時間：2022-12-22 19:42:51
序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇機械工程博士論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。
李正修9歲那年到上海求學，一年后日軍打進老家蘇州，全家人四散輾轉，此后再也沒有見過父親。他只知道父親是位工程師。
從上海交大發來的兩頁資料和姚辛隨后打來的電話中，李正修第一次得知，父親在1907年成功挑戰了諾貝爾物理學獎得主勒納關于光譜形成原因的火焰中心發射說，被授予波恩大學物理學博士學位——父親是中國近代史上第一位物理學博士。來自上海交大和德國波恩大學的資料，完全超出了他對父親的了解和記憶。
在此之前，上海交大已經尋找李復幾將近兩年。而李復幾的母校德國波恩大學尋找自己的學生已經二十多年。
波恩大學的“禮物”
1984年10月，德國總理科爾第一次訪華，將關于李復幾的幾份文件作為禮物送給了北京大學：與他1907年博士論文同樣小開本的單面復印本、他的照片、波恩大學簽名紀念冊。
科爾10月10日在北大作的演講中有這么一段話：“中國學生留德早有良好的傳統，早在19世紀末期，特別是本世紀初以來，有很多貴國年輕科學家到我國接受大學教育。波恩大學是首先頒授博士學位給一位中國公民的歐洲大學，他姓李名復幾，博士論文題目為堿金屬，該論文于1907年于波恩大學通過。我帶來了該論文的復印本以及李先生的簡歷和離校證明書，請你們存檔。”
在科爾演講的次日，《人民日報》和新華社的稿件中，都只刊出了前半段，后半段關于李復幾的個案舉例，中國報紙并未提及。因此，在1984年，中國讀者依然不知道李復幾這個名字。
由于無人知道李復幾的經歷，這份檔案在北大的檔案館靜靜地躺了23年。
得知北大存有父親的資料，李正修拿著介紹信，于2007年6月25日找到北大檔案館。
北大收藏的這份檔案中還有一張16開大小的中德文卡片，上書“德意志聯邦總理赫爾穆特?科爾于1984年10月7日至13日訪問中華人民共和國之際贈與北京大學”。
李正修把沉寂在北大的資料復印并寄給上海交大校史研究室的歐七斤，他附信說：“以上檔案中沒有北大外事人員的記載與說明，因此，不知北大校長接受這份復印件時說了什么，或對北大有關人員有何交代，檔案館的同志說，這樣的材料事后就轉到檔案館來了。”
盡管尋找李復幾是科爾為了中德文化交流的一時之需，但是波恩大學校史研究中心主任克里斯汀?喬治多年來卻一直在尋找李復幾和他的后人。李正修致信克里斯汀，告訴他自己童年時對父親的一點記憶。克里斯汀回復他：我很高興讀到了李復幾兒子的來信，他是波恩大學最著名的外國校友之一。
從1984至2007年的23年，成了李正修最大的遺憾，“要是早23年開始尋找，還會有一些認識我父親的老人在世，還能保存下一些口述。現在，即便是在檔案中找到點頭緒，也無從追蹤下去了”。“以前是想找也不敢找，雖然父母都不在了，我們也要和家庭劃清界線。我們這種情況在解放后叫做‘社會關系復雜’，現在能找了，又晚了23年”。老人一說到這個問題，就習慣性地壓低聲音。
被埋沒的上海交大校友
2005年5月10日，“中德世界物理年暨紀念愛因斯坦發表相對論100周年大會”在上海交通大學召開。德國學術交流中心在會上放映了一部回顧中德學術交流的幻燈片，一位東方人的頭像下，寫著NanYang College（南洋公學）。核反應堆專業出身的校長謝繩武意識到這位留德學生與交大有關，立即起身，跑步趕到校史辦公室。
一會兒，謝繩武又跑回紀念會現場，他宣布了一個消息，紀錄片中出現的那位東方青年，是南洋公學1901年的留學生李復幾，他于1907年獲得波恩大學物理學博士學位，是中國第一位物理學博士。
接下來的午餐會氣氛格外活躍，中德雙方定下了兩年的約期——2007年李復幾獲得博士學位100周年之際，雙方在上海交大舉辦紀念活動。
從此，交大校史研究中心的歐七斤，開始了對李復幾生平的探尋。
歐七斤從交大現存的南洋公學檔案中查到，1901年，南洋公學中院畢業了6名學生，其中4名被公費送往英國留學，李復幾（曾用名李福基，字澤民）考取總分第一。校方規定，李復幾攻機械，胡振平、曾宗鑒專習政治，趙興昌學商務。
李復幾進入芬斯伯里學院（Finsbury College），就讀機械工程專業，后入倫敦機械工程師研究所實習1年，之后再入倫敦大學學習機械工程，1904年畢業后前往德國迪塞爾多夫的漢尼爾理機器廠實習。
在4年留英期限將滿之時，李復幾致函南洋公學督辦盛宣懷，表明自己想到德國學習自然科學之愿望和理由，盛宣懷以李復幾“才品甚優，有志向學，自應展長學期方能造就成材，以備回華效用”，同意延期至1907年6月，年供經費180英鎊。
于是，1906年5月18日波恩大學藝術系自然科學專業迎來了一位中國學生，師從著名物理學家、大氣中“氦”的發現者凱瑟爾，從事光譜學研究。他沒有給自己取德國名字，而是用羅馬字母注冊了“LiFoKi”這個簡單的發音。
中圖分類號： G649.1 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-8381(2012)05-0060-04我國自1981年初正式實施《中華人民共和國學位條例》以來，博士生教育作為最高層次的研究生教育一直備受關注。經過全國高校多年的努力，我國博士生培養規模現已躍居世界前列\[1\]，但是教育質量沒有得到同步提高。博士生作為高端科技人才的領軍群體，其教育水平代表了一個國家高等教育發達程度、科研水平發展潛力和國家核心競爭力。目前，中國正處于從“制造大國”到“制造強國”的歷史性跨越階段，需要大量從事高新技術研發和交叉領域的創新型高水平科技人才，機械學科的博士生教育遇到了前所未有的契機和挑戰。培養模式是指為了培養學生具備特定的知識、能力和素質，學校在特定教育經驗基礎上以某種教學思想為指導、某些教育理論為依據建立的范型\[2\]。科學的培養模式是博士生教育質量的保障。
美國擁有150多年的博士生教育經驗，其培養模式經過不斷改革和完善，日益獲得國際學術機構的認可和效仿。本文以美國機械工程專業具有代表性的佐治亞理工學院（Georgia Institute of Technology，簡記為GaTech）為例，探討美國機械學科博士生培養模式的特點，并結合我國現狀，提出建議，希望為我國博士生教育提供有益的參考。
一、 美國博士生培養模式
創建于1885年的佐治亞理工學院是一所以理工科見長的公立大學。根據US News & World Report的統計，其工程學院研究生教育在全美連續4年名列第4，機械學科（Mechanical Engineering，簡記為ME）研究生專業在全美排名第6。ME在讀博士生約300人。下面以GaTech ME為例，介紹美國博士生的培養目標、培養方式、所包含的主要環節及其要求\[3\]。
（一） 培養目標和方式
學生在獲得博士學位時應達到以下目標：具有未來在工業界和學術界從事工作所需的基礎，并形成終生學習的意識和習慣；掌握先進的分析問題和解決問題的方法，包括數學、計算機、實驗方法和技術等；掌握堅實的深入的專業知識，能夠成為某一領域的專家；具有寬廣的相關學科的知識基礎，具有解決交叉領域問題的洞察力和技術；掌握科學研究所需的技能，包括任務規劃、信息集成與綜合、團隊合作、交流溝通、等；提升領導力、學術職業道德、社會責任感和服務意識。
博士生學習年限沒有特定要求，但要保證至少兩個學期為全日制注冊。博士生培養實行導師負責制，整個在讀期間可分為兩個階段：（1） 入學后第一個學期和導師共同制定培養計劃，開始課程學習、科研的前期準備和調研工作，并通過資格考試。（2） 以科研為主，同時完成規定學分、教學訓練、學術講座等環節，最終在論文和答辯通過論文指導小組審核后獲得學位。在學期間，導師有權根據學生的工作情況中止對學生的指導（經濟資助保留至該學期末），學生有1個學期的時間尋找新的導師。如果學生是因為工作表現欠佳和學術紀律問題被淘汰，所在學院一般不再予以接收。學生也有權更換導師、轉換學校或系、休學、退學等。學生已經獲得的學分可以轉至新的校系，資格考試成績是否有效取決于轉入校系的規定。
（二） 主要內容與基本要求
1. 課程學習和其他環節學分要求。根據博士生培養計劃的要求，博士生應獲得不少于42學分的學位課程學分，其中本專業課程24學分，相關專業課程12學分，其他課程6學分。從課程難度上看，要求至少36學分的課程為6級或以上（課程難度共分為8級，難度逐級增大）。
另外還有5個非學位課程學分。為鼓勵博士生參加本專業的學術講座，設有2個學分，學生提供11個講座的題目、演講者和日期可獲得1個學分。教學訓練是博士生培養的另一個必修環節，占3個學分。學生在參加了教學培訓課程后，選取一門專業課程，參加以任課老師為主的教學全過程，包括答疑、批改作業、輔導實驗、考試等。最為重要的是博士生必須自己獨立準備并講授3節課。學期末任課老師和系里教學委員會共同評價博士生是否可以獲得該學分。
生物機械工程，融合了生物學、機械學和電子學等多項學科，目的是發明能植入或接入身體的機器，讓機器幫助殘缺的身體執行正常的生理功能，讓殘障人士實現身體的“自愈”，重新融入正常的社會生活。休·赫爾便是該領域的領軍人物之一。
“下面，我們歡迎來自MIT的休·赫爾教授（Hugh Herr）。”
在掌聲中，休·赫爾大步流星走上臺去。他身材修長，禮貌地與主持人握手，然后走向演講臺的中央。如果不是已經知道他受過截肢手術，鮮有人會關心他深灰色的褲子里到底有什么異樣。在一些演講中，他會挽起自己的褲子，讓觀眾看到他的機械腿：“多么漂亮和性感。”他稱呼自己是“由鈦、硅和碳以及各種零部件組成的生物”。
休·赫爾教授是MIT媒體實驗室（MediaLab）生物機械工程研究所主任，研究人與機器如何融合；也是“智行（iWalk）”公司的聯合創始人和首席科技官。他還有個身份，一名狂熱的登山愛好者——即使在他失去雙腿之后，仍是。
改變命運的登山事故
休·赫爾早早地便展現出了自己非凡的登山天賦。
在17歲事故發生之前，他已經因為登山而聞名全美。媒體報道他的運動成績，稱贊他為當時最優秀的登山運動員之一。1982年，發生在新罕布什爾州華盛頓山的一場暴風雪，將休·赫爾的人生軌跡徹底改變。在那場暴風雪中，他與一同登山的朋友迷失了方向，墜入峽谷，兩人在山中度過了3個溫度接近-30℃的寒夜。一直到第四天，他們才被發現并救出。“我根本顧不上管自己的身體狀況。”這是因為休·赫爾得知，在營救他們的過程中，一名志愿者因為雪崩不幸罹難，“救援人員因為我而犧牲，這樣的噩耗快要將我擊垮。”
一個醫療小組為保住這位登山天才的雙腿，對休·赫爾進行了數月的治療。但是，因為嚴重凍傷，休·赫爾雙腿膝蓋以下仍然全部被截去。“在手術之前，我已經做好失去雙腿的心理準備。但當我從術后麻醉醒來，望向我的腿，我仍然很驚訝——我的腿只剩下這么一點點。”
醫生同時對休·赫爾的登山生涯宣判了死刑。此前休·赫爾一直覺得，登山就是他生命的意義。“我對自己說，現在，我面臨著兩個選擇。”一個，是任自己墮入絕望的深淵，自怨自艾，感嘆命運的不公；另一個，是盡最大的努力，讓生命駛入充滿正能量的軌道。“我決定，一定要在有生之年做出有價值的事情，這才是對為我獻出生命的人最好的紀念。”
休·赫爾說，在這種潛在的強大情感支撐下，他得以離開病床，并重新挑戰山巔。
從頭再來設計假肢
僅僅數月之后，休·赫爾就干了一件醫生們斷言不可能的事情：重新攀登。他憑借自己設計的假肢，爬出了比事故前更好的登山成績。
雙腿健全時的休·赫爾是一個“冷漠”的學生，他并不是什么機械狂熱分子。他專注于機械修理，僅僅是因為那給他騰出了更多登山的時間。 然而事故之后，機械方面的知識突然變得“有用”了。“我第一次‘穿’上假肢的時候，身體疼痛，而且很不靈活。”那時休·赫爾已經學了一些制作方法，便開始對假肢進行改良。帶他重回登山運動的那套假肢，有堅硬“腳趾”，可以站在硬幣大小的巖石表面上。
被截去雙腿，讓休·赫爾對數學和科技的掌控能力顯現了出來。他著了迷奮發鉆研，先是在麻省理工學院獲得了機械工程碩士學位，后在哈佛大學取得生物物理學博士學位，并在做生物醫學器械博士后的時候，開始研究仿生腿的假肢機器人系統。“如何延續我的夢想？我給出的答案是，依靠科技。”
在寫博士論文期間，赫爾的雙手無法正常工作，于是他把鉛筆嵌在墨鏡框上，戴著墨鏡，用腦袋打字。曾與赫爾一同在哈佛大學共事過的教授克拉姆回憶說：“他當時快要累癱了。每走一步，他都在想著如何把假肢做得更好。”
為了讓假肢更好，在媒體實驗室內，休·赫爾也是這里各項發明的“試用者”。他的一位學生回憶道，在最近一次實驗中，新設計的一只假肢肢槽突然破裂，休·赫爾迅速抓住了旁邊的杠子才沒有摔倒。然后，他單腿蹦到最近的椅子上，坐下，和學生一起分析問題到底出在哪里。“在談話中我們仍彼此開著玩笑，幾分鐘過后，我回到電腦前，開始改進我的設計。”學生說，赫爾老師是名勇敢的實驗者。不斷嘗試、改進，無腿教授休·赫爾比健全人更能夠體察出假肢的好壞。
27年來，為了給自己一雙更好的腿，休·赫爾也設計了各種各樣的假肢。“當我還在和我的新身體打交道時，我把自己的腿看成一個巨大的鞋。一個人的鞋柜里可以有很多鞋子，所以一個人也可以有很多不同功能的假肢。”休·赫爾的衣柜里便掛著這“很多不同功能”的假肢——有的用來奔跑；有的用來走路并帶有防水功能；有的專為征服陡峭的巖壁或冰墻設計，帶有可以楔入細小石縫的腳趾——這顯然已經超過了人腿本身的功能……“經常有人問我，如果有一位仁慈的天使愿意滿足你一個愿望，你會祈禱你的雙腿回來嗎？”休·赫爾給出的答案是——當然不。“我的仿生腿已經成為我認知的一部分，”他說，“而且我會造出比人腿更好的腿來。”
改變殘疾定義
殘疾人可以擁有比正常人更好的腿？休·赫爾認為，這絕非天方夜談。
作者簡介：王華（1978-），男，江蘇南通人，南京工業大學機械與動力工程學院，副教授；黃筱調（1952-），男，安徽安慶人，南京工業大學機械與動力工程學院，教授。（江蘇 南京 211816）
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）35-0020-02
豐富的社會實業實踐使斯坦福大學的創建者利蘭·斯坦福先生深深體會到“教育與實業相結合”對于人才培養和社會發展的重要意義，因此斯坦福大學從一開始就確立了當時大學所獨有的“實用教育”的理念。一個多世紀以來，斯坦福大學始終堅持這一教育理念，走出了自己有特色的人才培養之路，立于世界科技前沿的“硅谷”為學生提供各種實習機會。基于斯坦福大學人才培養模式對南京工業大學（以下簡稱“我校”）機械工程及自動化專業人才培養的輔導，以及江蘇省特色專業建設項目、我校實施的質量工程項目，緊扣現代裝備制造業發展和人才需求，結合我校建設“斯坦福式”大學的理念，基于便捷的學科型公司實踐平臺，在培養具有高度社會責任感、良好職業素質、綜合能力強的國際化機械工程人才方面進行了有益的探索與實踐。
一、方法
通過提煉斯坦福大學人才培養方法的精髓，結合我校產學研發展思路，提出了基于學科型公司的直接面向企業需求的“斯坦福式”機電工程應用型人才培養模式，即以實踐活動為中心的“三引”人才培養方案和具有豐富工程背景的師資隊伍。
1.問題引領的學習方式
傳統的學習方式往往以教師對問題的描述為基點，傳授問題解決之道。對于基礎性教育中所探討的問題，傳統教授方法可以起到較好的學習效果，但是對于專業性較強的高等教育，學生沒有對專業問題的直觀認知，教師簡單的問題描述很難讓學生真正理解問題的本質，那么所謂對問題解決之道的理解也就浮于文字。因此，以直接面向市場需求的學科性公司為實踐平臺，嘗試讓學生在實踐活動中發現問題，然后再回歸課程中學習問題的解決辦法，繼而在實踐中解決問題，形成問題引領的學習方式，即強調以問題為基點、活動為載體，實踐中學習、研究、提升。
2.項目牽引的實踐活動管理方法。
充分利用學科型公司資源，對學科型公司的產品研發、設計、生產中的問題進行細分凝練，形成適合于大學生教學的小型項目，并與優秀本科生培養項目、省和校級大學生實踐訓練計劃項目、學校開放課題、暑期實踐課題、畢業設計課題等實踐環節相結合，為學生創造項目牽引的實踐機會，通過項目引導掌握實際項目的流程管理方法、技術開發流程、團隊協作機制等，使學生在真實的情境中主動去探索與解決問題，鍛煉學生的實踐工作能力和團隊協作精神。本專業近5年來，累計承擔江蘇省大學生實踐創新訓練計劃8項，18項共89人的學校開放課題，以企業項目為載體累計完成近200余人的畢業設計課題，45人的機械工程及自動化專業暑期社會實踐活動。
3.團隊指引的教授形式
本專業從“機電結合”的專業特征和合作精神的培養出發，實行團隊指引下的教授模式，強調以團隊形式開展各項活動。首先從師資隊伍入手，由具有不同專業背景的教師組建學緣結構復雜的團隊，協同指導綜合性課程設計、畢業設計及研究生學位論文等綜合性環節，真正實現“機電結合”的專業人才培養目標。聯合我校學科型公司（南京工大數控科技有限公司）聯合申報成功江蘇省大學生實踐教育中心，由6名企業全職人員和6名教師組建了數字化制造及測控技術指導教師團隊，結合公司的研發、設計項目，協同完成畢業實習、畢業設計、部分課程認知實踐、學校開放課題、省和學校實踐訓練計劃、暑期實踐等實踐教學任務。其次，以教師團隊的突出表現熏陶學生的團隊合作意識，鼓勵組隊參加實踐與學科競賽，鍛煉學生協作能力，實現共贏。開設“團隊項目與環保技術”課程，以環保技術為中心組織理論知識和實踐任務，學生以團隊方式完成實踐任務，每個成員各司其職，最后合作撰寫一份項目報告，并以PPT方式由全體成員分部分進行成果展示。通過該課程的學習，一方面使學生提高環保意識，將環保技術融入設計中；更重要的是通過團隊完成工作任務，綜合應用相關技能和知識，鍛煉學生的團隊協作能力和解決問題的能力。
4.具有豐富工程背景的師資隊伍
組成具有高水平工程實踐能力的教學團隊，以便保障“三引”人才培養方案的順利實施，是實現“斯坦福式”機電工程應用型人才培養模式的根本。國內更多高校強調教學與科研的結合來體現應用型教學團隊的構成，科研項目完成水平更多反映了教師隊伍的研究能力，而并非工程實踐能力。本專業以具有相同專業背景的本校教師創立的學科型公司為依托，直接面向市場產品設計需求，進行教師工程實踐能力鍛煉。結合省、市、區教授博士進企業活動，年輕教師以項目負責人、技術負責人、研發工程師身份直接參加學科型公司的產品研發、設計與生產，部分青年教師已成長為學科型公司技術帶頭人和骨干，扎實的工程背景使得人才培養的方向更貼近社會的需要。
二、實施成效
形成了“斯坦福式”機電工程應用型人才培養模式，即以實踐活動為中心的“問題引領的學習方式、項目牽引的實踐活動管理方法、團隊指引的教授形式”的“三引”人才培養方案和具有豐富工程背景的師資隊伍。充分利用我校學科型公司的優勢資源，以問題為基點，以項目為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習。培養學生獲取知識和運用知識的能力、團隊工作能力、與人溝通和交流的能力以及創新的能力。并建立了具有可操作性、實用性和示范效果的，在“課堂理論教學”和“基地實踐教學”間互動的機電工程應用型人才教學方法，即實踐中發現問題，課堂中學習問題的解決之道，繼而在實踐中解決問題。提煉出優質課程教學活動流程：問題引導、課堂教學、實踐互動、反思深入。通過5年來的實踐，成果喜人。
具有豐富工程背景的師資隊伍初具規模，專業教師中近50%的教師在學科型公司結合自身研究方向開展工程能力鍛煉，并逐漸成長為學科型公司的骨干，1名教師受聘公司技術總經理，1名教師受聘公司總工程師，1名教師受聘公司副總工程師，2名教師受聘公司技術專家。豐富的實踐背景有效反饋到應用型人才的培養，出版實踐性教材5本，3名教師獲得校社會實踐先進個人，4人獲畢業設計優秀指導教師稱號，1人獲校青年教師授課競賽一等獎，1人入選2012年江蘇省高校“青藍工程”骨干教師培育計劃。
本科生培養成效顯著、團隊意識強、綜合素質高、特色鮮明。獲得“高教杯”全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽機械類團體二等獎1項、個人一等獎2項、個人二等獎11項及優秀指導教師獎1人；獲得華東區CAD技能大賽機械類團體一等獎1項、個人一等獎1項、個人二等獎9項、個人三等獎4項；指導的畢業設計獲全國過程裝備設計大賽優勝獎1項；獲江蘇省大學生工程訓練綜合能力競賽團隊三等獎1項。畢業生受到大型知名企業青睞，一次就業率達到96%。同時也吸引越來越多的學生報考本專業本科生和研究生，本科錄取分數一直保持全校各專業前列，2013年研究生報名與招生人數比7：1，達到歷史最好水平，生源質量逐年提高。
研究生培養也卓有成效，培養的研究生實踐能力強，學術水平高，獲校優秀博士論文2篇，獲江蘇省研究生三好學生1人，獲中國寰球特等、巴斯夫、中圣、蘇州工業園獎學金等各類社會獎項10余次。畢業不足1年，部分畢業研究生已升任企業總工藝師、部長等高管職位。
三、結論
本文提出的“斯坦福式”機電工程應用型人才培養模式，以實踐活動為中心，實行“問題引領的學習方式、項目牽引的實踐活動管理方法、團隊指引的教授形式”的“三引”人才培養方案，建立了具有豐富工程背景的師資隊伍，符合當前我國對應用型人才培養的需要，順應卓越工程師培養計劃，成效明顯。總之，“源于問題，啟于實踐，團隊互助，能力提升”，切實實現“學以致用，用以促學”，是應用型工科大學學生培養的根本方法。
參考文獻：
[1]胡天鏈，戴馨，王姮.小團隊項目制在自動化專業創新教學中的探索與實踐[C].2007年中國自動化教育學術年會論文集，綿陽：2007.
[2]高宗澤，蔡亭亭.斯坦福大學的人才培養模式及其特點[J].外國教育研究，2009，36（3）：61-65.
[3]郭宇明.崇尚“實用教育”的斯坦福大學[J].中關村，2007，（4）：88-90.
“治有色學、興有色業、鑄有色魂。”這就是中南人的精神。也正是在這種精神的激勵下，才會有中南大學今日的成果與明日的輝煌。
她是中國機械領域惟一女院士。她長期從事機械工程和材料制備領域的教學與科研工作。她的研究成果共獲國家科技進步一等獎等有關獎勵20余項。她被授予“全國先進工作者”、“全國十佳女職工”、國家有突出貢獻科技專家等榮譽稱號……她就是2007年度國家科技進步一等獎“鋁資源高效利用與高性能鋁材制備的理論與技術”項目的主持人、中國工程院院士、中南大學教授鐘掘。
帶著一份敬仰與好奇，本刊記者采訪到了這位傳說中的巾幗院士。雖已年過古稀，但在她的臉上依然可見年輕時的美麗；而更深深打動記者的則是她言談舉止中透露出的親和與真誠。
集聚各方優勢力量 攻克鋁工業三大難題
當前，我國鋁工業的發展面臨著鋁資源日益短缺、鋁先進材料無法滿足國家重大戰略需求、金屬鋁發展存在高消耗和高污染的嚴峻挑戰。
中國鋁業公司作為我國鋁行業參與全球化競爭的領航者，迫切需要構筑一個基于全球化的公司技術戰略，但是要迅速提升企業自主創新能力，又不可能完全模仿西方老牌跨國企業，在較短時間內花費大量的財力、人力和物力建立起自己強大的研究機構。因此。構建產學研聯盟，依托優勢高校建立研發基地。成為中鋁公司的必然選擇，而中南大學則是強有力的戰略伙伴。
中南大學擁有世界上最完整的有色金屬學科群。涵蓋了地質、采礦、選礦、冶金、材料、裝備等國家重點學科(而中鋁公司也擁有資源勘探、采礦、選礦、冶金、材料、裝備等子公司，為學科鏈與產業鏈結合提供了最好的合作基礎和合作空間)；擁有以國家重點實驗室、國防科技重點實驗室、國家工程研究中心為主體的有色金屬技術創新平臺；擁有13位兩院院士(占全國有色金屬領域兩院院士的一半)。形成了一批以“長江學者”為代表的中青年學術帶頭人和學術骨干；為“兩彈一星”、神舟飛船等國家重大戰略工程提供了關鍵有色金屬材料；國家在鋁工業領域部署的兩個戰略性重大基礎研究計劃(“973”計劃)項目全部交給中南大學主持。為解決上述制約我國鋁工業發展的瓶頸問題，中南大學鐘掘院士率領一個由在金屬鋁資源高效利用和高性能鋁材制備的基礎研究和產業化實施方面最優秀人才組成的強大隊伍。依靠產學研強強合作，歷時十年，充分發揮高校學科群與中鋁公司的產業群協同與集聚優勢，構成了一套完整的產業技術攻關鏈。發明了選礦拜耳法。可以經濟利用占我國鋁土礦儲量80％約20億噸的中低品位鋁土礦，極大地延長了我國鋁土礦資源保障年限；發明了抗氧化低電阻炭素陽極制備等技術，使冶煉過程節能減排達10％上。年節電量140億度；發明了多場調控半連鑄及多尺度多相強韌化等技術，生產出一系列高性能鋁材，解決了我國對高性能鋁材重大需求問題，打破了國外技術與材料的封鎖，為保證國家國防和經濟安全提供了高性能鋁材保障。
該項目共獲得67項發明專利、7項成套技術和16種高性能鋁合金材料與構件。解決了現階段鋁工業持續發展的三大難題。有力地推動了我國鋁工業的技術進步，推進了我國鋁工業由完全依賴技術引進型向技術出口的重大變革，所研發的技術出口到國外建廠14家，近三年創利稅116.75億元。
“顯著提高產業技術水平、增強科技競爭力要通過多部門協作、多學科集成。共同搞好重大科技攻關。突破核心技術，建設重大工程，形成戰略產品。同時，培養一批杰出的科學家和學科帶頭人，鍛煉和凝聚一支高素質的人才隊伍。”這是總理在今年國家科學技術獎頒獎大會上的講話中所強調的。鐘掘院士帶領這支隊伍所取得的成就正好印證了多部門協作、多學科集成的重要性。
“這次一等獎的獲得。是中國鋁業公司、東北大學、北京工業大學等單位和學校合作的成果，是十年磨一劍辛勤汗水的結晶，是十年眾志成城的結果，是產學研合作取得巨大成功的典范。”這是中南大學校長黃伯云院士在校慶功表彰大會上對此項成果的精辟總結。
談到產學研結合的重大意義。鐘院士不無感慨“高校要想在科研上出成就，絕不能閉門造車。一定要瞄準國家重大戰略需求，立足解決實際問題。服務于行業和區域經濟。中南大學一直都有跟企業緊密合作、為其解決實際問題的傳統。因為企業的需求反映的就是國家的需求。我們跟企業合作。就是把國家的需求落到實處。另外，高校在校企合作、產學研結合的過程中。一定要有準確的定位。高校對技術是敏感的。主要任務是致力于為企業解決關鍵技術上的原理性問題。只有基本的原理弄清楚，才能產生成熟的技術和工藝，最后組裝到整個生產線中才能出產品，變成現實的生產力。”
嚴格求實的學術態度 與人為善的待人方式
“這么大的項目，這么多的單位、這么多的人員是如何組織起來的?”當談到最初立項的經過時。鐘院士回憶說：“為了解決我國鋁工業發展面臨的嚴峻挑戰，國家決定在‘973’計劃項目立項。當時，各個單位都在爭取首席這個位置。中南大學憑借著在有色金屬研究方面的歷史和成就。以及其與企業結合的緊密程度。終于拿到了首席的位置。我作為項目的領銜人，深深地感到了責任的巨大。3000萬元這樣重大的項目、這樣艱巨的任務。這在當時是絕無僅有的。”
立項只是起點。為了避免各個單位關起門來自己搞自己的事。無法明確到國家的總體目標上來。鐘院士組織國內有色金屬領域的專家們一起研究確定項目的大主題。“經過專家們的多次探討。最后確定了項目的三大主題，即：要解決鋁資源缺乏的問題、要解決能耗過高的問題、要解決鋁材的品質趕不上國家重大工程和國防需求的問題。只有符合這三大主題的才可以加入，不符合的就堅決請走。為此，我們又重新組織進行項目的投標申請與答辯，由權威專家們來評審決定哪個單位留、哪個單位走。就這樣，這支隊伍一步一步地凝聚起來，大家共同朝著一個目標奮斗。”
“到了項目中期評估時，再逐個檢查，發現還是有拿著錢不干活或者沒有進展的，又請走了一
批。”鐘院士笑著說：“現在，像我這么嚴厲的首席恐怕不多見了。”本著對國家負責、對工作精益求精的態度，鐘院士一直以來都非常嚴格地要求這支隊伍。
“外人看我都說我挺慈祥的，節假日里還經常跟學生們在一起玩兒。然而如果他們在學習和工作上出錯，我就很嚴厲，經常把我的博士生說得流眼淚。不這么做的話，他們很難接受教訓：不嚴格要求自己，將來做出來的東西如果有虛假，怎樣向國家交待!年輕人要培養自己的思維模式和鍥而不舍的精神。我的每個博士生論文我最少要親自看三遍，有的基礎差點兒的，都會看六七遍。對于一個博士生來講，最后的畢業論文應該反映出他明確的學術思想。如果我馬虎了他的博士論文，那么對其今后一生的影響都不好。”
鐘院士帶過的博士生透露說：“鐘老師在學術上對我們要求非常嚴格，不允許有半點錯誤和虛假存在；然而在生活上卻非常關心我們，盡量給我們提供一些好的條件。聽說。有些年輕的老師要買房子錢不夠，她還很慷慨地把錢借給他們。”
“在學術上要絕對實事求是、不能有半點虛假；待人要與人為善、助人為樂、成人之美，要理解、寬容別人。”這就是鐘院士的處世之道。“我其實是太普通了，只不過認真一點而已。”也許正是這份認真，才成就了這位巾幗院士今日的輝煌。
問到下一步的工作計劃時，鐘院士不假思索地說：“鋁工業還有更艱巨的任務等著我們去做。我們還要上大飛機、要上第四代坦克、要上核潛艇，這些都對鋁材提出了新的更高的要求。所以現在我們面臨著新一輪的挑戰。這是我們下一個‘973’計劃項目的任務，已經立項啟動了。在接下來的工作中。這支隊伍將在原有的基礎上更加強大和凝聚，還會不斷地有年輕人加入進來。”鐘院士說她沒有退休的概念，有機會就會繼續科研。只要能夠為國家做貢獻、為國家的科技進步服務。這就是她一生最大的滿足。這其間，人生的價值才能真正體現。人活著才有意義。
無悔投入“硬冷”世界 愛國情懷伴隨一生
1955年，鐘掘在填報高考志愿時選擇了機械專業，順利考入北京鋼鐵學院機械系，成為學習鋼鐵專業的少數女生之一。談及當初的選擇，鐘院士神采飛揚：“上中學時，總理作了關于第一個五年計劃的工作報告，我在字里行間找到未來生活的方向。當時說，國家現在要重點發展工業。工業里面的重點又是重工業，而機械工業是重工業的基礎。所以我當時就下定決心，高考填志愿時就填上了將重工業和機械工程整合的冶金機械專業。”鐘院士繼續回憶：“之后。我到冶金廠去實習，看到工人在那樣艱苦的條件下仍奮不顧身地工作，那種豪情感染了我。我當時就想到我們國家整個的冶金工藝過程需要改革，要機械化，要讓工人的工作條件好一些。”正是這份愛國情懷。讓鐘掘堅定地走向了機械工程這個“硬冷”的世界。從搞冶金機械到現在研究鋁資源高效利用和高性能鋁材制備，盡管專業有所變化，但都是國家最需要的基礎工業。
“現在的很多年輕人缺乏一種愛國情懷，缺乏對國家的責任感。有一些搞科研的人，總是先以經濟目標為準，這只能是短期行為。我經常教育我的學生不要總是好高騖遠，不要總是想著能得到多少經濟回報、得到多少獎勵。只要用心去做事、把問題解決了，人家自然會記得你，國家也自然會表彰你。年輕人要樹立一種自強不息，對國家、對人民負責的精神，這是第一位的。有了這種精神熏陶，總會找到事情做，總會把事情做好。”這是鐘院士對年輕人的諄諄教誨。
“此外，年輕人還必須要腳踏實地。”鐘院士介紹說，中南大學一直以來都有一種立足實際、腳踏實地做實事的傳統校風。學生的每一個培養環節都始終跟實際緊密結合，從實習、課題設計到畢業設計。都有很多實戰任務。“除了負責國家的縱向課題外，我們還經常跟一些大工廠緊密合作，做一些橫向課題。因為工廠在生產上所反應出的問題總是最前沿、最活躍的。做橫向課題能夠真正了解生產第一線需要解決的實際問題，反過來再反映到國家的縱向課題上去，兩者相輔相成。”
走進鐘院士所在的中南大學機電工程學院教學樓，映入眼簾的是一塊寫有“自強不息”四個大字的匾額。“自強不息，這是一種民族精神。年輕人必須要擁有這種精神。”鐘院士說。教學樓外面的大石頭上，刻著“鬼斧神工。人天合一”八個大字。“這是我建議刻上去的。我們搞機械、搞裝備的，在技術上一定要做到鬼斧神工、精益求精；此外。還要主動地跟天、也就是跟自然融合在一起，要不斷地創新。這就是我所倡導的我們學院的文化。”
正是這種愛國的情懷、自強不息的精神和精益求精的態度。讓鐘院士幾十年如一日地奮斗在國家最需要的領域。解決國家的燃眉之急，攻克了一道又一道科研難關、取得了一個又一個舉世矚目的成就。我們期待著鐘院士和她帶領的這支精干隊伍能為國家的下一個重大需求交上更加圓滿的答卷。
采訪手記
中圖分類號：S624文獻標識碼： A
Several improvment ofGuarantee ability for Perfuming and charging equipment
Zhao mei-sheng
1、LingLingcigarette factory hunan tobacco industry CO.LTD
Keyword:Controloftemputure , Prevent errors, Quality
Abstract:Improvement forthedefectof Perfuming and charging equipment.Improve the controlabilitywith improvementofcontrolmode.Improve theequepmentability of Prevent errors.To achieve the purpose of Prevention of quality accident
前言：現在煙草行業香料廚房系統，加熱罐較多的采用夾層加熱溫度控制的穩定性有待提高，設備無防錯的功能。我們為提高此系統的工藝保障能力進行了針對性的研究，提出并實施相應的改進措施。
一、容易發生的問題
1、糖料的配置與貯存過程需要保持60℃左右的溫度，為保持此溫度要設置一套升溫與控溫系統。現系統是采用蒸汽夾層加熱的方式，這種加熱的方式具有升溫快的特點，但由于夾層中的蒸汽繼續與罐體進行熱交換，導致很大的升溫慣性。從而導致溫度超過工藝允許的±5℃允差范圍。
2、現場操作人員由于失誤或疏忽導致加香加料的比例設置錯誤，糖香料的牌號與現場生產的牌號不一致導致批次牌號施加了錯誤的糖香料，從而導致批次性材料報廢，造成重大的損失。
二、改進措施
1、溫度控制的技術改進及效果驗證
針對溫度控制超差的問題，目前我們的控制模式有兩種，一種是通過蒸汽盤管對貯存罐加熱，一種是通過罐體夾層直接通蒸汽加熱。這兩種模式各有利弊，通過蒸汽盤管對罐體加熱效率低，但穩定性好。通過罐體夾層加熱效率高，但溫度控制不穩。為了既保證效率又能控制穩定，我們選擇夾層加熱的罐體進行溫度控制改進，具體做法在接近溫度設定值時（一般差兩度左右）關閉加熱蒸氣，同時通過控制球閥向夾層注入壓縮空氣，將夾層中的蒸汽吹出，達到溫度控制穩定的目的。如果夾層中的蒸汽沒有有效排出，通過熱交換將有較大的溫升（料液不超過一半液位時表現更為明顯，達到10℃左右）具體見改進示意圖與溫度控制效果對比表。
A : 壓空吹掃溫度控制示意圖
B：料液貯存罐改進后，料液溫度變化數據跟蹤如下表
日期 料液溫度變化（℃） 備注
3月2日 1～3 深度保養后開機，對料液進行升溫。
3月4日 1～3 深度保養后開機，對料液進行升溫。
3月6日 2～4 單休卡料，料液液位偏少。
3月9日 1～3 深度保養后開機，對料液進行升溫。
3月11日 1～3 深度保養后開機，對料液進行升溫。
3月13日 2～4 單休卡料，料液液位偏少。
3月16日 1～3 深度保養后開機，對料液進行升溫。
3月18日 1～3 深度保養后開機，對料液進行升溫。
3月20日 2～4 單休卡料，料液液位偏少。
3月25日 2～4 月底卡料，料液液位偏少。
注：改進前，深度保養后開機，對料液進行升溫，料液溫度變化3～7℃；單雙休卡料或月底卡料，料液液位偏少，料液溫度變化4～10℃。
2、防呆法的技術改進
操作人員在操作過程中，或多或少受情緒和精神狀態的影響，于是在操作過程中使操作人員象使用傻瓜相機一樣得心應手。我們總結了幾種操作人員參數設置錯誤可能導致的質量問題：
1）調制罐或貯存罐的溫度設置錯誤，有時操作人員由于數字或小數點按錯導致溫度超標，我們通過軟件按照工藝參數進行識別，超過工藝參數設定范疇參數設置無效，并在界面上予以提示，達到防錯的目的
2）對現場牌號與使用糖料牌號不一致可能造成的批次糖料使用錯誤，因為現場牌號與中控系統是一致的，但香料廚房的貯存罐的選用是人為操作的，如果選罐錯誤，那么整批煙葉都錯加糖料，我們通過遠程數據的傳送，將現場的牌號與香料廚房的貯存罐牌號進行對比，如不一致則出現報警，在沒過料之前將現場設備停止。調制罐調制好后輸送料到貯存管進行牌號對比，如貯存罐有料并有牌號且不一致則不能輸送到貯存罐。
3）各牌號的加香加料比例不一致，如操作工疏忽可能比例設置錯誤導致加香比例錯誤。為防止此類問題，根據工藝控制要求比例與品牌捆綁，如選擇牌號比例不對，則會報錯，此段設備則不能運行。
三、結論
1、通過對罐體加熱系統的改進，很好的解決了原系統升溫慣性的問題，提高了溫度控制穩定性問題。
2、通過對防錯軟件的開發，徹底杜絕了操作工出錯的可能性，防止了質量問題與事故的發生。提高了糖香料廚房設備對質量控制的保證能力。
參考文獻
中圖分類號：G423.06 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）41-0128-03
一、前言
完全學分制是一種把必須取得的畢業總學分作為畢業標準的一種教學管理制度，它要求按照培養目標和教學計劃中各門課程及教學環節的學時量，確定每門課程的學分，設置必修課和選修課，規定各類課程的比例，以及準予學生畢業的最低總學分。完全學分制是選課制、導師制和彈性學制相結合的教學管理制度，其根本屬性與學年制有很大的區別，主要體現在培養目標、課程設置、教學內容、教學方法等幾個方面。首先其培養目標更強調人才素質的全面培養與提升，尤其是復合型人才的培養;其次是課設置更有利于培養適應科技和社會發展的需要;在教學內容上，強調要根據科技、經濟和社會的發展及變化，調整及時更新課程的教授內容;最后在教學方法上更要注重因材施教，側重學生學習的個性發展和創新能力的培養。美國的大學學分制人才培養方式充分體現了“以學生為主體，尊重個體差異，注重個性發展”的思想，其主要特征：選課形式的多樣性，學生學習的彈性化，學習過程導師制以及文、理、工相互滲透的通才教育。歷史與經驗都表明，美國大學的學分制的指導思想、課程管理管理運行機制、配套措施和辦學經驗都值得我們學習和借鑒。目前，學分制為主要特征的高校教學管理體制改革幾乎在全國展開，復旦大學、清華大學、浙江大學、華中科技大學、武漢理工大學、河南大學等一批高校先后不同程度地實施了學分制改革。但就目前情況而言，我國各高校的完全學分制的改革與完善還存在著諸多制約因素。國內不少高校教務負責人坦言，學分制在我國多數高校執行得不夠完全，不夠徹底，導致學生學習過程指導和評價受到忽視，這顯然不利于鼓勵學生自主學習，對大學豐富的教育資源無疑也是種浪費。本文在詳細調研了美國幾所大學的機械專業本科課程設置、學分分布和選課指導等基本情況，通過深入分析研究其課程設置及管理運行機制，從而可為國內各相關院校的學分制改革提供借鑒與參考。
二、美國大學本科課程管理運行機制
美國大學實行以學分制和選課制為核心的本科課程管理制度。在大學本科課程管理權限中，學校一級通常負責全校性的通識教育課程管理，院系一級則負責院系主修課程的管理，本科課程的規劃、實施、評價和更新等環節完善，運行過程嚴格。
1.學分制。現在美國各大學已經把學分制作為建立學生個性化主修計劃、測評教師教學狀況及教學成果、配置教授和教學資源、指導學生選課與學籍管理以及學費收取制度的重要依據，是美國大學管理本科課程的主要手段。美國的學分制最初采用了完全開放的累積方式，提出了一種課程量化測評標準制度。隨著大學改革的不斷發展與深入，學分制也不斷發展與完善。目前美國高等教育的標準規范逐漸被各國不同的高校和不同的教育層次所采納。美國學分制還有一個很重要的特點，學分轉換的認可性，即與構建了不同層次的高校和不同類型教育的學分之間的相互認同。
2.選課制。美國大學的各大院系一般有嚴格設置規定的主修專業課和一些選修課。有的院系有嚴格的課程設置。要獲得這個專業的學位學生必須完成這些課程和學分。有的課程不是每學期開設的，有時候是一年才開設一次，如果錯過這年選課，就要等到下一年。這些情況學生都需要預先了解清楚，然后根據自己的實際情況，制定合理的學習和畢業計劃。美國一般大學規定全職學生（Full time student）必須每學期至少修滿9個學分（三門課左右），兼職學生（Part time student）每學期注冊3個學分的課（最少一門課）。例如某專業規定整個課程設置是120個學分，四年課程。學生根據自己的經濟能力和學習狀況安排大學的學習時間。有的學生經濟壓力大，就在短期內把所有課程修完，一年三個學期選滿學分（秋季、春季和夏季），每學期修12～15個學分（四到五門課）這樣就可以少于四年時間修完學位。有的學生就按照學院的課程設置按期完成，還有的學生希望每門課拿到較高的分數（GPA），每學期僅修滿9個學分三門課。這樣學習相對輕松，可以有時間精力打工，或者重修考試不好的學分。那么這種情況下，學生有可能需要較長時間才能畢業取得學位。因此，盡管大學規定在4～5年內完成本科學習課程，學生可以根據自己的實際情況延長或縮短學習的年限，只要完成了學位要求的學分就可畢業。對每個在美國大學就讀的學生來說需要權衡學習時間、學業任務，以及經濟壓力。從學業方面來說，美國大學每門課學習任務相當繁重，有不計其數的考試、作業、小組或個人項目、論文等。每門課拿到好的成績不是很容易的事情。如果學生選課量過大，比如一學期五門課，那么到期中、期末的時候會被無數考試壓得透不過氣來，也無法保證很好的學習成績。如果學習成績不好，最終也會影響到就業。因為學生大學本科的課程分布和GPA（學習成績）也會成為應聘工作時面試官對你的一種參考。從經濟方面來說，美國大學本科是學生付費的，學校里雖然有名目繁多的獎學金提供給學生，但是畢竟不是長久的保障，延長畢業年限，但是勢必畢業時間也延長，獎學金只能減免部分學費，而學生仍然面臨生活上的經濟上的壓力。所以按照院系的要求完成專業課選修課，怎么選，選什么課，選哪個教授的課，學生一進校園就要有長遠的規劃。如果沒有合理的計劃和參考，在學期考試期間學生的負擔會相當大。院系方面也會有專門人員提供這方面的咨詢和指導，學生選課的時候學校都會建議去找這些專門的指導老師咨詢，設置長遠的選修計劃和策略。對于大部分美國大學來說，每個學期開始的前兩周是選課試聽周。在學期開學前，學生必須已經注冊好想學的課。否則等學期開學以后有可能某些課已經注冊滿，就不能再注冊選修了。一般學生會提前注冊五六門課試聽，注冊課程之后，在開學前兩周的試聽期，學生可以挑選自己感興趣的課程作為這個學期的學習課程。一般第一堂課是教授們的課程介紹，學生可以了解到這門課的教學大綱，需要什么教材，作業量的多少以及截止日期，教授的期望，難易程度等信息，當然學生也可以通過和授課教師溝通來深入了解這門課是否符合自己的興趣，而不是單純依靠選課系統上簡單的幾句課程介紹就決定選課。開學兩周之后，學生就要決定是否繼續選課。如果沒有取消注冊這門課，學費就開始計算了。一般在期中考試之后，學生可以根據自己的考試成績，還有一次機會取消選修這門課。但是期中考試注冊后取消注冊則要付部分學費。如果是必修課的話，學生可以有機會以后再次選修這門課，確保拿到好的分數。如果在接近學期末取消這門課的話，學生就需要付全額學費了。當然，各大學校對此有不同的詳細規定。關于課程和選課，學生還有另外的途徑。一是從曾經修過這門課的學長們口中得到一些關于這門課的相關信息，比如教授的授課方式，得分是否容易等。另外學生中間會流傳一些網站給不同學校各個教授課程打分，學生可以登錄這些網站了解以往的留言信息。但是這些信息只能參考，并不全面。
三、選課與學習指導
1.課程期內的選課。在美國，很多大學中有專門老師教授指導學生的選課和學習，有的學校系里專門設有研究生聯系人指導非論文研究的本科生，并且給做課題論文研究的本科、研究生和博士生在選擇課題、碩士博士論文以及專業方向上給予指導。當學生選擇了課題和研究方向的專業指導老師之后，這個老師就取代系里的聯系人作為學生的導師。這里新生包括大學新生和專業新生兩個概念。大學新生指被大學工程院系錄取的第一年新生，具體選擇什么專業方向沒定。專業新生指被大學工程院系錄取一年的學生學習一年工程基礎課，打算選擇工程機械為正式專業方向、尚未深入學習任何工程機械專業的“新生”。當大學新生入學學習工程類基礎課程一年以后，對其中有意選擇各專業如機械工程為以后正式專業方向并且被機械工程專業正式錄取的學生，工程學院基礎指導辦公室專門指導他們的專業課選課和制定學習計劃。在專業課開課之前（大學開學后秋季、春季兩個基礎學期課程學期后，到第二年夏季短期學期課程中某些專業課也開始了）。在夏季課選課之前，學生必須和他們選定的指導老師預約會面面談。在此之前，大學新生第一年的選課由工程學院內專門指導大學新生選課的老師指導完成。專業課新生指導的一般程序是：先審閱回顧學生一年內的學習進步情況，回答關于課程內容和要求的基本問題，然后為以后三個學期選課內容計劃進行建議。在學習工程中，接受咨詢的學生如果遇到問題可以打電話或者發電子郵件給他們的專業新生指導員尋求解決的方法。所有學生（包括本科、研究生和博士生）如有問題均歡迎向他們的指導員或者專業導師咨詢。每個學期課程注冊前的學習咨詢對每個學生是必須要求的，這個硬性的要求直到學生成功地修完所要求學分的課程。有的學校對于本科生超學時的選課指導咨詢則是學生自愿選擇，不再強制要求。但是仍然強烈建議他們在注冊最后一學期課程之前向系主任教授咨詢，以確保他們最后的計劃滿足學院的要求。對于工程學院的學生還要要求完成一個長達2～3個學期的實習或者取得同等相似水平的經歷。因此，第一個實習學期開始前，學生必須注冊沒有學分的合作教育講座。這個講座包括關于如何準備面試，找面試職位，如何實習報告等。對追求碩士以上學位的學生，最好在注冊選課期間和導師約面談。所有非本專業的選修課必須由他們的研究導師批準，以郵件、電子郵件形式留存。如果學生在入學之前有技術工作經驗，并且此經驗和一個以上的實習學期相等，他們可以申請高級學分。他們必須首先和合作教育辦公室的教師討論他們具備的以往經驗。如果討論結果非常滿意的話，這個學生將完成優異實習申請表，然后被進一步評審，以獲得優于普通實習的學分。
2.實習期內的選課。有時候學生在實習期間也希望選課，院系對此有條件限制，此學生在實習期間的學期選課每學期不能超過規定的學分。這個學生必須獲得實習期選課批準表“獲準在實習學期內選課”，選課程必須不能和實習責任的時間沖突。如果課程時間和工作時間沖突的話，實習雇主必須出具批準文書。如果學生在其他學校注冊選課，這個學生必須要求在招生辦公室取得“交換學生表”。在實習期間內，如果學生在其他學校選課必須把此學校課程的學習成績復印件寄到學校的注冊辦公室。
美國大學本科課程設置主要表現為以下模式：自由選修型、分布必修型和核心課程型。這幾種課程設置模式呈現的共同特點為：重視通識教育、注重課程設置的靈活性和多樣性、強調課程設置的國際化。在課程管理中，將學分制和選課制有效地結合起來，在通識教育的基礎上，開展素質教育和實踐教學。因此，我們要積極借鑒高等教育先進國家的教學模式、教學方法以及教學理念，吸收其精華，并和我國高等教育改革與發展的實踐結合起來，實現高等教育更為健康、全面的發展。
參考文獻：
中圖分類號：TH741 文獻標識碼：A
A Non-contact Trigger Probe Based on DVD Pick-up Head
GAO Wei， CHEN Xiao-huai， CHEN He
（School of Instrument Science and Opto-electric Engineering， Hefei University of Technology， Hefei Anhui 230009， China）
Abstract： This paper presents a non-contact trigger probe based on the commercial DVD pick-up head. The focus sensor and the mechanism have been designed and manufactured. Experimental results show that the non-contact trigger probe can obtains 1nm resolution and a repeatability of 12nm. The non-contact trigger probe can be used on a micro/nano CMM.
Keywords： DVD optical pickup head； non-contact probe； Nano-CMM
引 言
近年來，微納米三坐標測量機整機及其接觸式探頭技術得到了快速發展，世界上許多國家和地區的研究機構都公布了自己研制的三坐標觸發探頭，比如德國PTB[1-2]、英國國家物理實驗室[3-4]、荷蘭Eindhoven大學[5-6]、臺灣大學[7]、合肥工業大學[8]等。
本研究采用日立公司的DVD讀取頭HOP-1000作為開發對象，如圖1 所示，應用于納米三坐標測量機非接觸觸發探頭上，并對其運作機理以及測量原理進行了應用性研究。
1 DVD激光讀取頭聚焦原理
DVD激光頭組件中包括激光二極管，為讀取頭提供穩定的測量用激光光源；光學組件中包括穿透式光柵、分光鏡、四分之一波片、聚焦物鏡、光電傳感器等，光電傳感器將光信號轉換為電信號，由光電傳感器輸出的電壓信號的強弱可判斷出入射光的光強度[9]。本研究中所使用的DVD激光頭的內部傳感器由四片面積相同且光電形式相同的光電傳感器所組成，稱為四象限傳感器（Quadrant detector）。當光點打在檢測器上時，光點落在各檢測組件上的能量不等，因此其信號輸出也不同，利用電子線路，比較各檢測組件的輸出，就可獲知光點位置差。激光讀取頭就是利用四象限傳感器來偵測四個象限分別的感光強度，并進而經由后續的電路信號來計算聚焦誤差信號（focus error signal，FES）。
激光讀取頭的聚焦光點大小及品質決定資料讀取的正確性，同時也影響聚焦誤差信號FES的判斷，決定了我們在測量應用時的精度。本研究中所使用的DVD讀取頭性能參數有：NA=0.6，λ=650nm，光點直徑約為0.86μm。
DVD激光讀取頭的聚焦原理為像散法（Astigmatic Method）。像散是指光線經過像散透鏡，造成成像時橫向與縱向的放大率不同，因此造成像點的失真。利用此像散特性作為測量依據，并結合感測組件四象限傳感器，當透鏡的垂直焦距與水平焦距不同，如圖2所示，則物體若偏離透鏡前焦平面位置時，在四象限光傳感器上的成像光點呈現橢圓變化，當物體處于透鏡的正焦平面位置時，成像光點呈現圓形（FES=0），經信號處理，即四象限的（A+C）-（B+D），失焦信號對失焦位移量的關系成一曲線，即所謂的S 曲線，如圖2所示。
2 DVD激光探頭系統測量原理
2.1 DVD讀取頭運作原理
如圖3所示，激光二極管在加電以后發射約為0.5mW的650nm波長紅激光光束，經光柵衍射后形成三束檢測光，再經分光鏡、反射鏡、準直透鏡，將激光束變成準直光束。準直光束經過鏡片中央呈現有間隔幾十數百微米同心圓溝槽的全息透鏡后，使準直激光束聚焦成適合DVD光盤信息讀取的焦點。經光盤反射的光束沿圓光路再經過準直透鏡、反射鏡和分光鏡后穿越柱面像散透鏡，投射到四象限光電二極管傳感器（four-quadrant photodetector）A、B、C、D 上。四象限光電二極管傳感器根據光點在四個象限上的分布，輸出一聚焦誤差電壓信號FES（B+D）-（A+C）。
這個聚焦誤差信號經過運算放大，補償處理，驅動音圈馬達VCM（Voice Coil Motor），將固定在音圈馬達上的全息物鏡推到可以聚焦光盤平面的位置，達到自動鎖焦的目的[10]。
在DVD激光讀取頭實際讀取光盤數據的過程中，光盤除正常旋轉運動外，也會產生上下抖動以及偏心旋轉等不規則運動。讀取頭必須不斷將位置誤差信號反饋給伺服系統，通過音圈馬達驅動器實時修正聚焦鏡組的位置，使物鏡回到聚焦面，以讀取正確信號。由于自動聚焦的緣故，物鏡始終隨著光盤反射面的表面起伏，如果可以得知物鏡位移的方法，就能了解工件表面的輪廓分布甚至粗糙度。
2.2 自動聚焦與測量原理
自動聚焦是指待測物的反射面總是可以鎖在激光讀取頭的物鏡焦平面上，也就是說當物體表面有起伏時，讀取頭的物鏡會隨之起伏，以便讓物鏡與物體表面間的相對距離不變，而這個相對距離就是該物鏡的焦距。
如圖4所示，在自動聚焦的過程中，當物體反射面位于物鏡的焦點時，經過像散法處理，失焦信號為零，軌跡落在S曲線的中點。當物體反射面離開焦平面，無論是逼近還是遠離物鏡，都會使失焦信號輸出一個不為零的值，這個值經過控制法則處理后，回去驅動音圈馬達，使物鏡超失焦信號為零的方向移動，最后到達平衡位置。此時維持物鏡不動所需的電流轉換成可讀取的電壓信號，即音圈馬達的驅動電壓信號。由于推動物鏡回到平衡位置的過程是實時現象，光電信號的反饋運作與支撐物鏡的彈簧微量運動的配合都是在非常短的時間內完成，所以在靜態觀察下，只能看到平衡后的結果，也就是物鏡位移量對音圈馬達驅動電壓信號的關系。
在實驗驗證中，這個關系為近似直線的變化，因此音圈馬達的驅動電壓會隨著表面高低而有線性的變化，只要測量到音圈馬達驅動電壓的變化，就可以依照這個線性關系求得物鏡的位移量，也就得出物體表面的輪廓。因此，如果將物鏡固定，根據輸出電壓的變化，就可以得到物體表面的形貌高低變化，成為位移測量的感測元件。
3 非接觸式聚焦探頭及應用
3.1 主軸系統設計
主軸系統提供Z方向運動，實現10mm行程范圍，并能保證精密的測頭瞄準功能，因此需要精密機械傳動機構的設計。
圖5所示為主軸機械結構設計效果圖[11]，蓋板固定在拱形橋架對稱中心上，使橋架受力產生的變形集中在其中心部位，由前面章節敘述得知其對測頭測量精度產生的影響很小。壓電陶瓷納米電機驅動精密滑動導軌的滑動塊，將精密運動傳給與滑動塊相連接的中心軸，從而帶動探頭系統上下運動，使得探頭在一定運動范圍內實現納米級的位移分辨率。中心軸通過滑輪和配重系統進行重量平衡，移動距離通過平面鏡激光干涉儀基準進行精密位移感測。結構設計過程中兼顧激光干涉儀的測量軸與測頭的測量軸重合，消除阿貝誤差，提高探頭系統的測試精度。
3.2 DVD聚焦探頭改裝
研究中使用的是DVD激光讀取頭的聚焦功能，因此將DVD探頭進行初步改裝。將音圈馬達部分拆除，測量物鏡可以獨立出來，加夾持鏡筒，可以使物鏡測頭部分的直徑減小，如圖6所示。并且合理調整物鏡對準位置，并進行性能測試，其分辨率與測量重復精度與初裝DVD讀取頭相比并沒有改變。這為將其組裝入接觸觸發式測頭時進行空間體積上的改裝提供了便利，物鏡可調整與物鏡鏡筒的可伸長行為將來接觸觸發式測頭微型化打下基礎。
DVD探頭實物圖如圖7所示。
4 實 驗
實驗架構示意圖如圖8所示，采用PI納米驅動臺作為位移基準，PI驅動臺采用電容傳感器的位移反饋標準，其重復性精度為2nm。實驗架設實物圖如9所示。
重復進行6次實驗，得出聚焦信號FES如圖10所示。從圖中我們可以看出，1μm至3μm段線性比較好，FES電壓變化量為8V，FES線性斜率為0.25nm/mV。從圖11可以得知，FES信號噪聲低于4mV，因此我們可以推斷此非接觸探頭的分辨率優于1nm。
FES電壓為零點為觸發點，我們可以得到6組觸發點數據，如表1所示，觸發重復性精度低于12nm。
5 結 論
本文介紹了基于商用DVD讀取頭開發的非接觸式激光探頭的開發，對DVD讀取頭的運作原理進行了介紹，闡述了其光學測量原理、自動聚焦原理以及性能校正。拆除音圈馬達，固定物鏡，將DVD探頭改裝為非接觸式光學聚焦探頭，作為開發接觸觸發式微型探頭的位移感測系統，通過實驗室驗證，具有高分辨率（0.25nm/mV）、高測量精度（測量重復精度
參考文獻
[1] Uwe Brand， Thomas Kleine-Besten， Heinrich Schwenke. Development of a special CMM for dimensional metrology on microsystem components[R]. ASPE 15th Annual Meeting in Scottsdale （Arizona）， 22th-27th， October， 2000.
[2] E. B. Hughes， Wilson A， G. N. Peggs. Design of high accuracy CMM based on multilateration techniques[J]. Annals of the CIRP 49 （2000）， pp.391-394.
[3] Leach R K， Murphy J. The design of co-ordinate measuring probe for characterising truly three-dimensional micro-structures[R]. 4th euspen International Conference， Glasgow， UK， 31 May 2004-2 June 2004， 230-231.
[4] G. N. Peggs， A. J. Lewis， S. Oldfield. Design for a compact High-Accuracy CMM[J]. Annals of the CIRP， Vol.48， No.1， pp.417-420， 1999.
[5] Pril， Wouter O. Development of High Precision Probes for Coordinate Measuring Machines[R]. Eindhoven： Technische Universiteit， Eindhoven， 2002， PhD Thesis.
[6] H. Haitjema， et al. Development of a Silican-based Nanoprobe System for 3-D Measurements[J]. Annals of the CIRP， Vol. 50， No. 1， pp. 365-368， 2001.
[7] 朱志良. 納米級三次元量測儀之研制[D]. 臺灣大學機械工程研究所博士論文，2002.
[8] 王偉麗，范光照，費業泰. 微/納米級光纖探測球頭研制[R]. 中國微米納米技術學會第九屆學術年會，上海，2007. 9. 20-22.
[9] 張匡儀. 高精度DVD探頭位移回饋系統之研究[D]. 臺灣大學機械工程研究所碩士論文，2004.
中圖分類號:TG156文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)21-0005-02
在傳統的機械制造過程中,人們為了降低切削溫度、延長刀具使用壽命、改善加工質量和提高生產率,通常澆注大量的切削液。切削液在給人們帶來利益的同時,也帶來了一系列的負面影響,主要表現在如下三個方面:首先,切削液會造成環境污染,切削液在使用過程中揮發、飛濺及滲漏會造成生產現場環境惡化,使用完的切削液如未經處理或處理不當直接排放會污染水、土壤和空氣,影響動植物的生長,破壞生態環境;其次,切削液的購買、管理、使用、處理及廢棄排放需消耗大量的能源和資源;再次,危害工人健康。目前廣泛使用的切削液或多或少都含有對人體有害的化學成分,例如亞硝酸鹽、鉻酸鹽、氯化合物等。在高速或重載切削條件下,切削液破碎、汽化或發生化學反應,形成煙霧,釋放有害氣體和油霧,使得車間內空氣污濁,引發操作工人肺部與呼吸道的多種疾病,甚至是癌癥。面對降低成本,改善條件和保護環境的要求,“綠色切削”越來越受到人們的青睞,其中最小量技術MQL應用最為廣泛,是現代高新技術發展趨勢之一。
一、MQL技術的作用原理和特點
MQL切削技術的實現原理是利用噴嘴將壓縮空氣和微量的環保型切削液混合霧化后噴射到加工區,對加工區提供精確量的懸浮微粒,即懸浮微粒的直徑被保持到精確公差范圍內以保持最佳潤濕和屬性,對刀具和工件進行冷卻,減小刀具和工件之間的摩擦,抑制溫升,提高切削性能,如圖1所示。MQL加工技術,具有一系列優越性:(1)MQL技術所使用的切削液用量極少,一般為0.03～0.2L/h,而一臺典型的加工中心在進行傳統澆注式切削時,切削液用量高達20～100L/min,為MQL切削液用量的幾萬倍左右;(2)MQL技術所使用的切削液為環保型切削液,減少對人員和環境的危害;(3)切屑上幾乎無油,清潔和干凈的切屑經過壓縮還可以回收使用,不會污染環境。加工后的工件上附著的油很少,簡化工件清洗工序,或大幅度延長清洗劑的壽命;(4)省去消耗大量能耗的冷卻循環系統;(5)不需要切削液管理;(6)安裝方便;(7)提高生產率和加工質量。綜合考慮加工成本、生產效率、環境保護和勞動者健康等方面,MQL是一種綜合優化的切削加工方法。
二、MQL技術的研究和應用
20世紀90年代,美國W?Donald等學者對切削加工中有關切削液的適量問題進行了研究,在滿足加工要求的條件下,對切削液的濃度、工件材料、刀具類型等進行觀察,并對切削力、刀具磨損和表面粗糙度進行分析,得出了最適當的切削液用量。近十幾年來,在各國學者和工程師的努力下,MQL技術得到了深入的研究和廣泛應用:
巴西的Durval U.Braga等學者對鋁-硅合金A356進行了鉆削試驗,比較傳統澆注式切削(切削液:濃度4%的乳化液,流量:2.4m3/h)和MQL切削(切削液:礦物油,流量:10mL/h,空氣壓力/流量:4.5×105Pa/72m3h-1)的加工效果。MQL可以獲得比傳統澆注式切削更小的表面粗糙度,相同的刀具壽命。
ELID(Electrolytic In-process Dressing)是一種超精密鏡面磨削技術,日本的Y.Pan等學者為了減少磨削液對環境污染的影響,將MQL技術應用于ELID磨削中(磨削液流量:49mL/min,
27mL/min,6.4mL/min,空氣壓力:0.2MPa)。結果表明,通過MQL可以實現穩定環保的ELID磨削。
美國的C.Ju等學者對MQL的加工經濟性進行了研究,與傳統澆注式切削相比,MQL可節約20%的制造成本。
在傳統鉆削鋁-鈦多層復合板時,由于鉆削切屑的摩擦磨損作用,會導致鋁板孔呈喇叭形,質量難以保證。我國王成勇等學者將最小技術應用于鉆削多層復合板,結果表明,MQL技術能保證孔的加工質量。
三、MQL技術的關鍵點
(一)MQL噴霧系統
要進行MQL切削加工,其前提是配置相應的MQL切削液噴霧裝置,簡單地說,就是精密控制切削液量的噴液裝置。目前世界上主要應用兩種供液系統,每種系統分別有兩種形式,如圖2所示。(1)外置式供液系統:將切削液送入高壓噴射系統并與氣體混合霧化,然后通過噴嘴將霧滴尺寸達微米級的氣霧連續不斷地噴射到切削區,對刀具進行冷卻和;(2)內置式供液系統:通過主軸和刀具中的孔道直接將冷卻氣霧送至切削區域,進行冷卻和。根據加工需要,可將兩種冷卻方式配合使用,以獲得最佳冷卻效果。
在應用外置式供液系統時,切削液霧滴性質隨噴嘴與切削區方位、距離的不同而不同,進而影響切削加工質量。從噴嘴中噴出后的切削液霧滴顆粒在運行到切削區的過程中受到氣體宏觀流動和湍流脈動的強烈影響,從而不斷地與周圍流場進行質量、動量和能量交換,使得其運行速度和顆粒大小不斷地發生變化。如果噴嘴對準前刀面,霧滴逆著切屑流動的方向注入,滲透效果不佳。如果噴嘴對準后刀面,會受到后刀面處負壓區氣流場的卷吸作用,使切削液進入切削區較為容易。如果噴嘴對準刀刃兩側,會受到切削區周圍氣流場的有利載入作用,也可以取得良好的加工效果。因此,在實際切削加工過程中,噴嘴通常應位于后刀面或刀具側面處。此外,噴嘴距切削區的距離也是影響加工效果的一個重要因素,霧滴從噴嘴噴出后到達切削區,與刀具、工作接觸,出現噴霧撞壁現象。如果噴嘴距切削區距離過短,霧滴撞壁速度過高,則易反彈,不利于滲透,如果距離過長,霧滴撞壁速度過低,不能沖破切削區周圍氣流場的阻礙,也不利其進行切削區。只有距離恰當時,霧滴的速度和大小適中,切削液才能沉積在壁面進而滲透,才能起到良好的冷卻效果。
當鉆削、鉸孔和攻絲等長度/直徑比較大時,使用內置式供液系統比較合適。不管刀具的位置如何,刀刃上不斷有切削液的供給。正因為如此,內置式供液系統適用于不同尺寸的刀具。在深孔鉆削中,大的長度/直徑比使內置式供液系統成為絕對必要。但是當刀具或工件轉速較高時,切削液霧滴易粘在管壁上,并不能到達切削點。此時,可采用雙管道系統或將主軸內霧液通道改為非回轉結構,以抑制離心力的作用。
(二)MQL切削液
應用于MQL加工的切削液與傳統澆注式加工的切削液有著本質的不同,MQL中所使用的切削液除了應具備傳統切削液的冷卻、、清洗、防銹等功能外,還應具備無毒、不傷害操作者、不污染環境及不容易腐敗變質等性能。其可生物降解性、氧化安定性、儲存穩定性、冷卻性等指標均遠遠優于傳統切削液。目前MQL切削加工中常用的切削液為合成酯和植物油。
(三)切削液的最佳用量
應用MQL技術是在保證有效的前提下,盡可能減少切削液的用量,提高切削液利用的有效性。因此,切削液用量的確定是MQL技術中的核心問題。切削過程中的屬于邊界,邊界的效果與油量密切相關。對切削區進行有效,并不是切削液越多越好,而是存在一定的量值范圍,目前在實際應用通常切削液用量通常選為0.03～0.2L/h。
(四)切削用量
在切削過程中,切削液要起到有效的作用,切削液所形成的邊界膜必須保持一定的溫度。邊界膜的強度受切削區的溫度、載荷、化學變化多種因素影響。當切削區的壓力、溫度、摩擦副的相對運動速度超過了一定的范圍,則邊界膜不斷磨損、破裂并脫落,失效,摩擦副處于無的干切削狀態。因此,要保證的有效性,必須使切削區的溫度、壓力控制在一定的范圍內,而切削區的溫度、壓力反過來又受到切削液的冷卻效果、工藝參數的選取的影響,這也就是說切削區的溫度、壓力與切削液的冷卻效果、切削參數的選取相互牽連,相互制約。由此可見,要取得良好的切削效果,切削用量的選擇十分重要。實驗研究表明:在MQL中,較高的切削速度,較低的進給速度,較小的切削深度有利于良好的表面質量。
四、結語
MQL技術可以用極微量的切削液代替傳統的需澆注大量切削液的澆注式切削,減少與切削液相關的費用和工藝,保護環境和工人健康,實現綠色加工,它將是現代高新技術的發展趨勢之一,在制造業具有廣闊的工程應用前景和良好的社會經濟效益。
參考文獻
[1]F Klocke,G Eisenblatte. Dry CuttingAnnals of CIRP[J].1997,46(2).
[2]李新龍,何寧,李亮.綠色切削中的MQL技術[J].航空精密制造技術,2005,(2).
[3]王成勇.用最小量冷卻液法鉆削航空鋁-鈦多層復合板[J].機械工程學報,2002,(6).
[4]櫻井俊男.切削液與磨削液[M].北京:機械工業出版社,1987.
[5]Y.Saikawa,T.Ichikawa,T.Aoyama,T.Takada. high speed drilling and tapping using the technique of spindle through MQL supply[M]. Key Engineering Materials,2004.
[6]陳日曜.金屬切削原理(第二版)[M].北京:機械工業出版社,1994.
改革開放以來，特別是國家實行集資辦電和多家辦電的政策以后，電力工業發展很快，從19 78年至1998年的21年間裝機容量以每年8.35%的速度增長，發電量以每年8.35%的速度增長， 使我國電力工業躍居世界前列。
1987年全國突破一億千瓦
1995年初全國突破二億千瓦
1998年底裝機27729萬千瓦 居世界第二位，僅次于美國。
1999年底裝機29400萬千瓦與1995年相比，裝機平均每年遞增1919萬千瓦，遞增率7.86%。 2000年4月我國裝機已突破三億千瓦。我國已連續13年每年投產新機組均在1000萬千瓦以上 。
值得人們注意的是全國電力供需形勢，從1997年開始有了根本性的改變，長期困擾我國經濟 和人民正常生活的嚴重缺電局面已基本緩解。緩解程度在地區間是不平衡的，有些地區出現 了電力富裕或供需基本平衡，有些地區在用電高峰時期電力供應仍然偏緊，去年有的地區 又出現了拉閘限電。
由于我國經濟進行產業結構調整，產品結構調整，一些工業企業用電量減少，同時由于人民 生活水平的提高，居民生活用電和商業用電增加。由于工業用電比重大，居民生活用電比重 小(1998年分別為71.78%和12.22%)導致一些地區用電負荷增長緩慢。由于用電情況變化，致 使電力工業的發電設備年利用小時逐年下降：
1994年 5233小時
1995年 5121小時
1996年 5033小時
1997年 4765小時
1998年 4501小時
1999年 4350小時
由于市場經濟的發展，電力是商品意識的增強，在一些地區積極宣傳電采暖、增加售電量是 有一定道理的，但不能理解為現在我國電力富裕了，所以要提倡電采暖。
盡管我國裝機總量和發電量已躍居世界第二位，但我們是人口大國，1999年全國人均裝機僅 為0.237千瓦，人均年發電量979千瓦時，(1991年獨聯體形成時，人均用電量5700千瓦時)上 海市水平最高，人均裝機為0.651千瓦，人均用電量3299千瓦時。中西部地區人均用電量比 全國平均水平低，其中江西、青海、重慶比全國平均水平低一半以上。
目前我國人均裝機僅為世界平均水平 的41.3%，人均發電量僅為世界平均水平的40.3%。我 國人均裝機只相當加拿大的5.8%，美國的7.5%，澳大利亞的9.5%。我國人均發電量只相當加 拿大的5.15，美國的7%，澳大利亞的10.5%。
另據報導電力工業經過若干年的努力奮斗，目前全國仍有3500萬人未用上電，因此可以說某 些地區的“電力過剩”只是暫時的現象。我國人均裝機與人均發電量僅為世界平均水平一 半。電能在終端能源消費中的比例為11%，也低于世界平均水平的17%，市場潛力沒有完全挖 掘和開發，電煤消費占煤炭的比重僅為38.6%，也比發達國家的70～80%低的多。因而不能 理解為我國電多了，用不完，要推廣電采暖。
二、電采暖不經濟的理論分析
《北京節能》2000年第2期刊出首都師范大學物理系宋愛國先生“〖HT5，7〗火〖KG-*2/5〗 用〖HT〗與節能”一文，從理論上分析了電采暖不經濟的原因，摘要如下：
一提到能量，往往會想到其數量為多少J，似乎能量只有量的一面，其實不然。1kg的水從20 °C升高到30°C與從80°C升高到90°C所吸收的熱量是相同的。可是，它們分別是在低溫段 (20～30°C)和高溫段(80～90°C)吸收的，因此，這兩部分數量相等的熱量質量并不同。
一般講，熱量在高溫段轉變為有用功的能力較大，在低溫段轉變為有用功的能力較小，甚至 完 全不能轉變為有用功。我們把環境下任一形式的能量在理論上能夠轉變為有用功的那部分稱 能量的 火 用 ；而將該能量中不能轉變為有用功的那部分稱為 該能量的 火 無 。
因此，有：能量= 火 用 火 無 。 在一定的能量中， 火 用 占的比例越大，該能量的品質越高(能 質系數越高，能質系數= 火 用 /能量)；反之，則能量的品質越 低(能質系數越低)。例如：電能、機械能從理論上講，有能量值= 火 用 ，即其能量完全變為有用功，因 此，這類能量稱為高級能量；又如，自然環境中與海水、空氣等相互交換的能量，有能量值 = 火 無 ，這類能量稱為低級能量；而介于它們二者之間的能量 則有：能量值= 火 用 火 〗無 ，如 化學能、熱能、內能和流體能量等。
有了 火 用 的概念，熱力學第一定律可以表述為“在任何能量 的轉換過程中， 火 用 和 火無 的 總和保持不變”。熱力學第二定律也可以表述為“高品位能總是能夠自發地轉變為低品位能 ，而低品位能不可能自發地轉變為高品位能。”
建立了能量的質量觀- 火 用 、 火 無 和能質系數后，再來討論它們對節能的影響。
如電熱取暖，設環境溫度0°C，為保持室溫為20°C，需要單位時間用電爐向室內供熱Q，則 電能完全轉換為熱量，其能量效率?=100%。單從數量上看，電能完全轉化為數量，已無節 能潛力可挖，但若從能量質的方面來分析，電能的能質系數等于1(高級能量)，而熱量Q的能 質系數(1-T0/T，T0為環境溫度，T為室溫)僅為0.068，即供能與用能的能質相差0.932 。也就是說，電能通過電爐轉換為熱量后，其絕大部分(占93.2%)電〖HT5，7〗火〖KG-*2/5 〗用〖HT〗要退化為沒有任何作功能力的 火 。這是能量使 用上的極大浪費。這種浪費不是數量上，而能質使用上的浪費-將高質能用在低質能用戶上 。這種大材小用情況，若僅就數量分析往往是令人的滿意的。但若從質的方面考慮，則十分 不合理。類似的浪費現象還有用高壓蒸氣供低壓動力使用以及用高溫水與低溫水兌成溫水 使用等等。這些都屬于數量上匹配，而質量上不匹配的情況。
1998年全國電力工業6000千瓦及以上電廠熱效率僅為33.08%，也可以理解為用很大代價換來 的高品位電能，僅作為低品位熱能使用，實在得不償失。
東南大學鐘史明教授在《采用電熱鍋爐供熱的商榷》一文中也從理論上分析了用電熱鍋爐供 熱不合理的論述。
鐘教授提出：我國全國平均供電效率30%，經過變、輸、配電損失10%才到了用戶處，電鍋爐 盡管電能轉變為熱能效率較高，達97%，其電鍋爐采暖，一次能源利用率僅為：
30×90×97=26.19%≈26%
而常規的供熱機組實現熱電聯產的一次能源利用率為：背壓機組80%。抽凝機組45%，如 采用燃氣-蒸氣聯合循環熱電聯產，其一次能源利用率80%，所以用電鍋爐供熱，其一次 能源利用率只有熱電聯產供熱的一半以下，是不節能的。
再從 火 用 效率來分析，電鍋爐采暖的 火 用 效率在供熱側8%，用戶側0.8%。因為用電采暖是“能質不匹配”，大材小用 ，實屬浪費。
另清華大學熱能工程系付林的博士論文-“熱電(冷)聯產系統電力調峰運行研究”中，給 出各類采暖系統能耗的比較，
各采暖系統單位熱量一次能耗的比較
從上圖也可看出電鍋爐采暖是一次能耗最高的一種。因而絕不能說電鍋爐采暖可節能。
三、電采暖的工程技術經濟分析
電采暖有一些優點，但運行費用高低也是不能不考慮的大問題。誰都知道坐小臥車比擠公共 汽 車舒服，但老百姓還要買月票、坐公共汽車，上下班“打的”是少數，個人開小車上班則是 更少。根據財政部、建設部等七部委財予(2000)361號：“關于建議轉發《城鎮供熱收費制 度改革的指導意見》的請示：“今后供熱收費體制將改革為：逐步實行暗補改明補和按熱 量計量收費。由職工所在單位對職工按工資的一定比例發放，取暖補貼并計入工資。總之以 前的“包燒制”將成為歷史，任何供熱方式今后要由住房職工承擔供暖費用。因而各種供熱 方式的基建費與運行費最終要由老百姓承受，不算經濟帳是不行的。
1.《中國建設報》的報導
《中國建設報》于2000年11月29日刊出文章介紹住宅采暖各類供熱方式的年運行費。列出的 11種采暖方式中的蓄熱式電鍋爐最貴，情況如下表：
2.北京市煤氣熱力設計院的資料
北京市煤氣熱力設計院段浩儀、黃維林、張曉松高級工程師曾于1999年發表《北京市電采暖 方式研究》文中介紹：
華北電力集團公司棗林前街宿舍2萬平米，電采暖，據用戶自己統計年運行費每平米25元。
北京供電局變電管理處辦公樓，7000平米電采暖，年運行費為46.9元/平米。
北京供電局下屬城區供電局辦公大樓16000平米，按峰谷電價計算，僅電費為25.8元/平米。
建國飯店，31500平米，僅電費平均20元/平米。
建行西單分理處3000平米的辦公樓，僅電費折合17.7元/平米。
該文提出電采暖幾種方式的運行成本比較情況見下表。提請大家注意：該表蓄熱式電熱鍋爐 采暖，使用峰谷電價，運行成本仍高達52.29元/平米。
電采暖運行成本估算
單位：元/平方米
電 采 暖
3.中國國際工程咨詢公司的資料
中國國際工程咨詢公司受北京市發展計劃委員會委托于2000年12月提出的《北京城市采暖供 熱方式研究》(討論稿)在不同采暖方式運行成本估算中，也是蓄熱式電熱鍋爐采暖最貴，高 達73.97元/平米。
不同采暖方式運行成本估算〖HT5SS〗
4.中國建筑科學研究院空調所的資料
《北京節能》2000年第5期，刊出中國建筑科學研究院空調所幾位研究人員合寫的文章：“ 水蓄熱電鍋爐作為中小型空調系統熱源的應用。”其中以1萬平米的北京地區采暖120天的建 筑為條件對燃油、燃氣和電鍋爐對比，情況如下：
表中“運行費用”是否僅為電費?不祥。
如表所見，全用低谷電時，一次性投資較大而運行費最低，實際要用部分谷電部分平電運行 費要提高較多。
5.北京節能技術服務中心的資料
為北京某單位供熱12000平米建筑面積的原鍋爐房內(原有4t/h鍋爐)，改造為蓄熱式電鍋爐 采暖，因而省去土建費用較多。按峰谷電價做三個方案比較。
按北京電網規定：
高峰時段；8～11時
18～23時
非峰谷時段：11～18時 7～8時
低谷時段：23～7時
方案設定：(根據供暖時段選擇設備)
方案一(谷平電)
高峰時段用蓄熱水箱內熱水供暖、保溫。
非峰谷時段電鍋爐給蓄熱水箱蓄熱，蓄熱水箱熱水供暖。
低谷時段的電熱鍋爐給蓄熱水箱蓄熱，用蓄熱水箱低溫水供應用戶保溫。
用600KW電熱鍋爐，1×200m3蓄熱水箱。
方案二(全谷電)
高峰時段，非峰谷時段用蓄熱水箱內的熱水供暖、保溫。低谷時段電熱鍋爐給蓄熱水箱蓄熱 并且用蓄熱水箱低溫水供應用戶保溫。用1500KW電熱鍋爐，1×200m3蓄熱水箱。
方案三(50%谷平電)
高峰時段用蓄熱水箱內的熱水供暖、保溫。非峰谷時段50%的時間用蓄熱水箱內的熱水供暖 ，另50%的時間用電熱鍋爐供暖。
低谷時段對蓄熱水箱蓄熱，用蓄熱水箱內的低溫水供應用戶保溫。2×600KW電熱鍋爐，1×1 50m3蓄熱水箱。
方案技術，經濟比較一覽表如下：
工程推薦方案一。
6.北京機械工程學會動工工程分會的資料
張宗譽高工在“北京市電鍋爐供暖的現狀與分析”的學術報告中，介紹了以下兩個工程用電 采暖的情況：
大唐公司新建2萬平米宿舍樓，用地板輻射采暖，由于按節能設計規范設計，熱負荷取值 較小按52W/平米，運行一個采暖季電費成本為18元/平米，估算運行成本為30元/平米。基建 投資含土建共1300萬元折650元/平米。戶外高壓線有3公里，且雙路進線，若不優惠的話， 僅這部分投資就要500～600萬元，因而若不優惠，則基建投資和運行費還將提高很多。
東西六條鍋爐房，原為兩臺1.4兆瓦燃煤鍋爐，供7500平米宿舍采暖。由于是舊平房，熱損 失大，選用兩臺450KW電鍋爐，兩臺30立米蓄熱器，全利用夜間低谷電，有全蓄熱系統。計 算僅電費19元/平米.季，估算運行成本32元/平米.季基建投資546元/平米。
四、幾點不成熟的看法
從以上幾個工程實例分析可知：
1.電采暖不論用何方式，每個采暖季的運行費在30～74元/平米，也可理解居住100平米建筑 面積宿舍的職工，每年將支付3000～7400元采暖費。目前北京市規定供暖價格；
熱力供暖價格：供應旅游飯店、飯館、使館、出租公寓的價格(每采暖季、每建筑平方米)為 30元，其他供應對象為20元。
鍋爐供暖價格：
燃煤鍋爐供暖價格：供應旅游飯店、出租公寓的價格為28元，其他供應對象為18元(沒有二 次熱交換的16元)。
燃油(柴油)、燃氣(天然氣、煤氣)鍋爐供暖價格供應居民的價格為28元，其他供應對象為35 元。
用電采暖的基建費高，是所有資料的一致的看法，運行費也較常規采暖高。
推廣電采暖一定要考慮老百姓的承受能力。
2.電鍋爐采暖一定要裝蓄熱器。這也是目前電力系統積極宣傳推廣電鍋爐，可以消峰填谷有 利于電網經濟運行的最重要理由。但據《中國電力報》2001年1月4日在“電鍋爐擠占市場不 言休”一文中指導：“目前全國應用電鍋爐近一萬臺，約100萬千瓦，其中蓄熱式電鍋爐僅 占10%左右”。也就是推廣電鍋爐可削峰填谷的本意未達到，只是增加了電力負荷，供電局 營業 部增加了銷售電量。
3.根據技術經濟分析，就是裝蓄熱器的工程，也要進一步分析，如何利用峰谷電價差，合 理選擇設備。全用低谷電，對電力系統有好處可真正起到削峰填谷作用，但基建投資增加很 多，因蓄熱器和電鍋爐投資增大很多。根據北京節能技術服務中心的工程分析，以用谷電為 主，用部分非峰時段的電才是最經濟合理的方案。
對于大量的未裝蓄熱器的電鍋爐采暖工程，18～23時是用電高峰，也是采暖用熱的高峰對電 力系統不僅不能削峰填谷，反而增加尖峰負荷，實則自討苦吃。
4.推廣電采暖要進行全面的分析論證
目前一些宣傳電采暖的資料，在進行技術經濟分析時，強調用電方便舒適的多，真正算經濟 帳的少。少數資料也做方案比較，但是僅計算一個建筑和一個單位內部用電采暖的基建費和 運行 費。電源建設和輸、變電費用均未計算。目前電力系統為推廣電采暖取消了增容費和電貼， 但這屬于政策性的問題，今天你不花錢，但是國家要出錢，省是省不掉的。
5.對北京市大力推廣電采暖的看法
根據《北京城市采暖方式研究》介紹北京發展采暖的情況如下：
北京用電采暖消耗的電量，如按發電設備年利用小時5000計算，則2005年僅供電采暖就需新
建電廠裝機36.6萬千瓦，按5000元/千瓦基建投資計，則需18.3億元。
上述資料同時介紹：“由于北京地區電源不足，需要由區外送入大量電力，但目前西電東送 的通道不足，抗嚴重干擾的能力較差，存在著不安全的隱患，市區變電站站點少，互相支持 的能力不足，配電網改造和建設跟不上，用戶用電還受到一定制約。”這意味著上述問題的 解決，還需投入大量的資金。
上述資料同時指出：2005年北京需要外來電力的比重為66%，2010年將增加至69.4%大量外來 電力將為北京供電的安全性，構成較大的威脅。
山西、內蒙到北京的500KW高壓輸電線將有200～100公里，兩側的升壓、降壓變電站，北京 市內的220KV變電站和配電線路又是一大筆可觀的投資。據介紹北京建一個220KW變電站平均 造價需1億元，而西大望路變電站則需4.6億元(半地下、地下三層、地上三層，占地7769平 米，總建筑面積21201平米)。配電系統也是一筆很大的投資。
北京到2005年投入1750萬平米電采暖的電源建設和輸、變配電建設所需資金粗算將需25億元 ，需終要反映到老百姓頭上，不考慮是不行的。
6.國家目前的政策仍是節約用電
國家經濟貿易委員會、國家發展計劃委員會于2000年12月29日發文：國經貿資源［2000］12 56號“關于印發《節約用力管理辦法》的通知”。
文件主要精神是再次重申節約用電。其中第9條：用電負荷在500千瓦及以上或年用量在300 萬 千瓦時及以上的用戶應當按照《企業設備電能平衡通則》(GB/T3484)規定，委托具有檢測技 術條件的單位每二至四年進行一次電平衡測試，并據此制訂切實可行的節約用電措施。
用電采暖，用電負荷多數是在500千瓦以上，因而都應制訂節約用電措施，而不是電賣不出 去盡量多用。
五、電蓄熱鍋爐采暖優點與不足
優點
1.沒有燃煤產物，沒有污染不產生噪音，屬于所在地區的“0”排放。
2.大量使用低谷電，可解決電網削峰填谷，提高電力系統經濟的效益。(不裝蓄熱器則達不 到此目的。)
3.自動化的水平高，負荷調節范圍大，運行操作靈活簡單，值班人員只需要監視司爐可穿白 大褂，車間內養金魚。
4.運行安全可靠。
不足
1.運行成本比常規采暖方式要貴，基建投資比常規熱電聯產供熱高，是用高代價換取環保效 益。
2.蓄熱器所需體積大，占用建筑面積大，老鍋爐房改造要考慮是否能容下。
3.供熱溫度隨時可升高或降低，故中間要用非峰谷時間段來加熱，以保供熱質量。
4.電采暖是在一定條件下的“大材小用”“高質低用”，絕無節能效益而言。
六、電蓄熱鍋爐的適用條件
1.天然氣管網或城市供熱管網在近期達不到的地方而環保又不允許燒煤的地方。
2.水電豐富的地區而常規能源又很缺乏的地區。有的中小水電站還有棄水現象，故應發展電 采暖。
3.大中城市、旅游城市、為環境效益，防止煙煤型污染禁用燃煤而熱電聯產又達不 到的地區可用。例如北京為申辦奧運改善環保，在規劃市區面積僅占全市總面積的6%，卻集 中了50%的人口、80%的建筑、60%的工業產值及70%的能源消耗，因而環保問題成為奧運的重 點問題。在老城區搞些電采暖作為集中供熱的補充也是可行的。但居住者應為高收入階層。
4.大中城市的郊區公寓、別墅、賓館等要求生活質量高的地區與場所，無法實現熱電聯產而 小型燃機熱電冷聯產暫時不易實現的地區，用電采暖供熱、制冷空調也是可行的。
5.實行峰谷電價而峰谷電價差距較大的地區，經技術經濟比較論證后，確有優勢的地區 方可使用。勿聽信不負責任的宣傳，盲目照搬外地的“經驗”。
6.距離高壓電源較近的地方，架設高壓輸電線短、投資省、變電設備也無需增容擴建時，經 技術經濟論證合理后可用(請注意戶外高壓線，電力局會要求雙路進線，增加投資較多)。
電采暖是多種采暖方式的一種，但其背后又是一個系統工程。把一個系統分成若干個互相獨 立的部分來研究，容易將其看成是孤立的、靜止的，所得結論也是只能在一個局部條件下適 用。如果放大到更大范圍來研究，就可能看出其結論是負面的，甚至是錯誤的。
總之要進行全面的科學論證，在經濟合理的條件下，再進行電采暖的技術改造，切勿草率從 事。
聯系電話：010-66032298
參考文獻
1.宋愛國：火用與節能”《北京節能》2000年 第2期。
2.鐘史明“采用電熱鍋爐供熱的商榷”，《海峽兩岸第一屆熱電聯產、汽電共生學 術交流會論文集》2000.103.段潔儀、黃維林、張曉松“北京市電采暖的方式研究”1999技術論文集。
4.《北京城市采暖供熱方式研究》中國國際工程咨詢公司 2000年12月
5.朱成章“要重視能源的合理利用和經濟性”《電力快訊》2001年第2期
6.馬達、黃鑫、王清勤、鄒瑜、韓波“水蓄熱電鍋爐作為中小型空調系統熱源的應 用”《北京節能》2000年第5期。
