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针对生物化学检验实验的现状和存在的问题, 研究改革的目的和意义,通过改革的途径,解决相应问题。
关键词:生物化学检验; 学习特点; 综合实验
【中图分类号】
R453 【文献标识码】B 【文章编号】1002-3763(2014)08-0070-01
近几年, 检验医学发展步伐不断加快,新的知识、新的理念、新的技术层出不穷,很多疾病的检验数据对临床医生做出正确诊断具有重要的指导意义,这就对医学检验提出了新的更高的要求。为提高检验数据的准确性,在原有的基础上,医学检验的学生必须要有更强的动手能力,而且还要具有创新的思维和科研能力。生物化学检验是检验专业学生的主要专业课程,对于大专学生来说,要在短时间内将理论与实践完美结合只有通过大量的实验操作才能实现,如何更新实验内容、调整教学方法、提升技术水平,在有限的时间内提高学生的能力,是我们在教学过程中应重点注意的首要问题。
1 生物化学检验实验的现状和存在的问题
生物化学检验实验教学大多附属于理论教学,主要侧重于验证性实验,缺乏反映学科前沿的实验内容。其弊端表现在以下几个方面:
1.1 现在所做的生物化学检验实验课基本都是以验证性为主,老师在做实验的时候先把每一个实验的目的、要求、原理、操作步骤都书写到黑板上,学生实验前和试验中缺乏认真的思考,只需要按部就班地按照操作流程进行操作,取得相应的实验结果。这样不仅束缚了学生的手脚,还抑制了学生创新性思维的培养,加上实验的教学方法相对单一,手段落后,缺乏竞争机制,无法反映现今的前沿技术,致使学生的实践动手能力不足。
1.2 教师在学生上课前完成所有的实验准备工作,例如:试剂的制备、仪器的准备等。学生只能按照现有的方法统一操作,得出相应的实验结果,完成报告。
1.3 很多时候学生的实验目的不明确,而在课堂上又不注重基本知识的掌握,课后不会总结,无法将理论知识运用到实际中。
1.4 教师在讲授理论知识时只注重理论的系统性,但忽略了与学生之间的互动,久而久之使学生失去了兴趣。
2 改革的目的和意义
2.1 加强知识的系统性:
督促教师制定与课程相关的实验教学大纲,扩充知识,增加知识链接。突出疾病的发病机制,如何利用最简单的生化检验技术准确的鉴定出疾病来,增加综合性和创新性实验。
2.2 加强临床的应用能力:
采用集体备课,坚持将每节实验课都做到无错误、标准统一,引进多媒体教学,加强师生互动。针对我校学生的学习特点和就业方向开展更多手工操作的实验,例如实验试剂的配制,培养皿的制备,实验室的准备等,加深理论知识的认识,增强动手能力,培养兴趣。明细实验报告,简化步骤,但应强调实验过程中学生的感受,并详细写下每次试验的分析,尽量从不同角度加以分析,有理有据,条理清晰,这有助于提高专业知识,完善知识结构,培养学生理解问题、解决问题的能力。
2.3 学生综合能力的提升:
多开设一些综合性、多方向实验,开设情景模拟实验,提高学生的综合素质。更早的适应医院检验科的氛围,突出对学生动手能力、解决问题等综合素质的培养,改善实验室的条件,尽量做到与医院一直。
3 改革的途径
3.1 教学计划的改革
3.1.1 合理设置教学计划:
授课的教师要不断推陈出新,结合当今前沿技术,合理规划教学计划,理论与实践相结合,做到理解一项知识就动手熟悉一项知识。
3.1.2 结合实际编写教案
3.2 课堂教学的改革
3.2.1 角色的转换:
不要一味的坚持教师和学生的角色,适时地跟换角色,让学生也体验到教学的乐趣,多钻研,从不同的角度,理解实验的精髓。
3.2.2 手段的更新:
创造情景模拟并将手工操作与仪器操作组合分析,充分利用实验室的自动化设备,让同学亲自操作,将手工操作组和自动分析组,对比结果的差异性,提高教学效果。
3.2.3 教研的互动:
实验课程为主体,学生负责从准备到完成的全过程,从中取得了切实的经验,对毕业后开展科研工作是十分有利的。学生以分组的形势进行完整的课题建设、学会如何查阅文献、开展相应的实验。
3.3 学生能力的培养:
由于生化检验的技术进步很快,大多数的检验科室以实现了机械化和自动化,而在学校的实验室里没有办法完全做到与医院相似,就会形成自动化和传统的手工操作内容极其不符,这样会造成学生的学习和实际的运用有较大的差异,学生往往在实习中不能很快的适应。我们利用各合作医院检验科,在结束一章理论课后,安排相应的见习实验。
为了满足“卓越工程师计划”人才培养的工程实践能力要求,许多教学工作者对实践教学环节进行了改革与研究。2010年,孙爱军[1]等针对高校工程训练的特点,以真实项目为目标,调动与引导学生发挥主观能动性,综合运用多种学习知识的手段,完成实际项目。2011年,张巨香[2]等设计基于项目的综合训练,提高学生学习兴趣、提高学习效果、促进交流与沟通、实现知识交叉、培养综合素质等。2011年,张淑丽[3]等设计软件工程专业CDIO(conceive/design/implement/oper-ate)的综合训练项目,在项目中强调知识的全面性与实践创新性并重,从而达到协调培养学生知识、能力、素质的目的。2013年,刘胜胆[4]等运用创新训练项目提高工科大学生实践动手、分析和解决问题等多方面的专业能力。2014年,李文[5]等以CDIO工程教育理念为指导,探讨了项目驱动式教学方法,实施了“做–学–悟”3维的立体式教学,实现了以学生为主体的实践教学多层次、多目标。结合合肥学院“地方性、应用型、国际化”的办学定位,为了达到机械设计制造及其自动化专业“卓越工程师计划”人才培养的需要,本文通过改革实践教学体系,设计企业实践和项目训练,研究机械设计制造及其自动化专业学生卓越工程实践能力的实践培养途径。
二、企业实践和项目训练的校企联合培养模式探索
为了满足机械设计制造及其自动化专业“卓越工程师计划”对学生的工程实践能力要求,与企业联合编制学生在企业学习阶段的培养方案,实行“3+1”校企联合人才培养方式。学生在校累计学习3年以外,还安排去企业进行累计1年以上的分段式学习。通过在企业的认知实习、专项综合训练、企业实践和项目训练、毕业设计等环节,加大工程实践和工程设计的引入,培养和强化学生的工程应用能力。企业实践和项目训练培养内容如表1所示。
三、企业实践与项目训练企业实践与项目训练课程模块的教学安排内容如下。
1.企业课程学习。通过与合作企业联合开发企业学习课程,引入行业发展前沿技术和规范,并将其融入到专业模块的教学内容中,根据企业对人才知识与能力需求的变化,动态更新和维护模块教学内容,适应技术发展的要求。
2.企业参观。(1)了解工厂的产品、生产规模、车间布置、生产组织及经营管理等;(2)了解机械加工车间、装配车间的工艺设备及辅助设备的布局、生产工艺;(3)熟悉1~2个典型零件的加工工艺、设备与量具;(4)了解工厂的新技术、新工艺、新设备和新材料的应用情况;(5)了解产品的试验和质量检验及其检测系统。
3.项目训练。针对所在实习企业的实际项目课题,进行深入细致的文献、企业现场调查研究:(1)了解国内外有关本课题的技术资料,包括工艺方法、生产率、经济效益等;(2)了解本次设计任务的技术性能指标、主要参数、关键结构图;(3)在企业工程师和学校教师的共同指导下,完成指定的项目训练内容。
4.企业实践和项目训练。在合肥锻压机床有限公司,机械设计制造及其自动化专业卓越工程师班30名学生进行10周的企业实践和项目训练,其中4周时间为企业课程学习,1周时间为参观企业,5周时间为项目设计。(1)企业课程学习。企业工程师给学生讲授现代最新液压机机械结构、设计技术和常用液压机设备;目前流行的液压机结构、特点、安装和使用;液压机电气设计。主要内容包括:①概论(液压机工作原理、特点、分类、基本参数及发展概况);②液压机的本体结构及设计计算(液压机的本体结构概述、液压缸部件及机架结构部件);③液压机的液压系统(液压系统概述、主要系列液压机工艺特点和液压原理、单缸传动系统的设计、系统中各元件的确定);④液压机电气设计(液压机电气控制结构、电气原理图设计及控制、软件编程)。(2)企业参观。由企业与学校制定具体的参观实习计划,进行为期一周时间的参观学习。在企业现场,工程师给学生介绍企业情况,熟悉企业发展历史、产品类型、车间布置、加工工艺与设备、生产管理、企业文化等,为学生了解企业项目设计背景打下良好的基础。(3)液压机设计。将学生分配2人一组,要求分别设计YH32系列液压机上横梁、下横梁、滑块、主油缸、顶出缸中的一种结构的尺寸参数,并校核强度,或设计液压机电气控制结构,满足设计技术参数要求。同时,运用3D-CAD软件绘制结构图,编写项目设计说明书。学校教师指导4~8个学生,全面负责学生的项目设计内容与设计说明书撰写格式;企业工程师参与指导学生的设计过程,解答学生的疑问。最终,由5名教师和1名企业工程师组成答辩小组,要求学生进行项目设计答辩,并给予设计评语、成绩。结果表明,通过企业实践和项目训练,学生的工程项目设计能力明显提高,取得了良好的教学效果,部分学生作品如图1、2所示。同时,部分学生的素质受到就业企业的高度赞赏。
四、结论
关键词:机械制造;自动化;教学改革
中图分类号:G718.5 文献标识码:A
文章编号:1005-913X(2013)01-0133-01
一、导论
高职教育以培养高技能人才为根本任务,人才的培养以适应社会发展需求为目标。机械制造与自动化专业主要培养掌握机械工程学科的基础理论和基本知识,获得机械高级技能人才所需的基本训练并具有一定的创新精神和创新能力的、面向应用的高级技能型人才。毕业生应具备基础理论适度、技术应用能力强、知识面较宽、素质高等特点,而课程是为实现这一培养目标服务的,因此,课程内容的设置应以培养学生的基本知识及技能为根本要求,以最大限度地保证企业对应用型人才的根本需求为取向。
二、存在的问题
国内机械制造与自动化专业存在以下几点问题:一是专业课程设置过窄,学生知识结构不合理,有关先进制造技术课程的比重相对较小,不能适应制造技术发展的要求。二是教学手段单一,实践性应用环节弱。教学还是以老师课堂讲授为主,老师讲一本书、学生学一本书、考试考一本书的局面没有根本改变,造成学生自主学习能力差,独立分析问题和解决问题的能力弱。三是实验条件、设施落后,实验、实践环节少。导致学生对所学知识缺乏深层次的认识,理解也不深,动手能力不足。四是计算机教育落后。目前机械制造及自动化专业的计算机类课程教学的深度与广度与实际需求还相差甚远。五是考试问题也是当前的一个改革热点。许多学生仅凭考前的突击复习便能获得高分,而其真正的水平却不高。学生为考试而学习,忽略实践,最终导致与实际脱节,眼高手低。
三、教学改革的探究
作为培养专门人才的高职学校,课程建设是最基本的教学建设。学生掌握专业知识和实践能力,是通过一系列课程的严格学习和训练来实现的。课程是决定教学质量最基本的因素,课程的选择、课程的质量,直接影响培养目标的实现。为了使课程体系更好地适应专业整合与分流的要求,结合黑龙江职业学院对一年级进行公共基础课通修的课程改革方案,针对机械类各专业的特点,在二年级开设专业基础课,然后按专业进行专业限修课和专业选修课的教学。实现课程教学的总体目标:形成良好的学风,打下坚实的基础,注重能力的培育,提供后续所需,培养高素质人才。
机械制造及自动化专业新课程体系的内涵是使学生获得机械工程师素质和技能基本训练,能从事机械工程专业领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面的高等工程技术人才,即培养能将科学技术转化为生产力的机械工程技术人才。教育的核心是培养学生的整体素质和创新能力。要实现这一目标,就必须依据“重基础、宽口径、多方向、强应用”原则建立新的课程体系。“重基础”是指重视学科基础,如高等数学、英语、计算机基础等要加强,只有这些基础夯实了,才能达到高职人才培养的要求,且有利于学生继续深造与知识更新。“宽口径”是由现代工程实践呈现知识的综合性和技术的交叉性所决定。就制造技术领域来看,学科交叉是先进制造技术发展的决定因素。先进制造技术不是指某项具体技术,而是一个综合的系统技术,是传统制造技术与基础科学、管理学、人文社会学和工程技术等领域的最新成果、理论、方法有机结合产生的适应未来制造的前沿技术的总称。它具有综合性、系统性、先进性、创新性、敏捷性、可持续性等特征与丰富内涵,并将发展成为集机械、电子、信息、材料和管理等学科于一体的新兴交叉学科。学科的发展要求现代工程师的知识宽口径。“多方向”是指每个专业有多个以上可供学生选择的专业方向,使学生学有专长,人人都有精于某道的“看家本领”。“强应用”是高职对培养人才的基本要求和特色,要求培养的学生毕业后能在生产一线上手快,解决工程实际问题的能力强。我们主要从以下几个方面对课程建设进行改革。
首先,从三个方面进行调查研究制定机械制造与自动化专业课程体系。一是根据学校的办学定位、人才培养目标以及人才培养模式,制定机械制造与自动化专业课程体系。二是根据学校所在地方周边地区人才市场的供求情况,地方产业对人才的需求情况,制定市场需求的机械制造与自动化专业课程体系。三是对毕业生的择业意向进行问卷调查,针对调查结果进行分析研究,制定机械制造与自动化专业课程体系。
其次,优化教学内容,强化技能教育,科学设计机械制造与自动化专业课程体系,突出高职教育的特点。
第三,加强实践教学环节,重视学生毕业设计、顶岗实习工作,提高学生实践创新能力。
第四,加强现代化教学手段,实行启发式教学、开放式教学。
根据机械制造与自动化专业培养目标和人才培养模式的要求,教学改革应以学生基本素质和技术应用能力培养为主线,更新教学内容,优化课程体系,注重教学内容与教学手段相结合,强化实践教学,充分体现高等职业教育的特点。
参考文献:
[1] 张承瑞,等.机械制造及自动化专业教学改革探讨[J].山东工业大学学报,2000(6):90~92.
关键词:电气工程;核心课程群;工程能力;培养;立体化建设
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)53-0177-02
电气工程专业的实践性、工程性很强,其目的是培养在与工业与电气工程有关的电气工程、电力电子技术、电力检测与自动化仪表、运动控制、工业过程控制、电子与计算机技术等领域从事工程设计、系统分析、系统运行、管理与决策等工作,或从事各种电气自动化设备的研究开发、生产制造以及使用维护等工作的高级工程技术人才,所培养的学生除了要具有扎实的基础理论,也必须具备较强的实践能力和工程能力。
一、基于核心课程群的工程能力培养立体化建设的必要性
电气工程专业核心课程群包括“电力电子技术”、“电力系统分析”、“自动控制原理”、“电机学”、“运动控制系统”、“电气系统及继电保护原理”、“供配电技术”等课程。目前电气工程及其自动化专业课程体系教学模式遵循的是先基础后专业,即首先学习“电机学”、“电力电子技术”、“自动控制原理”、“电力系统分析”,然后学习“运动控制系统”、“电气系统及继电保护原理”、“供配电技术”等课程。电气工程及其自动化专业核心课程群的实践教学主要为分离的认识验证型和简单设计型实验,在开设时间上受限于理论课,且实验各课程间系统性不强,极易形成理论和实验实训脱节。对电气工程类专业的学生来讲,由于缺乏必要的工程训练体系支撑,平时的课程设计、综合设计、毕业实习和毕业设计等,往往是独立开设且前后联系不紧密,这样,学生通过这些实践环节很难形成逐步深化提高的工程训练实践技能,无法实现电气工程类专业实践实训能力的系统化,更无法保障综合技能和创新意识的培养。
综上所述,对基于电气工程及其自动化专业核心课程群的工程能力培养立体化建设进行探索和实践,对于提高电气工程专业学生的工程实践能力,完善电气工程及其自动化专业的教学模式具有重要的意义。
二、基于核心课程群的工程能力培养立体化建设方法及体系
电气工程专业教学体系改革,必须以社会需求为目标,以实际操作为前提,以工程技术为主,以工程能力为培训的核心,着力培养学生的工程操作、工程技术和工程能力、创新能力与自我学习能力,并建立以学生为中心的培养模式和自主式的实践模式。因此,我们对基于核心课程群的工程能力培养立体化建设方法进行了研究,并建立了立体化建设体系。基于电气工程及其自动化专业核心课程群的工程能力训练包括基础训练、综合训练、提高与创新训练三大层次。
(一)基础训练层次
基础训练层次包括基础的工程实验实训内容,主要涵盖“电力电子技术”、“自动控制原理”、“电机学”、“电力系统分析”等基础课程的知识,有的课程依托信息学科进行实验实训,为学生后续利用信息技术打下基础。主要目的是让学生掌握与电气工程及其自动化基础理论相关的工程基本技能,加深对电气工程及其自动化入门理论知识的理解和应用,为后续课程的学习打下基础。一方面,使学生直接接触实际的测试、控制元件与系统,在传感器、电力电子器件、电机、简单控制系统等方面受到具体的感性认识与初步训练;另一方面,培养学生计算机辅助设计的能力,例如要求学生掌握基于MATLAB、Labview的控制、信号处理、电力系统分析的建模与仿真等,为实际的工程设计与研发打下坚实的基础。
(二)综合训练层次
综合训练层次包括一般综合训练和专业综合训练,涉及应用型和设计型工程训练两大类型,都强调训练的开放性和系统性。一般综合训练要求能将基础课程与“运动控制系统”、“供配电技术”、“电气系统及继电保护原理”、“电气测控与仪表”等专业课程的知识进行融合应用。专业综合训练主要涵盖上述电气工程及其自动化专业核心课程群的知识,要求学生能对多门课程知识进行综合实践,独立完成训练内容,充分发挥学生的创新能力和自主学习能力。让学生通过设计型和应用型的实践操作训练,具有与电气工程理论相对应的基本操作能力和专业性的工程技术能力,加强对电气工程基础操作的理论知识和专业理论知识的理解与应用,为学生提高创新能力的训练提供很大的理论和实践支撑。
(三)创新与提高训练
创新与提高训练包括一般创新训练和研究提高训练,是提高学生综合应用电气工程知识,培养创新意识,提升学生分析和解决电气工程领域问题的实践研究能力的重要途径。根据已学的电气工程理论知识和仪器仪表的使用知识,通过文献查阅、资料收集、调查结果进行分析和优化,让学生能完成研究分析,自己动手设计训练方案、实验电路、编写程序,并在学习实际应用系统、了解工艺结构、运行调试、分析与排除故障的基础上,培养学生的创新意识和研究能力,为学生竞赛提供支撑。
三、基于核心课程群的工程能力培养立体化建设实践
1.建立有层次的基于核心课程群的工程实践训练体系,以更好地优化工程应用研究型人才的培养方式。为让学生系统、全面地掌握电气工程学科的知识,并具备实践应用的能力,分阶段、分层次地重点对电力电子、运动控制系统、电力系统等方面进行系统的实验实训,并将课程设计、综合设计、毕业设计融合进来形成实验实训体系。
2.为使学生形象化、立体化的理解电气工程学科的主要知识点及各课程间的关系,也为了锻炼学生的设计和研究能力,教师设计和开发了电气工程及其自动化核心课程群中紧密结合课程知识点的仿真题目和设计题目,加深了学生对相关知识点和实际应用课题的印象。
3.在毕业设计中培养学生的综合工程能力。对于毕业设计选题,需要合理分配方向,提高工程应用型题目所占的比例。在相关开发项目题或者实际问题的基础上,利用项目驱动的设计方法,使设计内容尽可能地符合工程实际。同时教师也应该利用自己的科研成果来进行毕业设计的选题,使学生能够接触到本领域的前沿技术。另外,努力培养学生的创新意识和工程能力,使学生在完成毕业设计的过程中,逐步具备产业研发能力、实践动手能力和团队协作能力等。
4.构建“分层次,课内外结合,创新实践一体化”的实践教学方式,逐步整合电气工程实践训练课程,探索适应学生个性发展、开放创新的工程训练实践教学新方法和新体系,以及多学科基础知识交叉渗透的工程训练教学大平台。
5.分层次采取实践教学方式。基础训练层次,往往是教师讲授为主,辅以学生的认知训练。综合训练层次,是教师设计初步方案,再由学生选择实验设备和材料,设计实验方案。根据实验内容进行具体分工,在共同实验的过程中培养学生的自主学习及团队协作的能力。创新研究层次,教师引导学生通过自行设计、自编工艺、自己制作、小组组装等程序,完成从理论设计到产品雏形开发的全开放学习过程。
6.从低年级开始,选拔优秀学生参与教师科研项目或与合作企业的实际项目研究。通过参与实际项目,学生可以对电力行业相关项目开发过程和各项开发管理规程有更为深入的了解,培养学生灵活运用电气工程专业知识与实际工程规范,在较高层次上培养学生的创新意识和对产品进行开发设计、技术改造的能力。
7.加强电气工程及其自动化专业核心课程群教师队伍建设。加强相关课程教师间的交流,组织教师对同一课程及前后衔接紧密的课程内容的教学方式进行交流探讨,尽量让每一个教师在几年时间内对整个课程体系中的重要课程都能够讲解一遍,使得每一个教师对整个课程群有透彻的了解。坚持“以科研促教学”,鼓励教师参加电气工程学科的相关科研活动,了解该学科的最新前沿动态,教师对教材相关内容的理解更为深入,并应用于教学过程中,加强理论知识与实践的结合。
四、结语
构建了基于电气工程及其自动化专业核心课程群的工程能力培养立体化建设体系,并对基本涵盖电气工程及其自动化专业核心课程群主要内容的,融基础性、综合性、创新性于一体的工程训练方法及其实践教学方式进行了探索,在培养电气工程及其自动化专业学生的创新意识及工程能力方面取得了较好的效果。
参考文献:
[1]杨凯.提高大学生实践能力的探索[J].高校教育工程,2010,(3):71-72.
[2]吕念玲,苏图,殷瑞祥.独立开展实验教学竞赛,不断提高教学质量[J].实验技术与管理,2011,(11):20-22.
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[4]赵枝娥,苏小林.电气工程及其自动化专业应用型本科实践教学体系的建设与实践[J].中国电力教育,2010,(33):152-153.
[5]高燕,郑文,刘文洲.强化能力培养的电气工程及其自动化专业实践教学体系的研究与实践[J].中国电力教育,2009,(10):147-148.
[6]徐滤非,胡学芝,吴鸿霞.电气工程及其自动化专业课程体系研究[J].黄石理工学院学报,2008,24(1):57-64.
验证性实验是依据教学大纲要求预先设计的,只要求学生按照现学的方法及步骤进行操作即可,在内容上存在较大局限性,不利于学生的自由发挥和创新性能力的培养,更不利于学生将已学知识进行灵活运用。因此建议将《模拟电子技术基础实验》和《数字电子技术基础实验》这两门课程的实验个数分别增加为10个,其中创新型实验的个数需安排2~3个,增加创新型实验的比例。创新型实验主要以分析设计、系统综合为主,发挥学生的主观能动性及创新性。考虑到实验课程的时间与器材的局限性,建议学生以2~3人为一组,于学期开始之际,便发放设计题目,使学生对问题有直观的了解。在学习理论知识和参与相关验证性实验后收回设计方案,进行论证[4]。
电子技术各类实验室的装置基本是以电压表、信号源和示波器为主。这些仪器的使用方法已在各实验中得到学习,但仍有学生对这类仪器的应用了解不足,随着科技的发展,先进的实验手段和仪器设备已得到广泛应用。在全国大学生电子设计竞赛中,均开始起用高新的仪器设备。因此建议增设《仪器仪表的使用》课程,该课程除介绍常用仪器、仪表的使用,避免学生在实验中因操作不当而引起事故,重点介绍了一些先进的仪器设备,如数模混合型示波器、数字示波器等,使学生对高新的仪器设备有所了解[5]。
关于《微机原理与接口实验》、《EDA1实验》、《单片机实验》的实验要求过于简单,教师应要求学生在3个实验中,建立独立运用仿真软件和单片机设计方面的能力。电子信息工程专业开设的专业主课程相对于如今电子应用的要求,其知识偏重于理论而忽略培养学生工程素养的能力,建议根据实际情况开设《可编程逻辑器件及其应用》、《电子设计自动化》和《现代电子系统设计》三门课程。
《可编程逻辑器件及应用》其课程重点是为学生介绍可编程逻辑器件的应用方法。《电子设计自动化》能直观地使学生将课上所学的理论知识结合实践。《现代电子系统设计》该课程则是为提高学生的工程素养能力。
专业拓展课同样是重理论而轻实践,并且为筹备全国大学生电子设计大赛,校方与参赛者均需利用业余时间来加强相关知识点的学习和应用。于是建议在专业拓展课中增设《电子设计竞赛基础》、《电子设计竞赛应用》两门课程。在这两门课程中重点以工程方式介绍及解释相关内容。使学生进一步了解电子信息的相关内容及应用。
【关键词】传感器 闭环控制 实验仪
1 引言
随着工业自动化技术的飞速发展,精密控制的社会需求越来越广泛。以工控机、可编程控制器(PLC)和微处理器(Micro-computer,MCU)为代表的计算机智能控制技术向着精密、可靠、准确,特别是闭环控制的方向发展。工业动力源主要是以电机转动的方式驱动负载。实现对电动机的准确检测和精密控制彰显其重要地位。对电机运动状态描述分为开环检测和闭环控制。
开环检测主要依靠传感器、检测仪表、检测系统对电机的各项技术参数指标进行在线实时的监测与记录。
闭环控制主要依据传感器、智能控制单元通过程序实现预期或预设运行状态实时控制。一般可分成三种:
速度闭环,如:纺织机械纺线速度控制,数控机床稳速控制、离心机恒速转动;
位置闭环,如:电梯升降位置、机床进刀位置、云台精密位置跟踪;
功率闭环,如:轧钢机械、起重机、煤矿机械、石油钻井设备等重载控制。
要实现精密控制,选用高品质传感器是先决条件。磁敏传感器是近年来高速发展并迅速实现产业化的新兴技术领域。对于转速、旋转位置、功率测量均有多种不同原理的系列传感器开发成功并在数十个技术领域得到广泛应用。比如角度传感器、磁编码器、齿轮测速传感器、电流传感器等。
闭环控制在自动控制中的地位十分重要,但是在目前的高等院校的教学过程与教学环节上,仅仅停留在课堂讲授教学上,没有实验仪器可以对各种闭环控制进行动手实验和操作实践的教学仪器。本项研究在基于多种磁敏传感器的基础上,采用PLC和触摸屏实现对磁敏传感器性能和不同闭环控制特性进行研究,为高等院校物理教学、电子电工教学、自动化技术、机电一体化、工程设计等众多学科提供全新教学内容的教学实验仪器或演示实验仪。对于推动高等院校教学内容与当代科技前沿技术紧密结合,增强课堂教学知识理论与实验的结合、实现学科交叉创新进行了有益的尝试。
2 实验仪功能与实验原理
新一代磁敏传感器综合实验仪便是基于此教学需要所设计的,是一套基于PLC和触摸屏,以电机闭环控制实验和磁敏传感器测量为主体的实验仪器。本实验仪设计新颖,涉及直流电机特性、磁敏传感器原理、信号转换与处理、传感器性能测试和评估、现代开环检测和闭环控制原理、西门子PLC技术等多交叉学科知识点,易于学生对所学各专业知识进行综合运用,为创新型教学奠定基础。
在新一代的磁敏传感器综合实验仪中,主要为两方面的实验系统。一个是磁敏传感器实验,另一个是对于电机控制而言电机特性的实验。功能框图如图1。
2.1 磁敏传感器基础特性实验
2.1.1 角度检测、倾斜角检测实验
角度检测系统由磁敏角度传感器与磁敏倾斜角传感器,以及分度值为1’的标定盘和前面板显示仪表组成。角度传感器安装在标定盘的后侧,与其同轴连接,检测标定盘内外盘的相对转角。倾斜角传感器安装在标定盘的前侧,用来检测倾斜角度。角度标定盘的内盘和外盘可相对转动,相应的角度量由两盘边缘的刻度盘读出。角度传感器和倾斜角传感器输出4-20mA电流信号,经由电路转换为0-10V电压信号接入PLC,由PLC信号处理后在触摸屏上显示角度和倾斜角实验数值。可利用两种传感器同时测量,同时研究两种传感器的使用特性。
2.1.2 位移检测系统实验
位移检测系统由磁敏位移传感器和螺旋微位移尺组成。位移传感器量程为cm级。螺旋位移尺的顶头与位移传感器的滑动顶头对顶共线安装, 当旋动螺旋位移尺的旋头,其尺头顶着传感器的滑动杆共同滑动,带动位移传感器的磁铁发生直线位移,磁敏元件感受磁场变化输出电压信号。同样由PLC接收电信号,进行处理并在触摸屏上显示出来。传感器输入位移由螺旋千分尺刻度读出,精度为0.01mm。
2.2 磁敏传感器电机实验
在磁敏传感器电机实验中,分为电机速度开环检测,以及速度、位移和功率闭环控制实验。硬件上主要由PLC西门子s7-200、触摸屏、直流无刷电机、电机驱动电路、磁敏编码器、电流传感器、齿轮和皮带组成。软件部分用由西门子公司研发的step7编程软件编写的PID控制及信号处理程序实现。原理图如图2所示。
2.2.1 速度闭环实验
在触摸屏上选择速度闭环控制实验。给定电机预定转速值,电机实时速度值由磁编码器进行检测,磁编码器信号由PLC进行采集并经过相关处理,比较实时转速与预设转速的差异,经过PID算法,发出控制信号调整电机工作电压信号,使转速达到预设值,从而实现电机的速度闭环控制。
设计中,设置PWM波的周期和脉宽的增量单位为微秒(us),为了增大可调范围,设周期值为最大值65535us(即PWM波的频率约为15.26Hz),对于PWM波的宽度(即占空比)的调节(即对电动机转速的调节)是通过特殊存储器的SMW28来实现的,SMW28中的数字分别对应于模拟电位器0和模拟电位器1动触点的位置(只读),在STOP/RUN方式下,每次扫描时更新该值。这种周期时间保持常数变化脉冲宽度的PWM操作称为PWM的同步更新,波形特性的变化发生在周期边沿,这样可为每一个PWM波提供平滑过渡。
2.2.2 位移闭环实验
在触摸屏上可选择位置闭环控制实验模式。给定预设位移量,PLC接收到位移量,计算出输出PWM脉冲数,控制电机运转位移量。其中同样是以高精度磁敏编码器作为检测电机的输出转速反馈。演示实验可由皮带传动装置进行演示。重点在于理论上位置准确测量有赖于电机运转的加速度、平稳运行时间、减速度及其控制,最终实现位置的准确测量。
2.2.3 电流闭环实验
电流传感器采用霍尔开环和闭环电流检测原理,采集电机工作电流,并输出电压信号。电机工作时,PLC采集电流传感器输出信号,结合速度控制,从而检测负载不同对电机运行状态的闭环控制效果。教学与演示的重点在于,在带负载的情况下要保持电机转动的恒速性,需要对电机的通电电流大小进行测量,反馈控制对电机的电源或动力增补,达到稳速运转。
3 实验仪器硬件概述
本实验仪设计中,硬件部分的选择主要考虑的是控制器部分与电机驱动电路部分。前者决定着整个系统的功能、精度。后者是电机闭环控制的前提保障。另外,本实验仪系统中显示与操作系统采用的是触摸屏,在设计上大大简化了之前的显示仪表及控制开关。由之前的数字仪表、液晶屏显示、键盘输入统一集成到了触摸屏上,可以在触摸屏上进行读取实验结果或开关控制。
3.1 微处理器模块
控制器是整个微电机性能测试系统实验装置控制电路中最核心的部分。所以为了达到预期的目的一定选择要选择合适的控制器,在选择控制器时,主要从以下几方面进行的考虑:
(1)由于要处理较多的数字信号,所以选用具有IO口较多的控制器;
(2)由于采用PWM方式驱动电机,所以选用具有内置PWM发生器的控制器;
(3)由于电机的反馈通道较多,且考虑用定时方式进行采样,并且要用计数器采集编码器的脉冲数,所以要求具有多个定时/计数器的控制器。
(4)选用具有PID控制模块的控制器;
(5)由于考虑到后期与触摸屏进行连接通信,考虑使用可方便控制触摸屏的控制器。
经过以上及一些其他因素的考虑,最终选择了西门子公司生产的S7-200系列PLC中的224xp系列作为此微电机性能测试系统实验装置的控制器。
3.2 电机驱动电路
此微电机性能测试系统装置采用PWM方式控制电机,而西门子s7-200本身具有PWM输出通道,所以要选择一种用于运动控制的PWM为输入信号的H桥组件,并且由于电机旋转难免遇到电流冲击的现象,所以要选择一种峰值电流较高又有过热和过流保护的驱动芯片。这样选择了LMD18200。
LMD18200是美国国家半导体公司(NS)推出的专用于运动控制的H桥组件。同一芯片上集成有CMOS控制电路和DMOS功率器件, 峰值输出电流高达6A, 连续输出电流达3A, 工作电压高达55V,具有温度报警和过热与短路保护功能,而且具有良好的抗干扰性[4]。
3.3 触摸屏
在本实验仪中,创新性地引入了触摸屏,作为系统的操作与显示界面,选用的是便于与西门子s7-200通信的触摸屏组件,其采用的是7英寸高亮度TFT液晶显示屏(分辨率800×480),供电电源为24V,可与西门子s7-200同源供电。
触摸屏优化如下:
在触摸屏上可实时读取实验数据(表盘格式和数字显示),并可以记录历史记录、绘制实验数据历史曲线图。方便操作者记录、分析比对数据,更好的观测分析传感器和电机特性。
大部分按键输入开关可集成在触摸屏内,结合PLC编程来替代实现。
显示、控制界面的相互切换,从而优化了磁敏传感器综合实验仪的整体设计构造。使得实验平台更加简洁方便。
4 结束语
磁敏传感器综合实验仪是将现代科学研究的前沿技术向基础教学的转化,内容上综合了多种交叉学科知识扩展点。将传感器检测技术与自动化基础实验有机融合为一体,形成综合性较强的实验平台。对物理类、自动化类、检测类、机电一体化等各种工科专业系列课的学习提供了良好的实验平台。
参考文献
[1]高翠翠,田跃,黄筱玲,et al.磁敏传感器综合实验仪[J].物理实验,2008(03).
[2]朱新宇.电子设计自动化实验系统的开发与应用 (硕士)[D].北京邮电大学,2012.
[3]吴国中,邓嘉,朱旭平.西门子PLC对步进电动机的控制[J].自动化技术与应用,2006(09).
[4]王翔.S7-200 PLC在数字伺服电机控制中的应用[J].自动化技术与应用,2006(06).
作者简介
安星硕(1988-)男,山东淄博人,北京科技大学数理学院物理系硕士研究生,研究方向为磁敏传感器、自动化控制。
指导老师
田跃(1956-)男,北京人,北京科技大学数理学院物理系教授,研究方向为物理电子学、传感器技术。
关键词:PLC技术;电气自动化;应用
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.07.052
将PLC技术引入到气自动化控制系统中,不仅可以将传统系统的模式改变,克服传统系统中的许多弊端,还可以改善公司的生产效率,降低成本,推动公司健康持续发展。因此,对电气设备自动化控制中PLC技术的运用进行了探讨。
1 PLC技术在电气设备自动化控制中的应用概况
上个世纪六十年代,总线技术提出并获得发展,构建起基于计算机、通信与控制技术的控制体系,PLC应运而生,其主要基于微处理技术,利用电脑、通信、Internet与自动控制技术的交叉与融合,彼此融合所形成的控制状况。现阶段,该技术仍然停留在基层控制的层面,未来会朝着综合性、智能化的方向发展,以开放式、全分布式控制系统为主,发展为一种前沿技术。
2 PLC技术的主要特点
该项技术在应用中表现出非常明显的优势,反应迅速,安全性相对较强,便于进行操作以及完善的功能等。
(1)反应迅速。对于PLC内部结构来说,其中包含辅助继电器,另一方面,还具有许多连接导线,一般情况下,该类继电器的节点变位时间往往不予考虑,相对于那些传统机械触点继电器来说,其返回系数能够忽略,从而它在出现信息过程中具有相对较快的速度。
(2)相对较强的安全性。该系统里面,这项技术能够适时改善系统的抗干扰性能,在煤矿井下,环节条件非常复杂,这种情况下,该项技术的可靠性与安全性体现出巨大优势。同时,该项技术的安全性不断提高,从而在技术层面为电气设备顺利运行奠定了坚实的基础。
(3)操作简单。操作过程中,该项技术主要通过非常直观、简单的指令来进行,该形式能够很好的减小操作难度,所以,操作者无须具备较高的专业素质就能够胜任,可以为电气设备正常运作提供坚实的保障,使其工作效率明显提升,最终能够推动公司实现健康持续发展。
(4)功能完善。PLC技术属于该系统中的有机内容之一,第一,其具有相对较强的适应能力,第二,它的配套设备非常全,具有相对完善的功能性。其能够和电气设备自动化系统整合在一起,构成有机体,进一步提高系统的控制性能。
3 PLC技术在电气设备自动化控制中的应用
近年来,我国经济取得巨大进展,与此同时,科技日新月异,PLC技术开始广泛应用于电气设备控制的各个方面。现阶段,在一些工业生产工序中,其能够将工业控制计算机的单位取代,负责实现电气自动化系统的控制功能,具体来说,应用领域包括:
(1)顺序控制中。这是当前电气辅助系统的常用控制模式,PLC在其中的作用日益提高。当前,全球倡导可持续发展,人们愈发注重能耗问题,电气设备正常运行的时候,需要消耗能源,一定要引入新技术,方可实现能耗的降低,使国家与公司的经济效益有所提高。
这个领域引入PLC技术,使单项控制功能得以实现,同时利用信息模块的协作,很好的提高了电气设备自动化的控制水平。例如,电气设备工作时,PLC的优劣在很大程度上关系着控制能力高低。运用过程中,基本上利用通信总线来连接远程IQ站与主粘层。集控室中相关人员仅仅通过显示屏则可以操作PLC系统,从而能够控制自动化系统的运行。
(2)开关量控制中。工作过程中,传统系统均通过电磁性电器来进行,并且内部含有大量复杂的接线,然而,在运行的时候还将发生许多触电事故,从而降低了系统的安全性与稳定性。将该项技术引入到系统中,积极通过应用相关软件就能够实现开关量的有效控制。引入该技术显示出非常明显的优势,不但可以改善控制系统的安全性,而且可以进一步优化该系统。引入该技术以后,能够充分降低开关数目,从而能够集中控制若干台断电器的信号。发电系统控制中,同样能够改善其安全与稳定性。
(3)闭环控制中。控制系统中具有诸多种泵类电机启动方式,具体来说,包括自动、机旁手启动等。该项技术引入之后,能够自动启动泵类电机,可以通过机旁手启动的方式来调节现场开关,系统工作的时候,应当按照各个泵机的具体状况,确定是不开启备用泵。现阶段,应用最广泛的是把该项技术和常规系统结合的模式,而传统系统作为该项技术的辅助设施。将该项技术引入到闭环控制中,可以提高系统的安全性与可靠性,推动系统逐渐优化升级。
4 PLC技术在电气自动化控制中应用的趋势
由于经济社会的发展,以及科学技术的日新月异,电气自动化的很多地方都用到PLC技术。与此同时,其技术水平也不断提升,相关产品越来越成熟,发挥的作用逐渐增加。下文我们将阐述其应用的发展方向。
(1)推动数字化进程。在今后,怎样改善该系统的控制能力是一个非常关键的问题。当目前为止,第五代集散型控制系统已经问世,其中融合了PLC技术,发展成现场总线系统,其中凝集了两者的优势,在技术上取得突破性进展。
(2)提升了系统的抗干扰能力。改善PLC技术的抗干扰能力,既可以提升系统的可靠性与稳定性,又可以控制系统,使设备更加高效,最终使公司实现增效。
5 结束语
综上所述,将PLC技术引入到电气设备自动化控制系统中,减小了继电器的复杂性,同时,使系统更加可靠、更加安全,令其操作结构得到改进,使设备生产成本明显减少。并且还能够降低操作中的难度,为设备正常运转提供了坚实的保障,保证其效率有所提高。
参考文献:
[1]朱民强,孙俊军,章可峰.PLC技术在电气设备自动化控制中的运用[J].中国包装工业,2016(06):191+193.
创建于1958年的北京起重运输机械研究所(以下称“北起所”),是从原机械工业部直属的国家一类研究所发展而成的科技型企业,凭借雄厚的综合技术实力和优质专业的服务,赢得了广大客户的信赖,树立了良好的品牌形象。
2008年10月17日,在建所五十周年庆典上,经上级批准北起所正式更名为“北京起重运输机械设计研究院”。这标志着北起所将在50年成功发展的基础上,迈向新的起点,迎来更加辉煌灿烂的明天。
四大核心事业齐头并进
北起所所长兼党委书记陆大明是我国1977年恢复高考后的第一批大学生,毕业后一直在北起所工作,对北起所从零起步、引领行业技术进步的发展历程了如指掌。他颇为自豪地告诉记者,50年来,北起所在涉及物料搬运机械行业的国家重点攻关项目中,多次承担了重要科研和技术开发任务。为行业发展与技术进步作出了重大贡献。国内第一条客运架空索道的横空出世,第一座自动化立体仓库的成功建造,第一套集成化物流系统装备的诞生,以及散料港口装卸运输系统的开发,第一台全自动垃圾起重机的诞生等,无不彰显着北起所的强大技术实力,极大地提升了北起所的行业地位。在此过程中,北起所在经营理念与管理体制方面都发生了脱胎换骨的变化,从单纯的科研所发展成为以先进技术为依托的科研开发、工程承包、检验检测相结合的一流科技型企业。
目前,北起所在四大核心事业领域都取得了令人可喜可贺的成绩:
物流仓储技术领域
作为中国自动化立体仓储技术的先行者,北起所自1974年研制出国内第一座自动化立体仓库并成功应用于北京汽车厂至今,已为汽车、家电、机械电子、食品医药、石油化工、冶金、部队等行业领域研发、建造了各种类型的自动化立体仓库200多座。近年来,北起所又在自动化物流配送中心的规划、建设方面取得突破,为自身在物流仓储技术领域的持续良好发展奠定了基础。
目前,北起所集物流仓储系统中机械、电气控制、通讯和计算机管理系统技术于一身,可以提供自动化立体仓库和自动化物流中心的总体规划,工程总承包,主要设备的研发、设计以及制造、安装和调试,自动控制系统的制造、安装和调试,计算机管理、监控、通讯系统的开发研究和系统实施等全套服务,牢固树立了自己在国内物料搬运机械行业的领先地位。
索道技术领域
北起所早在1 960年代就组织完成了我国第一套货运索道的设计,1970年代又进行了客运索道的开发、建设及技术引进工作,始终走在索道技术领域前列。目前,北起所可承担客运索道、旅游索道、滑雪索道、地面缆车、旱地滑道、高空滑索等各种架空索道和游艺设施的总体规划、设计及工程总承包,已完成不同类型的客运索道建设200多条,约占国内市场份额的40%。
物料输送技术领域
北起所于1960年代组织完成了我国第一套带式输送机、振动输送机、悬挂输送机等多项行业标准产品的系列设计,近年来广泛承接了国家重点建设工程如大型露天矿、散料港口、料场、垃圾处理、以及工厂内部的各类物料装卸、输送系统及成套项目的总体规划、设计及工程总承包,深得广大用户的好评。
起重机械技术领域
自1960年代设计了我国第一台桥式堆垛起重机以来,北起所组织了从轻小型到超大型的各种专用起重机及其主要部件的开发研制工作,多次填补了我国起重机械行业的空白。近年来,又根据市场需求,研发了很多新机型,例如,用于垃圾处理的自动控制垃圾搬运起重机、用于秸秆发电领域的自动化秸秆搬运起重机等特种起重机,为国家在环保、生物发电等领域提供了必要而先进的设备。
经过几代人的不懈努力,北起所共完成了千余项国家科研和工程项目,荣获200多项国家与省部级科技成果奖,成为业内当之无愧的龙头企业。目前,北起所年销售额超过4亿元,“北起”品牌也在行业内和客户中赢得了良好声誉。
据陆所长介绍,起重运输机械在西方统称为物料搬运设备,在我国则归属重型机械(包括冶金机械、矿山机械、起重运输机械)范畴。目前,我国起重运输机械的年产值达到2000多亿元,占重型机械60%-70%的份额。随着经济的持续快速发展,中国将成为物料搬运装备需求量最大的国家,市场潜力巨大。许多先进国家的同行都纷纷进入中国这个庞大的市场,北起所也将抓住机遇加快发展。
在所有物料搬运装备中,自动化物流系统最为复杂,是光、机、电、信息和自动控制技术的高度集成。陆大明所长讲述了北起所在其四大核心事业之首的自动仓储与物流技术领域的发展历程:完全是从零起步,从1973年自主研发、建设国内第一座自动化立体仓库开始,多年来在不断满足客户实际需要的过程中取得技术突破与创新,积累起丰富的专业经验,始终走在行业发展的最前沿。陆所长将北起所在此领域的发展划分为三个阶段:
一、创业阶段(1974-1993年)
1970年代中期,机械工业部将研制自动化立体仓库作为发展新产品战略规划的一部分,力争使机械产品在老面孔、老产品的基础上有所突破。在这样的背景下,北起所瞄准国外先进技术,完全依靠自主创新,从研制、生产自动化立体仓库所需的全部配套件开始,开发、建设了国内第一座自动化立体库,不仅实现了从无到有的历史性突破,而且技术与国外先进水平相差并不大。但在当时作为实验室产物的自动化立体库尚不具备批量生产的条件,能够用在哪个领域、取得怎样的效果还需要进一步认识,离真正推广应用有相当一段距离。因此,在其后的20年间,自动化立体仓库建设进展缓慢,只停留在小规模、定制化生产的状况,建成数量只有十几座,主要应用在化工行业如胶片生产等一些特殊领域,没有向更大范围推广开来。这使我国的技术水平逐渐与先进国家拉开了差距。
二、产品升级与应用拓展阶段(1993-1999年)
随着中国经济的腾飞,各行各业提高管理水平与运作效率的意识增强了,对物流设备与自动化系统有了一定的认知和需求;与此同时,市场竞争者不断涌现。为了提高在自动仓储技术领域的能力,北起所及时调整发展思路,通过与德国西马格、日本大福、村田、瑞士Swisslog等国外众多知名公司建立直接联系和合作关系,在引进、吸收国外先进技术的基础上将之转化为自有技术,并选用相对成熟的零部件,进行产品升级,显著提高了技术水平。此阶段,北起所抓住了市场机遇,取得了较好的经营业绩,承建的自动化立体仓库向机械电子、制药、食品、印钞等更多行业领域拓展,代表性项目有中国国际航空公司货运部散货处理系统、联想集团自动化立体仓库等。特别是在联想项目中,北起所以较强的专业技术能力、可靠的产品质量与完善便捷的售
后服务保障,从近20家国内外竞争者中脱颖而出,成功中标,标志着企业的整体实力有了较大提升。
三、全面提高技术水平满足市场需求阶段(2000年至今)
进入新世纪以来,随着中国本土企业生产规模的扩大和越来越多的外资企业将生产基地转移到中国,中国逐渐发展成为世界制造业大国,直接带动了对物流系统需求的大幅上升,以自动化立体仓库为代表的现代物流技术与设备在各行业得到普遍应用。由于更多的国内外供应商进入自动化立体仓库领域,市场竞争愈演愈烈。在这种情况下,北起所一方面下大力气加强研发,通过引进消化、集成世界最先进的技术,不断增强专业能力,使产品质量有了显著提升,设备和系统的稳定性与可靠性有了更好的保证,获得了越来越多客户的认可;另一方面,北起所进一步明确了系统集成商的企业定位,并侧重于服务中、高端客户,有选择地参与市场竞争,避免价格战,特别是加快进入技术要求更高、难度更大的物流配送中心领域,如成功实施了神州数码上海物流配送中心、国药集团全国多个自动化物流配送中心、雅戈尔服饰公司自动化配送中心等一批行业代表性项目。在此过程中,北起所的技术更为全面、服务水平显著提高,拉大了与多数竞争对手的差距,进一步巩固了自己的行业领先地位。
今年以来,北起所在物流仓储系统市场更是屡获佳绩,相继中标国内白酒行业第一个自动化仓储物流系统――江苏洋河酒厂股份有限公司成品自动化立体仓库、上海轨道交通6号线港城路车辆段材料设备库局部立体化智能仓库工程、北京高等教育出版社图书发行部物流配送中心AS/RS系统、浙江省新华书店集团出版物物流中心自动化立体仓库系统等项目。这些项目无论是建设规模、技术水平,还是行业示范作用,都堪称领先。目前,仓储工程部的年销售额已超过北起所总产值的1/4,并正在以20%的年增幅快速上升。
不断创新增强竞争优势
谈到企业获得成功的经验,陆大明所长不无感慨地说,其实北起所的发展并不总是一帆风顺的,企业改制初期比较茫然,也曾经走过弯路。但是在经历了痛苦的探索和市场磨砺以后,北起所逐渐找准了定位,留住了人才,坚守了阵地。他认为,作为科技型企业,北起所成功的关键在于不断创新。通过坚持创新,北起所始终掌握着行业前沿技术,得以成为国内物料搬运装备市场占有率最高、客户领域分布最广、技术水平领先的行业排头兵。
作为国内物料搬运技术领域唯一的综合性研究所和技术归口单位,凭借强大的科研力量,在半个世纪的光阴中,北起所的技术创新不胜枚举。截至目前,北起所研究并开发了我国起重机械、输送机械、装卸机械、仓储机械、工业车辆和水利机械等六大类产品的百余项系列技术,创建了我国起重运输机械行业和产品系列,对推动行业发展功不可没。
可以说,北起所成立以来从没有停止过创新的脚步,从早期的自主开发研制自动化物流设备,到如今萃取中西方尖端技术集成到复杂的物流系统项目中,在国内物流装备市场强手如林的情况下取得了颇为丰硕的成果。领先技术与丰富经验已成为北起所最主要的核心竞争能力。
近年来,北起所在物流装备领域又取得了多项重大技术突破。在自动化立体仓库领域,北起所在国内最早开发出了激光定位绝对认址方式堆垛机,目前其技术水平已接近世界先进水平,累计产量已超过300台。北起所自主开发的WMS软件(LOG++),功能齐全,操作方便,已与国内外几十个不同品牌的ERP系统实现了无缝连接,并向客户提供了200多套,使用效果良好。
此外,依托机械设计、系统仿真、自动控制及通讯、信息管理等专业齐全的集成优势,北起所已成功进入大型自动化物流配送中心建设领域。尤其是在医药配送领域先后为国药集团等多家大型医药公司提供了十几套自动化物流配送中心系统,技术和装备水平均达到国际先进水平。最近两年,北起所在家纺和服装行业又取得重大突破,承建了孚日集团成品自动化立体库、山东滨州亚光毛巾公司成品自动化立体库、宁波雅戈尔服饰公司物流配送中心等项目。
特别是正在建设中的森马集团上海物流配送中心项目,总投资1亿元,占地30000平方米,是目前国内服装行业具有领先地位的、规模名列前茅的特大型现代化物流配送中心。该配送中心将采用国际先进的自动化拣选设备,和北起所生产的自动化仓储设备、以及全息扫描、动态传输、拆零播种、提总和快速复核等技术,其技术含量和设备及信息自动化程度在国内物流行业中属于一流,预计将于2008年底建成并投入使用。届时,森马集团可实现全自动物流运作和订单快速反应,日吞吐配发能力达到70万件。承揽该项目进一步巩固了北起所在大型自动化物流配送中心项目中的市场地位。
通过大量工程实践,北起所在系统规划设计、设备研制、系统集成和项目管理、安装调试、人员培训、售后服务等方面都积累了丰富的经验,锻炼出强大的销售和实施团队,为今后的发展打下了坚实基础。
三年再造一个新北起所
为了配合中国机械工业集团“三年再造一个新国机”的战略规划,作为集团的二级企业,北起所提出了2008-2010年的发展规划,准备用3年时间再造一个新的“北起所”:首先,在现有基础上使主营业务收入、利润总额、科技投入等各项经济指标翻一番;其次,努力成为全球物料搬运装备行业的一流企业。树立这样的远大目标,是基于北起所对市场发展状况的深入了解和透彻认识。
据陆大明所长分析,中国制造业的快速发展将带来企业物流系统需求的大幅上升,不仅数量放大。要求也进一步提高。企业需要的不再仅仅是简单的低层面的以储存为主的自动化立体仓库,集成应用了存储系统、输送分拣系统、信息系统、自动识别系统、拣选等技术的功能强大的配送中心的市场需求将快速上升,对供应商的要求也相应提高。同时,中国庞大的物流市场潜力吸引着许多国内乃至先进国家同行的关注,市场竞争将日趋激烈。
在机遇与挑战面前,陆所长认为,任何一家供应商要想通吃中国物料搬运装备市场都是不可能的,企业要长足发展,一定要找准定位,立足于自身优势,开展错位竞争。他说:“作为目前国内该领域唯一一家行业综合研究所,北起所肩负着民族的使命,因此一定要争取在较短的时间内缩小和世界先进国家的差距,否则我们的科研技术能力就很难与世界先进国家比肩。因此,我们准备用三年的时间,通过管理创新、科技创新和外部竞争,赶超世界先进水平,把北起所打造成我国物料搬运装备行业的一流研发基地和有较强竞争力的企业。”
在这次沙龙上,国内学术前沿专家、自动驾驶领域一线创业者、知名投资人,以及权威咨询机构分析师莅临现场,与数十位媒体老师、近百名观众畅聊无人驾驶的前世今生与未来前景,激发出了许多有关前沿技术思维的火花。
9月14日,优步公司无人驾驶汽车开始试运行。据美联社、新华社等媒体报道,每辆无人驾驶汽车均配有两名工程师,其中一名工程师坐在驾驶员位置,随时准备在道路状况复杂的路段接手控制车辆,另外一名工程师坐在副驾驶位置,负责监控汽车的动态,乘客坐在后排座位。表面看来,这种驾驶方式仍然属于“自动驾驶”,而非“无人驾驶”。
但无人驾驶和自动驾驶,还是有本质区别的。汽车行业内通常将自动驾驶分为5级,从0到4。0级为没有任何自动驾驶功能和技术,司机对汽车所有功能拥有绝对控制权。1级是向司机提供基本的技术性帮助,如自适应巡航控制系统、自动紧急制动等。2级是司机和汽车分享控制权,有自动巡航控制或车道保持功能,但司机必须随时待命,以便在自动系统停止工作时马上接管。3级是系统在某些条件下,可以完全负责整个车辆的操控,遇到紧急情况才需司机接管车辆。4级才是真正的无人驾驶,无需司机或乘客的干预或协助由出发地驶达目的地。
以上分级方式来自于美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)对自动驾驶功能的等级划分,从0至4分为五个级别,国内外的企均参照这个级别划分来发展无人驾驶技术。目前,所有车企都达到1级水平。部分车企达到2级水平,如保时捷研发的最新技术InnoDrive,与自适应巡航控制系统和卫星导航数据“合作”,可扫描前方3公里内的物体,并使汽车做出快速适应性调整。一些车企正处于突破2级、尚未达到3级的状态,如自动安全刹车、自动泊车等功能,这也是大部分传统车企在无人驾驶领域的技术现状。
自动驾驶作为智能交通的发展趋势,不仅在业内炙手可热,也受到普通消费者的期待。但实现真正意义上的自动驾驶,要攻克的是感知技术上的层层难关,并降低成本,同时探索商业发展路径。
2016年9月19日,美国总统奥巴马在《匹兹堡邮报》上表示:“去年35200人死在公路上,其中94%是由于人为错误和选择……自动驾驶车辆有每年拯救几万人的潜力。更何况,目前我们有太多的年长者和残障人士无法开车,自动驾驶车辆将能改变他们的生活。”此举宣示了他在任的政府目前支持自动驾驶的立场。隔日,联邦政府交通部门就公布自动驾驶法规草案,助力自动驾驶的发展。
当然也有与无人驾驶有关的事故爆出。最近一起发生在谷歌无人车上。据报道,美国当地时间9月23日,谷歌无人驾驶汽车在山景城发生车祸,一辆货车从侧面撞向谷歌无人驾驶原型车,幸运的是,当时安全气囊已经打开,并没有人员受伤。不过目击者称,这次事故中货车司机应当负主要责任。自2014年9月到2015年11月,谷歌试驾出现过272次失误,13次操控人员尚未接手就已经发生事故的意外。今年,特斯拉的无人驾驶汽车也曾发生事故并导致驾驶员丧生。
消费者经常将无人驾驶和自动驾驶混淆。其实,顾名思义,两者最大的区别,一个叫无人,一个为自动,普通民众可以这样理解:某些功能处于自动化的,就可称为自动驾驶。但要达到无人且安全驾驶的状态,是更高难度的技术挑战。
牛车网创始人兼CEO海兰女士在本次沙龙中表示:“每个新技术的衍生都是伴随各种怀疑、各种事故,甚至我们难以预料的层层压力,它需要非常长的过程。”