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关键词:化学工艺;绿色化工;技术应用要点
0引言
近年,社会公众的环保意识逐步地提升,国家也大力地倡导在社会中发展绿色经济,建立友好型的工艺技术。在这种背景下,绿色的化工技术就被研发出来,其中绿色技术更多的是指在传统的化工产品生产期间,减少对外界环境的污染,降低资源的消耗,实现技术的可持续发展。
1绿色化工技术的重要性分析
化工企业在生产化工产品期间,应用绿色技术来避免生产过程给外界环境带来的破坏和污染。尽量地去降低能耗,使用节能环保的材料,这样才能够使公司在激烈的化工市场中,获得独特的竞争优势。从原材料运输到工厂,然后再将原材料运输到生产线上,在各作业环节加强控制,使化工产品的生产走向环保化。利用零污染、低耗能的技术,来减少污染物的排放,进而全面提高化工企业内部的制造技术水平。在印刷和药物的生产领域中,都会应用一些绿色化工技术,此时该技术就为国内的化工行业指明了未来的发展方向。
2绿色化工技术在化学工程中的应用分析
2.1合理地选择催化剂
在化工产品的生产领域中,使用大量的催化剂(如图1所示)会显著地提高化学反应的效率,进而加快化工产品生产的速度,可以明显提高整个化工产品的经济效益。因而,化工企业应该根据实际的化学反应状况,以及根据生产出来的化工产品特性,来选择催化剂。此外,还要避免化工产品所形成的副产物被随意地丢弃、排放,而造成化工产品的副产物危害到外界的环境。此时,要重点去管控好催化剂的使用,应用一些无毒无害催化剂。在此基础之上,还要加强对各废弃物排放管控,应该结合实际的要求,来选择催化剂材料,选择毒性不大,而且危害程度较低的材料,才能够保证化工产品的生产绿色化。
2.2应用没有污染的化工原材料
科学地选择化工材料是降低化工污染的一个有效的方法,通常情况下,社会公众都会认为化学合成物大多都是化工原料,并且认为大多数的化合物都有毒性,会对人体产生较大危害。随着近年国内科技技术的飞速发展,一些化工原料被研制出来,有些化工原料是从农作物和植物中提取出来,它可以替代化学的合成物,来充当化学产品的制剂。因而,选择危害较小、绿色环保材料,从源头上去抑制化工的污染。在生产期间,确保化学制剂使用合规,避免使用那些毒害较大、污染较大的化学药品。
2.3科学选择化学反应
在化工产品生产期间,要求能够使用一些高效的化学反应,才能够提高化学反应效率。通常化学反应都会产生副产物,而对外界环境带来污染破坏。此时,公司要综合考量化学反应经济性和环保性,来实现降低污染的目的,这也是当前绿色技术的一个重要组成和应用的目的。公司综合考虑经济成本、经济效益和污染问题,应用合理的化学反应方法,来实现控制化工污染的目的。
3绿色化工技术的应用分析
3.1应用清洁的生产技术
化工企业应用比较清洁的技术,能够有效地减少生产过程的污染,例如,通过一定的处理设备,来降低化工产品的粉尘、废气,对废弃物进行回收利用,这样会实现资源的高效使用,也能够减少固体垃圾的产生。当这些化工的污染物进入到地下水和土壤中,会扩大污染的范围。有些工厂内部有大量的悬浮颗粒物的粉尘,这些粉尘就会形成粉尘污染,空气中的固体离子增多,当吸入到人体内部会直接导致心肺病的产生。因而,要科学地处置生产现场的粉尘和废弃物,来实现环保生产的目的。
3.2应用生物技术
将新型生物技术运用到化学制品的制造中,例如可以运用基因工程技术、生物技术和细胞工程技术,利用生物体内部所产生的生物酶,来作为化学反应的催化剂。将生物化工的合成技术作为当前化工产品的一个主流技术,可以实现绿色生产的目的。生物技术中的膜技术是仿生学的一个重要技术组成,它也可以实现再生资源的循环利用,来形成化学品。绿色的生物技术需要从动植物内部提取相应的原料,例如,煤炭、石油等都是由生物经过数万年的生物化学反应,而形成的能源原料。在当前的一些化学反应中,会使用生物酶作为催化剂,这种催化剂的催化效率显著地要高于化学试剂的效率,这样生物酶作为催化剂,可以实现环保生产、无污染生产的目的。并且化学的反应比较温和,形成的副产物对外界环境危害较小。
3.3利用友好型的环保产品
在化工生产过程中,产生的污染物会直接影响到人们的日常生活。因而,在使用环保产品期间,要尽量地避免使用那些高污染的产品。汽车在行驶中可以燃烧生物柴油、生物汽油,这些生物材料的生产制造不会对外界产生较大的污染。同时,生物酒精汽油燃烧时对外界的环境破坏力度较小,有些化石燃料内部有大量的硫化物,在燃烧之后,会产生二氧化硫,会直接危害到大气的平衡,以及会给国内的大气带来破坏。社会公众平时会使用一些塑料的产品,塑料的包装袋,这些塑料袋的使用会给人们的生活带来便捷。当人们使用完了之后,就会将这些塑料袋随意丢弃,塑料袋难以分解,分解时间会长达数百年,会给社会环境带来极大的影响,也会形成大量的固体废弃垃圾。因而,需要对现有的化工技术进行转型升级,生产一些环保型的乙醇汽油,可降解分解的塑料,供为大众使用。例如,化工产品生产单位将其经营的重心转移到绿色产品生产上,大量的使用农作物植物,作为原料的提取材料。在生产期间,可以使用甘蔗来提取乙醇,作为稀有的原料物质。
3.4清洁生产技术的应用
当前国内的清洁生产技术已经被应用到金属冶炼,海水淡化等各个行业中,应用的清洁技术生产的有害物质不多,而且清洁技术会直接将废弃物排放控制在环保的要求标准内。在海水淡化工程中,应用环保清洁的方法,来在海水中去提纯淡水。淡水是人们基本的生活用品,社会对于淡水需求量较大,然而国内淡水资源却偏少,这是利用海水淡化技术,为人们提供丰富的淡水资源。在生产淡水期间,利用环保型的化学制剂,来提纯淡水、蒸馏淡水,这种化学试剂的危害都较小。
3.5优化改善现有的化工工艺流程
在化工产品生产期间,企业要转变现有的生产方式,改变过去仅仅依靠一个装置给各个设备供热的模式,可以给厂房的顶层安装太阳能电池板,来利用太阳能为化工生产线提供电力来源。此时,化工产品的生产单位也可以购置余热的收集装置,利用该装置,可以将生产线上的各类热收集。然后,对这些能量进行转化,进一步地转化为电能,来为生产线进行循环的使用。
在生产化工产品期间,也可以利用电机驱动的方式,来作为生产线的电力来源。应用变频的电动机,会降低电能消耗,有些电机在开机时浪费的能源较多,此时应用变频电机控制电机中的频率,来减少电力能源的浪费消耗,也能够使整个生产线变得更加稳定。在生产环节中,会产生许多化工副产物,这些副产物对外界环境有一定的污染。但是通过将这些副产物的回收利用,可以提高公司的经济效益。
4结语
近年,随着国家大力地倡导生态文明的建设,化工企业要响应国家的号召,来引入绿色化工技术,降低化工产品生产过程对外界环境的污染,提高化工的产品生产经济效益,提高原材料利用水平。
工业技术毕业论文范文模板(二):利用外资对我国工业技术进步的影响研究论文
摘要:随着社会经济的不断发展,尤其是在加入WTO之后,我国经济也快速融入经济全球化大环境。经济发展速度、规模与科技水平息息相关,是实现经济全球化的根本动力。目前,外商投资模式在经济发展中占据重要地位,投资规模不断扩大,对工业技术水平的提高与进步产生巨大影响,也对工业技术自主研发产生一定程度上的制约。因此,要重视对外商投资问题的研究,明确技术目标,结合我国发展实际,构建更显科学与有效的发展策略,加快我国工业技术发展进程。
关键词:外资;工业技术;影响
一、前言
对于经济增长,技术进步是源泉与动力,是衡量一个地区竞争力的重要尺度。技术进步主要涉及本国技术能力以及技术获取。前者以技术开发与创新为主要任务,后者是通过从国外直接引进先进技术、引进外资获取等方式来提高本国的技术水平。立足工业技术领域,外资获取是当前重要形式,对我国工业技术发展产生深远影响,因此,需要进行全面与深入的分析,在根本上实现真正意义上的技术进步。
二、结合社会发展全面分析我国吸引外资的主要原因
在社会经济不断发展进步中,各个行业发展迅速,很多行业都出台了大量优惠政策,以求吸引更多外商投资。具体来讲,吸引外资的主要原因涉及如下几个方面。
(一)国内市场优势突出,潜力巨大
对于我国而言,人口众多,工业化进程发展速度较快。在这种情况下,我国急需国外先进技术的支持,借以实现工业技术水平的大力提升。另外,对外商而言,欧美市场相对饱和,行业竞争异常激烈,因此,需要更具潜力的市场,具备较大的容量,呈现多层化特征。
(二)劳动力优势巨大,原材料成本较低,有利于外商产品竞争力的增强
在我国,劳动力成本相对较低,原材料价格具有明显优势,为外商企业成本的降低创造有利的条件,有利于全球竞争力的提升。也就是说,在我国,劳动力与原材料竞争力更具优势。
(三)工业制造整体水平较高,消化吸收先进工艺的能力较强
对于我国制造业而言,整体能力较强,拥有大量技术能力强、熟悉制造工艺的工程技术人员,学习与掌握能力突出,能够较快理解与掌握引进的生产线的制造工艺,加快技术向生产力的转化。
三、探讨利用外资对我国工业技术产生的影响
(一)多种外资类型对我国工业技术产生差异化影响
依托贸易与技术合作,我国逐步进入外商价值增值链与经营网络之中。尽管外商拥有资金技术以及管理等方面的优势,而技术是增强竞争力的根本保障。基于此,外商投资技术的应用与我国工业技术水平息息相关,需要综合考虑研发能力与产业架构。首先,对于外商投资,其应用的水平如果高于我国技术水平,但是,立足其母公司发展,尚不属于最为先进的技术。这种情况下,投资的目的是规避贸易壁垒,谋求与占领更加广泛的市场。从实际情况分析,我国工业技术研发水平虽然发展迅速,但较之世界先进水平仍有距离,同时,市场进入壁垒不高。因此,跨国公司在资金、营销等领域优势突出,极易获取竞争优势。其次,以母公司技术为主导,产品销往国际市场,主要体现为高新技术产业。在全球一体化与信息化的发展中,产品周期较短。立足现代社会,信息技术发展迅速,这种趋势的进一步发展促使我围一些行业的产业结构发生很大变化。
(二)正视核心技术的作用,加快技术革新
基于此,跨国公司在我国投资价值主要体现在我国的比较优势。借助这种技术模式,虽然引进了现代化的自动生产线,能够实现“干中学”的目的,同时,我国的制造技术水平突飞猛进,但是,无法获取核心技术。核心零部件,产品的核心生产过程仍在其母国生产,只把技术含量低的零部件、产品的最终成品组装放在我国进行。鉴于技术进步速度的加快,一旦忽视核心技术的掌握,将永远陷入创新追赶之中。一旦跨国公司撤走,会导致技术的滞后,不利于我国整体技术水平的提高,对我国的技术进步具有一定的抑制作用。
四、如何提升我国工业技术进步水平
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湖北文理学院工业工程在专业建立初期,由于本地企业对工业工程专业的认知度不高,对联合人才培养缺乏兴趣。为了主动适应工业工程专业的本质要求,培养应用型的人才,本专业以年轻教师为主的生力军进行了一系列理论与实践探索。通过多次企业调研,初期免费为企业实施案例,建立了一批稳定的合作企业,每年均有毕业生到这些企业就业。制定了一些激励政策,如要求毕业设计的选题80%来源于企业实践,对实践效果较好的指导老师与学生给予一定奖励。
2.1合作企业的选择
工业工程的主要应用领域是制造业,选择合适的制造企业,是校企联合毕业设计培养能否成功实施有效进行的关键。首先应对当地企业进行定位分析,找准突破口。在企业的选择中,要注意以下几点:1)优先选择和高校有长期合作关系的企业。这些企业重视校企合作,重视技术研发,重视科研成果的转化。2)要了解企业对工业工程的认知度,在企业的接触中要多宣传,推广工业工程,让更多的人,更多的企业了解工业工程,在初期可以免费为企业进行IE推广,现场改善。3)了解企业的生产状态和性质。不同类型的企业各有选择,如选择一些大批量定制生产和小批量多品种的混合生产的企业。湖北文理学院地处襄阳地区,工业企业较多,制造基础好,汽车及零部件产业集中度高。工业工程专业在近几年中,主动联系企业,寻求合作,取得了明显的成效,目前大部分课题都来源于企业实践,主要在本地企业和沿海地区企业。
2.2选题的研究
课题的选择要考虑两个方面的因素。一是题目与专业联系的紧密性,二是企业的实际需求。尽量避免纯粹的理论研究类课题,特别是指导老师的理论研究课,不适合作为本科生的题目。选题时可以根据企业提出的需求进行考虑,也可根据指导教师、学生调研发现问题来命题。结合企业特点和本专业主要方向,工业工程专业近几年主要确定了以下几类毕业设计题目(详见表1):1)生产线改善、优化类题目。如“××轴承厂生产线平衡与改善研究”;2)质量管理类题目。如:“某生产线工序能力分析与改善”;3)厂区、车间物流规划类题目。如“××车灯厂××车间物流设施优化研究”;4)工厂管理类。如“某企业5S推进与实施”、“精益生产的在某企业的推广应用”。
2.3时间的安排
为了缓解学生考研复试、找工作等因素与毕业设计时间冲突的矛盾。建议从第7学期中期开始就公布毕业设计企业和相关题目,由学生自由选择,并将初步任务书下发给学生,一并包含时间进度表安排表。任务安排上,重点任务尽量避开考研复试期和找工作黄金月。通常第7学期要求学生查阅与课题相关的文献,复习相关知识。一般第8学期,安排学生到企业实习一段时间,在企业期间由企业根据实际需要,安排其工作,学生定期向老师反馈。
2.4做好过程指导与监督
学生在实习企业,由于时间较短,企业一般不会安排特别复杂的事情,通常企业会告诉学生他们存在的问题,或者想把某些方面提高,但不愿花费很大的人力去指导学生,尽管企业也安排了指导人员。这时需要指导教师的及时指导,否则学生极易处于知道问题但无从着手的状态。因此,对实习过程的指导与监管就显得非常重要。为了避免学生实习中的盲目与茫然,要注意以下几点:1)根据课题,制定严格的目标管理。精确到每一天,这样即使企业放松管理,学生也知道每天该干什么。根据以往经验,学生初到企业,新鲜感和好奇心都较重,很容易偏离课题方向。而一段时间之后,新鲜感下降,学生处于盲目状态,不知道干什么。有了明确的目标后学生不至于无所适从。2)要求学生主动去生产一线,多与一线工人接触。要多问,善于问。充分了解公司目前的现状,并做好记录。3)要求学生每周汇报总结一周工作进展,遇到的问题,所需要的帮助。一般学生的潜力是较大的,初次完成独立的任务,给予一定的压力,给予一定的帮助,他们通常能较好地完成。特别是深入了解课题后,他们有解决问题的动力,并且常有创新,他们出的主意想的措施一旦得公司的认可,学生会感到很有成就感。故指导教师在前期要多指导,让他们尽早真正融入课题,到后期学生的自主能力很强。
2.5考核方式的改革
在企业完成的毕业论文其考核评价方式应有别于完全在学校完成的毕业论文。可采取由企业评分、指导老师评分、答辩小组评分相结合的原则。企业指导工程师依据学生在企业的考勤、工作表现,对企业的贡献率等给予评分。教师评分可根据论文与任务书的符合度、工作量大小、论文的实用价值等方面评价。答辩小组根据论文的实用性、与专业知识结合性及现场答辩情况给予评分。在评价中注重论文核心内容和应用价值,淡化论文的写作及排版等。
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(2)出游类型有85.34%的游客都是选择自行前往,只有14.64%的游客是团体出游,包括旅行社的组织。从笔者查阅的文献资料中了解,工业旅游游客多数是团体组织或旅行社组织,而大庆工业旅游团 体组织所占比例却非常小。导致这种现象的主要原因是旅行社参与工业旅游的积极性不高,这与工业旅游景点门票价格较低,旅行社很难从中获得高的经济效益有关。由此可见,旅行社在大庆市石油工业旅游发展过程中的媒介作用并没有那么突出,甚至可以说没有发挥作用。所以在今后大发展过程中,工业旅游单位应该主动同旅行社合作,充分挖掘旅行社在旅游宣传过程中的中介作用。
(3)获知信息渠道调查显示,游客了解工业旅游的渠道是多方面的,有32.17%的游客是通过亲朋好友推荐了解到工业旅游信息的;有22.60%和21.73%的游客是通过电视广播和网络等渠道了解的大庆市的工业旅游信息;通过报刊杂志了解旅游信息的占7.82%;通过旅行社的介绍只占到2.60%;其他渠道为13.04%。在调查过程中了解到虽然大庆石油在人们的心中知名度很高,但提及工业旅游却知道的很少,大庆市的石油工业旅游知名度并不高。即使人们参加了工业旅游却也不了解工业旅游的具体内涵。对此,我们要进一步开展工业旅游的广告宣传,旅行社要做好工业旅游产品的设计,从而吸引更多的游客。在网络科技如此发达的现在社会,要充分发挥网络作用并给工业旅游游客带来便利。所以大庆石油工业旅游最好有自己的专业型网站,进行最新旅游动态的介绍、旅游促销活动的介绍,以及一些旅游景点经验的交流、旅游项目的合作来吸引更多的游客。
(4)出游时间从图1可以看出,来参加工业旅游的游客有54.39%是选择在周末参加工业旅游,选择在节假日参加工业旅游的游客比例占23.68%,而选择在寒暑假参加工业旅游的人数只占总人数的7.89%,可见虽然寒暑假时间较充裕,但是人们仍然会选择一些闲散的时间进行工业旅游,这与工业旅游不需要太多的时间有很大的关系。所以工业旅游要想在短时间内满足游客的旅游需求,不仅要深度开发工业旅游资源,其周边的基础设施建设的完善程度也是起决定作用的。
(5)出游目的接受教育、开拓视野、认识知识的需要是旅游者选择工业旅游产品为消费对象的最普遍最重要的目的。通过统计分析38.79%的游客参加工业旅游的目的是想增长知识、开阔视野,满足其求知欲。而观光度假的人数占总人数的24.13%。其他目的来大庆的游客占25.86%。通过交叉分析可以看出出游目的是增长知识的游客,大都对大庆市的纪念地和展览馆比较感兴趣同时参观后也比较满意。而对于石油矿场和石油城市观光这些工业旅游资源的兴趣则比较小。可见在知识性这方面大庆市的纪念地和展览馆已经可以满足游客的基本需求。所以应该大力开发大庆市的石油矿场及城市观光等旅游资源,做好旅游资源之间的组合销售。
(6)停留时间通过对游客在大庆市的停留时间分析,有46.55%的游客是长期居住在大庆市,属大庆市常住人口。游客在旅游区停留时间的长短取决于游客可自由支配时间,但也受旅游地资源赋存状况和旅游资源品质高低的影响。游客在大庆市停留3天以内的比例占近30%,而这部分人大部分是探亲访友,获知石油工业旅游信息的渠道也主要是亲朋好友推荐。这种现象跟大庆市旅游资源品质较低有很大的关系,所以大庆市应对旅游资源进行深度开发,增加其趣味性、知识性。
2.游客感知分析
旅游资源的赋存决定了一个地方旅游业发展的生命力,优势旅游资源是旅游地规划与开发的支柱,为旅游地提供了强大的发展空间。为了了解大庆市石油工业旅游开发中存在的优势旅游资源和具有竞争优势和发展前景的旅游资源,本问卷还对游客进行了满意度调查。从图表中可以看出,在348份调查问卷中,有243份的游客对大庆市的纪念地和展览馆比较感兴趣,占总人数的69.82%,参观后最满意的旅游资源调查中,纪念地与展览馆占总调查人数的73.68%。不满意的旅游资源中,纪念地与展览馆所占比例只有8.77%。可见大庆的纪念地与展览馆在整个工业旅游发展过程中占有绝对优势。而对于石油矿场这类独具特色的石油工业旅游资源来说,感兴趣的人只占总人数的11.2%。参观后不满意的人数高达22.8%,大部分游客认为石油矿场这类旅游资源整体比较分散,没有吸引力,交通不方便,周边基础设施不完备等。所以大庆市的石油矿场要想成为独具吸引力的旅游资源还需要更合理的设计与规划。通过统计分析对大庆市工业旅游感知满意的比例占45.9%,一般的比例高达52.6%。而有48.7%的游客还会选择参加大庆市的工业旅游,对工业旅游持中立态度的游客大多认为大庆市工业旅游线路打造不够规范,旅游产品开发的也不够深入,旅游地服务质量与游客需求脱节等。
3.深度访谈分析
通过对游客的深度访谈了解到游客对大庆市石油城市布局及一些场馆的内部建设和”零门票工业游”比较满意,大庆市的城市雕塑和一些石油主题公园也受到游客的好评。但在访谈中对工业旅游游客感知的旅游产品及服务质量等五方面提出了问题,一是景区周围基础设施建设不完善。大部分游客认为景区与景区之间过于分散,且没有专门的交通工具供游客选择乘坐。景区缺少停车场,自驾车的游客车辆无处停放。作为旅游景区,餐饮娱乐等基础设施建设是不可少的,而大庆市每个工业旅游景区都没有专门供游客休息停留的地方。二是场馆内讲解太过专业,有些场馆缺少专门讲解人员与游客沟通。对大部分游客来说都只是自己简单参观,没有专门的讲解人员。即使有讲解人员,他们的解说也太专业化,书面化,缺少趣味性和吸引力。三是场馆内旅游产品重复,参与性差。铁人纪念馆与石油科技馆、历史陈列馆内许多旅游产品重复建设,这导致旅游产品与游客的旅游需求对接错位。旅游产品的趣味性和参与性严重不足,并没有让游客真正的参与其中,游客也感受不到工业旅游的巨大魅力。四是没有专门的工业旅游游观光路线和专业的导游团队。对于专业的石油城市,其城市观光及矿井景观应成为其独具魅力的旅游资源。但对大庆市来说,并没有开发出专业的观光线路,且景区基础设施等建设也不完善,相对来说则缺乏对旅游的吸引力。
二、对策
1.加大对大庆市工业旅游资源的深度开发
开发具有工业企业特色的不同层次的旅游产品和旅游纪念品,将旅游纪念品转化成工业旅游宣传品。开展工业旅游,不能仅限于简单的参观工厂、参观纪念馆和生产线,要使工业旅游系统化和体系化。多增加体验性和互动性旅游产品,延长游客的停留时间。
2.采取适宜的营销策略和措施
做好工业旅游宣传工作。大庆市工业旅游工业企业可以做专门的工业旅游网站,利用发达的网络系统宣传工业旅游。从满足旅游的基本要素出发,扩展工业旅游专业化服务。政府要起主导作用,加强对工业旅游的关注力度。旅行社也应该发挥重要的媒介作用。
3.企业内部也应该培养一批既懂营销又懂工业的复合型人才
以适应大庆市工业旅游营销工作的需要。鉴于大部分游客参加工业旅游是为增长知识,所以企业要更加注重资源的知识性和科学性,深度挖掘企业的文化内涵,同时不断开发其趣味性和独特性。坚决杜绝导游讲解同游客的需求脱节,满足游客求新、求异、求奇的旅游需求。
4.对于已经建成的工业文化旅游资源
不仅要提升其资源的品质,更重要的是要完善基础设施建设。建议工业企业加大旅游基础设施的投入,扩大工业旅游的规模和项目。工业企业可针对小的节假日开展工业旅游体验游,利用工业旅游独特的教育性、科普性特征,开发不同的客源市场,针对不同的群体开展不同的工业旅游项目。面向政府机关营销策划以调研考察为主题的工业旅游项目;面向老年群体游客营销策划以怀旧为主题的工业旅游项目;面向学生群体营销策划以科学知识普及、修学择业为主题的工业旅游等。
篇4
(1)毕业设计选题时间仓促,整体设计时间短,设计环节不能保证充分实施。工业设计程序的完成需要较长的时间,且指导要及时。现在各高校一般从每年1月份确定毕业设计题目到6月初答辩,期间有寒假,而且这段时间也是本科毕业生频繁准备各类应聘会应聘考试的阶段,所以整个毕业设计的有效时间最多3个月,要高质量完成从市场调研,初步方案制定,深入设计,模型制作,文件编制,论文撰写等一系列的工作是很困难的。对于毕业设计完成时间不充分,可以考虑以下两种办法解决。第一,学校工业设计专业已经有4个工作室,有相当的学生从二年级开始就跟随指导教师从事一些基本的科研工作,产生了默契和设计的方向性,可以利用这个有力的条件,提前确定毕业设计指导教师和设计题目,这也促进选用实际课题,达到事半功倍的效果。第二,在三年级下学期(第六学期末)安排学年课程设计教学环节,一个月时间,由全体专业教师参与指导,实质上是毕业设计的一次“预演”。题目由教师和学生双方商榷制定,题目不一定非常具体,可以根据学生的兴趣,制定家电类、家具类、卫浴产品、陶瓷制品等大的方向,在此期间,学生都在学校,与指导教师的交流能够做到及时和面对面。目的是初步检验题目的合理性与设计的规范性,针对某类产品的设计特点制定整个设计的程序和方法,如果合理可以作为毕业设计的题目,深入进行;如果存在问题,及时进行调整,为毕业设计扫清障碍,从容进行。这样还可以让学生在第八学期初选择毕业实习单位的时候有的放矢,对毕业设计具有实际的指导意义。这也解决了多年来存在的毕业设计内容与实习工作不相关的问题。
(2)毕业设计过程监控手段简单,措施不利。现在毕业班学生从每年2月到5月份基本上都在校外实习或参加各种招聘会,老师的指导工作都是通过互联网等形式,这不利于工业设计专业特点的内容指导。工业设计指导的大量工作是在设计定位和深入阶段,交流的文件多以大量的手绘稿和色彩效果图为主,并加以说明。现在多是通过QQ、微信、短信、电子邮件等交流平台师生交流,在整个过程中老师无法监控学生的设计具体过程和步骤,设计随意性比较大,经常导致毕业答辩前发现设计存在严重的缺陷而无法弥补,严重影响设计质量。另外对老师指导工作的监控措施基本上没有,很难做到有效督导。监控机制应该落实到具体指标,建立指导过程记录卡,针对设计过程应该提出具体指导次数、指导内容、指导结果等,这些内容应该有相应的支持材料支撑,这个不仅对学生,也是对老师的监控,保障毕业设计指导工作有规可依,同时也保障了毕业设计的水平。这个记录卡也可以作为毕业设计成绩的评价依据之一。根据工业设计专业的特点,记录卡的内容大致可以定为如下。
(3)毕业设计评价体系重结果,轻过程。多年来毕业设计成绩考核的主要内容取决于答辩现场的表现。由于答辩时间紧,任务重,对于每一个学生的考核不够全面。毕业设计最终评价应该与设计的全过程每一个阶段的表现挂钩,可以从以下几个方面进行考核。第一,以毕业设计指导记录卡为重要依据之一,因为它详细记录了毕业设计中重要的环节的完成时间和质量。第二,在答辩之前一周举办毕业设计展,所有学生的设计作品都参展,让老师和学生有时间对于设计成果有一个充分重新认识的过程,对于设计的原创性也是一个有效检验。第三,考核成绩要把设计结果与设计说明结合起来考核,毕业设计和毕业设计说明书实质内容合二为一,强调本科生不仅要能设计,还要知道为什么要这样设计,不仅展示了结果,还展示了整个过程。不仅锻炼学生的逻辑思维能力,还有效的提高学生的动手能力,使得毕业设计更加丰满、更有内涵。同时,毕业论文的内容也不会显得空泛,提高了学生说明文的写作能力。这种考核方式更能满足对应用型创新设计人才的培养要求。
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实践环节应该具有较强的针对性。当前在各高校进行工业工程专业实践教学过程中,虽然都有课程设计、各类实验和实习等实践环节,但具体内容上由于专业定位和学校资源的不同,形成了很多有特色的实践教学模式和体系,但也存在很多问题。
2.1实验过于侧重验证性
实验在开设的课程实验中,多数仍然是验证性实验,设计性实验、综合性实验占比较低,各门课程的课内实验,仅依附于课程内的理论知识,学生难以从实验中开拓创新。
2.2实践教学手段单一
理论不能联系实际课内实验和部分课程内容设计均采用统一的模式,学生被动接受教师预先设定好的方案,按步骤进行,缺乏实践活动的参与性,积极性不高,也不利于发挥学生的自主性。同时,由于部分教师缺乏企业实际工作经验和工程实践背景,所设计的方案与实际情况出入较大,不能很好地锻炼学生的实践能力和学习能力。
2.3实验设施不够完备
实践教学内容简单在工业工程本科教育中,对于实验室建设方面明显投入不足,仅能够保证基本的专业实验。对于强调实践性的工业工程专业,因实验设施设备的不足,无法充分发挥实验在实践教学活动中的作用。
2.4实践、教学分散
不成体系以我校为例,仅开设了管理信息系统、基础工业工程、人因工程3门核心课程的课内实验和设施规划与物流分析、人因工程2门课程的课程设计,部分需要课内实验的核心课程,例如生产运作管理、质量管理工程、系统建模与仿真等,都没有开设课内实验。虽然开设了金工实习、认识实习、生产实习、毕业实习和毕业设计,但由于实习单位生产情况的不确定性,往往造成实习缺乏针对性和代表性,不能很好地参与生产实践。对于定位于应用型工业工程专业培养的院校,还存在毕业论文过多的情况,经常出现指导教师指定论文题目进行写作,缺乏实际背景的现象。这些缺乏联系,过于分散,没有形成有机整体,更缺乏综合实践的课程,未能最大限度地发挥实践教学对于学生素质和能力培养方面的重要作用。
3基于职业发展的工业工程专业实践教学体系的构建
工业工程专业培养的合格毕业生,必然是在企业中与工业工程专业相关的岗位上工作,并具有良好的职业发展潜力。这就要求我们关注学生的职业生涯和可持续发展,使学生既具备从事职业活动必需的高技能,又具备能为整个职业生涯提供持续发展动力的职业素质。在进行新的专业培养计划修订过程中,按照职业发展的要求构建工业工程专业实践教学体系。力求以职业发展为导向,促进实验教学体系的改进,利于学生的顺利就业和职业目标的达成。我们通过梳理核心课程在实践教学中的作用和相应的职业能力需求,按照从“课堂案例教学-课内实验-课程设计-工业工程综合实训-各类实习-毕业设计”的路径,辅以课外活动竞赛等构建三部分的实践教学体系工程技术实践部分,由于工业工程是工程技术与管理的交叉学科,在强调工程技术知识的同时,也要注重工程技术实践。我们设置机械电子与控制和土建施工两部分工程技术。实践部分分别包括机电控制PLC课内实验和土建施工电子制图课内实验,设置机械制造课程设计、电工电子实习以及金工实习。专业核心实践部分,在理论课堂增加案例教学的基础上,通过对专业核心课程的梳理,重新规划建设了实验室,开设了基础工业工程课程实验14学时,人因工程学课程实验12学时,生产运作管理课程实验16学时,质量管理工程课程实验6学时,精益生产课程实验4学时,系统建模与仿真课程实验24学时,并且在课程实验中增加设计性实验和综合性实验的比例,开设开放性实验,由学生利用实验设备自主选择实验内容。在开设课内实验的基础上,进一步开设基础工业工程课程设计、人因工程课程设计、设施规划课程设计、生产运作管理课程设计。同时,开设工业工程综合实训。此外,我们把生产实习放在工业工程综合实训之后进行,以便学生在企业进行生产实习时更具针对性。我们强调,毕业实习和毕业设计的关联性,仅允许极少部分学生撰写毕业论文,绝大多数学生要求采用毕业生设计形式完成实践的最后一个环节。要求学生以毕业实习了解的实际企业背景,寻找企业生产实际中的问题,运用工业工程的方式进行解决,或者模拟进行产品的组装线设计或生产系统设计。经过毕业实习和毕业设计共16周的强化应用训练,可以让学生增强解决问题的实践能力,便于提高学生走向工作岗位后快速适应岗位的工作需要,为职业发展树立良好的开端。考虑到部分中青年专职教师的企业实践和工程背景不足,我们聘请了来自企业的校外兼职实践指导教师。通过他们的指导,可以拉近教学实践过程和企业实际之间的距离,从而使培养的工业工程毕业生具有更好的职业发展潜力。课外实践部分,我们充分利用课外实践增加学生的工程实践素质,结合大学生数学建模大赛和大学生创新大赛,进行分类指导,充分发挥竞赛对科学素质的锻炼作用。通过组织学生以全国工业工程案例应用大赛,使学生真正感受工业工程在企业的应用。对于大四学生,鼓励参与中国机械工程协会工业工程分会主办的见习工业工程师资格考试,从理论知识和实践能力方面综合对学生进行第三方评价。
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一、立体构成的形式美三原则
整体性原则。整体之美大于局部之美,首先思考的是宏观形式和结构,陷入细节就很难把握整体。时时把握整体的设计观念,防止局部喧宾夺主,这和素描的学习的原理相通。整体构思原则是立体造型的成功关键。整体性是指在内容和形式上,构成的各元素之间有着关联,任何构成元素单独的视觉意义必须被控制在整体的视觉之下,局部只有在整体的关系中才能被认识。设计者在考虑构成中的每一种元素时,都必须在一个宏观思路中去思考,整体原则是三大构成都必须遵循的。
简洁概括性原则。在形式设计中要简洁明确、概括洗练,达到整体效果,使形式生机勃勃。只注意数量,不注意质量的堆砌只能是错上加错。力求用简洁单纯的方法来完成整体的塑造。中国古代的宋瓷就是简洁概括的典范。
主从性原则。元素有主导和从属之分。主从不分会导致元素间的相互关系的混乱。尤其是处理强对比要素时,须使一方有明显的优势,才能求得整体的和谐。同样的,立体形态的视角的主次关系也必须明确,任何一个建筑或工业产品都有一个主视面,造型才有整体秩序美。
二、统一和秩序
统一的形式法则的功能在于将造型的各个元素秩序化,使得整体的造型要素彼此产生关联而形式富有秩序,产生单纯而和谐的美感;秩序是理性的组织规律在形式结构上所形成的视觉条件。秩序的特质取决于规律的模式,规律越简单,整体效果越严整,规律越复杂,整体效果越活泼。在形体的组织结构上,还要注意秩序的变化。统一中才能找到更好的秩序。
三、重复
相同单元的反复能产生严整而富有秩序性的统一感。相似单元的重复能形成统一中的变化;相异单元的重复能够形成变化中的统一效果;重复的原则必须寻求适宜的规律,以把握适当的效果。重复构成的特点:视觉现象秩序化、整齐化,呈现出和谐统一,富有整体感的视觉效果。
四、对比与和谐
对比指立体形态以对比方式衬托出彼此的特点,使彼此的个性更加明确、强烈、同时增强形体对感官的刺激,造成更强的视觉效果。对比,造成富有生气、活泼、动感的造型,元素间的差异性是对比的根本。缺乏对比就没有活力,失去运动感。
和谐,指立体形态间的共性大于个性,求统一。一味强调对比,导致元素间的冲突加大,全局难以控制,带来整体的关系模糊。设计师协调统一形态构成的各个要素。对比与和谐是相辅相成。是对立的统一,立体构成从许多方面体现出对比与调和的关系。不同形体呈现不同的对比与调和的关系。几何形体,各种方体、球体、圆柱体、圆锥体,他们之间的搭配都容易找到整体关系,由于都具有统一感和整体性,容易对比与调和。在人类的历史长河中,许多古代著名建筑运用了几何原理,金字塔、太和殿,罗马角斗场,无不折射出几何形体的对比与和谐。设计师的成功地将几何形状从属于基本形,使基本形特征得到强调。
实体与虚空之间的关系也需要遵循和谐之美。实体与虚空的关系是对立统一的,两者之间的相互作用,彼此又独立存在。实体是客观的,它存在于虚空中;实体和虚空很难彼此独立存在。虚空不同的内容和内涵,深刻地影响着人的空间情绪。老子说过,“三十辐共一毂,当其无,有车之用。埏埴以为器,当其无,有器之用。凿户牖以为室,当其无,有室之用。故有之以为利,无之以为用”。
立体造型的色彩关系需要追求和谐。天然与人工材料呈现出不同的色彩关系,给人以各种视觉和触觉的感受,形成调和关系则产生秩序感。立体形态的色彩在不同的光照下构成不同色相、明度和纯度对比,人的色彩感受中伴随着心理活动,出现冷暖、进迟、轻重、厚薄、扩张与收缩、动与静等感受。利用色彩对比可取得和谐的效果,也是进行变化的重要方法。任何对比色相都可以通过改变纯度、明度、面积、比例取得对比与和谐。
五、对称
在立体构成中,任何形体,如果以形体的垂直或水平线为轴,当它的形态呈现为上下、左右或多面均齐就称之为对称。在自然界中有许多对称的现象,例如动物、飞机的双翼、植物的叶子等。人们在观看这类形体时,对称形式美感往往会给人带来感官的满足。对称形体使人有安定感觉。
视线在两边之间来回游动,最终视点落在形体的中间点,获得视觉上的愉快和享受。对称形式的特点是整齐、统一,具有极强的规律性。我国古代建筑和器物无不追求对称之美。
欧洲的历代宫廷建筑、纪念馆等是对称建筑的杰作。建筑物中心轴线两边的形和体量相同,强调对称的中心,安定、庄重感油然而生。形体越复杂越要强调对称性,否则有不安定感。意大利建筑大师帕拉迪奥的圆厅别墅之所以采用对称形式,是为体现庄重之感。简单的形体也要强调视线的对称。柯布西耶的萨伏耶别墅,形体简洁明快,正立面有5根立柱,刚好获得对称的效果。复杂的形体,运用综合方法体现对称性。通过不同形体的组合和连接、并将某些部位形体加以变化和强调可获得丰富的对称效果。
六、平衡
在视觉形式上,不同的色彩、造型和材质等要素在不同的空间位置上将引起不同的重量感受;如能很好的调节到安定的位置,即产生平衡状态。对称平衡是指造型空间的中心点两边或四周的形态具有相同且相等的公约量而形成的安定现象;非对称平衡是指一个形式中的两个相对部分不同,但因量的感觉相似而形成的平衡现象。
七、比例的形式法则
在立体构成中它是指形体部分与部分、局部与整体数量上的数比关系,体现出形态的美感。
自然界的万物中和人造之物自身存在着比例,不同性别的人体比例不同,不同年龄的人体比例不同,这些都可以从西方绘画大师的作品中找到端仪;比例幽雅的工业产品的造型,受大众青睐。简洁明快的比例更容易被接受。具有简单的比例的形态是优美的,经得起历史检验。西方优秀的古典建筑的设计都表现出简洁的比例关系,柯布西耶继承了这个传统,在著名的《模度》一书中,阐述了他的比例观念。
基本比例关系有3种,固有比例、相对比例、整体比例。固有比例:一个形体内在的各种比例:长、宽、高的比例。相对比例:一个和另一个形体之间的比例。整体比例:在整体空间中,组合形体的特征或整体轮廓的比例,应该尽量让每个视角看起来都不是很乏味。从水平和垂直方向观察。要注意3种比例间的关系,使它们之间达到尽可能和谐的状态。
比例和尺寸关系密切。尺度是单位测量的数值概念,规定形体在空间中所占的比例。人们感觉到某物大,这是指在规定的空间中它占去了大部分空间。一个物体的超过规定的体量,会将其他物体的空间挤压,使各个元素在空间中失衡。立体空间构成在整体体量上的大小和各元素的尺度也须要考虑。构成体的体量与材料的运用是有联系的。在体量的规定下,材料规格上的考虑也有着相当的意义。
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2、精益辅料成本辅料主要包括卷烟纸、滤棒、接装纸、盒包装材料、条包装材料、内衬纸、框架纸、烟用胶粘剂、烟用纸箱、拉线、封签纸、透明包装膜等。多点生产的工业企业应采用集团化运作的模式,充分实现资源的共享,不断整合供应商,辅料采购要实行阳光工程,推行公开招标、比质、比价、比服务采购,不断增强采购成本控制能力,降低采购成本。
(二)原料仓储阶段的成本控制
烟叶仓储费用包括杀虫费、水电费、搬运装卸费、设备维护费、库耗、仓库租赁费、运输费等。烟叶醇化存储是卷烟生产的一个重要环节,烟叶醇化一般为2-3年,在烟叶管理方面,应减少烟叶储存和运输中的造碎,降低烟叶霉变率,降低虫害损失,降低人工装卸、搬转中的烟叶造碎,减少烟叶配料过程中的造碎,降低烟叶库耗,控制烟叶降级损失。
(三)产品制造阶段的成本控制
产品制造成本包括:原料成本、主要材料成本、燃料和动力成本、直接生产职工薪酬、制造费用。建立和完善物耗管理体系,持续提升物耗控制能力,实现生产过程精确控制,物耗管理精益求精,物耗使用精打细算,物耗成本稳步下降。
1、精益物料管理对生产环节中的关键指标严格考核如单箱耗烟叶,单箱耗卷烟纸、滤棒、盒包装纸、条包装纸、接装纸、内衬纸等材料消耗,单箱修理费等指标,通过成本控制即时化,提升工厂成本管理与控制水平。
2、精益指标分解分析产品的实际成本,比较实际成本与标准成本的差异,针对差异部分实施持续改进,不断实现成本的降低。具体的基础工作是不断完善目标考核体系,细化指标,责任到位,完善制度,建立健全核算台账,成立责任中心,明确成本管理职责,严格按照责任成本管理的要求,把责任成本分解量化,落实到每一个班组,每一台卷包机组,每一道工序,指标分解到哪里,考核量化就到哪里,真正把每一项责任成本核算工作落到实处。
3、精益节能降耗增强员工节约意识,大力推进节能降耗工作,鼓励员工密切关注车辆油耗和水电汽耗费,使员工对费用支出由“用了算”变为“算着用”,落实成本管理责任。
4、精益流程管理研究降耗的各种途径,运用精益6西格玛管理,加强关键环节的成本控制,通过提高梗丝气流干燥出口水分稳定性,切叶丝机出口水分稳定性,提高产品质量稳定性,降低后道工序烟丝造碎,减少烘后退烟末量,提高叶丝率和梗丝率指标。
(四)产品销售阶段的成本控制
销售费用包括:包括销售人员的办公费、业务招待费、会议费、职工薪酬、折旧费、运输费、装卸费、挑选整理费、包装费、展览费、保管费、检验费、劳务费、差旅费、商品损耗、保险费、租赁费、车杂费、手续费、水电费、修理费、交易手续费、国内宣传营销费用、国际市场营销费用、长期待摊费用摊销、无形资产摊销、其他。
1、严控预算,过程控制在预算范围内,全面推行销售目标责任管理,按照精益管理的原则,将全年销售费用预算指标逐项逐级分解落实,按季度月度推进实施、跟踪落实。
2、规范运作、追求实效建立健全原始记录管理制度,加强宣传物料的实物管理,严格控制宣传物料的检验、入库、保管、领用、出库等环节。按照“钱要用在刀刃上,花了钱要出成效”的原则,使用好监管好促销物资,杜绝铺张浪费、挪作他用;制定合理的销售费用控制标准,激发销售人员的工作积极性,使销售人员形成节约销售费用支出的积极性;建立完善的营销人员业绩考核评价体系,提高企业销售费用的使用效率。
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工业设计带给企业巨大的效益。工业设计在一件产品的价值里占多大成分,不大容易量化,因为它是蕴含在里边的,是一个软价值,它的含量是文化价值,是国家的机制、水平能力的一种体现。国外有些类似的比方,如美国有这样一个说法,当然也不是很精确的:企业里如果投资于技术设备更新带来了效益的话,那工业设计带来的效益是它的5倍。如果投入1000美元,在设备上带来的效益是百分之十的话,那这1000美元投给设计带来的效益将是百分之七八十,至少百分之五六十,因为它附加值高,利润高。英国的撒切尔夫人早在20年前就说过,英国可以没有政府,但不可以没有设计。英国的成功主要是靠它的设计带动的。设计带动企业发展,是知识经济的必经之路,就是要有知识产权和发明,而我们国内很少有发明,大都是模仿和改良,所以下一轮的竞争就尖锐了。而中国现在连设计师的职称都没有,国家的职业划分里美容师、按摩师都有,就设计师没有。
工业设计是属于对现代工业产品、产品结构、产业结构进行规划设计、不断创新的专业。其核心是以"人"为中心,设计创造的成果要能充分适应、满足作为"人"的需求。人类的需求永远不会停留在某一点上,因而工业是设计也是需要"再设计"的专业。
工业设计是科研技术成果转化为产品,形成商品,符合需求,有益环保的核心过程,是技术创新和知识创新的着陆点,是产品、商品、用品、废品相互转化的系统方法。工业设计的本质是"人为事物的科学"。在改革开放前,我国基本上没有形成自己的工业设计能力。其原因一是在很长的历史时期里,我国工业的发展,基本上走的是引进---仿制---批量生产---再引进---再仿制---再批量生产,简单的循环,缺乏自己的再创造。在现代工业产品中,极少属于我国首创。二是在计划经济体制下,产品统购包销,供不应求,是卖方市场,在这样的历史条件下,也不需要工业设计。
近20年来,我国工业设计事业有了很大的进展。20世纪80年代初,大专院校开始设置工业设计专业,现在,我国已有200多所院校开设了这个专业,有的大企业也相继成立了工业设计部门,工业设计已开始在产品造型设计方面初见成效。由于工业设计的推进,导致企业产品造型多样化,但从社会总体看,工业设计在我国尚处于早期发展阶段,还未能像发达国家一样,用极活跃的"生产力"创造出高效益的"产业"。大市场概念的实质不是以"造型"设计为主,而是以"服务"使用者为"本"。
因此,工业设计的真正任务,是对新生活方式的需求进行目标定位、研究分析及由此确定的概念设计。这一主导方向就为接下来的工作找到了很好的出发点。目前"以销定产"的"小市场"机制,迫使企业陷入恶性循环的"一窝蜂"、"价格战"漩涡不能自拔。其主要原因是没有掌握工业设计这个方法论,所以未能在企业产业结构、产品结构调整战略中乃至"品牌"、"质量"概念中,真正将"顾客为中心"的"服务"目标作为企业盈利的根本条件,而只抓"硬件",技术、加工质量、广告、营销和企业形象战略等这些手段。不抓根本市场定位,市场目标差异化战略,即不抓工业设计,企业的技术创新就失去了目标,造成极大的资源浪费,最终,企业的竞争只停留在低层次上。
举个例子说明其中的弊端:发展中国家发展汽车工业有两条道路,一条是韩国道路,通过自主开发,发展民族工业,成为跨国公司的竞争对手;一条以拉美国家为代表,走合资道路,沦为跨国公司的附庸。而我国比韩国早生产汽车十几年,几大汽车集团公司至今基本没有自主开发轿车的能力。与外商合资的汽车企业愈来愈多,世界上著名的跨国公司几乎都到中国来合资了。
最重要的,还是利用我们的技术打响我们自己的品牌,发扬民族工业归根到底还是需要工业设计。在自主品牌时代,设计将成为商业策略的一部分,设计策略将成为企业策略的重要部分。设计也许能够在这一时期创造出新的商业模式。
汽车已不仅是单纯的代步机器,这一观点早已得到印证。上世纪初,福特的T型车曾经横扫全球。坚固、简练、平民化的低价位以及一成不变的黑色,所有这些使福特固执地认为T型车会成为人类交通史上的终极机器。福特显然没有预见到,当汽车变得随处可见以后,人们对它的要求就不会再只是一台简陋的交通工具,而更需要新颖的造型、精致内饰所带来的更高级别的享受。通用汽车的斯隆则敏锐地洞察到了这一趋势,在他的领导之下,通用汽车创立了通用技术中心以及美术色彩组,不断推出迎合消费者更高层次需求的新车型,再辅以精明的销售策略。
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1协议模型
由于ISO/OSI对通信协议模型底三层的网络拓扑、传输介质、MAC方式等都已有明确的定义,因此网络控制系统参照ISO/OSI模型,结合实际控制系统的需要进行了一定的简化。
从信息发送数据到信息接收之间的全部通信延时,称为端到端的通信延时。主要包括下面几个因素:①排队延时:从信息进入排队队列,到此信息获取通信网络所需的时间。②发送延时:从信息的第一个字节开始发送到信息最后一个字节发送结束所需的时间。③传输延时:信息在现场设备间传输所需的时间。在本文中用,,分别表示排队延时,发送延时,传输延时。
一般而言,随不同的MAC子层协议变化较大,各网络控制系统的时间延时也主要表现在MAC子层的排队延时上,而其他的延时时间由网络本身的硬件和软件决定,其值为确定的[1]。因此分析出影响排队延时的因素,通过减小必将有利于提高整个网络控制系统的传输性能。
2数学模型分析
由于信道的传输延时,所以CSMA/CD方式仍然存在冲突的可能。在一次冲突之后,时间被分成离散得时槽,其长度等于最差情况下在以太介质上往返传播所需要的时间。为了达到以太介质所允许的最长路径,时槽的长度被设置为512位时间,即。若tn时刻A节点检测到信道空闲发送数据,见图1,但是要经过一个信道传输延时τ才能被B节点检测到,所以B节点在t1时刻完全可能因为检测不到信道载波而发送数据。这种情况冲突就必然产生了,也就产生了争用期,即排队延时。分析整个冲突过程就可以导出争用期的大小。
图1显示了两种极端的情况。左图是A、B节点同时发送数据,在t1两节点都检测到冲突,同时停止数据发送和各自发送一个周期为Ti的加强干扰信号,(实际中,强化干扰周期,由系统设定)t2时刻各自传送到对方。争用期等于。图中右图是A节点在t4时发送数据,在一个信道传输延时τ后的t5,B节点刚好发送数据,又马上检测到A节点数据的冲突,即时停止数据发送,并且发送一个周期为Ti的加强干扰信号,t6传送到A节点。A节点停止发送数据也发送一个周期为Ti的加强干扰信号。t7传送到B节点,并延续到t8,争用期等于。显然,最大争用期等于,最小争用期为。
3数学模型建立
3.1一次争用期的平均时间
假设各节点数据帧到达过程服从Poisson分布,其到达率用表示。由排队论可知,Poisson分布的数据帧到达时间的间隔服从负指数分布,其概率密度函数为:
(1)
设为最先发生冲突的两个数据帧开始发送的时间差,则在时间间隔内有数据帧到达的概率为:
(2)
Z的分布函数为:
(3)
则Z的平均值(期望)
(4)
则信道的一次争用期T可表示为:
(5)
3.2争用期的平均个数
当节点发送数据不成功时,就出现一个争用期,实际的状况是若干个争用期后跟着一个成功的发送,为了保证系统的稳定性,一般对数据帧发送次数进行一定的限制,当重发次数超过16次后就不再重发,而放弃此数据帧。
假设W为某个节点的数据帧发送的成功概率;网络系统为均匀状态,节点发送的概率均为p,节点个数为N,某个节点的数据帧发送成功概率为:
(6)
当有N个节点时,要使得每个节点成功发送数据帧的概率最大,此时,所以某个节点最大成功发送概率是:
(7)
当时,,实际上,只要有十几个节点,W就接近于0.368这个极限值了。这点从下面表1的具体数值计算中即可看出。
表1N和W的对应值
8163264128256
0.3930.3800.3740.3710.3690.369
当节点发送数据不成功时,就出现一个争用期,所以一个争用期出现的概率为1-W,实际的状况是若干个争用期后跟着一个成功的发送,所以出现n个争用期后跟着一个成功发送的概率U为:
(8)
所以争用期的平均个数
(9)
把代入(9)式可计算得争用期的平均个数
(10)
所以由(5)、(10)两式得争用期的平均时间为:
(11)
定义数据帧的定长为L字节,网络线路的容量为Cmb/s,则发送一帧数据所用的时间
(12)
则网络的吞吐率为
(13)
4仿真与结论
下面以网络线路的容量C为10mb/s的以太网,传输延时是64字节的时槽时间2τ为51.2μS,干扰周期,网络延时的不确定性是由于数据帧的到达率不确定性决定的,不妨假设在某一时刻数据帧的到达率为,用Mathlab对式(7)-(13)进行仿真得如下数据和仿真:
表2网络传送延时、排队延时、吞吐量对应表
此表表明在数据帧长一定的情况下,数据帧越长,传送延时就越大,当数据帧长度超过128B时,传送延时在总延时里占主导地位;从表格的第二行和第三行可以看出,在帧长度一定的情况下,增加网络的带宽,则会大大的降低网络的吞吐量。但现实的许多关于网络硬件的研究工作都要增大带宽,上面的公式和表格数据显示,用这种方式实现的以太网可能并不是适合这些应用的最佳系统。另外可以看出,数据帧越长,网络的吞吐率就越高。
图2帧长与节点数对网络吞吐率的影响
从图2可以看出,网络的吞吐率随着节点数的增加而减小,但当发送数据帧的节点数超过64时,网络的吞吐率几乎处于平稳状态;数据帧越长,网络的吞吐率就越大。
工业以太网对数据的实时性要求较高,从文中数据帧发送延时公式可知欲减少延时,可通过减少数据帧的长度;如果通过减小数据帧的长度来减小网络延时,那么从表2和图2可以看出这将导致系统的吞吐率降低,所以在满足一定的吞吐率的条件下,可尽量减少数据帧长,这对提高网络控制系统的性能具有重大意义。
参考文献
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[5]LEEYS,MOONYS,KWONWH,etal.DelayDependentRobustControlforUncertainSystemswithaState-delay[J].Automatic,2004,42(1):265-272
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1.3评价结果及分析根据表3可知,山东省工业节能减排绩效的优劣顺序依次为(即按最佳投影值大小),2012、2011、2010、2009、2008、2007、2005、2006、2004、2003年。其中“十二五”期间的节能减排效果要明显优于“十一五”期间,十年间,节能减排的水平不断提高,除在2006年出现短暂下降。从表2可以看出,2006年能源消耗较2005年有明显的好转,各项指标都呈上升的趋势,而污染物排放的大部分指标非但没有好转反而进一步下降,这是导致2006年节能减排绩效下降的主要原因。同时,在污染物综合治理方面,工业化学需氧量去除量和工业固体废物处置量的减少也是造成其节能减排绩效明显下降的重要原因。其中,工业化学需氧量排放量、工业氨氮排放量及工业化学去除量是下降幅度最大的三项指标。而化学需氧量和氨氮作为工业废弃物两种主要污染物,其排放量超标是由造纸业、化学原料及化学制品制造业、纺织业及农副产品加工业等易产生废水的行业产值大幅度提升造成的,这四个行业总产值较上年分别提升了20.3%、33.6%、28.7%及20.4%。同时,作为节能减排“十一五”规划的第一年,减排机制不够健全,减排措施不配套及相关部门的重视程度不够等原因也在一定程度上造成了2006年节能减排成效的下降。
根据最佳投影方向,可分析出各评价指标对评价结果的影响程度。在本例中,根据a的值可知,对节能减排绩效影响程度最大的两个指标是工业废水达标量和二氧化硫去除量。总的来说,三项一级指标对山东省工业节能减排绩效影响程度,由大到小依次为,工业污染物综合治理、资源能源消耗、工业污染物的排放。(1)工业污染物综合治理。从表2可以看出,工业污染物综合治理情况除在某些年份出现短暂的下降外,整体是不断上升的。“十二五”期间的污染物处理情况要优于“十一五”和“十五”期间,其中工业三废的处置量由2003年的最低值,逐渐上升在2011年和2012年逐渐达到最大值。主要是由于“十一五”期间,重工业的年均增长率为18.52%,较轻工业的增长速度较快,而重工业大多是资源或能源密集型产业,产生的工业废水、废气和固体废弃物相对较多,从而给污染物的综合治理带来巨大的压力。“十二五”前三年的重工业年均增长率则下降到了12.8%。同时,根据最佳投影向量,这7项指标中对节能减排成效的影响最大的三项指标为工业废水达标量,工业二氧化硫达标量以及工业固体废物处置量,而工业化学需氧量的去除量影响最小。显然,化学需氧量作为废水中的一种污染物,工业废水达标量越高其化学需氧量的去除量也就越大。工业固体废弃物的处置量则呈波动性上升状态。因而,为了提高工业污染物的综合治理情况,应将节能减排的重点放在工业废水、二氧化硫以及固体废弃物的处置上。加大造纸、化工、食品加工等重点企业工艺技术改造和废水治理力度,提高水资源利用率。实施脱硫脱硝工程,加快推动燃煤火电、钢铁、有色金属冶炼等行业的脱硫脱硝。提高工业固体废物的综合利用,积极开发无废、低废的清洁工艺技术。大力发展循环经济,提高二氧化硫重复利用,促进固体废物的减量化、资源化和无害化。(2)工业资源能源消耗。单位GDP能耗能进一步反应经济的发展与能源资源利用效率之间的关系。在剔除了价格因素后,便于不同年份之间的纵向比较。本例中,山东省的能源资源消耗量虽然不断上升,但是其单位能耗却不断下降,能源利用效率也不断提高。除万元GDP能耗和规模以上万元增加值能耗在2005年出现急剧上升外,其他各项指标都呈稳步好转的态势。2005年万元工业增加值能耗水平的上升直接推动了全省万元GDP能耗总体水平的上升。而万元工业增加值能耗上升是由于山东省高耗能工业快速扩张造成的。2005年,电力热力的生产和供应业、化学原料及化学制品制造业等十大高能耗行业能源消费总量占全部规模以上工业能源消费总量的88.2%,同时高耗能行业单位个数比上年增加2265家。根据表3中节能减排最佳投影值,对节能减排影响最大的3个工业资源能源消耗指标为规模以上工业万元增加值能耗、万元GDP能耗和单位GDP用水量。前两项指标从整体上衡量了对煤、石油、电力等能源的消耗情况。因而山东省应将其节能重点放在这三个指标上。抑制高耗能、高排放产业过快增长,加快淘汰落后产能工作,建设以节能服务公司、能效服务网络和第三方节能审核机构为一体的节能服务体系。提高工业生产用水系统的利用效率及重复利用率,实行清洁生产战略,控制耗水量,通过提高水费,促使工业企业在经济杠杆的作用下,积极有效的节约用水。(3)工业污染物排放。从表2中可得,工业污染物的排放量总体上呈下降趋势,除工业废水排放量和工业固体废弃物产生量呈现不断上升趋势外。前者主要是由于废水排放量前4的行业造纸及纸制品业,化学原料及化学制品制造业,纺织业及农副食品加工业规模不断扩大造成的。后者则是由电力行业以及采矿、冶炼行业扩张造成的。工业二氧化硫排放量的波动性则比较大,“十二五”期间其排放量呈现出反向变动的趋势,其中电力、热力的生产和供应业排放量最大,2011年和2012年分别占到了工业总排放量的52.2%、52%。煤炭的大量使用是造成二氧化硫污染严重的主要原因。同样根据节能减排最佳投影向量,工业污染物排放的7个指标对山东省工业节能减排成效影响比较大的3个指标为工业固体废弃物排放量、工业氨氮排放量及工业烟(粉)尘排放量。为了降低全省工业污染物的排放水平,应该加强对重点行业的节能减排。氨氮作为现阶段水质的主要污染因子,山东省需要完善氨氮的排放标准,推进工业废水处理设施建设和升级改造,大幅度强化氨氮削减作用,以重点行业为主,加大工业结构调整力度,加强工业污染治理。在火电、有色金属冶炼、建材等行业实施烟(粉)尘深度治理,努力减少颗粒物排放量。在安全生产的前提下,推进德州世纪威能风电设备项目,青岛宜德海浪能发电项目等节能项目的建设,积极发展风能、太阳能、水能等清洁能源。此外,实施资源综合利用,提高固体废弃物的综合利用率。
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1.2双子表面活性剂
双子表面活性剂具有双亲水基双亲油基结构,与传统的表面活性剂相比,双子表面活性剂具有很高的表面活性,其水溶液具有特殊的相行为和流变性,而且其形成的分子有序组合体具有一些特殊的性质和功能[16]。双子表面活性剂有很高的表面活性和很好的渗透性。在皮革浸水时,少量双子表面活性剂的加入便可加快渗透,缩短浸水时间。在鞣制过程中使用双子表面活性剂更有利于鞣剂的渗透,以达到加速鞣剂渗透和鞣制均匀、提高结合量、使成革丰满的目的[17]。双子表面活性剂有优良的乳化能力、渗透能力与复配能力,将其与油脂复配,可表现出比普通表面活性剂更优良的配伍性能。张辉等[18]制备的聚马来酸酐脂肪醇单酯钠盐双子表面活性剂应用于皮革加脂,加脂后坯革有良好的柔软度。马建中等[19]利用菜籽油制备出一种不对称双子型加脂剂,具有乳化能力强、渗透性好、与皮革结合力强、加脂后坯革柔软和丰满等特点;在皮革涂饰液中加入少量的双子表面活性剂,可以更好地提高涂饰剂中着色剂、成膜剂的分散度,改善涂饰剂的润湿性、稳定性和可操作性[17]。双子表面活性剂具有高渗透性和分散性,在染色时加入少量的双子表面活性剂,染色效果能显著提高。高渗透性使其能与皮革纤维快速结合,减缓染料与皮革纤维的结合,起到缓染的作用。贾丽霞等[20]合成的双十二烷基双硫酸酯钠盐双子表面活性剂与普通结构的表面活性剂有一定的协同增效作用,可以改善常用酸性染料的溶解性和对毛的匀染性。双子表面活性剂由于其独特的结构、优良的表面活性和良好的生物降解性引起制革工作者的关注。由于双子表面活性剂价格较高,其在皮革工业中的应用还不广泛,但加强双子表面活性剂在制革中的研究对皮革工业的发展有重大的意义。
1.3高分子表面活性剂
一般来说相对分子质量在2000以上具有表面活性的物质都属于高分子表面活性剂。高分子表面活性剂同时具有高分子物质和表面活性剂的优异性能,避免了低分子表面活性剂复配使用时可能产生的不良效果,且具有简单低分子表面活性剂难以达到的优点,如良好的分散力、凝聚力、稳泡性、成膜性与粘附性等,通常用作乳化剂、分散剂、增稠剂、柔软剂等[5,21]。制革中使用的羧酸盐型高分子复鞣剂是一种高分子表面活性剂,其分(离)子含有大量的羧酸基团,进入皮革后羧基可以与铬鞣剂进行配位结合,增加皮革与铬的多点结合,达到良好的复鞣作用[22]。彭必雨等[23]利用高分子表面活性剂的复鞣和乳化性成功制备出了铬鞣革复鞣加脂剂,应用于加脂后,其材料吸收率与坯革增厚率高,坯革柔软、细致、油润感强,且有一定防水性;用于铬鞣中,有助于铬的吸收,不降低收缩温度,使铬鞣革更加柔软。马建中等[24]对淀粉进行改性制得的改性淀粉复鞣剂DF-Ⅱ是一类淀粉基高分子表面活性剂,其具有良好的填充性,用于复鞣后坯革柔软、丰满、有弹性。高分子表面活性剂较好的分散性能以及较大的相对分子质量,若被用于皮革染色将会达到很好的匀染和助染效果,良好的分散能力能使染料分散均匀,减缓染料与皮革纤维的结合,从而起到缓染的作用[25]。高分子表面活性剂应用于涂饰工序,主要用于涂饰剂的制备,如以高分子表面活性剂马来酸丁二烯共聚物为乳化剂制备的乙烯基聚合物的水乳液作为涂饰剂,具有光泽好、防水、表面光洁等特点。鲍艳等[26]研制的聚丙烯酸酯/纳米TiO2复合皮革涂饰剂具有粘着力良好、涂膜平整、机械性能强等特点。胡静等[27]合成了具有表面活性的碱溶性聚丙烯酸丁酯-co-聚丙烯酸聚合物,将该聚合物用于丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯的乳液聚合,得到了新型丙烯酸酯皮革涂饰剂,透气性和抗水性显著提升。此外,各种离子型聚丙烯酰胺及淀粉接枝聚丙烯酰胺等高分子表面活性剂用于处理皮革污水具有良好的效果[22]。由于高分子表面活性剂物理化学性质较为复杂,研究者对其性能与特点的了解还有所欠缺,故在皮革工业中的应用还有所局限。不过,高分子表面活性剂具有高的相对分子质量和良好的表面活性,可在制备皮革化学品中产生良好的效果;制革工作者加强对高分子表面活性剂物理化学性质的研究将会大大促进皮革行业的发展。
1.4反应型表面活性剂
反应型表面活性剂是指带有反应基团的表面活性剂,它能与所吸附的基体发生化学反应而永久地键合到基体表面,从而对基体发挥表面活性作用,并成为基体的一部分[28-30]。采用反应型表面活性剂全部或部分代替传统表面活性剂后,产品的稳定性能会得到很大的改善或可制得新的产品。反应型表面活性剂在皮革工业中主要用于皮革涂饰剂的制备,可显著改善涂层的稳定性,提高乳胶膜的耐水、耐化学和力学等性能。如丙烯酸酯微乳液所形成的涂膜具有类似于玻璃的极好的透明性,但存在耐水性差等缺点,引入一定的反应型乳化剂可提高乳液的涂膜耐水性[31]。王学川等[32]利用马来酸酐十二醇单酯钾盐反应型乳化剂,制备出的皮革柔软增强剂可明显增强皮革柔软性。尹力力等[33]采用端羟烷基改性聚硅氧烷作反应型乳化剂,合成了高牢度水性聚氨酯树脂皮革涂饰剂DPU-01,在皮革上成膜具有优异的固色能力和高牢度,是一种绿色环保的皮革涂饰剂。马建中等[34]采用反应型乳化剂烯丙氧基壬基酚丙醇聚氧乙烯醚硫酸铵为乳化剂,制备的聚丙烯酸酯/蒙脱土复合皮革涂饰剂可显著改善皮革的断裂伸长率及抗张强度。周建华等[35]采用反应型乳化剂合成了纳米SiO2/有机硅改性聚丙烯酸酯无皂乳液,具有很好的耐化学稳定性和紫外光吸收特性。反应型表面活性剂的出现在一定程度上开辟了表面活性剂合成与应用的新领域。目前国内对于反应型表面活性剂的系统研究还较少,在皮革工业中的应用更是不足。结合皮革行业与反应型表面活性剂的特点,该类表面活性剂在皮革行业中具有良好的应用前景,应加强其应用于其他皮革化学品如润湿剂、脱脂剂、鞣剂和加脂剂等方面的研究。
1.5元素表面活性剂
元素表面活性剂主要是指含氟、硅、硼和磷的表面活性剂。应用于皮革工业中的主要是含氟和硅的表面活性剂。1.5.1含氟表面活性剂含氟表面活性剂与普通表面活性剂相比,具有高表面活性、高耐热稳定性和高化学惰性[36],在制革中主要用作防油污整理剂。其应用于皮革涂饰中能在皮革表面形成一层憎水、憎油、防污的氟化表面层,从而使处理后的皮革在具有防水防油性能的同时,皮革的天然质地保持不变,仍具有良好的透气性及柔软的手感等。郭肖霞等[37]利用研制的氟丙烯酸酯皮革防水剂对皮革进行整理后,坯革具有良好的防水、防油和耐洗性,较好地保持了皮革的柔软性。王泽马等[38]合成了含氟氨基甲酸酯防水防油剂,喷涂于绒面服装革,可使其防油性极佳。此外,氟表面活性剂在制革中还可以用于复鞣染色、涂饰、废水处理等方面[39]。Sawada等[40]在CO2超临界流体中发现含氟表面活性剂对水溶性染料的增溶效果明显。1.5.2有机硅表面活性剂有机硅表面活性剂具有良好的耐热性、耐寒性、抗紫外性和透气性,表面张力低[41-42]。以有机硅表面活性剂制备的皮革加脂剂具有性、强乳化性和良好的防水效果,尤其是其低毒性和良好的生物降解性使其越来越受到制革厂家的青睐。王学川等[43]研制的有机硅琥珀酸酯加脂剂加脂后坯革柔软丰满、手感舒适,适合用于高档革的加脂。李建光等[44]研制的有机硅接枝型皮革加脂剂具有良好的防水性能。以有机硅表面活性剂制备的皮革涂饰剂,其特殊的化学结构使其兼具有机物和无机物的特性,因而具有良好的耐高低温性,表面张力低,憎水防潮性好,化学惰性和生理惰性较强。蔡福泉等[45]利用有机硅表面活性剂聚硅氧烷研制的新型有机硅水性聚氨酯皮革涂饰剂耐水和耐热性好,涂层耐磨、耐干、湿擦牢度好,能满足服装革、沙发革等高档皮革涂饰要求。高富堂等[46]利用羟基硅油改性丙烯酸树脂制备硅丙树脂,经皮革喷涂试验证明涂层的滑爽性、耐水性及耐干湿擦性能都得到了较大的改善。马建中课题组[47]以γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷水解形成有机硅表面活性剂,制备了有机硅/丙烯酸酯共改性酪素皮革涂饰剂,应用于皮革后成膜力学性能都显著提高,综合性能优良。以有机硅表面活性剂制备的皮革手感剂可有效地改善手感,提高柔软性,整饰后干燥速度快,干燥后不易变硬、变脆,皮革的表面对水、化学药品都有良好的稳定性,不易变形,且有助于减小皮革的部位差。周建华等[48]以八甲基环四硅氧烷为乳化剂制备了氨基聚硅氧烷柔软剂,经其处理后的坯革柔软、丰满,有良好的疏水性和机械性能。此外有机硅表面活性剂还可用作皮革防水剂[49]。含氟、含硅等特种表面活性剂由于其特殊的性能与环保特性,引起了人们广泛的关注。随着皮革工业向着高性能皮革和绿色皮革方向的发展,含氟、含硅等特种表面活性剂在此领域的应用将更加广泛。
2新型表面活性剂在皮革工业中的应用展望
2.1绿色化和功能化
现代工业的迅速发展,大量使用表面活性剂给生态环境带来一定的危险性。近年来,随着人们环保意识的不断提高,为保护人类的生存环境,实现可持续发展的目标,研究和开发一批性能温和、安全、高效、易生物降解的绿色新型表面活性剂无疑是表面活性剂行业的发展方向。皮革工业是一个有污染的产业,其绿色化、环保化也势在必行,开发新型绿色表面活性剂和制备绿色皮革化学品将是创造绿色制革的必由之路。要达到表面活性剂在皮革中的绿色化应用就需要加强对表面活性剂及使用方法的选择,使之向着绿色化、功能化及环保的方向发展。开发以天然可再生资源为原料的皮革用绿色表面活性剂,如以油脂、淀粉、糖类等原料生产新型表面活性剂,可有效降低生产成本,减少对环境的污染,具有良好的生物降解性。APG,MES等在皮革中的成功应用提供了良好的范例。随着皮革工业的不断快速发展,加快皮革生产速度,减少生产工序无疑成为皮革工业发展的方向之一,新型表面活性剂的多功能化是加快皮革生产速度,提高皮革质量的有效途径。开发具有高性能的新型表面活性剂可有效促进皮化材料的渗透与结合,从而大大缩短皮革生产时间。如猪皮内富含大量油脂,脱脂工序将耗费大量时间,开发具有高渗透、高去污能力的新型表面活性剂用于脱脂工序将有效提高油脂的去除速度,缩短脱脂时间。此外,反应型表面活性剂在具有高表面活性的同时可以与皮革纤维结合,具有一定的鞣制、加脂作用。
2.2开发皮革专用新型表面活性剂
目前,制革用表面活性剂大多是通用品种,皮革专用新型表面活性剂的发展较为缓慢。随着人们生活水平的提高,对皮革的性能要求也越来越高,传统皮革用表面活性剂已不能满足人们的要求。皮革生产过程中工序多,环境条件复杂,化学品的渗透与结合的问题贯穿始终;只有针对皮革生产的每一步工序,开发皮革专用新型表面活性剂,才能赋予皮革更优良的性能并满足特殊要求。对于不同用途的皮革而言,其性能也有特殊的要求,如汽车坐垫革要求具有低雾化值,军用革要求具有良好的强度,飞机及高层建筑内饰用革要求具有良好的阻燃性等。针对不同的皮革用途,开发新型皮革专用表面活性剂,可有效地提高皮革品质。增强各个领域的合作交流也是开发皮革专用新型表面活性剂的重要途径,皮革行业相对于洗涤、石油、化工等行业使用的表面活性剂较少,仅仅在皮革用表面活性剂基础上进行研发皮革专用新型表面活性剂是远远不够的,需要根据皮革行业本身的特点与皮革所需性能,将其他领域使用的新型表面活性剂移入到皮革行业中加以改性必将极大地促进新型表面活性剂在皮革工业中的应用。
2.3加强新型表面活性剂复配技术
新型表面活性剂虽然已经取得了长足的发展,但其种类与应用相对于传统表面活性剂而言依然较少。为了增加新型表面活性剂的应用与性能,加强新型表面活性剂与普通表面活性剂的复配技术是一条有效的途径。如APG与脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)复配用于皮革浸水,可有效提高浸水速度,还具有一定的杀菌作用;有机硅表面活性剂与传统表面活性剂复配用作皮革手感剂,可赋予皮革良好的爽滑感与柔软性。此外,还可根据新型表面活性剂的特殊结构,设计将其与其他化学品进行复配,有助于开发出新的高性能皮革化学品,促进皮革工业的发展。
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1产品可制造性
设计阶段就考虑产品的可制造性,即面向制造的设计(DFM),是并行工程的重要部分,其关键在于产品设计时就考虑到产品的可制造性;目的是设计产品易于制造和装配,在保证满足设计要求和功能前提下,降低产品成本,缩短产品开发周期。
很多DFM系统是基于零件的可制造性研究,其重点是考虑减少材料费用和制造费用,即考虑产品本身的可制造性。注塑产品DFM重视产品的结构对制造费用的影响,通过DFA(面向装配的设计)来简化产品结构,从而大幅度降低产品制造费用、装配费用,同时缩短产品制造,装配的周期,注塑产品DFM效果比单一零件DFM更显著、内容更为丰富和全面。所以,可制造性是对现实的制造工艺条件,满足用户要求的产品设计对制造资源的一种优化,产品可制造性主要涉及制造成本、时间、加工工艺性、装配工艺性等,而且各种因素对可制造性影响程度不同,所以注塑产品可制造性囊括模具设计、制造和装配,产品生产等全过程的所有因素。
2可制造性设计方法与实践
国内工业设计师普遍缺乏制造知识背景,很难理解注塑产品的功能和市场定位,设计产品尽管具有艺术创意,但从制造方面来看,可靠性不高甚至无法制造。国外工业设计起步早,水平非常高,其设计的可靠实现是以发达的制造水平为基础。参考国外的可靠设计方法,合理搭配设计和制造工艺,强化设计管理,突破以往单一设计理念,突出工程技术和管理特性,为注塑产品的工业设计提出一种行之有效的设计方法。
2.1可制造性设计方法
可靠设计方法是通过设计管理,从技术、工程、市场、管理和艺术等方面综合实施的设计过程,将材料选择、产品设计、模具设计、工艺选择结合成有机的整体,进行充分的信息沟通,信息共享,使设计工作在最短周期内、以最小成本获得设计目标的收敛和优化。通过图1所示的设计方法实施量化设计管理,该方法符合现代企业TQCS(交货期、质量、成本和服务)的竞争战略。
2.2可制造性设计实践
图2所示为电线缆扣,该产品是传统金属卡扣的替代品,其复合特性决定了产品定义是由技术特性的工程概念转化为以人为本的概念,构成了设计师、工程师、管理层和用户群体共同理解的基础。同时,产品定义的特性决定了市场定位,提供了生产管理决策,使设计从模糊需求转化为可测需求。
该产品的功能易用性复合了人性化使用设计特性,满足了表面接触、习惯因素和时尚元素;另外,产品的颜色、形体、表面等设计都是建立在用户体念的基础上,复合了工业设计的外形设计方法;材料选择热塑性塑料,不仅满足了产品的弹性要求,还确保回收再生的可靠,复合绿色设计与制造要求。
电线缆扣的孔、铰链、筋、圆角等结构的设计复合了产品结构设计、安全设计要求,便于安装、受力均匀,还满足产品的便利、安全标准的特殊要求。筋的设计为减少底部的应力,确保制造的可行性必须设计底部圆角,如图3(a)为圆角过小的分析结果,图3(b)为可靠结构。
3基于实例的可制造性评价体系
注塑产品工业设计的可制造性评价是对可靠性设计方法的评价,同时是对产品DFM技术的鉴定,所以具有非常重要的意义。
3.1评价指标
产品可制造性评价指标分为两种:技术指标、经济指标。可制造性评价体系如图4所示。
(1)技术指标技术评价主要是评价设计方案满足设计要求和技术性能要求的程度,包括可加工性和可装配性等。
(2)经济指标经济评价主要围绕产品设计方案的经济效益进行评价,包括方案的成本和周期等。可制造性中所包括的成本有物化劳动成本、活化劳动成本、利润、税金。周期是指产品整个开发周期的时间,但可制造性所包括的时间主要有:准备时间、加工时间、装配时间、调试时间等。
3.2基于实例的评价过程
基于实例推理的求解过程如图5所示,设计信息输入评价系统与从实例库中检索出实例信息进行比较,得到的权值大于设定的临界值判定为完全相似,否则为不完全相似或完全不相似。其中完全相似的情况极少发生;不完全相似与完全不相似也是根据实际情况给出一个临界相似度值,即相似度的下限值。不完全相似的信息经过修改,储存至实例库,使实例库具有学习和改进性;完全不相似的信息则判定为可制造性差,返回重新设计,以提高制造的可行性。
4结束语
面向注塑产品可制造性的进行深入研究,提出基于制造知识通过设计管理的方法,对产品可靠性进行模糊综合评价,在产品设计过程的早期就考虑制造因素,减少设计的反复,从而缩短产品开发时间,降低产品成本,提高产品质量。同时,设计了可制造性的评价体系,通过创建实例库,将设计信息与实例进行比较评价其技术性和经济性,确保注塑产品的模具设计、制造和装配,以及产品生产的可行性。
参考文献
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2管径
当输送流体量一定时,管径选择的大小直接影响着经济合理性。管径小,介质流速高,管路压力降会相应增大,空压机的运行费用就会增加;管径大,空压机运行费用就会减少,但是管路初期投资费用就会增加。因此,为达到合理经济,设计者必须选择合理的管径。管路沿程压降是管径考虑的最重要因素,确定方法就是根据管路流量及允许压降来确定管径,也可以根据管径和管路流量来验算压降是否符合设计要求。确定管径时应根据工艺设备运行时可能出现的最大流量和允许的最大压降双重因素来计算。工程上管径一般可根据经济流速来确定,低压压缩空气输气干管一般经济流速取8m/s~12m/s。当与空压站距离近时,设计流速可以适当放大。当距离空压站远时相反,可以适当减小流速,增加管径。表2为国际上使用的压缩空气流速,表3为国内推荐的压缩空气流速,可供设计者参考。
3坡度与放水
压缩空气管道初期投入运行过程中,或是空压站气体处理不彻底,或是航空工厂非连续运行时外界含湿量大的空气侵入管网都会造成管道内积水,压缩空气管道中的积水如果不排除,一方面会加快管道的腐蚀,减少管道的使用寿命,更重要的是会降低压缩空气的品质,影响工艺设备的使用安全,造成产品的不合格。为了不影响末端设备的安全使用,及时恰当的放水很有必要。《压缩空气站设计规范》明确规定“设有坡度的管道其坡度不宜小于0.002”。在航空工业工程设计中,一般设计时管道都有坡度,但在很多情况下,往往留给管道敷设的空间很有限,很多情况下需要和别的专业管道共支架敷设。这时如果设计时只考虑有坡度时的放水,而没考虑现场施工的难度,结果就是现场很多情况都没按图施工,没达到设计需要的坡度,这也为以后气体品质埋下隐患。鉴于此,如果经压缩空气站处理的压缩空气压力露点温度比周围环境温度低,在沿程管道中不会有水分析出,对以上共支架压缩空气管道,宜采用无坡度安装方式。但在具体设计时,为了增加吹扫效果,以及避免平时运行时可能侵入的水分,还需考虑如下两个因素:1)压缩空气沿程适当设置一些放水管,放水管上应设集水器;2)当管道为环状布置时[3],为提升管道吹扫效果应采用三通弯头等。这是因为当管路采用环状布置时,如果用普通弯头,会存在水压试验放水后吹扫不彻底、效果差的问题。
4布置方式
压缩空气管网压力高,泄露点多,泄漏量大,合理的布置方式直接决定着节能减耗,下面介绍布置过程应注意的主要几个地方:1)厂房内压缩空气管道布置形式一般为树形和环状形,考虑到厂房后期可能增加生产线,此时可能会造成某一支路气量不足,建议尽量采用环状形布置,方便以后改扩建。2)压缩空气干管应当避免出现锐角拐弯,压缩空气支管与干管应采用“鹅颈”形连接方式,避免主管路中冷凝物直接进入支管路中。在分支管路末端低处设排污口,方便管路中污物排放。3)为了降低局部阻力,尽量选择局部阻力系数小的管路附件和阀门[4],常开的阀门尽量选择闸阀等局部阻力小的阀门,弯头尽量选择弯曲半径大的机制弯头。4)如果厂房面积很大,管路很长,阀门弯头多,尤其又是三班制企业,在中班和深夜时,用户用气量大大减少,管网压降也相应变小,如果采用树枝状风管,不仅压降大,而且漏泄量也大。此时可以改为辐射状管网,在空压站内设置分气缸,这样就可以根据用户生产工艺的需求,调节供气压力和流量,既避免了非用气车间的漏泄,又可方便调节空压机的运行工况。