实验室自动化设计范文

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关键词：电子设计自动化，课程创新，教学改革，实验设计

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）03-0082-02

随着微电子技术在世界范围内的飞速发展，以及各相关产业对电子电路技术的需求日益增长，《电子设计自动化》已经成为电子信息工程等相关专业的重要课程，也是国内外诸多理工科一流高校的电子信息类专业必修的核心课程[1-3]。尤其在近年来，智能硬件的发展与半导体技术的革新为电子系统设计带来了革命性的变化，电子设计自动化技术已经一跃成为现代电子工业的核心学科，引领了现代信息技术的发展方向，也成为了电子信息工程专业本科生考研深造与就业所必需的重要技能[3]。综上，考虑到创新研究型实验对学生的创新意识和能力培养的重要作用，笔者作为学校《电子设计自动化》课程的任课教师，对本课程的实验课程进行了综合性的思考与建设。

一、《电子设计自动化》课程实验改革的必要性

我们通过对国内外一流高校的调研发现，许多著名高校的EDA技术本科教学有两个明显的特点：一是课程在各工科专业的普及率极高；二是在实验中大量引入新技术、新方法与新器件，更多地注重创新性、设计性、综合性项目，突出EDA技术的实用性，以及面向工程实际的特点[4]。这些特点让我们认识到，通过《电子设计自动化》课程实验的改革与建设，既能够帮助学生更好地理解《电子设计自动化》的理论知识，增强学生的实践能力，更能够紧跟学科和行业的需求发展，为课程拓宽评价方法，提高教学效果，为学生树立创新精神，培养科学素质，增强科创能力，最终增强其综合素质，提高学院与学生的综合竞争力有很好的帮助。

二、实验改革方案及主要工作

为了充分结合现有的实验课程基础，全面提高试验课程效果，笔者从实验过程管理、实验设计、考核与评价反馈四个角度对《电子设计自动化》实验进行了综合性的方向改进，具体内容如下。

1.实现项目化的实验过程管理。笔者基于对科研与教学工作的熟悉，以《电子设计自动化》课程实验为改进对象，将其现有的实验课程学时进行压缩，补充对应EDA能力所需要的主要课程知识点，融合现代EDA技术的最新发展，并将最后四个学时设置为一次综合性、设计性的“综合实验”，实验过程及实验报告作为实验课程成绩的重要评价因素。该综合实验采用项目化的过程管理，学生须在给定的范围中任选题目或自选题目，在四个小时内完成该题目的主要设计，并在课程完成后提交课程报告时以“项目任务书”的形式填写实验报告，系统阐述选题原因、题目关键环节、设计时遇到的主要困难及解决方案、最终成果演示及存在不足分析等。

2.设计层次性的“综合实验”项目。为了确保实验教学的实际效果，保持学生的创新热情，全面提高电子设计水平，在上述“综合实验”的实验项目设计的基础上划分为三个层次：第一层次为逻辑行为的实现；第二层次为控制与信号传输功能的实现；第三层次为电子系统模块的实现。每个层次设置三至五个题目。此外，考虑到学生实验时间的约束，随着教学课程的进行，预先在教学中对“综合实验”进行题目的预告和必要的讲解，让学生提前进行课外的准备和练习，并将该四个学时的“综合实验”集中安排在一个下午进行，学生通过集中性的高强度的学习、讨论和实验，完成主要的“综合实验”功能。

3.设置创新导向的评价激励形式。考虑到该门课程的授课时段为大三下学期的后半段，学生的专业基础课及绝大多数专业课业已经结束，笔者在课堂上渗透该门课程对于考研及科学研究的重要意义，以及对于科创及电子行业就业的作用，在完成课程教学的同时讲授和提供论文撰写及专利申请与重要竞赛的资料信息，并鼓励学生利用课余时间进行深入钻研、挖掘，并主动利用配套实验课程进行研究性学习，进而促进学生的科创热情向论文（算法）、软件著作权（程序）、专利（电子电路）及重要竞赛（电子设计类）的成果转化。

4.提供实时动态的评价反馈渠道。结合自身工作特长与经验，笔者利用信息技术手段，设置了“韩博士工作室”教学专题网站（http：//），为学生及时访问和评价的反馈提供渠道。通过调查问卷、在线信箱、有奖问答、专题活动等方式，在授课过程中进行多次课下问卷调研，并开设贯穿授课全过程的实时反馈渠道，作为授课、答疑等必要教学活动的有效补充，便于及时了解学生对于综合性实验的接受程度以及对课程各方面的综合评价。

三、实验改革周期及内容

为了更好地实现对《电子设计自动化》课程实验的改革与创新，笔者制定了以十二个月为周期的长期方案，主要分为以下五个关键性阶段。

1.第一阶段，时间为1个月。结合《电子设计自动化》学科发展现状及人才培养需要，更新课程教案，丰富和扩充现有教学大纲及授课内容，补充相关多媒体与软硬件资料，完成“综合实验”的选题与设计。

2.第二阶段，时间为2个月。截至开学前，与实验课程老师进行充分的沟通和协调，完成各个“综合实验”项目的软硬件环境配置、具体要求、实施细则及评价方法，严格制定精密科学的给分标准。

3.第三阶段，时间为2个月。完成课程的教学与本项目的实施，除了完整进行原有授课内容的教学以外，按照既定方案进行综合性创新意识的培养、综合能力的渗透、实验技能的提高，并全面介入、观察、管理和把控“综合实验”的开展、实施与评价等各个环节。

4.第四阶段，时间为4个月。结合课程成绩，在课程结束后主动发现和联系具有良好科创能力的学生，在学生的自我意愿的基础上为其推荐和设置针对性的毕业设计选题，同时鼓励和推荐其参加与之水平相适应的科创竞赛，并进行必要的指导和培训。

5.第五阶段，时间为3个月。根据前期各个阶段的进展情况，稳步完成此次立项的后续各项相关工作，总结此次立项成绩与不足，鼓励、指导优秀学生将其成果、申请专利或获取软件著作权。

四、实验改革实践成果与创新点

自《电子设计自动化》课程实验改革在学校实施一年以来，已经取得了良好的效果。首先，对于学生而言，实验改革的实施有效地拓宽了学生的视野，并实现教学与行业的相互影响与促进。大部分学生在结课后的反馈表明，通过完成本项目所涉及的授课课程，使学生熟悉了具有一定强度的开发过程，培养了其科学的态度、严谨的作风与创新的精神。截止课程结束，已经有相当数量的学生能够掌握基本的EDA项目开发、电子设计类专利申请及学术论文撰写、电子设计类科创竞赛准备及参赛等综合性的技能，一大批学生在各类相关竞赛中获奖；其次，对于学校而言，通过实验改革的实施，实现了以项目模式重构实验课程内容，构造了“教―学―做―研”一体化的EDA教学模式，有效实现了学校《电子设计自动化》课程的教学深度挖掘与教学效果的提升，并进一步实现了学校EDA课程相关实验室的建设与完善，使得进行综合性、设计性实验所必需的软件、系统、例程、方案及芯片、板卡、连接线缆等软硬件设施得到了补充；最后，对于任课教师而言，通过本项目的发展与磨合，有助于任课教师及实验教师更好地了解学生现状，为后续编制符合学生学习特点与发展需要的新教材、新课件与新方案打下基础，从而实现对现有EDA实验项目的更新和发展。

参考文献：

[1]丁达春.《电子设计自动化》课程改革探索[J].教育教学论坛，2013，（49）：41-42.

[2]王艳玲，何新凤.电子设计自动化精品课程建设的实践[J].广西教育，2016，（19）：58-59+74.

[3]唐燕影.在《电子设计自动化》课程教学中引入案例教学法[J].知识窗（教师版），2014，（12）：65.

[4]汪志成，赵杰.基于CDIO理念的《电子系统设计自动化》课程改革初探[J].考试周刊，2015，（57）：10-11.

Reform and Innovation of "EDA" Experiment

HAN Peng，LI Yan ，LIU Zhi-gang，NIU Xue-fen

（Northeastern University at Qinhuangdao，Qinhuangdao，Hebei 066004，China）

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关键词：现场总线；自动化控制；装置设计

随着科技的迅猛发展，计算机技术不仅仅在生产过程中得到广泛的应用，其在控制层、监控层、管理层和决策层占据了主要的地位。计算机技术与PLC技术的飞速发展，现场总线控制系统在工业控制领域中得到了充分的应用。文章基于现场总线的自动控制实验装置，模拟了企业资源管理、车间监控及现场控制三层网络。

1 现场总线控制系统的类别

1.1 DCS现场总线控制系统

DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），在国内自控行业又被称之为集散控制系统。即所谓的分布式控制系统，部分资料中称之为集散系统，是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是一个由过程控制级、过程监控级组成的，以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机、通信、显示和控制4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。在系统功能方面，DCS和集中式控制系统的区别不大，但在系统功能的实现方法上却完全不同。

工程师站是对DCS进行离线配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护网络节点等，其主要功能是对DCS提供组态，配置工作的工具软件（即组态软件），DCS在线运行时，实时监视DCS网络上各个节点的运行情况，使系统工程师可以通过工程师站及时调整系统配置、设定一些系统参数，使DCS随时处在最佳的工作状态之下。与集中式控制系统不同，所有的DCS都要求有系统组态功能。现场仪表――安全栅――I/O卡件――控制器――服务器――操作站和工程师站都与服务器联系，用于组态和实时数据的调用等。

1.2 FCS现场总线控制系统

现场总线控制系统（FCS）已经经历了20多年的发展。它是在DCS/PLC基础上发展起来的新技术。现场总线是"控制室连接到现场设备的双向串行数字通信总线"，现场总线的"现场"更多的是指现场设备，而不是位置。FCS主要特点是采用总线标准，一种类型的总线，只要其总线协议一经确定，相关的关键技术与有关的设备也就被确定。开放的现场总线控制系统具有高度的互操作性。FCS既是一个开放的通信网络，又是一个全分布式的控制系统。

FCS的关键要点有三点：（1）FCS系统的核心是总线协议，即总线标。只要其总线协议一经确定，相关的关键技术与有关的设备也就被确定。（2）FCS系统的基础是数字智能现场装置，数字智能现场装置是FCS系统的基础硬件支撑，其是因FCS系统执行的是自动控制装置与现场装置之间的双向数字通信现场总线信号制。（3） FCS系统的本质是信息处理现场化，对于一个控制系统，无论是采用DCS还是采用现场总线，系统需要处理的信息量至少是一样多的。实际上，采用现场总线后，可以从现场得到更多的信息。现场总线系统的信息量没有减少，甚至增加，而传输信息的线缆却大大减少了。

1.3 PLC现场总线控制系统

PLC是由摸仿原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的PLC只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。PLC的CPU内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最终步（通常为END指令），然后再返回起始步循环运算。PLC每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的PLC，循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算1K逻辑程序不到1毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理，16位（也有32位的）为一个模拟量。大型PLC使用另外一个CPU来完成模拟量的运算。把计算结果送给PLC的控制器。

而相同I/O点数的系统，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大约能省40%左右）。PLC没有专用操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比DCS要低很多。一个PLC的控制器，可以接收几千个I/O点（最多可达8000多个I/O）。如果被控对象主要是设备连锁、回路很少，采用PLC较为合适。PLC由于采用通用监控软件，在设计企业的管理信息系统方面，要容易一些。

2 现场总线自动化控制试验装置设计

2.1 总体设计

本次研究中现场总线控制系统是由西门子S7-300、S7-400系列PLC、Profinet、Prpfobus-DF、AS-I等现场总线。整个系统是由3层网络组成，分别是ERP层（企业资源管理）、MES层（车间监控层）、现场控制。其中ERP层是由Internet组成或者校园局域网组成；MES层是由实验室局域网、工业以太网组成；现场控制层是由S7-300和S7-400组成。

2.2 系统软件组成和硬件配置

2.2.1 软件组成

软件操作系统是Windows XP，自动控制系统软件包括SIMATIC WinCC FLEXIBLE 2007、SIMATIC WinCC（V6.2）、SIMATIC Manager Step7（V5.4）等等。

2.2.2 车间监控部分

其是整个自动化控制系统的中枢组成部分，其对全部现场设备的工作状态进行监视控制。主要外城状态、图形、数据显示及设备操作控制、历史数据存档、报表打印、故障记录等等，实现分布式控制。

2.2.3 特殊功能装置

系统通过SIMOTION S425配备一个5kW电源模块、两个0.4kW、一个双伺服电动驱动模块等，可对各种复杂的运动进行有效的控制。

2.2.4 现场控制部分

本次研究过程中Profinet网络是由西门子Scalence X208交换机、ET200S分布式I/O、TP177B触摸屏组成，其是控制电动机启动器的组成；使用的S7-300控制器使用的是CPU315F-2PN/DF安全控制CPU，其备有I/O模块和存储卡，传感器模块SM338可与多种传感器连接；S7-300控制部分DP网络连接有ET200S和MM440变频器，将PA网络和AS-I网络介入系统中后，仪表、执行器和现场开关都可通过S7-300、现场总线进行连接与通信。

S7-400控制器单纯配置了CPU模块，主要是充分利用强大运算处理功能。同时还配置了了SIWAREX FTA、SIWAREX U承重模块。S7-400控制部分可进行数据处理与采集、位置控制、速度控制、模拟生产工艺实现过程量控制等复杂控制，在大部分工业企业中属于非常重要的控制解决方案。

3 结束语

现场总线控制系统将成为新世纪工业控制系统的发展趋势，使用该系统的企业，将在管理现代化、综合自动化和信息集成化等方面有了长足的进步，虽然现场总线系统仍然存在许多的不足之处，相关的从业人员将对现场总线控制系统的进行不断的研究，促进行业的可持续发展。

参考文献

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关键词：软件测试；自动化测试；“猴子”测试

中图分类号：TP302 文献标识码：A 文章编号：16727800（2013）009001504

作者简介：鲜征征（1977-），女， 广东金融学院计算机科学与技术系讲师，研究方向为软件开发、软件测试、数据挖掘。

0引言

软件测试是使用人工或自动化手段来运行、检测软件系统的过程，是软件开发必不可少的环节和软件工程实践的重要组成部分，自动化测试是软件测试发展的必然结果。成功实施自动化测试的关键是选用适合自己测试项目的自动化测试工具，然而，不管选用何种测试工具，都会带来相应的测试成本：商业测试工具昂贵，开源测试工具虽然免费，但却拥有较高的使用成本，且免费的测试工具性能比较单一，无法支持整个自动化测试的实施，有时，即使在付出了相应的测试成本后，测试效果依然不如人意。

因此，开发适合自己项目的特定的测试工具将是一种行之有效的解决方案。其中“猴子”自动化测试工具也正是在这样的背景中提出的。由于项目资源投入有限，大型而通用的测试工具的开发和维护需要耗费项目组不少的资源，而具有简单功能的“笨猴子”的开发成本相对于收益是可以接受的。本文将在分析自动化测试的主要技术后给出一个“猴子”自动化测试工具的设计步骤和实现的关键技术，其中的方法可以为将来设计功能更强大的“猴子”测试工具奠定一定的基础。

1自动化测试技术

1.1自动化测试优势

针对手工测试，自动化测试有着很强的优势，即借助计算机的计算能力可以重复、不知疲倦地运行，对数据能进行精确的、大批量的比较，而且不会出错。因此，自动化测试适宜用在需要重复执行机械化的界面操作、计算、数值比较、搜索等方面。应该充分利用自动化测试工具的高效率来帮助测试人员完成一些基本测试用例的执行，从而实现更加快速的回归测试，并提高测试的覆盖率。虽然，自动化测试的目的是帮助人工，但是手工测试仍有很多不可替代的地方，例如很多数据的正确性、界面是否美观、业务逻辑的满足程度等都离不开测试人员的人工判断。因此，为了让软件测试更加顺利和取得更好的效果，通常是自动化测试和人工测试相结合，让其充分发挥各自的优势。

1.2自动化测试工具选择

自动化测试工具可以将复杂的测试工作自动化或半自动化， 减少测试工作量， 提高测试工作效率、减少测试开销， 所以需要选择一个合适的且满足企业信息系统工程环境的自动化测试工具。从开发成本来说，自动化测试工具分为商业、开源和自制的测试工具。根据测试方法的不同，自动化测试工具分为白盒测试工具、黑盒测试工具和测试管理工具。工具和软件开发过程中相关活动的关系如图1所示。

（1）商业测试工具。目前很多软件公司都具有一套自动化测试工具。白盒测试工具的代表有：Telelogic公司的Logiscope，PR公司的PRQA，Compuware公司的DevPartner，Rational公司的Purify，其中前两个是静态测试工具，后两个是动态测试工具。黑盒测试工具的代表有：Rational公司的TeamTest和Robot，Compuware公司的QACenter，Mercury Interactive的WinRunner、LoadRunner 和QTP等。测试管理工具的代表有Rational公司的TeamManager、Compuware公司的TrackRecord等。除此之外，还有专用于性能测试的工具有Radview公司的WebLoad，Microsoft公司的WebStress等工具，针对数据库测试的TestBytes对应用性能进行优化的EcoScope等工具。

虽然，很多大型软件公司都有一套自动化测试工具，但没有一种通用的测试工具可以找到任何软件中的所有Bug。应该根据被测软件的特性来进行合理的选择，此外，上述的测试工具价格都相对较高，从整个软件开发的成本来说也是需要考虑的。

（2）开源测试工具。开源测试工具作为开源软件的重要组成部分，但开源并不意味着完全免费，开源测试工具同样需要考虑使用成本。开源测试工具相对于商业测试工具的优势：相对成本较低，可以根据实际需求对其进行个性化改造。引入开源测试工具也需要考虑成本、选型等问题。

常见的测试管理类开源测试工具有：Bugzilla、Mantis、BugFree。单元测试类开源测试工具有：Nunit、Nmock等。性能测试类开源测试工具有：Jmeter、TestMaker等。自动化功能测试类开源测试工具有：Abbot Java GUI Test Framework、White、Watir等。

（3）自制测试工具。目前，很多软件测试组织其实都已经具备了自己动手开发测试工具的条件。自己动手开发测试工具的优势主要有：购买成本为0；可以有针对性地开发自己需要的那部分功能；可以自己定制需要的功能，随时修改，实现个性化；可扩展性好，可以随时增加新功能；可以充分利用项目组熟悉的语言来开发，从而利用自己的技术优势；可以使用自己熟悉的脚本语言，从而不必使用商业工具提供的“厂商脚本语言”。

虽然，自制测试工具有很多好处，但是也必须考虑随之而来的成本问题。自制测试工具开发的成本主要是指开发时间、人员和维护方面的成本，还需考虑测试工具的实用性，不需要做一个大而全的、面面俱到的工具。因此，通常应当将自制测试工具最好定位在辅助测试、用于解决专门的问题、迫切的问题。在商用工具价格昂贵、开源测试工具也不适用的时候，可以考虑自制测试工具。本文下一章节将着重介绍一个“猴子”测试工具的设计与开发的关键技术。

2“猴子”测试工具设计与实现

2.1“猴子”测试技术的概念

所谓的猴子测试（Monkey Test），即搞怪测试、随机测试，通俗来讲是一种系统对信号因子输入稳健性的测试方法，一般用于计算机软件程序这样的逻辑严密性要求较高的系统。测试者可以进行各种稀奇古怪的操作模式，用以测试软件的稳定度。该测试技术泛指任何形式的，不需要任何人工干预的，随机进行的自动化测试。这种类型的工具之所以称为“猴子”是源于“无限猴子定理”，即“让一只猴子一直在打字机上按键，最终能完成莎士比亚的全部工作”。由于系统的“可重复性”以及系统输入因子“有限性”和“单纯性”，“猴子”测试被广泛用于软件Bug测试。

根据“猴子”测试的原理，有很多可以实现“猴子”测试的方法，一个简单的实现方式是一个能随机产生鼠标点击和键盘输入来模拟用户操作的“猴子”测试工具。 而复杂的实现方式是实现一个“聪明”的“猴子”，构建聪明“猴子”测试工具需要开发和测试资源，而最昂贵的代价是创建模型或状态表[2]。

2.2“猴子”测试工具开发使用的技术

一个“猴子”测试工具的开发主要是语言的选择和接口驱动的设计。本文基于对被测软件（C#语言开发的软件）的考虑，故选用了 C#语言。“猴子”测试工具的实现原理是利用产生鼠标点击和键盘输入事件来模拟用户操作，而Windows GUI 驱动是直接驱动Windows底层的API完成查找GUI控件、驱动鼠标和键盘操作的方式实现对软件的测试。故可以利用Windows系统提供的Windows API完成工具的实现。

2.3“猴子”测试工具的具体实现

（1）功能简述。该“猴子”测试工具主要功能：随机点击界面，输入随机字符和键盘按键，对于某些类型（按钮、可编辑框等）的控件做出特定的动作，监视被测试程序的进程信息，能识别出程序是否出现异常，持续记录内存和CPU使用情况，方便发现是否存在内存泄漏问题，持续截屏，方便追溯和问题定位。

（2）设计原理。“猴子”测试的工作原理是利用测试工具随机产生键盘敲击和鼠标单击事件。因此，利用Windows系统的本机原生函数实现对键盘输入，鼠标点击的模拟，从而创建一个”猴子”进行简单测试。

（3）设计流程。本文的“猴子”测试工具的设计流程如图2所示。

在设计过程中，鼠标操作功能和截屏功能是开发的难点，“猴子”动作规则的设计则是整个工具的核心。

（4）具体实现。

界面设计：“猴子”工具的界面主要包含Bug报告存储地址选择、源字符集、被测程序选择、测试时间间隔选择等。作为一个运用于软件开发过程中以测试相对应的项目而实现的辅小工具，其界面的实现不需要太复杂的功能。

实现鼠标操作功能主要有以下步骤：

首先，引入鼠标触发事件的函数。该函数原型为：

public static extern void mouse_event（int dwFlags， int dx， int dy， int cButtons， int dwExtraInfo）；

其次，设计鼠标相关操作的类MouseAPI，该类定义了鼠标的各种操作，考虑到篇幅有限，这里仅列出该类的主要函数原型及功能说明，如表1所示。

（6）“猴子”动作规则。将该工具之所以用“猴子”来命名，最关键的是它具有猴子天性好动的特性，“猴子”的动作规则主要包含：随机完成鼠标移动和键盘输入、具备一些智能、连续不断地完成一些指定动作。

“猴子”随机完成鼠标移动和键盘输入实现分析：首先获取某个范围内是随机数，然后通过其得到一个当前屏幕中任何一个点的坐标，接着实现鼠标的随机移动。最后使用将指定的字符串数组中某个字符串以键盘输入的方式发送给应用程序。

让“猴子”具备一些智能实现分析：首先将获取光标所在点的窗口类的类名与指定的控件类类名进行比较，进而判断当前鼠标点击的控件，然后做出相应的动作。使用雷同的方法，“猴子”可以识别出按钮控件、静态控件，如标签、出错提示对话框等控件并做出相对应的动作。

让“猴子”连续不断地完成一些指定的动作的实现分析：为使“猴子”能连续不断地完成指定动作，利用Timer控件实现一个计时器，然后通过一个按钮来控制定时器的启动和停止。而“猴子”工作时的所有动作规则都被封装于Timer控件的Tick时间中，这样，在每一个指定的时间段，“猴子”便会执行一次指定动作。

3实验及结果分析

（1）被测对象的选择。为了有效地完成对“猴子”测试工具的有效性检查，被测对象的选择应该是拥有可编辑控件和若干按钮控件的小型软件。本次测试选了一个仅具有加、减、乘、除的简单计算器。

（2） 实验过程。整个实验过程分为如下步骤进行：①设置测试报告存储的位置；②设置键盘输入的字符集。指定字符集所在的文本文件的位置，指定键盘输入的字符串；③指定被测程序；④根据测试的需要，设置“猴子”操作程序的时间间隔；⑤启动被测程序；⑥开始“猴子”测试。

（3）测试结果及分析。考虑到篇幅有限，这里仅给出部分测试结果，分别如图3、图4、图5所示。

通过对实现的“猴子”测试工具的实验，该工具达到预期效果，可以实现一定的自动化测试。“猴子”测试工具开始工作后，“猴子”每隔一段指定的时间就会随机点击被测程序主界面，并在识别到可编辑控件时会随机键入某些字符串，字符串是事先准备好的字符集文本文件中的一部分字符。在连续进行的多次试验中，基本上，在“猴子”进行操作了若干有限步操作后，被测程序的bug便将会被检查出来。当测试进行了一段时间，被测程序的大部分Bug便会被找出并纠正。这之后，再进行“猴子”测试时，Bug的发现变得越来越困难。

4结语

软件测试是软件工程实践中的重要组成部分，自动化测试是软件测试发展的大方向。软件自动化测试实施的关键是自动化工具的选用，而当所有的工具都不适用，或自己开发一个跟项目相适应的工具比应用现有的工具更

能节约成本时，自制一个自动化测试工具便也是一种可供选择的方法。本文设计的“猴子”测试工具是对应于简单的软件进行测试“猴子”原型，针对具体的项目程序的环境，可以进一步完善“猴子”，使其更加智能，从而能发现更多的Bug。

参考文献：

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[2]陈技能.软件测试技术大全[M].北京：人民邮电出版社，2011.

[3]胡铮.软件自动化测试工具实用技术[M].北京：科学出版社，2011.

[4]JAMES BENDER，JEFF MCWHERTER.C#测试驱动开发[M].北京：清华大学出版社，2012.

[5]徐进.自动化软件测试的分析[J].信息技术，2010（3）

[6]单锦辉，姜瑛，孙萍.软件测试研究进展[J].北京大学学报：自然科学版，2005（1）.

[7]王雅文， 宫云战， 杨朝红.软件测试工具综述[J].北京化工大学学报：自然科学版，2007（S1）.

[8]石红霞.软件测试运行规划及自动化测试工具的研究[D].成都：成都理工大学，2011.

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[10]XIAO HUABO ， HUANG SHULI. Research in test case method in software testing[C]. ICEET2012， HongKong， 2012.

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[关键词]电气自动化设备测试

中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1120025-01

关于不断提高带有半导体器件的电气传动及自动化控制设备的可靠性,一直是业界人士十分关心的问题。对此,国家有关部门根据我国现状,提出了电控及自动化设备的可靠性测试方法,在现阶段使用的测试试验方法主要有:试验室测试方法;保证试验方法;现场测试方法。通过对电气自动化控制设备可靠性的测试,可以指导设计和工艺的改进。

一、可靠性测试的主要方法

要取得电控及自动化设备的可靠性等征量定量地评价其水平,首先要决定一个测试方法,根据国家电控配电设备质量监督检验中心提出的测试方法,当前常用的可靠性测试方法主要有以下几种。

(一)试验室测试方法。在试验室内,用一种规定的可控的工作条件和环境条件,模拟现场的使用条件,使被测设备如同现场所遇到的环境应力进行试验,将累计的时间和累计失效数等其它数据通过数理统计得到可靠性指标这是一种模拟可靠性试验,这种试验方法试验条件易于控制所得数据质量高所得试验结果可以再现,可以分析,但受试验条件的限制很难得到与真实情况相对应的数据,同时试验费用昂贵,由于这种试验一般都需要较多的试品,所以还要考虑到被试产品的生产批量与成本因素,因此这种试验方法比较适用于大批量生产的产品。

(二)保证实验方法。该方法是在产品出厂前将产品在规定条件下进行无故障的工作试验,俗称烤机,我们研究的电控设备通常由大量的元器件组成,它的故障模式是一种不以某几种故障为主的,随机的,多样化的形式来显现出来的,因此它的故障服从指数分布,也就是说它的失效率具有随着时间变化的特性。我们在试验室内对出厂前的产品进行烤机,实际上就是对产品的早期失效进行测试考核,通过对产品的改进,使失效率达到某一项规定指标后再出厂。这项试验主要是一种可靠性保证试验,而且所需的时间长,对大量生产的产品来说,它只能用于设备的样本,对小量,大系统生产的产品来说,它可用于所有产品。这种试验方法对电路复杂,町靠性要求较高台数又少的电控及自动化设备比较适用。

(三)现场测试方法。通过对设备在使用现场进行的可靠性测试记录各种可靠性数据,然后根据数理统计方法得出设备可靠性指标的一种方法。该方法的特点是试验需要的试验设备比较少,工作环境真实,其测试所得数据能真实反映产品,在实际使用情况下的可靠性,维护性等参数,且需要的直接费用少,受试设备可以正常工作使用。不利之处是不能在受控的条件下进行试验、外界影响因素繁杂,不可控,试验条件的再现性比试验室的再现性差。

现场测试分为三种情况:一种是在线测试,测试设备不停止运行;一种是停机测试,被测试设备停止运行;第三种为脱机测试,将被测部件从运行现场取出,放到专用的测试装备上进行测试。从测试技术角度上说,后二者更容易进行各种测试;对于复杂系统来说,往往故障和问题需要在设备运行时才能发现和定位,必须进行在线测试。究竟采取哪种方式进行现场测试,取决于故障状况和实际应用是否允许立即停机。

二、可靠性测试方法的选择

如何选择可靠性测试方法,可以从实践场地、试验环境、试验产品、试验测试程序等方面来推断。

(一)试验场地的选择。场地的选择原则,即如果要考核可靠性水平不低于某一指标时选择最严酷的试验场地,如果是为了测定正常使用条件下的可靠性水平,则应选择工作环境最为典型的试验场地,若为提供可靠的可比资料,则应选择有相同或近似的试验条件场地。

(二)试验环境的选择。由于电控产品的工况差异很大,选择了非恶劣的场地,设备工作在一般应力下,以保证测试的客观性。

(三)试验产品的选择。这方面的特点要有典型性。包含的品种也很多,造纸机电控设备、纺织机电控设备、矿井提升机电控设备。从性质上讲,产品属性有大型设备、中小型设备。从工作运行情况看,既有连续运行设备又有间断运行设备。

(四)测试程序及组织工作。试验的测试程序:要有统一的试验程序,如实验起始结束时间,时间间隔的确定,数据的采集,各种性能指标的记录,保障情况的记录,故障的排除等,都应有规格规范,并由现场试验人员严格执行。以保证测试的准确性、可信性。试验的组织工作:要有高效、严密的组织机构,对试验数据收集、整理。对试验人员的选定,试验工作的协调,试验报告的分析,及至最后试验结果的判断工作,还要通过这个组织把现场工程师、可靠性设计工程师、制造工程师联系在一起。其工作开展是通过组织的管理机构,对现场的测试进行全面管理,这样会收到比较好的效果。

三、现场可靠性测试方法

现场可靠性测试方法是一种较为实用的测试方法,通过现场测试,可以收集数据,对数据进行系统分析,得出故障工作时间,做为评估和制定考核指标的依据。

(一)现场可靠性测试目的。1.收集现场可靠性数据,进行可靠性评估,为制定合理的町靠性考核指标提供依据。2.收集现场的可靠性数据经过数理统计后得到可靠性数据指标。3.收集设备上元器件的可靠性数据,为今后元器件的使用提出可靠性指标。4.对设备的寿命特性进行考查,可帮助确定出厂时设备进行的烤机时间。5.收集现场的设备维修性数据,进行维修性评估。

(二)现场可靠性试验的条件。试验方法首先要求设备生产厂管理制度比较完善,工艺条件比较稳定和成熟,元器件进货渠道比较正规,制造的产品有品质保证,对于用户工厂,被测试设备的使用工厂,要求设备的工作条件符合产品的技术标准,最好是用户使用的电控及自动化设备量比较多一些,以使统计的数字更为可靠。

(三)可靠性数据统计分析。依据收集到的可靠性数据,按照点控设备可靠性指标体系的要求进行统计,计算有关可靠性特征,根据收集的数据通过统计计算表明,典型的国产电控及自动化设备的平均无故障工作时间。

四、结论

试验室测试并且通过对试验室测试所获得的可靠性数据与现场可靠性测试所获得数据进行比较更准确地判定设备的可靠性程度。因此笔者认为试验室实验是未来发展的方向。

篇5

自动化调试借助差动保护的方式，利用数字算法来实现多种保护的功能，这种自动化调试技术的操作简单，而且维护也非常方便，受到了人们的欢迎。在应用的过程中需要对差动保护装置的精度和算法功能进行测试，一般是通过现场试验来完成的。在微机差动保护中，机械电气设备变压器的接线方式以11点比较常见，变压器的差动保护接线方式常见的是Y/Y接线方式。但是这种接线方式容易导致保护装置两侧电流产生相位差，为了消除电流的相位差，需要对内部软件进行调试来实现相位的校正。在进行单相接线实验的过程中。A、C两相电流，而且它们的幅值大小相同，相位差为180°，再在Y侧加上A相电流，此时A相的相位和侧的A相相位之差为180°，这样就做好了接线工作。当条件合适时，可以考虑进行三相实验，这种情况下侧输入电流的相位和Y侧的相位应当遵循相应的差值。目前数字式机电设备满足了单相实验和三相实验的要求，而且通过检验其实验结果都非常可靠，所以可以应用到机械电气设备的差动保护中。

2煤矿机械电气设备自动化调试的配套措施

2.1严控设备调试和移交程序

为了保证机械电气设备自动化调试的顺利进行，应当加强设备调试和移交的管理和控制，保证设备调试的质量。煤矿企业应当加强对设备调试的招投标管理，做好投标企业的资格审查，在招标的过程中只选择施工能力良好的企业，要详细检查投标企业的资质等情况。在签订调试合同时，应当要求调试企业缴纳一定数额的保证金。煤矿企业要参与到机电设备的调试过程中，加强调试过程中的协调和管理。对于参与调试企业来说要先进行静态测试，然后再进行动态测试。静态测试是在切断电源的情况下，对电气设备进行检修；动态测试是在通电的情况下对电气设备的进行检修。在实际的调试过程中，对于大部分电气设备来说应当先进行静态测试，这样能够有效保证设备和人员的安全，防止造成比较大的损失。在通电之前应当首先对电气设备电阻进行测量和分析，在保证设备安全的情况下进行通电检修。

2.2做好设备维护阶段的管理

对于电气一体化设备来说，需要加强其维护阶段的质量管理工作。当机械设备发生故障时，往往会影响到电气设备正常的工作状态，使电气设备不能够发挥其应有的功能。在维修的过程中应当认真分析设备的表面现象，通过分析现象来确定导致故障发生的原因。对于电气设备来说导致其故障的原因一般情况下并不是设备本身的问题，在检修的过程中可以首先检查机械设备的情况，在排除了机械设备故障的情况下再认真检查电气设备的故障，这样能够提高维修机械电气设备的效率。在维修的过程应当遵守先公用电路，后专用电路的方式逐步排除故障，这种方法相对比较高速、有效。同时在维修的过程中应当首先排除常见的故障形式，然后再专门针对疑难问题。在维护的过程中可以加强对维护人员的培训工作，使工作熟悉相关的故障形式，积累经验，提高维护的效率。

3结语

篇6

关键词：住宅小区；供电配电；自动化

中图分类号：U223文献标识码： A

引言

改革开放后，我国经济快速发展，人们的物质需求得到满足，生活水平逐步提高。人们的日常生活，离不开家用电器的使用。随着住宅小区高耗能家电的日益增多，使得住宅小区的供配电问题成为我国供电局关注的重要问题。住宅小区的供配电问题对我国城市电网的建设有着重要的影响。由于住宅小区的供配电与居民的生活息息相关，使得我国电网企业必须加强住宅小区的供配电的建设和管理。

一、住宅小区供配电中存在的问题

1、住宅小区供电配电无政策规范，出资方界面不明确

由于国家电力部门所颁发出的相关住宅区的供电配电政策不完善，使得在实际操作中，城市电网局对住宅小区的供电方式仍难以抉择。正是如此，使得住宅小区供配电建设中易出现问题。除此之外，由于住宅区供配电建设工程的出资界面无任何政策明确的给予规定，导致在进行出资界面界定时无据可循。而出资界面对住宅小区供电配电建设的工程费用有着重要影响。因此，限于国家相关政策的不完善，造成住宅小区供电配电的工程建设费用因地域的不同和项目的不同相差过大。在这种工程建设费用缺乏统一标准的情况下，房地产开发商和供电企业间易产生矛盾，影响了供电配电工程建设的进程。

2、住宅小区供电配电建设缺乏规范性

目前，对于住宅小区供电配电建设还未有一个统一的标准，缺乏漏洞，导致房产开发商在进行住宅小区供配电设施建设工程时，为降低投资成本，而忽略了住宅小区供配电建设的质量。从而使得工程在住宅小区容量配置，电气设备等方面都存在问题。这种缺乏质量保障的供配电工程即使在日后进行再改造，也仍会有安全隐患出现，对居民造成安全威胁。尤其是在用电高峰期的夏天，易出现供电故障，负载不了居民的用电量。住宅小区供配电工程缺乏统一的建设。就房产开发商来说，只负责住宅小区供配电工程的建设，却不对其进行管理和维护。因此，开发商在追求自身利益的驱使下，便会降低其建设的标准，采用价格低廉，质量无保证的供电设备，不承担长期供电的责任。建设最初，由于用电量的需求小，电气安装工程又较为隐蔽，使得电力企业在进行检测时无法精准的探测出问题。在日后居民入住生活，增加了用电需求后，其隐藏的质量问题便都暴露出来了，造成供电系统常发生故障，影响了居民的正常用电。

3、住宅小区供电配电在维护上缺乏统一规划

住宅小区供配电设施建设问题根据《物权法》的规定，是属于小区物业管理的管辖范畴。但由于小区物业管理对于小区供配电的维修缺乏专业性，使得在进行抢修时，速度过慢，效果不佳。小区物业管理也无资金支持让其请专人维护，导致小区的供配电设施得不到系统的维护和管理。通常来说房产的使用寿命长达70年，而小区的供电配电设备最多只能使用10年左右，由于二者年限相差太大，使得小区供电配电的维护工作困难重重，在供电设备的改进更换方面也进行的不够及时。

二、对住宅小区供配电工程进行有效建设和管理的措施

1、科学规划配电网，提高供电服务质量

随着居民对电量的需求的日益增加，使得建设单位在实施住宅小区供电配电工程的时候必须选择合适的容量配置，以补充电源点。在房产开发商提交临时供电方案来申请基础建设用电时，需让其一并提交正式的供电方案，以求监督开发商在房屋建设时留出配电房的面积，并尽早的进行住宅小区供电配电建设的具体规划。要保障住宅小区电力工程的建设质量，定期检查住宅小区的用电状况，以使供电配电系统达到最佳状态。

2、变压器类型选择

目前国内10kV以下配网变压器类型包括油浸式配电变压器S9系列配电变压器，S11系列配电变压器，卷铁心配电变压器，非晶合金铁心变压器，浸渍绝缘干式变压器和环氧树脂绝缘干式变压器。非晶合金铁心变压器是新一代的配网变压器，主要优点是空载损耗低，其空载损耗值与同容量的新S9型配电变压器相比，可降低75%，节能效果明显。但当前此类变压器的材料主要依赖进口，所以价格较高，非晶合金铁心变压器在价格上相比S9系列变压器要高1.4-1.7倍，在电网内并未完全推广开来，普遍设计还是使用油浸式配电变压器S9系列配电变压器。由于采用油浸式变压器的箱式变时，当变压器容量在800kVA及以上时，需加装重瓦斯保护装置，将使箱式变的设计变得相当复杂，不易操作，也增加了安全隐患。因此，通常变压器容量在800kVA及以上时要选择构简单，维护方便，又有防火、难燃等特点的环氧树脂绝缘干式变压器，干式变压器虽然较油浸式变压器价格高，但可以长期免维护，且不必加装重瓦斯保护装置，这两方面的特点也可以平衡变压器在价格上的差异。

3、小型化箱式配变

小型化箱式配变可利用现代化的住宅小区两房之间设有的绿化带进行设置，既不影响住宅小区的美观，又能很方便地设计在负荷中心。比如ZBW10的标准体积为2600×2300×45（长宽高，单位是毫米），其外壳的材质一般使用铝敷板（耐腐蚀能力强）、不锈钢及钢板喷塑外壳、非金属增强水泥外壳、保温层50mm的复合板等。外面覆以经过特殊防腐处理的木板或贴瓷处理，外观颜色和材料装饰的可选性，使它能更好与现代建筑及花园式小区协调。特殊的屋顶设计使其具有隔热、保温和防凝露等功能，并能保证良好的通风。箱体采用品字型、目字等结构，中压环网柜与低压柜各安装在相应的室内，有内走廊。箱体组装灵活，运输和安装简便，而且还具有技术性能好、适应性强、运行安全可靠、使用寿命长、维护工作量小等优点。

三、小区配电自动化系统技术

在未来住宅小区智能化的实现过程中，小区配电系统自动化技术十分重要，能够保障小区用电的安全性，提高其可靠性。住宅小区配电自动化技术的主要功能有：负荷控制管理；无人值守；自动无功补偿；数据采集传输；故障隔离以及自动恢复供电等。近年来，随着知识经济的迅速发展，网络技术、自动化技术以及计算机技术等高新科技在生活中得到广泛的应用，配电智能装置的制造技术也得到长足发展，并引起人们越来越多的关注。在小区供电、配电规划中应用配电自动化系统，能够对其监控范围内的小区供电室进行实时督查，利用预先设定的保护值，使主程序在日常运行中对故障进行自动识别，同时在确定故障发生并且将之隔离之后，自动发成操作指令恢复供电，以及在故障识别，故障隔离和发出恢复供电的操作指令过程中将报警信号发送到数据库中，从而做到故障处理的无人操作化。配电自动化技术是近年来各国十分重视的一项自动化技术，目前在发达国家已经形成了配电网管理系统（DMS），它业已实现了用户负荷与集变电所自动化，其全部功能达到百种以上。我国在住宅小区配电技术自动化技术方面的技术水平近几年来得到较大的提高，配电自动化系统的决定因素由以往的投资规模渐渐地变成市场需求，由于通信技术水平的限制，难以满足配电自动化系统的自动化需要，所以目前配电系统的自动化水平还有待提升。由此可见，我们今后在住宅小区配电自动化系统的管理与控制方面仍旧要继续努力提升水平。

结束语

住宅小区供电配电建设影响着居民的日常生活，是一项非常重要的工程。这项工程的建设和维护需要给予更多的重视，以求保证其质量，并加强管理，进而保障居民的正常用电。

参考文献

[1]魏东.试析如何加强小区配电设施管理[J].建材与装饰，2013年.

篇7

关键词：新时代 电气自动化 可靠性测试

前言

随着科学技术的进步，电气自动化控制设备发展走向系统化，在国家电控配备中发挥着越来越重要作用。由于电气自动化控制设备应用的领域广泛，其运行的可靠性对工业生产及人们生活息息相关，因此，对电气自动化控制设备的可靠性侧进行研究极具现实意义。作者认为只有不断改进与优化电气自动化控制设备的可靠性测试，才能更好地适应新时代对电气自动化控制设备可靠性的需求。

1电气自动化控制设备可靠性测试手段

1.1试验室测试法

将电气自动化设备使用现场的真实情况作为试验室测试模拟的基础，采用一切可行的方法布置测试环境，满足试验室测试法对各种复杂条件的需要，按照试验步骤获取各数据，并利用统计学方法处理试验数据，最终得到实用性指标。其优点是：试验过程便于操控，数据支持随时调用；其缺点是：受试验环境约束，所得实验数据和实际数据偏差大，试验对试品需求量大，必须考虑测试品的客观因素。

1.2现场测试法

现场测试法与试验室测试法相比，其根本差别是可靠性测试的环境发生变化，无需模拟电气自动化设备现场条件，而是对正在运行的设别直接进行可靠性测试，对获取数据的处理也是利用统计学方法。其优点是：在设备运行过程中完成可靠性测试，除了不影响设备的正常工作外，还能保证所获取数据的准确性与真实性，无需特殊的试验设备，能降低测试的直接费用，设备完成测试后保持完好，仍能正常使用。

1.3保证实验法

保证实验法发生在设备投产前，在设备无障碍前提下，遵照规范要求，对设备可靠性测试实验。电气自动化控制设备具有系统性，其故障的产生无法预测。为了提高设备的可靠性，保证实验法对投产前的设备完成最后测试，根据设计指标对产品性能进行审核。然而，此种测试手段的周期相对较长，多用于产品数量不多且对可靠性要求高的设备。

2电气自动化控制设备可靠性测试面临的问题

2.1设备元器件性能过低

设备本身的性能决定了其可靠性测试的效果，而设备性能的直接反应对象是设备的各结构元器件的质量。现阶段前元器件的市场管理缺乏完善性，各类元器件制造商众多，没有统一的标准可供参考，导致元器件市场极为混乱，制造的产品规格达不到标准。若企业对设备采购不重视，就会造成劣质的设备进入使用现场，设备的可靠性得不到保障。

2.2 工作环境选择缺乏合理性

电气设备经常在复杂的条件下使用，易受客观因素影响，导致电气化自动设备的可靠性降低，而在使用中对设备工作环境选择不重视。一般外界客观因素有三方面：其一，温度因素。设备的温度升高的主要原因是外界温度散发不出去，长期下去会导致设备的结构元件受损，从而使得设备无法正常运行；其二，空气湿度因素。如果设备处于高湿度环境中，各部分元器件会被腐蚀，使得设备的性能下降，直接造成设备的可靠性降低；其三，电磁干扰因素。由于电气自动化设备运行过程中会产生大量的电磁波，因此电磁干扰对设备的可靠性的影响不可避免，严重制约设备的可靠性，埋藏故障。

2.3设备操作人员技术水平不高

尽管电气自动化控制设备已经大范围应用于不同领域，但专业的设备操作人员数量有限，大多数操作人员技术水平不高，甚至某些操作人员对设备的性能及操作方法并不了解，平时操作不执行规范标准，对设备没有进行适时的维护与保养，使得设备长期处于超负荷工作状态，在降低设备的可靠性同时减少了使用寿命。

3加强电气自动化控制设备可靠性测试的策略

3.1 选用高质量的设备元器件

电气设备的可靠性取决于格结构元器件的质量，因此在选择设备元器件前，必须综合考虑设备的运行条件与电路的性能等因素，元器件的质量一定要符合设计规范标准。相关部门要制定统一的标准来规范当前元器件市场，要求产品出厂前都要进行稳定性和可靠性检测试验，只有满足要求的元器件才能在市场上流通，同时元器件采购方需对采购人员进行教育，提升他们的素质水平及业务能力，从质量与价格两方面来挑选元器件。

3.2加强设备的散热防护

在外界客观因素对设备可靠性影响中，温度对电气自动化设备可靠性的影响最明显。这是因为设备工作难免会有部分功率损耗，转化成热能的形式散发出来，传递给设备结构不宜受高温的部件，例如电子管、变压管、大功率晶体管等。为了保证设备产生的热量能及时的散发，通常在不耐高温的结构上设置散热器，若散热器的肋片较多，应选择肋片大间距散热器，提高热量发散速率。

3.3重视设备的潮湿防护

在高湿低温环境中，空气湿度易达到饱和，此时设备内元器件及电路板发生凝露现象，设备的表面保护皮层脱落，导致设备可靠性降低。因此，必须给予设备的潮湿防护高度重视，一般情况下对设备采取密封、灌封及浸渍等防护对策。

4结语

在新时代推动下，电气自动化设备应用领域更广泛，其可靠性受到更多重视。加强对电气自动化设备可靠性的测试研究，是防止安全隐患发生的关键途径。因电气自动化设备的特殊性，在实际测试中存在很大难度，所以必须对测试方法及影响进行全面研究，使电气化自动设备可靠性稳定提高，为我国电气自动化控制设备发展奠定基础。

参考文献：

[1]薛志浩 电厂电气自动化技术应用探讨[J] 价值工程 2013（1）

[2]宋晨晨 田学志 试论电气自动化控制设备可靠性[J] 城市建设理论研究（电子版）2013（2）

[3]杨相坤 电气自动化控制设备的可靠性测试[J].科技创新导报 2013（1）

[4]殷佳琳 李智勇 电气自动化控制设备的可靠性测试[J].煤炭技术2012，31（4）

[5]孔静波 电气自动化控制设备的可靠性测试研究[J].读写算（教研版）2013（3）

[6]黄胜秋 郭福生 电气自动化控制设备可靠性测试方法探讨[J].世界家苑 2013（2）

[7]邵欣源 电气自动化控制设备可靠性测试研究[J].科技创新导报2013（1）

[8]张群英 电气自动化控制设备可靠性测试研究[J].煤炭技术 2012，31（4）

[9]王茜 电气自动化控制设备可靠性探究[J].城市建设理论研究（电子版）2013（35）

[10]邓帮飞 唐捷 电气自动化控制设备可靠性研究[J].企业技术开发 2012（11）

篇8

关键词 PLC；冲压成型自动化；教学实验系统

中图分类号：G712 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2015）21-0042-02

目前，随着科学技术的不断发展，国内的冲压设备生产者的数量不断增多，生产工艺不断完善，但是其生产的产品都是以满足工业生产为目的。这导致高校已有的冲压实验设备以及冲压实验装置已经不能适合冲压技术发展的要求，导致高校冲压教学内容以及教学中的冲压技术已经落后于冲压技术的发展。因此，利用PLC技术在高校教学过程中建立起现代化的、先进的自动化教学系统，对于提高教学水平、培养大批高素质人才具有十分重要的意义。

1 实验的总体方案

依据我国冲压成型的教学现状，在系统设计的过程中遵照知识传授由浅入深、教学由易到难的教学方法，将实验教学划分成四个模块：PLC技术学习模块、模具的熟悉模块、单一对象的控制实验部分以及综合实验部分。

1）PLC学习部分。PLC学习部分一共包括三个方面，首先，学习使用PLC软件。目前，市场上的PLC生产厂家很多，导致不同生产商生产的PLC无论是在硬件配置还是在程序风格上都有较大的差异，即使同一厂家生产的不同PLC之间，指令系统也有不同的特点。通过实验教学可以使学生了解到实验教学系统中的PLC特点以及使用方法。其次，梯形图编程及程序的调试。通过本实验可以使学生尽快掌握梯形图形语言的编程以及测试方法。最后，PLC控制程序设计。通过具体分析，可以使学生设计并且调试PLC控制程序。

2）模具拆装与学习。模具的拆装与学习部分主要是通过软件演示以及实际模具的操作完成的，首先要通过软件演示使学生初步形成对模具的正确认识，在此基础上让学生自主完成对模具的拆装，使其对模具形成全面认识。

3）对单一对象的控制以及机器实验部分是由几个各自独立的实验共同组成的，通过实验主要要完成步进电机的参数设置、十字工作台的电位控制等。本系统具有十分明显的开放性以及模块化特征。

4）综合实验部分是在以上三个步骤全部完成的基础之上进行的，主要通过利用PC以及实验台的操作界面的控制，以达到不同模块之间的相互协作，实现对工件的加工。其中，实验过程既可以是人工完成的，也可以通过设计参数由程序自动完成。

2 教学实验系统功能分析

基于PLC技术的冲压成型自动化实验教学系统是由诸多功能不同的模块构成的，当确定进行实验教学的目标之后，其实也是对各系统模块的功能提出具体要求。实验教学系统实际以实现冲压成型自动化作为最基本的目标，其系统功能要求主要体现在：纵向以及横向的定位功能；工作能够按照要求实现正向、反向、暂停以及复位等功能；纵向以及横向的进给是由两条独立的传动链完成的，因而能够保证冲压成型的精度；系统能够完成多种模具的冲压和过程演示。

3 机械系统的设计方案

根据进行实验教学的具体设计要求，将机械系统的功能参数整理如表1所示。

系统设计其他要求：在教学实验系统机械结构设计部分应该给予装配工艺以应有重视，在进行安装的过程中应该按照安装程序进行安装，以方便机械装置的安装、调试、拆卸，以方便需经常调整的部位方便调整。在相同效果的前提下要尽可能简化结构，降低系统设计成本。

按照自动化冲压成型教学系统的设计要求，教学平台机械设计的总体结构如图1所示。教学实验系统的压力机主要采用福建省精艺机电制造有限公司的JB系列。

在进行工作设计时要分别使用两台能够进行独立控制的步进电机对横向以及纵向进行进给，为了提高整个实验教学系统的加工精度，可以采用滚动杆进行传动。在利用实验教学系统进行加工时，要根据不同的加工工艺选择不同的加工模具。

4 控制系统设计方案

为了培养学生在实验过程中的设计动手能力，控制系统具有开放性特征。控制系统的开放性主要体现在两个方面。

首先，敞开式控制柜。只要在控制柜上安装有机玻璃，就可以在进行实验教学的过程中使学生透过玻璃窗口看到各元件的构造，进而激发出学生进行学习的积极性以及主动性。

其次，可重组的控制电路是整个控制系统应用开放性的核心。一般而言，控制面板主要由三个部分组成，将除强电回路以及保险之外的所有电器元件的接线端都引出并接到接线面板的弹孔插座上，这样就可以使不同元件通过插线简洁地形成控制电路。这样的系统设计，只需要在系统设计的过程中使用必要的元件，就可以生产出满足系统需求的实验电路，可以根据实验教学需求灵活地组成不同的实验教学系统。在进行系统设计的过程中，实验工作人员必须能够亲自将各种实验元件利用导线相互连接起来，才能够真正形成实际意义上的控制电路，才能使学生在进行实验的过程中增强对实验的理解，从而有效增加学生的实践机会，提高学生的综合实践能力。

除此之外，也应当认识到系统设计过程中的可重组式电路也为冲压成型自动化教学系统功能的进一步拓展留下广阔的空间，可以满足多样性以及有针对性的教学实验要求。

控制系统的硬件电路主要由模块化组成，可以分为以下几个有机组成部分。

1）PLC模块是整个冲压自动化实验教学控制系统的核心，在系统设计中主要采用FX2n-48MT型号的PLC。

2）工作台以及步进电机的控制模块。实验系统工作台的驱动采用四通57BYG250步进电机，并且选用型号是SH-20403的驱动控制器。

3）夹具控制模块。对夹具的控制主要是由两个电磁换向阀对两个做直线运动的液压缸进行控制，在此基础上固定夹以及移动夹可以顺利完成工作任务。

4）冲压床控制模块。主要利用床身以及实验平台面板控制两套控制电路，以实现压力机单行程以及连续行程的冲压工作。

5）在实验系统的电流模块，实验系统主要使用三个额定电压电流，分别是24V/5A、5V/2A、24V/15A的直流电源。

基于PLC的冲压成型自动化实验教学系统的设计主要采用“PC+PLC”的开放式数控结构，在本系统之中，PLC主要负责对系统内部电气线路中的电源通断以及步进电机的脉冲输出。在本系统的设计中，上位机主要利用PLC串口通讯读取数据。除此之外，PLC还要对整个系统的工作状态进行监控，确保实验数据的输出。

5 结语

根据我国高校目前的教学特点，本文主要设计了一套由浅入深、由易到难的基于PLC技术的冲压成型自动化实验教学系统，并对本系统的功能做了深入研究，对系统构成做了理论上的分析，并在此基础上提出系统的总体设计方案。

参考文献

[1]谭超，任根宽，朱登磊，等.基于PLC和MCGS的化工自动化实验教学系统的设计[J].计算机与应用化学，2010（11）.

[2]蒙启泳.基于PLC的自动化夹具教学实验台的设计与实现[J].机械工程师，2014（11）.

[3]陈世辉.浅谈机床夹具实验教学模型的设计[J].质量技术监督研究，2011（3）.

篇9

海淀区基础教育信息化建设，在二十年的发展历程中取得了丰硕的成果，积累了丰富的经验。为全方位认识海淀区基础教育信息化的发展模式，以教育信息化引领基础教育现代化，进一步提升区域教育信息化的应用水平，我们拟从发展背景、发展思路、建设过程、发展模式、应用成效、主要结论、效果反思和对策建议等八个方面，全面总结、梳理和提升海淀区基础教育信息化发展模式，以期更好地规划和设计今后的教育信息化发展，为全国更多地区提供经验借鉴。

发展背景

从教育信息化发展的历程来看，国际教育信息化过程大体经历了三个不同的发展阶段，分别是20世纪90年代的萌芽起步、2000年到2009年的初期发展阶段以及进入到21世纪，尤其是第二个十年的深入发展阶段。

我国教育信息化发展的轨迹与世界相同，随着信息化建设经验的累积，整个信息化建设从形象工程走向务实工程，从关注个别学校的实验转向推进整体区域的规模质量效益，从关注技术应用转向各学科教学质量和促进学生学习，从关注短期行为转向可持续发展；在应用中更好地将人、技术、实践与价值追求融为一体，通过有效的问题解决，实现自上而下建设驱动向自下而上应用需求驱动的转变。

发展思路

海淀区在信息化建设初期，采取的是统一规划、统一配置、步调统一的“一统化”建设思路，起初在实践中并没有遇到很大的阻力，但随着教育信息化发展进入深入发展阶段，这种区域“一统化”的发展模式，遇到了很大困难，学校在信息化建设方面追求个性化和特色化的呼声越来越强烈，原有的工作思路暴露出很多弊端。在这种情况下，海淀区教委毅然决然地确立了“学校信息化建设要走个性化、特色化”的发展思路，逐渐探索出了一条以“学校自主、区校互动、协同创新”为核心特征的基础教育信息化发展之路。

学校自主是指学校根据自身发展需要，按照中小学信息化建设的基本规律，自主规划、自主设计、自主建设和自主开发应用的学校信息化发展道路。区校互动则是指区域教育信息化管理部门（区教育信息中心）与学校共同研发和建设学校信息化的工作思路。协同创新是指学校信息化建设与区域信息化建设的协同发展。

自主设计是学校依据办学理念、人才培养目标和信息化发展现状，开展需求调研分析，形成具体发展思路，制定信息化整体发展规划，提出实施方案和技术路线的过程。自主建设是按照学校信息发展思路和实施方案，针对教育教学的需求和困难，以解决现实问题为出发点，通过信息中心指导下的试点运行、校企合作和各方力量的共同参与，完成信息化环境建设。自主开发应用是学校根据信息化发展需求和教育教学中面临的实际问题，针对原有软件产品和信息资源建设中存在的问题，结合服务对象的特点，深入探讨资源应用的层次结构，进行创新应用研究，并在此基础上开发出具有本区或本校特色的软件系统平台或数字资源，以更好地服务于学校信息化建设。

学校是信息化建设的主体力量。只有充分调动学校发展信息化的积极性和主动性，才能实现区域上下的协同创新发展。只有有了区校两级的互动作为保证，自主发展才能得以实现协同创新的目标。没有互动，自主发展可能会变成盲目扩张、无序发展；没有协同，互动也会变得各执一端、众说纷纭；没有自主，协同可能就会成为消极应付、惟命是从。因此，“自主”、“互动”和“协同”三者互为条件、相互依托，从而形成了一个严密的逻辑体系，保证了海淀区教育信息化朝着一个健康有序的方向发展。

建设过程

在坚持“以应用促建设、以创新促发展、以实用促实效”的发展理念指导下，海淀区基础教育信息化建设走过了探索起步阶段、基础建设阶段和实际应用阶段，顺利走向了个性化建设阶段。在这一时期，区教育信息中心组织研发了“海淀教育网、行政办公网、英语口语考试系统、综合素质评价系统、视频点播直播系统、电子邮件系统、教委可视平台、教委经费预算系统、教育博客网、终身学习平台、网络考试系统、教学资源共享平台、校园IC卡管理平台、综合资源统计平台和信息平台”等15个教育教学管理应用平台，大大提高了海淀区教育系统的信息化应用水平。

首先，学校在投资取向上以需求为导向，支持学校个性化发展。学校提出信息化发展的基本构想，向信息化主管部门上报发展计划，申请项目支持，也可自筹经费，用于急需项目建设。

其次，海淀区教育信息中心设立专项建设资金，根据学校发展需要逐年进行教育信息化实验项目的试点推广工作。实验项目由区教委主管领导，财务科、信息中心、试点校共同配合完成。其中，区教委负责实验项目的审定和实验学校的确定，区教委财务科负责经费保障和管理，区教育信息中心负责实验项目的设计及实验的组织，试点校负责按要求完成实验项目并提供实验报告。

最后，为信息化发展设立特殊经费政策。海淀区鼓励学校信息化建设特色化发展，因此根据学校的需求报告，按照一定的流程支持学校的特色化建设。自2006年实行新的经费政策以来，学校信息化建设的积极性大大提高。各校根据需求，设计配备了包括数字录播系统、数字化闭路电视系统、数字化实验室、非线性编辑系统、学生IC卡考勤就餐系统、电子宣传显示屏系统在内的各种新设施，全区教育信息化建设与应用工作充满勃勃生机，信息技术更全面深入地整合到教育、教学、管理的各个环节中。

回顾海淀教育信息化的发展历程，正如区教育信息中心亓效军主任所言：“硬件设备是基础，网络平台是支柱，软件开发是核心，综合应用是根本。”这是海淀区教育信息化自主发展路径的基本特点。

发展模式

海淀区教育信息中心是全区中小学信息化建设的指导者和服务者，具有学校信息化建设专业化的设计、研发和建设能力。为了更好地指导学校进行教育信息化建设，区信息中心建设了各种各样的“多媒体教室”，将国际上最先进的信息化技术和设备引入海淀区，通过建立信息化“样板教室”的方式，达到“展示引导、示范建设”的目的，向学校推荐先进信息化教室建设理念，展示最新的信息化设备在教学中的应用，发挥区教育信息中心的引导、指导、示范和服务等功能。

这种区域“先研发、先建设和先培训”的工作思路，为学校教育信息化建设指明了方向，提供了质量监督指导和技术设备保障，确保了学校信息化建设沿着科学道路发展。另外，为了促进学校信息化建设的科学发展，区教育信息中心还通过建立试点学校的方式，让部分学校率先发展、率先实践，及时总结学校信息化建设经验和成果，形成学校精品的网络和课程资源，再在专家充分论证和研发的基础上，向全区学校推广。

在基础教育信息化发展的过程中，由于经费投入方式的不同、学校发展思路不同，形成了各种不同的发展方案。校际之间既有相同之处，又有差异，助推了各种发展模式的产生。各类发展模式百花齐放，立体地呈现了海淀区基础教育信息化发展的多样格局。通过具体的学校案例分析，目前海淀区基础教育信息建设的学校自主发展模式可大体归纳为以下五种模式。

1. 整体现代化的学校信息化运作模式

“以教育信息化助推教育创新”是整体现代化学校信息化运作模式的基本理念。这种模式有两个主要特征：一是整体性，即强调学校在信息化建设时注重全方位的、整体性的建设，试图在学校工作的方方面面发挥信息技术的作用；二是前瞻性，即强调信息化建设的超前性和创新性，探索新工具的教育应用。此类信息化模式的学校具有雄厚的经济基础和物质条件，以先进的学校发展理念为指导，自上而下地进行学校信息化建设规划，在信息化建设过程中，以数字化校园为标志，分阶段、分步骤实施，最后全面铺开，立体呈现。

2. 以应用为导向的学校信息化运作模式

“转换思路，以人为本，深入应用，创新实践”是以应用为导向的学校信息化运作模式的基本理念。这类运作模式的学校建设思路从“建设导向”转变为“应用导向”，这一转变为解决教育教学的发展、深化课程改革等实际问题奠定了基础。学校坚持“以人为本”，从以重基础设施建设为中心转变为以学生和教师等“人”为中心；从关注基础设施的信息化，到关注教育技术的关键性应用，重在充分利用信息技术为教育教学服务，培养学生的创造性思维和探究能力，坚持“学生本位，所有的技术都要为学生的学习服务”这一教育理念，并将这些理念通过技术的支持落实到教学实践中去，促进教育信息化的深层次发展。

3. 自下而上的学校信息化运作模式

“围绕学校办学理念进行规划，以应用为核心，统一规划软件、硬件、资源、培训等，围绕师生需求开展应用研究”是自下而上的学校信息化运作模式的基本理念。决策与应用是学校自下而上运作的两个方面，教师根据技术设备应用的效果和应用需求来选择技术设备，只需向学校管理者提出应用的申请；学校具有完善的信息化决策机制，教师的信息意识很强，决定技术应用的权力掌握在教师手中。这种学校信息化运作模式比较注重信息技术的应用探索，信息技术融入学校教育教学的方方面面，给教育教学注入新的活力，学校各项工作所取得的成果都得益于信息技术的大力支持。

4. 支撑型学校信息化运作模式

支撑型学校信息化运作模式的基本理念是“遵循服务驱动的思想，以学生发展为目的，为满足学校系统各组成部分的需求提供支撑”。服务驱动是指为了满足学校教育、教学和管理的需求，有目的地使用信息技术来提供服务，并在使用过程中，使得效益最大化。支撑是为了突出信息技术在教育教学中的重要性，强调信息技术是支持学校日常良好运作必不可少的要素，在满足教育、教学和管理需求方面具有不可替代的作用。此类学校在信息化建设和运作过程中，根据学校的客观实际情况，关注需求，强调服务，走符合学校教育功能需要的信息化建设道路。

5. 满足基础、突出特色的学校信息化运作模式

满足基础、突出特色的学校信息化运作模式的基本理念是“基于实际、分步建设、满足基础、凸显特色”。具体而言，是指学校在信息化建设和发展过程中首先要从学校的实际情况出发，明确学校信息化的建设方向，设计和规划发展方案；从经费角度和实际需求角度考虑，借助海淀区教育信息化领先发展的优势，依据发展方案分步实施，确保学校信息化基础设施和信息化平台的成功建设；最后在环境建设的基础上结合学校特色，以发展特色信息化项目为重点，不断寻找适合自己的自主成功之路，针对具体的项目深入挖掘和探索，凸显信息化建设重点，同时健全信息化管理与运行机制，提升学校核心竞争力。

应用成效

信息化在海淀区基础教育领域得到了广泛应用。无论是教育教学管理、教学模式变革，还是教师专业发展、各类教育资源整合应用等方面，教育信息化都提供了强有力的技术保障，初步形成了海淀区全方位的信息化应用模式，有力促进区域教育现代化水平提升。

1. 实现了高效便捷的教育信息化管理

区域层面，海淀区教育信息中心借助网络开通了20多个平台，从行政办公到区校联络和学籍档案管理，学校日常工作运转真正实现了信息传送无纸化、网络管理有序化，大大提高了行政管理的科学性和有效性。区教委及直属机关的所有通知都通过行政办公网发送，每所学校都有一个账户，每校都有专人登录行政办公网查看相关通知。学校信息化管理将信息通讯技术整合应用到学校的管理过程中，在一定程度上实现学校管理的数字化和网络化，提高了学校管理的质量和效率，形成适应信息化社会要求的学校管理模式。例如，海淀区在学校日常管理中应用多点视频会议系统，解决了一校多址的管理难题；应用OA智能办公系统提高了日常审批事务的效率；利用校园“一卡通”保证了校园管理的安全与高效；应用手机和上网本等小型移动终端，实现泛在管理；应用CMIS系统实现学生学籍的电子化管理；应用“校讯通”、“家校通”等家校互动平台，增加了家校联系，延伸了课堂，提高了家校共育的效果。同时，借助网络的多主体、跨时空、低成本、高效益等特点丰富和拓展传统教研管理，发挥信息技术灵活多样和生动形象的优势，补充完善班级管理制度，促进学校管理的科学化和现代化。

2. 实现学习方式的变革

学习方式的核心，是学生的思维方式、情感升华的方式以及价值观念的建构方式。要达成思维品质优化、情感升华、价值观建构等深层次目标，必须实现学习方式的整合与优化。海淀区将信息技术引入课堂以后，教学发生了令人欣喜的变化，自主、合作、探究等学习理念及其价值真正得到了体现。

首先，技术的引入增加了课堂教学的互动环节。海淀区中小学应用互动反馈教学系统辅助课堂练习、构建互动教室开展课堂教学等，信息技术不但能帮助教师设置情境、呈现知识，而且还能成为学生的自主学习工具、交流讨论工具、表达工具、知识建构工具等，不只是学生训练的巩固器，最重要的是作为学习工具和认知工具，促进了学习者对知识的深化理解与内化。

其次，凭借技术实现网络化自主学习。海淀区中小学应用的学生成长在线答疑系统、空中教室支持的网络点播和网上授课系统，使学生的学习不再拘泥于课本，不再限定于教室，通过网络学习了解、阅读了更多的资源，增大了课堂的阅读量，而且突破了时间的限制。

再次，借助网络平台实施跨校学习，增强校际间的交流和合作，实现深度学习。2012年，人大附中、清华附中、北大附中、首师大附中四所学校实行跨校网络选修课程。学生通过网络平台选修课程，教师通过网络平台进行校际间教师研修、备课，四所学校通过平台实现资源共建共享，每所学校都提供了特色校本选修课程的网上资源，建设了学分共享制度及评价系统，建立了校际间选修课程学分确认的流程和评审机制。

3. 建设资源，实现共享

数字资源便于传输与交流、存储的特点，使得人们对这类资源有了单纯量的追求。其实真正的优质数字资源不是人云亦云，而是以满足需求为基点，为解决实际问题而制作的特色化资源、个性化资源，这就需要建设方对资源的建设与应用应该有一个具体的规划和设计，而不是盲目地低水平重复建设。资源共享也是有条件的，不同资源共享的基础不同，即使相同的资源为实现不同目的而达成的共享意愿也不尽相同。海淀区在这方面有比较丰富的经验。

（1）区校互动、校际合作，共同提升资源建设质量。在信息资源共建的开发过程中，首先面临的是信息采集，其中最大的问题就是要获得大量资源的许可权，伴随学校教育对优质数字资源需求量的不断增加，学校在资源建设方面也发挥了积极主动的作用。从实际需求出发，在教育信息中心的指导下，通过区校互动、跨校合作，建设高质量的、具有区域特色的信息资源。如海淀区教育资源库和资源管理平台的系统应用，以及软件开发基地校的设立，为满足全区中小学数字化资源需求提供动态保障。

（2）构建数字化校园环境，实现优质资源区校共享。已有的网络资源共建共享经验告诉我们，为了做项目、为了树口碑，人们往往只重视资源的自我开发，而忽视了应用，或者只应用校内资源，忽视与其他资源的共建共享。数字校园环境的升级换代为区域内信息资源共享共用提供了保障，如信息中心制作的特级教师课堂实录、精品课程录像，都在全区各级各类学校得到广泛应用。同时，学校也根据自身的数字校园环境特点，在加强资源建设的同时，注重共享和应用。如中关村中学通过VOD视频点播系统提供丰富的视频文化节目、温泉二中的学生作品和微课程展示、田村中心小学的教师教学视频录播与回放等，借助校园网络平台，突破时间与空间的限制，实现师生有效共享。

（3）依托国家网络平台，实现优质基础教育资源共享。人大附中、北大附中、十一学校等名校依托国家和地方已建各种形式的网络教育基础设施，建设兼具共和个功能的国内优质基础教育资源远程教育共享平台，开发适应不同地区、不同层次、不同人群需求的数字化基础教育课件，利用中小学远程教育网等现有设施，多渠道地提供互动式课堂教学和个性化课外辅导服务。这种将优质资源与社会其他学校分享的活动，发挥了优质资源的辐射作用，缓解了当前优质教育资源分配不均的矛盾。

主要结论

基础教育信息化国际发展的总体趋势突出表现为：越来越强调网络，越来越强调交流和资源共享，越来越强调方便实用，越来越突出个性化需求和特色建设，越来越注重实际效果和能力培养。

1. 探索了区域信息化建设的个性化发展道路

《教育信息化十年发展规划（2011-2020）》别强调要根据各级各类教育的特点和不同地区经济社会发展水平，统筹做好教育信息化的整体规划和顶层设计，明确发展重点，进行分类指导，鼓励形成特色。海淀区的学校信息化发展具有多样性和不平衡性，很难对一个地区所有的学校用一个统一标准限定它们的发展模式。因此，我们认为区域层面的规划指导应该是对各学校未来发展应达标水平和应用特征的定性描述，而不是对发展指标简单作量化要求。

2. 合理地把握了区校两级的资源建设和资源共享

海淀区由于学校间差距较大、个性化特征鲜明，完全实现区域层面的资源共享有一定的困难，然而随着数字校园工程的推进，校内资源共享变成了现实。在鼓励学校进行数字资源建设的同时，区教育信息中心也整合力量，建设了大量的数字资源供学校分享。此外，在学校内部共享的基础上，海淀区也有一部分学校义务地把自己建设的资源上传，实现更大范围的共享。2008年6月，人大附中联合全国30余所知名中小学，召开基础教育资源开发与服务讨论会，成立“国家基础教育资源共建共享联盟”，其宗旨是将人大附中和其他名优学校的优质教育资源与社会分享，促进教育公平。

3. 实现了区域内的“上下联动、协调发展”

海淀区经过“十五”、“十一五”的发展建设，全区教育信息化组织管理形成了职责明确的三级结构：第一级是区教委，作为决策层，为全区教育信息化工作明确方向、统筹领导。第二级是区教育信息中心，作为信息化工作的规划者和组织者，为全区设计科学合理的信息化整体发展方案，构建区域教育信息化的整体发展框架，负责管理区级教育信息化的正常建设和运行，并为所有学校的信息化发展提供思想理念和技术指导服务。第三级是中小学，作为直接的信息技术应用和建设者，构建和运行与本校教师教学、学生学习相适应的良好的信息化环境与设施。学校根据实际情况自主规划、自主设计，然后制定建设方案，自下而上报送上级主管部门（区教育信息中心），由上级部门论证审核后，上报区教委财务科，由区教委财务科组织专家评审后报送区教工委教委会审议，审议通过后方可向区财政局提交经费使用申请报告，由区财政局批复后，统一下拨各学校信息化建设专项经费。海淀区自2006年实施新的经费管理政策后，学校按照区财政的有关财务管理政策规定，充分发挥建设的自主性，实施更加符合个性需求的建设。区教育信息中心的工作重点也发生了新的转移，由原先全面组织学校信息化统一建设转向全面实施监督、管理、指导和服务。

效果反思

中小学信息化建设自主发展模式，虽然已经满足了不少学校的特色化发展要求，但目前还仍然处于探索阶段，特别是在教育优质均衡发展过程中，的确还存在一些问题，面对着不断深化的区域教育财政管理制度变革，学校信息化建设的自主发展模式也面临许多新的挑战。

1. 经费预算和审批程序过于复杂，制约了学校信息化自主建设的步伐

为确保财政教育经费使用的安全性，加强财政经费监督管理，建立了教育信息化建设资金投入年度统计报告制度。但是由于资金的审批周期过长，下拨速度过慢，在一定程度上制约了学校信息化建设的步伐。学校信息化自主发展模式，需要区域财务管理部门充分“相信学校”、“相信校长”、“相信每一位工作人员”。假如“三不信”，那必然设置障碍，延长经费使用审批周期，在一定程度上会影响学校信息化建设的自主发展。因此，区教育信息化经费拨付需要统筹兼顾，充分考虑各个学校的不同特点和信息技术发展的现实需求，为区域教育信息化整体发展提供强有力的财政经费支持，否则学校信息化建设道路将会困难重重。

2. 学校信息技术人员缺乏，信息技术专职教师队伍不稳定

信息技术专职教师是学校信息化建设过程中的生力军，由于待遇不高，没有专门编制等问题导致这部分人力资源流动性过大。在《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》中针对信息技术教师队伍建设明确指出，应将教育技术能力纳入教师资格认证与考核体系，完善教育信息化相关部门的技术人员的编制管理与职称（职务）评聘办法。这对专业技术人才队伍建设来说，在政策层面已经提供了强有力的保证，需要在实践工作中克服困难，将政策落实到位。

3. 信息技术更新速度不断加快，现有人员培训模式不能满足发展需要

信息技术作用发挥的大小和信息技术使用人员的能力与水平直接相关。随着技术的不断更新换代，教师的技术素养需要不断提升。但由于教师数量大，每一轮的培训都需要较长的时间，尽管在培训方式上采取了网络与现场学习、专题与系统培训相结合的方式，但由于技术处在不停的发展变化之中，对于教师的培训工作依然是一项艰巨而又持久的任务。

4. 信息化设备维护成本过高，学校资金投入难以满足需求

《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》中明确提出，要将教育信息化列为政府教育督导内容，落实经费投入。在《规划》制订过程中，曾经提出教育信息化经费达到教育投入经费的8%，后因争议，这个数字并没有出现在正式规划文本中，但作为一个非正式的参考指标也给我们不少启示，信息化建设需要大量教育经费的支持。从设备投入到人员培训、从简单应用到系统规划、从重点实验到全面提升，教育信息化经费投入的合理规划和使用是这项事业成功的关键。

5. 由于经费投入方面问题，优先发展与兼顾公平之间的矛盾加剧

海淀区名校、大校和一般学校的信息化水平有一定的差距，这种校与校之间的差距不单纯是软硬件之间的差距，更多的是应用方式和人的观念的不同。突出个性与公平发展似乎成为难以调和的矛盾。当大校、名校应用信息技术进行国际交流时，一些山区的农村小学的信息化建设才刚刚起步。按生均投入的学校信息化建设经费，显然难以满足部分小规模学校的建设需求。教育信息化程度低的学校，维护成本相对较低，而信息化程度较高的学校，维护成本就要高很多。一些名校和大校由于有着先进的教育教学理念和超前的信息化应用规划，对经费的要求水准也要高一些，这就与教育信息化发展所倡导的教育公平之间形成了一对矛盾，随着经费支持力度的加大，这种矛盾也在加剧。

对策建议

教育信息化建设是持续推进的历史过程，伴随应用程度的加深，新的困难还会出现，针对现有的问题，结合已有经验，提出以下几点建议，以供商榷。

1. 基础建设与超前应用相结合

基础教育信息化在注重基础建设的同时，必须有超前应用的心理准备。技术发展的速度之快让人瞪目结舌，适度超前是必然的，坐等技术的成熟推广与应用只能处于一种消极被动状态，应该主动引入，积极尝试，目的是通过这种尝试帮助学生更早地感知新技术，了解社会发展，这样才能不断适应社会和技术的发展要求。

2. 规划指导与个性发展相结合

信息化教学资源的投资本身是为了帮助教师获得更多可用的教学资源。尽管很多资金投入到了资源库建设中，而资源的评价以专家评价为主，这种资源却并不被教师认可。为了促进教师获得优质的教育资源，应该把资源评价的权利交给教师，把政府的资金转移给教师，由教师来支付资源的使用费用。各级教育管理机构由资源建设方转变为提供资源的服务方。最简单、最省钱也最好的方法就是每所学校靠校长的主观能动性来发展，由专家组提出建议，学校根据自己的特色决定应该怎么做。只有调动学校的积极性，才能花最少的钱办最多的事。就像区教育信息中心负责人亓效军主任所说：“统一采购、统一购买，根本就不适合个性化的发展需求。”一批计算机、服务器可以统一采购，但是涉及某一个教室、某一个学校特殊的需求时，就不适合统一采购。国内教育信息化专家提倡区域教育信息资源建设和应用的过程中要体现“化大为小、自治适用”的原则。资源的最终使用者是教师和学生，适合他们的资源才是最好的资源。由于教学工作的复杂性和教师需求的多样性、个性化特点，无论是互联网上浩瀚无比的资源还是区域内提供的各级资源，都偏向于“通用性”资源，仍需经过本土化和个性化处理才能使用。

3. 政府资助与自我筹措相结合

有专家指出，以前是政府主导，现在是政府引导，多方参与，共建共享，未来几年的教育信息化发展机制将是公益化和市场化相结合。现在缺乏的不是政府主导机制，而是市场机制，即目前大部分学校作为使用者无权决定买什么，下一步需要把这种购买权和购买力同时交给学校一方。教育信息化的进程既需要大量教育经费投入的过程，也需要与社会其他行业、企业、组织密切合作。在政府投入不足的情况下，要想方设法筹措资金，以保证学校的信息化建设能满足不断发展的教学需求。

4. 技术人才引进与应用人才培养相结合

从国外教育信息化的投资比例来看，人才培养的投资比例占到信息化投资总量的30%，而目前国内的做法是用于人才培养的资金仅占总投资额的5%。显然，我国教育信息化建设的投资取向偏重于基础设施和软件、资源，人才培养相对滞后。专家建议，要想真正推动教育信息化应用，应该转换信息化投资和建设的思维方式，加强信息化人才队伍建设，这是信息化成功应用的前提和保证。信息化人才是随着信息技术与信息产业发展而形成的一类特殊的人才群体，主要包括技术建设和技术应用两类人才。信息技术建设人才是偏重于信息设备组建、维护和管理的专门人才，而信息技术应用人才则偏重于信息设备功能探索、应用及服务的应用型人才。由于信息技术专职教师的待遇问题悬而未决，信息技术教师流失现象严重，面对这种情况，学校一方面需要不断引进新的信息技术建设人才，另一方面也需要在人才待遇方面有所改善，如评级、升职时要对信息技术专职教师有所考虑，确保“区、校”两级信息化建设与服务保障体系高效运行。学科教师作为信息技术应用的主体，要不断探索应用技术的方法，提高应用效果。在区域层面，教育信息中心要为教师的应用创新提供条件，保障信息技术设备应用畅通无阻，同时，也要加强信息技术应用人才的培训工作，提高教师的信息素养和运用技术的能力，引导教师掌握信息技术应用的实践操作技能，充分发挥技术设备的效能，加快学科教学与信息技术融合的速度。

5. 数字校园建设与学习方式变革相结合

在未来几年中，数字校园建设将更为普遍。教育信息化是衡量教育现代化水平的一个重要标志，数字校园是教育信息化的具体体现。数字校园建设要达到的目标是：学校管理更加科学、全面、便捷、高效；教学方式更加灵活，课程资源更加丰富；教学内容更加广泛，课堂效果更加明显；校园环境更加安全有序，校园文化更加丰富多彩；学生学习方法更加轻松，视野更加开阔；知识面更加宽泛，学习兴趣更加浓厚等。

在开展数字化校园建设同时，还需要高度关注网络环境下的学习方式变革。一般而言，随着教育信息化发展，可触摸的显示设备、电子化课程、在线互动学习、电子课桌、移动授课、虚拟（3D）教学场景和学习环境监测等，都可能走进我们的视野，引发教学方式和学习方式的彻底变革，这应该成为数字校园建设的主流工作。

篇10

工业工程(IndustrialEngineering，简称IE)是一门工程技术、经济管理和人文科学相结合的交叉学科，也是一门实践性很强的应用性学科，兼具工程技术和管理技术的双重属性，要求工业工程学生不但要具有扎实的理论基础，而且应有较强的实践能力、沟通能力、创新能力、管理能力。实验或实践环节是高校工业工程专业实现培养目标的必修环节。在我国近200所开设工业工程专业的高校中，各个学校的办学历史、优势学科、行业背景等各不相同，工业工程专业培养模式多样化，专业实验室建设模式也各不相同。就目前而言，大部分高校的实践环境并不理想，教学实践环节落后于课堂理论教学，使得IE教学实践难成体系。如何建设一个能够满足教学实践要求，实现培养目标的工业工程专业实验室已经成为开设本专业的学校不断研究和探索的课题。

2.工业工程专业的培养模式

工业工程专业设立的归属不同，人才培养的模式也不同，实验室建设的方向和模式也就不同。

2.1国内高校本专业的培养模式

目前国内高校工业工程的培养模式主要可分为：（1）设立于机械学院，授予工学学士学位：以机械工程技术为背景增加管理知识，强调制造工程相关技术和理论在工业领域内的应用。（2）设立于管理学院，授予管理学学士学位：以管理科学为背景增加机电基础知识，突出经济管理与工程技术相结合的系统方法和理论的应用。

2.2我校工业工程专业的定位和培养模式

三峡大学工业工程专业开设在机械与材料学院，2004年开始筹备，2005年获准开设，2006年正式招生，2010年培养出第一届毕业生，同时开展工业工程专业学位硕士培养。机械与材料学院是三峡大学最早开办的学院之一，开设有：机械设计制造及其自动化专业、输电线路工程专业、金属材料专业、材料成型专业，机械设计制造及其自动化专业是湖北省品牌专业、国家特色专业，具有一定的学科优势，与周边地区的机械制造企业建立了长期的科研合作关系，教学科研力量雄厚。三峡大学在2004年筹备工业工程专业时就充分考虑了工业工程学科特点及校企互补、产学研相结合培养人才的目标，将专业设置在机械与材料学院，专业定位于近机类专业，明确了毕业生授予工学学士学位，培养方向定位为主要为机械制造企业培养复合型高级工程技术人才。工业工程依托机械优势学科开展专业建设，因此专业建设强调制造工程相关技术和理论在工业领域内的应用，应体现以机械制造技术为基础，以生产系统管理基本理论为核心，以计算机信息技术为手段，强化实践性教学环节的思路。我校机械学院在工业工程专业的规划与建设中，基于机械大类教学平台，注重依托本学院的湖北省重点学科、国家特色专业－机械设计制造及其自动化以及湖北省重点实验室－水电机械设备设计与维护实验室，充分利用该学科较强的师资力量及制造实验室大环境，使工业工程专业成为学院现代制造系统大平台下的一个重要组成部分，共享教学实验资源。我校工业工程专业的培养目标主要是面向生产制造业，培养的学生毕业后能从事工厂规划设计和改善、产品制造工艺设计、生产制造过程管理等方面的技术和管理工作，具备经典工业工程的应用能力和现代工业工程的创新能力。

3.工业工程专业实验室建设的基本思路

3.1工业工程专业实验室建设思路

当前工业工程实验室建设呈现两大方向：基础IE实验室和现代IE实验室。基础IE是工业工程发展的起点，也是现代IE的基础和组成部分，在工业工程应用中最为普遍，加强基础IE课程及其实验教学是非常重要的。目前，已开办IE专业的高校基本上都建立了以工作研究与人因工程为研究重点的基础IE实验平台。现代IE是传统工业工程由工业技术及相关学科的发展不断注入新内容而演变的结果。现代IE涉及范围广泛，内容不断充实和深化，兼收并蓄了越来越多的学科知识和高新技术，其中包括信息科学、自动化技术、计算机技术、优化理论和仿真技术等。目前，部分已开办IE专业的高校正分步骤、分阶段地进行现代IE实验室建设。因为现代IE实验涵盖知识较广、内容较多，同时受到投资经费的限制，各个高校现代IE实验建设侧重点不一、层次也不齐。

3.2我校工业工程专业实验室建设思路

工业工程教学实验室建设的指导思想是:加强学生IE基础理论知识,基本技术手段和基本意识的培养；加强学生现代IE系统分析，规划，设计，优化，控制，评价能力的培养；突出现代IE中信息化和集成化的特点。基于上述指导思想,工业工程实验室建设的总体要求是建设一个综合的、集成的现代工业系统模拟环境，给学生提供一个现代制造系统背景下的工业工程教学实验环境，在满足专业实验教学的同时,还能成为学生自主创新设计开发的平台。工业工程学科是一门综合运用工程技术、管理技术，采用系统化、专业化和科学化的方法，综合多种学科的知识和技术，对由人员、物料、设备、能源和信息组成的集成系统进行设计、规划、评价、创新和决策的系统工程学科，在规划和设计IE实验室和设计实验内容时，必须强调现代IE的系统工程特点，必须注意知识的系统性、连贯性以及综合运用所学知识和技能来解决复杂问题的能力的培养。在专业培养目标和培养模式的指引下，我校在参考著名高校工业工程实验室的基础上，确立了：基础IE实验室+现代IE实验室的工业工程专业综合实验室建设大方向，将基础IE实验平台与现代IE实验平台有机地融合在一套实验平台中。我校工业工程实验室建设思路：营造一个类似真实的自动化制造系统生产运作环境，为学生提供一个全面的、创新的、密切联系工业实际的实验教学平台，能满足主要专业课程教学实验需要，保证实验内容的系统性、完整性、连续性，以达到锻炼和提高学生对制造系统的认知和操作能力以及生产运作与管理水平、系统分析和设计能力的目的。作为实验体系的核心部分，综合实验室中教学实验课程的设置，不应是相互独立的单项实验，而应根据IE专业的课程与知识体系，运用系统原理，设计一套相对独立又相互联系，覆盖多门专业课程与知识领域的实验形式多样的教学实验体系，它能够提供验证理论知识和综合应用相关技术的环境，模拟真实生产系统的场所和开发应用工业工程知识的条件。

4.工业工程专业实验室建设的规划与实践

在模拟真实的自动化制造系统生产运作环境的建设思想下，我校工业工程综合实验室建设的总体目标是：在实验室里建立一个微型工厂（Mini-factory），营造一个类似真实的生产环境，主要从事制造系统规划设计研究、设施规划及物流分析研究、时间分析与作业研究、人因工程实验研究、生产计划与控制的实验与研究等，以加强学生对基础工业工程的知识和技能、现代工业工程的技术和方法的掌握，同时支持机械工程学科的相关课程实验。要求：实验体系模块化，可扩展性、可重构；不仅可以满足教学要求，而且应当为科研和培训提供服务。我校工业工程综合实验室的微型工厂基本配置规划为一套功能设备较为完备的模块化的自动化制造系统FMS，包括:环形可扩展生产流水线，微型化、教学型的生产设备（至少一台立式，一台卧式数控加工中心），一台教学型工业机器人，一套RGV系统，堆垛机及微型化立体仓库、相关控制系统等。在此基础上，根据实验教学需要，适当添加工业摄像机、电子看板及其他数据采集及分析处理设备。微型工厂化配置是我校实验室建设的定位，也是相当一部分高校工业工程实验室规划的一种趋势。这是一个大的系统工程，需要总体规划，分步实施。在进行实验室规划过程中，我院充分考虑到院、系现有的以及待建的实验资源共享问题，以避免重复性建设。为此，学院一方面利用机械工程学科现有实验资源，另一方面投入大量人力物力，购置设备，建立和完善专业实验室。工业工程综合实验室主要功能模块包括：基础工业工程实验模块、自动化制造系统实验模块、人因工程实验模块、设施规划与物流分析实验模块、生产计划与控制实验模块等。主要进行以下实验：

(1)基础工业工程模块：进行流程分析、操作分析(包括双手操作分析和人机操作分析)、动作分析、时间研究(秒表法)、MOD法研究的实验以及这些实验的综合实验和生产节拍及效率的测定等。这些实验主要是完成《基础工业工程》的实验教学要求，让学生掌握工业工程的经典方法和技术手段,培养学生工业工程的基本意识。

(2)人因工程模块：可以进行噪声实验、照明实验、人的认知实验、人的操作反应实验等。这些实验主要是完成《人因工程》的实验教学要求，让学生了解掌握人、机、环境的相互作用关系。

(3)设施规划与物流分析模块：可以进行物流系统的分析，控制，优化与设计及设施布置规划等实验,主要是完成《生产系统设施规划与物流分析》的实验教学要求，使学生了解掌握现代制造企业物流系统的结构、原理、控制方法及设施布置规划方法。

(4)自动化制造系统模块：可以进行自动化制造系统的分析、总体设计、各分系统的设计规划（包括仓储、物流部分）等实验，主要是完成《生产自动化与制造系统》、《工业机器人》等的实验教学要求，是学生了解自动化制造系统的组成、总体结构及设计方法、各分系统的规划设计方法。

(5)生产计划与控制模块：可以进行生产库存管理的模拟实验，主要是完成《生产计划与控制》的实验教学要求，使学生了解掌握现代制造企业生产库存控制的基本方法。

目前已经建设好并投入实验教学的是基础工业工程实验模块、自动化制造系统中的仓储与物流分析实验模块、人因工程实验模块。该实验室主要针对工业工程专业相关课程实验教学需要，同时与机械工程学科资源共享，提供机械设计制造及其自动化专业的先进制造技术、机械制造装备、机电传动控制、机电系统设计、企业生产管理、工业机器人等课程的教学实验。下一阶段，计划在2011~2015年间，进行专业实验室其他设备的购买、安装、调试，基本完成工业工程专业综合实验室的建设。