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時間：2022-12-22 19:42:51
序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇機械工程博士論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。
李正修9歲那年到上海求學(xué)，一年后日軍打進老家蘇州，全家人四散輾轉(zhuǎn)，此后再也沒有見過父親。他只知道父親是位工程師。
從上海交大發(fā)來的兩頁資料和姚辛隨后打來的電話中，李正修第一次得知，父親在1907年成功挑戰(zhàn)了諾貝爾物理學(xué)獎得主勒納關(guān)于光譜形成原因的火焰中心發(fā)射說，被授予波恩大學(xué)物理學(xué)博士學(xué)位——父親是中國近代史上第一位物理學(xué)博士。來自上海交大和德國波恩大學(xué)的資料，完全超出了他對父親的了解和記憶。
在此之前，上海交大已經(jīng)尋找李復(fù)幾將近兩年。而李復(fù)幾的母校德國波恩大學(xué)尋找自己的學(xué)生已經(jīng)二十多年。
波恩大學(xué)的“禮物”
1984年10月，德國總理科爾第一次訪華，將關(guān)于李復(fù)幾的幾份文件作為禮物送給了北京大學(xué)：與他1907年博士論文同樣小開本的單面復(fù)印本、他的照片、波恩大學(xué)簽名紀念冊。
科爾10月10日在北大作的演講中有這么一段話：“中國學(xué)生留德早有良好的傳統(tǒng)，早在19世紀末期，特別是本世紀初以來，有很多貴國年輕科學(xué)家到我國接受大學(xué)教育。波恩大學(xué)是首先頒授博士學(xué)位給一位中國公民的歐洲大學(xué)，他姓李名復(fù)幾，博士論文題目為堿金屬，該論文于1907年于波恩大學(xué)通過。我?guī)砹嗽撜撐牡膹?fù)印本以及李先生的簡歷和離校證明書，請你們存檔?！?/p>
在科爾演講的次日，《人民日報》和新華社的稿件中，都只刊出了前半段，后半段關(guān)于李復(fù)幾的個案舉例，中國報紙并未提及。因此，在1984年，中國讀者依然不知道李復(fù)幾這個名字。
由于無人知道李復(fù)幾的經(jīng)歷，這份檔案在北大的檔案館靜靜地躺了23年。
得知北大存有父親的資料，李正修拿著介紹信，于2007年6月25日找到北大檔案館。
北大收藏的這份檔案中還有一張16開大小的中德文卡片，上書“德意志聯(lián)邦總理赫爾穆特?科爾于1984年10月7日至13日訪問中華人民共和國之際贈與北京大學(xué)”。
李正修把沉寂在北大的資料復(fù)印并寄給上海交大校史研究室的歐七斤，他附信說：“以上檔案中沒有北大外事人員的記載與說明，因此，不知北大校長接受這份復(fù)印件時說了什么，或?qū)Ρ贝笥嘘P(guān)人員有何交代，檔案館的同志說，這樣的材料事后就轉(zhuǎn)到檔案館來了?！?/p>
盡管尋找李復(fù)幾是科爾為了中德文化交流的一時之需，但是波恩大學(xué)校史研究中心主任克里斯汀?喬治多年來卻一直在尋找李復(fù)幾和他的后人。李正修致信克里斯汀，告訴他自己童年時對父親的一點記憶。克里斯汀回復(fù)他：我很高興讀到了李復(fù)幾兒子的來信，他是波恩大學(xué)最著名的外國校友之一。
從1984至2007年的23年，成了李正修最大的遺憾，“要是早23年開始尋找，還會有一些認識我父親的老人在世，還能保存下一些口述?，F(xiàn)在，即便是在檔案中找到點頭緒，也無從追蹤下去了”。“以前是想找也不敢找，雖然父母都不在了，我們也要和家庭劃清界線。我們這種情況在解放后叫做‘社會關(guān)系復(fù)雜’，現(xiàn)在能找了，又晚了23年”。老人一說到這個問題，就習(xí)慣性地壓低聲音。
被埋沒的上海交大校友
2005年5月10日，“中德世界物理年暨紀念愛因斯坦發(fā)表相對論100周年大會”在上海交通大學(xué)召開。德國學(xué)術(shù)交流中心在會上放映了一部回顧中德學(xué)術(shù)交流的幻燈片，一位東方人的頭像下，寫著NanYang College（南洋公學(xué)）。核反應(yīng)堆專業(yè)出身的校長謝繩武意識到這位留德學(xué)生與交大有關(guān)，立即起身，跑步趕到校史辦公室。
一會兒，謝繩武又跑回紀念會現(xiàn)場，他宣布了一個消息，紀錄片中出現(xiàn)的那位東方青年，是南洋公學(xué)1901年的留學(xué)生李復(fù)幾，他于1907年獲得波恩大學(xué)物理學(xué)博士學(xué)位，是中國第一位物理學(xué)博士。
接下來的午餐會氣氛格外活躍，中德雙方定下了兩年的約期——2007年李復(fù)幾獲得博士學(xué)位100周年之際，雙方在上海交大舉辦紀念活動。
從此，交大校史研究中心的歐七斤，開始了對李復(fù)幾生平的探尋。
歐七斤從交大現(xiàn)存的南洋公學(xué)檔案中查到，1901年，南洋公學(xué)中院畢業(yè)了6名學(xué)生，其中4名被公費送往英國留學(xué)，李復(fù)幾（曾用名李?；譂擅瘢┛既】偡值谝?。校方規(guī)定，李復(fù)幾攻機械，胡振平、曾宗鑒專習(xí)政治，趙興昌學(xué)商務(wù)。
李復(fù)幾進入芬斯伯里學(xué)院（Finsbury College），就讀機械工程專業(yè)，后入倫敦機械工程師研究所實習(xí)1年，之后再入倫敦大學(xué)學(xué)習(xí)機械工程，1904年畢業(yè)后前往德國迪塞爾多夫的漢尼爾理機器廠實習(xí)。
在4年留英期限將滿之時，李復(fù)幾致函南洋公學(xué)督辦盛宣懷，表明自己想到德國學(xué)習(xí)自然科學(xué)之愿望和理由，盛宣懷以李復(fù)幾“才品甚優(yōu)，有志向?qū)W，自應(yīng)展長學(xué)期方能造就成材，以備回華效用”，同意延期至1907年6月，年供經(jīng)費180英鎊。
于是，1906年5月18日波恩大學(xué)藝術(shù)系自然科學(xué)專業(yè)迎來了一位中國學(xué)生，師從著名物理學(xué)家、大氣中“氦”的發(fā)現(xiàn)者凱瑟爾，從事光譜學(xué)研究。他沒有給自己取德國名字，而是用羅馬字母注冊了“LiFoKi”這個簡單的發(fā)音。
中圖分類號： G649.1 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-8381(2012)05-0060-04我國自1981年初正式實施《中華人民共和國學(xué)位條例》以來，博士生教育作為最高層次的研究生教育一直備受關(guān)注。經(jīng)過全國高校多年的努力，我國博士生培養(yǎng)規(guī)?，F(xiàn)已躍居世界前列\(zhòng)[1\]，但是教育質(zhì)量沒有得到同步提高。博士生作為高端科技人才的領(lǐng)軍群體，其教育水平代表了一個國家高等教育發(fā)達程度、科研水平發(fā)展?jié)摿蛧液诵母偁幜?。目前，中國正處于從“制造大國”到“制造強國”的歷史性跨越階段，需要大量從事高新技術(shù)研發(fā)和交叉領(lǐng)域的創(chuàng)新型高水平科技人才，機械學(xué)科的博士生教育遇到了前所未有的契機和挑戰(zhàn)。培養(yǎng)模式是指為了培養(yǎng)學(xué)生具備特定的知識、能力和素質(zhì)，學(xué)校在特定教育經(jīng)驗基礎(chǔ)上以某種教學(xué)思想為指導(dǎo)、某些教育理論為依據(jù)建立的范型\[2\]。科學(xué)的培養(yǎng)模式是博士生教育質(zhì)量的保障。
美國擁有150多年的博士生教育經(jīng)驗，其培養(yǎng)模式經(jīng)過不斷改革和完善，日益獲得國際學(xué)術(shù)機構(gòu)的認可和效仿。本文以美國機械工程專業(yè)具有代表性的佐治亞理工學(xué)院（Georgia Institute of Technology，簡記為GaTech）為例，探討美國機械學(xué)科博士生培養(yǎng)模式的特點，并結(jié)合我國現(xiàn)狀，提出建議，希望為我國博士生教育提供有益的參考。
一、 美國博士生培養(yǎng)模式
創(chuàng)建于1885年的佐治亞理工學(xué)院是一所以理工科見長的公立大學(xué)。根據(jù)US News & World Report的統(tǒng)計，其工程學(xué)院研究生教育在全美連續(xù)4年名列第4，機械學(xué)科（Mechanical Engineering，簡記為ME）研究生專業(yè)在全美排名第6。ME在讀博士生約300人。下面以GaTech ME為例，介紹美國博士生的培養(yǎng)目標、培養(yǎng)方式、所包含的主要環(huán)節(jié)及其要求\[3\]。
（一） 培養(yǎng)目標和方式
學(xué)生在獲得博士學(xué)位時應(yīng)達到以下目標：具有未來在工業(yè)界和學(xué)術(shù)界從事工作所需的基礎(chǔ)，并形成終生學(xué)習(xí)的意識和習(xí)慣；掌握先進的分析問題和解決問題的方法，包括數(shù)學(xué)、計算機、實驗方法和技術(shù)等；掌握堅實的深入的專業(yè)知識，能夠成為某一領(lǐng)域的專家；具有寬廣的相關(guān)學(xué)科的知識基礎(chǔ)，具有解決交叉領(lǐng)域問題的洞察力和技術(shù)；掌握科學(xué)研究所需的技能，包括任務(wù)規(guī)劃、信息集成與綜合、團隊合作、交流溝通、等；提升領(lǐng)導(dǎo)力、學(xué)術(shù)職業(yè)道德、社會責(zé)任感和服務(wù)意識。
博士生學(xué)習(xí)年限沒有特定要求，但要保證至少兩個學(xué)期為全日制注冊。博士生培養(yǎng)實行導(dǎo)師負責(zé)制，整個在讀期間可分為兩個階段：（1） 入學(xué)后第一個學(xué)期和導(dǎo)師共同制定培養(yǎng)計劃，開始課程學(xué)習(xí)、科研的前期準備和調(diào)研工作，并通過資格考試。（2） 以科研為主，同時完成規(guī)定學(xué)分、教學(xué)訓(xùn)練、學(xué)術(shù)講座等環(huán)節(jié)，最終在論文和答辯通過論文指導(dǎo)小組審核后獲得學(xué)位。在學(xué)期間，導(dǎo)師有權(quán)根據(jù)學(xué)生的工作情況中止對學(xué)生的指導(dǎo)（經(jīng)濟資助保留至該學(xué)期末），學(xué)生有1個學(xué)期的時間尋找新的導(dǎo)師。如果學(xué)生是因為工作表現(xiàn)欠佳和學(xué)術(shù)紀律問題被淘汰，所在學(xué)院一般不再予以接收。學(xué)生也有權(quán)更換導(dǎo)師、轉(zhuǎn)換學(xué)?；蛳?、休學(xué)、退學(xué)等。學(xué)生已經(jīng)獲得的學(xué)分可以轉(zhuǎn)至新的校系，資格考試成績是否有效取決于轉(zhuǎn)入校系的規(guī)定。
（二） 主要內(nèi)容與基本要求
1. 課程學(xué)習(xí)和其他環(huán)節(jié)學(xué)分要求。根據(jù)博士生培養(yǎng)計劃的要求，博士生應(yīng)獲得不少于42學(xué)分的學(xué)位課程學(xué)分，其中本專業(yè)課程24學(xué)分，相關(guān)專業(yè)課程12學(xué)分，其他課程6學(xué)分。從課程難度上看，要求至少36學(xué)分的課程為6級或以上（課程難度共分為8級，難度逐級增大）。
另外還有5個非學(xué)位課程學(xué)分。為鼓勵博士生參加本專業(yè)的學(xué)術(shù)講座，設(shè)有2個學(xué)分，學(xué)生提供11個講座的題目、演講者和日期可獲得1個學(xué)分。教學(xué)訓(xùn)練是博士生培養(yǎng)的另一個必修環(huán)節(jié)，占3個學(xué)分。學(xué)生在參加了教學(xué)培訓(xùn)課程后，選取一門專業(yè)課程，參加以任課老師為主的教學(xué)全過程，包括答疑、批改作業(yè)、輔導(dǎo)實驗、考試等。最為重要的是博士生必須自己獨立準備并講授3節(jié)課。學(xué)期末任課老師和系里教學(xué)委員會共同評價博士生是否可以獲得該學(xué)分。
生物機械工程，融合了生物學(xué)、機械學(xué)和電子學(xué)等多項學(xué)科，目的是發(fā)明能植入或接入身體的機器，讓機器幫助殘缺的身體執(zhí)行正常的生理功能，讓殘障人士實現(xiàn)身體的“自愈”，重新融入正常的社會生活。休·赫爾便是該領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物之一。
“下面，我們歡迎來自MIT的休·赫爾教授（Hugh Herr）。”
在掌聲中，休·赫爾大步流星走上臺去。他身材修長，禮貌地與主持人握手，然后走向演講臺的中央。如果不是已經(jīng)知道他受過截肢手術(shù)，鮮有人會關(guān)心他深灰色的褲子里到底有什么異樣。在一些演講中，他會挽起自己的褲子，讓觀眾看到他的機械腿：“多么漂亮和性感?！彼Q呼自己是“由鈦、硅和碳以及各種零部件組成的生物”。
休·赫爾教授是MIT媒體實驗室（MediaLab）生物機械工程研究所主任，研究人與機器如何融合；也是“智行（iWalk）”公司的聯(lián)合創(chuàng)始人和首席科技官。他還有個身份，一名狂熱的登山愛好者——即使在他失去雙腿之后，仍是。
改變命運的登山事故
休·赫爾早早地便展現(xiàn)出了自己非凡的登山天賦。
在17歲事故發(fā)生之前，他已經(jīng)因為登山而聞名全美。媒體報道他的運動成績，稱贊他為當(dāng)時最優(yōu)秀的登山運動員之一。1982年，發(fā)生在新罕布什爾州華盛頓山的一場暴風(fēng)雪，將休·赫爾的人生軌跡徹底改變。在那場暴風(fēng)雪中，他與一同登山的朋友迷失了方向，墜入峽谷，兩人在山中度過了3個溫度接近-30℃的寒夜。一直到第四天，他們才被發(fā)現(xiàn)并救出?！拔腋绢櫜簧瞎茏约旱纳眢w狀況?！边@是因為休·赫爾得知，在營救他們的過程中，一名志愿者因為雪崩不幸罹難，“救援人員因為我而犧牲，這樣的噩耗快要將我擊垮。”
一個醫(yī)療小組為保住這位登山天才的雙腿，對休·赫爾進行了數(shù)月的治療。但是，因為嚴重凍傷，休·赫爾雙腿膝蓋以下仍然全部被截去?！霸谑中g(shù)之前，我已經(jīng)做好失去雙腿的心理準備。但當(dāng)我從術(shù)后麻醉醒來，望向我的腿，我仍然很驚訝——我的腿只剩下這么一點點?！?/p>
醫(yī)生同時對休·赫爾的登山生涯宣判了死刑。此前休·赫爾一直覺得，登山就是他生命的意義。“我對自己說，現(xiàn)在，我面臨著兩個選擇。”一個，是任自己墮入絕望的深淵，自怨自艾，感嘆命運的不公；另一個，是盡最大的努力，讓生命駛?cè)氤錆M正能量的軌道?！拔覜Q定，一定要在有生之年做出有價值的事情，這才是對為我獻出生命的人最好的紀念?！?/p>
休·赫爾說，在這種潛在的強大情感支撐下，他得以離開病床，并重新挑戰(zhàn)山巔。
從頭再來設(shè)計假肢
僅僅數(shù)月之后，休·赫爾就干了一件醫(yī)生們斷言不可能的事情：重新攀登。他憑借自己設(shè)計的假肢，爬出了比事故前更好的登山成績。
雙腿健全時的休·赫爾是一個“冷漠”的學(xué)生，他并不是什么機械狂熱分子。他專注于機械修理，僅僅是因為那給他騰出了更多登山的時間。 然而事故之后，機械方面的知識突然變得“有用”了?！拔业谝淮巍霞僦臅r候，身體疼痛，而且很不靈活?！蹦菚r休·赫爾已經(jīng)學(xué)了一些制作方法，便開始對假肢進行改良。帶他重回登山運動的那套假肢，有堅硬“腳趾”，可以站在硬幣大小的巖石表面上。
被截去雙腿，讓休·赫爾對數(shù)學(xué)和科技的掌控能力顯現(xiàn)了出來。他著了迷奮發(fā)鉆研，先是在麻省理工學(xué)院獲得了機械工程碩士學(xué)位，后在哈佛大學(xué)取得生物物理學(xué)博士學(xué)位，并在做生物醫(yī)學(xué)器械博士后的時候，開始研究仿生腿的假肢機器人系統(tǒng)。“如何延續(xù)我的夢想？我給出的答案是，依靠科技?！?/p>
在寫博士論文期間，赫爾的雙手無法正常工作，于是他把鉛筆嵌在墨鏡框上，戴著墨鏡，用腦袋打字。曾與赫爾一同在哈佛大學(xué)共事過的教授克拉姆回憶說：“他當(dāng)時快要累癱了。每走一步，他都在想著如何把假肢做得更好?！?/p>
為了讓假肢更好，在媒體實驗室內(nèi)，休·赫爾也是這里各項發(fā)明的“試用者”。他的一位學(xué)生回憶道，在最近一次實驗中，新設(shè)計的一只假肢肢槽突然破裂，休·赫爾迅速抓住了旁邊的杠子才沒有摔倒。然后，他單腿蹦到最近的椅子上，坐下，和學(xué)生一起分析問題到底出在哪里?！霸谡勗捴形覀?nèi)员舜碎_著玩笑，幾分鐘過后，我回到電腦前，開始改進我的設(shè)計?！睂W(xué)生說，赫爾老師是名勇敢的實驗者。不斷嘗試、改進，無腿教授休·赫爾比健全人更能夠體察出假肢的好壞。
27年來，為了給自己一雙更好的腿，休·赫爾也設(shè)計了各種各樣的假肢?！爱?dāng)我還在和我的新身體打交道時，我把自己的腿看成一個巨大的鞋。一個人的鞋柜里可以有很多鞋子，所以一個人也可以有很多不同功能的假肢?！毙荨ず諣柕囊鹿窭锉銙熘@“很多不同功能”的假肢——有的用來奔跑；有的用來走路并帶有防水功能；有的專為征服陡峭的巖壁或冰墻設(shè)計，帶有可以楔入細小石縫的腳趾——這顯然已經(jīng)超過了人腿本身的功能……“經(jīng)常有人問我，如果有一位仁慈的天使愿意滿足你一個愿望，你會祈禱你的雙腿回來嗎？”休·赫爾給出的答案是——當(dāng)然不。“我的仿生腿已經(jīng)成為我認知的一部分，”他說，“而且我會造出比人腿更好的腿來?！?/p>
改變殘疾定義
殘疾人可以擁有比正常人更好的腿？休·赫爾認為，這絕非天方夜談。
作者簡介：王華（1978-），男，江蘇南通人，南京工業(yè)大學(xué)機械與動力工程學(xué)院，副教授；黃筱調(diào)（1952-），男，安徽安慶人，南京工業(yè)大學(xué)機械與動力工程學(xué)院，教授。（江蘇 南京 211816）
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）35-0020-02
豐富的社會實業(yè)實踐使斯坦福大學(xué)的創(chuàng)建者利蘭·斯坦福先生深深體會到“教育與實業(yè)相結(jié)合”對于人才培養(yǎng)和社會發(fā)展的重要意義，因此斯坦福大學(xué)從一開始就確立了當(dāng)時大學(xué)所獨有的“實用教育”的理念。一個多世紀以來，斯坦福大學(xué)始終堅持這一教育理念，走出了自己有特色的人才培養(yǎng)之路，立于世界科技前沿的“硅谷”為學(xué)生提供各種實習(xí)機會?；谒固垢４髮W(xué)人才培養(yǎng)模式對南京工業(yè)大學(xué)（以下簡稱“我校”）機械工程及自動化專業(yè)人才培養(yǎng)的輔導(dǎo)，以及江蘇省特色專業(yè)建設(shè)項目、我校實施的質(zhì)量工程項目，緊扣現(xiàn)代裝備制造業(yè)發(fā)展和人才需求，結(jié)合我校建設(shè)“斯坦福式”大學(xué)的理念，基于便捷的學(xué)科型公司實踐平臺，在培養(yǎng)具有高度社會責(zé)任感、良好職業(yè)素質(zhì)、綜合能力強的國際化機械工程人才方面進行了有益的探索與實踐。
一、方法
通過提煉斯坦福大學(xué)人才培養(yǎng)方法的精髓，結(jié)合我校產(chǎn)學(xué)研發(fā)展思路，提出了基于學(xué)科型公司的直接面向企業(yè)需求的“斯坦福式”機電工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，即以實踐活動為中心的“三引”人才培養(yǎng)方案和具有豐富工程背景的師資隊伍。
1.問題引領(lǐng)的學(xué)習(xí)方式
傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式往往以教師對問題的描述為基點，傳授問題解決之道。對于基礎(chǔ)性教育中所探討的問題，傳統(tǒng)教授方法可以起到較好的學(xué)習(xí)效果，但是對于專業(yè)性較強的高等教育，學(xué)生沒有對專業(yè)問題的直觀認知，教師簡單的問題描述很難讓學(xué)生真正理解問題的本質(zhì)，那么所謂對問題解決之道的理解也就浮于文字。因此，以直接面向市場需求的學(xué)科性公司為實踐平臺，嘗試讓學(xué)生在實踐活動中發(fā)現(xiàn)問題，然后再回歸課程中學(xué)習(xí)問題的解決辦法，繼而在實踐中解決問題，形成問題引領(lǐng)的學(xué)習(xí)方式，即強調(diào)以問題為基點、活動為載體，實踐中學(xué)習(xí)、研究、提升。
2.項目牽引的實踐活動管理方法。
充分利用學(xué)科型公司資源，對學(xué)科型公司的產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)中的問題進行細分凝練，形成適合于大學(xué)生教學(xué)的小型項目，并與優(yōu)秀本科生培養(yǎng)項目、省和校級大學(xué)生實踐訓(xùn)練計劃項目、學(xué)校開放課題、暑期實踐課題、畢業(yè)設(shè)計課題等實踐環(huán)節(jié)相結(jié)合，為學(xué)生創(chuàng)造項目牽引的實踐機會，通過項目引導(dǎo)掌握實際項目的流程管理方法、技術(shù)開發(fā)流程、團隊協(xié)作機制等，使學(xué)生在真實的情境中主動去探索與解決問題，鍛煉學(xué)生的實踐工作能力和團隊協(xié)作精神。本專業(yè)近5年來，累計承擔(dān)江蘇省大學(xué)生實踐創(chuàng)新訓(xùn)練計劃8項，18項共89人的學(xué)校開放課題，以企業(yè)項目為載體累計完成近200余人的畢業(yè)設(shè)計課題，45人的機械工程及自動化專業(yè)暑期社會實踐活動。
3.團隊指引的教授形式
本專業(yè)從“機電結(jié)合”的專業(yè)特征和合作精神的培養(yǎng)出發(fā)，實行團隊指引下的教授模式，強調(diào)以團隊形式開展各項活動。首先從師資隊伍入手，由具有不同專業(yè)背景的教師組建學(xué)緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜的團隊，協(xié)同指導(dǎo)綜合性課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計及研究生學(xué)位論文等綜合性環(huán)節(jié)，真正實現(xiàn)“機電結(jié)合”的專業(yè)人才培養(yǎng)目標。聯(lián)合我校學(xué)科型公司（南京工大數(shù)控科技有限公司）聯(lián)合申報成功江蘇省大學(xué)生實踐教育中心，由6名企業(yè)全職人員和6名教師組建了數(shù)字化制造及測控技術(shù)指導(dǎo)教師團隊，結(jié)合公司的研發(fā)、設(shè)計項目，協(xié)同完成畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計、部分課程認知實踐、學(xué)校開放課題、省和學(xué)校實踐訓(xùn)練計劃、暑期實踐等實踐教學(xué)任務(wù)。其次，以教師團隊的突出表現(xiàn)熏陶學(xué)生的團隊合作意識，鼓勵組隊參加實踐與學(xué)科競賽，鍛煉學(xué)生協(xié)作能力，實現(xiàn)共贏。開設(shè)“團隊項目與環(huán)保技術(shù)”課程，以環(huán)保技術(shù)為中心組織理論知識和實踐任務(wù)，學(xué)生以團隊方式完成實踐任務(wù)，每個成員各司其職，最后合作撰寫一份項目報告，并以PPT方式由全體成員分部分進行成果展示。通過該課程的學(xué)習(xí)，一方面使學(xué)生提高環(huán)保意識，將環(huán)保技術(shù)融入設(shè)計中；更重要的是通過團隊完成工作任務(wù)，綜合應(yīng)用相關(guān)技能和知識，鍛煉學(xué)生的團隊協(xié)作能力和解決問題的能力。
4.具有豐富工程背景的師資隊伍
組成具有高水平工程實踐能力的教學(xué)團隊，以便保障“三引”人才培養(yǎng)方案的順利實施，是實現(xiàn)“斯坦福式”機電工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的根本。國內(nèi)更多高校強調(diào)教學(xué)與科研的結(jié)合來體現(xiàn)應(yīng)用型教學(xué)團隊的構(gòu)成，科研項目完成水平更多反映了教師隊伍的研究能力，而并非工程實踐能力。本專業(yè)以具有相同專業(yè)背景的本校教師創(chuàng)立的學(xué)科型公司為依托，直接面向市場產(chǎn)品設(shè)計需求，進行教師工程實踐能力鍛煉。結(jié)合省、市、區(qū)教授博士進企業(yè)活動，年輕教師以項目負責(zé)人、技術(shù)負責(zé)人、研發(fā)工程師身份直接參加學(xué)科型公司的產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計與生產(chǎn)，部分青年教師已成長為學(xué)科型公司技術(shù)帶頭人和骨干，扎實的工程背景使得人才培養(yǎng)的方向更貼近社會的需要。
二、實施成效
形成了“斯坦福式”機電工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，即以實踐活動為中心的“問題引領(lǐng)的學(xué)習(xí)方式、項目牽引的實踐活動管理方法、團隊指引的教授形式”的“三引”人才培養(yǎng)方案和具有豐富工程背景的師資隊伍。充分利用我校學(xué)科型公司的優(yōu)勢資源，以問題為基點，以項目為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)。培養(yǎng)學(xué)生獲取知識和運用知識的能力、團隊工作能力、與人溝通和交流的能力以及創(chuàng)新的能力。并建立了具有可操作性、實用性和示范效果的，在“課堂理論教學(xué)”和“基地實踐教學(xué)”間互動的機電工程應(yīng)用型人才教學(xué)方法，即實踐中發(fā)現(xiàn)問題，課堂中學(xué)習(xí)問題的解決之道，繼而在實踐中解決問題。提煉出優(yōu)質(zhì)課程教學(xué)活動流程：問題引導(dǎo)、課堂教學(xué)、實踐互動、反思深入。通過5年來的實踐，成果喜人。
具有豐富工程背景的師資隊伍初具規(guī)模，專業(yè)教師中近50%的教師在學(xué)科型公司結(jié)合自身研究方向開展工程能力鍛煉，并逐漸成長為學(xué)科型公司的骨干，1名教師受聘公司技術(shù)總經(jīng)理，1名教師受聘公司總工程師，1名教師受聘公司副總工程師，2名教師受聘公司技術(shù)專家。豐富的實踐背景有效反饋到應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，出版實踐性教材5本，3名教師獲得校社會實踐先進個人，4人獲畢業(yè)設(shè)計優(yōu)秀指導(dǎo)教師稱號，1人獲校青年教師授課競賽一等獎，1人入選2012年江蘇省高?！扒嗨{工程”骨干教師培育計劃。
本科生培養(yǎng)成效顯著、團隊意識強、綜合素質(zhì)高、特色鮮明。獲得“高教杯”全國大學(xué)生先進成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽機械類團體二等獎1項、個人一等獎2項、個人二等獎11項及優(yōu)秀指導(dǎo)教師獎1人；獲得華東區(qū)CAD技能大賽機械類團體一等獎1項、個人一等獎1項、個人二等獎9項、個人三等獎4項；指導(dǎo)的畢業(yè)設(shè)計獲全國過程裝備設(shè)計大賽優(yōu)勝獎1項；獲江蘇省大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽團隊三等獎1項。畢業(yè)生受到大型知名企業(yè)青睞，一次就業(yè)率達到96%。同時也吸引越來越多的學(xué)生報考本專業(yè)本科生和研究生，本科錄取分數(shù)一直保持全校各專業(yè)前列，2013年研究生報名與招生人數(shù)比7：1，達到歷史最好水平，生源質(zhì)量逐年提高。
研究生培養(yǎng)也卓有成效，培養(yǎng)的研究生實踐能力強，學(xué)術(shù)水平高，獲校優(yōu)秀博士論文2篇，獲江蘇省研究生三好學(xué)生1人，獲中國寰球特等、巴斯夫、中圣、蘇州工業(yè)園獎學(xué)金等各類社會獎項10余次。畢業(yè)不足1年，部分畢業(yè)研究生已升任企業(yè)總工藝師、部長等高管職位。
三、結(jié)論
本文提出的“斯坦福式”機電工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，以實踐活動為中心，實行“問題引領(lǐng)的學(xué)習(xí)方式、項目牽引的實踐活動管理方法、團隊指引的教授形式”的“三引”人才培養(yǎng)方案，建立了具有豐富工程背景的師資隊伍，符合當(dāng)前我國對應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要，順應(yīng)卓越工程師培養(yǎng)計劃，成效明顯?？傊?，“源于問題，啟于實踐，團隊互助，能力提升”，切實實現(xiàn)“學(xué)以致用，用以促學(xué)”，是應(yīng)用型工科大學(xué)學(xué)生培養(yǎng)的根本方法。
參考文獻：
[1]胡天鏈，戴馨，王姮.小團隊項目制在自動化專業(yè)創(chuàng)新教學(xué)中的探索與實踐[C].2007年中國自動化教育學(xué)術(shù)年會論文集，綿陽：2007.
[2]高宗澤，蔡亭亭.斯坦福大學(xué)的人才培養(yǎng)模式及其特點[J].外國教育研究，2009，36（3）：61-65.
[3]郭宇明.崇尚“實用教育”的斯坦福大學(xué)[J].中關(guān)村，2007，（4）：88-90.
“治有色學(xué)、興有色業(yè)、鑄有色魂。”這就是中南人的精神。也正是在這種精神的激勵下，才會有中南大學(xué)今日的成果與明日的輝煌。
她是中國機械領(lǐng)域惟一女院士。她長期從事機械工程和材料制備領(lǐng)域的教學(xué)與科研工作。她的研究成果共獲國家科技進步一等獎等有關(guān)獎勵20余項。她被授予“全國先進工作者”、“全國十佳女職工”、國家有突出貢獻科技專家等榮譽稱號……她就是2007年度國家科技進步一等獎“鋁資源高效利用與高性能鋁材制備的理論與技術(shù)”項目的主持人、中國工程院院士、中南大學(xué)教授鐘掘。
帶著一份敬仰與好奇，本刊記者采訪到了這位傳說中的巾幗院士。雖已年過古稀，但在她的臉上依然可見年輕時的美麗；而更深深打動記者的則是她言談舉止中透露出的親和與真誠。
集聚各方優(yōu)勢力量 攻克鋁工業(yè)三大難題
當(dāng)前，我國鋁工業(yè)的發(fā)展面臨著鋁資源日益短缺、鋁先進材料無法滿足國家重大戰(zhàn)略需求、金屬鋁發(fā)展存在高消耗和高污染的嚴峻挑戰(zhàn)。
中國鋁業(yè)公司作為我國鋁行業(yè)參與全球化競爭的領(lǐng)航者，迫切需要構(gòu)筑一個基于全球化的公司技術(shù)戰(zhàn)略，但是要迅速提升企業(yè)自主創(chuàng)新能力，又不可能完全模仿西方老牌跨國企業(yè)，在較短時間內(nèi)花費大量的財力、人力和物力建立起自己強大的研究機構(gòu)。因此。構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟，依托優(yōu)勢高校建立研發(fā)基地。成為中鋁公司的必然選擇，而中南大學(xué)則是強有力的戰(zhàn)略伙伴。
中南大學(xué)擁有世界上最完整的有色金屬學(xué)科群。涵蓋了地質(zhì)、采礦、選礦、冶金、材料、裝備等國家重點學(xué)科(而中鋁公司也擁有資源勘探、采礦、選礦、冶金、材料、裝備等子公司，為學(xué)科鏈與產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)合提供了最好的合作基礎(chǔ)和合作空間)；擁有以國家重點實驗室、國防科技重點實驗室、國家工程研究中心為主體的有色金屬技術(shù)創(chuàng)新平臺；擁有13位兩院院士(占全國有色金屬領(lǐng)域兩院院士的一半)。形成了一批以“長江學(xué)者”為代表的中青年學(xué)術(shù)帶頭人和學(xué)術(shù)骨干；為“兩彈一星”、神舟飛船等國家重大戰(zhàn)略工程提供了關(guān)鍵有色金屬材料；國家在鋁工業(yè)領(lǐng)域部署的兩個戰(zhàn)略性重大基礎(chǔ)研究計劃(“973”計劃)項目全部交給中南大學(xué)主持。為解決上述制約我國鋁工業(yè)發(fā)展的瓶頸問題，中南大學(xué)鐘掘院士率領(lǐng)一個由在金屬鋁資源高效利用和高性能鋁材制備的基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)化實施方面最優(yōu)秀人才組成的強大隊伍。依靠產(chǎn)學(xué)研強強合作，歷時十年，充分發(fā)揮高校學(xué)科群與中鋁公司的產(chǎn)業(yè)群協(xié)同與集聚優(yōu)勢，構(gòu)成了一套完整的產(chǎn)業(yè)技術(shù)攻關(guān)鏈。發(fā)明了選礦拜耳法?？梢越?jīng)濟利用占我國鋁土礦儲量80％約20億噸的中低品位鋁土礦，極大地延長了我國鋁土礦資源保障年限；發(fā)明了抗氧化低電阻炭素陽極制備等技術(shù)，使冶煉過程節(jié)能減排達10％上。年節(jié)電量140億度；發(fā)明了多場調(diào)控半連鑄及多尺度多相強韌化等技術(shù)，生產(chǎn)出一系列高性能鋁材，解決了我國對高性能鋁材重大需求問題，打破了國外技術(shù)與材料的封鎖，為保證國家國防和經(jīng)濟安全提供了高性能鋁材保障。
該項目共獲得67項發(fā)明專利、7項成套技術(shù)和16種高性能鋁合金材料與構(gòu)件。解決了現(xiàn)階段鋁工業(yè)持續(xù)發(fā)展的三大難題。有力地推動了我國鋁工業(yè)的技術(shù)進步，推進了我國鋁工業(yè)由完全依賴技術(shù)引進型向技術(shù)出口的重大變革，所研發(fā)的技術(shù)出口到國外建廠14家，近三年創(chuàng)利稅116.75億元。
“顯著提高產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平、增強科技競爭力要通過多部門協(xié)作、多學(xué)科集成。共同搞好重大科技攻關(guān)。突破核心技術(shù)，建設(shè)重大工程，形成戰(zhàn)略產(chǎn)品。同時，培養(yǎng)一批杰出的科學(xué)家和學(xué)科帶頭人，鍛煉和凝聚一支高素質(zhì)的人才隊伍?！边@是總理在今年國家科學(xué)技術(shù)獎頒獎大會上的講話中所強調(diào)的。鐘掘院士帶領(lǐng)這支隊伍所取得的成就正好印證了多部門協(xié)作、多學(xué)科集成的重要性。
“這次一等獎的獲得。是中國鋁業(yè)公司、東北大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)等單位和學(xué)校合作的成果，是十年磨一劍辛勤汗水的結(jié)晶，是十年眾志成城的結(jié)果，是產(chǎn)學(xué)研合作取得巨大成功的典范?！边@是中南大學(xué)校長黃伯云院士在校慶功表彰大會上對此項成果的精辟總結(jié)。
談到產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的重大意義。鐘院士不無感慨“高校要想在科研上出成就，絕不能閉門造車。一定要瞄準國家重大戰(zhàn)略需求，立足解決實際問題。服務(wù)于行業(yè)和區(qū)域經(jīng)濟。中南大學(xué)一直都有跟企業(yè)緊密合作、為其解決實際問題的傳統(tǒng)。因為企業(yè)的需求反映的就是國家的需求。我們跟企業(yè)合作。就是把國家的需求落到實處。另外，高校在校企合作、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的過程中。一定要有準確的定位。高校對技術(shù)是敏感的。主要任務(wù)是致力于為企業(yè)解決關(guān)鍵技術(shù)上的原理性問題。只有基本的原理弄清楚，才能產(chǎn)生成熟的技術(shù)和工藝，最后組裝到整個生產(chǎn)線中才能出產(chǎn)品，變成現(xiàn)實的生產(chǎn)力?！?/p>
嚴格求實的學(xué)術(shù)態(tài)度 與人為善的待人方式
“這么大的項目，這么多的單位、這么多的人員是如何組織起來的?”當(dāng)談到最初立項的經(jīng)過時。鐘院士回憶說：“為了解決我國鋁工業(yè)發(fā)展面臨的嚴峻挑戰(zhàn)，國家決定在‘973’計劃項目立項。當(dāng)時，各個單位都在爭取首席這個位置。中南大學(xué)憑借著在有色金屬研究方面的歷史和成就。以及其與企業(yè)結(jié)合的緊密程度。終于拿到了首席的位置。我作為項目的領(lǐng)銜人，深深地感到了責(zé)任的巨大。3000萬元這樣重大的項目、這樣艱巨的任務(wù)。這在當(dāng)時是絕無僅有的。”
立項只是起點。為了避免各個單位關(guān)起門來自己搞自己的事。無法明確到國家的總體目標上來。鐘院士組織國內(nèi)有色金屬領(lǐng)域的專家們一起研究確定項目的大主題?！敖?jīng)過專家們的多次探討。最后確定了項目的三大主題，即：要解決鋁資源缺乏的問題、要解決能耗過高的問題、要解決鋁材的品質(zhì)趕不上國家重大工程和國防需求的問題。只有符合這三大主題的才可以加入，不符合的就堅決請走。為此，我們又重新組織進行項目的投標申請與答辯，由權(quán)威專家們來評審決定哪個單位留、哪個單位走。就這樣，這支隊伍一步一步地凝聚起來，大家共同朝著一個目標奮斗。”
“到了項目中期評估時，再逐個檢查，發(fā)現(xiàn)還是有拿著錢不干活或者沒有進展的，又請走了一
批?！辩娫菏啃χf：“現(xiàn)在，像我這么嚴厲的首席恐怕不多見了。”本著對國家負責(zé)、對工作精益求精的態(tài)度，鐘院士一直以來都非常嚴格地要求這支隊伍。
“外人看我都說我挺慈祥的，節(jié)假日里還經(jīng)常跟學(xué)生們在一起玩兒。然而如果他們在學(xué)習(xí)和工作上出錯，我就很嚴厲，經(jīng)常把我的博士生說得流眼淚。不這么做的話，他們很難接受教訓(xùn)：不嚴格要求自己，將來做出來的東西如果有虛假，怎樣向國家交待!年輕人要培養(yǎng)自己的思維模式和鍥而不舍的精神。我的每個博士生論文我最少要親自看三遍，有的基礎(chǔ)差點兒的，都會看六七遍。對于一個博士生來講，最后的畢業(yè)論文應(yīng)該反映出他明確的學(xué)術(shù)思想。如果我馬虎了他的博士論文，那么對其今后一生的影響都不好?！?/p>
鐘院士帶過的博士生透露說：“鐘老師在學(xué)術(shù)上對我們要求非常嚴格，不允許有半點錯誤和虛假存在；然而在生活上卻非常關(guān)心我們，盡量給我們提供一些好的條件。聽說。有些年輕的老師要買房子錢不夠，她還很慷慨地把錢借給他們?！?/p>
“在學(xué)術(shù)上要絕對實事求是、不能有半點虛假；待人要與人為善、助人為樂、成人之美，要理解、寬容別人。”這就是鐘院士的處世之道。“我其實是太普通了，只不過認真一點而已?！币苍S正是這份認真，才成就了這位巾幗院士今日的輝煌。
問到下一步的工作計劃時，鐘院士不假思索地說：“鋁工業(yè)還有更艱巨的任務(wù)等著我們?nèi)プ?。我們還要上大飛機、要上第四代坦克、要上核潛艇，這些都對鋁材提出了新的更高的要求。所以現(xiàn)在我們面臨著新一輪的挑戰(zhàn)。這是我們下一個‘973’計劃項目的任務(wù)，已經(jīng)立項啟動了。在接下來的工作中。這支隊伍將在原有的基礎(chǔ)上更加強大和凝聚，還會不斷地有年輕人加入進來?！辩娫菏空f她沒有退休的概念，有機會就會繼續(xù)科研。只要能夠為國家做貢獻、為國家的科技進步服務(wù)。這就是她一生最大的滿足。這其間，人生的價值才能真正體現(xiàn)。人活著才有意義。
無悔投入“硬冷”世界 愛國情懷伴隨一生
1955年，鐘掘在填報高考志愿時選擇了機械專業(yè)，順利考入北京鋼鐵學(xué)院機械系，成為學(xué)習(xí)鋼鐵專業(yè)的少數(shù)女生之一。談及當(dāng)初的選擇，鐘院士神采飛揚：“上中學(xué)時，總理作了關(guān)于第一個五年計劃的工作報告，我在字里行間找到未來生活的方向。當(dāng)時說，國家現(xiàn)在要重點發(fā)展工業(yè)。工業(yè)里面的重點又是重工業(yè)，而機械工業(yè)是重工業(yè)的基礎(chǔ)。所以我當(dāng)時就下定決心，高考填志愿時就填上了將重工業(yè)和機械工程整合的冶金機械專業(yè)?！辩娫菏坷^續(xù)回憶：“之后。我到冶金廠去實習(xí)，看到工人在那樣艱苦的條件下仍奮不顧身地工作，那種豪情感染了我。我當(dāng)時就想到我們國家整個的冶金工藝過程需要改革，要機械化，要讓工人的工作條件好一些。”正是這份愛國情懷。讓鐘掘堅定地走向了機械工程這個“硬冷”的世界。從搞冶金機械到現(xiàn)在研究鋁資源高效利用和高性能鋁材制備，盡管專業(yè)有所變化，但都是國家最需要的基礎(chǔ)工業(yè)。
“現(xiàn)在的很多年輕人缺乏一種愛國情懷，缺乏對國家的責(zé)任感。有一些搞科研的人，總是先以經(jīng)濟目標為準，這只能是短期行為。我經(jīng)常教育我的學(xué)生不要總是好高騖遠，不要總是想著能得到多少經(jīng)濟回報、得到多少獎勵。只要用心去做事、把問題解決了，人家自然會記得你，國家也自然會表彰你。年輕人要樹立一種自強不息，對國家、對人民負責(zé)的精神，這是第一位的。有了這種精神熏陶，總會找到事情做，總會把事情做好?！边@是鐘院士對年輕人的諄諄教誨。
“此外，年輕人還必須要腳踏實地?！辩娫菏拷榻B說，中南大學(xué)一直以來都有一種立足實際、腳踏實地做實事的傳統(tǒng)校風(fēng)。學(xué)生的每一個培養(yǎng)環(huán)節(jié)都始終跟實際緊密結(jié)合，從實習(xí)、課題設(shè)計到畢業(yè)設(shè)計。都有很多實戰(zhàn)任務(wù)?！俺素撠?zé)國家的縱向課題外，我們還經(jīng)常跟一些大工廠緊密合作，做一些橫向課題。因為工廠在生產(chǎn)上所反應(yīng)出的問題總是最前沿、最活躍的。做橫向課題能夠真正了解生產(chǎn)第一線需要解決的實際問題，反過來再反映到國家的縱向課題上去，兩者相輔相成?！?/p>
走進鐘院士所在的中南大學(xué)機電工程學(xué)院教學(xué)樓，映入眼簾的是一塊寫有“自強不息”四個大字的匾額?！白詮姴幌?，這是一種民族精神。年輕人必須要擁有這種精神。”鐘院士說。教學(xué)樓外面的大石頭上，刻著“鬼斧神工。人天合一”八個大字?！斑@是我建議刻上去的。我們搞機械、搞裝備的，在技術(shù)上一定要做到鬼斧神工、精益求精；此外。還要主動地跟天、也就是跟自然融合在一起，要不斷地創(chuàng)新。這就是我所倡導(dǎo)的我們學(xué)院的文化。”
正是這種愛國的情懷、自強不息的精神和精益求精的態(tài)度。讓鐘院士幾十年如一日地奮斗在國家最需要的領(lǐng)域。解決國家的燃眉之急，攻克了一道又一道科研難關(guān)、取得了一個又一個舉世矚目的成就。我們期待著鐘院士和她帶領(lǐng)的這支精干隊伍能為國家的下一個重大需求交上更加圓滿的答卷。
采訪手記
中圖分類號：S624文獻標識碼： A
Several improvment ofGuarantee ability for Perfuming and charging equipment
Zhao mei-sheng
1、LingLingcigarette factory hunan tobacco industry CO.LTD
Keyword:Controloftemputure , Prevent errors, Quality
Abstract:Improvement forthedefectof Perfuming and charging equipment.Improve the controlabilitywith improvementofcontrolmode.Improve theequepmentability of Prevent errors.To achieve the purpose of Prevention of quality accident
前言：現(xiàn)在煙草行業(yè)香料廚房系統(tǒng)，加熱罐較多的采用夾層加熱溫度控制的穩(wěn)定性有待提高，設(shè)備無防錯的功能。我們?yōu)樘岣叽讼到y(tǒng)的工藝保障能力進行了針對性的研究，提出并實施相應(yīng)的改進措施。
一、容易發(fā)生的問題
1、糖料的配置與貯存過程需要保持60℃左右的溫度，為保持此溫度要設(shè)置一套升溫與控溫系統(tǒng)?，F(xiàn)系統(tǒng)是采用蒸汽夾層加熱的方式，這種加熱的方式具有升溫快的特點，但由于夾層中的蒸汽繼續(xù)與罐體進行熱交換，導(dǎo)致很大的升溫慣性。從而導(dǎo)致溫度超過工藝允許的±5℃允差范圍。
2、現(xiàn)場操作人員由于失誤或疏忽導(dǎo)致加香加料的比例設(shè)置錯誤，糖香料的牌號與現(xiàn)場生產(chǎn)的牌號不一致導(dǎo)致批次牌號施加了錯誤的糖香料，從而導(dǎo)致批次性材料報廢，造成重大的損失。
二、改進措施
1、溫度控制的技術(shù)改進及效果驗證
針對溫度控制超差的問題，目前我們的控制模式有兩種，一種是通過蒸汽盤管對貯存罐加熱，一種是通過罐體夾層直接通蒸汽加熱。這兩種模式各有利弊，通過蒸汽盤管對罐體加熱效率低，但穩(wěn)定性好。通過罐體夾層加熱效率高，但溫度控制不穩(wěn)。為了既保證效率又能控制穩(wěn)定，我們選擇夾層加熱的罐體進行溫度控制改進，具體做法在接近溫度設(shè)定值時（一般差兩度左右）關(guān)閉加熱蒸氣，同時通過控制球閥向夾層注入壓縮空氣，將夾層中的蒸汽吹出，達到溫度控制穩(wěn)定的目的。如果夾層中的蒸汽沒有有效排出，通過熱交換將有較大的溫升（料液不超過一半液位時表現(xiàn)更為明顯，達到10℃左右）具體見改進示意圖與溫度控制效果對比表。
A : 壓空吹掃溫度控制示意圖
B：料液貯存罐改進后，料液溫度變化數(shù)據(jù)跟蹤如下表
日期 料液溫度變化（℃） 備注
3月2日 1～3 深度保養(yǎng)后開機，對料液進行升溫。
3月4日 1～3 深度保養(yǎng)后開機，對料液進行升溫。
3月6日 2～4 單休卡料，料液液位偏少。
3月9日 1～3 深度保養(yǎng)后開機，對料液進行升溫。
3月11日 1～3 深度保養(yǎng)后開機，對料液進行升溫。
3月13日 2～4 單休卡料，料液液位偏少。
3月16日 1～3 深度保養(yǎng)后開機，對料液進行升溫。
3月18日 1～3 深度保養(yǎng)后開機，對料液進行升溫。
3月20日 2～4 單休卡料，料液液位偏少。
3月25日 2～4 月底卡料，料液液位偏少。
注：改進前，深度保養(yǎng)后開機，對料液進行升溫，料液溫度變化3～7℃；單雙休卡料或月底卡料，料液液位偏少，料液溫度變化4～10℃。
2、防呆法的技術(shù)改進
操作人員在操作過程中，或多或少受情緒和精神狀態(tài)的影響，于是在操作過程中使操作人員象使用傻瓜相機一樣得心應(yīng)手。我們總結(jié)了幾種操作人員參數(shù)設(shè)置錯誤可能導(dǎo)致的質(zhì)量問題：
1）調(diào)制罐或貯存罐的溫度設(shè)置錯誤，有時操作人員由于數(shù)字或小數(shù)點按錯導(dǎo)致溫度超標，我們通過軟件按照工藝參數(shù)進行識別，超過工藝參數(shù)設(shè)定范疇參數(shù)設(shè)置無效，并在界面上予以提示，達到防錯的目的
2）對現(xiàn)場牌號與使用糖料牌號不一致可能造成的批次糖料使用錯誤，因為現(xiàn)場牌號與中控系統(tǒng)是一致的，但香料廚房的貯存罐的選用是人為操作的，如果選罐錯誤，那么整批煙葉都錯加糖料，我們通過遠程數(shù)據(jù)的傳送，將現(xiàn)場的牌號與香料廚房的貯存罐牌號進行對比，如不一致則出現(xiàn)報警，在沒過料之前將現(xiàn)場設(shè)備停止。調(diào)制罐調(diào)制好后輸送料到貯存管進行牌號對比，如貯存罐有料并有牌號且不一致則不能輸送到貯存罐。
3）各牌號的加香加料比例不一致，如操作工疏忽可能比例設(shè)置錯誤導(dǎo)致加香比例錯誤。為防止此類問題，根據(jù)工藝控制要求比例與品牌捆綁，如選擇牌號比例不對，則會報錯，此段設(shè)備則不能運行。
三、結(jié)論
1、通過對罐體加熱系統(tǒng)的改進，很好的解決了原系統(tǒng)升溫慣性的問題，提高了溫度控制穩(wěn)定性問題。
2、通過對防錯軟件的開發(fā)，徹底杜絕了操作工出錯的可能性，防止了質(zhì)量問題與事故的發(fā)生。提高了糖香料廚房設(shè)備對質(zhì)量控制的保證能力。
參考文獻
中圖分類號：G423.06 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）41-0128-03
一、前言
完全學(xué)分制是一種把必須取得的畢業(yè)總學(xué)分作為畢業(yè)標準的一種教學(xué)管理制度，它要求按照培養(yǎng)目標和教學(xué)計劃中各門課程及教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)時量，確定每門課程的學(xué)分，設(shè)置必修課和選修課，規(guī)定各類課程的比例，以及準予學(xué)生畢業(yè)的最低總學(xué)分。完全學(xué)分制是選課制、導(dǎo)師制和彈性學(xué)制相結(jié)合的教學(xué)管理制度，其根本屬性與學(xué)年制有很大的區(qū)別，主要體現(xiàn)在培養(yǎng)目標、課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等幾個方面。首先其培養(yǎng)目標更強調(diào)人才素質(zhì)的全面培養(yǎng)與提升，尤其是復(fù)合型人才的培養(yǎng);其次是課設(shè)置更有利于培養(yǎng)適應(yīng)科技和社會發(fā)展的需要;在教學(xué)內(nèi)容上，強調(diào)要根據(jù)科技、經(jīng)濟和社會的發(fā)展及變化，調(diào)整及時更新課程的教授內(nèi)容;最后在教學(xué)方法上更要注重因材施教，側(cè)重學(xué)生學(xué)習(xí)的個性發(fā)展和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。美國的大學(xué)學(xué)分制人才培養(yǎng)方式充分體現(xiàn)了“以學(xué)生為主體，尊重個體差異，注重個性發(fā)展”的思想，其主要特征：選課形式的多樣性，學(xué)生學(xué)習(xí)的彈性化，學(xué)習(xí)過程導(dǎo)師制以及文、理、工相互滲透的通才教育。歷史與經(jīng)驗都表明，美國大學(xué)的學(xué)分制的指導(dǎo)思想、課程管理管理運行機制、配套措施和辦學(xué)經(jīng)驗都值得我們學(xué)習(xí)和借鑒。目前，學(xué)分制為主要特征的高校教學(xué)管理體制改革幾乎在全國展開，復(fù)旦大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、華中科技大學(xué)、武漢理工大學(xué)、河南大學(xué)等一批高校先后不同程度地實施了學(xué)分制改革。但就目前情況而言，我國各高校的完全學(xué)分制的改革與完善還存在著諸多制約因素。國內(nèi)不少高校教務(wù)負責(zé)人坦言，學(xué)分制在我國多數(shù)高校執(zhí)行得不夠完全，不夠徹底，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)過程指導(dǎo)和評價受到忽視，這顯然不利于鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)，對大學(xué)豐富的教育資源無疑也是種浪費。本文在詳細調(diào)研了美國幾所大學(xué)的機械專業(yè)本科課程設(shè)置、學(xué)分分布和選課指導(dǎo)等基本情況，通過深入分析研究其課程設(shè)置及管理運行機制，從而可為國內(nèi)各相關(guān)院校的學(xué)分制改革提供借鑒與參考。
二、美國大學(xué)本科課程管理運行機制
美國大學(xué)實行以學(xué)分制和選課制為核心的本科課程管理制度。在大學(xué)本科課程管理權(quán)限中，學(xué)校一級通常負責(zé)全校性的通識教育課程管理，院系一級則負責(zé)院系主修課程的管理，本科課程的規(guī)劃、實施、評價和更新等環(huán)節(jié)完善，運行過程嚴格。
1.學(xué)分制?，F(xiàn)在美國各大學(xué)已經(jīng)把學(xué)分制作為建立學(xué)生個性化主修計劃、測評教師教學(xué)狀況及教學(xué)成果、配置教授和教學(xué)資源、指導(dǎo)學(xué)生選課與學(xué)籍管理以及學(xué)費收取制度的重要依據(jù)，是美國大學(xué)管理本科課程的主要手段。美國的學(xué)分制最初采用了完全開放的累積方式，提出了一種課程量化測評標準制度。隨著大學(xué)改革的不斷發(fā)展與深入，學(xué)分制也不斷發(fā)展與完善。目前美國高等教育的標準規(guī)范逐漸被各國不同的高校和不同的教育層次所采納。美國學(xué)分制還有一個很重要的特點，學(xué)分轉(zhuǎn)換的認可性，即與構(gòu)建了不同層次的高校和不同類型教育的學(xué)分之間的相互認同。
2.選課制。美國大學(xué)的各大院系一般有嚴格設(shè)置規(guī)定的主修專業(yè)課和一些選修課。有的院系有嚴格的課程設(shè)置。要獲得這個專業(yè)的學(xué)位學(xué)生必須完成這些課程和學(xué)分。有的課程不是每學(xué)期開設(shè)的，有時候是一年才開設(shè)一次，如果錯過這年選課，就要等到下一年。這些情況學(xué)生都需要預(yù)先了解清楚，然后根據(jù)自己的實際情況，制定合理的學(xué)習(xí)和畢業(yè)計劃。美國一般大學(xué)規(guī)定全職學(xué)生（Full time student）必須每學(xué)期至少修滿9個學(xué)分（三門課左右），兼職學(xué)生（Part time student）每學(xué)期注冊3個學(xué)分的課（最少一門課）。例如某專業(yè)規(guī)定整個課程設(shè)置是120個學(xué)分，四年課程。學(xué)生根據(jù)自己的經(jīng)濟能力和學(xué)習(xí)狀況安排大學(xué)的學(xué)習(xí)時間。有的學(xué)生經(jīng)濟壓力大，就在短期內(nèi)把所有課程修完，一年三個學(xué)期選滿學(xué)分（秋季、春季和夏季），每學(xué)期修12～15個學(xué)分（四到五門課）這樣就可以少于四年時間修完學(xué)位。有的學(xué)生就按照學(xué)院的課程設(shè)置按期完成，還有的學(xué)生希望每門課拿到較高的分數(shù)（GPA），每學(xué)期僅修滿9個學(xué)分三門課。這樣學(xué)習(xí)相對輕松，可以有時間精力打工，或者重修考試不好的學(xué)分。那么這種情況下，學(xué)生有可能需要較長時間才能畢業(yè)取得學(xué)位。因此，盡管大學(xué)規(guī)定在4～5年內(nèi)完成本科學(xué)習(xí)課程，學(xué)生可以根據(jù)自己的實際情況延長或縮短學(xué)習(xí)的年限，只要完成了學(xué)位要求的學(xué)分就可畢業(yè)。對每個在美國大學(xué)就讀的學(xué)生來說需要權(quán)衡學(xué)習(xí)時間、學(xué)業(yè)任務(wù)，以及經(jīng)濟壓力。從學(xué)業(yè)方面來說，美國大學(xué)每門課學(xué)習(xí)任務(wù)相當(dāng)繁重，有不計其數(shù)的考試、作業(yè)、小組或個人項目、論文等。每門課拿到好的成績不是很容易的事情。如果學(xué)生選課量過大，比如一學(xué)期五門課，那么到期中、期末的時候會被無數(shù)考試壓得透不過氣來，也無法保證很好的學(xué)習(xí)成績。如果學(xué)習(xí)成績不好，最終也會影響到就業(yè)。因為學(xué)生大學(xué)本科的課程分布和GPA（學(xué)習(xí)成績）也會成為應(yīng)聘工作時面試官對你的一種參考。從經(jīng)濟方面來說，美國大學(xué)本科是學(xué)生付費的，學(xué)校里雖然有名目繁多的獎學(xué)金提供給學(xué)生，但是畢竟不是長久的保障，延長畢業(yè)年限，但是勢必畢業(yè)時間也延長，獎學(xué)金只能減免部分學(xué)費，而學(xué)生仍然面臨生活上的經(jīng)濟上的壓力。所以按照院系的要求完成專業(yè)課選修課，怎么選，選什么課，選哪個教授的課，學(xué)生一進校園就要有長遠的規(guī)劃。如果沒有合理的計劃和參考，在學(xué)期考試期間學(xué)生的負擔(dān)會相當(dāng)大。院系方面也會有專門人員提供這方面的咨詢和指導(dǎo)，學(xué)生選課的時候?qū)W校都會建議去找這些專門的指導(dǎo)老師咨詢，設(shè)置長遠的選修計劃和策略。對于大部分美國大學(xué)來說，每個學(xué)期開始的前兩周是選課試聽周。在學(xué)期開學(xué)前，學(xué)生必須已經(jīng)注冊好想學(xué)的課。否則等學(xué)期開學(xué)以后有可能某些課已經(jīng)注冊滿，就不能再注冊選修了。一般學(xué)生會提前注冊五六門課試聽，注冊課程之后，在開學(xué)前兩周的試聽期，學(xué)生可以挑選自己感興趣的課程作為這個學(xué)期的學(xué)習(xí)課程。一般第一堂課是教授們的課程介紹，學(xué)生可以了解到這門課的教學(xué)大綱，需要什么教材，作業(yè)量的多少以及截止日期，教授的期望，難易程度等信息，當(dāng)然學(xué)生也可以通過和授課教師溝通來深入了解這門課是否符合自己的興趣，而不是單純依靠選課系統(tǒng)上簡單的幾句課程介紹就決定選課。開學(xué)兩周之后，學(xué)生就要決定是否繼續(xù)選課。如果沒有取消注冊這門課，學(xué)費就開始計算了。一般在期中考試之后，學(xué)生可以根據(jù)自己的考試成績，還有一次機會取消選修這門課。但是期中考試注冊后取消注冊則要付部分學(xué)費。如果是必修課的話，學(xué)生可以有機會以后再次選修這門課，確保拿到好的分數(shù)。如果在接近學(xué)期末取消這門課的話，學(xué)生就需要付全額學(xué)費了。當(dāng)然，各大學(xué)校對此有不同的詳細規(guī)定。關(guān)于課程和選課，學(xué)生還有另外的途徑。一是從曾經(jīng)修過這門課的學(xué)長們口中得到一些關(guān)于這門課的相關(guān)信息，比如教授的授課方式，得分是否容易等。另外學(xué)生中間會流傳一些網(wǎng)站給不同學(xué)校各個教授課程打分，學(xué)生可以登錄這些網(wǎng)站了解以往的留言信息。但是這些信息只能參考，并不全面。
三、選課與學(xué)習(xí)指導(dǎo)
1.課程期內(nèi)的選課。在美國，很多大學(xué)中有專門老師教授指導(dǎo)學(xué)生的選課和學(xué)習(xí)，有的學(xué)校系里專門設(shè)有研究生聯(lián)系人指導(dǎo)非論文研究的本科生，并且給做課題論文研究的本科、研究生和博士生在選擇課題、碩士博士論文以及專業(yè)方向上給予指導(dǎo)。當(dāng)學(xué)生選擇了課題和研究方向的專業(yè)指導(dǎo)老師之后，這個老師就取代系里的聯(lián)系人作為學(xué)生的導(dǎo)師。這里新生包括大學(xué)新生和專業(yè)新生兩個概念。大學(xué)新生指被大學(xué)工程院系錄取的第一年新生，具體選擇什么專業(yè)方向沒定。專業(yè)新生指被大學(xué)工程院系錄取一年的學(xué)生學(xué)習(xí)一年工程基礎(chǔ)課，打算選擇工程機械為正式專業(yè)方向、尚未深入學(xué)習(xí)任何工程機械專業(yè)的“新生”。當(dāng)大學(xué)新生入學(xué)學(xué)習(xí)工程類基礎(chǔ)課程一年以后，對其中有意選擇各專業(yè)如機械工程為以后正式專業(yè)方向并且被機械工程專業(yè)正式錄取的學(xué)生，工程學(xué)院基礎(chǔ)指導(dǎo)辦公室專門指導(dǎo)他們的專業(yè)課選課和制定學(xué)習(xí)計劃。在專業(yè)課開課之前（大學(xué)開學(xué)后秋季、春季兩個基礎(chǔ)學(xué)期課程學(xué)期后，到第二年夏季短期學(xué)期課程中某些專業(yè)課也開始了）。在夏季課選課之前，學(xué)生必須和他們選定的指導(dǎo)老師預(yù)約會面面談。在此之前，大學(xué)新生第一年的選課由工程學(xué)院內(nèi)專門指導(dǎo)大學(xué)新生選課的老師指導(dǎo)完成。專業(yè)課新生指導(dǎo)的一般程序是：先審閱回顧學(xué)生一年內(nèi)的學(xué)習(xí)進步情況，回答關(guān)于課程內(nèi)容和要求的基本問題，然后為以后三個學(xué)期選課內(nèi)容計劃進行建議。在學(xué)習(xí)工程中，接受咨詢的學(xué)生如果遇到問題可以打電話或者發(fā)電子郵件給他們的專業(yè)新生指導(dǎo)員尋求解決的方法。所有學(xué)生（包括本科、研究生和博士生）如有問題均歡迎向他們的指導(dǎo)員或者專業(yè)導(dǎo)師咨詢。每個學(xué)期課程注冊前的學(xué)習(xí)咨詢對每個學(xué)生是必須要求的，這個硬性的要求直到學(xué)生成功地修完所要求學(xué)分的課程。有的學(xué)校對于本科生超學(xué)時的選課指導(dǎo)咨詢則是學(xué)生自愿選擇，不再強制要求。但是仍然強烈建議他們在注冊最后一學(xué)期課程之前向系主任教授咨詢，以確保他們最后的計劃滿足學(xué)院的要求。對于工程學(xué)院的學(xué)生還要要求完成一個長達2～3個學(xué)期的實習(xí)或者取得同等相似水平的經(jīng)歷。因此，第一個實習(xí)學(xué)期開始前，學(xué)生必須注冊沒有學(xué)分的合作教育講座。這個講座包括關(guān)于如何準備面試，找面試職位，如何實習(xí)報告等。對追求碩士以上學(xué)位的學(xué)生，最好在注冊選課期間和導(dǎo)師約面談。所有非本專業(yè)的選修課必須由他們的研究導(dǎo)師批準，以郵件、電子郵件形式留存。如果學(xué)生在入學(xué)之前有技術(shù)工作經(jīng)驗，并且此經(jīng)驗和一個以上的實習(xí)學(xué)期相等，他們可以申請高級學(xué)分。他們必須首先和合作教育辦公室的教師討論他們具備的以往經(jīng)驗。如果討論結(jié)果非常滿意的話，這個學(xué)生將完成優(yōu)異實習(xí)申請表，然后被進一步評審，以獲得優(yōu)于普通實習(xí)的學(xué)分。
2.實習(xí)期內(nèi)的選課。有時候?qū)W生在實習(xí)期間也希望選課，院系對此有條件限制，此學(xué)生在實習(xí)期間的學(xué)期選課每學(xué)期不能超過規(guī)定的學(xué)分。這個學(xué)生必須獲得實習(xí)期選課批準表“獲準在實習(xí)學(xué)期內(nèi)選課”，選課程必須不能和實習(xí)責(zé)任的時間沖突。如果課程時間和工作時間沖突的話，實習(xí)雇主必須出具批準文書。如果學(xué)生在其他學(xué)校注冊選課，這個學(xué)生必須要求在招生辦公室取得“交換學(xué)生表”。在實習(xí)期間內(nèi)，如果學(xué)生在其他學(xué)校選課必須把此學(xué)校課程的學(xué)習(xí)成績復(fù)印件寄到學(xué)校的注冊辦公室。
美國大學(xué)本科課程設(shè)置主要表現(xiàn)為以下模式：自由選修型、分布必修型和核心課程型。這幾種課程設(shè)置模式呈現(xiàn)的共同特點為：重視通識教育、注重課程設(shè)置的靈活性和多樣性、強調(diào)課程設(shè)置的國際化。在課程管理中，將學(xué)分制和選課制有效地結(jié)合起來，在通識教育的基礎(chǔ)上，開展素質(zhì)教育和實踐教學(xué)。因此，我們要積極借鑒高等教育先進國家的教學(xué)模式、教學(xué)方法以及教學(xué)理念，吸收其精華，并和我國高等教育改革與發(fā)展的實踐結(jié)合起來，實現(xiàn)高等教育更為健康、全面的發(fā)展。
參考文獻：
中圖分類號：TH741 文獻標識碼：A
A Non-contact Trigger Probe Based on DVD Pick-up Head
GAO Wei， CHEN Xiao-huai， CHEN He
（School of Instrument Science and Opto-electric Engineering， Hefei University of Technology， Hefei Anhui 230009， China）
Abstract： This paper presents a non-contact trigger probe based on the commercial DVD pick-up head. The focus sensor and the mechanism have been designed and manufactured. Experimental results show that the non-contact trigger probe can obtains 1nm resolution and a repeatability of 12nm. The non-contact trigger probe can be used on a micro/nano CMM.
Keywords： DVD optical pickup head； non-contact probe； Nano-CMM
引 言
近年來，微納米三坐標測量機整機及其接觸式探頭技術(shù)得到了快速發(fā)展，世界上許多國家和地區(qū)的研究機構(gòu)都公布了自己研制的三坐標觸發(fā)探頭，比如德國PTB[1-2]、英國國家物理實驗室[3-4]、荷蘭Eindhoven大學(xué)[5-6]、臺灣大學(xué)[7]、合肥工業(yè)大學(xué)[8]等。
本研究采用日立公司的DVD讀取頭HOP-1000作為開發(fā)對象，如圖1 所示，應(yīng)用于納米三坐標測量機非接觸觸發(fā)探頭上，并對其運作機理以及測量原理進行了應(yīng)用性研究。
1 DVD激光讀取頭聚焦原理
DVD激光頭組件中包括激光二極管，為讀取頭提供穩(wěn)定的測量用激光光源；光學(xué)組件中包括穿透式光柵、分光鏡、四分之一波片、聚焦物鏡、光電傳感器等，光電傳感器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，由光電傳感器輸出的電壓信號的強弱可判斷出入射光的光強度[9]。本研究中所使用的DVD激光頭的內(nèi)部傳感器由四片面積相同且光電形式相同的光電傳感器所組成，稱為四象限傳感器（Quadrant detector）。當(dāng)光點打在檢測器上時，光點落在各檢測組件上的能量不等，因此其信號輸出也不同，利用電子線路，比較各檢測組件的輸出，就可獲知光點位置差。激光讀取頭就是利用四象限傳感器來偵測四個象限分別的感光強度，并進而經(jīng)由后續(xù)的電路信號來計算聚焦誤差信號（focus error signal，F(xiàn)ES）。
激光讀取頭的聚焦光點大小及品質(zhì)決定資料讀取的正確性，同時也影響聚焦誤差信號FES的判斷，決定了我們在測量應(yīng)用時的精度。本研究中所使用的DVD讀取頭性能參數(shù)有：NA=0.6，λ=650nm，光點直徑約為0.86μm。
DVD激光讀取頭的聚焦原理為像散法（Astigmatic Method）。像散是指光線經(jīng)過像散透鏡，造成成像時橫向與縱向的放大率不同，因此造成像點的失真。利用此像散特性作為測量依據(jù)，并結(jié)合感測組件四象限傳感器，當(dāng)透鏡的垂直焦距與水平焦距不同，如圖2所示，則物體若偏離透鏡前焦平面位置時，在四象限光傳感器上的成像光點呈現(xiàn)橢圓變化，當(dāng)物體處于透鏡的正焦平面位置時，成像光點呈現(xiàn)圓形（FES=0），經(jīng)信號處理，即四象限的（A+C）-（B+D），失焦信號對失焦位移量的關(guān)系成一曲線，即所謂的S 曲線，如圖2所示。
2 DVD激光探頭系統(tǒng)測量原理
2.1 DVD讀取頭運作原理
如圖3所示，激光二極管在加電以后發(fā)射約為0.5mW的650nm波長紅激光光束，經(jīng)光柵衍射后形成三束檢測光，再經(jīng)分光鏡、反射鏡、準直透鏡，將激光束變成準直光束。準直光束經(jīng)過鏡片中央呈現(xiàn)有間隔幾十?dāng)?shù)百微米同心圓溝槽的全息透鏡后，使準直激光束聚焦成適合DVD光盤信息讀取的焦點。經(jīng)光盤反射的光束沿圓光路再經(jīng)過準直透鏡、反射鏡和分光鏡后穿越柱面像散透鏡，投射到四象限光電二極管傳感器（four-quadrant photodetector）A、B、C、D 上。四象限光電二極管傳感器根據(jù)光點在四個象限上的分布，輸出一聚焦誤差電壓信號FES（B+D）-（A+C）。
這個聚焦誤差信號經(jīng)過運算放大，補償處理，驅(qū)動音圈馬達VCM（Voice Coil Motor），將固定在音圈馬達上的全息物鏡推到可以聚焦光盤平面的位置，達到自動鎖焦的目的[10]。
在DVD激光讀取頭實際讀取光盤數(shù)據(jù)的過程中，光盤除正常旋轉(zhuǎn)運動外，也會產(chǎn)生上下抖動以及偏心旋轉(zhuǎn)等不規(guī)則運動。讀取頭必須不斷將位置誤差信號反饋給伺服系統(tǒng)，通過音圈馬達驅(qū)動器實時修正聚焦鏡組的位置，使物鏡回到聚焦面，以讀取正確信號。由于自動聚焦的緣故，物鏡始終隨著光盤反射面的表面起伏，如果可以得知物鏡位移的方法，就能了解工件表面的輪廓分布甚至粗糙度。
2.2 自動聚焦與測量原理
自動聚焦是指待測物的反射面總是可以鎖在激光讀取頭的物鏡焦平面上，也就是說當(dāng)物體表面有起伏時，讀取頭的物鏡會隨之起伏，以便讓物鏡與物體表面間的相對距離不變，而這個相對距離就是該物鏡的焦距。
如圖4所示，在自動聚焦的過程中，當(dāng)物體反射面位于物鏡的焦點時，經(jīng)過像散法處理，失焦信號為零，軌跡落在S曲線的中點。當(dāng)物體反射面離開焦平面，無論是逼近還是遠離物鏡，都會使失焦信號輸出一個不為零的值，這個值經(jīng)過控制法則處理后，回去驅(qū)動音圈馬達，使物鏡超失焦信號為零的方向移動，最后到達平衡位置。此時維持物鏡不動所需的電流轉(zhuǎn)換成可讀取的電壓信號，即音圈馬達的驅(qū)動電壓信號。由于推動物鏡回到平衡位置的過程是實時現(xiàn)象，光電信號的反饋運作與支撐物鏡的彈簧微量運動的配合都是在非常短的時間內(nèi)完成，所以在靜態(tài)觀察下，只能看到平衡后的結(jié)果，也就是物鏡位移量對音圈馬達驅(qū)動電壓信號的關(guān)系。
在實驗驗證中，這個關(guān)系為近似直線的變化，因此音圈馬達的驅(qū)動電壓會隨著表面高低而有線性的變化，只要測量到音圈馬達驅(qū)動電壓的變化，就可以依照這個線性關(guān)系求得物鏡的位移量，也就得出物體表面的輪廓。因此，如果將物鏡固定，根據(jù)輸出電壓的變化，就可以得到物體表面的形貌高低變化，成為位移測量的感測元件。
3 非接觸式聚焦探頭及應(yīng)用
3.1 主軸系統(tǒng)設(shè)計
主軸系統(tǒng)提供Z方向運動，實現(xiàn)10mm行程范圍，并能保證精密的測頭瞄準功能，因此需要精密機械傳動機構(gòu)的設(shè)計。
圖5所示為主軸機械結(jié)構(gòu)設(shè)計效果圖[11]，蓋板固定在拱形橋架對稱中心上，使橋架受力產(chǎn)生的變形集中在其中心部位，由前面章節(jié)敘述得知其對測頭測量精度產(chǎn)生的影響很小。壓電陶瓷納米電機驅(qū)動精密滑動導(dǎo)軌的滑動塊，將精密運動傳給與滑動塊相連接的中心軸，從而帶動探頭系統(tǒng)上下運動，使得探頭在一定運動范圍內(nèi)實現(xiàn)納米級的位移分辨率。中心軸通過滑輪和配重系統(tǒng)進行重量平衡，移動距離通過平面鏡激光干涉儀基準進行精密位移感測。結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中兼顧激光干涉儀的測量軸與測頭的測量軸重合，消除阿貝誤差，提高探頭系統(tǒng)的測試精度。
3.2 DVD聚焦探頭改裝
研究中使用的是DVD激光讀取頭的聚焦功能，因此將DVD探頭進行初步改裝。將音圈馬達部分拆除，測量物鏡可以獨立出來，加夾持鏡筒，可以使物鏡測頭部分的直徑減小，如圖6所示。并且合理調(diào)整物鏡對準位置，并進行性能測試，其分辨率與測量重復(fù)精度與初裝DVD讀取頭相比并沒有改變。這為將其組裝入接觸觸發(fā)式測頭時進行空間體積上的改裝提供了便利，物鏡可調(diào)整與物鏡鏡筒的可伸長行為將來接觸觸發(fā)式測頭微型化打下基礎(chǔ)。
DVD探頭實物圖如圖7所示。
4 實 驗
實驗架構(gòu)示意圖如圖8所示，采用PI納米驅(qū)動臺作為位移基準，PI驅(qū)動臺采用電容傳感器的位移反饋標準，其重復(fù)性精度為2nm。實驗架設(shè)實物圖如9所示。
重復(fù)進行6次實驗，得出聚焦信號FES如圖10所示。從圖中我們可以看出，1μm至3μm段線性比較好，F(xiàn)ES電壓變化量為8V，F(xiàn)ES線性斜率為0.25nm/mV。從圖11可以得知，F(xiàn)ES信號噪聲低于4mV，因此我們可以推斷此非接觸探頭的分辨率優(yōu)于1nm。
FES電壓為零點為觸發(fā)點，我們可以得到6組觸發(fā)點數(shù)據(jù)，如表1所示，觸發(fā)重復(fù)性精度低于12nm。
5 結(jié) 論
本文介紹了基于商用DVD讀取頭開發(fā)的非接觸式激光探頭的開發(fā)，對DVD讀取頭的運作原理進行了介紹，闡述了其光學(xué)測量原理、自動聚焦原理以及性能校正。拆除音圈馬達，固定物鏡，將DVD探頭改裝為非接觸式光學(xué)聚焦探頭，作為開發(fā)接觸觸發(fā)式微型探頭的位移感測系統(tǒng)，通過實驗室驗證，具有高分辨率（0.25nm/mV）、高測量精度（測量重復(fù)精度
參考文獻
[1] Uwe Brand， Thomas Kleine-Besten， Heinrich Schwenke. Development of a special CMM for dimensional metrology on microsystem components[R]. ASPE 15th Annual Meeting in Scottsdale （Arizona）， 22th-27th， October， 2000.
[2] E. B. Hughes， Wilson A， G. N. Peggs. Design of high accuracy CMM based on multilateration techniques[J]. Annals of the CIRP 49 （2000）， pp.391-394.
[3] Leach R K， Murphy J. The design of co-ordinate measuring probe for characterising truly three-dimensional micro-structures[R]. 4th euspen International Conference， Glasgow， UK， 31 May 2004-2 June 2004， 230-231.
[4] G. N. Peggs， A. J. Lewis， S. Oldfield. Design for a compact High-Accuracy CMM[J]. Annals of the CIRP， Vol.48， No.1， pp.417-420， 1999.
[5] Pril， Wouter O. Development of High Precision Probes for Coordinate Measuring Machines[R]. Eindhoven： Technische Universiteit， Eindhoven， 2002， PhD Thesis.
[6] H. Haitjema， et al. Development of a Silican-based Nanoprobe System for 3-D Measurements[J]. Annals of the CIRP， Vol. 50， No. 1， pp. 365-368， 2001.
[7] 朱志良. 納米級三次元量測儀之研制[D]. 臺灣大學(xué)機械工程研究所博士論文，2002.
[8] 王偉麗，范光照，費業(yè)泰. 微/納米級光纖探測球頭研制[R]. 中國微米納米技術(shù)學(xué)會第九屆學(xué)術(shù)年會，上海，2007. 9. 20-22.
[9] 張匡儀. 高精度DVD探頭位移回饋系統(tǒng)之研究[D]. 臺灣大學(xué)機械工程研究所碩士論文，2004.
中圖分類號:TG156文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)21-0005-02
在傳統(tǒng)的機械制造過程中,人們?yōu)榱私档颓邢鳒囟?、延長刀具使用壽命、改善加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率,通常澆注大量的切削液。切削液在給人們帶來利益的同時,也帶來了一系列的負面影響,主要表現(xiàn)在如下三個方面:首先,切削液會造成環(huán)境污染,切削液在使用過程中揮發(fā)、飛濺及滲漏會造成生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境惡化,使用完的切削液如未經(jīng)處理或處理不當(dāng)直接排放會污染水、土壤和空氣,影響動植物的生長,破壞生態(tài)環(huán)境;其次,切削液的購買、管理、使用、處理及廢棄排放需消耗大量的能源和資源;再次,危害工人健康。目前廣泛使用的切削液或多或少都含有對人體有害的化學(xué)成分,例如亞硝酸鹽、鉻酸鹽、氯化合物等。在高速或重載切削條件下,切削液破碎、汽化或發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成煙霧,釋放有害氣體和油霧,使得車間內(nèi)空氣污濁,引發(fā)操作工人肺部與呼吸道的多種疾病,甚至是癌癥。面對降低成本,改善條件和保護環(huán)境的要求,“綠色切削”越來越受到人們的青睞,其中最小量技術(shù)MQL應(yīng)用最為廣泛,是現(xiàn)代高新技術(shù)發(fā)展趨勢之一。
一、MQL技術(shù)的作用原理和特點
MQL切削技術(shù)的實現(xiàn)原理是利用噴嘴將壓縮空氣和微量的環(huán)保型切削液混合霧化后噴射到加工區(qū),對加工區(qū)提供精確量的懸浮微粒,即懸浮微粒的直徑被保持到精確公差范圍內(nèi)以保持最佳潤濕和屬性,對刀具和工件進行冷卻,減小刀具和工件之間的摩擦,抑制溫升,提高切削性能,如圖1所示。MQL加工技術(shù),具有一系列優(yōu)越性:(1)MQL技術(shù)所使用的切削液用量極少,一般為0.03～0.2L/h,而一臺典型的加工中心在進行傳統(tǒng)澆注式切削時,切削液用量高達20～100L/min,為MQL切削液用量的幾萬倍左右;(2)MQL技術(shù)所使用的切削液為環(huán)保型切削液,減少對人員和環(huán)境的危害;(3)切屑上幾乎無油,清潔和干凈的切屑經(jīng)過壓縮還可以回收使用,不會污染環(huán)境。加工后的工件上附著的油很少,簡化工件清洗工序,或大幅度延長清洗劑的壽命;(4)省去消耗大量能耗的冷卻循環(huán)系統(tǒng);(5)不需要切削液管理;(6)安裝方便;(7)提高生產(chǎn)率和加工質(zhì)量。綜合考慮加工成本、生產(chǎn)效率、環(huán)境保護和勞動者健康等方面,MQL是一種綜合優(yōu)化的切削加工方法。
二、MQL技術(shù)的研究和應(yīng)用
20世紀90年代,美國W?Donald等學(xué)者對切削加工中有關(guān)切削液的適量問題進行了研究,在滿足加工要求的條件下,對切削液的濃度、工件材料、刀具類型等進行觀察,并對切削力、刀具磨損和表面粗糙度進行分析,得出了最適當(dāng)?shù)那邢饕河昧?。近十幾年?在各國學(xué)者和工程師的努力下,MQL技術(shù)得到了深入的研究和廣泛應(yīng)用:
巴西的Durval U.Braga等學(xué)者對鋁-硅合金A356進行了鉆削試驗,比較傳統(tǒng)澆注式切削(切削液:濃度4%的乳化液,流量:2.4m3/h)和MQL切削(切削液:礦物油,流量:10mL/h,空氣壓力/流量:4.5×105Pa/72m3h-1)的加工效果。MQL可以獲得比傳統(tǒng)澆注式切削更小的表面粗糙度,相同的刀具壽命。
ELID(Electrolytic In-process Dressing)是一種超精密鏡面磨削技術(shù),日本的Y.Pan等學(xué)者為了減少磨削液對環(huán)境污染的影響,將MQL技術(shù)應(yīng)用于ELID磨削中(磨削液流量:49mL/min,
27mL/min,6.4mL/min,空氣壓力:0.2MPa)。結(jié)果表明,通過MQL可以實現(xiàn)穩(wěn)定環(huán)保的ELID磨削。
美國的C.Ju等學(xué)者對MQL的加工經(jīng)濟性進行了研究,與傳統(tǒng)澆注式切削相比,MQL可節(jié)約20%的制造成本。
在傳統(tǒng)鉆削鋁-鈦多層復(fù)合板時,由于鉆削切屑的摩擦磨損作用,會導(dǎo)致鋁板孔呈喇叭形,質(zhì)量難以保證。我國王成勇等學(xué)者將最小技術(shù)應(yīng)用于鉆削多層復(fù)合板,結(jié)果表明,MQL技術(shù)能保證孔的加工質(zhì)量。
三、MQL技術(shù)的關(guān)鍵點
(一)MQL噴霧系統(tǒng)
要進行MQL切削加工,其前提是配置相應(yīng)的MQL切削液噴霧裝置,簡單地說,就是精密控制切削液量的噴液裝置。目前世界上主要應(yīng)用兩種供液系統(tǒng),每種系統(tǒng)分別有兩種形式,如圖2所示。(1)外置式供液系統(tǒng):將切削液送入高壓噴射系統(tǒng)并與氣體混合霧化,然后通過噴嘴將霧滴尺寸達微米級的氣霧連續(xù)不斷地噴射到切削區(qū),對刀具進行冷卻和;(2)內(nèi)置式供液系統(tǒng):通過主軸和刀具中的孔道直接將冷卻氣霧送至切削區(qū)域,進行冷卻和。根據(jù)加工需要,可將兩種冷卻方式配合使用,以獲得最佳冷卻效果。
在應(yīng)用外置式供液系統(tǒng)時,切削液霧滴性質(zhì)隨噴嘴與切削區(qū)方位、距離的不同而不同,進而影響切削加工質(zhì)量。從噴嘴中噴出后的切削液霧滴顆粒在運行到切削區(qū)的過程中受到氣體宏觀流動和湍流脈動的強烈影響,從而不斷地與周圍流場進行質(zhì)量、動量和能量交換,使得其運行速度和顆粒大小不斷地發(fā)生變化。如果噴嘴對準前刀面,霧滴逆著切屑流動的方向注入,滲透效果不佳。如果噴嘴對準后刀面,會受到后刀面處負壓區(qū)氣流場的卷吸作用,使切削液進入切削區(qū)較為容易。如果噴嘴對準刀刃兩側(cè),會受到切削區(qū)周圍氣流場的有利載入作用,也可以取得良好的加工效果。因此,在實際切削加工過程中,噴嘴通常應(yīng)位于后刀面或刀具側(cè)面處。此外,噴嘴距切削區(qū)的距離也是影響加工效果的一個重要因素,霧滴從噴嘴噴出后到達切削區(qū),與刀具、工作接觸,出現(xiàn)噴霧撞壁現(xiàn)象。如果噴嘴距切削區(qū)距離過短,霧滴撞壁速度過高,則易反彈,不利于滲透,如果距離過長,霧滴撞壁速度過低,不能沖破切削區(qū)周圍氣流場的阻礙,也不利其進行切削區(qū)。只有距離恰當(dāng)時,霧滴的速度和大小適中,切削液才能沉積在壁面進而滲透,才能起到良好的冷卻效果。
當(dāng)鉆削、鉸孔和攻絲等長度/直徑比較大時,使用內(nèi)置式供液系統(tǒng)比較合適。不管刀具的位置如何,刀刃上不斷有切削液的供給。正因為如此,內(nèi)置式供液系統(tǒng)適用于不同尺寸的刀具。在深孔鉆削中,大的長度/直徑比使內(nèi)置式供液系統(tǒng)成為絕對必要。但是當(dāng)?shù)毒呋蚬ぜD(zhuǎn)速較高時,切削液霧滴易粘在管壁上,并不能到達切削點。此時,可采用雙管道系統(tǒng)或?qū)⒅鬏S內(nèi)霧液通道改為非回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu),以抑制離心力的作用。
(二)MQL切削液
應(yīng)用于MQL加工的切削液與傳統(tǒng)澆注式加工的切削液有著本質(zhì)的不同,MQL中所使用的切削液除了應(yīng)具備傳統(tǒng)切削液的冷卻、、清洗、防銹等功能外,還應(yīng)具備無毒、不傷害操作者、不污染環(huán)境及不容易腐敗變質(zhì)等性能。其可生物降解性、氧化安定性、儲存穩(wěn)定性、冷卻性等指標均遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)切削液。目前MQL切削加工中常用的切削液為合成酯和植物油。
(三)切削液的最佳用量
應(yīng)用MQL技術(shù)是在保證有效的前提下,盡可能減少切削液的用量,提高切削液利用的有效性。因此,切削液用量的確定是MQL技術(shù)中的核心問題。切削過程中的屬于邊界,邊界的效果與油量密切相關(guān)。對切削區(qū)進行有效,并不是切削液越多越好,而是存在一定的量值范圍,目前在實際應(yīng)用通常切削液用量通常選為0.03～0.2L/h。
(四)切削用量
在切削過程中,切削液要起到有效的作用,切削液所形成的邊界膜必須保持一定的溫度。邊界膜的強度受切削區(qū)的溫度、載荷、化學(xué)變化多種因素影響。當(dāng)切削區(qū)的壓力、溫度、摩擦副的相對運動速度超過了一定的范圍,則邊界膜不斷磨損、破裂并脫落,失效,摩擦副處于無的干切削狀態(tài)。因此,要保證的有效性,必須使切削區(qū)的溫度、壓力控制在一定的范圍內(nèi),而切削區(qū)的溫度、壓力反過來又受到切削液的冷卻效果、工藝參數(shù)的選取的影響,這也就是說切削區(qū)的溫度、壓力與切削液的冷卻效果、切削參數(shù)的選取相互牽連,相互制約。由此可見,要取得良好的切削效果,切削用量的選擇十分重要。實驗研究表明:在MQL中,較高的切削速度,較低的進給速度,較小的切削深度有利于良好的表面質(zhì)量。
四、結(jié)語
MQL技術(shù)可以用極微量的切削液代替?zhèn)鹘y(tǒng)的需澆注大量切削液的澆注式切削,減少與切削液相關(guān)的費用和工藝,保護環(huán)境和工人健康,實現(xiàn)綠色加工,它將是現(xiàn)代高新技術(shù)的發(fā)展趨勢之一,在制造業(yè)具有廣闊的工程應(yīng)用前景和良好的社會經(jīng)濟效益。
參考文獻
[1]F Klocke,G Eisenblatte. Dry CuttingAnnals of CIRP[J].1997,46(2).
[2]李新龍,何寧,李亮.綠色切削中的MQL技術(shù)[J].航空精密制造技術(shù),2005,(2).
[3]王成勇.用最小量冷卻液法鉆削航空鋁-鈦多層復(fù)合板[J].機械工程學(xué)報,2002,(6).
[4]櫻井俊男.切削液與磨削液[M].北京:機械工業(yè)出版社,1987.
[5]Y.Saikawa,T.Ichikawa,T.Aoyama,T.Takada. high speed drilling and tapping using the technique of spindle through MQL supply[M]. Key Engineering Materials,2004.
[6]陳日曜.金屬切削原理(第二版)[M].北京:機械工業(yè)出版社,1994.
改革開放以來，特別是國家實行集資辦電和多家辦電的政策以后，電力工業(yè)發(fā)展很快，從19 78年至1998年的21年間裝機容量以每年8.35%的速度增長，發(fā)電量以每年8.35%的速度增長， 使我國電力工業(yè)躍居世界前列。
1987年全國突破一億千瓦
1995年初全國突破二億千瓦
1998年底裝機27729萬千瓦 居世界第二位，僅次于美國。
1999年底裝機29400萬千瓦與1995年相比，裝機平均每年遞增1919萬千瓦，遞增率7.86%。 2000年4月我國裝機已突破三億千瓦。我國已連續(xù)13年每年投產(chǎn)新機組均在1000萬千瓦以上 。
值得人們注意的是全國電力供需形勢，從1997年開始有了根本性的改變，長期困擾我國經(jīng)濟 和人民正常生活的嚴重缺電局面已基本緩解。緩解程度在地區(qū)間是不平衡的，有些地區(qū)出現(xiàn) 了電力富裕或供需基本平衡，有些地區(qū)在用電高峰時期電力供應(yīng)仍然偏緊，去年有的地區(qū) 又出現(xiàn)了拉閘限電。
由于我國經(jīng)濟進行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，一些工業(yè)企業(yè)用電量減少，同時由于人民 生活水平的提高，居民生活用電和商業(yè)用電增加。由于工業(yè)用電比重大，居民生活用電比重 小(1998年分別為71.78%和12.22%)導(dǎo)致一些地區(qū)用電負荷增長緩慢。由于用電情況變化，致 使電力工業(yè)的發(fā)電設(shè)備年利用小時逐年下降：
1994年 5233小時
1995年 5121小時
1996年 5033小時
1997年 4765小時
1998年 4501小時
1999年 4350小時
由于市場經(jīng)濟的發(fā)展，電力是商品意識的增強，在一些地區(qū)積極宣傳電采暖、增加售電量是 有一定道理的，但不能理解為現(xiàn)在我國電力富裕了，所以要提倡電采暖。
盡管我國裝機總量和發(fā)電量已躍居世界第二位，但我們是人口大國，1999年全國人均裝機僅 為0.237千瓦，人均年發(fā)電量979千瓦時，(1991年獨聯(lián)體形成時，人均用電量5700千瓦時)上 海市水平最高，人均裝機為0.651千瓦，人均用電量3299千瓦時。中西部地區(qū)人均用電量比 全國平均水平低，其中江西、青海、重慶比全國平均水平低一半以上。
目前我國人均裝機僅為世界平均水平 的41.3%，人均發(fā)電量僅為世界平均水平的40.3%。我 國人均裝機只相當(dāng)加拿大的5.8%，美國的7.5%，澳大利亞的9.5%。我國人均發(fā)電量只相當(dāng)加 拿大的5.15，美國的7%，澳大利亞的10.5%。
另據(jù)報導(dǎo)電力工業(yè)經(jīng)過若干年的努力奮斗，目前全國仍有3500萬人未用上電，因此可以說某 些地區(qū)的“電力過?！敝皇菚簳r的現(xiàn)象。我國人均裝機與人均發(fā)電量僅為世界平均水平一 半。電能在終端能源消費中的比例為11%，也低于世界平均水平的17%，市場潛力沒有完全挖 掘和開發(fā)，電煤消費占煤炭的比重僅為38.6%，也比發(fā)達國家的70～80%低的多。因而不能 理解為我國電多了，用不完，要推廣電采暖。
二、電采暖不經(jīng)濟的理論分析
《北京節(jié)能》2000年第2期刊出首都師范大學(xué)物理系宋愛國先生“〖HT5，7〗火〖KG-*2/5〗 用〖HT〗與節(jié)能”一文，從理論上分析了電采暖不經(jīng)濟的原因，摘要如下：
一提到能量，往往會想到其數(shù)量為多少J，似乎能量只有量的一面，其實不然。1kg的水從20 °C升高到30°C與從80°C升高到90°C所吸收的熱量是相同的?？墒牵鼈兎謩e是在低溫段 (20～30°C)和高溫段(80～90°C)吸收的，因此，這兩部分數(shù)量相等的熱量質(zhì)量并不同。
一般講，熱量在高溫段轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ哪芰^大，在低溫段轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ哪芰^小，甚至 完 全不能轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉?。我們把環(huán)境下任一形式的能量在理論上能夠轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ哪遣糠址Q 能量的 火 用 ；而將該能量中不能轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ哪遣糠址Q為 該能量的 火 無 。
因此，有：能量= 火 用 火 無 。 在一定的能量中， 火 用 占的比例越大，該能量的品質(zhì)越高(能 質(zhì)系數(shù)越高，能質(zhì)系數(shù)= 火 用 /能量)；反之，則能量的品質(zhì)越 低(能質(zhì)系數(shù)越低)。例如：電能、機械能從理論上講，有能量值= 火 用 ，即其能量完全變?yōu)橛杏霉Γ?此，這類能量稱為高級能量；又如，自然環(huán)境中與海水、空氣等相互交換的能量，有能量值 = 火 無 ，這類能量稱為低級能量；而介于它們二者之間的能量 則有：能量值= 火 用 火 〗無 ，如 化學(xué)能、熱能、內(nèi)能和流體能量等。
有了 火 用 的概念，熱力學(xué)第一定律可以表述為“在任何能量 的轉(zhuǎn)換過程中， 火 用 和 火無 的 總和保持不變”。熱力學(xué)第二定律也可以表述為“高品位能總是能夠自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)榈推肺荒?，而低品位能不可能自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)楦咂肺荒??！豹?/p>
建立了能量的質(zhì)量觀- 火 用 、 火 無 和能質(zhì)系數(shù)后，再來討論它們對節(jié)能的影響。
如電熱取暖，設(shè)環(huán)境溫度0°C，為保持室溫為20°C，需要單位時間用電爐向室內(nèi)供熱Q，則 電能完全轉(zhuǎn)換為熱量，其能量效率?=100%。單從數(shù)量上看，電能完全轉(zhuǎn)化為數(shù)量，已無節(jié) 能潛力可挖，但若從能量質(zhì)的方面來分析，電能的能質(zhì)系數(shù)等于1(高級能量)，而熱量Q的能 質(zhì)系數(shù)(1-T0/T，T0為環(huán)境溫度，T為室溫)僅為0.068，即供能與用能的能質(zhì)相差0.932 。也就是說，電能通過電爐轉(zhuǎn)換為熱量后，其絕大部分(占93.2%)電〖HT5，7〗火〖KG-*2/5 〗用〖HT〗要退化為沒有任何作功能力的 火 。這是能量使 用上的極大浪費。這種浪費不是數(shù)量上，而能質(zhì)使用上的浪費-將高質(zhì)能用在低質(zhì)能用戶上 。這種大材小用情況，若僅就數(shù)量分析往往是令人的滿意的。但若從質(zhì)的方面考慮，則十分 不合理。類似的浪費現(xiàn)象還有用高壓蒸氣供低壓動力使用以及用高溫水與低溫水兌成溫水 使用等等。這些都屬于數(shù)量上匹配，而質(zhì)量上不匹配的情況。
1998年全國電力工業(yè)6000千瓦及以上電廠熱效率僅為33.08%，也可以理解為用很大代價換來 的高品位電能，僅作為低品位熱能使用，實在得不償失。
東南大學(xué)鐘史明教授在《采用電熱鍋爐供熱的商榷》一文中也從理論上分析了用電熱鍋爐供 熱不合理的論述。
鐘教授提出：我國全國平均供電效率30%，經(jīng)過變、輸、配電損失10%才到了用戶處，電鍋爐 盡管電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苄瘦^高，達97%，其電鍋爐采暖，一次能源利用率僅為：
30×90×97=26.19%≈26%
而常規(guī)的供熱機組實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)的一次能源利用率為：背壓機組80%。抽凝機組45%，如 采用燃氣-蒸氣聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)，其一次能源利用率80%，所以用電鍋爐供熱，其一次 能源利用率只有熱電聯(lián)產(chǎn)供熱的一半以下，是不節(jié)能的。
再從 火 用 效率來分析，電鍋爐采暖的 火 用 效率在供熱側(cè)8%，用戶側(cè)0.8%。因為用電采暖是“能質(zhì)不匹配”，大材小用 ，實屬浪費。
另清華大學(xué)熱能工程系付林的博士論文-“熱電(冷)聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)電力調(diào)峰運行研究”中，給 出各類采暖系統(tǒng)能耗的比較，
各采暖系統(tǒng)單位熱量一次能耗的比較
從上圖也可看出電鍋爐采暖是一次能耗最高的一種。因而絕不能說電鍋爐采暖可節(jié)能。
三、電采暖的工程技術(shù)經(jīng)濟分析
電采暖有一些優(yōu)點，但運行費用高低也是不能不考慮的大問題。誰都知道坐小臥車比擠公共 汽 車舒服，但老百姓還要買月票、坐公共汽車，上下班“打的”是少數(shù)，個人開小車上班則是 更少。根據(jù)財政部、建設(shè)部等七部委財予(2000)361號：“關(guān)于建議轉(zhuǎn)發(fā)《城鎮(zhèn)供熱收費制 度改革的指導(dǎo)意見》的請示：“今后供熱收費體制將改革為：逐步實行暗補改明補和按熱 量計量收費。由職工所在單位對職工按工資的一定比例發(fā)放，取暖補貼并計入工資?？傊?前的“包燒制”將成為歷史，任何供熱方式今后要由住房職工承擔(dān)供暖費用。因而各種供熱 方式的基建費與運行費最終要由老百姓承受，不算經(jīng)濟帳是不行的。
1.《中國建設(shè)報》的報導(dǎo)
《中國建設(shè)報》于2000年11月29日刊出文章介紹住宅采暖各類供熱方式的年運行費。列出的 11種采暖方式中的蓄熱式電鍋爐最貴，情況如下表：
2.北京市煤氣熱力設(shè)計院的資料
北京市煤氣熱力設(shè)計院段浩儀、黃維林、張曉松高級工程師曾于1999年發(fā)表《北京市電采暖 方式研究》文中介紹：
華北電力集團公司棗林前街宿舍2萬平米，電采暖，據(jù)用戶自己統(tǒng)計年運行費每平米25元。
北京供電局變電管理處辦公樓，7000平米電采暖，年運行費為46.9元/平米。
北京供電局下屬城區(qū)供電局辦公大樓16000平米，按峰谷電價計算，僅電費為25.8元/平米。
建國飯店，31500平米，僅電費平均20元/平米。
建行西單分理處3000平米的辦公樓，僅電費折合17.7元/平米。
該文提出電采暖幾種方式的運行成本比較情況見下表。提請大家注意：該表蓄熱式電熱鍋爐 采暖，使用峰谷電價，運行成本仍高達52.29元/平米。
電采暖運行成本估算
單位：元/平方米
電 采 暖
3.中國國際工程咨詢公司的資料
中國國際工程咨詢公司受北京市發(fā)展計劃委員會委托于2000年12月提出的《北京城市采暖供 熱方式研究》(討論稿)在不同采暖方式運行成本估算中，也是蓄熱式電熱鍋爐采暖最貴，高 達73.97元/平米。
不同采暖方式運行成本估算〖HT5SS〗
4.中國建筑科學(xué)研究院空調(diào)所的資料
《北京節(jié)能》2000年第5期，刊出中國建筑科學(xué)研究院空調(diào)所幾位研究人員合寫的文章：“ 水蓄熱電鍋爐作為中小型空調(diào)系統(tǒng)熱源的應(yīng)用。”其中以1萬平米的北京地區(qū)采暖120天的建 筑為條件對燃油、燃氣和電鍋爐對比，情況如下：
表中“運行費用”是否僅為電費?不祥。
如表所見，全用低谷電時，一次性投資較大而運行費最低，實際要用部分谷電部分平電運行 費要提高較多。
5.北京節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心的資料
為北京某單位供熱12000平米建筑面積的原鍋爐房內(nèi)(原有4t/h鍋爐)，改造為蓄熱式電鍋爐 采暖，因而省去土建費用較多。按峰谷電價做三個方案比較。
按北京電網(wǎng)規(guī)定：
高峰時段；8～11時
18～23時
非峰谷時段：11～18時 7～8時
低谷時段：23～7時
方案設(shè)定：(根據(jù)供暖時段選擇設(shè)備)
方案一(谷平電)
高峰時段用蓄熱水箱內(nèi)熱水供暖、保溫。
非峰谷時段電鍋爐給蓄熱水箱蓄熱，蓄熱水箱熱水供暖。
低谷時段的電熱鍋爐給蓄熱水箱蓄熱，用蓄熱水箱低溫水供應(yīng)用戶保溫。
用600KW電熱鍋爐，1×200m3蓄熱水箱。
方案二(全谷電)
高峰時段，非峰谷時段用蓄熱水箱內(nèi)的熱水供暖、保溫。低谷時段電熱鍋爐給蓄熱水箱蓄熱 并且用蓄熱水箱低溫水供應(yīng)用戶保溫。用1500KW電熱鍋爐，1×200m3蓄熱水箱。
方案三(50%谷平電)
高峰時段用蓄熱水箱內(nèi)的熱水供暖、保溫。非峰谷時段50%的時間用蓄熱水箱內(nèi)的熱水供暖 ，另50%的時間用電熱鍋爐供暖。
低谷時段對蓄熱水箱蓄熱，用蓄熱水箱內(nèi)的低溫水供應(yīng)用戶保溫。2×600KW電熱鍋爐，1×1 50m3蓄熱水箱。
方案技術(shù)，經(jīng)濟比較一覽表如下：
工程推薦方案一。
6.北京機械工程學(xué)會動工工程分會的資料
張宗譽高工在“北京市電鍋爐供暖的現(xiàn)狀與分析”的學(xué)術(shù)報告中，介紹了以下兩個工程用電 采暖的情況：
大唐公司新建2萬平米宿舍樓，用地板輻射采暖，由于按節(jié)能設(shè)計規(guī)范設(shè)計，熱負荷取值 較小按52W/平米，運行一個采暖季電費成本為18元/平米，估算運行成本為30元/平米?；?投資含土建共1300萬元折650元/平米。戶外高壓線有3公里，且雙路進線，若不優(yōu)惠的話， 僅這部分投資就要500～600萬元，因而若不優(yōu)惠，則基建投資和運行費還將提高很多。
東西六條鍋爐房，原為兩臺1.4兆瓦燃煤鍋爐，供7500平米宿舍采暖。由于是舊平房，熱損 失大，選用兩臺450KW電鍋爐，兩臺30立米蓄熱器，全利用夜間低谷電，有全蓄熱系統(tǒng)。計 算僅電費19元/平米.季，估算運行成本32元/平米.季基建投資546元/平米。
四、幾點不成熟的看法
從以上幾個工程實例分析可知：
1.電采暖不論用何方式，每個采暖季的運行費在30～74元/平米，也可理解居住100平米建筑 面積宿舍的職工，每年將支付3000～7400元采暖費。目前北京市規(guī)定供暖價格；
熱力供暖價格：供應(yīng)旅游飯店、飯館、使館、出租公寓的價格(每采暖季、每建筑平方米)為 30元，其他供應(yīng)對象為20元。
鍋爐供暖價格：
燃煤鍋爐供暖價格：供應(yīng)旅游飯店、出租公寓的價格為28元，其他供應(yīng)對象為18元(沒有二 次熱交換的16元)。
燃油(柴油)、燃氣(天然氣、煤氣)鍋爐供暖價格供應(yīng)居民的價格為28元，其他供應(yīng)對象為35 元。
用電采暖的基建費高，是所有資料的一致的看法，運行費也較常規(guī)采暖高。
推廣電采暖一定要考慮老百姓的承受能力。
2.電鍋爐采暖一定要裝蓄熱器。這也是目前電力系統(tǒng)積極宣傳推廣電鍋爐，可以消峰填谷有 利于電網(wǎng)經(jīng)濟運行的最重要理由。但據(jù)《中國電力報》2001年1月4日在“電鍋爐擠占市場不 言休”一文中指導(dǎo)：“目前全國應(yīng)用電鍋爐近一萬臺，約100萬千瓦，其中蓄熱式電鍋爐僅 占10%左右”。也就是推廣電鍋爐可削峰填谷的本意未達到，只是增加了電力負荷，供電局 營業(yè) 部增加了銷售電量。
3.根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟分析，就是裝蓄熱器的工程，也要進一步分析，如何利用峰谷電價差，合 理選擇設(shè)備。全用低谷電，對電力系統(tǒng)有好處可真正起到削峰填谷作用，但基建投資增加很 多，因蓄熱器和電鍋爐投資增大很多。根據(jù)北京節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心的工程分析，以用谷電為 主，用部分非峰時段的電才是最經(jīng)濟合理的方案。
對于大量的未裝蓄熱器的電鍋爐采暖工程，18～23時是用電高峰，也是采暖用熱的高峰對電 力系統(tǒng)不僅不能削峰填谷，反而增加尖峰負荷，實則自討苦吃。
4.推廣電采暖要進行全面的分析論證
目前一些宣傳電采暖的資料，在進行技術(shù)經(jīng)濟分析時，強調(diào)用電方便舒適的多，真正算經(jīng)濟 帳的少。少數(shù)資料也做方案比較，但是僅計算一個建筑和一個單位內(nèi)部用電采暖的基建費和 運行 費。電源建設(shè)和輸、變電費用均未計算。目前電力系統(tǒng)為推廣電采暖取消了增容費和電貼， 但這屬于政策性的問題，今天你不花錢，但是國家要出錢，省是省不掉的。
5.對北京市大力推廣電采暖的看法
根據(jù)《北京城市采暖方式研究》介紹北京發(fā)展采暖的情況如下：
北京用電采暖消耗的電量，如按發(fā)電設(shè)備年利用小時5000計算，則2005年僅供電采暖就需新
建電廠裝機36.6萬千瓦，按5000元/千瓦基建投資計，則需18.3億元。
上述資料同時介紹：“由于北京地區(qū)電源不足，需要由區(qū)外送入大量電力，但目前西電東送 的通道不足，抗嚴重干擾的能力較差，存在著不安全的隱患，市區(qū)變電站站點少，互相支持 的能力不足，配電網(wǎng)改造和建設(shè)跟不上，用戶用電還受到一定制約?！边@意味著上述問題的 解決，還需投入大量的資金。
上述資料同時指出：2005年北京需要外來電力的比重為66%，2010年將增加至69.4%大量外來 電力將為北京供電的安全性，構(gòu)成較大的威脅。
山西、內(nèi)蒙到北京的500KW高壓輸電線將有200～100公里，兩側(cè)的升壓、降壓變電站，北京 市內(nèi)的220KV變電站和配電線路又是一大筆可觀的投資。據(jù)介紹北京建一個220KW變電站平均 造價需1億元，而西大望路變電站則需4.6億元(半地下、地下三層、地上三層，占地7769平 米，總建筑面積21201平米)。配電系統(tǒng)也是一筆很大的投資。
北京到2005年投入1750萬平米電采暖的電源建設(shè)和輸、變配電建設(shè)所需資金粗算將需25億元 ，需終要反映到老百姓頭上，不考慮是不行的。
6.國家目前的政策仍是節(jié)約用電
國家經(jīng)濟貿(mào)易委員會、國家發(fā)展計劃委員會于2000年12月29日發(fā)文：國經(jīng)貿(mào)資源［2000］12 56號“關(guān)于印發(fā)《節(jié)約用力管理辦法》的通知”。
文件主要精神是再次重申節(jié)約用電。其中第9條：用電負荷在500千瓦及以上或年用量在300 萬 千瓦時及以上的用戶應(yīng)當(dāng)按照《企業(yè)設(shè)備電能平衡通則》(GB/T3484)規(guī)定，委托具有檢測技 術(shù)條件的單位每二至四年進行一次電平衡測試，并據(jù)此制訂切實可行的節(jié)約用電措施。
用電采暖，用電負荷多數(shù)是在500千瓦以上，因而都應(yīng)制訂節(jié)約用電措施，而不是電賣不出 去盡量多用。
五、電蓄熱鍋爐采暖優(yōu)點與不足
優(yōu)點
1.沒有燃煤產(chǎn)物，沒有污染不產(chǎn)生噪音，屬于所在地區(qū)的“0”排放。
2.大量使用低谷電，可解決電網(wǎng)削峰填谷，提高電力系統(tǒng)經(jīng)濟的效益。(不裝蓄熱器則達不 到此目的。)
3.自動化的水平高，負荷調(diào)節(jié)范圍大，運行操作靈活簡單，值班人員只需要監(jiān)視司爐可穿白 大褂，車間內(nèi)養(yǎng)金魚。
4.運行安全可靠。
不足
1.運行成本比常規(guī)采暖方式要貴，基建投資比常規(guī)熱電聯(lián)產(chǎn)供熱高，是用高代價換取環(huán)保效 益。
2.蓄熱器所需體積大，占用建筑面積大，老鍋爐房改造要考慮是否能容下。
3.供熱溫度隨時可升高或降低，故中間要用非峰谷時間段來加熱，以保供熱質(zhì)量。
4.電采暖是在一定條件下的“大材小用”“高質(zhì)低用”，絕無節(jié)能效益而言。
六、電蓄熱鍋爐的適用條件
1.天然氣管網(wǎng)或城市供熱管網(wǎng)在近期達不到的地方而環(huán)保又不允許燒煤的地方。
2.水電豐富的地區(qū)而常規(guī)能源又很缺乏的地區(qū)。有的中小水電站還有棄水現(xiàn)象，故應(yīng)發(fā)展電 采暖。
3.大中城市、旅游城市、為環(huán)境效益，防止煙煤型污染禁用燃煤而熱電聯(lián)產(chǎn)又達不 到的地區(qū)可用。例如北京為申辦奧運改善環(huán)保，在規(guī)劃市區(qū)面積僅占全市總面積的6%，卻集 中了50%的人口、80%的建筑、60%的工業(yè)產(chǎn)值及70%的能源消耗，因而環(huán)保問題成為奧運的重 點問題。在老城區(qū)搞些電采暖作為集中供熱的補充也是可行的。但居住者應(yīng)為高收入階層。
4.大中城市的郊區(qū)公寓、別墅、賓館等要求生活質(zhì)量高的地區(qū)與場所，無法實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)而 小型燃機熱電冷聯(lián)產(chǎn)暫時不易實現(xiàn)的地區(qū)，用電采暖供熱、制冷空調(diào)也是可行的。
5.實行峰谷電價而峰谷電價差距較大的地區(qū)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較論證后，確有優(yōu)勢的地區(qū) 方可使用。勿聽信不負責(zé)任的宣傳，盲目照搬外地的“經(jīng)驗”。
6.距離高壓電源較近的地方，架設(shè)高壓輸電線短、投資省、變電設(shè)備也無需增容擴建時，經(jīng) 技術(shù)經(jīng)濟論證合理后可用(請注意戶外高壓線，電力局會要求雙路進線，增加投資較多)。
電采暖是多種采暖方式的一種，但其背后又是一個系統(tǒng)工程。把一個系統(tǒng)分成若干個互相獨 立的部分來研究，容易將其看成是孤立的、靜止的，所得結(jié)論也是只能在一個局部條件下適 用。如果放大到更大范圍來研究，就可能看出其結(jié)論是負面的，甚至是錯誤的。
總之要進行全面的科學(xué)論證，在經(jīng)濟合理的條件下，再進行電采暖的技術(shù)改造，切勿草率從 事。
聯(lián)系電話：010-66032298
參考文獻
1.宋愛國：火用與節(jié)能”《北京節(jié)能》2000年 第2期。
2.鐘史明“采用電熱鍋爐供熱的商榷”，《海峽兩岸第一屆熱電聯(lián)產(chǎn)、汽電共生學(xué) 術(shù)交流會論文集》2000.103.段潔儀、黃維林、張曉松“北京市電采暖的方式研究”1999技術(shù)論文集。
4.《北京城市采暖供熱方式研究》中國國際工程咨詢公司 2000年12月
5.朱成章“要重視能源的合理利用和經(jīng)濟性”《電力快訊》2001年第2期
6.馬達、黃鑫、王清勤、鄒瑜、韓波“水蓄熱電鍋爐作為中小型空調(diào)系統(tǒng)熱源的應(yīng) 用”《北京節(jié)能》2000年第5期。
