時(shí)間：2023-01-04 18:08:54
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CharacterandApplicationsofMagnetsLiquids
Abstract：Inthispaper，theapplicationsandcharacteristicofmagnetsliquidisalsogiven．
Keywords：magnetsliquids；applications；manufacture；ultrasonicwave
1引言
磁性液體最初是1965年美國(guó)宇航局為了解決太空服頭盔轉(zhuǎn)動(dòng)密封的技術(shù)難題而率先研制成功的。宇航員進(jìn)入太空所穿宇航服的一個(gè)關(guān)鍵部位--頸部，必須用液體磁性材料制作。頸部是宇航帽與宇航服連接之處，既要讓宇航員的頭部能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)，又要密封度高。如果密封不夠，宇航服里的氧氣泄漏，宇航員生命受到威脅。這個(gè)連接部位，若用固體物質(zhì)顯然太硬，而一般液體物質(zhì)密度不夠，惟有液體的納米磁性材料符合要求。
所謂磁性液體（MagneticLiquids），并非是指液態(tài)的磁性材料（物質(zhì)處于液態(tài)的溫度都高于其居里溫度，所以目前還沒(méi)有液態(tài)的磁性材料），而是把用表面活性劑處理過(guò)的納米級(jí)超細(xì)磁性微粒高度分散于基液中形成的一種均勻膠體溶液。該溶液在重力和磁場(chǎng)作用下也不會(huì)出現(xiàn)凝聚和沉淀現(xiàn)象，具有固體的磁性和液體的流動(dòng)性，因此具有許多獨(dú)特的性質(zhì)，在電子、儀表、機(jī)械、化工、環(huán)境、醫(yī)療等行業(yè)領(lǐng)域都具有獨(dú)特而廣泛的應(yīng)用。根據(jù)用途不同，可以選用不同基液的產(chǎn)品。
2磁性液體的分類
磁性液體按材料、超微粒的制作、分散方法等不同，分為以下幾類：
（1）鐵氧體型磁性液體主要以金屬氧化物作為磁性微粒，以水、碳?xì)浠衔?、礦物油、精制油、二酯基液、透平油氟醚油等為基液。
（2）金屬型磁性液體以金屬或合金作為微粒，按基液的不同分為非導(dǎo)體型和導(dǎo)體型。非導(dǎo)體型金屬磁液一般以甲苯或煤油為基液，導(dǎo)體型則以非磁性金屬膜（或合金膜）去覆蓋磁性金屬微粒。
（3）復(fù)合型磁性液體他是以普通磁性液體和非磁性微粒復(fù)合形成的一種新型磁性液體。
3磁性液體的性質(zhì)
由于磁性液體同時(shí)具有磁性和流動(dòng)性，因此具有許多獨(dú)特的磁學(xué)、流體力學(xué)、光學(xué)和聲學(xué)特性。
磁性液體表現(xiàn)為超順磁性，本征矯頑力為0，沒(méi)有剩磁；在外磁場(chǎng)下，磁性液體被磁化，滿足修正的伯努利方程。與常規(guī)伯努利方程相比，添加了一項(xiàng)磁性能，使磁性液體具有其他流體所沒(méi)有的、與磁性相關(guān)聯(lián)的新性質(zhì)：例如磁性液體的表觀密度隨外磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加而增大。
當(dāng)光通過(guò)稀釋的磁性液體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生光的雙折射效應(yīng)與雙向色性現(xiàn)象。當(dāng)磁性液體被磁化時(shí)，使相對(duì)于磁場(chǎng)方向具有光的各向異性，偏振光的電矢量平行于外磁場(chǎng)方向比垂直于外磁場(chǎng)方向吸收更多，具有更高的折射率。磁場(chǎng)有關(guān)，呈各向異性；磁性液體在交變場(chǎng)中具有磁導(dǎo)率頻散、磁粘滯性等現(xiàn)象。
4磁性液體的制作方法
（1）獲得磁性液體的基本條件
①顆粒尺寸應(yīng)小于某一臨界尺寸，該臨界尺寸在10nm以下。
②顆粒在溶劑中應(yīng)達(dá)到一定的表面活性化要求，從而即使在范德瓦爾斯等各種能量的作用下，也不發(fā)生凝聚。
（2）磁性液體的制作工藝
以磁性氧化物超微粒子的制作工藝為例
磁性氧化物化學(xué)穩(wěn)定，容易制成粉末，用途廣泛。磁性液體用氧化物的粒徑絕大多數(shù)應(yīng)分布在10nm以下。一般是以磁鐵礦等鐵氧體氧化物為主體，由金屬鹽類水溶液通過(guò)共沉淀法制成納米級(jí)超微粒。以磁鐵礦（Fe2O3·2Fe3O4）為例，就是在Fe2＋和Fe3＋的濃度比為1∶2的鐵鹽溶液中加入堿溶液，例如NaOH溶液，使其析出Fe2O3·2Fe3O4。在反應(yīng)過(guò)程中，通過(guò)調(diào)整溶液溫度、鐵鹽濃度、堿的中和過(guò)剩量、反應(yīng)時(shí)間等，可以對(duì)顆粒尺寸進(jìn)行控制。
此外，下述方法也可獲得氧化物超微顆粒：
①將固相反應(yīng)得到的鐵氧體在含有表面活性劑的油中進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的球磨。
②使鐵氧體構(gòu)成金屬的醇鹽，并把他溶于乙醇等溶劑中，加水分解獲得。
③利用等離子體、弧光等使金屬蒸發(fā)，在含有適量氧的稀薄氣體中凝聚獲得
5磁性液體的應(yīng)用
（1）磁性液體原被稱為“磁流體”，也有稱為“磁液”的。磁性液體應(yīng)用最廣泛的是磁性密封技術(shù)，尤其在要求真空、防塵、或封氣體等特殊環(huán)境中的動(dòng)態(tài)密封最為適用。在高保真揚(yáng)聲器、電機(jī)阻尼、磁性傳感器等方面磁性液體均具有獨(dú)特的應(yīng)用。
磁性液體密封原理磁性液體旋轉(zhuǎn)軸動(dòng)密封是一種非接觸式密封（即動(dòng)件和靜件沒(méi)有直接接觸），其工作原理是：由環(huán)狀永磁體，導(dǎo)磁極靴和導(dǎo)磁轉(zhuǎn)軸構(gòu)成閉合磁路，利用永磁體中的磁能，在轉(zhuǎn)軸與極靴極齒頂端的齒形間隙中產(chǎn)生強(qiáng)弱相間的非均勻磁場(chǎng)，將磁性液體緊緊吸住，形成磁性液體“O”型密封環(huán)，把間隙堵死，從而達(dá)到密封的目的。如圖1和圖2所示。
主要特點(diǎn)：
①無(wú)磨損，因?yàn)榇判砸后w具有液體的性質(zhì)，并且由于基液具有性，所以還可起作用。
②密封度好，用于真空時(shí)可以達(dá)10～5Pa。
③無(wú)泄漏。
（2）磁性液體真空密封連接器是一種能夠在2個(gè)相對(duì)封閉的空間內(nèi)提供相互的可靠旋轉(zhuǎn)連接的裝置。全系列的設(shè)計(jì)使其在多種場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用，例如單晶硅爐、各類鍍膜設(shè)備、氣相沉積、液晶再生、半導(dǎo)體刻蝕系統(tǒng)等超高真空系統(tǒng)和設(shè)備。如圖3所示。磁性液體真空密封連接器組件根據(jù)各類常用真空設(shè)備使用的真空旋轉(zhuǎn)軸連接器技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)制造，可直接替代相應(yīng)的真空密封連接器使用，基本不需對(duì)原設(shè)備進(jìn)行改造。
（3）磁性微粉是各類磁性器件的主要原料，現(xiàn)代通訊，信息等的發(fā)展使諸如電感等磁性器件向超微化方向發(fā)展，因而對(duì)磁性微粉這類材料的需求更為嚴(yán)格。
Fe3O4是目前使用極廣泛的磁性材料，如圖4所示，近年的研究對(duì)其在磁性紀(jì)錄等方面應(yīng)用取得了不少突破，其納米化產(chǎn)品效能如吸波效應(yīng)、催化作用等，人們也正在進(jìn)行大量的試驗(yàn)，應(yīng)用前景十分廣闊。
主要技術(shù)指標(biāo)：
平均粒徑：10～30nm晶型：γ形
（4）磁性液體阻尼器，磁性液體的表觀性質(zhì)在磁場(chǎng)作用下會(huì)發(fā)生較大的改變，例如密度、粘滯性等，因?yàn)榇艌?chǎng)的作用，磁性液體可以定位在一定區(qū)域內(nèi)，磁性液體這些和磁性有關(guān)的獨(dú)特性質(zhì)，可以利用磁性液體制作高性能的阻尼器件。他是由一個(gè)非磁性的慣性塊、一個(gè)安裝了磁性體的輪圈以及一定量的磁性液體組成。其基本原理就是在輪圈與非磁性慣性塊的間隙中注入磁性液體，利用磁性體的強(qiáng)力磁場(chǎng)作用，使磁性液體在非磁性慣性塊和磁性體之間形成一層磁性液體層，從而使該非磁性慣性塊懸浮在磁性液體層上。這樣就使磁性液體既具有了液體滑動(dòng)軸承的功效，又由于磁場(chǎng)的作用而無(wú)泄漏之憂。同時(shí)磁性液體的粘性作用又產(chǎn)生了最佳的阻尼效果。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)將輪圈與步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸固定，當(dāng)電機(jī)加速或減速時(shí)，由于非磁性慣性塊的慣性作用使其穩(wěn)定時(shí)間大幅度地縮短，同樣也可抑制電機(jī)在其共振頻域的振幅。當(dāng)電機(jī)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于輪圈和非磁性塊是同時(shí)回轉(zhuǎn)的，因此幾乎沒(méi)有能量損失。
（5）磁性液體軸承電機(jī)，現(xiàn)代硬盤技術(shù)的飛速發(fā)展，硬盤轉(zhuǎn)速的提高對(duì)電機(jī)性能提出了更高的要求，目前，希捷等專業(yè)硬盤廠商已經(jīng)在其主流產(chǎn)品使用了磁性液體軸承電機(jī)來(lái)滿足硬盤驅(qū)動(dòng)器高轉(zhuǎn)速、高穩(wěn)定、低噪音的要求。
磁性液體軸承是利用被磁場(chǎng)固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸部位的磁性液體，旋轉(zhuǎn)時(shí)形成的液體膜使電機(jī)轉(zhuǎn)軸懸浮并自動(dòng)定中，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)軸與電機(jī)其他部件沒(méi)有直接接觸，這樣電機(jī)工作時(shí)的磨損小、噪音低，如使用了SoftSonicTMFDB（流體軸承）的SeagateBarracuda（r）ATAIV，其聲強(qiáng)僅為20dB，并且還是現(xiàn)在市場(chǎng)主流硬盤內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率最高的產(chǎn)品。
磁性液體軸承電機(jī)可以應(yīng)用在多種需要高速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，例如激光打印機(jī)，轉(zhuǎn)速可以達(dá)到10000～30000rpm，噪音僅35dB左右。
6結(jié)語(yǔ)
此外，磁性液體還廣泛應(yīng)用于電聲器件、選礦、工業(yè)廢液處理、熱交換、磁回路傳熱器、生物磁等方面，隨著對(duì)磁性液體理化性質(zhì)的深入認(rèn)識(shí)，以及對(duì)超微磁性粒子、穩(wěn)定劑和載液的深入研究，穩(wěn)定性更好、性能更高的實(shí)用化磁流體將不斷出現(xiàn)，并將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
參考文獻(xiàn)
［1］周文運(yùn)．永磁鐵氧體和磁性液體設(shè)計(jì)工藝［M］．成都：電子科技大學(xué)出版社，1991．
2.建立相對(duì)完整的工序單元
通過(guò)上文的分析，我們基本了解了可重構(gòu)制造系統(tǒng)，結(jié)合上述的零件加工，可以通過(guò)兩個(gè)步驟建立一個(gè)完整的工序單元：首先是要將同種類型的加工類型進(jìn)行合并，形成自然的合并單元；第二是要將已經(jīng)自然合并的單元再合并，形成新的工序單元。這兩個(gè)步驟的結(jié)果是，一個(gè)工序單元可能包括有兩個(gè)工序特征，即一個(gè)主軸頭，也有可能包括多個(gè)工序特征，即一個(gè)多軸箱。
3.不同工序段的劃分
一臺(tái)多軸箱是可以完成統(tǒng)一工序段內(nèi)多個(gè)加工內(nèi)容的加工的，這種加工可以使并行的，同時(shí)又可以做到并不互相干擾，在相同的加工基準(zhǔn)下，對(duì)工序段的劃分也就顯得非常重要，具體的劃分方案需要根據(jù)以下的劃分原則：(1)相同的工序段內(nèi)的不同工序單元，其切削力差異不應(yīng)該太大，舉例來(lái)講，需要粗加工的工序單元就不應(yīng)該和需要精細(xì)加工的工序單元放在同一個(gè)工序段。(2)相同工序段內(nèi)的不同工序單元要有一定的加工基準(zhǔn)，這種基準(zhǔn)要能夠保證統(tǒng)一，能夠在一次裝夾的情況下就滿足各個(gè)工序單元的加工需要。符合了上述的劃分原則，還需要將不同方位的工序單元進(jìn)行排序，排序后還需要進(jìn)行雙向的順序組配形成工序段方案，并在此基礎(chǔ)上形成多種具體細(xì)致的工序段方案。需要特別提到的是，各種方案都需要進(jìn)行原則檢驗(yàn)和方案評(píng)判，找到最為合理科學(xué)的工序方案。
4.可重構(gòu)制造的設(shè)計(jì)方案
在相同的工序單元，仍然會(huì)形成多種的單元方案，而不同的工序段又有多種不同的工序方案，這樣，就會(huì)形成多種多樣的設(shè)計(jì)方案。具體來(lái)講，可以利用工序段進(jìn)行方案的規(guī)劃，劃分步驟為：面類、孔類的技工根據(jù)加工順序進(jìn)行不同方位的工序段方案排序；不同方位的工序方案再進(jìn)行交叉雙向組配，形成針對(duì)于特定面類及孔類的加工工藝方案；將這種特定的加工工藝方案進(jìn)行排列組合，再細(xì)化為純的加工工藝方案；對(duì)這種方案進(jìn)行相應(yīng)的檢驗(yàn)，結(jié)合純的加工工藝方案，制造出工藝路線方案；最后，是要對(duì)這個(gè)整體的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行檢驗(yàn)的，檢驗(yàn)的結(jié)果運(yùn)用到加工工藝中，并在實(shí)際應(yīng)用中加以改善。
5.設(shè)計(jì)方案的選擇
基于工序單元和工序段的概念，我們可以取得多種多樣的不同層次和內(nèi)容的加工方案，這些方案的獲得，可以為我們后續(xù)的可重構(gòu)制造工程提供多種依據(jù)。我們獲取方案的出發(fā)點(diǎn)是為改善高效生產(chǎn)和柔性生產(chǎn)之間的矛盾，這種矛盾是阻礙零件群加工的一大障礙。因此，這種可重構(gòu)制造系統(tǒng)的制造方法，可以結(jié)合多種加工工藝方案，可以從一種零件加工工藝迅速切換到另外一個(gè)零件加工工藝，并且從不同的角度，制定不同的工藝方案。通過(guò)不同設(shè)計(jì)方案的分析比較，我們可以取得重構(gòu)的依據(jù)，即相似的零件群工藝方案，并運(yùn)用這種方案，用最少的加工模塊，最小的生產(chǎn)成本，最柔性的生產(chǎn)過(guò)程，取得最完善的加工效果。
2電機(jī)中幾種重要的裝備的制造工序
電機(jī)中端蓋及機(jī)座是電機(jī)中的主要零部件，能夠起到保護(hù)電機(jī)運(yùn)行，為電力系統(tǒng)帶來(lái)重要的保障的作用。因此，對(duì)于端蓋和機(jī)座的性能、質(zhì)量、制造的工藝、技術(shù)要求較高。對(duì)于端蓋和機(jī)座的具體操作及性能分析如下：
（1）端蓋。端蓋是連接轉(zhuǎn)子與機(jī)座的重要結(jié)構(gòu)零件，其對(duì)電機(jī)而言，不僅能夠在一定程度上起到保護(hù)電機(jī)內(nèi)部構(gòu)造的作用，還能夠通過(guò)端蓋內(nèi)滾動(dòng)軸承的安放進(jìn)一步確定定子與轉(zhuǎn)子之間的相對(duì)位置。因此，對(duì)端蓋的制造加工則尤為重要。尤其是通過(guò)分析，我們可以得知在實(shí)際端蓋加工中，端蓋的加工過(guò)程還是相對(duì)比較簡(jiǎn)單的，但是由于端蓋壁普遍較薄極易變形，一旦切削量過(guò)大或夾緊力過(guò)大，都可能造成端蓋尺寸的偏差與變形。因此，在端蓋制造加工中，要根絕不同的需求，使用不同的夾緊力，在不同精度等級(jí)的車床上進(jìn)行加工。
（2）機(jī)座。機(jī)座是電機(jī)中重要的零部件，對(duì)于電機(jī)起著支撐電機(jī)的作用，能夠?qū)⒍ㄗ予F心進(jìn)行固定，保證各個(gè)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在于端蓋互相結(jié)合的情況下還能夠進(jìn)行電機(jī)繞組的支撐與保護(hù)，對(duì)于電機(jī)有著重要的影響。因此需要加強(qiáng)對(duì)于機(jī)座的質(zhì)量與性能的重視。
（3）我們通過(guò)分析可以知道，以機(jī)座的結(jié)構(gòu)類型為主進(jìn)行劃分，則可以將其分為：在劃分過(guò)程中，經(jīng)過(guò)對(duì)于機(jī)座的制造工藝進(jìn)行劃分的情況，會(huì)導(dǎo)致分離性焊接機(jī)座的質(zhì)量安全，同時(shí)影響底腳的整體質(zhì)量。因此，在裝備制造過(guò)程中，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際要求及電機(jī)內(nèi)部的整體情況進(jìn)行綜合型的分析，在保證電機(jī)整體質(zhì)量的情況下進(jìn)行各項(xiàng)制造工藝的操作。
3對(duì)電機(jī)制造工藝裝備的質(zhì)量檢測(cè)與性能分析
電機(jī)工藝的優(yōu)劣直接反映著電機(jī)本身的性能的好壞及質(zhì)量的好壞，即電機(jī)工藝能夠提高電機(jī)制造的質(zhì)量，同時(shí)能夠降低其質(zhì)量及性能。由于電機(jī)的種類幾期滋生特點(diǎn)的異同，導(dǎo)致其操作困難性的增加，質(zhì)量的檢測(cè)也具有一定的復(fù)雜性。因此要求專業(yè)人員在電機(jī)制造操作過(guò)程中，應(yīng)該具有針對(duì)性，具體問(wèn)題進(jìn)行具體的分析。其中，針對(duì)電機(jī)機(jī)座、端蓋以及轉(zhuǎn)子鐵芯等裝備的制造中，必須具備嚴(yán)格的質(zhì)量要求，以增加裝備性能與質(zhì)量，延長(zhǎng)耐用性，為電機(jī)的保護(hù)提供保證。
（1）當(dāng)轉(zhuǎn)子鐵心外圓尺寸較小時(shí)，會(huì)使氣隙大于設(shè)計(jì)值，將導(dǎo)致定子諧波漏抗和轉(zhuǎn)子諧波漏抗減小，電機(jī)總漏抗隨著減小，因而起動(dòng)電流增大。同時(shí)，也導(dǎo)致氣隙磁動(dòng)勢(shì)和空載電流增大，功率因數(shù)降低，定子電流和定子銅損增大、效率降低、溫升增高。
（2）當(dāng)轉(zhuǎn)子鐵心外圓尺寸車大時(shí)，會(huì)使氣隙小于設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致定子諧波漏抗和轉(zhuǎn)子諧波漏抗增大，因而電機(jī)總漏抗增大，結(jié)果使異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩降低，滿載時(shí)電抗電流增大，轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)子銅損也增大，效率低、溫升高、轉(zhuǎn)差率增大。
（3）當(dāng)機(jī)座止口、端蓋軸承室和止口、軸承擋、定子鐵心內(nèi)圓與轉(zhuǎn)子鐵心外圓等處的圓柱度、同軸度和端面跳動(dòng)偏差過(guò)大時(shí)，會(huì)造成氣隙不均勻，使電機(jī)產(chǎn)生單邊磁拉力，引起振動(dòng)和噪聲，嚴(yán)重時(shí)，將使轉(zhuǎn)子外圓與定子內(nèi)孔相擦，電機(jī)發(fā)生局部燒傷。
（4）當(dāng)定子與轉(zhuǎn)子鐵心間發(fā)生軸向偏移時(shí)，會(huì)引起鐵心有效長(zhǎng)度減小，將導(dǎo)致空載電流增大，功率因數(shù)降低。當(dāng)普通封閉式電機(jī)機(jī)座內(nèi)圓表面粗糙度偏大或缺陷過(guò)多，使得定子鐵心與機(jī)座接觸不良、熱阻增大，將導(dǎo)致電機(jī)溫升增高。機(jī)座止口、端蓋軸承室和止口、軸承擋等部位加工尺寸超差，使電機(jī)裝配困難、運(yùn)轉(zhuǎn)不靈活或抱死。軸承室和軸承擋的尺寸精度與形位公差超差，將使?jié)L動(dòng)軸承內(nèi)外圓變形，產(chǎn)生振動(dòng)與噪聲，軸承摩擦損耗變大，軸承溫升增高。
二、建立以能力為中心的課程考核體系
改變傳統(tǒng)的考核方式,強(qiáng)調(diào)考核學(xué)生的能力,實(shí)現(xiàn)課程考核向過(guò)程考核的轉(zhuǎn)變。學(xué)生學(xué)習(xí)效果的好壞,主要取決于整個(gè)教學(xué)過(guò)程與之相適應(yīng),考核也貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程。提高學(xué)生的綜合素質(zhì)為考核中心,考試不再局限于閉卷一種形式,而是采用開(kāi)放靈活的考試方法,比如考核成績(jī)可以由三部分組成：平時(shí)成績(jī)占30%期末成績(jī)占35%創(chuàng)新思維及能力35%。同時(shí)，每個(gè)部分又由理論和實(shí)踐組成，其中理論成績(jī)占40%，實(shí)踐成績(jī)占60%。在平時(shí)成績(jī)中，理論部分可以由課堂提問(wèn)、作業(yè)、考勤等獲得，實(shí)踐部分可以由平時(shí)實(shí)訓(xùn)、實(shí)驗(yàn)的能力獲得。期末成績(jī)中，理論部分由基本理論考試獲得，實(shí)踐部分由技能實(shí)訓(xùn)操作獲得。創(chuàng)新思維及能力成績(jī)中，理論部分可以由專題討論等形式獲得，實(shí)踐部分可以由生產(chǎn)實(shí)習(xí)報(bào)告、體會(huì)等形式獲得。建立合理的考核評(píng)估體系指標(biāo)是衡量教改成功的關(guān)鍵因素。考核指標(biāo)的出發(fā)點(diǎn)必須結(jié)合本專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)特點(diǎn)，充分體現(xiàn)素質(zhì)教學(xué)和實(shí)踐能力教學(xué)的情況，考核的核心是學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。同時(shí)，要注重考核反饋,現(xiàn)在我們?cè)诮虒W(xué)中往往注重考核,不注重反饋,其實(shí)考核的目的是要重視反饋,通過(guò)反饋來(lái)是學(xué)生了解自己的不足,使老師反省在以后的教學(xué)中如何講解來(lái)是學(xué)生能夠更好的減少錯(cuò)誤,學(xué)生在反省中找到原因,改正錯(cuò)誤。
三、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)創(chuàng)新素質(zhì)
機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)是一門基礎(chǔ)學(xué)科,也是一門應(yīng)用學(xué)科,學(xué)生不僅要掌握必要的理論知識(shí),而且還要把這些理論靈活應(yīng)用于實(shí)踐中。實(shí)踐是知識(shí)的源泉，實(shí)踐性教學(xué)對(duì)于知識(shí)的獲取、能力的形成與發(fā)展起重要的作用，因此，實(shí)行理論與實(shí)踐相結(jié)合的教育，使學(xué)生掌握的理論知識(shí)向?qū)嶋H能力的轉(zhuǎn)化，這樣才有利于學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)。為此,在教學(xué)中,每章都從最基本的應(yīng)用實(shí)例出發(fā),由實(shí)際問(wèn)題入手通過(guò)技能訓(xùn)練引入相關(guān)知識(shí)和理論,由實(shí)訓(xùn)引出相關(guān)概念及相關(guān)加工方法。首先是教師提出學(xué)習(xí)的內(nèi)容、目的、要求及其他相關(guān)事項(xiàng),學(xué)生自主學(xué)習(xí)有關(guān)內(nèi)容,再通過(guò)自己動(dòng)手做的方式來(lái)加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解,同時(shí)獲得相關(guān)技能的訓(xùn)練。這種在教師指導(dǎo)下,感性認(rèn)識(shí)與理性認(rèn)識(shí)交互進(jìn)行,對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)起到良好的促進(jìn)作用。在本課程教學(xué)中，要?jiǎng)?chuàng)造條件讓學(xué)生更多的接觸生產(chǎn)實(shí)際。例如：參觀實(shí)驗(yàn)室、陳列室、工廠車間、開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行多媒體教學(xué)，組織現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)等等，不斷積累實(shí)踐知識(shí)，激發(fā)求知欲。如機(jī)床工件的裝夾方法的學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝夾練習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生容易掌握不同形狀工件的裝夾方法。對(duì)漸開(kāi)線齒輪的范成，可組織去工廠現(xiàn)場(chǎng)參觀齒輪加工，對(duì)插齒、仿形加工過(guò)程進(jìn)一步加深理解。對(duì)減速器的結(jié)構(gòu)分析及裝配，可使用生產(chǎn)實(shí)用減速器進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、拆裝實(shí)驗(yàn)等。只有教師在實(shí)踐教學(xué)中不斷豐富，不斷提高實(shí)踐教學(xué)的能力，具有較高的創(chuàng)新素質(zhì)，成為領(lǐng)頭的創(chuàng)新者，才有利于促進(jìn)教學(xué)相長(zhǎng)，培養(yǎng)出創(chuàng)新素質(zhì)的人才。
隨著社會(huì)的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)在全世界已經(jīng)得到了較為普遍的發(fā)展，但是在中國(guó)，還是不能很好的使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)不斷提高管理技術(shù)，能夠讓企業(yè)進(jìn)行大程度的提高工作效率。在中國(guó)現(xiàn)階段，我們國(guó)家的管理技術(shù)還是較為落后的和西方發(fā)達(dá)國(guó)家相互比較，這個(gè)主要表現(xiàn)在不能很好的使用國(guó)外的先進(jìn)的管理經(jīng)驗(yàn)，一味的蠻干。如何能夠提高管理技術(shù)，讓管理者真正能夠?qū)崒?shí)在在的進(jìn)行管理成為一個(gè)重要的話題。在管理技術(shù)落后的情況下，適應(yīng)現(xiàn)展環(huán)境的發(fā)展，變的越來(lái)越重要。
1.2設(shè)計(jì)參數(shù)與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不能緊跟世代的發(fā)展
隨著全世界的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，經(jīng)濟(jì)全球化現(xiàn)在已經(jīng)是一個(gè)必然發(fā)展的趨勢(shì)，西方國(guó)家的技術(shù)不斷提高和更新，我們國(guó)家的技術(shù)更新和設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)還是不能很好的同西方國(guó)家相匹敵，不能夠很好的進(jìn)行創(chuàng)新已經(jīng)成為阻礙我們國(guó)家發(fā)展的一個(gè)真實(shí)存在的問(wèn)題。通過(guò)不斷提高技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的不斷更新的提高會(huì)讓一個(gè)國(guó)家得到很好的發(fā)展，只有掌握最新的技術(shù)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，才能在世界的發(fā)展浪潮中處于一個(gè)不敗之地。
1.3國(guó)內(nèi)的機(jī)械制造工藝和西方國(guó)家的差距還是很大的
在國(guó)外，機(jī)械制造業(yè)已經(jīng)發(fā)展的尤為迅速，其中主要表現(xiàn)在自動(dòng)化和智能化技術(shù)，這些技術(shù)的發(fā)展，讓機(jī)械制造工藝設(shè)備的管理工作已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化和智能化階段。同西方國(guó)家相比較，我們國(guó)家的機(jī)械制造工藝還是處于港星單擊自動(dòng)發(fā)展階段，這和西方國(guó)家的差距還是很大的，要落后20年。這樣就要求我們自己不斷學(xué)習(xí)新的技術(shù)和制造工藝，同時(shí)還要不斷創(chuàng)新，只有這樣才能不斷縮小和西方國(guó)家的差距，提升自己的實(shí)力。只有通過(guò)不斷提高自己的實(shí)力，才能在世界經(jīng)濟(jì)一體化的現(xiàn)實(shí)社會(huì)中，提高自己的競(jìng)爭(zhēng)力。
1.4計(jì)算機(jī)管理模式的普及范圍并不廣泛
隨著現(xiàn)代社會(huì)的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)的使用已經(jīng)變得很普通，也很常見(jiàn)，這樣通過(guò)計(jì)算機(jī)的使用，一些問(wèn)題就會(huì)變得較為簡(jiǎn)單。但是在中國(guó)，在機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，計(jì)算機(jī)的管理模式的普及范圍并不廣泛，這樣就使得我們國(guó)家的機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展受到了較為重要的影響，主要表現(xiàn)在計(jì)算機(jī)管理技術(shù)的普及范圍不廣泛會(huì)給機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展帶來(lái)一定程度的影響，同時(shí)也要提高自己的管理水平，只有讓真正的計(jì)算機(jī)管理技術(shù)的使用，投入到正確的使用過(guò)程中去，才能不斷提高機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。
2現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展和機(jī)械制造工藝提高的思考
2.1不斷提升制造設(shè)備智能化，提高企業(yè)發(fā)展進(jìn)程在進(jìn)行企業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，智能化機(jī)械技術(shù)制造工藝也變得重視起來(lái)，通過(guò)智能化技術(shù)，可以很好的進(jìn)行監(jiān)控等工作，這樣就能很好的較少人力的使用，提高工作效率，同時(shí)還能減少錯(cuò)誤的發(fā)生，使工作變得輕松和自如。同時(shí)經(jīng)過(guò)智能化的機(jī)械使用，可以使工人的勞動(dòng)強(qiáng)度減小，讓生產(chǎn)變得更加的準(zhǔn)確和規(guī)范，提高企業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。
2.2不斷提升制造設(shè)備的清潔化，減少對(duì)環(huán)境的污染
在現(xiàn)有的階段下，較為干凈的制造工藝是一項(xiàng)較為重要的措施，能夠很好的保證在一定實(shí)踐內(nèi)不影響產(chǎn)品的質(zhì)量，在生產(chǎn)過(guò)程中，能夠很少的對(duì)環(huán)境進(jìn)行污染，同時(shí)還能夠增強(qiáng)資源的利用效率，提升資源的循環(huán)利用。
2基于綠色制造的航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造
工藝由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造過(guò)程中出現(xiàn)資源浪費(fèi)等現(xiàn)象，亟待提高制造技術(shù)手段，更大范圍地采用現(xiàn)階段各類成熟的先進(jìn)制造技術(shù)。主要體現(xiàn)在：
2.1采取資源節(jié)約型工藝技術(shù)采取資源節(jié)約型工藝技術(shù)是目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)，傳統(tǒng)的加工技術(shù)以消耗不可再生金屬材料的時(shí)代已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代航空事業(yè)發(fā)展的要求，當(dāng)前高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)采用了大量的新型結(jié)構(gòu)件，由于毛坯結(jié)構(gòu)的變化，其制坯方法也發(fā)生了重大變化。精鑄件、精鍛件、單晶和定向凝固精鑄件毛坯將取代傳統(tǒng)的大余量毛坯。傳統(tǒng)意義的鍛件將由77%降至33%，精鑄件由18%增至44%以上，粉末冶金件由3%增至8%，復(fù)合材料構(gòu)件由4%增至15%。
2.2降低能耗型工藝技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中，需要消耗大量的自然資源，隨著自然資源的日益緊張，積極采取低能耗工藝技術(shù)是發(fā)展現(xiàn)代航空技術(shù)的重要內(nèi)容。降低能耗工藝技術(shù)主要包括：一是在發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)技術(shù)上實(shí)施節(jié)能措施。比如改善發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇工作性能參數(shù)、提高發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率等。二是從生產(chǎn)工藝方面入手，改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，加大節(jié)能型生產(chǎn)工藝技術(shù)的應(yīng)用。三是積極利用先進(jìn)的生產(chǎn)材料，比如當(dāng)前我國(guó)的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)采用了高溫合金材料，國(guó)內(nèi)GH4169合金主要采用兩聯(lián)工藝(VIM+VAR)生產(chǎn)，棒材采用快速水壓機(jī)開(kāi)坯生產(chǎn)，盤鍛件采用快速水壓機(jī)自由鍛制坯，在錘或水壓機(jī)上采用包套模鍛工藝或在等溫?cái)?shù)控液壓機(jī)上采用近等溫鍛工藝生產(chǎn)。四是優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)的管理技術(shù)。通過(guò)強(qiáng)化加工過(guò)程的管理，提高工作效率，避免出現(xiàn)人為因素的失誤而導(dǎo)致的資源浪費(fèi)現(xiàn)象。例如在生產(chǎn)加工發(fā)動(dòng)機(jī)零部件時(shí)一定要按照規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)床參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，避免因?yàn)槿藶榈拇中亩鴮?dǎo)致的零部件出現(xiàn)報(bào)廢。
2.3環(huán)境保護(hù)型工藝技術(shù)航空飛行器對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，其主要體現(xiàn)在：一是巨大噪音，對(duì)人們的生活產(chǎn)生巨大的影響；二是廢氣污染，研究發(fā)現(xiàn)，航空器在飛行過(guò)程中產(chǎn)生的凝結(jié)尾跡會(huì)形成卷云(一種高空云)，這種云會(huì)阻礙地球表面熱輻射的散發(fā)，進(jìn)而加劇全球氣候變暖。因此需要采取具有高阻尼降噪性能、節(jié)能環(huán)保的新型材料，并從工藝角度避免切削加工的過(guò)程中造成的污染。
3選擇綠色制造技術(shù)的切削液系統(tǒng)
在航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件制造過(guò)程中需要利用切削加工零部件，為提高切削的工作效率，往往會(huì)應(yīng)用切削液，但是切削液的使用會(huì)對(duì)環(huán)境構(gòu)成污染，同時(shí)在清除加工零件切削液時(shí)也會(huì)產(chǎn)生“二次污染”。同時(shí)應(yīng)用切削液也會(huì)無(wú)形之中增加生產(chǎn)成本。因此采用減少切削液的使用、綠色切削液的選擇、優(yōu)化切削液系統(tǒng)以減少切削液的環(huán)境污染以及資源浪費(fèi)等問(wèn)題已成為綠色制造領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。
3.1面向綠色制造的切削液供給系統(tǒng)一是采取對(duì)數(shù)量的噴嘴。傳統(tǒng)的切削液供給主要是由單一的噴嘴裝置實(shí)現(xiàn)，主要是通過(guò)噴嘴向刀具、工件的噴灑過(guò)濾之后返回到供液箱內(nèi)，這樣的噴灑模式需要消耗大量的切削液，如果采取一個(gè)噴嘴的話就需要保證切削液的容量，避免因?yàn)榍邢饕喝萘康牟蛔愣a(chǎn)生切削溫度過(guò)熱的現(xiàn)象。采取多個(gè)噴嘴，可以實(shí)現(xiàn)切削量的使用效率，他們就能夠更好地滲透到切削區(qū)，保證切削工作效率的最大化。二是通過(guò)外噴霧冷卻方法。外部噴霧冷卻方式就是通過(guò)霧噴裝置將切削液以霧狀的形式噴射到加工的零件上，從而降低加工過(guò)程中的溫度，實(shí)踐證明使用霧噴技術(shù)可以大大降低切削液的使用量，提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造、修理企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
3.2面向綠色制造技術(shù)的切削液選擇切削液雖然能夠大大提高切削工件的質(zhì)量，但是如果不能合理的應(yīng)用切削量，就會(huì)造成環(huán)境的污染，切削液對(duì)環(huán)境的污染主要表現(xiàn)在：一是對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。切削液一旦流入生態(tài)環(huán)境中，不僅會(huì)對(duì)水資源構(gòu)成污染，也會(huì)影響土壤的成分。二是對(duì)人體身體健康的威脅。切削液中添加的某些成分對(duì)人體的影響是巨大的，一旦切削液被人所吸收產(chǎn)生的嚴(yán)重后果就是中毒。因此根據(jù)不同的加工工藝要求選擇合適的切削液是節(jié)約發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)生產(chǎn)成本，降低對(duì)環(huán)境污染的有效措施。
3.3綠色切削液的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用一是要積極地改善切削液的成分，根據(jù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能的要求，選擇具有環(huán)保、可再生資源作為切削液的主要構(gòu)成原料，比如在不影響發(fā)動(dòng)機(jī)零件性能的基礎(chǔ)上可以采取植物油作為切削液的主要成分。二是積極創(chuàng)新切削液的添加劑成分。比如開(kāi)發(fā)研究硼酸酯類添加劑、鉬酸鹽系緩蝕劑、新型防腐殺菌劑等。三是開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)切削液的替代品。傳統(tǒng)的以油脂為主的切削液具有處理不方便，對(duì)環(huán)境影響大的缺陷，而液氮?jiǎng)t具有揮發(fā)性，其在使用后能夠快速的揮發(fā)，其不會(huì)產(chǎn)生任何的污染，而且液氮的制冷效果也要高于傳統(tǒng)的切削液。
4面向綠色制造技術(shù)的機(jī)床和刀具系統(tǒng)
4.1面向綠色制造技術(shù)的機(jī)床設(shè)備隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能的不斷提高，對(duì)制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)床設(shè)備要求也越來(lái)越嚴(yán)格，尤其是在高科技信息時(shí)代背景下，要求航空發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)床設(shè)備也要具備高端科技化技術(shù)：首先由于發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件原件的強(qiáng)度不斷提高，因此需要切削機(jī)床必須有足夠高的剛性，以此提高機(jī)床加工的工作效率。同時(shí)機(jī)床的冷卻應(yīng)采用噴霧、冷風(fēng)或壓縮空氣。其次利用MQL技術(shù)對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)改進(jìn)。實(shí)施MQL技術(shù)是提高機(jī)床排屑性能的重要技術(shù)。
4.2面向綠色制造技術(shù)的刀具技術(shù)首先要選擇適合發(fā)動(dòng)機(jī)零件加工的刀具。加工刀具的材質(zhì)要符合加工零件材質(zhì)的要求，要根據(jù)不同的加工原料采取相應(yīng)的刀具，比如鎢鉆類適合用于加工鑄鐵、有色金屬等短切屑的工件。而鎢鈷鈦類由于存在少量硬度更高而韌性稍遜的鈦化物，更合適加工鋼件等長(zhǎng)切屑的工件。同樣刀具的不同涂層材質(zhì)對(duì)加工原料的影響也是不同的，例如氮化鈦涂層可增加刀具表面的硬度和耐磨性，降低摩擦系數(shù)，減少積屑瘤的產(chǎn)生，延長(zhǎng)刀具壽命。其次加強(qiáng)廢舊硬質(zhì)合金刀片再利用。提高廢棄刀具的回收利用是降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。最后，研制適合干切削加工的刀具材料。由于速干式切割的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，大大降低刀具的使用壽命，因此刀具要具有耐高溫性、耐磨性、高強(qiáng)度和高沖擊韌性。當(dāng)然對(duì)刀具表面進(jìn)行涂層處理實(shí)際上也會(huì)產(chǎn)生很好的效果，通過(guò)涂抹可以在刀具與零件加工過(guò)程中形成一種隔熱層，進(jìn)而有效避免刀具因?yàn)槭軣岫霈F(xiàn)磨損較大的現(xiàn)象出現(xiàn)。
“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的概念最早是由美國(guó)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(kāi)來(lái)?！肮I(yè)互聯(lián)網(wǎng)”主要含義是，在現(xiàn)實(shí)世界中，機(jī)器、設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)能在更深層次與信息世界的大數(shù)據(jù)和分析連接在一起，帶動(dòng)工業(yè)革命和網(wǎng)絡(luò)革命兩大革命性轉(zhuǎn)變。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟的愿景是使各個(gè)制造業(yè)廠商的設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。這就至少要涉及到互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等技術(shù)。而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟的成立目的在于通過(guò)制定通用的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，利用互聯(lián)網(wǎng)激活傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造過(guò)程，促進(jìn)物理世界和信息世界的融合。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使制造業(yè)的數(shù)據(jù)流、硬件、軟件實(shí)現(xiàn)智能交互。未來(lái)的制造業(yè)中，由智能設(shè)備采集大數(shù)據(jù)之后，利用智能系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)分析工具進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和可視化展現(xiàn)，形成“智能決策”，為生產(chǎn)管理提供實(shí)時(shí)判斷參考，反過(guò)來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)，優(yōu)化制造工藝(圖1)。
智能設(shè)備可以在機(jī)器、設(shè)施、組織和網(wǎng)絡(luò)之間實(shí)現(xiàn)共享促進(jìn)智能協(xié)作，并將產(chǎn)生的數(shù)據(jù)發(fā)送到智能系統(tǒng)。
智能系統(tǒng)包括部署在組織內(nèi)的機(jī)器設(shè)備，也包括互聯(lián)網(wǎng)中廣泛互聯(lián)的軟件。隨著越來(lái)越多的機(jī)器設(shè)備加入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)貫通整個(gè)組主和網(wǎng)絡(luò)的智能設(shè)備協(xié)同效應(yīng)成為可能。深度學(xué)習(xí)是智能系統(tǒng)內(nèi)機(jī)器聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)升級(jí)。每臺(tái)機(jī)器的操作經(jīng)驗(yàn)可以聚合為一個(gè)信息系統(tǒng)，以使得整套機(jī)器設(shè)備能夠不斷地自行學(xué)習(xí)，掌握數(shù)據(jù)分析和判斷能力。以往，在單個(gè)的機(jī)器設(shè)備上，這種深度學(xué)習(xí)的方式是不可能實(shí)現(xiàn)的。例如，從飛機(jī)上收集的數(shù)據(jù)加上航空地理位置與飛行歷史記錄數(shù)據(jù)，便可以挖掘出大量有關(guān)各種環(huán)境下的飛機(jī)性能的信息。通過(guò)這些大數(shù)據(jù)的挖掘與應(yīng)用，可以使整個(gè)系統(tǒng)更聰明，從而推動(dòng)一個(gè)持續(xù)的知識(shí)積累過(guò)程。當(dāng)越來(lái)越多的智能設(shè)備連接到一個(gè)智能系統(tǒng)之中，結(jié)果將是系統(tǒng)不斷增強(qiáng)并能自主深度學(xué)習(xí)，而且變得越來(lái)越智能化。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵是通過(guò)大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)智能決策。當(dāng)從智能設(shè)備和智能系統(tǒng)采集到了足夠的大數(shù)據(jù)時(shí)，智能決策其實(shí)就已經(jīng)發(fā)生了。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中，智能決策對(duì)于應(yīng)對(duì)系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜的機(jī)器的互聯(lián)、設(shè)備的互聯(lián)、組織的互聯(lián)和龐大的網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，十分必要。智能決策就是為了解決系統(tǒng)的復(fù)雜性。
當(dāng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的三大要素——智能設(shè)備、智能系統(tǒng)、智能決策，與機(jī)器、設(shè)施、組織和網(wǎng)絡(luò)融合到一起的時(shí)候，其全部潛能就會(huì)體現(xiàn)出來(lái)。生產(chǎn)率提高、成本降低和節(jié)能減排所帶來(lái)的效益將帶動(dòng)整個(gè)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。
所以說(shuō)，“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”代表了消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)向產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的升級(jí)，增強(qiáng)了制造業(yè)的軟實(shí)力，使未來(lái)制造業(yè)向效率更高、更精細(xì)化發(fā)展。
“工業(yè)4.0”中的智能制造
2009到2012年歐洲深陷債務(wù)危機(jī)，德國(guó)經(jīng)濟(jì)卻一枝獨(dú)秀，依然堅(jiān)挺。德國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的動(dòng)力來(lái)自其基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)——制造業(yè)所維持的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。對(duì)于德國(guó)而言，制造業(yè)是傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)動(dòng)力，制造業(yè)的發(fā)展是德國(guó)工業(yè)增長(zhǎng)不可或缺的因素，基于這一共識(shí)，德國(guó)政府傾力推動(dòng)進(jìn)一步的技術(shù)創(chuàng)新，其關(guān)鍵詞是“工業(yè)4.0”。
“工業(yè)4.0”中，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展正在對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)造成顛覆性、革命性的沖擊。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，可以實(shí)時(shí)感知、監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的智能分析和決策，使智能生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造、大規(guī)模個(gè)性化制造成為生產(chǎn)方式變革的方向?！肮I(yè)4.0”所描繪的未來(lái)的制造業(yè)將建立在以互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)為基礎(chǔ)的互動(dòng)平臺(tái)之上，將更多的生產(chǎn)要素更為科學(xué)地整合，變得更加自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，而生產(chǎn)制造個(gè)性化、定制化將成為新常態(tài)。
自動(dòng)化只是單純的控制，智能化則是在控制的基礎(chǔ)上，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)傳感器采集海量生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)匯集到云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，然后通過(guò)信息管理系統(tǒng)對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、挖掘，從而作出正確的決策。這些決策附加給自動(dòng)化設(shè)備的是“智能”，從而提高生產(chǎn)靈活性和資源利用率，增強(qiáng)顧客與商業(yè)合作伙伴之間的緊密關(guān)聯(lián)度，并提升工業(yè)生產(chǎn)的商業(yè)價(jià)值(圖2)。
生產(chǎn)智能化。全球化分工使得各項(xiàng)生產(chǎn)要素加速流動(dòng)，市場(chǎng)趨勢(shì)變化和產(chǎn)品個(gè)性化需求對(duì)工廠的生產(chǎn)響應(yīng)時(shí)間和柔性化生產(chǎn)能力提出了更高的要求?！肮I(yè)4.0”時(shí)代，生產(chǎn)智能化通過(guò)基于信息化的機(jī)械、知識(shí)、管理和技能等多種要素的有機(jī)結(jié)合，從著手生產(chǎn)制造之前，就按照交貨期、生產(chǎn)數(shù)量、優(yōu)先級(jí)、工廠現(xiàn)有資源(人員、設(shè)備、物料)的有限生產(chǎn)能力，自動(dòng)制訂出科學(xué)的生產(chǎn)計(jì)劃。從而，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)成本的大幅下降，同時(shí)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品多樣性、縮短新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，最終實(shí)現(xiàn)工廠運(yùn)營(yíng)的全面優(yōu)化變革。
傳統(tǒng)制造業(yè)時(shí)代，材料、能源和信息是工廠生產(chǎn)的三個(gè)要素(圖3)。傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)展的歷史，就是工廠利用材料、能源和信息進(jìn)行物質(zhì)生產(chǎn)的歷史。材料、能源和信息領(lǐng)域的任何技術(shù)革命，必然導(dǎo)致生產(chǎn)方式的革命和生產(chǎn)力的飛躍發(fā)展。但是，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)到智能手機(jī)等移動(dòng)終端的演進(jìn)，越來(lái)越多功能強(qiáng)大的智能設(shè)備以無(wú)線方式實(shí)現(xiàn)了與互聯(lián)網(wǎng)或設(shè)備之間的互聯(lián)。由此衍生出物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)，推動(dòng)著物理世界和信息世界以信息物理系統(tǒng)(CPS)的方式相融合。也可以說(shuō)，是這種技術(shù)進(jìn)步使得制造業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了資源、信息、物品、設(shè)備和人的互通互聯(lián)。
通過(guò)互通互聯(lián)，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)這些新的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，和以前的自動(dòng)化的技術(shù)結(jié)合在一起，生產(chǎn)工序?qū)崿F(xiàn)縱向系統(tǒng)上的融合，生產(chǎn)設(shè)備和設(shè)備之間，工人與設(shè)備之間的合作，把整個(gè)工廠內(nèi)部的要素聯(lián)結(jié)起來(lái)，形成信息物理系統(tǒng)，互相之間可以合作、可以響應(yīng)，能夠開(kāi)展個(gè)性化的生產(chǎn)制造，可以調(diào)整產(chǎn)品的生產(chǎn)率，還可以調(diào)整利用資源的多少、大小，采用最節(jié)約資源的方式。
“工業(yè)4.0”時(shí)代，在智能工廠中，CRM(Customer Relationship Management，客戶關(guān)系管理)、PDM(Product Data Management，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)、SCM(Supply chain management，供應(yīng)鏈管理)等軟件管理系統(tǒng)可能都將互聯(lián)。屆時(shí)，接到顧客訂單后的一瞬間，工廠就會(huì)立即自動(dòng)地向原材料供應(yīng)商采購(gòu)。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(guò)程中，原材料一旦被錯(cuò)誤配送到其他生產(chǎn)線，它就會(huì)通過(guò)與生產(chǎn)設(shè)備開(kāi)展“對(duì)話”，返回屬于自己的正確的生產(chǎn)線；如果生產(chǎn)機(jī)器之間的原材料不夠用，生產(chǎn)機(jī)器也可以向訂單系統(tǒng)進(jìn)行“交涉”，來(lái)增加原材料數(shù)量；最終，即便是原材料嵌入到產(chǎn)品內(nèi)之后，由于它還保存著路徑流程信息，將會(huì)很容易實(shí)現(xiàn)追蹤溯源(圖4)。
設(shè)備智能化。在未來(lái)的智能工廠，每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)清晰可見(jiàn)、高度透明，整個(gè)車間有序且高效地運(yùn)轉(zhuǎn)。“工業(yè)4.0”中，自動(dòng)化設(shè)備在原有的控制功能基礎(chǔ)上，附加一定的新功能，就可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期管理、安全性、可追蹤性與節(jié)能性等智能化要求。這些為生產(chǎn)設(shè)備添加的新功能是指通過(guò)為生產(chǎn)線配置眾多傳感器，讓設(shè)備具有感知能力，將所感知的信息通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳送到云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析決策進(jìn)一步使得自動(dòng)化設(shè)備具有自律管理的智能功能，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備智能化。
“工業(yè)4.0”中，在生產(chǎn)線、生產(chǎn)設(shè)備中配備的傳感器，能夠?qū)崟r(shí)抓取數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過(guò)無(wú)線通信連接互聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，對(duì)生產(chǎn)本身進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。設(shè)備傳感和控制層的數(shù)據(jù)與企業(yè)信息系統(tǒng)融合形成了信息物理系統(tǒng)(CPS)，使得生產(chǎn)大數(shù)據(jù)傳到云計(jì)算數(shù)據(jù)中心進(jìn)行存儲(chǔ)、分析，形成決策并反過(guò)來(lái)指導(dǎo)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。設(shè)備的智能化直接決定了“工業(yè)4.0”所要求的智能生產(chǎn)水平。
能源管理智能化。近年來(lái)，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(kāi)始應(yīng)用信息技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)能耗進(jìn)行管理，以最具經(jīng)濟(jì)效益的方式，部署工業(yè)節(jié)能減排與綜合利用的智能化系統(tǒng)架構(gòu)，從資源、原材料、研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造到廢棄物回收再利用處理，形成綠色產(chǎn)品生命周期管理的循環(huán)。
供應(yīng)鏈管理智能化。在傳統(tǒng)的制造業(yè)生產(chǎn)模式中，無(wú)論是工廠還是供應(yīng)商，都需要為制造業(yè)的零部件或原材料的庫(kù)存付出一定的成本支出，由于供應(yīng)商和工廠之間的信息不對(duì)稱和非自動(dòng)的信息交換，生產(chǎn)的模式只能采用按計(jì)劃或按庫(kù)存生產(chǎn)的模式，靈活性和效率受到了約束。
“工業(yè)4.0”時(shí)代，復(fù)雜的制造系統(tǒng)在一定程度上也加速了產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型。傳統(tǒng)的大型企業(yè)集團(tuán)掌控的供應(yīng)鏈主導(dǎo)型將向產(chǎn)業(yè)生態(tài)型演變，平臺(tái)技術(shù)以及平臺(tái)型企業(yè)將在產(chǎn)業(yè)生態(tài)中的展現(xiàn)出更多的作用。因此，企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略的重點(diǎn)將不再是做大規(guī)模，而將是智能化的供應(yīng)鏈管理，在不斷變化的動(dòng)態(tài)環(huán)境中獲得和保持動(dòng)態(tài)的供需協(xié)調(diào)能力。
供應(yīng)鏈管理智能化將統(tǒng)一工廠的零部件庫(kù)存和供應(yīng)商的生產(chǎn)流程，從而保證工廠的零部件庫(kù)存的最小化，降低庫(kù)存帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，降低生產(chǎn)成本。供應(yīng)鏈管理智能化要求企業(yè)間的信息采用基于事件驅(qū)動(dòng)的方式交換信息，信息的交換是實(shí)時(shí)的，并且對(duì)方同樣可以做出實(shí)時(shí)的反應(yīng)，供應(yīng)鏈上不同企業(yè)的運(yùn)作效率與在同一個(gè)企業(yè)中不同部門的運(yùn)作一樣敏捷，具有滿足不斷變化的需求的適應(yīng)性。供應(yīng)鏈管理智能化將為供應(yīng)鏈上的企業(yè)帶來(lái)更大的利益，供應(yīng)鏈上各個(gè)企業(yè)的協(xié)同制造將為降低制造成本、物流成本，縮短制造周期，提供更好的服務(wù)和有力的保障。
實(shí)現(xiàn)上述四個(gè)智能化體現(xiàn)了“工業(yè)4.0”的宏大愿景?！肮I(yè)4.0”認(rèn)為實(shí)現(xiàn)上述四個(gè)智能化其實(shí)是一個(gè)簡(jiǎn)單的概念：將大量的有關(guān)人、信息管理系統(tǒng)、自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備等物體融入到信息物理系統(tǒng)(CPS)中，在制造系統(tǒng)中，利用產(chǎn)生的數(shù)據(jù)為企業(yè)服務(wù)，協(xié)同企業(yè)的生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)。
智能制造的內(nèi)涵
無(wú)論是德國(guó)的“工業(yè)4.0”，還是美國(guó)的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，其實(shí)質(zhì)與我國(guó)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(shuō)，以智能制造為代表的新一輪工業(yè)革命或許對(duì)于我國(guó)制造業(yè)是一個(gè)很好的機(jī)會(huì)，也可能是我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的一個(gè)重要機(jī)遇。
工廠內(nèi)實(shí)現(xiàn)“信息物理系統(tǒng)”。德國(guó)“工業(yè)4.0”其實(shí)就是基于信息物理系統(tǒng)(CPS)實(shí)現(xiàn)智能工廠，最終實(shí)現(xiàn)的是制造模式的變革。CPS概念最早是由美國(guó)國(guó)家基金委員會(huì)在2006年提出，被認(rèn)為有望成為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息技術(shù)的第三次浪潮。
CSP是融合技術(shù)，包括計(jì)算、通信以及控制(傳感器、執(zhí)行器等)。中國(guó)科學(xué)院何積豐院士指出：“CPS，從廣義上理解，就是一個(gè)在環(huán)境感知的基礎(chǔ)上，深度融合了計(jì)算、通信和控制能力的可控可信可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)化物理設(shè)備系統(tǒng)，它通過(guò)計(jì)算進(jìn)程和物理進(jìn)程相互影響的反饋循環(huán)實(shí)現(xiàn)深度融合和實(shí)時(shí)交互來(lái)增加或擴(kuò)展新的功能，以安全、可靠、高效和實(shí)時(shí)的方式監(jiān)測(cè)或者控制一個(gè)物理實(shí)體。CPS的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)信息世界和物理世界的完全融合，構(gòu)建一個(gè)可控、可信、可擴(kuò)展并且安全高效的CPS網(wǎng)絡(luò)，并最終從根本上改變?nèi)祟悩?gòu)建工程物理系統(tǒng)的方式?！?/p>
目前所說(shuō)的制造業(yè)信息化，首先強(qiáng)調(diào)的是CAD(Computer Aided Design，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))、CAM(Computer Aided Manufacturing，計(jì)算機(jī)輔助制造)等工業(yè)軟件和PPS(生產(chǎn)計(jì)劃控制系統(tǒng))、PLM(產(chǎn)品生命周期管理)等信息化管理系統(tǒng)。主要應(yīng)用于由上而下的集中式中央控制系統(tǒng)。
而信息物理系統(tǒng)(CPS)則通過(guò)物體、數(shù)據(jù)以及服務(wù)等的無(wú)縫連接，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)工藝與信息系統(tǒng)融合，形成了智能工廠。物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)分別位于智能工廠的三層信息技術(shù)基礎(chǔ)架構(gòu)的底層和頂層。最頂層中，與生產(chǎn)計(jì)劃、物流、能耗和經(jīng)營(yíng)管理相關(guān)的ERP、SCM、CRM等，和產(chǎn)品設(shè)計(jì)、技術(shù)相關(guān)的PLM處在最上層，與服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)緊緊相連。中間一層，通過(guò)CPS物理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)線控制、調(diào)度等相關(guān)功能，從智能物料供應(yīng)，到智能產(chǎn)品的產(chǎn)出，貫通整個(gè)產(chǎn)品生命周期管理。最底層則通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制、執(zhí)行、傳感，實(shí)現(xiàn)智能生產(chǎn)(圖5)。
智能工廠的產(chǎn)品、資源及處理過(guò)程因CPS的存在，將具有非常高水平的實(shí)時(shí)性，同時(shí)在資源、成本節(jié)約中也頗具優(yōu)勢(shì)。智能工廠將按照重視可持續(xù)性的服務(wù)中心的業(yè)務(wù)來(lái)設(shè)計(jì)。因此，靈活性、自適應(yīng)以及機(jī)械學(xué)習(xí)能力等特征，甚至風(fēng)險(xiǎn)管理都是其中不可或缺的要素。智能工廠的設(shè)備將實(shí)現(xiàn)高級(jí)自動(dòng)化，主要是由基于自動(dòng)觀察生產(chǎn)過(guò)程的CPS的生產(chǎn)系統(tǒng)的靈活網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)可實(shí)時(shí)應(yīng)對(duì)的靈活的生產(chǎn)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)工程的徹底優(yōu)化。同時(shí)，生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)不僅僅是在特定生產(chǎn)條件下一次性體現(xiàn)，也可以實(shí)現(xiàn)多家工廠、多個(gè)生產(chǎn)單元所形成的世界級(jí)網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)化。
工廠間實(shí)現(xiàn)“互聯(lián)制造”。隨著信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)、電子商務(wù)的普及，制造業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的新要求出現(xiàn)了變化。一方面，要求制造業(yè)企業(yè)能夠不斷地基于網(wǎng)絡(luò)獲取信息，及時(shí)對(duì)市場(chǎng)需求做出快速反應(yīng)；另一方面，要求制造業(yè)企業(yè)能夠?qū)⒏鞣N資源集成與共享，合理利用各種資源。
互聯(lián)制造能夠快速響應(yīng)市場(chǎng)變化，通過(guò)制造企業(yè)快速重組、動(dòng)態(tài)協(xié)同來(lái)快速配置制造資源，在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，減少產(chǎn)品投放市場(chǎng)所需的時(shí)間，增加市場(chǎng)份額；能夠分擔(dān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)費(fèi)用、設(shè)備投資費(fèi)用等，減少經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部、外部的協(xié)同設(shè)計(jì)、協(xié)同制造和協(xié)同管理，實(shí)現(xiàn)商業(yè)的顛覆和重構(gòu)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造，消費(fèi)者、經(jīng)銷商、工廠、供應(yīng)鏈等各個(gè)環(huán)節(jié)可利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)全流程參與。傳統(tǒng)制造業(yè)的模式是以產(chǎn)品為中心，而未來(lái)制造業(yè)通過(guò)與用戶互動(dòng)，根據(jù)用戶的個(gè)性化需求，然后開(kāi)始部署產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)制造。
另外，作為一個(gè)未來(lái)的潮流，工廠將通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化，向著互聯(lián)工廠的趨勢(shì)發(fā)展。隨之而來(lái)，采集并分析生產(chǎn)車間的各種信息向消費(fèi)者反饋，從工廠采集的信息作為大數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)解析，能夠開(kāi)拓更多的、新的商業(yè)機(jī)會(huì)。經(jīng)由硬件從車間采集的海量數(shù)據(jù)如何處理，也將在很大程度上決定服務(wù)、解決方案的價(jià)值。
過(guò)去的制造業(yè)只是一個(gè)環(huán)節(jié)，但隨著互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步向制造業(yè)環(huán)節(jié)滲透，網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)。制造業(yè)的模式將隨之發(fā)生巨大變化，它會(huì)打破傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)的生命周期，從原材料的采購(gòu)開(kāi)始，到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)制造、市場(chǎng)營(yíng)銷、售后服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成了閉環(huán)，徹底改變制造業(yè)以往僅是一個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)模式。在網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造的閉環(huán)中，用戶、設(shè)計(jì)師、供應(yīng)商、分銷商等角色都會(huì)發(fā)生改變。與之相伴而生，傳統(tǒng)價(jià)值鏈也將不可避免的出現(xiàn)破碎與重構(gòu)。
工廠外實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)制造”。滿足消費(fèi)者個(gè)性化需求，一方面需要制造業(yè)企業(yè)能夠生產(chǎn)或提供符合消費(fèi)者個(gè)性偏好的產(chǎn)品或服務(wù)，一方面需要互聯(lián)網(wǎng)提供消費(fèi)者的個(gè)性化定制需求。由于消費(fèi)者人數(shù)眾多，每個(gè)人的需求不同，導(dǎo)致需求的具體信息也不同，加上需求的不斷變化，就構(gòu)成了產(chǎn)品需求的大數(shù)據(jù)。消費(fèi)者與制造業(yè)企業(yè)之間的交互和交易行為也將產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，挖掘和分析這些消費(fèi)者動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，能夠幫助消費(fèi)者參與到產(chǎn)品的需求分析和產(chǎn)品設(shè)計(jì)等創(chuàng)新活動(dòng)中，為產(chǎn)品創(chuàng)新作出貢獻(xiàn)。
因此，大數(shù)據(jù)將構(gòu)成制造業(yè)智能化的一個(gè)基礎(chǔ)。大數(shù)據(jù)在制造業(yè)大規(guī)模定制中的應(yīng)用除了圍繞定制平臺(tái)這一核心之外，還包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、訂單管理、智能化制造等。定制數(shù)據(jù)達(dá)到一定的數(shù)量級(jí)，就可以實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)應(yīng)用，通過(guò)對(duì)大數(shù)據(jù)的挖掘，實(shí)現(xiàn)流行預(yù)測(cè)、精準(zhǔn)匹配、時(shí)尚管理、社交應(yīng)用、營(yíng)銷推送等更多的應(yīng)用(圖6)。同時(shí)，大數(shù)據(jù)能夠幫助制造業(yè)企業(yè)提升營(yíng)銷的針對(duì)性，降低物流和庫(kù)存的成本，減少生產(chǎn)資源投入的風(fēng)險(xiǎn)。
“數(shù)據(jù)制造”時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將全面嵌入到工業(yè)體系之中，將打破傳統(tǒng)的生產(chǎn)流程、生產(chǎn)模式和管理方式。生產(chǎn)制造過(guò)程與業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的深度集成，將實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)要素的高度靈活配置，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制生產(chǎn)。從而，將有力推動(dòng)傳統(tǒng)制造業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級(jí)的步伐。毫無(wú)疑問(wèn)，“數(shù)據(jù)制造”將會(huì)改變制造業(yè)思維，給制造業(yè)帶來(lái)更多的靈活性和想象空間，也或?qū)㈩嵏仓圃鞓I(yè)的游戲規(guī)則。
對(duì)我國(guó)的啟示
沒(méi)有強(qiáng)大的制造業(yè)，一個(gè)國(guó)家將無(wú)法實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)快速、健康、穩(wěn)定的發(fā)展，勞動(dòng)就業(yè)問(wèn)題將日趨突顯，人民生活難以普遍提高，國(guó)家穩(wěn)定和安全將受到威脅，信息化、現(xiàn)代化將失去堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。改革開(kāi)放以來(lái)的30多年中，中國(guó)經(jīng)濟(jì)經(jīng)歷了接近10%的高速增長(zhǎng)階段，而制造業(yè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)的引擎。目前，我國(guó)尚處于工業(yè)化進(jìn)程的中后期，制造業(yè)創(chuàng)造了GDP總量的三分之一，貢獻(xiàn)了出口總額的90%，未來(lái)幾十年制造業(yè)仍將是我國(guó)經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。
重新定義“智能制造”的關(guān)鍵詞。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，制造業(yè)面臨著全球產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整帶來(lái)的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。特別是2008年金融危機(jī)之后，世界各國(guó)為了尋找促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的新出路，開(kāi)始重新重視制造業(yè)，歐盟整體上開(kāi)始加大制造業(yè)科技創(chuàng)新扶持力度；美國(guó)于2011年提出“先進(jìn)制造業(yè)伙伴計(jì)劃”，旨在增加就業(yè)機(jī)會(huì)，實(shí)現(xiàn)美國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)強(qiáng)勁增長(zhǎng)。美國(guó)國(guó)家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)于2012年2月正式了《先進(jìn)制造業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略計(jì)劃》，德國(guó)于2013年4月推出《工業(yè)4.0戰(zhàn)略》。我們應(yīng)該通過(guò)比較研究《美國(guó)先進(jìn)制造業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略計(jì)劃》《德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略》等資料中的先進(jìn)制造業(yè)關(guān)鍵詞，進(jìn)而來(lái)定義未來(lái)制造業(yè)的發(fā)展方向(圖7)。
一是軟性制造。大規(guī)模制造時(shí)代，傳統(tǒng)的制造環(huán)節(jié)利潤(rùn)空間越來(lái)越受到擠壓。所以，從發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)的戰(zhàn)略規(guī)劃中均可以看到，制造業(yè)的概念和附加值正在不斷從硬件向軟件、服務(wù)、解決方案等無(wú)形資產(chǎn)轉(zhuǎn)移。相對(duì)于傳統(tǒng)制造業(yè)，如今的制造業(yè)是軟件帶給硬件功能、控制硬件、對(duì)硬件造成極大影響。同時(shí)，與以往的硬件商品所不同，目前的制造業(yè)中，對(duì)商品附屬的服務(wù)或者基于商品上面的解決方案的需求正在快速增加。
所謂軟性制造，就是增加產(chǎn)品附加價(jià)值、拓展更多、更豐富的服務(wù)與解決方案。因?yàn)橄鄬?duì)于硬件，產(chǎn)品內(nèi)置的軟件、附帶的服務(wù)或者解決方案通常是軟性和無(wú)形的，都是“看不見(jiàn)”的事物，所以稱之為軟性制造。
軟性制造不再將“硬件”生產(chǎn)視為制造業(yè)，而認(rèn)為“軟件”在制造業(yè)中不斷發(fā)揮主導(dǎo)作用，商品產(chǎn)生的服務(wù)或解決方案將對(duì)制造業(yè)的價(jià)值產(chǎn)生巨大影響。所以，未來(lái)的制造業(yè)需要放棄傳統(tǒng)的“硬件式”的思維模式，而要從軟件、服務(wù)產(chǎn)生附加值的角度去發(fā)展制造業(yè)。軟件、服務(wù)在整個(gè)制造業(yè)價(jià)值鏈中所占的比重將越來(lái)越大，呈現(xiàn)顯著的增長(zhǎng)趨勢(shì)。未來(lái)制造業(yè)企業(yè)向顧客提供的不再是單純的產(chǎn)品，而是各種應(yīng)用軟件與服務(wù)形態(tài)集成于一體的整體解決方案。
二是從“物理”到“信息”的趨勢(shì)。以往，每當(dāng)提及制造業(yè)，恐怕都認(rèn)為是各種零部件構(gòu)成硬件產(chǎn)品的核心。隨著封裝化、數(shù)字化的發(fā)展，零部件生產(chǎn)加工技術(shù)加速向新興市場(chǎng)國(guó)家轉(zhuǎn)移，這樣，零部件本身的利潤(rùn)就難以維系。因此，發(fā)達(dá)國(guó)家制造業(yè)開(kāi)始更加注重通過(guò)組裝零部件進(jìn)行封裝化，將部分功能模塊化，將系列功能系統(tǒng)化，來(lái)提升附加價(jià)值。
模塊化是將標(biāo)準(zhǔn)化的零部件進(jìn)行組裝，以此來(lái)設(shè)計(jì)產(chǎn)品。從而能夠快速響應(yīng)市場(chǎng)的多樣化需求，滿足消費(fèi)者的各項(xiàng)差異化需求。以往，在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，需要付出很多時(shí)間和成本，如果將復(fù)雜化的產(chǎn)品通過(guò)幾個(gè)模塊進(jìn)行組裝，就能夠同時(shí)解決多樣化和效率化的問(wèn)題。
但是，模塊化本身不過(guò)是產(chǎn)品的一項(xiàng)功能，未來(lái)制造業(yè)將更加重視在通過(guò)模塊化和封裝化的基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)化，拓展新的應(yīng)用與服務(wù)。如果以系統(tǒng)化為主導(dǎo)，就能相對(duì)于“物理”意義上的零部件，獲取更多的帶有“信息”功能的附加價(jià)值。相反，如果不掌控系統(tǒng)的主導(dǎo)權(quán)，無(wú)論研發(fā)出的零部件的質(zhì)量和功能多么好，也難以成為市場(chǎng)價(jià)格的主導(dǎo)者。
三是從“群體”到“個(gè)體”的趨勢(shì)。在發(fā)達(dá)國(guó)家，以規(guī)模化為對(duì)象的量產(chǎn)制造業(yè)將生產(chǎn)基地轉(zhuǎn)移至新興市場(chǎng)國(guó)家，以定制化為重點(diǎn)的多種類小批量制造業(yè)漸漸成為主流。同時(shí)，消費(fèi)者本身也將有能力將自己的需求付諸生產(chǎn)制造。也就是說(shuō)，“大規(guī)模定制”隨著以3D打印為代表的數(shù)字化和信息技術(shù)的普及帶來(lái)的技術(shù)革新，將制造業(yè)的進(jìn)入門檻降至最低，不具備工廠與生產(chǎn)設(shè)備的個(gè)人也能很容易地參與到制造業(yè)之中。制造業(yè)進(jìn)入門檻的降低，也意味著一些意想不到的企業(yè)或個(gè)人將參與到制造業(yè)，從而有可能帶來(lái)商業(yè)模式的巨大變化。
“個(gè)性化”首先是美國(guó)大力推進(jìn)的。在美國(guó)的文化背景下，個(gè)性要比組織色彩強(qiáng)烈。制造業(yè)的“個(gè)性化”趨勢(shì)不僅僅是美國(guó)制造業(yè)回歸，還將帶動(dòng)舊金山等大城市制造業(yè)的興盛，一些專注于通過(guò)信息技術(shù)使得生產(chǎn)工程高效化、專業(yè)性的小規(guī)模手工制作的制造業(yè)將在市區(qū)內(nèi)盛行，它們根據(jù)消費(fèi)者的需求進(jìn)行柔性的定制化服務(wù)，憑借獨(dú)特的設(shè)計(jì)，與大量生產(chǎn)形成差異化競(jìng)爭(zhēng)。
四是互聯(lián)制造。隨著信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)、電子商務(wù)的普及，制造業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的新要求出現(xiàn)了變化。一方面，要求制造業(yè)企業(yè)能夠不斷地基于網(wǎng)絡(luò)獲取信息，及時(shí)對(duì)市場(chǎng)需求做出快速反應(yīng)；另一方面，要求制造業(yè)企業(yè)能夠?qū)⒏鞣N資源集成與共享，合理利用各種資源。
互聯(lián)制造能夠快速響應(yīng)市場(chǎng)變化，通過(guò)制造企業(yè)快速重組、動(dòng)態(tài)協(xié)同來(lái)快速配置制造資源，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少產(chǎn)品投放市場(chǎng)所需的時(shí)間，增加市場(chǎng)份額。另外，作為一個(gè)未來(lái)的潮流，工廠將通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化，向著互聯(lián)工廠的趨勢(shì)發(fā)展。
美國(guó)因?yàn)橛蠫oogle、Apple、IBM等IT巨頭和無(wú)數(shù)的IT企業(yè)，所以在大數(shù)據(jù)應(yīng)用上較為積極，非常重視對(duì)社會(huì)帶來(lái)新的價(jià)值。Google不斷將制造業(yè)企業(yè)收購(gòu)至麾下，就是希望掌握主導(dǎo)權(quán)。同時(shí)，作為美國(guó)大型制造業(yè)企業(yè)的一個(gè)代表，GE公司也開(kāi)始加強(qiáng)數(shù)據(jù)分析和軟件開(kāi)發(fā)，從車間采集數(shù)據(jù)，進(jìn)行解析，提供解決方案，開(kāi)拓新的商業(yè)機(jī)會(huì)。德國(guó)將“工業(yè)4.0”視為國(guó)家戰(zhàn)略，將工廠智能化視為國(guó)家方針。通過(guò)信息技術(shù)，最大限度的發(fā)揮工廠本身的能力(表1)。
把“兩化”深度融合作為主要著力點(diǎn)。工業(yè)和信息化部成立以來(lái)，一直致力于推進(jìn)“兩化融合”工作，通過(guò)信息化的融合與滲透，對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)產(chǎn)生革命性影響。“工業(yè)4.0”本質(zhì)上是由信息技術(shù)引發(fā)的，與我國(guó)的“兩化融合”有異曲同工之處。在未來(lái)制造業(yè)中，我們應(yīng)該將“兩化深度融合”作為主要著力點(diǎn)，進(jìn)一步繼續(xù)加快推進(jìn)信息化、自動(dòng)化和智能化。
首先，研究部署信息物理系統(tǒng)(CPS)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)“智能工廠”的“智能制造”。智能制造已成為全球制造業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)，智能設(shè)備和生產(chǎn)手段在未來(lái)必將廣泛替代傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式。而信息物理系統(tǒng)(CPS)將改變?nèi)祟惻c物理世界的交互方式，使得未來(lái)制造業(yè)中的物質(zhì)生產(chǎn)力與能源、材料和信息三種資源高度融合，為實(shí)現(xiàn)“智能工廠”和“智能制造”提供有效的保障。美國(guó)、德國(guó)等世界工業(yè)強(qiáng)國(guó)都高度重視信息物理系統(tǒng)的構(gòu)建，加強(qiáng)戰(zhàn)略性、前瞻性的部署，并已然取得了積極的研究進(jìn)展。而我國(guó)目前的制造業(yè)發(fā)展仍然以簡(jiǎn)單地?cái)U(kuò)大再生產(chǎn)為主要途徑，迫切需要通過(guò)智能生產(chǎn)、智能設(shè)備和“工業(yè)4.0”理念來(lái)改造和提升傳統(tǒng)制造業(yè)。
2綠色制造技術(shù)的優(yōu)化
基于機(jī)械加工過(guò)程中對(duì)能源消耗和環(huán)境的影響，應(yīng)該大力發(fā)展綠色制造技術(shù)，通過(guò)綠色制造技術(shù)改善機(jī)械加工過(guò)程中所出現(xiàn)的各種問(wèn)題：
2.1優(yōu)化綠色制造技術(shù)工藝參數(shù)。工藝參數(shù)優(yōu)化是綠色制造工藝過(guò)程規(guī)劃的關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)對(duì)零件加工工藝參數(shù)的優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)物料消耗最低化的目的，基于在機(jī)械加工中工藝參數(shù)對(duì)機(jī)械加工產(chǎn)品的質(zhì)量、消耗以及噪音等方面的影響，綠色制造技術(shù)選擇的工藝參數(shù)要綜合考慮這些因素，并且要通過(guò)對(duì)多種參數(shù)方案進(jìn)行對(duì)比、評(píng)價(jià)，選出最優(yōu)化的加工工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工的低物料消耗。
2.2綠色制造工藝路線的優(yōu)化。工藝路線是機(jī)械加工環(huán)節(jié)中的重要步驟，合理的工藝路線不僅能夠大大提高機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，還可以實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)的要求，通過(guò)優(yōu)化工藝路線可以降低一些不必要的機(jī)械加工，有效地降低了能源的消耗和對(duì)環(huán)境的污染。比如在機(jī)械加工中采取少無(wú)切削生產(chǎn)工藝的精鍛、精沖等近似成型的工藝不僅能夠提高原材料的使用效益，還能降低污染物的排放，并且通過(guò)簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程，降低了設(shè)備與能源的消耗。
2.3采取多工件多機(jī)床節(jié)能型調(diào)度優(yōu)化技術(shù)。機(jī)械加工實(shí)現(xiàn)綠色制造，從根本角度講需要改善零件加工過(guò)程的機(jī)床設(shè)備：一是要改進(jìn)機(jī)床加工技術(shù)，提高機(jī)床加工設(shè)備與環(huán)境的相適應(yīng)程度，滿足機(jī)床加工與環(huán)境和諧發(fā)展的要求；二是要優(yōu)化配置機(jī)床設(shè)備，通過(guò)采取合理的組合方式降低無(wú)功率生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的綠色性目的。比如在生產(chǎn)過(guò)程中，有的機(jī)床加工過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的無(wú)功率作業(yè)，造成機(jī)械設(shè)備的消耗。因此通過(guò)采取多工件多機(jī)床節(jié)能型調(diào)度優(yōu)化技術(shù)，通過(guò)對(duì)工件和機(jī)床的合理調(diào)度實(shí)現(xiàn)總體能量消耗的降低。
2.4加強(qiáng)機(jī)械加工綠色制造的評(píng)價(jià)。機(jī)械加工綠色制造的關(guān)鍵就是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的最大化，而評(píng)價(jià)綠色制造技術(shù)效果的標(biāo)準(zhǔn)就是根據(jù)機(jī)械加工綠色制造評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，重點(diǎn)對(duì)加工時(shí)間、加工質(zhì)量、加工成本、資源利用率以及環(huán)境影響進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)。
機(jī)械制造工藝的可靠性可以通過(guò)產(chǎn)品的可靠性體現(xiàn)出來(lái)，包含了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、管理等諸多的環(huán)節(jié)，因此對(duì)機(jī)械的可靠性分析應(yīng)該貫穿產(chǎn)品生產(chǎn)的全過(guò)程。對(duì)生產(chǎn)中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，進(jìn)而采取相應(yīng)的對(duì)策保證機(jī)械制造的正常進(jìn)行，同時(shí)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成產(chǎn)品生產(chǎn)，保證機(jī)械產(chǎn)品的功能、效益和其他機(jī)械產(chǎn)品差別不大。任何行業(yè)的正常運(yùn)行都離不開(kāi)有效的管理，機(jī)械制造也不例外。一個(gè)科學(xué)合理的管理方式十分重要，這樣才能獲得一個(gè)全面高效的生產(chǎn)模式。在機(jī)械生產(chǎn)中為了保證機(jī)械的可靠性，應(yīng)對(duì)機(jī)械制造的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全面的、綜合的管理，嚴(yán)格地落實(shí)各項(xiàng)管理制度。
2機(jī)械制造工藝可靠性檢驗(yàn)及管理
在保證機(jī)械制造產(chǎn)品可靠性上，機(jī)械產(chǎn)品的檢驗(yàn)管理是一個(gè)需要人們重視的環(huán)節(jié)，在實(shí)際生產(chǎn)中要認(rèn)真地落實(shí)。檢驗(yàn)管理是機(jī)械產(chǎn)品在生產(chǎn)制造的過(guò)程中自我檢驗(yàn)的過(guò)程，能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)線上存在的不合格的機(jī)械產(chǎn)品以及存在的問(wèn)題還有缺陷。對(duì)于提高機(jī)械產(chǎn)品的性能和生產(chǎn)效率起著至關(guān)重要的作用，所以機(jī)械產(chǎn)品的檢驗(yàn)管理能否落實(shí)到實(shí)際生產(chǎn)中會(huì)給機(jī)械的可靠性帶來(lái)直接的影響。機(jī)械在生產(chǎn)完成后還有最重要的一步工序，就是把已經(jīng)成型的機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)合格的機(jī)械商品就可以投放到市場(chǎng)中，完工檢驗(yàn)?zāi)軌蚋玫乇ＷC機(jī)械制造的可靠性。
二機(jī)械制造可靠性研究方法
1機(jī)械制造定性
研究機(jī)械制造過(guò)程中涉及人員、機(jī)械、加工工藝等眾多因素，對(duì)于這些因素，不能對(duì)其進(jìn)行定量的描述，這樣一來(lái)定性研究就發(fā)揮了很大的作用。所以定性研究在機(jī)械制造中占據(jù)著很重要的作用，常見(jiàn)的定性研究有故障樹(shù)分析、故障模式影響分析。
2機(jī)械制造定量研究機(jī)械制造可靠性
受到很多因素的影響，這些因素往往相互關(guān)聯(lián)，通常情況下很難對(duì)其進(jìn)行定量描述。對(duì)于這種情況我們可以采用模糊理論處理機(jī)械制造過(guò)程各個(gè)關(guān)系就是非常適用的。如果對(duì)于原本模糊的信息沒(méi)有準(zhǔn)確的把握，就可以根據(jù)傳統(tǒng)的可靠性分析方法得出結(jié)論，但是這種結(jié)果會(huì)和實(shí)際有著很大的差距。目前隨著機(jī)械制造小批量發(fā)展的影響，機(jī)械制造過(guò)程中樣本在逐漸地減少，數(shù)據(jù)量也在減小，對(duì)于這種情況我們針對(duì)不同機(jī)械的不同問(wèn)題，可以采用與之相對(duì)應(yīng)的分析方法。
三提高機(jī)械制造工藝可靠性的方法
1加強(qiáng)對(duì)其的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)
很多企業(yè)對(duì)于可靠性的研究都是局限于設(shè)計(jì)階段，但是對(duì)于機(jī)械的制造過(guò)程卻沒(méi)有進(jìn)行深入的研究。在機(jī)械的制造過(guò)程中，設(shè)備的老化、材料選取的不合標(biāo)準(zhǔn)以及工廠生產(chǎn)環(huán)境的影響都會(huì)對(duì)機(jī)械的可靠性造成一定的影響。這些制造過(guò)程中的影響因素比設(shè)計(jì)階段更加難以控制，所以在進(jìn)行機(jī)械制造工藝的可靠性研究的時(shí)候應(yīng)該重視制造環(huán)節(jié)中存在的問(wèn)題。
2建立完善的評(píng)定指標(biāo)
現(xiàn)階段的機(jī)械加工企業(yè)在機(jī)械制造的過(guò)程中缺少合適的產(chǎn)品可靠性評(píng)定指標(biāo)，很難將制造中的各個(gè)工序整合到一起。制造過(guò)程中變量是指機(jī)械加工過(guò)程中的工位特征，但這些變量會(huì)在產(chǎn)品的制造過(guò)程中相互作用，只有了解這些變量的影響，才能更好地建設(shè)完整的可靠性指標(biāo)。
三七為五加科植物三七Panaxnotoginseng(Burk.)F.H.Chen的干燥根及根莖[1]，三七總皂苷是中藥三七的有效部位，主要含有三七皂苷R1，人參皂苷Rg1和人參皂苷Rb1等達(dá)瑪烷型三萜皂苷類化合物[2]?，F(xiàn)代藥理研究證明：三七總皂苷具有多方面的生物活性，主要表現(xiàn)在擴(kuò)張冠狀動(dòng)脈、增加冠脈血流量、改善心肌代謝、抗自由基、抗凝、鈣拮抗等方面[3]。
目前三七總皂苷的富集與純化一般采用大孔吸附樹(shù)脂來(lái)完成[4]，純化后三七總皂苷的含量達(dá)到60%以上。為了提高藥物的安全性和有效性，提高其成藥原料藥的純度。本實(shí)驗(yàn)擬采用氧化鋁柱層析對(duì)三七總皂苷的純化物進(jìn)行精制[5]，并對(duì)工藝進(jìn)行了考察，為進(jìn)一步的制劑學(xué)研究打下基礎(chǔ)。
1儀器與試藥
1.1儀器與設(shè)備
RE52-99旋轉(zhuǎn)蒸器（上海亞榮生化儀器廠）；DK-S22型電熱恒溫水浴鍋（上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）；JA-1003型電子分析天平（北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司）；電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海博迅實(shí)業(yè)有限醫(yī)療設(shè)備廠）；美國(guó)Tsp高效液相色譜儀；TspP-2000泵、TspUV-1000UV-VIS檢測(cè)器；TspPC1000色譜工作站；色譜柱：ODSC18柱（250×4.6mm,5μm,大連依利特科學(xué)儀器有限公司）。
1.2材料與試劑
三七總皂苷提取物（云南玉溪天然藥物有限公司）；三七總皂苷對(duì)照品：三七皂苷R1（0745-200008）、人參皂苷Rg1（0703-200015）、人參皂苷Rb1（0704-200115）對(duì)照品（中國(guó)藥品生物制品檢定所）；乙腈為色譜純，水為二次蒸餾水。
2方法與結(jié)果
2.1色譜條件
色譜柱：ODSC18柱（250×4.6mm,5μm）；流動(dòng)相：A為乙腈，B為水；流速：1.0mL·min-1；采用梯度洗脫法，0～8分鐘（26:74），8:10～40:40分鐘（34:66）；檢測(cè)波長(zhǎng)203nm；柱溫：30℃；進(jìn)樣量20μL。
2.2線性范圍關(guān)系的考察
分別精密稱取三七總皂苷對(duì)照品三七皂苷R1、人參皂苷Rg1和人參皂苷Rb1各約6.0mg、2.5mg和2.5mg置25mL量瓶中，用甲醇溶解并稀釋至刻度，搖勻，精密吸取此溶液3、4、5、6、7mL置50mL量瓶中，用甲醇稀釋至刻度，搖勻。精密吸取上述對(duì)照品溶液各注入液相色譜儀，記錄色譜圖，量取峰面積，以峰面積(A)對(duì)進(jìn)樣量(μg)進(jìn)行線性回歸，三七皂苷R1、人參皂苷Rg1、人參皂苷Rb1回歸方程分別為：A=327127.8W－681.2（r=0.9991）；A=406964.1W+787.9（r=0.9991）；A=262563.9W－5498.7（r=0.9996），三七皂苷R1、人參皂苷Rg1、人參皂Rb1分別在進(jìn)樣量0.2981～0.6956μg、1.2768～2.9792μg和1.1539～2.6925μg范圍內(nèi)時(shí)，峰面積與進(jìn)樣量具有良好的線性關(guān)系。
2.3精密度試驗(yàn)
取含量測(cè)定項(xiàng)下對(duì)照品溶液，連續(xù)進(jìn)樣六次，記錄色譜圖，量取峰面積，計(jì)算平均值及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，三七皂苷R1、人參皂苷Rg1和人參皂苷Rb1的峰面積平均值分別為151792、802039.7和476940.7，RSD分別為0.81%、1.73%和1.62%，結(jié)果表明，本方法精密度良好。
2.4供試品溶液的制備
取上柱流出液濃縮至干，精密稱定干粉一定量，用甲醇溶解并轉(zhuǎn)溶至10mL量瓶，濾過(guò)。精密量取續(xù)濾液1mL置10mL量瓶中，加甲醇稀釋至刻度，搖勻，即得。
2.5工藝參數(shù)的考察
2.5.1洗脫劑濃度的考察
取三七總皂苷原料3份，每份10g。分別用50%乙醇適量溶解，分別轉(zhuǎn)移至氧化鋁柱（中性氧化鋁50g，內(nèi)徑4cm，干法裝柱），然后分別用35%、55%和75%乙醇洗脫，分別收集洗脫液，減壓回收乙醇，真空干燥，按HPLC法測(cè)定總皂苷含量和收率。
從以上結(jié)果可知，當(dāng)用75%乙醇洗脫時(shí)，總皂苷含量最高，但收率太低，而用55%乙醇洗脫時(shí)雖然收率比用35%乙醇洗脫時(shí)略低，但總皂苷含量高6%左右，因此，洗脫劑確定為55%乙醇。
2.5.2洗脫劑用量考察
取三七總皂苷原料3份，每份10g。分別用50%乙醇適量溶解，分別轉(zhuǎn)移至氧化鋁柱（中性氧化鋁50g，內(nèi)徑4cm，干法裝柱），然后用55%乙醇洗脫，分別收集洗脫液，減壓回收乙醇，真空干燥，按HPLC法測(cè)定總苷含量和收率。
從以上結(jié)果可知，隨著洗脫劑用量的增加，得到總皂苷的含量逐漸下降，考慮收率，以10倍量55%的乙醇洗脫比較合適。
2.5.3吸附劑用量考察
取三七總皂苷原料3份，每份10g。分別用50%乙醇適量溶解，分別轉(zhuǎn)移至氧化鋁柱（柱1：中性氧化鋁25g，內(nèi)徑2cm；柱2：中性氧化鋁50g，內(nèi)徑4cm；柱3：中性氧化鋁100g，內(nèi)徑5cm），然后用10倍量55%乙醇洗脫，分別收集洗脫液，減壓回收乙醇，真空干燥，按HPLC法測(cè)定總苷含量和收率。
從以上結(jié)果可知，隨著吸附劑氧化鋁用量的增加，收率逐漸降低，而含量呈上升趨勢(shì)，氧化鋁用量為5倍與10倍相比較，前者雖然總皂苷含量略低，但已經(jīng)大于80%，而且收率較高，因此吸附劑氧化鋁的用量確定為5倍。
2.6中試驗(yàn)證結(jié)果
取三七總皂苷原料3份，精密稱取質(zhì)量分別為44.4g，42.8g和47.9g，分別用50%乙醇適量溶解，分別轉(zhuǎn)移至氧化鋁柱，中性氧化鋁用量為三七總皂苷的5倍，然后用10倍量55%乙醇洗脫，分別收集洗脫液，在60℃以下減壓回收乙醇，真空干燥，按HPLC測(cè)定方法，分別測(cè)定三七皂苷R1、人參皂苷Rg1和人參皂苷Rb1的含量。
從以上三批中試結(jié)果可知，按選定的精制工藝可以制備總皂苷含量大于80%的三七總皂苷原料，且收率大于70%，說(shuō)明此精制工藝是可行的。
3結(jié)論
3.1氧化鋁柱層析精制三七總皂苷的最佳工藝為：洗脫劑的濃度為55%乙醇，洗脫劑的用量為10倍量吸附劑的用量，吸附劑用量為5倍三七總皂苷的用量。
3.2本實(shí)驗(yàn)提出了一種新的三七總皂苷的精制方法—氧化鋁柱層析，具有分離效果好、工藝簡(jiǎn)單、投資少、處理量較大等優(yōu)點(diǎn)。有文獻(xiàn)報(bào)道[6]，大孔吸附樹(shù)脂法具有選擇性好、吸附容量大、安全無(wú)毒、再生容易等優(yōu)點(diǎn)，但由于應(yīng)用時(shí)間相對(duì)較短，還存在著一些問(wèn)題，因此，在純化中藥有效成分的工藝過(guò)程中，兩種純化方法可以互相結(jié)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，共同促進(jìn)中藥制劑的不斷發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1]中華人民共和國(guó)藥典委員會(huì).中華人民共和國(guó)藥典2005年版二部[S].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005:9.
[2]甘煩遠(yuǎn).三七的化學(xué)成分研究概況[J].中國(guó)藥學(xué)雜志，1992，27(3):128.
[3]ChanP,TomlinsonB.AntioxidantefectsofChinesetraditionalmedicine:focusontrilinoleinisolatedfromtheChineseherbsanchi(Panaxpseudoginseng)[J].JClinPharmacol,2000,40(5):457.
荊楚網(wǎng)消息（記者李川 安立）“今年開(kāi)學(xué)，湖北工業(yè)大學(xué)自考生收費(fèi)欄里多了一條項(xiàng)目“論文輔導(dǎo)費(fèi)500元”，雖然錢交了，卻沒(méi)有論文輔導(dǎo)費(fèi)的收據(jù)?！?0月26日，就讀于湖北工業(yè)大學(xué)的自考生小華（化名）對(duì)于班主任收取論文費(fèi)不開(kāi)收據(jù)的行為產(chǎn)生質(zhì)疑，并表示就算要交這筆錢也該給學(xué)生一個(gè)交代。
小華是湖北工業(yè)大學(xué)的2005屆電子商務(wù)的自考生，今年一開(kāi)學(xué)，班主任就向每位同學(xué)收取了500元的論文費(fèi)，稱是論文輔導(dǎo)費(fèi)。但是令小華不解的是，班里70個(gè)同學(xué)繳納了費(fèi)用卻沒(méi)有收據(jù)。就連當(dāng)初班主任代為收取費(fèi)用時(shí)也并沒(méi)有詳細(xì)的解釋，現(xiàn)不僅是電子子商務(wù)班收取了，別個(gè)專業(yè)也同樣遇到了這種情況。小華說(shuō)，“上一屆的同專業(yè)的師哥師姐也被繳納了論文輔導(dǎo)費(fèi)，但只有400元，沒(méi)想到只過(guò)了一年卻漲到了500，這錢交的有點(diǎn)冤?！?/p>
對(duì)于小華的質(zhì)疑，記者來(lái)到湖北工業(yè)大學(xué)，學(xué)院辦務(wù)室的老師告訴記者：“學(xué)校從來(lái)沒(méi)有收取過(guò)大四的論文費(fèi)，自考學(xué)院的老師大多是外聘的，如果說(shuō)是老師的辛苦費(fèi)也有可能，但是不管什么方式收取都必須要有憑據(jù)。班主任是不能向?qū)W生隨便收費(fèi)的?！钡珜?duì)于這件事，校方稱不是很了解。
記者一行又來(lái)到湖北工業(yè)大學(xué)的成教學(xué)院，成教學(xué)院的負(fù)責(zé)人聲稱凡是政策不容許收的費(fèi)用，學(xué)校是肯定不能收的，并堅(jiān)決表示沒(méi)有收取學(xué)生的論文輔導(dǎo)費(fèi)這件事。但對(duì)學(xué)生口中說(shuō)的班主任收取論文費(fèi)這一說(shuō)法，該負(fù)責(zé)人則表示此事需要調(diào)查。
記者從教育部官網(wǎng)得知，學(xué)校的收費(fèi)項(xiàng)目只能由教育部、國(guó)家發(fā)改委、財(cái)政部聯(lián)合制定，或由各地省級(jí)人民政府制定，其他任何部門或單位都無(wú)權(quán)自行制定收費(fèi)項(xiàng)目。如“定向費(fèi)”、“跨地區(qū)建設(shè)費(fèi)”、“專升本費(fèi)”、“假期住宿費(fèi)”、“補(bǔ)考費(fèi)”、“重修費(fèi)”、“高考錄取通知書郵寄費(fèi)”、“本科生錄取費(fèi)”、“學(xué)位申請(qǐng)費(fèi)”、“答辯費(fèi)”、“論文印制費(fèi)”、“旁聽(tīng)費(fèi)”、“注冊(cè)費(fèi)”、“點(diǎn)招費(fèi)”、“建校費(fèi)”以及押金、保證金和各類證、卡工本費(fèi)等，都屬于亂收費(fèi)，學(xué)生可向當(dāng)?shù)亟逃?、物價(jià)部門舉報(bào)。
