實驗室自動化設計大全11篇

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由于集成電路技術和計算機技術的高度發展,設計自動化的觀念和EDA工具的使用水平已成為度量工程師能力的一個重要方面。國內各高校都投入了大量的人力物力建立EDA實驗室。EDA實驗環境的硬件、軟件和服務水平在某種程度上已成為衡量該校硬件水平、教學水平和辦學水平的一個重要標志。我校在教育部電工電子教學基地的建設過程中,始終對EDA的教學和實驗環境的建設給予了足夠地重視,專門成立了EDA(實驗)中心,旨在負責全校EDA實驗教學,EDA項目開發和新技術推廣工作。經過近兩年的建設,EDA中心已初具規模,為全校的EDA教學提供了良好的實驗環境,促進了我校電類現代化課程教育的發展。

1EDA實驗環境的建設

EDA(實驗)中心的建設起始于1998年初,學校先后投入資金近百萬元,第一期工程建立起配備有40臺Pentium166MMX微機的多媒體實驗室和硬件實驗室各一個;1999年進行了第二期工程,又建起了一個包含40臺PentiumⅡ400微機和兩臺專用服務器的網絡實驗室和一個管理辦公室。并進行了軟件建設和有關實驗項目的開發。到目前為止已建立起的軟硬件環境如表1。

在EDA中心的建設中,我們遵循以下原則:

(1)創建一流具有EDA特色的實驗環境。EDA的實驗環境的好壞在某種程度上直接影響電類學生對現代化技術的掌握,同時EDA的實驗環境也是一個窗口,代表了一個學校現代化教學的形象。EDA中心的建設不應等同于一般的計算中心或機房的建設,應該具有EDA特色,那就是要有豐富的EDA軟硬件支持,要有得力的指導開發力量。為了建設好一流的EDA實驗環境,我們成立了專家指導小組指導環境的建設,并多次派人到EDA教學較好的學校去參觀學習。為了體現時代的特點,我們將中心80臺機器內部互連,整個內部網絡完全按照Internet技術規范設計,能提供全套Internet服務。中心內部網絡還通過Linux網關與校園網相連。服務器采用WindowsNT4.0、Linux5.0、Net-ware3.12,工作站安裝了DOS6.22、Win-dows98(中、英文)、WindowsNT、Linux等操作系統。

(2)嚴把質量關,高質量完成建設。EDA所有軟硬件設備的引進都經過認真市場調查研究,并嚴格的檢測,對不合格的產品堅決清除。如曾進一批微機,檢測后發現配置與樣機不符,立刻退貨,重新購置。軟件的建設對EDA來說是體現特色的關鍵性建設,盡管EDA軟件投資較大,為保證實驗質量,劃出專項資金,引進許多最新的正版EDA軟件。

(3)加強外聯,尋求多方支持。EDA教學的開展需要許多方面的技術支持,為了做好這方面的工作,我們加強了校際之間的技術交流以及與EDA軟硬件開發商家的聯系,可以從中得到了許多必不可少的幫助,如東南大學贈送給我們不少非常有用的EDA軟件和設備,美國Altera公司通過其大學項目贈送給我們專業版和網絡版的Max+PlasⅡ軟件開發工具等。

(4)鼓勵師生開發EDA教學項目。我校EDA教學項目的開發進行得比較早,并已取得了不少成就,EDA中心成立后更加強了這方面工作的開展,目前已自行開發并用于教學有ISP和FPGA等實驗裝置,全定制的A-SIC實驗環境也正在緊鑼密鼓地準備中。

(5)勤儉節約,變廢為寶。EDA的某些硬件實驗對微機要求并不高并且有可能對微機產生傷害,為此我們從校計算中心等地方找來約20臺淘汰了的386和486微機,建成了硬件機房,很好地解決了這類問題并節約了不少資金。

中國-2EDA實驗環境的管理

我校的EDA實驗環境主要面向電子工程系和自動控制系學生,行政上掛靠電子工程系。為了便于協調管理,兩系分別任命了兼職正副主任負責中心的建設和日常管理。

在EDA(實驗)中心的日常管理中我們努力做到:

(1)全心全意為EDA教學服務。EDA(實驗)中心建立的主要目的之一就是為全校師生的EDA教學實驗提供方便。為了做好服務工作,我們盡力滿足師生的要求。如有教師希望通過網絡授課,我們引進了Lanstar網絡教學系統軟件。有教師需要提供語音教學服務,我們購買了無線話筒。有一些國外引進的EDA軟件需要用英文操作系統,中心工作人員經過多次試驗,使中英文操作系統能夠方便地切換。中心的Internet網及打印機等設備也均向師生開發。

(2)開放式的實驗環境。中心除正常設備維護日外,保持全日制開放。開放時除了安排一般值班人員外,還經常安排對EDA技術熟悉的教師或研究生進行現場指導,學生可以自由地上機實習。

(3)不斷推廣EDA新技術。EDA技術的發展速度非常快,我們利用中心與外界聯系較多的優勢,不斷向師生推薦EDA新技術和新方法。如我們曾請經銷商來介紹最新版本的PADS、EWB等EDA軟件的特點和使用方法,與東南大學EDA實驗中心合作舉辦了兩期全國性的EDA研討班。

3效果分析

(1)EDA中心自投入使用以來,已為電類專業的學生開設了“電路”、“電子線路”、“數字電路”、“信號與系統”等十多門課程的上百個實驗,部分實驗還延伸到非電類專業的“電工學”課程中;每年還有幾十名本專科生和研究生在這里進行畢業設計和課題上機。總上機時數已達4萬機時。

(2)EDA中心的構建,推動了我校多門類課程的教學內容、教學方法的改革。就數字電子課程而言,迫切需要充實現代化的設計思想和設計方法,EDA中心的服務為此創造的必要的條件。由于EDA中心的大量工作,使教師可以在課常上集中精力和時間與學生一起共同體驗前人創造知識的途徑與方法,而把一些繁瑣的計算交給EDA工具,學生通過EDA工具的使用去實踐他們在課堂上學到的方法和思路。對電路分析、模擬電子線路、數字系統設計等課也起到了同樣的作用。

(3)開放式的管理,方便了學生,激發了學生的學習熱情和求知欲。如有一位在給電類提高班講課的教師發現,原擬定通過Lanstar授課系統對學生講授EWB的使用方法,結果在現場卻發現,不少學生已初步學會了EWB的使用,其原因是他們已主動地到EDA中心,通過自學,進入了EDA環境。這是一個學生主動學習的例子。通過這樣的學習客觀上提高了學生的自學能力,反映了他們高度的學習熱情和求知欲,這也為他們將來自行掌握更現代化、更復雜的EDA工具打下了基礎。

(4)EDA中心成為學生第二課堂的場地,培養學生從事科學研究的能力。如數字系統設計的老師利用EDA中心進行電子設計競賽,取得很好的效果,受到了學生的歡迎。

篇（2）

2自動化測試系統的設計

通過對低速無線傳感器網絡協議的深入研究，分析軟件測試、通信協議測試和自動測試等相關理論知識，本文提出將通信協議測試和自動測試相結合的方法，實現對測試過程自動執行和測試結果的自動分析，是本系統的創新點。如圖2所示，虛線框內測試步驟可以實現測試的自動執行，其中可視化用例設計器、測試用例生成器完成測試用例的自動生成工作，測試用例的自動生成是測試自動執行的關鍵部分。測試結果分析器則對測試結果進行自動分析。測試用例的設計和生成是協議測試的關鍵和難點，如何生成最能發現被測協議存在問題的測試用例，如何用最少的測試用例實現足夠大的覆蓋率，是協議一致性測試的目標和難點。本文提出利用測試用例的自動生成來解決這一問題。測試用例自動生成主要依靠測試用例自動生成器是來完成，是實現測試自動執行的核心。其體系結構如圖3所示，其中用例設計描述是文本文件，描述測試用例的特性，選擇的算法不同，描述方式也會有所不同。如采用“基于形式規格說明的方法”用Z，VDM，OBJ，LARCH等語言描述，采用“組合覆蓋方法”則用XML腳本描述，因為XML腳本的可擴展性比較強，所以在目前的自動化測試系統中得到較多的使用。算法適配器為算法提供接口，向上提供算法支持服務給描述解析器，向下兼容多種算法，兼容多種算法能增強體系結構的擴展性和適用范圍。描述解析器在算法適配器基礎上分析用例設計描述，將用例描述轉換成用例生成器可識別的內部描述形式，并傳遞給用例生成器。用例生成器獲得來自描述解析器的內部描述，根據描述自動生成可執行測試用例。可執行的測試用例支持多種形式存儲，如內存存儲、文本存儲、數據庫存儲等，具體的存儲格式隨著測試執行的需求變化。

3一致性自動化測試系統的實現

為了驗證體系結構的適用性和有效性，搭建了基于MicrosoftVS2010、SQLServe2005、“分類樹方法”、GDI+(GraphicsDeviceInterface)來實現無線傳感器網絡協議一致性測試的自動化系統。其中GDI+完成系統中的可視化用例設計器工作，它是一個語法可控制的、可視化、圖形化的編輯器，幫助我們更加有效地使用分類樹方法進行測試用例的設計。分類樹方法是黑盒測試中的一種部分測試方法，是一種有效的功能測試方法。分類樹方法的基本思想是：首先逐層劃分測試對象的輸入域，然后將劃分的獨立的類結合為無冗余的測試用例，這些測試用例覆蓋了整個輸入數據域。算法適配器、描述解析器、用例生成器、分類樹方法均使用MicrosoftVS2010實現。SQLServer2005降低了管理數據基礎設施和發送觀察和信息給所有用戶的成本，并具有可信任，高效，智能的特點。因此本文將測試系統及被測試網絡信息存儲在SQLServer2005數據庫中，用來在自動執行測試用例時調用并存放測試結果信息。自動化測試系統在實際應用時，首先用GDI+構建測試用例設計，也就是生成XML語言描述的用例說明，然后描述解析器解析該用例說明并生成測試用例模板（系統內部格式），由用例生成器生成可執行的測試用例，調用SQLServer2005中存放的測試網絡信息和測試配置信息執行測試用例并生成測試報告。本系統中人工只參與第一步，即用GDI+技術構建測試用例設計，其余部分均自動完成，提高了測試工作的效率和客觀性。該實現已應用于國家科技重大專項“信息匯聚傳感器網絡綜合測試與驗證評估環境”中，限于篇幅測試過程不再贅述，經過測試發現了一些隱藏的無線傳感器網絡協議一致性測試問題，提高了一致性測試有效性和客觀性，也證明了本文所提出的一致性測試自動化方法的有效性和實用性。

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中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）12-0123-02

全國大學生電子設計競賽由教育部高教司和信息產業部人事司共同主辦，大賽從一開始就確立了“推進教育教學改革，為人才培養服務”的宗旨，不斷推進高校教育教學的改革與發展，通過競賽推動高校對電子信息類專業的課程體系和課程內容的改革，促進高校實施素質教育，以此培養大學生的創斷能力，協作精神和理論聯系實際的能力。我院目前已經組織學生參與多次電子設計競賽并多次獲得了國家級及省級獎勵。本文從電子設計競賽的培訓方法與培養學生的實踐創新能力的關系入手，探索電子設計競賽的培訓策略與自動化專業實踐教學改革的相互促進關系。

一、競賽形式及對創新能力的要求

全國大學生電子設計競賽以電子電路應用設計為主要內容，主要涉及電子技術、計算機技術、自動控制技術、通信技術和傳感技術、電氣工程與信息技術等多個專業，涉及到電路理論、單片機、可編程器件、嵌入式系統、智能控制等多門課程及電子信息類仿真軟件與工具的應用。競賽時間為連續的四個白天和三個晚上，在半封閉狀態下進行。參賽成員需要在規定時間內獨立提出設計方案，完成系統的硬件制作及軟件調試，并且完成制作設計報告的撰寫。由于時間緊、任務重，該競賽對學生創新能力、設計制作能力、心理素質、團隊精神以及身體素質都是一個挑戰，它將檢驗學生綜合運用知識的能力和實踐創新能力。

二、電子設計競賽培訓策略與方法

電子設計競賽涉及到多個學科專業知識的應用及綜合創新能力的培養，作者認為，電子設計競賽培訓應當作為一項系統性的工作來進行，在前期經過充分宣傳的基礎上，吸收部分學習積極性高、學習能力強的學生加入到競賽培訓隊伍中來，利用周末、假期等課余時間進行集中學習培訓，增強學生的創新能力與實踐能力。整個培訓過程可大致分成以下幾個階段。

1.發動宣傳階段。利用入學教育、參觀學習、作品展示、視頻學習等方式，從進入大學的起，在入學教育講座中，有意識地培養學生的創新精神及宣傳電子設計競賽對創新能力培養的促進作用；充分發揮大一、大二學生對學習方面的積極性及主觀能性，在培養學生學習興趣的同時，強化對學校的支持性政策的宣傳。促進學生對電子設計競賽的參與興趣的培養，吸收一批優秀的學生加入到大學生電子設計競賽的培養隊伍中，擴大培訓的基數，充分發揮電子設計競賽培訓對學生創新能力培養的促進作用。

2.理論學習階段。通過專業課程、選修課程、學術講座等培養學生的專業理論知識，主要是《電路理論》、《電子技術》、《自動控制理論》、《EDA技術》、《單片機原理與應用技術》等。充分利用專業教育中的理論課教學環節，在《電路理論》、《模擬電子技術》、《數字電子技術》、《單片機原理與應用》、《檢測與傳感技術》等相關課程的知識傳授作用，而對于低年級同學，則建議其提前了解相關的專業課程，并重點學習如《單片機原理與應用》等相關技能課程。

3.集中培訓階段。在集中培訓階段，主要完成專業工具軟件的學習培訓及硬件功能模塊的設計、實驗制作與應用調試。電子設計競賽主要所涉及到的學科包括電氣信息類、電子技術類及智能控制類等，相關的專業仿真及應用軟件，如Multisim，Pspice，Simulink，Proteus+keil C，protel等。專業工具軟件的應用培訓分小組進行，參與設計培訓的學生可根據本人興趣在指導老師的統籌協調下參與不同組別的專業軟件應用培訓，以便在提升學生具體技能的同時在參與競賽時能進行協調搭配，充分發揮團隊的合作力量。在集中培訓階段，還需要完成常用功能模塊電路的設計制作與調試工作。在電子設計競賽中，不同的設計課題需要采用不同的設計控制方案，但是對于常見的設計任務而言，一般需要完成電能變換主電路，信息采集與轉換電路，輸出顯示（指示）電路與控制電路等，此外還需要基本的控制器最小系統，因此，在平時的集中訓練中，分專題地對相關的電子信息類的功能電路模塊進行分析與設計，通過模塊電路的實際制作與實驗調試掌握其基本技術性能，通過模塊電路的實驗數據結合仿真軟件的仿真結果數據來對相關電路模塊的功能參數進行修正，對相關的功能電路進行模塊化、標準化設計，為下一階段及競賽提供實物支持。

4.賽前綜合培訓。在參與競賽之前的約一個月的時間內進入賽前綜合培訓，在前期理論與實踐強化的基礎之上，主要進行電子系統集成綜合培訓，即根據電子競賽的要求及歷年的試題情況，對競賽試題進行總結歸納的基礎之上，針對設計要求，將前期的功能模塊進行系統集成，組成具有完整功能的電子系統。在賽前綜合培訓中，指導教師需要對系統的設計方向進行總體把握，提出相應的設計任務，要求學生在規定的時間內完成相關的硬件、軟件設計，并對最后的設計制作成品進行性能等級評定，指出其優點及不足之處，以便快速地提升學生的綜合創新能力。根據培訓結果及學生個人的特點，對參賽小組的成員進行動態調整與優化組合，考慮到不同成員的具體特長及團隊協作能力，充分發揮競賽團隊成員的團隊協作能力，使小組成員之間的優勢互補。

三、自動化實踐教學改革電子設計競賽的相互促進

自動化專業教育要適應經濟發展對人才需要的要求，更新課程體系，提高教學質量，強化學生的動手創新能力與專業綜合素質。自動化專業作為一個工科專業，社會對于自動化專業相關人員的需求時尤其注重學生的專業綜合素質、手創新能力及在校期間是否參加過相關的專業實踐活動。鑒于目前電氣信息與電子技術的快速發展，自動化及電氣信息類的相關專業的實踐教學總是落后于技術的發展進度，一般性的本科院長，受到教學經費投入的制約，在教學模式尤其是實踐教學上，實驗教學儀器相對老化，實驗項目的設立比較僵化，缺乏靈活性，與培養學生就業，進一步拓寬行業就業范圍的要求相矛盾，電子競賽要求改革實踐教學環節的傳統方法，把最新的開發工具和應用技術引入到實踐教學中，如將新技術、新器件和先進的實驗平臺軟件引入本科生的實踐教學過程中，加強《單片機原理與應用》、《DSP技術及嵌入式系統》等方面課程教學，將Pspice、MAX-Plus、Protel和Proteus等專業仿真工具軟件的應用與理論、實踐的教學有機結合起來，將軟件開發工具穿插應用于相關課程的實踐教學環節中。電子競賽可以提高參賽學生對新技術的掌握能力，通過大賽和相關學科競賽的鍛煉，學生對新知識的選擇性和靈活能力得到加強，這種能力在今后的就業中有著很大的優越性。同時，通過電子設計競賽及培訓活動，可增強學生對創新性學習活動的興趣，強化學習效果。培養學生適應社會發展和科技進步需要，具備較高的綜合素質、堅實寬廣的工程技術基礎、系統的專業知識和較強的實踐能力和創新精神，具有解決自動化類專業技術問題的能力，在建筑電氣與智能化、工業自動化以及電子信息等領域從事與工程設計、系統分析與運行、研究與開發、決策管理等相關方面工作的高層次應用型人才。強化電子設計競賽培訓對教學內容擴充和補充，解決社會需求和學生就業之間的矛盾，增強自動化專業實踐教學特色、更新培養模式、提高教學質量，以更好地滿足社會對人才的需求。

電子設計競賽及培訓可以增強學生的專業綜合素質及動手創新能力，有利于激發學生的創新思維，培養學生嚴謹的科學工作態度、理論聯系實際的學風、腳踏實地的實踐創造能力和團結合作精神。從培訓方法及培訓策略等方面進行創新，將電子設計競賽培訓與自動化專業的實踐教學改革進行有機結合，解決電子設計競賽培訓受益學生人數少與自動化專業實踐教學模式與手段相對落后的問題，促進實踐教學手段與內容的改革，增強學生的就業競爭力。上述方法通過近年來我校自動化及相關專業的電子設計競賽的實踐檢驗，極大地提升了教學效果，增強了學生的就業競爭力。

參考文獻：

[1]劉中才，李前，李捷.探析大學生電子設計競賽培訓方法[J].中國科技信息，2011，（6）：171-172.

篇（4）

作者簡介：黃崇林（1975-），男，廣東廉江人，廣東石油化工學院機電工程學院，副教授。（廣東　茂名　525000）

基金項目：本文系廣東省高等教育教學改革工程項目（項目編號：YCJ20114731702）的研究成果。

中圖分類號：G642.423?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）34-0106-02

隨著科技進步和經濟的飛躍發展，國際競爭日趨激烈。為加快國家創新體系的建設，提升國際競爭力，我國迫切需要一大批高素質的工程技術人才，這對我國人才的培養和教育提出了新的挑戰和要求，對高等工程教育的改革起到了巨大的推動作用。近幾年來，隨著改革的不斷深入，我國的高等教育體系發生了積極變化，但隨著經濟全球化的加速，高等教育特別是工程教育與經濟發展的需要還顯得很不適應，培養的工程技術人才遠不能滿足現代企業的要求，這種狀況將直接影響我國的國際競爭力。據統計，我國只有不到10%的工科畢業生適合在跨國公司工作。不少現代企業對國內培養的畢業生評價是：學生獨立性強、思路開闊、時尚、知識面廣，但知識廣而不深，專業知識不扎實，動手能力差；缺乏工程實踐能力和工程創新意識，綜合素質低下；交流與表達能力嚴重不足，缺乏成為一流工程師的潛質；學生熟悉工作須在企業工作3～4年左右。所有這些都為我國高等工程教育敲響了警鐘，加強學生實踐能力和綜合素質的培養，構建以培養工程實踐能力為導向的實踐教學體系勢在必行。

為了進一步適應社會發展對高素質工程技術人才的需求，結合廣東石油化工學院（以下簡稱“我校”）在大工程觀教育理念指導下的人才培養，對機械設計制造及其自動化專業工程實踐教學體系的構建進行了探索和實踐。

一、更新教育理念，培養學生的大工程觀

實踐教學是工科人才培養方案中的一個重要組成部分，要解決目前工科院校人才培養中存在的問題，必須借鑒國內外先進的高等工程教育理念，形成結合自身實際的工程教育理念。2008年，我校進行了大工程觀教育理念、教育教學改革，經過近幾年的探索和實踐，機械設計制造及其自動化專業初步確立了“理論與實踐結合，技術與工程素養結合，專業與地方制造業結合”的工程教育理念。理論與實踐結合：工程實踐教學與理論教學相互支撐、相互促進、相互融合，以理論教學帶動工程實踐教學，以工程實踐教學促進理論教學，良性互動，共同發展。技術與工程素養結合：強調以工程素養為基礎，以工程實踐深化理論知識，綜合培養學生的工程創新與技術實踐能力。專業與地方制造業結合：強調結合地方制造業的產品實現全過程運作能力的培養，并通過加強校企合作，提高學生的適應能力和就業競爭力。根據自身形成的工程教育理念，結合學校自身的優勢和辦學特點，合理制定專業人才培養方案，構建新的實踐教學體系，以培養學生的大工程觀。

二、加強實驗教學的改革，強化學生基礎性實踐環節的訓練

實驗教學作為對課堂理論知識教學的必要補充和延伸，進行實驗教學改革對培養學生的大工程觀，提高學生的工程素質和工程實踐能力起著重要的作用。

1.深化實驗教學內容改革，增加設計性、綜合性實驗

傳統的實驗教學多以演示性、驗證性實驗為主，我校機械設計制造及其自動化專業在進行實驗教學改革時，要求每一門有實驗課的課程都要開出一個以上的綜合設計性實驗，通過綜合設計性實驗項目形成系列課程，并互相銜接、互相配合、互相支撐，強化學生對專業課程的理解能力；實驗指導教師要結合實驗內容編寫相對應的實驗教材，最好能與工程實踐相聯系，同時鼓勵教師申報與課程實驗教學改革相關的教研項目，深化實驗教學改革。專業學生能夠在夯實基礎實驗的同時，使實踐動手能力和創新能力得到大大提高。

2.開放專業實驗室，探索開放性實驗教學模式

在學校實現課程資源和實驗資源共享的同時，探索開放性實驗教學模式，可以讓學生充分利用實驗設備資源進行實踐活動，探索、研究自己感興趣的課題。通過開放性的實驗教學，充分發揮學生的主觀能動性，增強學生分析問題、解決問題的能力。目前我校部分進行課外科技創新的同學已能很好地利用開放性實驗教學模式進行學習和研究。

3.合并、重組實驗室，建立一體化的創新綜合訓練平臺

改變基礎實驗室和專業實驗室專為某一課程或專業服務的狀況，根據功能和專業特點進行整合，建設多個具有專業特點、符合地方產業發展的實驗、實訓平臺，如先進制造技術綜合訓練平臺、機電一體化系統設計綜合訓練平臺等。通過這些平臺的建立，培養學生獨立設計和自主開發的綜合能力，為學生今后的就業和發展打下堅實的基礎。

三、拓寬工程訓練渠道，加強實習基地的建設

1.建立產學研有機結合的校外實習基地

認識實習、生產實習和畢業實習是機械設計制造及其自動化專業重要的實踐性環節，學校在選擇校外實習基地時，要求企業與專業設置吻合，并具有先進的設備和營銷理念，使學生通過不同層次的實習，逐漸了解機械工業生產的各種類型和特點，了解企業的生產、管理和文化，熟悉各種零部件的加工工藝和方法，充分發揮校外實習基地在培養學生大工程觀方面的作用。目前，我校機械設計制造及其自動化專業已經在茂名、柳州、桂林等地建立了相對穩定的校外實習基地，與企業進行產學研項目合作還有待加強。

2.建設功能強大、水平先進的現代機械工程訓練中心

現代機械工程訓練中心是我校在2008年整合學校優質實驗教學資源并結合周邊地區的石油化工產業、打造石油化工特色高校所建立的工程訓練中心，2010年獲得國家財政部支持建設。中心面向全校開展工程認知教育，并對全校30個理工科專業開設實驗、實習和工程實訓項目以及科研創新活動。中心以學生為主體，以科學技術發展和社會需求為導向，面向石油化工行業，面向區域經濟，面向基層一線，構建面向石化過程的工業系統和石油化工過程裝備制造實踐的工程認知、工程基礎技能實訓、現代設計與先進制造技術綜合工程實訓、創新實訓的“四層次階梯式”具有石油化工特色的工程訓練教學體系，開展“實物實訓與虛擬實訓、固定實訓與開放實訓、傳統實訓與創新實訓、工程實訓與技能培訓”相結合的教學實訓，著力培養學生的專業實踐能力和科研創新能力。該中心的建設突出石化特色，采用先進的教育理念、完善的教學體系、豐富的教學內容、先進的教學方法手段及合理的管理和運行機制，強化對學生工程實踐與專業能力以及科研創新能力的培養，可為學生提供一個真正的工程訓練場所。

四、加強設計類環節，提高學生工程設計能力

課程設計是培養學生綜合運用所學的課程知識，模擬解決工程實際問題的訓練過程。在機械設計制造及其自動化專業的課程設計中，有機械設計基礎課程設計、專業課程設計等，在課程設計具體組織實施的過程中，課程設計的題目偏少，不利于學生獨立思考，容易滋生抄襲的不良風氣。教師在選題上應盡可能接近工程實際，盡可能做到每人設計的內容不同，增加課程設計的綜合性，提高學生的工程設計能力。

畢業設計是機械設計制造及其自動化專業學生畢業前總結性的實踐教學環節，通過畢業設計能使學生綜合運用所學的各種理論知識和技能，進行全面、系統的技術及基本技能的練習。因此，應采取有效措施，加強畢業設計環節的管理，提高畢業設計質量。具體做到：一是優化選題，把好畢業設計入口關；二是強化監控，嚴格畢業設計過程管理；三是量化考核，客觀評定畢業設計成績。

五、建立多樣化的課外實踐能力培養體系

課外課堂也是工程實踐教學體系中重要的一個環節。學校應以培養學生大工程觀和工程應用能力為出發點，為學生創造積極參加課外課堂活動的條件。如：

（1）選拔學生參與到教師的科研工作中，讓學生盡早接觸工程實際項目。

（2）鼓勵學生申報大學生實驗創新基金項目，由指導教師把關，學生利用課外時間查閱資料、設定方案、配備儀器進行實驗，加強學用結合，實行個性化教育，培養創新能力。

（3）組織學生參加具有學科特色的技能競賽和課外科技活動，如“挑戰杯”大學生課外學術作品大賽、機械創新設計大賽等。

（4）鼓勵院系每學年面向學生舉行一定次數的學術報告等。

目前，學校已經開展大學生素質拓展學分計劃，大學生素質拓展學分包括學術科技和專業技能、文化藝術和體育競技、社會實踐與志愿服務三部分。推進大學生素質拓展計劃，建立多樣化的課外實踐能力培養體系，可以讓學生的創新意識與創新能力在實踐中得到培養和鍛煉，促進大學生成才成長、全面發展。

六、建設一支與學生工程實踐能力培養要求相適應的教師隊伍

落實人才培養方案，實施實踐教學體系的各個環節，關鍵在于建立一支與學生工程實踐能力培養要求相適應的師資隊伍。學校教師的理論水平是不容質疑的，但具有較強工程實踐能力的教師偏少，不能滿足高素質工程技術人才培養的需要，為此，學校采取了“引進、培養與企業聘請”相結合的方式，提高師資隊伍整體工程實踐能力。具體措施有：

（1）不受學歷和職稱的限制，重點引進一批具有一定理論基礎、實踐經驗豐富、來自生產一線的工程師或高級工程師，以充實學校的專職教師隊伍。

（2）通過制定制度，明確要求中青年教師下實驗室，并且要有不少于1年的企業掛職鍛煉，要求副教授職稱以上的中老年教師，每年至少完成一項企業實際工程項目。

（3）建立學生企業學習階段的“雙導師”制，學校教師和現場工程師一起指導學生實習，學校指導教師在企業指導學生的時間每周不少于一天，通過這些措施，培養學校教師的工程實踐能力。

（4）建立企業兼職教師選拔和管理制度，建立一支相對穩定的綜合素質高、工程實踐經驗豐富、年富力強的企業導師隊伍和企業專業課兼職教師隊伍。

參考文獻：

[1]趙漢清，等.以培養工程能力為導向的機電實踐教學體系的構建[J].中國電力教育，2011，（19）：136-137.

篇（5）

中圖分類號：G642.41 文獻標識碼：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.15.025

1 引言

隨著電子設計自動化（EDA）技術的不斷發展，傳統基于固定芯片和固定連線的嵌入式開發設計方法逐漸淘汰，基于可編程邏輯器件的芯片設計與實現方案被廣泛采用。各高校信息與通信工程本科專業一般都開設相關選修課[1]，如《FPGA系統及應用》，《可編程邏輯器件設計》，《軟件無線電》等。這些課程中都涉及FPGA（現場可編程門陣列）這一核心芯片的設計與實現，為了輔助教學內容，本類課程的講授一般采取課程教學和實驗教學相結合的方式，課程教學和實驗教學的學時安排一般是2：1，或者更高達到1：1[2]。該類課程的主要特點就是重實踐，因此課程和實驗設置需要注重對于學生動手能力的培養[3]。

可編程邏輯器件的實驗設計通常以模塊化開發為主，指導學生采用EDA設計思想，進行可編程器件的設計編程與仿真驗證，實驗教學可以輔助課堂教學取得良好的效果[4]。然而，在目前的可編程邏輯器件實驗設計中也存在一些問題，同學們經常會遇到仿真分析和實際系統工作不一致的情況，導致實驗無法繼續，同學也不知如何處理。引起這類問題的原因其實有很多種，包括硬件問題、設計時序問題等等。傳統解決這種問題的方法是指導學生將一些關鍵信號的管腳引出，用示波器進行邏輯分析。但這種分析方法存在兩個問題，一方面是所需要觀察的信號往往較多，一般的示波器通道數有限，不能夠很好分析多路信號的邏輯關系，另一方面是一般的實驗開發板也并不能把多個管腳全部引出并設置觀測點。隨著可編程邏輯器件技術的不斷發展，無論是Xillinx公司生產的芯片還是Altera公司生產的芯片，一般都提供在線邏輯分析儀功能，其基本原理是通過消耗一定的硬件資源（一般是RAM資源），來達到實時在線的數據邏輯分析。從而可以有效提高同學們的實驗驗證效率，并啟發指導學生獨立進行系統驗證、故障排除，有助于學生掌握解決相關專業工程技術問題的技能，培養學生具有良好的創新實踐能力和動手能力。

2 在線邏輯分析儀功能分析

在線邏輯分析儀的主要功能是在上板在線測試過程中采集并觀察芯片內部信號，以便于進行時序及邏輯正確性驗證[5]。主要工作原理是通過在綜合后網表里插入用于采集數據的IP核（包括ILA、ICON），然后選擇需要觀測的信號量、用于觸發采樣的觸發信號、以及采樣時鐘，然后運行產生一個新的網表文件重新布局布線并生成可在芯片中運行的二進制文件。其功能實現流程如圖1所示：

圖1 在線邏輯分析儀功能實現流程

在芯片運行過程中，如果滿足觸發條件，則芯片里面的邏輯分析儀IP核會自動將所需觀測的信號量采集并存儲在芯片內的RAM中，并將采集結果通過JTAG傳輸至PC機的監控界面上進行顯示，顯示方式也可以靈活配置，既可以選擇二進制形式按位輸出，或者將其中任意信號綁定為一組總線信號，進行波形顯示，這個過程就像操作一個真實的邏輯分析儀一樣。基于在線邏輯分析儀的開發測試如圖2所示：

圖2 基于在線邏輯分析儀的開發測試圖

如上所述，在線邏輯分析儀可以摒棄傳統昂貴的邏輯分析儀在線實時地進行時序調試。通過設置，可以有選擇地觀察可編程邏輯器件內部的任何信號，并可靈活設置觸發條件（如時鐘上升沿、下降沿、自定義的觸發信號及信號的邏輯組合）、數據寬度和深度等，這些設置與資源的消耗是相關的。

在線邏輯分析儀的引入也帶來一些問題，首先，編譯時間被延長得很長。每次編譯過程中，都會根據你添加的邏輯分析儀工程文件重新生成一次網表，再重新編譯整個工程，那么編譯時間就不可避免地被延長了。另一方面，由于在線邏輯分析儀本身是需要占用可編程邏輯器件資源的，如需要觀察更多的數據寬度和深度，則占用可編程邏輯器件資源較多，同時資源的消耗也會帶來時序方面的影響，就像測不準原理一樣，測量過程的引入會導致對原系統一定程度的改變，但只要綜合考慮待測系統與在線邏輯分析儀的資源消耗以及進行合理的時序設計，這些問題是可以得到很好的控制的。

3 基于在線邏輯分析儀的實驗設計

基于在線邏輯分析儀的實驗編排既需要具有邏輯系統開發代表性，又需要符合本科生的實際能力和知識背景。

在線邏輯分析儀的選擇取決于硬件平臺的選擇，由于Xilinx的開發環境功能較全，集成了軟件開發、前仿真、后仿真以及在線調試工具，在課程實驗設計中，我們選擇Xilinx公司Viertex5系列的芯片，以及Chipscope作為在線邏輯分析儀。

為了體現在線邏輯分析儀的作用，實驗設計中采用了比較教學法。設計對象為數字通信系統中經常出現的毛刺現象。這是在可編程邏輯器件設計中經常出現并困擾設計者的重要問題，這類錯誤往往較難發現，但卻能導致較為嚴重的邏輯錯誤，降低整個數字系統的工作可靠性。

在可編程邏輯器件課程中的高級用法介紹時，一般都會介紹毛刺產生的原理。即這是由于信號在可編程邏輯器件的內部走線延遲和組合邏輯的不同步所導致的，在多路信號變化的瞬間，組合邏輯的輸出常常產生一些小的尖峰，這是由可編程邏輯器件內部結構特性決定的，因此這類現象通常出現在多路組合邏輯中。

學生在學習這一概念時往往僅有理論認識，缺乏直觀的理解。因此，在課程實驗設計中分別采用組合邏輯和時序邏輯進行某個加法器的設計實現。并采用毛刺檢測電路對毛刺進行捕捉并通過在線邏輯分析儀將各觀察點上出現的毛刺檢測出來并存儲，并將其顯示在屏幕上。這樣在同一功能模塊對應的不同實現方案所產生的在線邏輯分析儀輸出結果并不相同，從而證明了時序邏輯可以顯著避免組合邏輯中毛刺的產生，其可靠性要優于組合邏輯。

在實驗設計中，還可結合采用陷阱教學法，即在模塊的設計中故意引入組合邏輯中容易產生毛刺的錯誤寫法，讓學生采用在線邏輯分析儀自己發現錯誤，體會該類錯誤發生的原因，并進行相應糾正。從而使同學更深刻理解硬件描述語言的綜合結果及在線邏輯分析儀調試的方法和作用，同時通過這種方法可以培養他們注意細節的良好習慣。

由于在線邏輯分析儀可以進行靈活的觸發條件配置、采樣時鐘選擇。因此，在基于在線邏輯分析儀的實驗設計中還可結合不同設置條件進行邏輯分析儀驗證。如為了能有效地捕捉數據流，可以設置多種不同的觸發方式，如：基本觸發、隨機觸發、延遲觸發等。以及采用不同的采樣時鐘，并將觀察結果輸出至屏幕顯示，分析比較不同設置對于毛刺的影響，加深對于在線邏輯分析儀的使用理解和對于毛刺產生機理的認識。

4 結論

本文研究闡述了信息與通信工程專業EDA課程教學和實驗的特點現狀，闡述了對于學生理解時序設計的重要性，并分析了在線邏輯分析儀在EDA設計開發中起到的重要作用。在此基礎上，將在線可編程邏輯分析儀引入實驗教學，結合采用比較教學法和陷阱教學法，提出了基于在線邏輯分析儀的課程實驗設計。通過這類實驗可以使同學們更深刻地理解硬件描述語言及可編程邏輯器件的時序設計。

參考文獻：

[1]王桂珍.電子設計實踐教學中硬件設計軟件化初探[J].中國現代教育裝備，2007，（12）：78-80.

[2]于華楠，趙睿，鄔春明，秦力.基于通信工程專業的EDA教學探討與實踐[J].東北電力大學學報，2011，31（5）：195-197.

[3]胡永祥，楊偉豐，蔣鴻，劉豐年.應用型通信工程專業實踐教學體系的構建[J].湖南工業大學學報，2011，25（3）：105-108.

篇（6）

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

Exploration and Practice of Mechanical Engineering and Automation

Experimental Teaching Based on the Concept of DMTC

WANG Wei， ZHU Gang， ZHANG Jun， YANG Tao

（College of Mechanical Engineering， Chongqing University of Technology， Chongqing 400050）

Abstract Open experimental teaching is one of the effective ways to train high-quality application-oriented talents. The Centre will introduce the concept of application-oriented DMTC Mechanical Experimental Teaching session， conducted a series of experiments to explore from teaching content， pattern， etc.， to establish a "main line， four-dimensional cooperation" experimental teaching system， stimulate the enthusiasm of students， mobilize the enthusiasm of students， improve the quality of teaching experiments to improve the student's basic technical innovation ability， practical ability and proficiency.

Key words experimental teaching； innovative ability； mode； open

高等院校作為國家人才培養戰略的重要基地，在創新型應用人才培養上擔負著極為重要的責任。①實踐教學模式及體系是工科類高等教育應用創新能力培養的重要組成，它在高素質應用型高級專門技術人才的培養中發揮著至關重要的作用。②隨著機械制造技術水平的發展，機械制造業對勞動者的技術水平提出了更新更高的要求。而實踐教學是高等院校培養學生基本技術創新能力、實踐動手能力和應用能力的重要途徑。

為了更好地培養機械設計制造及其自動化專業學生的基本技術創新能力、實踐動手能力和應用能力等能力，強化學生對機械工程專業認識的整體性及全局觀，重慶理工大學機械工程學院實踐教學及技能培訓中心在實踐教學模式及體系的構建與實踐過程中，引入DMTC（設計（Design）、制造（Manufacture）、檢測（Testing）、控制（Control））教育理念，做了一些積極的探索與實踐。

1 目前存在的問題

理論教學與實踐教學是傳統教學分類方法中的兩種形式，長期固化的教學理念使得實踐教學在高等教育體系中都處于一種尷尬的地位。③在如何通過實驗教學提升學生的基本技術創新能力、實踐動手能力和應用能力方面，很多高等院校都進行了積極的、廣泛的探索與實踐。近年來，也有一些高等院校在多層次的實驗室開放模式方面進行了大膽的探索與實踐，并取得了一定的成效。但每個院校、專業知識構成與產業結構需求都各不相同，探索與院校、專業、產業需求相適宜的實驗室開放模式、實驗教學模式是當前實驗室教學改革實踐的新方向之一。④⑤⑥目前，綜合分析國內其他高等院校及我校實驗室開放的情況，還存在如下問題：

（1）實驗教學體系完整性、系統性欠佳。現有實驗教學體系只是對原有實驗項目的整合，或在某些環節進行改革，或增加部分科技活動與競賽等內容；實驗項目學時較短，只是被動的模仿、演示、驗證，實驗內容分散、孤立，實驗教學體系完整性、關聯性、系統性欠佳，無法達到高素質應用型高級專門人才培養的要求，更不利于學生創新能力和創新思維的形成。⑦⑧

（2）實驗開放模式適應性不夠。實驗教學開放僅限于時間與空間，實驗內容沒有開放，這就無法擺脫對理論教學的依附性，從而使學生始終處于被動學習狀態，難以實現學生在教學活動中的主體地位， 難以實現學生的個性發展與創造性的發揮，也難以實現培養學生工程實踐能力的要求，使得“注重學生基本技術創新能力、實踐動手能力和應用能力的培養， 實現學生在教學活動中的主體地位”的目標落空。⑨

（3）實驗軟硬件條件有待提高。實驗教學經費不足直接影響著教學水平的提高， 特別是高校的不斷擴招使原本緊張的經費更加捉襟見肘。機械設計制造及其自動化本科專業實驗教學中所涉及的各類機床、數控系統、液壓系統、測試儀器等實驗教學儀器的不足，直接影響著學生基本技術創新能力、實踐動手能力和應用能力的培養。⑩

2 實驗教學內容與模式的探索

“培養適應經濟社會發展需要的、具有較強創新精神和實踐能力的高素質應用型高級專門人才” 是我校本科人才培養的目標，開放式實驗教學是實現這一目標的有效途徑。借鑒國內外其它院校在機械類專業實驗室的建設經驗，以及結合我校專業及行業需求的實際情況，我們對實驗教學進行了積極探索。

2.1 實驗體系的構建

機械設計制造及其自動化專業含機械設計、機械制造、機電一體化三個方向，針對不同的專業方向、不同的年級，對機械設計制造及其自動化專業實驗教學體系進行改進，建立了適合于學生實際情況的“一條主線，四維協作”實驗教學體系，方便學生根據自己的專業方向、年紀、知識結構水平、興趣等選擇實驗。圖1為機械設計制造及其自動化專業實驗教學體系。

圖1 實驗教學體系框架

從圖1中可知，實驗教學體系包含3個平臺，即基本技能實驗平臺、專業技能實驗平臺及設計研究型實驗平臺。基本技能實驗平臺主要培養學生機械工程基本實踐能力，專業技能實驗平臺注重于培養學生在機械專業方面的實踐與知識綜合運用能力。這兩個平臺在正常的教學計劃內執行，總學時為32學時，必選實驗20學時，任選實驗12學時以上。設計研究型實驗平臺在正常教學計劃外執行，選修16學時，主要包括專業綜合實驗、學生科技活動、機械設計大賽、校實驗創新基金項目等。

2.1.1 基本技能實驗平臺

基本技能實驗平臺主要培養學生在機械工程方面所具備的基本實踐動手能力；此平臺涵蓋機械設計軟件應用、工藝工裝、刀具結構及其應用、檢測技術和機電液傳動控制五個系列。每個系列又由若干實驗項目組成，內容涉及軟件基本技能、機床結構分析與工藝基礎、常用刀具結構分析、傳統檢測手段、檢測工具、電機控制、液壓回路設計與組裝等，教學模式采用傳統與現代教學方法相結合的方式。

2.1.2 專業技能實驗平臺

根據DMTC教育理念開設一系列實驗，其目的是通過一些綜合型、設計型實驗，來培養學生實踐動手能力和解決工程實際問題的應用能力。此平臺涵蓋先進設計分析、先進制造技術、先進檢測技術、先進控制技術四個系列，每個系列又由若干實驗項目組成，內容涉及典型機構動力學分析、數控機床編程加工、特種加工技術、三維逆向技術、液壓控制、伺服控制等。實驗項目采取小組分工形式，小組中的學生需根據自己專業方向、學習興趣等從中選修一些實驗項目。讓學生熟悉整個機械工程的實際流程，強化學生對機械工程專業認識的整體性及全局觀。

2.1.3 設計研究型實驗平臺

計研究型實驗平臺是通過專業綜合應用系列、科技活動、專業技能競賽等開放性、設計研究型的項目，培養學生基本的創新能力和解決工程實際問題的應用能力，其中專業綜合應用系列為三個專業方向必修實驗，分別為機構創新設計實驗、組合夾具組裝實驗、機電綜合實驗；科技活動主要有大學生實驗創新性項目、學生科研項目等；專業技能競賽主要有機械創新設計大賽、數控技能競賽等。

2.2 實驗平臺的實踐

教學改革面臨的首要問題是：整個實驗教學體系實施的課時已經超出人才培養的計劃課時。要解決這個問題，首先必須轉變實驗教學的理念，實驗教學的目的是為了培養學生基本技能，是學生理論聯系實際的紐帶，不是完成教學計劃任務。我們把基本技能實驗平臺的全部實驗和專業技能實驗平臺大部分實驗安排在人才培養計劃課時中執行，專業技能實驗平臺少部分實驗和設計研究試驗平臺則利用課外執行。開發一些緊密聯系工程實際的實驗項目，或鼓勵學生自帶實驗項目走進實驗室，誘導學生自主學習。

在這幾年的實踐中，學生申報了高速加工中心切削性能測試、數控機床調試實驗、凸輪輪廓形檢測實驗的開發與設計等大學生創新性實驗計劃項目；學生參加機械創新設計大賽，累計獲得國家二等獎2項，重慶賽區一等獎3項，二等獎5項，三等獎1項。部分學生參與的項目成果已經應用到其它實驗教學中，如學生參與教師科研項目研制的凸輪廓線檢測儀，已投入到基本技能實驗平臺的實驗教學中；部分系列實驗已經發展為職業技能培訓項目。如數控車床、加工中心編程實驗等發展為數控機床操作培訓項目，若通過國家職業技能等級考試就可頒發相應的職業等級證書。

3 探索與實踐的幾點體會

（1）專業實驗教學的改革，必須以機械設計制造及其自動化專業的發展為出發點，兼顧日新月異的科技發展趨勢及社會需求。（2）專業實驗所涉及的各種技術發展突飛猛進，各種實驗儀器設備更新換代也較迅速，儀器設備的投入也比較大，要多途徑、多方式解決這個問題，如建立校企聯合實驗室、校外實驗中心、虛擬實驗室等。（3）實驗室開放這一教學模式逐步得到了學生的認可，學生從中獲得了更多的知識與技能，提高了學生的專業素質。同時也提高了實驗室的設備利用率，服務了教學。

機械設計制造及其自動技術日新月異，應用型技術人才的需求也隨之變化，我們將繼續努力，使我們的實驗教學體系更加適應社會發展的需求。

重慶理工大學重大教學成果重點培育項目：“一條主線 四維協作”，建立適應機械專業創新人才培養的實踐教學和質量保障體系項目資助（[2013]57號） （下轉第79頁）（上接第75頁）

注釋

① 盧東寧.高等學校應用型人才培養模式研究[J].西南農業大學學報（社會科學版），2011.7：139-141.

② 楊少卿.改革實驗教學模式，培養學生創新能力[J].黑龍江教育（高教研究與評估版），2005.Z2：50-51.

③ 程敏熙，趙芝孟，顏巧瑩.簡論高等學校理論教學與實驗教學的關系[J].實驗技術與管理，2001.2：186-189.

④ 張瑞珠，郝用興.實驗教學改革實踐與綜合實驗中心建設的思考[J].華北水利水電學院學報（社科版），1998.2：70-72.

⑤ 徐格寧，陸鳳儀，孫大剛，等.創建地方高校國家級機械實驗教學示范中心的探索實踐[J].實驗技術與管理，2010.2：1-3.

⑥ 李仁興，施江瀾.機械實驗教學創新及其改革實踐[J].職業技術教育，2004.25：55-56.

⑦ 吳景華，尹念東.新建地方高校機械實驗教學體系改革的研究[J].黃石理工學院學報（人文社會科學版），2007.4：113-115.

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國民經濟各部門的技術設備最重要來源就是機械制造行業，這也是工業制造業中最主要的方面，對于完善我國的產業體系所發揮的作用是非常巨大的。究其原因，機械設計與制造實現自動化的改革是促進機械設計和制造持續發展和創新的主要方面，因此則可以通過這個環節來實現整個產業發展的不斷變革和創新。雖然我國近年來非常重視創新，但是與發達國家進行比較還是存在非常大的差距，所以，需要深入理解其真正的含義，并且探索出一條具有中國特色的機械設計和制造的自動化發展道路

1機械設計制造及其自動化特點

傳統的機械設計與機械設計制造及其自動化之間存在很大的差距，其最本質的區別就是智能化和自動化。機械設計自動化主要是將各種技術進行綜合應用，但絕不是簡單的將機械設計與多種技術進行簡單的堆疊，其本質是有機的結合多種技術，從而能夠構建一個統一的整體，進而使智能化成為現代機械設計與制造自動化的主要特點

機械設計與制造的自動化能夠完全的響應設備自身功能的需要。任何一款產品的內在要求都是特定的，這就是該產品被設計開發阿德主要目的，然而機械設計和制造的自動化則能夠使產品能夠很好的滿足產品自身內在功能的要求。機械設計設計和制造自動化系統的實施，則能使產品從輸入端到輸出端都能夠產生響應的輸出，進而滿足其自身功能的要求。機械設計制造自動化系統則是一種全面的符合性含義，其中不僅囊括了機電一體化，而且還將機電一體化產品納入了其中，這就是產品的設計和制造以及產品功能的實現看成一個統一的整體來對待，但其內在的主要目的則是為了實現其內在的功能能夠滿足使用方的需要

2機械自動化的發展優勢探究

2.1自動化機械操作簡便

在我們在實現機械化控制功能的過程中，要全面的了解整個控制系統的功能，對其工作形式進行逐漸的更新，沒有必要對產品的零部件進行改變，只是需要對其運行程序進行相應的調整和更新，通過不同的控制程序的編制和輸入，實現設備自動化生產的目標，這樣設備就能夠按照所設定的程序進行各種不同模式的生產，因此我們能夠有效的對自動化生產過程進行全面的監控，并且能夠通過對其的診斷來制定相應的保護措施，以實現設備的自動保護。運用過程控制來簡化整個操作過程，這樣就能夠簡化基本的工作流程，通過對各種程序的有效控制來實現對整個操作過程的優化，真正的實現機械設計制造的自動化

2.2機械自動化適用范圍廣

在我們進行機械生產自動化的過程中需要對多種技術進行交叉使用，進而實現各種技術的有機結合，這就使得生產自動化過程中對各種技術復合使用，在進行自動調節，自動保護，自動控制和自動補償的過程中，這些方面的功能則可以提高設備的安全性和可靠性，我們總結用戶需求時，需要結合其具體要求的功能進行自動化設計

3機械設計及其自動化的發展方向

3.1微型化

1980年以來，機械自動化領域開始進行微型化設計，而且也開始投入到實際生產之中。國外則把該系統稱為微機械自動化系統，或者是微電子機械系統，其所覆蓋的范圍是比較廣的，任何大小不超過一平方厘米的機器自動化產品都在其范圍之內，這主要是因為其精準度需要向微米，納米的靠近。由于微機械自動化產品自身體積小，移動靈活，能耗低等特點，因此就將該技術應用于精確度要求較高的行業，比如軍事信息，生物醫學等方面，主要是由于這些行業所需要的產品必須要精確到微米或納米，這樣微電子機械系統就可以有效的地發揮其自身的優勢。如今，微機械自動化的發展到達了一個新的時期，面臨的挑戰和機遇更多，如果無法進一步滿足精準度的要求或不能實現更加精密的加工，那么微型化也就無法繼續得到發展

3.2綠色化

工業的生產和發展極大地方便了人們的生活，但是其生產過程中對于重型機械和重金屬的運用則對環境造成了比較大的影響。如何實現工業生產與環境的和諧發展已成為當今亟待解決的問題，因此，機械工程設計制造及其自動化，必須要將綠色化考慮在內。綠色化產品應主注重回收和再利用，通常情況下舊的重型機械在失去使用價值后都是被直接丟掉，對環境造成了沉重的負擔，與此同時還造成了資源的浪費，因此對其的回收和再利用是非常重要的。世界各地的人們都非常重視綠色健康，中國作為世界上新興的大國必須要與世界機械發展的方向相一致

3.3模塊化

傳統的機械設計制造行業存在非常大的競爭，自動化的產品的種類繁多，廠家更是比比皆是，所以實現機械設計行業的模塊化是一項非常艱難的過程。因此標準的機械接口的研究和開發，以及統一的電源接口、機械自動化環境接口則成為了該過程的重要方面。因此，就可以在標準單元下對新產品進行開發，進而能夠使生產規模得到顯著的提高。顯然，實現電氣產品的標準化所產生的效果是顯著的，不管是對生產標準的機械自動化產品的單位還是自動化機械的生產單位，模塊化的實現能夠使得機械自動化生產企業看到更管闊的發展空間

3.4智能化

21世紀以來，自動化技術不但使機械設計制造擁有了更加廣闊的發展空間，而且對于各個領域都產生了重要的影響，將技術看做減輕人類負擔的重要方面，所以自動化在機械制造中就實現了減輕人們負擔的作用。這種智能體現在機器的自動化生產過程，將傳統的控制理論與人工智能，心理學，計算機科學，運籌學，數學等知識進行結合，獲得新的方法來模擬人工智能，這樣就使得機器能夠進行判斷，形成相應的邏輯思維能力。同時，能夠進行自主決策，在機器遇到故障是能夠及時的處理，當機器能夠自主的進行判斷和產生邏輯思維時就已經達到了較高的水平，這樣就使得人類對機器的控制更加便捷。當然，任何機器都不能完全擺脫人類進行全自動化的生產和作業，因此保留相應的人工控制和智能的鏈接還是非常必要的，這就保證了當生產過程中機器出現狀況能夠及時的進行解決

3.5網絡化

眾所周知，計算機和網絡是第三次科技革命的主要成就，如今計算機技術也得到了迅速的發展。生活中我們能夠感受到網絡的優勢，如洗衣機，洗碗機等。由于網絡的迅速發展，地球更加傾向于整合，經濟出現一體化，競爭也已經成為了世界范圍內的競爭。網絡的普及推動了自動化產品的普及，特別是對遠程監控和網絡檢測技術具有顯著的效果，該項技術的終端就是機械自動化的產品。各種家用電器使用網絡進行連接，并以電腦作為集成中心從而形成家電系統網絡，讓人們在家中能夠完全享受高科技所實現的便利

總之，機械設計制造及其自動化是在競爭激烈的當今社會的潮流，在這種形勢下如何能夠更好地進行創新，實現利益的雙豐收則成為每個企業應該考慮的重要方面，因此就需要實現機械設計制造自動化過程的模塊化和綠色化發展。本文以上的幾個方面則根據不同的角度來分析機械設計和制造在未來的發展方向，但是，只有繼續的探索和實踐才能夠實現其真正的發展

參考文獻

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作者簡介：聶建英（1972-），女，湖南桃源人，中國石油大學（北京）自動化系，講師；羅雄麟（1963-），男，湖南汨羅人，中國石油大學（北京）自動化系，教授，博士生導師。（北京 102249）

基金項目：本文系2010年教育部第六批高校特色專業項目（項目編號：TS11822）的研究成果。

中圖分類號：G642     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）15-0080-03

在中國石油大學（北京）（以下簡稱“我校”）自動化專業實踐教學環節中，與專業相關的主要實踐課程有：生產實習、過程控制綜合實踐、計算機控制綜合實踐以及畢業設計等。但是，在實踐教學課程的實際運行中，存在著綜合實踐課程與生產實習脫節，生產實習嚴禁學生操作而導致實習效果欠佳等問題。我校作為一所具有鮮明石油特色的高等院校，自動化專業學生畢業后將直接進入石油石化行業就業。校園是大學生學習最重要的地方，強化學生實踐和創新能力的工程教育要結合行業和區域特點，建構合理的實踐教學體系，實施工程教育創新，提高學生實踐和創新能力。[1，2]

一、當前自動化專業實踐教學環節存在的問題及改革措施

1.綜合實踐及畢業設計存在的問題

當前我校自動化專業實踐教學缺乏對學生工程意識的培養。校內綜合實踐及畢業設計題目工程背景呈淡化趨勢。自動化專業綜合實踐以教為主，缺少現場資料，培養的學生“從學校到學校”，工程實踐能力不強。不能使學生具有從事實際工作的實用技能。畢業設計選題通常是教師出題，學生選題方式，教師擬定的題目往往與其所授科目及從事的研究方向有關。學生不了解，難以發揮學生的積極主動性。[1]

2.生產實習中存在的問題

實習環節在專業培養計劃中肩負著專業理論學習與實踐應用直接關聯的任務，實習環節的教學內容、教學方式也直接顯示了學校的辦學特色。過去，我校自動化生產實習的場所均在各石油化工企業，石油石化企業現代化管理制度的日益完善，使得學生進入石油石化企業現場的難度增大，生產單位不愿意接待學生實習，實習的內容在不斷簡化，學生只能看、不能動手實踐，現場實習時間縮短，因此實習教學的效果在下降。但同時，現代化石油石化企業對所接受本科畢業生的要求不僅沒有改變反而更高，他們希望大學生到工作現場后能快速適應環境，但是，學生的實際表現往往與他們的期望脫節，學校培養的學生需要經過二次培訓才能達到企業的實際要求。

3.實踐教學改革措施

在新形勢下，高校實踐環節如何改革，教學水平如何提高是高校深入教學改革的重要內容。借鑒其他高等院校國家工程訓練中心和企業實訓基地的建設理念，以及現代仿真技術在石油石化行業的發展應用，半實物仿真基地的建設將成為石油高校主干專業實踐教學改革的必經之路。

現代化的煉油和石油化工裝置對自動化控制系統的要求越來越高，要對裝置和工藝過程進行有效地操作和控制，裝置工程師、控制工程師、生產操作人員必須在較短時間內掌握先進的控制技術，熟悉調節控制的方法，全面掌握工藝過程原理及動態特性等一系列與生產操作相關的知識。

學校建設了仿真實踐教學基地，為學生提供有效的實踐機會，全面提高學生的素質和綜合操作技能水平、過程知識和經驗，使他們掌握新的、先進的控制系統，熟悉調節控制的方法，全面掌握和了解工藝過程本身的原理以及其動態特性，縮短將來適應工作環境的時間，充分發揮理論和實踐相結合的優勢。

二、自動化實踐教學基地建設

1.建設內容

自動化實踐教學基地分兩部分建設：催化裂化工藝裝置半實物仿真系統；煉油化工過程的仿真培訓系統。

煉油化工過程的仿真模擬培訓系統由集散控制系統（DCS）和操作培訓系統（operation training system，OTS）上下兩層系統構成。

催化裂化半實物工藝流程仿真系統，按工業裝置實物比例縮小的催化裂化實物仿真裝置并與仿真模擬培訓系統配套硬件。

2.催化裂化工藝裝置半實物仿真系統

按工業裝置實物比例縮小的催化裂化實物仿真裝置并與仿真模擬培訓系統配套硬件，體現提升管反應、兩段再生、外取熱、原料摻渣油、小回煉、催化裂化產物分離、液化氣生產、汽油處理和穩定等過程的等特點。

實物工藝流程仿真裝置為全裝置，包括反應再生設備、塔、壓縮機、機泵、換熱器、空冷器等設備構件。以學校提供的某真實煉油廠催化裂化裝置進行8∶1比例縮小建設。裝置內不運行實際物料，部分重要輸入輸出數據與實物裝置現相聯系。以DCS控制系統為中心，反應—再生和分餾系統的重要數據在實物裝置上顯示，重要閥位數據現場顯示和調節雙向傳送。

各種閥門以及相關儀表包括流量、液位、壓力等，所有控制操作在DCS系統上操作完成，現場閥操作在裝置現場真實操作，工藝變化的參數為“模擬計算出”的參數，由仿真軟件提供。除了半實物催化裂化裝置，OTS系統還訂制開發了匹配的催化裂化工藝模型。

3.煉油化工過程的仿真模擬培訓系統

建設基于霍尼韋爾先進的 ePKS（即Experion 過程知識系統）DCS 控制系統及 Unisim 模擬平臺的仿真模擬培訓系統。Experion 過程知識系統是最新一代的過程自動化系統，UniSimTM 是業界應用廣泛，并經多年工程實踐檢驗的仿真模擬平臺。它內置嚴格的物性庫和熱力學狀態方程，采用模塊化的模擬引擎來執行實時的工藝和控制系統動態模擬計算。模型今后可擴展余地很大，能不斷添加新的內容，確保今后10到20年不落后，與目前石油石化企業仿真培訓系統保持一致，與企業保持技術零距離，使學生得到充分鍛煉。建成的仿真系統具備先進性、開放性及標準化，易于今后的不斷擴展。

（1）煉油化工過程的仿真模擬培訓系統系統結構圖。煉油化工過程的仿真模擬培訓系統由集散控制系統（DCS）和操作培訓系統（OTS）上下兩層系統構成。系統總體應具有開放性、標準化、先進性。

（2）煉油化工過程的仿真模擬培訓系統基本配置。煉油化工過程的仿真培訓系統包括一套ePKS DCS控制系統和一套操作培訓系統（OTS）。其中操作培訓系統（OTS）含5套Unisim仿真模擬系統和5個標準工藝模型，其中FCC模型需要定制開發，與所建設的半實物工藝流程仿真裝置匹配。5個標準工藝模型分別為：常減壓蒸餾裝置模型（CDU& VDU）、連續重整裝置（CCR）、柴油加氫裝置（DHDS）、加氫裂化裝置（HCU）、催化裂化（FCC）。

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動態體驗展示設計強調的是體驗二字, 給參觀者生動、逼真、身臨其境之感, 讓人們對茶文化有更深層的感知和了解, 我們參觀茶文化博物館, 是否對立面的展示品有興趣, 很大程度上取決于視覺、聽覺、觸覺等感官的感知空間。目前茶文化博物館常用的動態體驗展示設計主要分為四種類型:虛擬空間、動態展示、手工操作、互動體驗。本文分別就以上四種類型的展示設計進行解析。

2 虛擬空間展示設計

在計算機技術的支持下, 創造出一個虛擬的場景或者空間, 繼而演繹某一歷史時期下的茶故事。虛擬空間大多是三維立體成像或者是立體電影的形式, 營造出形象逼真、栩栩如生的茶文化氛圍, 給參觀者無比新奇的身臨其境之感。

2.1 幻影成像

20多年前, 西方發達國家的許多公共場所都應用了幻影成像技術, 我國是最近幾年, 在新建的科技館、博物館中開始嘗試應用幻影成像。它是在幻影與實景造型相結合的基礎上, 把拍攝的人物、景色等投射在布景箱的主題模型景觀上, 最后影像通過半反光、半透明的玻璃與模型景觀融為一體, 在與參觀者的互動中, 演繹故事, 重現歷史。幻影成像最大的特色是直觀逼真、栩栩如生, 在聲音、視覺效果的渲染下, 能夠引起參與者的共鳴, 激發人們的內心情感, 非常適合用來演繹茶文化的歷史故事。

比如:美國波士頓茶葉故事博物館 (Boston tea party museum) 通過成像模擬和交互設計重現了一場無比倫比的歷史場景參觀者置身于300多年前的商船模型中, 通過計算機技術投射人物光影, 在將茶葉融入大海的歡呼聲中, 所有參觀者一瞬間仿佛穿越到18世紀茶葉貿易壟斷的時期, 親眼見證了北美殖民地的人們奮起反抗英國殖民者。同樣, 中國的茶文化展示設計, 同樣可以利用幻影成像技術為參觀者重現真實的歷史事件, 比如時期用煙換茶葉、茶馬互市等, 從而給參觀者更加真實的感知和體驗。當然, 歷史事件的重現務必要真實客觀, 所有的場景、人物、故事都要經過詳細考證, 絕不能杜撰。

2.2 茶數字博物館

當今時代, 數字無疑是最具有發展前景的信息技術, 數字化的茶博物館通過3D建模、虛擬現實等技術, 再配合動畫模型、人機交互等, 可以讓人們在任何地方、任何時間參觀存在于虛擬網絡世界中的博物館。數字化的茶博物館蘊藏信息之豐富、傳播信息之迅速、交流互動之便捷等一系列優勢, 都是其它展示設計方式所無法比擬的, 它沒有時間、空間的限制, 在廣大茶文化愛好者與茶文化博物館之間搭建起良好的互動平臺。

3 動態展示與手工操作

3.1 茶動態模型

采用新媒體技術、物理原理等, 實現了靜態茶文化展覽品的動態化。比如:要向參觀者展示一個小型茶葉制作機械, 如果它是二維圖片, 給人的就是視覺感知;如果它是三維的茶葉制作機械, 那么給人的體驗就要比二維圖片豐富;假如這個機械是四維動態的, 那么給參觀者的視覺感知就更加豐富了。相比二維平面圖片和三維立體靜態的展示, 人們肯定更喜歡四維動態化的茶模型。又如:三沸示意模型的展示, 把一些氣體融入水中, 參觀者就會看到《茶經五之煮》的一幕:如魚目微有聲為一沸、緣邊如涌泉連珠為二沸、騰波鼓浪為三沸。動態化的茶模型比靜態的墻展、圖片、資料陳列更加生動形象, 一沸、二沸、三沸之間的區別一目了然。

3.2 茶影像體驗

采用LED顯示屏、投影幕布等, 為參觀者動態展示茶具、茶葉、茶藝、茶道、茶知識、茶俗等。它的展示形式可以是短小精悍的微電影, 比如描述某一件茶事, 還可以是弧幕影院那種大視野, 給人強烈震撼的影片。總之, 充分發揮茶影像技術的優勢, 能夠開拓參與者的事業, 讓人們對創新的茶科技有更深入的了解, 最終實現參與者和茶文化之間的良好互動。除此之外, 必定會有更加多元化的多媒體技術應用到茶文化的展示設計中, 茶文化的傳播途徑得以拓展。

3.3 采茶制茶

茶葉從茶園走進人們生活的過程, 就是采茶制茶的過程, 這也是茶文化中不可或缺的重要環節。參觀者對采茶制茶充滿了好奇, 比如:什么樣的茶葉既好看又好喝?雀舌、單芽、旗槍到底是什么形狀?茶葉的形狀也能制作出來嗎等等。茶博物館完全可以為參觀者提供一個可以親自采摘的茶園, 在工作人員的指導下, 讓人們了解工夫紅茶、鐵觀音、龍井茶等制作流程, 人們親身參與揉捻茶葉, 有更多的接觸茶葉的機會, 通過手工操作掌握茶葉的發酵、干燥工序等。如果場地有限, 茶博物館則可以提供簡單的扁擔、竹簍、微型揉捻機、炒鍋、炭火等采茶制茶的器具, 讓人們能夠參與其中。

3.4 壺藝作坊

有句話并非空談器為茶之父。茶文化的展示設計必然包括了茶壺, 茶博物館可以另辟一個制作紫砂壺、陶泥壺的空間, 比如:將一張木質桌子擺放于大廳中間, 上面放一些紫砂、泥巴等, 以供參觀者動手體驗。陶藝壺的制作相對簡單, 它追求一種質樸、稚拙感。紫砂壺的制作流程相對復雜, 需要圍桶身、敲擊泥片、捏塑壺蓋, 然后再加上壺把與壺嘴, 最后還要打磨到色澤光亮。

3.5 制作茶點

這部分主要針對一些高品質的茶樓會所而言的, 在展示茶餐的同時, 可以配以茶點的制作, 讓顧客了解茶點的制作工具和材料。根據顧客個人所需, 可以自由選擇茶點口味。茶食、茶點、茶菜深受顧客青睞, 人們也更愿意參與到制作茶點的活動中, 不僅豐富了各種茶點、茶食的種類, 而且有助于促進我國茶葉行業的發展與進步。

4 互動體驗

4.1 營造場景

為了讓參觀者感受原滋原味的茶文化, 茶博物館可以營造某些具有傳承意義的歷史場景, 并體現出某個時期的風俗文化, 從而提高茶博物館的展陳效果。比如:藏族酥油茶、傣族烤茶等茶文化展陳設計就是通過營造場景來表現風俗人情的, 圍繞藏族、傣族的茶事活動來布置環境, 包括制茶、品茶、茶藝等, 就像符號化的藏族文字、語言、飾物, 讓參與者融入到藏族的風俗文化中, 通過工作人員的講解和指導, 參與者可親自制作酥油茶, 使用藏族禮儀, 穿戴藏族服飾, 在互動中刺激人們的視覺、聽覺、味覺、嗅覺等各感官。營造場景同樣要以真實為原則, 本著科學、客觀、嚴肅的態度重構茶文化、茶歷史中的一切人、事、景。

4.2 茶道與茶藝

在品茶中獲得心靈的啟迪、生命的感悟等, 即為茶道。活動中可以重現古老的傳統茶道, 也可以展示現代社會的茶道:布置場景、營造氛圍、擺設茶案器具, 指導人們正確的奉茶姿態。茶道活動的全過程都在與參觀者互動, 通過運用禮儀、動手培植等各個環節, 提高人們的文化素養。茶藝的側重點在演示技藝, 先由表演者表演、解說茶藝, 人們學習怎樣通過茶藝泡出茶的色澤和香味, 在互動環節, 茶藝表演者可以讓人們親自沏炮龍井茶、烏龍茶, 向人們介紹不同的朝代是怎么煮茶烹茶的, 通過互動演示和交流, 原滋原味的茶歷史、我國經典的茶文化都將以動態的形式呈現給人們, 這無疑是對我國非物質文化遺產的最大保護。

5 結束語

在動態體驗理念的指導下, 茶文化的展示設計方式得以豐富和創新, 給了參觀者嘆為觀止的視覺體驗。與常規的文物博物館相比, 由于茶葉的可飲、可烹、可觸、可嗅, 讓茶文化博物館的動態體驗展示設計更具有趣味性, 相信在信息科技的支持下, 不久的將來, 還將有更加新奇的展示方式讓人們去體驗。

參考文獻

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[4]楊正宏.多元體驗下的博物館展示設計以鎮江博物館為例[J].東南文化, 2013, 05:117-122.

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中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A

當今社會就是信息化戰爭的社會，為了進一步適應信息戰條件下的作戰要求，確保在電磁環境下還能夠占據信息的主導位置，就要求信息作戰平臺裝備的電子設備也逐漸復雜化、多元化，這些作戰平臺裝備性能的好壞也會直接影響到整個信息作戰的最終走向，而且這一復雜狀況也給我們的設備維修人員在設備的維護上帶來了非常大的困難。傳統的維護模式一般都是對測試之后的設備根據測試的結果來對設備故障進行定位，一般定位的準確程度與維護人員的工作經驗是有直接關系的，由于作戰平臺的裝備一般較為復雜，不僅包含了雷達以及電子干擾等多種設備，而且隨著信息技術的不斷發展，設備新技術的引進，也使得技術管理人員在短時間內很難對電子設備都熟記于心，我們的維護人員剛剛記住這些電子設備，又出現了新的電子設備，工作人員維護認知的速度跟不上技術更新的速度，因此設備的后期維護也會很難得到進一步的保障。

1.計算機技術及自動化測試技術

當前社會發展主要是信息技術的發展，現代計算機技術以及自動化測試技術的發展也為我國的航空電子設計技術提供了有效的保證。同時也讓設備的測試和故障診斷都進一步實現了自動化理。自動化技術的出現也進一步保證了航空電子設備的準確程度和故障檢測率。由于測試和故障定位都是自動測試系統自主完成的，這樣一來也極大降低了航空設備維護工作人員的素質要求，也正是因為這一特點也受到了人們的普遍關注，一般來說，自動化測試設備在使用階段的頻率是非常高的，而且使用起來也非常方便，但是這種自動化測試技術的難度是非常大的，自動化測試技術的發展在航空電子設備領域的用途非常廣泛，我們此次主要就是針對自動化測試中的關鍵技術進行了詳細地分析和探討。

2.航空電子設備自動化測試關鍵技術難點分析

2.1 寬帶微波系統

電子設備的功能隨著設備的不斷發展更新而變得愈加復雜，而且頻帶也非常的寬，一般來說，一個平臺上的電子設備所覆蓋的頻段有時會到毫米波。也就是說我們的測試設備，其測試資源也一定要覆蓋到整個被測試對象的應用頻帶上。

（1）大功率超寬帶微波元件

我們的研究人員為了測試電子設備中發射機輸出輸入信號的功率以及頻譜的參數信息，將發射機的輸出信號經衰減器降低之后再進行數據測量。因此大功率的超寬頻帶衰減器微波元件是一定要存在的，但是由于受到電子元器件材料等外部因素的制約，使得在通信頻段的超寬頻帶都已經非常成熟，但在雷達波段上，成熟度遠遠沒有通信頻段的成熟度高。所以說我們在航空電子設備自動化測試領域中，關鍵技術的研究重點主要集中在了雷達頻段的研制上。

（2）超寬帶天線技術

由于航空電子設備的覆蓋頻帶范圍非常廣泛，因此所測試設備中采用的輻射天線也一定要運用寬頻帶的輻射天線，而且我國的航空電子設備元器件中，在雷達頻段采用的寬帶天線主要有平面螺旋天線和對數周期天線，在通信頻段一般采用的是刀形天線。

2.2 故障自動診斷技術

對電子設備進行自動測試的主要目的就是為了檢測雷達性能以及相關的電子元器件技術指標是否能夠達到正常的標準，然后在根據檢測的最終結構對故障進行精準定位，故障自動診斷技術是當前航空電子技術自動化測試中關鍵的技術手段，目前故障診斷的方法主要分為以下3類。

（1）基于解析模型的故障診斷

這一方法要建立在被測對象的數學模型上，通過將被測對象的可測信息由模型與檢測信息進行比較，然后對產生的殘差進行階段性的處理，進而實現故障的有效診斷，而我們的維護人員還要根據殘差的產生形式來采取不同的檢測方法，目前較為常用的測試方法就是狀態估計法和參數估計法，運用這兩種方法進行維護是非常有效果的。其中，狀態估計法的根本原理就是利用被測對象的解析模式以及可測信息設計的檢測濾波器，運用濾波器來重建被測對象的可測變量，然后對系統的狀態進行評估并構成殘差序列，然后在序列中檢測當中存在的故障，這樣就能夠對故障進行深入地分析。而此時要求的是所設計的系統都是可觀測系統，這樣進行維護工作也會更加方便。

（2）基于信號處理的故障診斷

這一方法主要是利用信息信號模式直接分析可測信號，提取信號與信號之間的幅值和頻率等特征值，將這些數據信息用于故障的檢測上，目前這一信號模式可測信號的方法有基于小波變換的方法、基于信息融合的方法以及基于自適應濾波器的方法等，在這些方法中，基于小波變換方法的多辨力分析特點非常的明顯，它并不需要對象的數學模型，而且輸入信號的要求也相對較低，計算量也在可靠的范圍之內，可以說這是一種很有發展前途的故障診斷方法。

（3）基于解析的故障診斷方法

這一故障診斷方法主要是依靠已知被測對象的緊缺數學模型，由于在很多的系統中，精確數學模型是很難得到的，而基于解析的診斷方法需要已知對象的數學模型，這一方法還隨著不同使用環境和不同的使用領域而分為基于癥狀的方法以及基于定性模型的方法。

目前基于癥狀的方法主要包括神經網絡法、模式識別法以及專家系統法等，而在神經網絡方法中，運用最多的就是基于多層次的感知器神經網絡理論，神經網絡故障診斷方法的自適應能力也是非常強的。

3.航空電子設備故障自動診斷的關鍵技術分析

故障診斷技術在理論上取得的進步比較大，但是一些關鍵技術問題并沒有得到真正的解決，主要的原因是因為故障診斷的敏感性問題，也就是說被測對象的故障具有較高敏感性的同時，對噪聲、干擾的不敏感性也是非常的明顯，這也就導致很多的故障診斷出現失誤的幾率會加大。再有就是要求我們的故障診斷人員找尋出合適的科學的診斷方法，設計出合理的計算機診斷軟件，不斷提升故障診斷的速度，并能夠對故障進行實時診斷。第三還要求我們的研究人員設計出先進的故障診斷技術，創建一個完善的診斷系統，實現故障自主診斷。最后還要求我們的維護人員利用多故障假設模型，從而實現多故障的診斷耦合，進一步解決故障與故障之間存在的耦合問題，更好地實現對故障的診斷和解決。

結語

航空電子設備自動化測試是我國一直不斷研究的高精準高深度測試系統，我們此次分析了電子設備自動化測試以及故障診斷的相關關鍵技術問題，通過分析我們得知，被測設備本身的可測量性能的好壞會直接影響到測試的最終結果，而航空電子設備自動化測試關鍵技術中，設備采用模塊化結構以及相關的故障診斷方法對提高航空電子自動化測量的效果和故障診斷的效果都是非常有幫助的，希望此次探討可以為我們航空電子設備的自動化測試發展提供有效的幫助。

篇（11）

中圖分類號：G642；TH-4 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）48-0004-01

為了適應社會發展的需要，工業不斷的進行產業結構的優化調整，而機械設計制造及其自動化發展成為其必然的趨勢，從而才能夠滿足人們日益增長的物質文化需求，機械自動化代替手工業一直都是制造業的發展目標，隨著高新技術的不斷發展和創造，致使自動化系統被賦予了高質量以及多功能的特性，因此研究機械設計制造及其自動化發展方向具有十分重要的意義。

1. 促進機械設計制造及其自動化發展的重要性

1.1 功能比較齊全，適用的范圍面積廣

基于工業制作過程中工序比較復雜，而且難度系數比較高，從一定程度上就會要求機械設備在創新的過程中，結合實際的需求對功能進行設計，機械設計制造以及自動化系統在設計的過程中為考慮實際因素，都會有自動控制、校驗以及調節的功能，而且此設備功能不僅僅局限于一種工種，對不同行業領域都可以試用，能夠滿足在生產過程中對于機械自動化程度的需求，而且在發生事故和問題的時候能夠具備極強的應變能力。

1.2 控制生產成本，降低能源耗用率

任何一項生產制造活動的最終目的都是獲取經濟利益，而機械自動化設備能夠滿足企業對于成本控制的需求，通過低能耗驅動機構來完成產品的加工過程，而且在此加工過程中，對于產品的精度有所提高，而且還能夠降低能源的耗用率，促進機械自動化發展能夠節約設備的能源消耗量，并且同時能夠減少工業原料的浪費現象，而且能夠提高企業的生產效率和產品質量，機械的自動化使得企業不再通過不正當的手段進行成本控制，從一定程度上能夠保障企業能夠和諧穩定的健康發展。

1.3 增強機械設備的安全性，減少事故發生

機械自動化采用的是一種計算機電子技術，對于周邊事物具有較高的靈敏度和可靠性，當工作人員在工作過程中遭遇故障問題時，可以采取自動保護的措施，避免因為機械故障的問題導致安全事故的發生，當故障一直存在時，可及時發出警報信號，讓技術管理人員能夠在第一時間內發現故障問題，并及時采取補救措施，從一定程度上減少了生產以及人員的事故發生，保障了生產活動中人身安全。

1.4 優化工業生產條件，縮減員工勞動強度

機械自動化技術在工業生產中的運用，不僅優化了工業的生產條件，還縮減了員工的勞動強度，利用機械設備以及計算機電子技術設備的結合，使原本僅僅依靠人工作為主要生產制造力量的工業，變革了生產機構模式，其從一定程度上用機械代替了人工，不僅提高了員工的工作效率，而且提高了產品生產的質量，使產品能夠實現批量化的生產模式，減少員工在生產過程中的勞動強度，降低了生產的時間成本，提高了產品的精確度。

2. 機械設計制造自動化在生產中的實際應用

為了能夠保障生產產品的質量以及效率，需要根據實際的生產要素情況對各工藝過程中的物理量進行有效的控制，因此，實際的生產過程中，對于機械設計制造自動化的要求則會更高。工藝的變量要素對產品的數量以及質量具有決定性的作用，也是生產過程中最直觀的表現手段。為了能夠使生產得到有效的控制，需要對生產過程中的工藝變量保持較為平穩的狀態，從而以便于產品的質量和數量能夠達到生產的目的。為了能夠達到這些要求，就必須要通過對機械制造自動化系統進行有效合理的設計才能夠實現這些目標要求。

機械設計制造自動化中對于控制鍋爐起泡水位上的應用研究分析，由于鍋爐起泡是工業生產過程中不可缺少的組成部分，它是一種生產蒸汽的機械設備，為了能夠保持鍋爐起泡的液位高度能夠停留在規定的范圍之內，在生產過程中需十分的加以注意，當水位過高時，蒸汽的含水量過高，對蒸汽的質量有所影響；當水位過低，產氣量會受到一定的影響，而且會因為鍋爐燒干發生安全事故。這些現象在實際的生產過程中都會給生產活動造成一定的危險因素，因此在機械設計制造及其自動化中對于起泡的液位進行嚴加控制是鍋爐正常生產的必要保障。

3. 機械設計制造及其自動化發展方向分析

3.1 智能化發展趨勢

智能化是實現行業自動化未來發展的必然趨勢，在機械制造過程中，通過智能化系統對數據進行有效的分析，能夠使得研究的方向和判斷力更加的客觀理性，為機械制造的相關決策提供更為科學的支持和幫助。在實際的生產活動中，利用智能機的特性，能夠對人類的工作進行有效的整合和分配，減少其工作強度，提高工作的質量以及效率，還能夠降低在生產中的事故發生率。

3.2 機電一體化發展趨勢

機械自動化從功能以及作用上進行一定的延伸就是機電一體化，是一種利用微電子技術來變革傳統的生產體系結構，從而推動工業技術的整體發展。機械設計制造不斷的開發數字化、智能化和自動化的技術產品，其最終的目的就是為了實現機電一體化的發展目標，從而來優化我國工業的產業機構，使工業產品能夠不斷的更新換代。

3.3 綠色環保化發展趨勢

科學技術的創新和進步促使社會經濟的發展速度不斷的加快，而工業成為可持續發展戰略目標的重點對象，其實現綠色生產成為社會以及人類的共同的愿望。由于機械自動化在生產的過程中需要電量作為運作的支撐，不僅消耗了極大的能源，同時還會排出大量的有害物質從而給生態資源造成一定的污染現象，而實現綠色化機械自動化產品是利用廢棄資源回收的產品。將廢氣、廢水、廢渣進行綜合的利用，并將廢舊的物資進行回收利用，從而實現工業環保的要求以及發展機械自動化的綠色化。機械自動化進行綠色制造從一定程度上能夠最大限度的減少因工業制造的問題導致生態環境遭到破壞，也能夠使有限的資源能夠達到最高的利用效率。

3.4 網絡化發展趨勢

網絡技術的發展給社會以及人類的生活帶來了翻天覆地的變化，也給機械設計制造以及自動化的發展帶來了機遇和挑戰，傳統的機械制造設計一般都必須經過圖紙的設計，然后再進行試驗從而達到預期的設計目標，而現如今將網絡化的生產技術應用到機械設計制造中，不斷能夠提高工業的生產效率，還能夠有效的緩解因數據的分析以及處理和空間區域的限制存在的制約性問題，對于整個機械制造業以及機械設計制造及其自動化發展具有十分重要的意義。

4.結束語

綜上所述，機械設計制造及其自動化作為提升國民基礎經濟建設的新型技術，不僅能夠促進工業產業的高效發展，還與人們的生產生活息息相關，因此，加強對其進行深入的研究和創新則顯得至關重要。為了能夠科學合理有效的推動相關領域的健康和諧發展，合理的把握機械設計制造及其自動化的發展方向是促進國民經濟發展的重要前提。