前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的航空发动机论文主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
关键词:航空发动机;低涡轴;清洗
中图分类号:V267 文献标识码:A
现代的航空发动机是一个典型的复杂工程技术系统,包含了众多的相关子系统,其工作过程是极其复杂的气动热力传动的过程。在众多的部件中,发动机低涡轴是航空发动机传动系统中的关键部件之一。发动机低涡轴在工作时,其表面会吸附很多杂质,影响其工作性能。在发动机修理过程中,需要对低涡轴进行超声清洗,除去其表面附着的杂质。如果这些杂质不能被彻底的清除,那么航空发动机的安全性能得不到保证。所以,对航空发动机低涡轴进行超声清洗是发动机大修过程中至关重要的一个环节。
低涡轴超声清洗机就是专门由于清洗低涡轴的设备,本文详细介绍了发动机低涡轴超声清洗机控制系统的设计过程及功能。
1 低涡轴超声清洗机总体设计
基于低涡轴超声清洗的工艺要求及超声清洗机机械设计对电气控制系统的要求,低涡轴超声清洗机电气控制系统应具备以下功能:
(1)电气系统应具有漏电保护功能。
(2)清洗机具有对清洗槽及储液槽中清洗液测温、加热及自动控温的功能。
(3)清洗机具有清洗槽中清洗液低位控制功能。
(4)清洗机能够自动设定及控制超声清洗时间。
2 清洗液测温及控温系统设计
2.1 清洗机测温功能设计
工艺要求在进行低涡轴超声清洗时,超声清洗试机清洗槽内的清洗液要一直保持在特定的温度区间内,因此设备要对清洗槽内的清洗液进行温度测量。而且由于储液槽内的清洗液根据需要会向清洗槽内补液,为防止在工作中达不到温度要求的清洗液被补进清洗槽中,影响清洗效果,所以对储液槽内的清洗液进行温度测量也是十分必要的。
铂电阻作为一种精密的温度检测元件被广泛应用于智能仪表和自动控制系统。铂电阻温度传感器是利用其电阻和温度成一定函数关系而制成的温度传感器,由于其测量准确度高、测量范围大、稳定性和复现性好等特点,被广泛用于中温(-200℃~650℃)范围的温度测量中。本试验器采用铂电阻测温方式来测量清洗槽及储液槽内清洗液的温度。
2.2 清洗机控温功能设计
由于低涡轴清洗时需要清洗液温度保持在一定范围内,而在工作过程中,清洗液的温度必然会降低,所以设备需要一套能够自动加热控温的系统。本设备采用温控表来实现温度的显示及自动控制。
现就清洗槽为例,对清洗液的加温,控温过程进行说明。工作前,将温度表的温度上下限设定好。工作时,由于清洗液的温度低于温控表的温度下限,所以温度下限报警触点闭合,加热管开始工作,清洗槽开始加温;当清洗液的温度超过温控表设定的温度下限,温度下限报警触点断开,加热管继续工作,清洗液的温度继续升高;当清洗液的温度超过温控表设定的温度上限,温度上限报警触点断开,加热管停止工作,随着超声清洗工作的进行,清洗液的温度将会降低;当清洗液的温度低于温控表设定的温度下限,温度下限报警触点再次闭合,加热管开始工作,清洗液温度升高,直到清洗液的温度超过温控表设定的温度上限,加热管停止工作。以此往复,清洗槽内的清洗液的温度将一直保持在设定的工作温度范围内。
3 超声控制系统设计
由于低涡轴为空心轴,为了能够使清洗的效果更好,所以超声系统振源分为两部分:超声振板――主要功能是使清洗槽内清洗液超声振动,清洗轴的外表面;超声振动棒――主要功能是使低涡轴内部的清洗液超声振动,清洗轴的内表面。
低涡轴的清洗工艺还要求超声清洗的时间,所以在本设备超声控制系统中采用定时器来设定超声振板及振动棒的工作时间,并且在到达工作时间后,设备自动停止超声振板及振动棒工作,达到精确控制的目的。
4 其它系统设计
4.1 漏电保护系统设计
用于清洗低涡轴的清洗液是导电的液体,加热管、超声振板及振动棒出现漏电现象,那么直接威胁着操作者的生命安全,所以设备在设计中增加漏电保护的功能。设备带有漏电保护功能的空气断路器,加热管、超声振板及振动棒出现漏电现象,漏电保护器将动作,切断该用电器主回路电源,使设备处于安全状态中,保护操作者的人身安全。
4.2 清洗液液位保护系统设计
清洗机工作时,可能出现两种清洗槽“干烧”现象。第一,工作前忘记向清洗槽中添加清洗液时就开始加热,由于清洗槽内没有清洗液造成“干烧”现象;第二,超声清洗工作时间过长,清洗液挥发严重,操作者没有及时发现造成“干烧”现象。这两种情况都会对设备造成严重的损坏,甚至发生火灾等安全事故。为避免这种情况的发生,在清洗槽中增加了液位传感器。当清洗槽中的清洗液超过液位传感器设定的下限值时,液位传感器的常开触点闭合,将这个触点串联在控制回路中,只有这个触电闭合的情况下才可以进行加热的工作。
结语
低涡轴是航空发动机的重要部件,其在发动机修理过程中超声清洗的结果,直接影响着发动机的性能及安全。所以低涡轴超声清洗机是修理航空发动机必不可缺的试验设备。通过对低涡轴的技术资料及工艺文件要求的消化理解,确定设计电气控制系统所需的技术参数,完成试验器的电气控制系统设计。设备具有自动控温、超声计时控制、清洗液液位低位控制、漏电保护等功能。超声清洗机的电气性能完全可以满足低涡轴的超声清洗工艺要求,而且系统还具有性能稳定、操作简单、维护方便、安全性高等特点。
参考文献
[1]杨帆.某型航空发动机滑油系统试验台计算机控制系统设计与实现[D].西安:西北工业大学硕士学位论文,2009.
[2]李博.航空发动机燃滑油散热器热动力性能研究[D].沈阳:东北大学硕士学位论文,2008.
深厚的学科积淀广泛的学科背景
孕育了以孙晓峰教授和陈懋章院士为带头人的创新团队的能源与动力工程学院,是北航1952年建院时最早建立的两个系之一,前身为航空发动机系。经过50年的建设,能源与动力工程学院从单一的航空发动机专业发展成为涉及4个一级学科,拥有8个博士点、9个硕士点和3个本科专业的学科专业群。其中,航空发动机专业是国家首批博士点(1981年),1988年被评为国家重点学科。其所在的“航空宇航推进理论与工程”学科是国家重点学科,保持国内第一的地位。能源与动力工程学院注重学术团队的建设,现有院级团队8个,覆盖了教师的70%,学院的科研和教学骨干基本上都在这8个团队当中。在院级团队的基础上,根据不同的科研需要灵活快捷地构成大型的综合团队,冲击校级和国家级的学术团队。以孙晓峰教授和陈懋章院士为带头人的创新团队就是院级5个学术团队组合构成的教育部首批批准的创新团队。
该创新团队是一个年龄和专业结构合理的团队,组成人员有院士、长江学者和跨世纪优秀人才,也有全国优秀博士论文获得者,老中青结合,具有很大的创新潜力。团队里的每个人都有自己独特的研究领域:陈懋章院士是我国著名的航空发动机专家,长期从事叶轮机气动力学和粘性流体动力学研究的教学与研究工作,在航空发动机领域卓有建树;孙晓峰教授在气动声学、叶轮机非定常流等多个方面有着重要的学术贡献。团队中30多岁的年轻学者也已经在国际上崭露头角,例如李晓东在计算气动声学方面做出的显著成绩,在NASA组织的考核中被认为是同行中最好的工作之一;全国百篇优秀博士学位论文获得者景晓东在气动声学的涡声相互作用方面的研究,被美国、英国、荷兰的研究组重复试验给予验证;另一位全国百篇优秀博士学位论文获得者闫晓军则在复杂结构力学方面做出了重要贡献。可以说,团队里每个人的手里都有“绝活”。
创新的发展理念累累的科研硕果
该创新团队是一支极具创新精神的团队,他们正在研究的课题优势突出,且在理论方面和技术方面都提出了不少新问题,需要从基础研究着手加以逐个解决,既有巨大潜力,又有严峻挑战。
作为首批批准的教育部创新团队,该团队成员过去多年的研究已为新的创新团队积淀了深厚的基础:以该团队成员为第一完成人先后获得了国家科技进步一等奖和国家技术发明二等奖,近来又在大小叶片这一先进气动布局的研究中取得了突破性进展。
谈到对团队和创新的理解,团队成员有着自己的看法:
陈懋章:“在学术和技术上提出有引领作用的重大创新目标,目标要高,台阶要大,要在科学和技术上有重大意义。这种项目要相对稳定,不是短平快,而是一段时期的奋斗目标。这种重大创新项目,应该使大家有兴趣,有奔头,成为团结奋斗的目标,这是团结、组织团队的基本因素。”这位功成名就的院士,主张做科研要“一竿子插到底”,不但工作态度是这样,科研内容也是从基础研究、应用研究、工程验证一直进行到型号应用。虽然已是70岁的高龄,但他仍每天早出晚归扎根在研究和试验的第一线,有时一人同时操纵着好几台计算机在实验室里进行研究和运算。有人开玩笑说他像纱厂里的挡车工,穿梭于几台机器之间,忙了这台忙那台。但他不是计算机的奴隶,他正是从这些大量计算数据中,攫取关键信息,探究真实的机理,寻求优化的流场。
孙晓峰强调:“团队是主题研究的结合,是学术与精神的结合,以思想为基础的团队,才是真正的团队,才是有战斗力的团队。我们的凝聚不是强调听一个人的话,是要当我们联合起来的时候形成合力,作为一个拳头打出去,让别人感觉我们是一个令人刮目相看的团体。”
创新团队建立以来,研究工作取得了很大进展。不畏艰险,不怕挫折,充分发挥多学科协同作战优势,集小步为大步……这些正是这个创新团队能够不断取得重大成绩的基本要素。
和谐的研究氛围开放的研究团队
关键词:航空发动机;机匣;加工工艺
中图分类号:TK416+.1 文献标识码:A
1 问题的提出和依据
航空工艺设计成本高、周期长,这两个特点不仅增加了传统工艺设计的难度,而且是传统工艺无法根本解决的。因此,对发动机关键零部件传统工艺采用数字化手段进行优化改造势在必行。数字化的工艺系统可以保证在技术层面上制定产品制造工艺时随时地、充分地考虑企业的制造环境,作业调度,车间底层控制,工装夹具的配套以及毛坯的设计制造等所有工艺信息,将有关信息及时反馈到设计单位并及时得到响应,生成适应性加工工艺,使制造过程达到全局优化,这是未来航空发动机工艺的重要发展方向之一。
2 延伸机匣加工工艺优化的目标
工艺方案技术经济性分析的一个重要应用方面是在工艺流程设计过程中,对不同的工艺方案进行评价。对绝大多数产品来说,工艺过程有许多可变因素,在工艺设计中,如何确定这些可变因素,使制造过程最合理,这就是工艺过程优化研究的问题。机械制造工艺过程除要保证制造质量之外,还必须实现高的生产效率和低的生产成本,这就是工艺过程优化的主要目标。
3 参数化特征建模方法
3.1 基于特征的建模方法概述
特征 (Feature)是指描述产品信息的集合,也是设计或制造零部件的基本几何体。它是以结构的实体几何(CSG:Constructive Solid Geometry)和边界表示(B-Rep:Boundary Representation)为基础的,源于产品的模块化设计思想。特征是参数化的几何体,通过改变特征的尺寸,可以用有限的特征构造出无限的零、部件模型,具有一定的工程意义。从产品建模和工艺信息数字化的角度考虑,特征分类如图3-1所示。零件模型的生成不是依赖于体素拼合,而是突出了各种面的作用,如基准面、工作面和连接面等,需要处理和记录不同特征间的继承、邻接、从属和引用联系。
3.2 几何平台选择
论文研究选择UG-NX作为几何造型、工程分析、数控编程平台,在进行数控加工方法研究和典型特征五坐标数控加工的研究时,研发过程依托于UG提供的刀发接口和功能函数。Unigraphics-NX( 简称UG)是CAD/CAM/CAE一体化的具有强大的设计和加工功能的高端CAD/CAM软件系统。UG实体建模将基于约束的特征建模和传统的几何建模方法融为一体,形成无缝衔接的“复合式建模工具”,用户可以在基于特征的环境下发挥传统的实体、曲面和线框造型功能的长处。其生成数控加工代码的能力更强,可以方便的生成钻削、3轴/多轴铣、线切割、车削等数控代码。
4 机匣工序优化的原则和要求
4.1 加工工序划分的一般原则
在数控机床上特别是在加工中心上加工零件,相对于传统机械加工方法,可以做到工序相对集中,许多零件只需在一次装夹中就能完成全部工序加工。但零件的粗加工,特别是铸、锻零件的基准平面、定位面等部位的加工可先在普通机床上完成,这样有利于发挥数控机床的特点、保持其精度、延长其使用寿命并降低加工成本。
4.2 机匣工序优化的一些要求
工序相对集中是最有效的提高加工效率的措施,工序相对集中有利于发挥加工中心的加工能力。机匣加工的绝大多数金属去除量采用数控手段去除,军工企业新引大量进口加工中心设备。加工方案的确定可以说是由设计图纸的工艺性分析和工序划分过程组成。首先,设计图纸的工艺性分析重点在于零件进行数控加工的方便性和可能性分析两个方面进行。比如说,零件设计图制是否便于编制NC程序,尺寸标注方面是否适应数控加工特点,以及尺寸要素提供是否充分,看是否缺尺寸或给了封闭尺寸。分析零件的加工精度能否得到满足。其次分析零件各个加工部位结构的工艺性是否符合数控加工的特点。
5 机匣数控加工工艺的优化概述
5.1 数控加工工艺优化途径
在整个机匣的加工过程中,数控加工工序是技术难度最大、加工耗时最长、对加工质量影响最大的环节。因此,在整个机匣加工工艺的优化的过程中,数控加工工艺的优化占举足轻重的地位,数控加工工艺优化是整个机匣制造过程中最见效益的一个环节。
5.2 仿真加工
在实际加工一个零件之前,利用软件在计算机上虚拟这个制造过程即为加工仿真,它可以模拟整个机床加工过程 ,查出机床的不同部位、零件、工装夹具和刀柄等之间是否会出现碰撞,模拟采用同机床控制系统一样的逻辑来操作,其运行就像真实机床一样,同时在干涉校验方面也最具准确性,它作用包括清除编程错误和改进切削效率 ,提高数控程序对硬材质零件、薄壁零件的切削性能。
6 机匣精车工序工艺性分析
6.1 机匣结构特点及其加工工艺性
机匣精车工序尺寸多达100多个、尺寸精度高、技术要求严格;内部构形复杂、环形槽区域狭窄,环形槽槽宽最小处仅为17.07mm,容刀空间狭小;环形槽部位壁厚最小处仅为2.5mm,壁厚也不均匀;零件装夹方式采用下方几点压紧,悬出部分高达400mm。以上因素使得机匣零件在加工过程中的稳定性和刚性较差,抵抗径向变形的能力更差。
6.2 车加工加工刀具的选择
为确保加工过程和产品质量的稳定,前机匣精车工序采用专业刀具生产商提供的机夹刀具,在选择过程中综合考虑了以下几个方面的问题:
(1)刀杆有足够的稳定性、刚性;(2)刀片有足够的强度、硬度和耐用度;(3)刀片尽可能采用标准刀片。
在此基础上确定以下几种刀杆:
(1)32×32×230 车刀刀杆配80度菱形刀片,用于粗加工端面、外圆及内孔;(2)32×32×230车刀刀杆配35度菱形刀片,用于精加工端面、外圆及内孔;(3)32×32×230 槽刀刀杆,用于加工各级环形槽;(4)32×32×230 T形槽刀杆共六种,分别加工各级T形槽;(5)32×32×230 45度刀杆,用于加工六级环形槽上部槽。
相应配置刀片均为标准型机夹刀片。由于钛合金材料加工时具有弹性恢复大、化学亲和性高、导热性能差等特点,切削时热量主要由刀具传出、切削温度高、粘刀现象严重。刀具粘接磨损及扩散磨损较突出。因此,选择不带镀覆层的机夹刀片。为避免加工过程中刀具的切削刃与零件的接触面积过大而产生的零件变形,切槽刀片宽度选择3mm、4mm、5mm为主,刀尖圆角不大于0.8mm。
6.3 UG-CAM车削加工模块在机匣精车加工中的应用
数控车削加工是一种重要的数控加工方法,主要用于轴类、盘类等回转类零件的加工。在数控车削程序设计过程中,最重要的两个环节是:一方面确保加工路线合理,数控程序准确和完整;另一方面要求选择可靠的刀具和合理的切削参数。
考虑到机匣内腔型面包括六级环形槽、环形槽上下表面的T型槽及其环形槽之间的型面,在进行UG-CAM车加工数控程序设计时主要应用其中的车端面、粗车、精车、车槽等几种车削加工操作。
结论
本文研究航空发动机机匣数控加工工艺。紧紧围绕建立基于数字化思想、具有数字化特点的航空发动机机匣的优化工艺,并最终将该工艺应用于机匣的制造过程。综上所述,通过航空发动机对开机匣数控加工技术应用研究,解决了机匣加工周期长,质量不稳定等制造难题,并在机匣制造过程取得了明显的效果,为其它机匣类零件的加工提供宝贵的经验,并在企业的制造加工中得到了工程化的应用。
参考文献
[1]王广生等.金属热处理缺陷分析及案例[M].北京:机械工业出版社,1997.
关键词:航空发电机;故障诊断;故障定位
1 引言
近年来由于航空领域不断受重视,各类相关技术设备也在快速发展之中。航空发电机作为其中一种重要的部件负责为飞机其他部件提供电力供应,在航空领域中有着极其广泛的应用。为保证其正常运行设有大量的传感器和数据采集装置,故障发生时通过何种信息处理方法处理这些装置所记录的数据,找出发电机的产生故障的原因是航空发电机故障诊断的关键。本论文以此现实需求为基础展开研究,将智能算法引入到航空发电机的故障诊断过程中,缩短故障诊断时间,提高故障诊断能力。
2 航空发电机故障特点
由于航空发电机结构极其复杂,相关数据也复杂多样,因此其故障频发且难以有效诊断,这也为航空发电机的故障诊断带来了不少困难,总的来说航空发电机的故障主要有以下两个特点:(1)各类构成零件复杂繁多,且每个零件的运行特点和可靠性指标不同,工作期限也又长又短;(2)故障产生类型多样,不同零件故障的组合会所引起航空发电机产生截然不同的故障。
3 故障诊断智能方法
3.1 神经网络法
神经网络是生物学、计算科学及计算机科学相互交叉的产物,它通过数量庞大的处理单元互连形成网络。神经网络不但可以进行大规模的并行模拟处理,网络全局,还具备很强的自适应和学习能力、鲁棒性和容错能力。因而其对于信号的处理更加贴近于人类的思维方式。航空发电机由于其自身结构的复杂性,与其他部件联系的多样性,导致其平时运行时产生数量庞大的数据信息,而神经网络拥有强大的并行运算能力可以保证这些信息得到同时处理,另外其信息储存的方式又是分布式的,这对于处理后数据的整理又带来的极大地便利,避免了通过建立模型和引入参数所导致的误差,有效提高识别速度,增强故障诊断的能力。
3.2 遗传算法
遗传算法是人们在模拟环境的基础上,结合生物优胜劣汰的自然法则以上所归纳出来的。其优点是通过将求解过程的优化从而使得答案能够出现在控制范围内。导致航空发电机产生故障的原因可能很复杂,并不是每一个因素单独作用的结果,而是许多因素相互关联相互作用后才形成的。对于这些复杂的因素可以通过遗传算法将它们化为简单的位串形式编码表示,从而简化问题的结构,然后在适应度函数的辅助下,通过遗传操作得到问题的最优解。正是通过简单的编码方式和基础的繁殖规律,遗传算法将复杂困难的问题简单化并找出其最优解。
3.3 多元统计分析法
多元统计分析的特点是在对包含噪声和高度等数据进行处理后,把高维度的数据转换到维度低的空间,抽离出需要的有用信息。其具体过程是长期监视航空发电机工作状态,在故障出现后,通过对历史数据的总结,建立与之相符的统计模型,弃除多余的信息,保证原始数据的完整性,从而实现历史数据的有效处理,及时发现并清除故障。而且在此过程之中所建立的数学模型不需要完全准确,也无需对故障进行采样,有效减少维修任务,保证了航空发电机在平常使用过程中的安全性。
3.4 贝叶斯网络理论
贝叶斯网络又称为信度网络,其原理是通过将航空发电机以前故障发生时的信息搜集起来,按其相互间的关系统一进行分类,然后建立故障诊断模型,在故障发生前,利用一些故障征兆,根据不同征兆计算得到故障原因的概率,从而有效提高故障诊断效率。另外贝叶斯网络还具有很强的学习能力,在实践过程中根据实际情况的变化可以及时改进其网络结构和参数,并更新其原有概率,使贝叶斯网络不断完善,最终推动故障诊断水平的不断提高。
3.5 小波分析法
小波分析是一种窗口大小固定但其形状可改变,时间窗和频率窗都可改变的时频局部化分析方法。针对高低频率分别有良好的时间及频率分辨率,而且对于低频小波分析具有极大优势。通过小波分析可以有效降低噪音信号对有发电机有效震动信号的影响,提高诊断的正确率。
3.6 粗糙集理论
所谓粗糙集理论就是通过对数据的分析研究,找出其规律从而提前发现可能产生问题的地方。航空发电机发生故障时,我们所收集的数据可能并不完整且精度不高,通过粗糙集理论我们可以将这些不完整,精度不高的数据在空间等价分类的基础之上通过现有的一些明确的知识来描述。相比于其他关于不确定性问题理论其优势在于,它对于数据的数量和质量要求不高,而且也无需掺杂相关的主观性信息。
3.7 支持向量机
支持向量机在故障诊断领域,其性能较其他许多现有方法有很多优势。对于小样本,诊断精度高于神经网络方法;对于高维样本,诊断速度比神经网络快。支持向量机与神经网络两者的机制都是学习型,但区别于神经网络支持向量机通过数学方法和优化手段来进行模式识别。在故障诊断过程中,支持向量机通过选取适当的核函数和参数对故障样本进行分类,其分类效果较其他方面优势明显。这个优势对于航空发电机故障的诊断具有很强的实际价值。
4 结论
航空发电机的故障诊断是个十分复杂的问题,基于其故障特点,本文提出基于智能算法的航空发电机诊断方法,提出了一些用于诊断的方法,并作了详细的分析研究。
参考文献:
[1]刘玉洁.应用神经网络技术的飞机发动机故障诊断研究[D].天津大学,2003.
[2]胡严思.基于FTA和BAM神经网络的飞机故障诊断系统研究[D].湖南大学,2012.
[3]张琰.基于多元统计分析的航空发动机故障诊断研究[D]. 沈阳航空工业学院,2010.
关键词:航空航天专业;人才培养模式;课程体系
中图分类号:G641 文献标志码:A 文章编号:1002-2589(2015)30-0145-02
引言
航空航天代表了科技和工业发展的最前沿,是促进国家科技发展、满足经济建设、增强国防安全和加快社会进步的重要力量。加强航空航天类高校教育,培养一批具有高素质、创新能力的航空航天类专业人才是服务我国战略发展的必然需求。航空航天类本科人才是高层次航空航天类人才的基础,培养适应国际竞争的航空航天类本科人才,是我国航空航天科技发展的关键。当前,以美、俄为代表的航空航天大国都建设了自己特色的航空航天专业院系,开展了多年的教学实践,具有丰富的经验。论文旨在通过材料的梳理,了解国外航空航天专业人才培养模式,对国际一流大学航空航天类专业设置、课程安排、学生培养特点等方面进行研究,从中总结经验,为国内航空航天类专业教学教改提供参考。
一、国外著名航空航天院系
(一)美国著名航空航天院系
美国是世界上航空航天类研究最发达、人才培养最成功的国家,其人才培养主要依赖其国内的大学。比较有代表性的有麻省理工学院和斯坦福大学。
麻省理工学院航空航天类教学与科研由航空航天系负责,下设三个部门,分别是信息部、航空系统部、飞行器技术部。信息部分主要研究航天系统有关的信息获取、处理、传输技术,如卫星通信、高空侦察、空中通信、集成防御系统等,负责教授导航、制导、控制、通信、网络、实时软硬件系统等课程。航空系统部门主要研究航空航天高复杂性系统的设计、制造、操作方法,教授最优化方法、故障诊断、系统容错等课程,建有人机实验室、空间系统实验室、国际空运中心、操控台研究中心、复杂系统研究实验室等。飞行器技术部门负责计算方法、流体力学、推进技术、材料科学、结构技术等的研究和教学,建有宇航计算设计实验室、空气涡轮实验室、宇航微小结构协会、空间推进实验室、先进材料和结构技术实验室等。
斯坦福大学航空航天系隶属于工学院,承担航空专业的教学科研任务。该系的研究领域包括空气弹性变形及流体仿真、飞行器设计与控制、应用航空动力学、空气声学计算、流体动力学计算、动态系统计算、机器人控制、复杂材料与结构、湍流模拟、推进、高超声速流体、导航、控制系统辨识与优化、卫星工程、湍流与燃烧等。
(二)俄罗斯著名航空航天院系
俄罗斯也是航空航天强国,开设航空航天专业的主要学院有莫斯科国立航空学院、西伯利亚国立航空航天大学。莫斯科国立航空学院建于1930年,拥有12个学院,56个系,128个实验室,3个设计局,几个计算机中心,一个实验工厂,一套运动航空训练设施,一个莫斯科附近的飞机场,两个科研机构(应用力学和电气力学,低温研究)。该学院通常以数字编号代替学院名称,从一院到十二院分别为航空工程院、发动机院、控制系统院、信息与电力院、无线电电子学院、经济与管理院、航空航天院、机器人与智能系统院、应用数学和物理院、应用力学院、人文科学院、预科院。西伯利亚国立航空航天大学拥有空间研究及高技术学院和航天技术学院,设置了飞机制造系、航空发动机与能源装备系、飞行器管理系统系、航空导弹技术系、飞行器无线电技术系统系。
(三)欧洲著名航空航天院系
英国帝国理工学院在其工学院设置了航空系,主要负责飞机设计制造方面的研究与人才培养,包括航空动力学与航空结构学两个研究方向。航空动力学方向包含流体基础、航空飞行器设计、控制、生物医学、环境与工业关系等方面的研究。航空结构学方向包括计算力学、冲击与损伤、复合材料等方面的研究。
法国国家高等航天航空学院已经有90多年的历史,它位于欧洲航天业发展的中心地带,致力于培养顶尖的技术工程师,在研制协和式客机的工程师当中,有许多就是从法国高等航天航空学院毕业的。学院下设5个系和一个研究中心,分别是空气动力学、能源、推进系、结构与材料力学系、光电子与信号系、语言文化艺术系、航空宇航中心。
二、国外著名航空航天院系专业设置与课程体系
(一)学位与专业设置
国外著名航空航天院系多数是本科四年,研究生二年,英国有本科3年,研究生1年。俄罗斯不同,如莫斯科国立航空学院预科1年、本科4年、硕士2年、博士3年。在学位设置上,各个院校有所不同,归纳起来,主要有工学学士、航空航天工程学士、航空工学学士、航空航天工学学士、航空工程理科硕士、航空航天工程学士、航空与宇航工程学士、航空学理科硕士、航空与航天学理科硕士、机械与航天工程理科硕士。
(二)国外著名航空航天院系课程体系
麻省理工学院(MIT)航空与航天专业是美国同领域中最有名的专业,其人才培养理念和课程设置世界闻名。MIT航空与航天系设有两个本科专业方向:航空与航天科学工程专业和航空与航天信息科学工程专业,两个方向的课程设置都建立在航空航天基础(核心)课程上,下面分别以A和B代指这两个专业。课程主要包括全校统一要求课程和系课程构成。全校统一要求课程包括基础科学课程(6门)、人文、艺术、社会科学课程(8门)、科学与技术限选课程(2门)、实验课程(1门);系课程包括系核心必修课程、专业课程、试验与进展课程,其中系核心必修课程包括一体化工程I、II、III、IV,计算机和工程问题求解引论,自动控制原理、动力学、随机系统分析、微分方程;专业课程中专业A包括空气动力学、结构力学、推进系统引论、航天工程中的计算方法,专业B包括航天系统的评估与控制、数字系统实验室介绍、实时系统与软件、交互系统工程、人为因素工程、自主决策原理;试验与进展课程包括飞行器工程、空间系统工程、试验项目I、试验项目II、飞行器进展、空间系统进展I、空间系统进展II。
(三)学时学分要求
1.学分组成。课程学分组成考虑教学环节,如MIT飞行动力学课程,总学分12分,构成包括课堂3分、实验1分、预习和复习8分。另外还有无学分课程,课程必修但无学分,如普林斯顿没有学分制、强调上课门数,斯坦福大学基础课程要求5门航空航天基础课程,专业课程4选3。英国大学一般不设立学分制,所有学生都按部就班完成规定课程的学习。
2.学分要求。美国大部分学校有明确的毕业学分数要求。如MIT航空航天工程系根据培养计划设课程学分,又分成4类,分别是核心课(core)108、专业领域课(professio-
nal area)48、实验和综合应用(experiment and Capstone)30、非限制性选修课(unrestrictived elective)48,总学分大于234学分。但是在学分数量并不统一,差异很悬殊,如密歇根128学分、MIT大于234学分、宾州州立132学分。航空航天专业必修课比例很高,有的高达90%以上,如斯坦福、佐治亚理工、普渡。另外还有只要求课程而不要求学分的,如普林斯顿毕业要求共36门课。
3.学时要求。有些大学要求学时达到一定数量,如悉尼大学本科至少192学时,研究生核心课程和选修课程,至少144学时。斯坦福大学研究生基础课程设置门数要求,其他按学时要求,数学(6个学时)、技术选修(12学时)、人文社科类选修(45学时)。
三、国外著名航空航天院系专业培养特色
归纳起来,国外著名航空航天院系在专业培养上具有如下特色。一是国外著名大学航空航天专业设置宽、窄各有特色。美英等专业设置以宽口径、大类培养为主,基本不针对特定航空航天器划分专业,学生专业方向只是体现在个别课程的选择上。俄罗斯、乌克兰等的专业划分细而精,如莫斯科国立航空学院几乎整个大学的院系专业就代表了航空航天器的各个不同部分,专业面向具体而明确。二是国外著名大学航空航天专业课程体系具有少而精且多样化特色。美英等课程每学期课程数量相对较少,但课业工作量不少。学生毕业所需学时学分也不少。美英等航空航天专业的课程必修多、选修少,完全学分制的作用并不明显,反映了航空航天专业的特殊性。课程学习课内外并重,还有较多实践环节、交流讨论、项目设计等。课程的环节丰富多样(如剑桥)。教授授课。三是注重通识教育与专业教育的结合。在通识教育上,在课程设置中有重视科技写作、科研道德规范、表达与交流、团队协作、人文素质培养和工程师就业指导。在专业教育上,强化多样化实践环节、注重专题课程和生产实习。四是注重综合素质和个性化培养。例如南安普敦大学设置有工程管理与相关法律的必修与选修课程,让学生学习在工程实践中如何领导团队、进行项目管理与风险评估、做出决策以及熟悉与之相关的法律知识。还会从工业部门请来客座教师来协助授课,并安排有相应的实践环节。针对个性化培养需求,在课程设置上具有较大的选择基数。
四、总结
航空航天类本科人才是高层次航空航天类人才的基础,是航空航天类研究生人才的后备军。论文主要对国际一流大学航空航天类专业学位与专业设置、课程体系、学时学分要求点等方面进行了梳理,总结了人才培养特色,为国内航空航天类专业建设和教学教改提供参考。
参考文献:
[1]田正雨,李桦.麻省理工学院航空航天类本科生课程体系分析[J].高等教育研究学报,2010(1).
[2]MIT航空航天系战略计划[Z].北京航空航天大学高教所译.1991.
关键词:振动筒压力传感器;振动筒;Ansys仿真分析
0 引言
振动筒压力传感器被广泛应用于大气数据计算机、气压高度表、发动机的全权限数字电子控制系统、地面气象测量系统和压力传递及测试标准设备中。随着科技发展,各个应用行业都迫切需要精度更高、体积更小、重量更轻的压力传感器。而由于传感器设计的知识面和技术领域太宽,实现传感器产品的更新换代并不会像计算机领域的进步那么快,需要多行业、多领域技术的共同进步。
1 振动筒压力传感器研究现状
振动筒压力传感器最初是由瑞典航空发动机公司(Svenska Flygmotor)在20世纪50年代研制成功的[1]。随后英国Solartron集团购买其专利,将其研发并生成出直径18mm振动筒压力传感器和直径9mm振动筒压力传感器产品。后来俄罗斯曙光仪表局也对振动筒压力传感器开展研究并且取得很大进步,先后研制并生成出直径18mm、直径13mm、直径9mm的振动筒压力传感器。目前俄罗斯曙光仪表局研制出的直径9mm的振动筒压力传感器代表振动筒压力传感器的最高发展水平和发展趋势。
受材料、加工工艺等方面的制约,目前国内研究并生成振油惭沽Υ感器的单位只有太原航空仪表有限公司和成都凯天电子股份有限公司。目前国内只有直径18mm的振动筒压力传感器已经得到广泛应用,直径13mm、直径9mm的振动筒压力传感器由于技术发展的局限性,还没有得到广泛应用。
2 振动筒压力传感器的工作原理
振动筒压力传感器按其激励方式不同,可以被细分为压电激励式与电磁激励式两种,这里我们以电磁激励式振动筒压力传感器为例,介绍振动筒压力传感器的工作原理:图1是电磁激励振动筒压力传感器的原理简图。图中1是一端开口而另一端封闭的薄壁圆柱筒――谐振筒体。筒内有在空间互相垂直的两个电磁铁线圈2和3,电磁铁两极和筒壁靠得很近。2是激振线圈,3是拾振线圈,4是参考空腔,5是支架。用电磁法激振的振动筒1应由铁磁性材料制成。电流通过激振线圈,所产生的电磁力使筒壁产生径向微位移,从而改变了筒壁与拾振线圈之间的间隙,及使磁阻发生了变化,改变了磁通,结果在拾振线圈中产生了电动势,其变化频率等于筒壁振动的固有频率。维持筒壁连续等幅振动的振荡放大器连接在两线圈之间,形成一个正反馈的闭环自激振荡系统。振荡频率等于筒的固有频率,固有频率由被测压力所调制,而振幅大小则由放大器的增益来控制。
3 振动筒压力传感器的核心元件――振动筒
振动筒是振动筒压力传感器的压力敏感体,是其核心元件。振动筒压力传感器的性能优劣主要取决于振动筒的性能。
振动筒工作时,从筒的一侧观测,其振型沿周向分布着数目不一的波数n,称n为周向整波数(n=0、1、2…),当从筒的侧面观看,其振型沿母线的长度分布着数目不一的半波数m,称m为轴向半波数(m=0,、1、2…)如图2所示。
振动筒的的正确设计是保证传感器稳定工作的基础。要解决设计问题,主要从以下几方面考虑:(1)振型的选择;(2)几何参数的确定;(3)材料的选择及加工工艺的确定。这些问题应从满足压力-频率特性、灵敏度、频率稳定性和获得高的机械品质因数Q值等因素来考虑。本论文主要从前两个方面来研究振动筒的设计。
4 基于Ansys的振动筒设计
4.1 典型尺寸振动筒的ansys仿真分析
在现有技术条件下,振动筒由车削或旋压拉伸而成型,再经过严格的热处理工艺制成,其材料通常为3J53或3J58――恒弹合金。通过查阅大量资料,根据实际工作中的经验,取弹性模量E=1.95×1011Pa,材料密度ρ=7.9×10-3g/mm2, 泊松比μ=0.3。按照一定几何参数,在ansys中建模,对振动筒常压(93kPa)、2kPa、260kPa时,分别进行模态分析。
目前振动筒比较典型的几何尺寸为:直径18mm、壁厚0.07~0.08mm、有效长度45~60mm。随着小型化的要求,国外已经有直径13mm、9mm的振动筒成熟产品,但国内在这方面的的技术正处于发展时期。
下面我们对目前比较典型的振动筒进行仿真分析,R=9mm、l=55mm、h=0.08mm,其中l代表振动筒敏感体的长度、R代表振动筒的平均半径、h代表振动筒的壁厚。通过分析得出表1数据。
表1中给出的是该几何参数下,振动筒工作在1~5阶模态时,内壁感受不同压力下的固有频率值,并计算出压力―频率灵敏度(灵敏度=(f1-f2)/f1×100%)。5阶以上模态,工作振型较复杂,工作频率相对较高,能级较高,不适合作为振动筒压力传感器的工作模态,所以表中没有列出。
分析表中的数据,发现4阶模态与5阶模态,在整个工作压力范围内,存在频率交叉点,所以不能选择4、5阶模态作为振动筒的工作模态。2、3阶模态比较,2阶模态能级最低,但n=3,不是对称模态,不易激励与拾取信号,且相对灵敏度低于3阶模态。3阶模态的灵敏度最高,能级也较低,工作模态对称,易于激励拾取信号,相比较而言更适合作为振动筒传感器的工作模态。
该几何参数下,我们选择3模态作为的振动筒工作模态,可以达到33.46%的灵敏度。这一几何尺寸的振动筒是目前技术相对较成熟的振动筒压力传感器。这一形式的振动筒压力传感器已经经过多年批量生产和实际应用的验证,产品设计和工艺都已经比较成熟,在此基础上,笔者进行进一步的小型化仿真设计。
4.2 减小敏感体长度的振动筒ansys仿真分析
由于市场的发展,对产品小型化的要求越来高,迫切要求我们进行产品的小型设计,本论文根据目前产品的几何参数指标进行小型化设计,将振动筒筒体半径作为固定参数,减小振动筒的长度,对振动筒进行重新设计。
一般情况振动筒压力传感器多工作在双点对称激励状态,被激励的振型只能是对称振型(n=2、4、6…)。相关资料显示,较长的筒,n=2的模态首先被激励,较短的筒,n=6、8的模态首先被激励。哪一个模态先被激起,与筒体的几何参数有直接关系。这里我们为了进行小型化设计,必须将筒体变短。为了使得振动模态较为简单,我们希望可以设计出n=4模态先被激起的振动筒。
参考相关资料中关于振动筒筒体设计的理论,根据Ansys仿真分析结果,笔者对筒体长度、壁厚进行多次调整,对每一种几何参数的筒体进行仿真分析。最终确定长度l=40mm,壁厚h=0.08mm,进行仿真分析,分析结果如表2。
分析表3数据,3阶模态与4阶模态在工作压力范围内存在频率交叉点,故无法作为工作模态。2阶模态是第一起振模态,是本几何参数振动筒能级最低的振动模态,并且表中数据显示,该模态下,振动筒在全压力范围内的相对灵敏度是28.5%,相对于l=55mm的筒体来说较小,但是根据有关资料介绍,也是完全能达到使用要求的,可以作为工作模态。
与4.1节中几何参数为l=55mm、R=9mm、h=0.08mm的振动筒相比较,新设计出的l=40mm、R=9mm、h=0.08mm的振动筒,相对灵敏度有所下降,但在长度上大大减小,实现了振动筒的小型化设计。
4.3 实验验证
振动筒的生产工艺较为复杂,将振动筒装配成为可以测试输出的压力传感器并测试传感器的频率输出也是比较复杂的工艺过程,整个生产过程还会涉及到很多专业性很强的仪器设备,而且振动筒压力传感器的固有频率输出随温度变化而变化。所以实际研究工作中对振动筒的理论设计进行验证比较困难。
为对小型化设计后的振动筒进行验证,本次验证仅试制出少量振动筒,通过测试振动筒在室温下内壁感受不同压力时的频率输出,从而验证ansys仿真分析所得到结果的正确性。
实验取2只几何参数为l=40mm、R=9mm、h=0.08mm的振动筒,激励方式为压电激励。根据4.2节中的仿真分析数据,工作模态为n=4、m=1,故在振动筒同一水平圆周上均匀粘贴4片压电陶瓷片,2片作为激励、2片作为拾取。振动筒外装保护筒,振动筒与保护筒之间为真空参考腔体,如图1所示。为振动筒配制相应信号调理电路,内壁加压后,测试振动筒压力传感器的频率输出,实验数据如表3。
分析实验数据,可以看出,实验所得到的频率输出与仿真分析的结论一致,证明ansys分析的结论具有一定的指导意义,但由于实验用产品数量少,是通过大量振动筒才选取出工作较为稳定的筒体,且没有通过高低温实验,也没有进行长期稳定性以及其他环境实验的考察,目前仅可以作为实验室用原理样机,不具备产品化条件。
5 结论
本文所进行的小型化设计探索,设计出的筒体几何参数并不是目前各科研生产单位主要研究的几何参数,不能直接作为产品进行生产,但本文的研究可以为振动筒压力传感器的小型化设计提供一个研究方向,笔者希望通过今后进一步的仿真分析研究取得更多研究成果。
振动筒压力传感器是目前我国具有自主知识产权的测试精度达到0.02%的传感器之一,虽然其应用环境有一定的局限性,但是能代替它的高精度国产化传感器目前不具有大批量产品化能力,所以振动筒的发展以及其小型化研究任然具有重要意义,科研生产单位需投入人力、物力进行进一步的研究。
参考文献
[1]D.B.Juanarena,C. Gross. Digitally compensated pressure sensors for flight measurement[J].Sensors, 1985,7:10-20
[2]樊尚春. 信号与测试技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002:269
[3]刘广玉,陈明. 新型传感器技术及应用[M]. 北京:北京航空航天大W出版社,1995,65~68
作者简介
班瑞凤(1982-),女,硕士,工程师,研究方向:压力传感器设计与应用。
论文关键词:基准转换,缓进磨削,磨削裂纹
1、前言
随着燃气轮机研制的不断发展,对动力涡轮的叶片加工需求也在不断变化。采用传统工艺方法进行新品叶片的研制加工,逐渐显露出一些不足。对于一些新工艺、新方法的有益尝试,显得越来越重要。
定向结晶高温合金材料,是传统的难加工材料,采用车、铣等加工方法来实现材料的去除是较为困难的。工艺上一般均采用磨削方式进行加工。磨削方式(尤其是缓进磨方式)加工的切削力较大,因此要求叶片的定位、压紧要牢固、可靠。
由于无余量精铸叶片的毛料基准点大都设在叶身上,为避免对定向合金材料直接压紧而导致材料再结晶,传统工艺路线是首先采用精密定位方式进行基准转换,将叶身上的毛料基准转换到规矩的定位方箱上,从而保证叶片加工时,叶片定位、压紧的可靠性。随着精密定位工艺的大量应用,带来的问题也越来越多。首先,锡、铋等金属对高温合金材料的性能有很大影响,如果去除不净存在较大的隐患。其次,精密定位方法的生产效率不高,污染较重。再有,精密定位方箱的制造数量大、成本高,且方箱数量制约着零件的周转数量。
因此,拟采用机械压紧的方式进行基准转换,通过工艺研究解决机械压紧方式压伤、压紧稳定性等问题,进而完成机械加工的整个过程。
作者简介:姜绍西,男,1975年生,中航工业沈阳黎明航空发动机(集团)有限公司叶片加工厂。研究方向弱刚性零件机械加工。公开多篇。
2、研制加工的难点
采用机械压紧方式进行基准转换,进而采用转换后的基准进行榫齿以及其它工序的加工,是定向合金材料涡轮工作叶片加工的一种新的尝试,也同样需要解决如基准转换的可靠性、定位的稳定性、压紧防压伤等问题。本文采用机械压紧方式进行基准转换的稳定性,防止产生材料再结晶现象。采用叶片榫齿缓进磨成型磨削试验,避免磨削裂纹。
3、试验方案的确定及实施
3.1 工艺路线的制定
该叶片工艺路线主要依据有关图纸及文件来制定。首先进行基准转换,选择毛料的六个定位点定位、压紧,磨加工出基准。然后利用转出的基准进行榫齿的磨削加工,接着以榫齿为基准进行叶片榫头及其它部位的加工。
机加工前,首先安排固熔热处理。机加后,进行时效热处理等其它工序。其工艺路线如下:
毛料→磨基准→磨榫齿→磨盆、背向缘板→磨进、排气边缘板→磨进气边榫头侧面→特种工艺
3.2 基准转换
3.2.1 设计基准及工艺转换基准
毛料基准点选择如图一所示,在榫头背向延伸段上选取A1、A2两点,叶背型面的截面上选择一点A3,从而构成一个平面,限制了Y轴平移和Z轴、X轴旋转。在榫头和叶冠侧面缘板上各选取一点B4、B5点,限制了Y轴旋转和X轴平移。而在轴向方向选取一点F6点,限制了Z轴平移。这样叶片六个方向自由度被完全限制。
图一毛料基准点示意图
由于直接采用六个定位点进行定位、压紧来加工榫齿,其机械加工的稳定性差,尤其是榫头延伸段两个点定位,榫齿磨削中承担着绝大部分的压紧力。直接压紧可能会造成叶片压紧变形。为此,工艺安排基准转换,将延伸段两个定位点转换到榫头缘板上,用小平面代替定位点。(见图二)。
图二基准转换工艺要求
3.2.2 基准转换工装的设计
由于叶身A3点和F6点均在叶背上,转换的基准只能选择在背向缘板上。基准转换时,只能采用以背向定位,加工背向基准这种“反定位”的方式进行。这给基准转换的工装设计带来了难度。主要表现在:
1)以背向定位、盆向压紧,反向装夹叶片困难。
2)由于背向延伸段定位基准A1、A2点与加工面同在一个方向,需要避免加工干涉。
3)避免将延伸段两点作为加工的主要受力点。
我们设计了基准加工的专用工装,该工装依然以毛料六个定位点定位、压紧,但通过一些辅助结构巧妙的解决了上述问题。结构图见图三)。
图三夹具结构图
首先,夹具设计采用了类似正弦规的可翻转结构,整个夹具体可沿着转轴180°翻转。翻转后,以背向六点基准定位安装叶片,压紧压盖(压盖可翻转),整个夹具体沿转轴回转180°(翻转示意图见图四)。这种设计方法解决了反向装夹叶片困难的问题。
图四夹具体翻转示意图
其次,将叶背的A1、A2、A3点三点设计在一个定位板条上,定位板条为长条形状,其宽度可将三个基准点包围起来,同时露出被加工表面。加工时,将两片砂轮合并,中间用砂轮垫圈分隔,砂轮垫圈厚度比基准板宽度略宽(见图五),从而避免加工面与定位点干涉问题。
图五夹具基准板条示意图
夹具体整体翻转,装夹叶片后压紧压盖,缘板压紧块和叶身压紧块对叶片缘板实现压紧。夹具体回转,压紧夹具体。实际加工中,实际主要承载加工力的为缘板压紧块(见图六)。不再以延伸段两点作为加工的主要受力点。避免了榫齿磨削中造成叶片压紧变形。
图六夹具压紧结构示意图
通过对小批量试验件进行试验加工,加工尺寸合格且稳定,说明夹具设计能够满足工艺要求。
3.3磨榫齿
3.3.1 磨榫齿的要求
该工作叶片的榫头结构见图六。由于榫齿磨削以榫头背向缘板小平面为基准,工序中无法将盆、背榫齿加工出的同时加工出来,只能分开单独加工。
图六榫齿加工技术要求
3.3.2 磨榫齿工序定位基准点的选定
为尽可能减少基准转换造成的公差分配,减小加工难度,工艺上将磨榫齿的主要基准由背向延伸段两点转换到背向缘板上两个小平面上。其余点均采用原来的设计基准。
该工艺对夹、测具的统一性要求较高,若两者位置差异过大,会带来基准不统一误差,影响榫齿的加工质量。
3.3.3 加工参数的制定
砂轮:国产中华牌硅砂轮(砂轮牌号WA/PA80/100F14V35)
冷却液:选用进口马斯特系列产品中的水基合成液(牌号为C270)作为磨削专用冷却液,冷却液出口压力为0.8Mpa。加工参数见表一。
表一加工参数表
参数
进给速度(mm/Min)
切削深度(mm)
线速度(m/s)
循环次数
粗加工
50~60
0.5
22
2
精加工
100~110
0.1
――北京大学与微软亚洲研究院探索精品课程共建新模式
2.创新继教形式培训企业高管
――清华大学继续教育学院与新兴铸管集团合作培养企业高管
3.精诚合作 互惠双赢
――上海工程技术大学与上海航空股份有限公司合作办学实践
4.巨人肩头站 手可摘星辰
――高校与IBM合作培养面向实践的高素质IT人才
5.名校名企傲视同群
――华东理工大学与西门子公司开展多领域、高效率合作
6.多种模式实践合作促进双赢
――宁波职业技术学院与宁波海天集团全方位校企合作育人实践
7.强强联手 各尽所长
――上海交通大学与上海汽车工业集团的人才合作培养战略
8.产学互动校企双赢
――电子科技大学与德州仪器公司开展DSP技术研究与教学
9.因“需”施教培养创新人才
――重庆大学与长安汽车有限公司合作培养工程硕士
10.省略
2006中国高校与大型企业合作
人才培养十大案例之一
合作铸精品 联手塑英才
――北京大学与微软亚洲研究院探索精品课程共建新模式
北京大学与微软公司的合作始于2000年,当时,在全面建设现代化国家的过程中,我国提出了把北京大学等若干国内优秀大学办成世界一流大学的目标。教育部为达到这一目标,提升我国高等教育的综合实力和国际竞争能力,决定在全国高等学校中启动高等学校教学质量与教学改革工程精品课程建设工作。为了响应教育部“精品课程建设”精神,支持高等学校计算机课程建设,教育部与微软亚洲研究院合作实施“教育部-微软精品课程”建设项目,促进企业的核心技术与高校相应课程建设紧密结合,探索校企共建精品课程的新模式,这一模式取得了良好的效果。
北京大学信息科学技术学院拥有雄厚的教学师资力量,特别是在操作系统等传统基础学科的教学中,积累了丰富的经验。微软亚洲研究院是微软公司在亚太地区建立的基础研究机构,在致力于世界一流计算机研究的同时,还通过和微软总部核心产品部门的密切联系,帮助中国高校在课程、特别是与微软技术相关的计算机核心基础课程方面的建设。双方的合作,不仅有利于企业的核心技术与高校相应课程建设紧密结合,也有利于高等学校提高教学水平,培养更多的符合市场需要的优秀人才。通过双方的合作,总结出适合自身发展的模式。
合作编写精品教材
为解决主流操作系统Windows有关的大量技术问题,教材与实际发生了严重的脱节问题,2000年,微软公司参加主办的首届高等院校计算机系系主任座谈会上,提出希望能有一本更多讲解Windows操作系统原理的教材。同年10月在第六届全国操作系统课程教学研讨会上,许多教师也提出希望更多地了解Windows内核原理,以供教学需要。基于此,校企双方决定共同组织一个“Windows操作系统原理”教材的写作班子。目前一套围绕Windows操作系统的操作系统教学平台已经基本建立,包括了三本教材(《Windows操作系统原理》、《Windows内核实验教程》、《系统分析及实验教程》), 一套教学课件(《Windows操作系统原理》课件),上述教材已经多次印刷,累计出版了55900册,据不完全统计,全国已经有数十所高等学校采用这些教材作为教学参考用书。
培训高校授课教师
在成功推出围绕Windows操作系统的精品课程基础上,研究院通过各种渠道,包括“2005年全国操作系统授课教师庐山培训班”,“全国第八届操作系统课程教学研讨会”,以及“2006年微软亚洲峰会”等活动组织培训全国各高等学校的授课教师。该建设项目总的特点是在教学内容的广度和深度上尽快接近和达到国际一流大学同类课程;在保持内容相对稳定基础上,加大反映当代操作系统发展和动向内容;既注重经典操作系统理论讲授,也重视分析主流操作系统Windows中的具体技术实现;结合实习课程,使学生打下良好理论基础并具备从事操作系统设计的能力。
校企共建精品课程
“校企共建精品课程”是一个促进大型企业与高校之间了解与交流的好模式,可以促进企业的核心技术与高校相应课程建设紧密结合,有利于高等学校提高教学水平,培养更多的符合市场需要的优秀人才。
目前,该合作项目已经被教育部批准为“教育部-微软精品课程”建设项目之一。研究院将继续努力,使合作项目成为优秀的“教育部-微软精品课程”之一,并且在此基础上,争取尽早使该课程成为国家精品课程。并通过教育部精品课程网站把该精品课程资源推广到更多的高校中去。同时,微软公司已经决定向国内的高等学校开放微软Windows操作系统源代码,这一举措将有力地推动微软公司和国内各高等学校的合作,加快微软先进技术的推广和应用。研究院将在总结以往合作经验的基础上,和全国各高等学校一起,建设微软源代码共享、实验平台,为不断提高高校的教学水平,培养大批的优秀软件人才共同努力。
2006中国高校与大型企业合作
人才培养十大案例之二
创新继教形式 培训企业高管
――清华大学继续教育学院与新兴铸管集团合作培养企业高管
新兴铸管集团有限公司是国资委直接管理的189家中央企业之一,是集资本经营和生产经营于一体的大型国有独资公司。集团一直以“科技兴企、科技强国”为使命,全面致力于企业科技创新与管理创新能力的锻造。为求得更快发展,集团公司决定培养储备一大批视野开阔和思路开拓,具有创新理念和创新精神,具备先进经营能力、管理水平和良好执行力的中高级企业精英,以大力提高集团公司的创新能力,适应集团公司“十一五”及长远改革发展的战略需要。清华大学是历史悠久、世界著名的高等学府,云集了国内外各领域、学科的著名专家学者。在一个多世纪的历程中,清华大学已为社会输送了数十万名各类高级人才,为国家的现代化建设、科教兴国战略的实施和中华民族的振兴做出了卓越贡献。正是创建“学习型组织”、打造企业自主创新能力的共同愿望使名企与名校强强联手:2006年元月20日,双方在清华举行了隆重的签字仪式,并将项目定名为“新兴铸管集团公司现代企业管理高级研修班”。通过合作,双方找到了适合发展的契合点。
互利合作各取所需
清华大学为了落实科技强国、服务社会的使命,在全球化新形势下帮助企业构建学习型组织。新兴铸管集团希望在整个企业创建全员终身学习的环境,建成可以不断推动企业持续创新的自主学习型企业。他们在实施“人才强企”战略、构建学习型组织的过程中急需清华大学继续教育学院这样的支持,整合国内外一流的教育资源及时为企业高层管理人才培养提供高水平的个性化专业服务,协助企业创建学习型企业,打造优良的基因,进而从根本上增强企业创新能力。
培养计划量身定制
企业对于培训的需求多种多样,学院打破传统课程框架和教学模式,依据企业的特性、围绕企业实践和培训需求量身定制,兼顾组织收益和个人成长而“量身定制”专门计划。为达到预期合作效果,经双方多次研究和探讨最后商定,双方的人才培养合作计划经过逐步细化和优化,最终确定以更具针对性、更有实战性的 “厂长书记高级研修班,经营副厂长高级研修班,生产副厂长高级研修班,副厂级领导高级研修班,中青年后备干部高级研修班”等培训项目为依托来展开。学习是创新的前提,创新是学习的目的。清华继续教育学院为新兴铸管集团定制课程以企业中高层管理人员为主要培训对象,注重管理知识与实际工作经验的结合,课程方案充分考虑企业的培训需求,结合企业所处的行业特征、竞争环境、文化特质、人员特性和发展状况等因素,采用课堂讲授、案例讨论、问题研讨、经验分享和分组练习相结合的教学方式,鼓励学员贡献和分享管理经验,促成企业内部的沟通、合作与信息共享。授课教师不仅洞悉国内外经济发展形势,具备深厚的学术功底和教学经验,而且对企业管理有较深入的研究,是资深的企业管理咨询顾问。这样依据企业的特性需求灵活设置的课程内容和教学方式均得到了参与培训学员的高度肯定和一致赞誉。
课程设置注重实战
通过到清华学习,不但使企业广大参训领导干部亲身感受到了清华悠久的历史传统、浓厚的人文氛围和博大深厚的文化魅力,比较系统地了解在市场经济环境下经营企业的基本规律和管理企业的基本方法,学到了世界最先进的企业管理思想和文化,大大地丰富了理论和知识,而且开阔了视野、开拓了思路,培养了创新的理念和思维,启发了思考、启迪了创新,在学习的总结、讨论以及同专家的交流探讨中能够学以致用,解决了许多实际问题。
清华继续教育学院与新兴铸管集团的远程教育合作不但使学院找到了自己的服务市场,找到了其教育服务社会价值的支点,而且使企业找到了培训、储备人才和提升品质值得信赖的资源,也为新兴铸管培育了企业持续创新的能力,更重要的是在相互促进和共同发展中还可以带动整个行业和国家经济的全面发展。
2006中国高校与大型企业合作
人才培养十大案例之三
精诚合作 互惠双赢
――上海工程技术大学与上海航空股份有限公司合作办学实践
上海航空股份有限公司是中国第一家多元投资的商业化运营航空公司,2002年10月在上海证交所正式上市。几年来,上航在国内地方航空公司的经营业绩排名中名列前茅。上海工程技术大学是一所以工程技术为主,管理、艺术等多学科互相渗透,协调发展的全日制普通高校;上海工程技术大学与上海航空股份有限公司进行校企合作办学的尝试,合作构建起上海航空运输学院,其建构模式与成功实践获得了有关专家的一致好评。
上海航空运输学院是上海工程技术大学依托“朝阳产业”――民航运输业与上海航空股份有限公司进行校企合作构建起的二级学院,企业向学校直接注入资金300多万。运作十余年来,学院在办学机制、专业特色、实践创新、学生就业等方面不断探索与创新。截至2005年已有10届1000余名毕业生,总体就业率为97.4%,学生总体质量符合民航运输业发展的要求,已有很多成长为民航运输企业的骨干。在双方的合作上有以下特色值得借鉴。
首先,体现在办学机制上:领导挂帅,院务委员会制度卓有成效。航空运输学院院长由学校委派,副院长则由校企双方各委派一人担任,学院的日常工作由这套班子主持。学院还设立了院务委员会,院务委员会由上海工程技术大学校长和上海航空股份有限公司总经理任主任委员,校企主要职能部门领导任委员,每年召开一次院务委员会会议,就学院办学方向、发展规划、管理制度、专业设置、招生工作、培养模式、学生就业等重大事项做出决策。由于紧贴市场,学院发展方向明确;由于领导支持,各项决策可保落到实处。
其二,在办学理念上:优势互补、资源共享、利益双赢。企业每年向学院注入一定资金,支持学院学科发展。公司建立“上航奖教金”和“上航奖学金”制度,激励教学、管理、科研和学习等方面表现优秀的师生员工,企业领导对学院的教学非常关心,亲自推荐上航的英语翻译来学院担任英语口语教学,多次担任“航空经营管理”专业学生的毕业论文指导工作,并参加学生论文答辩,使学生的毕业论文更具“实战”特点。
其三,在专业特色上:知己知彼、扬长避短、错位竞争、审时度势。航空运输学院在专业设置、培养计划制定和实施过程中,更加注重市场调研,做到知己知彼,扬长避短,以市场为导向,审时度势,你无我有,错位竞争,使目前6个专业保持了鲜明的特点和市场竞争力,实现了专业设置与市场的零距离接触。专业设置与上海其他高校相近专业形成了错位发展、多层次为民航运输发展做贡献的态势。
其四,在学生就业上:实行订单式培养。市场是瞬息万变的,适时、准确的专业调整会给大学生就业带来新的机遇。由于专业特色明显,并且依托产业办学,学生有很好的就业保障,空乘专业毕业生至今几乎全部被上航录用。历年来,学院学生的就业率在校内一直名列前茅,在上海市高校内亦处于领先水平,至2004年9月,已毕业804名学生中,上海航空股份有限公司共录用345人,占总人数的43%,其他国内外涉航企业367人,占46%,一般企业68人,占8.5%,扣除出国和专升本人员,总体就业水平为97.4%。
其五,在学科发展上:坚持发展是硬道理。十余年来,航空学院的学科发展稳步向前,师资、实验条件逐渐完善,自身造血功能日渐健全;教学、科研开始同步发展;教学手段建设全面提升和展开;学生参加市数学建模比赛等二课堂活动增多,开拓了视野,提升了能力。为求发展,校企双方进行了不懈努力:双方领导支持并促成了学院教师去上海航空公司相关部门的见习,并参加公司课题的研究,使教师在实践中有更多的锻炼机会。上海航空股份有限公司总工程师定期为学院青年教师讲解飞机结构、系统和机务知识,指导青年教师熟悉飞机维护手册;学院派遣青年教师赴上航挂职锻炼;学院聘请航空院校退休的资深教授带教青年教师、编制教材和教学大纲、建设实验室。
经过多年努力,航空运输学院已初步建成了与上航所提供实训条件互补的实验设施。如航空发动机实验室、飞机部件拆装实验室等,教师队伍逐渐扩大,知识与学历结构趋于合理,具有专业特色的教材也基本编制完成。实践证明,这种紧密的、优势互补型的校企合作模式富有很强的生命力,使企业与高校互惠互利,达到双赢。
2006中国高校与大型企业合作
人才培养十大案例之四
巨人肩头站 手可摘星辰
――高校与IBM合作培养面向实践的高素质IT人才
近年来,随着中国软件产业的迅猛发展,市场对软件人才培养的数量和质量都提出了迫切的需求,中国软件企业在软件总体设计、项目管理和研发等方面的人才极度缺乏,建立复合型人才架构已经迫在眉睫。面对市场在软件人才数量和结构方面的双重需求,也源自IBM全球性的“天才孵化计划”――高校学生创新实践项目,是由IBM软件部、IBM中国研究院和大学合作部联合推出创新型人才培养计划的重要组成部分,基于此,IBM“青出于蓝”计划正是在这样的大背景下于2002年4月被引入中国的。
IBM“青出于蓝”计划(Extreme Blue)是一项汇集顶尖技术和商业人才、将极具挑战性的创新技术研究与市场相结合的学生实践项目。该项目为高校培养具有国际竞争能力的高层次、实用型、复合型、创新型人才提供更多的实践机会和更好的实践环境。在项目进行的过程中,IBM以其雄厚的实力为学生们提供技术和商业方面的指导,并辅以一定的资金支持,在IBM中国研究院为学生们营造了一流的实践环境。IBM通过“青出于蓝计划”与中国各大高校的紧密合作,已培养出众多符合IT行业发展所需要的具有科技、商业综合型,适合现代企业所需的高素质人才。
培养具有国际竞争能力的高素质人才
通过参加IBM“青出于蓝”计划,学生们可以充分利用IBM丰富的全球资源,深入了解先进的信息技术和科学的商业模式,获得技术与商业相结合的完整的项目体验和技术研究开发管理的经验,极大地提高其自身的创新能力、实践能力和团队合作精神。此外,这一计划为各高校在国际舞台上展现自身实力提供了很好的机会,对与企业合作、培养具有国际竞争能力的高素质人才方面也是一次有益的尝试。同时,高校通过了解和接触世界领先的研究方向和热点领域,也促进了自身科研水平的发展与提高。
独具特色的“青出于蓝”计划
IBM“青出于蓝”计划是通过学生报名、高校推荐、IBM面试的方式,由IBM和高校共同选拔出最优秀的信息技术专业和工商管理专业的学生参与由IBM精心设计的项目。IBM“青出于蓝”计划要求学生具备广泛全面的专业技术知识和技能、优秀的中英文沟通和表达能力、敏捷的创造性思维能力、良好的团队合作精神以及学习新知识的热情,勇于面对挑战和参与竞争,同时要有旺盛的工作精力和充沛的体力。特别值得一提的是IBM为该计划组建了一支由资深专家、科研人员、高级经理组成的辅导团队,为学生们提供专业指导,分享经验,帮助他们在专业环境中继续学习,掌握将技术推向市场的全方位能力。在项目进行的过程中,IBM还会为学生们组织内容丰富的技术讲座等活动,学生们也可以自行组织各种交流活动,从而有利于培养学生之间的友谊和合作精神。
探索适合中国国情的人才培养模式
IBM通过“青出于蓝计划”与中国各大高校的紧密合作,已培养出众多符合IT行业发展所需要的具有科技、商业综合型,适合现代企业所需的高素质人才。他们目前大多在中国的各大现代化企业里为发展、推动IT产业奉献智慧、创造价值。也有部分学员最终加入了IBM的大家庭,站在IBM这位蓝色巨人的肩膀上。
此外,这一计划还为各高校在国际舞台上展现自身实力提供了很好的机会,在校企合作、培养具有国际竞争能力的高素质人才方面是一次有益的尝试,同时,高校通过了解和接触世界领先的研究方向和热点领域,也能为自身科研水平的发展和提高起到一定的帮助作用。
未来中国经济保持持续发展的关键因素在于对高素质青年一代的培养,IBM深信“青出于蓝”计划将为中国开发探索出适合中国国情的人才培养成功模式,为中国本土高素质研发人才的培养提供一片沃土。
2006中国高校与大型企业合作
人才培养十大案例之五
名校名企傲视同群
――华东理工大学与西门子公司开展多领域、高效率合作
西门子是享誉世界的国际大型跨国集团,且全部业务集团都已进入中国,目前在中国的业务正迅速发展成为其全球业务的基石。西门子自动化与驱动集团(A&D)是全球工业自动化领域的领先供应商,可在生产自动化、过程自动化、楼宇电气安装和电子装配系统领域提供多种创新、可靠、高效优质、系统的解决方案和服务。华东理工大学是国家“211工程”重点建设的多学科研究型大学,是全国6所首批建立国家技术转移中心的高校之一。从2002年开始,西门子自动化与驱动集团和华东理工大学进行了全方位、高起点、综合性的科技研发、人才培养合作发展模式。
共建先进自动化技术联合示范实验中心
西门子(中国)有限公司与华东理工大学共建先进自动化技术联合示范试验中心,该试验中心拥有高级过程控制系统6套装置,高级自动化实验系统6套装置和先进控制系统4套(总价值70万RMB,由西门子捐赠)。实验中心采用西门子最先进的控制技术,融合了西门子全集成自动化(TIA)理念,是西门子全集成自动化系统的缩影。在教育教学方面,科研开发、技术交流与培训方面和学生社会实践方面等方面进行合作。
设立多项奖学金
为了加强西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团(A&D)与华东理工大学的战略合作, 双方特设立“西门子A&D奖学金” 和“A&D SIMATIC 奖学金”作为战略合作的一个组成部分。两项奖学金均由西门子独家提供资助,旨在奖励学校在学习上刻苦钻研、学习成绩优异且毕业后有志加入西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团工作的本科生、研究生。
建设产学研合作教育基地
自2002年起,双方将上海西门子工业自动化有限公司(SIAS)确定为产学研合作教育的实习基地,主要用于学生实习实践活动、毕业课题(设计)和参与生产、研发项目。基地每年提供学校至少两次程度不同的集体实习机会,实习涉及参观SIAS相关部门、听取行业技术讲座等多个方面,以了解自动化与驱动行业领域的概况,特别是关于技术应用和产品应用的情况。在此基础上,SIAS通过系列程序选拔一定量学生,为其提供毕业课题(设计)的实践机会。在此环节中,和学校联合指导学生的毕业课题(设计),结合SIAS实际和专业现状,确定“真实”的设计课题或是将SIAS的相关项目的一部分作为课题,课题一般与实习学生的岗位工作相一致或是岗位工作的一部分;在课题进行过程,指导方式采取双导师制。企业导师和学校导师分工负责,共同指导。在此基础上,西门子(A&D)会选择在实习实践中的突出分子,加入集团工作。另外,西门子(A&D)还为学生提供了形式各样、内容丰富多彩的实践活动,如暑期实践活动、大型展览等,为学子开拓了眼界,增长了知识。
加强技术信息交流与员工培训
双方以讲座、研讨会等形式,进行不定期关于自动化与驱动领域的生产、市场、产品等方面的技术信息的双向交流与沟通。西门子(A&D)每年邀请学校的学者、知名教授和学生参加自动化与驱动领域的学术研讨会并介绍产品的应用案例;同时学校也会邀请西门子(A&D)的工程师、高级管理人员来校讲座,并不定期深入企业,与西门子(A&D)的工程师联系共同解决生产实际问题。
通过合作,双方共举办技术讲座、学术研讨会、经验交流会等各种形式的交流活动十几次,内容涉及自动化与驱动技术、自动化(包括PLC,DCS,ESD等)产品、自动化全集成系统(PCS7过程控制系统、WinCC人机界面、基于PC的控制系统等)及其应用、自动化培训服务等方面内容,为中国高校培养高素质的人才,人才走向社会直接进入企业角色提供了有利保障。
2006中国高校与大型企业合作
人才培养十大案例之六
多种模式实践 合作促进双赢
――宁波职业技术学院与宁波海天集团全方位校企合作育人实践
宁波海天集团股份有限公司,是中国目前最大的注塑机生产基地,为国家大型企业、中国塑料机械工业协会理事长单位、是联合国技术信息促进系统(TIPS)认定的中国优秀民营企业。目前集团公司拥有总资产40多亿元,2005年实现产值近50亿元。宁波职业技术学院于1999年经教育部批准设立以来,已发展为国家重点建设的地方示范性综合职业技术学院,拥有国家数控实习实训基地,教育部高职高专师资培训基地。宁波职业技术学院与宁波海天集团股份有限公司冲破传统的教育与生产的固有观念,各自从不同的领域理解产学合作对推进高等职业教育和企业利益的相互驱动作用,从经济与社会等全方位视角理解双方合作的价值,并进行了多方面的实践。学校深刻体会产学合作,以为企业服务;企业深刻体会产学合作,以为教育服务。在理解和不断的自我改造中,寻找成功的合作点,多点的不断突破形成了今天的全方位合作与双赢机制。
理念的创新是双方合作的前提,共同的追求是合作的基础,时刻为合作者着想是合作的动力,模式的创新催生合作的活力。双方经过实践积极探索多种模式合作。
“学工交替”校企互动
宁波职业技术学院与宁波海天集团股份有限公司借鉴德国的“双元制”教学模式和其他发达国家的职业教育模式,实施了“学工交替”的校企合作人才培养模式。该人才培养模式的培养计划以企业为主制定,充分体现了企业(社会)对高等职业教育培养人才的要求,这种人才培养模式突破了传统的教学模式,使理论与实践相结合的教学方式在增加了学习内容的同时,相应减少了一些课程的理论学时,使学生的学习内容更接近实际,更有实效。
“半工半读” 校企渗透
该培养模式是基于学校的人才培养方案中没有为学生提供个性化教育服务的不足而提出的。 “半工半读”人才培养模式的推出,使学生能利用他们的业余时间,到企业有针对性地选择学习内容。企业推出的“半工半读”项目可由学生进行选择,经企业考核合格即可以参与“半工半读”教学活动。“半工半读”项目的实施主要以企业师傅带徒弟的方式进行,企业付给学生一定的报酬,学校也承认学生相应的实践学分。
“订单式(2+1)培养” 校企互利
该培养模式是学生在学校完成前2年的基本文化素质、专业理论等方面的学习后,第3年由海天和学校共同实施其专业教育和上岗适应性教育。与此同时,学生已经是企业的员工,享受企业员工同等待遇,企业实施的教育与企业对新员工的教育做到了有机的结合。由于该人才培养模式能按企业人才资源开发的要求实施,学生在毕业时即能达到上岗的要求,实现了以就业为导向的学校人才培养目的。
“项目化教学” 校企双赢
该人才培养模式,是企业将设备和人力资源引入学校,学校为其提供场地和工作条件,以此推进更大范围的校企合作,共同实施人才培养的高等职业教育教学改革模式。在人才培养中突出企业对专业人才要求的核心能力的培养,并由企业负责全程实施。以核心能力的培养为主线,以产品开发的流程为出发点,设计教学内容,达到企业对各个工作岗位的各项要求。
经过几年的合作实践,使宁波海天集团股份有限公司对高等职业教育有了深刻的认识。学院不断突破传统的专业、学制体系的束缚,推出了各种企业乐于接受的教学模式改革,大大影响了企业的决策者和管理者。在与学校的合作中,企业体会到了举办高等职业教育所面临的困难,也看到了我国高等职业教育的希望。
2006中国高校与大型企业合作
人才培养十大案例之七
强强联手 各尽所长
――上海交通大学与上海汽车工业集团的人才合作培养战略
上海汽车工业(集团)总公司是中国汽车工业具有代表性的特大型企业集团之一,跻身《财富》杂志世界500强企业行列。汽车产业是上海的支柱产业,发展迅速,但相对国外百余年的汽车发展史,中国汽车工业的自主开发能力存在较大差距。上汽意识到人才是发展的根本,而大学是人才的培养者和输送者。上海交通大学是综合性的研究型大学,把培养具有宽厚基础知识、强烈探索精神、具有良好自学能力和动手能力的创造性人才作为人才的培养目标。而这一人才培养目标恰恰与上海汽车工业(集团)的人才需求不谋而合。为此,上海交大和上海汽车工业(集团)总公司开展人才战略合作,实行跨学科的工程教育,实现工程教育的一体化和系统化。
双方的人才培养合作始于1997年,他们以增强工程意识,拓展学习能力,培养创新意识为指导思想,以迅速发展的上海汽车工业为依托,将工程研究、工程教育、工程实践有机地结合起来,通过以下形式对人才进行全方位、高质量的培养。
联合进行车辆工程本科教学改革试点
上海交大和上海汽车工业(集团)总公司充分利用学校和企业的资源和优势,开设车辆工程专业本科试点班,已为期十年。考虑到支柱产业大型企业集团对理论与实践紧密结合型人才的需要,该试点班以工程综合意识培养为中心,构建教学体系和环境,开展研究性的工程实践。
构建培养综合工程意识的教学体系和环境
针对信息化技术在汽车设计制造中的应用,汽车电子的迅速发展,加强信息和控制方面的课程和实验,培养学生掌握机电一体化核心技术的能力。增加设计性、综合性、创新性的实验,使学生得到全面训练。
建设研究性的工程实践环节,加强工程素质培养
学生利用暑假进行集中实践活动。校企双方认真安排每一次实习计划,确定实习导师和工作岗位,为学生提供集中的工程素质训练场地,使学生得到具有职业性的、规范的、专业的实习机会。
毕业设计中实现知识、能力的集成和提高
车辆工程专业充分利用学科优势,依托上海汽车工业,结合科研任务,提供毕业设计课题。学生不仅可以把所学的知识应用到实践中,而且可以了解本领域的一些前沿问题,理论学习和工程实践的结合,培养严谨的科学态度和踏实的工作作风。
实施学校与企业的双导师制
学生参加导师的课题组,与博士生、硕士生组成研究团队,共同学习和工作,在浓厚的学术环境中培养学生的科研兴趣和能力;企业导师着重向学生介绍汽车工业迅速发展的形势和需求,中国汽车工业的优势和薄弱环节,企业对学生知识、素质和能力的综合要求。
培养研究生汽车自主开发与创新能力
上海汽车集团在交大投入固定的经费,打造一流的科研平台,支持高校的教师和研究生参与科技攻关。通过团队合作,进一步培养自我设计、自我创造、自我优化、自我组织的能力。
结合企业需求开展继续教育
上海交大与上汽集团合作培养在职人员工程硕士研究生已有八年。规模日益扩大,发展迅速,培养了一大批被企业认为“留得住、用得上”复合型的高层次技术与管理的应用型人才。
现在,上海交大数百名车辆工程的研究生,已成为上汽集团人才资源库生生不息的源泉。学校和企业深深知道,创新能力的培养是研究生教育的灵魂。由上汽教育基金会提供教材建设费数十万元支持了交大教师编写“工业工程系列教材”,解决了工业工程教材短缺的困难,保证了培养工作的高质量。企业博士后在企业中发挥日益重要的作用,不仅可以有效地解决企业的技术难题,提高企业的经济效益,同时也为企业引入高层次人才打开了一条新的渠道。
通过人才培养战略合作,加深了学校与企业的相互了解。大学的工程教育和科学研究由于面对工业企业的实际需求而获得了更大的动力,企业由于大学的参与,使自身的发展变革有了坚实的基础,进一步推动产学合作科研发展。既提高了学生的科研水平,又能为企业解决实际工程问题,属一举两得。
2006中国高校与大型企业合作
人才培养十大案例之八
产学互动校企双赢
――电子科技大学与德州仪器公司开展DSP技术研究与教学
美国德州仪器公司(TI)成立于1930年,是一家全球领先的半导体公司,提供创新的数字信号处理器(DSP)和模拟技术,是国际最大的DSP生产商,2005年占世界DSP市场份额的58%。电子科技大学是教育部直属全国重点大学,为“211工程”和“985工程”重点建设大学,是一所以电子信息科学技术为突出特色的大学,以彭启琮教授为组长的课题组,长期从事通信与信息系统中的信号处理、高速信号处理和实时信号处理、DSP技术等方面的研究与教学工作,同时还参与了国家项目的模拟技术和装备的研制及重要实验任务。在双方的合作中,德州仪器公司向电子科技大学捐赠DSP器件、开发平台、相关软件和教学资料,电子科技大学则面向研究生和高年级本科生开设有关DSP的课程和实验,培养了大批掌握DSP技术的人才,满足了经济建设的需要,同时也加快了DSP的广泛应用和人才本土化过程。
1997年,电子科技大学和德州仪器公司通过协商,合作建设了“UESTC-TI DSP实验室”。这个实验室由电子科技大学提供教学科研场地,由德州仪器公司提供全部实验设备,包括计算机、DSP开发设备、先进的DSP开发软件,用于电子科技大学的科研和教学,使国内大学和科研机构掌握了最先进的数字DSP技术,以满足工业界对DSP工程师和专家的不断增长的人才需求。2000年,随着DSP在中国信息产业中的应用越来越广泛,大量产业界工程师希望有机会进修DSP的原理和系统设计的知识,为此,德州仪器公司和电子科技大学进一步协商,将“UESTC-TI DSP实验室” 升级为“UESTC-TI DSP技术中心与培训中心”,这使中心能够为产业界提供工程师培训课程,使该技术中心具有了培训中心的功能。电子科技大学和德州仪器的密切合作,使校企双方、学生、用人单位等多方面都有很大的收获。不但培养了企业急需人才,为DSP技术的应用及科研工作提供技术支持,而且,通过双方的合作,中心自行开发了较为先进的DSP实验设备,不仅装备了学校的DSP实验室,还输出装备了国内数十个大学的DSP实验室,并吸引了美国、加拿大、印度等国的大学来接洽购买。同时,急需DSP技术及解决方案的科研单位和企业,也纷纷来中心寻求技术支持,每年都产生了大量的合作项目。此外,也为为产业工程师提供培训课程。通过双方的合作,中心每年都举办DSP工程师培训班和大学的DSP教师培训班。数十个单位的上百位工程师和数十个大学的教师,都在这里接受过培训。中心编著和出版的教材、实验教材、以及技术参考书,已经成为众多大学的教材和很多公司的培训教材。
德州仪器与电子科技大学的合作,一方面对改善中国大学DSP的科研和教学的条件做出了贡献,也为德州仪器在中国大学赢得了良好的声誉,不但符合世界教育发展和改革的方向,而且也符合中国大学,尤其是高水平研究型大学的改革和发展方向,真正做到利用本土人才,打造国际一流技术。
2006中国高校与大型企业合作
人才培养十大案例之九
因“需”施教 培养创新人才
――重庆大学与长安汽车有限公司合作培养工程硕士
长安汽车公司是具有140多年历史底蕴的军民结合大型骨干企业,在全国拥有15个汽车和发动机生产厂,拥有总资产近200亿、员工近3万名、占地面积2000多万平方米的国有特大型军民结合型企业。长安公司高度重视员工素质的不断提高,把企业的人才培训视为企业生存和发展的关键,把更新观念增强创新意识的教育和培训列为企业发展的重要环节,要求公司上下从战略高度形成共识。重庆大学是教育部直属全国重点大学,并且也十分重视与企业开展合作,早在1997年重庆大学就与长安汽车公司签订了培养工程硕士的协议书。
创新是知识经济发展的精髓,也是人才最有价值和最宝贵的素质,它能带动传统产业的改造,带动高科技新兴产业,带动经济的增长。在培养模式上,学校充分考虑企业需求与工程实际的需要制订培养方案和实施教学计划,校企双方共同摸索出一套行之有效的新模式。
根据工程实际确立研究方向
根据工程实际,组织学院内相关学科力量和公司的技术人员,论证和确定了企业需要的若干重要研究方向,供工程硕士生挑选,并及时增补、修订研究方向。
按照实际需要设置工程硕士课程体系
本着宽口径、实用性的原则设置工程硕士课程体系,课程内容必须具有宽广性、综合性、先进性和实用性。公共基础课程、专业基础课和专业课程的设置上都要本着多样性、灵活性的原则,充分考虑研究生自身能力、素质、基础、兴趣以及工程的客观需要,在工程领域较广的口径内,尽可能多地设置必修课程、选修课程。此外,选修课程中必须包括管理、经济、经营、法律等方面的课程。
“分散”和“集中”结合制定教学方案
学生以“进校不离岗”的形式在职攻读工程硕士学位。通过实践和摸索,利用“分散”和“集中”相结合的原则灵活地制定和实施教学方案以缓解矛盾。对于分布过于分散的地区集中在重庆大学校内进行教学。无论何种方式均要求学生到校本部学习时间累计不少于半年,以接受学校学习和学术氛围的熏陶。
“一般”与“个别”相结合 解决教学的矛盾
考虑工程实际需要后,带来工程硕士生选课分散,安排任课教师困难,需考虑教学资源的合理配置和办学效益。
集中教学 缓解“教学”、“工学”的矛盾
适当增加同一门课程的周学时数,相对集中教学、分散消化可以缓解教师和工程硕士生上课时间难以保障之忧。学校可以遵照企业及工程硕士生的实际情况,课程学完后,适当延后一段时间以便消化吸收然后再进行考试。
制定独具特色的工程硕士学位论文标准
目前在我国,工程硕士主要从事“工程科学”的应用研究,倾向于改造世界。工程硕士生的论文选题必须来源于自己从事的工程领域的工程实际。论文可以是一个完善的工程设计,也可以是技术改造,技术攻关,新产品、新工艺、新设备、新材料的研制和开发。
实施工程硕士的论文指导“双导师”制
学生进校后,由学校为其在工作单位或就近聘请有丰富实践经验和从事工程研究的高级工程师担任兼职指导教师,与校内导师共同负责工程硕士生的实践环节、论文选题、课题指导,论文写作等。工程硕士生进行论文答辩时的论文评阅人和答辩委员必须聘请企业中长期从事工程实践和研究的高级工程师参加。
采取行之有效的课题组方式
学校在长安汽车集团挂职锻炼的教师注意把工程硕士生与工学硕士生编入同一课题组,让工程硕士生发挥实践经验丰富的优势,工学硕士生发挥基础理论及计算优势,相互取长补短,出色完成企业工程技术课题。
经过几年的合作中,双方充分考虑企业需求与工程实际的需要制订培养方案和实施教学计划,取得了很好的效果,为企业培养了大量急需的工程硕士应用型人才,在长安厂的发展中起到越来越重要的作用,为长安汽车公司近八年来始终保持高速发展做出了贡献。
2006中国高校与大型企业合作
人才培养十大案例之十
奥运号角吹响 校企共奏华章
――中国传媒大学与中央电视台合作培养电视体育转播专业人才
中国传媒大学的前身是北京广播学院,从50年代起就开始为我国传媒界培养各方面人才,并且是教育部直属的国家“211工程”重点大学。学校一直致力于广播、电视、电影、网络、出版、报刊及新媒体高层次人才培养和科学研究,是一所文、工、艺、管、理、经、法、教多学科协调发展,以信息传播为特色的综合性大学,被誉为中国广播影视传播人才的摇篮。中央电视台是我国的国家电视台,是党和政府的重要喉舌。2008年在北京举办的奥运会是我国社会生活中的一件大事,关乎中国在整个世界面前的形象,也是我国综合国力的一次集中体现,电视是承载这一任务的重要窗口,也是中国了解世界,世界了解中国的重要窗口,这次2008年奥运会体育赛事的转播,中央电视台也迫切需要学校为其输送大量的体育赛事转播人才。中国传媒大学在电视摄影摄像人才培养上的独特优势,更为了配合国家对奥运会的整体战略,学以致用,服务社会,所以2008年奥运会对中国传媒大学而言是一个千载难逢的机遇。正是这样的缘由让中国传媒大学和中央电视台再次走到了一起,共同承担起为2008年奥运会进行体育赛事转播的任务。
作为一所以培养复合型实用性人才为目标的高等院校,如何在进一步完善和发展现有的人才培养模式,为两年后的奥运转播工作输送一批具有国际视野、业务过硬又具备一定管理能力的高级复合型、国际型人才,是学校目前最切实、最紧迫的任务。由于此次合作的时间长、任务重、要求严、频度高,对学校的常规教学造成了一定的影响。从2008年的3月份一直到2008年的年底,参加合作的学生要全程服务于奥运会的赛事转播,这就意味着这部分学生要耽误近两个学期的课程。为了保证奥运会赛事转播的顺利进行,中央电视台在对这些学生进行培训和考核后,还将再淘汰一部分学生。这就必然给学生的管理工作带来一定的困难。所以学校力争作到:
1.此次合作不能对本科教学的知识体系造成冲击;
2.应用型人才必须要面对它所对应的社会实践;
3.对学生的知识结构进行压缩。
关键词:高等院校;机械工程;青年教师;工程实践能力
中图分类号:G647 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)08-0035-03
当今社会,工程技术对经济和社会的推动作用越来越大。在构建创新型国家和产业结构升级转型的过程中,我国对工程学科高等教育提出了更高的要求。事实上,工程技术人才的短缺正成为全球性问题。我国虽然建立了庞大的工程教育体系,在校的工科学生数量为世界第一,且已培养了大量工程技术人才,但是由于培养目标不清,工科院校培养模式失衡,企业角色缺位,使得工程教育培养结构和体系存在问题,导致学生实践能力不强,工程意识淡薄,一方面有大批工科大学生就业困难,另一方面企业又难以找到大量急需的工程技术实用人才。为了培养学生工程技术应用能力,强调学用结合、学做结合、学创结合、致力于生产实际问题的研究与解决,培养学生的适应性、实用性、技能性等综合能力,除了制定相关的培养方案和建立相关的培养体系之外,在这一体系中,教师作为高校的教育主体之一,其本身的工程实践能力的高低必将直接影响学生工程实践能力的培养质量。如果一位教师本身就不具备工程实践能力,没有具体专业实践经验,他们不可能在各个教学环节中引入工程实践的知识,培养学生工程意识并使学生加以运用来分析和解决生产中的实际工程问题。因而,增强教师的工程实践经验,是教学改革,提高教学质量,培养知识面宽、适应能力强、创新应用型人才的重要途径。近些年,为了加强师资队伍建设,各个高校从国内外引进了大量的高层次人才,青年教师所占比重越来越大,他们多数从国内外高校毕业后,直接到学校任教,他们学历高、理论基础扎实、科研能力强,但是缺乏丰富的实践经验,工程实践能力欠缺,这也制约了学生工程实践能力的培养。为了解决这一问题,需要在分析青年教师工程能力缺乏原因的基础上,从师资队伍的工程化建设入手,采取一系列有效措施促进青年教师工程实践能力的提高。
一、高等院校工科专业青年教师工程实践能力缺乏的原因分析
造成高校工科专业青年教师工程实践能力缺乏的主要原因有以下几点[1-6]。
1.我国高等教育人才培养模式的影响。长期以来,我国高等教育基本上遵循的是重理论、轻实践的人才培养模式,更多地注重课堂教学,传授书本知识,忽视学生的实际动手能力、创新能力及综合运用知识能力的培养。尽管在培养计划中设有实验、实习、课程设计和毕业设计等实践环节,但因重视程度不够,造成流于形式,学生的实践能力得不到真正的锻炼。由于高校人才培养体制的弊端,使得教师尤其是青年教师对工程实践经验的积累和提高没有引起足够重视,导致他们的实践教学能力偏弱,往往只会纸上谈兵,不能引导学生学以致用。
2.青年教师参与工程实践能力锻炼的机会少,缺乏学校政策导向的支持。青年教师参与工程实践锻炼的机会太少,目前,我国高校的青年教师绝大部分都是研究生毕业就开始任教,难有接触实际生产和参加工程实践锻炼的机会,同时,他们进校后要承担繁重的教学和科研工作任务,无暇顾及自身工程实践能力的培养与提高。目前,大多数高校没有建立教师提高工程实践能力的鼓励机制,没有对教师参加工程实践给予足够的经费支持,很多老教师往往是通过自己和企业建立的长期合作关系才能获得实践经验,而对于刚参加工作不久的青年教师,这样的机会很少。
3.高校教师考核和职称评审机制的影响。国内高校普遍存在“看重科研成果,轻视教学效果”的现象,、经费数目、发明专利等成果成为教师工作量考核和职称晋升的硬性指标,青年教师为了能够尽快发展,在教学中投入精力不够,更不愿意主动去进行工程素质锻炼。在很多高校,青年教师的工程实践能力匮乏,教学效果不佳,并不影响他们的职称晋升,这些机制加深了青年教师对工程实践能力的忽视。
二、提升高等院校工科专业青年教师工程实践能力的探索和实践
近年来,大连理工大学在建设国际知名高水平研究型大学的进程中,提出了“实施精英教育,培养精英人才”的办学思路。以机械工程专业为例,通过了国家质量工程项目“面向工程的机械专业人才培养模式创新试验区”和“机械设计制造及其自动化国家特色专业”的建设和实施,并在高校“卓越工程师”计划的引领下,加强了机械工程教育的改革和创新。为了增强师资队伍建设,机械工程学院从国内外引进了多名高层次人才,学院现有专职教师170余人,其中40岁以下青年教师比例超过了40%,学院针对青年教师工程实践能力普遍缺乏的问题,采取了以下一系列措施。
1.调整师资队伍结构,建立新引进教师上岗前工程实践培训制度。在引进人才过程中,既注重了引进高学历、高素质的科研型人才,也适度引进一些有丰富工程实际经验的工程型人才,教师间取长补短、相辅相成,促进了师资队伍的均衡发展,优化了师资队伍结构。大连理工大学机械学院在聘任新教师时,除了注重他们的理论层次和教学技能以外,还充分考虑了他们的工程实践经验,将工程实践背景作为入职评价的一个重要指标,对于没有工程背景的新引进教师,在正式上岗独立担任教学任务前,必须到相关企业学习进修一段时间,或承担一定的实验准备工作,具有一定的实验准备经历并跟班实训一定时间后方可独立承担教学任务。对于博士毕业不久尚且欠缺工程实践经验的教师,鼓励他们去企业博士后工作站,深入企业,了解行业、企业最前沿的信息和技术,补充他们欠缺的工程实践知识,回来后再承担教学和科研任务。这些措施使青年教师在思想上清楚认识到提高自身工程实践能力的必要性和紧迫性,增强了青年教师参与工程实践的意识。目前,大连理工大学机械学院具有半年以上企业工程实践经验以及和企业保持长期合作关系的教师比例超过了90%,此外,学院优先选择具有多年企业工作经历的教师主讲专业基础和专业主干课程,这些措施为实践教学和培养学生工程实践能力打下了良好基础。
2.重视产学研合作,优化教师知识结构,推进教师工程能力的培养。机械学院建立了教师定期到企业、行业学习进修制度。由学院牵头与友好企业达成协议,根据具体情况做出规定,如每位教师一个聘期安排一次到企业学习进修,其间免除对教师教学任务的考核。用制度保障教师的工程实践能力培养,使教师始终保持与生产实际不脱节,学生所学教学内容始终保持与生产发展同步。通过校企合作,鼓励教师积极参与企业的攻关课题,促进科研成果向生产力的转化,并且在参与工程实践项目的同时,拓展工程视野,提升团队合作能力。学院在机械专业建设过程中,十分注重与企业的合作,先后建立沈阳鼓风机集团股份有限公司、米其林轮胎有限公司、沈阳黎明航空发动机集团有限公司等产学研基地,以及包括大连华录集团、大连冰山集团、大连机车车辆有限公司、大连机床集团、沈阳机床集团、长春一汽集团等固定的实习基地10余个。利用产学研基地增加了专业课教师参加工程实践的机会,安排青年教师去实习基地,结合企业任务,进行实践锻炼。教师深入企业,有利于开阔视野、增强感性认识,有利于熟悉生产环节、了解目前生产技术和工艺设备的现状和发展趋势,以及行业现状和发展趋势,有利于教师工程实践动手能力、知识应用能力和解决生产实际问题能力的培养,在教学中及时补充新技术、新工艺、新知识和新方法,有利于结合生产实际进行案例教学,使教学更为生动有趣,激发学生的学习兴趣,从而使学生能更好地将书本知识融入到生产实际中。近几年,机械学院多名专业教师参加了工程实践,每年为基地企业完成多项基础工程设计或技术服务,教师工程实践能力有了较大提高,很好地解决了理论和工程实际结合的问题,促进了课堂教学和实践教学效果,同时也为相关企业创造了较大的技术和经济效益,提高了大连理工大学的社会知名度,进一步拓宽了实践教学途径。
3.加强教师培养机制建设,发挥老教师的传帮带作用。青年教师参加工作时间不长,教学经验、科研经验、工程实践能力都很欠缺。青年教师健康成长需要有效引导,老教师在各方面都积累了丰富的经验,充分发挥老教师治学严谨、责任心强、工程实践经验多的优势和积极性,形成了老青教师传帮带模式。由老教师带头,带领青年教师从事各项科研工作,逐步增强青年教师解决工程实际问题的能力。机械学院以“机械设计与制造基础课程”国家级教学团队为龙头,以各个研究所的教学团队为单元,建立了老青教师互动的机制,使青年教师的综合能力得到明显提高。而且,老教师为了更好地起到引导作用,也不断提高自己各方面的能力,形成了积极向上的大家共同进步的良好局面。
4.聘请企业兼职教师,带动教师工程实践能力提高。吸引一批具有丰富实践经验的专家来校兼职任教,从而提升教师工程能力的整体水平。另外,学院还设置访问学者等一些助理岗位,吸引一批行业专家、技术骨干、高级工程师到学校短期上岗,定期聘请他们来校对专职教师进行业务培训和技术指导,或为学生开设专题讲座。此外,还允许一些符合条件的兼职教师参与教师职称的评定,并给予适当的报酬或荣誉称号。这些成功的技术、管理专家可以通过办讲座或学术交流会等方式,为学校教师、学生带来工程上的新动态、新需要,带来新的知识和思维方式。既可以扩展学校教师和学生的视野,也加强了学校与工程单位的联系,在此基础上学校可有选择地建设一批实践基地,不仅有利于深入地、持久地培养教师的工程实践能力,更促进了高校和企业在人才、技术和文化上的沟通与交流。目前,机械学院部分学生的毕业设计执行了“双导师制”,由企业导师和校内导师共同指导,毕业设计题目结合企业的生产实际需求,不仅提高了学生解决生产实际问题的能力,也带动了校内教师工程实践能力的提高。
5.改革教师考核和职称评审机制,将考核、评价与培养措施有机地结合在一起。机械学院加强对教师工程实践能力培养的同时,制定了有关教师工程实践能力培养的激励、约束、考核机制。对青年教师的培养效果进行定期考核和评价,进一步完善培养措施。改进了教师考核和职称评审机制,营造教师工程实践能力培养的良好氛围。在教师考核上,建立科研成果和工程实践成果并重的评价体系,同时建立教师参与工程实践的激励机制。在教师职称评审上,把工程实践技能作为晋升职称的评审条件之一,没有现场实践经历不能参加职称评定,严格将教师工程能力的培养落到实处。另外,教师到现场实践,学院给予一定的经济补助,确保教师安心踏实地完成实践锻炼。对教师的评价标准,不再单纯看重其发表的学术论文与获奖等级,兼顾工程实践和创新能力。同时建立了相应的激励机制,教师的考核结果与其奖金、福利及进修机会等因素直接挂钩,进而积极引导教师加强自身工程素质的培养。
通过机械学院几年的实践和努力,已经取得了可喜的回报。教师尤其是青年教师在工作中表现出较强的工程意识和创新意识,并逐渐成为专业课程教学和实践教学的主力。教师指导的本科生毕业选题90%以上结合工程实际和科研任务进行,使学生受到更为系统的工程训练,促进了实践性教学水平的提高。近几年对毕业生状况的调查和分析表明,机械工程专业相当比例的毕业生在参加工作后不久,便能参与甚至独立承担工程项目的设计与施工等任务,他们在工作中表现出较强的工程意识、创新意识和良好的社会适应能力,深得用人单位的好评。
青年教师是高校教学的中坚力量,也是高校未来发展的希望,高等工科院校青年教师工程实践能力培养是关系到我国高等工程教育可持续科学发展的大事,是一项需要政府、学校、企业、教师协同作战的系统工程,一方面,高校加强青年教师工程实践能力的培养,提高青年教师的工程实践能力的意识,制定切实可行的方案为青年教师提高工程实践能力创造积极有利的条件,另一方面,青年教师应该发挥自身的优势,积极主动参与工程实践工作,增强自身的工程实践能力,从而提高自身的教学水平。
参考文献:
[1]余纯丽.高等院校工科专业教师工程实践能力培养途径和机制建设[J].中国科教创新导刊,2010,(11):42.
[2]王艳娜,李锦华.工科院校青年教师工程实践能力培养研究[J].中国科技信息,2010,13:250-251.
[3]张雁.提高教师实践能力的探索[J].中国高等教育,2010,(12):60-61.
[4]韩世洪.论工科专业教师的工程实践能力建设[J].武汉科技学院学报,2008,(1):85-88.
[5]惠晓丽,吉莉,徐鹏.高等工科院校青年教师工程实践能力培养问题研究[J].教育科学,2010,26,(6):65-68.