时间:2022-04-03 21:18:06
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇自动控制论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:控制理论;系统化;比较教学
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)21-0042-02
控制理论是自动化及其相关专业的一门重要核心专业基础课程,在武汉理工大学华夏学院(以下简称“我院”)自动化专业,控制理论所授主要内容为以经典控制论为核心的“自动控制原理”和以卡尔曼的状态空间分析法为核心的“现代控制理论”。
其中,“自动控制原理”是研究控制系统的一般规律,并为系统的分析和综合提供基本理论和方法的专业基础核心课程。该课程又是“现代控制理论”“过程控制系统”“运动控制系统”“计算机控制技术”“智能控制”等许多后续课程的基础。而作为其后续课程的“现代控制理论”仍作为硕士研究生“线性系统理论”与“最优控制”等学位课程的基础。这两门课程理论性强,概念多且杂,对学生的数学基础要求较高。而我院作为一个三本院校,自动化专业的学生相比较一本和二本的学生而言,数学基础较为薄弱,故学好这两门课对学生来说至关重要且具有一定的难度。
而教好上述两门课程也是教师必须思考和解决的重要问题。笔者经过几年的教学实践,摸索出一套比较适合三本院校学生的系统化教学方法,致力于培养学生的系统观,进行了一些尝试,且取得了一定的效果。
一、工程背景系统性
任何一种理论的产生都有其历史背景,都是在实践中产生的。自动控制技术萌芽在18世纪,在第一次世界工业革命期间,自动控制技术逐渐应用到现代工业中。其中最卓越的代表是瓦特(J.Watt)发明的蒸汽机离心调速器,一种凭借直觉的实证性发明。飞球调节器有时使蒸汽机速度出现大幅度振荡,其他自动控制系统也有类似现象。
由于当时还没有自控理论,所以不能从理论上解释这一现象。为了解决这个问题,盲目探索了大约一个世纪之久。1868年英国麦克斯韦尔的“论调速器”论文指出:不应单独研究飞球调节器,必须从整个系统分析控制的不稳定。麦克斯韦尔的这篇著名论文被公认为自动控制理论的开端,接着就进入了经典控制理论发展的孕育期。1875年,英国劳斯提出代数稳定判据。1895年,德国赫尔维兹提出代数稳定判据。1892年,俄国李雅普诺夫提出稳定性定义和两个稳定判据。1932年,美国奈奎斯特提出奈氏稳定判据。战中自动火炮、雷达、飞机以及通讯系统的控制研究直接推动了经典控制的发展。1948年,维纳出版《控制论》,形成完整的经典控制理论,标志控制学科的诞生。维纳成为控制论的创始人。
经典控制理论的主要内容包括:系统数学模型的建立、时域分析法、频率特性法、根轨迹法、系统综合与校正、非线性系统和采样控制系统分析法等。
从四十年代到五十年代末,经典控制理论的发展与应用使整个世界的科学水平出现了巨大的飞跃,几乎在工业、农业、交通运输及国防建设的各个领域都广泛采用了自动化控制技术(可以说工业革命和战争促使了经典控制理论的发展)。科学技术的发展不仅需要迅速地发展控制理论,而且也给现代控制理论的发展准备了两个重要的条件――现代数学和数字计算机。现代数学,例如泛函分析、现代代数等,为现代控制理论提供了多种多样的分析工具;而数字计算机为现代控制理论发展提供了应用的平台。[1]
在二十世纪五十年代末,计算机技术的飞速发展推动了核能技术、空间技术的发展,并且为多输入多输出系统、非线性系统和时变系统的分析和设计提供了新的手段。
五十年代后期,贝尔曼(Bellman)等人提出了状态分析法,在1957年提出了动态规划。1959年卡尔曼(Kalman)和布西创建了卡尔曼滤波理论;1960年在控制系统的研究中成功地应用了状态空间法,并提出了可控性和可观测性的新概念。
由上面的历史背景介绍可以看出,现代控制理论是在自动控制理论的基础上发展得到的,尽管两种理论在方法和思路上有显著的不同,但是在教授的时候不能将两者视为单独的个体。笔者每次在绪论部分都会系统化地讲解理论的产生,以让学生对两门课程形成一个初步的比较清晰的认识。
二、理论教学的系统性
在这两门课程的理论教学过程中,虽然涉及到的知识点有差异,但是经笔者研究,在具体教学中,两门课程的教学有些许共性,比如说两门课程的教学流程就基本一致。如图1所示:相对于现代控制原理而言,自动控制原理理论推导较少,同时其工科背景较强,实例较多。在学习之初,可先帮助学生搭建起分析问题和解决问题的基本框架,形成一个较为初步的系统观。
自动控制原理分析问题的核心是数学建模,稳定性判断和性能指标的计算,[2]主要分析方法是时域分析法、频域分析法和根轨迹分析法。时域分析法直观易懂,频域分析法是自动控制原理的核心,根轨迹分析法在目前的工程实践中已用的很少,在学时有限的情况下可略讲。在实际讲解的过程中,要合理安排学时,适当加快时域分析法的讲授,略讲根轨迹分析法,重点讲解频域分析法及系统校正。
现代控制理论包含了大量的理论概念机数学公式,在实际讲授中,应弱化理论推导,在教学过程中可结合倒立摆工程实例,从建模、稳定性分析、能控能观性分析、极点配置到状态反馈,形成一个较为完整的分析过程。[3]
总而言之,在讲解的过程中,注重引言,初步建立系统观,结合实例,比较异同,突出重难点,最后再通过总结强化各知识点之间的联系。[4]
三、实践教学的系统性
1.重视实验,理论教学和实验教学的系统化[5]
以往,控制理论的实验课和理论课教学是独立的,理论课教师和实验课教师各行其道,相互交流匮乏。目前,学院已明确提出,理论课教学和实验课教学的一致性,理论课教师必须参与进实验教学,教学手段要丰富、系统。
2.实验箱教学和仿真教学的系统化
首先在实验箱上搭建模拟电路,利用信号发生器、示波器等测量波形和数据。同时引入MATLAB仿真,先引出数学模型,利用MATLAB强大的系统工具箱分析并绘制各种相应曲线,利用Simulink工具箱进行校正和状态反馈设计。[6]最后,对比电路测试波形和仿真结果,可让学生深入了解理论和实际参数之间的差异,进而寻找原因,加深理解。
四、今后教学方向
在今后的教学过程中,可进一步加强比较,加强学生的系统观,并且尝试迁移到其他相关学科,加强学生对整个学科的理解。
参考文献:
[1]万雄波,杨方.基于“自动控制原理”与“现代控制理论”课程异同点分析的教学探索[J].科教文汇,2013,(7):56-57.
[2]孙韵钰.“相似论”在“自动控制理论”课程教学中的运用[J].消费电子,2013,(7).
[3]王斌,李斌.“现代控制理论”教学改革与实践[J].中国电力教育,2013,(10):61-62.
[4]李长云.“自动控制理论”的系统化教学实践[J].电气电子教学学报,2013,(8):75-77.
关键词:自动控制原理;计算机辅助教学;考核方式多元化
作者简介:陈兆岭(1967-),男,江苏泰州人,江苏大学电气信息工程学院,讲师;刘国海(1964-),男,江苏扬州人,江苏大学电气信息工程学院,教授。(江苏 镇江 212013)
基金项目:本文系江苏省“十二五”高等学校重点专业建设(批准号:苏教高[2012]23号)、2011年江苏大学校级教学改革与研究项目(重点)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)05-0086-02
“自动控制原理”是一门理论性和工程实践性都较强的专业基础课,是后续专业课程不可缺少的先行基础课,[1]江苏大学电气信息工程学院所有专业的学生都要学习这门课。为了提高教学质量,课程教学组根据课程特点采用多种教学手段,对课程教学进行了全方位的改革实践。
一、课程特点和教学改革的必要性
“自动控制原理”课程的特点是:内容成熟丰富、涉及知识面广、理论性强、比较抽象但又和工程实践联系紧密、可供使用的教学手段更新发展快,同时习题多、难度大,是具有一定深度和学习难度的课程,往往让学生感到难学,教师感到难教。[2]教师在讲授过程中也容易过分强调理论知识的数学推导而忽视工程应用,使这门课类似数学课。[3]若教师对这门课程采用以“教师为中心”的单一教学模式,沿用传统的“课堂板书讲授+验证实验”的教学方法,则不利于学生系统地掌握课程知识点,会导致学生缺乏学习兴趣和主动性,从而无法达到良好的教学效果。[4,5]因此教师必须更新观念,大力倡导积极主动的学习方式,充分应用先进的现代教学手段,建立一套包括理论讲授、计算机辅助教学、实践教学、作业讲解、网络资源共享、评价体系和学术讨论相结合的全方位的课程教学改革新体系,充分调动教师和学生的积极性,努力提高教学质量。
二、全方位教学改革实践
江苏大学“自动控制原理”课程教学组经过认真研究,本着“以学生为中心”、“厚基础、重实践、重能力”的指导思想,在省重点专业建设和校级教学改革与研究项目的资助下,对课程体系进行整体优化,将多种教学手段并举,实现了师生之间学习过程的双向互动,取得了良好的教学效果。
1.精选教学内容
为了解决“自动控制原理”课程内容多、学时少的矛盾,教师必须根据教学大纲的培养目标突出重点优化整合教学内容。根据江苏大学电气信息工程学院各专业的学习需要,本课程组分别精选了90、75、60和45学时的课堂教学内容。自动控制系统分析与设计的主要内容和重点是研究系统的特性,即稳定性、动态性能、静态性能。“稳、快、准”贯穿了时域分析、根轨迹分析和频域分析的过程,教师在讲课过程中又以工程上应用广泛的频域分析为重点和难点,将基本概念、基本原理和基本方法讲透,让学生了解和学习“控制论”的思想方法。课程开始时就向学生推荐几本国内有影响的参考书,对于教学大纲中规定的了解内容则略讲,或让学生课余自学,这样不但培养了学生的自学能力和独立思考解决问题的能力,也节省了课时。
教师也要注重介绍控制学科前沿的最新发展,使课程具有先进性和时代感。增加MATLAB软件的应用,减少讲授系统根轨迹绘制、频率特性绘制的内容,而将重点放在应用根轨迹法和频域分析法进行工程分析与设计上,使学生掌握专业的知识与技能。
根据以上原则,课程组成员编写的教材《自动控制原理》将于2013年由机械工业出版社正式出版发行。
2.课堂教学手段多样化
课堂教学是教师讲授和学生学习的重要环节。为了增强授课效果,教师应采用讲授式、探究式、案例式、讨论式和对比式等教学方法相结合,采用以多媒体课件为主、减少板书时间、增加Matlab软件应用内容介绍、增加师生互动交流时间等教学手段。
课程组教师根据授课内容的不同,将多种教学方法相结合,如绪论部分采用了讲授式、案例式、对比式等方法介绍自动控制的定义、特点、实例、基本内容和基本要求;采用探究式、讨论式和对比式等方法分析时域法、根轨迹法和频域法的区别与联系、应用范围、优缺点等。
由于课程理论性强、公式推导多,采用传统的板书方式耗时费力,而采用多媒体课件教学,不但节省课时,而且图文并茂,增加了信息量,提高了课堂教学效率。为了适应学生的思维速度,在公式推导时,教师利用多媒体动画一步步地给出演算过程,产生了和板书相同的效果。
教师引入基于Matlab的计算机辅助教学,避免了高次方程解根、高阶系统性能指标计算等烦琐计算,可以把时域、根轨迹、频域分析和校正系统的绘图很快地在计算机上绘制出来,还可以方便地分析系统传递系数、开环零极点变化等对系统性能的影响。这不仅提高了课堂的教学效率,也使学生巩固了所学知识,拓宽了思路, 提高了学生的学习的兴趣和热情,同时为后续的课程设计、毕业设计的分析和计算工作打下良好基础。
采用的多媒体课件和引入的Matlab辅助教学节省了课时,增加了师生课堂互动交流的时间。教师在授课过程中可适当地留一些悬念,启发学生思考后再进行讲解,效果更好。如在讲授奈氏稳定判据时,抛出问题:当有p个开环极点在s平面的右半部时,奈氏曲线会如何变化,奈氏稳定判据应用时应作哪些修改。通过学生独立思考、师生互动解决问题后,学生对奈氏稳定判据的本质理解更深刻,印象更清晰。
教师每讲完一章应归纳出本章知识点作为学生复习的重点,引导学生及时复习。
3.改革作业完成方法和实验方式
课后及时做作业,有利于学生深入理解学习内容、巩固所学知识。教师课后布置一些概念性强的习题,要求学生阅读参考书,利用Matlab指令或Simulink模块进行仿真,这样既拓展了学生的思维模式又能让经典的专业知识与时展相结合,使学生在掌握成熟的专业理论的同时理解本专业的性质和实际应用特点。
实验方面采用验证实验和设计实验相结合、仿真实验和物理实验相结合、课堂实验和开放实验相结合的方法。需要在课堂完成的验证实验有四个,同时学生也可自主设计实验,学生根据所学的知识利用实验室的设备自由设计实验,以验证所学的理论知识,充分发挥学生个体的能动性、创新性来自主设计一些自动控制系统。通过实验,学生掌握了诸如实际温控系统的组成、PID控制器的设计和调节,更好地将理论知识应用到实际系统中。
课程组教师结合自身的科研课题,吸收部分学生实际参与;组织学生开展各种丰富多彩的课内外科技活动,进行大学生电子设计制作培训;组织学生参加全国大学生电子设计竞赛、校“星光杯”科技作品大赛、大学生科研立项等活动,学生每年都取得不俗成绩。
4.网络资源的建设和利用
江苏大学开发了“自动控制原理”课程的网络课堂,教师充分利用校园网络资源进行网上辅助教学。网络课堂系统主要分为三大模块:资源中心模块、教师管理模块和学生自主学习模块。课程教学大纲、教案概略、参考文献目录、网上提交作业、在线测试、实验预约、师生互动、网络课件、部分授课录像等都已上网使用,并逐步充实和完善。学生可在网上下载所需学习资料用于课前预习和课后复习。网络资源中心不断更新充实国内精品课程、学术期刊和相关技术资料等内容,为学生的自主学习提供了一个良好平台。除此之外,该系统还包括随机出题的习题库子系统,学生可以随时通过习题库进行自我测验,同时也有网上辅导体系,学生可以随时与教师互动答疑。
5.考核评价方式多元化
江苏大学“自动控制原理”课程改变期末一张考卷定成绩的传统做法,总评成绩由平时成绩和考试成绩组成,平时成绩占25%,考试成绩占75%。平时成绩主要考核上课出勤、课堂参与情况、作业成绩、实验成绩。试卷命题要知识覆盖面广,分为基本要求部分和提高部分,前者约占试卷总分值的75%,主要考核学生掌握基本知识的程度,后者约占试卷总分值的25%,主要考核学生灵活运用所学知识的能力,难度与考研题接近。这样做既考核了学生掌握基本知识的情况,又促进学生深入学习研究,保证了考核结果的区分度。
6.教改研讨活动制度化
“自动控制原理”是学院的重点教学课程,学院成立了专门的课程教学小组,并持续吸收自动化系新教师加入。多年来,课程组坚持开展经常性的、有计划的教学研究活动,针对课堂教学中的重点、难点以及新问题开展专题讨论,深化课程的教学改革,不断地更新和完善教学内容,改进教学方法。学校每年开展一次讲课竞赛,提高教师讲课技能,积极申报省市和学校的教学改革项目,所涉及的内容有:课程教学体系整体优化、教学内容与方法改革、课程群建设、双语教学、教材建设、实验室建设、多媒体教学研究与建设、网络教学平台建设等。学院鼓励对外交流,鼓励教师发表教学改革论文,派出课程组教师参加每两年举办一届的“全国自动化教育学术年会”,直接和兄弟院校交流教学经验,学习先进的教学方法和手段,将“自动控制原理”课程的教学改革推向新的台阶。
三、教学效果
“自动控制原理”课程的全方位教学改革,取得了良好的教学效果。学生普遍反映学习兴趣浓厚、课程内容充实、学习效率提高,考核总评成绩提高,不及格率下降至7%以下。相当数量的学生在教师的研究课题中发挥较大的作用,每年参加的全国大学生电子设计竞赛,都能取得几项一等奖,对江苏大学的电气工程及其自动化专业(国家级特色专业)和自动化专业(江苏省品牌特色专业)的建设起到了促进作用。
参考文献:
[1]田玉平.探索“自动控制原理”课程教学体系改革之路[J].电气电子教学学报,2008,30(3):8-11.
[2]李振龙,乔俊飞,孙亮,等.自动控制原理课程体系结构和教学方法探讨[J].教学研究,2009,32(2).
[3]符强.《自动控制原理》课程的探究式教学研究[J].四川教育学院学报,2012,28(3).
关键词:机械自动化,农业,食品包装,自动化技术
0 .前言
机械自动化主要是指在机械制造业中应用自动化技术,实现加工对象的连续自动生产,实现优化有效的自动生产过程,从而加快生产投入物品的加工变换和流动速度。机械自动化的技术水准,不仅影响整个机械制造业的发展,而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响。现代世界各国间的竞争主要表现为综合国力的竞争,要提高我国综合国力,需在各生产部门实现生产机械化和自动化。免费论文。
机械自动化技术从上个世纪20年展应用以来,已经得到了迅速的发展,特别是近年来计算机制造的高度集成化,开始向计算机集成制造系统 (Computer IntegratedManufacturing System,CIMS)发展,并大大加快了机械自动化的发展,但我国仍处于初级操作阶段的自动化。
目前,世界各国的机械自动化水准除少数工业发达国家的某些生产部门外,大多数还处于操作阶段的自动化。我国也不例外,我国的产业结构层次低,机械制造业发展很不平衡,大部分企业还比较落后,手工劳动占有相当的比重;我国机械制造业企业中自动化装备水平不高,不仅在数量上同世界先进国家有较大差距,而且在品种上、质量上、使用上,同世界先进水平也存在较大差距。免费论文。
以微电子技术、软件技术、计算机技术及通信技术为核心而引发的数字化、网络化、综合化、个性化信息技术革命,不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展,而且也深刻影响着机械自动化的发展趋势。机械自动化技术将向以下几个方向发展[1]:(1)光机电化方向;(2)柔性化方向;(3)智能化方向;(4)全球信息化方向;(5)绿色化制造方向。
1. 机械自动化在农业中的应用
农业是一种复合产业,它不仅包括作物的生产,而且包括农产品的加工、储藏和运输等等。农业生产的发展过程受自然环境和社会条件的影响,过去为了解决粮食供应不足的问题,开发农业技术着重于增加产量;但对于现代社会,温饱问题已经基本解决,人们对于产品的品质以及工作的高效性和舒适性的要求日渐提高。农业机械自动化就是农业机械或装置的操作过程或工作状态不依靠人的感官和手工而自动实现。免费论文。农业机械自动化应以实现生产的高效率和高精度,降低生产成本,节约资源,提高农产品品质和实现安全生产等为目的,以满足人们在农产品生产和消费中的需求。
目前农业机械自动化大致有以下3类:
(1) 已有农业机械及装置的部分自动化控制。这种自动化方式以提高已有农业机械及装置的作业与操作性能,提高作业效率和作业精度,减轻驾驶员的负担,节约资源(肥料、种子、农药、燃料等) 等为目的。目前,已经广泛采用的自动控制装置大多数属于此类[2-5],如拖拉机、施肥播种机、移栽机、插秧机、喷雾机、联合收割机、挖掘收获机、干燥机等。
(2) 已有农业机械及装置的无人自动操作。这种自动化方式用在操作简单且容易实现无人运转,能长时间重复单调过程的作业上。如用计算机程序或无线电遥控来操纵拖拉机及联合收割机,自动控制行驶,自动检测耕深、耕宽或作物行列数,自动完成作业,以及能使干燥机、自动化温室等固定装置自动完成作业的机械及装置。
(3) 农业机器人。农业机器人是一种可由不同程序软件控制,以适应各种作业,能感觉并适应作物种类或环境变化,有检测(如视觉等)和演算等人工智能的新一代无人自动操作机械。
目前许多发达国家正在进行农业机器人的开发研究,部分研究成果已开始在农业生产中应用。例如, 使用机械手的果蔬自动采摘机;水果采收、分选及食品加工等部门广泛采用的摄影图像处理等视觉检测装置;畜牧业中利用远距离遥控技术检测乳牛的位置,并把挤奶器附着在上挤奶的自动挤奶装置[2]; 还有把羊的形态图形化,使剪刀自动感知羊的皮肤并作业的剪羊毛机器人。
2. 机械自动化在食品包装业的应用
食品工业是中国第一大工业门类,在全部包装机械中,有近一半的种类和数量与食品工业包括饮料工业相关。二十多年来,中国经济的高速发展,国民经济和人民生活水平的持续增长,对中国食品工业产生了巨大的市场需求,从而也带旺了与之相关的食品包装市场以及食品包装机械制造业。
中国食品包装机械制造业起步于二十世纪八十年代初期,一些中小型机床、农机制造企业由于失去了国家计划经济的支持而自发转型。部分私营企业也从相对技术含量较低但利润空间较大的食品包装机械行业入手,中国食品包装机械制造业可说是由仿造进口设备开始,一步一步发展起来的。
国内食品包装机械行业是保持高速增长的行业。我国食品和包装机械行业在经历了上世纪70年代起步,80 年展,80年代末和90 年代初的快速增长(年增长率高达20%),初步形成了门类比较齐全、品种基本配套的产业。由于我国食品包装机械起步晚,生产企业构成形式多种多样,从行业企业总体规模来看,95%的企业为小型企业、乡镇集体企业、民营企业、个体企业及少量联营企业和股份制企业,大中型企业只占行业企业总数的5%。这样的企业构成也是我国大型成套设备生产能力弱,高档设备主要依靠进口的主要原因。目前大型国营生产企业、部分民营企业、合资和独资企业成为食品包装机械行业的主力,但国内没有大型成套设备方面的设计和制造能力。
食品包装机械的发展趋势主要体现在高生产率、自动化、单机多功能。传统包装机械多采用机械式控制,如凸轮分配轴式、光电控制、气动控制等控制形式。机电一体化技术是在信息论、控制论和系统论基础上建立起来的综合技术,运用过程控制原理,将机械、电子与信息、检测等有关技术进行有机组合,实现机电一体化和自动化,提高包装机械整体制造水平。
自动化产品在食品包装机械行业的市场具有很大的发展潜力。2005年包装机械使用的自动化产品的市场规模约为8亿元。2006年自动化产品在包装机械的市场增长率在10%左右。
食品包装机械自动化产品的厂家市场概况如下[6]:
(1)活跃在食品包装机械市场的PLC厂家主要有12家,具有竞争实力的有三菱、OMRON、西门子、松下电工、施耐德和台达6家。
(2)活跃在食品包装机械市场变频器厂家主要有19家,具有竞争实力的有三菱、富士、安川、SEW、松下电工及松下电器、西门子、台达和施耐德9家。
(3)活跃在食品包装机械市场,且互为竞争对手的人机界面厂家主要有5 家:DIGITALHITECH、三菱、OMRON、西门子和EASYVIEW。
(4)活跃在食品包装机械市场的电机厂家主要是国内电机生产厂商,合资和进口的电机基本得不到应用。
(5)活跃在食品包装机械市场的低压电器的合资或进口厂家主要有7家,具有竞争实力的有富士、OMRON、西门子、施耐德4家,大部分都是国内生产。
食品包装机械自动化产品生产存在以下主要问题[7]:
首先我国机械食品包装制造企业高起点的较少,大多数企业在低水平徘徊。中国包装机械在产品开发、性能、质量、可靠性、价格、服务等方面与进口产品的竞争中处于劣势,抵挡不了进口产品的大量涌入。每年的进口设备,大都是国内不能制造或达不到使用技术要求的技术含量高的或大型的设备,如无菌包装机,大型高速饮料灌装机、贴标机、组合电子秤等。
其次是科技发展滞后,创新能力不足。目前国外包装机械产品的品种大约有6000多种,成套数量多,并且不断有新技术、新产品出现,一方面向高精度、大型化发展,另一方面向多功能方向发展。与发达国家相比,我国包装机械产品品种及配套数量少,只有国外品种的一半左右。
另外,中国食品包装机械制造业虽然名牌产品在逐渐形成,但生产集中度还不够。目前中国有食品包装机械制造企业6000多家,其中2000多家不够稳定,每年有近15%的企业转产或倒闭,但又有约15%的企业加入到这一行业中来。目前产值及销售额超过亿元的企业仅有十几家,最好的企业产值及销售额刚过10亿元,上市企业仅有一家;年销售额超过3000万元的企业也仅有50家,这50家企业的总销售额仅有80亿元,只有20.66%的集中度。
3. 结语
机械自动化在任何一个国家的重要地位都是显而易见的,机械自动化技术直接关系到机械制造业的基础和水平。作为一个发展中国家,我国必然要大量发展机械自动化技术,走一条科技强国之路。随着改革开放步伐的加快,我国在立足本国经济的基础上,不断吸收国外先进经验,使我国的农业和食品包装业的机械自动化有了长足进步,并向更高的水平发展。农业和食品包装的机械自动化的发展,需要我国结合自身的实际情况,进行自主创新,开发和改进。
【参考文献】
[1] 李静锋,刘书婷. 机械自动化发展的探索[J].大众科技,2008,6,139-140.
[2] 田丽晶.中国农业机械自动化的发展与思考[J].吉林广播电视大学学报,2004,(1):57,58,62.
[3] 马振华 李丹.论我国机械自动化技术的发展应该注重的几个问题[J].科技资讯,2008,(15):43.
[4] 金衡模,高焕文,王晓燕.农业机械自动化的现状与推进模式[J].中国农业大学学报,2000,5: 44-49.
[5] 张列贵.简述现代机械自动化技术[J]. 黑龙江科技信息,2007,(10X):28.
[6] 刘文秀,张兆兰.食品包装机械自动化市场分析[N].中国包装报,2008-6-10(1).
[7] 李越.技术进步是中国食品包装机械的发展方向[J].中国包装,2003,23(3):37-39.
关键词: 综合智能控制技术 电网规划决策系统
广东省电力系统包括21个地市电网,现有最高运行电压等级为500kV,珠江三角洲地区已形成500kV环网,并以500kV电压与广西联网,以400kV和110kV电压分别与香港和澳门联网。此外,广东电网还向湖南宜章和临武两县以及江西赣南地区供电。
粤中(珠江三角洲地区)地网是广东电网的核心,也是全省最大的负荷中心,该电网与广西、香港等电网互联,除了向珠江三角洲地区提供电力外,还担负着电力交换任务。在粤中地区建设一个强大的500kV电网,对保证广东电网乃至香港电网以及澳门电网的安全运行有着重大意义。广东500kV电网东已延伸至汕头西翼,江门――茂名500kV输变电工程已投入使用。
广东省的电力工业已经步入了大电网、高电压和大机组时代。随着整个电网变得越来越复杂,电网规划中以往那种人为臆断和局部最优的规划方式会给电网运行、发展带来隐患,资金盲目使用的可能性加大。结合目前理论的发展,我们认为电网规划是一个受到多种条件约束的、以电网总效益为最终目标的多目标的系统工程。对于这样一个系统,我们认为适宜以控制论为基础,结合信息论、运筹学和系统工程等理论来研究。
从控制论角度来看,电网是一个巨维数的典型动态大系统,它具有强非线性、时变且参数不确切可知、含大量未建模动态部分的特征。另外,电力网络地域分布广阔,大部分元件具有延迟、磁滞、饱和等复杂的物理特性,对这样的系统实现有效决策控制是极为困难的。另一方面,由于公众对新建高压线路的不满日益增强,线路造价,特别是走廊使用权的费用日益昂贵,以及电力网的不断增大,使得人们对电力网络的决策控制提出了越来越高的要求。正是由于电网具有这样的特征,一些先进的控制论思想和技术被不断地引入到电网中来。下面将阐明综合智能控制技术引入电网规划中的必要性和可行性。
一、综合智能控制技术
1.1智能控制的概念
迄今为止,智能控制尚无统一的概念,文献[1]有如下归纳:
a)最早提出智能控制概念当推傅京孙教授,他通过对人-机控制器和机器人方面的研究,将智能控制概括为自动控制和人工智能的结合。他认为在低层次控制中用常规的基本控制器,而在高层次的智能决策,应具有拟人化功能。
b)Saridis在傅京孙工作的基础上,提出了三元结构的智能控制理论体系,他认为仅有二元结合无助于智能控制的有效和成功应用,必须引入运筹学,使其成为三元结合,并提出了其递阶智能控制的理论框架。
c)国内蔡自兴教授在研究了上述理论结构以后,从系统的整体性和目的性出发,于1986年提出了四元结构价格体系,将智能控制概括为控制理论、人工智能、运筹学和系统理论4学科交叉。
总之,智能控制是多学科知识的结合,除了从控制论出发来研究它,还可以从信息论、生物学以及社会科学角度来讨论和研究。
1.2综合智能控制技术
综合智能控制一方面包含了智能控制与传统方法的结合,如模糊变结构控制,自适应模糊控制,自适应神经网络控制,神经网络变结构控制等;另一方面包含了各种智能控制方法之间的交叉综合,如专家模糊控制,模糊神经网络控制,专家神经网络控制等。
二、一个国外的电网规划专家系统
目前为止,在电网规划方面较成功的综合智能控制技术系统不是很多,其中比较好的有加拿大魁北克水电公司(Hydro-Quebec)的“直流/交流输电网络设计专家系统”。
在80年代末期,随着人员的退休和长期不用,一些60年代和70年代加拿大电网高速发展时期由工程师们获得的大量有关电力系统规划设计的专门知识逐渐被人遗忘,这引起了加拿大电力部门的关注,魁北克水电公司将专家系统技术看成是表达和保存某些目前在人类专家头脑中的专门经验和知识的潜在方法。他们认为在电力系统规划设计领域里,专门知识的损失非常明显,尤其是在电力系统增长缓慢的时期。这些专门知识来自于各门学科,在多层次的电力系统设计决策过程中起着重要的作用。一些选择决策,如发电类型、发电厂位置、输电类型(交流/直流)、电压等级、输电线路的数量型号和补偿设备的数量型号的选择必须根据一些准则仔细权衡,包括可靠性、稳定性、稳态性能、费用和环境状况的准则等。基于此,魁北克水电公司的专家们开发了一个用于输电网络初步设计的专家系统,该专家系统具有以下特点。
2.1目标和预期效益
主要目的是研究使用专家系统(ES)来模仿人类专家在AC/DC输电网络初步设计中的行为的可能性。系统地确定和表达进行一项合格设计所必须的知识,包括符号和数字数据,以及指导该项设计的原理、规则、准则折衷方法和数学模型。合格的设计基于费用、环境状况、稳定性、可靠性和设计灵敏度或鲁棒性等准则。ES原型还应指导用户通过完成设计所需的各步骤,使用户与知识库交互作用,并提供达到每一中间步骤后相应推理路径的解释。预期的主要效益是:
a)专家知识能够保留和传授给未来的工程师;
b)知识可以用更加具体的形式加以表达,而不是一些不明确的、没有根据的判断;
c)将获得更一致的结果;
d)与人类专家相比,ES可以检查、比较更多的方案,得到更经济的设计;
e)借助于推理解释功能,ES可以作为未来专家的教学和训练工具;
f)作为一种“咨询”手段或者一个对已有设计进行评价和改进的工具,ES对专家将很有帮助;
g)ES将充当进行各种电力系统设备设计的专家系统家族的先驱,作为一种模型,从中抽取更加一般的设计方法论;
h)ES起到收集常常分散在整个设计机构中的知识的作用。
2.2领域专家和知识工程师的交互作用
知识工程师应当具有电力系统分析和设计领域以及人工智能(AI)领域的经验,已经证明两种知识的混合对于从领域专家处抽取和浓缩专家知识非常有效。专家知识来自于电力系统规划工程师,他们具有多年的规划、设计和调试大型工程项目的经验。
2.3对设计的评价因素一个候选的设计必须满足下述条件:
a)DC系统最小故障恢复特性;
b)容许的无线电和谐波干扰要求;
c)故障后的最小稳定判据;
d)稳定电压和无功电源的极限;
e)甩负荷后的暂态过电压极限;
f)可靠性所要求的最小设备冗余度;
g)必须对输入数据变化不敏感(鲁棒性);
h)必须满足某一最大费用要求;
i)必须适合现有技术。
魁北克水电公司的“直流/交流输电网络网络设计专家系统”已经成功地应用了近十年,并在不断地发展、完善。随着模糊技术和人工神经网络等的迅速发展,综合智能控制技术在电网规划中的应用前景愈来愈广阔。
三、电网规划决策系统的分解及协调
电网的建设是资金和技术密集型的工程,线路和设备的经济使用寿命长达数十年之久,所以网络的结构合理与否,对电网的技术性能和经济效益将产生长期的影响。一次规划失误的损失,若干年难以挽回。随着广东省电网的不断发展,如何合理地布局电网已是当前电网乃至整个电力工业发展的重要课题之一。
电网规划需要确定的决策是大量的,而这些决策在时间和空间上是相互影响的。目前,限于各方面条件,无法将其统一在一个模型中考虑。只能将其分解成相对简单的子问题,再通过子问题间的迭代进行协调。按照问题划分,电网规划可分为:负荷预测,网架规划,无功规划,稳定性分析,短路电流分析。
四、结束语
电网负担着将电源与用户连接起来的任务。此外为了得到最大的供电可靠性和经济性,它还担负着与邻近地区电力系统联系起来的任务。由于电网设备投资需求大,并且设备寿命长达数十年,从而导致电力系统强烈地受“过去权重”的制约,因此,寻求最佳的电网投资决策以保证整个电力系统的长期优化发展,是电网规划所要达到的目标。
结合本文的论述可以看出,电网这一巨维数的典型动态大系数,具有强非线性、时变且参数不确切可知、含大量未建模动态部分的特征,而我们所要达到的控制效果是一种多目标、滚动优化的动态非量化指标(电网的工程效益),在这个过程中知识的表示和处理占了较大的比重。这样就需要利用综合智能控制技术去有效地组织有关电网规划的大量知识,进行选优运算,得到优化的决策。目前广东省电力工业局联合华南理工大学电力学院共同开展了“电网规划专家决策系统”的有关理论研究工作,并有望在2000年开发一个有效的基于综合智能控制技术的电网规划决策系统,它的使用将对广东省电网的建设起到积极的促进作用。
关键词:桥梁结构,风振,控制
1引言
随着大跨度桥梁的普遍兴建和高效能建桥材料的广泛应用,现代桥梁的结构形态逐渐向大跨、轻、柔方向发展。虽然这对于美观及经济性方面是有益的,但是却给结构设计、施工甚至运营提出了更高更严格的要求。大跨度桥梁作为生命线工程的重要组成部分,在政治、经济领域占据着重要的地位,对于它们的安全性应给予格外的重视。现代桥梁结构趋于轻、柔的特点给结构本身抗风抗震性能提出了考验。随着大跨度柔性桥梁的出现,风荷载往往成为结构上的支配性荷载。风是空气从气压大的地方向气压小的地方流动而形成的。风在行进中遇到结构,就形成风压力,使结构产生振动和变形。桥梁受风力的作用后,结构物振动与风场间产生的互制现象―空气弹力效应所引起的气动力不稳定现象机率大为增加,强风、弱风都有可能使之整体或局部产生损坏。例如,1940年11月7日,美国华盛顿州建成才4个月的老塔科马(Tacoma)悬索桥(主跨853m)仅在8级大风作用下就发生强烈的风致振动而破坏的严重事故。该事件促使了桥梁工程界对结构风致振动的研究,并由此发展了一门新的学科―桥梁风工程学。近几年来,随着我国大跨度桥梁的建设,桥梁风害也时有发生,江西九江长江公铁两用钢拱桥吊杆的涡激共振;上海杨浦大桥斜拉索的涡振和雨振损坏套索等。由此可见,通过对大跨度桥梁的抗风问题进行理论研究,采取有效的措施把风对桥梁的危害控制在容许范围内,具有十分重要的理论价值和实际意义。
2桥梁结构的风致振动
桥梁结构风致振动可分为两大类:一类为限幅振动,主要包括抖振和涡激振;另一类为发散性振动,主要包括驰振和颤振。
桥梁的抖振是指桥梁结构在紊流场作用下的随机性强迫振动。根据现有研究成果,抖振虽然并不像颤振那样引起灾难性的失稳破坏,但是过大的抖振响应在桥梁施工期间可能危及施工人员和机械的安全,在成桥运营阶段则会带来结构刚度问题而影响行人和车辆的舒适性以及引起交变应力缩短构件的疲劳寿命。
气流绕过物体时,在物体两侧会形成不对称脱落的漩涡,从而形成交替作用在物体上的横风向的涡激力或力矩,结构在这种类似简谐力的作用下,就会发生横风向或扭转的涡激振动,并且在漩涡脱落频率与结构的自振频率一致时将发生涡激共振。对桥梁结构而言,除透风率大于50%的桁架主梁可以不考虑涡激振动外,一般均需对主梁整体的涡激振动。此外,大跨度系杆拱桥的吊杆、斜拉桥的斜拉索、悬索桥和斜拉桥在施工阶段的独塔等也易于发生涡激振动。论文参考网。
浸没在气流中的弹性体本身会发生变形或振动,这种变形或振动相当于气体边界条件的改变,从而引起气流力的变化,气流力的变化又会使弹性体产生新的变形或振动,这种气流力与结构相互作用的现象称为气动弹性现象。气动力不稳定是一种典型的气动弹性现象。气流中的结构在某种力的作用下挠曲振动,这种初始挠曲又相继引起一系列具有振荡或发散特点的挠曲,这就是气动弹性不稳定。一切气动弹性不稳定现象都必含有因物体运动而作用在物体上的气动力,这种气动力就是自激力。桥梁结构的驰振与颤振是两种最主要的气动弹性不稳定现象,并可能造成严重的灾难性后果。
3桥梁风振的控制方法
对于大跨径桥梁,风致振动的形式多种多样,各种风致振动的机理也不同。单纯采用空气动力学措施并不能兼顾各个方面。理想的做法是选择适当的空气动力学措施,同时采用适当的振动控制措施(如增加阻尼器)来进一步抑制和减小桥梁结构风致振动。1972年Yao提出了结构控制的概念,将控制论引入了土木工程结构之中,从而开辟了崭新的研究领域。论文参考网。上世纪80年代以来,桥梁风振控制理论研究发展迅速,并且得到了实际应用。就目前技术水平而言,结构振动控制技术主要包括基础隔震、被动耗能减振、主动控制、半主动控制、混合控制及智能控制等。
基础隔震是在上部结构和基础之间设置水平柔性层,延长结构侧向振动的基本周期,使基础隔震结构的基本周期远离地震动的卓越周期,使上部结构的地震作用、横向剪力大幅度减小。同时,结构在地震反应过程中大变形主要集中在基础隔震层处,而结构本身的相对变形很少,此时可近似认为上部结构是一个刚体,从而为建筑物的提供良好的安全保障。
结构耗能减振就是把结构的某些非承重构件(如支撑、剪力墙、连接件等)设计成耗能元件,或在结构的某些部位(层间空间、节点、连接缝等)装设耗能装置。在小幅振动时,这些耗能元件或耗能装置具有足够的初始刚度,处于弹性状态,结构仍具有足够的侧向刚度以满足使用要求。当出现大幅振动时,随着结构侧向变形的增大,耗能元件或耗能装置率先进入非弹性状态,产生较大阻尼,大量消耗输入结构的地震或风振能量。
结构主动控制是在结构受到外部激励而发生振动的过程中,利用外部能源瞬时施加控制力或瞬时改变结构的动力特性,以迅速衰减和控制结构振动反应的一种减振控制技术。结构主动控制需要实时测量结构反应或环境干扰,采用现代控制理论的主动控制算法在精确的结构模型上运算和决策最优控制力,最后作动器在很大的外部能量输入下实现最优控制力。在结构反应观测基础上实现的主动控制成为反馈控制,而结构环境干扰观测基础上实现的主动控制则称为前馈控制。
结构半主动控制是在主动控制的基础上提出的,是一种以参数控制为主的结构控制技术。它是根据控制系统的输入输出要求,利用控制机构来实时调节结构内部的参数,使结构参数处于最优状态。结构半主动控制的原理与结构主动控制的基本相同,只是实施控制力的作动器需要少量的能量调节以便使其主动地甚至可以说是巧妙地利用结构振动的往复相对变形或相对速度,尽可能地实现主动最优控制力。因此,半主动控制作动器通常是被动的刚度或阻尼装置与机械式主动调节器复合的控制系统。
混合控制是主动控制和被动控制的联合应用,使其协调起来共同工作。这种控制系统充分利用了被动控制与主动控制各自的优点,它既可以通过被动控制系统大量耗散振动能量,又可以利用主动控制系统来保证控制效果,比单纯的主动控制能节省大量的能量,因此有着良好的工程应用价值。
把经验和直觉推理、综合判断等人类生物技能应用于一般控制之中,使结构具有感知、辨识、优化和自我控制等功能的控制称为智能控制。论文参考网。结构振动的智能控制是国际振动控制研究的前沿领域,主要涉及智能材料、人工智能、自动控制、力学、电学、机械和计算机等多门学科。结构智能控制主要包括两类:一类是利用智能材料研制的智能减振控制装置对结构实施的局部振动控制;另一类是将模糊逻辑控制、神经网络控制和遗传算法等智能控制算法应用于结构的振动控制。由智能材料制成的智能可调阻尼器和智能材料驱动器等智能减振控制装置构造简单、调节驱动容易、能耗小、反应迅速、时滞小,在结构主动控制、半主动控制、被动控制中有广阔的应用前景。
对于桥梁结构的风振控制,应依据不同的部位,采取响应的振动控制措施。例如,对于桥梁主体的风振控制目前主要采用减振技术。比较成熟的控制装置有调谐质量阻尼器(TMD)、调谐液体阻尼器(TLD)等,其中以TMD应用最为广泛。对于斜拉桥、悬索桥的索塔风振控制装置多采用主动质量驱动器(AMD)及悬挂式TMD。对于拉索振动控制,由于其振动机理比较复杂,因而拉索控制方式的探索也较活跃。大致有三种:其一,耗能减振方式,即采用高阻尼橡胶做成胶圈,安装在拉索的钢导管中。其二,采用专门的阻尼减振器,即在拉索与桥面相交处设置一对阻尼器,用以减小拉索自由长度,反馈拉索振动时的相对位移和相对速度。其三,采用减振副索,即用不锈钢丝绳将斜拉索连起来,借以增强拉索间的互相约束,增大附加阻尼。
4重点研究方向
鉴于桥梁风致振动控制当前存在的不足,应对其成桥后和施工状态下的风振理论及控制进行进一步的研究,主要有:空气振动的控制理论、控制措施、装置及相应的试验研究;数值模拟风洞及空气的动力稳定性计算的计算机仿真技术研究;大跨度桥梁结构体系的空气动力稳定性研究及相应的全桥模型实验;施工阶段空气动力稳定性研究及相应试验;空气动力参数的识别方法、评价及相应的风洞试验。以上问题的研究和解决势必为桥梁的建造产生直接的指导作用,使桥梁的振动控制研究更加科学、经济、可靠。
5结语
经过国内外学者、工程界人士的不断探索和实践,桥梁结构风振控制取得了丰富的研究成果和巨大的进展。虽然目前桥梁风振控制技术在工程中的应用还刚刚起步,还有许多问题尚未解决。但是相信随着科学技术的进步,有关各种技术难题会逐步得到完善,桥梁结构风振控制技术必将会被更广泛的应用到实际工程当中。
论文关键词:管理科学;管理思想;管理方法
人们经常说,管理是一门科学,也是一门艺术。由于当今企业科学化管理,需要采用新的管理思想和新的分析方法,采用现代数学决策技术和尖端软件来从事企业管理,从而使管理中的艺术成分越来越少,而变得越来越科学。从这个意义上讲企业的管理科学是经济科学与技术科学融为一体的统筹科学。因此,企业管理科学化主要是指:在企业管理中广泛运用系统论、控制论和信息论等现代科学技术的最新成果,采用以电子计算机为核心的管理手段。最大限度地优化生产技术和经营管理活动,建立符合全球化企业要求的管理组织,促进生产力健康、快速的发展,使企业管理活动达到当今世界现代化发展水平。
1企业科学化管理是经济全球化迫切需要
随着经济全球化的形成,我国市场经济的快速发展,中国企业已开始融人世界经济大潮,其业务形态和经营环境变的越来越复杂,企业的产品供给和需求市场越来越全球化,这对于中国这样的发展中国家具有深刻的影响,也给中国企业带来了新的机遇和挑战,国内将会出现越来越多的跨国企业,对企业的管理提出了新的要求,这就是现代企业制度的管理科学化。
我国企业自建国初期创建至今,从少到多,从小到大,从弱变强,已经走过了50年的历程。虽然经过20多年的改革和建设,企业管理水平较过去有了很大的提高,也出现了一些管理先进的企业,但从总体上来看,管理水平还是相当落后的,特别与工业发达国家相比差距就更大。近几年的实践证明,现在的企业管理模式,已不顺应市场经济全球化发展的需要。当前国际竞争日趋激烈,发达国家在经济科技方面优势的压力长期存在,企业经营风险增多。如何实现企业由落后管理模式向管理创新转变,探索出一条符合市场经济规律的中国国情的企业管理制度,增强在经济全球化条件下参与国际经济合作和竞争的能力,是我们不可回避的重大课题。
2管理科学化在企业内部的体现
企业管理的科学化是把现代自然科学和社会科学(包括经济学、数学、技术学、心理学等)一系列成果综合应用于企业管理,使企业管理能适应全球化发展的客观要求,能适应现代科学技术的发展水平。主要体现在:管理思想的现代化,管理组织的高效化,管理方法的科学化,管理手段的电子化,管理人员的专业化,管理方式的民主化。
2.1管理思想的现代化
思想家、科学家不一定是成功的企业家,但是成功的企业家一定要具有现代化思想。拥有雄厚的资金实力、先进的生产技术对企业来讲是至关重要的,但这些不能保证企业在市场竞争中取得胜利。尤其是在2l世纪经济全球化的今天,企业在竞争中能否取胜,越来越决定于经营者的管理思想。正如有句话说的:一种思想可以改变一个时代,同样,管理思想现代化可以改变一个企业的命运。这种现代化管理思想就是企业全面协调、安全高效、清洁节约、可持续的发展观念。
2.2管理组织的高效化
管理组织的构成是指企业全体员工为实现企业目标而进行的分工协作,在职务范围、责任、权力方面所形成的组织体系。企业的管理组是完成企业目标的基石,它把企业的一切可供利用的资源统合起来,对其进行协调分配,发挥出资源利用的整体优势,最大限度地减少浪费,以最小成本实现其最大价值。企业管理组织结构决定了企业动作的效率,一个管理组织高效化的企业,鲜明表现在“时效强、速度快、效果好”,人尽其才,物尽其用,时尽其效。
2.3管理方法的科学化
管理方法的科学化是指企业管理的方法和程序要走民主化、规范化的道路,使企业的各项管理工作做到标准化、系统化、准确化、文明化和最优化。要在科学预测的基础上制订企业的目标,并运用目标管理法、重点分析法、满足负荷工作法等各种有效的管理方法,对实现这个目标的有关因素及其内在联系,进行定性分析和定量计算;保证企业管理的决策正确、执行高效、监督有力。管理方法是达到管理目标的具体途径,它的科学化水平对企业管理有重大影响。
2.4管理手段的电子化
管理手段的电子化就是在企业管理中采用电子计算机、现代通信技术、自动化控制技术等先进的管理手段,提高管理效率和水平,使管理工作真正做到准确、及时、经济、高效。随着现代化工业生产的发展,企业的信息量急剧增加,对资讯处理的速度和准确性提出了更高的要求,生产经营活动中各种原始记录、统计资料、情报、报告、汇总表、总结等形式的资讯流,使管理人员的工作量大大增加。将计算机应用于管理,可以大大提高管理效率。而且由于计算机具有计算准确、资料储存、综合分析和自动控制等特点,因此,能自动监督、控制生产过程,实现生产过程的最优控制。
2.5管理人员的专业化
企业经济全球化发展,要求产品系列化,性能多样化,元件标准化,生产专业化。在企业中,设计、工艺、设备、制造、质量管理,供销、经济核算等方面,都已发展成为各自相对独立的学科,并创造了许多专业性的技术和方法,这种管理工作的专门化,必然要求企业管理人员要走专业化的道路,他们不仅要具备有关行业的专业技术知识,还要具备一个管理者所需要的经济与管理的专门知识和领导艺术。实现管理人员专业化是企业管理科学化的关键。
2.6管理方式的民主化
民主管理方式是现代企业的重要特征和有效方式。企业经济发展的任务越艰巨,职工群众参政议政越强烈,民主管理工作越重要,就越要广泛发扬民主,充分发挥下级管理部门和管理人员的工作积极性、主动性和创造性,组织工人参与企业管理,这一点对有中国特色社会主义企业来说更为重要。企业科学化管理的不断完善和创新,要求民主管理形式做到制度化,规范化,避免随意性,企业的重大决策和重大事项,应坚持提交职代会讨论审议通过,只有这样,才能增强职工的向心力和凝聚力。切实做到与企业同呼吸共命运,为企业未来贡献力量。
上述管理现代化在企业内部体现的六个方面是密切联系、互相促进、缺一不可的,它们构成了一个统一的整体。其中管理思想是根本,管理组织是保证,管理方法是手段,管理手段是工具,管理人员是关键,管理方式是基础。
根据马克思的论述,会计的职能可以分为控制和观念总结两个方面。会计学的研究对象应当是对经济过程进行控制和观念总结的规律,以及按照这些规律对经济活动进行有效控制和科学观念总结的方法。长期以来,我国会计界的实际工作者和理论工作者比较注重对经济活动进行“观念总结”的研究,而对马克思所说的“控制”则研究较少。传统的会计理论实际上只讲会计反映,对会计的控制职能并未从理论上作出科学的说明。我们应当重视对会计控制职能的研究,弄清楚人们是如何控制经济活动过程的,会计在其中起着什么样的作用!弄清楚控制的规律是什么,怎样才能实现对经济活动的有效控制。这个问的正确解决,对于会计实践和理论的发展有着重要的意义。下面,就此提出一些很不成熟的看法。
一、会计与经济活动的控制
为了正确地认识会计的控制职能,应当对经济活动的控制进行比较细致的分析。有人主张把控制分为事后控制、事前控制和事件进行中的控制,这种提法虽然通俗,但够准确。对于已经进行的经济活动,事后无法改变其既成事实,也就无从进行事后的控制,对于将要进行的经济活动,因其过程尚未开始,并没有控制的实际对象,也就无法实施控制,事先只能进行计划和预想,对任何过程的控制,只能在它的进行过程中才能实现。根据现代控制论的原理,人们对于经济活动的控制可以分为三种方式,反馈控制、前馈控制和防护性控制。在各种控制系统中,会计起着不同的但又都是非常重要的作用。
1、反馈控制系统
反馈控制是根据过去的情况来调整当前的行动,所谓反馈指的是以过程的一个输出作为同一过程的输入,即用输出信息来触发控制动作。反馈控制系统则是通过对活动过程的某些特征进行计量,当发现过程偏离标准时,就对过程加以调整。反馈控制系统广泛地应用于技术领域,例如电冰箱的温度控制系统就是一个反馈控制系统。一个反馈控制系统通常由五个部分构成。(1)操作过程,它将一项输入变为一项输出,(2)过程的一个特征,它是受控制的对象,(3)计量系统,它可以对过程特征的状态加以测定,(4)分组标准,可用以对过程的状态进行评价,(5)调节器,它对过程的状态和标准加以比较,假若有偏离计划的情况,立即加以调整。
在经济活动中,也存在反馈控制系统,企业里的成本控制系统即是。这个系统也可以划分为五个组成部分,(1)受控的操作过程是涉及成本开支的各项经济活动,(2)所要控制的过程特征是成本;(3)计量系统是成本计算系统,(4)成套的标准是预算、成本计划、定额及历史成本数据等;(5)调节者是厂长或车间主任等指挥这些过程的管理人员。这个反馈控制系统对实际成本进行计量,并把计量结果与成本计划等进行对比,发生偏差时就采取措施,调整生产过程,使以后能改善这个过程,降低成本。不过企业管理中的反馈控制系统不可能像电冰箱那样精确和完全自动化,这是因为经济过程并不像技术过程那样稳定,还因为人比机器有更大的灵活性。但是,反馈控制的基本原理是一样的。
企业里各项活动的控制都离不开反馈控制,即都需要根据已经发生的偏差来调整当前的行动。在反馈控制系统中,会计的主要职能是制订控制标准,计量执行情况,报告经营成果。在某些反馈控制系统中,会计还完成对比过程状态与标准,提出调整措施的建议等职能,如对资金的取得和分配的控制。
2、前馈控制系统
前馈控制系统与反馈控制系统相反,它不是依据过程状态与标准的偏差来调整操作过程,而是通过对输入的监测,设法预测可能出现的偏差,在问题未出现之前就作出调整。前馈控制系统的构成与反馈控制系统不同,增加了输入监测称预测系统。
企业里的货币资金控制系统就是一个前馈控制系统。受控的过程包括一切有关货币收支的活动。这个系统不仅要计量货币资金已经发生的收支和当前余额,而且要监视和测算即将发生的各项货币收支,并随时预测货币资金余额的未来水平。如果预测表明余额将过低甚至不够支付,应事先采取措施开源节流,如果预测表明余额将过高,应事先采取措施充分利用资金。货币资金控制不宜使用反馈控制,因为一旦银行存款入不敷出,企业要蒙受罚金损失并影响生产经营活动的顺利进行3如果银行存款过多,也说明企业已经积压了多末加利用的闲置资金。属于前馈控制系统的例子,还有材料、在产品和产成品等存货控制系统。
在前馈控制系统中,会计的职能不仅是对经济活动的某些特征进行计量,而且还包括对输入的监测和输出的预测。
3、防护性控制系统
防护性控制系统是通过在过程内部设置的约束和制度来阻止错误和偏差的发生。前馈和反馈控制系统都是在过程外部附加一个“装置”,用来对操作过程进行干预,采取调整措施。而防护性控制系统实际上是过程本身的一部分,是在设计经济活动程序时,就事先考虑了防护的需要,安排好防护的措施。例如,在设计一个销售活动的程序时,为保证产品不丢失并如数及时收回货款。设置了检查、核对、签章等一套防护制度。防护性控制系统的组成内容包括健全的组织方式,如在划分职责范围时财产的保管和财产的记录要分别由两个人来完成;健全的人事工作,如对管理财产的人员和会计人员要进行选择、培训和鼓励,键全的规章制度和工作程序,如明确每个人的职责权限和工作要求以及办事标准,财产的实物保护,如设置保卫人员,规定接触实物、支票和现金的人员范围,监督和检查,如进行复核、对证和检查步凭证的精心设计,如对凭证事先编号并要求有关责任人签章等。例如对库存材料的防护性控桃控制的目标是防止材料损失和无用的采购;在组织上请购采购、付款、验收、保管要分开进行,有关人员要进行必要的培训,材料采购和收发程序及每个人的职责应有明确的规定,除仓库保管人员外,不得随便出入仓库;财会部门付款要审核发票以及合同、验收单、入库单等,这是最主要的保护措施;有一套与办事程序、划分职责、检查核对相适应的凭证。
防护性控制系统的主要工作是由会计来完成的,会计产生的大部分信息对于防护性控制都是有用的。会计工作本身也设有许多防护性控制系统,如复式记帐,就是利用平衡关系的核对来保证帐薄记录的正确性,并防止舞弊行为。防护性控制系统的目的是防护财产和保证各种记录的正确性。
通过以上三种控制系统的分析可以看出,控制和会计是不可分割的。在反馈控制系中会计完成其主要的计量职能;在前馈控制系统中还要完成监测和预测职能步在防护性控制系统中会计完成其大部分职能。会计是控制的重要组成部分,控制应当是会计的中心观念私目的。
二、控制规律初探
为了更好地发挥会计的控制职能,应当研究对经济活动进行控制的规律,弄清楚建立控制系统的基本原则。下面谈到的不是全部控制的规律和建立控制系统的原则,而仅仅是与会计有关的控制规律以及由此而产生的控制原则。
1、控制系统要和企业组织系统一体化
在企业的组织系统中,企业的目标要逐级分解成若干个子目标,分别授权由下级人员控制来完成。这些子目标,叉可以分解成更小的目标,由更低一级的人员去完成。这样形成了一个分层次的管理等级。以及每个管理人员所管理的下级范围即控制跨度。每个管理人员只有权调节其控制跨度之内的经济活动,因此只应接受其控制跨度之内的报告。如果报告中显示的偏差已超出他有权指挥和实施变革的范围,他将无法纠正这种偏差,这种偏差应由更上一级的管理人员来纠正。例如,车间主任不应对材料消耗变动的价差负责,而应当对其量差负责。因此,应当向他报告材料消耗的量差,由他去纠正这种偏差,不必向他报告价差,更不应该把两种偏差混在一起向他报告。
2、给各级管理人员的会计报告应当适合控制目的
每个管理人员为了履行自己的职责,对其控制跨度之内的经济活动进行控制,需要各种不同的信息,包括经济活动过程的状态、偏离标准的差异等等。这些信息应当适合控制的目的。会计报告的内容应当因使用者的职责不同而不同,其内容应当是充分的,足以使接受报告的人能据以做出判断;它应当是真实的、清楚的、重点突出的,不要使人引起误解和错觉,不能因繁琐使人不得要领,从而影响管理人员的工作效率。
3、计量系统要能及时报告过程偏离标准的状况
在反馈控制系统中,经济活动过程与计划发生偏离后,需要计量过程的状态并与标准进行比较,然后据此采取调整措施,使其恢复所要求的过程状态。从偏差发生到恢复正常状态需要一定的时间。在这段时间里,过程处于失控状态,损失和浪费在继续,因此应设法及时报告偏差,以减少失控期间的损失。
偏离标准的报告可以“按事件”随机地提供,即只有某种偏离发生时才提供报告。存货的永续盘存系统对阵荐进行持续的记录和监测,只有当存货降至某一水平时才提出报告要求补充,就属于这种类型。采用这种方法时,失控的时间取决于偏差发生到恢复正常的全部系统反馈周期。缩短反馈周期的途径包括提高会计人员和管理人员的工作效率、采用光进的数据处埋设备、改进控制的程序和方法缚。缩短系统的反馈周期可以减少失控期间的损失,但往往要提高控制的成本,需要将两者加以比较,选择最优的反馈周期。
偏离标准的报告也可以“按时间”定期地键供,即按事先确定的时间间隔定期地报告经济活动状况。这种方法相当干存货的定期盘存系统,即定期对存货数量进行检查,以决定是否需要定货。定期报告的间隔时间越短,报告得越频繁,编制报告的成本越大,但是延长报告间隔往往会增加失控的损失。如果对各种数据都采用相同的报告间隔时间是不经济的,对于变动频繁或变动幅理大的变量需要经常报告,反之则可以延长报告间隔。从理论上说每一尘域都有其最优的报告间隔时间,但实际上很难准确地加以判断。
4、控制收益要大干控制成本
一般说来,为了对经济活动进行控制,企业要花费一定的代价,这种代价可称为控制成本。控制成本应当包括计贸。加壬和传送控制信息而引起的人工、设备、文具等各项支出。由于对经济活动进行了有效的控制,应当给企业带来更多的收益,这部分收益可称为控制收益。只有当控制收益大于控制成本时,建立这个系统才是必要的。例如,在决定是否建立车间工具室时,就需要权衡收益和成本。设立工具室势必会产生一些开支,同时也会减少工具的消耗和损失。只有工具费用的节约超过维持工具室的支出时,建立工具室才是必要的。当然,计算控制成本比较容易,而控制收益往往难于确定。这种情况并不能否定这一原则的成立。人们使用保险柜来存放贵重物品,而对建筑材料却不这样做,就是因为可以判断出前者收益大于成本,而后者成本大于收益。
5、建立前馈控制系统要以有效的预测为前提
前馈控制是在问题未出现之前就调整经济活动,这就需要事先预测可能出现的偏差。为了进行有效的预测,必须掌握经济活动过程各项输入和输出之间的数量关系,即事先知道输入变化以后输出将会有什么变化。例如,为了建立存货控制系统,需要预测存货需要量,为此必须掌握产销量等诸因素和存货需要量之间的数量关系。有些经济活动的计划性很强,输入和输出之间的数量关系比较稳定,预测献比较容易!反之预测就比较困难。有些经济活动有很大偶然性,就无法进行有效的预测,例如对偶然使用一次的材料,事先不能预测需要的时间和数量,就不能通过前馈控制建立储备,而只能在需要时临时采购。
6、任何过程都不要完全由一个人经手
防护性控制系统建立的基础,是假定两个以上的人经手比一个人经手更可靠。正是根据这个假定才产生了财产保管职能和记录职能的分离原则,才有各种记录的复核对证、审计和其它检查的必要。在有关财产和记录方面的管理工作中,这个假定是可以成立的。一个人在别人监督之下会更加审慎;几个人合伙舞弊的可能性要少于单独的舞弊,而且容易被发现经过复核以后的出错率,要比一个人计算和记录的出错率小得多。因此,在设计办事程序和制订规章制度时,都应仔细考虑企业内部的互相控制作用,把各个环节紧密地牵制在一起,使之能互相监督、互相复核和对证,以避免或减少由于浪费、工作低效率和贪污盗窃造成的损失。
防护性控制系统一旦失效,系统本身并没有随后的检查、发现和纠正的机能,因此应有检查制度作为补充。会计检查在原则上仍然是预防性的,主要不是为发现错误和不正当行为,而是为了改进控制系统。建立检查制度本身,就可以减少不负责任的现象和舞弊动机。
7、控制系统需要管理
不能认为建立了一个控制系统以后,就可以不去管它,它自己就会永远自动发挥作用。没有一个控制系统是可以长期自动有效的。企业管理中的控制系统也和技术领域的自动控制系统一样,需要“检查”、“修理”、“校正”和“更新改造”。企业的经济活动过程受到生产力和生产关系的影响会经常发生变化,而控制对象的变化不能不引起控制方法的变化,管理控制系统需要人来操纵,不仅人的能力会发生变化,而且人不可能像机器那样准确、稳定和坚持不懈;控制系统使用的技术手段(管理用的设备和方法)在不断进步。因此,对控制系统应当经常检查和改进,才能维持其有效性。
三、充分发挥会计的控制职能
当前,企业里仍然存在比较严重的损失和浪费,而且长期得不到解决,除了因为经济管理和企业管理体制中存在着问题外,没有充分发挥会计的控制职能,以及控制系统不健全,也是一个重要原因。
广大会计人员和其他管理人员,一般说来是具有反馈控制观念的,都知道用报表来反映经济活动状态,据以同计划进行比较,并找出存在的问题,以便改进工作。企业里的多数经济活动虽已设有反馈控制系统,但问题在于这些系统缺陷较多,应当加以改进。
会计提供的报表往往仅限于国家统一规定的财务成本报表,未能提供企业各级管理人员所需要的充分的管理信息。统一报表主要考虑国家各级领导机关和财政计划等综合部门的需要,不完全符合企业内部管理控制的要求。企业的厂长、副厂长、车间主任、职能站长、工段长和班组长,都需要能反映他们控制跨度之内的各项经济活动状况的报告。我们缺少这样一个为企业内部管理服务的证式的报表体系。应当以班组核算和厂内经济核算为基础,逐步建立一个管理报表系统。
经常听到人们批评会计提供的资料不及时,往往是浪费己经发生,错误已经铸成,算出来已经没有什么用了。造成这种现象的原因,是因为会计人员中多数没有经过系统的专门训练,再加上没有先进的数据处理设备,只能用纸、笔和算盘等手工工具来工作,他们维持现行的会计信息系统已很紧张,缺乏改进这个系统的能力和精力。目前会计提供数据的间隔期较长,难于满足控制的需要。
真正有权调节销活动,最终完成控制过程的,是各级生产指挥人员,而不是会计。但是,我们的某些企业管理千部缺乏使用报表和根据数据来指挥生产经营活动的能力和习惯,而往往是依靠经验、感觉和上级的指示来进行工作。如果这种状况不能改变,即使高质量的报表送到他们手里,控制系统也会中断或失效。
作为控制系统计量标准的各种计划和定额等,是鉴定经济过程是否正常的尺度。如果这些标准不完备或者不准确,就会造成判断的困难或失误。企业里的每个岗位都应规定明"确的经济责任,这种经济责任最好能体现在可以计量的数量标准上,以便分析考核。考核的办法要科学,从控制的观点来看应当以偏离计划最小为最好,而不是超产越多越好。车间超产多就给奖金是不合适的。这样会鼓励制订保守的计划步车间超产受供应条件的限制,超出了车间的控制跨废f局部的超产可能造成企业内部各环节的比例失调,引起在产品或产成品的积压,从而给全局带来不利后果。
过去对前馈控制系统没有给予充分注意,主要是企业管理体制造成的。国家对于企业的销统得很死,经营的好坏与企业利益缺乏联系,企业既没有进行各种预测的可能,也没有进行预测的必要。这个问题解决以后,搏业能否成功地对各项经济活动实施前馈控制,将严重影响其盈利水平。
企业里最重要的前馈控制系统,除前面已提到的货币资金控制系统外,还有存货控制系统和新产品试制系统。我们的存货控制系统,多以不中断生产供应为首要原则,其背景是无偿使用国家资金和贷款利率较低。今后实行资金占用付费和自负盈亏,将迫使企业重视资金利用效果。应当研究存货与销之间的数量关系,分别确定经济定货量、经济生产量、经济定货间隔期和标准生产量。要结束凭经验、直觉和偶然性来决定生产量和采购量及存货水平的作法,代之以科学的计算和详细的存货控制办法,以减少积压,节省资金。过去对新产品的研制(包括自制设备、技术革新项目筹),很少建立控制系统。在实施新产品研制方案前,要对其价格、成本和销售量进行预测,只有经济上有利才能开始实施。在研制过程中,要对产品研究、生产设计、资金支出、产品推销和市场变化等各方面扩进行监测。无论哪一方面发生重大变化,都应重新进行预测。如果工程技术部门认为成本比原设计高出很多或者市场研究表明需求比原来减少,就要重新估价这种产品是否仍然是有利的。如果得出相反的结论,就应立即中止研制。对研制项目不进行前馈控制,在技术上虽然取得成功,而在经济上遭到失败,已给人们留下很多教训。
企业里的防护性控制系统,经过受到很大破坏,应当加以整顿。目前存在比较严重的帐款不符、帐物不符、帐帐不符及财产丢失现象。应当重新肯定职责分离原则,加强互相监督和复核对证。会计人员必须经过一定程度的专业训练,并尽可能改善其待遇。每个岗位均应规定明确的经济责任,每项财产损失均应有人承担责任。应当尽快建立企业外部的会计检查制度和内部检查制度。随着经听管坪改革的进行,企业财务自理程度逐步提高,保护财产和保证帐薄记录的正确性将变得更为重要。如果资金、成本、利润的数据都是虚假的或者是可大可小的,则利润分成、资金付费和税制改革都难以收到预期效果。忽视防护性控制的一个原因,是把防止损失浪费和减少舞弊的希望,完全寄托在开展经济领域里的阶级斗争和思想教育上。其实,运动的振摄和人们思想动机如何,都不能改变财产需要保护的事实。必须建立常规的,无时不在的控制办法。互相监督、互相核对,并不是对人的不信任,它可以堵塞漏洞,使人少犯错误,反而是对人的一种爱护。
我们的一些行之有效的控制系统,往往不能坚持下来,陷入“一紧、二松、三、四重来》的循环之中,其申一个原因是误以为建立起来的控制系统会一劳永逸地发挥作甩。一切控制系统都需要经常检查和不断改进,甚至需要经济动力去“驱动”,才能保证其有效性。
总之,控制是会计的重要职能,而对会计本身也需要控制,没有这种对控制的控制,就不能达到控制的目的。会计是一种管理,而对会计本身也需要管理,没有对管理的管理,则管理水平无法提高。企业里的防护性控制系统,经过受到很大破坏,应当加以整顿。目前存在比较严重的帐款不符、帐物不符、帐帐不符及财产丢失现象。应当重新肯定职责分离原则,加强互相监督和复核对证。会计人员必须经过一定程度的专业训练,并尽可能改善其待遇。每个岗位均应规定明确的经济责任,每项财产损失均应有人承担责任。应当尽快建立企业外部的会计检查制度和内部检查制度。随着经听管坪改革的进行,企业财务自理程度逐步提高,保护财产和保证帐薄记录的正确性将变得更为重要。如果资金、成本、利润的数据都是虚假的或者是可大可小的,则利润分成、资金付费和税制改革都难以收到预期效果。忽视防护性控制的一个原因,是把防止损失浪费和减少舞弊的希望,完全寄托在开展经济领域里的阶级斗争和思想教育上。其实,运动的振摄和人们思想动机如何,都不能改变财产需要保护的事实。必须建立常规的,无时不在的控制办法。互相监督、互相核对,并不是对人的不信任,它可以堵塞漏洞,使人少犯错误,反而是对人的一种爱护。