,要结合核科研院所的组织、过程、资源及人员大环境,从组织的管理信息化建设目标及整体发展战略出发。同时,应充分重视和做好核科研院所项目管理制度和管理模式的匹配工作,信息化依赖于管理又助力于管理。没有相应的内部管理制度及业务流程的支撑,信息化注定只是华而不实。只有在信息化与管理两方面找到最佳契合点,才能发挥信息化的最大效益,从而不断提升我国核行业科研项目管理水平。 作者:张哲单位:中国原子能科学研究院 科研项目管理论文:加强科研项目管理论文 1、现阶段科研项目管理中存在的主要问题 1.1科研管理观念滞后 科研管理在推进整体科研发展水平中的具有极大的意义和作用,然而,在现阶段科研项目管理中,其意义和作用被长期忽视。表现在管理方式上,用管理行政的方式管理学术人员,服务观念不强,重视技术的开发、创新与应用,轻视管理科研项目中的作用;重视科研技术人员的培养和提升,忽视管理人员作用和发展。 1.2科研项目管理体制落后 在申报立项阶段,科研人员撰写的项目申请书质量不高,而科研管理人员不能很好的指导科研人员进行项目选题和立项,导致项目申报成功率低。在项目实施阶段,项目实施过程中管理人员监管力度不够,不能保证项目的顺利实施。在项目验收阶段,缺乏一套完善的验收制度,采用的仍是一种简单的“量化评价”,侧重的是较直观的量的评定,而较为抽象的质的方面则没有提出要求或者虽有要求却难以贯彻,不利于验收工作的顺利实施。 2、提升科研管理水平的对策和措施 2.1以科研管理制度化为基础,重视项目管理规范化 科研项目管理一般可以划分为项目的前期管理、中期管理和后期管理,在实际工作中,为了能够使项目能够顺利的立项,科研单位对项目的立项和论证过程往往非常重视,投入大量的人力、财力、物力,一旦项目正式立项后,其组织实施和验收鉴定、成果推广等工作的重视程度便有所下降。因此,科研项目管理工作必须加强项目中期、项目后期的管理管座,制定相应的管理措施,实现项目的前期管理、中期管理、后期管理的有机融合,促进科研管理工作的科学化、规范化。作为专业技术职务评定、考核晋升的指标之一。从管理模式上,摒弃传统的行政管理模式,推行科学化、规范化管理,摒弃静态管理,推行动态管理。在项目前期,做到人员、计划、组织和经费“四落实”,按SMART和5W2H原则确定科研工作计划,计划的内容描述具体可执行,完成时间节点清楚,时间精确度与所控制的时段匹配,责任主体明确,目标符合SMART原则,交付物是具体实体,即目标必须具体、可度量、可实现、现实性、有时限。复杂或长周期工作计划必须设立里程碑,有效地分解目标,分解后的目标是一个完整的小项目或有明确的主题或交付。将科研计划以管理工作任务书的形式下达到责任人、考核人,使之明确时间节点和完成标志,责任人对所承担工作任务进行二次分解。落实责任,狠抓到岗到人。做到全员参与,责任到人,通过层层签订责任状,确保体系建设责任落实到人;通过每一个工作流程,设置流程终结自评、考核、自检程序,分段落实责任到人。在项目中期,对项目进展的各个环节实行项目跟踪,强化动态管理,及时发现问题,解决问题。计划的执行要有反馈和检查作为沟通和过程监督手段,以确保工作结果和最终目标的实现,在项目管理活动实施过程中对于阶段性事项进行沟通和汇报当前进展状况的双向互动,同时对科研管理活动或各项工作的开展落实情况进行监督,确保任务完成和目标实现,或及时进行调整,为考核提供依据。 2.2以控制标准为工作重点,重视项目管理标准化 科研项目管理要实现全程的过程管理和目标管理,必须重视项目管理的控制标准。控制标准是指反映或衡量管理活动预期稳定状态的水平或尺度。标准是界定或标示这种预期状态属性或特征的指标。控制标准作为控制依据,控制标准可借助量化指标等方式测量,可对控制活动进行考核,要求注重科学性和可行性。在对科研管理的监测中,要具有时间性和准确性,这种监测考核要定量化、全面、准确、公正,尽可能利用一些可直接计量的指标进行衡量,所涉及的内容必须能完整反映受控制系统实际状态考核方法能正确衡量出实际状况。通过全面过程控制、预防为主、持续改进、制度化管理、自我管理,从传统管理、粗放管理向质量管理、精益管理过渡。将科研项目管理过程展开成具体的管理职能及其活动,并阐明每一项管理活动的程序,对每一项活动的目的、内容、控制和检查评价的方法、责任、权限、依据、所需的资源、人员等做出规定。 2.3以科研管理观念工作目标,重视项目管理信息化 在科研管理中,普遍采用科研项目管理系统(RPMS),它以项目中心为优秀管理目标,为科研团队提供更为规范化、科学化、精细化引导和控制,为科研单位合理利用资源、应对内外部变化、达成理想目标提供高效、全面、精细的管理思路和管理方法,结合甘特图及流程平台完成项目启动、计划、执行、控制、结项等过程。 3、结语 总之,建立合理完善的考核体系,推进项目管理的规范化、标准化、信息化,树立现代化的管理理念和创新意识,增强科研管理能力和业务水平制定行之有效的激励机制,促进科研管理工作创新。 作者:孙笑航单位:中航工业沈阳飞机设计研究所 科研项目管理论文:重大科研项目管理论文 1重大科技项目的基本问题 重大科研项目往往对于参与人员要求苛刻,科研种类数目繁多,并且耗资巨大,相对于中小型项目,规模大、耗资大是重大科技项目的一个显著特征。因此,在重大科研项目实施过程中实行责任明确的规范管理,建立咨询、决策、实施、监督相互独立、相互制约的管理机制是十分必要的。重大科技项目的内部构成,应是各子课题之间实现有机联系、相互促进的整体性项目。 1.1重大科技项目规模偏大 在我国重大的科研项目往往投入颇多。国家对于急需的科研战略方向上采取高成本的投入,也基于这个原因,计算投入产出比的时候,这类的大规模的“重大科研项目”背后却往往显得薄弱,给人一种雷声大雨点小的感觉。而且往往这样的项目,在管理上并没有做到公开透明,对于项目中各个方面的支出并没有与经费上的细节一一对应。 1.2跨专业跨学科重大科研项目多 科技需要创新,科研人员需要跳出本专业,寻求新的视角来实现科技工作的突破。因此,重大科研项目寻找一种多学科交叉的形式来整合资源。这种模式原本无可厚非,但是,不注意科学规律,一味的强调学科的交叉,反而会浪费资源及科研人员的精力。 1.3重大科研项目组织管理的复杂 重大科研项目的管理与项目组织和实施中的各个细节有着充分的联系。在管理中,需要一系列的规定、规范、准则和程序,使得项目中各个区域能够有条不紊的进行,这是一个复杂的社会系统工程。政府部门科技主管部门需要在政策及管理流程上对科研单位在资金有效地配置积极支持。 2重大科技项目管理模式与对策 鉴于重大科研项目的基本特征以及在实施过程中明确存在的问题,现行的管理有必要进行深化改革,建立对于重大科研项目全过程的控制,形成多种手段综合协调过程中的各个细节,以提高重大科研项目的管理效率。 2.1实施过程规范管理 根据科研项目经费管理的规定,虽然科研项目有总承担责任方,但是合作单位和外部协助部门的研究经费确实事先确定下来的,并且在过程前后直接拨给各单位,总承担责任方其实并没有硬性的管理手段。因此在研究经费分散使用的条件下,项目在一定研究情况、一定特定时段集中研究力量和部分资源、经费组织研究成果的凝练是完全有必要的,这对于解决国家紧缺的实验成果和在短时间内使研究成果利益最大化有着直接有效的影响。 2.2实施过程统筹管理 统筹管理是重大科研项目管理中一种重要的方式,立项前,部门要对项目总体实施方案进行细致的论证和审查,待通过后才可以签订项目合同,给予经费。总体实施方案和项目合同是检查、验收和绩效评估的重要依据。项目实施方案和合同中应具体介绍项目经费的预算,和方案具体的实施办法,并且在项目实施中期应该建立重大科研项目报告和汇总,为负责单位审核和验收提供一些数据上的支持和对于此项目的前景给出更为确定的预测。并且在项目过程实施中应该对于项目实施人员的信用情况进行恰当的调查,并作为其参与各级各类科技计划活动的重要依据。 2.3实施风险预测管理 重大科研项目在本质上决定了它与一般的科研项目有着天壤之别,因此项目必须采取一体化的风险管理,对于其在实施过程中全方面的风险进行分析、预测,建立明确的风险指标,要求实施单位根据管理经验识别项目中潜在的风险和产生因素,并对这些风险进行量化,制定应对方案。在签订项目合同时,也应对重要风险进行量化和标定,保留附加条款使可预和不可预的风险进行明确的规定,做到规避和限定,提高整体效益。在实施过程中,应建立预警机制,提高实施人员对于风险的认识和防范意识,做到对风险的严密监控,对于项目过程中的重大事项,有关负责人应积极向科技主管部门报告。 2.4加强成果社会化评估评价 重大科研项目成果应引入社会化评估,使得成果公开化,接受社会监督,接受第三方对于项目过程和成果的评估评价,形成内部自律和外部监督的管理体制。同时,在项目成果得出后,应积极向现实生产力转化,保证国家科研精力投入的利益,提高成果价值。4结束语重大科研项目必须在系统化的管理方式下严密进行,这需要所有的实施人员在工作上严谨,细致,一丝不苟,也需要国家在体制上,政策上给予大力的扶持。重大科研项目必须深入社会生活,决不能浅尝辄止,并且其成果的终极目的是使其尽快向生产力转化,只有科研成果现实化、产业化,科研工作者的努力才算是真正意义上的得到认可。 作者:池颖 温庆波 朱峰 单位:吉林大学 科研项目管理论文:管理审计科研项目管理论文 一、管理部门协同不够 管理部门往往局限于职责分工,各管一块,“自扫门前雪”,缺乏有效的沟通协调,信息不对称、不共享,“信息孤岛”现象较严重。因为科研管理部门不了解经费管理,财务部门不熟悉项目管理,资产管理部门不掌握项目的资产状况,各自为政的管理模式,导致项目管理、经费管理和资产管理相脱节,造成了管理上的“空白点”。科研管理部门主要负责项目申报、立项、实施、结题验收及成果管理等,对科研经费的合理使用缺乏监督。财务部门主要负责经费的日常核算,不了解项目的运行情况,还是停留在简单的会计处理层面。资产管理部门主要负责单位资产的实物管理,但科研用仪器设备大多由项目组自行保管使用,资产管理部门往往对科研资产家底不清、情况不明,难以审核购置科研设备的必要性,难以防止科研设备重复购置,难以实现科研设备的充分共享,更难以按照国家政策要求实现重大科研设备对社会开放。 二、科研项目审计存在的问题 (一)审计滞后,未充分发挥监督职能 目前,科研项目审计以事后审计为主,即在项目结题验收时,对经费的预算执行情况进行决算审计,基本不参与项目过程监管。由于介入滞后,审计没有充分发挥“事前控制”、“事中监督”的职能和风险防范作用,无法及时发现科研项目管理和经费使用中存在的风险和漏洞,提出相应的解决办法,保证科研经费的合规高效使用。有些问题已形成既定事实,造成了无法挽回的损失和浪费。 (二)审计范围狭窄,审计方式单一 在审计范围上,科研项目审计侧重经费财务收支审计,主要审查经费支出的真实性和合规性,不重视科研管理的内部控制评价和经费使用效益监督。在审计方式上,主要采用账项基础的审计模式,对项目申报、预算编制、项目实施等环节监督不到位,对经费支出的相关性、合理性关注度不够。由于审计范围狭窄,不够全面,面对科研项目运行中遇到的新情况、新问题,审计部门在监管方式和监管手段上存在薄弱环节,审计监督职能弱化。 (三)审计深度不够,审计流于形式 科研机构的审计人员主要来自财务、审计等专业,知识结构相对单一,缺乏科研项目相关专业知识,对科研管理的专业判断不足,影响了科研项目审计的权威性。审计深度不够,主要还是停留在经费收支层面的检查,发现的问题主要集中在经费支出合规性、会计核算规范性等政策性、技术性层面,在管理层面对科研管理中存在的问题和风险分析不够,难以形成针对性强的管理建议书,难以通过审计推动科研管理上层次、上水平。 三、科研项目审计新模式 (一)推进审计转型,提升审计层次 内部审计是单位管理与控制的关键环节,在职能上应该兼具管理和服务的双重属性,是两者的统一体。推进审计转型,就是要在开展科研经费财务收支审计的基础上开展管理审计,从传统的“查错防弊”转向为内部管理服务,从内部检查和监督向分析和评价方面转变,把审计与服务融为一体,寓审计于服务之中。提升审计层次,就是要在审计工作模式上将审计关口前移,推动审计范围由事后向事前、事中延伸,构建事前预防、事中管控和事后监督相结合的全过程跟踪审计模式。 (二)创新审计工作,优化审计程序 管理审计是现代审计一种新的审计类别,是对经济管理行为进行监督、检查及评价并深入剖析的一种活动。就科研项目审计而言,创新审计工作,重点是要落实管理审计理念,运用审计调查、审计分析、业务核对、控制测试、内控评价和风险评估等技术提高审计效能,通过审计监督与管理评价促使科研项目管理沿着健康和增加价值的方向运行。优化审计程序就是要分阶段有序开展管理审计:在审前调查阶段,认真研究梳理现行科研管理制度,分类总结归纳,绘制管理业务流程图,综合考虑科研项目管理控制关键点编制审计方案;在审计实施阶段,注重加强过程把控,采取与科研人员访谈和审计调查相结合的方式,重点检查科研管理流程执行情况及管理部门的履责情况,对科研业务总体管理水平进行客观评价;在审计报告阶段,全面复核审计结果,严把质量关,切实做到内容完整、事实清楚、定性准确、评价恰当、建议可行。 (三)推动内控完善,发挥监督服务新职能 内部控制是科研机构内部约束机制的主要内容,对于保障运转、防范风险、提高效益具有重要意义。内部控制体系不应一成不变,应随着社会的发展和控制环境的变化而与时俱进地改变,应随着人们对内部控制规律的深入了解而不断完善。在科研项目管理开展之初开展科研项目管理审计,有助于构建必要的内部控制体系;此后坚持开展科研项目管理审计,对现有内部控制进行评价,有助于及时发现问题并加以改进,使其趋于健全有效。因此,内部审计部门要积极主动将审计监督融入科研管理体系,以防范管理风险为目的,以完善内部控制为抓手,对科研管理内部控制设计与运行的有效性进行审查和评价,从完善规章制度、优化业务流程、堵塞管理漏洞等角度,提出切实可行的改进措施及优化建议。 (四)加强协同监督,打造“大监督”格局 加强科研管理、财务、审计等部门之间的沟通合作,共同梳理业务流程,共同查找风险点,共同商议风险防控举措,共同完善内部控制制度,形成有效的协同监督机制,对科研项目进行全方位、全过程的管理。科研管理部门充分发挥项目管理职能,从预算编制开始,充分考虑预算可执行、可操作性,建立各部门共同参与的预算编制审核制度。财务部门发挥经费管理职能,加强对项目经费的动态管理,严格项目合同、项目预算的审核,重点关注经费支出的相关性、经济合理性以及预算的执行情况。审计部门发挥管理服务职能,加强对科研经费的使用过程的监督检查,实现对科研项目各阶段全过程的有力管控。通过建立管理部门的联动管理机制,可以进行有效的协同监督,形成科研项目的闭环管理,避免“管理空白点”和“监督盲点”。 作者:李文彦 单位:中国电力科学研究院 科研项目管理论文:高校科研项目管理论文 一、高校科研项目管理内容 (一)立项审批 科研项目的立项管理是项目管理的优秀,立项程序如下:首先,二级院系对本单位科研项目进行汇总后提交校科研处,科研处作为科研管理单位组织评审科研项目、提出改进建议,并进行仔细筛选;然后,通过评审的项目根据专家意见修改后,进行项目的立项或向上级管理部门推荐立项;最后,单位收到立项批文后与项目负责人签订项目合同。项目评审主要根据项目创新性、可行性、合理性、社会研究价值等原则,综合课题是否具有针对性、目标的明确性等来评判。 (二)科研实施管理 科研项目实施管理是项目控制的优秀,主要包括项目计划、项目跟踪管理、中期评估三方面。在实施管理过程中应该严格进行预算管理,将项目预算编制严格落实到项目成本管理过程中,在项目实施过程中严格执行,要避免超范围、超预算的乱开支现象。对项目进行中期检查,项目负责人在研究时间过半时提交包括任务完成情况、问题、下一步研究计划等内容的“项目中期检查报告”,科研管理部门组织中期抽查。 (三)结题验收管理 项目合同书既是项目评审和可行性论文的结果,又是项目实施过程管理和验收管理的依据,故在这个环节中提出项目实施技术路线和项目考核技术、经济指标时,应同时考虑实施管理和验收管理的需要。项目完成后,项目负责人根据项目合同书撰写项目结题验收报告,并附上相关科研成果,科研管理部门组织专家进行评审并给予书面评审意见。通过评审的项目,负责人准备两份材料,一份留科研处备案,一份报送上级主管部门,未通过评审的项目根据专家意见改进,经审查通过后将相关材料报送科研处,科研处再组织专家评审。 二、高校科研项目管理的特点 (一)科研项目管理是一个动态的过程 不同的项目来源其项目周期不同,对应的项目性质差距较大,其管理侧重点也不一样,这就要求项目管理人员根据项目的具体特点进行针对性、系统性的管理。 (二)项目管理具有创新性和探索性 每一个科研项目从立项到出成果,都具有新颖性和独特性,所以要求针对这些项目的管理需根据不同项目的特征具体管理,这就要求项目管理过程中运用创造性思维,要有针对性的运用新方法、新思路。 (三)以人为本 科研人员是科研机构主要的财富和资源,在科研项目管理过程中应以人为本,充分发挥科研人员的创造性,激发其主观能动性,保障项目管理工作的顺利进行。 三、高校科研项目管理现状及问题 (一)重立项,轻管理 科研水平是普通高校综合实力的重要指标,为了提升竞争力,高校通过各种方式来增加科研经费和科研项目数。科研人员会仔细研读申请要求,积极查阅相关文献资料,认真分析国内外相关研究现状与进展;科研管理部门积极与项目主管部门协调联系,指导本单位员工编制预算、修改格式,确保各类项目材料准时上报。然而,当项目成功立项后,很多科研人员和科研管理人员会忽略项目实施工程的管理,科研人员忙于申请新的课题未及时开展课题研究与技术攻关,科研管理人员又开始协调新的项目申报,对已立项项目更多的是注重论文、著作和专利等指标的完成情况,而对科研项目实施的相关过程没有起到很好的监督作用。这种状态会导致大多数科研项目走形式主义,很难保证科研项目的顺利实施与结题,且不利于高校科研水平的发展。管理过程的不重视还会造成相关材料归档、中期检查掌控不到位,直接影响项目的按时结题,从而影响科研项目的进展。 (二)管理机制不完善 项目管理者与项目负责人之间是管理与被管理的关系,存在沟通少的情况,使得项目管理过程中多为上传下达,仅仅局限于项目经费、成果鉴定、结题验收等必要管理,而对项目负责人项目研究需求方面思考和探索较少,项目管理工作多处于被动,科研项目管理效率不高。同时,科研管理人员之间存在职责不清,导致部分员工消极怠工,对科研工作的顺利开展带来一定程度的阻滞。 (三)职称考评制度不科学,影响项目管理 目前高校在职称考评中多采用科研量化的考核形式,以论文、著作、专利的数量,科研项目的层次和数量作为衡量教师水平的指标,这种量化的考核在一定程度上促进了教师的科研申报积极性,但过度量化的考评方式会导致科研人员急功近利,片面追求科研成果,而对科研事业的发展不能起到正确的引导作用。 (四)项目经费预算和任务不匹配 科研经费的预算编制与项目的顺利进行有着紧密的关系,合理的预算编制是保证技术指标完成的必要保证。目前,多数科研人员在申请项目时忽略对科研经费的合理编制,预算和实际偏差较大,预算内容不准确、不全面、缺乏合理性和规范性要求。 (五)横向合作项目较管理薄弱 近年来,高校对科研工作日益重视,但科研管理人员主要还是把重心放在申报政府主管部门的纵向科研项目上,没有强烈意识到与企业合作的横向项目对高校科研水平提升、地方经济发展的重要意义,故而忽略对横向项目的管理。 四、加强高校科研项目管理的对策研究 (一)加强项目过程管理 对已立项项目要关注其研究进展,对开展研究过程中出现的问题要及时给予解决,保证项目能顺利执行。同时,要完善项目中期检查制度,做好中期检查工作,确保项目按预期计划顺利开展。通过加强项目中期检查、督导,对正在运行项目开展中期检查,并根据检查情况,分析项目开展过程中具有共性的问题与困难,积极采取措施调整并解决,确保项目的顺利完成。 (二)提高科研管理人员素质与管理水平 科研管理人员是项目管理的主导者,科研管理人员的素质与管理水平直接影响科研项目管理的效率,这就要求科研部门加强科研管理人员素质培养,建立合理的激励机制激发科研管理者的主观能动性,促进科研管理人员的自我学习与完善。科研管理部门还应完善科研培训体制,为管理者提供必要的学习、进修的机会,以提高科研管理人员的业务水平、培养具有科研管理创新精神的专业队伍。通过与其他高校的交流来了解最先进的科研管理技术,从而促进科研项目管理的规范化、专业化和先进化。 (三)完善科研管理系统 提升项目管理效率必不可少的环节是采用先进的科研信息管理系统,这就要求高校有效利用科研管理经费,建立高效的服务支持体系,优化科研管理系统。首先,科研管理部门应随时可以了解项目进展和运行情况,且此管理系统应建立双方的交流平台,利于双方互动。其次,科研管理系统应下设二级管理单位。例如,把科研项目管理系统和财务管理系统对接,让财务管理人员参与到科研项目管理过程中,一旦发现项目预算编制与批复经费不一致的现象,财务管理人员与科研管理人员沟通,责令相关人员根据批复经费调整和完善项目实施方案,并调整经费预算。这种科研管理系统与财务系统的对接平台有利于财务人员对教师开展科研提供必要的资金支持和有效监督科研经费的使用,提高科研经费使用的规范化和合理化。 (四)加大科研经费投入,强化科研合作项目 科研项目的顺利进行必须有充裕的经费作为后备支持,要把项目做深、做精,需要在一定程度上加大其科研经费的投入,科研管理部门可针对一些优秀的、社会意义重大的项目加强经费支持,同时有效监督其科研经费的合理使用,避免学术腐败。同时,由于高校科研投入经费有限使得科研项目的进一步深入较为困难,特别是一些应用型的科研研究项目,这就要求高校科研人员积极与企事业单位交流合作,通过企业已有的设备资源、科研经验共同实现科研项目的产业化转化。特别的项目,科研人员应该与企业有计划的长期合作,把已有的技术转移给企业,不仅要进行技术转让、委托开发等低层次的合作,更应该往共建实验室、共建研究开发机构、战略联盟等高层次的合作形式转移。 (五)加强科研考核标准的转化力度 在高校科研考核中应从对数量的重视转变为对质量的追求。对于科研项目结题验收标准要转变以著作、论文、报告等科研成果的数量与级别作为评价标准的模式,应综合考虑科研执行过程、科研报告、科研成果等指标,注重科研成果转化,适当根据科研成果对当地经济、文化事业起到的作用予以评价,避免科研成果量化考评的以偏概全现象。 作者:杨 洪 单位:龙岩学院科研处 科研项目管理论文:科研项目管理论文 1.科研项目的管理现状 我国的科研项目管理可以说经历了很多的波折,最开始是受到了我国计划经济体制的影响,使得当时科研项目的管理模式有很大的局限性,后来随着科学技术以及社会经济体制的不断变化,使科研项目管理出现了转机。现阶段我国的各级政府都设有专门的科研机构,主要负责的工作是科研项目费用以及科研的统筹和管理,在这些政府机构中,都是有很多的科研小组的,不同的科研小组所研究的课题也是不同的,这些研究的科研项目最开始都是要进行评审、审批的,只有通过的科研项目才可以使用相应的科研经费。科研机构主要是对正在进行的科研项目进行统筹管理,而具体的实行是由下属的科研小组完成的,在项目完成之后,还要按照相关的规程将科研的成果和试验报告上交,进行最终的鉴定。但是由于科研小组在科研项目管理的过程中还是使用陈旧的管理办法,使其所研究出的成果跟不上当今社会经济发展的步伐,而且在对新的科研项目进行审批的时候还缺乏较为严格的审查程序。随着改革开放的深入,我国现有的科研项目管理模式和之前的模式有了很大的转变,基本上适应了当今社会经济的发展需求,但是从整体的情况来看,我国的科研项目管理模式还存在一些问题。 2.项目管理在科研项目管理中的意义 随着科研项目管理要求的不断提高,要求在限定的时间内达到预期的目标,并通过对科研相关环节进行计划和安排,对现有的有限资源进行有效地利用。 2.1能够有效提升科研项目的完成效果 之前传统的科研项目管理办法当中存在的问题已经给科研项目的完成效果造成了一定的影响,有很多的科研小组对科研项目风险的把握程度很低,有的时候由于科研经费的问题会故意回避风险,有的小组甚至刻意去隐瞒风险,这样的做法对科研项目来说是非常危险的,因此我们要有针对性的对科研项目的风险进行管理,让科研工作变得越来越安全。我们要在科研项目刚开始的时候对所有参加科研工作的人员进行科研目标理解的培训,对整个科研过程进行准确的掌握,除此之外,还要及时的跟踪科研过程,及时的发现风险,并采取相应的补救措施,以确保科研项目能到达到预期的目标。在科研项目中采用项目管理可以对整个科研项目的过程进行全方位监控,这样就能够进一步提高科研工作的效率,对科研项目成果的形成具有积极的影响。 2.2能够节省科研成本 我国的大部分科研经费都是由国家支出的,而随着科研机构的增多,国家的科研经费有限,使得科研经费变得越来越紧张,有的科研单位所领取的科研经费根本就达不到需要的标准,还有的科研单位仗着自己的关系硬就多增加了很多科研经费,这些情况都会造成资金的浪费,导致科研成本出现增多的现象。针对这一情况,我们要在项目管理的模式当中,对成本管理进行系统性的划分。目前成本的管理被划分成了成本的评估、成本的控制以及资源的规划这三个方面,这样做的目的就是为了能够有效的达到监管成本,分析出成本超标的原因,并采取有效的措施进行补救,让科研项目的成本达到最低的位置,在科研项目进行的过程当中采用项目管理能够及时的发现科研项目中存在的问题,节省了不必要的花销,从而降低了科研成本。 2.3能够促进科研成果的应用 之前项目管理的应用范围都是在工业的生产当中,当时对工业生产成本的控制以及对采购的管理上都是有很重要的作用的,因此,在科研项目中采用项目管理可以有效的改善科研项目的发展方向,改变科研机构只重视理论不重视实际应用的现象。而在整个科研的研究过程当中,所有的行为都是有非常严格的规定和要求的,而项目管理在此基础上还要求在科研工作完成之后,对每一个不同阶段的数据和资料进行存档整理,这样是为了防止科研成果出现丢失。项目管理对科研成果的保护让科研成果在实际应用上也变得非常有利,项目管理在整个科研项目的出现过程中都是有非常好的保护作用的。 3.项目管理在科研项目管理应用的建议 项目管理的概念最早在西方国家出现过,所以我们如果想要真正的将其运用到我国的科研项目管理当中,首先要了解清楚中西方之间的差异。在了解完差异之后还要根据我国的实际情况来改变项目管理的方法,这样才能够将项目管理真正的运用到科研项目管理当中。 3.1要改变科研人员的思想观念 目前我国大多数的科研人员都还是注重科研理论方面的问题,主要是因为在科研机构的人员大部分都是老科学家,这些老科学家对项目管理并没有什么实质性的概念,只是单纯的认为项目管理是一种原则,它与科研的成果没有什么关系。因此我们先做的就是要逐渐改变这些科研人员的思想观念,让他们能够在科研的过程当中了解什么是真正的项目管理,让科研人员看到项目管理的真正作用。 3.2充分的利用现代化的信息手段 随着科学技术的发展,使得项目管理也区域现代化,因为在科研的管理中会产生大量的数据,这些数据都是要经过计算机进行运算的,如果是靠人工去运算不仅麻烦,而且出错的频率还会较高,而计算机技术就可以很好地解决这一问题,这也是目前现代化技术运用在科研项目中最好的一个例子。 作者:李珊 李磊 李春刚 单位:中国船舶重工集团公司第七〇三研究所 科研项目管理论文:我国科研项目管理论文 一、什么是项目管理 项目管理包括项目的范围、组织、进度、质量等,项目管理活动贯穿于项目整个寿命周期并通过计划、组织、控制、效果评估等手段实现项目目标。对于科研项目而言,除了一般的项目管理要素和特点外,还包括以下几点不可忽略的要素。科研项目的实施和管理是一个工作系统执行的过程,从项目申请开始、立项论证、组织实施、检查评估、鉴定检验、合同验收、成果申报、科技推广、档案归档等进行全方位、全过程、全要素的管理。其目的是使科研项目实行制度化和科学化的管理,保证科研计划圆满完成,出成果、出人才、出效益,提高竞争力。 二、我国科研项目管理特点 通常在项目实施初期,管理者会通过下达科研项目实施计划的方法,将整个项目的实施过程进行初步的安排,项目承担单位需尽量按照工作计划安排实施。但在项目实施过程中仍存在着风险,导致无法按照预定计划和节点完成。通过管理经验来看,科研项目具有自身的特点,具体表现如下:第一,探索性:科研项目的目的在于探索未知,解决尚未解决的问题,寻求解决的途径与方法。任何科研项目无不处于探索之中。第二,创造性:创造各种新知识(新概念、新思想、新产品、新工艺或新材料、新方法)是科研项目的本质要求。第三,不确定性:科研项目的探索性和创造性决定了其具有不确定性。由于科研项目外部环境的不确定性,科研项目自身的难度和复杂性,以及科研人员自身的知识、能力水平的有限性,所以科研项目具有较大的风险性。(1)零部件设计。对于半导体分立器件而言,随着国外禁运及国家元器件国产化需求趋势,下达的科研项目基本都是替代国外产品的国产化项目,在进行产品研制时,不仅电参数需与国外一致,国外产品大多为塑料封装或者是灌封结构,产品的外形封装也要求与国外相同,必须达到完全替代的效果。因此,在进行产品开发时,研制单位不仅需对产品电参数特性进行研发攻关,在所使用的零部件方面,也需要重新开发设计。而许多零部件开模设计需与零件厂商协商,一般均需要6~10个月才能完成,但项目整体的研制周期仅有12~20个月,仅零件设计就花费了一半的时间,导致项目实施过程受阻。(2)测试检验方法。同前面提到的一样,在进行国产化替代项目研制时,用户往往要求产品测试和检验方法均需与国外产品美军标详细规范一致,但国内目前仍有许多参数无法进行测试,且按照国内常规标准也不需要进行测试。为了保证用户使用,虽然一些电参数不影响用户使用该器件,但用户要求必须进行测试的参数,工厂不仅要按照国内的测试要求对基本电参数测试,还要四处寻找可进行特殊参数测试的机构对这些参数进行摸底,导致产品测试检验周期较长,根据经验,一个产品的测试摸底周期在12~14个月,严重影响了项目研制周期。第四,表述困难与隐性:从事科研项目的研究人员的行为、科研项目的进展过程以及成果表述存在一定困难。研究人员的行为及产出不能用衡量一般项目员工的产出和工资等方法来测度。科研项目的成果并不直接,不同于一般项目那样有直接的工程进度或直接可用经济单位计量的效益,科研项目的成果是隐性的。 三、我国科研项目管理的必要性和重要性 1、企业发展。企业的成长不仅关系到企业的发展,但也关系到区域和国家的经济能力的增加。企业的成长可以为社会提供更多的就业机会,为社会进步做出更多的贡献。因此,无论是西方发达国家还是发展中国家,企业、政府和社会各界都高度重视企业的发展问题,也试图为企业发展创造良好的环境。在现实中,企业的成长表现出各种形式,从增长率的角度来看,可分为快速增长和缓慢增长。科技项目对于高新技术企业而言往往是决定企业成长的重要因素之一。国外研究主要内容集中在科技创新、产品创新等方面,由于我国正处于经济转型期,市场经济还在不断地改善。企业在发展过程中,内部因素是决定企业成功的主要因素,因此企业应把重点放在可增长的内部资源和能力方面,通过科研项目进行科技创新来促进企业提升优秀竞争力。在高新企业发展过程中,要密切地关注高新技术企业的组织结构情况,尤其是高新技术企业在组织机构设置时,要特别注重研发部门的设立,要配置专业的研发人员。有针对性地对科研项目进行对接与展开研发工作,这是企业科研项目能够取得成就,实现企业科技进步的组织保障与人力资源保障,在发展过程中,组织能力及人力资源所发挥出的作用是一种有特别优秀竞争力专业的结构。会产生一种与组织成长与组织结构产生互动的关系,由于组织结构与人力资源的专业配置,可让高新技术企业发挥科技研发优势。在不同的阶段采用不同的组织形式,实现组织结构与人员的动态变化,可实现企业组织的静态到动态的有效的变化,同时实现组织的柔性发展。 2、科研项目管理就是在科研体系结构设计的基础之上,借助信息平台对科研进行的团队建设、流程设计、绩效管理、风险管理、成本管理、项目管理和知识管理等活动。如果把知识看作是科学研究过程的一个不断发展的“流”,并跟踪剖析这个只是发展的过程。随着研究进程的深入,研究过程不断地提高和深化,直至得出最终的产品。可以看到,任何一个研究过程能用来产生最终产品,也可以用来产生另一个研究过程。科研的过程由一系列功能组成,这些功能相互作用,整个科研过程可以看作一条复杂的知识、信息通道,这条通道包括内部与外部的知识链接与沟通。研究与开发项目的成功与否取决于项目团队的组织能力与市场、科研的有效链接,在这一复杂得多阶段过程中,任何一个环节出现问题,都不能形成有效的科研成果。而科研管理就是要确定科研体系结构,然后按照体系结构组建高水平科研团队,设计合理高效的科研流程,借助合适的科研信息平台支持科研团队高效工作,用绩效管理调动科研团队的积极性,用风险管理控制科研风险,用成本管理使科研在成本预算范围内完成科研工作,用项目管理确保科研项目的顺利进行。科研管理方法,通俗地讲就是:告诉人们在什么时候做什么事情,而且学会把事情做好。衡量科研管理优劣的三个关键指标是:质量、进度和成果推广是希望做得好(即质量高)、做得快(即时间少)而且能实现经济效益。如果出现三者难以同时兼得的情况,那么管理者一定要搞清楚质量、时间、成本之间的复杂关系,判断孰重孰轻,给出优化和折中的措施。 四、个人心得体会 本人从事科研项目管理工作有两年的时间,从中也得到了不少的领悟,科研项目是国家给予企业的技术能力发展的一个支撑,在经费上和技术上均对企业有较大的帮助,企业通过国家的支持,借助科研项目的成果研究,扩展到其他的系列产品上,不仅提高了收益,通过项目的实施还积累了经验。通过项目管理,使项目完成率有所提升,但仍有不少需完善的环节。我认为企业的“科研项目”应以人为本,提升科研项目执行者的个人意识及工作理念。之所以将“人”作为项目整个实施的重点,是因为“人”是整个项目的执行者,贯穿于整个项目,人的能动性和个人工作理念对整个项目的实施起到了决定性作用。对于企业而言,不像是院校机关和研究机构,更多的精力是花费在生产供货上,对于科研项目管理和实施的重视程度可以说是明显的不足,往往技术人员为了生产奖励、工厂利润等因素都会将“生产供货”摆在第一位,而“科研”就显得极为次要,以“生产优先”的态度进行“科研”,使得科研项目变成了有时间才能做的事情,大多技术员也是想着科研没有利润,也不能带给他们多少收益,忽略科研的实际意义。反之,在生产中出现了许许多多不同的产品失效问题,难道没有人往“科研”方面着手,通过“科研”,解决这些问题。我认为,企业的生产经营其实应该与科研项目并行,加强技术人员对科研项目的理解和热爱,加大对科技研究人员的奖励程度,让科研为生产服务,为生产经营保驾护航,才能使企业发展得更稳更快。 作者:迟鸿燕单位:中国振华集团永光电子有限公司 科研项目管理论文:农业科研项目管理论文 摘要:基于对涉外农业科研管理在农业科学研究中的重要地位的认识,结合江苏沿海地区农业科研所多年来对外交流的实践,探讨了地市级农业科研院所如何在对外交流与合作日益频繁的今天,把握机遇,多渠道长期、稳定开展国际合作与科技援外工作,提出了对涉外项目管理的有效性是关键、成果供需对接是基础、寻找项目源是优秀的策略。 关键词:涉外;农业项目;管理;拓展 当今世界科技与经济的一体化趋势越来越明显,资源、资金、科技、人才的世界性流动已经在全球经济发展中起到了重要作用。在农业科技发展过程中,通过国际交流与合作将先进的农业科学技术、管理经验及农业种质资源“引进来”或“走出去”是有效推进科技进步的重要手段[1]。近年来,随着国家对外开放的不断深化以及与国际间交流的进一步扩大,国际间的学术交流、科技合作和考察访问等活动也日益频繁。目前,国内很多农业科研院所与国外农业部门的组织、机构建立友好、合作的关系,长期稳定地开展学术交流与科技合作。在交流与合作日益增多的今天,与国外组织、机构开展积极稳妥的交流与合作能够给农业科研院所带来持久的社会效益和经济效益,促进我国的农业科研引进先进理念,提高学术水平。 农业科研单位尤其是地市级农业科研单位如何在21世纪面临各种激烈竞争的情况下,加强科技外事工作,迎接新的挑战,进一步做好科技外事工作,是一项艰巨的任务。如何把握机遇,多渠道开展国际合作,继续实施“走出去”战略,长期、稳定地开展国际合作与科技援外工作,是当前地市级涉外农业科研管理人员所面临的一大难题。笔者认为涉外农业科研管理人员及涉外科研人员除了与主管部门保持密切联系外,还应与其他一切可能合作的国内外机构联系,特别是在申请国际合作项目方面,渠道和网络的拓展显得特别重要。在涉外农业科研项目管理及拓展研究中,对涉外农业科研项目管理的有效性是关键,成果供需对接是基础,寻找项目源来拓展项目是优秀所在。 1涉外农业科研项目的管理 涉外农业科研项目管理工作是地市级农业科研院所科研管理工作的重要组成部分,与单位的中心工作紧密相联。这项工作做得好坏,直接影响着一个单位的声誉、形象和地位。外事管理人员必须透彻认识外事管理工作的重要性及其相应的职能,从宏观上把握外事工作的整体功能,采取一切必要的组织管理手段,对每个工作环节做出合理规划,以建立运转效能最佳的外事管理机构。抓好涉外农业项目管理,促进科技外事工作健康发展[2]。 1.1涉外农业科研管理工作的职能地市级农业科研院所的涉外管理工作通常由院、所长直接领导,院、所科研管理处全面负责,承担所有的对外交往工作,并按照国家和科研院所外事部门的有关规定,同各有关业务部门一起完成各项外事任务。主要的外事工作包括以下几部分:根据本所科研发展战略,制定外事工作相应的具体政策和工作计划,使外事工作紧紧围绕并服务于科研和生产;组织安排国际间的学术交流、学术讲座和各种培训班及科技合作、洽谈等,并负责外国专家的接待工作;按有关政策规定审批、选派每年公派出国参加各种学术活动和科技考察、培训、进修、执行国际合作项目等专业技术人员和管理人员的出国手续(护照、签证);负责国际合作项目及长期或短期在科研院所工作、培训、交流、考察、访问等的外国专家、学者的管理工作。 1.2制定行之有效的外事管理办法,做到有章可循作为地市一级的农业科研院所如何使外事管理工作能够解放思想,转变观念,积极开拓,大胆进取,不断拓宽国际交流与合作领域,促进交流、合作工作的不断发展,为科研院所的科研和生产做出更大的贡献,这当中一是要靠科研院所的正确指导,二是要有一支好的队伍,三是要有一个好的管理体制。只有建立一套行之有效的管理制度,包括监督检查机制和激励机制,才能使各项工作做到有章可循,有法可依,有令必行,有错必纠,同时充分调动各方面的积极性,增强职工的主人翁责任感,从而全面提高外事管理水平和外事服务质量。通过广泛的调研,根据国家的外事法律法规,江苏沿海地区农业科学研究所制定了《江苏沿海地区农业科学研究所外事工作管理办法》。在今后的外事管理工作中将严格按照该办法执行。 1.3抓住重点涉外科研项目和关键工作环节,进行跟踪管理管理,实际上就是一种有效服务,作为地市级农业科研单位外事管理人员,必须认真履行自己的服务职责,并对项目文件进行跟踪搜集和管理,使得重点项目和关键工作环节能够顺利完成,保质保量地完成国际合作和科技援外任务。 1.4做好保密和安全工作,保证国家利益不受损害强化涉外科研工作人员的保密意识,尤其是在知识产权保护、关键性技术秘密、涉及国家安全的政治性机密等绝不允许在工作和交往中丧失原则,给国家和单位造成不应有的损失。必须提高科技人员这方面的素质,使他们要时刻警觉在涉外合作中避免此类失误。 1.5加强对人才的管理,尽可能避免和减少人才的流失众所周知,美国的科技之所以发展迅速,就是因为在历史上曾经有世界各地高精尖人才向其转移[4]。21世纪的竞争,归根结底是人才的竞争,因而对优秀的科技人才的管理绝不容忽视。所以在外事管理体制工作中,应注意科技人员在涉外研究中的思想动态,引导他们树立爱国爱所爱家乡的观念,帮助他们解决工作和生活中的困难,把他们的心留在单位,避免人才的流失。[论文网] 2涉外农业科研项目的拓展 随着我国加入WTO,地市级农业科研院所的国际合作呈现出快速发展的态势[3]。与国外组织、机构开展积极稳妥的交流与合作能够给农业科研院所带来持久的社会效益和经济效益。目前,外事工作的外部环境已经发生很大的变化。一方面,经济全球化对农业科研院所的国际交流与合作正在产生深刻的影响;另一方面,我国的现行政策法规也鼓励多种形式的交流与合作。要想真正全面开展并做好科技外事工作,需要在各方面不断努力,积极寻找项目源来拓展涉外农业科研项目,长期稳定地开展学术交流与科技合作。 2.1把握机遇,多渠道开展国际合作以江苏沿海地区农业科学研究所为例,国际合作和科技援外是科学研究工作的重要组成部分,也是该所在加入WTO等新形势下发展的客观要求。“十五”期间我所除继续承担中国-越南政府间国际合作项目,开展杂交水稻制种技术研究,杂交水稻新品种及新型农机具在东盟(越南)示范应用外,还承担了商务部批准的中国援助瓦努阿图农业技术项目(一期、二期),开展种植水稻、蔬菜方面的技术培训,在瓦国成功试种了水稻、蔬菜,受到了瓦国政府农业部、中国商务部、驻瓦大使馆的好评,极大地提升了江苏沿海地区农科所的国际竞争力和国际影响力。 改革开放以来,中国的农业科研单位已经同世界上很多国家和地区、国际组织间开展了一系列的国际合作与交流。江苏沿海地区农业科学研究所一方面在原有渠道的基础上,继续开展多边、双边和民间的合作,同瓦努阿图农业部,越南南定省、河西省等继续保持良好的合作关系,并签订长期友好合作协议,争取更多的援外项目。另一方面通过政府间、民间及专家往来等形式继续寻找合作研究项目,从而保证涉外农业项目可持续良好的发展。 2.2立足自身科研优势,加强国际合作增强国际合作意识,积极开展对外交流和科技援外工作,提高科研生产的总体水平。在外事管理工作中外事管理人员除加强科研人员的这一意识外,还加大了宣传力度,并制定一些切实可行的具体政策措施,鼓励并支持各研究室积极开展对外合作与交流。 江苏沿海地区农科所与越南南定省良种栽培中心有着长期的友好的合作关系。1996年开始,我所下属企业盐城名特优农副产品开发公司通过边境贸易形式,与越南南定省良种栽培中心有着业务上的往来。2003~2005年我所承担科技部中越长期合作项目“杂交水稻高产制种技术研究”,项目的实施在越南南定省良种栽培中心的试验田进行。2004年,我所与南定省良种栽培中心合作执行了“设施栽培蔬菜、花卉在越南的示范应用”项目,在越南南定省示范,取得了较好的效果。我所多次派人前往南定省进行水稻栽培和育种的技术指导。2005年7月,越南南定省良种栽培中心派技术人员来我所学习水稻育种和制种技术,为期2个月,中心经理阮文还先生也来江苏进行农业考察,希望和中方保持长期友好的合作关系。2005年12月,“杂交稻新品种及新型农机具在越南示范应用”项目被江苏省科技厅作为农业科技成果示范推广项目获准立项,同年也被列入国家科技部农业科技成果转化资金项目,项目执行期两年。因双方的合作基础良好,目前双方又有了新的农业合作意向,新一轮的合作又将要展开。通过合作,能带动江苏杂交稻种向越南乃至东盟国家的出口,使我所的科技成果跨出国门,走向世界。 2.3促进科技外事和外经贸相结合,把科技成果推出国门,走向世界随着农业科技体制改革的不断深化,地市级农业科研院所必须打破关起门来搞科研的被动局面,不但在科研方面要借鉴国外的先进经验,而且要充分利用外事渠道,发展外经贸合作。农业科研单位应突出自己的科技特色,发展外向型科技产业,在促进技术产品走向国际市场的同时,注重引进外资,创办和发展技术和贸易,加大开发领域的国际合作力度,使科研与开发的国际合作齐头并进,协调发展,利用一切有利机会,努力促成合作。 多年的实践证明,国际合作可以通过多种形式促成,但最重要的是先有投入,合作后才有回报。一是精力的投入。科技人员选准了合作意向后,就要努力实现意向中的合作,这就需要花费较大的精力。比如,宣传自己的能力和水平,可以借用科技论坛、座谈会、会等展示科技人员的学术水平,让国外同行相信你是一个高明的合作伙伴;也可以通过展示会、洽谈会、恳谈会、招标会等场合和活动展示课题的先进性,招揽外国同行涉足于共同的课题之中。二是资金的投入。我国的经济状况虽不如发达国家,但有时候缺少的并不是资金,而是人才,这类情况,要借用外脑,就应在借用条件上予以优惠,以吸引外脑介入[5]。三是感情的投入。即和外国人交朋友,或借助于同学、亲属或其他关系,使他们投身于我国的科研工作中,把我国的农业科技成果推出国门,走向世界。 科研项目管理论文:科研项目管理的分析与思考 1现阶段科研项目管理中存在的主要问题 在申报立项阶段,科研人员撰写的项目申请书质量不高,而科研管理人员不能很好的指导科研人员进行项目选题和立项,导致项目申报成功率低。在项目实施阶段,项目实施过程中管理人员监管力度不够,不能保证项目的顺利实施。在项目验收阶段,缺乏一套完善的验收制度,采用的仍是一种简单的“量化评价”,侧重的是较直观的量的评定,而较为抽象的质的方面则没有提出要求或者虽有要求却难以贯彻,不利于验收工作的顺利实施。 2提升科研管理水平的对策和措施 2.1以科研管理制度化为基础,重视项目管理规范化科研项目管理一般可以划分为项目的前期管理、中期管理和后期管理,在实际工作中,为了能够使项目能够顺利的立项,科研单位对项目的立项和论证过程往往非常重视,投入大量的人力、财力、物力,一旦项目正式立项后,其组织实施和验收鉴定、成果推广等工作的重视程度便有所下降。因此,科研项目管理工作必须加强项目中期、项目后期的管理管座,制定相应的管理措施,实现项目的前期管理、中期管理、后期管理的有机融合,促进科研管理工作的科学化、规范化。作为专业技术职务评定、考核晋升的指标之一。从管理模式上,摒弃传统的行政管理模式,推行科学化、规范化管理,摒弃静态管理,推行动态管理。在项目前期,做到人员、计划、组织和经费“四落实”,按SMART和5W2H原则确定科研工作计划,计划的内容描述具体可执行,完成时间节点清楚,时间精确度与所控制的时段匹配,责任主体明确,目标符合SMART原则,交付物是具体实体,即目标必须具体、可度量、可实现、现实性、有时限。复杂或长周期工作计划必须设立里程碑,有效地分解目标,分解后的目标是一个完整的小项目或有明确的主题或交付。将科研计划以管理工作任务书的形式下达到责任人、考核人,使之明确时间节点和完成标志,责任人对所承担工作任务进行二次分解。落实责任,狠抓到岗到人。做到全员参与,责任到人,通过层层签订责任状,确保体系建设责任落实到人;通过每一个工作流程,设置流程终结自评、考核、自检程序,分段落实责任到人。在项目中期,对项目进展的各个环节实行项目跟踪,强化动态管理,及时发现问题,解决问题。计划的执行要有反馈和检查作为沟通和过程监督手段,以确保工作结果和最终目标的实现,在项目管理活动实施过程中对于阶段性事项进行沟通和汇报当前进展状况的双向互动,同时对科研管理活动或各项工作的开展落实情况进行监督,确保任务完成和目标实现,或及时进行调整,为考核提供依据。2.2以控制标准为工作重点,重视项目管理标准化科研项目管理要实现全程的过程管理和目标管理,必须重视项目管理的控制标准。控制标准是指反映或衡量管理活动预期稳定状态的水平或尺度。标准是界定或标示这种预期状态属性或特征的指标。控制标准作为控制依据,控制标准可借助量化指标等方式测量,可对控制活动进行考核,要求注重科学性和可行性。在对科研管理的监测中,要具有时间性和准确性,这种监测考核要定量化、全面、准确、公正,尽可能利用一些可直接计量的指标进行衡量,所涉及的内容必须能完整反映受控制系统实际状态考核方法能正确衡量出实际状况。通过全面过程控制、预防为主、持续改进、制度化管理、自我管理,从传统管理、粗放管理向质量管理、精益管理过渡。将科研项目管理过程展开成具体的管理职能及其活动,并阐明每一项管理活动的程序,对每一项活动的目的、内容、控制和检查评价的方法、责任、权限、依据、所需的资源、人员等做出规定。2.3以科研管理观念工作目标,重视项目管理信息化在科研管理中,普遍采用科研项目管理系统(RPMS),它以项目中心为优秀管理目标,为科研团队提供更为规范化、科学化、精细化引导和控制,为科研单位合理利用资源、应对内外部变化、达成理想目标提供高效、全面、精细的管理思路和管理方法,结合甘特图及流程平台完成项目启动、计划、执行、控制、结项等过程。总之,建立合理完善的考核体系,推进项目管理的规范化、标准化、信息化,树立现代化的管理理念和创新意识,增强科研管理能力和业务水平制定行之有效的激励机制,促进科研管理工作创新。 作者:孙笑航 单位:中航工业沈阳飞机设计研究所 沈阳航空航天大学 科研项目管理论文:科研项目管理综述 一、科技查新的作用 第一,科技查新为科研立项提供客观依据,防止一题多报。多年以来,同一课题多次申报,低水平、简单重复的申报使我国的科研效率低下,远远低于国外同一行业的水平,使我们的科技发展陷入一个死循环的困境。因此,科研课题在正式申请、立项前,首要的工作是全面、准确、有效地掌握国内外的相关情报,防止重复申报而造成人力、财力、物力的巨大损失和浪费。据统计:我国科研项目重复率达40%,而另外60%中部分重复又在20%以上,同时与国外重复也约占30%左右,其中大部分是国外已公开的技术,造成了人力、物力、财力的严重浪费。只有做到少重复率才能高立项率,其中有效途径就是利用科技查新。第二,科技查新为科技成果的鉴定、评估、验收、转化、奖励等提供客观依据。一份综合全面高质高水平的查新报告单与评审专家客观公正的鉴定结果,就能对科技成果提供客观的文献依据,保证科技成果的科学性、可靠性、权威性。第三,科技查新为评审专家提供客观依据,保证科技成果的公正、公平,给科技成果提供双重保险。科技查新遵循独立、客观、公正原则。查新机构、查新咨询专家从事的具体查新、查新咨询活动不受任何行政部门控制,也不受其他机关、社会团体、企业、个人、查新委托人等的非法干预;查新咨询专家提供查新咨询意见时不受查新机构的非法干预。查新以公开发表的文献为基础,查找时,以机检为主、手检为辅,查新报告中的任何分析、结论,都以客观存在的文献为依据,并附有科技查新报告,查新人员不作任何的主观评价,为评审专家提供客观依据,有力地抑制了学术不端现象。 二、2012年我校科研项目状况 2012年我校教师共申报各级各类科研纵向项目1072项,比2011年增加24项,增幅2.3%。其中申报部级项目340项、省部级项目544项、厅局级项目52项。最终我校共获得校外各级各类科研项目立项288项,比2011年增加120项,增幅为71.4%;获得科研资助经费共计2883.89万元,比2011年增加270.79万元,增幅为10.36%。其中,部级项目立项46项,获得科研资助经费1493万元;省级项目立项78项,获得科研资助经费671.2万元;厅级项目立项146项,获得科研资助经费764万元;横向项目立项18项,获得科研资助经费315.69万元。 三、科技查新与我校科研项目管理的关系 科技项目管理是我校科研处重要工作之一,我校科研处的科研项目管理工作就是对全校教职工的科研立项申请、立项论证、组织实施、中期检查评估、收取成果鉴定、项目结题、成果申报、评奖、档案管理入卷的全程进行系统的管理。因此,我校科研项目管理的任务就是要按照要求,对全校教职工的科研进行管理,在科研管理的全过程,科技查新起到非常重大的作用。 四、我校图书馆开展科技查新业务的必要性 目前,图书馆正处于由传统文献收藏及借书、还书这种简单重复的工作机构,逐渐向现代文献信息情报中心转变,新疆师范大学图书馆也顺应潮流,转变职能,寻求自我完善发展,充分发挥其作为文献信息中心的作用,增强其优势力量,为学校的科研及各项决策提供全面、准确和有价值的情报,充分发挥其信息情报的职能。新疆师范大学图书馆成立于1979年4月,当时工作人员仅有6人,馆藏主要以原新疆师资培训部图书、期刊资料为主,业务工作仅限于图书采购和初步加工,仅有少量读者借阅工作。在历届校领导的支持下,经过全体师生员工的共同努力,20多年来图书馆经历了创建(1979-1982)、发展(1983-1993)、提高(1994-2010)的历程,成为新疆师范大学精神文明的窗口、教学科研的园地。图书馆校本部总面积11199.55平方米、文光校区分馆面积1717.20平方米,各学院资料室的面积1743.73平方米,合计总面积14660.48平方米。经过28年的发展,到2007年12月,图书馆纸本资源为96.3万册,各学院资料室藏书为20万册,全校藏书合计为116.3万册。数字资源主要有自建的汉文书目数据库和引进的CNKI中国知网中的六个子数据库、方正电子图书、万方博硕论文、外文期刊数据库(SpringerLink、InfoTrac)等数据库。其中电子期刊1万余种,学位论文30.4万篇,电子图书6.5万种。全馆设办公室、采编部、期刊部、流通部、信息咨询部、文光校区分馆六个部室。图书馆于1995年实现汉文图书编目、流通借阅的自动化管理,2004年9月多媒体电子阅览室成立,有200多台计算机供读者访问图书馆等数字资源。2005年6月电子文献检索室成立,参考咨询服务正式启动。2009年4月起图书馆自动化系统从ILasII系统升级成金盘图书馆NET集成管理系统,并与学校校园卡系统成功对接,实现了读者使用校园卡就可以在图书馆内进行图书借还、上机、打印复录等服务。新疆师范大学图书馆藏书具有师范性、学术性、地方性等特点。以各专业基础理论、教学参考书、教育资料、科研所需报纸及相关工具书为收藏重点。主要为读者提供图书外借、书刊阅览、文献检索、参考咨询、馆际互借、文献传递、用户教育、复录复制等服务。本部和分馆已实现两校区图书的通借通还服务。(一)科技查新为教师的科研选题和立项提供依据科研和教学是高校各项工作的重点。只有选题具有价值、新颖性和创新性才有取得重大的科研成果的可能性。然而,当今科学技术飞速发展,新信息如潮水般涌现,如何在如潮水般的信息中筛选出自己所需要的,有创新性、科学性的文献显得极为关键。高校图书馆可以为教师在科研选题、申报前提供查新服务,使研究者更好地了解自己的科研选题在国内外的研究历史、研究现状以及最新的研究动态和发展趋势,从而克服科研课题立项选题的盲目性,提高科研立项的成功率。(二)科技查新为学校学科研究方向的确定提供客观依据目前,我校正在拆分学院进行博士点的申报,增加专业学科,高校图书馆开展科技查新工作可以为学校学科分化、研究方向的确定提供齐全、完备的信息资料和准确详尽的对比分析,以科学为依据来决定某些专业学科的去留,为学校规划管理工作提供有效的支持系统。准确客观的查新结论,还可以避免主观人为因素的倾斜,提供决策的科学化和公正性。(三)科技查新促进图书馆自身的发展高校图书馆开展科技查新工作,把掌握目前最新的科研动态、传播和推广最新的科技成果、提供文献信息检索服务功能作为己任,不仅可以拓宽图书馆的业务范围,充分发挥其信息情报职能,改变图书馆简单重复的“借借还还”的服务形象,提升图书馆在学校中的地位和作用,还可以以开展科技查新作为切入点,支持和鼓励馆员多走出去向先进的图书馆学习,培养一批高素质、高水平的图书馆科技查新队伍,促进图书馆由传统文献收藏库向现代文献信息中心的转变。 作者:刘江宁 单位:新疆师范大学 图书馆 科研项目管理论文:军工科研项目管理分析 摘要:国防科技工业作为国家战略性产业,是国家先进装备制造业的重要组成部分和国家科技创新体系的重要力量。项目管理作为军工科研项目的重要组成部分,长期以来不被人所重视,其始终未成体系、未上标准,在某种程度上已经制约了军工科研项目的发展,甚至在某些方面已经落后于民用行业,已经不能体现军事工业“高、精、尖”的行业特点。如何提高军工科研项目管理水平,更好的服务于国防科技工业,是我们国防科技工业战线从业人员应特别关注的问题。 关键词:军工科研;项目管理;方法途径 “项目管理”一词最早起源于美国,属于管理形式之一,是指在项目中通过一系列有效手段对需要管理的项目进行调整和改善,使该项目在有限的资源条件形势下创造出超过资源自身价值成果的一种方式。在现代军工科技中,我们也同样需要利用合理的项目提升,通过对军工科技项目进行管理和整改,使之与我国科技达到平衡水准,为发展我国军事管理、提高军事水平奠定良好基础。因此,本文提出对军工科研项目管理方向和途径的研究有一定的积极意义。 1建立健全现代项目管理制度 1.1健全组织机构、明确责任主体 军工科研管理最突出的特点就是有严格的组织性、纪律性和技术性,这也是军工科研管理的优势所在。科研管理活动中的各种职能的横纵划分,层次的规律分配,让各种生产要素结合到一起,组成一个动态的管理活动链条。任何一个项目都需要有组织设计、运行把控、资源整合和组织更迭的过程,要使每一个项目的组织活动过程顺利进行,就要有健全的组织机构。项目组织结构要遵循既定的原则:第一要依据项目的性质及规模而定,项目组织结构设定要仅仅围绕项目的任务要求。第二要依据项目在单位处理业务中的地位等级,单位所持的资源有一定限制,面对多个项目的压力时,需要针对不同的项目投入不同的资源,确保每个项目都能达到既定的期望值,当然对于没有实际意义的项目可以适当削减,以腾出力量解决重点项目的研究。 1.2健全组织机构、实行统一管理 对于大型武器装备的研制往往需要牵动很多个行业,这一方面为军工的科研分散了压力,另一方面也拓展了军转民的范围,给军工的发展提供新途径。而健全的组织机构是必不可少的,统一管理就如同项目的总指挥,这也深刻体现了军人步调一致的重要性。在项目实现的过程中又要对项目负责做好分配,激发各科研单位的积极性,充分发挥各自的技术优势。如中国人民解放军总装备部或国家国防科工局成立项目办公室,来统一管理整个项目;在承担任务的各个军工集团公司成立对应项目办公室来统一管理本集团、本行业内的项目;在承担具体工作的军工院所成立项目办公室来管理具体研制工作。 1.3建立全系统协作管理的网上平台 军工科研项目的发展已走向网络化,这必然要求有强大的军工网络管理协作平台,也许有人会说系统化的网络平台会不会给信息安全造成威胁,这也是军工科研的重要防控难点。如何将科研网络和管理环境结合起来,搭建有交集的项目管理平台,形成对项目进度、财务、风险评估、人员活动、物资流通和质量控制的动态管理,确保实现对项目管理的有效控制。 1.4建立符合中国国情的现代项目管理手 充分借鉴美国军方的计划评审技术(PERT)、规划计划预算编制法(PPBS),美国兰德公司的图形评审(GERT)等现代化的项目管理手段,结合中国军工科研特色,努力研究开创一个符合中国国情的项目管理手段。并作为国防科技工业一个基本的项目管理手段加以推广应用。 2加强成本控制 军工科研历来是财政投资的重点,这也给军工投资造成了一定的压力,加强成本控制有利于提升军工科研的效率,具体可以从以下三方面来实现设计管理:第一,要重视对基础技术的研究和巩固,正所谓:“站的高才能望的远”,没有充足的知识储备,很难对未来的技术发展有建设性的把握,因此,在面对新科研项目时要优先考虑有成熟技术基础的项目,以减少开发周期,降低研发设计成本。第二,要在设计的过程中,选用优质元器件和原材料,降低军品研发的故障率,如可以选用通用的元器件。第三,优化设计,要利用好设计工具,做好模拟实验,减少设计过程中费材废料,提升设计的成功率,以达到降低成本的目的。 3创新人才管理模式 3.1广开纳才渠道、丰富人员结 军工团队的严肃性,让军工单位对员工选拔更注重个人素养和技术水平,这也给一些热爱军工事业的人造成了一定的阻碍,如何权衡了军工人才供应与需求的关系是人才管理的重点也是难点。目前各军工单位招聘人员渠道很单一,大部分是从学校直接招聘,存在可塑性强、易于管理等优点,但人员结构过于单一,设计思路易于僵化。而社会上很多工程师既有相关的专业背景、又有一定的工作经验,重要的是有不同的、独到的设计理念,招聘这类人员,可以很快融入到设计师队伍,并且拓宽设计理念,丰富人员构成。 3.2建立激励机制、提高人才积极性 加强项目引导,为设计师量身定做成才机制,在完成项目的同时,成就个人事业的高峰,使个人成长与项目进展有机结合起来。建立设计师量化考核平台,用统一的标准来衡量设计师的工作成果,并加以奖惩,以此来激励设计师工作。充分发挥军工科研单位的优良传统,强化祖国利益高于一切的价值观,培养为国防做贡献的荣誉感,用良好的企业文化、和谐的工作氛围来提高大家工作的积极性。 4创新物资管理手段 4.1采购起点前移、变被动采购为主动采购 建立优选元器件及原材料目录,组织业内专家建立适合本所专业发展的优选元器件及原材料目录,每年依据质量、进度、价格等要素对优选元器件及原材料目录进行动态调整。元器件师在设计阶段即参与器件选型,为设计师推荐质量可靠、价格合适、渠道有保证的器件,采购人员参与采购文件评审,对渠道没保证、质量有风险的器件具有否决权。 4.2节省设计资源、拉长采购链条 在进行采购时需要通过细致的观察和判断来选择军工材料,因此,军工科研需要一定的严肃性和精密性,要求军工采购人员要有高度的细节意识,精确到每个螺丝钉都马虎不得。当然军工科研队伍的有限性给军工顶层设计造成了一定的制约,人才供给的失衡必然会让组织发展有被绑了手脚的感觉,而有效拉长采购链条,可以对科研压力有缓冲的作用。也可以考虑将研发中的某些问题抛给产品开发部门,比如要实现激光回波的噪声抑制,器件供应厂商应该针对此问题,进行某个器件或多个器件组合的研制,确保最终能实现激光回波的噪声抑制。精准的技术对接,可以让项目研发工作事半功倍。 4.3创新采购形式、进行采购外包 时代不断进步发展,发展经济的方式也从传统模式中不断创新,通过有效、合理的手段来发展军工科技经济。在对军工采购形式进行创新时,可以通过以服务为落脚点,将某些采购项目进行外包,而将一些对外承接的项目进行精细化升级,创新军工项目的服务内容,以提升项目的开发效率和开发成本。 作者:刘东 单位:哈尔滨东安发动机(集团)有限公司 科研项目管理论文:ISO质量管理在科研项目管理的探讨 摘要:建立ISO质量管理体系不仅对于科研项目管理来说是一项高效能的途径,而且是新时代科技计划管理在项目管理的要求。文章结合ISO9000,结合科研项目管理机构来探讨ISO质量管理原则在科研项目管理中的运用探讨,并以当前新形势,新时代环境下为科研项目管理专业方面的机构提高管理水平作参考。 关键词:ISO质量管理;科研;项目管理;探讨 科研部门的主要产品是科研成果,为了提高科研的质量就必须要进行质量管理。而建立质量管理体系是质量管理的一个重要方面。科研部门建立质量管理体系要根据科研项目的实际需求来建立质量管理体系方法,步骤及相关方面的措施,在项目过程中对质量管理体系进行检测和分析,使得质量管理体系对科研管理项目体现出适宜性和高效性的特点。 一、ISO质量管理体系概念 任何的组织都离不开管理,有效的管理可以给组织提供明确的方向和高效的运作。ISO质量管理作为一个组织管理,在科研项目中实施并且运行质量管理体系可以提高整体的水平,可以保证项目的公平性和公开性特点。质量管理是指在质量方面的指挥和控制组织的协调活动,而质量管理体系指的是在实现质量管理时为了实现这个方针,而开展的质量管理活动所建立的体系,就叫做质量管理体系。质量管理体系是在组织内部建立的,它是组织的一项战略决策,主要目的是实现资源和过程的结合用过程管理的方法来进行系统化的有效管理,国际规定质量管理体系分为八个原则,分别为(1)以客户为关注焦点(2)领导作用(3)全员参与(4)过程方法(5)管理的系统方法(6)持续改进(7)基于事实的决策方法(8)与供方互利的关系。体系的主要特点有符合性,唯一性,系统性等特点。文章针对其中四项原则探讨。 二、ISO质量管理体系几项原则在科研项目管理中的应用 1.以客户为关注焦点 在ISO9000:2015的标准定义中顾客的关注焦点是质量管理体系的优秀思想,组织的发展依赖于客户,需要用客户来维持组织。在科研项目管理里的客户指的是那些从事科研的工作人员和负责的相关科研单位。但在新规定的科技管理计划改革中规定客户也包含了部际联席会议和项目的组织单位,这样一来专业机构要求满足客户要求,使客户的满意度提高作为目标进行,结合当前组织情况。最重要的是要结合客户需求和自身机构的目标,实现项目的任务。客户需求是不断改变的,抓住客户的心理,作为项目研究执行的一个要点,按照规定的科技管理计划改革来实行,这是以客户为关注焦点的要点,科研项目管理组织和单位要牢牢抓住这个点。 2.领导作用原则 领导者是通过促进组织目标和方向一致,来使员工参与实现组织的目标为最终的目标。使组织的战略和个人的目标结合,这样一来领导就能发挥组织质量和效率的目标。在科研项目管理中专业机构的领导对于质量管理的重视所起的作用是很关键的,由于领导层的人需要考虑的是相关承担单位的需求,所以领导层必须要制定有效的措施来使各方需求都得到最大化的满足,一方面领导层要结合目标,把目标分解成多个步骤,安排各级任务,细化分工,使每一步都做好,用可行的措施最终实现目标;另一方面领导层应当调动员工的积极性,适当的可以采取奖惩机制,鼓励员工积极工作,认真工作,挖掘他们的潜力。在组织内部构建自己的特色文化,了解员工的需求,采纳有建设性的改进意见,注重员工的工作效率和综合能力,可以定期的安排给员工培训,好让他们能够不断地学习,提升他们的工作能力和他们的凝聚力,使他们的工作水平不断的进步为组织带来活力。 3.全员参与原则 在一个组织里,光要靠发展强大决不能仅仅依赖于领导层的人,还应该保证组织层内的所有人员都参与进去,只有这样才能提高使管理组织的效率更高。而全员组织原则指的就是这样:每一位员工的职责和他所做的活动都对组织最终的目标其重要的影响,为了使员工的最大才能都够发挥,组织应该要结合实际考虑到建立一些表彰或者是授权,使得员工对自己工作更愿意投入和付出。组织要适当的改变员工的参与制度,增强对他们的信任,推动他们团结协作,促进他们对组织目标的更深入理解,最终实现组织目标。科研项目管理中注重的也是一个分工协作的过程,各个岗位的人只有相互合作,沟通探讨才能把项目完成。为了促进各个岗位的相互合作,那么首先就有必要提高各个岗位的人的合作意识,只有意识到了协作的重要性,才能提高组织质量管理水平。在科研项目管理中,每一位员工都是最了解科研项目过程的人,也就是说他们的质量意识和工作才是会最终影响科研管理项目的质量的。 4.改进原则 结合内外部情况,来改进计划的活动,对于组织提高业绩和创造新的发展来说都是一个重要的方法和过程。及时改进并持续一个过程将会有利于改进整个的组织能力,绩效和客户的满意程度。在这个过程里组织能发现自身的不足,发现问题并且及时采取相应的措施来应对问题,提高面对内部和外部的风险能力。科研项目管理中运用ISO改进原则对于整个项目实施的有效性是显而易见的。改进原则实行在在科研管理项目方面,就是为了实现整个项目的目标,项目管理机构需要在所有的层级建立质量管理来改进,依次对各个层的员工开展培训的计划,保证员工的能力。之后可以根据执行的情况来改进计划,调整方案,对整个计划进行优化调整,最终保障项目在不断优化的过程下实行,实现目标。 作者:李健 单位:中国辐射防护研究院 科研项目管理论文:农业科研项目管理人员工作探讨 摘要: 项目管理是农业科研管理工作的优秀内容。文章从科研管理者角度出发,总结项目申报前、立项申报和实施管理不同阶段的工作内容,提出项目管理人员应具备专业知识储备与信息收集能力、申报材料的编写能力、良好的协调与沟通能力和计算机操作能力等,以期为科研管理人员更好地开展项目管理工作提供借鉴。 关键词: 农业科研项目;管理人员;工作内容;业务要求 农业科研管理工作是指科研管理工作者用科学的原则和方法对科研项目、科研成果、科技人才、科研条件和科技信息等资源进行有计划、有组织和有目的管理的一种活动[1],是对整个科研或科技活动的组织、协调和管理的总称[2]。农业科研管理的优秀工作,主要可概括为项目与成果的管理。项目反映了农业科研单位的研究方向与内容,成果是单位科研水平与科研实力的物质载体,二者是从事科技创新活动的科技人员工作过程与结果的体现。前人在农业项目管理方面的研究,多是从执行项目的单位整体出发,分析各环节存在的问题,如人才奖惩机制、项目经费问题、项目创新问题、项目管理效率问题和科研机制体制问题等[3-4]。这些问题不止局限于科研管理工作范畴,还涵盖国家政策法规制度、单位机制体制、人事人才管理制度、科技人员研究方向和财务管理内部制度等多方面内容[5-6]。在科研项目开展的过程中,科技人员、管理人员和财务人员发挥着不同的作用,对于各种参与角色在项目实施中应承担的工作还较少报道。文章着重从管理者角度出发,总结了不同项目阶段的工作内容及其管理人员应具备的业务素质,以此明确项目管理人员工作职责,便于高效地开展项目管理工作,真正发挥项目管理者的管理职能。 1项目管理的工作内容 按照项目执行的过程,将项目管理的工作内容分为项目申报前准备、项目申报和项目实施三部分。 1.1项目申报前准备项目申报前准备工作,是科研管理日常工作的长期总结,不是一朝一夕的事情。一是对本行业内政策、背景信息的积累,掌握与单位自身发展相关的国家投资意向、重点支持领域;二是对本单位自身研究基础、研究水平要及时了解掌握,便于确定即将申报项目的内容、水平和规模等;三是项目管理人员应及时获取项目申报信息,认真解读项目申报指南,根据指南要求,及时与院领导、科技人员确定项目研究(或建设)的内容、项目投资规模、项目负责人和参与人员等。在这一环节,需要科研管理人员发挥“参谋与决策”的作用[7-8],为单位的科研方向、重大科研活动和科研项目等制定提供参考和决策性意见。项目申报前准备过程,实则是管理人员科研项目策划过程[9],申报前准备工作充分,可保证科研项目选题有的放矢,对提高项目申报质量,增强项目申报竞争力具有重要意义。 1.2项目申报项目前期准备工作落实完成后,就进入了项目申报材料的编写阶段。项目申报材料主要包括项目申请书、项目可行性研究报告、关于项目经费预算使用说明和与项目相关的附件证明材料。通常情况下,项目的申报均在国家或省级相关部门网站管理系统中集中受理。不同项目申报时间不同,作为管理人员,应及时掌握申报通知信息,从相关主管部门了解项目申报具体要求,合理分配科技人员、财务人员准备各部分材料,避免申报时间拖延、到期不能提交等问题。项目申请书、可行性研究报告等各种项目申报材料的编写是项目申报环节的优秀工作。不同项目类型,申报材料格式、提纲等有所不同。原则上遵循“有问有答”,即申报书提纲要求什么就回答什么。涉及基础性研究及成果优秀技术等内容,如关键技术、创新点、目标和年度工作任务等,应由开展该项研究的项目负责人或成果完成人撰写,以便更好地解释相关问题,也为管理人员落实下一步项目执行任务做准备。管理人员主要从单位整体出发,从行业角度检查项目内容定位是否准确、项目技术是否可行、创新点是否突出以及对自身研究水平的论述是否客观、全面。编写的材料应既反映领导层次对项目的整体布局,又体现科技人员具体的技术内容、科技水平。编写材料时应注意实事求是,不要为追求效益、资金等,目标写得过大、建设规模不合理,给项目实施带来困难。有学者总结了“推广类科研项目”包括29项指标构成立项评价指标体系[10],该体系的具体指标可为申报单位在立项阶段的材料组织提供参考。 1.3项目实施如果说项目申报是考验管理者的动笔能力阶段,那么项目实施则是考验管理人员能否真正发挥项目管理职能的阶段。多数学者认为,项目实施管理阶段是科研管理人员工作的薄弱环节[11-12]。如何管好项目,保证项目按照预定的目标执行,是管理者该阶段的主要工作。在该环节,管理人员要及时将已批复的项目认真传达给项目负责人,落实项目任务,明确责任义务,避免科技人员、管理人员在项目执行时推卸责任;要在项目实施的关键节点及时督促负责人完成相关任务,特别是年初项目落实会议,协助完成农业项目开展相关的示范点落实,关键技术培训,种子、化肥提供等事宜;要督促负责人做好项目中期总结工作,及时总结项目进展,在项目执行过程中留存必要的数据及图片资料为项目验收做准备,做到发现问题及时提出应对方案,若不能解决且可能会对项目结果造成影响的,应及时上报主管部门,并及时查对项目经费支出情况,对不合理支出及时调整;要在项目结束时及时提请上级部门验收,准备验收材料。注重中期项目管理工作,可以很好地简化验收工作。在项目实施环节,管理人员应注意思考项目实施的实际意义,不应为了完成项目而安排试验、测试、培训和示范等工作。例如,开展品种高产栽培试验,经试验检验的栽培技术是否可以大面积推广,技术是否实用,是否为农民接受;培训内容农民是否感兴趣,是否解决了农民生产问题。建议管理人员应“参与”到项目中来,适当承担项目任务,实时掌握项目进度,从“参与人”角度出谋划策,为项目实施提出建设性意见。只有真正参与到项目中,才能体验农业科研的复杂性、可变性,在形成总结材料时才能更加客观、真实。 2农业项目管理人员的业务要求 农业科技管理是由多要素、多层次构成的复杂系统,其中,“人”是第一位的,对科技管理工作起着计划、组织、协调和控制的作用。优秀的科研管理人才在农业科技管理工作中发挥着重要作用[13]。作为科研管理人员,除具备行使(履行)农业科研管理工作应具备的基本素质外[14],在实际工作中还应注意以下业务能力的培养。 2.1专业知识储备与信息收集能力项目管理人员应注意平时工作中知识的积累,包括专业技术知识以及单位各科研部门研究信息的积累,还要掌握本管理学科的理论与方法、国家的科技政策和科技法规。作为管理人员可从以下方面着手:一是在日常工作中注意收集国家颁布的规划、通知文件和政府工作报告等,认真解读文件内容,对涉及本单位研究领域的内容进行重点标注;二是在本单位资源收集方面,应了解、掌握本单位各部门年度科研内容、项目情况和成果情况,这是项目编写的出发点与基础;三是注意收集项目支持外的科技活动资料,由于项目支持的有限性,农业科研单位的很多科技活动、科学研究是自主开展的,作为科技管理人员,应及时掌握该方面研究进展,对于意义重大或效益显著的研究,应根据进展情况及必要性,多渠道争取项目,及时纳入项目支持的范围,这样既保持单位科研的延续性,又能调动科研人员的工作积极性;四是积极参与院内的科研活动,如项目总结会、学术交流会、成果鉴(审)定会,以及与其他单位的交流会等,因为参加这类会议是管理人员了解院内工作动向、科研活动的最好时机,也是管理人员与领导及科研人员交流的最好时机。 2.2申报材料的编写能力在知识、信息储备的同时,要学以致用,能够在大量的信息中提炼出项目申报所需的部分。撰写的项目材料应全面,即申报书各项内容、要点阐述清楚,扣题、不缺项,项目相关附件的证明材料要提供完备,与申报书或可研报告的阐述相呼应;项目编写应具有创新性,能够体现自身项目的特点、优势,叙述应简洁,避免重复,同一内容不应该在多处提及。项目创新性论述是编写重点,可以从以下三个方面论述:一是项目优秀成果内容的唯一性论述,通过与其他同类成果比较说明成果的创新性;二是从成果研究技术、方法上总结成果形成过程的独特性;三是在项目开展形式、成果推广模式等方面寻求创新。项目申报材料的编写应注意项目申报指南中的重点支持部分,如符合要求应特别说明。例如,项目指南中提出“建设地点在农业部认定的部级种子生产基地范围内的优先支持”,如果申报单位在优先支持范围内,则应该在文字材料中做出说明,以提高成功立项的可能性。 2.3良好的协调与沟通能力农业科技管理工作具有很强的横向性和综合性,对外涉及与管理部门、课题合作单位的沟通与交流,对内涉及与领导、科技人员的沟通。农业科研管理人员应发挥内外联系、上传下达和内部协调的桥梁作用,使单位从事科研活动的人才、资金、物资及科研设施等资源得到合理配置,有效使用。 2.4掌握计算机操作能力,了解一般财务知识科研项目申报、立项和实施环节都离不开计算机应用、网络管理,经费预算与使用、财务审计等方面内容。因此,作为管理人员需要掌握一般计算机网络管理与设置、图片处理、不同文件格式转换和光盘制作等技能。同时,了解科研生产过程发生的费用支出和不同性质单位基本财务信息,如资产负债表、现金表和收入支出表等。 作者:武翠 单位:丹东农业科学院 科研项目管理论文:工业工程的科研项目管理 1工业工程在科研项目管理中的应用 1.1系统化的思想 所谓系统,是“对客观或抽象的多个对象的性质进行研究,并对它们之间的相互关系进行分析的一门学问”。系统化的思想不仅要求对系统内部的静态对象和动态规律进行考察,更强调对各要素间相互作用、相互关联进行分析。系统化地思考问题是工业工程的一个特点,有利于在开发、改造和管理大规模复杂系统时,对其整体行为进行分析和控制。现行的科研项目管理一般包括项目立项、项目实施、项目验收三个环节。在实际工作中,一个科研项目在经历了这三个阶段后并没有结束,后续还需要对科研成果进行事后评价和管理。因此,根据工业工程的观点,可以将科研项目的管理看做一个开放式系统,如图3所示。这个系统包含了五个子系统,即项目立项、项目实施、项目验收、项目事后评价及成果管理。这五个子系统同时受到外部因素的影响,如国家政策、市场需求、经济形势、技术发展等。这些外部因素决定着投资战略,所以在立项阶段,决策者和规划者要充分考虑外部因素,体现在项目建议书和可行性报告中。在实施过程中,执行者要根据外部环境的变化,及时调整科研计划和目标。比如,在研发一种新型材料时,某种原材料价格上涨了,就需要及时找替代料;若市场对在研项目有更高需求时,项目管理者需要根据实际变化调整技术指标,研发人员就应考虑是否对产品进行改性或改进工艺,以提升产品性能。在验收和事后评价阶段,外部环境会对新产品、新技术、新装备产生的效益引起波动,因此评价标准必须做出相应调整。最后,在成果管理阶段,成果的鉴定、登记、报奖以及专利申请和保护等工作都要遵循行政审批流程。在项目结题完成后,企业在后续项目规划中,根据外部环境因素,来制定新的投资战略。因此,在项目管理中,不仅要整体考虑这五个子系统之间的相互联系,还应将外部环境因素纳入科研项目管理体系之中。 1.2科学的分析与决策 工业工程在决策与分析技术方面包括了可靠性研究、工程经济学、市场分析与预测等技术。这些技术在项目可靠性分析、经费预算、论证分析、成果验收、成果应用效益分析等工作中发挥重要作用,是科研及项目管理人员必须具备的知识和能力。以项目立项阶段为例,由图3可知,该阶段由四个关键步骤组成,包括评审项目建议、可行性论证、商务谈判及签订。这四个步骤是对整个科研项目的背景意义、研究内容、技术路线、技术指标、进度计划、经济效益分析、风险分析以及项目经费预算等内容的反复论证分析,直至合同签订并实施。 1.3控制与管理 控制管理是工业工程研究的一个重要方向,主要包括用于生产计划与控制、全面质量管理、成本控制以及管理信息系统控制。这些控制管理思想融入到科研项目管理中去,主要体现在以下四个方面: 1.3.1立项论证。严格把关项目立项工作。在立项阶段的各个环节,可以通过专家论证的方式对拟立项目的可行性进行论证。从前面的内容可知,组织专业人员对整个项目的反复讨论、质疑和分析体现了科研工作的严谨态度,是对研发项目立项的严格控制与管理。 1.3.2实施过程控制。对项目执行过程实行全面质量管理。就如图3中所示,项目管理不仅仅是跟踪项目的进展情况,而是要严格按照项目进度规划和技术指标管控各个关键节点。项目管理者可以结合组织专家检查的方式对项目进行进度推进、中期验收、结题验收等。除此以外,项目过程控制的另一重要内容就是根据外部环境因素的变化调整项目目标,只有把握项目目标的先进性,才能保证项目成果的实现以及投资者的利益。因此,通过严格的项目检查与验收以及对外部环境的把握,可以发现项目实施中存在的问题并及时调整,从而有效地实现科研目标。 1.3.3项目成本控制。在项目实施过程中,经费规划不足、花钱大手大脚是经常出现的两个问题。为避免这两种情况出现,在科研经费管理中,要强化成本预算过程和成本控制过程,即对项目实施全额预算管理。首先,项目负责人对项目进行科研成本预算,预算要详细、充分、准确。然后,由项目管理部会同财务部,亦可邀请同行业专家一起对项目预算进行审核。这样制定出的资金计划可以避免在未来项目实施过程中出现较大的经费误差。项目执行过程中,必须做到专款专用,每次费用报销有专人对经费的用途、金额、票据进行审核把关,防止经费滥用等违纪行为。 1.3.4知识产权保护。项目结题验收并不代表整个项目周期的终点,项目的成果管理才是科研项目的最终目标。只有完成成果的转化,才能体现该项目的真正价值,实现投资者和研发者的利益。因此,科研单位要重视科研成果的管理工作,加强对员工的知识产权保护教育。在整个项目过程中,项目负责人对与项目相关的知识产权状况进行管控,实行专利及登记审查制度,必须完成“项目负责人-项目管理部-单位负责人”传签流程,才能进行专利申请或。 1.4重视团队建设与人才培养 工业工程将每一个任务、项目、企业看作一个系统,每个系统所包含的资源可以分为“人、机、料、法、环”五个种类。“人”排在第一位是因为“人”不仅仅是可利用的资源,更是所有资源的使用者、管理者。项目的有效实施必须依赖“人”的智慧、能力与技术。团队建设对于项目的成功实现是至关重要的。结合工业工程专业的系统思想,可以设计出团队建设模型,如图4所示。团队建设可以被看作是一个过程,这个过程包含了人员的选择、所必须的专业培训、合理科学的岗位部署以及人员的安全、健康保障等。相同的目标、合理的分工和必要的技术是团队建设的三要素,因此团队建设过程的输入条件有项目目标与计划、技术及管理需求以及分工和纪律。最终形成的项目团队即是一个组织合理、技术过硬的队伍。图4团队建设模型 2结语 科研项目管理水平的提高是一个漫长复杂的过程,还有许多方面有待改进。工业工程思想的引入为科研管理提供了新的管理思路与工作方法。作者在多个科研项目的管理中,运用工业工程的专业知识与经验开展工作。系统优化了项目的组织体系,促进了信息均衡与有效沟通,从而提高了工作效率。合理的管控监督机制与科学的团队建设模式,保证了项目的顺利进行与成果转化。实践证明,这是一种非常有效的管理模式。工业工程囊括了各类专业的方法与技术,本文是对作者在工作中运用的一部分工业工程知识的总结,将更多的工业工程方法与技术融入日常工作中,一定能持续不断地提高项目管理水平,提升科研成果品质,加快科技创新,创造更高的社会和经济价值。 作者:徐柳单位:河南能源化工集团研究院有限公司 科研项目管理论文:本科生科研项目管理研究 摘要:目前本科生科研项目管理制度设计并不合理,因此导致信息不对称以及由此引发的逆向选择、道德风险等问题,这使得学生做科研项目的收益与其成本不相匹配。从新制度经济学角度来讲,由于交易成本的存在,科研项目的资金提供者、项目审核者和项目申请者之间形成了一种不完全契约,所以,创新当前的管理机制以应对这种契约条款的不完全性,并处理由不确定性事件引发的有关契约条款带来的各种问题就显得尤为重要。 关键词:项目管理;信息不对称;新制度经济学 1996年清华大学开展大学生研究训练计划,之后全国各大院校开始陆续开展,提供很多科研训练,激励本科生参与项目研究,开拓思维,并配套相关经费。现在科研已成为评价本科生学术能力的一项重要指标,所以各大高校都逐步加大对于本科生科研的重视度,采用各种措施来对其进行鼓励。作为高校教学体系的一部分,本科生科研训练项目已发展近二十年,但在管理中却仍然存在一些问题。从新制度经济学的角度看,科研项目的实施过程是一系列契约的组合,这一系列契约用以描述各种情况下契约各方的权利和责任①。但是,由于存在信息不对称,这不能表现为一个完全的契约,即现有的科研管理制度存在一定的不完善性。本文将基于此来分析本科生科研管理过程中存在的相关问题,并针对性地提出相应的解决方法,为改进本科生科研管理制度提供思路。 一、本科生科研项目管理存在的问题 (一)信息不对称 整个科研项目管理过程中涉及到三方——资金提供者、项目审核者、项目申报者。项目审核者并不了解项目申报者是否确实具有申报书上所描述的学术能力,也不确定申报的内容是否能被很好的实施,有可能申报者只是想做出好的申报书以获取项目资金。资金提供者只是根据审核者提供者审核通过的名单来拨付相应的资金,他们并不能保证审核者会严格地按照审核程序来确定每一个项目,有些情况下审核者可能会因为某些私人原因偏袒某些项目。在信息不对称的情况下,无论制度如何安排,都会存在一定程度的效率损失。 (二)逆向选择和道德风险 一般情况下,学校会组织专门的评审小组对学生的申报书进行审核,但是如果评审组的老师互相徇私,互相推荐项目,可能会使得“有关系”的同学可以通过审核,但是真正优秀的同学被排挤。有的项目承担者只是希望项目通过,以此来获得荣誉,又或者只是为了获取项目资金,在取得立项受资助后,不会按申报书的计划进度展开研究,最后在交结项书时弄虚作假。在科研项目管理过程中,执行监督以及监督的力度并未纳入科研管理人员的考核指标,因此,大多科研管理人员对于监督工作没有积极性和主动性。 (三)外部性 科研项目经费一般是财政资金拨款,而财政资金往往被认为是公共品,作为公共品,就会存在外部性,所以“搭便车”的现象无法避免。项目研究成果具有共享性和可复制性,知识产权保护不足,导致“搭便车”的现象突出,科研项目会表现出很强的收益外部性。外部性会使得市场不能有效的优化资源配置,导致效率损失。 二、解决思路 (一)建立有效的科研信息公示平台 减小交易费用的有效手段是建立公开的信息平台,降低搜寻成本。学校应该搭建信息公开平台,及时有关每个项目的审核、实施、结项、监督等信息。信息的上传和下达可以通过网上、邮件发送、短信发送以及文件传递等多渠道来进行,以此完善科研项目申报和管理的信息数据库,形成强大的社会监督及制度约束机制,最大程度地消除信息不对称的产生,确保科研项目管理的公平、公正。 (二)明确各阶段任务及对应经费 在项目实施前,规定好项目每个阶段需要达到的标准,如果项目实施期限是一年,就可以规定每季度需要完成的任务,并根据其完成的情况拨付相应的项目经费。如果项目存在拖延或者完成状况不好的情况,则停止经费资助,取消该项目的参与资格。 (三)强化项目实施过程的监督管理 在科研项目管理过程中,应该具体明确各方责任,建立健全问责机制。如果在项目申报或者执行过程中被发现有弄虚作假或者学术抄袭行为,应该取消其项目资格。同时,如果审核过程缺乏公平性,也应该予以惩罚。学校的科研项目应该实行一对一监督管理,将项目监督者负责的项目的完成情况作为日常工作绩效考核评价标准之一,直接与其绩效津贴与个人收益挂钩。 三、结语 制度是约束人们行为的一种规范,同时也是一种“游戏规则”,有效的制度可以提高社会的运行效率。本科生科研项目管理过程中遇到的问题,归根究底是难以顺应社会发展的传统科研管理模式所带来的,只有高校内部管理机制的改进以及项目管理监督机制的完善,才能够有效地化解当前本科生科研项目管理过程中的风险,解决实际问题,进一步提高高校科研工作的效率和效益。 作者: 张岚琪 单位:中南财经政法大学 科研项目管理论文:高校科研项目管理问题分析 一、管理的必要性 (一)提升高校科技发展水平 科研项目管理作为科研管理工作的重要组成部分,对科研项目成果质量、提高科学研究水平、促进科技进步与发展、增强知识自主创新能力、提升综合国力的竞争力和促进经济社会的发展起到了基础性和关键性作用。目前,高校科研项目管理中仍然存在很多问题,严重制约科研项目管理的发展与创新,同时也制约高校科技水平的提高。 (二)推动高校科研发展进度 高校是人才的聚集地,是各种知识交融的场所。自由的学术氛围决定了高校是新思想和新技术的发源地,也是各类科研项目的主要承担单位。重视学校科研项目管理水平是推动高校科研事业发展的起动机。因此,科研项目管理是高校科研管理的重要部分,提高高校科研项目管理水平已成为高校科研管理的优秀问题。 二、存在的问题 (一)管理机制不完善 传统的科研项目管理模式是管制型的官僚制,管理多、服务少,权利大、责任小。项目管理者与项目负责人之间是管理与被管理的关系,二者缺乏沟通,信息传递是单向的,存在“一事无人管,一事多人管”的现象,使得项目负责人无所适从。在日常管理中,管理人员往往只是起到上传下达的作用,其工作局限于对项目、经费、成果鉴定等被动管理。而对项目负责人需求方面的工作缺乏探究和思考,发挥主观能动性的意识不强,使科研项目管理工作处于被动状态,大大降低了科研项目管理工作的效率。 (二)对项目实施全过程管理不够重视 高校科研管理部门比较重视前期立项工作,而对立项后的管理工作跟踪管理力度不够。对科研项目进行过程中的相关材料归档情况、中期检查等掌控不到位,导致大部分项目不能按时结题,从而影响了整个科研项目进度。 (三)项目管理过程存在信息不对称 在科研项目管理过程中,涉及到科研管理人员和科研教师组成的信息交流体。但是,因为某些方面不成熟的因素,往往导致管理人员和项目负责人之间存在信息不对称现象,或者是科研项目负责人本身没有做到及时地和管理人员进行沟通,或者管理人员没有准确地采集到项目组成员的整个研究动态,所以这种信息不对称性加重了项目过程管理的难度[1]。 (四)项目负责人和科研团队存在信心不足 科学研究是一项比较枯燥乏味的学习研究过程,科研项目的研究过程也是如此。有时候研究了很长时间都没有出现成果,有可能研究到一半又要重新实验,从而导致研究人员没有成就感。因此,在早期申请立项研究时,信心十足的项目负责人及科研团队可能最后因为无法结题而延误了结题时间,更有一些项目负责人申请立项后,不严格按照立项研究的进度进行,混淆了研究程序,导致研究不能按时完成,这种现象在高校屡见不鲜。 三、完善管理的对策 (一)建立完善的科研项目管理机制 高校科研项目管理必须有完善的、独立的、健全的管理办法及制度。传统的理想化组织管理模式环节多,不利于信息的有效快速传递。现代高等教育提倡扁平化管理,尽可能地减少中间环节,科学化的科研管理体制应当是限集权,适当放权,增强适应性和灵活性。[2]制定完善的科研管理办法,必须按照具体的要求严格实施,否则办法形同虚设。高校科研(技)处是学校最高科研管理机构,上对各级主管部门和国家各部委科研管理部门,下对学校各二级单位主管科研的领导、秘书和从事研究的教师。因此,高校科研管理机构要及时准确地将各级各类科研项目信息传达给每位科研教师。对各类科研项目立项、中期检查、项目结题等每个阶段进行跟踪管理和服务,提高项目管理的准确性和针对性。 (二)建立高素质的科研管理队伍 1.科研项目管理人员应具备良好的政治素质。坚持以科学发展观为指导,了解各种政策和法规,熟识学校科研发展方向,充分发挥科研管理部门的管理积极性,使得科研项目管理工作顺利实施。2.具有良好的协调能力和创新思维。创新是发展的灵魂。新时代的科研项目管理人员也需要有创造性思维方式,具备创新能力的科研管理人员很有可能成为科技创新的倡导者。具有良好的协调沟通能力对于科研项目管理人员极为重要,高校科研管理人员是本单位科研教师与上级主管部门相互联系的“桥梁”,这就要求科研管理人员有较强的对外交流能力和语言沟通技巧。3.提高科研项目管理人员的业务能力及专业知识。高校应为项目管理人员做专业项目管理培训,改变管理能力,增强服务意识,强化岗位职责。4.实行绩效机制,激励科研项目管理人员提供优质的服务,提高科研项目管理人员的服务意识。 (三)创造优质的科研团队 科研项目研究中,科研人员的素质是非常重要的。因此,应调动项目负责人积极性,重视科研人员的优质团队培养。1.学校应建立灵活有效奖励制度,调动教师积极性和创新性。如学校设立立项奖励金,激励项目负责人组建优质的团队,积极申报高级别高水平的科研项目。2.学校应完善科研管理制度,不同级别不同类别的项目应给予不同的校内经费补贴。3.完善科研教师的培养机制,学校投入经费培育有创造性、积极性的青年教师。在学科带头人的带动下,组建精干的科研团队。4.组织教师学习校内外的各类科研项目管理制度,熟悉各类项目从申报到结题的整个流程。 (四)明确项目管理人员和负责人的责任 学校建立一套完整的规章制度是明确项目负责人和科研管理人员责任的前提条件。项目负责人主要职责是合法、有效使用科研经费,按时、保质、保量完成项目合同中约定任务,维护学校的合法权益,做好科研学研究。科研项目管理人员主要职责是实施科研项目全过程的服务工作。从科研教师的实际需求出发,建立与各级单位的联系,使各类信息传递更方便快捷;认真审核科研项目各类材料,协助和支持科研教师顺利地开展研究工作;对每个科研项目进行跟踪管理,发现问题第一时间通知科研教师,保证高质量完成科研项目。 作者:刘丽丽孙燚工作单位:东北石油大学科研处 科研项目管理论文:漫谈核电科研项目管理现状 一、核电科研生产项目管理实践 1项目启动项目启动阶段最重要的是初步确定项目负责人,并根据项目类别的不同及客户的要求,由项目负责人编制立项申请报告,确定项目国内外概况及发展趋势、研究的目的和意义、主要工作内容和技术指标、技术方案(路线)和研究计划、已具备的研究工作基础、所需条件(主要设备、材料和经费)、交付成果和知识产权、最终目标,以及进度和人力资源需求等,经专家审核通过后,由决策部门批准立项。 2项目计划在核电科研生产管理中,科研生产计划主要包括项目名称、执行时间、主要工作内容、技术指标、约束性指标(包括质量目标、业绩目标、安全环保要求、风险管理等)、项目负责人、预计任务量和预算经费等。项目负责人在制定项目计划时,通常采用编制《项目策划书》的形式来分解、确定各项目的范围计划、进度计划、资源计划、风险应对计划、质量计划和沟通计划等,经专家审查确定后,所批准的《项目策划书》可指导项目的执行和过程质量控制,形成项目的基准性指导文件。核电科研生产的《项目策划书》主要包括以下方面:2.1项目概述:主要包括项目来源、项目负责人、合同要求、交付期、产品交付指标、项目支付点、项目适用标准和规范等。2.2项目分计划:通过任务分解,绘制WBS图等,确定项目的详细范围计划、进度计划、成本计划、资源计划、沟通计划和采购计划等。2.3组织机构及人员分工和职责权限:主要明确项目所涉及的相关组织机构及部门的职责和权限,确定项目开发人员的职责和权限等。2.4项目约束性要求:主要提出质量管理(包括质量目标及测评、质量控制和质量保证要求等)、保密保卫及国家安全、安全环保、风险管理(包括典型风险识别、风险控制措施等)、节能减排等在项目执行过程中的约束性条件和要求。2.5项目知识产权:明确项目最终成果的知识产权要求等。2.6技术路线和阶段划分及进度:明确项目的工作流程、细化任务分解的工作内容(包括设计的输入和输出等)、最终产品和质量控制要求等。2.7过程质量计划:划分项目的工作阶段和步骤、选择项目过程中的质量控制点(W控制点、R报告点、H停工待检点)等。 3项目实施核电科研技术支持项目实施阶段是项目全过程管理的重点和优秀。此阶段主要是调动资源,执行项目计划,其主要流程如下:3.1组建项目组。项目负责人在组建项目组时,重点是寻找较合适的科研人员承担项目的主要工作,这些人员需了解本项目的核电相关知识和技术要求、所开发的产品能达到项目的最终目标要求。3.2召开开工会。开工会标志项目实施工作的正式开始。项目负责人根据核电科研生产项目的特点,有针对性地确定开工会会议的内容,主要包括但不限于:项目背景、主要工作内容、技术路线和方案、人员安排、项目进度和节点、重难点、可能存在(需解决)的问题、工作目标和思路和需寻求的外部支持等。3.3开展工作。所有项目干系人根据工作计划和开工会纪要开展工作,以达到项目合同(技术协议等)和科研生产计划的工作目标。期间,项目负责人给予适当的协调和指导。同时,项目组按照质量管理程序的要求编制项目的技术、管理及采购申请等相关文件,并保存每项工作记录,如客户意见、会议通知纪要、来往邮件及答复意见等。 4项目控制项目控制的主要目的是跟踪项目的执行,识别和评估项目偏差,提出采取的纠正行动措施,保证项目计划的执行,以达到项目的目标。核电科研生产项目的跟踪对象主要包括项目的范围、进度、质量和资源。对项目偏差的识别和分析工作主要是明确项目当前工作所处的进度节点,确定当前工作状态与项目工作计划的偏差(超前或滞后),查找产生偏差的原因和确定发展趋势,采取变更管理,并客观地将分析结果提供给项目负责人和项目干系人。因此,为确保项目达到预期的目标,在核电科研生产项目管理中,需重点监控项目的质量、进度和成本,并以适度检查的方式跟踪项目执行情况。4.1质量控制。质量控制是项目管理中的重中之重。随着国家质量管理体系的更新,核电技术支持单位的质量管理体系也作了相应的调整。同时,在项目质量控制中融入了科学的管理方法,以促进质量管理能力的提升。主要体现在以下四个方面:(1)项目重要节点控制:在《项目策划书》的“过程质量计划”中,将项目划分阶段,定义各阶段所需完成的工作任务,并设置质量控制监督工程师(以下简称“QC工程师”)岗位,负责选择和设置重要工作任务的控制点,对项目的设计和开发过程(含评审、验收、交付等活动)进行过程质量监督和控制管理。(2)设计和开发质量控制:为确保核电科研生产项目的设计和开发质量,除采用编校审批的设计和开发校审控制外,还对项目中的重要设计和开发活动采用审查会的形式,由项目负责人将设计和开发的产品提交给参加审查会的专家进行审查,项目组对专家的审查意见进行处置反馈后,所设计和开发的产品才可提交客户审查和应用。(3)师带徒以确保项目质量:在项目实施阶段,对于新项目、新人承担的项目或有一定难度的项目,项目负责人组织相关干系人召开项目开工会,以确保保质保量完成项目工作任务。(4)定期质量检查:质量部门实行半月项目检查、半年度和年度项目质量内部审查,并分析检查中存在的问题,由项目QC工程师制定纠正行动计划,并监督落实。4.2进度控制。核电科研生产项目的管理建立了全过程的跟踪反馈监督检查机制,对每个项目的进度采用项目负责人、QC工程师、部门管理层的多层次、多时段的管控,以使项目能按照《项目策划书》要求的节点按时完成。(1)项目负责人:编制月度、年中、年终项目进展报告,并提出进度偏差原因和解决措施。(2)QC工程师:对项目的质量控制点进行监控,每月提醒到期项目的执行情况,监控和评估项目进度偏差。(3)部门管理层:通过周例会、月度会、年中项目检查会、年终项目审查会等对项目的进度进行检查和监督,当出现严重滞后时,及时分析原因,采取有效措施,避免项目延期交付。4.3成本控制。核电科研生产项目实行项目的全成本核算,以加强项目产值、利润和成本的控制。项目执行过程中所有费用均按照年度预算进行支出,项目负责人直接控制成本的支出,QC工程师负责监控项目的现金流、采购价格等,部门管理层对项目成本进行审核,这种全方位的全成本核算方式不仅控制了支出,节约了成本,而且与项目组成员的收入直接挂钩,使所有人员都成为项目成本的控制者。 5项目总结项目总结包括研究和开发工作的完结,也包括项目管理工作的结束。研究和开发工作的完结主要是按照合同和《项目策划书》的要求,完成所有的工作,形成完整的产品,并进行产品的验收和交付。项目管理工作的结束主要包括以下内容:5.1编制项目总结报告:项目负责人对项目工作内容及重要节点的完成情况进行总结、对项目质量目标和约束性要求进行测评、对下一步项目和其他项目提出经验反馈建议等。5.2项目文件存档:对项目中的工作文件、项目审查文件、各种记录等进行整理、归档,并统一保存到档案室。 二、结语 本文在总结核电科研生产项目管理特点的基础上,提出了在科研生产项目管理活动中引入项目管理的标准和要求,并应用到核电科研生产项目管理实践中,从而有效地解决了核电科研生产项目管理活动中由于其不确定性、内容复杂、质量要求高而带来的不利因素,确保各项目能研究和开发出高质量的产品,更好地为核电技术提供最优的支持和服务。 作者:黄萍单位:中核集团核动力运行研究所
机电技术应用论文:应用专业发展机电技术论文 1.推进校企深度合作,实施工学结合的人才培养模式 借鉴德国“双元制”培养模式,依据学校目前的实训实习条件和教师队伍构成,结合全国职业院校技能大赛的指导思想,进一步完善校企合作运行机制,完善灵活的工学交替教学过程,深入探索工学结合的人才培养模式。学校首先要根据企业的用人需求,制订有效的职业能力培养方案。具体实施时可让教师走进企业开展深入调研,了解企业生产过程中的技术、工艺,研究生产岗位对技术能力的要求;也可把行业专家和企业的工程师、技术员请进学校,对学校的课程设置和具体内容提出建议和指导。在充分调研的基础上制订新的课程标准,改进教学计划,确定课程内容。在教学实施方面,要充分利用企业的资源组织实境教学,让学生参与企业产品制造,有效培养学生的职业能力。 2.改革课程体系,构建精品课程,建设专业教学资源库 在校企合作的基础之上,学校应根据专业培养目标进行课程体系改革;同时整合教学内容,建立优秀专业课精品课程,形成较为完善的教学方案,同时做好专业教学资源库建设。①课程体系改革。在进行课程体系改革的过程中,要注重培养学生的动手能力,同时也要注重职业道德、综合素质、实践能力的培养,建立必要的文化知识和专业实践能力相结合、理论与实践相融合、教学内容与岗位需求相适应的课程体系。具体可借鉴德国机电一体化技术工人的培养目标,同时结合全国技能大赛“机电一体化设备组装与调试”项目规程及指导方向,以本专业面向的装备制造企业的典型工作任务、工作过程为导向,整合企业生产过程中的典型工作任务,把企业岗位能力模块化,建立专业模块课程体系;并且对典型工作岗位的作业流程所包含的知识、技能和态度进行分解,引入现场实际工作任务,选择适当的项目或任务,构建工作任务导向课程。②精品课程建设。要以专业优秀能力的要求为依据,构建精品课程体系;以职业能力为主线,以职业活动课程为主体,以职业岗位能力和“双证书”为基础,构建精品课程内容;采用“做、学、教一体化”的教学方法进行教学。在课程建设的过程中,首先制订课程标准,然后选定其中重要技能的课程作为精品课程建设项目进行开发和建设,并通过项目建设,形成一套精品课程及教材,其中包括教学内容、教学策略、教学环境、教学方法、教学评价等内容。机电技术应用专业应重点对以下三门课程进行改革探索,以打造精品课程。一是“液压与气动技术”。要充分利用实训室资源开展“理实一体化教学”,以若干课题、任务为引导,使学生能够正确选择气动液压元件、正确安装和调试维护液压气动装置。课程结束后,以任务书的形式对学生进行考核。二是“电气安装与维修技术”。以工作任务为载体,实施“做、学、教一体化”的项目教学。教学以实训为主,突出电气设备的维修能力培养。设计任务时以项目为单元,所设任务应从简单到复杂,理论和实践交替进行。课程的考核注重工作过程,以任务书方式逐个学生逐个项目进行。三是“机电一体化设备组装与调试技术”。从机电技术应用所需的控制电路出发,把机电技术专业的优秀技能集中于设备装配和调试之中,使学生通过该模块的实训,掌握机械装配技术、气动技术、变频技术、电气安装技术、人机对话触摸屏应用技术、信息检测及传感技术等,使学生具备相应的专业能力。③充分利用信息化教学手段,做好专业教学资源库建设。在开发建设精品课程的基础上,整合教学资源,完善教学课件,研发仿真实训教学软件。如利用多媒体信息技术建设电工技术、传感器技术、电气安装技术、变频技术、液压气动技术、机械基础等多门专业课程的教学资源库网络共享平台,为学生的技能水平提升和职业能力考核提供自主学习平台。 3.进一步加强师资队伍建设 通过师资队伍建设,促进教师的自我发展,进而提高工作积极性和主动性。而专业带头人和骨干教师的培养是师资队伍建设的重要内容之一。①培养专业带头人、骨干教师。选拔一名素质好、进取心强、专业水平高、教学能力强的教师作为专业带头人培养对象,通过重点培养,使其具有把握机电技术应用专业发展方向的能力,能提出本专业的中长期发展思路,在校企合作、专业建设中能够起到科学引领作用。同时,选拔多名有一定实践经验、有较强教学能力的教师,通过企业实践、外出学习、担任技能大赛指导教师、教学研究等方式,培养骨干教师,使他们能够胜任本专业骨干教师岗位工作职责,在教学中起到示范和表率作用。②加强“双师型”师资队伍建设。在培养专业带头人、骨干教师之余,要进一步扩大专业教师的“双师”素质培训,如分批选派教师下企业实践锻炼,及时了解企业人才需求情况、掌握企业技术规范和技术能力、积累实践工作经验、强化专业规范意识;同时鼓励教师参加课程体系改革、精品课程建设、理实一体化教学项目等,以提高业务水平。通过以上种种举措,使本专业教师既具备较高的理论教学能力,又具有相应的实践教学能力,具备基于工作过程实施教学的能力,成为真正的“双师型”教师。③做好兼职教师队伍建设。在全面提高校内专业教师素质的同时,邀请企业专家更深入地参与专业课程和实训基地建设,加强教师与企业专家交流与合作;同时聘请行业专家、企业工程技术人员和社会上的能工巧匠,承担专业课程教学或各类实训指导任务,以弥补学校实训指导教师的不足,促进专业实践课教学。 4.完善学习评价体系 在同“德中机电”合作期间,我校尝试和探索了“过程性评价”的学习评价体系。这种评价模式对机电技术应用专业的大多课程都非常适合,有利于促进学生职业能力的培养和形成。这种评价体系在今后的教学改革中还要不断完善和加强,最终形成本专业“过程性评价”与“终结性评价”相结合的学习评价体系。其中包括:①模块课程的学习评价标准。该评价标准要求对学生的技能水平、工作态度、合作精神、沟通能力等进行综合评价。②学生校外实习考核标准。该考核标准要借鉴企业对员工的考核、奖惩、晋升的制度,引入生产经营的管理理念,让企业参与评价。③专业课程的终结性考核试题库。利用该试题库对学生的专业课程知识进行标准化考核。综上所述,要使机电技术应用专业得到持续发展和壮大,首要任务是深化校企合作,依据专业培养目标和职业岗位要求,以职业活动为主线,有效实施“工学结合、校企合作、顶岗实习”的人才培养模式,这样才能大力推进“做中教、做中学”的教学方式,从而突破传统学科型技能人才的培养模式。与此同时,还要通过课程体系改革和精品课程建设,通过提升师资队伍的整体实力和完善教学质量评价体系,使专业教师的教学水平以及人才培养质量得到稳步提升。 作者:李峡 单位:河南信息工程学校 机电技术应用论文:应用专业理论教学机电技术论文 1及时更新理论教学内容 职业学校机电技术应用专业应当结合社会的实际发展需求,及时更新理论教学内容,使学生学习和掌握最新的专业理论知识,提高学生专业技能。在具体实践中,职校可采取“请进来”与“走出来”的方式推动理论教学改革。对于“请进来”而言,职校可聘请一些在大型机械企业或相关专业协会的工程师、技师,到本校进行授课,向学生传授最新的理论知识,通过将专业教学内容与自身实践经验相结合,激发学生的学习兴趣。对于“走出去”而言,职校应当选派专业课教师去相关企业进行学习和实践,使专业课教师掌握先进的生产技术,及时收集机电技术应用专业的新信息,并将这些新知识和新信息传授给学生,拓展学生的知识面。 2构建理实一体化教学模式 以“机床故障检测与维修”专业课程为例,教师可采取项目教学法、现场教学法、仿真教学法、案例教学法等多种教学方法,使教、学、做融为一体,让学生在学中做、做中学,构建理实一体化教学模式,积极推动理论教学改革。教师可根据专业课程的特点,将其划分为四个项目及若干个任务,具体如下:项目一:机床的管理与维护。主要任务为车间的6S管理与机床的检查、机床精度测量与验收;项目二:机床机械部件的调整与维修。主要任务为进给部件的调整与维修、主轴部件的调整与维修、重要辅助部件的调整与维修;项目三:机床典型故障的诊断与维修。主要任务为螺纹车削误差故障维修、机床润滑系统故障维修、轴类零件加工误差故障维修、机械手换刀故障维修、辅助装置故障维修等;项目四:数控机床故障诊断与维修。主要任务为数控机床方式选择功能的故障维修、通信功能故障维修、冷却功能故障维修、进给倍率功能故障维修等。通过进行基于工作过程的实战训练,既能够使学生在实际操作中掌握机床故障检测与维修的相关理论知识,又能够使学生具备拆装调整机床机械部件与诊断排除机床机械故障的技能,提高学生运用理论知识解决实际问题的能力。 3运用多样化的教学手段 在机电技术应用专业的理论教学中,教师必须转变传统的填鸭式教学方式,灵活运用多媒体教学手段,将专业课程中涉及到的原理图、零件图、装配图、程序图、电路图等内容制作成多媒体课件,以供课堂教学使用。通过运用多媒体教学手段,可以有效弥补传统教学手段的不足,节省课堂板书时间,使枯燥、抽象的理论知识易于理解和记忆,从而提高学生对专业课程理论知识的学习效率。同时,职校还可以利用网络信息技术,将专业课程的相关教学资料上传到校内网络平台上,使学生能够利用课下时间复习和巩固已学的理论知识,拓宽学生的学习渠道。 4结束语 总之,机电技术应用专业是我国职业学校的基础专业之一,其专业课程教学效果直接关系到本专业技能型人才培养目标的实现。随着社会经济发展对机电技术应用专业人才的需求不断增加,职校必须立足于自身办学特色,优化专业课程体系,改革传统的理论教学模式,积极推行理实一体化教学,从而促使学生夯实理论知识基础,不断提高专业技能和专业素质。 作者:王久华 单位:湖南机电职业技术学院 机电技术应用论文:煤矿机电化技术应用实践论文 摘要:机电一体化技术是微电子技术向传统机械工程渗透而形成的融合机械工程、电气工程、计算机技术、信息技术等为一体的新兴综合技术。它是企业信息化的重要支撑技术,是矿山综合自动化的基础。机电一体化技术在煤矿采、掘、运装备的应用和推广,极大地提升了我国煤矿生产的综合实力,为实现高效、安全、洁净、结构优化的煤炭工业生产打下了扎实的基础。本文对煤矿机电一体化技术在我国的应用进行阐述。 关键词:煤矿机电一体化技术 引言 我国自造的煤矿机电一体化设备都具有智能化、程序化、信息化的特点,以及设备体积小、操作、维护方便、保护齐全、性能可靠等优点。从1970年我国自行设计制造和装备的第一套综合机械化采煤工作面在大同矿务局试验起,我国的机电一体化技术开始萌芽。到上世纪80年代后期,我国综合机械化采煤取得了空前的发展,大大推动了我国的煤矿机电一体化技术的进程,采煤机已由液压牵引向电牵引发展。到了上个世纪90年代中期,在原有的研究成果上,又开展了采运支机械微机监控、故障诊断的研究和支架电液微机技术应用的研究,并研发了大功率电牵引采煤机。而进入21世纪后,我国煤矿机电一体化技术的研究和应用领域均有重大突破,在煤矿安全生产监控、大型固定设备的后备保护等方面已取得了喜人的成绩。然而,与国外的先进采煤国家相比,我国的煤矿机电一体化技术发展尚有一定差距,并且煤炭工业相对机械、电子、航天、轻纺、化工、铁道、冶金等行业起步晚基础薄弱,在开发水平、应用范围、投资规模、技术人才和管理水平方面均有较大差距。 一、机电一体化技术的应用实践 1.1矿井安全生产监测监控系统中的应用矿井安全生产监控系统是最能体现煤矿机电一体化的技术之一。我国监测监控技术应用较晚,20世纪80年代初,原国家煤炭部组织了对国外煤矿监控技术进行大规模的考察和引进工作,此举大大促进了国内监控技术的发展。先后从波兰、法国、德国、英国和美国等引进了一批安全监控系统(如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion-200),在部分煤矿中应用;在引进的同时,通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况,研制出KJ2,KJ4等系统并通过了鉴定。20世纪90年代以来,紧跟世界监测监控系统的发展潮流,我国自行研制开发出了一批具有世界先进水平的监控系统,如煤炭科学研究总院重庆分院的KJ90系统、煤炭科学研究总院常州自动化研究所的KJ95系统等,它们的主要特点是:测控分站的智能化水平进一步提高;具有网络连接功能;系统软件采用了Windows操作系统。同时,在“以风定产,先抽后采,监测监控”12字方针和煤矿安全规程有关条款指导下,规定了我国各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统。自此,大大小小的系统生产厂家如雨后春笋般的不断出现,不仅为各煤矿提供了更多的选择机会,且促进了各厂家在市场竞争条件下不断提高产品质量和服务意识。经过多年的实践表明,安全监测监控系统为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的作用。 对我国现有煤矿监测监控系统及配套传感器等设备的现场应用效果进行综合评价,煤炭科学研究总院重庆分院的KJ90、天地科技股份公司常州自动化分公司的KJ95、煤炭科学研究总院抚顺分院的KJF2000和北京瑞赛公司的KJ4,KJ2000等系统无论在软硬件功能、稳定性和可靠性、专业技术服务能力、企业性质和生产规模等方面基本代表了我国煤矿监测监控系统的技术水平。 1.2矿井提升机中的应用矿井提升机是一种实现机电一体化较好的矿山大型设备,全数字化,交、直流提升机。特别是内装式提升机,从结构上将滚筒和驱动合为一个整体,大大简化了机械结构,是典型的机电一体化设备,充分体现了机械-电力电子-计算机-自动控制的综合体。全数字提升机高度可靠,具有可重复性故障寻址、完整的诊断设施和自诊断功能,以及简单而快速的通信功能;它采用总线方式,大大简化电气安装;硬件配置简单,互相兼容,零备件少;可以方便地实现软启动、软件控制和改变瞬间加速度。 在我国“九五”计划期间,国产全数字化直流提升机已成为各煤矿提升机的首选机型。我国研制成功的具有自主知识产权的全数字化直流提升机的优秀部分ASCS是由双CPU构成的计算机系统。除此之外,我国还用SIMADYND和S7研制成功了第一台交-交变频器供电的交流提升机。2000年11月,该系统在焦作古汉山矿投入运行,情况良好。提升机由于采用了计算机技术,其安全保护系统更为完善。该系统的主要特点是:采用两台计算机装置,每台都有自己独立的测量、传感装置和数据处理系统。这两台计算机同步工作,互相检测,互为备用,对提升行程实现直接测量和间接测量容器位置相结合的方式,对两者进行比较、校正,实现行程自动控制。由于采用了计算机对安全回路、制动回路、电源和驱动回路进行实时检测,实现故障记忆,因此极大地提高了提升机安全性能。 1.3井下带式输送机中的应用在我国“八五”计划期间,通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施,极大地提高了带式输送机的技术水平,煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品的研发也取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内此项技术的空白,并对带式输送机的关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发,成功的研制了多种软起动和制动装置以及以PLC为优秀的可编程电控装置、驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器,目前我国已经自行生产制造了多个品种和多种类型的带式输送机。 二、结束语 随着煤矿生产不断向深部水平发展,对控制水平和规模的要求越来越高,从而又加速了机电一体化技术的发展和进步,目前各种高新技术的发展,如网络、光纤、人工智能及生物工程等高新技术已渗入到机电一体化技术之中,使机电一体化产品功能更强大、性能更优越,使机电一体化产品功能越来越强,智能化程度也越来越高,因此采用新的机电一体化技术装备的煤矿,能够使企业获得更加显著的技术、经济和社会效益,这也是一个煤矿企业循环促进不断发展的过程。 机电技术应用论文:机电一体化技术应用研究论文 摘要:机电一体化是一种复合技术,是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物,是机电工业发展的必然趋势。文章简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域,并指出其发展趋势。 关键词:机械工业;机电一体化;数控;模块化 现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透,引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。 一、机电一体化的优秀技术 机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此,为加速推进机电一体化的发展,必须从以下几方面着手。 (一)机械本体技术 机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主,为了减轻质量除了在结构上加以改进,还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量消耗,提高效率。 (二)传感技术 传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面,提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰,目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说,目前主要发展非接触型检测技术。 (三)信息处理技术 机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备(特别是微型计算机)的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化,必须提高信息处理设备的可靠性,包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性,进而提高处理速度,并解决抗干扰及标准化问题。 (四)驱动技术 电机作为驱动机构已被广泛采用,但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前,正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。 (五)接口技术 为了与计算机进行通信,必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修,而且可以简化设计。目前,技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口,来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。 (六)软件技术 软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本,提高生产维修的效率,要逐步推行软件标准化,包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。 二、机电一体化技术的主要应用领域 (一)数控机床 数控机床及相应的数控技术经过40年的发展,在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具体表现在: 1、总线式、模块化、紧凑型的结构,即采用多CPU、多主总线的体系结构。 2、开放性设计,即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准,能最大限度地提高用户的使用效益。 3、WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真,并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。 4、大容量存储器的应用和软件的模块化设计,不仅丰富了数控功能,同时也加强了CNC系统的控制功能。 5、能实现多过程、多通道控制,即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力,并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。 6、系统的多级网络功能,加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。 7、以单板、单片机作为控制机,加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。 (二)计算机集成制造系统(CIMS) CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合,而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线,以制造为基干来控制“物流”和“信息流”,实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化,各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。 (三)柔性制造系统(FMS) 柔性制造系统是计算机化的制造系统,主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。 (四)工业机器人 第1代机器人亦称示教再现机器人,它们只能根据示教进行重复运动,对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性;第2代机器人带有各种先进的传感元件,能获取作业环境和操作对象的简单信息,通过计算机处理、分析,做出一定的判断,对动作进行反馈控制,表现出低级智能,已开始走向实用化;第3代机器人即智能机器人,具有多种感知功能,可进行复杂的逻辑思维、判断和决策,在作业环境中独立行动,与第5代计算机关系密切。 三、机电一体化技术的发展前景 纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向,机电一体化将朝着以下几个方向发展。 (一)智能化 智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一,也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年,处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件,有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能,具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力,从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。 (二)系统化 系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,进行任意的剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强,一般除RS232等常用通信方式外,实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体,使其向着生物系统化方向发展。 (三)微型化 微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术,是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3,并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点,可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作,故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域,都有广阔的应用前景。目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。 (四)模块化 模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势,是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事,它需要制订一系列标准,以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品,同时也可以不断扩大生产规模。 (五)网络化 网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响,使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多,面向网络的方式也不同。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。 (六)绿色化 工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少,生态环境受到严重污染,于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势,其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中,对生态环境无危害或危害极小,资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境,报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。 综上所述,机电一体化是众多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革,使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品,不仅是改造传统机械设备的要求,而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。 机电技术应用论文:机电一体化技术应用论文 【论文关键词】:机械工业机电一体化数控模块化 【论文摘要】:机电一体化是一种复合技术,是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物,是机电工业发展的必然趋势。本文简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域,并指出其发展趋势。 现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透,引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。 一、机电一体化的优秀技术 机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此,为加速推进机电一体化的发展,必须从以下几方面着手: (一)机械本体技术 机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主,为了减轻质量除了在结构上加以改进,还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量消耗,提高效率。 (二)传感技术 传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面,提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰,目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说,目前主要发展非接触型检测技术。 (三)信息处理技术 机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备(特别是微型计算机)的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化,必须提高信息处理设备的可靠性,包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性,进而提高处理速度,并解决抗干扰及标准化问题。 (四)驱动技术 电机作为驱动机构已被广泛采用,但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前,正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。 (五)接口技术 为了与计算机进行通信,必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修,而且可以简化设计。目前,技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口,来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。 (六)软件技术 软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本,提高生产维修的效率,要逐步推行软件标准化,包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。 二、机电一体化技术的主要应用领域 (一)数控机床 数控机床及相应的数控技术经过40年的发展,在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具体表现在: 1、总线式、模块化、紧凑型的结构,即采用多CPU、多主总线的体系结构。 2、开放性设计,即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准,能最大限度地提高用户的使用效益。 3、WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真,并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。 4、大容量存储器的应用和软件的模块化设计,不仅丰富了数控功能,同时也加强了CNC系统的控制功能。 5、能实现多过程、多通道控制,即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力,并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。 6、系统的多级网络功能,加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。 7、以单板、单片机作为控制机,加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。 (二)计算机集成制造系统(CIMS) CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合,而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线,以制造为基干来控制“物流”和“信息流”,实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化,各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。 (三)柔性制造系统(FMS) 柔性制造系统是计算机化的制造系统,主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。 (四)工业机器人 第1代机器人亦称示教再现机器人,它们只能根据示教进行重复运动,对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性;第2代机器人带有各种先进的传感元件,能获取作业环境和操作对象的简单信息,通过计算机处理、分析,做出一定的判断,对动作进行反馈控制,表现出低级智能,已开始走向实用化;第3代机器人即智能机器人,具有多种感知功能,可进行复杂的逻辑思维、判断和决策,在作业环境中独立行动,与第5代计算机关系密切。 三、机电一体化技术的发展前景 纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向,机电一体化将朝着以下几个方向发展: (一)智能化 智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一,也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年,处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件,有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能,具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力,从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。 (二)系统化 系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,进行任意的剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强,一般除RS232等常用通信方式外,实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体,使其向着生物系统化方向发展。 (三)微型化 微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术,是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3,并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点,可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作,故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域,都有广阔的应用前景。目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。 (四)模块化 模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势,是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事,它需要制订一系列标准,以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品,同时也可以不断扩大生产规模。 (五)网络化 网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响,使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多,面向网络的方式也不同。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。 (六)绿色化 工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少,生态环境受到严重污染,于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势,其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中,对生态环境无危害或危害极小,资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境,报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。 综上所述,机电一体化技术是众多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革,使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品,不仅是改造传统机械设备的要求,而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。 机电技术应用论文:机电一体化技术的应用及其发展趋势 【论文关键词】:机械工业 机电一体化 数控 模块化 【论文摘要】:机电一体化是一种复合技术,是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物,是机电工业发展的必然趋势。本文简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域,并指出其发展趋势。 现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透,引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。 一、机电一体化的优秀技术 机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此,为加速推进机电一体化的发展,必须从以下几方面着手: (一) 机械本体技术 机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主,为了减轻质量除了在结构上加以改进,还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量消耗,提高效率。 (二) 传感技术 传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面,提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰,目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说,目前主要发展非接触型检测技术。 (三) 信息处理技术 机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备(特别是微型计算机)的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化,必须提高信息处理设备的可靠性,包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性,进而提高处理速度,并解决抗干扰及标准化问题。 (四) 驱动技术 电机作为驱动机构已被广泛采用,但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前,正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。 (五) 接口技术 为了与计算机进行通信,必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修,而且可以简化设计。目前,技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口,来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。 (六) 软件技术 软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本,提高生产维修的效率,要逐步推行软件标准化,包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。 二、机电一体化技术的主要应用领域 (一) 数控机床 数控机床及相应的数控技术经过40年的发展,在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具体表现在: 1、 总线式、模块化、紧凑型的结构,即采用多CPU、多主总线的体系结构。 2、 开放性设计,即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准,能最大限度地提高用户的使用效益。 3、 WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真,并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。 4、 大容量存储器的应用和软件的模块化设计,不仅丰富了数控功能,同时也加强了CNC系统的控制功能。 5、 能实现多过程、多通道控制,即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力,并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。 6、 系统的多级网络功能,加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。 7、 以单板、单片机作为控制机,加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。 (二) 计算机集成制造系统(CIMS) CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合,而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线,以制造为基干来控制“物流”和“信息流”,实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化,各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。 (三) 柔性制造系统(FMS) 柔性制造系统是计算机化的制造系统,主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。 (四) 工业机器人 第1代机器人亦称示教再现机器人,它们只能根据示教进行重复运动,对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性;第2代机器人带有各种先进的传感元件,能获取作业环境和操作对象的简单信息,通过计算机处理、分析,做出一定的判断,对动作进行反馈控制,表现出低级智能,已开始走向实用化;第3代机器人即智能机器人,具有多种感知功能,可进行复杂的逻辑思维、判断和决策,在作业环境中独立行动,与第5代计算机关系密切。 三、机电一体化技术的发展前景 纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向,机电一体化将朝着以下几个方向发展: (一) 智能化 智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一,也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年,处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件,有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能,具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力,从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。 (二) 系统化 系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,进行任意的剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强,一般除RS232等常用通信方式外,实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体,使其向着生物系统化方向发展。 (三) 微型化 微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术,是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3,并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点,可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作,故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域,都有广阔的应用前景。目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。 (四) 模块化 模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势,是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事,它需要制订一系列标准,以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品,同时也可以不断扩大生产规模。 (五) 网络化 网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响,使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多,面向网络的方式也不同。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。 (六) 绿色化 工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少,生态环境受到严重污染,于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势,其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中,对生态环境无危害或危害极小,资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境,报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。 综上所述,机电一体化技术是众多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革,使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品,不仅是改造传统机械设备的要求,而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。 机电技术应用论文:基于 Web3D技术的机电产品虚拟设计及其应用 论文关键词 :Web3D技术 机电产品 Cult3D技术 汽车 虚拟现实 论文摘要:主要介绍 了 Web技术和 3D技 术相结合的产物一Web3D技 术的基本概念、特点及实现技术.并以实例的方式详细阐述了web3D技术之一的 Cult3D技术 .在机 电产品虚拟设计 中的工作流程,从而可以有效地提高机电产品的信息传达效果,为新产品开发提供一种崭新的互动设计模式,最终提 高企业的竞争力。 0 引言 随着数字化设计技术 的发展 .人们已不再满足在网上浏览一些静态的、文本类 、二维的产品图片,而对那些具有动态的、三维可视化效果的产品需求越来越迫切。以计算机网络和计算机三维图形学为基础的Web3D技术以其特有的形象化展示功能、强大的交互性能和对现实世界的模拟功能在电子商务 、远程教育 、工程技术 、计算机辅助设计等领域已经获得 了广泛的应用。利用此技术设计的产品可以做到全方位展示 、色彩设计实时装配等 ,从而提高用户的参与性 。增强体验感。 1 Web3D技术概述 1.1 Web3D技术的基本概念 虚拟现实 VR (Virtual Reality)技术是一种逼真地模拟人在 自然环境中的视觉 、听觉、运动等行为的人机界面技术,Web3D技术是虚拟现实技术的一种实现形式 [21。Web3D还可以简单地被看成是 Web技术和 3D技术相结合的产物 。实际上也就是本机的 3D图形技术 向互联网的扩展.网络性、三维性和交互性是其显著的本质特征。它与本机的3D图形技术的主要差别在于:第一,实时渲染 :它是由渲染引擎进行实时渲染从而实时显示的;第二,具有无限的交互性:因为是实时渲染,这就为交互性提供了基础;第三,优化和压缩:由于网络带宽的限制 .文件必须经过优化和压缩以保证用户端快速下载。通过应用 Web3D技术 ,用户可以在 网上浏览以三维形式表现的物体 ,并对其进行交互性操作 以体验身临其境 的奇妙感受。 1.2 Web3D技术的实现手段 Web3D的实现技 术主要分成三大部分 .即建模技术、显示技术 、三维场景中的交互技术 [31。建模技术是虚拟现实技术的基础。把建立 的三维模型描述转换成人们所见到的图像,就是所谓的显示技术。三维复杂模型的实时建模与动态显示技术可以分为两类 :一是基于几何模型的实时建模与动态显示 :二是基于图像的实时建模与动态显示 。交互技术是 Web3D的关键技术 ,交互功能的强弱 由 Web3D软件本身决定 。但用户可以通过适当的编程来弥补软件的某些不足。 在众多的 Web3D软件系统中 。基 于 JAVA内核的Cult3D技术因其在交互性能、文件体积和画面质量等方面的优越性而得到用户 的普遍欢迎 ,现已广泛应用于众多电子商务网站的 3D机电产品展示中。 2 CuIl3D技术及其开发流程 Cuh3D是一种全新的 Web3D技术 .它有一纯 软件跨平 台的渲染引擎 ,主要包含 Cult3D Exporter plug—in、Cuh3D Designer和 Cuh3D Viewer plugin三大部分。 开发设计人员可 以使用 3D设计领域广泛使用的 3DSMAX或 MAYA来设计 产 品 3D模 型 .使 用 Cuh3D Exporterplug—in来转换设计模型 ,在 Cuh3D Designer中为模 型加入交互 、音效等其它效果 ,再无缝隙地嵌入到 HTML页面和其他应用程序中 [41。其开发流程如图1所示。用户 即可在网上实时观看 3D模型 ,还可通过 鼠标对其进行旋转 、放大或缩小等操作。 3 Cult3D‘技术在产品虚拟设计中的应用实例 3.1 创建汽车 Cult3D对象 为方便输 出,必须使 用一个 三维模 型制 作 软件f3DMAX或 MAYA1制作物体 的三维模型。制作前必须先下载插件 Cult 3D Exporter for 3DMAX或 Cult 3D Exporter for MAYA。只 有安 装好 输 出插 件 ,3DMAX或MAYA才可以将 3D模型输出成 Cult 3DDesign的 C3D格式。在制作模型的细节、真实度上多下点功夫,尽量用最少的面来做模型,以控制好模型的大小。太多的面不仅会加长网络传送的时间 ,更是对浏览者机器 的考验。最后输出成 C3D格式的 3D模型 。 3.2 对汽车 Cult3D对象进行交互设置 Cuh3D对象的交互设计就是在 Cuh3D Designer的事件地图窗 口中建立事件、动作和场景的相互关系,使浏览者触发某个事件或某个事件 自动做出相应的动作 ,并将可视化的过程和结果实时反馈给浏览者达到交互的目的。 汽车的时间地图如图2所示,它可以通过鼠标控制实现汽车任意角度的展示、车门的开关、车轮的转动和汽车尾气排放等。在Cult3D Designer中完成设计后,需将CulturalD对象导出为可的CO格式。在导出过程中还可对文件中的几何图形、声音等特征进行进一步压缩。 3.3 汽车Cult3D对象 可Cult3D对象的程序有多种,其中基于网络的应用较为广泛,用户可以通过网络或在本地机种用IE或Netscape浏览器查看。基于网络的需要编写想应得网页,在编写网页时,有两项主要工作: (1)在网页中编写语句嵌入Cult3D对象。IE浏览器是通过ActiveX组件来cult3d对象。IE使用 Object 的标签命令来在网页中嵌入ActiveX组件。 Netscape浏览器不支持 ActiveX控件 .需要另外设置外挂程序的语法 。Netscape浏览器使用 embed 的标签来嵌入 外挂组件 。另外 ,必须安装 Cuh3D Viewer插件,才能在浏览器网页时播放 Cult3D对象。对于 IE浏览器需要在 Object 这个标签内插入 codebase指定其下载网址.Netscape浏览器需要在 embed 标签内插入 type=“application/x--Cuh3D--object”语法说明外挂程序对象.pluginseape指定其下载网址。 (2)需要时 ,在 网页中编写语句触发 Cult3D对象的 自定义事件。Cult3D支持和网页相互交互。通过在网页中嵌入 Java语句,可以使浏览者在网页中点击按钮或进行选择时,触发 Cult3D对象 的 自定义事件实现同步展示,并同时把用户的选择保存在数据库中供网上调查、销售等电子商务模块使用。 4 结束语 虚拟现实技术作为一支崭新的综合性信息领域中的奇葩 ,体现出较高的人性化科技特色与风格。而将虚拟仿真技术同机电产品设计产业相结合 ,为设计师与企业厂商们提供了非常好的技术支持与解决方案.更为产品的推广营销创造了巨大的商业价值。无论是与传统影视媒体 、多媒 体软件 ,还是 与传统虚拟现实技术 比较 ,Web3D技术都表现出了在机电产品设计中的独特优势和潜力 。随着网络技术的高速发展必将有更新的 web3D技术出现,服务于设计 、服务于大众、服务于未来 。 机电技术应用论文:表面技术在机电和金结中应用展望 摘要:三峡工程是“千年大计、国运所系”的跨世纪工程。工程的质量、寿命、运行可靠性和检修维护费用,取决于多学科技术的发展水平。对表面工程技术在三峡工程机电设备和金属结构工程上的应用进行了全面的讨论和分析,对三峡工程机电设备、金属结构表面预处理、表面涂覆技术和产品提出了技术要求。 关键词:金属结构 机电设备 表面技术 1 引言 表面工程,是经过表面预处理后,通过表面涂覆、表面改性或多种表面技术复合处理,改变固体金属表面或非金属表面的形态、化学成分和应力状态,以获得所需表面性能的系统工程。三峡工程通常被人们称为“土木”工程,但是大坝全长2309.47m中,实际上起挡水作用的溢洪闸门、电厂进水口闸门、船闸人字门和输泄水闸门占坝线全长的72%(1679m),实际上就好似一个“钢秩”工程。三峡工程作为一项水资源综合利用的工程,其机电设备和金属结构的总重量达50万t,其费用占工程总概算的1/3。 表面工程以多个学科交叉、综合、复合为特色,以应用多种表面技术及其复合表面技术为特点,是主导工业发展的关键技术之一。三峡工程是“千年大计”、“国运所系”的世纪性工程,一定要重视质量问题,把质量看成是三峡工程的生命。在国际招标的机电设备技术条件中,明确了应用表面加工技术、表面技术和复合表面技术的要求,以改善提高零部件材料表面性能,有效地提高设备运行可靠性,延长使用寿命和方便维护和修复。表面工程技术在三峡工程建设中得到广泛应用。 2 三峡工程应用表面技术的对象 三峡水利枢纽由挡水和泄水建筑物、发电建筑物和通航建筑物组成,大坝轴线全长2309.47m。泄水建筑物位于河床中部,设有表孔、深孔和导流底孔;电站厂房位于泄水建筑物左、右两侧,为坝后式厂房,共装设26台700MW水轮发电机组。通航建筑物布置在枢纽左岸,包括双线连续五级永久船闸、单线垂直升船机和施工期通航的临时船闸。 2.1 水轮发电机组和其它机电设备 三峡电站水轮发电机组及辅助机电设备总重量约达26万t。埋设在混凝土中的设备部件、常年受含沙水流冲刷的水轮机过流部件和常年暴露在空气中的机电设备表面都需要应用表面工程的基础理论,提出优质、高效、低耗的表面工艺技术,在设备和零部件的表面进行严格的处理以保证设备可靠运行。 2.2 水工闸门和金属结构 三峡工程的水工闸门埋设件、闸门本体、输水钢管及启闭机等金属结构总量约26万t。其中大坝及电站合计共有30种不同规格的闸门539扇,永久船闸有各类人字门、充泄水阀门等共89扇,两者共约7.3万t。其中工作环境最恶劣的是导流底孔和泄洪深孔的弧形工作门,最高工作水头达85m,流速达35m/s,并有局部开启的要求。 2.3 对外交通工程 三峡工区对外交通工程的金属结构表面防护,包括桥梁表面涂覆、装卸重件码头上的起重设备和金属结构的表面处理以及集装箱码头钢管桩和粉煤灰钢罐内表面的防腐等。 三峡工程对外交通金属结构工程包括大中桥梁34座,其中联系坝区两岸的西陵长江大桥1118.66m。 3 三峡工程应用表面技术的试验与实践 3.1 三峡机电设备和金属结构表面的工作环境 三峡机电设备和金属结构表面,根据其功能要求,分别暴露在在室内外大气和潮湿大气中,干湿交替环境。在静水工况、动水工况、高速含沙水流中和与混凝土结合的环境下工作运行。 (1)暴露在大气中工作的有:大坝顶部门式起重机及轨道、自动抓梁、厂房顶敞开式高压电气设备、高压出线塔、主厂房大门、电站尾水门式起重机及轨道以及部分闸门的局部外露部分。还有永久船闸、临时船闸和垂直升船机的桥机、大梁及清污机等。这些暴露在大气中的结构和装备表面,常年经受日晒雨淋、风雪冰霜的袭击。 (2)在室内大气中工作的设备主要有:水轮发电机组、变压器的外露表面、主付厂房内各种桥机、大梁、轨道、厂内高压设备、大电流母线设备和其他机组辅助设备如水泵、空压机、制冷机表面,电站厂房屋架、船闸人字门启闭机及其附属设备、中低压配电盘、动力盘、保护盘柜表面等。 (3)在潮湿大气中工作的结构和设备如:电站厂房进水口竖式液压启闭机、长期存放于门库中的检修门及埋件、闸门吊杆、尾水排水阀、水轮机顶盖排水泵等。这些设备常年处在潮湿的空气中,易锈蚀和腐蚀。 (4)在干湿交替环境中工作的结构极易发生表面破坏如:船闸人字门、所有闸门的门槽埋件、船闸浮式系船柱、泄水表孔闸门和检修门等。有的干湿交替频繁,有的交替频度不大,对结构表面影响也有所不同。 (5)在静水状况下工作的装备有:船闸人字门、检修闸门和叠梁门,电站进水口检修门,泄洪坝段深孔和表孔检修门等。他们都是在闸门前后平压后才开启或下落的。 (6)动水工况下工作的电站进水口工作闸门、压力钢管、拦污栅事故检修门、水轮机过流部件包括涡壳、导水机构、转轮、基础环和尾水管里肘等。 (7)在特别恶劣的环境中工作的排沙孔工作闸门及事故检修门、底孔工作门、深孔工作门、船闸输泄水廊道阀门、钢衬护以及水轮机转轮都是在高流速的含沙水流中工作和运转的,泥沙磨蚀的破坏作用,对其材料和表面的处理都有特殊要求。 (8)一些与混凝土面结合的钢结构,如压力钢管外壁,所有闸门和启闭机构以及钢结构的埋件、水轮机钢里衬、蜗壳、座环以及发电机埋件、设备基础埋件等。 3.2 三峡坝区的空气和水环境特性 三峡坝址位于湖北宜昌市二斗坪镇,此区域属南温带和亚热带过渡地带,其气候特征是高温、高湿、雾多风小,秋雨多温差小。坝区大气年平均相对湿度75.8%,平均温度21~22C,最高温度43.9C,最低9.8C。年平均降雨量达1251mm,以7、8月份较高。大气中S02浓度较高,酸雨比较严重,降雨pH值为5.44,大气环境腐蚀性大。 三峡坝址处多年平均水量达4500亿m3,多年平均流量为14400m3/s,水中含有泥沙,多年平均含沙量1.2kg/m3。实测最大含沙量10.5kg/m3。泥沙中推移质相对较小,悬移质居多,平均粒径小于0.1mm。水中有生物作用,如海蜊子等。江水的PH值为7.95,水中溶解O2为6.4mg/L。在动水下工作的装备和结构,承受的动水速度多不相同,拦污栅的过栅流速约lm/s,压力钢管内约8m/s,船闸输水廊道内约20m/s,深孔、底孔闸门处30~35m/s,排沙底孔内18~28m/s,水轮机转轮叶片约30~40m/s。这些结构和装备特别是在高速含沙水流中工作的结构和装备,面临空化和泥沙磨损的联合破坏。 3.3 三峡工程设备和钢结构的表面技术应用试验 为了使表面科学与工程相结合,为了结合三峡工程的空气环境、水环境和工作环境特点,通过试验研究提出有效的工程措施,达到改善材料的表面性能、有效延长使用寿命、节约资源、提高生产力和减少环境污染的目的。 为此,中国长江三峡工程开发总公司委托武汉材料保护研究所进行了不同涂覆材料和多种表面技术复合处理的实验。 (1)大气暴露实验 从1995年1月开始,在三峡坝区、宜昌市区和秭归县城,对30多个国内外厂家的120多种防腐体系的试件作挂片试验,其中有机涂装体系42种,热喷涂金属体系7种。现在试验仍在进行中。 (2)水环境暴露实验分别对全暴露在水环境中(全浸)和干湿交替的环境进行了试验。实验安排在三峡坝址下游40km处的葛洲坝水利枢纽进行,全浸试件浸没在葛洲坝二号船闸上闸首的人字门上,干湿交替试件装设在葛洲坝二号船闸下闸首的人字门上。试验涂装材料有,有机涂装体系35种,热喷涂金属体系7种,电化学保护1种。 (3)室内加速腐蚀实验分别对13个厂家的34种防腐体系,即4种水溶性无机富锌类、3种醇溶性无机富锌类、4种环氧富锌类、13种富锌底漆/中间漆/面漆、5种金属喷涂层、8种金属喷涂层/封闭底漆进行试验,分别应用常规试样和划叉破坏性试样在中性盐雾条件下进行加速腐蚀试验、在5%盐水溶液中浸渍试验、紫外线加速腐蚀老化气候试验、在自来水和盐水中的电化学对比试验、涂层电气学保护性能试验以及涂层与基体(或其他涂层)界面粘结力试验。 上述各项现场挂片试验的初步成果,已在机电设备和金属结构招标文件的技术规范中得到应用,供货厂商将根据合同的要求进行表面涂覆和表面改性处理。 3.4 三峡工程应用表面技术的实践 三峡工程自1994年12月正式宣布开工以来,表面技术在桥涵、码头、施工变电所和储运设备等方面得到比较广泛的应用。 (1)桥梁 三峡对外交通工程桥梁中特大桥4座,大桥7座,中桥23座,合计34座,累计长3793m其中较具特色的有莲沱大桥、黄柏河大桥、下牢溪大桥和横跨长江南北两岸的西陵长江大桥。 莲沱大桥全长340.87m,主桥为中承式三孔钢管混凝土连续拱桥。拱上桥面总宽20m。钢管的寿命直接影响大桥的安全。钢管拱表面防护,采用三道漆,分别为底漆、中间漆和面漆,干膜总厚度达305μm。在涂装前表面经除锈处理达Sa2.5级,粗糙度Ra30。 下牢溪大桥全长286.06m,为六孔三柱墩结构,最大跨径160m为钢管拱结构。钢管拱表面防护采用热喷铝。 黄柏河大桥全长284.76m,为七孔桩台式双柱墩结构,最大跨径160m为钢管拱结构。钢管拱表面采用热喷锌。 上述钢管拱的涂装寿命要求达到20年。 西陵长江大桥是横跨长江的坝区南北重要通道,和其他大桥一样,都是永久性的公路大桥。大桥全长1118.66m,主孔跨度900m为单跨双铰式钢箱加劲梁悬索结构。两座主塔高120m,为钢筋混凝土三层门式柜架结构。主塔基础为12根中Φ2.2m挖孔灌注桩。两根主缆各由10010根φ5.1mm镀锌平行高强钢丝组成,直径为φ570mm,每根主缆长约1478m,重约2300t。两岸各有一重力式锚锭。在大桥施工过程中,为了解决悬索鞍座的推移以调整力的平衡,全军装备维修表面工程研究中心提出了复合减摩涂层设计及相应的现场施工方案,替代国外采用的在鞍座磨擦副中安装数千枚滚针的方案,使鞍座顺利推移到位。采用这种复合减摩技术使磨擦系数降低1倍以上,大大节省了施工费用。此外,主塔表面和钢缆都采用了表面涂装防护,主塔表面总漆膜厚度达280μm。涂装寿命为5年,修复不需铲除只需在原涂装上再次涂覆。 (2)公路 专用公路采用封闭管理,为保证昼夜行车安全,设有公路防眩网及护栏,网和护栏波形梁表面采用热浸镀锌防护,锌层厚度在61~85μm。 (3)码头在三峡坝区设有一座杨家湾港口集装箱、杂货码头和一座重型设备装卸的重件码头。码头是三峡坝区水上的货物吞吐口,保证安全运作十分重要。 杨家湾码头的水下φ800/1000的钢管桩是码头的基础,钢管桩采用16mm的3号镇静甲类钢,其表面用氯化橡胶铝粉和氯化橡胶防腐漆进行处理。 2×300/50t重件码头的起吊设备为2台300t小车的桥式起重机,桥架结构总重300t。桥机及吊梁金属结构的所有内、外表面,机械零部件非接触表面,都进行了表面涂装处理。表面先经喷丸、机械手或手工除锈处理,然后涂以底漆、中间漆和面漆,分别采用环氧铁红车间底漆、环氧云铁防锈漆和可涂覆聚氨酯面漆。 (4)粉煤灰储运罐罐体为钢结构,全部储运罐总重约1830t,对其罐体、中转仓进行涂装处理,用铁红为底漆,合成树脂调和漆用作中间漆和面漆,输送粉煤灰的地下管道用环氧煤焦油沥青涂料。 表面工程在三峡工程的应用实践,不但起到了对金属和非金属表面的防护作用,还增添了建筑物的美感。据不全面的检查,涂复材料和工艺的应用是成功的,其使用寿命还有待进一步跟踪调查和考验。 4 机电设备、金属结构表面技术应用展望 迄今为止,三峡工程机电设备和金属结构的招标工作还在进行中。已完成招标的项目有左岸电站14台700MW水轮发电机组,合同金额7.4亿美元。二期工程厂(房)坝(溢洪坝段和永久船闸闸门及金属结构)采用国内公开招标,合同金额10.7亿元。现在在正进行500kV高压电气设备(15台840MVA变压器和全封闭组合电器)国际招标,电站主厂房1200t桥式起重机国内招标、500kV电抗器,20kV大电流封闭线的招标。还有大坝顶部和电站尾水平台的门式起重机等还未招标。这些机电设备和金属结构是2003年发电、通航的关键设备,这些设备和构件的表面处理,影响到设备的寿命、大坝整体建筑艺术处理甚至设备的安全可靠运行。 4.1 水轮发电机组和辅助电气设备的应用展望 在机组招标文件技术规范和合同文件中,对工厂涂装和保护涂层都有明确的规定,明确规定按SSPC—PAl、ASTMB456、ASTMB633和ASTMA164进行表面涂层处理。明确规定涂层必须在合适的气候条件(环境温度低于7C或金属表面温度小于外界空气露点以上3C时不能进行)。 同时明确了设备表面的清扫要求。选用溶剂清洗,进行喷丸发亮处理。使金属表面发亮呈均匀的灰白色。 对在运输过程中暴露在大气中的重要机械加工的黑色金属表面,先用溶剂清洗干净,并涂一层厚的防锈化合物。 所有暴露在大气中黑色金属非机械加工表面,如水泵、空压机外表面需喷砂发亮处理。再涂2层防锈漆,并明确涂层厚度要求。 所有与混凝土接触的非配合黑色金属埋件表面,如水轮机蜗壳外表面需进行机械清扫。并涂一层保护层,便于运输、堆放。在安装时必须先清理保护层,以利埋件表面与混凝土有效结合。 所有与水接触的非配合黑色金属表面,如活动导叶表面,蜗壳内表面,需用喷砂发亮处理,流道内的焊缝需用砂轮打磨光滑,在工厂涂两层环氧树脂富锌漆,安装后再涂一层保护漆。水轮机转轮是在含沙水流中运转的部件,其不锈钢表面未要求特殊处理。 所有盘、柜、压力油罐、泵组和管道外表面,在机械清扫后深4层装饰颜色涂料。盘柜的非工作内表面,进行机械清扫后,再涂两层防护漆。 对油罐铁质金属全部内表面需进行喷砂处理,直至露出金属光泽为止,再按要求涂保护层。 其他小型辅助设备,如电动机、接触器、开关和其他设备的表面,需按相应标准进行涂覆。 4.2 水工闸门和金届结构的应用展望 在水工闸门和金属结构的招标文件中,参考了三峡地区挂片试验的成果,按国家和行业规定的标准,对不同工作环境下工作的设备和构件,提出了不同的要求。 对经常处于水下或干湿交替环境,不易检修,或检修对航运、发电及泄洪有重要影响的设备或结构。要求采用具有高机械强度的防腐体系,有较好的抗冲刷能力,附着力极强,抗微生物和附着生物的性能优异,其保护年限长达20年。 对经常处于水下或干湿交替的环境,但易检修且对发电、航运、泄洪影响不大的钢结构和设备。要求采用粘附力强、耐水性的、抗微生物和附着生物性能优异的防腐体系,其保护年限可达10年。 对在大气环境中,包括室内与室外的钢结构和设备,要求采用具有较强的耐气候变化性能的装饰性能好的防腐体系,表面涂料要求不易变色,不粉化,其保护年限应达15~20年。 对这些设备和构件的表面处理,要求按国标GB6484-6487规定,要求基体清洁度达到GB8923规定的Sa2.5级。 对防腐材料亦作明确的规定,要求采用国家或行业标准产品系列,底、中、面漆最好选用同一厂家产品。 对各类水工闸门和金属结构的具体表面涂覆要求,合同中都有具体规定,例如: 永久船闸人字工作门和第一闸首事故检修门及其埋件,总重约23865.2t。门体和底层采用热喷锌,最小局部厚度不小于160μm,封闭层为磷化底漆一道,面漆为氯化橡胶两道,干膜厚度100μm,涂层总厚不小于260μm。 电站压力输水钢管14条,总重2万余t,对钢管的明管内外壁和钢管内壁,底漆采用无机富锌漆,面漆为厚浆型环氧沥青漆,漆膜总厚度不小于450μm,钢管外壁与混凝土接触面涂无苛性钠水泥沙浆,厚度约500μm。 电站压力输水钢管14条,总重2万余t,对钢管的明管内外壁和钢管内壁,底漆采用无机富锌漆,面漆为厚浆型环氧沥青漆,漆膜总厚度不小于450μm,钢管外壁与混凝土接触面涂无苛性钠水泥沙浆,厚度约500μm。 电站进水口快速工作闸门、排沙孔工作门约4911t,表面涂覆采用底层热喷锌加封闭涂料防腐。热喷锌厚度为120~160μm,封闭漆为不饱和乙烯树脂一道,干膜厚30μm,中间漆环氧云铁一道,干膜厚50μm,面漆为改性耐磨坏氧两道,干膜厚100μm。涂层总厚300~340μm。 泄洪深孔弧形工作闸门23扇、排漂孔弧形工作闸门2扇及其埋件,息重约10306t。门体采用底层热喷锌加封闭涂料防腐休系。要求热喷锌厚120~160μm,封闭漆为不饱和乙烯材脂一道,于膜厚30μm,中同漆坏氧云铁一道,干膜厚50μm,面漆为环氧金刚沙二道,干膜厚100μm。涂层总厚300~400μm。 5 结语 表面工程技术在三峡工程的应用,一直受到国家有关部门、单位的重视,通过上述的讨论,我们可以看到表面技术与三峡工程成功建设、运行可靠和市省维护费用息息相关。 (1)三峡工程在中国国家科技攻关项目,如“六五”、“七五”、“八五”和“九五”攻关项目的安排,在三峡工程重新论证和投计审查中,始终是一项研究和讨论的重要课题之一。从材料表面加工工艺选择、涂覆材料及喷涂工艺研究以及表面电化保护等在“九五”三峡工程重大装备研制项目中占有重要地位。在三峡工程开工后,为有效的使用有关表面处理材料和适应三峡坝区的环境,迸行了多厂商多种材料的涂装挂片试验,以便有针对性的选择合适的涂装材料和工艺,以使表面材料应用达到寿命长、装饰美的效果。 (2)如前所述,所有机械设备、金属结构、水工闸门都在不同程度上离不开表面技术,他们运行的可靠性、经济性都在不同程度上仰仗表面技术的应用,这牵涉到多专业、多学科的应用,不但是简单的现场的涂装技术,还有许多是在设计中要求应用的在工厂实施的技术、工芝,从目前的应用范围看,它是一项在工程中无所不在、应用广泛的技术。欢迎国内外表面工程学界积极参与三峡工程表面技术应用研究。 (3)随著国内外表面技术的研究和发展,将使三峡工程通过表面技术的应用广泛受益。采用长效且与坏境相宜的表面涂装材料和工艺,对延长设备的使用寿命,延长维护性涂装的周期,有着重要的经济效益。与整个建筑和周边环境协调的装饰涂装,将会给人们美的享受。针对三峡工程具体的环境、目标进行研究和开发的成果和产品,将会给三峡工程带来更大的经济效益。 (4) 对三峡工程表面技术应用的跟综研究将水电工程或类似工程的应用提供有价值的参考。三峡工程表面技术应用广泛,应用材料品种之多,应用对象工作坏境的千差万别,按照目前技术和工艺水平应用的表面工程技术能否获得预期效果,还有待长期跟综研究和改迸。毋容置疑,随着科学技术的进步,表面工程技术作为现代科学的一门新兴的综合学科,必将得到迅速的发展,三峡工程必将从中获益。 机电技术应用论文:机电一体化技术及其应用研究 摘 要 讨论了机电一体化技术对于改变整个机械制造业面貌所起的重要作用,并说明其在钢铁工业中的应用以及发展趋势。 关键词 机电一体化 技术 应用 1 机电一体化技术发展 机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合,其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展,其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。 1.1 数字化 微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础,如不断发展的数控机床和机器人;而计算机网络的迅速崛起,为数字化设计与制造铺平了道路,如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。 1.2 智能化 即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能,设置智能I/O接口和智能工艺数据库,会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展,为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。 1.3 模块化 由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元;具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样,在产品开发设计时,可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。 1.4 网络化 由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品,现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能,利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统,使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处,因此,机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。 1.5 人性化 机电一体化产品的最终使用对象是人,如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要,机电一体化产品除了完善的性能外,还要求在色彩、造型等方面与环境相协调,使用这些产品,对人来说还是一种艺术享受,如家用机器人的最高境界就是人机一体化。 1.6 微型化 微型化是精细加工技术发展的必然,也是提高效率的需要。微机电系统(Micro Electronic Mechanical Systems,简称MEMS)是指可批量制作的,集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路,直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针,1988年美国加州大学Berkeley分校研制出第一个微电机以来,国内外在MEMS工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展,开发出各种MEMS器件和系统,如各种微型传感器(压力传感器、微加速度计、微触觉传感器),各种微构件(微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等)。 1.7 集成化 集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合,又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率,应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次,使系统功能分散,并使各部分协调而又安全地运转,然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来,使其性能最优、功能最强。 1.8 带源化 是指机电一体化产品自身带有能源,如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能,因而对于运动的机电一体化产品,自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。 1.9 绿色化 科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化,在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以,人们呼唤保护环境,回归自然,实现可持续发展,绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求,机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境,产品寿命结束时,产品可分解和再生利用。 2 机电一体化技术在钢铁企业中应用 在钢铁企业中,机电一体化系统是以微处理机为优秀,把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来,采用组装合并方式,为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件,增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面: 2.1 智能化控制技术(IC) 由于钢铁工业具有大型化、高速化和连续化的特点,传统的控制技术遇到了难以克服的困难,因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等,智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面,如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢———连铸———轧钢综合调度系统、冷连轧等。 2.2 分布式控制系统(DCS) 分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的发展,分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制,而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能,成为一种测、控、管一体化的综合系统。DCS具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。DCS是监视集中控制分散,故障影响面小,而且系统具有连锁保护功能,采用了系统故障人工手动控制操作措施,使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比,其功能更强,具有更高的安全性。是当前大型机电一体化系统的主要潮流。 2.3 开放式控制系统(OCS) 开放控制系统(Open Control System)是目前计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持,按此标准设计的系统,可以实现不同厂家产品的兼容和互换,且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联,实现控制与经营、管理、决策的集成,通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联,实现测量与控制一体化。 2.4 计算机集成制造系统(CIMS) 钢铁企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体,用以实现从原料进厂,生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化,但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理,难以适应现代钢铁生产的要求。未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产,质优价廉,及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存,加速资金周转,实现生产、经营、管理整体优化,关键就是加强管理,获取必须的经济效益,提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在20世纪80年代已广泛实现CIMS化。 2.5 现场总线技术(FBT) 现场总线技术(Fied Bus Technology)是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术(如4~20mA,DC直流传输)就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致DCS的变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表,如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化PLC(Programmable Logic Controller)和现场就地控制站等的发展。 2.6 交流传动技术 传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力电子技术和微电子技术的发展,交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性,电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动,数字技术的发展,使复杂的矢量控制技术实用化得以实现,交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎,应用不断扩大。 机电技术应用论文:浅谈电工新技术在机电一体化中的应用 摘 要:文章从电工新技术的发展谈起,对电工新技术在机电一体化中的应用作详细分析,并着重探讨电工新技术的特点,归纳、总结出相关结论,供同行参考借鉴。 关键词:电工新技术;机电一体化;应用 电工新技术目前已在机电一体化中得到了广泛应用,依靠电工新技术研发制作的机电一体化产品种类众多,为机电一体化事业的发展起到了巨大的推动作用。分析电工新技术的基本功能,当该技术应用到机电一体化以后,不但能有效改善机电一体化产品的生产环境,提高机电产品工作效率,还能减少能源浪费,实现生产节能。下面笔者结合电工新技术的发展概述,对机电一体化中应用到的电工新技术作详细分析。 1 电工新技术分析 1.1 电工新技术是促进国民经济发展的关键因素 电工新技术的发展带动了我国国民经济的增长,它借助自身技术优势,一方面解放了国民生产力,有效促进了生产效率的提高,另一方面降低了生产能耗,为社会主义建设做出了贡献。总的来说,电工新技术促进了国民经济的发展,为社会进步以及人民生活品质的提升创造了条件。 1.2 电工新技术的定义与发展趋势 所谓电工新技术,实际就是指在当前并未实现规模化应用,但具有一定效益的电工技术。随着时代与社会文明的不断进步,电工新技术在国民生产中起到的作用越来越大,成为了21世纪最具活力和最具生命力的电工技术。追究电工新技术的发展原因,它实际是在传统电工技术基础上发展起来的,是知识经济时代下出现的电工新理论、新知识、新材料以及新工艺等集多种表现形式于一体的新电工技术。电工新技术从20世纪下半叶开始发展,当时盛行的电工新理论有等离子物理、生物电磁学、电磁流体力学等等,新技术则主要有放电应用技术、磁流体发电技术、电磁诊断技术等。在21世纪的今天,电工新技术的发展已经迈上了一个新台阶,除了原有的电工技术、理论、设备、材料在各行各业得到了广泛应用以外,电工新技术还向纳米技术、生物工程技术、网络技术方向发展,成为了国民经济发展中的中坚力量。 2 电工新技术在机电一体化中的应用 电工新技术当前已经在机电一体化中有了较为普遍的应用,比如生产中常见的自动监控制技术、触摸屏技术、运动控制卡等,都属于电工新技术的范畴。详细分析如下: 2.1 自动控制技术 自动控制技术与自动控制系统的应用是电工新技术的一种主要表现形式。以自动控制系统为研究对象,该系统的基本特点是能实现自动化控制。将该系统应用到机电一体化中,系统能对机电设备的运行状态进行连续测量,并结合测量数据推断出设备偏差,及时采取相应措施对偏差进行处理,尽可能的将偏差降低到最小。在机电一体化自动控制中,为了将自动化控制系统测量的快速性、稳定性、精确性体现得更加充分,往往会选择采用比例控制器、积分控制器等对系统进行控制。工业大革命之后,市场对机电一体化产品的精度、性能、使用可靠性等性能要求越来越高,而为了满足市场要求,机电一体化产品内部所采用的控制器性能也随之越来越好,全闭环数字式伺服系统的出现使得自动控制技术在机电一体化产品中的应用地位越来越高,既能满足系统自动控制技术要求,又能提高系统控制与调节精度,为机电一体化产品自动化控制与调节的实现奠定了坚实的技术基础。因此,现代机电一体化产品大多选择该类伺服系统来实施产品控制。 2.2 pc的应用 pc,实际指可编程控制器。该控制器是上世纪60年代生产出来的一种工业控制装置,技术基础建立在计算机控制技术和通信技术上,既具有计算机控制功能,又能实现通信,所以该控制器在出现以后,便被广泛应用于机械生产自动化控制中。pc技术产生初期,常用的pc大多只具备逻辑控制、定时和记数功能,通常将只能实现这三项功能的可编程控制器称为可编程逻辑控制器。随着电子技术和大规模集成电路的广泛应用,plc的功能日趋完善,性能不断提高。plc已经发展为集计算机技术,自动控制技术、通信技术、过程控制技术于一身的电子装置。目前plc正朝智能化、网络化方向发展。plc作为一种新型的工业控制装置。用计算机编程软件代替继电控制的硬件接线,既发挥计算机优点,又考虑电器操作人员习惯,始终保持大众化特点。plc具有可靠性高、编程方便、对环境要求低、与其他装置连接方便等优点。plc控制系统与继 电顺序控制系统的比较:plc控制系统大部分为软件控制,系统结构紧凑、体积小;plc控制器内部全部为“软接点”,动作快,系统的控制功能改变一般需要修改程序;plc控制系统的设计、施工、调试周期短plc控制系统具有较强的自检、监控功能,可靠性高,适用范围广。特别是可编程计算机控制器pcc与传统的plc相比较能更好的实现分时多任务操作系统和多样化的应用软件设计,不仅满足了实时控制的要求还可以按照用户的实际要求任意修改。 2.3 运动控制卡的应用 运动控制卡是一种基于pc机及工业pc机、用于各种运动控制场合的上位控制单元。它包括脉冲输出、脉冲计数、数字输入、数字输出、d/a输出等功能。它变频器的工作原理主要是把工频电源变换成各种频率的交流电源,来实现电机的变速运行的设备。以达到无极变速,从而缩短电机方向和转速的时间,其中控制电路完成对主电路的控制,整流电路将交流电变换成直流电,直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波,逆变电路将直流电逆变成交流电。它可以发出连续的、高频率的脉冲串,通过改变发出脉冲的频率来控制电机的速度,改变发出脉冲的数量来控制电机的位置,用于控制步进(直线)电机或伺服电机。所以变频器因调速性能好、效率高、性能稳定、可靠性高等这些优点,使其在数控伺服、机械、同步传动等多种场合都得到了广泛的应用,因此,变速器调速技术已逐渐成为电气传动自动化的一项优秀技术。 3 结束语 综上所述,我国当前的电工新技术在机电一体化产品中的应用极为广泛,成为了机电一体化产品实现自动化控制的必要措施。电工新技术以其独有的技术特点,为机电一体化发展创造了众多有利条件,促进了机电一体化自动控制的实现。总的来说,电工新技术的发展为机电一体化技术的进步做出了贡献,它不仅省去了多余的社会劳动力,实现了机电一体化产品的自动化控制运行,还减少了能源消耗,对社会进步起到了巨大作用。 机电技术应用论文:矿山机电设备检修中的故障诊断技术应用 摘 要:矿山开采是为了更好的满足经济和社会发展对能源的需求,因此,在矿山开采过程中一定要对机电设备的故障诊断技术进行提高,这样才能保证在矿山开采过程中不会出现更多的安全事故,保证矿山企业安全生产。 关键词:煤矿企业;矿山机电设备;故障诊断技术 煤矿企业在生产过程中会使用大量的机电设备,因此,在生产过程中要想保证安全一定要对机电设备的故障诊断技术进行分析,这样才能更好的对机电设备进行维修,保证煤矿企业的生产不会受到影响。 1 矿山机电设备故障诊断技术的内涵 矿山机电设备诊断技术是一项非常复杂的技术,也是一项综合技术,其中包含着信息技术、计算机技术以及传感技术,能够对设备出现的事故进行很好的反映,因此也能在设备出现事故前就进行维修。矿山机电设备在维修诊断技术方面也是发展很好的,能够对机电运行过程中的状态进行检测,这样能够更好的提高机电设备的安全性和可靠性,同时也能及时对出现的问题进行解决。机电设备维修诊断技术能够对设备出现的异常原因以及危害程度进行更好的分析和评价,因此,也能及时采取必要的措施进行预防。 2 故障诊断技术的概述 2.1 构建数学模型 机电设备在运行过程中会产生很多的参数,这些参数在一定程度上能够对设备的运行情况进行反映,因此,构建一个数学模型能够更好的对设备运行情况进行反映,同时也能对机电设备出现故障的参数进行总结,以后通过对参数进行分析就能及时反映出故障是否存在。 2.2 采集各种信号和参数 在设备上安装各种传感仪器能够更好的对设备运行状态的各种信号和参数进行收集和测量,这样能够更好的通过传感设备对设备情况进行掌握。传感器产生的各种信息可以传递给计算机,这样能够使计算机成为数据存储的工具。 2.3 对采集的各种信息进行处理 对生产现场采集到的设备各种信息,有些是不能对设备的运行情况进行反映的,因此,要对采集的信息进行处理,在处理的过程中还要对出现的无用信息进行剔除。 2.4 对处理后的信息进行分析和识别 对处理后的信息进行分析和识别以后,能够更好的与其和设备运行的标准参数进行对比,这样能够更好的对设备的状态和故障类型进行反映,同时也能更好的找到解决故障的措施。 2.5 预测 在现场采集回来的信息进行分析和识别以后能够更好的对设备的运行情况进行反映,同时也能更好的对设备的故障情况进行预测,这样也能更好的对设备故障可能带来的影响进行分析。 3 矿山机电设备故障诊断的主要技术 3.1 主观诊断技术 在对矿山机电设备进行故障诊断的时候,维修人员可以利用相关的实际经验对故障进行判断和检修,但是这种技术只适用于简单的故障,同时可靠性也是非常低的。主观判断技术,通常分为直觉经验法、参数测量法、逻辑分析法和故障树分析法。直觉经验法是维修人员凭借自身的经验和感觉通过对设备进行查看判断故障原因的一种方法,这种方法受到维修人员阅历的影响。参数测量法是对设备的运行参数进行测量,然后通过与标准参数进行比较,对设备可能出现的故障进行判断,同时对故障的位置进行判断。逻辑分析法通过逻辑关系对设备故障的显性现象进行判断,能够找到故障出现的原因和位置。故障树分析法对系统出现的故障能够更好的进行判断,对经常出现的故障可以直观的进行反映,这样能够最终对故障进行判断。 3.2 仪器诊断技术 在对矿山机电设备进行诊断的时候,工作人员可以利用监测仪器对机电设备进行系统的检测,这样能够更好的对设备运行情况进行掌握,同时也能对故障情况进行判断。 3.3 数学模型诊断技术 矿山机电设备在进行诊断的时候,工作人员可以利用相关的测量设备对机电设备的运行参数进行统计,然后与标准参数进行比较,这样能够更好的进行分析和判断,同时也能通过数值比较找到故障的位置和类型。 3.4 智能诊断技术 在诊断技术中,智能诊断技术的发展前景是非常好的,在进行诊断的过程中可以利用计算机对信息进行获取、传递和分析,这样能够更加及时的得到出现故障的位置,同时对故障的类型也能更快的得到。 4 故障诊断技术在矿山机电设备维修中的应用 4.1 诊断依据 矿山机电设备在运行的 过程中,会产生一定的动力、热量以及化学能量变化,这样就会导致设备在使用过程中出现温度上升和压力不断增大的情况,导致机电设备的运行状况和工作效率受到一定程度的影响。 4.2 信息采集 在对矿山机电设备进行信息采集的时候可以利用故障诊断技术中的点检仪或者是传感器等仪器来进行信息的采集,而且在信息采集方面也是非常的准确的,因此,对机电设备的实际情况也是能够更好的进行体现的,对信息进行分析和处理能够更好的掌握设备的状态。在信息收集的时候场所也是非常重要的,通常可以在生产现场进行采集和性能方面的检测。在现场考察的时候要对机电设备的表面情况进行观察,这样也能够通过外表对其使用情况进行判断。 4.3对设备的性能检测 对机电设备的性能进行检测的时候,主要对其投入和产出之前的变量情况进行对比,这样能够更好的对其性能进行掌握。在相同投入的情况下,如果设备的产出出现了减少的情况,这样就说明机电设备的运行效率出现了下降的情况,同时在产出相同的情况下,如果投入出现增大的情况,也说明了设备在运行过程中出现了下降的情况。导致设备出现运行性能下降的情况,原因有很多,其中,电机的功率、轴承的转速以及设备的温度变化都是影响的因素。因此,在设备出现工作效率下降的情况时对一些关键的部位进行检测是非常重要的,同时也是避免设备出现更大的故障的保障。 5 矿山机电设备检修中故障诊断技术 5.1 故障诊断专家系统 由于矿山工作环境的复杂性和多变性,导致矿山机电设备故障常常具有复杂性和隐蔽性,运用传统的故障诊断技术难以对故障进行准确的判断,而故障诊断专家系统能够综合运用领域专家的知识和经验,模拟专家的思维过程,对故障进行准确的分析和判断。 5.2 模糊数学的应用 矿山机电设备故障的原因和现象间通常具有一定的对应关系,其中既有随机因素,又有确定因素,因此在保障诊断精度的前提下,将模糊数学引入矿山机电设备的故障诊断中,建立模糊诊断数学模型,使得定量分析和专家经验、定性分析相结合,并在计算机上实现,为矿山机电设备故障的诊断决策提供辅助依据。 5.3 人工神经网络的应用 神经网络拥有特殊的结构和信息处理方式,使其在模式识别、信号处理、自动控制与人工智能等许多领域得到了实际的应用。矿山机电设备的故障诊断中从故障初始征兆到故障源的映射通常具有复杂的非线性映射关系。通过连续地对这些部位进行监测,能够使得矿山机电设备的运行状况得以准确和直观的反应。 6 结束语 经济和社会在快速发展的情况下,对能源的需求量在不断增大。矿山企业在进行生产的过程中,工作的环境是非常的复杂和恶劣的,这样也使得矿山开采过程中经常会出现安全事故。在矿山开采过程中,机电设备经常是处于高负荷运行的情况下的,这样也使得设备会经常出现故障。对故障进行诊断才能更好的保证生产顺利进行,同时也能保证安全生产。 机电技术应用论文:试论汽车发动机电子技术的应用 [摘 要]汽车发展需要电子技术的全面支持,汽车发动机的控制技术也随着电子技术的发展而进入到电子时代,针对这个领域全世界都进行了全面而深入的研究,使得电子技术对发动机的控制进入到了全面而智能的领域。 [关键词]电子技术 车辆控制 发动机控制 应用方法 一、电子技术在汽车与发动机上的应用概况 1、电子技术在汽车上的应用 电子技术的应用在汽车上的应用是为了适应汽车工艺与应用的需求而被被采用的,不完全统计在近几年间,在汽车的生产与制造中,大量的电子装置已经被应用在汽车中,占有的比例增加到了近三成。一些高级别的轿车上已经安装了单机片甚至是计算机,电子产品占有整车的比例达到一半。目前电子技术的应用已经渗入到各个汽车系统,安装目前的应用情况,汽车电子系统的用应用安装不的产品与功能可以分为两种,一种是汽车电子控制系统,主要负责对车辆上的机械进行智能化控制,使得汽车在运行过程中可以按照不同的需求对车辆进行智能化控制,即所谓的机电结合。另一种是车载电子系统,即在汽车中可以独立使用的电子系统,他们与汽车的性能没有关系,如导航系统、音响系统、通讯系统、网络系统等等。 2、电子技术在汽车发动机上的应用 在汽车发动机上电子技术也有了大量的应用,随着人们对乘驾的要求不断提高,加上环保等标准的升级,汽车电子技术在功能上不断获得改建,系统化、集成化、微型化等方面都获得了突破。对汽车发动机的电子化控制已经使得汽车的性能有了大幅度的改变。未来汽车电子技术将有望在以下领域出现突破。如传感器技术的应用,随着汽车电子化的拓展,自动化已经成为其发展的必然趋势,对传感器的应用已经成为车辆中不可缺少的技术,尤其是对发动机的检测与控制,更离不开传感器的应用,其数量与功能将不断拓展,使得电子技术对汽车发动机的控制更加直接与智能。同时,发动机机电控制单元的技术水平也会不断提高,电控单元将向着多功能集成化方向发展,其处理的性能将更加强大,为整个动力系统提供智能化控制模式。 二、电子技术在汽车发动机上的应用实例 1、电子点火系统 电子点火系统实际上是为了适应汽车环保需求而设计应用的,其主要是,满足发动机的点火可靠性,所以电子技术被应用到该装置上,这样就可以控制点火的精度。因为电子技术的高速发展,现在的晶体管器件都可以达到较高的精度与性能。当前研发的汽车电子点火装置,从控制点火圈、可控硅点火装置、集成电路点火装置等等。其优秀系统是由芯片、传感器、接口、执行机构等组成。其目的就是节约燃料、降低污染。同时电子点火装置的应用还可以实现对车辆发动的智能化控制,并可进行自我诊断等。 2、电子油喷系统 在汽车生产中,机械式和电混合喷射系统都已经不能适应车辆的应用需求,电控喷射装置已经逐步普及。电子装置可以利用电子智能控制来保证发动机的最佳工况,输出的功率相对稳定,且降低污染。在研发中可以将发动机的最佳工况输入到电子系统中,这样就是先了喷油效果最合理。实现空气流量、含氧量、进气温度、发动机转速等多种参数的相对平衡,进而达到智能化控制的目标。这样就可在车辆行驶中根据当时是的工况对喷射油量进行智能化调控,让发动机始终处在一个最为合理的工作条件,进而让发动机综合性能提高。在车载的燃油喷射系统的控制单元是一个完整的控制中心,并利用安装在发动机上的各种传感器测定运行参数,按照驾驶工况对喷油器的油量进行精确控制,使得发动机在运行中获得的燃油混合气比例最佳。 目前该系统的应用已经较为成熟,在柴油喷射系统中有着突出的效果。如1)电控分配系统,柴油机电控分配泵的喷油泵油量及喷油定时的装置都是采用高速的电磁阀门进行控制,电磁法在工作中可以对喷油的进行定时,进而利用开启和闭合对油量进行精确控制。2)还有一种是电控直喷的油泵,电子控制装置可以对喷油量和喷油时间进行定时,或者具备其中的一种功能,这样就可对燃油与空气的比例进行限定,还有的可以对压力和速率等进行控制。电子控制的直喷装置可以设计为电控调速器。电控调速其可以与转速相互配合,并且容易实现。同时响应 速度可以高于机械的调速装置,这样就可实现对发动机的油量进行控制的目标。3)电控单体油泵控制系统,这样的系统采用较短的高压油管,可以对喷油进行加压,最高压力可以达到160mpa以上,这样与高速电磁阀进行配合从而控制喷油量。再有就是利用机械驱动的电控喷油系统,目前最为完善的是电控喷油嘴系统,是电子式的驱动系统,现有的产品也可实现高压喷油的效果。其中最大的压力已经可以达到200mpa,甚至更高,机械驱动的电子喷油系统已经在国外有了完善的研究与发展,从小型的柴油机到大型的柴油机都已经可以实现电子控制,并精确控制喷油量。4)电子控制的喷油嘴系统,这样的装置可以利用机械驱动和蓄压形式实现定量控制,都可以实现高压力的喷射,使得燃油最大化的行车雾化混合物,大大降低了柴油机燃烧系统对缸内的涡流强度的需求,甚至可以实现没有涡流的设计。5)电控蓄压喷射系统。随着研究的深入,电子控制蓄压喷射嘴系统的研究上升了一个高度。其设置不需要机械驱动和机械调节,所以不用在设计中考虑柴油机整体的结构,这使其最大的优势之一。在研究中美国公司研究的装置可以将电控与液压的技术结合起来,形成一个按照时间控制喷射过程和相应压力装置,具有喷油速率控制的效果,对初始供油期、着火延时等进行油量的优化。同时也可实现对柴油机烟度、颗粒等进行改善。 3、排气循环和带速装置 在电子控制系统中,对排气系统的控制也是涉猎的内容,将发动机排出的部分废弃进行利用回流到进气管,并与新鲜的空气进行混合,再次的进入到汽缸中进行利用,这样可以控制尾气中的有害成分,期间废气的量则由电子电子阀进行控制,从而实现智能控制。 还有就是怠速控制,怠速控制的功用:实现发动机起动后的快速暖机过程;自动维持发动机怠速在目标转速下稳定运行。怠速控制的主要内容:起动后控制暖机过程控制,负荷变化的控制以及减速时的控制。 三、结束语 发动机是汽车工作的重要系统,在对其进行控制的过程中需要智能化升级,因为只有智能化的升级才能让发动机在工作中更加的低耗,并以此形成一个节能的效果,同时电子技术的应用可以帮助汽车实现整体的智能化,以发动机控制为优秀的电子技术的应用,实现了整车运行与控制的智能化,这样才能让汽车在运行中体现安全、节能、环保、舒适等进步。 机电技术应用论文:煤矿机电管理技术的应用探讨 【摘 要】煤炭是我国重要的能源,煤炭工业的大力发展,在我国的国民经济建设发展中占居重要的地位。采用机电一体化产品的煤矿,能够获得可观的技术、经济和社会效益。随着现代化设备的不断投入使用,对机电管理人员的业务素质也提出了新的要求,只有熟识电气设备的功能,才会更好的完成本职工作。因而,近年来各级煤矿企业领导都十分重视机电一体化技术在煤炭生产中的应用与推广。本文对煤矿机电一体化技术的应用进行研究。 【关键词】机电管理人员;煤矿机电一体化产品;煤炭生产 我国电气自动化的应用使采煤的过程更加人性化,综采工作面装备远程监控及专家诊断系统的可靠性是国产采煤机研究的主要内容。该系统能够实现综采装备液压支架和采煤机的远程监控,使采煤机根据煤层的变化实现自动割煤、煤层的软硬自动调节采煤速度,检验并完善动态监测综采支架液压系统压力和各受力点的状态,自动调节支架推移输送机的拉移等,使综合机械化水平上一个新的台阶。 煤矿机电一体化技术矿井运输提升产品的应用在煤矿生产中,因为现代化煤矿发展的需要,对煤矿机械化采煤提出更高的要求,因此随之对井下、井上的运输和提升系统的要求也就越来越高。如今,对于国外一些采煤技术比较先进的国家,煤矿井下大巷的运输系统大多是采用带式运输机,他们基本上是采用直流式交流变频装置驱动方式,主要以电力电子器件为优秀。 1. 机电一体化 机电一体化是集机械技术、微电子技术、光学技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、接口技术、软件编程技术等多学科的交叉综合,它的发展和进步依赖并促进了相关技术的发展和进步。我国在20世纪80年代成立机电一体化领导小组,并将该技术列为“863”计划。机电一体化正朝着智能化、网络化、微型化、柔软性化、系统化发展,它的发展对煤炭系统产生了很大的冲击,采用机电一体化产品将大大改善煤矿生产的劳动强度、工作环境及安全系数,同时在降低能耗、保证安全生产方面也实现了特定的价值。它可不必更换设备,而对产品结构和生产过程进行必要的调整、改革,对传统的机械工业注入新鲜的血液,实现文明生产。 2. 煤矿机电一体化产品 煤矿机电一体化产品已在许多煤矿得到广泛应用。国产的以计算机为优秀的电牵引采煤机、全数字直流提升机已占领国内市场,我国已能生产用计算机监控的掘进机、胶带运输机、矿井供电设备等。另外煤矿安全生产监控系统、胶带机集中控制系统、矿井生产过程自动控制和信息化管理、图像监视井下关键设备和主要工作地点、调度室的装备实现数字化、计算机网络管理系统在生产调度、财务、人力资源、设备、销售及办公自动化都得到了普遍应用。煤矿机电一体化产品实现了设备的自动化、智能化、信息化等等,为煤矿生产实现高安全、高可靠、高效率和高效益提供了保障。 3. 改进煤矿机电管理的办法 3.1 重视管理,提高机电管理水平。 重视机电管理,首先是矿井领导人重视机电管理,这是加强机电管理的关键。机电管理人员要经常向矿领导汇报机电工作,多提工作建议,以获 领导的支持。 3.2 因矿制宜建立机电管理机构,授予职权,统一管理。 矿井机电管理机构体系不论采取哪处形式,都必须授予机电部门职权,实行统一管理。一般机电部门要具有以下职权,即:制定机电管理规章制度权;编制部署机电工作计划权;设备配件分配权;制止违章作业权;追查机电事故权;检查评比考核奖罚权;机电业务骨干调整调动工作监督权。 3.3 加强机电标准化管理,建立健全标准化管理组织,提高全体机电人员的质量标准化意识,按标准化要求开展机电工作。 机电标准化是确保矿井机电安全生产的基础,地方煤矿应逐步完善机电标准化工作,成立标准化领导小组,制定标准化建设奋斗目标及具体措施、完成时间。实行“三抓”,即面上抓质量升级,线上抓达标头面、机道、机房,点上抓薄弱环节。建立机电标准化奖罚制度,开展机电标准化竞赛活动,树立标准化样板机电区队、机房硐室、机道,推动机电标准化工作的全面开展。 3.4 扎实地做好设备综合管理工作。 设备管理的基本任务是掌握设备动态,建立、保管设备档案,办理设备调拨转移手续,掌握设备技术性能状态,编制审查设备购置、更新、改造、修理、配件计划,掌握大修资金的使用,对设备实行全过程的管理。各矿应建立设备综合管理体系,完善设备综合管理制度,配齐设备管理人员,实行流程化管理,扎实地做好设备综合管理工作,确保设备管理制度化、正常化、规范化。 3.5 认真落实规章制度。 规章制度是机电业务活动的准则,是做好机电工作的纪律保证,应建立健全。当前,规章制度执行不利是突出的问题,特别是操作、维修、综合平衡、质量验收、现场管理等制度的执行方面尤为突出。矿井机电管理的主要工作对象是设备,落实规章制度也必须以管好、用好、修好设备为主要工作内容。目前急需重点落实的规章制度是:机电管理人员责任制度;设备使用操作规程;设备维护保养、检查、维修、质量验收制度;机电事故管理、设备现场管理、技术管理、综合平衡、班组经济核算等制度。 4. 对我国煤矿机电一体化技术的思考 (1)在 20世纪,我国煤矿机电一体化技术(产品)取得了较大的发展,机电一体化技术应用到了煤矿每个环节,但相对国外先进煤矿还是比较落后的。因此,要让我国煤矿机电一体化技术达到世界先进技术水平,必须掌握信息时代机电一体化技术的特点和相关技术发展的动态。 (2)应提高我国煤矿机电一体化产品的规范化、标准化、系列化和通用化的程度;以计算机为机电一体化的优秀装置,因为计算机运算和存贮能力非常强,且体积和功耗小,更加适合于工作空间狭小的煤矿机电一体化产品,在设计煤矿机电一体化产品时,应尽可能的选用功能强大的嵌入式计算机,从而保证工作性能更可靠;对于新开发的煤矿机电一体化产品应具有通信功能,同时,要选用很好的开放性和高可靠性的通信模块,方便与控制网络进行连接通信控制;煤矿机电一体化产品需要达到智能化发展水平,能判断机电设备和周围环境的状态,使设备能自动适应环境并以最优的状态工作,同时能快速地对所采集的参数进行分析,从而对故障进行诊断,再根据这些诊断结果对以后工作过程中的故障进行预测;要对矿用传感器进行深入研究和开发,提高矿用传感器的可靠性和使用寿命,同时考虑传感器的数字化、集成化、智能化和多维化,使矿用传感器在比较恶劣的工作环境下进行信号的测量,并保证其测量准确度,并具有自校正、自诊断、状态识别和自我调节等功能;要关注国内外高新技术的发展,将那些适于煤矿井下工作环境的高新技术用于煤矿机电一体化产品,从而提高煤矿现代化,达到煤矿自动化生产。 5. 结束语 煤矿机电一体化技术是煤矿综合自动化的发展基础,更是煤矿企业信息化建设的重要支撑技术,煤矿机电一体化技术在采、掘、运、装备等方面的应用和推广,大力地推动我国煤矿综合生产力,同时,为实现安全、高效、洁净、结构优化的现代化、高科技煤炭工业生产打下了坚实的基础。 机电技术应用论文:关于机电一体化技术及其应用研究 摘要:讨论了机电一体化技术对于改变整个机械制造业面貌所起的重要作用,并说明其在钢铁 工业 中的应用以及 发展 趋势。 关键词:机电一体化 技术 应用 1 机电一体化技术发展 机电一体化是机械、微 电子 、控制、 计算 机、信息处理等多学科的交叉融合,其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展,其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、 网络 化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。 1.1 数字化 微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础,如不断发展的数控机床和机器人;而计算机网络的迅速崛起,为数字化设计与制造铺平了道路,如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。 1.2 智能化 即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在cnc数控机床上增加人机对话功能,设置智能i/o接口和智能工艺数据库,会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展,为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。 1.3 模块化 由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元;具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样,在产品开发设计时,可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。 1.4 网络化 由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品,现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能,利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统,使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处,因此,机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。 1.5 人性化 机电一体化产品的最终使用对象是人,如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要,机电一体化产品除了完善的性能外,还要求在色彩、造型等方面与环境相协调,使用这些产品,对人来说还是一种 艺术 享受,如家用机器人的最高境界就是人机一体化。 1.6 微型化 微型化是精细加工技术发展的必然,也是提高效率的需要。微机电系统(micro electronic mechanical systems,简称mems)是指可批量制作的,集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路,直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针,1988年美国加州大学berkeley分校研制出第一个微电机以来,国内外在mems工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展,开发出各种mems器件和系统,如各种微型传感器(压力传感器、微加速度计、微触觉传感器),各种微构件(微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等)。 1.7 集成化 集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合,又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率,应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次,使系统功能分散,并使各部分协调而又安全地运转,然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来,使其性能最优、功能最强。 1.8 带源化 是指机电一体化产品自身带有能源,如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能,因而对于运动的机电一体化产品,自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。 1.9 绿色化 科学 技术的发展给人们的生活带来巨大变化,在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以,人们呼唤保护环境,回归 自然 ,实现可持续发展,绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求,机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境,产品寿命结束时,产品可分解和再生利用。 2 机电一体化技术在钢铁 企业 中应用 在钢铁企业中,机电一体化系统是以微处理机为优秀,把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来,采用组装合并方式,为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件,增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面: 2.1 智能化控制技术(ic) 由于钢铁工业具有大型化、高速化和连续化的特点,传统的控制技术遇到了难以克服的困难,因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等,智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面,如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢———连铸———轧钢综合调度系统、冷连轧等。 2.2 分布式控制系统(dcs) 分布式控制系统采用一台中央 计算 机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的 发展 ,分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制,而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能,成为一种测、控、管一体化的综合系统。dcs具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。dcs是监视集中控制分散,故障影响面小,而且系统具有连锁保护功能,采用了系统故障人工手动控制操作措施,使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比,其功能更强,具有更高的安全性,是当前大型机电一体化系统的主要潮流。 2.3 开放式控制系统(ocs) 开放控制系统(open control system)是目前计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持,按此标准设计的系统,可以实现不同厂家产品的兼容和互换,且资源共享。开放控制系统通过 工业 通信 网络 使各种控制设备、管理计算机互联,实现控制与经营、管理、决策的集成,通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联,实现测量与控制一体化。 2.4 计算机集成制造系统(cims) 钢铁 企业 的cims是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体,用以实现从原料进厂,生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化,但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理,难以适应 现代 钢铁生产的要求。未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产,质优价廉,及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存,加速资金周转,实现生产、经营、管理整体优化,关键就是加强管理,获取必须的 经济 效益,提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在20世纪80年代已广泛实现cims化。 2.5 现场总线技术(fbt) 现场总线技术(fied bus technology)是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术(如4~20ma,dc直流传输)就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致dcs的变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表,如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化plc(programmable logic controller)和现场就地控制站等的发展。 2.6 交流传动技术 传动技术在钢铁工业中起至关重要的作用。随着电力 电子 技术和微电子技术的发展,交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性,电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动,数字技术的发展,使复杂的矢量控制技术实用化得以实现,交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎,应用不断扩大。 机电技术应用论文:浅谈煤炭机电一体化技术在我国的应用 摘要:机电一体化技术是微 电子 技术向传统机械工程渗透而形成的融合机械工程、电气工程、 计算 机技术、信息技术等为一体的新兴综合技术。它是 企业 信息化的重要支撑技术,是矿山综合自动化的基础。机电一体化技术在煤矿采、掘、运装备的应用和推广,极大地提升了我国煤矿生产的综合实力,为实现高效、安全、洁净、结构优化的煤炭 工业 生产打下了扎实的基础。本文对煤矿机电一体化技术在我国的应用进行阐述。 关键词:煤矿 机电一体化技术 0 引言 我国自造的煤矿机电一体化设备都具有智能化、程序化、信息化的特点,以及设备体积小、操作、维护方便、保护齐全、性能可靠等优点。从1970年我国自行设计制造和装备的第一套综合机械化采煤工作面在大同矿务局试验起,我国的机电一体化技术开始萌芽。到上世纪80年代后期,我国综合机械化采煤取得了空前的 发展 ,大大推动了我国的煤矿机电一体化技术的进程,采煤机已由液压牵引向电牵引发展。到了上个世纪90年代中期,在原有的研究成果上,又开展了采运支机械微机监控、故障诊断的研究和支架电液微机技术应用的研究,并研发了大功率电牵引采煤机。而进入21世纪后,我国煤矿机电一体化技术的研究和应用领域均有重大突破,在煤矿安全生产监控、大型固定设备的后备保护等方面已取得了喜人的成绩。然而,与国外的先进采煤国家相比,我国的煤矿机电一体化技术发展尚有一定差距,并且煤炭工业相对机械、电子、航天、轻纺、化工、铁道、冶金等行业起步晚基础薄弱,在开发水平、应用范围、投资规模、技术人才和管理水平方面均有较大差距。 1 机电一体化技术的应用实践 1.1 矿井安全生产监测监控系统中的应用 矿井安全生产监控系统是最能体现煤矿机电一体化的技术之一。我国监测监控技术应用较晚,20世纪80年代初,原国家煤炭部组织了对国外煤矿监控技术进行大规模的考察和引进工作,此举大大促进了国内监控技术的发展。先后从波兰、法国、德国、英国和美国等引进了一批安全监控系统(如dan6400、tf200、minos和senturion-200),在部分煤矿中应用;在引进的同时,通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况,研制出kj2,kj4等系统并通过了鉴定。20世纪90年代以来,紧跟世界监测监控系统的发展潮流,我国自行研制开发出了一批具有世界先进水平的监控系统,如煤炭 科学 研究总院重庆分院的kj90系统、煤炭科学研究总院常州自动化研究所的kj95系统等,它们的主要特点是:测控分站的智能化水平进一步提高;具有 网络 连接功能;系统软件采用了windows操作系统。同时,在“以风定产,先抽后采,监测监控”12字方针和煤矿安全规程有关条款指导下,规定了我国各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统。自此,大大小小的系统生产厂家如雨后春笋般的不断出现,不仅为各煤矿提供了更多的选择机会,且促进了各厂家在市场竞争条件下不断提高产品质量和服务意识。经过多年的实践表明,安全监测监控系统为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的作用。 对我国现有煤矿监测监控系统及配套传感器等设备的现场应用效果进行综合评价,煤炭科学研究总院重庆分院的kj90、天地科技股份公司常州自动化分公司的kj95、煤炭科学研究总院抚顺分院的kjf2000和北京瑞赛公司的kj4,kj2000等系统无论在软硬件功能、稳定性和可靠性、专业技术服务能力、企业性质和生产规模等方面基本代表了我国煤矿监测监控系统的技术水平。 1.2 矿井提升机中的应用 矿井提升机是一种实现机电一体化较好的矿山大型设备,全数字化,交、直流提升机。特别是内装式提升机,从结构上将滚筒和驱动合为一个整体,大大简化了机械结构,是典型的机电一体化设备,充分体现了机械-电力电子-计算机-自动控制的综合体。全数字提升机高度可靠,具有可重复性故障寻址、完整的诊断设施和自诊断功能,以及简单而快速的通信功能;它采用总线方式,大大简化电气安装;硬件配置简单,互相兼容,零备件少;可以方便地实现软启动、软件控制和改变瞬间加速度。 在我国“九五”计划期间,国产全数字化直流提升机已成为各煤矿提升机的首选机型。我国研制成功的具有自主知识产权的全数字化直流提升机的优秀部分ascs是由双cpu构成的 计算 机系统。除此之外,我国还用simadynd和s7研制成功了第一台交-交变频器供电的交流提升机。2000年11月,该系统在焦作古汉山矿投入运行,情况良好。提升机由于采用了计算机技术,其安全保护系统更为完善。该系统的主要特点是:采用两台计算机装置,每台都有自己独立的测量、传感装置和数据处理系统。这两台计算机同步工作,互相检测,互为备用,对提升行程实现直接测量和间接测量容器位置相结合的方式,对两者进行比较、校正,实现行程自动控制。由于采用了计算机对安全回路、制动回路、电源和驱动回路进行实时检测,实现故障记忆,因此极大地提高了提升机安全性能。 1.3 井下带式输送机中的应用 在我国“八五”计划期间,通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施,极大地提高了带式输送机的技术水平,煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品的研发也取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内此项技术的空白,并对带式输送机的关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发,成功的研制了多种软起动和制动装置以及以plc为优秀的可编程电控装置、驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器,目前我国已经自行生产制造了多个品种和多种类型的带式输送机。 2 结束语 随着煤矿生产不断向深部水平 发展 ,对控制水平和规模的要求越来越高,从而又加速了机电一体化技术的发展和进步,目前各种高新技术的发展,如 网络 、光纤、人工智能及生物工程等高新技术已渗入到机电一体化技术之中,使机电一体化产品功能更强大、性能更优越,使机电一体化产品功能越来越强,智能化程度也越来越高,因此采用新的机电一体化技术装备的煤矿,能够使 企业 获得更加显著的技术、 经济 和社会效益,这也是一个煤矿企业循环促进不断发展的过程。 机电技术应用论文:浅析煤炭机电一体化技术在我国的应用 摘要:机电一体化技术是微电子技术向传统机械工程渗透而形成的融合机械工程、电气工程、计算机技术、信息技术等为一体的新兴综合技术。它是企业信息化的重要支撑技术,是矿山综合自动化的基础。机电一体化技术在煤矿采、掘、运装备的应用和推广,极大地提升了我国煤矿生产的综合实力,为实现高效、安全、洁净、结构优化的煤炭工业生产打下了扎实的基础。本文对煤矿机电一体化技术在我国的应用进行阐述。 关键词:煤矿 机电一体化技术 0 引言 我国自造的煤矿机电一体化设备都具有智能化、程序化、信息化的特点,以及设备体积小、操作、维护方便、保护齐全、性能可靠等优点。从1970年我国自行设计制造和装备的第一套综合机械化采煤工作面在大同矿务局试验起,我国的机电一体化技术开始萌芽。到上世纪80年代后期,我国综合机械化采煤取得了空前的发展,大大推动了我国的煤矿机电一体化技术的进程,采煤机已由液压牵引向电牵引发展。到了上个世纪90年代中期,在原有的研究成果上,又开展了采运支机械微机监控、故障诊断的研究和支架电液微机技术应用的研究,并研发了大功率电牵引采煤机。而进入21世纪后,我国煤矿机电一体化技术的研究和应用领域均有重大突破,在煤矿安全生产监控、大型固定设备的后备保护等方面已取得了喜人的成绩。然而,与国外的先进采煤国家相比,我国的煤矿机电一体化技术发展尚有一定差距,并且煤炭工业相对机械、电子、航天、轻纺、化工、铁道、冶金等行业起步晚基础薄弱,在开发水平、应用范围、投资规模、技术人才和管理水平方面均有较大差距。 1 机电一体化技术的应用实践 1.1 矿井安全生产监测监控系统中的应用 矿井安全生产监控系统是最能体现煤矿机电一体化的技术之一。我国监测监控技术应用较晚,20世纪80年代初,原国家煤炭部组织了对国外煤矿监控技术进行大规模的考察和引进工作,此举大大促进了国内监控技术的发展。先后从波兰、法国、德国、英国和美国等引进了一批安全监控系统(如dan6400、tf200、minos和senturion-200),在部分煤矿中应用;在引进的同时,通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况,研制出kj2,kj4等系统并通过了鉴定。20世纪90年代以来,紧跟世界监测监控系统的发展潮流,我国自行研制开发出了一批具有世界先进水平的监控系统,如煤炭科学研究总院重庆分院的kj90系统、煤炭科学研究总院常州自动化研究所的kj95系统等,它们的主要特点是:测控分站的智能化水平进一步提高;具有网络连接功能;系统软件采用了windows操作系统。同时,在“以风定产,先抽后采,监测监控”12字方针和煤矿安全规程有关条款指导下,规定了我国各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统。自此,大大小小的系统生产厂家如雨后春笋般的不断出现,不仅为各煤矿提供了更多的选择机会,且促进了各厂家在市场竞争条件下不断提高产品质量和服务意识。经过多年的实践表明,安全监测监控系统为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的作用。 对我国现有煤矿监测监控系统及配套传感器等设备的现场应用效果进行综合评价,煤炭科学研究总院重庆分院的kj90、天地科技股份公司常州自动化分公司的kj95、煤炭科学研究总院抚顺分院的kjf2000和北京瑞赛公司的kj4,kj2000等系统无论在软硬件功能、稳定性和可靠性、专业技术服务能力、企业性质和生产规模等方面基本代表了我国煤矿监测监控系统的技术水平。 1.2 矿井提升机中的应用 矿井提升机是一种实现机电一体化较好的矿山大型设备,全数字化,交、直流提升机。特别是内装式提升机,从结构上将滚筒和驱动合为一个整体,大大简化了机械结构,是典型的机电一体化设备,充分体现了机械-电力电子-计算机-自动控制的综合体。全数字提升机高度可靠,具有可重复性故障寻址、完整的诊断设施和自诊断功能,以及简单而快速的通信功能;它采用总线方式,大大简化电气安装;硬件配置简单,互相兼容,零备件少;可以方便地实现软启动、软件控制和改变瞬间加速度。 在我国“九五”计划期间,国产全数字化直流提升机已成为各煤矿提升机的首选机型。我国研制成功的具有自主知识产权的全数字化直流提升机的优秀部分ascs是由双cpu构成的计算机系统。除此之外,我国还用simadynd和s7研制成功了第一台交-交变频器供电的交流提升机。2000年11月,该系统在焦作古汉山矿投入运行,情况良好。提升机由于采用了计算机技术,其安全保护系统更为完善。该系统的主要特点是:采用两台计算机装置,每台都有自己独立的测量、传感装置和数据处理系统。这两台计算机同步工作,互相检测,互为备用,对提升行程实现直接测量和间接测量容器位置相结合的方式,对两者进行比较、校正,实现行程自动控制。由于采用了计算机对安全回路、制动回路、电源和驱动回路进行实时检测,实现故障记忆,因此极大地提高了提升机安全性能。 1.3 井下带式输送机中的应用 在我国“八五”计划期间,通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施,极大地提高了带式输送机的技术水平,煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品的研发也取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内此项技术的空白,并对带式输送机的关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发,成功的研制了多种软起动和制动装置以及以plc为优秀的可编程电控装置、驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器,目前我国已经自行生产制造了多个品种和多种类型的带式输送机。 2 结束语 随着煤矿生产不断向深部水平发展,对控制水平和规模的要求越来越高,从而又加速了机电一体化技术的发展和进步,目前各种高新技术的发展,如网络、光纤、人工智能及生物工程等高新技术已渗入到机电一体化技术之中,使机电一体化产品功能更强大、性能更优越,使机电一体化产品功能越来越强,智能化程度也越来越高,因此采用新的机电一体化技术装备的煤矿,能够使企业获得更加显著的技术、经济和社会效益,这也是一 个煤矿企业循环促进不断发展的过程。 机电技术应用论文:机电一体化数控技术在煤矿机械中的应用 【摘 要】煤矿机械正处在一个向机电一体化方向发展的时代,近来,随着国家对煤矿安全生产的重视,煤矿设备投入的不断增加,煤矿机械也处在一个更新换代的时期。数控技术是实现机械制造自动化的关键,以数控技术为优秀的机械设备广泛采用数控技术应用于制造业。 【关键词】 煤炭机械 机械制造 机电一体化 数控技术 煤矿机电一体化技术在这一时期显得尤为重要,它使机械、电子技术和液压控制技术有机的结合,极大地提高了煤矿机械的各种性能,如安全性、经济性、可靠性、操作舒适性以及作业精度、作业效率、使用寿命、方便安装拆除、便于维护等。中国 煤矿生产中,煤矿机械的性能自动化程度及其经济性等可以说直接影响到生产;也直接影响到煤矿供电、排水、通风、提升等的安全运行。而煤矿机械电气与电子控制系统部分质量的好坏与性能的优劣又直接影响到机械的动力性、经济性、可靠性,从而影响施工质量、生产效率及使用寿命等。电子(微电脑)控制系统已成为煤矿现代机械不可缺少的组成部分,同时也是评价煤矿现代机械技术水平的一个重要依据。随着科学技术的不断发展,以及对煤矿机电产品性能要求不断提高,电子(微电脑)控制系统在煤矿机械中所占的比重越来越大,其功能将会越来越强,应用范围也将越来越广,而其复杂程度也随之提高,这样就对使用与维修维护这些设备的煤矿工作人员提出了更高的要求,对煤矿职工的培训工作和对煤矿设备的管理工作也显得尤为重要。 煤矿生产施工要求煤矿机械具有以下性能:皮实耐用且维修简单、生产效率高且节能降耗,自动化程度高且操作简单,施工质量好,精度高;性能稳定,工作可靠,安全性高,使用寿命长;具有较好的经济性,即高的技术价格比和低的制造与使用成本;工人劳动强度低,操作员的工作条件好;具有在线运行状态监视,故障自诊及自动故障报警功能,能及时准确地指出故障部位,减少停机维修时间。 一、机电一体化是一项新兴的技术,将其引入到煤矿机械中,必将会给煤矿机械带来了新的技术变革,使其各种性能有了质的飞跃。 机电一体化又称机械电子工程学,是一门跨学科的综合性高技术,是由微电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术、机械技术、液压技术以及其他技术相互融合而成的一门独立的交叉学科。目前机械的电子(微机)控制系统主要用以实现如下功能: (1)在线监控、自动报警及故障自诊,即对煤矿机械的电动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的在线运行状态监控,出现故障能动报警并准确地指出故障的部位,从而改善操作员的工作条件,提高机器的工作效率,简化设备维护检查工作,降低使用维修费用,缩短停机维修时间,延长设备的使用寿命。如采煤机上变频器就采用plc控制,可实现多种在线监控和故障自诊,还有煤矿用各种电器设备也越来越智能化。 (2)节能降耗,提高生产效率。例如井下使用的胶带输送机、通风机、提升机等,使用变频起动、plc控制系统,节电量就为30%左右,同时生产效率也大大提高。 (3)自动化或半自动化程度的提高 煤矿机械实现自动化或半自动化控制,可以减轻操作者的劳动强度,提高生产效率,并减少因操作者的经验不足,对作业精度的影响。例如,冀中能源黄沙矿2009年投入使用的一整套薄煤综采设备,由我国北京天地玛坷电液控制系统有限公司与德国marco公司合作生产的pm31型液压支架电液控制系统,就是微电脑控制,只要在支架操作控制器上输入程序,支架使会自动连续动作,也可实现远程控制和工作面无人操作。 二、机械制造中数控技术的应用 1、煤矿机械 现代采煤机开发速度快、品种多,都是小批量的生产,各种机壳的毛坯制造越来越多地采用焊件,传统机械加工难以实现单件的下料问题,而使用数控气割,代替了过去流行的仿型法,使用龙骨板程序对采煤机叶片、滚筒等下料,从而优化套料的选用方案。使其发挥了切割速度快、质量可靠的优势,一些零件的焊接坡口可直接割出,这样大大提高了生产效率。同时,数控气割机装有自动可调的切缝补偿装置。它允许对构件的实际轮廓进行程序控制,好比数控机床上对铣刀的半径补偿一样。这样可以通过调节切缝的补偿值来精确的控制毛坯件的加工余量。 2、机床设备 机械设备是机械制造中的重中之重,面对现代机械制造业的需求,具备了控制能力的机床设备是现代机电一体化产品的重要组成部分。计算机数控技术为机械制造业提供了良好的机床控制能力,即把计算机控制装置运用到机床上,也就是用数控技术对机床的加工实施控制,这样的机床就是数控机床。它是以代码实现机床控制的机电一体化产品,它把刀具和工件之间的相对位置、主轴变速、刀具的选择、冷却泵的起停等各种操作和顺序动作数字码记录在控制介质上,从而发出控制指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件,使机床自动加工出所需零件。 在机械制造业中,数控加工技术已经越来越受到重视。随着计算机技术为主流的现代科技技术发展和市场产品竞争的加剧,传统的机械制造技术很难满足现代产品多样化的发展和日新月异的换代速度。面对多品种小批量生产比重的加大,产品交货质量和成本要求的提高,要求现代的制造技术具有很高的柔性。如何能增强机械制造业对外界因素的适应能力以及产品适应市场的变化能力,就需要我们能利用现代数控技术的灵活性,最大限度的应用于机械制造行业。 机电技术应用论文:论机电一体化技术的应用及其发展趋势 摘要:机电一体化是一种复合技术,是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物,是机电工业发展的必然趋势。本文简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域,并指出其发展趋势。 关键词:机械工业 机电一体化 数控 模块化 现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透,引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。 一、机电一体化的优秀技术 机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此,为加速推进机电一体化的发展,必须从以下几方面着手: (一) 机械本体技术 机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主,为了减轻质量除了在结构上加以改进,还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量消耗,提高效率。 (二) 传感技术 传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面,提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰,目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说,目前主要发展非接触型检测技术。 (三) 信息处理技术 机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备(特别是微型计算机)的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化,必须提高信息处理设备的可靠性,包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性,进而提高处理速度,并解决抗干扰及标准化问题。 (四) 驱动技术 电机作为驱动机构已被广泛采用,但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前,正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。 (五) 接口技术 为了与计算机进行通信,必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修,而且可以简化设计。目前,技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口,来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。 (六) 软件技术 软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本,提高生产维修的效率,要逐步推行软件标准化,包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。 二、机电一体化技术的主要应用领域 (一) 数控机床 数控机床及相应的数控技术经过40年的发展,在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具体表现在: 1、 总线式、模块化、紧凑型的结构,即采用多cpu、多主总线的体系结构。 2、 开放性设计,即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准,能最大限度地提高用户的使用效益。 3、 wop技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真,并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。 4、 大容量存储器的应用和软件的模块化设计,不仅丰富了数控功能,同时也加强了cnc系统的控制功能。 5、 能实现多过程、多通道控制,即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力,并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。 6、 系统的多级网络功能,加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。 7、 以单板、单片机作为控制机,加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。 (二) 计算机集成制造系统(cims) cims的实现不是现有各分散系统的简单组合,而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线,以制造为基干来控制“物流”和“信息流”,实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化,各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。 (三) 柔性制造系统(fms) 柔性制造系统是计算机化的制造系统,主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。 (四) 工业机器人 第1代机器人亦称示教再现机器人,它们只能根据示教进行重复运动,对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性;第2代机器人带有各种先进的传感元件,能获取作业环境和操作对象的简单信息,通过计算机处理、分析,做出一定的判断,对动作进行反馈控制,表现出低级智能,已开始走向实用化;第3代机器人即智能机器人,具有多种感知功能,可进行复杂的逻辑思维、判断和决策,在作业环境中独立行动,与第5代计算机关系密切。 三、机电一体化技术的发展前景 纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向,机电一体化将朝着以下几个方向发展: (一) 智能化 智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一,也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年,处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件,有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能,具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力,从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。 (二) 系统化 系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,进行任意的剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强,一般除rs232等常用通信方 式外,实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体,使其向着生物系统化方向发展。 (三) 微型化 微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术,是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3,并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点,可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作,故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域,都有广阔的应用前景。目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。 (四) 模块化 模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势,是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事,它需要制订一系列标准,以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品,同时也可以不断扩大生产规模。 (五) 网络化 网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响,使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多,面向网络的方式也不同。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。 (六 ) 绿色化 工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少,生态环境受到严重污染,于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势,其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中,对生态环境无危害或危害极小,资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境,报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。 综上所述,机电一体化技术是众多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革,使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品,不仅是改造传统机械设备的要求,而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。 机电技术应用论文:浅析传感器技术在机电一体化中的应用 摘要:文章概述传感器研究现状与发展,探讨传感器在机电一体化系统中的应用,并分析我国传感器技术发展的若干问题及发展方向。 关键词:传感器技术;机电一体化;应用 在机电一体化系统中,传感器处系统之首,其作用相当于系统感受器官,能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境考验,是机电一体化系统达到高水平的保证。如缺少这些传感器对系统状态和对信息精确而可靠的自动检测,系统的信息处理、控制决策等功能就无法谈及和实现。 一、传感器的研究现状与发展 传感器是能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,主要用于检测机电一体化系统自身与操作对象、作业环境状态,为有效控制机电一体化系统的运作提供必须的相关信息。随着人类探知领域和空间的拓展,电子信息种类日益繁多,信息传递速度日益加快,信息处理能力日益增强,相应的信息采集——传感技术也将日益发展,传感器也将无所不在。 从20世纪80年代起,逐步在世界范围内掀起一股“传感器热”,各先进工业国都极为重视传感技术和传感器研究、开发和生产。传感技术已成为重要的现代科技领域,传感器及其系统生产已成为重要的新兴行业。 二、传感器在机电一体化系统中的应用 传感器是左右机电一体化系统(或产品)发展的重要技术之一,广泛应用于各种自动化产品之中: 1.机器人用传感器。工业机器人之所以能够准确操作,是因为它能够通过各种传感器来准确感知自身、操作对象及作业环境的状态,包括:其自身状态信息的获取通过内部传感器(位置、位移、速度、加速度等)来完成,操作对象与外部环境的感知通过外部传感器来实现,这个过程非常重要,足以为机器人控制提供反馈信息。 2.机械加工过程的传感检测技术。 (1)切削过程和机床运行过程的传感技术。切削过程传感检测的目的在于优化切削过程的生产率、制造成本或(金属)材料的切除率等。切削过程传感检测的目标有切削过程的切削力及其变化、切削过程颤震、刀具与工件的接触和切削时切屑的状态及切削过程辨识等,而最重要的传感参数有切削力、切削过程振动、切削过程声发射、切削过程电机的功率等。对于机床的运行来讲,主要的传感检测目标有驱动系统、轴承与回转系统、温度的监测与控制及安全性等,其传感参数有机床的故障停机时间、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、机床状态与冷却润滑液的流量等。 (2)工件的过程传感。与刀具和机床的过程监视技术相比,工件的过程监视是研究和应用最早、最多的。它们多数以工件加工质量控制为目标。20世纪80年代以来,工件识别和工件安装位姿监视要求也提到日程上来。粗略地讲,工序识别是为辨识所执行的加工工序是否是工(零)件加工要求的工序;工件识别是辨识送入机床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯,同时还要求辨识工件安装的位姿是否是工艺规程要求的位姿。此外,还可以利用工件识别和工件安装监视传感待加工毛坯或工件的加工裕量和表面缺陷。完成这些识别与监视将采用或开发许多传感器,如基于tv或ccd的机器视觉传感器、激光表面粗糙度传感系统等。 (3)刀具(砂轮的检测传感。切削与磨削过程是重要的材料切除过程。刀具与砂轮磨损到一定限度(按磨钝标准判定)或出现破损(破损、崩刃、烧伤、塑变或卷刀的总称),使它们失去切(磨削能力或无法保证加工精度和加工表面完整性时,称为刀具/砂轮失效。工业统计证明,刀具失效是引起机床故障停机的首要因素,由其引起的停机时间占nc类机床的总停机时间的1/5-1/3.此外,它还可能引发设备或人身安全事故,甚至是重大事故。 3.汽车自动控制系统中的传感技术。随着传感器技术和其它新技术的应用,现代化汽车工业进入了全新时期。汽车的机电一体化要求用自动控制系统取代纯机械式控制部件,这不仅体现在发动机上,为更全面地改善汽车性能,增加人性化服务功能,降低油耗,减少排气污染,提高行驶安全性、可靠性、操作方便和舒适性,先进的检测和控制技术已扩大到汽车全身。在其所有重点控制系统中,必不可少地使用曲轴位置传感器、吸气及冷却水温度传感器、压力传感器、气敏传感器等各种传感器。 三、我国传感器技术发展的若干问题及发展方向 nbsp; 传感器技术是实现自动控制、自动调节的关键环节,也是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一,其水平高低在很大程度上影响和决定着系统的功能;其水平越高,系统的自动化程度就越高。在一套完整的机电一体化系统中,如果不能利用传感检测技术对被控对象的各项参数进行及时准确地检测出并转换成易于传送和处理的信号,我们所需要的用于系 统控制的信息就无法获得,进而使整个系统就无法正常有效的工作。 我国传感器的研究主要集中在专业研究所和大学,始于20世纪80年代,与国外先进技术相比,我们还有较大差距,主要表现在: (1)先进的计算、模拟和设计方法; (2)先进的微机械加工技术与设备; (3)先进的封装技术与设备; (4)可靠性技术研究等方面。因此,必须加强技术研究和引进先进设备,以提高整体水平。传感器技术今后的发展方向可有几方面: 1.加速开发新型敏感材料:通过微电子、光电子、生物化学、信息处理等各种学科,各种新技术的互相渗透和综合利用,可望研制出一批基于新型敏感材料的先进传感器。 2.向高精度发展:研制出灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好的新型传感器以确保生产自动化的可靠性。 3.向微型化发展:通过发展新的材料及加工技术实现传感器微型化将是近十年研究的热点。 4.向微功耗及无源化发展:传感器一般都是非电量向电量的转化,工作时离不开电源,开发微功耗的传感器及无源传感器是必然的发展方向。 5.向智能化数字化发展:随着现代化的发展,传感器的功能已突破传统的功能,其输出不再是一个单一的模拟信号(如0-10mv),而是经过微电脑处理好后的数字信号,有点甚至带有控制功能,即智能传感器。