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人工智能的目的是实现机器智能化发展,通过采用人工研究得出的方法与技术,从而扩大人工的生产能力,推动产业的不断发展。人工智能的产生伴随着人类社会的不断发展,是人类社会进步的结晶。随着社会的不断发展,人工智能技术与时俱进。
1.2智能化技术的理论基础
目前,智能化技术广泛的应用于精密传感器、计算机、GPS定位技术等高科技信息工具中。其理论基础最先于20世纪50年代左右提出并随着社会的发展逐渐应用。通过智能化技术的应用,能够有效延伸、扩展以及模拟相关人工作业,在提高了工作效率的同时也保证了工作质量。
1.3电气工程自动化中智能化技术的特点
智能化技术拥有完善的控制系统,能够有效的对数据进行分析与处理,从而保证系统的有效运行;通过使用智能化技术能够简化电气工程的控制系统,提高整体运行效率;实现了控制器的无人化超控,减少了人力资本的投入;实现了数据一致性的标准,能够快速地进行评估工作。
二、智能化技术在电气化工程中的发展现状
随着我国经济技术的不断进步,智能化技术已逐步应用到电气工程自动化工作当中。智能化技术的不断成熟使得其应用领域不断延伸,目前主要应用于计算机技术中,通过智能化技术与计算机技术的巧妙结合,在信息传递、提高工作质量、改善工作环境以及推动我国经济发展中都起到了巨大作用。当下的智能化技术还在不断发展,它为世界带来的惊喜仍需展望。
三、智能化技术在电气工程自动化中的具体应用
1、神经网络系统。神经网络系统由定子电流经过电气动态参数进行辨别控制和转子速度辨别经过机电系统参数两个方面构成。在神经网络系统中,反向学习算法被作为经常使用的方法,在其前馈性的特点之下进行高效运转,对于控速度、负载转矩以及时间控制上都有良好的效果。
2、模糊逻辑控制系统。目前,我们所说的模糊逻辑控制系统有效的代替了之前的PID控制器,模糊逻辑控制系统通过其知识库能够有效的进行推理决策,实现控制目标。模糊化的形式大多由多种函数表现形式构成,是进行模糊逻辑系统的重要方法。
3、故障诊断及优化设计。智能化技术在电气自动化中的应用大幅度提高了故障诊断的效率性,由于电气设施故障本身具有复杂性、隐蔽性、波动大等特点,其诊断效率较低。随着智能化技术的广泛应用,不但提高故障诊断的准确性,同时还节省了人力物力资源,使诊断过程快速有效。对于电气产品的设计领域来说,其内容广、工序复杂、影响因素多等特点,导致电气产品涉及领域存在较大困难性。智能化技术的引入,提高了电气产品的技术含量,不仅能够有效降低人力劳动强度,同时还缩短了产品设计的时间,推动了电气工程的发展。
四、智能化技术在电气工程自动化应用中的发展方向
1、智能化技术在电气工程自动化应用中的性能发展方向。智能化技术在电气工程自动化应用中的性能发展方向主要包括了其三高特征,即高速度、高精度、高效化,在电气工程自动化技术中这是其发展关键的部分。我们通常所说的智能化技术主要是指在进行自动化工作时,所采用的智能系统带有较高的智能化功能,这种功能有效地提高了系统运行效率,从而实现系统的有效改善;另一方面,就是其柔性化。柔性化主要表现在其群控系统和数控系统的柔性化。通过采用智能化技术,能够有效发挥控制系统的作用,在提高其具体要求的同时,有效监控其信息流和物流的动态变化。
2、智能化技术在电气工程自动化应用中的功能发展方向。智能化技术在电气工程自动化应用中的功能发展方向主要包括用户截面图形化以及科学计算可视化两个方面。具体来说,使用用户截面图形化方便了用户操作,同时也实现了对三维立体图形、模拟图形等动态图形的有效追踪;科学计算的可视化实现了对数据应用的高处理,有效提高了工作效率。
2、智能化技术的有效应用
2.1模糊逻辑与控制
一般地说,电气工程的自动化控制系统中都会含有一定数量的模糊控制器,它能很好的代替PID控制器。就目前而言,模糊逻辑的控制主要有M型与S型两种应用类型,但是有一点需要强调的是,这两种控制器都有各自的规则库,又可以叫做ifthem的模糊规则集。其中S型控制器的规则为if。X是G,y是H,则W=f(X,Y),这里所说的G与H指的都是模糊集,下面分别对这两种应用类型进行介绍。M型控制器主要由模糊化、知识库、推理机与反模糊化这四大部分所共同构成,主要用于实现变量的测量、量化、模糊化的目的,其隶属函数的形式也是多种多样的;知识库主要是由语言控制的数据库与规则库两个部分,其开发方式是将专家知识与经历置于控制及应用目标上。值得注意的是,在建模的过程中,一定要使用神经网络的推理机与模糊控制器对其加以操作;推理机同样也是模糊控制器中不可或缺的重要组成部分,它能够很好地模仿人类决策与推理模糊控制行为;反模糊化主要用来量化与反模糊化,它包括的技术种类也比较多,其中应用得最为广泛的当属中间平均技术与最大化的反模糊化这两种了。
2.2优化设计与诊断故障
在过去的很长一段时间里,设计产品通常都是依靠实验或者传统手工检验来完成,通过这种方式所得方案往往不是最优方案。随着计算机技术的蓬勃发展以及在各个领域的广泛应用,越来越多的电气工程产品开始更多的选择使用CAD来进行设计。这样大大减短了产品的开发周期,如果在这个过程中很好地渗透智能化技术,可谓是如虎添翼,使其设计质量与效率得到大大的提升,专家系统的设计就是一个典型案例。不仅如此,智能化技术在优化设计还体现在遗传算法方面。众所周知,遗传算法是当前全世界范围内比较先进的计算法,其最大的优势之处在于计算精度高,因此在电气工程中得到了亲睐,而且在其中也起到了极其重要的作用。除此之外,故障和它的预兆在电气工程中的关系是错综复杂的,具有不确定与非线性的特点,这给我们的判断带来很大的困扰。
2智能化技术在运用过程中的优势
在电气工程自动化控制中,采用智能化技术对于提高电气子自动化控制的效率具有重要的意义。智能化技术的优势如下:一是不需要建立控制模型。在传统电气工程自动化控制中,需要建立控制模型实现电气工程的控制,但是由于控制的对象比较的复杂,在实际的操作中,无法达到精确的效果,这样对于对象模型就出现了无法估量、无法预测的问题。而采用智能化技术能够很好的解决这种问题,并且提高工作效率。这样可以在源头上控制一些因素,提高了自动化控制器的精密系数。二是便于对电气系统进行调整和控制。智能化技术可以灵活的调节和控制,能够为自动化控制打下基础。智能化的控制器具有更强的实际操作性和调节作用,而且智能化技术不需要专业的技术人员也可以进行操作。三是智能化控制器具有很强的一致性。智能化技术具有很强的一致性,能够对不同的数据进行处理,即使是陌生的数据智能化控制器也能够做出正确的处理。
3智能化技术在电气工程自动化控制的应用
3.1对某些故障的诊断
在电气设备的使用中由于折损、环境静音因素等造成设备出现一些不可抵抗的问题,而且这些问题会受到周围环境的影响。在智能化技术的应用中,需要发挥智能化技术的的问题诊断和修复的功能。这些问题不可避免的存在电气工程的自动化系统中,但是可以进行有效地的分析,采取相关的技术措施进行解决。智能化技术的应用对于提高提高分析问题和解决问题的效率具有重要的意义。采用智能化技术可以降低这些问题对电气工程的影响程度,确保电气工程的经济效益得到一定程度的提高。例如在电动机和发电机等设备中应用智能化技术,可以及时的进行故障的诊断,从而把电气工程的故障造成的损失降低到最低。
3.2智能化的控制
在电气工程的建设中,需要把自动化控制和智能化技术相互的配合,这样能够实现自主控制、高效控制、远程控制和无人操作等,从而为智能化技术的发展提供平台。智能化技术在电气工程自动化的应用,体现了智能化技术的优越性,为智能化技术的发展奠定了良好的基础。
3.3优化设计
在电气工程的自动化的控制中,可能会涉及到电气设备的设计,而电气设备的设计过程比较复杂,需要设计人员充分的了解磁力、电气、电路等学科的知识,并且能够运用到电气设备的设计中,因此对对于设计人员的经验提出很好的要求。传统的电气设备的设计方案利用实验和经验相结合的手段进行手工的设计,这样设计出的方案的达标率比较低,而且设计方案的修改难度比较大。在智能化技术的使用中,方案的设计一般采用CAD技术,并且借助计算机辅助软件来完成,这样的方案设计方法可以节省设计时间,而且设计方案的质量比较高,修改方便。遗传算法是优化设计过程中智能化技术应用的具体形式之一,而且具有实用性和先进性,使用遗传算法一定程度上能够优化设计方案。
一、前言
我国的智能化技术虽然起步比较晚,但是其发展却是十分迅速的,其技术的更新速度也比较快,且涉及到了多个管理部门和多个学科。电器行业的智能化应该具备的最基本条件是:对使用功能和环境变化的感知能力;综合分析数据信息的能力;能将数据信号及时、有效的传递到主控制设备;做出相应的响应和决定,并发出相关指令的能力。这就要求智能化系统不仅能够实现高度的自动化,而且也能促使各自动化子系统进行高度的集成。对于智能化工程设计中存在的问题,我们要具体问题具体分析,争取找到一个合适的解决办法,更好的促进智能化技术在电器生产中的应用。
二、智能化控制系统的结构
(一)智能化控制系统的配置
1.智能化控制系统的硬件
智能化控制系统的主要硬件包括计算机系统,备用电池等。
2.智能化控制系统的软件
智能化控制系统的软件主要包括网络操作系统、网络协议、语言处理软件、数据库及数据库管理软件、数据通信控制与管理软件、CRT显示格式、操作员接口软件、中央日程表软件及标准报告软件,能量管理软件、事件/时间诱发程序软件,以及与相关专业控制系统软件系统,还有其它的一些必要软件系统等。
(二)智能化控制系统结构
1.控制层总线
控制层的总线一般采用RS854标准,其具有监控点多、控制功能强、传输效率高等特点,该控制层采用了并行联网方式,点对点通信、互相独立、组织灵活、系统简洁、有益于长距离传输,连通方便等,这种基本方式更适用于集散型控制网络。
2.双向通信控制总线
现在控制层中一般采用LonWorks技术,该技术属于测控合一的双向通信,该系统具有组网灵活、系统简洁等特点,并且更多的国家都生产了自己的通信的标准。因此,具有LonMark标志的产品,一般在生产过程中都是可以互换互操的。随着网络技术的发展,其也为LonMark产品提供了无限良好的发展空间。因此,其在未来的发展道路上一定会受到更多业界人士的认可。更多的专家预测,电器行业智能化控制系统中的集散型网络将会有很好的发展前景,并且未来的发展趋势将是现场总线控制网络。
3.单项控制系统
单项控制系统已经开始被纳入到了电器智能化控制系统的控制网络层中,从电器宏观的角度来讲,该系统能够在电器生产流程中更安全、更合理的工作。由于单项控制系统能够由自身独立完成相关的控制功能,中央站仅负责相关的管理工作。因此,该系统没有占用中央数据库的容量,保证系统的单项控制功能和智能化整体效果更加优化。该系统在自控制要求高、工作环境复杂时,更能发挥出其优势,并开始受到越来越多电器工程设计者的欢迎。
三、智能化工程设计中存在的问题
(一)缺乏相关设计人员
电器设计院人才济济,但是能够从事电器智能化工程技术设计的人才还相对比较缺乏,并且一些设计人员也缺乏相关的知识素质,不能很好的进行智能化工程设计操作。目前,一些智能化设计人员大多是从别的行业转行而来的,他们之间虽然有些方面是相通的,但是还是存在一定的专业差别,不能及时的进入工作状态。智能化工程设计技术并非专一,主要有电器设备监控、多媒体会议、安全监控、计算机网络、通信、防盗、机房工程等。一般的智能化工程设计人员仅仅涉及到了一些弱电系统的子专业,并且他们掌握的知识范围也是有限的,不可能每一个设计人员都能很好的掌握广泛的知识面。智能化工程技术设计人员不仅要懂技术,而且也要全面的了解智能化设备,以便能够最大的发挥其作用。虽然一些设计院的管理人员对智能化工程设计给予了高度的重视,并组织了部分人员进行了专业培训,但是能够完全符合智能化工程设计要求的却没有几个,更谈不上进行现场指导了。
(二)设计人员缺乏相关的知识积累
一些智能化设计人员对相关智能化各子系统比较了解,对设备的各个部件也比较熟悉。但问题是,这些专业人员自从毕业之后就再也没有经受过专业知识的培训了,更不用说对电器行业的了解了,因此导致工程图设计质量较差。这些专门智能化设计人员只懂得进行与智能化相关的设计,不能很好的与其他专业进行配合,经过相关调查研究发现,大部分智能化专业人员都存在不同程度的知识匮乏,不能很好的设计好工程施工图。有些智能化设计人员与电器设计之间还有很大的差别,还不能很好的进行专项设计,因此,在电器工程设计过程中经常会遇到一些难题。
(三)智能化工程设计的规范不完善
电器智能化工程设计的主要依据是国家出台的一些规范和标准。当前,我国关于智能化工程设计的标准和规范比较多,但是这些规范并没有很好的满足工程设计的需求,智能化工程设计人员应该充分了解《民用电器设计规范》。我国现在的智能化工程设计规范并没有很好的应用到智能化工程技术设计中,电器设备管理系统、多媒体技术、计算机网络、一卡通技术、机房工程、公共显示技术等都缺少相关的设计规范。
四、解决智能化设计中相关问题的对策
(一)定期对员工进行相关知识的培训
要想更好的促进智能化工程技术设计的发展,就必须拥有专门的技术人才,让他们拥有全面的技术条件,并能够很好的与其他专业配合,不断提升自己的专业水平,争取能够独立设计出比较合理的智能化系统,更好的促进电器智能化工程技术的发展。因此,对相关技术人员进行全方位培训就变的非常重要。
(二)制定正确的设计步骤,提高设计能力
智能化工程技术设计过程中必须遵循一定的设计步骤,只有这样才能更好的确保工程项目的质量。在进行系统分析过程中,首先要弄清楚用户的需求,并根据用户的需求进行相关的设计操作。在具体的实施过程中要细心纠正智能化工程设计中可能存在的问题,并及时对其进行优化,保证工程设计的顺利完工。所以相关设计人员在设计过程中,要做好具体问题具体分析,并及时向用户提供相关的设计资料和设计进展,必要的时候还可以采取双方互补的方式,尽最大可能的减少施工过程中产生的错误。
(三)做好智能化工程设计的评审工作
相关单位应该对智能化工程技术设计给予高度的重视,并及时组织相关专家和部门对其智能化系统进行严格的评审工作,对其严格把关,优化整个工程设计体系,并对其操作进行及时的监控,有效保证相关后续工作的顺利进行。
五、结束语
综上所述,随着我国智能化系统的快速发展,在电器的生产过程中,智能化的使用不仅可以提升工程技术质量,也可以有效的提高工作效率。对于智能化工程设计中存在的问题,我们要具体问题具体分析,争取找到一个合适的解决办法,更好的促进智能化技术在电器生产中的应用。
参考文献:
[1]田延安,王建文.智能化工程计算器的设计与实现[J].计算机工程与设计,2009,12(17):34-36.
实践教学环节在建筑电气与智能化专业的教学计划中是必不可少的。然而,各高等学校普遍存在着重视理论教学环节、轻视实践教学环节,对实践教学的重要性、目的性和系统性研宄不够,在实践教学环节的设置上缺乏连续性、科学性。在对学生实践教学环节的考核上照搬照抄理论教学的考核方法,无法有效地评价学生的工程实践能力。甚至存在一些实践教学环节仅仅流于形式,没有实际效果或者实践教学的效果不明显,这不仅影响后续实践教学环节的实施,也影响理论教学的效果,影响学生分析问题和解决问题能力的提高。
部分实验课程教学理念陈旧,基本上针对理论教学的知识性验证,缺少相关课程和相近学科知识间的联系与验证,学生所学知识不连贯,缺乏系统概念;理论教学与实践教学脱节,理论课教师和实践课教师各司其职,缺少沟通;实验教学时间短,没有真正培养学生动手能力,没有调动学生主动性和创造性;实验课程质量监督体系和学生成绩考核机制不健全,导致学生对实验课程不重视;从事实验教学人员大多年轻,实践经验缺乏,实验教学不深入,效果欠佳;缺少学术交流氛围,学生不能及时了解和参与具有明显专业背景的科研项目和工程技术等。针对这些现实问题,建筑电气与智能化专业教育必须转变人才培养观念,创新实践教学管理与操作模式,切实培养学生对知识的系统综合和实际工程能力,以适应社会发展需求。
另外,我国建筑电气与智能化本科教育对实践教学特征的理解存在误区,主要表现在:一是因为强调建筑电气工程学科具有很强的实践性,就片面地理解为,在建筑智能化专业课程教学中,必须把工程实际操作作为主要教学内容和考核内容;二是因为强调建筑智能化教育必须深入实际工程环境,就简单地理解为让学生去某些企业熟悉建筑智能化工作的过程和具体的工程技术处理措施;三是因为强调必需提高学生适应社会需要的能力,而片面认为应把提高学生的实际操作能力作为直接教学目标。对此,我们必须从理论与实践的辩证关系出发,通过对建筑电气实践教学改革的研宄与探索,改变当前建筑智能化实践教学的实施方案,以适应应用型本科学生的教学要求。
二、建筑电气与智能化专业实践教学改革的基本思路和设想
结合多年从事建筑电气专业教学的体会,笔者认为建筑电气与智能化专业在实施实践教学过程中需要从以下几个方面考虑:
(一)构建完善、合理的实践教学体系
我校建筑电气与智能化专业本科以培养“应用型人才”为主要目标,在具备坚实的建筑智能化基本理论教育基础上,必须加强实践教学环节改革,以培养出具有较强动手能力的建筑智能化应用型人才。由于建筑智能化技术是随着现代化建筑的发展而形成的新技术,它集现代通讯技术、现代计算机技术、现代控制技术于一体,是一门综合的行业,学科知识更新快。建筑电气与智能化专业是建筑智能化技术与电气工程技术的融合,毕业生需要既具备建筑智能化专业的实践技能,又具备扎实的专业基础理论知识,才能适应知识的快速更新和现场条件、需求的变化,充分发挥学生自身的潜在能力,更好地适应社会对建筑电气人员的需要。因此,在建筑智能化专业实践教学改革中,一方面要加强专业实践性教学环节,同时不能忽视专业基本理论教学;逐步提高实践性教学环节在整个教学计划中的比重,加强培养实践动手能力,制定出符合建筑智能化‘‘应用型人才”教育要求的教学计划、专业发展规划、相关课程建设计划和专业实践教学计划。
为了实施实践教学,需要建立完整配套的电气智能化专业实践教学体系,实践教学内容应包括实习(包括认识实习、电子工艺实习与毕业实习)、课程实验、课程设计和毕业设计等环节。在实习教学的设置方面,与理论教学一样,各种实践教学环节均要精心编制教学大纲。各种实习都要求学生认真完成规定的实习任务、认真撰写实习报告、完整记录实习内容、仔细分析实习情况、归纳实习心得。
课程设计要强调专业课程的实用性、综合性,注重提高学生分析问题和解决问题的能力,制定相应的指导书和任务书。通过合适选题,锻炼学生全面分析、综合、解决实际问题的能力。开放实验室为学生提供实训条件,为愿意和有能力的同学提供试验平台,从而可以让他们体验成就感,提高学习兴趣与学习积极性。
毕业设计是学生毕业前对四年所学专业知识的概括与总结,要认真抓好毕业设计的选题与审题、设计指导和毕业答辩三个环节,目的是通过毕业设计这个教学环节,培养学生热爱建筑电气智能化专业的思想、严谨求实的工作作风和认真负责的工作态度,进一步培养学生综合运用所学知识进行分析问题与解决问题的能力,使学生受到良好的实际工程训练和一定的科研工作训练。毕业设计要制定相应的指导书和任务书,要抓好全过程监控与考核,强化毕业设计的全过程管理是保证毕业设计教学质量、提高学生实践能力的基础,而毕业设计的考核(答辩)是提高毕业设计的质量、衡量毕业设计水平的重要手段。
(二)加强基本理论课程设置和实践教学课程的结合
建筑电气与智能化专业教学计划所规定的课程中,各课程之间是既相对独立而又紧密结合,基础课的实践教学环节与专业课教学相互呼应。在教学计划的安排上,理论课和实践课的时间应合理分配,让有些课程的教学可在实践中完成。例如:《电子技术》《建筑消防控制系统》等课程,以解决学生对电子元件不认识和对电子设备概貌知识贫乏等问题,以便加深学生对建筑智能化专业相关知识的理解和提高学生的实际动手能力。毕业设计安排在最后,是对前面所学各门课程教学内容的提炼与升华,以体现建筑智能化技术综合能力的培养效果。
建筑智能化学科是一门实践性很强的专业学科,每门专业课程的学习,都要根据该课程的主要内容开设验证性(设计性)实验;为达到良好的实验效果,建立直观的工程印象,应尽量采用相对真实的,或者模拟真实环境的实验装备进行实验,使学生在完成课程实验的过程中,如同置身建筑电气工程实际生产的真实环境,从而达到实验目的,锻炼实践动手能力。同时,进一步完善电气工程综合实验室,扩大综合实验设备规模和涉及面,提升实验水平。建筑智能化专业的所有专业、综合实验室要对学生开放,让学生随时都可以来实验室进行课程实验,实现兴趣制作,以提高实验设备的使用效率。实验教师利用多媒体课件、仿真软件辅助教学,可以直观、形象地介绍建筑电气工程智能化设计、安装、调试、测试与运行的全过程。
(三)加强产学研合作,努力培植完善的校外实习场所
由于建筑电气与智能化专业是一个实践性很强的工程专业,所以利用各种条件与企事业或科研院所共建实验室,签定实习基地、产学研合作协议,联合指导毕业设计可全面提高学生的专业素质和人文素质。加大力度加强产学研合作,努力培植完善的校外实习场所,本着互惠互利原则,实行学校与企业共建,实现实践教学资源合理配置与使用,并努力使实习基地尽可能涵盖有代表性的相关企业。有些实习可以安排参观、考察,也可以是上岗参与专业相关的工作,实习时间一般不长,每学年将安排一次。
另外,可以安排学生到相关企业的技术及施工部门实习,请企业电气工程技术人员讲解有关产品的电气控制原理、设计、安装、调试、运行等相关问题。通过这种组织方式的实习,给学生们制造了身临其境的机会,接触实际工程,可以使学生更好地理解和掌握所学基础理论知识。而且,通过校外实习基地的现场实习,学生有机会到实际工作中演练,使学生在实习过程中增强对建筑电气工程工作的感性认识,提高学生的实践动手能力,提高学生对电气智能化专业技能进行综合运用的能力。同时,通过建立校外实习基地可以建立与企业的合作关系,争取现场生产与技术改造等方面的课题,使学校在社会上得以延伸发展,为企业技术人员、现场操作人员进行培训,提高企业人员的技术素质,从而使学校和企业获得双赢。
(四)加强师资队伍建设
教师是高校教育事业发展的基础和源泉,实践教学的效果与实践教学教师的经验和能力密切相关。普通高校,尤其是应用型本科院校现有教师大多是从学校到学校,没有在企业工作的经历,实践经验不足,理论脱离实际,为此,各高校应与电气工程相关的企业建立联系和交流机制。在不影响教学的前提下,鼓励并组织部分教师到企业、相关研究所等进修,让他们接触、熟悉电气工程实践,积累实践工程经验,提高实践能力,拓宽知识面。同时组织教师到兄弟院校参观学习,交流教学经验,邀请现场专业技术人员来学校讲学;组织有关企业与学校参加学术交流、研讨活动,提供相互学习的平台。在教学实施过程中,教师应有意识地将自己所获得的实践经验与技能传授给学生,以提高学生分析、解决实际问题的能力。
教师的科研工作是教师建立工程实践经验、提高工程设计能力的重要渠道,因此鼓励教师积极争取并完成纵横向科研项目,撰写专业学术论文。通过做项目、写论文,既可以提高教师实践工作能力,又可以提高教师的理论水平和授课水平。同时,鼓励学生积极参加教师的科研项目,在研究工作过程中,拓展知识面,培养兴趣,增长才干。
(五)完善实践教学评价体系,合理设置实践性教学考核方法
实践性教学体系的规范与完善,必然需要运用科学的考评方法,这是实践性教学改革的重点。电气智能化专业实践性教学的环节多,内容丰富,因此,对实践性教学的考核,最好通过答辩与实际现场考核相结合的方法。通过提问、实际操作的检查,可以综合考核学生理论与实践相结合的能力。
中图分类号:TU198 文献标识码:A
一.前言
改革开放以来,我国的智能建筑工程行业取得了快速的发展。智能建筑工程的建设管理是一项很复杂的过程,不仅仅涉及到人员,材料设备的管理,更要综合考虑到整个智能建筑工程施工过程中,工程施工施工环境,施工安全控制,因此,也对工程的管理人员和管理体制提出了更高的要求。经过几十年的发展,我国的智能建筑工程管理在实践中取得了一些完善,但依然存在很多问题,对工程的质量和施工的安全产生了消极影响,因此,加强对智能建筑工程建设管理的探究,对智能建筑工程的健康发展有着十分重要的意义。
二.智能建筑目前存在的主要问题
2.1 智能化建筑设计中存在的问题
目前我国智能化建筑设计中,主要存在的问题是在定位不清晰。大多数设计院不重视或理解不深,只是停留在传统弱电系统层面上,提不出智能化建筑切合实际的明确需求,根本就谈不上全面系统的规划和设计; 其次,整体设计的理念还不强,在设计时只强调自动化与通信技术及相关功能的应用,较多呈现出电子、自动化、通信技术产品及其功能的简单集合与堆砌的设计倾向,在设计智能化建筑时没有一种整体考虑的思想。在整个项目设计过程中,多数项目智能化工程设计往往滞后于建筑设计,在进行施工图设计时,智能化系统设备尚未选型、订货,所以土建设计图纸往往没有照顾到智能系统,或者仅凭过去经验考虑,造成弱电管线预埋遗漏,电缆通道较小或没有等现象。所以设计满足不了现场施工的要求,从而造成了设计方案不合理、施工质量不合格,工程验收不达标,智能建筑不智能的严重后果。
2.2 施工人员综合素质不高且管理不善
管理人员整体素质偏低。在很长的一段时间,我国的工程建设管理人员准入制度不完善,很多管理人员可以靠着关系或者是凭借某一个高层的喜好而进入工程地方管理,由于准入机制的不合理,不严格,很多不懂管理,不知经济,不明财务甚至不懂技术的人员,可以通过各种方式进入工程项目的管理层,管理团队整体素质偏低,管理机构臃肿。对人员的管理缺乏科学性。在施工过程中,分工不明确,权责不清晰,对人员的管理和对工程的管理脱节严重,同时,对工程技术人员的奖惩、任免、选用等主要是由施工单位的人事部门为主,管理也比较随意。
2.3 系统集成商的技术水平与职业道德良莠不齐
在某地区的一次抽查中发现,合格的 BA 系统不足六成; 某地技术监督局 2009 年对 10幢智能大楼布线系统测试结果表明,较好的仅占 20%。系统集成商遗留给物业管理公司的问题,有的可能是致命的。管理公司在管理过程中已受到硬件设备的更新费用和软件技术的提供渠道的双重限制。
三.建筑智能化工程管理技术的应用
3.1 合理的智能建筑设计是智能建筑建设管理的基础
智能建筑设计方案必须以需求分析为首要依据,必须针对建筑的具体要求作出符合该建筑物要求的、不同于其他建筑的方案。设计必须多元化和个性化,不同地域、不同性质、不同规模的建筑不可能有唯一的解决方案。有的设计初期业主以至建筑师基本不考虑或很少考虑智能系统的要求,甚至结构主体已经完工的条件下去考虑建筑物的智能系统要求,如此格局,当然只能引出一系列不合理结果。
因此,建筑师和各专业工程师之间必须紧密配合,才可能创造出完美的智能建筑作品。要求主体设计单位对智能建筑系统的设计总体负责。所谓“总体负责”,其实就是设计总承包的概念。业主、设计、监理、施工等建设各方都应该认识到: 总体设计是整个工程建设的龙头,马虎不得。“以客户需求为依据,按照实际需求进行集成”是一种务实的、正确的智能建筑设计技术思想。作为设计人员,应该认识到: 技术最终是为用户服务的,而不能让用户屈从于技术。一个好的设计应该使用户成为技术的主人而不是技术的奴隶。“为技术而技术”和“技术至上”的观点是错误的,这一点应该成为称职的专业工程师的必要素质。
3.2 加强对智能建筑工程建设的管理,不断提高工程质量
完善智能建筑工程建设标准与规范,加强智能化系统工程管理的重要作用与迫切性,已受到工程界与政府主管部门高度的重视。由于智能化系统在国内隶属于建设、公安、邮电、广电、消防、电业等行业管理,技术涉及自控、通信、计算机、电子、传感器、机械等领域,因而此项工作需要政府主管部门支持与组织,否则不可能具有权威性,同时在工作进度上也没有保证。
笔者认为可以“智能建筑设计标准”为主要框架,梳理出有关智能化系统的设备、施工、验收等工作所必须的标准与规范内容,查对目前国内现行标准与规范是否已满足使用要求。如果不满足,就在近期组织完成相应的修改。如果国内现行标准与规范中某些内容空缺,而近期又无法完成编制或修改,那么在分析研究确认后可将国际通用的成熟、先进的标准与规范先等同或等效地使用,即使如此,也应有权威部门给予正式认可,公布于众。
3.3建立新型的智能建筑工程施工管理思路体系
国内智能建筑工程管理工作非常缺乏智能建筑工程施工管理理论和经验,使得我国难以确立智能建筑工程管理思路体系。建立智能建筑工程施工管理思路体系需要很多专业的施工人员的努力,要求在智能建筑工程管理思路体系建立的过程中必须由具有丰富工作经验的管理人员和资深的建筑学科专家的共同努力。除此之外,还需要积极吸取世界先进的智能建筑工程施工管理措施,学习和借鉴国内外先进的建筑行业施工管理理论和经验,根据中国的建筑行业实际情况来建立一套相应的工程施工管理思路体系。
3.4 改善人员管理方式,提高人员综合素质
提高管理人员的管理水平,改善管理方式。坚持“以人为本”,重视管理。管理人员只有扎扎实实地提高素质,提高管理水平,注重细节管理,用心管理,才能发现细节问题的实质,同时,要改善决策方式,加强管理中的民主化和集体化,加强和施工人员的交流,促进人员关系的和谐。加大对施工人员的培训,提高操作的熟练度。由于智能建筑工程一种庞大复杂的操作施工过程,其中无论是先进的设备还是纯人力劳动,手工操作都是其中最为重要的一部分,但是,由于我国建筑业起步发展时间晚,对技术人员的系统培训尚不够完善,手工操作人员的手工操作能力相对而言有着很大的差距,操作不熟练,操作失误多,不利于整个工程项目的质量保证。因此,要加强对施工员工的培训,提高其操作的熟练程度,严格执行操控标准,提高操作效率,保证整个项目实施中的技术水准。
四、结束语
智能化建筑是社会经济、信息化技术发展的必然产物,其工程建设既能满足人民群众的生活需要,也需要专业人才管理,总体上对智能化建筑可以概括:政策是基础、设计是龙头、施工是关键、管理是保证。
参考文献:
中图分类号:G71 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2017)01(a)-0000-00
特色专业是高校在一定的办学思想指导下和长期的办学实践中逐步形成的具有特色的专业。在一所学校中,是一种高标准、高水平、高质量的专业,是“人无我有,人有我优,人优我新”的专业。楼宇智能化专业相对来说 “同质化”现象不多,且由于大部分院校尚未开设,所以大众对此专业认识不足。而随着我国智能建筑市场的迅猛发展,直接拉动了对智能楼宇新职业人才的需求,建设重点及特色专业势在必行。
楼宇智能化R凳撬孀沤ㄖ、计算机、控制、通信技术的发展产生的新兴交叉性学科。学生毕业后从事的智能建筑行业是现代科技的产物,涉及多个学科的众多技术。智能建筑从 20 世纪 80 年代中期在美国出现,到90年代初才逐渐被人们所认识。而我国从2000年后开始大规模建设智能大厦及智能小区,智能建筑的内涵随着时代的发展、技术的进步而不断丰富和发展。本专业服务区域经济,从智能建筑到智慧城市,有着较大的人才缺口及良好的发展前景。作为特色专业建设,可以更好地发挥本专业的区域优势及专业特点。
楼宇智能化专业培养的学生可从事现代智能化楼宇设备设施的设计、施工及运行维护、除做工程外也可从事已建成大楼在能源和室内环境品质管理及大型物业管理的工作,属于应用型高级技术人才。除要求掌握本专业必需的建筑、电工电子、计算机应用、机械、热工、等技术基础知识外,还需要学习现代智能化楼宇设备设施(如暖通空调、给水排水、建筑电气、建筑智能化系统)的构造与性能、测试技术、调试方法、运行和维护等专业知识。由此可见,本专业是一个多学科交叉、跨行业的新兴专业,涉及到各个专业知识及技能。
将楼宇智能化专业作为特色专业进行建设,是由特色专业的特征决定的。特色专业是指高等学校在专业建设的目标、培养模式、课程体系与教学内容、实践教学、教学设计与教学方法、师资队伍、社会服务等方面体现出来的独特的风格。培养的学生质量在整体上要优于其它院校该专业学生,并得到社会的广泛认可、有较高声誉的专业。对于楼宇智能化专业而言,各院校开设不多,但社会需求量较大,且知识面跨越较大,在许多方面可以实现创新。如剖析本专业的建设和发展,对传统模式进行改革推进,在师资建设、课程建设、及教材方面均可有特色体现。
目前为止,我国尚无特色专业的具体标准,各地区一般通过文件形式予以明确。如部分地区的“特色专业建设点评审指标”。该评审指标分别从建设目标与支持保障、师资队伍、教学条件、人才培养方案、教学管理、课程与教材建设、实践教学和人才培养质量与社会声誉对特色专业作以评估。此标准涵盖面较广,面向所有专业,而之所以作为特色专业建设,不可能追求大而广,本专业的特色专业建设可做到某几个类别的独到创新。
在研究过程中,我们使用调查法、文献分析法、归纳总结法等方式来实现资料的采集和汇总。
调查法。包括问卷调查法和访谈法。问卷调查法是通过预先设计好特定问题,对被调查者进行问卷调查,统计分析问卷调查结果,来获得目标资料和信息的一种方法。为了了解目前楼宇智能化专业学生状况及社会需求,制定合理问卷,采用此法进行学生调研及企业调研。此环节由我系两位奋战在一线,与学生关系融洽的青年教师完成,资料收集准确到位,并统计出相应的数据。访谈过程由副高职称教师下企业锻炼完成,由于经验丰富,与企业工程师就本专业特点及发展方向进行沟通,获得第一线的企业资料。
文献分析法。利用图书馆、互联网等资源,查阅楼宇智能化专业作为特色专业研究的相关论文,了解国内外研究动态,学习借鉴相关成果。
归纳总结法。根据调查结果和前人经验,结合自己的认真思考,总结出楼宇智能化专业作为特色专业的可行性及建设过程。
楼宇智能化专业为校级重点专业,目前与中电科国信安基地实现校企合作,已开办多届订单班;课题负责人有着十多年本专业教学管理经验,同时拥有着丰富的工程实践经验,参与设计过十余个大型智能化项目,双师型教师。团队主要成员完成《浅议智能建筑的设计》等多篇相关专业论文,其中《浅析高校数据中心的现状与发展趋势》获武汉市教育科学“十二五”规划优秀论文;部分成员参与编写项目式教材《AutoCAD基础教程》,内含大量智能楼宇案例。
楼宇智能化技术建设特色专业建设分析及解决方案:
1、人才培养方案:以行业背景为依托,邀请弱电各子系统专家对人才培养方案进行重新修订,剔除传统课程,大力实现项目式改革。对此,走访各企业专家,对部分课程提出要求,如传统CAD课程,结合行业特色,修订为智能建筑CAD,并辅以各工程案例,使其更有针对性;如给水排水、空调、建筑电气合并为建筑设备课程并进行信息化教学等。
2、师资队伍建设:根据本专业跨学科多交叉的特点,打破教研室管理教师的模式,整合各专业教师,以教学经验丰富的副教授作为团队领导,将电子、计算机、建筑设备、控制专业的精英教师整合到一起,打造符合本专业特色的名师工作室。对于楼宇智能化专业所属的系部,一般会有计算机专业、电子专业、自动化专业教师,而此专业特点是涉及各类学科,因此可挑选各专业的精兵强将,重新组建成工作室,以教学丰富的名师作为带头人,对本专业发展十分有利。
上海延华智能科技股份有限公司是政府认定的上海市高新技术企业、上海市软件企业。专业从事智能建筑的设计、施工、集成及运维服务,并致力于提供面向各行业的创新解决方案及具有自主知识产权的产品和技术,公司拥有200余名智能建筑领域技术和工程管理人才,是华东地区规模最大集技术研究开发、系统集成、工程实施、系统维护于一体的综合性企业。
1997年,延华智能的前身一一延华高科创立,注册资金500万。1999年公司开始涉足智能建筑行业,2001年,〃上海延华智能科技有限公司〃应运而生。2002年,公司被评为〃上海市软件企业"和"上海市高新技术企业〃。2006年,完成股份制改革,注册资本增至6000万元;2007年11月,公司在深圳交易所正式挂牌上市,股票代码002178,完成了里程碑式的跨越。
延华智能的总部位于上海,在北京、南京、深圳、合肥、杭州、成都、沈阳、天津、圣.彼得堡等地相继建立了多家分支机构,形成了覆盖全国的服务体系,能有效和及时地提供长期的售后跟踪服务。目前延华已承接设计、总包智能化建筑工程项目超过5000万平方米,连续两年列上海市行业内第一,新建建筑市场占有率超过20%。延华智能在不断巩固本地智能化市场的同时,还不断拓展全国市场,乃至海外市场。延华延华的海外之作一一俄罗斯波罗的海明珠商务中心,更是在俄罗斯"中国年上海周”开幕式上吸引了众多中外来宾的眼球,同时也向俄罗斯人民展示了中国的科技实力。
近几年是延华智能发展历程中具有里程碑意义的阶段,作为科技创新产业的排头兵,公司主营业务发展持续上台阶,智能化工程总承包业务不断涌现经典案例,开创了公司业务不断攀升的新局面。智能化系统在建筑形态中的应用也从民用建筑拓展延伸到更专业的公共建筑工程中去,业务领域更多样、更专业,对技术创新能力不断提升的要求也越来越高。近几年,公司承担的地标性建筑包括:南京第一高楼—紫峰大厦,成都第一高楼—仁恒置地广场、天津环贸商务中心、东北电力电网调度中心,在参与世博建设方面,公司承担了世博园区(浦西片)信息化建设、世博中心、世博演艺中心、文化广场等永久场馆的建设,在星级酒店方面,公司在酒店高端市场占有率行业前茅,承接了三亚半山半岛洲际酒店、南京洲际酒店、北京万豪酒店、天津来福士酒店。延华智能之所以能够迅速健康发展,得益于国家和上海市鼓励科技型企业发展的一系列优惠政策,得益于始终把自主创新作为企业发展的源动力。
多年来,公司以创新的专业技术与服务,在智能建筑行业树立了延华品牌,赢得了客户的肯定和同行的认可,经营业绩保持快速的增长,市场占有率一直处于行业前列,每年的完工量和销售额双双超亿元,上缴税收超千万。公司连续多年被评为普陀区纳税先进企业、连续四年入选上海市民营科技企业百强,2006年,入选上海市首届品牌企业五十强、成为上海市首批小巨人培育企业、被评为全国智能化工程完工量前十位。2007年名列第二届上海市智能化建筑设计施工优秀企业二十强、全国智能建筑和信息系统集成质量管理优秀企业、华东百佳方案商评选智能建筑行业T0P10、普陀区十大职工优秀科技创新项目,2008年,公司获上海市第二届最具活力科技企业称号,技术中心荣获上海市五一劳动奖状和工人先锋号,2009年3月,公司荣获上海市文明单位。
成长至今,延华智能已是一家智能建筑工程与智能化行业解决方案全面服务商,面向办公楼宇、宾馆酒店、医疗卫生、教育科研、政府机关、市政工程、住宅社区和工厂企业等不同行业,专业从事智能建筑工程总包业务,包括规划、咨询、设计、施工、集成及运维服务;提供面向行业的专业智能化整体解决方案。是国内规模最大、资质最全的智能建筑服务商之一。
以技术创新引领企业发展
按照公司的业务特点和发展目标及技术中心的定位,延华智能技术中心在数字社区、办公楼宇、市政工程、宾馆酒店和科教文卫领域,从提升核心技术、提供行业解决方案和形成自主知识产权产品等方面进行了技术研发和创新。公司的创新成果体现在竞争力方面最直接的就是具有市场竞争性的有特色的行业解决方案。在国家大力发展科技创新产业的良好环境下,公司已研发出一系列具有领先水平和自主知
识产权的智能化应用系统的技术和产品,形成自己技术特色和优势,经受市场竞争的充分检验,根据市场反馈不断调整和校验方案的特色性,再拿到市场竞争中去衡量可行性和效果,取得了丰硕的成果。目前已拥有国家专利、国家重点新产品、上海市重点新产品、自主知识产权软件著作权和专利等近20项,公司重点针对办公楼宇、宾馆酒店、会议场馆、医疗卫生等行业的特点开发出一系列行业解决方案,推进专业化发展,并坚持不懈地以此作为公司提高核心竞争力的根本。
曰前,延华智能申报的国家发展和改革委员会2009年新增中央投资重点产业振兴项目"大型公共建筑节能支撑技术及信息服务产业化〃获得立项批复,标志着公司从上市前的智能建筑领域成功拓展到建筑节能领域。
为了使企业的科研成果创新得以可持续发展,延华智能在激励机制方面形成了如下保障措施:首先,完善有利于创新的内在体制和机制,持续加大研发投入,完善考核评价,加强中长期激励,探索新的产学研结合模式。其次,立足技术中心现有的人才资源,采取合理有效的激励机制,充分调动科技人员的积极性和创造性,保证现有人才留得住、用得好、出成果。具体有:建立技术创新奖励制度,设立奖励基金;把课题成果、获奖证书、科技论文等作为科技人员职称聘用、晋升工资的重要依据;积极推荐技术人员成为各自领域技术带头人,并给予物质和精神的奖励;鼓励并组织技术人员参加各种相关培训、考察、调研、技术交流活动,加强其创新意识,更新知识结构;实行内部提拔优先制,公司重要岗位、关键岗位职务优先考虑从现有人员中提拔。
以经营管理保持行业领先在经营管理方面,公司不断的扩展自身的业务范围,扩大自身的业务领域,在技术、产品的开发,科学研究的进展等方面取得较大成绩,并将自主知识产权的产品应用在具体工程项目中,获得了可观的经济效益。推行企业与客户双赢战略,创新技术、创新产品、创新服务,以科技提升建筑价值,通过创新的科学管理流程,提高公司的运营效率。公司经营管理团队按照先进的模式和方法进行管理,对公司骨干和核心成员采用期权激励,保持团队进取心和创造力,保持企业活力和竞争能力。倡导"实干、创新、学习〃的企业文化,制定了"成就事业,成就人才〃的发展战略和规划。
延华智能借助多年积累的品牌资产、技术实力和管理经验,大力推进以创新的专业技术和服务为手段、以品牌建设为中心的营销模式,实现规模化、市场化运作,在智能建筑行业树立了延华智能良好的口碑,赢得了客户的肯定和同行的认可。
以"科技提升建筑价值"为核心理念,围绕对客户需求的满足、对先进技术的应用,对行业资源的整合,进行系统化营销,树立延华智能在行业的领导地位。目前,延华智能已形成了以上海为核心,立足华东,面向全国,拓展海外的业务网络和售后服务体系,多年来市场占有率一直保持行业领先,连续三年入围国家建设部中国建筑业协会智能建筑专业委员会统计的全国智能建筑完工量前二十强,连续三年入围"上海市智能化建筑设计、施工优秀企业二十强”,连续两年上缴税收突破千万元。
以核心理念构建人才高地
延华智能在抓经营管理的同时,非常注重人才队伍的建设,公司以"成就事业,培养人才"为发展战略,创新人才培养机制,以事业汇聚人,以机制激励人,汇聚八方英才,培育优秀的经营管理团队、专业技术团队和项目管理团队,提高延华智能的核心竞争力,重点培养造就一批高层次、复合型人才,积累高度密集的人才优势,占领人才制高点,为公司可持续发展提供强有力的人才保证和智力支持。
20世纪60年代中期,世界建筑业启动了新一轮的发展,建筑物单体的高度与体量急骤增加,二、三百米的超高层建筑,单体超过10万平方米的大型建筑已十分普通。建筑物规模的增大与工程建设的技术难度不仅体现在高度与面积上,建筑物的多功能使用(同一幢建筑物内分层区具有办公、酒店、商场、公寓、娱乐等使用功能)。各类使用者对建筑物的服务要求多样化与服务性能日趋提高,越来越重视生活条件与环境的舒适性、与社会和人际沟通的便捷性、生存空间的安全性、设施服务的完善性、管理组织的严密性等。在解决这些复杂难题的过程中逐步形成了智能建筑的概念。
1智能建筑的理论体系
长期以来,对智能建筑是否存在理论与学科特征,一直未能形成比较一致的认识。有些人士认为智能建筑就是把计算机、控制及电子设备运用于建筑物,只是高新技术的综合应用而已,并无理论可言。
然而,笔者认为经过二十年的实践,智能建筑已不如早期那么神秘朦胧,在长期的建设、应用与管理中,已经凸现其深层的特征,有必要对此进行探讨。图1所示为智能建筑理论的结构,下面将分别进行阐述。
a.应用对象层。智能建筑为人类活动提供信息化、自动化的工作和生活场所,它的应用对象就是建筑物的使用者、管理者与服务提供者。
b.特定功能层。只要是按现代化、信息化运作的机构所在地都有智能建筑的需求,因此智能建筑早已不是办公建筑的专利,公共建筑、住宅建筑、工业建筑、军事建筑都可以按智能建筑建设。近十年来,中国与全球一样建成了大量智能型的办公楼、酒店、体育场馆、会展中心、医院、学校、法院、图书馆、剧院、博物馆、机场、车站、住宅、电子厂、食品厂、化工厂、发电厂、军营、应急指挥中心等建筑物,这些建筑物在世界的经济与社会中起着极为重要的作用。在这一层面上,智能化系统功能需求与设备配置往往受建筑物个性、建设目标,管理模式和投资力度的影响而有较大的差别。
c.应用技术层面。这是智能建筑的技术基础,由通信网络技术、智能控制技术、信息处理技术和综合管理技术等组成。在这些技术领域中,最新的技术成果及其形成的装备会以最快的速度应用于建筑业。如在5年前,当软件工程界刚开始讨论中间件技术时,市场上立即推出了采用中间件技术的智能建筑系统集成软件iz bms集成化智能建筑管理系统)。又如当工业以太网技术出现突破,随即出现了基于工业以太网的楼宇自动化系统。
d.基础理论层。虽然从表面上看,智能建筑嵌人了许多令人目眩的五光十色的技术,但实质上智能建筑并不仅是新技术的综合与新装备的组合,而在其深层次中是有基础理论的支撑。
1945年奥地利人贝塔朗菲创建系统论形成了“系统哲学”,这是把世界看作一个巨大组织的机体主义世界观,它包括了系统本体论、系统认识论、系统价值论和系统方法论。系统理论的概念(等级秩序、渐进分化、反馈、开放等)与方法(图论、集论、控制论、对策论、排队论等)是智能建筑总体设计与工作流程规划中的重要工具。
美国人香农在1948年奠定了信息论的理论基础,使人类传统的科学从以材料与能量为中心的体系,转变为以材料、能量与信息为中心。当建筑物的智能水平日益提高后,人们已不满足仅在通信信道容量、噪声抑制、数据加密上应用信息论,而需要进一步通过统计及随机过程的分析来讨论语义分析、信息的嫡的应用。
“以人为本”在如今似乎已成为一句时尚的语句,但在智能建筑的功能设计与运行管理中,如果缺乏针对使用者与管理者的工作和生活便利考虑,缺乏以人机工效学对人机界面、机器与人的共享空间的设计,缺乏在智能化、数字化环境下对不同职能与层次人的行为处理分析和对策,那么任何再先进的智能化系统也是失败的。
智能建筑不仅仅是当前高新技术的尽情应用,而且必须从可持续发展的角度对建筑物的一切进行考量:设备与材料的环保、系统运行方式的综合能效设计、建筑物节能模式的选择、建筑物管理的组织结构设计,都需要从有利于协调“自然·社会·经济”关系,提高“人口·资源·环境”可持续发展的水平来考虑。这些工作要有助于建立7项工作:选择资源节约型的经济体系、推进社会公平化的社会体系、重视提高国家综合实力的科技体系、保持自然生产能力的生态体系、促进环境质量提高的环境体系、提高国民整体素质的人口体系和规范合理行为的政策法规体系。“可持续发展”是我国的基本国策之一,已深人到整个社会。智能建筑自然也在“可持续发展”政策的覆盖之下。
显然,在智能建筑所有的相关领域,以上的理论都在工作过程中起着宏观导向与微观指导的作用。
2智能建筑理论的特征
通过上述分析可见,智能建筑不仅存在理论,而且其理论结构相当复杂,还具有以下三个特征。
a.多目标的优化智能建筑不是机械的技术与设备集合,而是一个大系统,需要多视角地考虑技术、管理、经济、人文、环境等因素的大系统运行目标,并且调动各种手段使系统达到最优的综合目标。即系统的优化目标函数为:s=f<技术、效率、价格、智能建筑理论与工程实践—程大章发展、环境、人气等)。
b.多学科的综合这一点是显然的,智能建筑的规划、设计、运行和管理,所涉及的技术,经济、管理以及法律问题,都必须有效地应用各学科的知识成果来解决。
c.多因素的相关性智能建筑与社会信息化、社会经济发展、管理模式、装备技术发展、政府导向等具有十分密切的关系,尽管就表面来看智能建筑仅是一种建设行为与经营管理方法。但是从建筑物的生命周期成本(lcc life cycle cost)(见图2)来看,当某种设备与技术采用后,可改变其生命周期中许多相关的分项状态。
比如采用完善的ba(建筑设备自动化)系统进行照明系统的节能控制(按照度、时间、夜间最低照度、分区等),可以有效降低电耗与照明设备的运行时间,而照明设备因此而延长寿命减少了照明设备的维护更新费用。这可使建筑物生命周期成本中的能耗费与设备更新费用减少。但是要实现这一目标需要设置完善的ba系统,要增加建设的一次投资.同时,降低能耗的效益并不仅仅体现在lcc的图中,它对于广义的环境保护价值更是巨大的。
3智能建筑工程实践的分析
近年来,随着中国综合国力的增强,全国各地的智能建筑热潮有涨无退。由于我们已经历了较长期的探索,在工程建筑中有许多成功的经验,也有不少失败的教训,无论是建设方/业主,工程技术人员,还是物业管理人员,都逐步趋于成熟。因而最近起步建设智能建筑的地区(暂称为后行地区),往往可以比北京、上海、广州等先行开发建设的大城市(暂称为先行地区)有更好的建设效果。我们将之称为后发优势,见图3
智能化系统工程先行地区由于一开始处于探索前进的过程,不可避免地在早期建设中存在着各种过份的行为(控制论中称之为超调),随后又出现因失误而放弃的行为(称之为振荡过程),最后趋向于合理的装备与功能水平。而后行地区由于可以借鉴先行地区的经验与教训,可以比较合理稳妥地确定自己的智能化系统工程建设目标与行为,虽然起步稍迟,但最终可以与先行地区趋向于同样的建设效果,而他所化的代价则比先行地区要小得多(如早期智能住宅小区建设成本高达230元/mz,而近年来则在60元/mz左右,而且装备的性能与质量更好)。
4智能建筑已经形成产业链
建筑业是中国经济发展的重要抓手。中国经济发展的历史与现实清楚地告诉我们,国民经济状态上升建筑业必然兴旺,建筑业发达了,国民经济必然形势大好。中国近年来持续的经济增长其中就有1---2个百分点来自建筑业贡献。
随着中国城市化进程的加快,全国的基本建设规模不断增大,北京市2008年的奥运会与上海市2010年的世博会,大大刺激了建筑业发展,智能建筑与智能住宅小区则成为建筑业的精品。在工业建筑物、民用建筑物、军事建筑物与市政建筑物中的电气设备投资已从上世纪80年代总投资的6%一7%,增长到总投资的10%----18%,并且还在不断上升。与此同时,市场中的各类智能建筑电气设备不仅引进了大量国外先进技术与产品,也推出了一定数量具有自主知识产权的产品。据不完全统计,与智能建筑电气设备相关的国内企业约有6---8千家,智能建筑电气设备的民族企业在稳定成长。目前智能建筑行业,已基本形成了一条稳定的产业链,产业链的各方关系可以用图4来描述。
图中箭头表示各方的相互关系:①提供建筑化系统设备工程与技术服务;②提供智能化系统设备功能信息、设备使用改进意见;③提品与设备技术信息;④提供系统设备需求信息与系统设备功能信息;⑤人才与技术的需求与供应。
图4智能建筑的产业链示意图
图4所示的关系中,工作的基础是国际标准、国家标准与行业标准(注:gb/t50314为《智能建筑设计标准》,gb50339为《智能建筑施工及验收规范》)。
5智能建筑应用的发展趋势
随着文明的进步,人们对工作与生活的环境要求不断地提高,建筑物的功能与相应的标准也逐步提升.智能建筑作为现代建设技术的核心,面临着新的挑战。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)15-0013-02
现代焊接技术是一门多学科交叉融合的应用性先进技术,是制造业重要的关键技术,[1]机械制造和金属结构制造行业急需大量的焊接工程高级专门人才。目前,国内对该类人才的培养基本由材料成型及控制工程(以下简称“材料成型”)和焊接技术与工程(以下简称“焊接”)两个专业承担,开设以上两个专业的本科院校上百所。随着高等工程教育改革的深入,高等本科院校根据自身的办学定位和优势对这两个专业不断地进行改革尝试。为了更好地促进专业改革,本文研究了国内院校“焊接”和“材料成型”专业人才培养的基本情况,通过梳理总结指出目前存在的问题,剖析了“焊接”与“材料成型”专业人才培养目标的差异性,以明晰两个专业的未来发展走向,使培养的专业人才更加适应国家经济建设和社会发展的客观需要。
一、存在的问题[2-5]
根据资料统计,国内多数学校的“材料成型”专业由热加工领域的1~3个原有专业整合形成。整合主要体现在专业基础课方面,而在专业课方面出现了两种培养模式:一是设置专业平台课按专业方向模块培养,主要专业提供论文写作和写作论文的服务,欢迎光临dylw.net依托自身优势设置了铸造、模具和焊接等其中的一到三个;二是实行通才教育。还有一些院校由原机械类专业合并,涵盖热加工领域知识后形成。而目前开设“焊接”专业的院校已达16所,它是继国家保留哈尔滨工业大学焊接工艺及设备专业,并整合为焊接技术与工程专业之后,国内其他高校逐渐从“材料成型”专业分离出来形成的。
通过对众多高校人才培养方案的研究发现:对于“材料成型”专业,虽然拓宽了基础,但仍存在专业方向模块培养过窄的弊端以及实施通才式教育的缺陷。对于“焊接”专业,因承袭了原有焊接工艺及设备专业的培养思路,知识能力结构培养过窄、过深的弊病更加明显。究其原因在于没有从铸、锻、焊、模具和冲压等技术进步,以及行业未来发展趋势对人才需求变化的高度去准确理解这两个专业各自的内涵和外延,缺乏对“焊接”和“材料成型”专业人才培养目标进行深度解析,导致人才培养目标不够明确,出现了两个专业知识能力体系偏窄、不系统、不完善等现象。对于“材料成型”专业学生来说,戴上了知识大帽子,却成为了能力单一的专才,或能力弱的庸才,或无能力的偏才;而对于“焊接”专业学生来说,则戴上了知识专一的帽子,成为了能力单一、适应性差的窄才。
二、专业依托的学科发展趋势及行业需求分析
材料是国民经济的支柱,是社会进步的物质基础和先导。[6]随着社会和科技的进步,对材料的力、光、电、磁、声及热等特殊性能及其耦合效应的要求,对材料的高强、高韧、耐热、耐磨和耐腐蚀等性能的要求,以及对材料与环境协调性的要求都在日益提高。通过在微结构不同层次上的材料设计以及在此基础上的新材料开发,复合化、低维化、智能化和结构功能一体化的新材料在生物、信息、能源和生态环境等领域不断涌现。
材料是以一定使用性能和经济价值进入社会应用领域。材料通过加工制成结构件、设备及装备,在冶金、机械、化工、建筑、信息、能源和航天航空等工业领域得到了广泛应用。因此,现代社会大量的需要掌握材料加工技术的人才。
材料加工的范围包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料等。大量的新材料的涌现推动了材料加工过程向智能化、自动化、集成化和超精密化技术方向迈进。现代材料加工已超越传统冷、热加工的范畴,与材料学、材料物理与化学、力学、机械学、电学、控制学和计算机科学,以及新型高性能材料的研发有着相互依存和彼此促进的密切联系,并成为再制造工程的关键技术支撑之一。因此,只有掌握多学科交叉知识,并具有综合应用能力和创新能力的高级工程人才,才能满足现代材料加工行业对人才的需要。
材料加工工程学科主要研究材料的外部形状和内部组织与结构形成规律和控制技术。[6]当代材料加工技术和相关工专业提供论文写作和写作论文的服务,欢迎光临dylw.net程问题包括:材料的表面工程、材料的循环利用、材料加工过程模拟及虚拟生产、加工过程及装备的自动智能集成化、材料加工过程的在线检测与质量控制、材料加工的模具和关键设备的设计与改进以及再制造快速成形理论与技术等。
材料加工工程学科的发展方向是:液态凝固成型、固态塑性成型、粉末成型、材料的净或近净成型等精密成型与处理、维纳加工、多场协同作用下的加工、表面工程、特种和异种材料连接、加工过程的模拟与智能化控制、材料循环再生利用技术,以及针对体积损伤零件及新品零件的三维快速成型技术等。[6]
教育部在20世纪末从铸、锻、焊、模具和冲压等技术发展进步,以及行业未来发展趋势对人才需求变化的高度,为适应21世纪国家经济建设和社会发展需要,在材料类专业中设置了“焊接”专业,而在机械类专业中设置了“材料成型”专业。[7]
三、两个专业人才培养目标的差异性分析
了解两个专业的学科门类、专业类以及专业依托的基本学科,准确理解基本学科内涵、专业名称内涵、相关学科以及学科间的联系,对于研究专业人才的培养极为重要。
1.“焊接”专业人才培养目标分析
“焊接”专业属于材料类专业,材料类专业的共同特征是以材料科学与工程为基本学科。该学科研究各类材料的组成及结构、制备合成及加工、物理及化学特性、使役性能及安全、环境影响及保护、再制造特性及方法等要素及其相互关系和制约规律,并研究材料与构件的生产过程及其技术,制成具有一定使用性能和经济价值的材料及构件的学科。[6]“焊接”专业人才培养应体现材料学科与工程学科的基本内涵,并侧重研究焊接结 构件的生产过程及其技术。
焊接技术工程追求优良的宏观性能,但是工程结构的宏观性能与结构材料的微观组织之间存在必然的联系,宏观性能的优劣取决于材料微观组织的状况。从材料连接的微观角度考虑,焊接机理复杂,加热热源、材料成分、母材的组织与性能、焊接应力与变形等因素对焊接质量影响极大,须以实验科学为基础,既重视具体细节问题,又考虑众多影响因素,通过改变材料微观组织来获取优异宏观性能。“焊接”专业是以连接技术为手段、以材料结构为加工对象、以过程控制为质量保证措施、以实现产品制造为目的的工科专业。
因此,“焊接”专业的人才培养目标应为:培养具备材料科学、力科学、机械科学、电科学、控制科学和计算机科学等基础知识和应用能力,能够在焊接工艺及设备、焊接生产、焊接质量控制与检测、焊接过程自动化控制等领域从事科学研究、技术开发、设计制造、生产组织与管理等工作,具有实践能力和创新意识的高级科技人才。
2.“材料成型”专业人才培养目标分析
“材料成型”专业属于机械类专业,机械类专业的共同特征是以机械工程为基本学科,该学科主要围绕各种机械产品与装备,开展设计、制造、运行、服务的理论和技术研究。[6]“材料成型”专业人才培养应体现机械工专业提供论文写作和写作论文的服务,欢迎光临dylw.net程学科的基本内涵,侧重研究机械产品及装备的材料成型及控制工程技术。
材料成型及控制工程技术是指“材料”成型,而非“构件”成型。它通过控制外部形状和内部组织结构,使材料变成满足使用功能和服役寿命预期要求的各种零部件及成品。材料成型方法采用液态凝固成型、固态塑性成型、粉末成型、材料的净或近净成型等精密成型与处理、材料连接以及三维快速成型技术等。它不仅指成型工艺,而且还要对成型过程实施在线检测与质量控制。“材料成型”专业包含材料的成型设计、成型工艺和成型质量控制。对于设备的电控设计研究则不包含在本专业。
因此,“材料成型”专业的人才培养目标应为:培养具备机械科学、材料科学、力科学、电科学、控制科学和计算机科学等基础知识和应用能力,能够在材料加工理论、成型工艺及装备、材料成型过程自动控制和先进材料工程等领域从事科学研究、技术开发、设计制造、生产组织与管理,具有实践能力和创新意识的高级科技人才。
3.两个专业人才培养目标的辨析
“焊接”和“材料成型”专业分别属于两个不同专业类,应以充分体现各自专业类的鲜明特征作为确立各自人才培养目标的基石。通过分析“焊接”和“材料成型”专业的人才培养目标,可以得出如下结论:第一,专业依托的基本学科不同。前者依托材料科学;后者依托机械科学。第二,对相关学科重要性的排序不同。前者相关学科的排序为力科学、机械科学、电科学、控制科学和计算机科学;后者相关学科的排序为材料科学、力科学、电科学、控制科学和计算机科学。第三,二者研究的知识领域不同。前者研究焊接工艺及设备、焊接生产、焊接质量控制与检测、焊接过程自动化控制等领域;后者研究材料加工理论、成型工艺及装备、材料成型过程自动控制和先进材料工程等领域。第四,研究的对象不同。前者研究构件;后者研究机械产品及装备。
虽然两个专业都属于材料加工工程学科范畴,材料成型及控制工程技术涵盖材料连接技术,但是根据对“材料成型”专业人才培养目标的分析可以看出,“材料成型”专业从机械工程学科的角度出发,侧重培养掌握专业提供论文写作和写作论文的服务,欢迎光临dylw.net材料成型及控制工程技术的人才,而“焊接”专业从材料科学与工程学科的角度出发,侧重培养掌握焊接技术与工程的人才。需要指出的是,“材料成型”专业的知识体系应包含焊接核心知识,能力体系应包含焊接应用能力。两个专业对焊接知识能力要求的范围广度和内容深度存在较大差异。由此可见,“焊接”和“材料成型”专业的人才培养目标存在重大差异。
四、人才培养目标的专业特色分析
高等本科院校在确立这两个专业的人才培养目标时,应在符合高等工程教育基本要求的前提下,充分体现专业类的明显特征,根据自身在全国高校同专业中所处的位置确定专业办学定位,即确定人才培养目标为科学研究精英型、科学研究和工程技术复合型,还是工程技术应用型。同时还应根据办学历史形成的专业办学优势,例如依托的行业等,并结合地方经济建设需要,使人才培养目标体现出明显的办学特色。
参考文献:
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吴澄院士从信息化、智慧城市等基本概念谈起。强调信息化是培育发展信息产业,将信息技术应用于经济、社会、生活等各个方面的一个历史进程;认为智慧城市建设是将信息技术与先进的城市经营服务理念进行有效融合,通过城市的地理、资源、环境、经济等进行物联网和数字网络化的先进过程,可为城市提供更加便捷、高效、灵活的公共管理的一种创新服务模式。吴院士放眼世界产业发展历程与当前世界经济转型情况,着重阐述了实施“两化融合”过程中应关注的七大问题:关注世界“第三次工业革命”和制造业数字化,强调仍要重视制造业和制造业的信息化;关注“智慧地球”和“云计算”带来的大量衍生应用和产业化机会;关注并推动“嵌入式”系统的广泛应用,将其作为从“中国制造”到“中国创造”的“抓手”之一;关注现代服务产业;关注节能减排;关注“新增长动力”和“颠覆性技术”;关注网络环境下工业控制系统的安全运行。在谈到智慧城市建设方面,吴澄院士引入发达国家建设智慧城市的先进理念,强调:智慧城市建设要特色发展;推崇城市建设不能简单智能化,一定要走带有浓厚人文色彩的智慧化道路;未来城市发展的新模式,便是从两化融合到五化协同,即从信息化、工业化相融合到工业化、信息化、城镇化、绿色化、服务化协同推进。最后,吴院士特别推崇“精致扬州”这个目标,认为“精致扬州”是建设有特色智慧城市的重要内涵。他把“精致扬州”解读为:追求完美的创新精神,一丝不苟的工作态度,尽善尽美的产品和服务,宜居、安全的生活环境,富足、便捷的生活水准,不断提高的文化精神品位。