第一篇:农业田间信息获取技术研究及发展趋势
文 章来源 莲
山 课 件 w w w.5Y k J.c oM
0 引言数字农业技术是将现代信息技术、生物技术、农业科学技术与农机工程装备技术相结合的新型农业技术。数字农业技术体系由3个部分组成,即信息获取系统、信息处理系统和智能化农业机械。其中,田间的信息获取技术是数字农业的关键技术。目前,田问信息获取方法主要有传统的田间采样、田问GpS采集、智能农机作业和多平台遥感获取等4种方式。通常所说的“3S”技术中的全球定位系统(GpS)和遥感技术(RS)是田间信息获取的重要手段,它是实现数字农业的重要支撑技术-一。全球定位系统全球定位系统(GpS,Global positioning System)是由地球导航卫星、地面监控系统和用户GpS接收机等3个主要部分组成。现在最常用的是美国Gps系统,它包括在离地球约20 O00km高空近似圆形轨道上运行的24颗地球导航卫星,其轨道参数和时钟由设于世界各大洲的5个地面监测站与设于其本土的一个地面控制站进行监测和控制,使得在近地旷野的GpS接收机在昼夜任何时间、任何气象条件下最少能接受到4颗以上卫星的信号。通过测量每一卫星发出的信号到达接收机的传输时间,即可计算出接收机所在的地理空间位置。
农田养分信息具有显著的空间属性,其空间变异性很大。在数据采集过程中,其位置的识别是与数据监测密不可分的,因此需要对信息进行准确的定位。
全球定位系统(GpS)提供了全天候、实时精确定位的测量手段。数字农业中,GpS主要是用来确定在田间的位置,结合其土壤的含水量、氮、磷、钾、有机质和病虫害等不同信息的分布情况,辅助农业生产中的灌溉、施肥、喷药等田间操作,其作用从本质来说是提供三维位置和时间。GpS主要应用于以下3个方面:一是智能化农业机械的动态定位(即根据管理信息系统发出的指令,实施田间的精准定位);二是农业信息采集样点定位(即在农田设置的数据采集点、自动或人工数据采集点和环境监测点均需GpS定位数据);三是遥感信息GpS定位(即对遥感信息中的特征点用GpS采集定位数据,以便于GIS配套应用)。由于GpS存在较大的误差,所以差分GpS(即DGpS)越来越受到人们的重视。DGpS可以消除卫星钟差、星历误差、电离层和对流层延迟误差等,从而使定位精度大幅度提高。遥感技术遥感技术(RS,Remote Sensing)的基本原理是利用物体的电磁波特性,通过观测物体的电磁波,从而识别物体及其存在的环境条件。遥感技术系统由传感器、遥感平台及遥感信息的接受和处理系统组成。
其中,接受从目标反射或辐射的装置叫做遥感器(如扫描仪、雷达、摄影机、摄像机和辐射计等),装载遥感器的平台称遥感平台(如飞机和人造卫星等)。经过遥感器得到的数据在使用前应根据用途需要做相应的纠正、增强、变换、滤波和分类等处理。
遥感(RS)技术是未来数字农业技术体系中获得田间数据的重要来源,它可以提供大量的田间时空变化信息。遥感技术在精准农业中的应用主要以下3个方面:一是作物长势及其背景的监测,运用高分辨率(米级分辨率)传感器,在不同的作物生长期实施全面监测,并根据光谱信息进行空间定性和定位分析,为定位处方农作提供依据;二是作物冠层多光谱监测,利用地物光谱仪和多光谱相机获取的信息,监测叶绿素密度的变化,并分析其变化与养分的关系;三是运用多光谱遥感信息(红外波段),在有作物条件下监测土壤水分。田间信息获取技术的现状和发展趋势3.1 土壤水分和养分信息获取技术国内外已开始研究采用各种不同的手段来获取土壤水分和养分信息。目前,除了一些传统的常规测量方法外,已尝试采用的较新的技术,包括遥感、计算机及网络和地面传感技术等。其中,实践较多的是以电子技术为支撑的地面信息传感技术和以空间技术为支撑的遥感信息采集技术。
土壤水分信息的获取相对于其他土壤养分更易掌握,因此对土壤水分测量方法的研究已经取得了显著成果。各种在线式的测量方法相继产生,如电阻法、时域反射法(TDR法)、频域反射法(FDR法)、中子散射法和近红外光谱法等。这些方法均有一定的局限性:一是电阻法的测量精度受土壤含水率的影响很大;二是时域反射法在低频(≤20MHz)工作时较易受到土壤盐度、粘粒和容重的影响,而且价格比较高;三是频域反射法的读数强烈地受到电极附近土体孔隙和水分的影响,特别是对于使用套管的FDR测量;四是中子散射法虽然测量方法简单,但仪器设备昂贵,并且存在潜在的辐射危害。对于土壤养分信息(土壤中的N,p,K,pH值、有机质、含盐量和电导率)的获取技术,常规化学试验测量方法仍是现在土壤养分信息获取的主要手段。该方法具有破坏性和不及时性等缺陷,因此随着近红外光谱技术的不断完善和应用的广泛性,用近红外光谱技术来检测土壤养分已经成为国内外学者研究的重点。
近红外光谱法是根据水的红外吸收光谱来进行测量的,在红外区内,水的吸收波长为1 200,l 450,1 940和2 950nm,测量方式有反射式、透射式和反射透射复合式等几种。红外光谱水分仪具有无接触、快速、连续测量、测量范围大、准确度高和稳定性好等优点,适用于在线水分监测,但在测量自然物体时因表面不规则使得反射率不稳定,影响测量精度,需对样本做简单处理。
土壤其他养分信息的研究主要包括土壤中N,p,K,pH值、有机质、含盐量和电导率等信息的采集。现在,除了常规化学试验测量方法外,用近红外反射光谱法来测量土壤养分已成为国内外诸多学者研究的重点。Shibusawa等指出,用400~1 900nm波段来预测土壤湿度、pH值、土壤电导率和土壤有机质等,其相关系数从0.19变化到0.87 ;李民赞研究了基于可见光光谱分析的土壤参数分析,在1 1O0,1 350,1 398,2 210nm处建立了多元线性回归模型,相关系数为0.934 ;于飞健等用近红外光谱法分析了土壤中的有机质和氮素 ;He等对土壤电导率和常量元素的测量 ;鲍一丹等应用光谱技术研究了土壤粒度和含水量对预测土壤氮含量的影响。
3.2 作物长势的监测技术对农作物长势的动态监测可以及时了解农作物的生长状况、土壤墒情、肥力及植物营养状况,以便及时采取各种管理措施,保证农作物的正常生长。同时,可以及时掌握大风或降水等天气现象对农作物生长的影响,监测自然灾害或病虫害对作物产量造成的损失等,为农业政策的制订和粮食贸易提供决策依据。应用遥感技术可对大面积农作物的长势进行监测,其基本方法是利用覆盖周期短而面积大的NOAA卫星资料,对地面植被吸收的光谱信息和地面实际情况进行分析,并结合常规的方法和资料,建立作物监测模式,用以监测作物长势,发布苗情监测通报,指导农业生产¨。国际上,关于农作物生长状况遥感监测与估产有3个标志性的实验计划,即美国的LACIE计划、A—GRISTARS计划和欧盟的MARS计划。1974—1977年,美国农业部(USDA)、国家海洋大气管理局(NOAA)、美国宇航局(NASA)和商业部合作主持了“大面积农作物估产实验”,主要品种是小麦,地区范围是美国、加拿大和前苏联。1980—1986年,执行LACIE计划的几个部门又合作开展了“农业和资源的空间遥感调查计划”,其中包括世界多种农作物长势评估和产量预报。欧盟所属的联合研究中心遥感应用研究所通过实施“遥感农业监测”项目,即MARS计划,也成功地建成了欧盟区的农作物估产系统,并将结果应用于诸如农业补贴与农民申报核查等欧盟的共同农业政策。在农作物长势监测的方法上,国外科学家主要围绕适合大面积监测的NOAA—AVHRR的应用进行了多方面的探索,取得了许多突破进展¨卜”J。我国利用气象卫星监测作物生长状况的研究始于20世纪80年代中期,并应用气象卫星对农作物长势进行宏观监测的理论和方法进行了研究。
3.2.1 作物根系信息监测技术作物根系信息基本上是通过图像识别的方法来得到的。例如加拿大产的ET一100根系生态监测系统,运用透明管材埋设在需要研究的根系周围,使用特殊图像捕捉系统对根系照相,然后借助专业根系分析系统对混合图像进行分析,从而跟踪了解其生长过程。
这种方法可以非破坏性地动态追踪分析根系形态因子,根系相关数据能够定量化,还可以根据用户需求监测土壤水分状况,从而研究根系所在区域内溶质运移及水分胁迫所引起的生理变化。该方法已广泛应用于园艺植物培养和作物生长模型研究等领域。
3.2.2 光合作用测定技术光合作用测定的一个例子是用叶室内装备最新的小型红外气体分析传感器(IRGA),测量温度和光合有效辐射(pAR)的传感器接收信号,再用便携式微处理器控制叶室内的二氧化碳和水蒸汽浓度,并测量二氧化碳和水蒸汽交换。CIRAS一1植物光合测定仪根据精密测量叶片表面CO 浓度及水分的变化情况,来考察叶片与植物光合作用相关的参数,用以测量植物叶片的光合速率、蒸腾速率和气孑L导度等与植物光合作用相关的参数。
3.3 作物营养监测技术叶绿素是吸收光能的物质,对作物的光能利用有直接影响。叶绿素含量和作物的光合能力、发育阶段以及氮素状况有较好的相关性。由于叶绿素之间的含氮量和叶变化趋势相似,通常认为可以通过测定叶绿素来监测植株氮素营养。
叶绿素的常规测定使用分光光度计法,因为这种方法要进行组织提取和分光光度计的测定,所以既耗时间又对植被造成损伤。另外,从大田到实验室的运输和样本制备过程中很可能损失叶绿素,进而导致叶绿素含量发生变化。
目前,应用较多的是一种日本生产的SpAD一502叶绿素仪。这种叶绿素仪的工作原理是采用两个不同波长的光源分别照射植物叶片表面,通过比较穿过叶片的透射光光密度差异而得出SpAD值。因此,SpAD值是一个无量纲的比值,与叶片中的叶绿素含量成正相关。在叶绿素仪应用的研究中,各研究者所采用的测定部位都大体相同,即作物生长前期取新展开的第一片完全展开叶作为测定部位,生长后期则取功能叶(小麦取旗叶和玉米取穗位叶)作为测定部位。
叶绿素仪在玉米株与株之间的测定值可能会相差15%,在同一片叶上不同位置的测定值也不同。一般认为,距离叶基部55% 处的SpAD测定值较大,且偏差较小,是合适的测试位点。
便携式高光谱仪是一种非损伤性测定叶绿素的方法,它通过测定绿色植物叶片的反射率、透射率和吸收率来测定叶绿素含量,这决定了高光谱技术在植被叶绿素含量评价研究中具有不可替代的作用。国内外很多学者已经对作物氮元素的高光谱及光谱测量进行了研究,并且各种反射率比值及植被指数用于监测植物的氮素亏缺 1卜。王人潮等利用叶绿素计和高光谱快速测定了大麦的营养状况,结果表明,可以通过光谱法来测定大麦的氮素水平¨ ;IJi等应用反射光谱检测了茶叶的叶绿素含量 ;方慧等应用光谱技术检测了油菜叶片中叶绿素含量¨。光谱监测提供了一种自动、快速和非损伤性的植物营养状态监测方法,并且田问不同处理之间的冠层光谱差异为高光谱和多光谱遥感大面积监测氮素营养提供了可行性。
3.4 作物冠层多光谱监测技术植物冠层光谱特性是植物光谱特性与背景土壤光谱特性的综合。随着植物冠层的发育,土壤光谱特性的作用逐渐下降;在植物衰老时,土壤背景的作用又逐渐增大。一般叶面积指数(LAI)达到3左右时,冠层在可见光和中红外波段的光谱反射率基本稳定;而在近红外波段,LAI达到5~6时,光谱反射率才能饱和。冠层光谱反射率还受太阳光入射角、双向反射、气溶胶和风速等诸多外部因素的影响。由于植物营养状况能影响叶面积、冠层形态和内在生理特征,而且不同营养元素的影响程度也不同,因此利用冠层光谱分析可以诊断植物营养状况。现代”精细农业”的一个非常重要的技术手段,就是利用遥感技术监测作物的营养状况与长势。与叶片光谱特性一样,氮素营养对冠层光谱特性影响的研究最为系统和深入。
随着氮素营养水平的提高,光谱反射率在可见光和中红外波段降低,而在近红外波段却增加。诊断水稻冠层氮素营养水平的敏感波段为760~900 nm,630~ 690 nm和520~550 nm。不同氮素营养水平下的冠层光谱反射率存在着明显差异,经植被指数转换后差异更为显著与稳定。因此,利用冠层光谱测试可以区分作物的氮素营养水平。
植物中磷钾营养水平与冠层光谱特性的关系研究较少见。总的来说,磷钾对光谱特性的影响不如氮明显。在水培和砂培条件下,不同磷钾水平的植物冠层光谱反射率存在显著差异,磷钾营养对冠层光谱特性的影响与氮的影响相似。随着磷钾营养水平的提高,可见光波段的光谱反射率下降,而在近红外波段却有明显增加。利用光谱分析,可区分3~5级的磷钾营养水平。在田间条件下,由于磷钾的缺乏不严重,有时结果不太一致。
还未见报导。由于它们对叶面积、生物量以及叶片叶绿素等生理生化性质的影响与大量元素具有相似性,预计中量及微量元素对冠层光谱特征的影响也具有相似性,但影响程度将会差异较大。
目前,在国外应用的一种田间便携式分光仪可以方便地检测作物的冠层反射系数。用数学方法将几个波长下得到的反射系数进行合并就可以得到作物的“光谱系数”,或称之为探测值。经过优化的光谱系数在作物的拔节期和抽穗期与作物的供氮状况密切相关。利用这种分光仪探测原理,并加以改进而研制的拖拉机机载探测施肥系统已经很成熟。它通过探测系统将作物冠层信息输入计算机,经处理得出作物的需肥情况,计算机通过协调拖拉机步进速度和DGpS(差分GpS)数据,在考虑探测器间距离和施肥区范围基础上控制施肥操作。
作物冠层反射和土壤背景辐射在红外胶片上为不同的辐射显影。照片经计算机处理后,每个像素的色度变化都可以表示出作物反射光线的情况,而作物反射光线特性的变化正是作物营养变化,特别是氮营养状况发生变化的结果。这样分析作物冠层照片就可以准确地分析作物的氮营养状况。Hansen等用高光谱反射分别对小麦的冠层生物量和氮含量进行了研究 ;Daughtry等通过叶片和冠层反射率来预测玉米叶片的叶绿素含量 ;冯雷等应用多光谱技术检测了油菜叶片中叶绿素含量 J。
3.5 作物病虫害诊断及杂草识别技术病虫害是影响农作物产量和品质提高的重要因子,及时、准确与有效地检测病虫害的发生时间和发生程度是采取治理措施的基础。
目前,用雷达监测飞性昆虫、孢子捕捉器监测一些作物病原菌、性信息素诱芯或诱饵监测田间鳞翅目害虫以及灯光诱集飞行趋光性昆虫等,都是利用有害生物的习性开发出的相对省工和省时的监测手段。
随着遥感和高光谱技术的广泛应用,用光谱和遥感技术来监测作物病虫害的研究也取得了一定的进展。
北京农业信息技术研究中心采用高光谱遥感监测小麦条锈病、白粉病和蚜虫,以达到大面积、快速、无破坏的病虫害监测和预测预报的目的。美国利用卫星遥感图片分析监测森林舞毒蛾扩散及危害程度,监测草地蝗虫危害等。中国科学院利用综合航空多光谱数字相机成像系统,监测蝗虫及主要棉花害虫。中科院还利用TM图像遥感监测东亚飞蝗的栖息地芦苇的植被指数和监测蝗灾的动态变化。北京农林科学院利用TM卫星图片监测麦蚜对冬小麦的危害。吴迪等应用光谱和多光谱技术对茄子和番茄的灰霉病进行了早期诊断识别-27]。
随着人们环境保护意识的提高和对农药残留物的重视,对田间杂草清除的研究也逐渐受到许多学者的重视。杂草一作物区分的研究可分为3种:一是人工区分;二是航空遥感技术;三是光学传感器。人工区分目前是区分作物和土壤背景的最佳方法,但既费时又费力;航空图片虽然可以在短时间内获得作物大范围的图像,但是研究表明杂草密度对图像的可视性有严重的影响 ;基于地面多光谱传感器的研究使得对单种作物一杂草的研究有了进一步的进展。。
Borregaard等研究表明,杂草与作物在几何特征和纹理特征方面的区分率可以达到91%l3。朱登胜等应用光谱技术结合神经网络模型使作物与杂草的识别率达到100%。结术语田间信息采集技术的研究是实现数字农业的关键,而数字农业信息获取技术的产生与发展主要依赖于计算机技术、电子技术、卫星导航技术、遥感技术和传感器技术的迅速发展。发达国家以此技术为基础的农业机械已得到了广泛的应用,为我国农业机械现代化进程与农业高新技术的发展提供了可借鉴的思路和经验。数字农业信息获取技术在我国尚处于起步阶段,近几年内的研究也取得了进展。在田间信息采集技术的研究上,应以近中红外分析技术和遥感技术相结合的方法为重点,并加快研究步伐,从而为我国农业数字化进程提供技术支撑和装备。
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第二篇:信息获取
关于信息获取中问题的调查问卷
同学: 你好,首先感谢参加支持本次调查。在这个信息爆炸的时代,信息的获取变得越来越来 越重要,无论商业政治,单就是学习都必须直面信息获取的问题。在信息泛滥的年代如何快 速有效获取对自己有用的信息成为一种必须的技能。但是对我们大学生而言,虽然依靠互联 网能够快速获取大量信息,却经常淹没于信息的海洋中,不知何去何从,迷失于信息的包围 圈。本次调查本着实事求是的原则,希望能够了解同济部分大学生的信息获取的习惯,以了 解一些信息获取的弊病并提出建议,为更加有效的获取信息利用信息提供更加明确的方向。
1、请问:同学今年大学_____年级。
2、请问:同学是□文科、□理科、□工科、□商科、□医科、□政法科、□其它 以上信息仅为分类整理方便,无其他用途。
1、获取信息的途径主要是: □互联网 □报纸 □杂志 □书籍 □其它
2、知识获取,课外学习主要使用媒介: □电脑 □书本教材
3、上网作为现代主要信息平台,你的上网频率是: □没有必要则不上网,每周少于 2 小时 □2—7 小时之间 □7—14 小时之间 □14—21 小时之间 □21 小时以上
4、上网时间里有多少时间用于学习和信息获取: □上网就是为了完成一些作业,基本上都是在用于学习和信息获取 □一半以上时间用于学习和信息获取 □做一会作业、看看网页、打打游戏、聊聊 QQ、人人……休闲与学习和信息获取并举 □主要用于 QQ、网络游戏、浏览网页……学习和信息获取少 □从不用电脑学习和信息获取(此项若选、调查结束)
5、信息获取中你是否有以下习惯: 1)、在写一篇文章的时候习惯于寻找大量的资料? □yes □no □sometimes 2)、在做一个决策的时候,要多方打听,获取已有信息的支持或别人的意见? □yes □no □sometimes 3)、在浏览网页时毫无目标,打开电脑就漫无目的在网站上从上顶浏览到底? □yes □no □sometimes 4)、寻找信息常常走岔路,在点击几次链接之后,发现早已不是我们想要的东西,需要 重新查找? □yes □no □sometimes 5)、你的电脑硬盘经常提示已满,或者经常为找一个文件花费很多时间?或者 500G 的 硬盘用了一半以上还使用有移动硬盘? 附注:你的电脑硬盘容量:□250G 及以下□320G□500G□>500G□没有买电脑,主要用 图书馆机房电脑 □yes □no □sometimes
6、一般情况下,上网时能否迅速找到自己需要的信息: □精确打击,迅速就能找到 □用百度、谷歌模糊搜索,大致能快速找到 □用百度、谷歌搜索,但方向感不明确,较浪费时间,单还能找到自己需要的信息 □
随便浏览网页,或使用百度、谷歌搜索,方向感极不明确,经常到电脑关机或需要信 息时,才想起没找到。
7、你的快速阅读能力如何,请自我评价: □很好 □好 □一般 □马马虎虎 □很差
8、快速阅读时能否一下确认自己需要的信息 □yes □no
9、信息的甄选过程中做到: 1)、精挑细选期刊和杂志 □是 □一般般 □就是随便看看 □不看杂志期刊 2)、控制上网时间 □找到需要的信息后马上关电脑 □打开 QQ 什么的,浏览一下网页,稍微耽误点时间 □打打游戏,一不留神时间就没了,发现长时间没找到多少有用的信息 3)、严格界定需要的信息内容 □绝不马虎,拒绝无关信息 □随便什么相关的都下载看看 □稍微涉及一下相关信息 4)、订阅量身定做的新闻或资料服务 □是 □没有 5)、对现有信息进行分类和筛选 □便于下次查找,经常整理 □偶尔整理分类 □扔电脑力不管了,反正一直在那,都差不多
第三篇:上网获取信息
【案例呈现】
《上网获取信息》教学案例
在上课前,在备课时精心设计了导学卡、升级卡、帮助卡和自动教学演示片段等教
具来开展教学。
(一)导学卡 对于学生要学习新知前所必须掌握的旧知的复习与提示。本节课导学卡
设置如下:
(二)升级卡 将本节课的新知根据学生的不同能力层次分成3-4个等级,然后再为能力特强的学生准备一至两个延伸级,以防止吃不饱的现象发生。
其中Ⅰ-Ⅲ级是每位学生所必须掌握的,Ⅳ级是大部分学生所应掌握的,而Ⅴ级是作为补充,让能力特强的学生学习掌握,以真正实现“保底不封顶,学生自选层,上下可流动”。所谓保“底”,即要很好地完成教学大纲规定的教学内容,打好坚实基础;“不封顶”,即根据学生能力能向前走就向前走,允许超纲,自选教材。
(三)帮助卡 给出各级的完成方法即自学提示。在本节课的Ⅰ级选手题的帮助卡可设置为:
(四)自动教学演示片段 将各级的具体操作方法用视频捕捉软件录制下来,发送到各台学生机上的固定文件夹中。长期以来,学生养成了习惯,在遇到利用帮助卡还不能解决的问题时,自然会去使用自动教学演示片段。
【案例点评】
这是“分层-协作”式教学模式的关键。首先将导学卡、升级卡和帮助卡打印发给学生,导学卡上要求已经达到的同学可看升级卡和帮助卡。利用升级卡由底层向高层进行自主学习。有困难的同学可以请教老师、同学,也可以看帮助卡或自动教学演示片段。但是,在学习时要求学生先自己探索,以培养学生的探索能力和自学能力。教师在适当的时候请同学演示并讲解自己所学会的内容,这样即帮助了一些还没有掌握的同学进一步学习新知,也锻炼了讲解同学的表达能力等。
【理论点拨】
学生的个体差异是客观存在的。学生个体的差异反映到学习上就是学习能力的不同。学生的学习能力不同是由原有的知识水平的差异、智力的差异、认知方式的差异所造成的。教师在教学的实践中必然要面对这种客观。
传统的教学方法,教师处于支配的地位,教师的任务就是把规定的知识讲解清楚,通过练习让学生巩固知识,形成技能。面对学生学习能力上的差异,教师通常采用课外补差的办法来解决。但由于种种原因效果是不理想的。
计算机学科的教学同其它学科一样,也存在着学生学习能力的差异。这种差异性在信息技术冲击着生活各个领域的今天,表现得更突出。特别在学生原有的计算机知识水平上,差异十分明显。学生在校外接触计算机、计算机网络、计算机技术的时间、途径、方式、深入程度不同,造成学生原有的计算机知识水平差异很大。
如何来对待学生在学习计算机课程时的差异?用单纯补差的老办法显然是行不通。必须首先要转变传统的教学方法,用适应差异办法,去促进学生发展。适应差异是指学生在教师的指导下能自己确定学习的具体任务和目标,自己选择学习的策略和方法,自己控制和调节学习的速度。在这样的教学过程中,学
生的学习具在个别化的特征,能适应学生各自差异。促进发展是指学生在自主学习的过程中,个人的能力可以根据他们的实际情况得到发展。
“分层”实质上是在课堂教学中尝试实现个别化教学的一种方法。在课堂教学中允许学生对学习材料、学习方法、达到目标的程度和达到目标的期限有灵活选择的机会和余地。课堂教学中如果还是采用传统的“一刀切”、“齐步走”的办法,就不可能适应有差异学生的需要,当然也不能促进有差异学生的发展。
【解决策略】
学生分层。在信息技术课程中,学生差异最大的方面是原有的计算机知识水平。各班、各年级情况也不一样。要摸清情况,才能有的放矢。课前的调查,只是打一个基础,深入了解要在课内学生学习过程中不断进行。表现在学习能力上大致可分为高、中、低三层。能力高的一类的学生主要指,教材上的学习内容已基本接触过,包括“电脑爱好者”此类学生,这类学生计算机知识比较丰富,学习计算机知识欲望高,学习能力强,一般不满足教材上的基本内容。中层次学生主要指对教材上的学习内容有所了解或学习能力较强,这类学生的学习基本上没有什么困难。最后一类学生是指接触计算机很少或学习能力不够强,学习有一定困难的学生。对学生的分层不是给学生贴上一张永远不变的标签。主要是便于教师在学习过程中对他们的学习进行干预和帮助,做到心中有数。包括:学习任务的难易,学习速度的快慢,学习目标的高低,学习方式的选择等等。在具体的教学过程中,在不同的学习阶段,学生分层情况会发生变化。这主要由于学生原有的计算机知识结构不同,以及通过一阶段学习后,在认知方式方面又产生新的差异造成的。
备课分层。教学目标、教学内容、教学时间、教学步骤以及教学方法的确定都要从不同层次的学生的实际出发。针对不同层次的学生,教学目标的高低应有不同的要求。针对学生的学习效率不同,学习内容的容量也应有多少不同。针对学生认知能力,在自学、讨论、练习上也有不同的要求。教学目标分层是实施“分层教学”的关键之一。目标分层就是将传统教学中统得过死的划一的教学目标,改为可由学生选择的弹性目标。这些目标又大致可分为,基础性目标、提高性目标和发展性目标。目标的分类,并不是和学生的分类简单一一对应。学生有选择的权利,从什么目标开始,最终达到什么目标,学生可以自己作出计划。教师仅进行必要的指导。当然这三种目标,要根据教学大纲和学生的实际来制定。教学内容,教学时间的安排都必须根据“分层”要求来考虑。教学内容的安排,要从便于学生自主学习要求出发,有教材上基本内容,也有补充内容。补充内容不单纯是提高性的和发展性的内容,也应该有减少学习难度,增加“台阶”、增加“兴趣”的内容,便于不同层次学生选学。教学时间的安排是尽可能教师少讲,将大部份时间还给学生。提倡自学,凡是学生能看懂的内容,教师不讲。
上课分层。学习目标和学习方法允许由学生来进行选择,就决定学生“人人有事可做”、“人人有兴趣学”。教师的任务从主要是讲解和讲授,转化到主要是指导学生学习,了解学生学习情况,给予个别辅导。学习方式也从主要是教师讲学生听,转化到主要是学生自学和小组合作学习。分小组学习是“分层”教学比较可行的一种课堂教学形式。分组情况,可根据学习阶段性的内容,依据学生的类别,可大可小,可分可合。学生在学习中选择的目标是否切实可行?所采用的学习策略和学习方法是否有待改进?在学习中是否遇到困难?应当给予什么样的支持和帮助。这些都是教师在课堂教学上应进行关注,而且应分层提出切实可行对策和实施办法。分小组是在现阶段课堂教学中,“分层”支持和帮助操作性比较强的一种教学策略。“分层”不是“分家”,教学过程中仍然不时有“共性”的问题产生,应当组织全班学生进行讨论。不同“层次”学生都会有收获。在“分层”教学过程中,最感困难是如何兼顾各层次的不同要求,除了教师合理安排外,充分发挥优秀学生的群体优势,是兼顾各层次的一种比较好的方法。教师有目的将学习能力较强的学生和学习能力较弱的学生组合在一起,以强带弱常会收到意想不到的好效果。
作业分层。作业是提供给学生进行消化和巩固所学得的知识的一种有效途径,也是学生建构学生个体知识结构的一个起重要作用的不可替代的方法。作业的安排上有基础性的,主要是操练性的题,更多的是带有发散性的综合题。在难度上和发散的程度上都设计成有层次,使不同层次的学生都有锻炼的机会。
对主要是操练性的题,学习较好的学生可以少做,对于个别已经熟练掌握操作的学生,可以允许他们跳过,直接做有提高性及有发展性的题,同时也鼓励学习能力较差的学生试做要求较高的题,在尝试中得到提高。作业中要有注重方法性的知识题。信息时代里使学生学会学习,掌握学习的方法和技能很重要,重视方法性知识。立足于学会解决社会中复杂而综合的现实问题的方法,使学生在解决问题过程中,学会并掌握各种信息处理方法。
评价分层。评价的目的是为了促进教学,为了促进学生的学习。评价不是目的,而是手段。评价的标准的制定要根据学生分层的实际来考虑。作业的评价,对各个层次的要求有必要的区别。基本的原则是看学生在该层次中有没有达到目标。在作业的评价过程中,要注意倾听学生对自己作业的看法。通过师生相互交换和沟通,可以淡化学生对分数的追求,将注意力放在发展能力上。测试评价,可根据阶段性的内容,采用灵活多变的办法。既有基础性的试题,也有提高性的试题,也可包含发展性的试题。评价少量采用笔试形式,多数采用课题的形式。课题型试题事先可公开,课题的难度也分层次。让学生去收集资料,上机独立完成。以发展的眼光来进行评价。为了克服学生对分数过分追求,课题型的测试宜采用等级制。在测试评价中注重学生的能力发展。为了促进各学习层次的学生的学习积极性,以学生的纵向评价为主,倾听学生自我评价意见。通过反馈,及时在教学过程中进行调整,以便组织更适应“分层”的教学。
教学中学生学习的差异是永远客观存在。教师在教学过程中,都会注意到这种“差异”。对待这种“差异”,教师在教学过程中,也都会自觉不自觉来进行“干预”,但这种干预”的目的大多是为了达到“划一”的理想境界。事实上是很不容易做到的,也不利于学生的知识建构和能力的培养。我们在计算机教学实践中尝试实验用“分层次”教学法,力求充分调动学生的非智力因素和智力因素,激发学生的学习兴趣,引起学生内在的需求,调动学生的积极性。为学生创造一个轻松愉快的自主学习氛围,提高学习效率,还能同时能提高教师和学生的素质。
第四篇:公允价值获取技术研究论文
一、公允价值计量的层级理论研究
现阶段关于公允价值这一计量属性研究的重点已经转向如何更好的使用,使其更好的服务于市场经济。其层级理论研究主要包括以下内容:
(一)公允价值计量概述
公允价值运用主要解决的是会计信息的可靠性和会计方法的可操作性,黄世忠认为随着电脑技术突飞猛进的发展以及理财学对金融工具计量模型研究的日臻完善,会计界完全有能力解决公允价值会计的这两个关键问题,即公允价值会计在技术上是可行的。公允价值的获取要有科学的方法和严格的操作程序,以实现在实务中的可操作性。FASB在2006年发布的SFAS157把用来计量公允价值的估价技术划分为三个次序,三个层级的确认原则为:把同质资产或负债在活跃市场上的报价定为最高层级的参数,把不可观察的输入因素定为最低层级的参数,中间层级的参数则是最高层级的参数之外的直接或间接可观察参数。IASB2009年5月发布的《公允价值计量》征求意见稿中,根据计量公允价值的估值技术所依据的变量确定了三个层级,这与美国的三级层次理论相似。
(二)我国关于公允价值的层级理论研究
我国在参考和借鉴美国与国际上相关的研究成果以及考虑国情的基础上,也明确提出了公允价值估值应当依次考虑的三个级次,引入了“公允价值运用的三级次”理论:第一级次是资产或负债存在活跃市场的报价,第二级次是以同类资产在活跃市场的报价为基础进行调整的金额,第三级次是采用估值技术确定其公允价值,通常采用未来现金流量折现法。一般认为,第一层级变量是计量公允价值最好的依据,但是越是这样的数据受到的限制性条件就会越多,就会越不容易取得,比如第一层级要求的“计量日”“、活跃市场”“、相同资产”等,若不符合条件则需要转入使用下一层级的变量。规范三个层级之间的转换问题是公允价值计量的重要问题,这样就可以减少不可观察变量运用的主观随意性。细分中间级是层级之间转换的重要内容,中间级首先考虑的是活跃市场上相似资产或负债的报价,其次是非活跃市场上图1计量层级与获取方法之间的对应关系相同或相似资产或负债的报价,再次是市场报价之外的直接可观察变量(如报价期间内可观察的利率、收益曲线、波动性、信用风险等),最后是由可观察的市场数据推算或关联性证实的变量。
二、公允价值获取方法研究
公允价值计量层级解决的是计量时所依据变量的优先选择次序,那么当变量具备时,就是利用所选择变量如何获取公允价值的问题,这就涉及到获取技术。公允价值的估价方法和计量层级具有一定的联系,公允价值的计量应采用与特定的环境相适应且可以获取足够数据的估价技术。从图1可以看到计量层级与获取方法之间的对应关系。
(一)市场法
市场法是采用计量客体活跃市场报价或类似资产和负债的有关市场交易产生的相关信息来估计公允价值的方法。该方法涉及到三级次中的前两个层级变量,当计量日计量资产存在活跃市场,那么市场上的报价就是该计量对象的公允价值;如果第一层级的情况不存在,则需要转入第二层级变量,以市场上可观察到的变量为基础进行调整,最终得出计量对象的公允价值。使用该方法的主要有以外销为主的固定资产和存货以及投资等。计量日计量对象活跃市场上的报价由于限制性条件比较多而不容易获得,所以就只能以获取的可观察的相关市场变量为基础进行调整,关键就是找到需要调整的因素,以得到被评估资产的公允价值。影响参照物差异调整的因素主要有:时间因素,参照物交易时间与被评估资产基准日不同而导致的价格上的调整;地域因素,由于地理位置上的不同而导致的价格上的差异调整;功能因素,也即交易资产和负债的性质因素,就是实体功能过剩和不足所造成的价格上的影响;另外还有信用风险差异、利率差异、期限差异、提前偿付风险差异等。由于这些调整是依据市场可观察数据进行的,并且调整幅度一般较小,所以该方法下的公允价值计量基本可靠。
例如:评估某商品住宅2009年8月15日的公允价值,在该住宅附近调差选取了ABC三宗类似住宅交易实例作为参考对象,有关资料如下:A成交日期2009年3月15日,成交价格为3700元/m 2;B成交日期2009年6月15日,成交价格为4200元/m 2;C成交日期2009年7月15日,成交价格为3900元/m 2。交易情况分析,A成交价格低于正常市场价格2%,B成交价格与正常市场价格持平,C成交价格低于正常市场价格1%。该类住宅2009年2月至8月的价格指数分别为100、92.4、98.3、98.6、100.3、109.0、106.8。房地产状况比较结果如表2。
(二)成本法
成本法是以重置成本为基础,在考虑各种价值减损后确定公允价值的方法。重置成本与购置成本的构成是一致的,但所反映的物价水平是不同的,前者反映的是资产评估日的市场物价水平,后者反映的是当初构建资产时的物价水平。成本法确定公允价值的前提条件是计量对象能够持续使用,同时能够带来现有的或潜在的经济利益,适用于自用为主、不准备外售或者是变现的资产项目。成本法评估资产的公允价值,需要确定该项资产的重置成本以及各种价值减损,重置成本减去价值减损后就是该项资产的公允价值。重置成本就是按照当前的市场条件重新取得该项资产需要支付的现金或者是现金等价物的金额,各种减损主要包括有形损耗、功能性损耗以及经济性损耗等。
例如:甲公司年初一台挖掘机设备被盗,该设备已经投保,其账面价值为100万元,已计提折旧30万元。目前市场上采购同种型号的挖掘机设备需要80万元,保险公司根据市场价格80万元和设备30%的折旧率进行认定,保险公司的赔偿金额为56万元。在不考虑其他条件的情况下,本案例中的80万元为该挖掘机的重置成本,56万元即其公允价值。
(三)收益法
收益法是将计量对象预期未来收益反映到当前市场来确定其公允价值的方法。收益法的理论依据是经济学上的效用价值论,该理论认为资产价值在于其在未来带来的现金流入,负债价值在于其在未来带来的现金流出,将这些预期的未来现金流入与现金流出反映到当前市场就是它们的公允价值。收益法一般适用于确定对象的市场价格无法获得,也没有类似项目的市场价格可供参考并且未来预期现金流入和现金流出以及所承担的风险可以预测的情况。收益法下的估价方法包括现金流量折现法、期权定价模型、多期超额收益模型等。期权定价模型一般适用于金融工具的估价,如果并非金融资产或金融负债,可以使用折现现金流量法。下文主要介绍现金流量折现法和B-S期权定价模型。
(1)现金流量折现法。现金流量折现法的应用需要对计量对象的未来现金流量和折现率进行确定。对于现金流量的获取主要是建立在企业的假设之上,应当以最近财务预算或者预测数据为基础进行估计。折现率的选择则应当能够反映当前货币时间价值和资产特定风险,且利率的选择应当与估计现金流量所内含的假设一致,首先以该资产的市场利率为依据,无法从市场上获得时,可以使用替代利率进行估计,如合同中规定的报酬率、项目确定的期望报酬率或者是市场折现率等。现金流量折现法包括传统法和期望现金流法。传统法是根据资产未来每期最有可能产生的现金流量和单一的折现率计算未来现金流量现值的方法。该方法只考虑一个时期,选择最低或最可能的现金流,并选择恰当单一的利率,适用于存在合同约定现金流的情况。其计算公式为:PV=CF1+I。
其中:PV为未来现金
流量现值,CF为最有可能产生的现金流量,I为确定的折现率。传统法计算资产的未来现金流量形式简单,计算简便,但在实务中,很多时候影响资产未来现金流量的因素较多,情况较为复杂,并且含有很大的不确定性。在这种情况下,使用单一的现金流量可能并不能如实反映资产创造现金流量的实际情况,这时候就需要使用期望现金流法来计算资产未来现金流量现值。期望现金流量法就是采用期望的现金流量代替名义的或最可能的现金流量,同时对现金流量的风险进行调整,然后选择合适的折现率进行折现的方法。其计算公式如下:PV=ni=1ΣPi×Vi(1+I)t。
其中:Pi表示第i种现金流可能出现的概率,Vi表示第i现金流可能取值,I为适用的风险利率,t表示时期数。估计资产未来现金流量现值一般使用单一折现率,但如果资产未来现金流量现值对未来不同期间的风险差异或者利率期间结构反应敏感的,则应当对不同时期采用不同的折现率。
(2)B-S期权定价模型(Black-ScholesOption PricingM odel)。随着现在金融工具的不断创新,很多金融产品的计价由于不存在活跃市场而需要采用估价模型。期权作为一种衍生金融产品,通常采用公允价值计量。FASB曾经指出,公允价值是计量金融工具的最佳计量属性,对于衍生金融工具而言则是唯一相关的计量属性。B-S期权定价模型是由FisherBlack和M yronScholes在1973年共同完成的,他们得出在无税收、无交易费用、证券交易是连续的、不存在无风险套利机会等前提下的欧式股票看涨期权价格,即Black-Seholes公式:C(S,T)=SN(d)1-Ke-rtN(d)2,d1=lnSK+(r+σ22)tσ姨t;d2=d1-σ姨t。其中:S为标的资产的价格;K为期权的执行价格;t为期权的有效期;r为无风险利率;σ2为标的资产价值的自然对数的方差,即标的资产价格的波动幅度;N(d)1和N(d)2为累积正态分布函数,即对于给定自变量d,服从均值为0和方差为1的标准正态分布N(0,1)的概率。B-S模型与一个划分了大量阶段的二叉树模型本质上是类似的。期权定价模型建立在一系列的假设之上的,模型中所使用的参数也都是主观估计得出的,参数不同得出的结果就会不同,但是估计、假设、判断是会计所固有的,所以并不由此否定其可靠性。另外上述模型是在没有考虑股息支付的情况下得出的,可以进行调整解决,股息的支付会降低资产的价值,这样看涨期权的价格会下降,看跌期权的价格会上升。Black-Scholes模型自诞生以来就为众多经济学家关注,并迅速被金融实务界广泛运用,对金融衍生产品市场的影响极大。
例如:假设市场上某股票现价S为164元,无风险连续复利利率r是0.0521,市场方差σ2为0.0841,标准差为0.29,实施价格K是165元,有效期t为0.0959的期权初始合理价格计算步骤如下:d1=[ln164/165+(0.0521+0.0841/2)×0.0959](/0.29×姨0.0959)=0.0328;d2=0.0328-0.29×姨0.0959=-0.0570查标准正态分布函数表得:N(0.03)=0.5120,N(-0.06)=0.4761;求得价格:C=164×0.5120-165×e-0.0521×0.0959×0.4761=5.8030元。因此,理论上该期权的合理价格是5.8030元。如果该期权市场实际价格是5.75元,那么意味着该期权有所低估。在没有交易成本的条件下,购买该看涨期权有利。
三、公允价值在我国运用现状及其展望
公允价值的众多优势得到理论界和实务界的一致认可,由此在我国得到广泛运用,2006年新会计准则中有半数以上的准则都直接或间接的涉及到公允价值,这不仅体现了我国向国际上的靠拢,同时也是我国市场经济发展的必然选择。
(一)公允价值在我国的运用
公允价值在我国的运用无论是理论还是实践都还处于初期,加上我国还不太成熟的市场经济,公允价值的运用难免会出现一些问题。比如,公允价值理论体系的不完善,缺乏单独的“公允价值计量”准则来统一公允价值的运用,这会造成公允价值在实际操作上的混乱,无法达到预期的效果;市场条件也是一个亟待完善的问题,市场条件是制约我过公允价值运用的关键因素,因为公允价值的本质决定了它的运用需要成熟活跃的市场条件,而我国现在还处于新兴市场国家,成熟活跃的市场条件还在进一步的建设中;另外,我国的市场监管也有待进一步加强,会计人员的职业道德问题需要改善等等。这一系列的问题都制约着公允价值在我国的有效运用。
(二)公允价值的展望
公允价值和历史成本双重计量属性的运用是我国现在的客观选择,在以后较长时期,我国将在历史成本的基础上适当谨慎的运用公允价值,多种计量属性并存将是未来财务报告的发展趋势。并在这一过程中针对出现的问题,不断地解决问题,以完善公允价值在我国的运用,更好的服务于市场经济。
公允价值的可靠性随着确定方法不同将会不同,越接近市场条件的技术比越远离市场的条件的技术更有优势,得出的结果也将更为可靠。公允价值的估价方法应尽可能地使用可观察信息,以提高计量结果的可靠性。公允价值获取步骤如图2所示。以图示顺序得出结果的可靠性逐次在降低,但这并不影响后面方法的运用,因为它们的可靠性是受当前的市场条件所限制,由于现在我国市场还不发达,它们的选择运用也是基于当前市场条件的最佳选择。
公允价值在我国的运用和发展必将是一个长期的过程,在这一过程中要不断的完善相关理论和获取技术,规范公允价值获程序及技术对于完善公允价值在我国的运用具有重要的作用。
第五篇:先进制造技术研究现状及发展趋势
先进制造技术研究现状及发展趋势
摘要:机械制造业是国民经济的支柱产业,关系到一个国家的综合国力。本文论述了先进制造技术的概念,先进制造技术的重要地位,以及我国先进制造业的发展状况,与发达国家存在的差距,并展望了先进制造技术的发展趋势。
关键词:先进制造技术 现状 发展趋势
Abstract:the mechanical manufacturing industry is the pillar industry of national economy,the relationship between a country's comprehensive national strength.This paper discusses the conception of advanced manufacturing technology,advanced manufacturing technology in the important position,as well as China's advanced manufacturing industry development status,the gap with developed countries,and looks forward to the development trend of advanced manufacturing technology.
Key words:Advanced manufacturing technology Present situation Development trend 随着社会发展和人类文明进程的加快,与人类生产生活息息相关的各项实践活动正发生深刻的变革。制造业的发展尤为明显,从石器时代,经历青铜器和铁器时代,到蒸汽机时代,再到内燃机的发明,每一次生产的技术变革都对人类的文明起到极大的推动作用。特别是到了近现代,随着通信技术的发展,电子计算机和集成电路的出现,以及运筹学、现代控制理论、系统工程等软件科学的产生和发展,制造业又产生一次新的飞跃。制造已经不再是传统意义上简单地将原材料变为成品的过程,而是在先进工程技术的基础上,集成包括信息技术、网络技术等各项新兴技术在内的生产活动,而且越来越多地融入先进制造哲理、先进管理技 术以及先进生产模式。在近50年的发展过程中,逐渐形成了先进制造技术。
一、先进制造技术概述
先进制造技术首先由美国于20世纪80年代提出,但是直到现在仍然没有一个明确的、一致公认的定义。它是一个相对的、动态的概念,是为了适应现代生产要求,对制造技术不断优化所形成的。但经过对其内涵和特征的分析研究,可以定义为:“先进制造技术是制造业不断吸收机械、电子、信息(计算机与通信、控制理论、人工智能等)、能源及现代化管理等方面的成果,并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产、提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术总称。”
二、我国先进制造技术的发展现状
自建国以来,尤其是改革开放20多年来,我国机械制造业得到了迅速地发展。国家有计划地部署了一系列国家级重点科技项目,有力地促进了我国先进制造与自动化技术的研究与应用推广,如:科技部组织实施的 863计划以CIMS和智能机器人为主题:“九五”国家科技攻关计划的CAD应用工程、精密制造技术开发与应用、数控技术与装备应用、现场总线控制技术开发与应用、工业机器人应用、激光技术应用等等2O多个重点项目;总装备部(原国防科工委)在“九五”期 间,组织实施了我国武器装备先进制造技术的发展项目;航空、航天、兵器和机械等许多行业和部门在“九五”期间组织实施了行业先进制造技术项目;国家计委、经贸委等推动的用高技术改造传统产业的一系列计划。据统计,“九五”国家科技攻关计划制造业信息化技术方面有10多个相关重点项目完成了任务,并通过了验收。各项目共开发装备、装置100多个,建设中的试生产线、示范(试验)点300 多个,获得新产品、新工艺、新技术、新材料等科技成果800多项(其中,获国家科技进步奖8项,省、部级奖
41项,申请专利89项),发表和编写论文、报告1000多篇,产生综合经济效益数百亿元人民币,节汇创汇4.5亿美元。为我国制造业的技术升级和高新技术的产业化做出了重要贡献。上述计划和项目极大地推动了我国先进制造与自动化技术的发展。例如:以我国数控系统的开发与生产为例,通过“七五”引进、消化、吸收,“八五”攻关和“九五”产业化,取得了很大的进展,基本上掌握了关键技术,建立了数控开发、生产基地,培养了一批数控人才,初步形成了自己的数控产业,也带动了机电控制与传动控制技术的发展。但同时我们也应该清楚地看到我们与工业发达国家相比还存在着明显的差距。
三、我国制造业与发达工业国家的差距
1.企业的技术创新能力较差,产品开发周期较长
在我国,中小型企业以及大型企业走的还是低成本工业控制自动化的道路。我国的汽车工业,在轿车上基本无自己的品牌。在机床制造业上,精密机床、数控机床大多依赖进口,在国际投标中基本上无竞争力。据报道:我国机械工业主导产品达到20世纪90年代国际水平的占30%,达到20世 纪80年代国际水平的占40%,达到20世纪60—70年代国际水平的占30%;大中型企业生产的2000多种主导产品的平均生命周期为10.5 年,是美国机械工业产品平均生命周期的3.5倍;美国制造业的新产品贡献率已达到国内生产总值的52%左右(1995年).而我国仅为5.9%(1997年);美国、西欧诸国、日本的机械工业企业的专业化水平为75%—95%,而中国仅为15%—30%;我国有80%以上的企业生产能力处用不足或严重不足。
2.制造工艺设备相对落后,生产自动化程度较低
目前我国大多数企业还采用较落后的制造工艺与技术装备进行生产,优质高效低耗工艺 的普及率不足10%,数控机床、精密设备不足5%,配有国产数控系统的中档数控机床不超过25%,高档数控机床的90%以上依赖进口;在大型成套装备技术方面严重落后,而且高档、大型仪器设备大多依赖进口。中档产品以及许多关键零部件,国外产品占有我国市场 60%以上的份额等等。
3.企业专业化管理水平低,国际市场开拓能力弱
我国多数企业管理粗放,专业化管理水平低。现阶段机械工业的专业化水平仅为15%~30%,而美国、西欧诸国、日本企业的专业化水平已经达到75%一95%,经过20多年的努力 我国出口商品占世界市场份额由原来的0.5 %提高到目前的3.5%,根据近3年的统计数据分析,高附加值和高技术含量的出口商品仅占我国出口商品总量的10%左右。
4.高精尖技术的开发相对薄弱
高精尖技术在未来的国际竞争中具有重大的作用。比如:用于海洋资源开发的水下作业装备;用于高精尖设备制造的超精密加工装备,面向IT等产业的集成电路制造关键装备;微机电系统(MEMS)以及集高技术于一身的仿人形机器人等;由于国外的技术封锁,只能引进一般设备和一般技术,核心技术很难引进,只能靠自己的研究才能掌握,只有自力更生才能发展。
综上所述,我国的制造业在体制和技术上均不能适应市场经济和参与国际竞争的需要。面对如此严峻的挑战,我国制造业应尽快加大技术升级的步伐,提高企业综合竞争能力。充分掌握先进制造技术的发展趋势,实现跨越式发展。
四、先进制造技术的发展趋势
先进制造技术具有传统制造技术无法比拟的优越性,其发展更是日新月异。为适应新世纪、新技术革命浪潮的冲击,迎接信息时代、制造全球化、贸易自由化、新型消费观念的挑战,先进制造技术必将朝着集成化、柔性化、网络化、信息化、虚拟化、智能化、绿色化、制造全球化等方向发展。
1.集成化
以计算机技术为基础,综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术等,将企业全部生产活动中的信息流与物质流有机集成,并实现最优化。它特别强调信息的集成和信息的共享,通过网络数据库使企业的所有生产活动紧密地联系在一起,充分发挥技术、管理和人的作用,全面提高企业的管理水平、产品质量和经济效益。
2.柔性化
制造自动化系统发展大致过程是“刚性自动化——可编程自动化——综合自动化”,制造系统的柔性随着这个过程也变得越来越大。进一步的发展要求能快速实现制造系统的重组(包括企业内部制造设备与工具系统重组,以及企业间的重组)。模块化设计是提高企业制造自动化系统柔性的重要策略和方法,它可以有效改善设计工作柔性和制造系统柔性,并能够根据需要迅速实现制造系统的重组。
3.网络化
网络通信技术的迅速发展和普及给企业的生产和经营活动带来革命性的变革,实现市场开发、产品设计、物料选择、零件加工和产品销售等生产活动的异地和跨国界进行,极大地加快技术信息的交流,加强企业之间产品开发的生产合作,促进企业之间的优化和重组,大 大缩短产品的生产周期,提高产品的市场竞争力。
4.信息化
在信 息技术条件下,将分布于世界各地的产品、设备、人员、资金、市场等企业资源有效地集成起来,采用各种类型的合作形式,建立以网络技术为基础的、高素质员工系统为核心的敏捷制造企业运作模式,打破小单位和行业的局限,深入开发、广泛利用信息资源,建立敏捷制造网络化工程,加速制造业数字化与网络化。这不仅对于制造业本身的改造、地区信息港的建设有十分重要的战略意义和现实意义,而且有利于在近年内开展异地设计与制造、网络服务、网上数据共享和网上培训等预期目标的实现,必将推进企业信息化进程。
5.虚拟化
虚拟化指设计过程中的拟实技术和制造过程中的虚拟技术,它可以大大加快产品的开发速度和减少开发的风险。产品设计中的拟实技术是面向产品的结构和性能,以优化产品性能和降低成本为目标,包括产品的动力学分析、运动仿真、造型设计、强度和刚度的有限元计算等。制造过程中的虚拟技术是面向产品生产过程的模拟,检验产品的可加工性和加工工艺的合理性,并进行生产过程计划、组织管理、车间调度等活动的建模和仿真。虚拟化的核心是计算机仿真,通过仿真来模拟真实系统,及早发现产品设计开发制造过程中的缺陷,以保证产品设计开发制造的合理性,并尽可能使其达到最佳。
6.智能化
智能制造系统的特点是具有极强的适应性和友好性。对于人,强调安全性和友好性;对于环境,要做到无污染、省能源、资源回收和再利用;对于社会,则提倡合理的协作和竞争。智能制造的主要策略是综合利用各个学科、各种先进技术和方法(人工智能、神经网络、模糊控制、计算机技术、人类学、信息科学、管理科学等)解决和处理制造系统中的各种问题。
7.绿色化
日趋严酷的环境与资源约束,使绿色制造业显得越来越重要,绿色制造技术也将得到快速发展,主要包括绿色产品设计技术、绿色制造技术、产品的回收和循环再造制造,使产品在生命周期符合环保、人类健康、能耗低、资源利用率高的要求,以及在制造过程中达到对环境负面影响小、废弃物和有害物质的排放最小等要求。
8.制造全球化
目前世界经济已经步入全球化经济的时代,一方面国际和国内市场竞争越来越激烈,另
一方面国内外企业间的合作也在不断加强,这就形成企业之间既合作又竞争的局面。上述两方面的相互作用,己成为全球化制造业发展的强大动力。制造业和制造技术的全球化,是21世纪最重要的发展趋势之一。
五、结论
当前,全球经济正处于一个根本性的变革时期,人类社会正在由工业经济时代步入了知识经济时代。在以高新技术为主要产业支柱,以智力资源为主要依托的知识经济条件下,高科技的知识经济促使制造业发生了革命性的变化。先进制造技术正是为了适应这一时代的要求,在不断吸收高新技术的最新成果,对传统制造技术进行更新改造中逐渐形成的一个技术体系。它是一个不断发展,不断更新的技术体系,是决定一个国家制造业发展水平的关键。因此,研究和探讨它的内涵、特点和发展趋势就显得尤为重要。
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