时间:2022-02-19 13:42:38

在一定周期内会反复出现,产生原因是由于设备中某一单一零件产生问题或者是失效而造成。暂时性故障是指自动化通信设备所产生的故障时间短暂,但是会对设备的正常运行造成较大的影响,产生原因是由于零件性能下降或者是接触不良等造成的。
2检修过程的先后顺序
2.1先分析思考,后着手检修
在对自动化通信设备检查的时候,工作人员需要对在脑海中形成相应的检查思路,要有大致的维修方案再经认真研究以后才可以开始维修。通常情况下出现事故时一开始是毫无头绪存在,因而需要技术人员对其进行排查工作,再进行综合整理,根据实际情况和数据结果进行相应的探讨,对于出现的问题要进行具体化分析,尽可能地避免事情出现复杂化,降低维修难度系数。
2.2先外后内
在任何时候随意打开机箱这个操作是不对的,在操作之前肯定要首先给出初步的判断,只有在排除外部设备、连线是否接好的前提下才可以开始对机箱的内部进行检修,从而降低了拆卸工作量[3]。
2.3先机械部分,后电子部分
首先应该对机械元器件进行检修,检验其完整性能,然后再对电子电路的结构和机电的一体化进行检查,这样才能提高检修效率。只能在断电的前提下对电路进行检修,检修之后才可以接通电源。这是最为基本的安全知识,同时也是原则性问题,必须时刻牢记,以免出现安全事故。
3检修方法
3.1直接观察法
直接观察法大体可以分为两种情况:①接电情况下;②不接电情况。我们第一步需要做的是不接电观察,充分利用人体的感觉器官对其进行关键插件进行检查,看是否有零件松动、接触不良、焊铁脱落、元件腐蚀或者是变色变焦、电源出现短路、过流或者是保险丝出现熔断现象。仔细检查机械内外部各个元器件准确无误之后再接通电源,观察机内是否有冒烟、打火或者是声音异常现象,若是出现上述问题即应该立刻将电源关掉,同时也可以对机箱进行敲打,看接触是否存在问题,也可以用手去感知可疑的元器件,判断是否有过热现象,从而根据元器件的温度来辨别出现的问题[4]。
3.2测量法
该方法较为简单直接,我们可以通过对故障现象观察从而判断出故障位置所在,借用测量工具,更进一步的判断出故障出现原因,从而辅助故障被解决。较为常见的测量方法有电压检查法、电阻检查法以及电流检查法。我们常常将测量元器件两端工作电压和正常电压对比看作是电压检查法。电阻检查法则是指对元器件自身电阻值进行测量来判断故障,它能够对检修开路、短路现象和确定故障有明确实效。电流检查法则是用电流表来检查工作电流,该方法较为不便,因而较少使用[5]。
3.3插拔法
①将出现故障的设备和与其连接设备电源的连线拆开,然后在合上故障设备电源开关,若是故障消失,则对连接设备和连接线进行检查看是否存在短路现象,若存在,则对其进行排除;若无,便需要对故障设备本身进行检查。②将故障设备内所存在的插件全拔出,若故障消失,则说明故障出现某个插件板上。若是故障依旧存在则说明设备电源存在故障,需对其进行修检。③找出确切插件板,按照故障现象和性质来诊断出具体破坏的集成块或电子元器件。
3.4试探法
将正常的插件板或者是良好的组件将存在有故障疑点的插件板或者是组件替换掉,该方法称作是试探法。该方法常运用在调试和检修中,若是短时间内未能弄清故障原因,使用该方法可以使得实施方案更为简单、直接,效率高。若是存在严重故障时,比如说烧机现象,但未能明白对象时,该方法不适用。原因在于出现故障的插件板很有可能存在破坏性,能够使得被换上的新插件板被损坏。
4结论
关键词:建筑设备自动化集中监控
建筑设备自动化系统(BuildingAutomationSystem,简称BAS),实际上是一套中央监控系统。它通过对建筑物(或建筑群)内的各种电力设备、空调设备、冷热源设备、防火、防盗设备等进行集中监控,达到在确保建筑内环境舒适、充分考虑能源节约和环境保护的条件下,使建筑内的各种设备状态及利用率均达到最佳的目的。
建筑设备自动化系统是智能建筑弱电系统工程中较为复杂的系统之一,现将该系统的设计要点介绍如下:
1中央控制室选址及室内设备布置
(1)中央控制室应尽量靠近控制负荷中心,应离变电所、电梯机房、水泵房等会产生强电磁干扰的场所15m以上。上方及毗邻无用水和潮湿的机房及房间;
(2)室内控制台前应有1.5m的操作距离,控制台离墙布置时,台后应有大于1m的检修距离,并注意避免阳光直射;
(3)当控制台横向排列总长度超过7m时,应在两端各各留大于1m的通道;
(4)中央控制室宜采用抗静电架空活动地板,高度不小于20m。
2建筑设备自动化系统的电源要求
(1)中央控制室应由变配电所引出专用回路供电,中央控制室内设专用配电盘。负荷等级不低于所处建筑中最高负荷等级;
(2)通常要求系统的供电电源的电压不大于±10%,频率变化不大于±1Hz,波形失真率不大于20%。
(3)中央管理计算机应配置UPS不间断供电设备,其容量应包括建筑设备自动化系统内用电设备总和并考虑预计的扩展容量,供电时间不低于30分钟。
(4)现场控制器的电源应满足下述要求:
①Ⅰ类系统(650点~4999点),当中央控制室设有UPS不间断供电设备时,现场的电源由UPS不间断电源以放射式或树干式集中供给;
②Ⅱ类系统(1点~649点),现场控制器的电源可由就地邻近动力盘专路供给;
③含有CPU的现场控制器,必须设置备用电池组,并能支持现场控制器运行不少于72小时,保证停电时不间断供电。
3现场控制器设置原则
(1)现场控制器的设置应主要考虑系统管理方式、安装调试维护方便和经济性。一般按机电系统平面布置进行划分。
(2)现场控制器要远离有输水管道,以免管道、阀门跑水,殃及控制盘。在潮湿、蒸汽场所,应采取防潮、防结露等措施。
(3)现场控制器要离电机、大电流母线、电缆1.5m以上,以避免电磁干扰。在无法满足要求时,应采取可靠屏蔽和接地措施。
(4)现场控制器位置选择宜相对集中,一般设在机房或弱电小间内,以达到末端元件距离较短为原则(一般不超过50m)。
(5)现场控制器一般可选用壁挂式结构,在设备集中的机房控制模块较多时,可选落地柜式结构,柜前操作净距不小于1.5m。
(6)每台现场控制器输入输出接口数量与种类应与所控制的设备要求相适应,并留有10%~20%的余量。
4建筑设备自动化系统的布线方式
(1)建筑设备自动化系统线路包括:电源线、网络通讯线和信号线。
①电源线一般BV-(500V)2.5mm2铜芯聚氯乙烯绝缘线。
②网络通讯线需由采用何种计算机局域网及建筑设备自动化系统在数据传输率、未来可兼容性和硬件成本等多方面综合考虑确定。一般有同轴电缆(不同厂商的产品不尽相同);有的系统采用屏蔽双绞线或非屏蔽双绞线(分3、4、5三个级别);在强干扰环境中和远距离传输时,宜选用光缆。网络传输限值见表1。
③信号线一般采用线芯截面1.0mm2或1.5mm2的普通铜芯导线或控制电缆,对信号线是否需要采用软线及屏蔽线应根据具体控制系统与控制要求确定。
(2)建筑设备自动化系统线路均采用金属管或金属线槽保护,网络通讯线和信号线不得与电源线共管敷设,当其必须作无屏蔽平等敷设时,间距不小于0.3m,如敷于同一金属线槽,需设金属分隔。
5建筑设备自动化系统监控点统计
5.1一般规定
(1)根据各工种设备的选型,核定对指定监控点的实施监控的技术可行性。
(2)建筑设备自动化系统监控点可通过编制监控点总表来进行统计,较小型
统可编制一个监控点总表,中型以上系统应按不同对象系统编制多个监控点表,组成监控点总表。
(3)编制监控点总表应满足下述要求:
①为划分和确定现场控制提供依据;
②为确定系统硬件和应用软件设置提供依据;
③为规划通信道提供依据;
④为系统能以简捷的键盘操作命令进行访问和调用具有标准格式显示报告与记录文件创造前提。
5.2建筑设备自动化系统监控点总表格式
编制监控点总表,应以现场控制器为单位,按模拟输入、数字输入、模拟输出、数字输出等种类分别统计.
关键词:工业工程 非标自动化设备设计
中图分类号:TH122 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)06(a)-0090-01
随着我国经济的快速发展,工业化程度不断加深,产业的转型升级,提高生产力,是实现经济长期平稳快速增长的有效方式。目前,我国企业的管理模式存在严重的滞后性,与市场、物流等发面脱节,严重制约了企业的发展。应用工业工程技术进行管理,可以提高企业的生产效率和经济效益。工业工程是对人、物料、设备、能源、和信息等所组成的集成系统,进行设计、改善和实施的一门科学。作为工业工程其中的一个研究对象――设备,其满足相应的工程要求的设计,能够有效地分离人与设备的工作,从而让人进行其他带来经济效益的动作,进而提高生产效益。所以说,自动化设备的设计若能与工业工程的思想相结合,就可以减少浪费,提高设备的产出率,进而提高生产力,提高企业竞争力,提高我国的综合经济实力。
1 非标自动化设备介绍
非标自动化设备就是非标准的自动化设备,属于自动化设备的范畴,但其又不像自动化设备那样是按照国家颁布的统一的行业标准和规格制造的设备,而是根据实际的用途和需要,自己进行设计与制造的设备。同时,它具有自动化设备的特点,能够代替人的某些工作,简化人的工作,减轻人的工作强度,从而解放了人的生产力。非标自动化设备的形式多样,能较强的适应生产的各种要求,所以,其应用的行业就较为广泛。其主要应用的行业有汽车制造行业的汽车零部件的生产制造及安装;食品行业、电子电器行业的生产线等领域。
2 非标自动化设备设计与工业工程理论相结合的必要性
从非标自动化设备的运用领域上看,非标自动化设备应用的领域大多集中在生产线上,目前,运用工业工程理论进行生产线管理是现代企业的管理制度。所以,一台符合工业工程思想的非标自动化设备是符合现代企业管理要求的,也是符合企业生产现场所需的,也是提高企业生产能力所必要的。
从非标自动化设备的属性上看,非标自动化设备的制造没有具体的模型参考,也没有相应的规定和生产流程指导生产,更没有相应的行业标准,而是根据所使用的场所、用途进行独立设计的。其设计大多是依靠设计者的经验、技能完成。如果非标自动化设备的设计与工业工程理论相结合,就能排除因设计者的差异,而导致出现实现相同功能而设备的形态以及实现相同功能的方式的不同所带来的不良影响,使非标自动化设备都能满足生产的要求和生产目标。
3 非标自动化设备设计与工业工程理论相结合的方法
非标自动化设备的设计应符合动作经济原则,就是使操作人员的动作轻松而不费力,在工作中,保持快乐的心情同时又能提高工作效率。非标自动化设备设计需要满足减少操作人员使用身体的原则,进而降低工作疲劳度。例如:尽可能的缩减设备长和宽,这可以减少操作人员的移动距离,缩短移动时间;也应考虑设备与设备,设备与工作台,工作台与工作台之间所需进行的产品放取的动作,其垂直面和水平面尽可能地保持在同一高度和同一直线上,这可减少手部的上升下降和前后移动的动作,有效的减少操作人员的工作量,同时也降低了产品碰撞而导致不良的风险。非标自动化设备设计也需要降低作业的难度,使作业快速而简便。例如:作业于难以拿取的密集型小部品时,应考虑设计相应的器具,使部品高低不一,腾出空间进行操作,这可以使操作变得简便会快捷,减少了应拿取产品困难所浪费的时间。
非标自动化设备设计在进行5W1H分析的基础上,可以帮助设计人员发现现有设备的问题、查找原因,并找出改进和解决问题的方法,从而改善和设计。非标自动化设备设计要以结合ECRS原则进行考虑。ECRS原则即取消原则(Eliminate)、合并原则(Combine)、调整顺序原则(Rearrange)和简化原则(Simplicity)。非标自动化设备设计结合ECRS原则,可以使设备的动作更加快捷而高效。取消原则,即取消非标自动化设备的某些动作或通过非标自动化设备减少作业人员的动作。例如,非标自动化设备设计时可以考虑是否能省略产品在设备与设备之间的搬运的动作。合并原则,将设备的某些动作合并在一起同步完成,亦可以将某几台设备合并成一台设备,从而减少生产的流程。调整顺序原则,考虑是否可将设备的动作顺序进行调整,使设备的动作更顺畅,效率更高,降低产出产品的不良率。简化原则,将设备的动作或操作设备的动作进行简化,这是提高设备生产力最为直接而有效的方法。
非标自动化设备设计时,应考虑设备的防呆措施。防呆,即防止因失误的动作而带来的不良影响。非标自动化设备的防呆措施可以有效的降低不良品的产生,有效的避免机器或人身的伤害。例如:操作人员将产品错误的放入治具中,治具的设计应使产品无法正常放入;操作人员出现动作的遗漏,设备能发出声音、光方面的警告,提醒操作人员。非标自动化设备防呆措施的有效实施对于类似的操作失误显得尤为重要。而我认为最为理想的情况是,设备能够自动修正操作和动作等失误,然后继续正常运行误。非标自动化设备的设计需要可靠地保障操作人员的人身安全,这时,我们可以使用安全光栅。当安全光栅被挡住时,证明操作人员的身体有可能进入至设备内部(危险区域),为保证安全,设备的动作应当立即停止,这样,可以有效避免操作人员的人身伤害,降低事故的发生。
4 结语
设备高效,安全的运作,关系到生产线的生产效率,关系到生产产品的良品率,从而关系到所生产产品的成本。所以说,符合工业工程思想的非标自动化设备可以提高生产效率,降低生产成本,有效的为企业获得较高利润提供了可靠的保障,从而使企业拥有较高的竞争力,以面对企业自身的发展需求以及应对市场的激烈竞争。
一台符合工业工程思想的非标自动化设备是满足操作人员的需要,也是满足企业的发展需要,更是满足社会需要的。其可以减轻操作人员的工作强度,使操作人员舒适快乐的工作,同时也能使企业用最经济、最安全的方式生产出客户满意、市场需求的产品,更能使我国的企业蓬勃发展,进而发展我国的基础工业体系。
参考文献
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覃 彬 广东电网有限责任公司江门开平供电局 广东开平 529300
【文章摘要】
首先介绍了实施配网自动化的重要意义,并从理论分析和实践应用两个方面来论述配网自动化系统,以期促进配网运行的质量和水平。
【关键词】
配网自动化;理论分析;实践应用
0 前言
早在上个世纪八十年代,配网建设的重要性以及安全隐患就得到相关部门的重要重视。尤其是近几年,随着我国电力需求的不断增长,配网的运行质量将对电力供应产生越来越重要的影响。因此,为了提高优化电网的构建,提升我国电力的供应质量,必须推动配网自动化建设。有鉴于此,本文针对实施配网自动化的重要意义,并从理论分析和实践应用两个方面来论述配网自动化系统,以期为我国配网建设和运行提供一定建议。
1 推进配网自动化的重要意义
当前,我国城市配网线路不断进行改造,部分城市已经开始实施配网自动化的建设。那么,推进配网自动化有何意义呢?根据国内外实践经验表明,具有以下意义:首先,配网自动化的实施有助于提升供电的稳定性,并且保证供电的时效性,进而满足电力供应的需求;其次,配网自动化可以保障电力供应的质量,尤其减少停电事故和时间,这对于城市居民的家用电器和工业生产中的高新设备来说,有助于避免突然停电对电器设备造成的损害,增强电器设备的使用寿命。同时,配网自动化也是提高配网设备运行质量和水平的关键,能够显著降低运行人员的工作强度,为供电企业节约配网维护的费用。此外,在配网自动化实施之后,自动抄表计费有了广泛应用的基础,这种电费服务方式具有及时性和准确性的优势,有助于供电企业经济效益的提升,并且为用户提供自动化的用电信息服务。
2 配网自动化的理论分析
2.1 配网自动化系统介绍
近年来,配电网自动化从之前的试点逐步过渡到推广的阶段,对于配网自动化系统而言,智能化和自动化是其突出的优点,也是其被电网部分推进实施的原因, 尤其体现在中低压配网线路改造过程中。在配网自动化系统中,通信技术发挥着重要的支撑作用,其配置的合理性和安全性,将直接影响到城市配网运行的效率。相对于其他配网系统,配网自动化系统具有以下优点:第一,线路设计比较完美,体现了优秀的防误差的功能,是供电稳定安全的技术保障;第二点,配网自动化系统由于应用了自动化技术和设备,不仅可以节省供电企业的人力和物力,也可以尽快查找出线路的故障;第三,智能化技术的应用,促使配网自动化系统具有根据用电需求及时调整电力供应的能力;第四,可以提高供电网络的监控水平,保证异常用电情况的及时发现。
2.2 如何提升配网自动化的技术
首先,必须注重提升通讯技术和功能。因为在配网自动化系统中,通信技术会直接影响到电力数据信息的收集状况, 包括设备的监管等多个方面。为此,必须通过加强通信技术和设备的应用,进而促进配网自动化的实现。其次,就是要保证电力设备操控的规范化和有效性,这是创造稳定安全的电网环境的重要前提。在配网自动化系统中,存在工作量繁杂的特点,需要对电力系统的方方面面进行监管。而且,庞大复杂的设备的数量也增加技术操作的难度,为此,要求配网运行人员可以熟练掌握电力设备的操控技术,减少电力操作失误引起的配网运行故障;最后,就是对当前配网自动化设备过于单一的结构进行优化,根据实际运行需要引进比较先进的技术设备,促进工作效率和技术含量的提升。同时,配网运行的各个部门应当增强协作意识,认识到配网自动化运行的整体性,积极进行部门之间的沟通交流,对相关信息资源实行共享利用,避免电力资源的浪费。
此外,为了适应配网自动化系统的庞大、复杂的技术特性,配网运行部门必须努力建设一支高素质、专业性的配网运行团队,尤其是可以熟练进行系统管理的工作人员。因为就算配网自动化系统具备了先进的技术,但是缺乏相应专业的系统管理人员,如果配网运行中突发一些紧急事故,由于工作人员不具备较强的应变能力和处置能力,很可能给会扩大故障对电力系统的破坏程度,并给供电企业带来更严重的损失。有鉴于此,供电部门必须对管理人员的业务素质进行定期培训,并且对系统管理人员进行不定期的考查,将考查结果与其绩效考核相挂钩。而且,在配网自动化运行过程中实行严格的人员聘用制度,杜绝滥竽充数的现象,引进高学历和高素质的人次。在对配网设备进行改造更新的过程中,组织员工就操作技能开展广泛深入的探讨,促使系统管理人员可以熟练掌握配网自动化系统的特点,确保配网运行的安全稳定。
3 配网自动化的应用实践
在以上有关配网自动化理论分析的前提下,本文结合本地区在配网自动化系统上的运行状况,展开有关配网自动化的应用实践的讨论。
3.1 工程线路概况
本次工程包括了4 回线路,如表1 所示。试点线路均为单辐射线路,对A 线和B 线实行末端联络的自动化改造。
3.2 分段方案以及改造一次设备
分段应当考虑到线路环网情况,也就是要平衡各个分段的停电时间,尤其是要区分单辐射线路和单环网线路的停电范围,因为单辐射线路不具备转供负荷的能力。对于4 个回路的具体分段方案,必须结合一次设备的改造情况,如表2 所示。
3.3 通信方式
为了增强该配网自动化系统的通讯性能,考虑运用GPRS 企业接入应用通信系统。为数据传输创建专用,并且把用户终端设置在户外。利用移动传输设备新建一条4M 的光纤线路,并且和配营部机房向连接。
3.4 变电站出线保护
在变电站出线保护配合上,运用二次重合闸,而且两次重合闸之间的时间都设置为5s。
3.5 监控站系统设备
对于该监控站设备的软件,操作系统选择为Windows2007 中文企业版,数据库操作系统则运用Access2008 单机版,为了保证监控软件的运行安全,配备了专业的防病毒软件,最后该监控站应用了FA2000 型号的自动化监控软件。在该监控站的硬件设备上,主要包括一套无线模块和一台监控计算机。
4 结束语
综上所述,配网自动化在城市电力运行中起到重要作用,有助于保障供电质量的稳定,提升电力供应的自动化水平,进而促进供电企业获得更大的经济效益。为此,供电部门应当重视配网自动化的重要意义,不断推进配网自动化系统的实施, 提升我国配网运行的质量和水平,促进供电行业的可持续发展。
【参考文献】
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关键词 一体化教学 电气自动化设备安装与维修 教学实施
中图分类号:G424 文献标识码:A
1 电气自动化设备安装与维修专业一体化课程概况
(1)一体化课程应具备的基本特征:以国家职业标准和企业工作任务分析为依据,以综合职业能力培养为目标,以典型工作任务为载体,以学生为主体,根据典型工作任务和工作过程设计课程体系和内容,按照工作过程的内在结构和学生自主学习的要求进行教学设计并安排教学活动,实现理论教学与实践教学融通合一、能力培养与工作岗位对接合一、实习实训与顶岗工作学做合一。
(2)电气自动化设备安装与维修专业职业岗位任务调研。职业岗位任务是确定职业教育需求的基础,通过问卷法、访问法、观察法和检验法对职业岗位任务进行资料的收集和整理,确定由工作指令、工作过程、工作关系、工作条件组成的资料包,为一体化课程教学内容的确立提供更为准确、鲜活的参考依据。
(3)电气自动化设备安装与维修专业的培养目标。学校在深入调研电气自动化设备安装与维修专业职业岗位任务后,确立电气自动化设备安装与维修专业的培养目标。
学生应具有积极的人生态度、健康的心理素质、良好的职业道德和扎实的文化基础知识。同时,学生还应具有以下专业能力:能读懂并测绘较复杂机械设备的电气控制原理图;能进行简单的钳工操作;能使用常用电工工具,正确选用示波器、电桥、万用表、兆欧表等常用电工仪表;能安装较复杂机械设备的配电箱,并能调试整台设备;能拆装交流异步电动机、直流电动机及各种特种电机;能焊接典型电子电路,并进行测试;能分析、检修、排除较复杂机械设备电气部分的常见故障;能进行PLC的选型,构建及调试简单PLC控制设备电气系统,并能独立解决调试中出现的问题,使设备正常运转。
2 电气自动化设备安装与维修专业一体化课程实施的保障措施
(1)人才培养目标与职业岗位任务要求对接。依据行业中电气自动化设备安装与维修的职业岗位任务要求,确立人才的培养目标和培养方案。根据一体化课程教学改革基本原则,通过对区域内电气自动化设备安装与维修行业用人需求、毕业生工作能力现状等的调研,制定企业化教学培养方案,设计一体化课程的教学标准。突出中等职业教育以就业为导向,以技能为本位的办学特色。
(2)一体化师资队伍建设。专业师资队伍的建设是企业化教学模式实施过程中的首要条件,一体化课程实施是循序渐进的过程,一体化师资队伍在实施一体化课程改革中需不断地总结、研讨,再对一体化课程中其他的配套内容做出调整,形成一个闭环循环提升体系。学校应通过一系列措施,使“双师型”教师能够驾驭一体化课程。学校可通过组织教师到工厂顶岗工作或参加技能竞赛,以促进其操作技能升华;同时组织教师参加自学考试、网络教育,以提高其理论教学水平;鼓励教师参加教科研活动,以提高一体化教学组织管理能力和业务水平,促进教学质量的提高。
(3)开发一体化校本教材。教材应设定典型课程并模块化,教材的内容应符合一体化课程教学标准,应根据学生就业的职业特征、职业成长规律和企业实际需求,遵循实际工作过程导向,由一体化教学师资队伍编写教材。教材也应符合用人单位的客观需求,应着力使教材在教学过程中既可讲授理论知识,又能将实践操作与理论知识相结合。可根据职业岗位能力要求和生源基础特征进行分析,在注重实用性和有效性的基础上,进行一体化教材的编写和校本教材的开发。
(4)一体化教学场地。教学场地是实现理论教学环节与实践教学环节一体化的基石。一体化教学场地除了应满足教学标准和课程教材的要求,还应力争创设真实的工作环境,为学生提供体验实际工作过程的条件。场地的建设包括实训设备的购置、场地装修、场地使用管理规则制定等。针对本专业课程特点,学校将现有的电力拖动实训室、电工电子实训室、PLC实训室、常用机床故障排除实训室、自动化控制实训室等实训室改造升级,不仅设备达到一体化课程要求,还要仿真工厂实际场景,让学生理论和实训环节都在一体化教室完成,同时能熟悉工作环境。
3 电气自动化设备安装与维修专业一体化课堂教学过程
表1 气动系统的安装与调试情景教学六步法实施过程
在一体化教学实施过程中,教师是课堂的总设计师。一体化课堂教学效果的优劣关键在于教师的导演。一体化课堂的教学过程是教学活动的启动、发展、变化和结束在时间上连续展开的程序结构,更是强化教学、学习、实训相融合的教育教学活动。一体化课堂教学过程可通过六步法来展现,六步法包括:资讯、决策、计划、实施、检查、评价。如表1所示,以气动系统的安装与调试为例说明电气自动化设备安装与维修专业一体化课程实施过程。让学生学会本节课的课堂知识,理解、掌握本节课的课程内容,并能够熟练操作相应课题实训内容。
4 电气自动化设备安装与维修专业一体化课程实践成果
(1)学生课堂学习效果显著提高。学生每节课都经过听课、操作、读书,特别是小组讨论研讨后,学习到了课堂知识,练习了动手实践的能力,开拓了眼界。课堂学习效率明显提高。
(2)学生自学能力明显提升。现在学校使用的情景教学六步法,学生从传统的填鸭式教学、灌溉式教学中解放出来,使其自主、自发地,带着兴趣,带着明确的目的去学习。这种教学方法深受学生欢迎,学生从不愿学到现在的主动预习新课、查阅相关资料,自学能力明显提升。
(3)学生团队合作能力显著提升。传统课堂使学生没有团队合作的思想和机会,抑制了学生的社会能力的发展。六步法强调同学合作,强调团队。在这种模式熏陶下,学生从慢慢适应到游刃有余。它使团队合作的思想渐渐深入学生内心,培养了学生的团队合作能力。
(4)教师一体化课堂组织能力显著提高。情景教学六步法也使老师从传统的满堂灌模式中走出来,不单单是具备讲课能力,还要求有一定的组织能力、协调能力、掌控能力。老师和学生们在一同成长,一同进步。在这种教学模式下,老师需要做更多的准备工作,突况也越多,通过准备、讲解、组织、协调、总结等几个课堂环节的一体化教学,教师的各方面能力和素质也在一步步提升。
参考文献
国内风力发电机组制造行业内主机架产品的焊接基本都采用传统手工焊接方式。焊接效率不高,焊接质量受焊接工人业务能力的制约较大,再加上焊接工况较差,长时间焊接作业对焊接操作工人的健康危害严重,高技术的焊接工人劳务成本日益增加,甚至会出现高薪亦难寻技术过关的高质量焊工。传统焊接问题日益突出,焊接机器人代替焊接工人已是必然趋势。
2主机架产品的结构优化设计
在满足风力发电机组整机性能优良的基础上,为节约设备购置成本及实现自动化焊接的可行性,便于机架适应焊接变位机的结构,调整优化设计了产品的结构型式,如图1~图2所示。
3智能化焊接变位机结构选型
依据我公司风力发电机组优化后的主机架的结构特性,经长期研讨分析,确定了最适合生产要求的焊接机器人工作站设备。在课题完成研究阶段,焊接自动化设备主要的变位机结构形式如图3~图5所示。结合风电主机架产品结构特性、设备造价及技术的可行性,第3种方案为较优方案,焊接机器人系统选择德国CLOOS成套原装进口设备。
4焊接智能化设备对产品可焊性仿真模拟
机器人焊接仿真模拟,论证机器人焊接的可行性,验证自动焊接时的干涉问题。部分仿真模拟如图6所示。
5结论
焊接智能化设备是保证焊接效率与质量,改善工人劳动强度,提高工人作业条件,降低生产成本,加强安全文明生产,实现企业6S管理的有效举措,通过本项目焊接工艺方案研究,为风电主机架焊接智能化生产实现高端突破提供基本的技术保障与支撑。文章的分析与结论如下:1)最终选型的变位机结构具备的优点:①工件易于实现自动上下料,自动化上下料过程故障率低;②变位机离地高度远远低于其他变位机高度,安全性高,出现故障易于维修;③线体配套的自动RGV小车高度低,拖载工件运行安全;④均可实现船型焊接位置,且该结构形式控制简单,造价成本低;2)根据主机架机构形式及坡口角度计算确定产线节拍,优化设备配置,以填充量进行理论计算:单丝焊接起焊脚15mm,实芯焊丝1.2mm,送丝速度9.5m/min(焊接电流约280~290A),单丝焊接填充量约为5.1kg/h;双丝焊接前丝速度8.3m/min,后丝速度7.2m/min,双手焊接填充量约为8.2kg/h,经综合计算分析:2.0MW前机架机器人自动焊接所需时间为66.9h,2.0MW后机架焊接时间总需10.78h。本课题研究项目处于实施阶段,相关计算研究仅供参考,文章所属内容仅代表个人观点。
作者:荆旭东 单位:太原重工新能源装备有限公司
参考文献:
[1]王政.焊接工装夹具及变位机械—性能、设计、选用[M].北京:机械工业出版社,2001.
关键词:自动化 建筑设备 课程
中图分类号:G642.3 文献标识码:C DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.19.101
1 引言
随着科技的迅速发展,人才市场对高校毕业生独立工作和解决问题的能力要求也越来越高,高等教育应主动适应社会建设的需求,切实培养复合型、实用型和高素质的人才,要实现这一目标,就要求我们将培养方案和市场需求紧密结合起来,设置关系密切的课程,拓宽培养对象的知识面,提高其综合素质,使其具有跨学科知识能力,从而增强毕业后的就业能力。
近年来,随着我国高层建筑的迅猛发展,大量现代信息技术的应用,对掌握建筑智能化技术的复合型人才的需求相当旺盛,并呈逐年上升的趋势[1-2]。为了适应就业形势的需要,笔者所在教研室在自动化专业的大四阶段设置了楼宇自动化专业方向。楼宇自动化是一门有关智能建筑方面的新型交叉学科,涉及建筑设备、自动化、计算机控制技术等[1],在自动化专业应加强建筑设备的课程,使学生对被控对象有较深入的了解,面向智能建筑系统单体(如建筑设备监控),培养楼宇自动化方面的复合型人才。然而,目前许多自动化专业的大学生并不一定了解建筑设备的工作原理、控制方法及控制过程,因此,对于自动化专业学习建筑设备类课程在知识结构方面是必要的。
2 教学内容及方法
建筑设备类课程工程应用性强,涉及多个学科的知识。在自动化专业开设该课程的目的是使学生了解建筑设备的基础知识,继而深入理解各种建筑设备自动化系统的监控原理、功能和相互集成模式,并能初步掌握建筑设备自动化系统的方案设计。
2.1 教学内容
教学内容主要由建筑给排水系统及其设备自动化、暖通空调系统及其监控、其它建筑设备的自动化三大部分组成,知识模块的组成如图1所示。
图1 《建筑设备自动化》课程内容结构框图
2.2 教学方法
由于《建筑设备自动化》是楼宇自动化的核心课程之一,涉及知识跨多个学科、多专业,而学时相对较少[3]。因此,我们按“ 轻理论、重应用”的原则,对课程内容进行安排。
“轻理论”是指在有限的学时里面尽量简明扼要地介绍,并做合理的学时分配。主要涉及到两部分内容:第一,建筑设备及自动化的基础知识,主要包括热工基础、流体力学基础、制冷系统的基本原理等,我们只需要简单介绍即可。第二,建筑设备(如给排水设备、暖通空调设备)的工作运行原理,关于这方面的知识,自动化专业的学生可谓是一窍不通,因此在授课时可稍微较前者多安排学时,力求在较短学时内,让学生对这些设备的运行工作过程有感性认识,该部分内容侧重实验室教学,通过实物让学生了解各设备的具体名称、相互连接关系、系统工作流程等。
“重应用”即在理论知识的基础上,重点掌握各种类型建筑设备的监控原理,将授课内容与实际工程相结合,能自主设计监控系统。比如:能根据各建筑设备的监控要求,确定系统的控制方案,绘出大楼建筑设备自动化系统的控制网络图,掌握传感器、阀门和执行机构的选型,设计各个子系统被控设备的监控原理图、并对输入输出的控制点数进行统计[4]。
3 配套实验
理论教学方式无法使得学生全面了建筑相关设备的结构及运行过程,而组织学生现场参观实际的系统涉及安全问题,但实验教学又是综合培养学生知识、能力和素质的重要环节,可以培养学生的动手能力、创新能力和理论联系实际的能力[5-6],因此实验室是开设本课程教学的保障条件,本课程的实验教学致力于让学生了解建筑的常用附属设备,了解各设备的组成与安装,并对该系统中用到的各类传感器、执行器及控制器等的形式、功能及安装方法有感性认识,进而通过实践掌握智能楼宇中的建筑设备涉及的各种自动化技术,根据本校的实际情况,配套实验室的平面图布局如图2所示。
目前开展的实验教学项目如下:
①理论教学项目:建筑设备基础、暖通空调系统自动化、智能建筑设备自动化、楼宇自动化系统、楼宇智能化系统集成和计算机控制技术等;
②实践教学项目:上述课程的实验、BAS实训、课程设计、综合技能实训和毕业设计;
③技能培训项目:开设学校及社会人员培训课程,如楼宇自控技术培训、智能楼宇管理师(员)培训。
图2 实验室平面图
4 结束语
在自动化专业开设《建筑设备自动化》课程,通过精心组织授课内容,收到了预期的教学效果。从历届毕业生的情况来看,该专业方向的毕业生既精通自动化专业,又具备建筑自动化系统相关知识,能够应用到实际工程中,很好地适应就业市场。因此,自动化专业开设建筑设备类课程可以提高学生的综合素质,拓宽学生的知识面,对提高学生的工程素养具有重要意义,对提高学生运用自动化知识的能力起到了十分重要的作用,随着各教学环节的改进和完善,其效果会越来越显著。
参考文献:
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关键词:石化设备 维修 理论分析 应用
随着我国社会的快速发展,工业水平的不断提高,各行各业的操作技能都不断得到提高。石油化工行业中所用到的设备由于需要经常维修,所以要求维修人员在掌握基本的技术同时,还应该具备各种理论知识作为实践指导。目前许多石油化工设备的维修工作并没有很好的应用相关的理论去加以分析,而是头疼医头脚疼医脚,只是解决了表面问题,而没有深入思考产生这些问题的原因,并进行探讨、分析,导致设备的维修工作没有进行彻底,为设备再次出现问题埋下了安全隐患。下面本文从设备维修中涉及到的各种理论出发,重点探讨各种理论分析在石化设备维修中的应用。
一、设备设计理论对设备维修产生的影响
任何设备的操作和维修都离不开相关的技术,技术是石化设备维修的基础,科学理论是技术的源泉,二者缺一不可。石化装置中转动设备是石油化工生产中输送流体和传递动力的重要装备,而且其工作介质常具有高温、高压和较强的腐蚀性,对设备的损毁影响非常大,加上设备自身工作中也需要高速、连续运转,因此自身发生故障的概率也非常高。
面对上述情况,相关工作人员需要从根本着手,加强石化设备的安装设计工作,从而在最大程度上避免有可能引发设备故障的不良设计,特别是相关工作人员应该全面掌握相关的操作技巧,重视理论分析在其中的应用价值,以提高石化设备的维修水平。
在日常的设备维修过程中,工作人员通常会遇到这种情况,即从许多配件中找到自己需要的,这是一项难度很大的工作。例如在化工泵-离心泵的检测维修中,其安装设计中就需要应用很多不同功能和要求的零配件,如何快速的识别多级泵、单级泵和双吸泵的叶轮,对于维修人员来说,就需要较扎实的理论功底和一定的分析能力,从而能够快速辨别并选择合适的配件进行维修。具体来讲,需要工作人员全面了解叶轮的理论知识,才能很好的对各种泵的叶轮进行区分。
叶轮是泵内唯一与输送液体有直接作用力的元件,所以叶轮的设计对于泵的性能起着不可忽视的作用。通常情况下,叶轮由叶片、前盖板、后盖板等结构组成,其中的通道供液体流动。为了平衡叶轮产生的轴向力,单级泵的叶轮上常常开有平衡孔,而不设置平衡管,平衡孔可以抵消80%的轴向力。
二、设备故障中运行理论的作用
运行理论即为设备在长期的使用过程中,通过对操作方法、维护保养、检测等工作进行不断总结、积累而形成的理论与实践相结合的科学技术。当设备在运行过程中发生故障,就需要工作人员根据自身对设备运行过程中所掌握的丰富经验,来准确分析并推断产生故障的原因和机理,并选择合理有效的技术手段给予解决。在日常工作中,常常需要根据设备发生故障的类型来找到合理的维修措施。例如锅炉给水泵发生故障,不能正常运转,需要根据故障发生类型,如是否机泵振动过大、油杯内杂质过多、电机电流偏高等原因来提出解决故障应采取的相应措施。石化设备的维修需要根据具体情况来进行。机泵内的平衡管所起的作用就是在阀门关闭时,平衡室液体压力与平衡鼓左边液体压力接近相等,这样平衡鼓失去作用,不能提供应有的平衡力,导致止推轴承受力度过大而增加油变质的可能性。由此可以引发平衡鼓和止推轴同时磨损,从而导致设备运行障碍。针对这种情况,工作人员应该强化该项理论的掌握情况,从而能够及时找到问题的关键,并将其解决。
三、设备改造、更新过程应用的理论
随着石油化工工业发展速度的不断加快,设备维修所需要的理论知识与技能也在发生着深刻的变革,技术人员在不断提高维修水平的同时,也要 不断对设备故障产生的原因进行总结,对于一些不适应生产需求或给生产过程带来较大困扰的一些普遍问题应该积极探求改进思路,经过反复、深入的研究,使设备水平不断得到提高,这不仅是时展对技术维修人员的主流要求,也应该是技术人员对自身技术水平不断得到突破的要求。以往的石化设备中,各种泵基本都采用机械密封,但是由于机械密封在具体的操作中会给设备运行带来一定麻烦,因此可以考虑将这一操作技术进行改进,通过根据具体情况,对一些没有破坏密封的设备可以 不必急于检修,只需要将工况或者密封进行适当调整,就可以解决泵内液体泄漏的问题。这样不仅可以避免浪费又能够验证故障判断能力,从而完善技术工人的维修经验。
另外,机械密封的冲洗系统,既可以在易气化的介质中保证机械密封中压力,也可以利用冲洗降温,从而使机械密封的压力能够始终得到保证。
四、结论
理论分析在石化设备维修中具有非常重要的指导性意义,不仅能够在很大程度上提高设备维修的技术经验,还能够促进技术人员不断提高和完善自身的理论知识体系,从而能够胜任更多种情况复杂的设备维修工作。
参考文献
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关键词:电气工程 自动化控制 智能化技术 应用
中图分类号:TP18;TM921.5 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)02(c)-0029-01
在早期的电气工程自动化控制方面,还存在着大量的问题与缺陷,严重影响了系统运行的质量。随着科技的发展,电气工程自动化控制中逐步引入了智能化技术,在很大程度上有效的解决了电气工程自动化控制中遇到的问题和缺陷。
1 智能化技术的概述
1.1 智能化技术的定义
所谓智能化技术指的是一种研究、开发人类智能的技术、理论以及方法,并把这些研究、开发的成果应用于模拟、扩展和延伸人的智能的科学技术。
1.2 智能化技术的理论
智能化技术从20世纪50年代被提出来之后就进入了飞速的发展阶段,它涵盖了计算机科学、自动化、仿真学、神经科学、控制论、信息论、哲学等学科,是一种新兴的综合技术。目前,它主要依赖于计算机科学和计算机编程技术来实现对人类智慧的模仿。
研发智能化技术是电气工程自动化行业的主要研究内容,其中主要包括了信息的收集和处理、电力电子技术、系统运行与控制等。大量的事实表明,智能化技术在电气工程自动化控制过程中可有效增强控制效果,明显改进和弥补自动化控制中的缺陷和差错,稳步提高了设备运行和设备处理的精准度,从而提升了系统的工作效率。同时,它还能降低工程的投入成本,减轻控制人员的工作压力,从而实现了对人力资源的合理配置,促进了电气工程智能化的发展。
2 智能化技术的优势
2.1 不需要创建控制模型
利用传统的控制器来进行自动化过程控制时,常常会因具有比较复杂动态方程的被控对象而无法对其进行较为精准的掌控,这就将会对该对象模型进行设计时出现大量的无法估量和预测的客观因素,比如部分参数的变化。若不能掌控这类因素,则设计出来的模型就不会正常的工作,实际的自动化控制工作效率也会降低。智能化控制器的出现,大大的省去了对被控对象模型设计的工作,因而它从源头上避免了不可控因素的发生,提升了整个自动化控制器的精密系数。
2.2 可方便进行调整控制
智能化控制可以通过改变鲁棒性、响应时间以及下降时间来对系统的控制程度进行随时调节,进而可有效的提高自身的工作性能,使电气工程自动化控制的工作得到最基本的保障。由此可知,在任何情况下,智能化控制器的调节功能都要比传统的控制器的调节功能更具有优势,也更加适合用于电气工程自动化的实际工作中。此外,智能化控制器也可在进行调节控制过程的电气设备中依靠改变相关数据,使它进行自行调节,无需专业技术人员在场。并且在一定程度上,它还可以进行远距离的调节控制,这就可以实现电气工程无人自动化控制的控制目标。
3 电气工程自动化控制中智能化技术的应用
3.1 智能控制
电气系统控制中的关键支柱就是智能控制。电气工程自动化控制应用了智能化技术后,实现了电气工程控制的自主化、远程化、高效化以及无人操作化。它的主要应用范围有:进行信息处理、在线诊断以及记录电气系统故障;计算机系统对电气系统进行实时控制;对各种主要的电气系统、电气设备等运行状态的实时监视;实时处理与采集电气系统撒气量、开关量等数据。智能化控制由于其智能化技术的优越性,使其能广泛用于电气工程自动化控制技术中。
3.2 优化设计
电气工程自动化控制的重要内容是对电气设备进行设计,但这样的工作较为复杂。作为设计人员,不仅要熟悉电气、磁力、电路等相关学科的理论知识,还要具备丰富的设计经验。只有这样才能够有能力进行电气设备的实际设计工作。以往的设计人员通常是采用实验结果、手工设计与设计经验相结合的形式来设计方案,方案通过率较低,再进行修改就会存在更多的问题。但在现在的电气工程自动化控制中,智能化技术的逐渐引用,对工程的相关设备进行设计的优化时就可以借助CAD技术和计算机辅助设备。而且智能化技术的不断引用,使设计的周期大幅度减少,从而提升了产品的使用性能和基本质量,为电气工程行业创造了更多的经济效益。在具体的实际应用中,最为突出的是遗传算法的实现,该算法具有较强的实用性,在设计过程中进行应用,能够不断提高优化设计效率。
3.3 故障诊断
电气系统运行过程中,出现设备故障是非常普遍的事情,我们可以通过故障出现的前兆与故障本身之间存在的联系,应用智能化技术对其设备的故障进行诊断,从而确保有效的处理系统故障和维护良好的系统运行。在整个系统中,变压器具备的性能至关重要,所以更多的研究人员通过实施各种有利的措施对其进行保护,进而变压器的工作寿命得到了有效的延长,使其性能得到了整合强化。即便如此,电气故障的出现仍然不能避免。这点也充分说明了我们在对故障进行诊断时,必须充分利用有关技术,对设备故障进行排除,进而降低变压器受到的损害。一般情况下,我们主要是使用智能化技术对变压器渗出油分解出来的气体进行分析来诊断变压器故障的原因。这样一来,我们就能快速的锁定变压器的故障范围,最终查找到故障的根源并将其消除。电气系统通过有效的故障诊断与解决,保障了系统运行的效率和安全,避免了因故障而造成工程上的严重影响,科学高效的促进了经济效益的最大化回报。此外,智能化故障诊断技术在电动机、发电机等电气设备中的应用也相当广泛,因为其高效的诊断分析复杂故障问题并能精准的对其进行解决和处理的能力,使其最大程度的保障了系统设备的安全运行。
4 结语
综上所述,智能化技术在解决电气工程自动化控制中遇到的问题和缺陷具有精准、快速并且高效的能力,而且还能加强电气设备的自动控制能力,使得它在我国电力行业发展前景上具有不可估量的潜力。
参考文献
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关键词:现场总线技术;理论教学;实践教学;一体化教学方法
作者简介:周霞(1976-),女,江苏淮阴人,金陵科技学院机电工程学院,讲师。(江苏 南京 211169)
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)10-0083-02
“LonWorks现场总线技术”是建筑电气与智能化专业的必修课,同时也是一门实践性很强的课程。通过该课程的学习,学生能够掌握现场总线控制系统的相关技术,为专业技能培养奠定必要的基础。为了提高教学效果,对该课程理论教学与实践教学的一体化方法进行了有益探索。
一、课程特点与教学现状
“LonWorks现场总线技术”课程的主要特点可以归纳为以下3个方面:
1.涉及面广,与其他课程联系紧密
现场总线技术这门课程是学生在掌握了基础的计算机网络与计算机控制技术之后的扩展性课程。本课程的核心在于现场总线系统的基础知识以及基于现场总线的控制系统的设计和实现,涵盖了电路、编程、网络通信等方面内容。
2.与应用联系紧密,实践性强
随着物联网技术的发展,LonWorks已广泛应用于各种检测与控制系统,学生只有通过大量的实验与实践锻炼才能达到学以致用。
3.发展迅速,技术更新快
现场总线的国际标准在不断变化,开发模式也在不断改进。
金陵科技学院机电工程学院(以下简称“我院”)建筑电气智能化专业“LonWorks现场总线技术”课程教学课时为48个学时,其中包括16个学时的实验。该课程在已往的教学中主要存在以下一些问题:
第一,教材内容不完善,跟不上技术的发展。目前可用于“LonWorks现场总线技术”课程教学的相关教材很少,没有教材涉及Echelon最新的5000系列神经元芯片与相应的开发模式。现场总线技术的发展日新月异,教学知识点的更新只能由教师自己来完成。
第二,实践环节与理论环节完全分开,教学效果不够理想。传统的教学方式是在理论课教学完成之后,进入实践环节的教学。由于实践与理论脱节,很多学生实践能力薄弱,不能将课堂所学知识融会贯通。
第三,考核形式单一,不利于激励学生注重实践过程。课程考核一直采用以笔试为主、实验成绩为辅的方式。笔试以理论内容为主,实验成绩主要依据实验报告来评定,难以对实践过程进行考核,不能很好地通过考核来激励学生注重实践过程。
二、理论教学与实践教学的关系
理论教学是为使学生系统地学习和掌握学科的概念体系,培养学生的理性思维能力而进行的教学;实践教学是相对于理论教学的各种教学活动的总称,指学生在教师指导下以实际操作为主,获得感性知识和基本技能,提高综合素质的一系列教学活动的组合。[1]
理论教学与实践教学是相互加强与互为补充的关系。首先,理论教学与实践教学是不可完全分割的,理论教学中必然存在实践因素,而实践教学中必然存在理论因素。在理论教学中需要联系实际,不可避免地要利用演示、观察或体验等教学手段,又需要学生通过操作、作业等实践环节加深对理论知识的掌握;在实践教学中,实验前实验规程、方法等要依据理论来拟定,实验中学生要依据相关理论处理遇到的问题,实验后学生要用所学理论知识解释实验结果,这一系列实践环节都离不开理论教学的指导。[2]其次,理论教学与实践教学相互开放、互动发展。理论教学的知识储备能够为实践教学提供必要的指导,也能够为实践中的现象提供合理的解释;而实践教学则能够加深理论知识的理解,并为理论创新提供经验素材。
在传统的精英大学教育中,理论教学一直占据主导地位。而随着具有创新精神与实践能力的应用型、复合型人才需求的兴起,实践教学日益得到重视。在进行课程教学时,系统的专业理论教学必不可少,实践教学必须建立在专业理论教学的基础之上,并在专业理论指导下开展。同时,在实践教学过程中,要促使学生对自己的直接经验多进行理论概括,争取将感性认识上升到理性认识。这样理性认识被有效地用于指导专业实践活动时,就会内化为学生自身的专业素质。
三、理论教学与实践教学一体化方法
理论教学与实践教学一体化方法将理论教学和实践教学有机地融合在一起,在理论教学中讲授相关实践问题解决的要点,在实践教学中处理理论教学中没有解决的具体问题。下面将针对“LonWorks现场总线技术”课程的理论与实践一体化教学内容、教学实施方案、考核评价体系等方面分别进行详细阐述。
1.理论与实践一体化教学内容设计
为实现理论与实践一体化教学,理论教学和实践教学不再严格区分。在学生掌握了LonWorks的硬/软件资源技术基础知识之后,以实践教学为主线,在实践教学中根据需要进行理论教学,安排更多的时间让学生自主学习、自由讨论、自己动手操作,让他们在有限的时间里,充分利用各种资源,掌握更多的实践技能。
参考文献[3]提供的教材,以48学时为例,具体的教学内容安排如下:
(1)LonWorks的硬/软件资源技术基础(参考学时:10学时)。通过教学学生了解神经元芯片、网络接口卡、路由器以及互联设备等硬件资源;掌握LonTalk协议、LonWorks开发工具以及网络工具软件的使用。
(2)LonWorks的编程语言(参考学时:10学时)。通过教学学生了解Neuron C的特点,掌握Neuron C编程的基本要点与网络变量、显式报文的编写方式。
(3)LonWorks设备开发(参考学时:12学时)。通过教学学生了解LonWorks节点设备的软硬件组成,掌握LonWorks设备开发过程、熟悉开发工具的使用,能独立进行LonWorks节点设备程序、资源文件的编写,会创建设备外部接口文件,并进行设备的调试。
(4)LonWorks设备组网(参考学时:16学时)。通过教学学生掌握LonWorks网络的体系结构、网络组件和网络基础设备的选择方案,熟悉LonWorks网络的安装配置,了解LonWorks网络的优化方法。
2.理论与实践一体化教学实施方案
(1)增强教学互动,实现理论教学与实践教学“渗透式”结合。互动式教学可以采取课堂讲授、启发思考、提问回答、小组讨论、案例分析等多种教学方法。[4]对于学生通过已具备知识能解决的问题,教师可以不直接讲解,而是通过提出问题、引导学生主动思考、组织课堂讨论,让学生就不同的观点进行辩论,教师将学生往正确的方向引导。互动式教学模式可以充分调动学生的积极性和创造性,培养学生的独立思维能力,让学生真正掌握所学知识。
为了提高教学效果,课程安排在专业的LonWorks现场总线实验室进行。在教学过程中使学生能将理论学习与实践学习作为一个整体来同时理解接受,实现理论教学与实践教学的互相渗透,促使学生更好地掌握相关专业知识。
(2)实行项目教学,提高一体化教学效果。项目教学方式将课程按类别分为若干技术或技能单元,每个技术或技能单元作为一个教学项目实行单元式教学, 每个单元教学都以能够应用该项技术或技能完成一个作业来结束。[5]
在“LonWorks现场总线技术”教学中,对LonWorks的硬/软件资源技术基础之外的内容按项目划分为程序编写、节点开发与设备组网三个项目。在进行程序编写教学时,结合楼宇自动化系统中节点的程序编写进行Neuron C语言的基本语法与调度程序的教学,教学以学生能够进行节点程序开发为结束点;在进行LonWorks节点开发教学时,结合楼宇自动化系统中控制节点的开发进行节点硬件组成、设备功能标识、设备接口定义、资源文件创建、应用程序编写与调试的教学,教学以学生掌握节点设备开发基本流程为结束点;在进行设备组网教学时,结合楼宇自动化系统组网实践,进行网络体系结构、网络组件选择、网络安装配置与网络优化的教学,以学生能够独立进行组网为结束点。
(3)重视课程设计环节,加强学生自主学习能力的培养。课程设计环节以楼宇自动化系统为背景,进行基于LonWorks现场总线技术的供配电子系统、照明子系统、给排水子系统和消防子系统的节点控制、监视和组网设计。课程设计要求学生能够独立进行节点控制程序的编写与底层监控网络的建构,并学会基于组态软件实现系统的集成。课程设计以学生为主,教师为辅,通过课程设计,加强学生自主学习能力的培养。
(4)组织学生参加技能竞赛,重视学生综合素质的提高。为激发学生学习热情,提高学生工程实践能力,我院每年组织学生参加“亚龙杯”全国大学生智能建筑工程实践技能竞赛。竞赛在楼宇工程实践模拟平台上进行,要求学生以模拟平台作为智能楼宇对象,进行智能楼宇的照明、视频监控、安防等子系统的设计,按照设计方案选择器件在平台上安装,并利用组态软件编程实现远程监控。通过技能竞赛的激励,更好地调动了学生学习的积极性,提高了学生的工程实践能力与团队协作能力,促进了学生综合素质的提高。
3.理论与实践一体化考核评价体系
由于理论实践一体化教学在课程体系上倾向于实践环节,因此成绩评定要以能力考核为主,知识考核为辅,较多地关注学生完成实践任务的过程,采用过程评价与成果评价相结合的方法来进行。
具体实施时,将理论考核贯穿于实践考核之中,在实践环节考核中综合评价理论知识与实践技能的掌握程度。采用灵活多样的考核方式,包含随机抽查、书面考核、现场操作等,并将学生的学习态度、查找资料的能力、解决问题的能力、团队协作能力等因素赋予一定分值,纳入考核指标中。
四、结束语
本文针对当前“LonWorks现场总线技术”课程教学中存在的问题,提出了实施理论与实践一体化教学方式。探讨的内容包括理论与实践一体化教学内容的设计、教学方案的实施以及考核评价体系的建立。所有这些都在具体的教学过程中得到了实践,有效地促进了课程的教学。学生的信息反馈表明,教学取得了积极的成果,这样的教学过程有利于学生加深对理论知识的理解,并能激发学生的求知欲,有利于学生综合素质的提高。
参考文献:
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关键词:先进制造技术;现代装备;价值管理
中图分类号:TH16文献标识码:A文章编号:1006-4311(2013)11-0003-02
0引言
随着科学技术的发展,先进制造技术不断创新与应用,各种高效、低耗、绿色的现代化装备被广泛地应用和推广,使劳动生产率和经济效益迅速提高。同时对于越来越复杂、自动化水平越来越高的现代装备,其装备的价值管理也就越发重要。
1先进制造技术
1.1概念:所谓先进制造技术,是制造业中将机械工程技术、电子信息技术(包括微电子、计算机、网络通信等)、自动化技术、现代管理技术以及材料技术等相关科学技术综合交融并应用于产品的计划、设计、准备、制造、加工、检测、管理、供销、物流、使用和售后服务乃至回收再生的全过程并注重考虑市场、价格、安全、美学、资源、环境等方面影响的集成生产技术的总称。它涵盖的主要内容有四大方面,即先进的制造工艺与装备、柔性与自动化的制造过程、先进的设计方法与手段、科学的组织与系统管理技术。它追求的目标,是以市场需求为导向、提高效益为中心,实现优质、精确、高效、低耗、节能、省料、清洁、灵活和快速生产,增强对动态多变市场的适应能力和竞争能力,从而满足社会个性化和多样化的需求。
1.2特点①“数”是发展的核心;②“精”是发展的关键;③“极”是发展的焦点;④“自”是发展的条件。“自”即自动化;⑤“网”是发展的路径。“网”即网络化;⑥“集”是发展的方法。“集”即集成化。它一是技术的集成,二是管理的集成,当然也是技术与管理的集成;归根结底就是知识与信息的集成,显然集成也包含了“交叉”;⑦“智”是发展的前景。“智”即智能化;⑧“绿”是发展的必然。“绿”即“绿色”。制造必然要走向“绿色”制造,这是实现国民经济可持续发展的重要条件。
1.3发展方向现代机械制造技术的发展,主要表现在两个方向上:一是精密工程技术,以超精密加工的前沿部分、微细加工、纳米技术为代表,将进入微型机械电子技术和微型机器人的时代;二是机械制造的高度自动化,以CIMS和敏捷制造等的进一步发展为代表。
1.4发展趋势①全球化和网络化。由于网络通讯技术的迅速发展和普及,正在给企业的生产和经营活动带来革命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品销售都可以异地或跨越国界进行,实现制造的全球化。②虚拟化。制造过程中的虚拟技术是指面向产品生产过程的模拟和检验。检验产品的可加工性、加工方法和工艺的合理性,以优化产品的制造工艺、保证产品质量、生产周期和最低成本为目标,进行生产过程计划、组织管理、车间调度、供应链及物流设计的建模和仿真。虚拟化的核心是计算机仿真。③自动化。自动化是一个动态概念,目前它的研究主要表现在制造系统中的集成技术和系统技术、人机一体化制造系统、制造单元技术、制造过程的计划和调度、柔性制造技术和适应现化生产模式的制造环境等方面。④绿色化。绿色制造则通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品。
2现代装备特征
随着制造技术的发展,现代装备具有大型化、高速化、精密化、电子化、自动化、连续化、环保化等特征。以上特征表明,现代装备为了适应现代经济发展的需要,广泛地应用了现代科学技术成果,正在向性能更高级、技术更加综合、结构更加复杂、作业更加连续、工作更加可靠的方向发展,为经济繁荣、社会进步提供了更强大的创造物质财富的能力。①从价值上看,先进装备都非常昂贵。其价值往往占企业资产的很大比重,这些装备的利用率高低直接关系到企业经济效益。②从生产上看,先进装备主要承担着重要零部件或有特殊质量要求的零部件关键工序的生产加工。设备的正常稳定运行对企业均衡生产、物流准时化、市场占有率起着举足轻重的作用。③从管理上看,先进装备自身的监测能力强,灵敏程度高,同时其对维护、环境、操作及零件、水、电、气、汽质量的要求也大幅度提高,管理上的任何一点疏忽都可能造成自动停机、出现故障,甚至是重大故障。④从维修上看,先进装备一般都结构紧凑、复杂、精巧;机、电、液、气一体化和关联控制关系越加紧密;故障原因难于判定,维修时间长;刀具不断采用新材料,追求高性能;许多备件和加工工具靠当地或国内无法制造加工,必须走国际化采购道路;新的维修技术对修理工艺、清洁度、环境等也提出了新的要求。
3现代装备价值管理
从现代先进装备的特征不难看出,由于装备的先进性和复杂性,其在现代工业生产中的作用和影响越来越大,与其相关的费用也越来也高。如何提高装备利用率,减少停机损失和维修成本,发挥装备的最大价值是现代装备管理重要内容。对于现代先进装备的价值管理,必须实施设备管理现代化理念,设备管理现代化是一个完整的体系,它包含管理理论(或思想)、管理组织、管理方法、管理手段和管理人才等方面的现代化。
①管理思想现代化:实现管理现代化,要求用现代科学管理理论和管理思想指导管理实践。涉及设备管理的现代化管理理论有:系统论、控制论、信息论、工程经济学、管理工程学、可靠性工程学、摩擦学等;现代化管理思想包括设备综合管理观念、战略观念、市场观念、效益观念、竞争观念、安全与环保观念等。②管理组织现代化:要求不断适应经济体制改革,适应现代化大生产的要求,建立合理的、高效的设备管理运行体制和组织机构。最大限度地调动和发挥组织中每个成员的作用。设备管理组织应当与推行设备管理现代化相适应,组织严密,体制健全、工作高效,充分协调,信息畅通,并具有良好的跟踪与反馈控制能力。③管理方法现代化:管理方法现代化要求一方面继承传统的管理经验和方法,另一方面应积极推广运用先进的管理方法,确保各项管理工作标准化、系统化、科学化。设备一生全过程管理应实行定量与定性管理方法相结合,尽量以定量方法为主。推广应用的现代化管理方法有:价值工程、网络技术、ABC分析法、决策技术、预测技术等。④管理手段现代化:管理手段现代化是管理现代化的工具。如采用先进的设备诊断仪器对设备进行自动检测和控制,应用计算机辅助设备管理,采用精密检测工具提高设备修理精度等。⑤管理人才素质现代化:应按职责分工和管理层次对设备管理人员提出不同的要求,做到专业知识结构、知识层次结构、年龄结构等的全面优化。先进装备对管理、技术、维修、操作人员的知识结构、业务能力、心理素质的要求也更高。要求管理、技术人员必须集技术与管理知识、能力于一身;维修人员要同时具有机、电、液、气、光的技术知识和专业技能,倡导机电合一只是对人员素质要求的第一步;操作必需具备较全面的知识和能力,因为面对复杂且昂贵的设备必须有很强的判断能力才能胜任操作工作。
初步顺次考察经济学信息范式的提出、形成和基本特点,是本文的任务。本文认为,已经形成并仍在发展的信息范式的基本假设只有两条:经济人行为最大化效用动机假设和信息不完备或不对称假设。区分经济人行为的动机、决策实施过程和结果,对于理解这两条基本假设,理解理性和非理性的关系,特别关键,而且与笔者读到的新古典主义和批判新古典主义的各种观点,都有所不同。本文只在信息范式基本假设的框架内,有所侧重地讨论涉及经济学理性的相关概念;对延续了新古典范式的信息范式的基本方法,不多讨论。
一、新古典范式的缺陷:从信息视角出发的评析
在现代经济学语汇中,新古典范式、瓦尔拉范式、完全竞争范式、一般均衡范式、竞争-均衡范式或传统微观经济学范式是同义语,意味着传统微观经济学基本理论和模型蕴涵的基本方法和假设。前面提到,新古典范式中,基本分析方法还是有效和有力的,已经为信息范式所承续;无力和失效的是基本假设,这些假设构成了新古典范式的核心。
新古典范式的最基本假设,是通过经济学论着和教科书提炼和广泛传布的完全竞争市场假设。这一假设由四个特征性条件构成:
·在完全竞争市场中,经济行为人──买卖者众多,他们对商品价格的影响力微乎其微,他们都是价格的接受者。
·各厂商生产的商品在品质上无差异。
·资源(生产要素)在市场中自由流动。
·经济行为人对有关的商品交易的信息(知识)完备。
它们的基本功能,是论证亚当·斯密在1776年发表的《国富论》中提出的看不见的手原理:追求自身利益的个人在一只看不见的手的引导下,会出乎他们意愿地促进公共利益,而且会比他们自觉或依靠政府追求公共利益,更有效地促进公共利益(亚当·斯密,1994,第27页)。这只看不见的手,就是竞争市场或市场机制,也就是价格机制。因此,经济学所研究的就是市场机制如何有效地配置资源,解决三个基本问题:生产什幺、如何生产和为谁生产,使社会福利达到帕累托最优状态。上述假设、原理和基本问题,构成了新古典范式的核心,并通过福利经济学定理得以精炼表述。
在我看来,完全竞争市场假设中,经济行为人信息完备假设最为关键,由此可以得出一系列推论:
价格可以传递市场交易中的一切信息,信息是完备和对称的,于是经济行为人不必为获取信息支付成本,他们有效获取和使用信息的激励不存在。因此,新古典范式中不存在信息成本和激励的问题。
信息成本是交易成本的最主要组成部分,信息成本为零是交易成本为的必要条件。因此,新古典范式是交易成本为零的世界,在很大程度上取决于信息完备假设。
第三,既然信息完备,市场交易及其前景就是确定的。因此,在新古典范式中,风险和不确定性没有容身之地。
信息完备和确定性保证了经济行为人的理性──最大化效用的动机的实现。因此,新古典范式中经济行为人的理性是完全的,没有必要区分经济行为人在动机、决策和结果三方面的理性与否以及程度如何,三者是一致的,不受限制的。
信息完备、不存在获取信息的激励、交易成本为零、理性完全、价格接受者、商品同质、资源进出市场无障碍,使经济行为人成为无差异的同质人;现实经济行为人的差异性、他们私人信息的不完备或不对称性、个体行为人之间的竞争等相互作用,被综合从而化解消融于市场价格这个公共信息之中了,竞争的差异性、多样性和风险性这个竞争完全性的本来意蕴,被竞争的同一性和确定性的异化意蕴替代了,这与经济学的个体主义出发点和微观分析之名不甚相符。因此,新古典范式的经济分析,实质上至多微观于个别市场或行业,个体经济行为人的风险类型、如何决策、由谁决策的问题无关宏旨,至少不太重要。
信息完备假设加上完全竞争市场的另外三条假设,使得市场交易的一般均衡必然达成,帕累托最优必然实现,市场机制不可能失灵。因此,运用新古典范式于理论分析的必然结论就是,市场机制的自发作用最有效率,政府干预不必要,或者政府干预越少越好。
这六点推论意味着,新古典范式具有循环论证的性质,其假设已经决定了其结论的必然性和唯一性。新古典范式的必然性和唯一性,面对经济世界的复杂性和多样性,显得过于严峻,过于乌托邦化。按照斯蒂格利茨(Stiglitz,1994)的看法,新古典范式不讨论经济社会如何处理新信息的流动问题,不考虑人们如何获取必要的信息以有效地配置资源的问题,甚至不承认经济社会传递信息的效率与获取信息的激励之间的冲突问题。这些问题都是客观存在的,例如股票市场信息不完备造成的“非均衡的均衡数量”现象;又例如投资人或创新者的创新活动,意在获取报酬,不可能免费传布技术知识的信息。如此等等,说明了新古典范式解释域的偏狭和解释力的疲弱。
今天看来,1920-30年代关于市场社会主义的大论战中,兰格-勒纳-泰勒定理(Lange-Lerner-Taylortheorem)所表述的市场社会主义与市场经济可以具有等效性的观点,是错误的。错误的根源在于:1.低估了激励问题的重要性;2.低估了人为造成完全的定价体系运行的困难,相应地低估了经济中非价格机制配置资源的作用;3.低估了配置资本的困难;4.误判了中央计划功能和竞争功能的作用;5.忽视了经济中创新的作用(Stiglitz,1994,p.66)。这一系列低估与高估,都建立在对于经济学新古典范式的迷信和误用之上。其中最根本的错误,正如奥地利学派的哈耶克指出的,是人们对于自身理性和科学的“致命的自负”,高估了中央计划当局模拟市场机制获取、传递信息配置资源的能力(Hayek,1988,chap.5)。一句话,低估了信息及其引起的激励机制配置资源的作用。这一结论,不仅为经济理论所证明,为全世界中央计划型社会主义实践的不成功所证明,而且为我国向市场经济过渡的改革开放的决策和进程所证明。
新古典范式对经济运行的解释与经济现实之间的严重不和谐,已经是不争的事实了。但是,人们还是可以说,新古典范式类似于物理学的无摩擦真空世界,是与“实然”相对照的“应然”,向人们提供了可资参照的坐标,至少在理论上很有价值。如果经济学延续新古典范式仍然可以保持较高的解释力和生命力,这话倒是不错。问题是:新古典范式是不是目前的最优参照系?有没有改进的可能?如果有,如何改进,替代范式是什幺?这几个问题有点像当年爱因斯坦创立相对论时,面对牛顿定律的情形。
现在,回答这几个问题的时机已经成熟,至少答案的方向已经清晰:新古典范式不是目前最优的参照系,有可能改进,改进的一个可行方向是从现实中的信息不完备和不对称入手,建立改造并最终替代新古典范式的信息范式。近十几年来,信息经济学及其整个经济学的进展表明了这一点。
二、信息范式的提出、形成及其重要影响
信息经济学是问题导向的,信息范式的提出和形成依赖于信息经济学对于经济问题的研究。依我有限的阅读所见,最先提出信息范式这一概念的是美国经济学家约瑟夫·斯蒂格利茨。1994年,他在《社会主义凋萎了幺?》一书中,提出了“经济学信息理论研究方法”(theinformation-theoreticapproachtoeconomics),简称“信息范式”(informationparadigm),作为区别于新古典范式的经济学研究的新范式(Stiglitz,1994,p.5)。囿于该书论题,他没有详细讨论信息范式本身,更多地分析和讨论了涉及信息范式的经济学一般问题。不过,从他讨论的问题和信息经济学理论的进展中,我们还是可以理出信息范式的形成脉络。
谈到信息范式形成的思想基础,至少有四位经济学大家必须提及。
奈特1921年的《风险、不确定性与利润》一书,区分了不确定性和风险,并且指出:在一个充满不确定性的世界上,一部分人会努力获取信息以寻求获利的机会,而他们也会比其它人得到更多的获利机会的信息(Knight,1921)。这可以看作是市场信息不完备或不对称思想的萌芽。
在1920-30年代关于社会主义的论战中,哈耶克认为,只有通过深远地分散于竞争和自由定价的市场体系中,才可能充分利用知识和信息(王宏昌,1994,第241页)。他在1937年的论文《经济学与知识》中,探讨了人类知识的积累和结构问题,也就是人类的信息获取和结构问题。他在《社会中知识的运用》(1945)中指出:现实中完全竞争并不存在,价格体系可以传达稀缺性信息,但不能传达完全的信息。他批评经济学以完全信息为理论前提,从而无法认识市场失灵问题。他初步指出了不对称信息的存在:每个人都对其它人有信息优势(哈耶克,1989,第2、4章)。哈耶克的论述,警醒人们注重知识和信息在经济社会中的作用,强调任何人和组织的信息都不可能完备。
凯恩斯在《通论》中,用大量篇幅,从贷款人与借款人两类风险、人们的现有知识、经济世界的不确定性、预期和投资乘数的角度,探讨了不确定性和信息不完备对人们经济行为和经济波动的影响。他强调,人们据以作出预期的现有知识和信息(情报)不足,再加上未来的不确定性,影响着工商界对经济前景的信心和“血气”,这些因素共同制约着决策者的预期;预期波动和利率的对比,以及人们的货币流动偏好,影响资本边际效率波动;资本边际效率,与依赖于边际消费倾向的投资乘数,进而影响投资波动和就业波动,造成商业循环(凯恩斯,1997,第5、9、10、11、12章)。与其它人不同的是,凯恩斯对不确定性、知识和信息不完备的强调,明确地与经济波动联系在一起。这构成了英国新剑桥学派琼·罗宾逊等人看重的凯恩斯的动态经济观的核心,也应当成为探讨经济波动的宏观经济学的主要微观基础之一。
这里,应特别提到1937年科斯开创性的论文《厂商的性质》在这方面的贡献。科斯第一次明确论述了包括在交易成本之内的发现相对价格的信息成本,以及信息交易可能降低但不能消除信息成本:“建立厂商有利可图的主要原因,似乎是利用价格机制有成本。通过价格机制‘组织’生产的最明显成本,是发现相对价格的成本。随着出卖相对价格信息的专业人员的出现,这种成本可能减少,却不可能消除。”(Coase,1937)他在开创性地分析经济制度运行的交易成本时,已经自觉地运用搜寻和利用信息有成本的概念了。由此稍加引申,就可以得出市场运行的信息不完备而且无法消除的更一般结论。因此,说科斯是信息经济学的思想先驱之一,毫不为过。这一点被绝大多数学者忽视得太久了。
饶具意趣的是,被认为是主张政府干预的凯恩斯,与主张自由放任的芝加哥学派的奈特、哈耶克和科斯,各自从不同角度出发,不同程度地超越了新古典范式,为信息经济范式的形成奠了基。这说明了信息问题在经济学中的重要性;也说明了在强大的经济事实面前,具有不同意识形态背景的经济学家,或者不自觉偏离新古典教义,或者自觉修正新古典教义,都或多或少推进了经济学的研究。因此我认为,指出经济学派的界限,有益无弊;过分强调经济学派的归属,不利于厘清不同学派学者在不同问题上的相同或相异见解复杂交织的情况,不利于经济理论和思想史的研究。
信息经济学的诞生促进了信息范式的形成。1961年,斯蒂格勒的论文《信息经济学》(Stigler,1961)和维克里的论文《反投机、拍卖和竞争性密封招标》(Vickrey,1961)的发表,标志着信息经济学的正式建立(参见:黄淳、何伟,1998,第1页)。有两个方面的进展特别值得提出。一个是同一种商品价格的分散性,另一个是经济行为中私人信息的相互作用和风险交易。
斯蒂格勒的论文涉及到第一个方面:同一种商品价格的分散性。在完全竞争市场假设中,同一种商品的价格是同一的,完备信息假设保证了这一点。他指出,作为经济信息的价格是经济行为人在搜寻中获得的,而搜寻信息是有成本的,搜寻信息的成本使得价格的分散性存在。这意味着行为人获得完备信息的不可能,信息不完备会导致价格刚性、价格与商品质量差异。更重要的,由此引出的推论是,价格机制在市场中的运转有成本,完全竞争假设是有缺陷的。这位芝加哥自由主义学派的领袖,批评新古典范式的完备信息假设,建议用标准最大化行为假设来决定人们可能得到多少信息。
上述维克里的工作,以及对信息经济学发展作出卓越成就的阿罗1963年的论文《不确定性和医疗保健的福利经济学》,涉及到第二个方面:私人信息的相互作用和风险交易。前已述及,在新古典范式中,经济行为人的私人信息从属于市场价格的公共信息,交易者都是价格的接受者,风险不存在。在现实经济中,同一商品价格的分散性和交易者数量往往有限,市场竞争不完全,私人信息的相互作用与风险转移重要起来。维克里的分析,揭示了拍卖活动中,交易者“底细”这一私人信息及其不对称性,私人信息的相互作用和交易者之间的博弈,决定了拍卖的方式。阿罗1960年代以后的一系列论着,阿克劳夫(Akerlof,1970)关于旧车市场的论文,以及其它经济学家的工作,大大推进和拓展了信息不对称或不完备对经济活动的影响的分析,尤其是引致逆向选择和道德风险行为的分析,显示了着重由具体交易过程理解经济社会存在方式和特征的信息经济学的重要作用和潜力,使不对称或不完备信息问题成为经济学的一个新焦点。
这个新焦点的汇聚,伴随着相关领域的一系列发展:冯·诺依曼和摩根斯特恩1944年开创的博弈论和预期效用论,纳什1950年先驱性的非合作博弈论,1960年代塞尔顿和哈萨尼将博弈论动态化、引入不完备(全)信息,西蒙1947年以后关于管理决策行为中的有限理性的论述,以及1970年代新制度经济学派的迅速崛起。这一系列发展,造成了工具性的博弈论,非最大化的有限理性基本行为假设,制度分析的交易成本-产权理论,与问题导向的信息经济学的强有力结合,使经济学从价格机制分析向非价格机制分析拓展和深入。从这时起,个体经济行为人之间的博弈,信息不对称或不完备的关键作用,个体理性与集体理性的矛盾,外部性及其内部化的问题,委托-合约与其它经济制度的约束和激励效应,对于新古典范式形成了根本性挑战,真正的从个体出发的微观经济分析才开始名副其实了。1970年代末80年代初,经济学信息范式形成。
信息范式形成的标志,是将近二十年来,一大批以最大化效用、信息不完备或不对称假设,分析经济问题的形式化模型的出现。这些模型的洞见大大展阔了经济学的视野,是微观经济学的直接深化和广化,促进了发展经济学、宏观经济学、新的新福利经济学、新厂商理论或产业组织理论等众多学科和领域的发展。
信息范式的形成,不仅对传统经济问题给出了新的回答,而且提出了新的经济学问题。例如,经典的经济学三大基本问题是生产什幺、如何生产和为谁生产,这三个问题建立在新古典范式的基础上。结合着经济行为人博弈行为的思考,和本章前面关于信息完备假设的六个推论,从信息不完备或不对称假设出发,经济行为人如何决策与谁做决策的问题,就不再是无关宏旨的,而是经济学的题中应有之义了。因此,经济学基本问题便不再是三个,而是四个。运用信息范式的大量经济学模型,包括本文讨论的模型,证明了第四个基本问题的至关重要性。
如何决策与谁做决策的问题,不仅关乎私人信息和博弈行为,而且关乎经济制度和体制的安排和变迁问题,以及由此而产生的合约与激励问题。在这方面,新制度经济学派作出了贡献。除了前述科斯的贡献,巴塞尔(Barzel,1985)将不对称信息与交易成本、剩余占有权的不确定性联系起来的思想很有启发性:交易成本不仅仅是“成本”,它是由于不确定性和信息不对称所产生的实际产权边界处的“公共领域”,并由之产生对“剩余”占有权的不确定性(转引自:汪丁丁,1995,第64页)。反过来,信息范式的形成也促进了交易成本-产权理论的发展,近年来的大量有关文献,特别是涉及产业组织、委托-和合约问题的文献,都反映出信息范式的深刻影响。三、信息范式的基本假设和基本分析方法
1、信息范式的基本假设:
(1)经济行为人最大化效用假设。
这一假设既有对新古典范式的承续,又有对新古典范式的扬弃。承续与扬弃的关键是区分经济行为人的动机、决策和结果。动机最大化是公理,不承认这一点就等于除掉了经济学大厦的根基。
西蒙(Simon,1992)对于支撑新古典理性的主观效用理论的归纳是:作为决策者的经济人,1.面临着给定的备择方案集合;2.具有每一备择方案实施结果的概率分布知识;3.以这种方式最大化给定效用函数的期望值。他对这种理性的致命批评是,没有考虑经济人的实际决策过程、知识和计算能力的有限性。西蒙(1992)提出了接近实际的“有限理性”假说,以替代奥林匹亚山神式的完全理性:1.假设产生决策备择方案的过程,抛弃备择方案给定的假设;2.引入对于备择方案实施结果的估计程序的假设,即假设决策者寻求处理不确定性的策略,抛弃决策者掌握实施结果知识的假设;3.假设满意策略,代替最大化假设。
我以为,新古典范式理性的合理成份是最大化动机;不合理成份的要害是信息完备假设,从而漠视了经济人的决策过程,漠视了经济世界的不确定性及其信息不对称或不完备,漠视了经济人决策及其结果在放松信息假设后与动机的偏离。既然新古典的理性过于乌托邦化,那幺建构新的理解经济人理性的框架就是必要的。借鉴西蒙的过程理性和知识、计算能力有限性的假说,不妨将经济人的行为分为三个层次:心理动机、决策过程、和实施结果,可能更清楚地考察理性的内涵,减少不必要的旁逸斜出和无谓争论。
作为心理动机的经济人最大化自身效用,是经济人的理性,也即追求最优的自利心。需要说明的是,这一理性有贯彻决策过程直到实施结果始终的趋势,其指向不变,无论外部环境如信息条件怎样变动,经济人都会在约束条件下尽可能调整自己的行为,以期决策和结果与初始目标的偏差最小化。这意味着,动机最大化不随条件改变而改变。
在这个意义上,我认为,西蒙“有限理性”的第3条假设,即用满意策略代替最大化假设,是不可取的。理由是,所谓满意,意在面临环境约束不得已而为之,实质上经济人不会放弃最大化动机,他始终在力求尽可能的最大化,只不过这时的最大化是有约束的最大化罢了。例如,一个创业的厂商,想建一个年盈利100万元的工厂。历尽艰辛之后,所建工厂仅仅年盈利70万元。他满意吗?能不满意吗?实际上他心有不甘,不得不满意,满意他在环境约束之下,尽他所为了。满意尽他所为,就是满意他尽可能地最大化了,他的最大化初衷并没有因为环境不如设想的好、他历尽艰辛而改变。与此例类似的生活事例比比皆是,很可以说明“满意”实质上就是“有约束的尽可能最大化”。因此,西蒙的这一条假设是名替而实不代的假设,不能成立。反过来,如西蒙所述,经济人是寻求满意的,那幺试问:满意的指标是什幺?若以数轴衡量,满意不可能是一定点,定点意味着最大化点,只能是一区间,区间总可以作无限分割,这种满意还有什幺意义?比最大化优越多少呢?事实上,主流经济学家很少接受“有限理性”对于最大化的替代,我以为,就在于西蒙的假设尽管接近了现实,却很难用来解释许多经济现象。“有限理性”富于启发性,但失之于满意策略的假设,不如最大化动机来得简明有力。因此,即便是像斯蒂格利茨那样的批判新古典范式的经济学家,也没有在经济分析中运用满意假设,仍然采用最大化动机假设。由此也可见出,最大化假设一直没有被替代,就在于其动机假设──经济人自利的最大化追求,仍有生命力。批判地剔除其过程和结果必定最优的武断命题,最大化动机依然可以作为信息范式的基本假设。
为了深化和扩展动机理性的内涵,可以汲取中国的传统伦理资源,这就是:忠义礼智信、推己及人、克己复礼。这一资源应当加以当代意义的正面阐释。利他可以视为一种偏好,满足利他偏好的是利他行为的效用。这与最大化利己者的偏好动机不矛盾,而且隐含了合作的精神。推己及人、克己复礼,博弈时要顾及对手的策略,重复博弈还要反复顾及下去,推己及人,推人及己,……合作有时比不合作对于利己主义者更有利,合作往往能够实现集体和个人的长远利益。为什幺要忠义礼智信?集体有时可以办到个人无法办到的事功,要事功最大化走合作的路子,成功的可能性大一些。个人违悖了这种常情和传统,对于集体而言,当然是不忠、不义、不信、而且不智的行为了。如何做到忠义智信呢?克己复礼。克己复礼,推己及人,推人及己,事功厥成。中国人的礼,就是道德共识,传统的知识结构的重要组成部分。中国人的事功,大致相当于西方人的利益。演进的博弈的均衡止于礼。传统中国人不是不利己,而是明智的利己,利他的利己。从这一面看,对最大化效用动机的广义理解,就应该包括利己心和利他心,利他心可以看作利他主义者满足自己利他偏好的动机。
关于经济人的行为过程和结果,我以为,西蒙的过程假设和认知能力有限的命题是成立的。由之可以引申出信息不对称或不完备的假设,引申出决策和结果会随着约束条件的改变而改变的结论。一般来说,决策和结果多少会偏离动机,因为要约束条件不变几乎不可能。例如信息总是不对称和不完备的,经济人在形成动机的初始,极难预期到信息不足的严重性,也无法确知获取信息的成本,他是在决策过程和实施决策的过程中,逐步了解上述信息的,这一过程是信息渐次充分化、却不能完备的过程。经济人行为的决策和结果,不仅受到动机的制约,而且受到获取信息、处理信息等条件的约束。外在的信息不对称或不完备,约束了经济人获取信息、处理信息的效果,素质和能力高强的人也不例外。因此,具有理性动机的经济人的决策实施过程和结果是否理性,也就是最优,取决于信息约束。信息约束不仅体现为它本身对理的约束,而且反映了经济社会制度的效率。效率高的制度可以使信息的披露和传布快,透明度高,经济人获取信息的成本降低,出现机会主义的概率小,决策和结果与动机的偏差小;反之则反是。
国外文献中有关近似理性、准理性或不完全理性的分析,说明了行为动机对于行为结果的偏差,在一定程度上说明了为什幺出现偏差,但将这些偏差简单地归结为近似理性、准理性或不完全理性,不能令人满意,因为那可以被解释为经济人的理性受到环境约束所致,如同我上述对于有限理性的分析。说到底,近似理性、准理性或不完全理性等“非理性”概念,依然是围绕着理性轴心旋转、不时展露出离心倾向的理论现象,实际上构成了理性的补充概念。如果这些概念能够作为经济分析的独立的基本假设,经济学早就有一片新天地了。可惜,均衡和演进(制度)的分析方法,或者演进的均衡方法,难于被证伪,也没有更好的替代方法,而均衡和演进的方法又只能在理性假设的框架中展开,至少目前和可见的将来如此。总之,经济学必须建立在理性假设的基础之上,分析的结果可以突破对于理性的成见,作为对于理性内涵的新的理解和补充。
(2)信息不完备或不对称假设。这意味着信息是不确定性的负度量,信息或信号具有经济价值,行为人花费成本才能获得信息,一个竞争的世界在研究和开发信息方面投资不足,如何配置稀缺的资源使获得的信息最大化是现实也是经济学至关重要的问题(阿罗,1989,第158-165页)。经济史尤其是当代信息产业的发展和知识经济的兴起证明了这一点。从信息角度看,信息的不完备或不对称决定了交易成本的存在,如何配置信息在很大程度上决定了市场竞争和资源配置的效率。因此,这一假设已经成为当代经济学最重要的假设之一,它修正了新古典范式“保护带”──行为人拥有特定的关于环境的信息,极大地影响到对于新古典范式“硬核”的改变,因而是信息范式替代新古典范式的关键要素。
2、对相关经济学假设的辨析
信息不对称或不完备假设,刻画了经济世界的不确定性和复杂性,构成了对于经济人最大化效用动机的客观约束。从此出发,审视理论界流行的形形的经济学基本假设,可以廓清混淆。
(1)交易成本为正的假设,体现了新制度经济学的贡献,相当重要,却不能与信息假设并列。因为从根本上说,交易成本主要反映了信息成本,签约成本、履约成本等交易成本不过是搜寻、处理信息成本的不同表现形式。
(2)非完全竞争假设,则主要是放松信息完备假设的产物,限于篇幅,这里不讨论。
(3)有必要多说几句的,是机会主义假设或假定,这一假设多为赞成或运用新制度经济学理论进行分析的人们所采取。具有最大化动机的经济人的行为,在合约等制度约束有隙可乘时,呈现为机会主义倾向的具体实施:事前的逆向选择和事后的道德风险行为。这些都是信息不对称或不完备引起的,也就是信息完备到不完备这一约束放松过程的产物。机会主义倾向内在于经济人最大化动机之中,有着深厚的社会的经验的哲学基础。我认为,人性本恶亦本善,人性自利亦守法。法律是对人性恶的惩戒,明白法律的惩戒性质是人性善的体现。体现这两点的是,经济人要牟利,在合约、法律等一系列制度约束之下,有择手段地牟利。经济人明白,不择手段地牟利,一旦超出了法律的界限,就会受到制裁。“法律不告诉人们应该做什幺,法律只告诉人们不应该做什幺。”法律就是对经济人牟利手段的界限,使他们不能不选择不触犯法律的手段去牟利。信息不完备或不对称,决定了法律、合约等制度总是不完备的。制度必定存在的罅漏,使人性恶的一面──机会主义倾向,转化为实际行为,其中逆向选择和道德风险,是已经被经济学家认识到、模型化的两种实际行为。如此看来,经济人理性的哲学基础,确实是体现人性恶与善两面的明智、守法的功利主义。“天网恢恢,疏而不漏”,只是人们的美好企盼。而机会主义假设,是理性和信息假设基础上的推论,不能与前两者并列。
(4)理性预期假设,可以由最大化和信息假设推出。
(5)有限理性假设,是对最大化假设的修正,并不是最大化之外的独立假设。
(6)对于“价格灵变”或“市场出清”假设,我们也可以推导:在信息完备的假设之下,完全竞争市场中的经济人能够迅速作出调整供求的反应,价格(工资、利率等)当然是灵活变通的,而价格灵变和其它新古典假设,保证了市场总是及时出清的。因此,价格灵变和市场出清也是推论的结果,被新古典主义者奉为基本信条,并不是公理性的基本假设。
综上所述,经济学的基本假设只有两条:理性──最大化自身效用假设,和信息不对称或不完备假设。前者是对经济人主观心理动机的公理性抽象,后者是对经济人受到的客观约束条件的抽象,两者是最基本层次的抽象,是经济理论据以展开的基本假设。其它假设,如机会主义假设、理性预期假设、不确定性和复杂性假设、非完全竞争假设、有限理性假设、交易成本为正假设或假说等等,或者不是一个层次的假设,或者不能与最大化和信息假设并列,因此都是引申或派生假设,不是基本假设。
3、信息范式的基本分析方法
信息范式的基本方法,更多地承续了新古典范式的基本方法,主要包括收益-成本分析方法、边际分析方法、均衡分析方法和演进的动态方法等,它们在经济学的长期发展中,被证明是行之有效的工具性要素。但是,这些基本方法结合了信息范式的基本假设,被运用于分析宏观经济波动的微观根源,解释力相当强,代表了宏观经济学的一个重要发展方向,因此值得深入研究。
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