技术分析论文范文

时间:2023-11-26 17:18:46

技术分析论文

技术分析论文篇1

关键词:电能质量分析方法控制技术

0引言

随着国民经济的发展,科学技术的进步和生产过程的高度自动化,电网中各种非线性负荷及用户不断增长;各种复杂的、精密的,对电能质量敏感的用电设备越来越多。上述两方面的矛盾越来越突出,用户对电能质量的要求也更高,在这样的环境下,探讨电能质量领域的相关理论及其控制技术,分析我国电能质量管理和控制的发展趋势,具有很强的观实意义。

1衡量电能质量的主要指标

由于所处立场不同,关注或表征电能质量的角度不同,人们对电能质量的定义还未能达成完全的共识,但是对其主要技术指标都有较为一致的认识。

(1)电压偏差(voltagedeviation):是电压下跌(电压跌落)和电压上升(电压隆起)的总称。

(2)频率偏差(friquencydeviation):对频率质量的要求全网相同,不因用户而异,各国对于该项偏差标准都有相关规定。

(3)电压三相不平衡(unbalance):表现为电压的最大偏移与三相电压的平均值超过规定的标准。

(4)谐波和间谐波(harmonics&inter-hamonics):含有基波整数倍频率的正弦电压或电流称为谐波。含有基波非整数倍频率的正弦电压或电流称为间谐波,小于基波频率的分数次谐波也属于间谐波。

(5)电压波动和闪变(fluctuation&flicker):电压波动是指在包络线内的电压的有规则变动,或是幅值通常不超出0.9~1.1倍电压范围的一系列电压随机变化。闪变则是指电压波动对照明灯的视觉影响。

2电能质量问题的产生

2.1电能质量问题的定义和分类

电能质量问题是众多单一类型电力系统干扰问题的总称,其实质是电压质量问题。电能质量问题按产生和持续时间可分为稳态电能质量问题和动态电能质量问题。

2.2电能质量问题产生原因分析

随着电力系统规模的不断扩大,电力系统电能质量问题的产生主要有以下几个原因。

2.2.1电力系统元件存在的非线性问题

电力系统元件的非线性问题主要包括:发电机产生的谐波;变压器产生的谐波;直流输电产生的谐波;输电线路(特别是超高压输电线路)对谐波的放大作用。此外,还有变电站并联电容器补偿装置等因素对谐波的影响。其中,直流输电是目前电力系统最大的谐波源。

2.2.2非线性负荷

在工业和生活用电负载中,非线性负载占很大比例,这是电力系统谐波问题的主要来源。电弧炉(包括交流电弧炉和直流电弧炉)是主要的非线性负载,它的谐波主要是由起弧的时延和电弧的严重非线性引起的。居民生活负荷中,荧光灯的伏安特性是严重非线性的,也会引起严重的谐波电流,其中3次谐波的含量最高。大功率整流或变频装置也会产生严重的谐波电流,对电网造成严重污染,同时也使功率因数降低。

2.2.3电力系统故障

电力系统运行的内外故障也会造成电能质量问题,如各种短路故障、自然现象灾害、人为误操作、电网故障时发电机及励磁系统的工作状态的改变、故障保护装置中的电力电子设备的启动等都将造成各种电能质量问题。

3电能质量分析方法

3.1时域仿真法

时域仿真方法在电能质量分析中的应用最为广泛,其最主要的用途是利用各种时域仿真程序对电能质量问题中的各种暂态现象进行研究。目前较通用的时域仿真程序有EMTP、EMTDC、NETOMAC等系统暂态仿真程序和SPICE、PSPICE、SABER等电力电子仿真程序。

采用时域仿真计算的缺点是仿真步长的选取决定了可模仿的最大频率范围,因此必须事先知道暂态过程的频率覆盖范围。此外,在模仿开关的开合过程时,还会引起数值振荡。

3.2频域分析法

频域分析方法主要包括频率扫描、谐波潮流计算和混合谐波潮流计算等,该方法多用于电能质量中谐波问题的分析。

频率扫描和谐波潮流计算在反映非线性负载动态特性方面有一定局限性,因此混合谐波潮流计算法在近些年中发展起来。其优点是可详细考虑非线性负载控制系统的作用,因此可精确描述其动态特性。缺点是计算量大,求解过程复杂。

3.3基于变换的方法

在电能质量分析领域中广泛应用的基于变换的方法主要有Fourier变换、神经网络、二次变换、小波变换和Prony分析等5种方法。

3.3.1Fourier变换

Fourier变换是电能质量分析领域中的基本方法,在实时系统中,通常采用短时Fourier变换方法(STFT)和快速Fourier变换方法(FFT)。

Fourier变换的优点是算法快速简单。但其缺点也很多:(1)虽然能够将信号的时域特征和频域特征联系起来观察,但不能将二者有机地结合起来。(2)只能适应于确定性的平稳信号(如谐波),对时变非平稳信号难以充分描述。(3)STFT的离散形式没有正交展开,难以实现高效算法;只适合于分析特征尺度大致相同的过程,不适合分析多尺度过程和突变过程。(4)FFT变换的时间信息利用不充分,任何信号冲突都会导致整个频带的频谱散布;在不满足前提条件时,会产生“旁瓣”和“频谱泄露”现象。

3.3.2神经网络法

神经网络理论是巨量信息并行处理和大规模平行计算的基础,它既是高度非线性动力学系统,又是自适应组织系统,可用来描述认知、决策及控制的智能行为。

神经网络法的优点是:(1)可处理多输入-多输出系统,具有自学习、自适应等特点。(2)不必建立精确数学模型,只考虑输入输出关系即可。缺点是:(1)存在局部极小问题,会出现局部收敛,影响系统的控制精度;(2)理想的训练样本提取困难,影响网络的训练速度和训练质量;(3)网络结构不易优化。

3.3.3二次变换法

二次变换是一种基于能量角度来考虑的新的时域变换方法。该方法的基本原理是用时间和频率的双线性函数来表示信号的能量函数。

二次变换的优点是:可以准确地检测到信号发生尖锐变化的时刻;精确测量基波和谐波分量的幅值。缺点是:无法准确地估计原始信号的谐波分量幅值;不具有时域分析功能。

3.3.4小波分析法

小波变换是新的多尺度分析数字技术,它通过对时间序列过程从低分辨率到高分辨率的分析,显示过程变化的整体特征和局部变化行为。常用的小波基函数有:Daubechies小波、B小波、Morlet小波Meyer小波等。

小波变换的优点是:(1)具有时-频局部化的特点,特别适合突变信号和不平稳信号分析。(2)可以对信号进行去噪、识别和数据压缩、还原等。缺点是:(1)在实时系统中运算量较大,需要如DSP等高价格的高速芯片。(2)小波分析有“边缘效应”,边界数据处理会占用较多时间,并带来一定误差。

3.3.5Prony分析法

Prony分析衰减的思想类似于小波。在该方法中,信号总是被认为可以由一系列的衰减的正弦波构成,这些衰减正弦波类似于小波函数。所以Prony分析方法和小波一样,可以做多尺度的信号分析。Prony分析的主要缺点是计算时间过长。

4电能质量的控制策略与技术

4.1几种电能质量控制策略

(1)PID控制:这是应用最为广泛的调节器控制规律,其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便,易于在工程中实现。当被控对象的结构和参数不能完全掌握,或得不到精确的数学模型时,应用PID控制技术最为方便。其缺点是:响应有超调,对系统参数摄动和抗负载扰动能力较差。

(2)空间矢量控制:空间矢量控制也是一种较为常规的控制方法。其原理是:将基于三相静止坐标系(abc)的交流量经过派克变换得到基于旋转坐标系(dq)的直流量从而实现解耦控制。常规的矢量控制方法一般采用DSP进行处理,具有良好的稳态性能与暂态性能。也可采用简化算法以缩短实时运算时间。

(3)模糊逻辑控制:知道被控对象精确的数学模型是使用经典控制理论的"频域法"和现代控制理论的“时域法”设计控制器的前提条件。模糊控制作为一种新的智能控制方法,无需对系统建立精确的数学模型。它通过模拟人的思维和语言中对模糊信息的表达和处理方式,对系统特征进行模糊描述,来降低获取系统动态和静态特征量付出的代价。

(4)非线性鲁棒控制:超导储能装置(SMES)实际运行时会受到各种不确定性的影响,因此可通过对SMES的确定性模型引入干扰,得到非线性二阶鲁棒模型。对此非线性模型,既可应用反馈线性化方法使之全局线性化,再利用所有线性系统的控制规律进行控制,也可直接采用鲁棒控制理论设计控制器。

4.2FACTS技术

FACTS,即基于电力电子控制技术的灵活交流输电,是上世纪80年代末期由美国电力研究院(EPRI)提出的。它通过控制电力系统的基本参数来灵活控制系统潮流,使输送容量更接近线路的热稳极限。采用FACTS技术的核心目的是加强交流输电系统的可控性和增大其电力传输能力。

目前有代表性的FACTS装置主要有:可控串联补偿电容器、静止无功补偿器、晶闸管控制的串联投切电容器、统一潮流控制器等。

4.3用户电力(CustomPower)技术

用户电力技术就是将电力电子技术、微处理机技术、自动控制技术等运用于中低压配电系统和用电系统中,其目的是加强配电系统的供电可靠性,并减小谐波畸变,改善电能质量。该技术的核心器件IGBT比GTO具有更快的开关频率,并且关断容量已达MVA级,因此DFACTS装置具有更快的响应特性。

用户电力技术概念的提出,有助于供电部门提供高可靠性和高质量的电力,也有助于满足各种新工艺用户对电力供应的更高要求。目前主要的DFACTS装置有:有源滤波器(APF)、动态电压恢复器(DVR)、配电系统用静止无功补偿器(D-STATCOM)、固态切换开关(SSTS)等。

5电能质量控制的发展方向

5.1研究电能质量分析控制领域的基础性工作

一方面要深入探索电能质量领域的基础性研究工作,包括电能质量的定义、评价标准与体系,电能质量问题的表现形式、影响因素、防治方法等。同时,积极研究电能质量控制的新方法、新技术和新策略,将更为先进、科学的控制理念和控制思想借鉴到电能质量管理领域。

5.2推广使用数字化电能质量控制技术

以DSP为基础的实时数字信号处理技术在控制领域得到广泛应用,其优点为:①可提高系统稳定性、可靠性和灵活性;②由程序控制,改变控制方法或算法时不必改变控制电路;③可重复性好,易调试和批量生产;④易实现并联运行和智能化控制。随着DSP性能的不断改善和价格的下降,电能质量控制装置将用DSP来实现实时信号处理从而取代模拟量控制。

5.3对电能质量检测技术的新要求

传统的检测仪器一般局限于持续性和稳定性指标的检测,而且仅测有效值已不能精确描述实际的电能质量问题,因此需要发展新的监测技术。具体要求包括:①能捕捉快速(ms级甚至ns级)瞬时干扰的波形;②需要测量各次谐波以及间谐波的幅值、相位;③需要有足够高的采样速率,以便能和得相当高次谐波的信息。④建立有效的分析和自动辩识系统,反映各种电能质量指标的特征及其随时间的变化规律。

5.4大力发展应用新技术

电力电子技术的应用可以大大提高电网的电能质量,FACTS、CusPow等新技术更是为解决电能质量问题开拓了广阔的前景,同时一些非电力电子技术的发展也很迅猛,将这些技术融合发展,并合理使用、大力推广,必然会逐步满足电力负荷对电能质量日益提高的要求。

参考文献

[1]DuganRC,MegranghanMF,BentyHW.E1ectricalpowersystemsquality[M].NewYork:McGrawHill,1996.

[2]DaubechiesI.Tenlecturesonwavelets[C].Philadelphia,Pennsylvania,SIAMMathematicalAnalysis,1992.

[3]ArumArora,etal.InnovativeSystemSolutionsforPowerQualityEnhancement[J].ABBReview,1998,(3):4-12.

[4]程正兴.小波分析算法与应用[M].西安:西安大学出版社,1998.

技术分析论文篇2

在十余年的数控技术教学实践中,作者以从知识到能力的转化为契机,在传授数控理论知识的同时,更加注重学生实践能力的培养,逐步摸索出一套适合学生能力发展的数控技术实践性教学模式。

1.1实践性教学方法的提出

《数控技术》是比较偏重实践性的课程,特别是一些相关的程序、概念,比较抽象,学生不容易理解,听起来比较枯燥,学生兴趣不是很高。在教学中加强课程与专业的联系、课程与实际应用的联系,开展实践性教学改革是全面提高教学质量和教学效果的有效方法和手段。笔者认为,运用现代教学理论,积极探索实践性教学模式,切实提高应用性学科教学质量,是《数控技术》教学改革的一种有效尝试。

12实践性教学的指导思想

“教学活动必须建立在学生的认知发展水平和已有的知识经验基础之上。教师应激发学生的学习积极性,向学生提供充分从事学习、活动的机会,帮助他们在自主探索和合作交流的过程中真正理解和掌握基本的知识与技能和方法,获得广泛的活动经验。”这是开展实践性教学模式研究的指导思想。

1.3实践性教学三法

授课过程中,除了讲解、提问和答疑等常用的方法外,笔者结合《数控技术》课程本身的特点,探索并完善了以案例式教学法、探讨式教学法和现场式教学法为代表的实践性教学三法。

1.3.1案例式教学法

案例式教学法主要是通过列举实例,提高学生临场解决实际问题的能力,引导学生对一些特殊情境进行思考的一种教学方法。

案例教学的目标是让学生像一个真正的老师那样去思考问题、分析问题、解决问题,用综合的观点来审视教育现象,案例答案的不确定性增强了学生面对教学实践中的不可预期性问题的应对策略和能力。通过各种各样的案例演示,学生不仅接触到各种社会现象,而且这些针对性的演练对于学生毕业后走上社会,在经济的大舞台上施展才华无疑具有很强的使用价值。

本文介绍在《数控技术》授课过程中,案例教学法的一个典型应用。如图1所示的切削零件,通过示例,介绍数控编程的基本方法。用螺纹切削复合循环G76指令编程,加工螺纹为M60×2,工件尺寸见图,其中括弧内尺寸根据标准得到。

%2451

N1T0101(换一号刀,确定其坐标系)

N2G00X100Z100(到程序起点或换刀点位置)

N3M03S400(主轴以400r/min正转)

N4G00X90Z4(到简单循环起点位置)

N5G80X61.125Z-30I-0.94F80(加工锥螺纹外表面)

N6G00X100Z100M05(到程序起点或换刀点位置)

N7T0202(换二号刀,确定其坐标系)

N8M03S300(主轴以300r/min正转)

N9G00X90Z4(到螺纹循环起点位置)

N10G76C2R-3E2A60X58.15Z-24I-0.94K1.299U0.1V0.1Q0.4F2

N11G00X100Z100(返回程序起点位置或换刀点位置)

N12M05(主轴停)

N13M30(主程序结束并复位)

2.3.2探讨式教学法

探讨式教学法的实质,首先就在于它不仅是“教”或“学”的过程,而且是一种全体参与的过程。要充分发挥学生的主体性,让他们参与到你的整个教学中去,激发他们的学习兴趣,才能提高教学质量。其次,教学的本质是一种师生交往、交流、互动、对话的活动。在这样的活动中,老师作为一种知识资源出现在学生面前,应成为学生学习的合作者、促进者,而不是教材的代言人。所以教师应该学会在适当的时候设计适当的问题,从而有效地提高学生的学习兴趣,激发学生的学习动机,提高教学效果。

《数控技术》这门课知识点多,相辅相成,完成一个项目需要较严密的逻辑思维能力。在编程学习阶段,可以把学生分为几个学习小组,共同完成。实践的结果表明,在互相讨论又各有其责的学习氛围中,对知识的提高与巩固有很大的帮助,同时也培养了他们的团队合作精神。

例如,在讲授绝对坐标编程和增量坐标编程两种编程方法之前,通过学生讨论,预测出其不同的用法,在这个预测和探讨的过程中,学生已经对两种编程方法的不同有了初步认识。此时讲授起来,学生易于接受,学习的积极性也高。

方法一:用绝对坐标编程

N001G92X0Y18LF

N002G90G02X18Y0R18

F100S300M03LF

N003G03X68Y0R25LF

N004G02X88Y20R-20M02LF

方法二:用增量坐标编程

N001G91G02X18Y-18R18

F100S300M03LF

N002G03X50Y0R25LF

N003G02X20Y20R-20M02LF

2.3.3现场式教学法

因数控技术本身的特点,要求我们必须做到理论与实践相结合,加大现场式教学力度,突出技术的应用性,并要强调教学内容的可操作性。

对于机床操作教学,应尽可能地让学生多摸、多动机床,尤其是手动(JOG、ING)工作方式,对于缺乏实际经验的学生来说,其效果是显而易见的,而且便于控制手动的安全性。

数控编程是数控机床学习的重点,在了解数控手工编程指令的基础上,可由教师指导学生装夹工作,指明欲加工的内容和将要使用的刀具,用单步运行的方式逐段运行程序,边运靠边讲解,可收到事半功倍的效果。

3应解决的几个问题

3.1学生学习观念的转变

首先,学生应转变被动的学习观念,树立自主学习的理念,增强主体意识和自我建构意识,主动参与教学、积极思考、大胆探究。其次,要加强合作意识和能力的培养,学生之间应建立良好的学习合作关系,沟通交流,共同探究。

3.2教师综合素质的提高

教师本人要具备科学研究和创新的基本能力,而且教师必须站在知识的前沿,用自身的创新成果不断丰富和补充教学内容。教师还应提高教学的专业化程度,组织好研究性课程。

3.3网络教学资源的建设

实践性教学的形式与内容是开放的,因此优质的网络教学资源是实施研究性教学的重要保障。网络教学资源的建设应保证内容丰富、开放和动态,以提供研究性教学需要的资料和信息。教学网站中应当构建一个开放、互动的教学平台,并创建各种虚拟的研究环境,为学生参与和自主开展课题研究创造条件。

3.4数控仿真实践教学

由于数控设备投资较大,并且操作过程具有较大的危险性,通过引入数控仿真教学,使学生在机房能够模拟数控机床加工工件,并且基本上与实践加工现场相似,这既能节约数控实践教学的成本,又满足了大量学生实践能力培养的需求。具体教学过程:运用CAXA、SolidEdge、MASTERCAM等三维软件进行零件建模,并自动生成刀具轨迹和NC代码(或者根据图纸手工编程)后在南京宇航、VNUC仿真软件上进行仿真加工,以验证程序是否正确,同时又能熟悉机床操作面板各个按键的作用;此仿真实践教学过程既体现先进制造技术内涵,又充分培养学生设计、分析和动手操作的能力。

4结束语

作者主要从事数控技术等课程的教学,并主持相关科研活动。多年来,通过实践总结,摸索出实践性教学模式在数控技术教学中的应用。实践性的教学模式,教师应根据课堂教学的学习内容,创设教学情境,提供必要的学习材料,让课堂充满研讨、探究、思考的气氛。在实践活动中,让学生享受把所学的知识运用到生活实际中去的体验感受和乐趣。培养学生灵活运用、解决实际问题、大胆创新等综合能力。2004年,作者获新疆大学《数控技术》讲课比赛一等奖,《数控技术》课被评为新疆大学精品课程,并于2006年申报自治区精品课程,这是实践性教学模式在数控教学领域成功的一个例子。

【摘要】数控技术是机械学科一门实践性很强的技术课程。本文初步探讨了实践性教学模式在《数控技术》课程中的应用。旨在引导学生运用加工工艺、程序的编制等理论知识,实际操作和运用数控机床,构建数控技术课程的教学、生产、操作实践相结合的新的教学模式。该模式已在施教过程中得以应用,并取得了显著的教学效果。

【关键词】数控技术程序编制实践性教学模式

参考文献:

[1]赵庆聪,张键,陈元凤.数据库原理与应用.实践性教学方法研究[J].科技信息,2007,(35):224.

[2]秦曼华.数控机床编程与操作.实训课程的教学研究与实践[J].天津职业大学学报,13,(4):22.

技术分析论文篇3

关键词:目标管理施工应用

自1984年以来,我公司连续承建了多项大型市政综合工程,施工管理技术日益提高,不断地创新我国市政建筑史上的一个又一个记录,一系列大型市政综合工程优质高速的完成,为国人所瞩目,为社会所承认,也取得了巨大的社会效益。市政施工企业必须不断地引进先进的管理技术,才能优质高速的完成各种大型市政综合工程,才能使企业适应当今市场的竞争机制,为企业赢得信誉,争取更广阔的市场。

本文着重论述了在紫竹院立交工程中,如何应用目标管理技术来指导施工生产,从而使这座面积1.1万m2、9跨全现浇变截面箱梁、纵横双向预应力张拉的斜桥以及配套的雨水、污水、道路、挡墙等这样的大型市政综合工程,仅用140d的工期,就圆满、优质的完成了全部的施工生产任务。

1目标管理技术

1.1目标管理技术的概念和内容

目标管理是指目标计划的编制、执行和控制,目标管理是保证圆满完成企业任务、实现经营目的,有效地发挥各层职能作用的手段。由于各层职能是由众多的组织、人员、设备、机械、材料、资金、方法等组合而成的,因此这些成分也就很自然地成为了所要管理的对象。

1.2目标计划的编制

要编制切实可行的目标计划,应从四方面予以考虑,即确定目标、明确条件、选择手段、考虑风险。

(1)确定目标也就是确定所要达到的具体目的,目标可以是总体目标,也可以是分项的一道工序的目标。

(2)明确各种制约条件,首先必须弄清实现目标所需要的时间和资金、人员、机械、设备、技术等方面的能力,同时必须了解外部客观环境影响及各种规章规范的制约。

(3)选择手段就是选择最佳的施工方法、工艺及工序,以便充分发挥现有人员、机械设备、技术能力的作用。

(4)考虑风险就是留有余地,备有因各种条件变化有可能导至失败的补救方案。

1.3目标计划的执行

在切实可行的目标计划确定之后,为保证计划的正确实施,要对计划的执行过程进行组织、指挥和指导,按照目标体系的要求,协调各方面的关系,进行人员、机械等的调配,建立严格的责任制,使得每一执行部门都能明确在执行目标计划过程中自身的职责范围,这样目标计划的实现才成为可能。

1.4目标计划的控制

所谓控制是指对各阶段(或各工序)执行结果的检查,将执行结果同目标计划进行比较,对执行过程中偏离目标计划的部分,分析其偏离原因,提出改进措施和补救方法,以保证总体

目标的实现。

2目标管理技术在紫竹院立交工程中的应用

2.1紫竹院立交工程概况

紫竹院立交位于西三环北路与紫竹院路交汇处,立交为紫竹院路上行、西三环北路下行的苜蓿叶型互通式立交,其桥梁为斜桥,夹角为62°25′47″,全桥共分9跨,其中主桥3跨,两端引桥各3跨,桥梁长232.39m,全宽47.1m,总面积10945.6m2。

桥梁分为南北独立结构的两座桥,上部结构分主桥、引桥两种结构型式。主桥3跨(25+36+25m)为后张双向预应力变截面单箱三室连续箱梁结构,两端引桥各为三跨2×(20+20+20m)普通钢筋混凝土单箱七室连续箱梁结构,主桥及引桥桥面板内均设横向无粘结预应力束。下部结构为混凝土钻孔灌注桩加承台基础,桩深13~16m,桩径1200共128根,承台为普通钢筋混凝土结构,每4根桩托一个承台,每个承台上设六棱形变截面钢筋混凝土墩柱,全桥共有承台及墩柱各32个。桥台为扩大基础混凝土桥台。

在立交范围内设有道路、挡墙、雨、污水等一系列配套工程。

紫竹院立交的施工工期上级规定为1992年5月1日至1992年9月25日,而工程的实际开工日期为1992年5月7日,整个工程施工工期只有短短的140d时间,而按合理的工期定额计算,紫竹院立交的合理工期为1033d。

紫竹院立交工程主要工程数量:

桥梁:钻孔灌注桩m3/根1989/128

混凝土承台m3/个2153/32

混凝土墩柱m3/根290/32

混凝土桥台m3/座1893/2

下部结构钢筋t368

上部结构钢筋t1332.7

预应力钢铰线t180

箱梁现浇混凝土m36464

桥面防水层m210927

栏杆地袱m464

缘石、隔离墩m1856

桥梁伸缩缝条4

桥面沥青混凝土m28464

桥面小方砖步道m22320

道路:沥青混凝土路面m258822

小方砖步道m211687

装配式挡土墙m1344

各种路缘石m11026

挖、填土石方m376178

社会交通便线m214590

管道:雨水φ600~φ0100m651

污水φ700m373

2.2紫竹院立交工程目标计划的建立原则

必须在140d内,优质、高速地完成紫竹院立交及附属配套工程,不允许发生任何质量、安全事故。保局优、争市优,这就是我们的总体目标。

总体目标确定后,分项目标建立的正确与否将成为总体目标能否实现的关键,为此我们在分项目标的制定过程中遵循了以下原则:即找出施工面临的几个主要困难及网络计划中关键线路上的几个关键工序,将其作为分项目标,这样分项目标一旦实现,工程难点将解决,从而使总体目标的实现有了可靠的保证。

2.3制约条件

(1)时间紧,如概况所述,该工程工程量十分大,而这一切都要在短短的140d内完成。

(2)结构复杂,该工程主桥结构为变截面后张预应力混凝土箱梁,桥墩为变截面六棱形,且桥梁由桩基到箱梁全部为现浇混凝土结构,故排架、模板工程量非常大。

(3)主桥为双向预应力斜桥,不仅增加了工艺的复杂程度,也增加了工序,延长了整体工期。

(4)结构混凝土现浇量大,而且浇筑必须分部位进行,其混凝土养生期直接影响到下道工序进行,如何保证混凝土强度,缩短施工周期成为能否实现目标的难点。

(5)由于紫竹院立交施工季节为5月至9月,工程的一半以上时间处于雨季,这更增加施工难度,甚至可能影响到总体工期。

(6)紫竹院立交设计三环路为下行。其高程较原路面下降1.2m,与原有道路下的旧管线多处矛盾,部分桥桩与现状污水管道相撞。如何处理好新旧管线的矛盾及旧有管线的改造,将直接影响到施工工期。

(7)本工区在施工紫竹院立交的同时还承担着首都机场候机楼扩建和亦庄新技术开发区市政配套工程两项重点工程,其竣工时间与紫竹院立交相同,因此造成了技术管理力量分散,人员、机械不足等矛盾有待解决。

(8)施工期间不能断绝交通,需修建社会交通便线,而拆迁又不能按时到位,为此需设三期社会便线,对工程干扰十分严重。

(9)紫竹院立交工程与南二环工程及西北二环改造工程同期施工,如此众多的桥梁同时施工,势必造成材料供应及构件加工的缺口,从而使保证材料供应成为难点。

(10)由于工程属“三边”工程,出图时间仓促,难免会产生一些设计失误,能否把这种失误克服在施工之前,将直接影响到工程的成败。

2.4选择手段

上述10个问题几乎包含了所有管理因素的困难与外部条件的制约,而解决这些问题所面临的关键就是时间,因此如何具体确定各分项目标及为完成分项目标提供技术保证和其它必要条件使其按期完成是目标管理的核心。

由于工程中的矛盾错综复杂,相互影响与制约,因此在管理中即要抓住关键线路,同时也应注意与其它部位的相互联系,故选择手段要做到科学、合理、全面、有效。在紫竹院立交工程实践中我们重点抓了三个方面工作。

2.4.1科学的进行施工部署

(1)分项目标的确定。首先我们以工程的开竣工时间做为网络计划的起、终点,尽可能压缩各工序的施工周期。据此编制出工程的网络计划图。

整个工程分为三大部分,即桥梁工程部分,道路、挡墙部分,雨、污水管道部分,从网络计划图中可看出,桥梁工程部分工序最多,施工周期最长,技术工艺也最复杂,是整个工程的主线,所以我们用桥梁的施工周期来控制整个工程的总体工期,用桥梁施工中的关键工序完成时间做为工程的分项目标,同时社会交通便线直接影响到能否将现况紫竹院路和三环路上的社会车辆引开,为桥桩施工创造条件,而污水管道施工完成后才能废除影响桥桩的现况污水管道,故社会交通便线和污水管道的完成时间也应做为分项目标,据此我们确定了8个关键工序完成时间做为分项目标,即社会交通便线;污水管道;桥桩基础;承台、墩柱、桥台;排架、模板和钢筋;箱梁混凝土浇筑;预应力张拉;桥面铺装和桥面附属设施。

(2)用战役计划控制分项目标的实现。在工程施工中我们采用了战役计划,将各分项目标按时间组合作为战设计划目标,在安排施工时,我们优先安排主桥部位施工同时注意了引桥部位的穿插配合施工,使之成为流水作业,为充分占满时间和空间,在安排桥梁施工的同时,我们还尽可能地提前安排道路与管道的施工,使之既不会拖延整体工期,又可以使其避免在桥梁施工后期的工力高峰时与桥梁施工争工力,还可以使先期完成的道路与管道为桥梁施工服务,改善桥梁的施工环境,据此我们共安排了5个战役。

第一战役5月1日~5月31日

此战役的主要目标为128根钻孔灌注桩全部完成,同时在5月15日前应完成社会交通便线和污水管道施工,实现社会交通的疏导和旧有污水管道的导流,以保证桥桩施工能连续进行。

此战役还应完成1/2的承台及桥区的雨水管道施工。

第二战役6月1日~6月30日

此战役应完成承台,墩柱、桥台等全部桥梁下部结构,并完成部分的主桥排架支搭,同时还应完成全部的雨水管道,主路部分的挡土墙及主路路基。

第三战役7月1日~7月31日

此战役应完成全部排架、模板支安,完成南主桥的钢筋绑扎及钢绞线穿束,具备首段箱梁混凝土的浇筑条件,并完成北主桥的部分钢筋绑扎,为混凝土连续浇筑创造条件,同时还应完成全部的挡土墙施工和道路基础施工。

第四战役8月1日~8月31日

此战役为箱梁混凝土浇筑的关键一战,应完成剩余的全部箱梁钢筋绑扎,全部的箱梁混凝土浇筑及纵向预应力张拉,并完成2/3的横向无粘结预应力的张拉,拆除主桥排架,同时还应完成道路的附属设施及道路底层沥青混凝土摊铺和部分小方砖步道施工。

第五战役9月1日~9月25日

此战役应完成全部的桥面铺装及桥梁附属设施,折除全部的排架、模板,并完成全部的道路面层加铺,小方砖步道及照明,浇树管等附属设施,同时还应将施工现场清理干净,做到场光地净。

(3)战役计划的优点:

a.一切计划都围绕桥梁施工这条主线安排,在桥梁施工中又优先安排了主桥部位的施工,将施工周期最长的工序提前安排,以确保总体工期的实现。

b.在保证重点工序的情况下兼顾一般,雨水、挡墙、道路同时施工,既可充分占满空间,又可以使其施工避开桥梁施工的工力高峰期。

c.赶在雨季之前完成雨水、挡墙、路基、既避免了雨季土方施工的困难,又为雨季防汛打下了良好的基础。

d.在桥梁的箱梁混凝土浇筑前完成路基施工,以保证商品

混凝土浇筑时的道路畅通。

2.4.2设计与施工的整体管理

紫竹院立交开工时,所有的设计图纸均不完善,从而给工程的施工方案制定、材料供应及技术管理带来了很多困难,对此情况我们采取了以下措施:

(1)制定出图计划,也就是将目标管理延伸到设计。我们根据施工需求,提出设计顺序和出图时间,要求设计首先将桥基工程,桥区管线,外购材料,外加工构件等先行出图,这样我们不但能进行正常施工,也为后期的施工打下了基础。其后随着工程进展陆续出图,同时我们还派专人同设计部门随时联系,尽早掌握设计意图,为后续施工提前做好准备,以保证工程能连续进行。

(2)进行设计导向,设计与施工一体管理从而使设计导向成为可能。在施工过程中,我们向设计人提供市场现所具备的材料表,使设计人员尽可能使用我们所具备的材料,为施工中的材料供应打下了良好的基础。

(3)实行施工图共审制度,在设计人出图之前,由设计、施工、监理等单位共同进行审图工作,将设计错误消灭在出图之前,以免在施工过程中出现差错,造成返工,同时也避免了时间上的浪费和经济上的损失。2.4.3工程中采取的技术手段

合理地采取技术手段,在保证工程质量的前题下尽量缩短工期是实现目标的关键,在紫竹院立交工程中,我们采取了下列技术手段:

(1)在桥梁桩基施工中,根据战役计划,128根钻孔桩的施工周期仅有一个月,对此我们根据地质情况,选择了较为先进的短螺旋干钻机进行施工,同时对土质不好的地区采用回填护壁方法,从而仅利用四台钻机在30d内就完成了全部钻孔桩的施工任务。

(2)在桥梁的箱梁混凝土浇筑中,战设计划要求我们在一个月内完成6个浇筑区域、12个浇筑部位的6464m3的箱梁混凝土,180t预应力钢绞线的布束,近千吨钢筋的绑扎,同时还要

完成100%的纵向预应力张拉和70%的横向无粘结预应力张拉。

紫竹院立交分为南北两桥且主桥与引桥均为箱梁结构,故均需两次浇筑成型,同时主桥为双向预应力张拉,故其与引桥相接处必须待主桥的纵向预应力张拉封锚完成后才能进行引桥的钢筋绑扎,故工序时间较长。为最大程度的减少工序间隔时间,同时考虑到商品混凝土的供应情况,我们在东西两个北引桥距主桥5m处增加了两条施工缝,这样将全桥分为8个浇筑区域,16个浇筑部位。

16个浇筑部位的混凝分8次浇筑,顺序如下:

实践证明,如此安排混凝土的浇筑顺序有以下三点好处:

a.工作面增多,不同的工序可同时施工,相互之间干扰较少。

b.北引桥增加施工缝,可避免因主桥混凝土养生和预应力张拉造成的引桥施工停顿,使得引桥和主桥的施工可同时进行,为引桥施工赢得了宝贵的时间。因工力原因南引桥施工时间可待南主桥的纵向预应力张拉完成后再进行,则南引桥不增加施工缝,减少了浇筑次数,对工程质量大有好处。各部位连续施工可充分占满时间和空间,也可以弥补技术管理人员和专业施工队伍不足的缺陷。

c.由于桥面混凝土浇筑时间比较连续,故横向预应力张拉的工作面也是连续提供的,从而减少张拉设备投入大大提高现有张拉设备的利用率。

(3)按以往的施工方法,波纹管穿好后浇筑混凝土,待混凝土达到一定强度后才能进行预应力钢绞线的穿束工作。紫竹院立交预应力钢绞线设计长度最大的90余m,在穿束时势必占掉引桥的全部工作面,从而延长整体的浇筑工期,如果出现瞎孔则时间会更长,为此我们采用了先穿束后打混凝土的施工方法,即将波纹管和钢绞线先水平穿入梁腹,然后吊起定位,再浇筑混凝土,这样做既缩短了穿束周期,也解决了瞎孔问题,因此也就取消了备用孔道,既节约了材料,也增加了梁腹内的净空距离,从而杜绝了箱梁施工中较易出现的蜂窝、狗洞等质量通病。但这种施工方法容易造成孔道摩阻系数增加,为此在混凝土浇筑过程中,波纹管内采用高压水循环,张拉前进行单张活束,设置应力储备补强超张拉等措施,成功的解决了这一问题。

(4)由于工期紧迫,保证混凝土强度和混凝土的养生周期成了制约工期的关键因素。为此我们除对混凝土的配合比、水泥、碎石、砂子等原材料精心挑选外,还增加了外掺剂以提高混凝土的早期强度,并将混凝土的设计标号提高一级进行施工,从而使混凝土的同养强度达到R>设计R28×100%,使得张拉周期提前,从而保证了整体目标的实现。

2.5紫竹院立交工程施工组织部署和控制

紫竹院立交工程的施工总体工期只有140d,技术管理力量和专业施工队伍严重不足,材料供应紧张,机械设备缺乏。为解决上述问题采取了一系列的组织措施。

(1)组织工区有关技术管理人员会同施工队的技术管理人员共同进行施工现场的技术管理工作,加强现场的技术指导,严格按设计图纸和操作规范施工,避免了不必要的返工损失,也保证了整体的工程质量。

(2)在桥梁施工初期,工力相对富裕的时期,抓紧道路、挡墙、管道的施工,使其施工时间避开了桥梁施工后期的工力高峰。

(3)对桥梁上部结构专业性较强的施工项目如模板、钢筋、预应力张拉等做到均衡安排,形成流水作业,使得专业施工力量在较长一段时间内活源充足、均衡,避免了专业施工的高峰和低谷,这样既提高了专业人员和专用机械的使用效率,又保证了专业队伍的质量。

(4)实行班组责任制,对每班作业人员明确当班应完成的工程形象部位指标,做到当天任务必须当天完成。

(5)实行两大班昼夜连续作业,歇人不歇马,充分利用现有的机械设备,同时也占满了所能利用的一切时间。

(6)提前做好构件及外加工件的预制及定货,避免了因其不能按期到场而影响到施工进度。

(7)加强原材料的联系和供应,随时掌握材料来源和渠道,对个别短缺材料及时找设计人商定解决办法,确定代用品的规格数量。

(8)邀请设计人员现场办公,随时掌握设计意图,提前做好施工准备,对施工中临时发现的设计问题,请设计人员当场解决。

(9)实行五日计划和旬计划制度。

(10)每天召开现场碰头会,分析生产形势,对造成计划拖期的情况,及时分析原因,商讨对策,调整部署。

3结束语

经过140个昼夜的奋战,紫竹院立交工程在1992年9月25日圆满的完成了上级下达的各项任务指标。紫竹院立交的施工速度在国内建桥史上又创造了一个新的纪录。在工程质量、安全、文明施工等方面也都取得了很大成绩。紫竹院立交在西北二环改造工程检查评比中被授予“优质快速施工,内坚外美竣工”锦旗,并被评为局优质工程;施工全过程中没有发生任何重大伤亡事故,被秤为市文明达标工地。实践证明,紫竹院立交工程施工中采用的目标管理技术是有效的,目标计划的制定是合理的,施工中的组织和控制是成功的,当然我们的工程还存在许多不足,工期也不是反映水平的唯一标准,但是在市场经济的今天,缩短工期所创造的巨大社会经济效益是不容忽视的。

技术分析论文篇4

关键词:FDI;技术溢出;实证分析

FDI技术溢出是经济学意义上的一种外部效应,是指由于FDI进入东道国,其带来的技术对当地的生产率增长、经济增长、劳动力技术水平提高等方面都起到了一定的贡献,而FDI投入方却无法因带这些贡献而得到相应回报的现象。

一、国内外研究现状

最早的技术溢出是由MacDougall(1960)在分析FDI的一般福利效应时提出的。

Cooden(1960)和Caves(1971)分别考察了FDI对最佳关税、产业模式和社会福利的影响,多次提及溢出效应。

Blomstrom(1998)将国际直接投资技术溢出效应定义为,跨国公司在东道国实施FDI引起当地技术或生产力的进步,而跨国公司无法获取其中的全部收益的一种理论。

Caves(1974)分别检验了加拿大和澳大利亚的FDI技术溢出效应。他发现在加拿大制造业中,当地企业的利润率与行业内的外资份额正相关,而在澳大利亚制造业中劳动生产率与行业内的外资份额也呈现正相关论文。

Blomstrom和Perssom(1983)选用墨西哥1970年的行业横截面数据,将劳动生产率作为技术水平的评价指标,同时选用行业资本密集度以及劳动力绩效作为影响特征变量,实证得出了存在正技术溢出效应。Blomstrom和Wollf(1989)选用墨西哥1965年~1984年的行业时间序列数据,检验了某些特定产业内外资的进入对当地企业生产率的影响。结果表明,当地企业的生产力水平与跨国公司子公司的生产力水平存在趋同现象,同时当地企业生产力水平提高的速度与行业内的外资份额呈正相关关系,从而也得出了存在正溢出效应的结论。

李平(1999)对中国各部门内不同产业之间的技术溢出效应作了比较全面的研究,重点研究了产业自身的产品内含型技术和资本内含型技术对其他产业的技术溢出效应,在选取的12个制造业产业中,他发现绝大多数产业之间均存在着一定的资本内含型技术溢出效应。

姚洋(1998)利用第三此全国工业普查的资料,发现行业中如果外国三资企业数量比重每增加一个百分点,行业的技术效率就会提高1.1个百分点。

秦晓钟、胡志宝(1998)采用生产函数模型,利用1995年工业普查数据,对含采掘业、电力煤气等39个行业进行了检验,得出FDI的行业内溢出效应明显存在的结论。

何洁、许罗丹(1999)借鉴Feder(1982)模型,实证得出“外商直接投资带来的技术水平每提高一个百分点,我国内资工业企业的技术外溢作用就提高2.3个百分点”的结论。

沈坤荣(1999)利用各省的外商直接投资总量与各省的全要素生产率作为横截面的相关分析,得出FDI占国内生产总值的比重每增加一个单位,可以带来0.37个单位的综合要素生产率增长。

陈涛涛(2003)利用我国制造业84个四位码行业的数据,实证发现当内外资能力差距较小时,有助于溢出效应的产生。

以上文献均侧重于对FDI技术溢出效应的存在性和其效应方向的研究,而忽略了对影响FDI技术溢出效应的具体因素的作用的分析。实际上,FDI的进入东道国,并不是主动产生技术溢出效应的,而是需要与一定的东道国具体因素相结合,本文将就几个重要的影响因素对进入我国的FDI技术溢出效应的影响进行实证分析,找到促进技术溢出效应的关键因素。

二、模型及数据的选取

1.研究模型。借鉴Feder(1982)的研究思路,将整个经济分为外资部门和内资部门,每个部门的生产过程用一个生产函数表示(1)。

lnYd=c0+c1lnKd+c2lnLd+c3lnKf+u(1)

其中,Yd表示内资工业部门总产出;Kd表示内资工业部门的资本投入;Ld表示内资工业部门的劳动力投入;Kf表示三资企业的资本投入;u为残差。C1、c2分别表示内资企业资本与劳动的边际产出弹性,c3表示三资企业的资本积累对内资企业的边际产出弹性,它的正负与大小反映了外商投资企业溢出效应的方向和力度。

为考察人力资本、制度变量和R&D投入对技术溢出的影响,在模型(1)的基础上,引入3个变量,其中H表示某地区的人力资本水平,GY代表制度变量,表示某地区的制度环境,RD表示某地区人均R&D投入,由此建立模型(2)如下:

lnYd=c0+c1lnKd+c2lnLd+c3lnKf+c4ln(Kf*H)+c5ln(Kf*GY)+α5ln(Kf*RD)+u(2)

2.数据描述。本文计量所采用的数据是根据2000年~2004年《中国统计年鉴》数据和“中华人民共和国技术部”网上数据整理得来的。利用全国30个省(直辖市、自治区),不包括在内的地区数据。具体数据的选取上,资本投入选取各地区资产总计表示;劳动力投入采用各地区工业增加值与全员劳动生产率的比值所表示的平均从业人数来表示;内资企业的产出、资本投入以及劳动力投入是通过各地区工业行业内“全部国有及规模以上非国有工业企业”与各地区工业行业内“三资企业”相对应的指标相减得出的;人力资本,采用各地区高校在校生人数与该地区年底总人数的比值来表示;制度变量,采用各地区国有工业企业总产出与各地区工业行业总产出的比值表示;人均R&D投入,用各地区年R&D投入与该地区年底总人数的比值表示。

三、实证检验

1.FDI技术溢出效应的基本模型检验。表1中①,是对基本模型(1)进行回归分析,结果表明,1999年~2003年,工业部门中外商直接投资的溢出效应为正,并且通过了1%的显著性水平的t检验。从总体上看,外资投资企业的资产每增加1个百分点,可以带动行业中内资企业的产出增加0.33个百分点。表明外商直接投资对内资企业存在正向的技术溢出效应。Kd的系数为正,也通过了1%的显著性水平的t检验,表明内资企业的资本投入对行业经济的增长起正向作用。但是,Ld的系数不显著,说明国内企业劳动力投入的水平相对较低,对行业经济增长的贡献较小。

2.FDI技术溢出效应的扩展模型检验。表1中②是利用扩展模型,进一步考察人力资本、制度变量、人均R&D投入对外商直接投资溢出效应的影响。对模型(2)进行回归分析,结果表明,Kf的系数不显著,表明单纯的外资投入,并不一定能够促进技术溢出,而应当以其他的因素为前提,比如制度变量、人力资本和人均R&D投入等。

表1中③是模型(2)去掉kf后的回归分析,结果表明,去掉Kf后,Kf*H、Kf*GY、Kf*RD均通过了显著性1%的t检验,其中,Kf*H、Kf*GY对技术溢出存在正效应,表明外商直接投资的进入,若要产生技术溢出效应,的确需要以一定的东道国人力资本和东道国制度环境为前提条件。东道国人力资本水平的提高和制度环境的改善,都会促进外资技术溢出的产生。Kf*RD的系数为负,这是因为R&D具有创新能力和吸收能力两方面的作用,而外商直接投资产生技术溢出,主要是通过R&D的吸收能力实现的。由于目前我国的R&D吸收能力较低,导致外商直接投资不仅未通过与R&D结合促进内资部门生产率的提高,反而影响了内资部门的产出。

四、结论及建议

由以上分析可知,FDI虽然对全国样本存在正的技术溢出效应(分析结果表1中①),但是FDI技术溢出效应的产生并不是主动的,而是需要与东道国的一定的人力资本水平和良好的制度环境相结合(分析结果表1中②、③),所以建议如下:

1.提高专业人才的人力资本存量。宏观上讲,提高人力资本水平,才能提高对技术溢出的吸收能力,只有将各地(下转第81页)区人力资本转化为真正的生产力,才能充分发挥FDI的技术溢出正效应。而对于微观企业来说,企业内相应技术的专业人才存量是决定企业吸收能力强弱的关键因素,直接影响企业对引进行业内专项技术的吸收效果以及对所吸收的技术向现实的产品,进而向企业的效益的转化能力。同时,人才存量构成整个国家(地区)的人力资源的数量和质量,对于促进整体的技术溢出有非常重要的作用。

2.提高R&D的吸收能力,实施不同的开放政策。为提高企业的吸收能力,需完善企业技术创新体系,加强企业自主研发能力,促进企业与技术水平较强的国外企业、研发机构的合作。实施不同的开放政策,对于吸收能力较强的行业,可以采取开放政策;对于高科技行业,由于内资部门的市场份额下降和人才流失,会造成向外资企业的逆向技术扩散,所以高科技行业应采用逐步开放的政策。

3.建立良好的制度环境。为企业建立有利于其竞争和能促进其自主研发的制度环境。一是,建立和完善相关法律法规,保护知识产权。二是,逐步建立支持创新支持体系和创新风险承担机制。三是,进一步消除各种体制机制,打破行业和市场垄断,创造各类企业公平竞争的环境。四是,建立由企业牵头实施国家重大科技项目的机制,为各类企业的创新活动提供社会化、市场化服务。

参考文献:

1.卢健.“技术溢出”的几个问题.天府新论,2000,(5).

2.江小涓.外商直接投资对中国技术进步的贡献.国际经济评论,2004,(3).

3.陈涛涛.中国FDI行业内溢出效应的内在机制研究.世界经济,2003,(9).

4.沈坤荣,耿强.外国直接投资、技术外溢与内生经济增长——中国数据的计量检验与实证分析.中国社会科学,2001,(5).

5.赖明勇,包群,阳小晓.外商直接投资的吸收能力:理论及中国的实证研究.上海经济研究,2002,(6).

6.方希桦,包群,赖明勇.国际技术溢出:基于进口传导机制的实证研究.中国软科学,2004,(7).

7.何洁.外商直接投资对中国工业部门外溢效应的进一步精确量化.世界经济,2000,(12).

8.潘文卿.外商投资对中国工业部门的外溢效应:基于面板数据的分析.世界经济,2003,(6).

9.沈坤荣,李剑.中国贸易发展与经济增长影响机制的经验研究.经济研究,2003,(5).

技术分析论文篇5

按照电解质的不同可将燃料电池分为磷酸燃料电池、碱性燃料电池、固体氧化物燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池及质子交换膜燃料电池(PEMFC)等五类。PEMFC单电池由质子交换膜、气体扩散电极、双极板等构成,图1是其结构与工作原理示意图。

PEMFC的基本工作过程如下:

(1)氢气通过双极板上的导气通道到达电池的阳极,氢分子在催化剂的作用下解离形成氢离子和电子;

(2)氢离子以水合质子H+(xH2O)的形式通过电解质膜到达阴极,电子在阳极侧积累;

(3)氧气通过双极板到达阴极后,氧分子在催化剂的作用下变成氧离子,阴、阳极间形成一个电势差;

(4)阳极和阴极通过外电路连接起来,在阳极积聚的电子就会通过外电路到达阴极,形成电流,对负载做功。同时,在阴极侧反应生成水;

(5)只要持续不断地提供反应气体,PEMFC就可以连续工作,对外提供电能。

2质子交换膜燃料电池的特点

(1)高效率。PEMFC以电化学方式进行能量转换,不存在燃烧过程,不受卡诺循环限制,其理论热效率可达85-90%,目前的实际效率大约是内燃机的两倍。传统动力源为了提高效率必须将负荷限制在很小范围内,而PEMFC几乎在全部负荷范围内均有很高效率。

(2)模块化。PEMFC在结构上具有模块化的特点,可根据不同动力需求组合安装,采用“搭积木”式的设计方法简化了不同规模电堆的设计制造过程。

(3)高可靠性。由于PEMFC电堆采用模块化的设计方法,结构简单,易于维护。一旦某个单电池发生故障,可自动采取适当屏蔽措施,只会使系统输出功率略有下降,而不会导致整个动力系统的瘫痪。

(4)燃料多样性。PEMFC动力系统既可以纯氢为燃料,也可以重整气为燃料。氢气的来源可以是电解水的产物,也可以是对汽油、柴油、二甲醚等化石类燃料重整的产物。氢气的存储方式可以是高压气罐、液氢、金属氢化物等。

(5)环境友好。当采用纯氢为燃料时,PEMFC的唯一产物是水,可以做到零排放。以重整气为燃料时,相对于内燃机而言,排放也极大降低。此外,PEMFC噪声水平也很低,各结构部件均可回收利用。

3研究现状

3.1关键部件

电解质膜、双极板、催化剂及气体扩散电极是质子交换膜燃料电池的四大关键部件。

电解质膜是PEMFC的核心部件,它直接影响燃料电池的性能与寿命。1962年美国杜邦公司研制成功全氟磺酸型质子交换膜,1966年开始用于燃料电池,其商业型号为Nafion,至今仍广泛使用。但由于Nafion膜成本较高,各国科学家正在研究部分氟化或非氟质子交换膜。

双极板在PEMFC中起着支撑、集流、分割氧化剂与还原剂并引导气体在电池内电极表面流动的作用,目前广泛采用的是以石墨为材料,在其上加工出引导气体流动的流场,基本流场形式有蛇形、平行、交指及网格状等。

铂基催化剂是目前性能最好的电极催化剂,为提高利用率,铂以纳米级颗粒形式高分散地担载到导电、抗腐蚀的担体上,目前广泛采用的担体为乙炔炭黑,比表面积约为250m2/g,平均粒径为30nm。

PEMFC的气体扩散电极由两层构成,一层为起支撑作用的扩散层,另一层为电化学反应进行的场所催化层。扩散层一般选用炭材如石墨化炭纸或炭布制备,应具备高孔隙率和适宜的孔分布,不产生腐蚀或降解。根据制备工艺和厚度不同,催化层分为厚层憎水、薄层亲水及超薄三种类型。

3.2测控系统

PEMFC的工作性能受多种因素(温度、压力等)的影响,为确保PEMFC正常运行,提高其可靠性和有效性,就必须监测各个影响因素。即运用有效的措施来连续监测PEMFC运行的关键或重要状态,并对收集到的信息进行必要的分析和处理,以便做到故障预测和及时诊断,为PEMFC管理系统提供依据。目前,进行PEMFC测试系统相关方面研究的公司和机构众多,但仍没有制定出有关PEMFC测试的国际标准和相应的标准测试设备,不过已有实用的测试系统投入使用。加拿大Hydrogenics公司的燃料电池测试站(FCATS)、美国Arbin公司的集成燃料电池测试系统(FCTS)是其中的突出代表。

4质子交换膜燃料电池的应用

质子交换膜燃料电池是目前各种燃料电池中实用程度较高的一类。其优越性不仅限于能量转换效率高、工作温度低,还体现在其可在较大的电流密度下工作,适宜于较频繁启动的场合。因此世界各大汽车生产厂商一致看好其在汽车工业中的应用前景,PEMFC已成为现今燃料电池汽车动力的主要发展方向。目前,通用、丰田等世界上知名的汽车公司,都在积极开发以PEMFC系统为动力源的PEMFC电动车,曾先后推出各种类型的样车,并进行PEMFC电动车队的示范运行。PEMFC电动车以其优异的性能和环境污染很少等突出特点引起了人们的普遍关注,甚至被认为将是21世纪内燃机汽车最为有力的竞争者。

此外,在航空航天特别是无人飞行器领域,以及家庭电源、分散电站、移动电子设备电源、水下机器人及潜艇不依赖空气推进电源等方面也有广泛应用前景。

5质子交换膜燃料电池的发展趋势

在关键部件方面,围绕电解质膜、催化剂及双极板的研究方兴未艾。全氟型磺酸膜价格昂贵,开发非全氟的廉价质子交换膜是今后的研究方向。近年来,新型质子交换膜的的研究热点是开发能够在100℃以上使用的高温电解质膜。在催化剂方面,研制高性能抗CO中毒电极催化剂是最紧迫的任务,此外,还要寻找非贵金属氮化物或碳化物作为现有铂催化剂的替代。目前广泛使用的石墨板具有较好的耐腐蚀能力和较高的热导率,但成本较高,加工难度大,强度、电导率和可回收性均不如金属板。金属板目前急需解决的问题是表面处理,以提高其耐腐蚀能力。复合材料双极板则结合了纯石墨板和金属板的优点,具有耐腐蚀、体积小、质量轻、强度大及工艺性良好等特点,是未来发展的趋势。

在电堆方面,今后的研究重点将是使电堆中的电池单元的性能接近于单电池的性能,这就需要对电堆的结构进行优化,保证电堆中每一片电池单元的整个活性面积处于一致的操作环境,并优化水、热管理,改善电流密度分布的均匀性。

参考文献

[1]李兴虎.电动汽车概论[M].北京:北京理工大学出版社,2005:9-22.

[2]黄敏.质子交换膜燃料电池堆电气性能试验研究[J].电源技术,2007,31(5):361-363.

摘要:介绍了质子交换膜燃料电池(PEMFC)的结构、原理、特点及应用情况,重点阐述了PEMFC的研究现状,在此基础上探讨了PEMFC的发展趋势。

技术分析论文篇6

[关键词]城市规划信息技术多层次类型数据GISRS

一、引言

城市信息化建设是城市现代化建设的龙头,城市现代化建设是城市信息化建设的主体。

党中央、国务院把大力推进国民经济和社会信息化确立为覆盖现代化建设全局的战略举措。国家信息化正在从领域信息化、区域信息化、企业信息化、社会信息化等各方面、各层次展开和深化。显然,区域信息化不能走“以农村包围城市”的道路,而是走“以城市辐射农村,以城市带动农村”的道路,于是,城市信息化就成了区域信息化的核心和龙头。另一方面,我国在加快农村城镇化和城市现代化建设过程中,城市信息化建设将成为中国城市发展的新主题与新动力,成为解决城市发展中所面临诸多难题的有效手段。可以说,城市现代化建设与城市信息化建设将日益水融,密不可分。下面我就浅谈一下城市规划与信息技术之间的一些关系。

二、城市规划理念的转变

改革开放以来,我国在持续多年经济高速增长的背景下,城市化进程突飞猛进,许多城市面貌发生了翻天覆地的变化。时代已对城市规划提出了更新、更高的要求。我国城市规划领域为适用这种要求,目前正发生着四个方面的变化:

1)静态规划向动态规划发展

长期以来,我国城市规划主要进行的是以土地利用控制为核心的物质形态设计,关注的是既定蓝图的实现,而忽视了城市规划对城市开发过程的调控作用。规划缺乏对实施的可行性论证和评估,造成规划目标过于僵硬、实施中可操作性不足,加上缺乏必要的理论指导,造成了许多规划就事论事,在事实上成了一种短期行为或局部行为。

当传统规划试图用静态的图纸来解决动态的实际问题遭到失败时,现代规划开始倡导从“方案”到“过程”的转变,强调规划是一种动态发展与整体协调发展的过程。将规划理解成是“动态的过程”,一方面是因为规划面对的城市和城市问题在不断变化,另一方面也由于参与的决策的各个方面对城市问题的态度在不断改变。同时,现代规划还强调规划中软性指标的运用,使规划在实施时更具弹性。

2)从物质规划转向社会经济发展规划

物质文明和精神文明是社会文明的两个组成部分,任一部分的薄弱或缺乏都会阻碍社会进步。城市规划是社会发展规划的一种形式,理应对这两方面都给与重视,但传统的规划却只注重物质部分,而忽视了人作为一个社会个体的物质与精神需求。规划的“以人为本”不仅指要考虑人的衣食住行等基本物质需求,还要考虑人的文化、艺术、游憩、政治等精神方面的需求,而且随着收入水平的提高,人们在精神方面的追求大大加强。这就要求在规划中必须全面考虑人的各种需求,要将政府中社会经济各个部门的发展融入到城市规划之中。

3)由专家审查到公众参与规划

我国规划审查制度长期采取专家评审方式。由于专家们未必对规划区域很熟悉,因而很难发现规划中的隐患。城市规划涉及公众利益,故而不应只是少数“智者”做出决定该怎么办,而应由社会主要利益集团的格局所决定。当集团利益发生冲突时,专家们往往会考虑采取折中方案,此时,若有更广泛的社会各阶层的参与,问题的解决就会更合理、更公平。

4)规划实施由行政管理向法制化迈进

“有规划却难以实施”是困扰我国规划工作的一个主要问题。究其原因,其中之一就是缺乏必要的规划实施保障。过去,我国基本上是将城市规划作为一项行政制度而予以实施,因而规划管理者权利很大,容易滋生各种弊端。1989年我国通过了《中华人民共和国城市规划法》(以下简称《城市规划法》),城市建设的法制化进程向前迈进了一步,但目前的规划法规与监督机制还远远不够完善。

当前,在市场经济条件下,经济发展因市场的方向和速度变化而变化,城市规划作为政府行为,必须灵敏地回应经济增长所提出的不同要求,这种回应就要反映在城市规划法律和法规中。随着世界经济进入全球化时代,城市在全球经济网络中将发挥着更为重要的节点作用。各国政府都在极力改善城市的投资环境,吸引全球资本。这些资本直接关系到城市的兴衰。而城市建设基本法制是可以为加强城市竞争实力服务的。转三、城市规划对信息技术的要求

随着观念的转变,城市规划领域对规划与管理信息的处理有了更高的要求,具体表现在以下四个方面:

1)类型数据的处理与综合

城市规划与管理涉及地理要素和资源、环境、社会经济等多种类型的数据。这些数据在时相上是多相的、结构上是多层次的,性质上又有“空间定位”与“属性”之分,既有以图形为主的矢量数据,又有以遥感图像为源的栅格数据,还有关系型统计数据,并且随着城市社会的发展,数据之间的关系将变得更为复杂,对统计数据与现状图件的综合分析要求必然大大提高。

2)多层次服务对象的满足

对于规划与管理信息的使用对象,不仅要考虑市政主管部门、专业部门和公众查询的需要,还要考虑管理、评价分析和规划预测的不同用户的需求,这对规划设计与管理信息处理在服务对象的多层次性上提出了很高的要求。

3)时间上现势性、空间上精确性

城市规划在本质上是人类对城市发展的一种认识,城市发展对城市规划具有绝对的决定性作用,因此,城市规划是一个对城市发展的不断适用的过程。随着城市化进程的加快,城市规划也必须加快其更新速度,以适用城市的加速发展。此外,由于弹性规划、滚动规划模式的倡导,规划的定制与修编周期大大缩短。这些变化对规划与管理信息提出了“逐日更新”的要求,以确保信息良好的现势性。

在空间上,要求提高规划布局图空间定位的精确性。由于现代规划与规划管理结合的更加紧密,规划设计正逐渐摆脱“墙上挂挂”的窘境,而且从总体规划到详细规划层层深入、互相衔接,最终必须落实到地上,故各种规划图只有达到一定的定位精度才有可能实现规划目标。

4)信息管理规范化、智能化和可视化

从规划编制到规划实施的过程中,产生了大量的数据,包括现状的和规划的,而在规划实施后又有了新的现状数据,因而,规划信息管理任务日见繁重。如何将规划数据规范化并进行科学的组织与管理是现代城市规划的重要任务之一。同时,如何与办公自动化实现一体化,并对信息产品进行可视化处理,以便用户简单、明了地进行使用,也将是未来城市规划信息技术研究的重要方向。

四、现代信息技术在城市规划中的应用和影响

信息技术(IT,InformationTechnology)是20世纪70年代以来,随着微电子技术、计算机技术和通信技术而发展起来的高技术群,通常是在计算机与通信技术支撑下用以采集、存储、处理、传递、显示那些包括声音、图像、文字和数据在内的各种信息的一系列现代化技术。计算机技术提供了基础的软硬件平台;通信技术则为数据获取、传输奠定了基础;计算机应用技术则多种多样,已出现了以数据处理为各产业、各业务部门服务的专业信息技术系统。现代信息技术主要是指电子信息技术。

现代信息技术在城市规划与管理信息处理中正大显身手。以数据处理、分析与管理为主要特征的城市规划信息技术主要包括四个方面的技术系统:

1)计算机辅助设计(CAD,ComputerAidedDesign)

CAD是应用于机械工程、电子、化工和建筑等领域进行制图设计的图形处理软件。目前,在城市规划设计部门已普遍采用CAD进行规划设计与制图。CAD技术的运用使规划设计效率有了很大的提高,规划图也更加规范与美观。

2)遥感技术(RS,RemoteSensing)

遥感是一种通过卫星、飞机等平台携带传感器获取地球表面图像的技术,目前正广泛地应用于资源、环境、调查、管理等部门。城市规划是以城市地域现状为基础的,通过对遥感图像的处理,可以获得反映城市土地利用、交通、绿化、环境等分布状况的可靠信息。

3)地理信息系统技术(GIS,GeographicInformationSystem)

GIS是以地理空间定位为基础,结合各种文字、数字等属性进行集成处理与统计分析的通用技术,其基本功能是数据获取、操作、集成、查询、显示,以及进行空间分析、模型分析等。GIS为城市规划方案落实到地上提供了最有效的信息分布与管理手段。

4)网络技术(Network)

网络一般可以理解成是以共享资源为目的、通过数据通信线路将多台计算机互连而成的系统。近年来因特网(InternationalNetwork)几乎成了家喻户晓的名词。因特网不仅是单纯的网络名称,而且是一个由各种不同的计算机局域网和广域网连接而成的集合体。其所提供的电子邮件(E-mail)、远程终端协议(Telnet)文件传输协议(FTP)等等服务为数据的共享、更新、管理、交流等创造了便捷的途径。这样,城市规划管理中多种形式的海量规划信息在管理人员中频繁交流成为可能。

随着这些技术的发展与广泛应用,将对城市规划各个方面产生深远的影响。笔者认为其影响主要表现在下面几个方面:

1)城市规划管理

信息技术对城市规划管理的影响主要表现在办公自动化方面,目前的办公自动化主要是提高城市规划管理部门内部的管理水平、质量和效率。随着社会的信息化,通过因特网可以建立城市规划管理部门与城市建设者之间的有效信息通信渠道,可以通过因特网实现网上报建,报建单位只要在本单位与因特网相连的计算机就可完成报建过程和提供所需的材料,规划审批可以在因特网上完成。

规划管理与规划设计更紧密的结合,实现管理与设计的一体化,审批的结果可以电子数据的形式迅速的反馈给设计部门,而设计部门可尽快地将设计结果以电子数据的形式提交给管理部门,这些信息的传输可以通过因特网来完成。

通过因特网可以进行规划评审,各地的专家可以在家里对规划成果进行评审,规划成果将利用虚拟现实技术展现专家所需的各种信息(如建筑物三维动态模型),通过网络会议交流意见,专家甚至可以实时与规划师交流,提出自己意见和设想,并可以较快地通过建立数字模型加以证实。

2)城市规划设计

城市规划设计将更广泛应用CAD和GIS技术,而计算机图形输入技术的改进和智能化,如笔输入技术,使规划设计师进行设计更为方便,而不影响灵感产生。

设计过程中所需的数据将数字化,使其获取变得更加容易、更加方便,可以采用遥感图像直接作为背景进行设计,而各种地下管线的资料由于数据库的建立而更加方便的获得。现在比较难以得到的人口空间分布、交通流量等信息由于相应信息系统建立而能很方便地获得。

虚拟现实技术的发展与应用,使规划设计成果的三维动态建模更加方便,设计成果更加形象和直观。

在规划设计和规划审批中由于规划成果的数字化,使得对各种规划成果和方案的定量分析、模拟和预测成为可能,经济可行性分析也更为方便,促进规划决策的科学化。

通过因特网由分布在全球各地的规划设计专家共同合作完成设计也将成为可能,这样可以构建了一个不受规划师的空间分布制约的虚拟设计事务所。

3)公众参与

公众可以通过因特网动态了解规划设计方案和参与规划审批,而且规划方案与成果的表现形式由于采用虚拟现实技术和多媒体技术更为直观和形象,使公众能更好的理解规划师的意图,公众通过因特网发表个人的意见,与规划师、管理人员和其它有关人员进行直接对话,使公众参与更加有效,促进决策过程的民主化。

4)城市规划研究与教育

因特网构成了一个巨大的电子图书馆,各种城市规划研究成果将以电子出版物的形式出现,城市规划研究者将通过因特网查到各种城市规划资料,并可通过电子邮件、BBS(电子公告栏)及其它一些网络通信方式进行交流。

因特网同时也将成为一个庞大的远程教育网,城市规划专业的学生可以通过因特网利用多媒体技术学习城市规划的理论与知识。

在信息时代,电子游戏也将成为一个很好的教育手段,城市规划方面的游戏软件将出现,可以对规划设计与审批及城市建设过程进行模拟,使城市规划学习及城市规划的宣传与教育通过玩电子游戏的过程来完成。

结束语:总之,信息时代的到来,使人类构造了一个与现实世界相对应的虚拟的信息世界,人们将生活在由原子组成的现实空间和由比特(BIT)构成的信息空间(CyberSpace)中,现实空间与信息空间的物理界面(Interface)是由计算机及网络和数据库构成的信息基础设施,人们通过这一界面可跨越现实空间与一些时间的限制,了解现实世界的过去和现在,预测未来,进行思想交流。城市规划将在信息空间中构造城市发展的蓝图,并通过建设者在现实世界中实现。参考文献:

[1]张庭伟,迈入新世纪:建设有中国特色的现代规划理论.城市规划,2000,(1)

[2]阎正,城市地理信息系统标准化指南,北京:科学出版社,1998

[3]王静霞,迈向21世纪的城市规划战略思考,城市规划期刊,1997,(3)

[4]杨勇,地形图的数字化,计算机应用研究,2000,(2)

[5]同济大学,城市规划原理,第二版,北京:同济大学出版社,1991

[6]东南大学,城市规划信息技术开发及应用,第二版,东南大学出版社,2003

技术分析论文篇7

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。目前广东500kV电网东已延伸至汕头西翼,江门——茂名500kV输变电工程正加紧建设,2000年前可望投入使用。

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。

1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。

2一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。

3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。

4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。

参考文献

1黄苏南,邵惠鹤,张钟俊.智能控制的理论和方法[J].控制理论与应用,1994(4)

2王梅义,吴竞昌,蒙定中.大电网系统技术.第2版[M].北京:中国电力出版社,1995

技术分析论文篇8

关键词:科学技术异同比较概念厘清

Abstract:AlthoughScienceandTechnologyhavecloseconnectionandsimilarities,butafteralltheyaretwodifferentconcepts.Thispaperdiscussestheirdifferencesfromthepursuingaim,researchableobject,activity''''sdirection,processofquesting,concernedproblems,adoptivemethods,thoughtmodes,constitutiveelements,languageexpressions,finalresults,evaluativestandards,containsofvalues,normoffollowing,occupationalconstitution,socialinfluences,historicaloriginanddevelopment,developmentandprogress.

KeyWords:science,technology,comparisonofsimilaritiesanddifferences,clarifyvingconcepts.

在现代,科学和技术关系密切,之所以如此,除了二者相互依赖和相互促进——科学要借助技术更新设备、启示问题、激励灵感,技术要借助科学提高理论水准、扩展发明视野、开拓新奇领地——之外,也在于科学和技术确实有诸多相通或相近之处。正如考尔丁所说,科学和技术二者都处理物理世界,使用相同种类的物质世界的知识。二者在研究中使用经验方法,雇用在科学中受训练的人,使用类似的词汇表。技术因它所应用的知识依赖科学,有时也为科学进展提供未加工的材料,即新观察或其他的激励研究的东西。

考尔丁只是笼统论之。其实,条分缕析一下科学和技术的各个要素,问题就更清楚了。例如,在建制方面,科学与技术都是高度创造性的行当,它们都给予那些能够以有意思的方法合成完全不会在其他人那里发生的思想的人们以一种奖励。在规范方面,科学和技术都具有非本地化和世界主义的特征。科学不是由于定义才是普适的,而是通过许多努力消解本地发现的与境的。技术不是自动地可用于其他境况的,它要求技术和境况两方面适应,以创造起作用的技术。这个消解与境过程的社会方面也是深入科学和技术之域消解与境,它在于在实践、流通和网络创造之间的交流。在结构方面,一切科学都有理论、观察、实验这三个部分,技术同样如此。因此,把技术和科学对立起来的做法是毫无意义的。科学和技术都进行观察和实验,提出理论,提出关于(通过实验)造成一定条件的方式的陈述。在基础研究问题上二者也有一定的重合。在方法方面,技术研究与科学研究没有什么区别。其研究周期图式都是一样的:确定问题;用现行的理论知识和经验知识解决问题;倘若尝试失败,就找出某些可能的解决问题的假设以至整个假设-演绎系统;借助新概念系统寻求问题的解决;检验解决问题与结果;对假设或初始问题的表达方式做出必要的修正。在评价方面,

任何特定技术的发展是否值得的裁决必须永远是暂定的,对借助新证据重新评价是开放的。以这种方式,对于科学使用的问题不能给出永恒的答案,正如科学理论本身的真理问题不能给出永恒的答案一样。

特别使我们感兴趣的是,在哲学底蕴方面,科学和技术都体现了操纵或摆布的思想。西方科学是作为实验科学发展起来的,而为了进行实验,它必须发展精确和可靠的操纵能力,也就是说进行检验的技术,人们操纵摆弄是为了检验。技术也操纵自然界的对象,同时也引起新的人操纵人的过程,或者说社会实体操纵人类个人的过程。随着技术的发展发明了新的和十分微妙的操纵方式,在这种方式中,对事物的操纵同时需要人类接受操纵技术的奴役。

也许正是由于这些相通或相近之处,不少人认为,科学和技术没有本质上的不同,或者没有原则性的区别,在二者之间是无法划界的。譬如,克罗斯和巴克坚持,在20世纪,科学和技术就形式而言似乎是一个有机的整体,在不把二者蛮横地弄得支离破碎的情况下,不可能把科学和技术作为分离的实体与整体分开。雷斯蒂沃则一言以蔽之,纯粹科学的神话是近代科学作为礼拜堂的基石。近代科学的意识形态使我们之中的许多人相信,在科学和技术之间可以划界,并因我们社会和环境的疾病而责备技术。

诚然,在科学和技术之间“存在边界起初不可能十分尖锐地显示出来的领域,正如在遗传工程和基因治疗的情况中那样”。诚然,“许多现代建制的探究形式把科学的知识进展的兴趣与特定技术的较大效率的目标融合在一起,一致在二者之间不存在建制上的划线。科学和技术在医学科学没有简单的可维持的区分,虽然在极端的对照中是清楚的。”诚然,在科学和技术之间的任何区分实际上都可能强烈地受到意识形态因素的影响,如规划的制定和资金的提供就涉及区分问题。科学和技术的区分还缺乏明晰的和毫不含糊的划界标准,在一种与境中是所谓“科学”和“科学的”东西,在另一种与境中往往被称为“技术”和“技术的”东西,反之亦然。然而,

不管怎样,从学理上讲,科学和技术毕竟不是一回事,二者的区别众多而明显。从实践上讲,把二者混同起来,也会在实际工作造成不应有的危害——我国科学政策和科研管理方面的诸多偏差,在很大程度上归因于混淆了科学和技术的概念和辖域。为此,我们必须尽可能把科学和技术区分开来,以便于澄清概念上的混乱和纠正管理上的不当。

邦格曾经以表格的形式,列举了科学和技术之间的某些相似点和和相异点。陈昌曙教授也从十个方面揭示了科学与技术之间原则上的、本质性的不同:基本的性质和功能,解决问题的结构和组成,研究的过程和方法,相邻领域和相关知识,实现的目标和结果,衡量的标准,研究过程和劳动特点,人才的素质和成长,发展的进展和水平,社会价值、意义和影响。在我的心目中,科学和技术一直是两个有别的概念和范畴。在混乱日盛且大有蔓延之势的情况下,我接连写了数篇强调科学和技术有别的文章,力图予以匡正。当时我没有研读多少资料,主要是凭直观和经验发议论的。在这里,我准备把原来简略的框架和十分有限的文字予以扩充,比较详尽地厘清一下科学和技术的差异。

(1)从追求目的上看,科学以致知求真为鹄的,其目标在于探索和认识自然;技术以应用厚生为归宿,其意图在于利用和改造自然。科学着眼于理论知识的不断进展,技术追求生产目标的有效实现。尽管技术也涉及知识——应用零散的经验知识和系统的科学知识,也创造一些实用性知识——但是它把知识工具化。也就是说,科学把知识始终视为目的,而技术仅仅把知识当作手段。

尽管在某些现实的研究课题或项目中,致知求真和应用厚生这两个目的是相伴出现的,即便研究者只涉及一个方面;尽管每一个正确的科学理论都可能潜在地导致技术应用,而每一项技术研究项目也可能促进科学知识的进展;但是,这并不能掩盖科学和技术在目的上的鸿沟之分。考尔丁对此洞若观火:科学和技术的基本区分还是在于目的。科学的目的是获取知识,技术的目的是应用知识控制物质。技术人员的问题是分派给他的,希望他提供答案;而科学中某种研究自由是基本的。于是,科学的发展遵从它自己固有的需要,即对真理的追求;而技术的发展遵循公众的物质需要。桜井邦朋也一语中的:

科学和技术本来是有差别的东西,科学被认为是就隐藏在我们周围扩展的自然中所看到的各种现象的奥秘中的真理,换言之,是就各种事实和在它们之间存在的法则研究的学问;与之相对,技术是立足于把科学的成果作为在我们的生活中有用的东西熟练使用的目的而加以研究、而组成的东西,是实用性极强的东西。

不用说,纯粹科学,如果它是实验性的,也控制和改造世界,但只是为了认识实在在很小的规模上这样做,而不是以此为目的。科学是为了认识而去变革,而技术却是为了变革而去认识。希尔也表达了类似的看法:“科学可以可以发明、改进和推广仪器工具,但是这不是它的首要关心。它的首要任务是认识,并通过认识扩大我们的知识。技术并不这么多地关心认识,它关心为最佳的利益而生产和使用。”

(2)从研究对象上看,科学以自在的自然实在为研究对象,不管这些对象是实体实在还是关系实在,不管它们是以物质形态存在还是以能量或信息形态存在,也不管它们是有生命的还是无生命的。总而言之,它们是自在的自然的。当然,为了获取自在的自然实在的知识,实验科学家也在受控实验中对其进行某些干预,但是这种干预是小规模的、不成气候的。更重要的是,如此干预只是作为获取自然奥秘的手段,而决不是为干预而干预,决不是把干预自然作为目的。相反地,技术的对象则是现实的或拟想的人造物,也就是说,它要设计或制造出某个自然界中没有的人工东西来。当然,技术也针对自在的自然对象做研究和试验,例如研究和利用天然石头作为建筑材料,但是无论从研究的出发点讲,还是从试验的结局上讲,都聚焦于实用和使用,其结果,已经使自在的自然存在变成为人的非纯粹的自然存在了,如砌墙基的方形花岗岩石料、抛光和切割的大理石平板。

(3)从活动取向上看,科学活动是好奇取向的(curiosity-oriented),与社会与境和社会需要关系疏远;技术是任务取向的(mission-oriented),与社会现实和社会需求关系密切。科学本来就是在有闲暇的条件下,由人的好奇天性触发的。科学爱好的激起,科学问题的提出,研究冲动的萌生,在很大程度上无一不是由好奇心驱使的。一个没有好奇心和惊奇感的人,是不会成为天才的科学家的。科学的好奇既表现在对自然现象的好奇(如爱因斯坦对指南针的好奇)上,又表现在对科学理论的好奇(如爱因斯坦对欧几里得几何学的好奇,对空间和时间问题的好奇,对经典力学和电动力学关于运动相对性解释的不协调的好奇)上,这些都可能成为新发现的导火线或助产士。爱因斯坦说得好:

重要的是不停地追问。好奇心有它自己存在的理由。一个人当他看到永恒之谜、生命之谜、实在的奇妙的结构之谜时,他不能不从心理感到敬畏。如果人们能够每天设法理解这个秘密的一点点,那就足够了。永远不要失去神圣的好奇心。

他还这样讲过:“如果要使科学服务于实用的目的,那么科学就会停滞不前。”

另外,技术像现代社会的许多建制一样,其取向往往是短视的,科学则不是如此、也不能如此。多尔比认为,短视的观点可能在技术的语境中被捍卫,但是却会使科学研究遭难。因为集中关于可预见的眼前利益,会使科学完全转向应用的和任务取向的科学,会减少产生未曾料到的新知识的能力,从而也会使未来技术的源泉枯竭。因为技术常常是为了满足眼前的需求而研制、应对市场当下的急需而生产的,所以不得不采取急功近利的态度和做法。科学一般不会如此短视,因为科学与人的物质欲求和市场的急需没有多少联系。假若出现短视的科学,也只能欲速则不达,美国攻克癌症计划的失败就是一个鲜明的例子,因为科学的发现是无法预见和计划的,只有在科学内部的各种条件具备和时机成熟之时(如旧有理论的完备,相关学科的发展,实验资料的积累,天才科学家的关注等)才有可能取得理论突破。正是由于取向的不同,科学研究的自由度要大得多,而技术的进展则要受到社会与境多方面的约束和限制。

(4)从探索过程上看,科学发现的目标常常不甚明了,摸索性极强,偶然性很多,失败远多于成功。因此,科学家在探究过程中随时掉转方向、动辄改换门庭是常有的事。诚如俗语所说:你本来要进这一个房间,却步入另一个屋子。在这种情势下,你根本无法计划和组织科学研究;即使硬着头皮做出计划,也不过是镜花水月而已,你根本无法在实践中实施。大凡头脑机敏的科学家对这一点都心知肚明。一般来说,他们只有一个大致的研究范围,至多只有一个飘忽不定、若隐若现的靶子,但是他们却具有审时度势、随机应变的本领——这是他们成功的秘诀之一。

相比之下,技术发明对准的靶子往往事先就很明确,可以做出比较详细、比较周密的组织和规划,然后或按图索骥,或有的放矢,偶然性较少,成功率较高。美国的曼哈顿计划和登月计划,中国的两弹一星工程,就是技术项目计划周到、组织严密、完成出色的绝佳表演,而刚才提及的美国攻癌计划则是计划科学失败的典型例证。正如我先前所写的:学术科学或基础研究是不可计划和组织的!组织和计划的学术科学不利于科学发展!在这里,爱因斯坦的告诫值得我们认真汲取:“人们能够把已经做出的发现的应用组织起来,但是不能把发现本身组织起来。只有自由的个人才能做出发现。”他还说:

科学史表明,伟大的科学成就并不是通过组织和计划取得的;新思想发源于某一个人的心中。因此,学者个人的研究自由是科学进步的首要条件。除了在某些有意识的领域,如天文学、气象学、地球物理学、植物地理学中,一个组织对于科学工作来说只是一种蹩脚的工具。

(5)从关注问题上看,科学需要了解“是什么”(what)和“为什么”(why),而技术面对的问题则是“做什么”(dowhat)和“如何做”(howdo)。邦格用一句话点明:技术的中心问题是设计而非发现。正因为如此,技术虽然以应用科学为基础,但是并非机械地追随应用科学。尽管实际情况远比想象的复杂——大量的、很好的甚至是很出色的科学工作,是在有着明确技术目的的研究过程中完成的,而且科学家自己在“科学”与“技术”职业之间来回变更而不改变自己实际从事的工作——然而“这些构成科学的问题是认识论意义上的问题,而技术研究的本质却是一件经济的和社会的工作。”

更为值得注意的是,科学发现的原创性和技术发明的原创性是不同的。“这两者的原创性都受人欣赏,但是在科学中,原创性在于比别人更深入地看到事物的本质的能力,而在技术中,原创性则在于发明家把已知的事实转化为惊人的利益的创造力。”因此,技师的启发性热情是以他自己迥异的焦点为中心的。他遵循的不是自然秩序的前兆,而是能使事物以一种新的方式运作以便达到某一可接受的目的,并能便宜地得到利润的可能性的前兆。在向新的问题摸索着前进时,技术专家所考虑的必定是科学家所忽视的利益与危害的整个全景图。他必定对人的需求特别敏感,并有能力评估他们准备满足这些需求时所付出的代价。科学家的眼光则全神贯注在大自然的内部法则上。

(6)从采用方法上看,科学主要运用实验推理、归纳演绎诸方法,而技术多用调查设计、试验修正等方法。考尔丁承认,技术研究的方法与科学方法有类似之处,如在实验中控制可变因素,使用矫正的参数,但是作为一个整体的方法根本不同于科学方法。科学的实验指向理解研究中的系统,本质上与科学方法的其他部分即说明的假设形成关联。没有导致新理解的实验是失败,实验通常借助一些假设设计,以便证实它或否证它。另一方面,技术的实验除了部分利用科学已经赢得的知识外,仅利用试错法,它不导致对自然的任何新的理解。技术通常满足于列举的观察资料,以方便的形式达到某种特定的目的,而不追求理解观察资料之间的关系。技术以科学的理解为先决条件,但它通常不为理解做贡献。广泛而精确的定量资料表并不构成知识,尽管它们可以是科学家的未加工的材料。

(7)从思维方式上看,科学思维除了在科学发现的突破时刻以形象思维为主外,在大多数场合下是以抽象思维和概念思维见长的,而技术思维是具象思维和形象思维统治着技术设计和工业设计。由于科学理论具有非自然的特征,科学思维必须摆脱与常识相联系的自然思维强加的模式,以理性批判和概念分析开路。技术思维在早期是直接与常识和经验密切相关,尔后出现的以科学理论为基础的技术,还带有常识思维和自然思维的胎记和烙印,它直接沿着现成的科学知识下行,化形而上的抽象为形而下的具体,注重可行性和成本效益分析。沃尔珀特径直指明,技术的许多方面是看和非词语的,这完全不同于科学思维。这并不是说,科学家不使他们建构的概念和机制形象化,不过对科学来说,说明是基本的,必须把图像翻译为语言和符号,尤其是数学。由于未受词语化的理论的牵累,技术设计者在他们的心智中把不同的要素会聚在新组合中。与科学相对照,从文艺复兴直到19世纪的技术知识刊载在图示占统治地位的书中——信息主要以绘图的形式刊载。

尤其值得指出的是,技术思维是由技术理性或曰主观理性、工具理性主导的,科学思维则在很大程度上体现的是科学理性或曰客观理性、纯粹理性。所谓客观理性,按照霍克海默等人的观点,是指客观结构是个体思想和行为的量尺,而非人和他的目标。在这里,关键是目的而不是手段。也就是说,客观理性关心的是事物之“自在”而不是事物之“为我”,它要说明的是那些无条件的、绝对的规则而不是假设性的规则。所谓技术理性,关心的是手段和目标,追求效率和行动方案的正确,而很少关心目的是否合理的问题。它是围绕技术实践形成的一套基本的文化价值。它预设了笛卡儿式的主体-客体、精神-自然的二元对立,也预示了一种人对自然的新的体验方式:人作为主体,雄居于所有客体之上,把世界看成是一个可以纵和统治的集合体。它包括这样一整套基本文化旨趣:人类征服自然,自然的定量化,有效性思维,社会组织生活的理性化,人类物质需求的先决性。

(8)从构成要素上看,科学的构成要素可以说是非物的——科学知识体系纯粹是非物的;研究过程虽然离不开实验设备的支撑和物资的消耗,但是这些物本身并不进入科学的结果即科学理论之中。尤其是,基础研究或学术科学对物的依赖是很少的,甚至可以忽略不计,一支笔加几张纸足矣——难怪有人把相对论和量子力学革命称为“纸上的革命”。即便非要把科学与物扯在一起,科学也只是“抽象物”的科学或“物之共相”的科学。相反地,技术则是实实在在的物的技术,时时处处与具体物打交道,起码或多或少是离不开物的。尽管在学术层面,学人对技术构成要素的理解还有“技术非物”和“技术是物”的歧见,但是技术恐怕很难完全与物脱离干系。只是“对于不同的技术,物的因素所占的份额和所起的作用是有所区别的。或者说,在人工自然的创造或技术活动中,人们可以让物质实物扮演各种角色,如载体角色、对立体角色、匹配体角色和包容体角色(这当然是不确切的划分)。”

(9)从表达语言上看,科学语言也使用日常语言进行事实的描绘和实验的叙述,但是其中无论如何缺少不了科学概念或术语。在科学理论中,更偏重抽象的概念说明和的繁难的数学推演,这一点在科学的典型代表物理科学中表现得淋漓尽致。特别是要严密、精确地陈述科学理论,非数学语言和数学公式莫属。相形之下,技术语言多是具体的、平实的描述,缺乏复杂的概念分析和数学演绎。在技术中也运用数学工具,但大都是具体的数值罗列和一般的数字计算,技术结果也不要求绝对精确,只要满足实用需要,在某一误差范围内得出具体的数值即可。尤其是,表达科学知识和理论的科学语言的是可传达的、可交流的、可用文字和数学符号书写和记载的,科学共同体实际上是科学语言共同体,这个共同体使用相同的词汇表或词典。可是,在技术方面,情况就不同了:有些技术事项是无法用语言、文字或数学符号表达清楚的,因此得借助图示、模型、样品等来说明。更为歧异的是,不少属于技术的技艺、诀窍之类的东西根本无法用语言解释和传达,也无法从书本学到手,只能像师傅带徒弟那样,边干边学,边观察边体味,才能逐渐达到心领神会、游刃有余的境界。此类知识就是波兰尼所谓的“私人知识”(personalknowledge)或不可言传的知识(tacitknowledge)——后者也可译为“意会知识”或“默会知识”——技术知识的某些分野就归属这样的知识。

(10)从最终结果上看,科学研究所得到的最终结果是某种关于自然的理论或知识体系,技术活动所得到的最终结果是某种程序或人工器物。科学成果是人类精神的非物质成就,而不是设计和生产的物质成品。史蒂文森断定,科学不是技术,它不在于器械的发明。科学的中心关注和最终结果是knowingwhat即真理的知识,与knowinghow即如何做的技术知识相对。当然,这两类知识是相互关联的,尤其是在现代。沃尔珀特断言,科学的最终产物是观念和信息,也许是在科学论文中;技术的最终产物是人工制品,比如说钟表和电机。与科学不同,技术的产物不是针对自然实在衡量的,而是借助于新奇性和特定的文化加于其上的价值衡量的。巴萨拉(Basalla)道同志合:“虽然科学和技术二者包含认知过程,但是它们的终极结果是不同的。创新的科学活动的最后产物最可能是写成的陈述、科学论文、公布的实验发现或新的理论见解。相对比,创新的技术活动的最后结果典型地是对人工制造的世界的添加物:石锤、钟表、电动机。”

(11)从评价标准上看,对科学的评价以是非正误为主,以优劣美丑为辅,真理和审美是其准绳;对技术的评价是利弊得失、好坏善恶,以功利和价值为尺度。沃尔珀特一言蔽之:“技术的成功与欲求和需要有关,而科学的成功依赖于与实在符合。”对此,多尔比论述说,就作为知识形式的科学和技术而言,二者之间的关键区分是,技术借助于实用标准“它奏效吗?”评价,而科学知识则借助于“它为真吗?”评价。他继而指出:

对技术和科学而言,成功的标准依然是不同的。在技术中,成功与起作用的产品、尤其是与在目前市场条件下在商业上的产品俱来。相对照,在科学中,成功的标准不是它起作用,而是它被接受为真。

(12)从价值蕴涵上看,作为知识体系的科学大体上是价值中立(value-neutrality)的,或者说其本身仅蕴涵为数不多的价值成分;而技术处处渗透价值,时时体现价值,与价值有不解之缘。莫尔就是这样看问题的。他说,真正的科学知识在伦理的意义上是善的,而在技术中,情况就完全不同了。每一项技术成就,必然使人又爱又恨(有矛盾心理):它能够或善或恶,技术必然是双刃工具。尽管把已知的技术成就分类为善或恶从来也不是确定的,但是任何一项给定的技术总是在伦理上能够分为善或恶,这取决于人心中的目的,取决于过去、现在和将来的边界条件。邦格详细地陈述了他的观点:对科学家来说,所有具体对象都是同样值得研究的,而不涉及价值问题。技术专家却不是这样:他把实在分为原料、产品和其他部分(即一堆无用之物),他最珍视产品,其次是原料,最轻视其他部分。技术知识和技术活动的价值准则是与纯粹科学的价值中性相对立。技术专家凡事都要衡量其价值,而科学家只衡量自己的活动和成果的价值。科学家甚至以摆脱价值观念的方式去处理价值问题。虽然基础研究作为心理过程的评价,它也做出价值判断,但是这完全是内在的:它们涉及科学研究的要素,诸如资料、假设和方法,而不涉及科学研究的对象。另一方面,工程技术专家不仅做出内在的价值判断,而且也做出外在的价值判断:他评价他能得手的每一事物。基础研究就其自身目的而言,是寻求新知识,是不涉及价值的,在道德上是中性的。当可以做某些有利于或不利于他人的幸福或生活的事情时,才涉及道德,工程技术专家恰恰在这里有份儿。他们应该遵守可以称之为技术命令(technologicalimperative)的东西:

你应该只设计或帮助完成不会危害公众幸福的工程,应该警告公众反对任何不能满足这种条件的工程。

(13)从遵循规范上看,科学遵循的规范是美国科学社会学家默顿所谓的普遍性(universalism)、公有性(communism)、无功利性(disinterestedness)、有组织的怀疑主义(organizedscepticism);技术的规范与此大相径庭,它以获取经济效益和物质利益为旨归,其特质是事前多保密,事后有专利。波兰尼看到这种天壤之别:“科学知识与技术操作原则之间的不同被专利法认识到了。专利法对发现和发明做了鲜明的区分。发现增加我们关于大自然的知识,而发明则建立一个服务于某一得到承认的利益的新的操作原则。”普赖斯也十分清楚:

存在着科学和技术之间最为重要和最有意思的一种对照。大家都明白,在科学上只要你第一个发表了,你就打败了其他人。通过发表来表明你对知识产权的私有要求。非常不可思议的是,你的发表越公开,你的产权要求就越安全地为你所独占。在技术上则是另一回事。当你做出发明时,你必须为其取得专利,你必须防止工业间谍的窃取,你必须看见它远在能够被竞争者复制或取代之前就被制造出来并销售出去。在技术上你得用通常的保护方法来确保你的私有权。

他进而揭橥,这种差异的原因在于,从哲学意义上看,即使科学是对规律的一种概括和发明过程,自然却非常强烈地表现出似乎只有一个世界可以被发现,如果波义耳没有发现波义耳定律,那么必然会有其他人去发现。但是,技术中的大部分竞争比在科学中有更多的回旋余地。技术是一种文明所获得的,而科学则让人感到更像是自然的规定而不是人的大脑所拥有的。

(14)从职业建制上看,科学和技术无疑是相互渗透的,并且经常看上去好戴着同一顶帽子或穿着同样的实验服装。但是将两者混淆起来的做法是把表面的东西——例如机构联合——当成了深层的东西。在科学共同体中,其主要成员是以思想型、理论型、动脑能力见长的研究员和教授;而在技术共同体中,其主要成员则是以实践型、经验型、动手能力见长的发明家和工程师。前者的建制实体是国家科学院、科学各学科研究所、科学学会、综合大学的科学研究机构等,后者则是国家工程院、工科院校的研究机构、工程学会、工业部门的研究所、工业实验室、高技术开发区的企事业单位等。不同的职业建制也体现在人才培养模式的差异上。科学人才的培养主要在综合大学的理科院系和科学研究所进行,注重理论知识、概念辨析、数学基础、逻辑推理的训练;技术人才主要在工科院校、工业研究所和实验室培养,偏重专门技能知识、数值计算、实际操作的训练。尽管这两种角色可以转换,也有可能一身二任,但是转化总得有一个学习和适应过程,而且“双肩挑”的人毕竟是稀少的,即便兼而有之,此类人物也是有所侧重的。

(15)从社会影响上看,科学和技术对社会的影响都是巨大而深远的,而且各自作为子文化,都是文化进化的重要推动力,显示出很强的文化渗透性。但是,二者的社会影响无论如何是有相当大的差别的。科学主要是观念形态的东西,它的社会影响基本上是思想上的和精神上的,尤其是科学思想、科学方法和科学精神直接作用于人的心灵,促使人更新观念、提升素质、完善人性,而它对政治、经济、军事、环境和生态基本上没有直接的影响。技术则不然:技术往往是以器物的形态出现的,它对人的思想和精神的影响是间接的,但是却直接作用于社会的其他各个方面,其影响是巨大的,而且具有两重性。反过来,由于科学自身的本性,社会对科学的影响较小、约束力弱,但是对技术影响很大、约束力也强烈得多。

(16)从历史沿革上看,技术的历史是古老而漫长的,可以说从原始人打制第一块石器时就开始了,而科学的历史沿革是相当短暂的,至今不过三百余年的历程,即使把科学的萌芽时期计算在内,也仅仅有两千多年。与技术的历史相比,科学的历史短得简直可以忽略不计。此外,技术依赖于科学的时间,就更为短暂了。沃尔珀特对此印象深刻,他进而还洞察到科学和技术在历史上相互影响的不对等性,以及科学起源与技术起源在特点上的差异。他说,在确立科学的非自然本性(反常识的和反直觉的)时,必然要在科学和技术之间做出区分。区分的证据主要来自历史。技术比科学要古老得多,它的大多数成就——从原始农业、陶器的烧制、金属的冶炼制造、大教堂的建筑乃至蒸汽机的发明——无论如何是独立于科学的,直至19世纪科学才对技术产生影响(合成染料和电气工业)。这些技术基于常识和经验的实践手艺,而实践取向无助于纯粹知识。技术的历史大都是无名的历史,这再次不同于科学。就观念和器械而言,历史上的科学严重地依赖可以得到的技术,技术对科学有深刻的影响,反过来,科学对技术的影响是相当晚近的事情。一旦承认科学和技术之间的区别,科学在希腊的起源就呈现出特殊的意义。科学的特殊本性对科学仅仅一次出现负责。往往被认为是科学家的中国人实际上是熟练的工程师,对科学做出的贡献微不足道。他们的哲学是神秘主义的。容许科学在西方得以发展的,也许是理性和支配自然的定律的概念。史蒂文森也明确地意识到,与科学不同,技术在某种程度上对一直存在的每一种人类文化是共同的。与技术不同,科学并不是在人类历史的每一个阶段都存在或在每一个文化传统中都存在。

(17)从发展进步上看,科学和技术都具有发展进步的性质,在这一点它们与文学、艺术、哲学不尽相同。但是,它们二者在发展进步的特点上判若黑白。列维特揭示,科学发展与技术进步,科学与作为在社会、经济、历史中展开的技术的逻辑,是很不相同的,尽管这两个建制看起来并肩前进。关键的差别在于,科学——仍然是指对惟一的物理世界的探索——的确是逻辑的,无论是作为一个过程还是作为已经完成的提炼过的理论结构。科学的发展结构基本上是树枝状的,即新的知识分支不断从老的枝干上生长出来,尽管在更深的层次上是一体的。与之相比,技术展开的机制完全不同。那些在生长点和结点工作的人是混合的集群,很难以一种简单的方式加以概括。关键人物可以是科学家或工程师,但也可能是行政领导、官僚、银行家、军官或政治家。技术的进步、后退、停滞或分叉看起来并不遵循任何可以概括的逻辑。沃尔珀特指出驱使科学和技术发展的动力大相径庭:对技术来说,它是市场的需求或进展中的技术“造成”的需要。情况似乎是,发明活动是受发明的预期的价值支配的,在投入高峰时即是发明高峰——科学往往不是这样的。斯科利莫夫斯基(H.Skolimowski)认为,二者进步在目标上各行其是:与科学进步的目标在于接近真理相对应,技术进步的内在目标在于提高有效性。这种有效性在具体的技术实践中表现为精确性、耐久性和低成本(或称效率性)。还有一点必须提及:尽管科学知识单元在进化过程可能出现复杂和多样的局面,但这只是暂时的、过渡的现象,它最终必将趋向简单性和惟一性。可是,技术物品的单元在进化中趋向复杂性和多样性,各种用途的锤子,各种大小和型号的扳手、螺丝,各种面料和花色品种的纺织品,各种配方和商标的牙膏、香皂等等。

科学和技术在历史上的绝大多数时间是分离的,科学大规模地转化为技术的高峰时期也寥寥可数,可是在现代,科学趋于技术化和技术趋于科学化也是不争的事实。为此,斯平纳提出认知-技术合成体(cognitive-technicalcomplex)和现实化的科学(realizedscience)的概念,拉图尔甚至和盘托出了“技科学”或“技术科学”(technoscience)的生硬概念。这种科学技术一体化的思想是后现代主义的主题思想之一,诚如福曼(P.Forman)所言,技术取向的科学(technologicallyorientedscience)以及科学取向的技术(scientificallyorientedtechnology)其范围之广和力量之大是众所周知的。这是后现代性之结果。为了说明科学和技术之间的密切关系,人们提出了诸多说明模型,例如“线性模型”、“舞伴模型”、“杂交模型”等。这些模型都有可取之处,也道出了部分真理。但是,线性模型似乎简单化了一些,把科学和技术复杂、多变的关系描绘得过于径直,而且易于引起技术神话。舞伴模型亦有把科学和技术互动过程简单化之嫌,同时它忽略了这样一个事实:科学和技术不仅可以跳双人舞,而且有时也独舞。杂交模型把科学和技术视为一个新的综合体,这实际上已经使二者一体化了——这是我们绝对不能同意的——尽管这种一体化是部分的一体化而非整体的一体化。我觉得,可以接受的比较周全的观点也许是:

科学和技术是有联系的,但并非一体化;科学和技术是有区别的,但并非决然对立;科学和技术有时是互动的,但互动的形式多种多样,互动的过程错综复杂,而不是线性的和一义的。

参考文献

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邦格厘清了一种误解:“经常有人认为,技术与文化是格格不入的,甚至是彼此对立的。这是一种错误的观点,是对技术过程尤其是对革新性技术过程的理论丰富性完全无知的表现。……事实上,技术并不是一个孤立的组成部分,它与整个文化的其他各个分支有很大的相互作用。而且在现代文化中,只有技术和人文学科(特别是哲学)与其他文化分支有很大的相互作用。具体地说,技术与系统的哲学的几个分支(逻辑、认识论、形而上学、价值论和伦理学)都有很强的相互作用。”参见邦格:技术的哲学输入和哲学输出。

海森伯对此有具体的说明:从18世纪和19世纪初起,形成了一门以发展机械操作过程为基础的技术,这起初只是旧手工工艺的发展和扩充,其基本原理人人都能掌握。甚至在蒸汽机得到应用以后,技术的这一特性并未得到根本改变。但是,19世纪后半叶出现的电工技术,使得技术与旧手工工艺的联系已经不复存在,电力这种自然力的开发不是来自人们的直接经验,而是基于科学理论。参见海森伯:《物理学家的自然观》,吴忠译,北京:商务印书馆,1990年第1版,第6~7页。

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L.Wolpert,TheUnnaturalNatureofScience,p.31.

刘文海:《技术的政治价值》,北京:人民出版社,1996年第1版,第19页。

普赖斯的说法有一定的道理:科学的正常成长更多地来自科学,而技术的正常成长更多地来自技术。技术专家用的科学大多数是他们在学校学习和大众知识中的科学,而科学家用的技术大多数是伴随他们成长起来的那些技术。两者之间的强有力的相互作用只出现在很少的时候,因而引人注目地形成历史山脉的高峰。在17世纪的科学革命中,有一种从工匠技艺状态向新型科学仪器的有力转换,它使科学从古代状态突破而获得爆炸性的增长,并带来现代的实验传统,带来望远镜、显微镜、气压计、温度计、抽气机和各种静电机械。在我们这一代,工业革命已经达到一个新水平,主要通过物理学——特别是爱迪生的电学——科学找到了它回报技术的方法。在大多数情况下,科学并没有给技术许多帮助,但偶尔你会遇到像晶体管和青霉素这样完全相反的反常事件。同样必须注意的是,这里存在的引人注目的例外而不是规律。高峰不是典型。不能以牛顿和爱因斯坦的标准去判断科学家。不能以晶体管的特例去判断科学对技术的影响。承认科学和技术大体上是只有松散联系的系统,人们的动机目的甚至训练都非常不同,属于完全不同的类型,这在理智上是没有什么困难的。普赖斯:《巴比伦以来的科学》,第170~171页。

H.F.Spinner,TheSilentRevolutionofRationalityinContemporaryScienceandItsConsequencesforthe“ScientificEthos”.RevolutioninScience,U.S.A.:ScienceHistoryPublications,1988,pp.192~204.

拉图尔说:我将用“技科学”或“技术科学”(technoscience)来描述与科学内容相关的要素,而不管它显得多么龌龊、多么不如人意或陌生;同时使用“科学和技术”——加引号——来指明,一旦所有责任归属的考验已然完成,技科学还余下什么。“科学和技术”圈内容纳的东西越多,它们在外部的扩展就越远。因此,“科学和技术”仅仅是个子集,它似乎只是因为一个最佳幻想而占据优先地位。然而,为了把资助者、盟友、雇主、帮手、信任者、赞助者和顾客包括在技科学之中,技科学规模的扩展似乎存在着危险,因为他们也许会依次被视为领导科学的人。一个可能的结论是:倘若科学不是由科学所构成并由科学家来领导,它将由所有的兴趣团体构成和领导。由于这种结论正是由所谓“科学的社会研究”所得出的结论,这种危险就更大。当“科学和技术”不能由其内在的动力加以解释的时候,它将由外在的推动力和需求加以说明。那时,我们的技科学之旅不仅应该充满微生物、放射性物质、燃料库和药品,还应该充满邪恶的将军、关系复杂的跨国公司、热切的消费者、被剥削的妇女、饥饿的儿童和扭曲的意识形态。参见拉图尔:《科学在行动——怎样在社会中跟随科学家和工程师》,刘文旋等译,北京:东方出版社,2005年第1版,第289~290页。

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