時(shí)間：2023-03-20 16:14:45
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇鑄造工藝論文，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
本文擬生產(chǎn)的馬氏體不銹鋼葉輪材質(zhì)為ZG1Cr13Ni。該材質(zhì)澆注溫度高，砂型鑄造易產(chǎn)生表面粘砂；由于縮性大，極易產(chǎn)生縮松、裂紋和晶粒粗大等鑄造缺陷；此外，其冷裂傾向也較嚴(yán)重。圖1和圖2分別是馬氏體不銹鋼葉輪毛坯尺寸和三維實(shí)體。由圖可見，該鑄件屬于結(jié)構(gòu)復(fù)雜件，一方面是壁厚不均勻，厚壁和薄壁之間尺寸相差較大，補(bǔ)縮、收縮應(yīng)力等問題需在工藝設(shè)計(jì)時(shí)特別關(guān)注；另一方面是存在各種曲面，而且曲面處壁厚極不均勻且相對(duì)較薄，因此，工藝設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮保證充型的完整性。根據(jù)葉輪鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本文選擇了兩箱造型法，并將鑄造分型面設(shè)置在葉輪中間部位，分型面位置見圖3。鑄件頂端壁厚較厚，應(yīng)考慮在該位置添加冒口。鑄件的凝固時(shí)間取決于它的體積V和傳熱表面積A的比值，其比值稱為凝固模數(shù)。
2葉輪鑄造工藝設(shè)計(jì)與優(yōu)化
2.1馬氏體不銹鋼葉輪鑄造工藝模擬分析
采用有限元分析軟件對(duì)鑄造工藝進(jìn)行模擬，鑄件模型選擇的材料為馬氏體不銹鋼，砂箱模型選擇的材料為樹脂砂，鑄件與砂箱之間的換熱系數(shù)為500W/（m2•K），澆注溫度為1560℃，充型速度為42kg/s，澆注時(shí)間為27s，熱傳遞方式為空氣冷卻，設(shè)置重力加速度為9.8kg/s2，初始條件為金屬液溫度1560℃、砂箱溫度25℃，運(yùn)行參數(shù)采用默認(rèn)設(shè)置。葉輪充型過程模擬結(jié)果見圖5。可以看出，金屬液充滿澆道，整體充型平穩(wěn)，見圖5a。當(dāng)澆注完成后，鑄型內(nèi)腔全部被充滿，不存在澆不足現(xiàn)象，見圖5b。模擬結(jié)果表明，該鑄件的鑄造工藝設(shè)計(jì)方案保證了澆注過程的平穩(wěn)性，也保證了鑄件形狀的完整性，說明澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理。圖6為鑄件澆注265s后透視狀態(tài)圖，可以發(fā)現(xiàn)，葉輪下端圓環(huán)、分型面中心部位交界處存在縮孔，且個(gè)別葉輪側(cè)冒口底端存在封閉的高溫區(qū)間，該位置也可能出現(xiàn)縮孔。由此可見，該工藝設(shè)計(jì)方案在保證鑄件補(bǔ)縮方面還存在設(shè)計(jì)不足。因此，原設(shè)計(jì)方案必須改善冒口設(shè)計(jì)，或者采取必要的工藝補(bǔ)救方案。
2.2工藝優(yōu)化
針對(duì)初始設(shè)計(jì)工藝所出現(xiàn)的缺陷問題，對(duì)葉輪鑄造工藝進(jìn)行優(yōu)化。考慮在葉輪底端圓環(huán)和葉輪中心位置出現(xiàn)的縮孔，我們分別在葉輪底端加入圓環(huán)形冷鐵，在葉輪中間部位六個(gè)側(cè)冒口之間加設(shè)楔形冷鐵。改進(jìn)后葉輪鑄造工藝圖如圖7所示。對(duì)改進(jìn)后的工藝方案進(jìn)行模擬，工藝改進(jìn)后的葉輪充型模擬結(jié)果。當(dāng)充型開始14s時(shí)，充填部位型腔內(nèi)金屬液完全充滿澆道，充型平穩(wěn)，沒有明顯飛濺，見圖8a，說明澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)仍能保證充型的平穩(wěn)性；圖8b是充型至27s時(shí)（充型完畢）的狀態(tài)圖，可以看出，金屬液已完全充滿型腔，型腔內(nèi)不存在澆不足等缺陷。
3結(jié)論
（1）不銹鋼葉輪鑄件選取階梯式澆注方式和開放式澆注系統(tǒng)，可以保證鑄件充型過程中金屬液的平穩(wěn)性及充型后的鑄件形狀完整性。
（2）不銹鋼葉輪鑄件直接采用明冒口和暗冒口不能完全防止鑄件內(nèi)產(chǎn)生縮孔與縮松，當(dāng)冒口與冷鐵配合使用時(shí)可以消除縮孔與縮松。
過去20年，互聯(lián)網(wǎng)是改變社會(huì)、改變商業(yè)最重要的技術(shù)；如今，物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，讓許多物理實(shí)體具備了感知能力和數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋磉_(dá)能力；未來，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)以及云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)的成熟，生產(chǎn)制造領(lǐng)域?qū)⒕邆涫占鬏敿疤幚泶髷?shù)據(jù)的高級(jí)能力，使制造業(yè)形成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，帶動(dòng)傳統(tǒng)制造業(yè)的顛覆與重構(gòu)。
“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的概念最早是由美國通用電氣公司(GE)于2012年提出的，隨后聯(lián)合另外四家IT巨頭組建了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟(IIC)，將這一概念大力推廣開來。“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”主要含義是，在現(xiàn)實(shí)世界中，機(jī)器、設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)能在更深層次與信息世界的大數(shù)據(jù)和分析連接在一起，帶動(dòng)工業(yè)革命和網(wǎng)絡(luò)革命兩大革命性轉(zhuǎn)變。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟的愿景是使各個(gè)制造業(yè)廠商的設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。這就至少要涉及到互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等技術(shù)。而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟的成立目的在于通過制定通用的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，利用互聯(lián)網(wǎng)激活傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造過程，促進(jìn)物理世界和信息世界的融合。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使制造業(yè)的數(shù)據(jù)流、硬件、軟件實(shí)現(xiàn)智能交互。未來的制造業(yè)中，由智能設(shè)備采集大數(shù)據(jù)之后，利用智能系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)分析工具進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和可視化展現(xiàn)，形成“智能決策”，為生產(chǎn)管理提供實(shí)時(shí)判斷參考，反過來指導(dǎo)生產(chǎn)，優(yōu)化制造工藝(圖1)。
智能設(shè)備可以在機(jī)器、設(shè)施、組織和網(wǎng)絡(luò)之間實(shí)現(xiàn)共享促進(jìn)智能協(xié)作，并將產(chǎn)生的數(shù)據(jù)發(fā)送到智能系統(tǒng)。
智能系統(tǒng)包括部署在組織內(nèi)的機(jī)器設(shè)備，也包括互聯(lián)網(wǎng)中廣泛互聯(lián)的軟件。隨著越來越多的機(jī)器設(shè)備加入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)貫通整個(gè)組主和網(wǎng)絡(luò)的智能設(shè)備協(xié)同效應(yīng)成為可能。深度學(xué)習(xí)是智能系統(tǒng)內(nèi)機(jī)器聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)升級(jí)。每臺(tái)機(jī)器的操作經(jīng)驗(yàn)可以聚合為一個(gè)信息系統(tǒng)，以使得整套機(jī)器設(shè)備能夠不斷地自行學(xué)習(xí)，掌握數(shù)據(jù)分析和判斷能力。以往，在單個(gè)的機(jī)器設(shè)備上，這種深度學(xué)習(xí)的方式是不可能實(shí)現(xiàn)的。例如，從飛機(jī)上收集的數(shù)據(jù)加上航空地理位置與飛行歷史記錄數(shù)據(jù)，便可以挖掘出大量有關(guān)各種環(huán)境下的飛機(jī)性能的信息。通過這些大數(shù)據(jù)的挖掘與應(yīng)用，可以使整個(gè)系統(tǒng)更聰明，從而推動(dòng)一個(gè)持續(xù)的知識(shí)積累過程。當(dāng)越來越多的智能設(shè)備連接到一個(gè)智能系統(tǒng)之中，結(jié)果將是系統(tǒng)不斷增強(qiáng)并能自主深度學(xué)習(xí)，而且變得越來越智能化。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵是通過大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)智能決策。當(dāng)從智能設(shè)備和智能系統(tǒng)采集到了足夠的大數(shù)據(jù)時(shí)，智能決策其實(shí)就已經(jīng)發(fā)生了。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中，智能決策對(duì)于應(yīng)對(duì)系統(tǒng)越來越復(fù)雜的機(jī)器的互聯(lián)、設(shè)備的互聯(lián)、組織的互聯(lián)和龐大的網(wǎng)絡(luò)來說，十分必要。智能決策就是為了解決系統(tǒng)的復(fù)雜性。
當(dāng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的三大要素——智能設(shè)備、智能系統(tǒng)、智能決策，與機(jī)器、設(shè)施、組織和網(wǎng)絡(luò)融合到一起的時(shí)候，其全部潛能就會(huì)體現(xiàn)出來。生產(chǎn)率提高、成本降低和節(jié)能減排所帶來的效益將帶動(dòng)整個(gè)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。
所以說，“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”代表了消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)向產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的升級(jí)，增強(qiáng)了制造業(yè)的軟實(shí)力，使未來制造業(yè)向效率更高、更精細(xì)化發(fā)展。
“工業(yè)4.0”中的智能制造
2009到2012年歐洲深陷債務(wù)危機(jī)，德國經(jīng)濟(jì)卻一枝獨(dú)秀，依然堅(jiān)挺。德國經(jīng)濟(jì)增長的動(dòng)力來自其基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)——制造業(yè)所維持的國際競爭力。對(duì)于德國而言，制造業(yè)是傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)增長動(dòng)力，制造業(yè)的發(fā)展是德國工業(yè)增長不可或缺的因素，基于這一共識(shí)，德國政府傾力推動(dòng)進(jìn)一步的技術(shù)創(chuàng)新，其關(guān)鍵詞是“工業(yè)4.0”。
“工業(yè)4.0”中，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展正在對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)造成顛覆性、革命性的沖擊。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，可以實(shí)時(shí)感知、監(jiān)控生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的智能分析和決策，使智能生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造、大規(guī)模個(gè)性化制造成為生產(chǎn)方式變革的方向。“工業(yè)4.0”所描繪的未來的制造業(yè)將建立在以互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)為基礎(chǔ)的互動(dòng)平臺(tái)之上，將更多的生產(chǎn)要素更為科學(xué)地整合，變得更加自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，而生產(chǎn)制造個(gè)性化、定制化將成為新常態(tài)。
自動(dòng)化只是單純的控制，智能化則是在控制的基礎(chǔ)上，通過物聯(lián)網(wǎng)傳感器采集海量生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過互聯(lián)網(wǎng)匯集到云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，然后通過信息管理系統(tǒng)對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、挖掘，從而作出正確的決策。這些決策附加給自動(dòng)化設(shè)備的是“智能”，從而提高生產(chǎn)靈活性和資源利用率，增強(qiáng)顧客與商業(yè)合作伙伴之間的緊密關(guān)聯(lián)度，并提升工業(yè)生產(chǎn)的商業(yè)價(jià)值(圖2)。
生產(chǎn)智能化。全球化分工使得各項(xiàng)生產(chǎn)要素加速流動(dòng)，市場趨勢變化和產(chǎn)品個(gè)性化需求對(duì)工廠的生產(chǎn)響應(yīng)時(shí)間和柔性化生產(chǎn)能力提出了更高的要求。“工業(yè)4.0”時(shí)代，生產(chǎn)智能化通過基于信息化的機(jī)械、知識(shí)、管理和技能等多種要素的有機(jī)結(jié)合，從著手生產(chǎn)制造之前，就按照交貨期、生產(chǎn)數(shù)量、優(yōu)先級(jí)、工廠現(xiàn)有資源(人員、設(shè)備、物料)的有限生產(chǎn)能力，自動(dòng)制訂出科學(xué)的生產(chǎn)計(jì)劃。從而，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)成本的大幅下降，同時(shí)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品多樣性、縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期，最終實(shí)現(xiàn)工廠運(yùn)營的全面優(yōu)化變革。
傳統(tǒng)制造業(yè)時(shí)代，材料、能源和信息是工廠生產(chǎn)的三個(gè)要素(圖3)。傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)展的歷史，就是工廠利用材料、能源和信息進(jìn)行物質(zhì)生產(chǎn)的歷史。材料、能源和信息領(lǐng)域的任何技術(shù)革命，必然導(dǎo)致生產(chǎn)方式的革命和生產(chǎn)力的飛躍發(fā)展。但是，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)到智能手機(jī)等移動(dòng)終端的演進(jìn)，越來越多功能強(qiáng)大的智能設(shè)備以無線方式實(shí)現(xiàn)了與互聯(lián)網(wǎng)或設(shè)備之間的互聯(lián)。由此衍生出物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)，推動(dòng)著物理世界和信息世界以信息物理系統(tǒng)(CPS)的方式相融合。也可以說，是這種技術(shù)進(jìn)步使得制造業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了資源、信息、物品、設(shè)備和人的互通互聯(lián)。
通過互通互聯(lián)，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)這些新的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，和以前的自動(dòng)化的技術(shù)結(jié)合在一起，生產(chǎn)工序?qū)崿F(xiàn)縱向系統(tǒng)上的融合，生產(chǎn)設(shè)備和設(shè)備之間，工人與設(shè)備之間的合作，把整個(gè)工廠內(nèi)部的要素聯(lián)結(jié)起來，形成信息物理系統(tǒng)，互相之間可以合作、可以響應(yīng)，能夠開展個(gè)性化的生產(chǎn)制造，可以調(diào)整產(chǎn)品的生產(chǎn)率，還可以調(diào)整利用資源的多少、大小，采用最節(jié)約資源的方式。
“工業(yè)4.0”時(shí)代，在智能工廠中，CRM(Customer Relationship Management，客戶關(guān)系管理)、PDM(Product Data Management，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)、SCM(Supply chain management，供應(yīng)鏈管理)等軟件管理系統(tǒng)可能都將互聯(lián)。屆時(shí)，接到顧客訂單后的一瞬間，工廠就會(huì)立即自動(dòng)地向原材料供應(yīng)商采購。原材料到貨后，將被賦予數(shù)據(jù)，“這是給某某客戶生產(chǎn)的某某產(chǎn)品的某某工藝中的原材料”，使“原材料”帶有信息。帶有信息的原材料也就意味著擁有自己的用途或目的地。在生產(chǎn)過程中，原材料一旦被錯(cuò)誤配送到其他生產(chǎn)線，它就會(huì)通過與生產(chǎn)設(shè)備開展“對(duì)話”，返回屬于自己的正確的生產(chǎn)線；如果生產(chǎn)機(jī)器之間的原材料不夠用，生產(chǎn)機(jī)器也可以向訂單系統(tǒng)進(jìn)行“交涉”，來增加原材料數(shù)量；最終，即便是原材料嵌入到產(chǎn)品內(nèi)之后，由于它還保存著路徑流程信息，將會(huì)很容易實(shí)現(xiàn)追蹤溯源(圖4)。
設(shè)備智能化。在未來的智能工廠，每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)清晰可見、高度透明，整個(gè)車間有序且高效地運(yùn)轉(zhuǎn)。“工業(yè)4.0”中，自動(dòng)化設(shè)備在原有的控制功能基礎(chǔ)上，附加一定的新功能，就可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期管理、安全性、可追蹤性與節(jié)能性等智能化要求。這些為生產(chǎn)設(shè)備添加的新功能是指通過為生產(chǎn)線配置眾多傳感器，讓設(shè)備具有感知能力，將所感知的信息通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送到云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，通過大數(shù)據(jù)分析決策進(jìn)一步使得自動(dòng)化設(shè)備具有自律管理的智能功能，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備智能化。
“工業(yè)4.0”中，在生產(chǎn)線、生產(chǎn)設(shè)備中配備的傳感器，能夠?qū)崟r(shí)抓取數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過無線通信連接互聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，對(duì)生產(chǎn)本身進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。設(shè)備傳感和控制層的數(shù)據(jù)與企業(yè)信息系統(tǒng)融合形成了信息物理系統(tǒng)(CPS)，使得生產(chǎn)大數(shù)據(jù)傳到云計(jì)算數(shù)據(jù)中心進(jìn)行存儲(chǔ)、分析，形成決策并反過來指導(dǎo)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。設(shè)備的智能化直接決定了“工業(yè)4.0”所要求的智能生產(chǎn)水平。
能源管理智能化。近年來，環(huán)境和節(jié)能減排已成為制造業(yè)最重視的課題之一。許多制造業(yè)企業(yè)都已經(jīng)開始應(yīng)用信息技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)能耗進(jìn)行管理，以最具經(jīng)濟(jì)效益的方式，部署工業(yè)節(jié)能減排與綜合利用的智能化系統(tǒng)架構(gòu)，從資源、原材料、研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造到廢棄物回收再利用處理，形成綠色產(chǎn)品生命周期管理的循環(huán)。
供應(yīng)鏈管理智能化。在傳統(tǒng)的制造業(yè)生產(chǎn)模式中，無論是工廠還是供應(yīng)商，都需要為制造業(yè)的零部件或原材料的庫存付出一定的成本支出，由于供應(yīng)商和工廠之間的信息不對(duì)稱和非自動(dòng)的信息交換，生產(chǎn)的模式只能采用按計(jì)劃或按庫存生產(chǎn)的模式，靈活性和效率受到了約束。
“工業(yè)4.0”時(shí)代，復(fù)雜的制造系統(tǒng)在一定程度上也加速了產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型。傳統(tǒng)的大型企業(yè)集團(tuán)掌控的供應(yīng)鏈主導(dǎo)型將向產(chǎn)業(yè)生態(tài)型演變，平臺(tái)技術(shù)以及平臺(tái)型企業(yè)將在產(chǎn)業(yè)生態(tài)中的展現(xiàn)出更多的作用。因此，企業(yè)競爭戰(zhàn)略的重點(diǎn)將不再是做大規(guī)模，而將是智能化的供應(yīng)鏈管理，在不斷變化的動(dòng)態(tài)環(huán)境中獲得和保持動(dòng)態(tài)的供需協(xié)調(diào)能力。
供應(yīng)鏈管理智能化將統(tǒng)一工廠的零部件庫存和供應(yīng)商的生產(chǎn)流程，從而保證工廠的零部件庫存的最小化，降低庫存帶來的風(fēng)險(xiǎn)，降低生產(chǎn)成本。供應(yīng)鏈管理智能化要求企業(yè)間的信息采用基于事件驅(qū)動(dòng)的方式交換信息，信息的交換是實(shí)時(shí)的，并且對(duì)方同樣可以做出實(shí)時(shí)的反應(yīng)，供應(yīng)鏈上不同企業(yè)的運(yùn)作效率與在同一個(gè)企業(yè)中不同部門的運(yùn)作一樣敏捷，具有滿足不斷變化的需求的適應(yīng)性。供應(yīng)鏈管理智能化將為供應(yīng)鏈上的企業(yè)帶來更大的利益，供應(yīng)鏈上各個(gè)企業(yè)的協(xié)同制造將為降低制造成本、物流成本，縮短制造周期，提供更好的服務(wù)和有力的保障。
實(shí)現(xiàn)上述四個(gè)智能化體現(xiàn)了“工業(yè)4.0”的宏大愿景。“工業(yè)4.0”認(rèn)為實(shí)現(xiàn)上述四個(gè)智能化其實(shí)是一個(gè)簡單的概念：將大量的有關(guān)人、信息管理系統(tǒng)、自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備等物體融入到信息物理系統(tǒng)(CPS)中，在制造系統(tǒng)中，利用產(chǎn)生的數(shù)據(jù)為企業(yè)服務(wù)，協(xié)同企業(yè)的生產(chǎn)和運(yùn)營。
智能制造的內(nèi)涵
無論是德國的“工業(yè)4.0”，還是美國的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，其實(shí)質(zhì)與我國工業(yè)和信息化部推廣的“兩化融合”戰(zhàn)略大同小異。某種程度上說，以智能制造為代表的新一輪工業(yè)革命或許對(duì)于我國制造業(yè)是一個(gè)很好的機(jī)會(huì)，也可能是我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的一個(gè)重要機(jī)遇。
工廠內(nèi)實(shí)現(xiàn)“信息物理系統(tǒng)”。德國“工業(yè)4.0”其實(shí)就是基于信息物理系統(tǒng)(CPS)實(shí)現(xiàn)智能工廠，最終實(shí)現(xiàn)的是制造模式的變革。CPS概念最早是由美國國家基金委員會(huì)在2006年提出，被認(rèn)為有望成為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息技術(shù)的第三次浪潮。
CSP是融合技術(shù)，包括計(jì)算、通信以及控制(傳感器、執(zhí)行器等)。中國科學(xué)院何積豐院士指出：“CPS，從廣義上理解，就是一個(gè)在環(huán)境感知的基礎(chǔ)上，深度融合了計(jì)算、通信和控制能力的可控可信可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)化物理設(shè)備系統(tǒng)，它通過計(jì)算進(jìn)程和物理進(jìn)程相互影響的反饋循環(huán)實(shí)現(xiàn)深度融合和實(shí)時(shí)交互來增加或擴(kuò)展新的功能，以安全、可靠、高效和實(shí)時(shí)的方式監(jiān)測或者控制一個(gè)物理實(shí)體。CPS的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)信息世界和物理世界的完全融合，構(gòu)建一個(gè)可控、可信、可擴(kuò)展并且安全高效的CPS網(wǎng)絡(luò)，并最終從根本上改變?nèi)祟悩?gòu)建工程物理系統(tǒng)的方式。”
目前所說的制造業(yè)信息化，首先強(qiáng)調(diào)的是CAD(Computer Aided Design，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))、CAM(Computer Aided Manufacturing，計(jì)算機(jī)輔助制造)等工業(yè)軟件和PPS(生產(chǎn)計(jì)劃控制系統(tǒng))、PLM(產(chǎn)品生命周期管理)等信息化管理系統(tǒng)。主要應(yīng)用于由上而下的集中式中央控制系統(tǒng)。
而信息物理系統(tǒng)(CPS)則通過物體、數(shù)據(jù)以及服務(wù)等的無縫連接，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)工藝與信息系統(tǒng)融合，形成了智能工廠。物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)分別位于智能工廠的三層信息技術(shù)基礎(chǔ)架構(gòu)的底層和頂層。最頂層中，與生產(chǎn)計(jì)劃、物流、能耗和經(jīng)營管理相關(guān)的ERP、SCM、CRM等，和產(chǎn)品設(shè)計(jì)、技術(shù)相關(guān)的PLM處在最上層，與服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)緊緊相連。中間一層，通過CPS物理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)線控制、調(diào)度等相關(guān)功能，從智能物料供應(yīng)，到智能產(chǎn)品的產(chǎn)出，貫通整個(gè)產(chǎn)品生命周期管理。最底層則通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制、執(zhí)行、傳感，實(shí)現(xiàn)智能生產(chǎn)(圖5)。
智能工廠的產(chǎn)品、資源及處理過程因CPS的存在，將具有非常高水平的實(shí)時(shí)性，同時(shí)在資源、成本節(jié)約中也頗具優(yōu)勢。智能工廠將按照重視可持續(xù)性的服務(wù)中心的業(yè)務(wù)來設(shè)計(jì)。因此，靈活性、自適應(yīng)以及機(jī)械學(xué)習(xí)能力等特征，甚至風(fēng)險(xiǎn)管理都是其中不可或缺的要素。智能工廠的設(shè)備將實(shí)現(xiàn)高級(jí)自動(dòng)化，主要是由基于自動(dòng)觀察生產(chǎn)過程的CPS的生產(chǎn)系統(tǒng)的靈活網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)的。通過可實(shí)時(shí)應(yīng)對(duì)的靈活的生產(chǎn)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)工程的徹底優(yōu)化。同時(shí)，生產(chǎn)優(yōu)勢不僅僅是在特定生產(chǎn)條件下一次性體現(xiàn)，也可以實(shí)現(xiàn)多家工廠、多個(gè)生產(chǎn)單元所形成的世界級(jí)網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)化。
工廠間實(shí)現(xiàn)“互聯(lián)制造”。隨著信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)、電子商務(wù)的普及，制造業(yè)市場競爭的新要求出現(xiàn)了變化。一方面，要求制造業(yè)企業(yè)能夠不斷地基于網(wǎng)絡(luò)獲取信息，及時(shí)對(duì)市場需求做出快速反應(yīng)；另一方面，要求制造業(yè)企業(yè)能夠?qū)⒏鞣N資源集成與共享，合理利用各種資源。
互聯(lián)制造能夠快速響應(yīng)市場變化，通過制造企業(yè)快速重組、動(dòng)態(tài)協(xié)同來快速配置制造資源，在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，減少產(chǎn)品投放市場所需的時(shí)間，增加市場份額；能夠分擔(dān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)費(fèi)用、設(shè)備投資費(fèi)用等，減少經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)。通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部、外部的協(xié)同設(shè)計(jì)、協(xié)同制造和協(xié)同管理，實(shí)現(xiàn)商業(yè)的顛覆和重構(gòu)。通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造，消費(fèi)者、經(jīng)銷商、工廠、供應(yīng)鏈等各個(gè)環(huán)節(jié)可利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)全流程參與。傳統(tǒng)制造業(yè)的模式是以產(chǎn)品為中心，而未來制造業(yè)通過與用戶互動(dòng)，根據(jù)用戶的個(gè)性化需求，然后開始部署產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)制造。
另外，作為一個(gè)未來的潮流，工廠將通過互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化，向著互聯(lián)工廠的趨勢發(fā)展。隨之而來，采集并分析生產(chǎn)車間的各種信息向消費(fèi)者反饋，從工廠采集的信息作為大數(shù)據(jù)經(jīng)過解析，能夠開拓更多的、新的商業(yè)機(jī)會(huì)。經(jīng)由硬件從車間采集的海量數(shù)據(jù)如何處理，也將在很大程度上決定服務(wù)、解決方案的價(jià)值。
過去的制造業(yè)只是一個(gè)環(huán)節(jié)，但隨著互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步向制造業(yè)環(huán)節(jié)滲透，網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造已經(jīng)開始出現(xiàn)。制造業(yè)的模式將隨之發(fā)生巨大變化，它會(huì)打破傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)的生命周期，從原材料的采購開始，到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)制造、市場營銷、售后服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成了閉環(huán)，徹底改變制造業(yè)以往僅是一個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)模式。在網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造的閉環(huán)中，用戶、設(shè)計(jì)師、供應(yīng)商、分銷商等角色都會(huì)發(fā)生改變。與之相伴而生，傳統(tǒng)價(jià)值鏈也將不可避免的出現(xiàn)破碎與重構(gòu)。
工廠外實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)制造”。滿足消費(fèi)者個(gè)性化需求，一方面需要制造業(yè)企業(yè)能夠生產(chǎn)或提供符合消費(fèi)者個(gè)性偏好的產(chǎn)品或服務(wù)，一方面需要互聯(lián)網(wǎng)提供消費(fèi)者的個(gè)性化定制需求。由于消費(fèi)者人數(shù)眾多，每個(gè)人的需求不同，導(dǎo)致需求的具體信息也不同，加上需求的不斷變化，就構(gòu)成了產(chǎn)品需求的大數(shù)據(jù)。消費(fèi)者與制造業(yè)企業(yè)之間的交互和交易行為也將產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，挖掘和分析這些消費(fèi)者動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，能夠幫助消費(fèi)者參與到產(chǎn)品的需求分析和產(chǎn)品設(shè)計(jì)等創(chuàng)新活動(dòng)中，為產(chǎn)品創(chuàng)新作出貢獻(xiàn)。
因此，大數(shù)據(jù)將構(gòu)成制造業(yè)智能化的一個(gè)基礎(chǔ)。大數(shù)據(jù)在制造業(yè)大規(guī)模定制中的應(yīng)用除了圍繞定制平臺(tái)這一核心之外，還包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、訂單管理、智能化制造等。定制數(shù)據(jù)達(dá)到一定的數(shù)量級(jí)，就可以實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)應(yīng)用，通過對(duì)大數(shù)據(jù)的挖掘，實(shí)現(xiàn)流行預(yù)測、精準(zhǔn)匹配、時(shí)尚管理、社交應(yīng)用、營銷推送等更多的應(yīng)用(圖6)。同時(shí)，大數(shù)據(jù)能夠幫助制造業(yè)企業(yè)提升營銷的針對(duì)性，降低物流和庫存的成本，減少生產(chǎn)資源投入的風(fēng)險(xiǎn)。
“數(shù)據(jù)制造”時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將全面嵌入到工業(yè)體系之中，將打破傳統(tǒng)的生產(chǎn)流程、生產(chǎn)模式和管理方式。生產(chǎn)制造過程與業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的深度集成，將實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)要素的高度靈活配置，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制生產(chǎn)。從而，將有力推動(dòng)傳統(tǒng)制造業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級(jí)的步伐。毫無疑問，“數(shù)據(jù)制造”將會(huì)改變制造業(yè)思維，給制造業(yè)帶來更多的靈活性和想象空間，也或?qū)㈩嵏仓圃鞓I(yè)的游戲規(guī)則。
對(duì)我國的啟示
沒有強(qiáng)大的制造業(yè)，一個(gè)國家將無法實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)快速、健康、穩(wěn)定的發(fā)展，勞動(dòng)就業(yè)問題將日趨突顯，人民生活難以普遍提高，國家穩(wěn)定和安全將受到威脅，信息化、現(xiàn)代化將失去堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。改革開放以來的30多年中，中國經(jīng)濟(jì)經(jīng)歷了接近10%的高速增長階段，而制造業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)高速增長的引擎。目前，我國尚處于工業(yè)化進(jìn)程的中后期，制造業(yè)創(chuàng)造了GDP總量的三分之一，貢獻(xiàn)了出口總額的90%，未來幾十年制造業(yè)仍將是我國經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。
重新定義“智能制造”的關(guān)鍵詞。進(jìn)入21世紀(jì)以來，制造業(yè)面臨著全球產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整帶來的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。特別是2008年金融危機(jī)之后，世界各國為了尋找促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長的新出路，開始重新重視制造業(yè)，歐盟整體上開始加大制造業(yè)科技創(chuàng)新扶持力度；美國于2011年提出“先進(jìn)制造業(yè)伙伴計(jì)劃”，旨在增加就業(yè)機(jī)會(huì)，實(shí)現(xiàn)美國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)強(qiáng)勁增長。美國國家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)于2012年2月正式了《先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計(jì)劃》，德國于2013年4月推出《工業(yè)4.0戰(zhàn)略》。我們應(yīng)該通過比較研究《美國先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計(jì)劃》《德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略》等資料中的先進(jìn)制造業(yè)關(guān)鍵詞，進(jìn)而來定義未來制造業(yè)的發(fā)展方向(圖7)。
一是軟性制造。大規(guī)模制造時(shí)代，傳統(tǒng)的制造環(huán)節(jié)利潤空間越來越受到擠壓。所以，從發(fā)達(dá)國家發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)的戰(zhàn)略規(guī)劃中均可以看到，制造業(yè)的概念和附加值正在不斷從硬件向軟件、服務(wù)、解決方案等無形資產(chǎn)轉(zhuǎn)移。相對(duì)于傳統(tǒng)制造業(yè)，如今的制造業(yè)是軟件帶給硬件功能、控制硬件、對(duì)硬件造成極大影響。同時(shí)，與以往的硬件商品所不同，目前的制造業(yè)中，對(duì)商品附屬的服務(wù)或者基于商品上面的解決方案的需求正在快速增加。
所謂軟性制造，就是增加產(chǎn)品附加價(jià)值、拓展更多、更豐富的服務(wù)與解決方案。因?yàn)橄鄬?duì)于硬件，產(chǎn)品內(nèi)置的軟件、附帶的服務(wù)或者解決方案通常是軟性和無形的，都是“看不見”的事物，所以稱之為軟性制造。
軟性制造不再將“硬件”生產(chǎn)視為制造業(yè)，而認(rèn)為“軟件”在制造業(yè)中不斷發(fā)揮主導(dǎo)作用，商品產(chǎn)生的服務(wù)或解決方案將對(duì)制造業(yè)的價(jià)值產(chǎn)生巨大影響。所以，未來的制造業(yè)需要放棄傳統(tǒng)的“硬件式”的思維模式，而要從軟件、服務(wù)產(chǎn)生附加值的角度去發(fā)展制造業(yè)。軟件、服務(wù)在整個(gè)制造業(yè)價(jià)值鏈中所占的比重將越來越大，呈現(xiàn)顯著的增長趨勢。未來制造業(yè)企業(yè)向顧客提供的不再是單純的產(chǎn)品，而是各種應(yīng)用軟件與服務(wù)形態(tài)集成于一體的整體解決方案。
二是從“物理”到“信息”的趨勢。以往，每當(dāng)提及制造業(yè)，恐怕都認(rèn)為是各種零部件構(gòu)成硬件產(chǎn)品的核心。隨著封裝化、數(shù)字化的發(fā)展，零部件生產(chǎn)加工技術(shù)加速向新興市場國家轉(zhuǎn)移，這樣，零部件本身的利潤就難以維系。因此，發(fā)達(dá)國家制造業(yè)開始更加注重通過組裝零部件進(jìn)行封裝化，將部分功能模塊化，將系列功能系統(tǒng)化，來提升附加價(jià)值。
模塊化是將標(biāo)準(zhǔn)化的零部件進(jìn)行組裝，以此來設(shè)計(jì)產(chǎn)品。從而能夠快速響應(yīng)市場的多樣化需求，滿足消費(fèi)者的各項(xiàng)差異化需求。以往，在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，需要付出很多時(shí)間和成本，如果將復(fù)雜化的產(chǎn)品通過幾個(gè)模塊進(jìn)行組裝，就能夠同時(shí)解決多樣化和效率化的問題。
但是，模塊化本身不過是產(chǎn)品的一項(xiàng)功能，未來制造業(yè)將更加重視在通過模塊化和封裝化的基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)化，拓展新的應(yīng)用與服務(wù)。如果以系統(tǒng)化為主導(dǎo)，就能相對(duì)于“物理”意義上的零部件，獲取更多的帶有“信息”功能的附加價(jià)值。相反，如果不掌控系統(tǒng)的主導(dǎo)權(quán)，無論研發(fā)出的零部件的質(zhì)量和功能多么好，也難以成為市場價(jià)格的主導(dǎo)者。
三是從“群體”到“個(gè)體”的趨勢。在發(fā)達(dá)國家，以規(guī)模化為對(duì)象的量產(chǎn)制造業(yè)將生產(chǎn)基地轉(zhuǎn)移至新興市場國家，以定制化為重點(diǎn)的多種類小批量制造業(yè)漸漸成為主流。同時(shí)，消費(fèi)者本身也將有能力將自己的需求付諸生產(chǎn)制造。也就是說，“大規(guī)模定制”隨著以3D打印為代表的數(shù)字化和信息技術(shù)的普及帶來的技術(shù)革新，將制造業(yè)的進(jìn)入門檻降至最低，不具備工廠與生產(chǎn)設(shè)備的個(gè)人也能很容易地參與到制造業(yè)之中。制造業(yè)進(jìn)入門檻的降低，也意味著一些意想不到的企業(yè)或個(gè)人將參與到制造業(yè)，從而有可能帶來商業(yè)模式的巨大變化。
“個(gè)性化”首先是美國大力推進(jìn)的。在美國的文化背景下，個(gè)性要比組織色彩強(qiáng)烈。制造業(yè)的“個(gè)性化”趨勢不僅僅是美國制造業(yè)回歸，還將帶動(dòng)舊金山等大城市制造業(yè)的興盛，一些專注于通過信息技術(shù)使得生產(chǎn)工程高效化、專業(yè)性的小規(guī)模手工制作的制造業(yè)將在市區(qū)內(nèi)盛行，它們根據(jù)消費(fèi)者的需求進(jìn)行柔性的定制化服務(wù)，憑借獨(dú)特的設(shè)計(jì)，與大量生產(chǎn)形成差異化競爭。
四是互聯(lián)制造。隨著信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)、電子商務(wù)的普及，制造業(yè)市場競爭的新要求出現(xiàn)了變化。一方面，要求制造業(yè)企業(yè)能夠不斷地基于網(wǎng)絡(luò)獲取信息，及時(shí)對(duì)市場需求做出快速反應(yīng)；另一方面，要求制造業(yè)企業(yè)能夠?qū)⒏鞣N資源集成與共享，合理利用各種資源。
互聯(lián)制造能夠快速響應(yīng)市場變化，通過制造企業(yè)快速重組、動(dòng)態(tài)協(xié)同來快速配置制造資源，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少產(chǎn)品投放市場所需的時(shí)間，增加市場份額。另外，作為一個(gè)未來的潮流，工廠將通過互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化，向著互聯(lián)工廠的趨勢發(fā)展。
美國因?yàn)橛蠫oogle、Apple、IBM等IT巨頭和無數(shù)的IT企業(yè)，所以在大數(shù)據(jù)應(yīng)用上較為積極，非常重視對(duì)社會(huì)帶來新的價(jià)值。Google不斷將制造業(yè)企業(yè)收購至麾下，就是希望掌握主導(dǎo)權(quán)。同時(shí)，作為美國大型制造業(yè)企業(yè)的一個(gè)代表，GE公司也開始加強(qiáng)數(shù)據(jù)分析和軟件開發(fā)，從車間采集數(shù)據(jù)，進(jìn)行解析，提供解決方案，開拓新的商業(yè)機(jī)會(huì)。德國將“工業(yè)4.0”視為國家戰(zhàn)略，將工廠智能化視為國家方針。通過信息技術(shù)，最大限度的發(fā)揮工廠本身的能力(表1)。
把“兩化”深度融合作為主要著力點(diǎn)。工業(yè)和信息化部成立以來，一直致力于推進(jìn)“兩化融合”工作，通過信息化的融合與滲透，對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)產(chǎn)生革命性影響。“工業(yè)4.0”本質(zhì)上是由信息技術(shù)引發(fā)的，與我國的“兩化融合”有異曲同工之處。在未來制造業(yè)中，我們應(yīng)該將“兩化深度融合”作為主要著力點(diǎn)，進(jìn)一步繼續(xù)加快推進(jìn)信息化、自動(dòng)化和智能化。
首先，研究部署信息物理系統(tǒng)(CPS)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)“智能工廠”的“智能制造”。智能制造已成為全球制造業(yè)發(fā)展的新趨勢，智能設(shè)備和生產(chǎn)手段在未來必將廣泛替代傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式。而信息物理系統(tǒng)(CPS)將改變?nèi)祟惻c物理世界的交互方式，使得未來制造業(yè)中的物質(zhì)生產(chǎn)力與能源、材料和信息三種資源高度融合，為實(shí)現(xiàn)“智能工廠”和“智能制造”提供有效的保障。美國、德國等世界工業(yè)強(qiáng)國都高度重視信息物理系統(tǒng)的構(gòu)建，加強(qiáng)戰(zhàn)略性、前瞻性的部署，并已然取得了積極的研究進(jìn)展。而我國目前的制造業(yè)發(fā)展仍然以簡單地?cái)U(kuò)大再生產(chǎn)為主要途徑，迫切需要通過智能生產(chǎn)、智能設(shè)備和“工業(yè)4.0”理念來改造和提升傳統(tǒng)制造業(yè)。
其次，推動(dòng)制造業(yè)向智能化發(fā)展轉(zhuǎn)型的同時(shí)，同步推動(dòng)制造業(yè)的模式和業(yè)態(tài)的革新。主要體現(xiàn)在，從大規(guī)模批量生產(chǎn)向大規(guī)模定制生產(chǎn)的革新、從生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造的革新、從集團(tuán)式全能型生產(chǎn)向網(wǎng)絡(luò)式協(xié)同制造的革新、從兩化融合向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的革新。
1建筑造價(jià)管理重要性
建筑工程造價(jià)管理工作是現(xiàn)代社會(huì)建筑建設(shè)工程中的重要組成部分，也是保證建筑工程經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對(duì)建筑工程的造價(jià)進(jìn)行控制能夠促使工程投資項(xiàng)目造價(jià)管理人員在正式開始之前對(duì)其進(jìn)行全面的方案制定、方案設(shè)計(jì)審核，全方位、多角度、多層次的了解建筑工程項(xiàng)目詳情，對(duì)項(xiàng)目工程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，從而有效掌握建筑工程項(xiàng)目的利潤情況，將其經(jīng)濟(jì)收益控制在一定程度之內(nèi)，避免產(chǎn)生不必要的經(jīng)濟(jì)損失。
2建筑造價(jià)管理原則
2.1設(shè)計(jì)為重點(diǎn)原則
建筑工程造價(jià)管理人員在開展工程造價(jià)管理工作時(shí)，要注意嚴(yán)格遵循“設(shè)計(jì)為重點(diǎn)原則”，在將工程造價(jià)管理貫穿整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)程的同時(shí)，引入工程設(shè)計(jì)，并在工程設(shè)計(jì)階段對(duì)建筑工程進(jìn)行造價(jià)成本控制。工程設(shè)計(jì)是建筑工程造價(jià)管理全過程的第一關(guān)，若在設(shè)計(jì)階段強(qiáng)化工程造價(jià)控制，就能結(jié)合建筑工程的實(shí)際情況，優(yōu)化選擇合理的施工工藝、施工材料、設(shè)備，提高建筑工程性價(jià)比，充分體現(xiàn)建筑造價(jià)管理的經(jīng)濟(jì)效益控制優(yōu)勢。造價(jià)管理人員要重視設(shè)計(jì)階段的造價(jià)控制，通過此階段的造價(jià)控制提升建筑工程施工質(zhì)量。
2.2主動(dòng)控制原則
建筑工程造價(jià)管理人員在開展工程造價(jià)管理工作時(shí)，要注意遵循“主動(dòng)控制原則”。主動(dòng)控制原則，就是指需要造價(jià)管理人員對(duì)工程造價(jià)進(jìn)行預(yù)算管理，將可能出現(xiàn)的各種風(fēng)險(xiǎn)及情況均納入預(yù)案計(jì)劃中，并根據(jù)可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)因素制定相應(yīng)的預(yù)防措施，從而保證建筑工程進(jìn)展順利，避免偏離原有目標(biāo)。
3建筑造價(jià)管理提升工程經(jīng)濟(jì)效益措施
3.1招標(biāo)環(huán)節(jié)造價(jià)管理
針對(duì)建筑工程建設(shè)單位，要提升建筑工程的經(jīng)濟(jì)效益，就要做好建筑工程招標(biāo)環(huán)節(jié)的造價(jià)管理。建設(shè)單位造價(jià)管理人員在建筑工程的招投標(biāo)階段要對(duì)工程設(shè)計(jì)招標(biāo)、工程施工招標(biāo)等文件進(jìn)行嚴(yán)格管理，并對(duì)項(xiàng)目中重要物資的招投標(biāo)行為進(jìn)行審查。造價(jià)管理人員要嚴(yán)格審核施工單位的施工資質(zhì)及其相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，并采取實(shí)地考察的方式進(jìn)行審核，從而避免出現(xiàn)招錄到信用較差施工單位的情況。造價(jià)管理人員還要全面掌握建筑工程項(xiàng)目的造價(jià)成本，防止投標(biāo)單位惡意競標(biāo)。另外，造價(jià)管理人員還可以在管理工作中采用“工程量清單計(jì)價(jià)”模式，就是通過統(tǒng)一的計(jì)量計(jì)算規(guī)則提供工程量清單，并由投標(biāo)人根據(jù)自身實(shí)際情況與市場情況進(jìn)行報(bào)價(jià)競標(biāo)，這種方法也可以有效控制工程成本，提高建筑工程的經(jīng)濟(jì)效益[2]。
3.2做好預(yù)算和決算管理
針對(duì)建筑工程施工單位，造價(jià)管理人員要提升建筑工程的經(jīng)濟(jì)效益，就要做好預(yù)算和決算工作。首先，造價(jià)管理人員要對(duì)建筑工程所需的主材、輔材及其他耗材進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，保證材料采購數(shù)量符合施工需求，避免出現(xiàn)采購數(shù)量過多或不足的情況，減少材料采購資金的浪費(fèi)。然后要提前統(tǒng)計(jì)、預(yù)估建筑工程施工人員的勞務(wù)費(fèi)用，控制施工人工費(fèi)；造價(jià)管理人員要結(jié)合建筑工程施工現(xiàn)場情況、施工難度，依據(jù)現(xiàn)階段市場平均價(jià)格和單位內(nèi)部人員的標(biāo)準(zhǔn)工作進(jìn)行計(jì)算。最后，造價(jià)管理人員要在預(yù)算與決算階段對(duì)建筑工程施工可能產(chǎn)生的設(shè)備使用與維護(hù)費(fèi)用進(jìn)行計(jì)算；造價(jià)管理人員要根據(jù)單位本身的施工機(jī)械設(shè)備情況，計(jì)算施工機(jī)械費(fèi)用在使用過程中產(chǎn)生的攤銷費(fèi)用及租賃費(fèi)用，并綜合施工情況核定需要租賃的機(jī)械設(shè)備數(shù)量，優(yōu)化機(jī)械設(shè)備管理方案，從而實(shí)現(xiàn)控制造價(jià)成本的目的[1]。
3.3施工環(huán)節(jié)造價(jià)管理
針對(duì)建筑工程施工單位，造價(jià)管理人員要通過增強(qiáng)建筑造價(jià)管理工作提升建筑工程的經(jīng)濟(jì)效益，還要做好施工環(huán)節(jié)的造價(jià)管理工作。造價(jià)管理人員要結(jié)合現(xiàn)階段的市場發(fā)展形勢，對(duì)施工單位的施工費(fèi)用進(jìn)行預(yù)估，從實(shí)際需求的角度出發(fā)，在合理范圍內(nèi)降低施工費(fèi)用，并加強(qiáng)對(duì)施工環(huán)節(jié)的管理，對(duì)建筑工程施工勞務(wù)成本、施工現(xiàn)場資源成本進(jìn)行管理，讓施工單位定期上報(bào)每天施工費(fèi)用消耗明細(xì)，推動(dòng)建筑工程施工造價(jià)管理規(guī)范化發(fā)展。此外，造價(jià)管理人員要認(rèn)真審核變更明細(xì)，并嚴(yán)格規(guī)定變更條件，避免出現(xiàn)隨意修改施工方案的情況出現(xiàn)，確保施工預(yù)算與原方案的順利推進(jìn)。從而避免不必要的成本浪費(fèi)。
3.4竣工環(huán)節(jié)造價(jià)管理
針對(duì)建筑工程施工單位，造價(jià)管理人員要從竣工環(huán)節(jié)入手，提高竣工環(huán)節(jié)的造價(jià)控制程度，認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拈_展工程審核工作，保證建筑工程的工程量，根據(jù)承包合同、施工圖紙、變更計(jì)劃及現(xiàn)場簽證等資料對(duì)已完成的工作量進(jìn)行計(jì)算，并進(jìn)行核算，杜絕出現(xiàn)施工單位謊報(bào)施工量的情況出現(xiàn)。造價(jià)管理人員還要做好套價(jià)工作，熟悉工程定額書中的詳細(xì)單價(jià)和具體施工內(nèi)容，并結(jié)合工程預(yù)算對(duì)其進(jìn)行定額套價(jià)。
4結(jié)語
總而言之，建筑工程造價(jià)管理工程是一項(xiàng)極為復(fù)雜的、專業(yè)的、系統(tǒng)的工程管理工作，要想加強(qiáng)建筑工程造價(jià)管理工作不是一朝一夕能夠完成的，也不是針對(duì)某一環(huán)節(jié)工作就能夠達(dá)到的。造價(jià)管理人員要想通過強(qiáng)化建筑工程造價(jià)管理工作提升建筑工程的經(jīng)濟(jì)效益，就要明確建筑工程經(jīng)濟(jì)效益的主要來源，不斷提升自身管理水平，引進(jìn)科學(xué)管理體系，全面開展造價(jià)管理工作，從而有效控制建筑工程各個(gè)環(huán)節(jié)成本，有計(jì)劃的提升建筑工程的經(jīng)濟(jì)效益。
【管理學(xué)博士論文參考文獻(xiàn)】
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關(guān)鍵詞：卓越工程師；實(shí)踐教學(xué)；材料成型；鑄造
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）50-0200-02
卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃，其核心目的是培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，尤其是工科類學(xué)生，成為創(chuàng)新能力強(qiáng)、能適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量的工程技術(shù)人才。我國已是一個(gè)鑄造大國，鑄造企業(yè)雖然眾多，但還不是一個(gè)鑄造強(qiáng)國，急切需要大量鑄造專業(yè)高水平工程人才，材料成型鑄造方向是實(shí)踐性要求非常高的專業(yè)，因此對(duì)鑄造卓越工程師培養(yǎng)更是迫在眉睫。
一、實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀
材料成型鑄造方向是實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，一般包括有：課程實(shí)驗(yàn)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、綜合性實(shí)踐及畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文等。在理論教學(xué)環(huán)節(jié)，各院校在課程教學(xué)體系設(shè)置上大相徑庭，有些院校根據(jù)各地實(shí)際情況，還開設(shè)了特色課程。相對(duì)而言，在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)方面，各院校差異較大，教學(xué)水平和開設(shè)的實(shí)踐環(huán)節(jié)課程等形式多種多樣、參差不齊，教學(xué)效果差異較大，具體反映在學(xué)生的工程實(shí)踐能力非常明顯。針對(duì)卓越計(jì)劃，面臨著新的挑戰(zhàn)，存在諸多共性的問題，主要表現(xiàn)在以下幾方面：實(shí)驗(yàn)室的各種實(shí)驗(yàn)裝備、儀器、材料等落后、缺乏，專業(yè)實(shí)驗(yàn)受到極大限制，生產(chǎn)實(shí)習(xí)難、質(zhì)量不高、實(shí)踐環(huán)節(jié)課大多由年輕教師承擔(dān)、經(jīng)驗(yàn)不足等問題，這些都嚴(yán)重影響實(shí)踐教學(xué)效果，制約了學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)。
二、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)改進(jìn)
多年來，各高等院校對(duì)鑄造方向?qū)嵺`教學(xué)的內(nèi)容、方法和手段等進(jìn)行了多方面的改革。增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力，提高實(shí)踐教學(xué)效果，培養(yǎng)具有綜合能力的應(yīng)用型人才一直是大家關(guān)注的重點(diǎn)。針對(duì)鑄造卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)現(xiàn)狀，可從以下方面改進(jìn)。
（一）轉(zhuǎn)變觀念，加強(qiáng)對(duì)實(shí)踐教學(xué)的重視程度
實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐是提高工科學(xué)生創(chuàng)新能力的主要方式。長期以來，不少領(lǐng)導(dǎo)和教師對(duì)實(shí)踐教學(xué)重視不夠，沒有把實(shí)踐教學(xué)和理論教學(xué)看成同等重要的地位，認(rèn)為學(xué)校最重要的任務(wù)是理論知識(shí)傳授，實(shí)踐能力是學(xué)生在以后工廠、企業(yè)中培養(yǎng)的，學(xué)生實(shí)踐能力的考核指標(biāo)和方法不完善、不科學(xué)。提到實(shí)踐教學(xué)，大都認(rèn)為經(jīng)費(fèi)有限、困難重重。對(duì)于實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)存在的問題進(jìn)行分析，究其根源在于對(duì)實(shí)踐教學(xué)的重視程度不夠。從與學(xué)生的交流中看出，學(xué)生非常渴望在實(shí)踐環(huán)節(jié)有更多的實(shí)踐鍛煉機(jī)會(huì)。現(xiàn)在就業(yè)形勢嚴(yán)峻，用人單位非常在意學(xué)生是否有工作經(jīng)驗(yàn)，而剛畢業(yè)的大學(xué)生很難說有多少工作經(jīng)驗(yàn)，而實(shí)踐環(huán)節(jié)的鍛煉正是彌補(bǔ)了這方面的不足。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師的作用毋庸置疑，應(yīng)積極鼓勵(lì)廣大教師想辦法、出策略，激勵(lì)教師參與實(shí)踐教學(xué)的積極性，豐富和改進(jìn)實(shí)踐教手段。目前，諸多高校對(duì)教師的考核往往包括教學(xué)和科研任務(wù)，而大多教師認(rèn)為科研考核是最為頭痛的任務(wù)，學(xué)校過分看重于老師發(fā)表多少高水平學(xué)術(shù)論文、有多少科研經(jīng)費(fèi)，教師把大量的時(shí)間和精力都集中在這些方面，很難有功夫去重視、研究實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。
（二）充分利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)手段，挖掘潛力
目前，不少院校鑄造專業(yè)方向?qū)嶒?yàn)室教學(xué)模式落后，內(nèi)容陳舊，儀器設(shè)備落后。由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)條件限制，只能進(jìn)行一些簡單的實(shí)驗(yàn)。各實(shí)驗(yàn)間相互獨(dú)立，系統(tǒng)性較差。學(xué)生多人一組，按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書機(jī)械地完成，局限于傳統(tǒng)的砂型鑄造工藝進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，甚至還缺乏鑄造實(shí)驗(yàn)的最基本手段，沒有切合實(shí)際生產(chǎn)中的先進(jìn)的鑄造工藝、材料、設(shè)備等開展，這些都制約了學(xué)生對(duì)本專業(yè)知識(shí)和新工藝的認(rèn)識(shí)和掌握。要開展好實(shí)踐教學(xué)，除必須完善相應(yīng)的必要的實(shí)驗(yàn)手段外，還必須與時(shí)俱進(jìn)，要結(jié)合鑄造工藝、熔煉的發(fā)展方向，結(jié)合一些新工藝，盡可能開展一些具有創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)，將原來的單一、過于簡單的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行整合、改進(jìn)，可以分為鑄造工藝、熔煉工藝兩大模塊開展；激發(fā)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極主動(dòng)性，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)自己進(jìn)行設(shè)計(jì)、構(gòu)思實(shí)驗(yàn)，教師積極指導(dǎo)學(xué)生，給他們創(chuàng)造、提供必備的實(shí)踐條件，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。
（三）積極開展科技創(chuàng)新實(shí)踐、技能實(shí)踐等具有創(chuàng)造性的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)
在卓越計(jì)劃下，材料成型專業(yè)普遍增加了科技創(chuàng)新實(shí)踐和技能實(shí)踐等實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，這固然對(duì)增強(qiáng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力很有利。創(chuàng)新學(xué)分可以通過參加學(xué)術(shù)講座、大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、工程訓(xùn)練等活動(dòng)或參與教師、企業(yè)的科研課題并等途徑來獲得。教師們一方面要?jiǎng)?chuàng)造條件，給學(xué)生提供動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)。通常教師課堂上一般會(huì)給學(xué)生布置一些課后作業(yè)，課后作業(yè)大多以書本中的作業(yè)習(xí)題為主，其實(shí)這種課后作業(yè)形式上可以改進(jìn)，比如安排學(xué)生查閱學(xué)習(xí)相關(guān)文獻(xiàn)資料、進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)任務(wù)、完成相關(guān)小論文，尤其是設(shè)計(jì)，還可以在實(shí)踐環(huán)節(jié)中加以實(shí)施，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行綜合分析。這樣可以做到內(nèi)容教學(xué)與設(shè)計(jì)同步，教學(xué)與實(shí)踐并重進(jìn)行。另一方面，可以在理論教學(xué)中邀請(qǐng)一些企業(yè)中有豐富經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員參與指導(dǎo)工作，鑄造工藝設(shè)計(jì)是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，理論設(shè)計(jì)與實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用有較大差異，請(qǐng)現(xiàn)場工程技術(shù)人員講述鑄造工藝設(shè)計(jì)實(shí)例，有利于鞏固和加深、完善學(xué)生的理論知識(shí)。
（四）鞏固并擴(kuò)大校內(nèi)外實(shí)習(xí)基地，提高生產(chǎn)實(shí)習(xí)質(zhì)量
生產(chǎn)實(shí)習(xí)是重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生通過生產(chǎn)實(shí)習(xí)，讓學(xué)生從課堂走入現(xiàn)場，真實(shí)地認(rèn)識(shí)、理解本專業(yè)的實(shí)質(zhì)，從而更好地掌握所學(xué)的專業(yè)知識(shí)。近年來，生產(chǎn)實(shí)習(xí)中，生產(chǎn)與教學(xué)之間的矛盾越來越突出，許多企業(yè)由于各種原因不太愿意接收大學(xué)生進(jìn)工廠實(shí)習(xí)，給生產(chǎn)實(shí)習(xí)帶來很大困難。由于鑄造生產(chǎn)現(xiàn)場工藝過程的復(fù)雜、各工序設(shè)備繁多，生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境條件相對(duì)較差。企業(yè)和學(xué)校往往更多地考慮學(xué)生們的安全，生產(chǎn)實(shí)習(xí)成了走過場，應(yīng)付教學(xué)，很難深入到各個(gè)環(huán)節(jié)，進(jìn)行細(xì)致了解，缺乏發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的鍛煉機(jī)會(huì)。要取得好的生產(chǎn)實(shí)習(xí)效果，建議采取如下一些措施。（1）加強(qiáng)與企業(yè)勾通。要求教師與企業(yè)良好勾通，選擇有經(jīng)驗(yàn)的教師帶隊(duì)，在切實(shí)做好安全防范措施的前提條件下，盡可能事先深入細(xì)致地了解現(xiàn)場，對(duì)生產(chǎn)實(shí)習(xí)現(xiàn)場做到心中有數(shù)。（2）盡量多地深入不同企業(yè)，讓學(xué)生能更多地接觸不同的生產(chǎn)企業(yè)。鑄造專業(yè)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)主要是在以鑄造、機(jī)加工為主的企業(yè)進(jìn)行。在一段時(shí)間內(nèi)，一般都是集中在某一個(gè)廠或某幾個(gè)車間，一般都是在一些以砂型鑄造為主的企業(yè)中進(jìn)行，鑄造生產(chǎn)方式單一，許多先進(jìn)的鑄造方法根本看不到，也不能真正參與到企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際中去，使得學(xué)生對(duì)生產(chǎn)實(shí)習(xí)缺乏積極性，出校門時(shí)滿腔熱情，回校時(shí)又神情沮喪。學(xué)生面臨的就業(yè)單位多種多樣，學(xué)生如能更多地深入現(xiàn)場，了解不同企業(yè)生產(chǎn)工藝，有利于拓展知識(shí)范圍。（3）及時(shí)總結(jié)、提煉實(shí)習(xí)生產(chǎn)過程中問題。教師與學(xué)生能針對(duì)現(xiàn)場共同提出一些課題，讓學(xué)生帶回學(xué)校進(jìn)行思考、進(jìn)行分析討論，增強(qiáng)學(xué)生分析和解決問題的能力，真正提高創(chuàng)新實(shí)踐能力。（4）完善必要的實(shí)習(xí)考核機(jī)制和管理辦法，讓學(xué)生有緊迫感、有壓力感，必須同理論課教學(xué)一樣嚴(yán)格要求。
（五）狠抓畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），鞏固專業(yè)培養(yǎng)效果
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）環(huán)節(jié)是校內(nèi)檢驗(yàn)未來卓越工程技術(shù)人才綜合素質(zhì)的最后一次綜合考試，是教學(xué)型大學(xué)增強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)水平的重要體現(xiàn)。當(dāng)前鑄造本科畢業(yè)設(shè)計(jì)中存在的共性問題：
1.對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要性認(rèn)識(shí)不足，設(shè)計(jì)過程往往流于形式；
2.題目陳舊，不能適應(yīng)新的發(fā)展；
3.學(xué)習(xí)投入不足。每年畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間往往和考研、找工作沖突。
要認(rèn)真做好畢業(yè)設(shè)計(jì)的教育、動(dòng)員和宣傳工作，使教師和學(xué)生充分重視畢業(yè)設(shè)計(jì)在教學(xué)中的重要性和必要性；畢業(yè)題目要推陳出新，多從生產(chǎn)現(xiàn)場中提煉畢業(yè)題目，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性。同時(shí)要做到學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)過程監(jiān)控和檢查，許多學(xué)生以找工作為借口，對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)重視程度不夠，畢業(yè)設(shè)計(jì)態(tài)度不端正，不認(rèn)真完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，這些都是指導(dǎo)老師以特別重視的環(huán)節(jié)。
（六）提高教師實(shí)踐教學(xué)水平，加強(qiáng)師生之間溝通協(xié)調(diào)
目前，不少院校專業(yè)實(shí)踐課主要由青年教師擔(dān)任，相對(duì)經(jīng)驗(yàn)不足。要提高青年教師的工程實(shí)踐能力，最好的辦法就是讓青年教師更多地進(jìn)入相關(guān)企業(yè)，深入現(xiàn)場，加強(qiáng)鍛煉，提高實(shí)踐能力。另外，還應(yīng)加大力度引進(jìn)具有豐富工程背景的雙師型專業(yè)教師，加強(qiáng)專業(yè)教師與校外交流，加快青年教師培養(yǎng)。同時(shí)，學(xué)校也可學(xué)習(xí)企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，聘請(qǐng)一些具有豐富工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員和管理人員作為青年教師的指導(dǎo)老師，建立企業(yè)和高校的聯(lián)系，這也有助于加強(qiáng)師生之間的聯(lián)系，共同參與到實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)之中。
（七）創(chuàng)造條件，積極吸納學(xué)生參與科研和創(chuàng)新活動(dòng)
學(xué)校盡可能給學(xué)生設(shè)立一些自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，舉辦學(xué)科競賽活動(dòng)等，為學(xué)生提供便利的實(shí)驗(yàn)條件，讓學(xué)生感受到深厚的學(xué)習(xí)研究氛圍。同時(shí)，老師們進(jìn)行的各種各樣的科研項(xiàng)目，也可積極地吸收學(xué)生參與，讓他們了解科研活動(dòng)的過程，參加設(shè)計(jì)、完成一些研究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，這些都有利于激發(fā)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究的興趣，提高他們的創(chuàng)新能力。
三、結(jié)束語
在卓越計(jì)劃下培養(yǎng)材料成型及控制工程鑄造方向的工程人才是一個(gè)長期過程，需要鑄造教育工作者的共同努力，提高自身實(shí)踐能力，積極探索，在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)采取切實(shí)可行的措施，提高畢業(yè)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力和工程實(shí)踐能力。
參考文獻(xiàn)：
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英文名稱：Foundry Equipment and Techology
主管單位：太原科技大學(xué)（原太原重型機(jī)械學(xué)院）
主辦單位：太原重型機(jī)械學(xué)院;全國(高校)鑄造設(shè)備教學(xué)研究委員會(huì)
出版周期：雙月刊
出版地址：山西省太原市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號(hào)：1004-6178
國內(nèi)刊號(hào)：14-1352/TG
郵發(fā)代號(hào)：22-154
發(fā)行范圍：國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時(shí)間：1979
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關(guān)鍵詞：半固態(tài),漿料制備,研究方向
1 引言
所謂金屬半固態(tài)加工 [1 , 2] 就是將凝固過程中的合金進(jìn)行強(qiáng)力攪拌，使其預(yù)先凝固的樹枝狀初生固相破碎而獲得一種由細(xì)小、球形、非枝晶初生相與液態(tài)金屬共同組成的液、固混合漿料，即流變漿料，將這種流變漿料直接進(jìn)行成型加工的方法稱為半固態(tài)金屬的流變成形(rheoforming)；而將這種流變漿料先凝固成鑄錠，再根據(jù)需要將此金屬鑄錠分切成一定大小使其重新加熱至固液相溫度區(qū)間而進(jìn)行的成型加工稱為觸變成形(thixforming)，流變成形和觸變成型合稱為半固態(tài)加工(semi-solidprocessing method)，簡稱SSM.
2半固態(tài)漿料制備工藝的研究
半固態(tài)加工的第一步，也是非常重要的一步就是制備合金半固態(tài)漿料，漿料質(zhì)量的好壞對(duì)后續(xù)工序以及鑄件質(zhì)量的影響很大。最早使用的漿料制備方法是機(jī)械攪拌法，經(jīng)過30年發(fā)展，陸續(xù)出現(xiàn)了諸如電磁攪拌、SIMA、SCR、噴射沉積、液相線鑄造等制備方法 [3] 。下面對(duì)一些應(yīng)用較為廣泛，目前研究較多的制備方法進(jìn)行介紹和分析。
(1) 機(jī)械攪拌法 [4]
機(jī)械攪拌法是最早用于半固態(tài)漿料制備的方法。其原理是在合金凝固過程中，使用攪拌器對(duì)合金熔體進(jìn)行強(qiáng)烈的機(jī)械攪拌，樹枝晶由于剪切力的作用而斷裂成為顆粒狀結(jié)構(gòu)。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。機(jī)械攪拌分間歇式和連續(xù)式兩種，如圖1. 1所示：
(a) 間歇式(b) 連續(xù)式
圖1.1 兩種機(jī)械攪拌裝置示意圖
1.攪拌器 2.合金熔體 3.加熱線圈
攪拌時(shí)產(chǎn)生的剪切速率一般為100～300S － 1 。剪切速率受攪拌器結(jié)構(gòu)，材料耐腐蝕、耐高溫磨損性能的制約。漿料的質(zhì)量主要由攪拌溫度、攪拌速度以及冷卻速度這三個(gè)參數(shù)控制。然而，由于這些工藝參數(shù)不易控制，容易發(fā)生卷氣等缺陷；攪拌器和合金熔體是直接接觸的，因而容易造成污染；另外攪拌器與容器間存在攪拌死角，影響漿料的質(zhì)量。機(jī)械攪拌法在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較少。
最近幾年，華中科技大學(xué)和英國Brunel大學(xué)分別采用一種新型的攪拌方法——雙螺桿機(jī)械攪拌 [5] 制備出了初生 相細(xì)小、圓整的鎂合金和Sn-Pb合金半固態(tài)漿料。采用雙螺桿結(jié)構(gòu)的攪拌器大大增大了攪拌的效率，具有強(qiáng)烈的攪拌效果，其剪切速率可以達(dá)到1000～15000S －1 。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。但是該方法不適合于鋁合金半固態(tài)漿料的制備，因?yàn)閿嚢杵鲿?huì)受到熔體的腐蝕。
(2) 電磁攪拌法 [6,7]
電磁攪拌法是應(yīng)用最為廣泛的一種方法。它利用旋轉(zhuǎn)磁場使金屬液內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電流，并在洛倫茲力的作用下發(fā)生強(qiáng)迫對(duì)流，從而達(dá)到攪拌的目的。產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的方法有兩種，一種是在感應(yīng)線圈中通入交變電流，另一種則采用旋轉(zhuǎn)永磁體的方法。電磁攪拌所引起的對(duì)流是三維對(duì)流，剪切速率在500S －1 左右，攪拌效果較好。它最大的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)合金熔體沒有污染，卷入的氣體量少，合金不易氧化。使用該方法可以實(shí)現(xiàn)連鑄，生產(chǎn)效率高。但是，電磁攪拌設(shè)備昂貴，且工藝也比較復(fù)雜。
(3) 應(yīng)變誘發(fā)熔化激活法 [8]
應(yīng)變誘發(fā)熔化激活法(SIMA)是對(duì)鑄錠加壓進(jìn)行一定量的預(yù)變形，使其組織具有強(qiáng)烈的拉伸形變機(jī)構(gòu)，然后將其加熱到半固態(tài)溫度保溫一段時(shí)間，熔化的部分液相滲入到小角度晶界中，使固相粒子分開，樹枝晶破碎，從而得到半固態(tài)組織。預(yù)變形量、保溫溫度以及保溫時(shí)間是SIMA法中的三個(gè)最重要的工藝參數(shù)。增加預(yù)變形量以及等溫溫度都可以促進(jìn)鑄錠中 相由枝晶組織向半固態(tài)顆粒狀組織轉(zhuǎn)化，但是過度提高預(yù)變形量以及等溫溫度會(huì)使晶粒明顯長大。
SIMA法主要適合于各種高、低熔點(diǎn)的合金系列，尤其在制備高熔點(diǎn)合金的半固態(tài)鑄錠方面具有獨(dú)特的優(yōu)越性。迄今為止，該方法已經(jīng)成功的應(yīng)用于不銹鋼、工具鋼和銅合金等。然而它也存在缺點(diǎn)，比如需要一道額外的變形工序，而且制備的半固態(tài)坯料尺寸較小。
(4) 超聲波處理法 [9]
超聲波處理法由V.I. Dobatkin 等人提出，其原理為在液態(tài)金屬中加入細(xì)化劑，并使用超聲波處理，由于超聲波的空化作用，使得枝晶組織變?yōu)榘牍虘B(tài)組織。
超聲波在介質(zhì)中傳導(dǎo)的時(shí)候，產(chǎn)生周期性的應(yīng)力和聲壓變化，在局部產(chǎn)生周期性高溫高壓效應(yīng)，使液體產(chǎn)生空化和攪動(dòng)。一般認(rèn)為，超聲波可以產(chǎn)生氣蝕作用，促進(jìn)形核，且可以使枝晶臂斷裂，成為新的形核核心，促進(jìn)半固態(tài)顆粒狀初生相的生長，而抑制樹枝晶的發(fā)展。超聲波處理法的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)熔體污染較小，但是其工藝較為復(fù)雜，設(shè)備投資大。
(5) 液相線鑄造法 [10]
液相線鑄造法是將合金熔體冷卻至液相線溫度附近保溫一段時(shí)間后進(jìn)行澆注，獲得所需要的半固態(tài)組織。日本的Toshio等人利用圖1.2所示的裝置制備半固態(tài)鋁合金漿料，裝置中的水冷斜板用于降低合金熔體的過熱度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在A356型鋁合金的流變成形過程中采用低的過熱度(10℃)和低于50％固相率就可以獲得較為理想的半固態(tài)組織。
圖1.2 液相線法制備半固態(tài)合金漿料
然而，液相線鑄造法要求嚴(yán)格控制工藝條件，否則得到的半固態(tài)漿料組織不均勻，一部分初生 相容易長大成為粗大的枝晶，導(dǎo)致漿料組織惡化。液相線鑄造法具有工藝簡單，適用合金范圍廣，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，尤其對(duì)變形鋁合金半固態(tài)漿料的制備具有極其重要的意義，對(duì)流變鑄造的應(yīng)用及發(fā)展將起到積極地推動(dòng)作用。
3 前景與展望
雖然現(xiàn)有的半固態(tài)制漿技術(shù)在工業(yè)中有一定的應(yīng)用，而且在制造業(yè)具有一定的地位和優(yōu)勢，但它們?nèi)源嬖谠S多的缺陷，如工藝復(fù)雜、成本高等，制約了它們在工業(yè)中進(jìn)一步的推廣。我們正探索一種新的半固態(tài)漿料制備工藝---機(jī)械振動(dòng)法，振動(dòng)可以使處于半固態(tài)溫度區(qū)間的合金熔體產(chǎn)生強(qiáng)迫對(duì)流，改變晶粒的生長方式，從而獲得晶粒圓整的半固態(tài)漿料。與其它制備工藝相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1) 機(jī)械振動(dòng)屬于無接觸擾動(dòng)方式，因而熔體受到的污染較小；
(2) 對(duì)工藝條件要求不是特別嚴(yán)格，工序簡單，易于操作。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。
(3) 設(shè)備簡單，易于設(shè)計(jì)維護(hù)，成本相對(duì)較低。
如果我們能夠研究探索出振動(dòng)制漿的規(guī)律，制備出晶粒細(xì)小、圓整的半固態(tài)漿料，那么我們就開辟了一條半固態(tài)漿料制備的新途徑，必將為降低工業(yè)生產(chǎn)成本作出一定的貢獻(xiàn)。
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[9] 劉政，趙素，雷蕾等．金屬半固態(tài)加工技術(shù)的應(yīng)用與進(jìn)展[J]．上海有色金屬，2005，26(2)：150-156
1工程素養(yǎng)矩陣建設(shè)的內(nèi)涵
工程訓(xùn)練的教學(xué)目標(biāo)之一是提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，而工程素質(zhì)則是綜合素質(zhì)的一個(gè)重要方面。要達(dá)到提高工程素質(zhì)的教學(xué)目標(biāo)，必須在教學(xué)環(huán)節(jié)中有意識(shí)地體現(xiàn)、突出教學(xué)環(huán)節(jié)中的工程意識(shí)內(nèi)涵。具體而言，工程意識(shí)可包括責(zé)任意識(shí)、安全意識(shí)、質(zhì)量意識(shí)、群體意識(shí)、環(huán)保意識(shí)、市場意識(shí)、競爭意識(shí)、管理意識(shí)、經(jīng)濟(jì)意識(shí)、社會(huì)意識(shí)、法律意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)等。我們將工程意識(shí)種類進(jìn)行權(quán)重分析并作為縱坐標(biāo)，并設(shè)分值為10分，而將機(jī)械制造實(shí)習(xí)的具體教學(xué)環(huán)節(jié)所占比重作為橫坐標(biāo)，也設(shè)分值為10分，最終設(shè)定整個(gè)矩陣滿分為100分。我們先對(duì)2學(xué)分機(jī)械制造實(shí)習(xí)課程的教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行工程素養(yǎng)矩陣分析和梳理，并量化成具體數(shù)值。通過分析和研究各工種現(xiàn)有教學(xué)環(huán)節(jié)在各項(xiàng)工程意識(shí)中的得分情況，可以直觀地體現(xiàn)出該工種教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生工程意識(shí)培養(yǎng)的貢獻(xiàn)大小。以2學(xué)分機(jī)械制造實(shí)習(xí)的鑄造工種教學(xué)環(huán)節(jié)為例，通過點(diǎn)上教師和實(shí)習(xí)指導(dǎo)人員一同對(duì)該工種教學(xué)環(huán)節(jié)的認(rèn)真梳理，獲得鑄造工種現(xiàn)有教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)內(nèi)容的工程素養(yǎng)矩陣得分。通過工程素養(yǎng)矩陣建設(shè)量化指標(biāo)，我們就能夠看到具體鑄造實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)存在的不足之處，進(jìn)而從教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化和教學(xué)環(huán)節(jié)調(diào)整這2方面進(jìn)行改進(jìn)，其相應(yīng)教改也就有了方向。同時(shí)通過這種梳理，也有助于教師和實(shí)習(xí)指導(dǎo)人員在教學(xué)環(huán)節(jié)中主動(dòng)、努力提煉出工程意識(shí)內(nèi)涵，并傳導(dǎo)給學(xué)生。這樣的研討和教學(xué)活動(dòng)將切實(shí)有助于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)（包括工程素質(zhì)）。有了工程素養(yǎng)矩陣表，能夠直觀地比較各工種的教學(xué)環(huán)節(jié)在學(xué)生工程意識(shí)的側(cè)重點(diǎn)和差異所在，進(jìn)而有助于在整個(gè)機(jī)械制造實(shí)習(xí)課程體系中按照“整合優(yōu)化基礎(chǔ)訓(xùn)練，提升強(qiáng)化創(chuàng)新訓(xùn)練”理念進(jìn)行相應(yīng)工種的教學(xué)內(nèi)容調(diào)整和教學(xué)方案優(yōu)化工作。為了客觀評(píng)價(jià)是否切實(shí)達(dá)到了預(yù)期的優(yōu)化效果，我們同樣也可以用工程素養(yǎng)矩陣表來進(jìn)行輔證。以鑄造工種為例，為了提高先進(jìn)鑄造技術(shù)比重，并推行案例式教學(xué)改革，我們適當(dāng)壓縮了傳統(tǒng)鑄造實(shí)習(xí)內(nèi)容，增加了消失模鑄造實(shí)習(xí)內(nèi)容，并設(shè)計(jì)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作和教學(xué)環(huán)節(jié)。而為了衡量此項(xiàng)教學(xué)改革是否有助于學(xué)生工程意識(shí)的培養(yǎng)，我們也采用了工程素養(yǎng)矩陣這個(gè)手段進(jìn)行評(píng)估，如表2所示。鑄造實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)增加到2d，共14h，總分為10分。我們發(fā)現(xiàn)，此項(xiàng)教改行為對(duì)應(yīng)的工程素養(yǎng)矩陣總得分能夠獲得進(jìn)一步提高，這也增強(qiáng)了我們開展此項(xiàng)教改的信心和決心。
2工程素養(yǎng)矩陣建設(shè)的保障措施
為了避免歷時(shí)4年之久的工程素養(yǎng)矩陣研討最終流于形式化，而不能內(nèi)化到機(jī)械制造實(shí)習(xí)課程之中，我們在研討期間，有意識(shí)地采取了一些措施，以保障該教學(xué)改革的扎實(shí)化和穩(wěn)步化。
2．1召開多次工程素養(yǎng)矩陣建設(shè)研討會(huì)
4年來我們召開大大小小關(guān)于工種矩陣建設(shè)的研討會(huì)共計(jì)40余次，其中從訓(xùn)練中心層面上，組織教師、工程技術(shù)人員和工種負(fù)責(zé)人共同參與研討就達(dá)到12次，而各點(diǎn)上教師、工種負(fù)責(zé)人和實(shí)習(xí)指導(dǎo)人員內(nèi)部召開的研討會(huì)不下30余次，這種全民參與性質(zhì)的研討將工程素養(yǎng)矩陣建設(shè)切實(shí)落實(shí)到實(shí)處。
2．2舉行實(shí)習(xí)指導(dǎo)人員圍繞工種意識(shí)主題開展說課比賽
一線實(shí)習(xí)指導(dǎo)人員是直接面對(duì)實(shí)習(xí)學(xué)生的主力，只有實(shí)習(xí)指導(dǎo)人員自身對(duì)工程意識(shí)進(jìn)行深入思考并有所感覺，才能結(jié)合各自的工種教學(xué)環(huán)節(jié)，有意識(shí)地將工程意識(shí)理念滲透給學(xué)生。我們選擇若干篇關(guān)于工種矩陣建設(shè)的參考文獻(xiàn)，組織各工種自行學(xué)習(xí)討論，并在此基礎(chǔ)上組織說課比賽，讓每位一線實(shí)習(xí)指導(dǎo)人員直接站到講臺(tái)上，從自身所從事的教學(xué)環(huán)節(jié)入手，談?wù)撈鋵?duì)工程意識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解，并說明將如何運(yùn)用工程意識(shí)理念到自己負(fù)責(zé)的教學(xué)環(huán)節(jié)當(dāng)中，以提高學(xué)生的工程素質(zhì)。這種強(qiáng)化式的說課比賽，既敦促了一線指導(dǎo)人員的自我學(xué)習(xí)，也有助于相互之間的交流學(xué)習(xí)，從一線教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)方面引導(dǎo)對(duì)工程意識(shí)的思考。
2．3舉辦工程素養(yǎng)矩陣研討論文的征集活動(dòng)
在以上基礎(chǔ)上，我們又對(duì)部分一線指導(dǎo)人員提出了更高的要求，即圍繞對(duì)工程素養(yǎng)矩陣建設(shè)的認(rèn)識(shí)梳理本工種教學(xué)環(huán)節(jié)，并提煉工程意識(shí)，形成研討論文。我們采取相關(guān)激勵(lì)措施，發(fā)動(dòng)大部分實(shí)習(xí)指導(dǎo)人員參加，引導(dǎo)一線指導(dǎo)人員積極投入思考。從說課到形成研討論文，是引導(dǎo)一線指導(dǎo)人員將工程意識(shí)理念內(nèi)化的有效途徑。我們共發(fā)動(dòng)3輪次的論文征集活動(dòng)，并組織專家進(jìn)行審閱，評(píng)選出優(yōu)秀的研討論文，并在一線指導(dǎo)人員中進(jìn)行宣讀、交流和學(xué)習(xí)。
3存在的不足
關(guān)于如何在機(jī)械制造實(shí)習(xí)課程中有效地達(dá)到提高學(xué)生的綜合素質(zhì)（包括工程素質(zhì)），我們嘗試從工程素養(yǎng)矩陣建設(shè)角度入手，其合理程度也有值得商榷之處，如：
（1）工程意識(shí)的種類和內(nèi)涵是否全面；
（2）各工程意識(shí)種類的權(quán)重是否合理；
（3）是否導(dǎo)致另一個(gè)誤區(qū)，即盲目追求高分?jǐn)?shù)值，而脫離了工程訓(xùn)練的基礎(chǔ)訓(xùn)練目標(biāo)。我們提出這些問題，希望引起研討，使其能夠更有效地為機(jī)械制造實(shí)習(xí)課程服務(wù)。
4結(jié)束語
（1）在機(jī)械制造課程中引入工程素質(zhì)矩陣建設(shè)和研討，有助于工程意識(shí)的提升，有助于達(dá)到梳理和優(yōu)化教學(xué)環(huán)節(jié)的作用，并有助于指導(dǎo)下一步的教學(xué)改革。
（2）我們從開展教學(xué)研討會(huì)、舉行說課比賽和舉辦論文征集活動(dòng)等方面保障了工程素養(yǎng)矩陣建設(shè)與研討的有效性。
