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【關鍵詞】數控機床;發展;診斷
數控機床是現代制造業的基礎裝備,其質量如何及機床可靠性能的高低直接影響著一個國家先進制造業的發展水平。而數控系統是各類數控機床的控制中樞,它在使用和運行過程中的質量,直接關系到數控機床整體設備的正常運行。隨著先進制造技術的發展,不僅要求機床具有優越的性能和高度的自動化功能,更要求具有性能與功能的維持性、可靠性、維修性和維修保障性,即要求機床具有可信性。數控系統可靠性是廣大數控機床用戶選購產品時最為關注的質量屬性,面對國內外日趨激烈的市場競爭,可靠性好壞幾乎成為我國民族數控產業生死存亡的關鍵。
1.數控機床的質量保證技術重要性
1)數控機床加工精度高,生產效率高,決定了質量保證技術的重要性。數控機床是一種安裝了程序控制系統的機床,該系統能邏輯地處理具有使用號碼或其他符號編碼指令規定的。尤其是其加工精度高和生產較高效的情況,導致了對其進行質量保證非常重要。加工精度高:數控機床是精密機械和自動化技術的綜合體。機床的數控裝置可以對機床運動中產生的位移、 熱變形等導致的誤差,通過測量系統進行補償而獲得很高且穩定的加工精度。由于數控機床實現自動加工,所以減少了操作人員素質帶來的人為誤差,提高了同批零件的一致性。生產效率高:就生產效率而言,相對普通機床,數控機床的效率一般能提高 2~3 倍、甚至十幾倍。主要體現在以下幾個方面:①一次裝夾完成多工序加工,省去了普通機床加工的多次變換工種、工序間的轉件以及劃線等工序。②簡化了夾具及專用工裝等,由于是一次裝夾完成加工。 所以普通機床多工序的夾具省去了,即使偶爾必須用到專用夾具。由于數控機床的超強功能夾具的結構也可簡化。
2)數控系統的故障可能性很大,要防患未然。數控機床較為復雜,當機床發生故障時都會導致工作癱瘓,無法正常運行。數控機床故障的發生頻率高低,故障原因等可以評定數控機床質量的好壞,通過多年來對遍布全國的汽車、航天、兵工、動力和通用機械等行業的數十家機床用戶進行調查發現:裝有國外數控系統的數控機床數控系統(含伺服單元)故障數占整臺機床故障總數的21.8%,配備國外數控系統的加工中心,其數控系統(含伺服單元)故障數占故障總數的 18.2%,國外數控系統故障部位主要是進給運動控制單元,實時數據庫,電氣系統以及 CNC 電源故障等。其故障模式涉及面也很廣。其中多發的故障模式是元器件損壞、CNC 參數設定錯誤,加工環境濕度太大或灰塵太大、元器件性能參數下降,軟件故障、外部干擾引起數據丟失或混亂等。國產數控系統的故障部位也是多方面的,主要為進給驅動單元,主板、數控面板、檢測單元、其它硬件(多功能 板)。電源及電氣系統等。其中最頻繁的故障模式是元器件損壞、元器件功能喪失軟件故障(CNC 參數錯誤等)、伺服系統設計不合理,元器件性能參數下降和線路,電纜連接不良等。由此可見,無論是國外數控系統還是國產數控系統,都是數控機床的重要故障源之一,都會對機床整機造成停機損。
2.數控機床的質量保證技術應用
數控機床的質量保證技術是質量保證系統中的重要組成部分,也是加工質量保證技術的核心內容。建立完善、可靠的基于數控機床的質量保證系統,不僅是提高數控機床利用率的關鍵,也是保證產品質量和降低生產成本的關鍵。基于數控機床的質量保證技術主要包括:
1)數控程序代碼的合理性檢驗由 CAD/CAM 生成或手工編制的 NC 程序代碼的合理性,避免加工過程出現因 NC 代碼不合理所造成的加工中心的損壞、刀具的損壞或工件的報廢。
2)數控加工的計算機仿真研究數控加工仿真建模理論,實施圖形仿真和物理仿真,預測加工過程狀態和加工質量。
3)數控機床故障的快速診斷與報警采用多傳感器的數據融合技術和多模型技術,應用小波理論、神經網絡以及模糊控制技術,快速、有效地提取故障信號特征,對機床故障進行檢查。
4)數控加工質量的在線檢測與質量預報采用類似 3)的諸項技術和各種快速算法,通過對刀具磨損檢測、機床工況的檢測、工件表面粗糙度的檢測,實現在線產品加工檢驗;并根據檢測結果和質量預報模型,進行質量產品預報。
5)數控加工誤差的實時補償與控制根據誤差來源分類情況和在線檢測結果,研究補償方案的辦法,通過計算機與數控系統的通訊及對伺服系統的補償控制,采用模糊神經網絡等技術,在原有的設備水平的基礎上,保持或提高產品的加工質量。實現基于數控的加工質量保證系統,其中一個主要方面就是如何檢測加工過程信號、如何從信號中提取信號關鍵特征,及如何根據提取出的特征進行決策。
由于加工過程的復雜性,實現有效、通用的刀具破損、磨損(尤其是磨損)檢測、機床運動誤差檢測、加工尺寸精度的在線檢測,仍然非常困難。當前已有的刀具監控系統、誤差檢測系統、加工尺寸精度在線檢測系統,都由于其可靠性 和通用性不理想而沒有被工業界廣泛地接受。因此,實現基于數控加工質量保證系統,仍存在著許多困難需要克服。可靠性分析是建立在大量的可靠性數據基礎上的,在產品可靠性試驗、故障分析、可靠性設計及使用、維修中都離不開可靠性信息。 鑒于上述原因,借鑒當前數控機床可靠性理論的研究成果和相關的數理統計知識,編制了數控機床數據統計分析系統。
3.數控機床技術質保技術的發展趨勢
高速、精密、復合、智能和綠色是數控機床認證中要特別注意的總趨勢,主要表現在:
1)機床復合技術包括銑-車復合、車銑復合、車-鏜-鉆-齒輪加工等復合,車磨復合,成形復合加工、特種復合加工等,對于這些的檢測和認證進來呈現比較嚴格的趨勢,因為這些直接關系到數控機床的有效工作。
2)在實際的認證中,必須對智能化技術進行關注。如:自動調整干涉防碰撞功能、斷電后工件自動退出安全區斷電保護功能、加工零件檢測和自動補償學習功能、高精度加工零件智能化參數選用功能、加工過程自動消除機床震動等功能進入了實用化階段,智能化提升了機床的功能和品質。
3)精密加工技術有了新進展數控金切機床的加工精度已從原來的絲級 (0.01mm)提升到目前的微米級(0.001mm),有些品種已達到 0.05μm 左右。超精密數控機床的微細切削和磨削加工,精度可穩定達到 0.05μm 左右,形狀精度可達 0.01μm 左右。采用光、電、化學等能源的特種加工精度可達到納米級 (0.001μm)。目前,無論是國外還是國內數控機床的質量問題或多或少都存在著,換言之數控機床的可靠性增長技術還有待進一步的研究,降低數控機床的故障率,在可靠性摸底和故障分析的基礎上進行多方面的有針對性的可靠性改進。在市場競爭日趨激烈的今天,如何提高可靠性及可靠性的好壞是數控產業的關鍵所在。
參考文獻:
[1]趙輝.歐式木窗數控銑榫機設計理論[D].東北林業大學,2002.
關鍵詞:數控技術應用;工學結合;課程設置;策略
Abstract: in recent years, with China's rapid economic development, enterprise of numerical control technology specialized talented person's demand is increasing, but the current vocational training of NC technology professionals cannot satisfy enterprise 's "appetite ", enterprise of this kind of professional graduates mostly performed " be neither hot nor cold ", and the enterprise's " thirst after talents ", but not willing to introduce this kind of graduates is mainly because of their expertise "however hard ", " skill advantage is not obvious ". , which makes CNC technical application specialty graduates were " no use ". This paper mainly discusses the application of numerical control technology major, combining the connotation, analysis of numerical control technology application of work-study combination curriculum importance, discusses the construction of curriculum strategies.
Key words: numerical control technology; combination; curriculum setting; strategy
[中圖分類號] TH182[文獻標識碼]A[文章編號]
一、數控技術應用專業工學結合的內涵
數控技術應用專業的工學結合模式主要是指學校要通過與企業的合作,將學生的學習與工作結合起來的一種是何時展和人才培養需求的教學模式。這個模式最突出的特點就在于其倡導校企合作,倡導學生在校期間進行工作。一般來說,這種模式需要學校和企業通過具體的方案進行合作,學校可以聯合企業來制定數控技術應用專業人才的培養方案,二者在互通有無的基礎上,實現資源共享,實現共同培養數控人才的目標。在工學結合模式下,學生的整個學習階段主要是由校內的理論學習和企業的實踐培訓構成的,學生一方面可以在學校學習豐富的理論知識,另一方面可以深入企業進行“實戰演練”,到企業數控工作崗位上進行鍛煉。這樣,學生畢業后就不再會陷入“滿腦子理論,上機操作難”的境地,能夠有效地提升畢業人才的競爭力。
二、數控技術應用專業工學結合課程設置的重要性
當前企業對數控人才的需求主要分為低、中、高三個層次。低層次的數控人員主要是指從事數控機床操作的人員,企業對這類人才的需求是熟練掌握機床操作技術,對機械加工工藝有所了解,具備對機床進行基礎維護的能力。中層次的數控人員主要從事技術工作,包括對機床的檢修和運行維護等,高層次數控人才主要是具備高學歷和極強專業知識的高端人才,他們多負責技術指導。從企業對數控人才的需求我們不難看出,擁有數控機床操作經驗、數控機場操作技術是其基本要求。在這種形勢下,必須加大數控技術應用專業的工學結合步伐,培養適合社會需要的數控人才。具體來說,數控技術應用專業工學結合模式的重要性主要表現在以下幾個方面:
(一)可以提高學生的技能水平和專業水平,讓學生在激烈的人才競爭中脫穎而出。現代社會人才的競爭是激烈的,這種競爭體現在學歷競爭上,更體現在技能競爭中,對中職學校的畢業生來說,技能水平的高低直接決定了他們在競爭中的地位。工學結合課程的設置和構建,能極大提高學生的創新能力、適應能力、交流能力、團隊協作能力、發現問題處理問題等多方面的能力,同時,學生在企業的頂崗工作實踐中,會累積一定的操作經驗,會掌握數控機床操作技巧等,這些都會成為他們走向社會,找到好工作的“秘密武器”,相比于工學分離模式下培養出來的人才,他們更具競爭力,更受企業“青睞”,更能適應企業對實用性人才的需求。
(二)工學結合課程的設置可以提升學校的競爭力,可以在同類學校的競爭中高舉特色化大旗高歌猛進。當前,有很多所職業學校都開設了數控技術應用專業課程,但是各校在該課程的設置上都存在不重視對學生“工作能力”培養的問題,在這種情況下,如果某個學校能抓住機遇實現校企合作,能抓住企業對數控人才的需求“投其所好”,設置工學結合課程,那么不但會培養出高水平的技數控人才,還能提高學校在企業領域的知名度,讓學校成為企業招攬人才“搖籃”。 學校知名度提高后,會得到更多社會力量和各企業的關注,學校可以把更多的精力投入到特色化辦學中來,可以借助企業的資金和社會力量可以為數控專業學生打造一個全新的實訓平臺,可以為學生建立實訓基地,可以進行多項科研成果的研究,構建更適合企業需求的辦學體系,有利于學校辦學層次的提高。
三、數控技術應用專業工學結合的新思路
裝備工業的技術水平和現代化程度決定著整個國民經濟的水平和現代化程度,數控技術及裝備是發展新興高新技術產業和尖端工業(如信息技術及其產業、生物技術及其產業、航空、航天等國防工業產業)的使能技術和最基本的裝備。馬克思曾經說過“各種經濟時代的區別,不在于生產什么,而在于怎樣生產,用什么勞動資料生產”。制造技術和裝備就是人類生產活動的最基本的生產資料,而數控技術又是當今先進制造技術和裝備最核心的技術。當今世界各國制造業廣泛采用數控技術,以提高制造能力和水平,提高對動態多變市場的適應能力和競爭能力。此外世界上各工業發達國家還將數控技術及數控裝備列為國家的戰略物資,不僅采取重大措施來發展自己的數控技術及其產業,而且在“高精尖”數控關鍵技術和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。總之,大力發展以數控技術為核心的先進制造技術已成為世界各發達國家加速經濟發展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。
數控技術是用數字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術,數控裝備是以數控技術為代表的新技術對傳統制造產業和新興制造業的滲透形成的機電一體化產品,即所謂的數字化裝備,其技術范圍覆蓋很多領域:(1)機械制造技術;(2)信息處理、加工、傳輸技術;(3)自動控制技術;(4)伺服驅動技術;(5)傳感器技術;(6)軟件技術等。
1 數控技術的發展趨勢
數控技術的應用不但給傳統制造業帶來了革命性的變化,使制造業成為工業化的象征,而且隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大,他對國計民生的一些重要行業(IT、汽車、輕工、醫療等)的發展起著越來越重要的作用,因為這些行業所需裝備的數字化已是現展的大趨勢。從目前世界上數控技術及其裝備發展的趨勢來看,其主要研究熱點有以下幾個方面[1~4]。
1.1 高速、高精加工技術及裝備的新趨勢
效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率,提高產品的質量和檔次,縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現代制造技術之一,國際生產工程學會(CIRP)將其確定為21世紀的中心研究方向之一。
在轎車工業領域,年產30萬輛的生產節拍是40秒/輛,而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一;在航空和宇航工業領域,其加工的零部件多為薄壁和薄筋,剛度很差,材料為鋁或鋁合金,只有在高切削速度和切削力很小的情況下,才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯結方式拼裝,使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。
從EMO2001展會情況來看,高速加工中心進給速度可達80m/min,甚至更高,空運行速度可達100m/min左右。目前世界上許多汽車廠,包括我國的上海通用汽車公司,已經采用以高速加工中心組成的生產線部分替代組合機床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進給速度最大達60m/min,快速為100m/min,加速度達2g,主軸轉速已達60 000r/min。加工一薄壁飛機零件,只用30min,而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h,在普通銑床加工需8h;德國DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達12*!000r/mm和1g。
在加工精度方面,近10年來,普通級數控機床的加工精度已由10μm提高到5μm,精密級加工中心則從3~5μm,提高到1~1.5μm,并且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01μm)。
在可靠性方面,國外數控裝置的MTBF值已達6 000h以上,伺服系統的MTBF值達到30000h以上,表現出非常高的可靠性。
為了實現高速、高精加工,與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發展,應用領域進一步擴大。
1.2 5軸聯動加工和復合加工機床快速發展
采用5軸聯動對三維曲面零件的加工,可用刀具最佳幾何形狀進行切削,不僅光潔度高,而且效率也大幅度提高。一般認為,1臺5軸聯動機床的效率可以等于2臺3軸聯動機床,特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時,5軸聯動加工可比3軸聯動加工發揮更高的效益。但過去因5軸聯動數控系統、主機結構復雜等原因,其價格要比3軸聯動數控機床高出數倍,加之編程技術難度較大,制約了5軸聯動機床的發展。
當前由于電主軸的出現,使得實現5軸聯動加工的復合主軸頭結構大為簡化,其制造難度和成本大幅度降低,數控系統的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯動機床和復合加工機床(含5面加工機床)的發展。
在EMO2001展會上,新日本工機的5面加工機床采用復合主軸頭,可實現4個垂直平面的加工和任意角度的加工,使得5面加工和5軸加工可在同一臺機床上實現,還可實現傾斜面和倒錐孔的加工。德國DMG公司展出DMUVoution系列加工中心,可在一次裝夾下5面加工和5軸聯動加工,可由CNC系統控制或CAD/CAM直接或間接控制。
1.3 智能化、開放式、網絡化成為當代數控系統發展的主要趨勢
21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統,智能化的內容包括在數控系統中的各個方面:為追求加工效率和加工質量方面的智能化,如加工過程的自適應控制,工藝參數自動生成;為提高驅動性能及使用連接方便的智能化,如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等;簡化編程、簡化操作方面的智能化,如智能化的自動編程、智能化的人機界面等;還有智能診斷、智能監控方面的內容、方便系統的診斷及維修等。
為解決傳統的數控系統封閉性和數控應用軟件的產業化生產存在的問題。目前許多國家對開放式數控系統進行研究,如美國的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、歐共體的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller),中國的ONC(Open Numerical Control System)等。數控系統開放化已經成為數控系統的未來之路。所謂開放式數控系統就是數控系統的開發可以在統一的運行平臺上,面向機床廠家和最終用戶,通過改變、增加或剪裁結構對象(數控功能),形成系列化,并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統中,快速實現不同品種、不同檔次的開放式數控系統,形成具有鮮明個性的名牌產品。目前開放式數控系統的體系結構規范、通信規范、配置規范、運行平臺、數控系統功能庫以及數控系統功能軟件開發工具等是當前研究的核心。
網絡化數控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數控裝備的網絡化將極大地滿足生產線、制造系統、制造企業對信息集成的需求,也是實現新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業、全球制造的基礎單元。國內外一些著名數控機床和數控系統制造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機,如在EMO2001展中,日本山崎馬扎克(Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”(智能生產控制中心,簡稱CPC);日本大隈(Okuma)機床公司展出“IT plaza”(信息技術廣場,簡稱IT廣場);德國西門子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment(開放制造環境,簡稱OME)等,反映了數控機床加工向網絡化方向發展的趨勢。
1.4 重視新技術標準、規范的建立
1.4.1 關于數控系統設計開發規范
如前所述,開放式數控系統有更好的通用性、柔性、適應性、擴展性,美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰略發展計劃,并進行開放式體系結構數控系統規范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定,世界3個最大的經濟體在短期內進行了幾乎相同的科學計劃和規范的制定,預示了數控技術的一個新的變革時期的來臨。我國在2000年也開始進行中國的ONC數控系統的規范框架的研究和制定。
1.4.2 關于數控標準
數控標準是制造業信息化發展的一種趨勢。數控技術誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標準,即采用G,M代碼描述如何(how)加工,其本質特征是面向加工過程,顯然,他已越來越不能滿足現代數控技術高速發展的需要。為此,國際上正在研究和制定一種新的CNC系統標準ISO14649(STEP-NC),其目的是提供一種不依賴于具體系統的中性機制,能夠描述產品整個生命周期內的統一數據模型,從而實現整個制造過程,乃至各個工業領域產品信息的標準化。
STEP-NC的出現可能是數控技術領域的一次革命,對于數控技術的發展乃至整個制造業,將產生深遠的影響。首先,STEP-NC提出一種嶄新的制造理念,傳統的制造理念中,NC加工程序都集中在單個計算機上。而在新標準下,NC程序可以分散在互聯網上,這正是數控技術開放式、網絡化發展的方向。其次,STEP-NC數控系統還可大大減少加工圖紙(約75%)、加工程序編制時間(約35%)和加工時間(約50%)。
目前,歐美國家非常重視STEP-NC的研究,歐洲發起了STEP-NC的IMS計劃(1999.1.1~2001.12.31)。參加這項計劃的有來自歐洲和日本的20個CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學術機構。美國的STEP Tools公司是全球范圍內制造業數據交換軟件的開發者,他已經開發了用作數控機床加工信息交換的超級模型(Super Model),其目標是用統一的規范描述所有加工過程。目前這種新的數據交換格式已經在配備了SIEMENS、FIDIA以及歐洲OSACA-NC數控系統的原型樣機上進行了驗證。
2 對我國數控技術及其產業發展的基本估計
我國數控技術起步于1958年,近50年的發展歷程大致可分為3個階段:第一階段從1958年到1979年,即封閉式發展階段。在此階段,由于國外的技術封鎖和我國的基礎條件的限制,數控技術的發展較為緩慢。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期,即引進技術,消化吸收,初步建立起國產化體系階段。在此階段,由于改革開放和國家的重視,以及研究開發環境和國際環境的改善,我國數控技術的研究、開發以及在產品的國產化方面都取得了長足的進步。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間,即實施產業化的研究,進入市場競爭階段。在此階段,我國國產數控裝備的產業化取得了實質性進步。在“九五”末期,國產數控機床的國內市場占有率達50%,配國產數控系統(普及型)也達到了10%。
縱觀我國數控技術近50年的發展歷程,特別是經過4個5年計劃的攻關,總體來看取得了以下成績。
a.奠定了數控技術發展的基礎,基本掌握了現代數控技術。我國現在已基本掌握了從數控系統、伺服驅動、數控主機、專機及其配套件的基礎技術,其中大部分技術已具備進行商品化開發的基礎,部分技術已商品化、產業化。
b.初步形成了數控產業基地。在攻關成果和部分技術商品化的基礎上,建立了諸如華中數控、航天數控等具有批量生產能力的數控系統生產廠。蘭州電機廠、華中數控等一批伺服系統和伺服電機生產廠以及北京第一機床廠、濟南第一機床廠等若干數控主機生產廠。這些生產廠基本形成了我國的數控產業基地。
c.建立了一支數控研究、開發、管理人才的基本隊伍。
雖然在數控技術的研究開發以及產業化方面取得了長足的進步,但我們也要清醒地認識到,我國高端數控技術的研究開發,尤其是在產業化方面的技術水平現狀與我國的現實需求還有較大的差距。雖然從縱向看我國的發展速度很快,但橫向比(與國外對比)不僅技術水平有差距,在某些方面發展速度也有差距,即一些高精尖的數控裝備的技術水平差距有擴大趨勢。從國際上來看,對我國數控技術水平和產業化水平估計大致如下。
a.技術水平上,與國外先進水平大約落后10~15年,在高精尖技術方面則更大。
b.產業化水平上,市場占有率低,品種覆蓋率小,還沒有形成規模生產;功能部件專業化生產水平及成套能力較低;外觀質量相對差;可靠性不高,商品化程度不足;國產數控系統尚未建立自己的品牌效應,用戶信心不足。
c.可持續發展的能力上,對競爭前數控技術的研究開發、工程化能力較弱;數控技術應用領域拓展力度不強;相關標準規范的研究、制定滯后。
分析存在上述差距的主要原因有以下幾個方面。
a.認識方面。對國產數控產業進程艱巨性、復雜性和長期性的特點認識不足;對市場的不規范、國外的封鎖加扼殺、體制等困難估計不足;對我國數控技術應用水平及能力分析不夠。
b.體系方面。從技術的角度關注數控產業化問題的時候多,從系統的、產業鏈的角度綜合考慮數控產業化問題的時候少;沒有建立完整的高質量的配套體系、完善的培訓、服務網絡等支撐體系。
c.機制方面。不良機制造成人才流失,又制約了技術及技術路線創新、產品創新,且制約了規劃的有效實施,往往規劃理想,實施困難。
d.技術方面。企業在技術方面自主創新能力不強,核心技術的工程化能力不強。機床標準落后,水平較低,數控系統新標準研究不夠。
3 對我國數控技術和產業化發展的戰略思考
3.1 戰略考慮
我國是制造大國,在世界產業轉移中要盡量接受前端而不是后端的轉移,即要掌握先進制造核心技術,否則在新一輪國際產業結構調整中,我國制造業將進一步“空芯”。我們以資源、環境、市場為代價,交換得到的可能僅僅是世界新經濟格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”,而非掌握核心技術的制造中心的地位,這樣將會嚴重影響我國現代制造業的發展進程。
我們應站在國家安全戰略的高度來重視數控技術和產業問題,首先從社會安全看,因為制造業是我國就業人口最多的行業,制造業發展不僅可提高人民的生活水平,而且還可緩解我國就業的壓力,保障社會的穩定;其次從國防安全看,西方發達國家把高精尖數控產品都列為國家的戰略物質,對我國實現禁運和限制,“東芝事件”和“考克斯報告”就是最好的例證。
3.2 發展策略
從我國基本國情的角度出發,以國家的戰略需求和國民經濟的市場需求為導向,以提高我國制造裝備業綜合競爭能力和產業化水平為目標,用系統的方法,選擇能夠主導21世紀初期我國制造裝備業發展升級的關鍵技術以及支持產業化發展的支撐技術、配套技術作為研究開發的內容,實現制造裝備業的跨躍式發展。
強調市場需求為導向,即以數控終端產品為主,以整機(如量大面廣的數控車床、銑床、高速高精高性能數控機床、典型數字化機械、重點行業關鍵設備等)帶動數控產業的發展。重點解決數控系統和相關功能部件(數字化伺服系統與電機、高速電主軸系統和新型裝備的附件等)的可靠性和生產規模問題。沒有規模就不會有高可靠性的產品;沒有規模就不會有價格低廉而富有競爭力的產品;當然,沒有規模中國的數控裝備最終難以有出頭之日。
在高精尖裝備研發方面,要強調產、學、研以及最終用戶的緊密結合,以“做得出、用得上、賣得掉”為目標,按國家意志實施攻關,以解決國家之急需。
在競爭前數控技術方面,強調創新,強調研究開發具有自主知識產權的技術和產品,為我國數控產業、裝備制造業乃至整個制造業的可持續發展奠定基礎。
參考文獻:
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2012年鋼鐵、造船、水泥等傳統制造業出現大量中小企業倒閉現象,中國制造業開始面臨新的環境和變化。可以說,中國制造業的發展如今已經走到了一個十字路口,不但要面對核心技術缺乏、產品競爭力不高等老問題,還面臨著產能過剩、出口萎縮、成本高漲等新難題。
核心技術缺乏,80%的高端技術依賴國外進口
目前中國制造業以勞動密集型產業居多,以技術密集型為主的高端裝備制造業嚴重不足。在很多制造行業上,中國制造商占領的只是低端市場,而盈利豐厚的高端市場卻被國外廠商所壟斷。例如制造芯片的光刻機、工程機械的液壓系統、平板顯示器的壓縮芯片等,我們每制出一個產品,就要給外資拿去一塊相當豐厚的利潤。據統計,光纖制造裝備的100%,集成電路芯片制造裝備的85%,大型成套石油化工裝備的80%,轎車工業裝備、數控機床、紡織機械和膠印設備的70%均被進口產品占領。
我們制造出了產品,但利潤的大部分卻被外資拿去,所以中國雖然是全球制造業第一大國,但實際上不過是世界低端產品及零部件的廉價供應商。
目前的中國制造企業還停留在仿制的低層次階段,企業技術開發能力和創新能力薄弱。原創性技術和產品甚少,能夠參與國際主流渠道競爭的產品就更少。
產品附加值不高,利潤低下
正因為中國制造企業核心技術缺失,所以中國產品的附加值往往不高,同質化現象非常嚴重。制造企業大多靠打價格戰贏得訂單,企業經常在競爭中自相殘殺,相互壓價,導致制造企業利潤水平低下。比如機床,我們賣十臺還不及人家賣一臺。
進口機床平均單價是我們出口機床的400多倍,這差距簡直令人不敢相信。
勞動生產率偏低
我國制造業發展狀況的特點被概括為“兩高一低”:即制造業增長速度高,占國內生產總值的比例高;人均制造業增加值低。
勞動生產率及附加值偏低是高速成長下的中國制造業無法掩飾的核心問題之一。此前中國科學院曾多份報告認為,中國勞動生產率相比發達國家嚴重滯后,中國的勞動生產率只相當于美國的1/12,日本的1/11,甚至不如印度。
產業結構不合理,傳統產業仍占主導地位
目前我國制造業產業和產品結構不合理,一方面,造船、鋼鐵、水泥、煤炭等傳統產業出現產能嚴重過剩的情況,而另一方面,大型數控裝備、衛星航天、智能設備等高科技產業的產品卻普遍不足依靠進口。這就形成了我國制造業普通產品總量過剩,而體現競爭力的重大技術裝備卻不能滿足要求的矛盾局面。
目前中國制造業企業500強仍然是傳統產業占較大比重,而世界500強更多以現代制造為主,這也是我國制造業跟德美制造業很大的區別。
企業規模相對不大
雖然我國工業增加值在世界上名列第一,但我國制造業主要靠拼企業數量眾多取勝。以單個企業衡量,我國大部分制造業企業規模仍然較小,許多企業都沒有達到行業對規模經濟的最低要求。尤其是與世界500強相比,中國制造企業與世界級制造企業在規模上的差距仍然十分顯著。
高耗能與高污染現象嚴重
我國制造業向來存在“高耗能、高排放、高污染”的“三高”現象,而這種高耗能,高污染,低效率,低產出的工業模式嚴重阻礙了可持續發展。歐美等發達國家就是意識到了環境保護的重要性,所以將高污染的工業移向發展中國家,而中國制造業則以犧牲資源和環境為代價,換來了第一制造業大國的稱號,
光是電機(俗稱“馬達”),國內能效消耗就比國外高出大約15%~20%。因為目前發達國家使用的多為節能環保的高效電機,其高效電機效率已達到91%以上,而中國高效電機使用率僅為5%,其余大部分是低于標準規定的3級能效電機,平均效率為87%。
品牌意識缺失
與國外企業相比,中國制造企業的品牌意識相當缺乏。據統計,在進入世界500強的中國企業中,有64%的企業沒有對品牌進行全面保護。其中,大型工業企業對品牌未予以全面保護的比例竟高達80%,十分令人擔憂。
一、我國機床制造業海外并購的主要經驗
從2009年開始,我國已連續8年成為世界第一大機床消費國和第一大機床進口國。2009年,在全球機床產業因受金融危機影響出現負增長的特殊背景下,全行業的工業總產值已由全球第三位躍居至首位,從而成為世界第一大機床生產國。2002-2008年間,我國機床制造企業走出國門進行國際并購共完成13項:總的來看,機床業的海外并購基本達到了預期目標。我國機床制造業的海外并購之所以能夠成功,主要有以下一些海外并購的經驗:
(一)收購專利技術
我國機床制造業的技術與國外相比還有很大的差距,在很多技術方面我國機床業至少比國外落后10-15年。中國社會科學院2007年的一項有關我國工業現代化水平測評的研究成果表明,我國機床工具工業的現代化水平僅相當于發達國家的27.65%。通過并購海外企業,我國機床制造業能得到專業技術,使自己的機床產品向產業鏈的高端發展。大連機床集團在成功并購海外公司的同時,也獲得了這些公司96項專有技術、9項專利技術和技術開發力量。上海明精機床有限公司出資50萬歐元收購沃倫貝格公司,并將被收購公司PT、PB、PC三大系列產品技術予以引進,這樣可以大大提升公司在大型數控車床、深孔鏜床、車削中心等產品方面的技術水平,使公司重型機床的相關產品從目前國內先進水平越升到國際先進水平,并可極大地增強產品的競爭力,滿足國內市場對高技術產品日益增長的需求。沈陽機床并購德國希斯實現生產大型?重型的機床設備的高端技術互補和創新,幫助沈陽機床集團迅速靠攏世界機床前沿?哈量集團以950萬歐元并購凱獅后獲得了包括兩項重大發明在內的21項專利技術,一些產品設計專有版權及源程序,從而能夠實現與國際機械制造業高端技術的對接,核心競爭能力有望得到提高,并為其成為機床工具行業數控機床功能部件類世界一流企業打下良好基礎。沈陽機床并購希斯后,通過企業內部技術交流合作大幅度提升研發能力,實現了產品的快速更新和市場的快速擴張。他們利用希斯技術生產的五軸車銑中心,不僅在國內處于領先地位,還打進了歐洲市場。
(二)獲得營銷渠道
秦川在并購UAI公司時就意識到自己拉削裝備方面比較薄弱,而UAI公司所具有的ABM公司拉削裝備在品牌和技術方面都有很強的優勢。秦川想利用UAI公司的海外基地作用及相應銷售渠道,通過其銷售網絡和服務網絡,擴大自身產品的出口份額,使秦川發展的產品沖破國內市場空間的局限,提升公司在機床行業的核心競爭力。該項并購使秦川公司(包括UAI公司)在數年內成為世界拉削成套裝備最大制造商之一和世界齒輪加工成套裝備主要供應商之一。
(三)利用品牌優勢
我國機床企業都利用并購對象的強勢品牌,結合我國制造的成本優勢,提高了傳統市場的占有率,由此實現經濟效益顯著提升。上海明精機床廠在國外市場,使用沃倫貝格、池貝品牌,國內市場則使用沃倫貝格、池貝與明精的復合品牌。哈爾濱量具刃具集團有限責任公司通過并購獲得了凱獅商標在世界范圍內的獨家使用權。在收購凱獅(KELCH)前,哈量的量具產品一直由國外銷售商以貼牌的方式在歐美銷售。收購后,哈量“LINKS”商標在歐洲、東南亞等21個國家進行了國際商標注冊,這使得哈量出口的量具產品大大增值。 哈量的兩個品牌“LINKS”和“KELCH”針對不同的產品,在不同的區域各有優勢,這兩個品牌互不混淆,各自發展。
(四)把握好收購時機
我國機床制造企業在海外并購過程中,一定要注重把握并購時機。世界機床工業的發展,與各國的經濟狀態、固定資產投資多寡息息相關。經濟景氣、固定資產投資多,則對機床需求數量增多,且對技術水準要求高,機床工業發展就快。反之,發展就慢。在國際機床工業近年出現蕭條,北美、西歐、日本機床制造成本居高不下,機床制造商經營不景氣和破產倒閉的時機,我國機床制造企業就選擇此時出手,進行并購。如大連機床集團與英格索爾公司一直在進行合資談判,但是談了七八年未果,而在2002年,英格索爾公司由于自身的原因要出讓,大連機床集團抓住了這個機會,全資并購了這家公司的生產系統公司,結果付出的代價比他們原先擬定的合資股份還要低。
(五)收購后采用本土化戰略
我國機床制造企業在并購完成后,在經營管理方面主要采取本土化策略。我國機床制造業的十大的并購過程中這些企業都無一例外的在并購初期采取了人力資源的本土化,保留了其核心技術和關鍵管理人員。此外,企業的生產經營管理方式也基本上采用本土化的模式。在原料采購方面由于成本問題,也大多在當地采購。采取了“股份收購+增資擴股”的并購重組模式,既實現了控股經營目的,又在股權結構上沒有過分的懸殊,不但調動了出售方對新公司的熱情,又最大限度地降低了投資風險,同時使得公司的本地化管理一步到位。在供、產、銷等各個環境都保留被并購企業的原有渠道。同時秦川已先后派去幾批技術、管理人員,學習美國公司的管理和技術。沈陽機床并購希斯公司后立足于在阿瑟斯雷本發展企業,而不是把企業搬回我國,并依靠德國希斯有限公司的管理層和員工做好企業,并購后沈陽機床保留了原公司135名員工。
二、我國機床制造業海外并購后可能面臨的困難
(一)非經濟因素影響的困難
憑借生產成本特別是人力資源成本優勢,中國企業在歐洲并購主要集中于機械、零部件制造、服裝等少數幾個行業。由于政治、文化、民族情感等非經濟因素的影響,中國偏向于制造業的收購較易引起摩擦,如2007年以來,國內機床行業與歐盟一些國家的合作項目開始頻繁受到調查,與德國柏林工業大學、德國IPK研究所合作開展的基礎共性、關鍵技術研究,也受到許多阻力。并且國外開始對中國的機床加重行業壁壘和技術封鎖,海外并購將來會越來越困難。
(二)并購后技術轉移的困難
海外并購加速了我國機床制造業的國際化進程,然而并購的成功僅僅是初戰告捷,從買技術到買公司是我國機床行業做出的嘗試。知識的轉移是一個動態的過程,只有不斷的學習才能達到目標,可堡機床廠的中方經理就認為,北京第一機床廠的負責人表示,收購科堡機床不僅僅為了獲得利潤,還要學習和掌握技術,聯合開發新產品,否則,就僅僅是買了個工廠,技術還在外方企業的手中。對于我國機床制造企業而言,核心技術不會通過并購而自動獲得,因為按照某些西方國家的相關法律和規定,有些機床制造的核心技術是禁止向中國輸出的,這一點不會因為企業所有權的改變而改變。此外,即使不是受法律限制的先進技術,收購后仍然掌握在外國技術人員手中,要消化和應用這些技術也需要一個磨合與轉化的過程。
(三)中方企業銷售渠道的構建和品牌提升的困難
為保持高端市場和顧客群的相對穩定,我國機床制造企業在并購國外企業后,大都采取了雙品牌戰略,主打對方的強勢品牌。如科堡公司是百年老廠,擁有遍布世界的客戶群。北京第一機床廠對科堡公司收購后:首先,迅速與原母公司Herkules的銷售體系分割,在全球重要市場如美國、俄羅斯、巴西等成立獨立的銷售公司;其次,為避免品牌混淆,科堡公司在中國市場不租用北京第一機床廠的辦公場地,而是使用獨立的銷售渠道。杭州機床雖然出資收購了abaz&b公司60%的股權,同時abaz&b仍使用自己的名稱進行銷售。然而,這些做法只是提高了被收購的海外企業的中國市場份額,從長遠來看,對中方企業的國外銷售渠道構建和自主品牌的提升并沒有實質性的幫助,因為渠道和品牌的建設并非并購就能解決,而是一個長期的過程。
(四)后續資金投入的困難
我國企業在并購中不應該只看到低廉的收購價格,更應該關注被并購企業的核心價值和并購后的整合和成本問題。由于中國機床企業收購的基本上都是一些經營困難的公司,收購本身所花的錢并不多,但要使這些公司正常運轉則需要投入數倍于收購價格的資金。如明精機床公司收購沃倫貝格只用了幾十萬歐元,但使其正常經營,明精公司提供的信用擔保資金達到150萬歐元;為了啟動公司的業務,明精公司還要注入更多的資金。而且隨著業務量的增長,需要的資金越來越多。如果沒有強大的后續資金支持,并購后的公司將陷入困境。
三、我國機床制造業海外并購需要做好的幾項工作
第一,做好與東道國的溝通工作。為了使我國機床制造業海外收購成功性更大,我們必須意識到與東道國政府與民眾溝通的重要性。為此,我國企業可以通過聘請不同類型的顧問,如公關顧問和政府關系顧問同東道國進行溝通,以消除東道國政府和公民對我國企業并購的恐慌與敵意。此外,我國機床制造業的并購企業也可以考慮少數股權并購而非全面并購,可以通過設立合資企業或建立聯盟來完成交易,這樣可以避免引起公眾和監管者的不安。以此來減少輿論和政治方面的壓力,也能讓被收購方有心理緩沖期。
第二,完善有關海外并購的政策法規。我國的宏觀經濟管理體制對我國企業海外并購行為還存在一定程度的制約。如,現行對外投資項目審批制度仍較為呆板,決策審批遲緩,使企業容易失去跨國并購的良機。行政多頭管理嚴重影響企業并購的效率,政府缺乏對企業的服務、組織和引導。因此,應通過相應的海外并購政策的完善,加強對國際并購的宏觀指導。此外,在政府主管部門的指導下,進一步發揮機床制造業行業協會的信息和咨詢作用,提供國際產業發展動態和并購的技術性援助,把海外并購與國內機床制造業發展規劃結合起來。
第三,加快培育并購專業人才。通曉并購知識的專業人才匱乏是影響我國企業海外并購的主要障礙之一。海外并購的專業人才應該通曉國際貿易、國際金融、國際企業管理和國際商法等知識,熟知海外并購業務,并能按照國際慣例管理海外并購企業;同時,還必須能夠熟練地運用外語處理相關業務和糾紛,熟悉當地文化習俗和社會環境。我國機床制造企業在實施并購中雖然聘請了一些法律、會計、稅務等方面的專家,這樣可以使并購更順利的進行,但并購后的管理與控制問題卻無法讓中介機構來替代。因此,我國機床制造企業在考慮海外并購時,一定要注意培養跨國并購與經營管理的人才。
第四,加強自主研發的能力。并購可以獲得對方的專利,但是,考慮到并購后技術的轉移和技術實踐的困難,我國機床制造業還必須注重自我研發,提高自主品牌的技術水平,以此來提供我國企業的技術吸收能力和創新能力,從而能夠在國際的制造業舞臺上發揮更重要的影響。
第五,注重金融機構的支持。金融與資本的運作與企業并購密不可分。有相應的金融支持才能夠使機床制造業的海外并購實現長期的目標。多樣化的融資安排和充足的資金支持、高效的資本運作和系統的財務咨詢,都成為企業成功并購的重要支撐。高效的金融服務可大大降低我國機床制造企業海外并購的成本,提高企業并購的效率。
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關鍵詞:裝備制造企業;轉變發展方式;自主創新
中圖分類號:F276.1 文獻標識碼:A 文章編號:1005—2674(2013)11—084—04
一、國有裝備制造企業發展現狀
裝備制造業涉及行業范圍廣泛,包括金屬制品業、通用設備制造業、專用設備制造業、交通運輸設備制造業、電氣機械及器材制造業、通信設備、計算機及其他電子設備制造業和儀器儀表及文化、辦公用機械制造業等7大類。裝備制造業七大行業國有及國有控股企業發展迅速,但傳統發展方式嚴重阻礙著企業由低端向高端的發展。
1.大而不強的發展方式不可持續
根據《中國統計年鑒》2006—2011年的統計數字分析,裝備制造業的國有比重低于30%,企業數量僅占4.2%,資產總額占28.6%,國有裝備制造企業平均資產規模和營業規模分別為13.22萬億元和11.38萬億元,分別是行業總體水平的6.8倍和4.5倍,具有顯著的規模優勢。但從資產貢獻率來看,大而不強的現狀明顯。這說明我國裝備制造企業的迅猛發展,支柱地位已日益凸顯。從2009年各國統計數據來看,我國裝備制造企業規模總量達2.2萬億美元,超過美日兩國(分別為1.5萬億美元和1.23萬億美元),已位列世界第一,躋身世界裝備制造業大國行列。然而,我國裝備制造企業仍呈現粗放式發展,片面追求發展規模和速度,尚未走出傳統工業化大量消耗資源的老路,處于全球制造產業鏈的中低端加工環節,產品附加值低,缺乏具有國際競爭力的大公司、大企業,整體競爭力不強。以國有汽車企業為例,2012年入圍世界500強的國有汽車企業有上海汽車集團股份有限公司、中國第一汽車集團公司、東風汽車集團、北京汽車集團、廣州汽車工業集團等,但這五家企業的營業收入(利潤、資產)總和還不如豐田汽車公司一家。從整體上來看,我國還不是裝備制造業強國,遠遠不能滿足我國工業化進程的需要。只有轉變發展方式,才能改變企業大而不強的現狀。
2.核心技術面臨“空殼化”危機
從總體發展趨勢來看,我國裝備制造企業技術水平與國外先進技術水平仍然相距甚遠,核心技術和重大設備對外依賴度很高。目前,我國裝備制造企業還不能生產大型民用飛機和深水海洋石油裝備,我國90%的高檔數控機床、95%的高檔數控系統、機器人依賴進口,工廠自動控制系統、科學儀器和精密測量儀器對外依存度高達70%。在重大技術裝備引進過程中,重整機引進,輕關鍵零部件和原材料的引進消化吸收,導致重大裝備基礎零部件配套能力發展滯后,主機面臨“空殼化”危機,比如航空工業所需的發動機、機載設備、原材料和配套件的配套能力差,為高檔數控機床配套的高檔功能部件70%依賴進口,大型工程機械所需30MPA以上液壓件全部進口,致使國有裝備制造企業關鍵核心技術受制于人,對外依存度難以降低。
3.淘汰落后產品及制造技術迫在眉睫
現階段,裝備制造企業部分設備產品使用中會消耗大量能源,并排放大量污染物,比如工業鍋爐和電力設備。工業鍋爐是重要的熱能動力設備,但在使用過程中對環境造成的污染日趨嚴重。截至2009年底,中國在用工業鍋爐58.48萬臺,工業鍋爐以燃煤為主,年燃煤量約6.5億噸左右。多數燃煤工業鍋爐污染物排放控制技術水平低,基本沒有配套脫硫裝置,煙塵、二氧化硫排放超標,必須研發生產新型高效節能環保工業鍋爐替代傳統工業鍋爐,滿足節能減排的要求。2011年,火電裝機容量及發電量為76834萬千瓦、39003億千瓦時,分別占總裝機容量和總發電量的72.3%和82.4%,6000千瓦及以上火電廠設備容量76302萬千瓦、發電量38893億千瓦時,其中燃煤機組容量69634萬千瓦,發電量36289億千瓦時,分別占91.3%和93%,6000千瓦及以上電廠發電消耗標煤量為114400萬噸,占能源消費總量的32.9%。數據表明,目前中國電力結構以燃煤發電為主,能源消耗量巨大,燃煤還會釋放大量二氧化碳、二氧化硫等有害氣體,對環境造成嚴重危害。因此,提供能耗低、污染少的技術裝備迫在眉睫。
二、國有裝備制造企業轉變發展方式的難點
近年來,國有裝備制造企業在應對國內外環境變化和轉變發展方式上作出了許多努力,但仍困難重重,主要面臨如下一些亟待解決的難點問題。
1.缺乏轉變發展方式觀念的自覺性
國有裝備制造企業多為“一五”和“三線”建設時期發展起來的老國企,比如哈電集團、一汽集團、西電集團、中國一重等,受計劃經濟體制的影響很深,思想觀念難以解放,體制機制創新相對滯后。國有裝備制造企業對粗放型發展方式存在著路徑依賴,現有體制機制又難以推動企業擺脫原有路徑轉入新的發展軌道。因此,對轉變發展方式的重要性、緊迫性和感知性不強;路徑替代的成本高、阻力大、風險高、見效慢,企業仍然把追求短期經濟效益放在首位,轉變發展方式缺乏內在持久的推動力量,難以取得實質性進展。
2.缺乏自主創新的積極性
重大技術裝備具有關聯面廣、成套性強、需求量大和技術含量高等特點,是一個國家和地區工業化水平與經濟科技總體實力的標志。重大技術裝備的使用部門,熱衷于從國外進口,選擇自主化產品的積極性和主動性不夠。改革開放以來,國家花費大量資金用于購置國外先進技術與裝備,出現了盲目引進與重復引進、重引進輕消化、重生產輕研發的現象。進口產品價格相對較高,不僅造成資金浪費,還會陷入“引進一落后一再引進—再落后”的怪圈,將難以突破發達國家及其跨國公司的技術壟斷。以核電裝備制造為例,面臨著全面國產化的強烈訴求,目前二代改進型壓水堆核電站設備國產化能力達80%以上,核電控制系統、鋯管、蒸發器U型管、應急電源、核級閥門等一大批核電關鍵設備實現了國產化,但三代核電設備制造國產化距離完全滿足安全標準還有一段距離,而且國外裝備制造商放緩合作、技術轉讓步伐,產品停留在多品種小批量生產的模式上,導致核電裝備制造企業發展后勁乏力。
影響重大技術裝備國產化的阻力是“首臺(套)”問題。由于自主創新的首臺(套)重大技術裝備缺乏嚴格的質量保證,風險規避機制不健全,往往因運行業績空白被拒之市場外,有些重大技術裝備即便已經具備了生產能力和技術水平,但使用部門仍人為設置障礙拒絕采用,提高了國產裝備進入市場的門檻,不僅使用部門要花費更多資金購買國外技術與裝備,裝備制造企業也得不到培育自主創新能力的機會,無法追趕國際先進水平。“首臺(套)”問題難以解決,市場打不開,裝備制造企業就要承擔很大風險,這嚴重影響了自主創新的積極性。
3.缺乏高端人才供給的持續性
創新歸根到底是激發人的創造性,人才是自主創新的根本。國有裝備制造企業多處于東北、西南和西北的老工業基地,由于體制、觀念、地理環境和經濟實力等諸多原因,人才流失現象比較嚴重,吸引人才能力相對較弱。隨著產業升級改造和技術創新的加快,國有裝備制造企業面臨著高端人才匱乏的困境,能突破重大關鍵技術、攻克重大技術難題的高端科技創新領軍人才和團隊偏少,人才結構性短缺明顯。高端經營管理人才、科技創新領軍人才和高級技能人才供應嚴重不足,無法滿足引領國有裝備制造企業轉型升級的需要。
數據顯示,2011年我國裝備制造業R&D人員共1456964人,只占從業人員的4.57%,而歐美裝備制造大公司R&D人員比例一般在10%左右;我國設有R&D機構的企業為13131家,占企業總數的12.3%。
4.缺乏研發經費投入的主動性
一些傳統制造企業,由于過度依賴資源能源消耗,對研發投入缺乏主動性。研發投入不足是制約自主創新能力提高的重要瓶頸。表1顯示,2011年,裝備制造業企業R&D經費投入總額為3536.3億元,占主營業務收入的1.3%。從各個產業部門來看,金屬制品業R&D經費投入強度最低,僅為0。5%,儀器儀表及文化、辦公用機械制造業最高,達到1.7%,這與國際上普遍認同的高新技術企業R&D經費投入強度應在5%左右的標準存在較大差距。現以幾家中央裝備制造企業為例進行說明。2012年,中國第一汽車集團公司研發投入為61.3億元,占銷售收入的1.61%;東風汽車公司研究與試驗發展經費支出48.32億元,科技活動經費支出總額為81.66億元,研發投入占銷售收入的2.77%,處于行業先進水平。2011年,中國通用技術(集團)控股有限責任公司研發支出5.0億元,占銷售收入的0.39%;中國北車股份有限公司科技投入43.2億元,占營業收入的4.83%。由此可見,這幾家企業的研發支出都低于國際的平均水平5%。
三、國有裝備制造企業轉變發展方式的對策
1.轉變思想觀念是前提
國有裝備制造企業必須轉變發展觀念、變革思維方式,摒棄單純追求規模擴張的發展觀念,并貫徹落實到實踐工作中去。由于對傳統發展方式具有很強的路徑依賴性,轉變發展觀念的自覺性比較低,難度比較大,需要通過制度安排來引導。建立非強制性制度安排,在財政、稅收、金融等多個方面形成有利于打破傳統發展方式的政策體系,誘使國有裝備制造業轉變發展方式。
2.提升自主創新能力是關鍵
進一步提高R&D經費投入強度。目前,國有裝備制造企業R&D經費投入強度普遍偏低,要鼓勵和引導企業加大研發投入,使其真正成為研發投入的主體,尤其要加大高端主機和成套設備所需的關鍵零部件、核心元器件及配套設備的基礎理論、設計工藝、生產技術、產品可靠性研究等領域的研發投入,突破基礎技術的制約。產學研合作是國際公認的培養創新人才的重要模式,通過企業、高等學校與科研院所之間的互動交流,聯手培養具有企業家精神的高端經營管理人才和符合市場需求的科技創新領軍人才,有效緩解國有裝備制造業人才結構性短缺的難題。重大工程項目是提升國有裝備制造業自主創新能力的重要依托。國有裝備制造業要積極參與重大工程項目招投標活動,尋求與世界一流裝備制造企業的合作機會,利用全球創新資源逐步實現自主創新的重點跨越。
3.推進信息化建設是支撐
推進信息化建設是國有裝備制造企業轉型升級的重要支撐。第一,國有裝備制造企業要立足現實,合理制定企業數字化的階段性目標,努力構建數字化企業。應完善企業內部聯網設施,盡快向辦公自動化、無紙化轉變。第二,國有裝備制造企業要在產品研發、生產制造中融入現代信息技術,積極發展以數字化、柔性化以及系統集成技術為核心的智能裝備,提高產品的技術含量和附加值,形成核心競爭力。第三,國有裝備制造企業要依托優勢產業,打造以具有產品競爭優勢或核心技術優勢的大型國有企業為核心的精益供應鏈系統,提升企業運營效率。
一、必須擁有現代化的管理理念
管理思想的現代化是實施設備管理現代化的靈魂和主導,要實現這個目標既要用現代化的科學管理理論和思想去指導和實踐,還要正確處理好設備管理與生產經營的關系,才能有效的延長設備使用壽命,保持和提高設備的固有性能。因此從設備的設計(購置)、制造、安裝到使用維護、修理改造等各方面都要對設備實行綜合性的管理,即建立設備的生命履歷表,這是一個新興的管理理念,目的是把階段性管理擴展到全過程管理,由單一的設備管理行為變成一個全方位的設備運行維護,有效的避免“蝴蝶效應”。
二、推行綠色管理,做到各項計劃、措施確實可行
綠色管理主要是改變傳統觀念,加快立法,對清潔生產模式和有關節能、環保進行宣傳,使人們在思想上認識到實施綠色管理的重要性,這在設備的整個管理過程中至關重要,堅持這一理念,可以有效的杜絕設備管理中高能耗、大浪費。讓各項計劃措施都能做到井井有條,可以有效的節省時間、節約能源。具體措施如下。1.基礎設施建設的立項實施公司每年對市場需求、產品方向、生產能力等進行綜合評定,結合設備完好及精度普查,確定和解決基礎設施生產能力的瓶頸、缺口和不足,從而確定基礎設施建設投資的規模、投資方向。確定基礎設施建設項目時,主要評估以下因素:是否符合公司戰略發展、產品開發、工藝調整方向,是否有助于可持續發展;公司是否具備相應的資金能力;是否可解決公司生產的瓶頸工序和薄弱環節,促進產能平衡;提高投資的性價比水平。對于重大項目,立項階段:以戰略和生產需求為指導,對項目進行市場、技術、經濟、環保和安全等方面的可行性論證,驗證與戰略發展的符合性。選型階段:對國內、國際已經成熟的設備和工藝方法進行調研,形成幾種方案進行篩選決策。實施階段:注重推廣新技術、新材料、新工藝及新設備的使用維護和保養,提升基礎設施的技術水平。2.加強基礎管理、落實各項規章制度公司設備管理基礎工作較為扎實,積淀了較為豐富的設備管理經驗,各項設備管理制度包括了設備工作的方方面面。根據生產發展的現狀,又制定了核電設備管理制度、軍工設備管理制度以及數控生產設備操作管理制度等相關制度和辦法,以適應公司發展需要。(1)所有設備操作必須實行定人定機憑證操作,職工通過嚴格的理論和實際考核達到規定要求,取得相應的設備操作證才能操作設備;特殊工種必須有相關部門頒發的特種設備操作證和公司的設備操作證才能操作特種設備。(2)對公司主要生產設備進行完好普查,要求對公司重點、精、大、稀設備進行精度檢查和功能性檢查,通過檢查有的放失,能修或整改的立即修理、整改,需要計劃修理的分門別類,制定下年度設備項修、大修、改造計劃,真正掌握設備的技術狀況,保證了生產需要。(3)堅持做好設備的日常保養工作。正確的設備維護保養能夠保持設備的原有性能,延長設備的周期壽命,事半功倍。月末全公司停產半天對設備進行月保養,并堅持每月抽查考核設備月保工作,保養好的設備對設備操作者給予獎勵,對不合格的設備操作者或單位進行處罰。通過嚴格執行設備的日常保養制度,設備故障率明顯降低。3.基礎設施設備的修理、改造、更新公司制定了固定資產投資管理規定和管理程序,每年根據公司總體技改規劃以及基礎設施設備的普查結果,分門別類制定出設備的年度大修、項修、定期檢修計劃及設備改造計劃,并加以考核實施,確保其完好率和技術水平。保證設備的正常運轉。4.重視環境治理和健康安全的設施保證公司始終堅持建設項目“三同時”制度,通過建設項目環境影響評價和安全預評價,預測因基礎設施而帶來的環境污染和職業健康安全因素,并依據GB/T24001—2004和GB/T28001—2001標準建立了環境和職業健康安全管理體系,進行規范管理。在基礎設施運行中,公司定期組織進行環境監測和安全檢查,識別出需要改進的環節和更新的設備、設施,及時處置因基礎設施引起的環境和職業健康安全問題。5.積極貫徹落實綠色循環經濟、資源再生制造的相關政策根據“生產急需、優格優惠、適合改造”的原則,公司先后購置了φ10m滾齒機、φ12m立車、φ12m梳齒機、φ6×18m重型臥車等30多臺國內外超大型二手設備加以修理改造,不僅恢復了設備性能,而且提高了技術水平,實現了綠色環保,費用低、見效快、用途廣的目的。并與德國等世界工業強國合作生產18500t油壓機、750N/m操作機、φ16m數控滾齒機、φ3.5m重型數控臥車等世界一流設備。6.堅持做好專家上崗服務,保證重點設備正常運行隨著設備數量增多、規格增大、科技含量增高,以及修理人員減少,設備修理面臨的技術難題日益突出,為此將公司各行各業的相關專家和各使用單位的修理高手聘為專家,對修理技術問題實行專家上崗服務,幫助修理人員診斷、分析技術問題,提出技術方案,及時消除設備故障。7.做好計算機網絡信息化管理公司推廣應用現代化的設備管理方法和技術,將信息化融入設備管理全過程。已經成功與科研院校合作開發完成了設備管理軟件,建立了中信重工設備管理信息系統,該系統包括設備資產管理、設備計劃管理、重點設備管理、設備狀態和設備管理等。全公司設備已基本實現資源共享,公司設備部門之間通過中信網絡資料相互傳輸,有效節省人力、物力,降低設備故障停機臺時。隨著公司信息化工程的進一步開展,按總公司ERP進程要求和ERP對接,設備計算機管理正逐步完善,各項基礎數據和功能趨于動態管理水平。8.組織設備操作人員進行規范、安全的系統培訓公司現有5t以上起重設備超過300多臺,最大規格的為550t橋吊,隨著公司大型新型起重設備不斷增加,組織了50t以上大型起重設備操作人員近500人進行理論培訓、安全操作知識學習班。根據設備類型、制造廠商、特點,先后請北一機、齊一機、齊二機有針對性的對操作者、修理工、管理人員近600人次進行數控設備操作、維護、修理等方面培訓,深入淺出、有的放矢。并在理論培訓基礎上組成考核小組對每臺數控機床操作人員現場考核、打分,綜合理論和實際考核成績合格者頒發數控設備操作證,使員工的理論知識和業務技能有了質的提高。
三、優化設備管理流程的設計
1.設備前期管理公司明確技術規劃部和技改裝備部負責設備的前期管理。由技術規劃部牽頭,成立選型小組對預選機型進行論證,通過綜合評審選擇機型,然后由技改裝備部、計劃部、財務部、工藝部門、設備工具公司、招標監督部門和使用單位組成招標小組進行談判招標,確定設備供應單位后,由設備使用單位負責與設備供應單位簽訂設備供應技術協議,對設備設計、制造進行全過程跟蹤,驗收合格后交付使用。設備工具公司負責設備使用和維護管理,各使用單位負責具體的設備維護保養。遵循公司設備維護保養工程理念,設計設備管理模型見圖1。2.設備使用維護通過堅持“日小保、周中保、月大保”開展設備使用維護管理,實施情況見圖2。3.過程評價與改進每年對設備進行技術精度狀況、使用情況普查,堅持設備的日常維護保養,從而控制設備管理支持過程的運行情況,確立設備管理的關鍵績效指標和測量方法。根據設備管理過程關鍵績效指標測量結果來確定滿足生產能力的實際情況。通過設備管理人員交叉設備檢查,召開設備管理例會、設備管理座談會、專題論證會議等,評價設備管理過程的有效性和效率。另外,各單位又針對自身的實際情況,以及公司生產經營發展前景,綜合考慮,獲得設備管理的改進信息,制定提升改進計劃并組織實施,保證了設備能力的提升。每一項設備的技術改造均成立專題小組,論證方案,保證既能滿足技術指標不下降,又使成本最低。對影響成本的主要因素方案、備件、維修等進行了識別,采取措施來實現成本最低化,如推行設備專家上崗診斷、設備的技術革新、績效管理等降低設備管理的維修費用;與高等院校合作開發應用設備、備件專用管理信息化軟件,降低備件、維修等設備管理費用;采用國際領先的新技術,提高設備管理效率。
四、結語
關鍵詞:工業2025;廣西傳統優勢工業;產業生命周期;博弈論
中圖分類號:F2文獻標識碼:Adoi:10.19311/ki.16723198.2016.24.005
1廣西傳統優勢工業的生命周期判斷
廣西傳統優勢工業面臨著轉型升級的壓力,且正處于重要的歷史機遇時期,推進工業領域創新驅動發展戰略的實施,借助工業技術和信息技術的結合,是廣西積極主動對接“中國制造2025”國家戰略,實現廣西傳統優勢工業“鳳凰涅”、跨越式發展的必由之路。
根據產業生命周期理論與統計學知識,本文選取compertz曲線作為實證模型。
yt=kabt(k>0)
其中,yt為第t期指標值,t表示時間變量;k、a、b為曲線的參數。兩邊取對數得:
lnyt=lnk+btlna
K為增長上限,當其固定時,產業生命周期的各個階段與模型參數的關系如表1所示。表1模型參數與生命周期所處階段的關系
參數的取值范圍所處的生命周期階段b>1,lna>0進入期成長前期0
由于數據的可獲得性,十三個傳統優勢工業中,食品工業、汽車制造、鐵路、船舶、航空航天和其他運輸設備制造業數據不全,因此去除這三個產業,考察其余十個傳統優勢工業所處的生命周期階段。本文數據來源于《廣西傳統年鑒》1999-2013年的工業總產值數據。
根據統計學知識的推導得出龔伯茲曲線的具體參數:
+進入期成長前期結果顯示,在這十個傳統優勢工業中,除了電力、熱力的生產和供應業、有色金屬冶煉及壓延加工業所處的生命周期階段為成長后期、成熟前期外,其余均處于進入期、成長前期。由于所使用的衡量指標為工業總產值,屬于產業規模的視角,這說明很多傳統優勢工業還處于進入期(成長前期),市場需求增長緩慢,生產能力還較差,投入規模增長緩慢。從產業技術上看,處于進入期(成長前期)的產業,其技術水平和產品差異化程度都還較低;從產業組織來看,進入期的產業,市場集中度較低、壟斷程度較低、內部管理水平落后。廣西省的傳統優勢工業的實際與進入期(成長前期)的特征也相符合,因此,從產業生命周期的判別來看,區內的傳統優勢工業還處于進入期(成長前期)的階段,亟須進行轉型升級,實現跨越式增長。
2“工業2025”與傳統優勢工業轉型的耦合機理與互動關系研究
2.1“中國制造2025”的提出
金融危機爆發之后,各國紛紛體會到實體經濟的重要性,開始重新重視制造業的發展。“再工業化戰略”是美歐等國應對新一輪科技和產業革命的重要戰略,意圖在制造業競爭中重新獲得主導地位;“工業40”是德國的發展戰略,該戰略強調新一代信息技術、云計算、大數據、工業互聯網等的融合。發達國家提出的戰略布局,對中國制造業產生了嚴峻的挑戰,除此之外,我國制造業還面臨著新興國家的追趕。為了應對發達國家和新興國家“前堵后趕”的雙重壓迫,并且爭奪新一輪競爭的戰略制高點,我國不失時機地提出了“中國制造2025”這一十年規劃。
在我國,制造業的粗放式經營不可持續且附加值低,費力不討好,制造業亟須轉型升級,“工業2025”便是目標和方向,即借助信息技術和工業互聯網實現制造業的再發展和蛙跳式超越,進而躋身成為工業強國之列。與美國的工業互聯網和德國的工業4.0相比,“中國制造2025”更加強調以自動化、智能化的制造業改造升級為切入點,同時順應“互聯網+”的發展趨勢,最終完成信息化與工業化的深度融合。
2.2“工業2025”與傳統優勢工業升級的互動關系
(1)“工業2025”目標的實現離不開傳統優勢工業的轉型升級,同樣傳統優勢工業的轉型升級的實現也離不開“工業2025”的實施。“工業2025”的戰略目標是實現我國由制造大國向制造強國的轉變,而這一目標的實現需要各個省份逐一落實,大力發展各省的制造業,傳統優勢工業是區域經濟的主力軍,傳統優勢工業成功實現轉型升級必將為“工業2025”目標的實現增添強大的助力。傳統優勢工業存在著自主創新能力不強、污染嚴重、資源利用效率比較低和產業結構不合理等一系列問題,要實現轉型升級需要借助政府的力量破除障礙,而“工業2025”的實施正是傳統優勢工業轉型升級的大好時機。
(2)“工業2025”為傳統優勢工業的轉型升級指明了方向,人口紅利的逐漸喪失加上粗放式的經營方式已難以為繼,并且傳統工業中普通存在著嚴重的同質化競爭問題,使得傳統優勢企業的利潤空間越來越薄,許多傳統優勢工業的競爭優勢不再,漸漸被市場淘汰。而“工業2025”提出智能制造,采用將新一代信息技術與工業技術融合等一系列舉措,破除傳統路徑依賴,以“互聯網”思維大力推進各項創新,可以重塑傳統優勢工業的競爭力,賦予其新的生命力,實現可持續發展。
(3)兩者互為支撐。“工業2025”的對象是制造業,而傳統優勢工業是制造業中的重要一環,其發展至今已具有一定的規模,基礎設施較為完善,優先在傳統優勢工業中進行“工業2025”改革,具有較強的可行性,能夠為制造業的改革提供支撐作用。同時,“工業2025”的實施需要完善一系列的制度保護支持措施,也需要建立一系列的系統工程,這些制度、措施和工程為傳統優勢工業的轉型升級提供了環境支撐。
3“工業2025”下傳統優勢工業的博弈模型分析
為了分析方便,本文假設傳統優勢工業是否進行創新活動可以看作是地方政府與傳統優勢工業之間博弈的結果。在些博弈環境中,地方政府可以選擇的策略有“采取”或“不采取”法律法規或各種政策來影響傳統優勢工業創新,而傳統優勢工業可以的策略也只有兩個,“創新”或“不創新”。由于信息不對稱和博弈雙方的有限理性,地方政府和傳統優勢業在做出各自的決策時,很難確認它們的選擇是否可以使自身的利益最大化。因此,可以構建如下博弈的策略組合:
傳統優勢工業
地方政府采取不采取創新不創新(采取,創新)(采取,不創新)(不采取,創新)(不采取,不創新)我們對不同策略下的地方政府和傳統企業的成本、收益作如下假設:
(1)傳統優勢工業主動“創新”需要投入研發費用,假設研發費用為CI,這部分費用包括與科研院所和各高校合作的費用,以及企業內部研發所花費的費用;
(2)傳統優勢工業“創新”會獲得收益RI,這部分收益包括新產品開發帶來的單位產品利潤的增加,生產成本的降低以及政策扶持所帶來的收益等;
(3)地方政府“采取”法律法規或各種政策措施來促進傳統優勢工業創新,需要付出監察成本CG,包括判斷和鑒定傳統企業是否“創新”的信息成本以及在此過程中所消耗的人力、物力、財力等;
(4)地方政府會對傳統優勢工業主動“創新”給予一定的財稅支持或政策優惠,這部分費用記為SG;
(5)地方政府對傳統優勢工業“不創新”所處的罰金PG,包括對傳統優勢工業侵犯知識產權的罰金以及對高污染、高能耗傳統工業的罰金;
(6)傳統優勢工業“不創新”,地方政府要承擔傳統工業之間由于惡性競爭、產業結構粗放等原因導致區域經濟陷入“悲情增長”的風險,并要為傳統工業高消耗造成的環境污染買單。我們將傳統工業“不創新”,地方政府為其支付的成本稱為社會成本,記為UG。
表3成本和收益
符號定義CI傳統優勢工業“創新”所付出的成本RI傳統優勢工業“創新”所付出的收益SG地方政府對“創新”的傳統優勢工業實行的補貼或政策優惠PG地方政府對“不創新”的傳統優勢工業處以的罰金CG地方政府“采取”措施所付出的監察成本UG地方政府因傳統優勢工業“不創新”所要承擔的社會成本傳統優勢工業地方政府采取不采取創新不創新-CG-SG,-CI+RI+SG-UG-CG+PG,-PG0,-CI+RI-UG,0分析此收益矩陣,因為各符號都為正,我們假設政府的監察成本CG一般大于政府收獲的對“不創新”傳統工業的罰金PG,由于罰金只針對部分傳統工業,而政府的監察范圍包括所有的企業,因此作這個假設是合理的。所以納什均衡的結果取決于創新成本和創新收益的大小,當創新成本大于創新收益,納什均衡結果為(不采取,不創新);當創新成本小于創新收益時,納什均衡結果為(不采取,創新)。在理想的市場機制下,工業企業自發地選擇是否進行創新活動,帕累托均衡為(不采取,創新),但在現實經濟中,創新存在很大的不確定性,創新有著很大的風險,納什均衡搖擺不定,因此使得很多工業企業選擇不創新,最終納什均衡為(不采取,不創新)。通過上述分析,由于諸多因素的限制,傳統工業企業通常選擇不創新,在“工業2025”下,如果能使傳統工業企業的創新收益大于創新成本的話,那么,傳統工業企業的“創新”策略將是一占優策略,即無論政府是否采取政策手段或法律法規干預企業的創新活動,傳統工業企業都選擇進行創新活動。
4“工業2025”下廣西傳統優勢工業轉型升級的實現途徑研究
在“工業2025”下,廣西應積極主動對接“中國制造2025”國家戰略,根據不同類型的產業特征及面臨的問題,借助工業技術和信息技術的結合,實現廣西傳統優勢工業“鳳凰涅”、跨越式發展。結合廣西傳統優勢工業轉型升級的重點,加強信息技術與傳統優勢工業工業技術的滲透融合,突出抓好信息化與工業化的兩化融合。傳統優勢工業是廣西經濟的主力軍,曾經支撐起廣西過去30多年的經濟發展。在新一輪的產業革命中,廣西經濟能否搶抓這一發展機遇,實現跨越發展,一大關鍵就在于能否利用好“工業2025”帶來的顛覆性技術革命,推進廣西傳統優勢工業的轉型升級。
(1)加快傳統制造向“智造”發展,攀升制造業價值鏈高端。廣西傳統優勢工業還處在進入期(成長前期)的階段,技術水平和產品差異化程度都還較低,需要向價值鏈高端攀升,提高產品的附加值。針對傳統優勢工業產業鏈的薄弱環節,進行招商引資和招商引智,探索汽車、船舶等領域網絡協同制造新型生產方式。在數控機床、工程機械設備等裝備制造領域,應用推廣感知技術、再制造技術,研制高端數控產品、流程工業成套裝備等智能裝備。
(2)加速發展兩化融合衍生的行業電子、智能機器人產業。拓展行業電子產業,推進工業技術與互聯網的深度融合,優先抓好汽車電子的生產研發,將廣西打造成為汽車電子產業基地,并抓緊推動機床電子、交通電子、醫療電子、娛樂玩具電子等行業電子產業的發展,以有效改造和提升傳統產業。
(3)著力發展數字時尚創意產業,打造“廣西定制”品牌。依托家電、家具等傳統產業優勢,引入客戶個性化定制需求、采用異地網上協同設計、柔性模塊化共線生產等互聯網新技術,通過時尚創意元素的融入,形成新型智能家電、精品服飾等時尚新業態。
(4)推進傳統優勢工業向綠色制造轉變,推廣綠色工藝、研發綠色產品,推動開發綠色建材、高效節能型機械裝備、綠色食品等;發展循環經濟,積極推進機械裝備產品再制造,以智能手機、汽車零部件、機床、電機、工程機械等為重點,積極推進產品再制造,使廢舊產品質量恢復到原有新品水平,促進再制造產業健康發展。
參考文獻
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關鍵詞:應用型本科;實踐課程;開發思路
以應用型辦學定位的本科院校稱為應用型本科,是高層次的技術能力培養的院校,它既不是普通的本科教育,也不是專科層次的高職高專的教育。應用型本科教育的課程體系有別于普通本科的課程體系,尤其是它的實踐教學體系,因此要開發出合理的適用于應用型本科實踐課程體系。
1機械制造及其自動化專業實踐課程現狀
目前,機械制造及其自動化專業實踐課程按照實驗、課程設計、校外實習和畢業設計模塊進行設置,各個實踐環節互相獨立,缺乏系統協調的管理。實驗課過多依賴于理論課,有些課程過于強調理論知識的重要性,實驗項目大都是一些驗證性實驗。課程設計、畢業設計和校外實習等實踐教學活動沒有達到其真正實踐的目的,使實踐課流于形式。
2應用型本科課程體系的開發思路
機械制造及其自動化的專業人才培養目標是主要面向機械制造行業,服務發達地區和沿海地區,培養具備機械產品造型、設計與開發、完成機械制造工藝編制、機床系統調試與改造、機械設備操作與維修等工作任務的能力,主要從事機械產品造型、設計與開發、機械加工工藝編制等工作的高端應用型人才。其課程體系的開發要從專業人才培養目標出發,以就業為導向,通過專業人才需求與預測的專業調研,按照“循崗設課”的原則,構建出應用型本科專業課程體系,突出實踐課的作用,開發出一套適用于應用型本科的實踐教學課程體系。從專業才培養目標出發,構建實踐教學的課程體系,分為四個模塊,實驗模塊,實訓模塊,設計類模塊,一體化教學課程,如圖1所示。(1)實驗模塊。有些課程理論性很強,比如理論力學、材料力學,機械設計基礎、互換性與技術測量、機械設計創新課程。這些課程主要以做實驗為主,根據專業和崗位需求對實驗項目進行綜合分析,打破傳統實驗模式,便于學生全面了解材料的各項性能指標,開設拉、壓、扭等實驗項目,各種變形等實驗。互換性與技術測量主要安排一些公差測量項目實驗,形狀誤差(圓度、直線度),位置誤差(圓柱度、垂直度、平行度、跳動)等公差項目測量,提高學生對零件的測量能力,使學生畢業后,不需要培訓就直接進入企業員工角色。機械設計基礎安排一些動平衡、滑動軸承、螺栓連接、帶傳動、鏈傳動等實驗,熟練掌握各種參數的測量方法和技巧。(2)一體化教學模塊。有些課程實踐性比較強,可采用一體化教學模式,是實踐比例占60%以上。如機械制圖、CAD繪圖、pro-e,CAD/CAM,液壓與氣壓傳動技術,電氣控制與PLC技術等課程。機械制圖、CAD繪圖、pro-e、CAD/CAM等課程以減速器為載體,以減速器的設備的零件講解繪圖的基本知識,常用的國家標準,講解繪制零件圖的基本方法,零件的常用的表達方法。CAD繪圖等繪圖課程也以機器中常見的零件為實例,講解計算機繪圖的基本方法和常用的命令。液壓與氣壓傳動技術以企業常用的液壓回路為項目進行教學設計,劃分小組指定不同人員分別扮演車間技術人員,讓學生搭接動力滑臺液壓系統、汽車啟動機液壓系統,液壓壓力機系統等常用的回路,通過回路的搭接,講解各種元器件作用和用途,通過實例分析各種基本回路的工作原理,是學生輕松地掌握液壓與氣壓傳動的理論知識和使用。電氣控制與PLC課程以項目為載體,以掌握基本知識,強化技能培養為重點,讓學生在做典型項目的同時,能完成基于企業工作過程的任務,是學生能夠體驗到企業文化,并引導和幫助學生完成創新項目的設計開發,最終能夠獨立開發簡單的PLC控制系統。(3)實訓模塊。實訓模塊分為校內實訓和校外實訓。校內實訓為常用加工設備和工具的使用,簡單零件的加工,讓學生學會基本的加工操作,如鉗工實習和車工實訓,通過校內訓練讓學生了解機床的基本操作,維護和保養方法。建立和完善學校、企業雙平臺實踐教學機制,形成學校、企業雙管齊下的實驗教學模式。通過走訪調研相關企業,了解企業對人才的具體需求,結合學生實際,制定、完善、更新實踐教學內容;通過與企業合作共同開發實驗項目等途徑讓學生了解企業需求,有針對性的學習,提高學生的就業能力,實現零距離就業。(4)設計模塊。設計模塊分為課程設計和畢業設計。機械制圖課程設計以齒輪油泵、臺鉗、球閥和千斤頂為模型,分組讓學生拆裝、測繪、繪制零件圖、繪制裝配圖,并按國家標準標注尺寸,畫出一套標準圖紙。機械原理則以牛頭刨床為載體,對其運動進行分析,設計出牛頭刨床的運動機構。機械設計以圓柱直齒輪和圓柱斜齒輪為載體設計計算軸、齒輪、鍵等零件的尺寸,選擇軸承、螺栓和聯軸器等標準件,并按設計尺寸畫出主要零件的零件圖和裝配圖,通過課程設計培養學生設計的思路,為畢業設計奠定基礎。傳統畢業設計由于學生受老師選題和自身知識積累的局限,畢業設計(論文)流于形式,有的同學為了湊字數堆砌大量文字,有的甚至互相抄襲,違背畢業設計的初衷。因此在教學過程中,教師就應把畢業設計的理念和重要性參透給學生,使學生通過專業課的學習就能深刻理解畢業設計的作用,在進行畢業設計時,學生能夠根據自身的興趣和職業能力進行選題。例如機械制造及其自動化類本科畢業設計選題以數字化設計和制造為主,結合教師的科研課題,選擇機電設備改造或機械加工工藝方面的題目,諸如:數控機床的設計或改造;工業機械手、機器人的設計;自動化生產線的設計或改造等,去除虛擬課題,同時與企業建立畢業設計校外實習實訓基地,并鼓勵學生到就業單位進行畢業設計,畢業設計題目與企業生產相結合,設計的內容要與當前科技發展水平相適應,通過畢業設計學生可以了解國內外在該領域發展動態,運用的新技術。
3實踐教學的考核方式
實驗和實訓模塊的考核實行單獨考核,期末考試總成績為平時考核和期末考核,平時考核主要考核學生實驗態度、實際操作技能、數據處理分析、實驗理論、實驗報告撰寫能力和創新能力等。期末通過學生抽簽的方式檢查學生做實驗的能力。期末實驗總成績=平時實驗40%+期末考試60%。一體化教學模塊主要按項目或任務考核,按項目或任務的權重打分,然后綜合評定出平時成績。期末考試選一個綜合的項目應該覆蓋本課程的知識點,終期末考試總成績=平時成績50%+期末考試50%。實訓成績根據平時學生的操作情況和實訓作品的給出實訓成績,實訓成績=實訓平時成績50%+實訓作品50%。設計的考核,課程設計的考核主要考查學生對課程知識點的掌握情況,并根據學生課程設計的作品給出合理的成績,作為課程設計的總成績。畢業設計的考核,主要看學生的選題特點,設計思路,檢索文獻的能力,答辯情況,給定一個畢業設計成績。
4結論
通過對機械制造及其自動化實踐課程的開發,激發了學生的學習興趣,提高了學生的動手能力,能夠能學生更快地適應企業的環境,完成學生到企業員工的角色轉換。
作者:楊海如 陳國治 單位:黃岡師范學院機電工程學院
參考文獻
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