時間：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為ZG1Cr13Ni。該材質澆注溫度高，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體。由圖可見，該鑄件屬于結構復雜件，一方面是壁厚不均勻，厚壁和薄壁之間尺寸相差較大，補縮、收縮應力等問題需在工藝設計時特別關注；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較薄，因此，工藝設計時要充分考慮保證充型的完整性。根據(jù)葉輪鑄件的結構特點，本文選擇了兩箱造型法，并將鑄造分型面設置在葉輪中間部位，分型面位置見圖3。鑄件頂端壁厚較厚，應考慮在該位置添加冒口。鑄件的凝固時間取決于它的體積V和傳熱表面積A的比值，其比值稱為凝固模數(shù)。
2葉輪鑄造工藝設計與優(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鑄造工藝進行模擬，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，澆注時間為27s，熱傳遞方式為空氣冷卻，設置重力加速度為9.8kg/s2，初始條件為金屬液溫度1560℃、砂箱溫度25℃，運行參數(shù)采用默認設置。葉輪充型過程模擬結果見圖5?？梢钥闯觯饘僖撼錆M澆道，整體充型平穩(wěn)，見圖5a。當澆注完成后，鑄型內腔全部被充滿，不存在澆不足現(xiàn)象，見圖5b。模擬結果表明，該鑄件的鑄造工藝設計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)設計合理。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，且個別葉輪側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，該工藝設計方案在保證鑄件補縮方面還存在設計不足。因此，原設計方案必須改善冒口設計，或者采取必要的工藝補救方案。
2.2工藝優(yōu)化
針對初始設計工藝所出現(xiàn)的缺陷問題，對葉輪鑄造工藝進行優(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側冒口之間加設楔形冷鐵。改進后葉輪鑄造工藝圖如圖7所示。對改進后的工藝方案進行模擬，工藝改進后的葉輪充型模擬結果。當充型開始14s時，充填部位型腔內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)設計仍能保證充型的平穩(wěn)性；圖8b是充型至27s時（充型完畢）的狀態(tài)圖，可以看出，金屬液已完全充滿型腔，型腔內不存在澆不足等缺陷。
3結論
（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產(chǎn)生縮孔與縮松，當冒口與冷鐵配合使用時可以消除縮孔與縮松。
過去20年，互聯(lián)網(wǎng)是改變社會、改變商業(yè)最重要的技術；如今，物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，讓許多物理實體具備了感知能力和數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋磉_能力；未來，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)以及云計算和大數(shù)據(jù)技術的成熟，生產(chǎn)制造領域將具備收集、傳輸及處理大數(shù)據(jù)的高級能力，使制造業(yè)形成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，帶動傳統(tǒng)制造業(yè)的顛覆與重構。
“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?！肮I(yè)互聯(lián)網(wǎng)”主要含義是，在現(xiàn)實世界中，機器、設備和網(wǎng)絡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，帶動工業(yè)革命和網(wǎng)絡革命兩大革命性轉變。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟的愿景是使各個制造業(yè)廠商的設備之間實現(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)存儲等技術。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)標準，利用互聯(lián)網(wǎng)激活傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造過程，促進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，使制造業(yè)的數(shù)據(jù)流、硬件、軟件實現(xiàn)智能交互。未來的制造業(yè)中，由智能設備采集大數(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)管理提供實時判斷參考，反過來指導生產(chǎn)，優(yōu)化制造工藝(圖1)。
智能設備可以在機器、設施、組織和網(wǎng)絡之間實現(xiàn)共享促進智能協(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)包括部署在組織內的機器設備，也包括互聯(lián)網(wǎng)中廣泛互聯(lián)的軟件。隨著越來越多的機器設備加入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)貫通整個組主和網(wǎng)絡的智能設備協(xié)同效應成為可能。深度學習是智能系統(tǒng)內機器聯(lián)網(wǎng)的一個升級。每臺機器的操作經(jīng)驗可以聚合為一個信息系統(tǒng)，以使得整套機器設備能夠不斷地自行學習，掌握數(shù)據(jù)分析和判斷能力。以往，在單個的機器設備上，這種深度學習的方式是不可能實現(xiàn)的。例如，從飛機上收集的數(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各種環(huán)境下的飛機性能的信息。通過這些大數(shù)據(jù)的挖掘與應用，可以使整個系統(tǒng)更聰明，從而推動一個持續(xù)的知識積累過程。當越來越多的智能設備連接到一個智能系統(tǒng)之中，結果將是系統(tǒng)不斷增強并能自主深度學習，而且變得越來越智能化。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關鍵是通過大數(shù)據(jù)實現(xiàn)智能決策。當從智能設備和智能系統(tǒng)采集到了足夠的大數(shù)據(jù)時，智能決策其實就已經(jīng)發(fā)生了。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中，智能決策對于應對系統(tǒng)越來越復雜的機器的互聯(lián)、設備的互聯(lián)、組織的互聯(lián)和龐大的網(wǎng)絡來說，十分必要。智能決策就是為了解決系統(tǒng)的復雜性。
當工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的三大要素——智能設備、智能系統(tǒng)、智能決策，與機器、設施、組織和網(wǎng)絡融合到一起的時候，其全部潛能就會體現(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整個制造業(yè)的轉型升級。
所以說，“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”代表了消費互聯(lián)網(wǎng)向產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的升級，增強了制造業(yè)的軟實力，使未來制造業(yè)向效率更高、更精細化發(fā)展。
“工業(yè)4.0”中的智能制造
2009到2012年歐洲深陷債務危機，德國經(jīng)濟卻一枝獨秀，依然堅挺。德國經(jīng)濟增長的動力來自其基礎產(chǎn)業(yè)——制造業(yè)所維持的國際競爭力。對于德國而言，制造業(yè)是傳統(tǒng)的經(jīng)濟增長動力，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，德國政府傾力推動進一步的技術創(chuàng)新，其關鍵詞是“工業(yè)4.0”。
“工業(yè)4.0”中，互聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展正在對傳統(tǒng)制造業(yè)造成顛覆性、革命性的沖擊。網(wǎng)絡技術的廣泛應用，可以實時感知、監(jiān)控生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的智能分析和決策，使智能生產(chǎn)、網(wǎng)絡協(xié)同制造、大規(guī)模個性化制造成為生產(chǎn)方式變革的方向?！肮I(yè)4.0”所描繪的未來的制造業(yè)將建立在以互聯(lián)網(wǎng)和信息技術為基礎的互動平臺之上，將更多的生產(chǎn)要素更為科學地整合，變得更加自動化、網(wǎng)絡化、智能化，而生產(chǎn)制造個性化、定制化將成為新常態(tài)。
自動化只是單純的控制，智能化則是在控制的基礎上，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)匯集到云計算數(shù)據(jù)中心，然后通過信息管理系統(tǒng)對大數(shù)據(jù)進行分析、挖掘，從而作出正確的決策。這些決策附加給自動化設備的是“智能”，從而提高生產(chǎn)靈活性和資源利用率，增強顧客與商業(yè)合作伙伴之間的緊密關聯(lián)度，并提升工業(yè)生產(chǎn)的商業(yè)價值(圖2)。
生產(chǎn)智能化。全球化分工使得各項生產(chǎn)要素加速流動，市場趨勢變化和產(chǎn)品個性化需求對工廠的生產(chǎn)響應時間和柔性化生產(chǎn)能力提出了更高的要求。“工業(yè)4.0”時代，生產(chǎn)智能化通過基于信息化的機械、知識、管理和技能等多種要素的有機結合，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、工廠現(xiàn)有資源(人員、設備、物料)的有限生產(chǎn)能力，自動制訂出科學的生產(chǎn)計劃。從而，提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)生產(chǎn)成本的大幅下降，同時實現(xiàn)產(chǎn)品多樣性、縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期，最終實現(xiàn)工廠運營的全面優(yōu)化變革。
傳統(tǒng)制造業(yè)時代，材料、能源和信息是工廠生產(chǎn)的三個要素(圖3)。傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)展的歷史，就是工廠利用材料、能源和信息進行物質生產(chǎn)的歷史。材料、能源和信息領域的任何技術革命，必然導致生產(chǎn)方式的革命和生產(chǎn)力的飛躍發(fā)展。但是，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)和云計算、大數(shù)據(jù)技術的發(fā)展，計算機到智能手機等移動終端的演進，越來越多功能強大的智能設備以無線方式實現(xiàn)了與互聯(lián)網(wǎng)或設備之間的互聯(lián)。由此衍生出物聯(lián)網(wǎng)、服務互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)，推動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，是這種技術進步使得制造業(yè)領域實現(xiàn)了資源、信息、物品、設備和人的互通互聯(lián)。
通過互通互聯(lián)，云計算、大數(shù)據(jù)這些新的互聯(lián)網(wǎng)技術，和以前的自動化的技術結合在一起，生產(chǎn)工序實現(xiàn)縱向系統(tǒng)上的融合，生產(chǎn)設備和設備之間，工人與設備之間的合作，把整個工廠內部的要素聯(lián)結起來，形成信息物理系統(tǒng)，互相之間可以合作、可以響應，能夠開展個性化的生產(chǎn)制造，可以調整產(chǎn)品的生產(chǎn)率，還可以調整利用資源的多少、大小，采用最節(jié)約資源的方式。
“工業(yè)4.0”時代，在智能工廠中，CRM(Customer Relationship Management，客戶關系管理)、PDM(Product Data Management，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)、SCM(Supply chain management，供應鏈管理)等軟件管理系統(tǒng)可能都將互聯(lián)。屆時，接到顧客訂單后的一瞬間，工廠就會立即自動地向原材料供應商采購。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，原材料一旦被錯誤配送到其他生產(chǎn)線，它就會通過與生產(chǎn)設備開展“對話”，返回屬于自己的正確的生產(chǎn)線；如果生產(chǎn)機器之間的原材料不夠用，生產(chǎn)機器也可以向訂單系統(tǒng)進行“交涉”，來增加原材料數(shù)量；最終，即便是原材料嵌入到產(chǎn)品內之后，由于它還保存著路徑流程信息，將會很容易實現(xiàn)追蹤溯源(圖4)。
設備智能化。在未來的智能工廠，每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)清晰可見、高度透明，整個車間有序且高效地運轉。“工業(yè)4.0”中，自動化設備在原有的控制功能基礎上，附加一定的新功能，就可以實現(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，讓設備具有感知能力，將所感知的信息通過無線網(wǎng)絡傳送到云計算數(shù)據(jù)中心，通過大數(shù)據(jù)分析決策進一步使得自動化設備具有自律管理的智能功能，從而實現(xiàn)設備智能化。
“工業(yè)4.0”中，在生產(chǎn)線、生產(chǎn)設備中配備的傳感器，能夠實時抓取數(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)，對生產(chǎn)本身進行實時的監(jiān)控。設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)傳到云計算數(shù)據(jù)中心進行存儲、分析，形成決策并反過來指導設備運轉。設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)開始應用信息技術，對生產(chǎn)能耗進行管理，以最具經(jīng)濟效益的方式，部署工業(yè)節(jié)能減排與綜合利用的智能化系統(tǒng)架構，從資源、原材料、研發(fā)設計、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，由于供應商和工廠之間的信息不對稱和非自動的信息交換，生產(chǎn)的模式只能采用按計劃或按庫存生產(chǎn)的模式，靈活性和效率受到了約束。
“工業(yè)4.0”時代，復雜的制造系統(tǒng)在一定程度上也加速了產(chǎn)業(yè)組織結構的轉型。傳統(tǒng)的大型企業(yè)集團掌控的供應鏈主導型將向產(chǎn)業(yè)生態(tài)型演變，平臺技術以及平臺型企業(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)略的重點將不再是做大規(guī)模，而將是智能化的供應鏈管理，在不斷變化的動態(tài)環(huán)境中獲得和保持動態(tài)的供需協(xié)調能力。
供應鏈管理智能化將統(tǒng)一工廠的零部件庫存和供應商的生產(chǎn)流程，從而保證工廠的零部件庫存的最小化，降低庫存帶來的風險，降低生產(chǎn)成本。供應鏈管理智能化要求企業(yè)間的信息采用基于事件驅動的方式交換信息，信息的交換是實時的，并且對方同樣可以做出實時的反應，供應鏈上不同企業(yè)的運作效率與在同一個企業(yè)中不同部門的運作一樣敏捷，具有滿足不斷變化的需求的適應性。供應鏈管理智能化將為供應鏈上的企業(yè)帶來更大的利益，供應鏈上各個企業(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，提供更好的服務和有力的保障。
實現(xiàn)上述四個智能化體現(xiàn)了“工業(yè)4.0”的宏大愿景。“工業(yè)4.0”認為實現(xiàn)上述四個智能化其實是一個簡單的概念：將大量的有關人、信息管理系統(tǒng)、自動化生產(chǎn)設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，協(xié)同企業(yè)的生產(chǎn)和運營。
智能制造的內涵
無論是德國的“工業(yè)4.0”，還是美國的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，其實質與我國工業(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)革命或許對于我國制造業(yè)是一個很好的機會，也可能是我國制造業(yè)轉型升級的一個重要機遇。
工廠內實現(xiàn)“信息物理系統(tǒng)”。德國“工業(yè)4.0”其實就是基于信息物理系統(tǒng)(CPS)實現(xiàn)智能工廠，最終實現(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在2006年提出，被認為有望成為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息技術的第三次浪潮。
CSP是融合技術，包括計算、通信以及控制(傳感器、執(zhí)行器等)。中國科學院何積豐院士指出：“CPS，從廣義上理解，就是一個在環(huán)境感知的基礎上，深度融合了計算、通信和控制能力的可控可信可擴展的網(wǎng)絡化物理設備系統(tǒng)，它通過計算進程和物理進程相互影響的反饋循環(huán)實現(xiàn)深度融合和實時交互來增加或擴展新的功能，以安全、可靠、高效和實時的方式監(jiān)測或者控制一個物理實體。CPS的最終目標是實現(xiàn)信息世界和物理世界的完全融合，構建一個可控、可信、可擴展并且安全高效的CPS網(wǎng)絡，并最終從根本上改變人類構建工程物理系統(tǒng)的方式?！?/p>
目前所說的制造業(yè)信息化，首先強調的是CAD(Computer Aided Design，計算機輔助設計)、CAM(Computer Aided Manufacturing，計算機輔助制造)等工業(yè)軟件和PPS(生產(chǎn)計劃控制系統(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)以及服務等的無縫連接，實現(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)和服務互聯(lián)網(wǎng)分別位于智能工廠的三層信息技術基礎架構的底層和頂層。最頂層中，與生產(chǎn)計劃、物流、能耗和經(jīng)營管理相關的ERP、SCM、CRM等，和產(chǎn)品設計、技術相關的PLM處在最上層，與服務互聯(lián)網(wǎng)緊緊相連。中間一層，通過CPS物理信息系統(tǒng)實現(xiàn)生產(chǎn)設備和生產(chǎn)線控制、調度等相關功能，從智能物料供應，到智能產(chǎn)品的產(chǎn)出，貫通整個產(chǎn)品生命周期管理。最底層則通過物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)控制、執(zhí)行、傳感，實現(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時性，同時在資源、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)性的服務中心的業(yè)務來設計。因此，靈活性、自適應以及機械學習能力等特征，甚至風險管理都是其中不可或缺的要素。智能工廠的設備將實現(xiàn)高級自動化，主要是由基于自動觀察生產(chǎn)過程的CPS的生產(chǎn)系統(tǒng)的靈活網(wǎng)絡來實現(xiàn)的。通過可實時應對的靈活的生產(chǎn)系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)生產(chǎn)工程的徹底優(yōu)化。同時，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)，也可以實現(xiàn)多家工廠、多個生產(chǎn)單元所形成的世界級網(wǎng)絡的最優(yōu)化。
工廠間實現(xiàn)“互聯(lián)制造”。隨著信息技術和互聯(lián)網(wǎng)、電子商務的普及，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)絡獲取信息，及時對市場需求做出快速反應；另一方面，要求制造業(yè)企業(yè)能夠將各種資源集成與共享，合理利用各種資源。
互聯(lián)制造能夠快速響應市場變化，通過制造企業(yè)快速重組、動態(tài)協(xié)同來快速配置制造資源，在提高產(chǎn)品質量的同時，減少產(chǎn)品投放市場所需的時間，增加市場份額；能夠分擔基礎設施建設費用、設備投資費用等，減少經(jīng)營風險。通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)企業(yè)內部、外部的協(xié)同設計、協(xié)同制造和協(xié)同管理，實現(xiàn)商業(yè)的顛覆和重構。通過網(wǎng)絡協(xié)同制造，消費者、經(jīng)銷商、工廠、供應鏈等各個環(huán)節(jié)可利用互聯(lián)網(wǎng)技術全流程參與。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，根據(jù)用戶的個性化需求，然后開始部署產(chǎn)品的設計與生產(chǎn)制造。
另外，作為一個未來的潮流，工廠將通過互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)內、外服務的網(wǎng)絡化，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)機會。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、解決方案的價值。
過去的制造業(yè)只是一個環(huán)節(jié)，但隨著互聯(lián)網(wǎng)進一步向制造業(yè)環(huán)節(jié)滲透，網(wǎng)絡協(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)品的設計、研發(fā)、生產(chǎn)制造、市場營銷、售后服務等各個環(huán)節(jié)構成了閉環(huán)，徹底改變制造業(yè)以往僅是一個環(huán)節(jié)的生產(chǎn)模式。在網(wǎng)絡協(xié)同制造的閉環(huán)中，用戶、設計師、供應商、分銷商等角色都會發(fā)生改變。與之相伴而生，傳統(tǒng)價值鏈也將不可避免的出現(xiàn)破碎與重構。
工廠外實現(xiàn)“數(shù)據(jù)制造”。滿足消費者個性化需求，一方面需要制造業(yè)企業(yè)能夠生產(chǎn)或提供符合消費者個性偏好的產(chǎn)品或服務，一方面需要互聯(lián)網(wǎng)提供消費者的個性化定制需求。由于消費者人數(shù)眾多，每個人的需求不同，導致需求的具體信息也不同，加上需求的不斷變化，就構成了產(chǎn)品需求的大數(shù)據(jù)。消費者與制造業(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者動態(tài)數(shù)據(jù)，能夠幫助消費者參與到產(chǎn)品的需求分析和產(chǎn)品設計等創(chuàng)新活動中，為產(chǎn)品創(chuàng)新作出貢獻。
因此，大數(shù)據(jù)將構成制造業(yè)智能化的一個基礎。大數(shù)據(jù)在制造業(yè)大規(guī)模定制中的應用除了圍繞定制平臺這一核心之外，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)達到一定的數(shù)量級，就可以實現(xiàn)大數(shù)據(jù)應用，通過對大數(shù)據(jù)的挖掘，實現(xiàn)流行預測、精準匹配、時尚管理、社交應用、營銷推送等更多的應用(圖6)。同時，大數(shù)據(jù)能夠幫助制造業(yè)企業(yè)提升營銷的針對性，降低物流和庫存的成本，減少生產(chǎn)資源投入的風險。
“數(shù)據(jù)制造”時代，互聯(lián)網(wǎng)技術將全面嵌入到工業(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)務管理系統(tǒng)的深度集成，將實現(xiàn)對生產(chǎn)要素的高度靈活配置，實現(xiàn)大規(guī)模定制生產(chǎn)。從而，將有力推動傳統(tǒng)制造業(yè)加快轉型升級的步伐。毫無疑問，“數(shù)據(jù)制造”將會改變制造業(yè)思維，給制造業(yè)帶來更多的靈活性和想象空間，也或將顛覆制造業(yè)的游戲規(guī)則。
對我國的啟示
沒有強大的制造業(yè)，一個國家將無法實現(xiàn)經(jīng)濟快速、健康、穩(wěn)定的發(fā)展，勞動就業(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)代化將失去堅實基礎。改革開放以來的30多年中，中國經(jīng)濟經(jīng)歷了接近10%的高速增長階段，而制造業(yè)是我國經(jīng)濟高速增長的引擎。目前，我國尚處于工業(yè)化進程的中后期，制造業(yè)創(chuàng)造了GDP總量的三分之一，貢獻了出口總額的90%，未來幾十年制造業(yè)仍將是我國經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)。
重新定義“智能制造”的關鍵詞。進入21世紀以來，制造業(yè)面臨著全球產(chǎn)業(yè)結構調整帶來的機遇和挑戰(zhàn)。特別是2008年金融危機之后，世界各國為了尋找促進經(jīng)濟增長的新出路，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“先進制造業(yè)伙伴計劃”，旨在增加就業(yè)機會，實現(xiàn)美國經(jīng)濟的持續(xù)強勁增長。美國國家科學技術委員會于2012年2月正式了《先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃》，德國于2013年4月推出《工業(yè)4.0戰(zhàn)略》。我們應該通過比較研究《美國先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃》《德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略》等資料中的先進制造業(yè)關鍵詞，進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)達國家發(fā)展先進制造業(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、解決方案等無形資產(chǎn)轉移。相對于傳統(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、對硬件造成極大影響。同時，與以往的硬件商品所不同，目前的制造業(yè)中，對商品附屬的服務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)品附加價值、拓展更多、更豐富的服務與解決方案。因為相對于硬件，產(chǎn)品內置的軟件、附帶的服務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)，而認為“軟件”在制造業(yè)中不斷發(fā)揮主導作用，商品產(chǎn)生的服務或解決方案將對制造業(yè)的價值產(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、服務產(chǎn)生附加值的角度去發(fā)展制造業(yè)。軟件、服務在整個制造業(yè)價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，而是各種應用軟件與服務形態(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，每當提及制造業(yè)，恐怕都認為是各種零部件構成硬件產(chǎn)品的核心。隨著封裝化、數(shù)字化的發(fā)展，零部件生產(chǎn)加工技術加速向新興市場國家轉移，這樣，零部件本身的利潤就難以維系。因此，發(fā)達國家制造業(yè)開始更加注重通過組裝零部件進行封裝化，將部分功能模塊化，將系列功能系統(tǒng)化，來提升附加價值。
模塊化是將標準化的零部件進行組裝，以此來設計產(chǎn)品。從而能夠快速響應市場的多樣化需求，滿足消費者的各項差異化需求。以往，在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，需要付出很多時間和成本，如果將復雜化的產(chǎn)品通過幾個模塊進行組裝，就能夠同時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上進行系統(tǒng)化，拓展新的應用與服務。如果以系統(tǒng)化為主導，就能相對于“物理”意義上的零部件，獲取更多的帶有“信息”功能的附加價值。相反，如果不掌控系統(tǒng)的主導權，無論研發(fā)出的零部件的質量和功能多么好，也難以成為市場價格的主導者。
三是從“群體”到“個體”的趨勢。在發(fā)達國家，以規(guī)?；癁閷ο蟮牧慨a(chǎn)制造業(yè)將生產(chǎn)基地轉移至新興市場國家，以定制化為重點的多種類小批量制造業(yè)漸漸成為主流。同時，消費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)字化和信息技術的普及帶來的技術革新，將制造業(yè)的進入門檻降至最低，不具備工廠與生產(chǎn)設備的個人也能很容易地參與到制造業(yè)之中。制造業(yè)進入門檻的降低，也意味著一些意想不到的企業(yè)或個人將參與到制造業(yè)，從而有可能帶來商業(yè)模式的巨大變化。
“個性化”首先是美國大力推進的。在美國的文化背景下，個性要比組織色彩強烈。制造業(yè)的“個性化”趨勢不僅僅是美國制造業(yè)回歸，還將帶動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)內盛行，它們根據(jù)消費者的需求進行柔性的定制化服務，憑借獨特的設計，與大量生產(chǎn)形成差異化競爭。
四是互聯(lián)制造。隨著信息技術和互聯(lián)網(wǎng)、電子商務的普及，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)絡獲取信息，及時對市場需求做出快速反應；另一方面，要求制造業(yè)企業(yè)能夠將各種資源集成與共享，合理利用各種資源。
互聯(lián)制造能夠快速響應市場變化，通過制造企業(yè)快速重組、動態(tài)協(xié)同來快速配置制造資源，提高產(chǎn)品質量，減少產(chǎn)品投放市場所需的時間，增加市場份額。另外，作為一個未來的潮流，工廠將通過互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)內、外服務的網(wǎng)絡化，向著互聯(lián)工廠的趨勢發(fā)展。
美國因為有Google、Apple、IBM等IT巨頭和無數(shù)的IT企業(yè)，所以在大數(shù)據(jù)應用上較為積極，非常重視對社會帶來新的價值。Google不斷將制造業(yè)企業(yè)收購至麾下，就是希望掌握主導權。同時，作為美國大型制造業(yè)企業(yè)的一個代表，GE公司也開始加強數(shù)據(jù)分析和軟件開發(fā)，從車間采集數(shù)據(jù)，進行解析，提供解決方案，開拓新的商業(yè)機會。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，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。工業(yè)和信息化部成立以來，一直致力于推進“兩化融合”工作，通過信息化的融合與滲透，對傳統(tǒng)制造業(yè)產(chǎn)生革命性影響?！肮I(yè)4.0”本質上是由信息技術引發(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，我們應該將“兩化深度融合”作為主要著力點，進一步繼續(xù)加快推進信息化、自動化和智能化。
首先，研究部署信息物理系統(tǒng)(CPS)平臺，實現(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)將改變人類與物理世界的交互方式，使得未來制造業(yè)中的物質生產(chǎn)力與能源、材料和信息三種資源高度融合，為實現(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)強國都高度重視信息物理系統(tǒng)的構建，加強戰(zhàn)略性、前瞻性的部署，并已然取得了積極的研究進展。而我國目前的制造業(yè)發(fā)展仍然以簡單地擴大再生產(chǎn)為主要途徑，迫切需要通過智能生產(chǎn)、智能設備和“工業(yè)4.0”理念來改造和提升傳統(tǒng)制造業(yè)。
其次，推動制造業(yè)向智能化發(fā)展轉型的同時，同步推動制造業(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)型制造向服務型制造的革新、從集團式全能型生產(chǎn)向網(wǎng)絡式協(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建筑造價管理重要性
建筑工程造價管理工作是現(xiàn)代社會建筑建設工程中的重要組成部分，也是保證建筑工程經(jīng)濟效益的關鍵環(huán)節(jié)。對建筑工程的造價進行控制能夠促使工程投資項目造價管理人員在正式開始之前對其進行全面的方案制定、方案設計審核，全方位、多角度、多層次的了解建筑工程項目詳情，對項目工程進行動態(tài)監(jiān)控，從而有效掌握建筑工程項目的利潤情況，將其經(jīng)濟收益控制在一定程度之內，避免產(chǎn)生不必要的經(jīng)濟損失。
2建筑造價管理原則
2.1設計為重點原則
建筑工程造價管理人員在開展工程造價管理工作時，要注意嚴格遵循“設計為重點原則”，在將工程造價管理貫穿整個項目進程的同時，引入工程設計，并在工程設計階段對建筑工程進行造價成本控制。工程設計是建筑工程造價管理全過程的第一關，若在設計階段強化工程造價控制，就能結合建筑工程的實際情況，優(yōu)化選擇合理的施工工藝、施工材料、設備，提高建筑工程性價比，充分體現(xiàn)建筑造價管理的經(jīng)濟效益控制優(yōu)勢。造價管理人員要重視設計階段的造價控制，通過此階段的造價控制提升建筑工程施工質量。
2.2主動控制原則
建筑工程造價管理人員在開展工程造價管理工作時，要注意遵循“主動控制原則”。主動控制原則，就是指需要造價管理人員對工程造價進行預算管理，將可能出現(xiàn)的各種風險及情況均納入預案計劃中，并根據(jù)可能出現(xiàn)的風險因素制定相應的預防措施，從而保證建筑工程進展順利，避免偏離原有目標。
3建筑造價管理提升工程經(jīng)濟效益措施
3.1招標環(huán)節(jié)造價管理
針對建筑工程建設單位，要提升建筑工程的經(jīng)濟效益，就要做好建筑工程招標環(huán)節(jié)的造價管理。建設單位造價管理人員在建筑工程的招投標階段要對工程設計招標、工程施工招標等文件進行嚴格管理，并對項目中重要物資的招投標行為進行審查。造價管理人員要嚴格審核施工單位的施工資質及其相關經(jīng)驗，并采取實地考察的方式進行審核，從而避免出現(xiàn)招錄到信用較差施工單位的情況。造價管理人員還要全面掌握建筑工程項目的造價成本，防止投標單位惡意競標。另外，造價管理人員還可以在管理工作中采用“工程量清單計價”模式，就是通過統(tǒng)一的計量計算規(guī)則提供工程量清單，并由投標人根據(jù)自身實際情況與市場情況進行報價競標，這種方法也可以有效控制工程成本，提高建筑工程的經(jīng)濟效益[2]。
3.2做好預算和決算管理
針對建筑工程施工單位，造價管理人員要提升建筑工程的經(jīng)濟效益，就要做好預算和決算工作。首先，造價管理人員要對建筑工程所需的主材、輔材及其他耗材進行統(tǒng)計，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。然后要提前統(tǒng)計、預估建筑工程施工人員的勞務費用，控制施工人工費；造價管理人員要結合建筑工程施工現(xiàn)場情況、施工難度，依據(jù)現(xiàn)階段市場平均價格和單位內部人員的標準工作進行計算。最后，造價管理人員要在預算與決算階段對建筑工程施工可能產(chǎn)生的設備使用與維護費用進行計算；造價管理人員要根據(jù)單位本身的施工機械設備情況，計算施工機械費用在使用過程中產(chǎn)生的攤銷費用及租賃費用，并綜合施工情況核定需要租賃的機械設備數(shù)量，優(yōu)化機械設備管理方案，從而實現(xiàn)控制造價成本的目的[1]。
3.3施工環(huán)節(jié)造價管理
針對建筑工程施工單位，造價管理人員要通過增強建筑造價管理工作提升建筑工程的經(jīng)濟效益，還要做好施工環(huán)節(jié)的造價管理工作。造價管理人員要結合現(xiàn)階段的市場發(fā)展形勢，對施工單位的施工費用進行預估，從實際需求的角度出發(fā)，在合理范圍內降低施工費用，并加強對施工環(huán)節(jié)的管理，對建筑工程施工勞務成本、施工現(xiàn)場資源成本進行管理，讓施工單位定期上報每天施工費用消耗明細，推動建筑工程施工造價管理規(guī)范化發(fā)展。此外，造價管理人員要認真審核變更明細，并嚴格規(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)，確保施工預算與原方案的順利推進。從而避免不必要的成本浪費。
3.4竣工環(huán)節(jié)造價管理
針對建筑工程施工單位，造價管理人員要從竣工環(huán)節(jié)入手，提高竣工環(huán)節(jié)的造價控制程度，認真、嚴謹?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、變更計劃及現(xiàn)場簽證等資料對已完成的工作量進行計算，并進行核算，杜絕出現(xiàn)施工單位謊報施工量的情況出現(xiàn)。造價管理人員還要做好套價工作，熟悉工程定額書中的詳細單價和具體施工內容，并結合工程預算對其進行定額套價。
4結語
總而言之，建筑工程造價管理工程是一項極為復雜的、專業(yè)的、系統(tǒng)的工程管理工作，要想加強建筑工程造價管理工作不是一朝一夕能夠完成的，也不是針對某一環(huán)節(jié)工作就能夠達到的。造價管理人員要想通過強化建筑工程造價管理工作提升建筑工程的經(jīng)濟效益，就要明確建筑工程經(jīng)濟效益的主要來源，不斷提升自身管理水平，引進科學管理體系，全面開展造價管理工作，從而有效控制建筑工程各個環(huán)節(jié)成本，有計劃的提升建筑工程的經(jīng)濟效益。
【管理學博士論文參考文獻】
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關鍵詞：卓越工程師；實踐教學；材料成型；鑄造
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）50-0200-02
卓越工程師教育培養(yǎng)計劃，其核心目的是培養(yǎng)學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力，尤其是工科類學生，成為創(chuàng)新能力強、能適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質量的工程技術人才。我國已是一個鑄造大國，鑄造企業(yè)雖然眾多，但還不是一個鑄造強國，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踐性要求非常高的專業(yè)，因此對鑄造卓越工程師培養(yǎng)更是迫在眉睫。
一、實踐教學現(xiàn)狀
材料成型鑄造方向是實踐教學內容，一般包括有：課程實驗、認識實習、生產(chǎn)實習、綜合性實踐及畢業(yè)（設計）論文等。在理論教學環(huán)節(jié)，各院校在課程教學體系設置上大相徑庭，有些院校根據(jù)各地實際情況，還開設了特色課程。相對而言，在實踐教學環(huán)節(jié)方面，各院校差異較大，教學水平和開設的實踐環(huán)節(jié)課程等形式多種多樣、參差不齊，教學效果差異較大，具體反映在學生的工程實踐能力非常明顯。針對卓越計劃，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：實驗室的各種實驗裝備、儀器、材料等落后、缺乏，專業(yè)實驗受到極大限制，生產(chǎn)實習難、質量不高、實踐環(huán)節(jié)課大多由年輕教師承擔、經(jīng)驗不足等問題，這些都嚴重影響實踐教學效果，制約了學生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)。
二、實踐教學環(huán)節(jié)改進
多年來，各高等院校對鑄造方向實踐教學的內容、方法和手段等進行了多方面的改革。增強學生實踐能力，提高實踐教學效果，培養(yǎng)具有綜合能力的應用型人才一直是大家關注的重點。針對鑄造卓越工程師培養(yǎng)計劃實踐教學環(huán)節(jié)現(xiàn)狀，可從以下方面改進。
（一）轉變觀念，加強對實踐教學的重視程度
實驗、實踐是提高工科學生創(chuàng)新能力的主要方式。長期以來，不少領導和教師對實踐教學重視不夠，沒有把實踐教學和理論教學看成同等重要的地位，認為學校最重要的任務是理論知識傳授，實踐能力是學生在以后工廠、企業(yè)中培養(yǎng)的，學生實踐能力的考核指標和方法不完善、不科學。提到實踐教學，大都認為經(jīng)費有限、困難重重。對于實踐教學環(huán)節(jié)存在的問題進行分析，究其根源在于對實踐教學的重視程度不夠。從與學生的交流中看出，學生非常渴望在實踐環(huán)節(jié)有更多的實踐鍛煉機會?，F(xiàn)在就業(yè)形勢嚴峻，用人單位非常在意學生是否有工作經(jīng)驗，而剛畢業(yè)的大學生很難說有多少工作經(jīng)驗，而實踐環(huán)節(jié)的鍛煉正是彌補了這方面的不足。實踐教學環(huán)節(jié)中，教師的作用毋庸置疑，應積極鼓勵廣大教師想辦法、出策略，激勵教師參與實踐教學的積極性，豐富和改進實踐教手段。目前，諸多高校對教師的考核往往包括教學和科研任務，而大多教師認為科研考核是最為頭痛的任務，學校過分看重于老師發(fā)表多少高水平學術論文、有多少科研經(jīng)費，教師把大量的時間和精力都集中在這些方面，很難有功夫去重視、研究實踐教學環(huán)節(jié)。
（二）充分利用現(xiàn)有的實驗手段，挖掘潛力
目前，不少院校鑄造專業(yè)方向實驗室教學模式落后，內容陳舊，儀器設備落后。由于實驗教學環(huán)節(jié)條件限制，只能進行一些簡單的實驗。各實驗間相互獨立，系統(tǒng)性較差。學生多人一組，按照實驗指導書機械地完成，局限于傳統(tǒng)的砂型鑄造工藝進行實驗，甚至還缺乏鑄造實驗的最基本手段，沒有切合實際生產(chǎn)中的先進的鑄造工藝、材料、設備等開展，這些都制約了學生對本專業(yè)知識和新工藝的認識和掌握。要開展好實踐教學，除必須完善相應的必要的實驗手段外，還必須與時俱進，要結合鑄造工藝、熔煉的發(fā)展方向，結合一些新工藝，盡可能開展一些具有創(chuàng)新性的實驗，將原來的單一、過于簡單的實驗進行整合、改進，可以分為鑄造工藝、熔煉工藝兩大模塊開展；激發(fā)學生做實驗的興趣，調動學生的積極主動性，讓學生有機會自己進行設計、構思實驗，教師積極指導學生，給他們創(chuàng)造、提供必備的實踐條件，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和實踐能力。
（三）積極開展科技創(chuàng)新實踐、技能實踐等具有創(chuàng)造性的實踐教學環(huán)節(jié)
在卓越計劃下，材料成型專業(yè)普遍增加了科技創(chuàng)新實踐和技能實踐等實踐教學內容，這固然對增強學生的工程實踐能力很有利。創(chuàng)新學分可以通過參加學術講座、大學生創(chuàng)新性實驗項目、工程訓練等活動或參與教師、企業(yè)的科研課題并等途徑來獲得。教師們一方面要創(chuàng)造條件，給學生提供動手實踐的機會。通常教師課堂上一般會給學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)習題為主，其實這種課后作業(yè)形式上可以改進，比如安排學生查閱學習相關文獻資料、進行相關的設計任務、完成相關小論文，尤其是設計，還可以在實踐環(huán)節(jié)中加以實施，并對結果進行綜合分析。這樣可以做到內容教學與設計同步，教學與實踐并重進行。另一方面，可以在理論教學中邀請一些企業(yè)中有豐富經(jīng)驗的工程技術人員參與指導工作，鑄造工藝設計是實踐性很強的課程，理論設計與實際生產(chǎn)應用有較大差異，請現(xiàn)場工程技術人員講述鑄造工藝設計實例，有利于鞏固和加深、完善學生的理論知識。
（四）鞏固并擴大校內外實習基地，提高生產(chǎn)實習質量
生產(chǎn)實習是重要的實踐教學環(huán)節(jié)，學生通過生產(chǎn)實習，讓學生從課堂走入現(xiàn)場，真實地認識、理解本專業(yè)的實質，從而更好地掌握所學的專業(yè)知識。近年來，生產(chǎn)實習中，生產(chǎn)與教學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生進工廠實習，給生產(chǎn)實習帶來很大困難。由于鑄造生產(chǎn)現(xiàn)場工藝過程的復雜、各工序設備繁多，生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境條件相對較差。企業(yè)和學校往往更多地考慮學生們的安全，生產(chǎn)實習成了走過場，應付教學，很難深入到各個環(huán)節(jié)，進行細致了解，缺乏發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的鍛煉機會。要取得好的生產(chǎn)實習效果，建議采取如下一些措施。（1）加強與企業(yè)勾通。要求教師與企業(yè)良好勾通，選擇有經(jīng)驗的教師帶隊，在切實做好安全防范措施的前提條件下，盡可能事先深入細致地了解現(xiàn)場，對生產(chǎn)實習現(xiàn)場做到心中有數(shù)。（2）盡量多地深入不同企業(yè)，讓學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)實習主要是在以鑄造、機加工為主的企業(yè)進行。在一段時間內，一般都是集中在某一個廠或某幾個車間，一般都是在一些以砂型鑄造為主的企業(yè)中進行，鑄造生產(chǎn)方式單一，許多先進的鑄造方法根本看不到，也不能真正參與到企業(yè)生產(chǎn)實際中去，使得學生對生產(chǎn)實習缺乏積極性，出校門時滿腔熱情，回校時又神情沮喪。學生面臨的就業(yè)單位多種多樣，學生如能更多地深入現(xiàn)場，了解不同企業(yè)生產(chǎn)工藝，有利于拓展知識范圍。（3）及時總結、提煉實習生產(chǎn)過程中問題。教師與學生能針對現(xiàn)場共同提出一些課題，讓學生帶回學校進行思考、進行分析討論，增強學生分析和解決問題的能力，真正提高創(chuàng)新實踐能力。（4）完善必要的實習考核機制和管理辦法，讓學生有緊迫感、有壓力感，必須同理論課教學一樣嚴格要求。
（五）狠抓畢業(yè)設計（論文），鞏固專業(yè)培養(yǎng)效果
畢業(yè)設計（論文）環(huán)節(jié)是校內檢驗未來卓越工程技術人才綜合素質的最后一次綜合考試，是教學型大學增強實踐教學水平的重要體現(xiàn)。當前鑄造本科畢業(yè)設計中存在的共性問題：
1.對畢業(yè)設計的重要性認識不足，設計過程往往流于形式；
2.題目陳舊，不能適應新的發(fā)展；
3.學習投入不足。每年畢業(yè)設計時間往往和考研、找工作沖突。
要認真做好畢業(yè)設計的教育、動員和宣傳工作，使教師和學生充分重視畢業(yè)設計在教學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)學生的創(chuàng)造性。同時要做到學生畢業(yè)設計過程監(jiān)控和檢查，許多學生以找工作為借口，對畢業(yè)設計重視程度不夠，畢業(yè)設計態(tài)度不端正，不認真完成畢業(yè)設計，這些都是指導老師以特別重視的環(huán)節(jié)。
（六）提高教師實踐教學水平，加強師生之間溝通協(xié)調
目前，不少院校專業(yè)實踐課主要由青年教師擔任，相對經(jīng)驗不足。要提高青年教師的工程實踐能力，最好的辦法就是讓青年教師更多地進入相關企業(yè)，深入現(xiàn)場，加強鍛煉，提高實踐能力。另外，還應加大力度引進具有豐富工程背景的雙師型專業(yè)教師，加強專業(yè)教師與校外交流，加快青年教師培養(yǎng)。同時，學校也可學習企業(yè)的經(jīng)驗，聘請一些具有豐富工程實踐經(jīng)驗的工程技術人員和管理人員作為青年教師的指導老師，建立企業(yè)和高校的聯(lián)系，這也有助于加強師生之間的聯(lián)系，共同參與到實踐教學活動之中。
（七）創(chuàng)造條件，積極吸納學生參與科研和創(chuàng)新活動
學校盡可能給學生設立一些自主創(chuàng)新實驗項目，舉辦學科競賽活動等，為學生提供便利的實驗條件，讓學生感受到深厚的學習研究氛圍。同時，老師們進行的各種各樣的科研項目，也可積極地吸收學生參與，讓他們了解科研活動的過程，參加設計、完成一些研究實驗活動，這些都有利于激發(fā)學生進行科學研究的興趣，提高他們的創(chuàng)新能力。
三、結束語
在卓越計劃下培養(yǎng)材料成型及控制工程鑄造方向的工程人才是一個長期過程，需要鑄造教育工作者的共同努力，提高自身實踐能力，積極探索，在實踐教學環(huán)節(jié)采取切實可行的措施，提高畢業(yè)生的創(chuàng)新實踐能力和工程實踐能力。
參考文獻：
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英文名稱：Foundry Equipment and Techology
主管單位：太原科技大學（原太原重型機械學院）
主辦單位：太原重型機械學院;全國(高校)鑄造設備教學研究委員會
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：1004-6178
國內刊號：14-1352/TG
郵發(fā)代號：22-154
發(fā)行范圍：國內外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時間：1979
期刊收錄：
核心期刊：
期刊榮譽：
Caj-cd規(guī)范獲獎期刊
聯(lián)系方式
關鍵詞：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行強力攪拌，使其預先凝固的樹枝狀初生固相破碎而獲得一種由細小、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，漿料質量的好壞對后續(xù)工序以及鑄件質量的影響很大。最早使用的漿料制備方法是機械攪拌法，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] 。下面對一些應用較為廣泛，目前研究較多的制備方法進行介紹和分析。
(1) 機械攪拌法 [4]
機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，使用攪拌器對合金熔體進行強烈的機械攪拌，樹枝晶由于剪切力的作用而斷裂成為顆粒狀結構。免費論文參考網(wǎng)。機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
攪拌時產(chǎn)生的剪切速率一般為100～300S － 1 。剪切速率受攪拌器結構，材料耐腐蝕、耐高溫磨損性能的制約。漿料的質量主要由攪拌溫度、攪拌速度以及冷卻速度這三個參數(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，影響漿料的質量。機械攪拌法在工業(yè)生產(chǎn)中應用較少。
最近幾年，華中科技大學和英國Brunel大學分別采用一種新型的攪拌方法——雙螺桿機械攪拌 [5] 制備出了初生 相細小、圓整的鎂合金和Sn-Pb合金半固態(tài)漿料。采用雙螺桿結構的攪拌器大大增大了攪拌的效率，具有強烈的攪拌效果，其剪切速率可以達到1000～15000S －1 。免費論文參考網(wǎng)。但是該方法不適合于鋁合金半固態(tài)漿料的制備，因為攪拌器會受到熔體的腐蝕。
(2) 電磁攪拌法 [6,7]
電磁攪拌法是應用最為廣泛的一種方法。它利用旋轉磁場使金屬液內部產(chǎn)生感應電流，并在洛倫茲力的作用下發(fā)生強迫對流，從而達到攪拌的目的。產(chǎn)生旋轉磁場的方法有兩種，一種是在感應線圈中通入交變電流，另一種則采用旋轉永磁體的方法。電磁攪拌所引起的對流是三維對流，剪切速率在500S －1 左右，攪拌效果較好。它最大的優(yōu)點是對合金熔體沒有污染，卷入的氣體量少，合金不易氧化。使用該方法可以實現(xiàn)連鑄，生產(chǎn)效率高。但是，電磁攪拌設備昂貴，且工藝也比較復雜。
(3) 應變誘發(fā)熔化激活法 [8]
應變誘發(fā)熔化激活法(SIMA)是對鑄錠加壓進行一定量的預變形，使其組織具有強烈的拉伸形變機構，然后將其加熱到半固態(tài)溫度保溫一段時間，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。預變形量、保溫溫度以及保溫時間是SIMA法中的三個最重要的工藝參數(shù)。增加預變形量以及等溫溫度都可以促進鑄錠中 相由枝晶組織向半固態(tài)顆粒狀組織轉化，但是過度提高預變形量以及等溫溫度會使晶粒明顯長大。
SIMA法主要適合于各種高、低熔點的合金系列，尤其在制備高熔點合金的半固態(tài)鑄錠方面具有獨特的優(yōu)越性。迄今為止，該方法已經(jīng)成功的應用于不銹鋼、工具鋼和銅合金等。然而它也存在缺點，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。
超聲波在介質中傳導的時候，產(chǎn)生周期性的應力和聲壓變化，在局部產(chǎn)生周期性高溫高壓效應，使液體產(chǎn)生空化和攪動。一般認為，超聲波可以產(chǎn)生氣蝕作用，促進形核，且可以使枝晶臂斷裂，成為新的形核核心，促進半固態(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)點在于對熔體污染較小，但是其工藝較為復雜，設備投資大。
(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間后進行澆注，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。實驗結果表明，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，尤其對變形鋁合金半固態(tài)漿料的制備具有極其重要的意義，對流變鑄造的應用及發(fā)展將起到積極地推動作用。
3 前景與展望
雖然現(xiàn)有的半固態(tài)制漿技術在工業(yè)中有一定的應用，而且在制造業(yè)具有一定的地位和優(yōu)勢，但它們仍存在許多的缺陷，如工藝復雜、成本高等，制約了它們在工業(yè)中進一步的推廣。我們正探索一種新的半固態(tài)漿料制備工藝---機械振動法，振動可以使處于半固態(tài)溫度區(qū)間的合金熔體產(chǎn)生強迫對流，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：
(1) 機械振動屬于無接觸擾動方式，因而熔體受到的污染較?。?/p>
(2) 對工藝條件要求不是特別嚴格，工序簡單，易于操作。免費論文參考網(wǎng)。
(3) 設備簡單，易于設計維護，成本相對較低。
如果我們能夠研究探索出振動制漿的規(guī)律，制備出晶粒細小、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。
參考文獻
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1工程素養(yǎng)矩陣建設的內涵
工程訓練的教學目標之一是提高學生的綜合素質，而工程素質則是綜合素質的一個重要方面。要達到提高工程素質的教學目標，必須在教學環(huán)節(jié)中有意識地體現(xiàn)、突出教學環(huán)節(jié)中的工程意識內涵。具體而言，工程意識可包括責任意識、安全意識、質量意識、群體意識、環(huán)保意識、市場意識、競爭意識、管理意識、經(jīng)濟意識、社會意識、法律意識和創(chuàng)新意識等。我們將工程意識種類進行權重分析并作為縱坐標，并設分值為10分，而將機械制造實習的具體教學環(huán)節(jié)所占比重作為橫坐標，也設分值為10分，最終設定整個矩陣滿分為100分。我們先對2學分機械制造實習課程的教學環(huán)節(jié)進行工程素養(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)有教學環(huán)節(jié)在各項工程意識中的得分情況，可以直觀地體現(xiàn)出該工種教學環(huán)節(jié)對學生工程意識培養(yǎng)的貢獻大小。以2學分機械制造實習的鑄造工種教學環(huán)節(jié)為例，通過點上教師和實習指導人員一同對該工種教學環(huán)節(jié)的認真梳理，獲得鑄造工種現(xiàn)有教學環(huán)節(jié)和教學內容的工程素養(yǎng)矩陣得分。通過工程素養(yǎng)矩陣建設量化指標，我們就能夠看到具體鑄造實習環(huán)節(jié)存在的不足之處，進而從教學內容優(yōu)化和教學環(huán)節(jié)調整這2方面進行改進，其相應教改也就有了方向。同時通過這種梳理，也有助于教師和實習指導人員在教學環(huán)節(jié)中主動、努力提煉出工程意識內涵，并傳導給學生。這樣的研討和教學活動將切實有助于提高學生的綜合素質（包括工程素質）。有了工程素養(yǎng)矩陣表，能夠直觀地比較各工種的教學環(huán)節(jié)在學生工程意識的側重點和差異所在，進而有助于在整個機械制造實習課程體系中按照“整合優(yōu)化基礎訓練，提升強化創(chuàng)新訓練”理念進行相應工種的教學內容調整和教學方案優(yōu)化工作。為了客觀評價是否切實達到了預期的優(yōu)化效果，我們同樣也可以用工程素養(yǎng)矩陣表來進行輔證。以鑄造工種為例，為了提高先進鑄造技術比重，并推行案例式教學改革，我們適當壓縮了傳統(tǒng)鑄造實習內容，增加了消失模鑄造實習內容，并設計了團隊協(xié)作和教學環(huán)節(jié)。而為了衡量此項教學改革是否有助于學生工程意識的培養(yǎng)，我們也采用了工程素養(yǎng)矩陣這個手段進行評估，如表2所示。鑄造實習環(huán)節(jié)增加到2d，共14h，總分為10分。我們發(fā)現(xiàn)，此項教改行為對應的工程素養(yǎng)矩陣總得分能夠獲得進一步提高，這也增強了我們開展此項教改的信心和決心。
2工程素養(yǎng)矩陣建設的保障措施
為了避免歷時4年之久的工程素養(yǎng)矩陣研討最終流于形式化，而不能內化到機械制造實習課程之中，我們在研討期間，有意識地采取了一些措施，以保障該教學改革的扎實化和穩(wěn)步化。
2．1召開多次工程素養(yǎng)矩陣建設研討會
4年來我們召開大大小小關于工種矩陣建設的研討會共計40余次，其中從訓練中心層面上，組織教師、工程技術人員和工種負責人共同參與研討就達到12次，而各點上教師、工種負責人和實習指導人員內部召開的研討會不下30余次，這種全民參與性質的研討將工程素養(yǎng)矩陣建設切實落實到實處。
2．2舉行實習指導人員圍繞工種意識主題開展說課比賽
一線實習指導人員是直接面對實習學生的主力，只有實習指導人員自身對工程意識進行深入思考并有所感覺，才能結合各自的工種教學環(huán)節(jié)，有意識地將工程意識理念滲透給學生。我們選擇若干篇關于工種矩陣建設的參考文獻，組織各工種自行學習討論，并在此基礎上組織說課比賽，讓每位一線實習指導人員直接站到講臺上，從自身所從事的教學環(huán)節(jié)入手，談論其對工程意識的認識和理解，并說明將如何運用工程意識理念到自己負責的教學環(huán)節(jié)當中，以提高學生的工程素質。這種強化式的說課比賽，既敦促了一線指導人員的自我學習，也有助于相互之間的交流學習，從一線教學隊伍建設方面引導對工程意識的思考。
2．3舉辦工程素養(yǎng)矩陣研討論文的征集活動
在以上基礎上，我們又對部分一線指導人員提出了更高的要求，即圍繞對工程素養(yǎng)矩陣建設的認識梳理本工種教學環(huán)節(jié)，并提煉工程意識，形成研討論文。我們采取相關激勵措施，發(fā)動大部分實習指導人員參加，引導一線指導人員積極投入思考。從說課到形成研討論文，是引導一線指導人員將工程意識理念內化的有效途徑。我們共發(fā)動3輪次的論文征集活動，并組織專家進行審閱，評選出優(yōu)秀的研討論文，并在一線指導人員中進行宣讀、交流和學習。
3存在的不足
關于如何在機械制造實習課程中有效地達到提高學生的綜合素質（包括工程素質），我們嘗試從工程素養(yǎng)矩陣建設角度入手，其合理程度也有值得商榷之處，如：
（1）工程意識的種類和內涵是否全面；
（2）各工程意識種類的權重是否合理；
（3）是否導致另一個誤區(qū)，即盲目追求高分數(shù)值，而脫離了工程訓練的基礎訓練目標。我們提出這些問題，希望引起研討，使其能夠更有效地為機械制造實習課程服務。
4結束語
（1）在機械制造課程中引入工程素質矩陣建設和研討，有助于工程意識的提升，有助于達到梳理和優(yōu)化教學環(huán)節(jié)的作用，并有助于指導下一步的教學改革。
（2）我們從開展教學研討會、舉行說課比賽和舉辦論文征集活動等方面保障了工程素養(yǎng)矩陣建設與研討的有效性。
