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關鍵詞:物聯(lián)網技術;智能建筑;成本控制;工程造價
1引言
隨著國家對智慧城市的重視,智能建筑也進入了高速發(fā)展時期,智能建筑在物聯(lián)網技術下對增強安防措施、改善居住體驗、節(jié)約能耗等方面進行改善。物聯(lián)網是通過多種信息傳感器實時采集各類信息,在終端設備、邊緣域或云中心通過機器學習對數據進行分析。智能建筑可以利用物聯(lián)網技術對建筑內暖通空調、供水、發(fā)電、照明系統(tǒng)、網絡等通過人工智能處理器對于建筑的整體分析和優(yōu)化,可以大大節(jié)省運營成本,提高投資回報率。智能建筑的核心是5A系統(tǒng):建筑設備自動化系統(tǒng)(BA)、通訊自動化系統(tǒng)(CA)、辦公室自動化系統(tǒng)(OA)、火災報警與消防連動自動化系統(tǒng)(FA)、安全防范自動化系統(tǒng)(SA),通過5A系統(tǒng)使建筑具有安全、便捷、高效、節(jié)能的特點。根據數據統(tǒng)計,2019年我國物聯(lián)網連接量在45.7億,到2025年將增至199億,市場空間非常廣闊,對于智能建筑在物聯(lián)網技術下成本控制和造價分析,將成為行業(yè)關注的熱點。
2物聯(lián)網技術對智能建筑的成本控制
利用物聯(lián)網技術對智能建筑進行工程預算是一種新型的技術手段,物聯(lián)網技術通過智能系統(tǒng)提高成本控制的準確性,對于智能建筑項目進行成本預算和控制有十分重要的作用。物聯(lián)網技術的廣泛應用是智能建筑的基本特點,一般通過開環(huán)控制和閉環(huán)控制的結合,以及定性控制與定量控制的結合的采用多模態(tài)控制方式,這種方式可以幫人們處理大量的系統(tǒng)問題,通過大數據收集資料和人工智能的科學推理,可以對人類的行為和思維進行感知模擬,對智能建筑中5A系統(tǒng)的精準控制。物聯(lián)網通常使用射頻設備、定位系統(tǒng)、激光掃描設備和紅外感應器設備等信息通訊傳感器,通過網絡把所有設備都連接起來,來使信息互聯(lián)互通,實現(xiàn)在物聯(lián)網技術下智能識別、智能定位、智能跟蹤、智能監(jiān)控的管理體系,可以對智能建筑中的各種設備進行有效管理,讓設備和系統(tǒng)進行信息互通和遠程共享,通過收集大量的數據信息可以構建一個參量體系,通過參量系統(tǒng)優(yōu)化智能建筑使用成本,給人們提供綠色環(huán)保、舒適健康的生活環(huán)境。
3物聯(lián)網技術下智能建筑工程造價
利用物聯(lián)網技術和參量體系可以得到大量信息,通過信息的處理計算得到成本數據和工程量,根據國家規(guī)定定額標準得到工程造價的目標函數。運用BIM智能建筑模型,合理的博弈控制函數設計進行智能建筑的造價預測。物聯(lián)網技術下智能建筑的工程造價分析模型主要有三種,(1)通過對建筑的主要參數數據的基礎上構建模型。(2)通過物聯(lián)網技術模糊控制和邏輯控制來構建模型。(3)通過物聯(lián)網技術下擬自然隨機最小二乘擬合來構建模型。這種方法由于計算量較大,計算復雜程度較高,無法保證計算的準確性。為了提高計算的準確性,本文提出一種基于物聯(lián)網技術約束參量和工程造價預測模型的方法來提高智能建筑成本控制進度和工程造價預測準確性。
4物聯(lián)網技術進行成本控制參量體系
在智能建筑中工程造價是指工程建設中所需要投入的資金,主要包括前期的投資估算、項目過程中的工程結算、完工后的竣工決算。在智能建筑施工過程中,可以運用物聯(lián)網技術對項目成本和工程造價進行有效控制。第一,合理分析智能建筑工程造價的約束函數和參量體系;第二,為了構建物聯(lián)網技術下智能建筑參量體系和約束模型,需要對建筑規(guī)劃、消防、交通、環(huán)保等實現(xiàn)工程造價合理評估和預測。通過參量體系和約束模型進行智能管理控制,保證智能建筑項目施工進度和施工品質。通過構建物聯(lián)網技術參數模型,保證了智能建筑材料合理選擇和建筑施工成本的精準預測。在物聯(lián)網技術智能建筑成本控制預算中,往往忽視交叉因子對成本的影響。智能建筑在物聯(lián)網技術的支持下實現(xiàn)自動網絡控制,利用智能建筑自動控制網絡中的三種通信協(xié)議實現(xiàn)效益評估,可以有效地計算出智能建筑控制成本,在構建物聯(lián)網技術下智能建筑的成本控制參量體系中,利用物聯(lián)網技術對工程造價模型設計,實現(xiàn)對智能建筑工程造價成本有效控制和精準預測。由此可見,在物聯(lián)網技術下構建智能建筑參量體系是實現(xiàn)成本控制的重要途徑。
5智能建筑目標模型構建及設計優(yōu)化
利用物聯(lián)網技術建立智能建筑目標模型,通常是采用均衡博弈的計算方法來分析智能建筑的工程和造價,這種方法是用預測函數以及最小方差來進行成本的預測和造價控制,可以有效地控制智能建筑造價計算精度。但是由于需要收集大量的數據,在沒有足夠數據作為基礎的情況下,智能建筑工程造價預測精度是不準確的。本文為了提高控制精度采用了一種在物聯(lián)網技術下智能建筑成本約束參量。通過約束參量貢獻度加權的方法建立工程造價預測和成本控制模型,在參量分析基礎上設計工程造價預測和成本控制模型,構建物聯(lián)網下成本控制系統(tǒng)得到最佳的博弈函數,得到工程造價施工優(yōu)化參數。在物聯(lián)網技術智能建筑施工過程中,不但要考慮在施工成本,還需要對管理成本等多方面進行綜合考量,通過智能建筑成本分析建立工程成本預測模型。為了合理地評估智能建筑的性能,可以采用一種分數階差分函數的公式對評價進行有效分析,用函數公式得出智能建筑成本和建筑質量的關系。在智能建筑模型構建時,利用分析方法實現(xiàn)成本投入的時間序列的采集,通過智能建筑施工中的各方面因素進行線性二乘擬合計算構建約束關系模型,可以實現(xiàn)智能建筑工程造價的量化評價參數模型。在實際施工過程中,包括固定成本和非固定成本,非固定成本是由很多不確定因素造成的,為了實現(xiàn)有效的成本控制,應該對不確定因素進行有效控制。通過物聯(lián)網技術構建量化控制模型,可以有效地對物聯(lián)網技術下智能建筑工程項目實現(xiàn)效益最大化。在物聯(lián)網技術下智能建筑的控制必須滿足非線性方程的連續(xù)性條件,通過連續(xù)性條件構建一個模型,由此可以得出物聯(lián)網技術下智能建筑施工過程中生產效益最大化,并且在物聯(lián)網技術下實現(xiàn)成本與效益最優(yōu)匹配,通過以上決策,智能建筑工程造價的效益值和帶量值可以有效均衡。此外,為了保證施工效率和質量構建模型,通過累計方差的公式對建筑成本的參量貢獻度進行自適應加權處理。通過上述介紹的參數模型,可以在物聯(lián)網技術下對施工成本、施工效率和施工質量進行優(yōu)化,不但提高了施工質量還降低了施工成本。
6物聯(lián)網技術下仿真實驗和分析
為了對上述模型和參數進行檢驗,以及物聯(lián)網技術下智能建筑成本控制和工程造價分析的可行性,通常需要采用一種仿真軟件進行分析和研究,根據國家預算定額可以設計物聯(lián)網技術下智能建筑成本參量數據表。通過成本參量數據表進行物聯(lián)網技術下智能建筑成本控制和工程造價仿真建模,對物聯(lián)網技術下預測數值仿真,通過仿真可以得到不同的成本控制數據,為了要論證結果,可以把物聯(lián)網技術智能建筑仿真結果和傳統(tǒng)模型計算結果進行對比。從仿真結果可以看出,采用本文所使用的方法有效地降低了項目建設成本,成功的對智能建筑成本控制進行了優(yōu)化。由此可見,通過仿真實驗模擬進行實驗得出的結果是有科學性和可行性的。
7物聯(lián)網下智能建筑展望
物聯(lián)網技術在建筑業(yè)、工業(yè)、電子行業(yè)、交通行業(yè)、汽車行業(yè)都有了深入的應用。隨著科技的不斷進步,智能建筑在物聯(lián)網的發(fā)展下將結構、系統(tǒng)、服務、管理跟用戶需求進行優(yōu)化組合。智能建筑不僅可以提高舒適的環(huán)境,還可以提高工作效率,降低建筑成本,已經成為智慧城市發(fā)展的必然趨勢。目前智能建筑主要體現(xiàn)在系統(tǒng)設備自動化和通信系統(tǒng)信息化,隨著科技的發(fā)展,物聯(lián)網技術下的智能建筑會采用系統(tǒng)信息綜合管理,對智能建筑內所有的設備信息進行收集、傳輸和處理,在物聯(lián)網下智能建筑可以實現(xiàn)人與物的連接,物與物的連接,通過云計算收集處理和人工智能邏輯分析決策,朝著智能化方向發(fā)展。
關鍵詞:數字化車間;智能制造;紡機專件
中圖分類號:TH164 文獻標志碼:A
On Promoting Intelligent Manufacturing of Textile Machinery Accessories with the Construction of Digitalized Workshop
Abstract: The paper introduces the overall structure of digitalized workshop for intelligent manufacturing. It suggests that the construction of digital application platform should play equal emphasis on carrying out business process based on model manufacturing and numerically-controlled manufacturing of machine parts based on model technology. It also analyzes the structure and main functions of enterprise information network and its connection with digitalized workshop.
Key words: digitalized workshop; intelligent manufacturing; textile machinery accessories
隨著“中國制造2025”的出臺,經緯紡機榆次分公司在躋身全國首批200家兩化融合管理體系認證企業(yè)之列的同時,按照以智能制造推進企業(yè)制造轉型升級的思路,對紡機專件產品智能制造數字化車間進行了系統(tǒng)性打造,力爭通過智能制造項目的實施,實現(xiàn)紡織專件制造的全面提升。
1智能制造數字化車間的總體架構
以羅拉產品為例,智能制造數字化車間總體架構如圖1所示。
總體架構設計分企業(yè)層、車間層、控制層、設備層等4級模型,第一級企業(yè)層主要以PLM、ERP為數據平臺,集成應用有CAD、CAE、CAPP、CAM、虛擬制造、過程仿真等;第二級車間層主要以MES為數據平臺,集成功能有計劃排程管理、生產調度管理、庫存管理、采購管理、設備管理、刀具管理、工裝管理、質量管理、成本管理、人力資源管理、看板管理、生產過程控制等;第3級控制層和第4級設備層以網絡DNC為數據平臺,包括控制層的過程控制系統(tǒng)、數據采集系統(tǒng)與設備層的數控機床、機器人(機械手)、輸送系統(tǒng)、工業(yè)識別系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)、儀器儀表分析系統(tǒng)等。4級模型是建立在工藝流程、車間布局、產能優(yōu)化模擬仿真的基礎之上,遵循基于模型定義MBD(Model-Based Definition)的數字化設計與制造方法。
2智能制造數字化車間各平臺的功能建設
2.1數字化應用平臺的建設
數字化應用平臺的建設圍繞基于模型的制造執(zhí)行業(yè)務流程和基于模型技術的零件數控加工制造兩個方面進行重點打造。
2.1.1基于模型的制造執(zhí)行業(yè)務流程(圖2)
在PLM中完成產品、工藝、工裝設計與驗證后,對產品EBOM與工藝PBOM發(fā)送的ERP系統(tǒng)進行主計劃編制,形成生產工單與物料BOM,再發(fā)送到PLM和MES系統(tǒng);PLM系統(tǒng)接收到生產工單與物料清單后,與對應版本的產品和工藝數據組合,形成制造工作包,下發(fā)到MES系統(tǒng);MES系統(tǒng)接收到生產工單和制造工作包后,進行生產排程和物料準備,然后下發(fā)到工作中心,進行生產制造、產品檢驗及數據采集,必要時進行現(xiàn)場問題反饋和超差品處理,最終將數據返回PLM系統(tǒng),將計劃完工和物料消耗等數據返回ERP系統(tǒng)。
2.1.2基于模型技術的零件數控加工制造
基于模型技術的零件數控加工制造的打造要通過后置處理產生數控程序(NC)代碼,NC代碼在PLM平臺中進行版本控制和文件管理,通過PLM與DNC的緊密集成,實現(xiàn)基于模型技術的數控加工編程的輸出與加工機床的連接。數控程序的管理是將其掛接在工藝結構上的數控工序下,基于工序對象實現(xiàn)版本控制,在統(tǒng)一的流程控制下實現(xiàn)數控程序下發(fā)和回傳。
各種信息的交互實現(xiàn)如下。
(1)數控程序傳輸到數控機床:工藝人員根據流程指令可選擇程序(系統(tǒng)自動保證最新流程中版本),通過DNC接口下發(fā)到相應數控機床。
(2)在數控機床上查看和首件試切:機床上操作者即可查詢到可下傳的NC程序列表。NC程序通過同MES系統(tǒng)關聯(lián)化管理,機床操作者可以直觀查看執(zhí)行具體工序內容、每個工序使用的NC程序,根據需要可以查看工序三維模型和尺寸要求。
(3)回傳數控程序:對NC進行驗證和確認之后,通過DNC接口回傳確認過的數控程序,掃描到數據回傳之后,通知相關工藝員,工藝員確認之后將程序掛接到相應的工藝結構樹下。
(4)DNC系統(tǒng)可以將NC程序文件直接提供給機床控制器。借助車間連接,機床操作員可直接訪問生產數據。操作員可通過作業(yè)編號或工作數據包標示符找到生產所需的正確數據文件,包括NC程序、刀具清單、設置表和圖紙。
2.2 信息網絡平臺的搭建及其功能
2.2.1 企業(yè)信息網絡架構(圖3)
圖3中上層為企業(yè)局域網,覆蓋了公司產品研發(fā)、生產經營、銷售采購、質量、人力資源、財務等各職能部門和生產車間,由50多臺服務器作為數據服務平臺;下層為車間設備層DNC網絡,與數控機床、機械手、輸送系統(tǒng)、工業(yè)識別系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)、儀器儀表分析系統(tǒng)及管理人員客戶端等實現(xiàn)連接,并通過網絡交換設備連接公司局域網。
2.2.2 信息網絡平臺的主要功能
(1)基于PLM平臺的集成化系統(tǒng)
在統(tǒng)一的平臺上實現(xiàn)需求的解析和確立、功能架構、邏輯設計、物理設計及系統(tǒng)驗證,實現(xiàn)系統(tǒng)驅動的產品開發(fā),使企業(yè)可以從整體上把握價值鏈的上下游系統(tǒng)。通過設計流程,可早期全面理解產品,使各個部門都能對整個系統(tǒng)有一個全面的了解,企業(yè)可以利用所掌握的知識來更好地權衡影響具體設計、制造、銷售、采購和服務決策的各種因素。
(2)專業(yè)CAE分析
通過與數字化生命周期管理和數字化產品開發(fā)的緊密集成,能夠在一個可視的三維環(huán)境中訪問最新的已經配置好的設計數據、產品結構、要求、規(guī)格、變更單和其它相關的信息,進行全面配置管理和產品結構管理,以協(xié)調CAD模型、CAE模型以及過程,管理實際分析數據,并與實際設計數據和實際制造數據相匹配和關聯(lián)。
(3)基于模型的全生命周期質量管理
在產品設計階段,直接從模型中提取數模和進行尺寸建模,通過仿真產品的制造和裝配過程預測產品的尺寸質量和偏差源貢獻因子,實現(xiàn)模型中公差分配的優(yōu)化。在工藝規(guī)劃階段,實現(xiàn)基于實體模型三維標注驅動的智能化離線編程與虛擬仿真,有效準確地傳遞尺寸設計信息,確保數字化測量路徑規(guī)劃與虛擬仿真驗證結果的可靠性與唯一性,為輸出高質量零缺陷的執(zhí)行程序提供有力支持。在產品生產階段,通過對實時生產質量信息跟蹤、分析和,幫助管理人員及時發(fā)現(xiàn)生產過程中的質量問題,通過對制造數據的深度關聯(lián)分析,尋求問題的根本解決方案,同時將產品開發(fā)過程中制造質量和設計質量掛鉤,形成企業(yè)質量管理的閉環(huán)。
(4)基于模型的零件工藝
以產品三維模型為基礎,工藝設計和CAM編程基于產品設計數據,并且通過工藝與產品、制造資源的關聯(lián)實現(xiàn)設計與制造過程中關鍵元素的有機結合;以制造特征為內在因素構建結構化的工藝結構,為下游ERP、MES系統(tǒng)做數據準備;基于產品三維模型的工藝設計過程是工藝仿真驗證的基礎,通過對工藝資源進行三維建模,實現(xiàn)產品加工和裝配的仿真驗證;三維實體造型的工藝展現(xiàn)形式使工藝表達形式更為直觀,手段更為豐富,對于車間工人操作更加具有現(xiàn)實意義;面向產品設計的編程,識別零件特征與公差要求,基于典型零件和特征的模板化編程,可以提高編程效率,改善質量,減少對員工經驗的過分依賴。
(5)基于模型的數字化制造-質量檢測基于數字化檢測,提供從檢測編程到檢測執(zhí)行的功能,涵蓋從制造工程到生產執(zhí)行的環(huán)節(jié)。數字化檢測與三維尺寸公差仿真、測量數據統(tǒng)計分析共同構成了全面的質量管理體系,幫助企業(yè)提升產品制造質量。
(6)基于模型的作業(yè)指導書
將格式多樣、關系復雜的產品定義、制造過程定義和沉淀的工藝知識等信息展現(xiàn)到制造現(xiàn)場或維護維修現(xiàn)場,使現(xiàn)場人員無二義地快速理解和執(zhí)行,是整個基于模型的數字化工廠體系的重要一環(huán)。提供滿足數字化需求的紙質和電子作業(yè)指導、脫機和實時聯(lián)機的作業(yè)指導、基于Web的在線作業(yè)指導、3D交互式作業(yè)指導和基于便攜終端的作業(yè)指導。
(7)基于模型的實做數據管理
將制造執(zhí)行系統(tǒng)中的產品制造過程、檢驗結果、消耗的物料、任務批次等信息組成實做數據,提交給PLM系統(tǒng),以實做BOM的形式進行管理,構成完整的實物的虛擬表現(xiàn),固化和追蹤產品實物技術狀態(tài)。
3數字化車間的實施
建設紡機專件產品智能制造數字化車間,企業(yè)要以兩化融合的思想為指導,充分應用現(xiàn)代信息技術、制造技術實現(xiàn)物流、信息流的高度統(tǒng)一,重點是對底層制造自動化、信息集成進行拓展應用。目的是進一步提高生產效率、提升產品質量、縮短產品研發(fā)周期、打造信息化環(huán)境下企業(yè)綜合實力以及提高資源和能源利用效率,也是企業(yè)主動順應紡織機械行業(yè)由傳統(tǒng)制造向現(xiàn)代制造轉型升級、實現(xiàn)企業(yè)技術創(chuàng)新、面向未來制造業(yè)搶占未來市場競爭制高點的戰(zhàn)略性舉措。
經緯榆次分公司紡機專件羅拉產品數字化車間采用PLM的管理方法,以網絡和數據庫為技術支撐,從CAD、CAPP、CAM、PDM、ERP等各環(huán)節(jié)對產品信息進行管理和動態(tài)跟蹤;運用網絡DNC技術對車間數控機床、輸送系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)進行互聯(lián)和集成;通過物聯(lián)網技術實現(xiàn)產品制造質量的動態(tài)檢測和全程跟蹤;通過虛擬化的產品規(guī)劃和設計,利用制造執(zhí)行系統(tǒng),賦予工廠更多的靈活性,滿足多品種紡機專件產品的混線生產,并可為將來的產能調整做出合理規(guī)劃。
3.1產品制造流程
羅拉是細紗機牽伸機構的一個重要零件,是決定細紗機成紗指標好壞的核心零件,技術要求極高。細紗機上有6對羅拉,每對羅拉由幾十乃至上百節(jié)羅拉通過導桿、導孔、內外螺紋及羅拉軸承連接而成,最長可達到40余米,每對羅拉跳動要求不超過0.02mm,因此羅拉的各個技術指標均要達到極高的水平,是一種制造難度和復雜系數極高的產品。目前企業(yè)羅拉產品共七大類300余個品種。其工藝流程:備料外協(xié)粗加工來料檢驗切入磨加工雙頭車連線援齒熱處理校直成型磨粗磨軸承檔精磨軸承檔數控打孔粗磨端面半精磨端面砂光鋼絲輪拋光清洗錘前布輪拋光清洗電錘精磨孔端面錘前布輪拋光清洗孔精加工車外螺紋完工檢驗裝配裝箱。
3.2生產過程采集與分析系統(tǒng)的建設
經緯榆次分公司羅拉工廠應用無線射頻質量跟蹤系統(tǒng),在羅拉生產中及售后進行產品跟蹤和質量追溯。
3.2.1羅拉生產的過程采集
羅拉生產加工過程進行跟蹤和記錄,根據羅拉的材質、加工工藝和規(guī)格,在羅拉上打印二維條碼來進行跟蹤。生產過程處于受控狀態(tài),對直接或間接影響產品質量的生產、安裝和服務過程所采取的作業(yè)技術和生產過程進行分析,診斷和監(jiān)控。
3.2.2羅拉質量追蹤數據的采集及分析系統(tǒng)
質量管理主要記錄、跟蹤和分析產品及過程質量數據,用以控制產品質量,確定生產中需要注意的問題。
質量數據采集:通過布置在車間的數據采集終端或手持終端上報檢驗結果,系統(tǒng)自動將數據存儲起來,供其他模塊進行數據處理和即時顯示。
質量檢測記錄:通過在系統(tǒng)中的“質量檢測記錄”界面錄入檢測項目的真實內容信息(如實際尺寸、粗糙度等)。
質量分析:可對車間生產的質量情況,按日、月、年、人、設備、日期等條件或復合條件自動生成報表文件、存儲或打印??梢蕴峁┯嘘P產品、人員在生產過程中的基本信息給績效管理系統(tǒng),通過對信息的匯總分析,以離線或在線的形式提供對當前生產績效的評價結果。
3.2.3售后產品質量追溯
羅拉產品銷售后,可以通過產品的激光條碼查到該產品的批次、生產設備及生產人員等信息,客戶發(fā)現(xiàn)羅拉產品存在質量問題,能及時反饋給羅拉生產廠,作為質量改進的依據。
3.3無線射頻質量跟蹤系統(tǒng)與其子系統(tǒng)MES系統(tǒng)的集成
企業(yè)對無線射頻質量跟蹤系統(tǒng)與其子系統(tǒng)羅拉廠MES系統(tǒng)實現(xiàn)無縫數據集成。
(1)基于工單的排產及采集信息的集成
羅拉廠MES系統(tǒng)生成工單后,打印產品生產跟蹤卡,所有的采集信息(包括物流信息、質量檢測數據、激光打碼信息)直接錄入工單及工單對應的所有產品的數據中,實現(xiàn)了采集數據與工單的無縫數據集成。
(2)質量分析與羅拉廠MES系統(tǒng)的信息集成
技術部門通過經緯紡機無線射頻質量跟蹤系統(tǒng)的質量分析系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)問題,及時反饋給羅拉廠MES系統(tǒng),羅拉廠MES系統(tǒng)及時對生產計劃進行調整。
4結束語
關鍵詞:技術創(chuàng)新;裝備制造企業(yè);評價指標體系
一、裝備制造企業(yè)技術創(chuàng)新能力評價指標體系構建
(一)評價指標體系構建
1.評價指標體系構建原則
裝備制造企業(yè)技術創(chuàng)新能力評價指標體系是對裝備制造企業(yè)技術創(chuàng)新能力進行準確、科學的評價,體現(xiàn)技術創(chuàng)新能力的優(yōu)勢和不足,從而使裝備制造企業(yè)有針對性地進行技術創(chuàng)新活動,并為之提供決策的依據。
在建立評價指標體系時還要遵循以下三個基本原則:全面性原則;導向性原則;可行性原則。
綜合評價指標體系只有應用于綜合評價的實踐,方能產生應有的作用。按照可行性原則,建立指標體系應該注意以下三個方面的問題:
首先,指標的可測性:其次,指標的易得性:最后,指標體系的整體性。
2.技術創(chuàng)新文化評價指標
技術創(chuàng)新文化評價指標體系主要的評價指標有:
第一,創(chuàng)新文化的形成與維持能力,衡量裝備制造企業(yè)內部是否形成了有利于技術創(chuàng)新的文化和氛圍。
第二,領導和職工的創(chuàng)新意識與強度,衡量裝備制造企業(yè)領導者及其帶領下的全體員工的創(chuàng)新進取意識。
第三,領導者對待技術創(chuàng)新的態(tài)度,衡量裝備制造企業(yè)領導者是否支持技術創(chuàng)新,是否愿意推廣和維持技術創(chuàng)新的連續(xù)性。
第四,對創(chuàng)新失敗的態(tài)度,衡量裝備制造企業(yè)對于流產的或者成果不佳的創(chuàng)新項目的處理方式。
3.技術創(chuàng)新人力資源評價指標
第一,科技經費投入比重是科技研發(fā)投入經費占銷售收入的比重,其計算公式如下:
科技經費投入比重=科技研發(fā)投入經費/年銷售收入。
第二,科技經費投入強度是科技研發(fā)投入經費與科技研發(fā)人員數量的比值,其計算公式如下:
科技經費投入強度=科技研發(fā)投入經費/科技研發(fā)人員總數。
第三,培訓費用比重是培訓費用占銷售收入的比重,其計算公式如下:
科技培訓費用比重=培訓費用/年銷售收入。
第四,科技研發(fā)人員比重是科技研發(fā)人員數量占企業(yè)員工總數的比重,其計算公式如下:
科技研發(fā)人員比重=科技研發(fā)人員數量/企業(yè)員工總數。
第五,科技獎金比重是每年用于對科技獎勵的獎金總額與當年科技研發(fā)人員數量的比重,其計算公式如下:
科技獎金比重=每年獎金總額/科技研發(fā)人員數量。
4.技術創(chuàng)新營銷能力評價指標
裝備制造企業(yè)創(chuàng)新營銷能力反映的是使消費者接受新產品的能力,體現(xiàn)著企業(yè)創(chuàng)新產品的市場開拓和市場占有。擁有強大的創(chuàng)新營銷能力可以使企業(yè)獲得較好的經濟效益,使技術創(chuàng)新得以實現(xiàn)。裝備制造企業(yè)創(chuàng)新營銷能力的具體評價指標如下:
第一,新產品產值,衡量新產品的盈利能力,其計算公式為:
新產品產值=新產品銷售收入/當年銷售收入。
第二,銷售人員數量比重,衡量企業(yè)銷售人員的數量,其計算公式為:
銷售人員數量比重=銷售人員數量/企業(yè)員工總數。
第三,新產品利稅比重,其計算公式為:
新產品利稅比重=新產品利稅/企業(yè)當年利稅。
第四,主要產品的平均市場占有率,衡量裝備制造企業(yè)產品在市場上的競爭能力和營銷能力,其計算公式為:
平均市場占有率= 各主要產品的市場占有率×(該產品銷售收入/企業(yè)年銷售收入)。
5. 技術創(chuàng)新環(huán)保能力評價指標
技術創(chuàng)新產出不僅體現(xiàn)在經濟效益上,也反映在社會效益特別是生態(tài)效益上。因此,必須增強裝備制造的環(huán)保意識和環(huán)保能力。
我們通過“萬元產值綜合能耗”、“工業(yè)廢水排放達標率”和“工業(yè)固體廢物綜合利用率”這3個指標來評價行業(yè)依靠技術創(chuàng)新實現(xiàn)環(huán)境保護的能力。
第一,萬元產值綜合能耗,衡量企業(yè)每單位萬元產值的綜合能耗水平,其計算公式為:
萬元產值綜合能耗=燃煤耗用量/工業(yè)總產值
第二,工業(yè)廢水排放達標率,衡量企業(yè)工業(yè)廢水排放綜合環(huán)保達標水平,其計算公式為:
工業(yè)廢水排放達標率=達標廢水排放量/總廢水排放量
第三,工業(yè)固體廢物綜合利用率,衡量企業(yè)綜合循環(huán)利用固體廢物的能力,其計算公式為:
工業(yè)固體廢物綜合利用率=可利用的固體廢物排放量/總固體廢物排放量
(二)評價指標體系應用
1.評價指標說明
第一,研究開發(fā)能力采用科技經費投入比重、科技人員素質、研發(fā)資金年增長率、自主創(chuàng)新率四項指標為二級指標。
第二,引進吸收能力采用技術引進費用比重和引進設備達產率兩項指標作為二級指標。
第三,企業(yè)生產能力指標采用平均生產設備水平、生產人員綜合水平、人均勞動生產率三項指標為二級指標。其中,人均勞動生產率=銷售收入總額/員工總數。
第四,創(chuàng)新營銷能力指標采用營業(yè)費用比重和新產品市場占有率兩項指標作為二級指標。其中,營銷費用比重=營銷費用/(財務費用+管理費用+營銷費用)。新產品市場占有率=新產品銷售量/當年該產品市場銷售總量。
第五,創(chuàng)新環(huán)保能力指標采用萬元產值綜合能耗、工業(yè)廢水排放達標率和工業(yè)固體廢物綜合利用率三項指標指標為二級指標。
二、研究結論及建議
(一)主要研究結論
本文基于已有文獻關于裝備制造企業(yè)技術創(chuàng)新能力研究成果的基礎理論,結合裝備制造企業(yè)自身特點,將裝備制造企業(yè)技術創(chuàng)新能力主要劃分為技術創(chuàng)新文化能力、創(chuàng)新人力資源能力、創(chuàng)新營銷能力以及創(chuàng)新環(huán)保能力等四個方面。
本文認為,裝備制造企業(yè)是能耗和污染較大的企業(yè),要實現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,為發(fā)展循環(huán)經濟、構建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會作貢獻,必須增強裝備制造的環(huán)保意識和環(huán)保能力。因此,在闡述裝備制造企業(yè)技術創(chuàng)新能力構成要素時,將技術創(chuàng)新環(huán)保能力作為決定裝備制造企業(yè)技術創(chuàng)新能力的主要因素之一。
(二)進一步研究建議
裝備制造企業(yè)技術創(chuàng)新能力的評價問題,許多學者提出了不少的方法和模型。本文構建的裝備制造企業(yè)技術創(chuàng)新能力評價指標體系以及探討的評價方法,只是眾多研究中的一種,還有許多問題有待今后研究。如:指標設計的合理性問題;指標的完備性問題;指標的內涵問題;指標的歸屬問題。
本文在寫作的過程中,雖然進行了潛心研究、數據統(tǒng)計、精心撰寫和細心修改,但限于研究條件、研究時間和本人的研究水平,本文所采用的方法、分析的情況以及提出的觀點難免存在一些不足之處,也還有一些問題有待進一步深入研究。
參考文獻:
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作者簡介:
[關鍵詞]智能化事物;智能材料;土木工程;結構振動控制 文章編號:2095-4085(2017)05-0031-02
目前智能材料在土木工程中的應用主要是結構振動的自動化,包含了自啟動,自調整,自調控,自恢復等內容。它的應用有效提高了土木工程結構的耐用性、持久性與穩(wěn)定性。智能材料在土木工程結構振動控制中的應用為結構振動提供了新的方法與途徑,在結構振動系統(tǒng)中使用智能材料已經得到廣泛應用,未來發(fā)展前景良好。
1智能材料在土木工程結構振動控制中的應用
1.1對智能材料的簡述
智能材料是科技進步后,智能化的產物,作為智能化的一大組成部分,目前智能材料在建筑領域取得了越來越大的關注度,應用領域十分廣泛。當前世界上主要的智能材料包括記憶金屬合金、電力伸縮材料、電流或者磁流導體。另外還有電力材料,所謂電力材料便是有關電力系統(tǒng)的智能化材料,主要包括電壓感應器等。這些智能材料能夠根據地球的磁場變化以及對溫度變化的感知來調整自身所控制的機器,金屬器材的性質、阻止力、消耗量以及振動結構的振動幅度、振動次數、振動速度、大小與形狀等,然后再考慮實際需要等因素采用相應功能的智能材料來制造相應的器材,主要是動力系統(tǒng)與減少能耗的器材的制作。智能材料在土木工程結構振動中的應用主要是利用智能材料生產自動調控的驅動器,被動控制的能耗減少設備以及降低振動幅度與次數還有速度的設備。這些由智能材料制作而成的設備具有反應速度快、能耗低、出力大、操作方便等特點,而利用智能材料制成的設備較之其他一般材料所制成的設備具有很大的特點與很多優(yōu)勢,比如操作簡單方便,符合時代潮流,即將變?yōu)槲磥硗聊竟こ探Y構振動控制中使用的主要驅動減振設備。
1.2對結構振動控制的簡述
結構振動控制是土木工程建設的一個重要組成部分,建立良好的結構振動控制系統(tǒng)不僅能增加建筑物的使用安全程度,還能夠提升房屋使用強度對以及對地下運動的感知力與抵抗力,同時能夠減少干擾力因素對房屋的影響,更為重要的是,在發(fā)生地質災害時能夠降低損失并進行持續(xù)不斷的自我調控。雖然結構振動控制系統(tǒng)在我國的發(fā)展勢頭很好,但是在實際運行過程中,我國的結構振動控制技術并不成熟,存有很多嚴重的問題,比如在災害發(fā)生時系統(tǒng)可能就會停止運行,是因為不能進行外部所需的能源供給。
1.3結構控制應用中存在的問題
上文提到了我國的結構控制技術并不成熟,存在著很多嚴重的問題,如系統(tǒng)停止運行等。除此之外還有其他的問題,比如系統(tǒng)的預測不準,這主要是以前運用傳統(tǒng)材料制作結構控制系統(tǒng)時出現(xiàn)的問題。眾所周知,結構控制系統(tǒng)最重要的功能就是與安全有關。上文中提到結構控制系統(tǒng)可以對災害進行預測,感知地下運動的活動,但是以前就出現(xiàn)過對地下運動感知不準而造成巨大損失的先例。
1.4淺析智能材料在土木工程結構振動控制中的應用
我國智能材料在土木工程結構振動控制中的應用主要是電力設備、降低能耗的被動控制設備以及主要動力系統(tǒng)對振動速度、次數、幅度等的控制。首先來談談電力設備,隨著智能化程度的不斷提高,電力設備在結構振動控制中處于重要位置,而智能材料的運用也是大大提升了電力設備運行的安全性與各項性能;再談到降低能耗的被動控制設備,整個智能材料在土木工程結構振動控制之中的應用技術上,降低能耗的被動控制設備處于附屬地位,主要功能就是怕它消耗太多能耗,由于是降低能耗所需要的,因此這個系統(tǒng)對于當前社會的環(huán)保要求來說,盡管處于附屬地位,但還是會在未來得到長足的發(fā)展;而主要動力系統(tǒng)便是智能材料在土木工程結構振動控制應用的主要部分。結構振動系統(tǒng)功能的實現(xiàn)無一不與主要動力系統(tǒng)有關,而智能材料在主要動力系統(tǒng)中的作用主要是提升了主要動力系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性,通過使用智能材料,讓主要動力系統(tǒng)的預測更準確,從而避免安全事故的再次發(fā)生。用智能材料制造主要動力系統(tǒng)主要是通過電路實現(xiàn)的。
數控技術是一門集計算機技術、自動化控制技術、測量技術、現(xiàn)代機械制造技術、微電子技術、信息處理技術等多學科交叉的綜合技術,是近年來應用領域中發(fā)展十分迅速的一項綜合性的高新技術。它是為適應高精度、高速度、復雜零件的加工而出現(xiàn)的,是實現(xiàn)自動化、數字化、柔性化、信息化、集成化、網絡化的基礎,是現(xiàn)代機床裝備的靈魂和核心,有著廣泛的應用領域和廣闊的應用前景。
2.國內外數控系統(tǒng)的發(fā)展概況
隨著計算機技術的高速發(fā)展,傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革,各工業(yè)發(fā)達國家投入巨資,對現(xiàn)代制造技術進行研究開發(fā),提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中,數控技術是關鍵技術,它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術于一體,具有高精度、高效率、柔性自動化等特點,對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前,數控技術正在發(fā)生根本性變革,由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎上,數控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化;在智能化基礎上,綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經網絡等多學科技術,數控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制,加工過程中可以自動修正、調節(jié)與補償各項參數,實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理。
長期以來,我國的數控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結構,CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據經驗以固定參數形式事先設定,加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統(tǒng)進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié),整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環(huán)執(zhí)行機構。在復雜環(huán)境以及多變條件下,加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數,無法在現(xiàn)場環(huán)境下根據外部干擾和隨機因素實時動態(tài)調整,更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機修正CAD/CAM中的設定量,因而影響CNC的工作效率和產品加工質量。由此可見,傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結構,限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展,己不適應日益復雜的制造過程,因此,大力發(fā)展以數控技術為核心的先進制造技術已成為我們國家加速經濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。
3.數控技術的發(fā)展趨勢
數控技術的應用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化,使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征,而且隨著數控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大,他對國計民生的一些重要行業(yè)的發(fā)展起著越來越重要的作用。從目前世界上數控技術發(fā)展的趨勢來看,主要有如下幾個方面:
3.1高精度、高速度的發(fā)展趨勢
盡管十多年前就出現(xiàn)高精度高速度的趨勢,但是科學技術的發(fā)展是沒有止境的,高精度、高速度的內涵也在不斷變化,目前正在向著精度和速度的極限發(fā)展。
效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率,提高產品的質量和檔次,縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術之一,國際生產工程學會將其確定為21世紀的中心研究方向之一。在轎車工業(yè)領域,年產30萬輛的生產節(jié)拍是40秒/輛,而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一;在航空和宇航工業(yè)領域,其加工的零部件多為薄壁和薄筋,剛度很差,材料為鋁或鋁合金,只有在高切削速度和切削力很小的情況下,才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料"掏空"的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結方式拼裝,使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。
3.25軸聯(lián)動加工和復合加工機床快速發(fā)展
采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工,可用刀具最佳幾何形狀進行切削,不僅光潔度高,而且效率也大幅度提高。一般認為,1臺5軸聯(lián)動機床的效率可以等于2臺3軸聯(lián)動機床,特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時,5軸聯(lián)動加工可比3軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動數控系統(tǒng)、主機結構復雜等原因,其價格要比3軸聯(lián)動數控機床高出數倍,加之編程技術難度較大,制約了5軸聯(lián)動機床的發(fā)展。當前由于電主軸的出現(xiàn),使得實現(xiàn)5軸聯(lián)動加工的復合主軸頭結構大為簡化,其制造難度和成本大幅度降低,數控系統(tǒng)的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯(lián)動機床和復合加工機床(含5面加工機床)的發(fā)展。3.3智能化、開放式、網絡化成為當代數控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢
21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng),智能化的內容包括在數控系統(tǒng)中的各個方面:為追求加工效率和加工質量方面的智能化,如加工過程的自適應控制,工藝參數自動生成;為提高驅動性能及使用連接方便的智能化,如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負自動選定模型、自整定等;簡化編程、簡化操作方面的智能化,如智能化的自動編程、智能化的人機界面等;還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。為解決傳統(tǒng)的數控系統(tǒng)封閉性和數控應用軟件的產業(yè)化生產存在的問題。
目前許多國家對開放式數控系統(tǒng)進行研究,數控系統(tǒng)開放化已經成為數控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數控系統(tǒng)就是數控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上,面向機床廠家和最終用戶,通過改變、增加或剪裁結構對象(數控功能),形成系列化,并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統(tǒng)中,快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數控系統(tǒng),形成具有鮮明個性的名牌產品。目前開放式數控系統(tǒng)的體系結構規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數控系統(tǒng)功能庫以及數控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當前研究的核心。網絡化數控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數控裝備的網絡化將極大地滿足生產線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求,也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎單元。國內外一些著名數控機床和數控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機,反映了數控機床加工向網絡化方向發(fā)展的趨勢。
4.結束語
隨著人們對數控技術重視,它的發(fā)展越發(fā)迅速。文中簡要陳述當前的發(fā)展趨勢,另外數控技術的正不斷走向集成化,并行化,仍有廣闊的發(fā)展空間。
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