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目前,機械制造企業沒有意識到內部控制對企業的重要性,即使有的企業對內部控制采取了一定的措施,還成立了很多與內部控制有關的機構,同時也在不斷的完善企業內部控制的管理制度,但企業內部的工作人員并沒有在思想上對內部控制形成高度的重視,內部控制沒有滲透到機械制造企業的所有工作人員的思想意識中去,這就使得企業對于內部控制的管理不能落實到實際的工作中去,企業制定的制度都只是一種形式,內部控制建設讓位于業務發展。除此此外,在機械制造企業的內部控制管理之中,有很多的企業的管理結構并不十分完善,工作人員的職業素質也都偏低,這些都給機械制造企業在加強內部控制管理上造成了很大的阻礙,也就是說側重有形資產的管理控制,忽視對人員素質、信息等無形資源的控制。
(二)機械制造企業的管理者不重視控制風險,不能落實風險應對的措施
一般的機械制造企業并沒有把控制風險放在日常的管理工作中,沒有把對風險的控制看做一項基本的職能工作來看待,這就使得企業的風險識別能力很低,企業不能很好的預防風險,也沒有備用的風險保險方案,一旦企業風險發生,整個企業輕者承擔經濟損失,重者可能面臨業務的全面癱瘓。所以說,企業這種對風險意識不重視的心態是必須要改正的,不能把有效的規避風險和進行風險控制放在企業擴大了經營業績以后,風險是隨時夠可能發生的,對于風險的防范必須貫穿于企業的整個發展過程。
(三)機械制造企業在內部的信息溝通方面存在很多的問題
機械制造企業對于信息化管理一般都是指管理企業中的財務信息,企業內部沒有建立健全的信息管理系統,這就使得企業中的各部門之間溝通經常出現問題,有的部門甚至互相敵對,跟別說溝通了,這就降低了各個部門工作效率,有時候甚至給企業帶來經濟損失,對企業的長遠發展十分不利。
(四)機械制造企業內部組織機構不合理
首先,機械制造企業內部的組織架構不合理,崗位責任不明確,一旦企業的某個環節出現問題,找不到針對這件事情的責任人,企業員工互相推脫責任;各個部門之間經常因為責任問題出現各種沖突,企業的管理者屢屢充當部門沖突時的的裁判員和調節者。其次,企業各個部門之間缺乏相互的監督制約,企業組織機構的協調機能得不到發揮,只是靠某個有特殊地位的人或權威來協調,其協調的力度再大,也很難每件事都管理到位。再次,機械制造企業各崗位人員配備不足,一些互不相容的崗位讓一個人來做,這就給一些不法分子提供了機會,企業監管部門也根本無從查起。
(五)機械制造企業的內部控制中審計和監督的職能性不強
企業進行內部的審計和監督主要是為了保證內部控制管理工作能夠合理、合法的進行,對內部控制進行審計與監督也有利于對內控管理的有效性進行評價,從另一個方面講,這種監督也能在一定程度上防范企業內部控制中出現一些不合規的現象。但是,目前很多的企業并沒有讓審計與監督的職能得到充分的發揮,企業雖然對于審計與監督的職能設定了專門的人員,但是這些人員在執行內部控制的審計和監督職能時,只是在做表面功夫,他們在思想里根本就沒有意識到自身工作對于企業發展的重要性,另一方面,這些審計和監督人員受企業管理者的直接領導,因此他們不敢監管企業管理層,這就讓企業的內部控制制度形同虛設,根本就發揮不出其自身作用。
二、不斷的完善機械制造企業中對于內部控制的管理
(一)優化機械制造企業的內控環境
企業想要加強對內部控制的管理,很好的保證企業能夠順利的執行內部控制管理工作,就必須要不斷的優化內部控制的環境,只有這樣,才能給企業內部控制工作的有效實施提供基礎性的環境。第一步,機械制造企業要從優化企業管理文化入手,加強對內部控制的宣傳,讓企業里的每個員工都有內部控制管理的意識,達到全民參與的程度,這樣才能推動內部控制管理的全方位的實施和有效的完成。第二步,企業必須要加強對人力資源進行管理,對職工進行專業化的培訓,提升企業工作人員的職業素質,為內部控制工作提供專業的合格人才。第三步,機械制造企業要結合自身的實際情況,優化企業組織結構,提高企業內部控制的成效以及經營效率。第四步,企業要全面整合企業內部的管理制度,特別是要按照內部控制的流程標準來設置管理制度系統。
(二)機械制造企業要建立健全風險的預警體系
機械制造企業要樹立正確的風險意識,對企業風險建立有效的風險管理體系。企業的大多數風險是暴露在業務流程中的,通過業務流程梳理與改造可以解決,這時的風險管理解決方案則落實到內部控制上。正確的識別風險、評估風險,然后分析風險發生的具體原因,做出正確的風險報告,企業通過風險報告制訂并執行有效的風險應對措施,把風險給企業帶來的損失降到最低。企業制定有針對性的內控制度,梳理企業中比較重要的業務流程,明確各個流程中的關鍵控制點,然后根據這些控制點來制定內控措施。
(三)建立有效的信息溝通體系
有效的信息溝通能夠讓機械制造企業在經營的過程中及時的掌握企業的經營狀況與外界的環境變化情況,能夠有效的避免企業因為內部與外部的信息不對稱給企業帶來的影響,它對企業的內部控制制度能夠快速實施也是十分有利的,同時它還能夠提高企業的控制效率。想要建立一個健全完善的內部信息溝通體系,企業必須要全方位的構建溝通渠道,不僅是上級和下級進行溝通,還要有相同級別的人員之間的溝通,還要有最高級領導與最底層員工的溝通,各個部門與外界供應商和銷售商的溝通。只有這樣,企業才能夠及時的掌握企業的各個方面的最新信息,才能快速的針對具體問題,做出有效的解決發案。
(四)優化機械制造企業的內部組織結構
機械制造企業在設置企業內部的組織結構時,一定要結合自身的實際情況,制定明確的崗位責任,企業中的任何環節出現問題,直接責任到人,企業制度都規定好了的處理方案,有責任的部門就算想推脫責任也都無話可說,這樣也不會造成各個部門之間的沖突。與此同時,機械制造企業還要加強對各個部門之間的監督機制的建設,讓企業各個部門之間互相督促,不能僅僅依靠某個有特殊地位的人或權威來協調。企業在設置崗位時,要注意那些互不相容的崗位必須由不同的人負責,不能為了節省開支,精簡人員,把那些互不相容的崗位由同一個人負責,這不但造成了企業的組織結構不科學,也很有可能給企業造成經濟損失。
(五)強化對企業內部控制的監督管理
所謂機械制造就是機械產品,宏觀上包括各種動力機械設備的制造(如農業機械、紡織機床、運輸機械等等),微觀上是指從原料的加工處理、檢測、包裝以及運輸的整個過程。機械制造業的發展水平是衡量國家工業化發展程度的標志之一,為國民經濟提供了技術動力支持。目前我國機械制造企業的生產實力、發展規模等等都處于世界先進行列,但是我國的機械產品技術含量較低、質量不符合國際標準,大部分高精度機床的性能還不能滿足要求,產品的技術水平和質量保證都遠遠落后于世界標準,技術管理落后、工藝落后,研制出來的產品不能滿足客戶的需求,更不能迅速轉變成商品,嚴重制約了我國機械產品的發展。現階段,美國數控技術在機械制造企業實現了“三個三”模式,即三個星期的設計周期,三個星期的試制周期,三年的無故障運行。而我國數控技術在機械制造企業的應用與美國相差甚遠,機械產品質量更是不可同日而語。我國機械產業對國外技術的依賴較大,大部分機械產品的關鍵部件來自于國外,所以逐漸形成了“崇洋”的觀念,不論什么東西,只要打上國外的標簽,就能有市場。為了提升我國機械產品的競爭力,機械工業部門提出了“加強工藝管理、嚴格工藝紀律,提升工藝水平,全面推行質量管理”作為工藝工作的指導方針。在國民經濟的發展過程中,機械制造行業起著舉足輕重的作用,提升機械產品的技術含量,減少對國外技術的依賴,對提升我國在國際競爭中的地位有不容忽視的作用。總之,數控技術在機械制造的應用,給制造行業帶來了巨大的變革,同時也帶來了機遇與挑戰,所以我們應不斷提升數控技術,更好的應用到機械制造行業中,提高競國際爭力。
2數控技術的特點
數控技術(NumericalControl),即采用電腦程序控制機器的方法,按工作人員事先編好的程式對機械零件進行加工的過程,簡單地說就是用數字化信號對設備運行過程等進行控制的一種先進的自動化技術,是典型的機械與電子計算機相結合的機電一體化科技。從誕生之初到現在,經歷了電子數控技術、晶體管數控技術、中小規模IC數控技術、小型計算機數控技術以及微處理器數控技術五個階段。數控技術在我國開發應用是從1958年開始,改革開放之后,數控技術在機械制造行業的應用才逐漸步入正軌,主要模式是引進國外的先進數控技術,通過消化吸收后,投入生產,總的來說,我國數控技術在制造行業的應用有了質的飛躍,許多機械制造企業從傳統產品轉變為數控化產品,促進了經濟的發展。現階段,由于數控技術是一種采用計算機數字實現數字程序控制的技術,所以數控技術也可以成為計算機數控技術。電子計算機數控技術采用軟件模塊化的體系結構,使輸入數據的存儲、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機能得以實現,使計算機按事先存儲的控制程序來執行對設備的控制功能,顯示了數控技術優良的性能,具有較高的性價比(。圖一為完整的數控工作示意圖)總的來說,數控技術的進步與發展與計算機的發展息息相關,在數控技術的發展過程中起著基礎性作用,當然數控技術的發展也離不開各種輔助技術的進步,比如說傳感檢測技術、光電技術、機械制造術以及通訊技術等。數控技術是實現機械制造自動化過程的基礎,是現今集成制造系統的重要組成部分,在美國、日本和德國等發達國家,將數控技術應用到機床改造與生產線量產上,境地了機械制造企業的生產成本,并有效地將機械設備的功能、效率以及產品質量提升到新的高度,使傳統的機械制造業發生了極其深刻的變化。
3數控技術在機械制造中的具體應用
隨著信息技術、網絡技術以及自動化技術的不斷發展,數控技術與機械制造行業的結合越來越有效,通過計算機操作平臺可以全面掌控生產產品的各項指標與基本參數,并為新產品的研發與現有產品的性能完善提供技術支持,數控技術與機械制造行業的融合,拓寬了機械制造業的范圍,帶動了經濟發展。數控技術的應用范圍也較為廣泛,以下為數控技術在機械制造行業的具體應用:
3.1數控技術在煤礦機械中的應用
我國國土面積較大,各種資源比較豐富,煤炭資源更是儲量大,在我國的能源系統中占據重要地位,所以如何有效開發利用煤炭資源是我國煤機企業的主要任務。企業設備自動化程度是工業化水平的象征,在市場競爭較為激烈的大環境下,煤機企業不斷提升勞動效率、降低生產成本才能處于不敗之地,長久發展。根據煤礦企業的生產環境以及自身特點,不適合使用大型的機床設備,更不適合投入大量的資金購置設備,所以煤炭企業可以利用現有型號的加工機床,改裝成加工精度等級較高,性能較好的設備,有效地開采、加工煤礦資源。當然煤機企業充分利用現有機床產品等設備資源,并不斷改造提升機床的易操作性,提升其功能和精度,不斷滿足較高生產環境的設備要求,提升生產效率,最終實現投入少、效率高、設備應用率高的目的,不斷促進煤炭企業的發展。
3.2數控技術在汽車工業中的應用
近年來,汽車行業的發展可以說是較為迅猛的,汽車制造、零部件加工等等都隨之發展,數控技術的出現,對汽車制造業來說,是一項福利,加快了復雜零部件的制造,減少了人力,提升了效率。現階段,汽車行業對零部件和車身的要求逐漸提高,為了滿足生產需求以及市場需要,各種機械設備也不斷朝著精密化、自動化的方向發展。例如激光數控檢測技術的應用,激光檢測技術具有精度高、適用性強、可靠性高等優點,比如,激光檢測技術可以應用到測量尺寸上,用激光對汽車的曲軸、凸輪軸、閥座等零件的直線度、長度、垂直度、密度等測量,所有尺寸的分辨率可達1μm,重復精度0.2μm,精確性非常高(。圖二為汽車工業中采用激光技術加工的部分零件表)數控技術應用到汽車工業上,可以提高產品生產效率及產品質量。例如美國Ford汽車公司和Ingersoll機床公司合作研制成HVM800型臥式加工設備,并采用高速電主軸和直線電機,主軸最高轉速為24000r/min,工作臺最大進給達7612m/min,可以理解為不到1s工作臺可行程1m,瞬間完成一個工作行程。在汽車工業的今后發展過程中離不開數控技術,二者的結合會越來越融洽。
3.3數控技術在工業生產中的有效運用
在工業生產的范疇中,機械設備是基礎,主要由控制系統、驅動系統及執行系統構成。在現代工業在生產中,有些生產環境較為惡劣,人工操作難度大,也不能滿足生產要求,造成人力資源浪費,甚至會發生工傷安全事故等等,所以應引進先進的生產技術實現自動化生產。數控技術在工業上的應用,有效地改善了這些情況,生產效率得到了提升,工作人員的人身安全也得到了保障。除此之外,數控技術也具有監管功能,在實際生產過程中,一旦發現操作錯誤,信息就會立刻經過傳感器輸送到控制單元,對錯誤操作進行提示,并采用一定的措施進行保護,從而實現正常化生產。
3.4數控技術在機械設備上的有效運用
在機械制造行業中先進的設備居于核心地位,機械設備是機械制造的重要組成部分,是機械制造的靈魂,在機械生產領域的地位是無可替代的,數控技術的發現應用,使得機械制造行業實現了數字化及自動化發展,實現了機電一體化。面對現代機電一體化的要求,機械制造業必須具有具備控制能力的數控機床設備。在機床上運用數控技術,主要依靠代碼,其可以將產品生產的各類數據儲存在介質中,之后發出指令,傳達到控制系統,最終實現對整個機床生產的控制,是電腦機械相結合的產物,通過軟件設置來控制主軸速度變化、選擇刀具、啟動冷卻泵等各種繁雜的操作。數控技術在在機械設備上的應用,促進了各個行業的發展,提升了生產效率,實現了批量化生產,在經濟發展中也起到了推動作用。(圖三為激光檢測系統原理結構圖)(圖三激光檢測系統原理結構圖)
4數控技術在機械制造中的應用的發展前景
數控技術的優越性能在機械制造領域很好的發揮出來,無論是最開始的封閉式技術,還是現代的開放式計算機數控技術,數控技術很好的發揮了他的優越性能。在以后的發展過程中,數控技術也將逐步提高其自動化和智能化的性能,更好的提升工作效率,適應市場需求。數控技術在機械制造中發展應用前期,我們并沒有注重專業化需求,無論從技術上、管理上、人才選取上我們都應專業化,最終實現產品專業化的目的。提升我國制造裝備行業的綜合競爭能力,實現機械設備產業化發展,滿足國家的戰略需求,促進國民經濟發展,實現制造行業飛速發展,不斷提高我國的工業發展實力。
5結束語
機械制造與控制工程能夠施加裝配約束以及裝配分析,可分析裝配體各零件之間的關系,同時通過隱藏(顯示)某些零件,進而清晰地顯示出裝配體內部結構。對于運動件可以使用運動仿真,通過施加約束以及驅動保證運動的可靠性以及可行性。
2機械制造與控制工程之間的聯系
2.1控制工程有利于促進機械制造業的研發,提高其管理水平
一般有三種控制工程模式,分別是智能控制的認知結構、函數型連接神經元、實現智能計算結構的混合網絡。智能控制的認知結構,體現的是控制工程中的一種,它構成了一種智能計算結構,它與人一起設計并實現智能控制算法。主要的作用是彌補人腦計算模擬的不足,主要參與定性規劃、督導等,這樣就可以使我們的機械制造業變得更加有效率。而函數型連接神經元和實現智能計算結構的混合網絡實例,可以更加肯定的設計機械制造的一些模型,促進機械制造業的發展。因此,為了降低計算復雜性,提高運算的效率和實時性,需要對信息空間實施廣義優化,分割具有多分辨率的信息空間。這樣一來,我們就更加需要對機械制造業進行一定的控制工程的作業。設計人只需將建立的產品模型裝配在一起,就可以發現其結構或者功能上的不合理之處,并及時進行修正,既提高了設計效率,又保證了設計的可行性。
2.2控制工程有利于促進機械制造的成本優化
在當前競爭環境下,國內機械制造企業存在著一個普遍的問題,那就是在生產成本控制方面面臨巨大壓力。所以如何在滿足外部需求的同時盡可能地控制并降低內部成本消耗,已經成為各企業共同關注與亟待解決的一個重要問題,同時也是我們必須采取措施加以解決的問題。而此時,我們必須要對成本進行合理有效的控制,使其發揮最大的效用。對車間資源配置進行調整以實現總體成本優化,實現各種資源的優化配置,同時考慮資源使用方式的多樣性,這樣就可以在很大程度上節約資本,所以我們必須要利用控制工程來促進資源的合理利用。一方面需要結合生產對各種資源配置方案的調整效果作出準確的評價,另一方面又需要提供有效的備選方案的優化選擇,通過搜索比較,我們可以發現,這樣就可以實現問題的快速解決,更好地優化機械制造的成本。
2.3機械制造的發展也可以促進控制工程的發展
機械制造業的發展可以為我們提供大量的資金支持,這樣我們就可以很明顯地看出工程制造的發展方向,也可以使控制工程得到快速的發展。機械制造可以使控制工程實現對輸入信息的有效擴展與增強,同時也可以完成中樞處理的動態局域網絡,能實現信息空間的優化分解,大大降低計算的復雜性,提高工作的效率和實時性。這種框架具有較強的信息融合和技術集成能力,大大提高了機械制造業的工作效率。所以,我們必須要加強相關技術培訓,進一步促進我國相關技術的發展,提高我國的綜合經濟實力。隨著近年來科技的不斷發展,人們對于新產品的需求程度以及開發力度也逐漸加大,但是傳統的設計方法是從無到有,這大大增加了新產品的開發周期和產品成本。隨著科技水平的不斷提高,越來越多的軍用技術向民用技術轉化,減小了工作強度,提高了設計效率。
3如何促進二者的和諧共同發展
3.1加強對相關技術人員的培養
隨著科學技術的發展,先進設備不斷涌現,機械設計和工藝安排方面有了較快的發展。就目前市場的生產水平而言,大型企業資金雄厚,擁有先進的技術和生產設備,而中、小型企業在工藝安排和夾具設備方面相對較差,希望通過對輸出軸零件的工藝和專用夾具的設計,解決中、小企業所存在的問題,提高生產效率、提高產品精度,降低生產成本。所以說我們必須要培養相關技術人員,促進CAD技術的發展。如復雜的石雕圖形是無法通過傳統的加工手段制造出來,只能由技藝高超的雕刻師傅們手工雕刻,而采用了三維數據設計以后這些問題就迎刃而解。通過對手工雕刻的實物進行掃描處理,形成雕刻機能夠識別的文件,控制雕刻機進行批量化石雕生產。
3.2在機械制造工藝中有效應用控制工程
將各種原材料、半成品加工成產品的方法和過程叫做機械制造工藝。隨著先進工業和科學技術的發展,機械制造工藝發展起來。機床和工件之間的連接需要用到夾具,夾具能使工件相對于機床或者刀具獲得正確的位置。工件加工表面的位置精度和生產效率很大部分取決于夾具的好壞,按使用范圍可以把夾具分為:專業夾具、通用夾具、組合夾具和隨行夾具、可調整夾具和成組夾具等。控制工程設計旨在通過對減速器輸出軸的零件圖進行分析,了解它的技術要求,對其制造工藝以及專業夾具進行設計。所以必須要加強相關的宣傳,在機械工程設計領域中更好地應用控制工程。在產品設計后期的優化設計中,產品的綜合力學分析以及結構優化都是非常必要的。
3.3企業加大資金的投入
1.1數控技術的便利性
(1)數控技術的便利性是多方面的展現,與傳統制造業相比,數控技術的應用就很好地減少了機械制造中繁復的工藝流程,通過這種減少工藝流程的方法之后,那么數控技術的便利性就會完全展露無遺。
(2)數控技術在機械制造中的發展應用還能夠改變機械制造中的加工工藝參數,改變了機械制造中的加工工藝參數之后,我們的機械制造將會更加的便利。
1.2數控技術的高效率
(1)數控技術在機械制造中的發展應用能夠實現一次裝夾工件完成多道工序的加工,從而能確保加工的精度和減少輔助的時間;
(2)數控技術在機械制造中的發展應用能夠高質量的完成普通機床難以完成的復雜零件和零件曲面形狀的加工;
(3)在我國機械制造產品的穩定性和可靠性存在一定的問題,再加上網絡化程度也不夠普及,只用于一些簡單的程序數據傳輸,就串口通訊技術來說,網絡數字化水平不高,集成化和遠程故障的排除能力較弱。總而言之,數控技術在我國機械制造業的應用上還不是很成熟,需要投入更多的人力和財力,加強相關方面的技術人員的培訓,不斷地吸收新技術的同時,真正做到將技術成果實踐于實際操作中。
2數控技術在機械制造中的實際應用探究
2.1數控技術在機床方面的實際應用
在機床的數字化作用下對于刀具以及機械的部件以及主軸的變速等等都是由數字來進行操作,只需要在對機械的一些零部件加工之前由編程人員把零部件的相關程序進行編程,而后再通過程序的載體,在這一過程中如果是想改變對機械的零部件加工只要在電腦系統的程序中進行修改,輸入新的程序即可,這對于傳統的人工調整有著很大的方便性,在效率上得到了提高。
2.2數控技術在汽車機械制造中的實際應用
在我國的經濟得到穩步上升過程中人們的生活水平也隨之得到了很大的提高,在對產品的消費方面需求愈來愈大,在這一市場激烈競爭的背景下數控技術就有著其重要的作用,數控技術在汽車機械制造中得以應用能夠在質量上以及效率上都能夠得到有效的提高,對于汽車的零部件的加工以及新產品的研制都有著很好的效率提升,從而也把汽車機械的零部件加工向著集成化以及規模化的方向得到了發展。
2.3數控技術在煤礦機械制造中的實際應用
(1)當前的煤礦產業的發展中對于采煤機械的要求也已經愈來愈高,在實際的采煤環境制約下采煤機的種類也比較的多,并且都不是大批的進行生產,這就給采煤機械的制造有了很大的困難,對于傳統的機械制造的技術在采煤機的單件下料問題上得不到很好的解決,而數控技術的應用可以通過龍骨板程序進行下料,對于在套料的選用方案上起到了很好的優化作用,在效率提高的同時,在對機械的零部件生產過程中的精確度也有了很好的保障。
(2)在數控技術得到了一定程度的發展的同時,也應當清醒的看到一些不足之處,在長期的發展過程中,我國的數控機床還處在一個低檔膨脹和中檔發展遲緩以及高檔進口的這樣一個局面,在我國的一些重要的工程方面的應用上還是依靠于進口的設備和技術來完成,從整體的發展上來看,我國在數控技術上的水平以及精確度和質量、性能和其他國家相比還處于比較落后的階段,在自主創新能力方面還不夠,在自主產權的操作系統方面還比較的缺乏。
3結語
上個世紀80年代,計算機技術的飛速發展帶動各行各業的迅速進步,依賴計算機自動控制技術的現代機械制造業也逐步脫離傳統制造,轉變為高效率生產。由集成電路板支撐的數控技術為核心的數控銑床率先走進了機械制造業,然后各種數控機械迅速充斥了機械制造業。從數控車床到鏜床、磨床、鉆床再到大型的沖床、板材一次性成型機械、車削設備等等,CAD等機械模擬制圖軟件的開發利用又進一步的提高了機械制造的工程化發展。計算機已經走進了微電子的時代,數控技術也不例外,微電子技術為數控技術的更精細更準確操作提供了可能,微電子技術使得操作界面更加人性化,也更加小巧精致,實現的功能也更加豐富。不僅僅是單個制造產品,還可對成品進行計數打包裝箱等后續步驟,操作工人只需在一旁監管突況的發生。傳統的機械制造業也可以進行計算機自動控制化的改造,實現對零散的生產設備統一管理,協調一致的生產。通過計算機模擬技術,可以找到機械制造中效率和利益最高的生產狀況,為企業帶來更大的利益。計算機技術不僅僅是對機械生產中起到作用,在原材料的購進,原材料的加工利用,產品的后續包裝銷售過程中,計算機能構架一條完整的集成制造體系。
2數控技術的生產利用
在一些惡劣的生產環境中利用數控技術尤為重要,在化工生產過程中,粉塵、有毒有害氣體無時不刻威脅著生產工人的人生安全,數控技術的引用不僅改善了工人的勞動條件,提供了安全保障,同時對企業來說,也提高了產品的生產效率,實現機械化。在生產加工中對環境要求非常高的加工過程中,數控技術可以擺脫人的因素,能提供更優的生產環境,例如在食品加工過程,傳統的作坊式生產明顯不能滿足我們對食品衛生的要求,在現在化無菌化生產條件中數控技術減少了人為操作,一切由機械代替手工自動完成,保證了生產加工的質量要求。數控技術對既定的生產過程進行控制,一般采用負反饋的調節機制,利用傳感器發現錯誤并及時采取相應的處理方法,實現全過程的智能化一體化生產。
2.1在采煤業中的應用
在傳統的采煤業中,一般是由采煤工人在地下進行挖煤作業,由于地下情形的不可預知性,煤礦事故頻繁發生。即使是在采用機械化采煤技術的今天人工的操作依舊存在,地下煤層環境的不同,也需要采用不同的機械。數控技術在采煤機的應用,解決了單件下料的重要難題,數字化技術能夠模擬出最優的套料方案,不僅能實現采煤機械的高效率生產,還能極大的避免人工直接操作的危險性,降低甚至杜絕了煤礦事故的發生,提高煤礦生產企業的經濟效益。
2.2在汽車行業中的應用
汽車行業近些年在我國發展迅猛,數控技術在汽車工業中加快了汽車零部件的標準化生產,有數控技術控制的生產中心更加智能化,不僅高效率還能滿足產品更新的要求,還能制造一些極為復雜的零部件,為汽車工業的整體發展添磚加瓦。將不同零部件數字化處理后存儲在計算機中,利用模擬技術可以虛擬制造出各種汽車模型同時利用各種試驗軟件模擬測驗,了解其參數,更迅速的開發出一種產品來,縮減了汽車的研發周期。
2.3在新型機械制造領域的應用
在航天領域,許多零部件需要特殊的加工,才能滿足平整度、剛度、柔韌性的要求,傳統的制造也很難滿足這些加工要求,這就要求數控技術對材質進行精密的微加工,不僅節約了材料還能更快的實現零部件的加工,推動了航天領域的發展。其它高精度的科學儀器亦是需要數控技術的應用。
3機械數控技術的未來發展
3.1更精確
利用數控技術完成高精度的機械操作,在微米級乃至于納米級的操作級別上手工借助機械一般很難完成及其細微的工作,只有通過數字控制技術進行分子的自組裝完成對納米級別的加工,數控技術精確到每一步,嚴格控制生產環境,將各個生產環節嚴絲合縫的連接起來,最終完成高精度超復雜的產品生產。
3.2更大
在微觀領域,數控技術可以做到微米級和納米級,機械設備也可以做的很小。在另一方面,數控技術結合大型生產機械也成了未來發展的一種走向。利用數控技術為核心的3D打印技術可以自行一體化建設大型建筑,在對復雜機械的組裝上,大型組裝機械自動精確組裝每一個零部件,節省時間提高效率。
3.3更快
沒有最快只有更快,數控裝置在未來幾年內需要具備高速處理大量指令的能力,處理數據的能力和反應的時間長短決定了精確度。這不僅需要算法上的不斷改進和優化,更需要硬件設施的不斷提升。由于計算機運行速度的飛速提升,CPU的運行頻率早已達到上千兆MHz,在微秒級別上依舊能夠快速做出反應。在另一個方面,伴隨著數據處理速度的提升,機械傳動速度度提升也十分迅猛,主傳動軸的轉動速度已經達到100000轉每分鐘了,轉速的提高對附加的進給部件的剛度和韌性也提高了很大的要求。
4小結
在18世紀出現了液壓傳動技術,隨后得到快速的發展。在煤礦生產作業的過程中,涉及到的采煤機、掘進機、液壓支架等都使用了相應的液壓傳動系統。由于組成液壓系統的零件較多,裝配要求嚴格,在使用或更換過程中難免出問題。對于液壓傳動設備而言,由于其抗污染能力比較低,進而使其變得脆弱。根據相關資料顯示,由液壓系統污染引發的故障在液壓故障中占70%~80%。通過采取措施確保系統的清潔性,進一步保證液壓系統正常性,以及運行的可靠性。對于煤礦機械設備液壓系統來說,為了確保其清潔性,所以在日常維護、使用過程中,如何對液壓系統進行正確的使用與維護成為一項重要工作。
2系統污染的危害與原因
污物侵入液壓系統,首先可能影響液壓油的油質,縮短系統服務年限,并且系統內部各零部件可能會加速磨損、燒傷,嚴重時會造成控制閥動作失靈。除此之外,液壓件的節流孔、節流縫隙可能被侵入的污物堵塞,系統運行狀態失穩,甚至部分元件動作失靈,進而引發事故等。在液壓缸內部,灰(煤、巖)塵顆粒會加速損壞密封件,拉傷缸筒內表面,損壞密封件增大泄漏,進而在一定程度上出現推力不足、爬行、速度緩慢等,伴有振動或異常聲響,并且液壓馬達扭矩不足、運行狀態不穩定。若污物堵塞現象嚴重,造成較大的阻力,則濾網可能被擊穿,無法持續過濾,并且形成惡性循環。系統被污染的原因需要從多個維度來分析。但從污染產生的機理來看,可將系統污染的原因歸結為兩點:一是污染物潛伏于制作、安裝或維修階段。二是系統運行時被污染。
3液壓系統制作、安裝、維修中的污染控制
液壓系統在制作和安裝時,若不注意保潔,就可能使系統內部混入灰塵、焊渣、銹片、毛刺、磨料、切屑、型砂、涂料等污染物。這些固體顆粒的混入會嚴重威脅系統的運行狀態。因此,應該重點強化該階段的運維工作,減少污染,保證液壓系統經安裝維修后能夠安全、穩定地運行。
3.1液壓零件加工的污染控制通常采用濕加工法加工液壓零件。在加工過程中,要求每一道工序必須滴加清洗液或液,保證表面的清潔度達標。煤礦液壓系統通常要加工接頭、泵體、馬達、閥組和缸體。
3.2液壓元件、零件的清洗安裝前對液壓件進行維修。徹底清洗被污染的舊液壓件后方可使用。清洗要求如下:①按照國家標準,在無塵室或凈化室內拆裝和清洗液壓件。若條件不允許,則必須隔離操作室,裝配液壓件的工作室不要和機械加工車間、鉗工車間共用,不宜選擇露天操作或在簡陋的棚子、倉庫、雜物間等隨意的場地內裝配液壓件。對液壓件進行拆裝時,為避免拆裝液壓件時,灰塵、毛發、纖維等固體物落入液壓系統造成認為污染,要求必須使用不易掉落纖維的布料制作工裝,不穿戴工作服的員工禁止進入操作室。另外,操作室禁止進食和吸煙。②在專用清洗臺上拆洗液壓件。如果是臨時工作臺,拆洗前必須將工作臺清理干凈。③選擇與液壓系統配套的液壓油來拆洗液壓件,也可以用汽油、煤油。④用干燥潔凈的壓縮空氣將液壓件吹干,切忌用皮老虎向零件鼓風,以免灰塵混入,造成二次污染。⑤不允許在鉗工臺、裝配臺、地板或地面上直接擱置拆洗后的液壓件,應該找注入液壓油的帶蓋子的容器放置。⑥拆洗后不用于裝配的液壓件必須擱置在防銹油中保存,以免零件銹蝕。
3.3液壓件裝配中的污染控制①通過“干裝配”法裝配零件。“干裝配”就是液壓件拆洗后,待其表面干燥后再裝配,以免零件表面殘留清洗液影響裝配效果。②裝配過程中切忌用鐵器敲打零件。可借助銅棒、木錘或橡皮錘進行打擊。③禁止帶手套進行零件裝配工作。手套等纖維制品容易對系統造成二次污染。④暫不組裝的液壓元件、組件應該用塑料塞塞住油口妥善存放。
3.4液壓件運輸中的污染控制運輸中的液壓元件、組件不宜沾水沾塵。液壓件如需向井下運輸,應提前打好塑料包裝或用防雨紙包裹零件,以免運輸過程中零件沾水或混入塵土。裝箱前和開箱時,重點查看液壓件的油口是否被塞子賽牢,及時對受污染的零件進行清污,如污染嚴重,應該進行二次拆洗。
3.5液壓系統總裝的污染控制①用壓縮空氣吹走軟管內水分,安裝軟管。②安裝接頭體之前先清洗吹干。有的接頭體要纏生料帶密封。生料帶必須沿著螺紋方向纏繞,且生料帶要低于螺紋端部,以免擰緊時螺紋切斷超出部分對系統造成二次污染。③液壓管道安裝的污染控制。液壓系統中有一個現場作業項目———安裝液壓油管。在裝配現場,液壓油管的裝配重點在于防塵、防泥水或砂土的污染。要看液壓系統的保潔效果怎么樣,首先要看液壓管路污染控制效果如何。清理完油管頭部蓋帽后進行裝配。裝配期間,嚴禁破布、石塊等污物污染管路。裝配時,如果中途須停頓一段時間,必須將管口封堵嚴密。另外,應該用氬弧焊等氣體保護焊接法施焊,以免系統內混入焊渣、氧化鐵皮等雜物。
3.6油箱加油油箱注油前檢查內部清潔度;加入油液前檢驗清潔度;注油時過濾,切忌直接注油。
4系統運行階段污染物控制
4.1缸體防塵在液壓系統中,液壓缸體(千斤頂)是比較關鍵的元件。系統運行階段,缸體防塵是必須考慮的一個問題。若現場條件允許,給活塞桿增設可防止桿體與渣石碰撞的防護裝置,壞掉的防塵環及時換新,以免煤(巖)塵侵入缸體。
4.2更換元件按照液壓系統保潔要求配備新元件。舊元件換新時,兼顧液壓系統污染物控制要求,以免因新元件保潔度不達標影響防塵效果。
4.3換油液在使用階段,若液壓油損耗或達到換油期限,須按照保潔標準對液壓油進行補充或換新,以確保油品運輸及換新過程少污染。建議用原始潔凈容器通過潔凈手搖油泵抽入油箱進行更換,盡量避免中間環節的污染。另外,在換油過程中,應該徹底清理原油箱,以確保新換的油品清潔度達標。
4.4保證油液溫度在液壓系統運行時重點關注油液溫度的控制。油液溫度過高或過低都會影響系統運行狀態。油液溫度超溫可能造成液壓系統密封件加速老化甚至損壞,使得污染物侵入油箱,污染系統的運行環境。
4.5檢查系統壓力系統壓力是液壓系統運行階段需要重點關注的另一個部分。系統運行時,若壓力突然降低,應快速反應,查明緣由。系統壓力下降多半由污染物侵入引起,出現此類狀況后油液須立即換新,或者盡快清污,以免影響系統的穩定性。
5總結
我國醫療器械產品名稱中,明確應用于小兒的醫療器械數量不多,其中有源醫療器械主要有兩種,一類是嬰兒培養箱或是保暖臺,另外一類是小兒用呼吸機。嬰兒培養箱是采用計算機技術對箱內溫度(箱溫/膚溫)實施控制,根據設置溫度與實測溫度進行比例加熱控制。內部空氣采用熱對流原理進行調節,制造一個空氣溫濕度適宜,類似母體子宮的環境,從而對嬰兒進行培養和護理。我國對該類設備了兩個安全專用標準,分別是《醫用電氣設備》(YY0455-2003)第二部分:嬰兒輻射保暖臺安全專用要求;以及《醫用電氣設備》(YY0669-2008)第二部分:嬰兒光治療設備安全專用要求。這兩個標準對該類設備的安全提出了更高的要求,并對溫度、與嬰兒接觸的部件及防護部件都提出了具體的要求。小兒用呼吸機主要用于對呼吸系統有障礙的嬰兒進行呼吸管理和呼吸治療。該類設備并沒有專用的標準,但根據其特點,如新生兒要求通氣量小,氣道阻力很大,順應性差,相對解剖死腔大等,這類設備的技術參數和臨床應用必須與成人呼吸機有顯著的差異。
2010年6月1日實施的行業標準《無創自動測量血壓計》是為數不多的明確了適用人群(含小兒)的標準。在該標準中,考慮到新生兒的特點,有較多專門針對新生兒的條款。如為了安全起見,新生兒進行血壓測量時,需要較低的最高壓力和較短的測量時間,因此,在條款中要求應提供一種限制壓力的措施以保證袖帶壓不會超過20kPa(150mmHg);另外,設備應保證袖帶壓處在0.67kPa(5mmHg)以上的時間不超過90秒;在充氣系統閥門全開快速放氣的情況下,壓力從20kPa(150mmHg)降到0.67kPa(5mmHg)的時間不應超過5秒。同時,該標準規定產品說明書中應提供以下信息:①當用于新生兒時監護儀和袖帶可以施加的最大壓力值;②當用于新生兒時設備能適用的血壓范圍值;③正常的操作情況下可以用于新生兒血壓測量的最大壓力值;④在測量新生兒血壓時,設備的最初充氣壓力值。同時,在對系統整體有效性評價時,由于考慮到對健康出生的新生兒血壓測量是很少的,新生兒特護病房主要是接治早產兒,所以對早產兒(小于1000g)血壓測量精確度的技術問題提出了一個統計學取樣建議,要求根據嬰兒的早產比例進行取樣。醫療器械標準《醫用電氣設備—醫用脈搏血氧儀設備基本安全和主要性能專用要求》(YY0784-2010)中,考慮到嬰兒的皮膚對溫度的耐受性問題,規定對于小兒(一歲以下)的限制溫度是不超過41℃;而對于一歲以上的小兒,限制在42℃條件下使用不超過8小時,43℃條件下使用不超過4小時。
除了產品名稱明確規定用于小兒的醫療器械,更多的醫療器械盡管在產品名稱中沒有體現,但適應證中都聲明可以用于小兒。這些醫療器械給出的參數范圍較廣,且極少給出用于小兒時的參數精度,或者在上市提交的臨床資料中并未對小兒群體進行驗證,因此在實際應用中將有很大的隱患。如輸液泵、注射泵類產品為臨床常用的輸液輔助裝置,主要用于精密輸注某些特殊藥物、高危藥物,為急救患者、危重患者、特殊病人、小兒給藥創造了有利的條件,提高醫護人員的工作效率。但該類產品在臨床使用中由于產品質量不合格或臨床操作、護理不當等原因,可能會導致輸注流速控制異常,這將直接影響患者用藥的安全性和有效性,特別是對小兒,可能會導致生命危險。類似這樣的在適應證中聲明,但未必經過合理驗證的產品不在少數。這類產品可以用于小兒,但目前尚未有國家行業標準,且屬于監管薄弱的產品,應引起我們的高度重視。類似上面所述的小兒用呼吸機、輸液泵的產品,應該結合小兒的特點優先制定單獨的產品性能和安全標準,其特點是:在產品適應證中明確適用人群為小兒;屬于高風險治療類產品;有某些臨床不良反應和不良事件的發生。這類產品中風險較高的還包括小兒用植入類醫療器械,如小兒用人工耳蝸。該產品已經成為雙側重度和極重度感音神經性聾小兒病人的重要治療器械,但這類產品仍然存在著康復效果不顯著的臨床不良事件,急需要制定相關標準。由于幼兒顱骨與成人不一樣,因此在該標準中應該要求小兒耳蝸植入體應具有不同的尺寸和形狀,其中要求植入體越小越好,電極系列越接近耳蝸螺旋彎曲的結構、越接近蝸軸越好。另外由于小兒植入體使用的時間更長,所以植入體的期望壽命是一生受用,而且要考慮植入體的可靠性,即植入體的耐沖撞能力、安全性以及核磁共振的相容性。當然,除了上述的高風險治療類產品外,也應在其他診斷和監護類產品的標準中增加用于小兒時的性能要求。例如,在X射線和CT對小兒進行診斷的時候輻射劑量的問題;在MRI對小兒進行診斷時特定吸收率的問題;在對小兒進行監護測溫時,測溫設備臨床有效性的問題等。總之,對小兒用醫療器械制定標準是一個按照風險高低、分門別類、循序漸進、逐漸深入的過程。
FDA較早開始關注小兒用醫療器械這類產品,在2004年了小兒用醫療器械上市前評估的指導原則[3],并于同年了一份關于小兒用醫療器械的可用性壁壘的報告[4]。在2007年FDA將兒科相關的規定載入2007年的FDA修改法案[5]中,即其第三款:兒科醫學器械安全、改善法案。下面將通過對前兩項文件的概述來了解該類器械在美國的發展現狀。小兒用醫療器械上市前評估的指導原則的目標主要有三個:①定義兒科群體和小兒用醫療器械;②確定保證小兒用醫療器械的安全性和有效性的信息類型;③確定在臨床研究中,發起方對兒科對象的保護措施和指導性原則。美國法定的成人年齡是18歲,然而FDA將這一上限擴大至21歲,并同時劃分了如下兒科亞群范圍:新生兒(從出生到1月齡)、嬰幼兒(1月齡至2歲)、兒童(2歲至12歲)、青少年(12歲至21歲)。FDA也指出這種劃分僅作為參考,實際上,個體體重、體型、生理發育、神經發育等因素通常是更加適合的指標。另外,其他兒科亞群包括:低體重亞群即少于2.5Kg的新生兒;過低體重亞群即少于1.5Kg的新生兒;青春期前期亞群即年齡群一般從11歲到13歲的兒童。這些亞群應在器械標簽和臨床實驗中均應給于適當考慮,比如低體重新生兒。通常,為評測兒科群體器械的安全性和有效性,FDA使用與評測其他醫療器械相同的法規基礎、科學方法和程序。兒科醫療器械需要考慮的事項包括(不限于)以下臨床前和臨床的測試以及其他規程管理:生物相容性(包括毒性和致癌性);無菌以及感染的控制;使用場所的環境因素(如電磁場和輻射);設計控制以及《良好生產規范》(GMP)。#p#分頁標題#e#
兒科群體是弱勢群體,應當采取特別的措施保護兒科研究對象的安全。由于種種原因,成人醫療器械可能不適用于兒科對象,或者需要對成人器械進行特別的設計改進和/或增加特殊的標簽才能用于兒科對象。當開發兒科醫療器械或策劃兒科醫療器械的臨床試驗時,推薦考慮以下因素:身高;體重;生長發育情況;疾病或健康狀況;激素的影響;同成人群體的解剖與生理差異;活力與成熟程度;免疫狀態。由于器械種類繁多,必要的臨床前測試也各不相同。FDA可能需要基于器械種類,目標人群和對器械的現有知識水平的臺架或動物數據。很多情況下,FDA制定了特定器械的指南文件。文件中介紹了不同的臨床前測試類型,在上市前或臨床實驗前,這些測試必須完成。另外,與普通醫療器械一樣,FDA認為,兒科醫療器械的安全性和有效性證明不是一定需要臨床數據的。所需證據的數量和類型基于一系列因素,包括器械的性質,產品在成人群體的已知信息(如果有相關性),器械在兒科群體中已知或可預測的信息,以及病因或治療現況。在某些情況下,設計完善的臺架和動物測試足以用來評測器械。另一些情況下,必須需要臨床數據來評測器械的安全性和有效性。FDA認為以下情況會需要提供小兒用器械的臨床數據:①當臨床前實驗或動物實驗、文獻或成人臨床試驗等來源的信息不足以證明兒科特征的安全性和有效性的時候;②當成人的數據不足以預測兒科群體的風險和不良事件的時候;③當對成人設備進行改良設計驗證的時候;④當建立一個與年齡適應的治療方案的時候。以上情況下,廠家可以通過兒科對象的臨床數據來為目標人群設計合適的器械;實行準確的風險評估;提供明確的使用指導。另外,該指導原則建議用于兒科亞群的醫療器械標簽應包含標簽的基本元素、兒科信息及特殊考慮。基本元素包括:①醫療器械描述,標簽應描述推薦用于兒科亞群的各種事項,并在可行的情況下,按年齡、體重或其他適當的標準以表格的形式體現這些事項。②預期用途,用于兒科群體醫療器械,應當在標簽中明確定義適應證以及目標群體。③禁忌、警示和預防措施,應當指明年齡、體型和兒科對象成熟度相關的風險,并提醒用戶在目標群體中使用醫療器械有關的具體危害。④不良事件,應當根據使用醫療器械的各兒科亞群,盡可能獲取并報告有關醫療器械不良事件的發生頻率。⑤臨床研究,標簽應當以清晰、客觀的方式體現研究結果,方便用戶認清性能在兒童和成人之間以及各兒科亞群之間的實質差異。⑥使用說明,包括表明解剖、發育和其他年齡相關因素以便有助于確保醫療器械的合理使用。專門為兒科患者提供的說明在書寫語言方面以及其他視力和聽力方面應當與年齡相適應。另外,指導原則還提及了臨床試驗中兒科群體的保護。
盡管指導原則已經,能提供給制造商或其他相關方以一定的指導,但在美國針對該類產品的實際生產、應用和日常監管審批中仍然存在一些問題,FDA于2004年了一份關于小兒用醫療器械的可用性壁壘的報告,報告中對小兒用醫療器械的臨床需求、可用性壁壘、發展新的小兒用設備3個方面做了介紹。美國的臨床醫生和病人權益團體強調了在多個小兒用醫學專科中對小兒用設備的需要,包括小兒用心臟、肺臟、腎臟、骨科和外科等科室,而目前的小兒用醫療器械不能滿足日益增長的需求,因此這類產品應加快發展。器械制造商也建議,改善臨床醫生和設備制造商之間的溝通將有助于臨床醫生提及的未滿足需求的這類設備的開發。此外,臨床醫生和患者權益團體都列舉了修改成人設備以供小兒使用的普遍做法、這種做法的風險以及對使用該設備的長期影響和匯總兒童不良反應的數據的需要。但對成人設備的修改以供兒童使用是否成功地解決了所有的兒童患者的需求仍需要進一步討論。設備有較多的可用性壁壘,如可能抑制小兒用醫療設備的開發和銷售的監管、臨床、經濟和法律方面的問題。大多數評論者指出這些壁壘常常是重疊交叉的。具體內容如下:監管問題,如含糊的設備審批標準,人道主義設備豁免(HDE)過程具有限制性且較難理解,FDA不會允許標簽外用途數據的使用,搜集上市后數據的困難等;臨床試驗問題,如符合臨床試驗資格的兒童數量很小且因臨床適應證不同而變化,隨機對照試驗特別困難,在臨床試驗中招募兒童的困難,知情同意和機構審查委員會要求過于繁瑣,FDA不愿接受替代類型的數據等;經濟問題,如小兒用設備的開發成本過高,取得保險保障困難,責任保險昂貴等;另外還存在一些法律問題。
Abstract To solve the problems in the teaching of "Mechanical Control Engineering Foundation", such as the insufficient enthusiasm of students, the poor teaching effect, and the deviation between the theory and the engineering practice, the present paper proposes some suggestions and measures from the aspects of teaching methods and teaching contents. Mobilizing the enthusiasm of students, diversified teaching methods including the usage of group discussions, increasing teaching contents including the cases of mechanical engineering and research paper are suggested to carry out the curriculum reform of Mechanical Control Engineering Foundation.
Key words Mechanical Control Engineering Foundation; practical engineering case; group discussion; research paper
0 引言
“機械控制工程基礎”是機械類專業學生的一門專業理論基礎課及專業必修課,在機械工程學科的課程建設中具有舉足輕重的作用。該門課程以經典的控制理論知識及方法為基礎,旨在解決機械工程系統的動力學問題以及控制論問題;同時,該課程也是機械專業“測試技術”“機電一體化技術”“過程控制與裝備”以及“機器人技術”等后續課程的理論基礎。因此,該門課程的教學效果一方面關系著機械類專業學生后續技術課程的學習,另一方面直接關系著學生解決實際機械工程問題的能力。
然而,在“機械控制工程基礎”該門課程的實際教學過程中,由于該課程具有理論性強、對數學基礎要求高、內容枯燥乏味、學科交叉明顯等諸多特點,使得該門課程的教學難度較大,學生學習的熱情及積極性不高。同時,目前國內該課程主要的教學還是以傳統的講授結合少量實驗的形式為主,在整個學習過程中學生都處于知識點的被動接收層面,學習主動性和自主性不高、學習效果極差。另外,大多數國內高校在“機械控制工程基礎”的教授過程中,理論脫離工程實際,使得學生嚴重缺乏利用控制理論知識解決實際工程問題的能力,學生在完成本門課的學習之后,所具備的能力往往只是停留在應試和解題的層面,大多數情況下并沒有掌握或是領悟學習這門課的目的是什么,具體應用又如何,更難以利用所學知識合理有效地解決工程實際問題。為此,本文針對目前國內高校在“機械控制工程基礎”這門課教授方面存在的問題,提出以下幾點建議及措施。
1充分激發學生的學習興趣,調動學生學習的積極性
如前所述,“機械控制工程基礎”該門課具有理論性強、對數學基礎要求高、內容枯燥乏味等特點,因此學生在最初接觸該門課程時,通常表現出學習興趣不大,積極性不高等問題。同時,目前網絡技術和計算機技術已經得到廣泛發展和普及,學生們可以較為容易地從網絡上獲取大量的學習資源,甚至是國內外知名高校所的該門課程的優秀教學視頻和資料,因此如果教師只是簡單地照本宣科,會使得學生感覺教師在課題上傳授的知識點簡單乏味,難以激發學生的學習興趣,使得學生學習熱情不高。因此,教師在教學過程中,如何充分調動學生學習的積極性,激發學生的學習興趣就成為能否順利達到該門課程既定教學效果和目的的關鍵。筆者認為要想培養學生的學習興趣和積極性,可以從以下幾個方面著手:一是重視首堂課教學內容和方案的設定。在首堂課中合理設定教學方案,介紹并講解該課程在工業、農業、航空航天等諸多方面的應用案例,使得學生充分認識到該門課的重要性;二是針對學生特點,合理選用教學案例。在實際的教學過程中切忌理論脫離實際,因此在知識點的講解過程中可以充分利用案例,首先通過引入對學生來說較為新穎且易于理解的案例吸引學生,在案例的講解過程中合理引導學生探尋、領悟并學習知識點。
2采用多樣化教學方式與手段,使學生成為教學過程的主體
目前,“機械控制工程基礎”這門課普遍存在著教師灌輸、學生被動接收的教學現狀,大多數情況下教師才是教學過程的主體,而學生只是知識的被動接收者。為此,可以采用多樣化的教學方式和手段,改革傳統的教師講授加少量實驗的教學形式,增加學生的參與性,使得學生成為教學學習過程的主體。例如教師可以選取合適的章節或知識點,設定適當的教學主題或工程題目,將教師教授改變為學生小組討論的形式或者目前較為新穎的對分課堂的形式,在這一過程中教師首先安排學生查閱拓展材料或文獻,自主學習獲取知識;隨后,教師合理地組織學生進行小組討論,引導學生主動獲取知識點,增加學生的積極性。這種形式的教學方式一方面可以充分調動學生學習的主動性和學習興趣、增加學生思維的靈活性,另一方面可以使學生成為知識的發現者和探索者,成為教學過程的主體。但是需要指出的是,在采取小組討論或對分課堂這樣多樣化的教學手段中,教師的作用同樣重要,教師需要在小組討論或對分課堂過程中合理設定題目或主題,使其難度適中。同時,要合理引導學生進行討論,完成對知識點的探索,并保證學生注意力的集中,而不是信馬由韁。
3改革教學內容,增加工程實際案例的講解
“機械控制工程基礎”最終的教學目的是為了培養學生利用控制理論知識解決機械工程實際問題的能力,如果只是泛泛地學習或者傳授理論知識,而不能很好的做到理論聯系實際,那么學習效果會很差,所能達到的教學目標也會很低。而目前在大多數情況下,學生學習完“機械控制工程基礎”這門課程之后,往往表現出對課程的茫然,不明白也不能領悟學習這門課有什么用,學習的目的是什么,這門課又能解決什么樣的工程實際問題,更談不上利用理論知識解決實際問題。因此要想通過“機械控制工程基礎”這門課的教授真正培養學生解決機械工程實際問題的能力、達到培養工程型人才的目標,需要對傳統的教學內容進行必要的改革,而筆者認為“機械控制工程基礎”教學內容改革的一個重要方面是在教學內容或是教材中增加與“機械控制工程基礎”這門課知識點相關聯的機械工程實際問題。通過講解這些工程實際問題以及控制理論知識在這些實際工程問題中的應用,使得學生一方面可以充分認識到課程的重要性,培養學生學習的熱情;更重要的是讓學生了解“機械控制工程基礎”這門課有什么用,用什么知識點解決問題以及怎么用的問題。使得學生通過課程的本門課程的學習真正做到理論聯系實際,培養學生解決工程實際問題的能力。
另外,教師可以充分鼓勵和指導學生參加相關的機電產品創新大賽等活動,一方面可以通過參加該類競賽等相關活動讓學生檢驗自己的學習成果,培養自己利用所學知識解決實際問題的能力;另一方面還可以培養學習的積極性和主動性,增強學生學習的自信心和成就感。
4增加科研論文選讀,幫助學生了解課程發展最新的動態
此外,在具體的教學過程中,筆者認為教師可以選取并提供給學生一些較為新穎或經典的有關“機械控制工程基礎”這門課程工程應用的科研論文,指導學生閱讀并學習這些文獻,同時要求學生課下檢索并增加相關拓展材料的閱讀,讓學生們通過“機械控制工程基礎”相關科技論文的了解和學習,加深對這門課程重要性及其在工程實際中應用的認識,讓學生們了解哪些領域在應用所學課程的知識點、在應用哪些知識點、解決什么樣的工程實際問題以及如何解決這些工程實際問題。通過科研論文的選讀,一方面可以使學生領悟課程的重要性,把握最新的課程發展動態;另一方面可以激發學生自我學習的主動性和積極性,充分激發學生的學習興趣。
吉林大學2014年招收直接攻讀博士學位研究生招生簡章
根據教育部相關文件的規定,結合我校的實際,我校繼續在國家重點一級學科開展招收直接攻讀博士學位研究生(以下簡稱直博生)工作。現通知如下:
一、招收專業
數學及其包含的二級學科:基礎數學、計算數學、概率論與數理統計、應用數學、運籌學與控制論;化學及其包含的二級學科:無機化學、分析化學、有機化學、物理化學、高分子化學與物理;機械工程及其包含的二級學科:機械制造及其自動化、機械電子工程、機械設計及理論、車輛工程;地質資源與地質工程及其包含的二級學科:礦產普查與勘探、地球探測與信息技術、地質工程。
直博生名額占用2016年各學院博士生招生計劃。
二、招收條件
1、從2014年推薦免試碩士研究生中擇優選拔,招收類型為學術型碩士研究生;
2、生源本科畢業學校應為國家“985”工程重點建設學校;
3、本科學習期間英語通過國家六級考試(或參加英語六級新題型考試成績達到425分以上);
4、本科在校學習成績為所在專業(年級)前20%。
三、考核程序
1、資格審查
凡欲報考我校的學生,請登陸吉林大學招生網主頁(zsb.jlu.edu.cn)或吉林大學研究生院主頁(yjsy.jlu.edu.cn),填寫和打印《吉林大學2014年招收推薦免試攻讀碩士學位研究生(直博生)申請表》并提交所需材料,于2013年10月5日前(郵件以郵戳為準)通過EMS(中國郵政特快)寄(送)吉林大學招生辦公室研究生招生科進行資格審查。過期不再接受申請。全部材料一經收到,恕不退還。
申請者須提供的材料:
a.吉林大學2014年招收推薦免試攻讀碩士學位研究生(直博生)申請表(附件一);
b.身份證和學生證的復印件各一份;
c.在學證明一份(由所在學校的教務部門出具并加蓋公章);
d.本科階段正式成績單一份(加蓋所在學校教務部門公章,密封后在該信封的封口處加蓋公章);
e.在校期間發表的論文、出版刊物或代表學術水平的工作成果,獲獎證書和外語水平考試證書等材料復印件。
2、考核
資格審查合格者,招生辦公室將及時通知考生到所報考的學院進行考核。考核采取筆試或面試的形式,具體辦法由負責考核的學院制定并在學院網頁上公示,請學生及時與所報考學院聯系。
經考核合格的學生要填寫教育部統一制定的《全國推薦免試攻讀碩士學位研究生(直博生)登記表》,經報考學院審核蓋章后報學校審定。
四、網上報名
各學院將考核合格名單上報招生辦公室研究生招生科并在學院網頁上公示。直博生在國家規定的時間內以推薦免試碩士研究生的身份進行網上報名(10月31日前登錄“中國研究生招生信息網”公網網址:http://yz.chsi.com.cn ,教育網址:yz.chsi.cn)。11月10日--14日到吉林大學現場報名點進行確認。
五、學制
直博生學制一般為5—6年,按培養方案入學兩年后進行中期考核,合格者繼續攻讀博士學位;中期考核不合格者轉入攻讀碩士學位。
六、獎助待遇
直博生入學后,當年可直接獲得研究生國家獎學金2萬元,并享受吉林大學研究生獎助體系中所規定的其他待遇,具體辦法按學校相關規定執行。第一、二學年享受在校碩士研究生待遇,從第三學年開始在規定的學制內按在校博士生對待。