時間：2022-03-23 06:31:27
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2電子商務時代帶來挑戰
2.1網絡購物的特點
網絡購物基于互聯網和物聯網，通常是指B2C和C2C購物，主要針對的是消費者。網絡購物活動主要是指用戶借助手機、電腦等媒介終端設備，通過互聯網檢索、查看相關產品的信息，并借助網上銀行訂購產品，最終通過快遞公司到達消費者手中的過程，網絡購物活動具有以下特點：（1）流通環節少而降低產品成本。（2）產品展示不受場地和供貨渠道限制，種類豐富。（3）用戶瀏覽電商網站和購買活動自由，不受時間、地點限制。（4）通過電子信息平臺，產品搜索更容易，信息更新也更快。
2.2電子商務對消費者的影響
依賴于互聯網的的消費行為是全新的人類活動，在消費過程中，消費者完全處于主動地位。在電子購物平臺上，消費者可以在幾秒鐘之內切換至不同的電商，自由地在不同店鋪中穿梭，比對信息，并對信息進行甄別和處理，根據個人需求去尋找最符合需求的產品。他們可以在自己認為合適的時間、地點和環境下選購商品，這使消費行為享受了前所未有的自由。減少了中間環節的供貨渠道，及電商之間為爭奪消費群體而產生的競爭，為消費者提供了有足夠吸引力的價格。而另一方面，電子商務活動完全是通過互聯網的虛擬界面進行，這為消費行為帶來了新的問題。如圖2所示，線上購物流程比在實體購物場所更復雜，對消費者知識和認知技能的要求更高。消費者有大量的信息需要處理和甄別，復雜的操作流程需要合理的引導，繁多的賬號需要進行管理。而且，網絡與生俱來的不真實性使消費者缺乏對產品的實物感知，不及實體店中“所見即所得”的消費體驗。
2.3電子商務對傳統企業產生的沖擊
中國網購人數最近5年一直保持43.3%的年均增長率，已經超過美國,成為全球網購人數最多的國家。淘寶、京東等電商的百貨平臺正在超越蘇寧、家樂福等傳統零售業巨頭，而且其增長的潛力似乎還可以不斷挖掘。在這種形勢下，傳統零售業要么與線上銷售結合并進，要么尋求新的發展方向。而對于制造業而言，減少了中間商的掣肘，通過互聯網平臺，制造商能夠直接與消費者交易，獲得更高的利潤和更及時地市場反饋。但另一方面雖然機械化大批量生產的模式減少了成本，但隨著人們生活水平的提高，對情感、精神和個性化需求的凸顯，對于柔性設計需求越來越強烈。網絡的迅速反饋可以使企業能夠做出及時的調整，乃至生產出符合消費者需求的小批量個性化產品。而3D打印技術的推出和不斷成熟，似乎可以徹底改變企業賣出的產品實物的概念，而是可以的出售“設計”。通過3D打印機，也許就在不久的將來，人人都可以成為一名設計師，成為自己產品的締造者，到時輕輕按下一個鍵，產品就可以被直接打印出來。
3電子商務時代工業設計的機遇與發展
工業設計師一直致力于成為消費者和企業之間的橋梁，解決兩者之間利益的沖突，并達到雙贏的結果：使消費者能夠得到自己滿意的產品，而企業能夠在生產活動中獲益，為社會創造價值。電子商務改變了消費者和企業之間的活動形式和關系，其中最為顯著的體現在三個方面——網絡化數據、網絡化媒介和網絡化產品，工業設計能夠通過電子商務結合為消費者帶來高效的、適合的、怡人的使用體驗。
3.1電子商務平臺提供了準確而真實的數據反饋。
“我設計的產品能夠滿足消費者需求么？”這是設計師在開始設計工作前必須要考慮的問題，也是產品能否具有競爭力的關鍵。優秀的設計一定是建立在正確的市場調研基礎上的，通過圖1我們可以看到，設計工作的第一部分就是進行市場研究，傳統的市場調研方法所花費的時間周期較長，所需投入的成本也較高，而調查結果的有效性卻往往不能令人滿意?，F在電子商務平臺上產品的市場反饋信息則基于互聯網，是對交易和評價的即時計算和分析，并且無償開放的，其作用有如下幾點：（1）網購平臺商品檢索功能提供了細致的類比信息，這些對比數據可以使設計師易于發現同類產品之間細微的差異。用戶只要在電商網站的檢索欄輸入需要尋找商品的關鍵字，就可以得到相關產品的各方面信息檢索條目，如圖3所示為淘寶網的搜索界面。用戶可以依據商品的各類關鍵信息進行篩選，并可以對比哪些商品更受到消費者的青睞，或者哪些商品銷量最好。這有利于設計師及時得到產品的相關技術發展趨勢、品牌認同度、同質化競爭情況等信息。（2）網購平臺的“客戶評價”功能便于設計師取得第一手用戶反饋意見。消費者收到網購消費的貨品后可以對產品進行評價，而這些評價的數據實時被更新，有利于其他消費者評估。如圖4所示為京東商城的商品評價界面。在上面我們可以看到每件商品的好評率，“買家印象”說明了產品各方面特征，有哪些是最令消費者滿意的，有哪些能夠引起消費者的購買動機，這對設計師客觀正確的評估產品的市場認同情況和售后信息反饋具很重要的意義。（3）網購平臺為概念方案提供一種新的設計評價媒介。如果我們把網絡購物平臺的數據不是用于已投產的產品評估，而是用于概念設計的方案評價，將產品生產的環節置于銷售之后，那么產品投入市場的風險可以被降低，也有利于產生一些有針對性的柔性設計。
3.2電子商務平臺為設計服務提供了新媒介
如圖1所示，在傳統銷售策略中，針對產品的包裝、運輸、陳列、展示、宣傳等市場化環節，設計師需要滿足其功能需求及消費者的審美需求，從而衍生出眾多設計領域。而在電子商務平臺上，網站界面（UI）及其所提供的信息在產品的市場化中起著重要作用，影響消費者的使用體驗與購物行為的網站界面設計發展迅速。（1）在電子商務平臺的界面設計中，交互設計的發展前景遠大。數字化產品日趨扁平化，人和物之間的精神交流和意識交流變得越來越直接。人與產品交互不是簡單的視覺溝通，而是在邏輯和行為層面的互動。購物網站的界面設計必須能夠正確引導消費者行為，很難想象一個界面設計混亂、不協調的電子商務網站會吸引網絡消費者的注意并進入瀏覽、購物。［7］電子商務平臺的發展和成熟為交互設計的發展提供了土壤，現在交互設計的思維正在向更多的產品設計領域深入。體驗店成為線下銷售的重要發展方向。在現有技術背景下，用戶在線上購物時只能看到產品圖片和其他用戶的評價，無法獲得直接的試用體驗。而實體商店的優勢就在于其資源配置和便利的地理條件，可以為用戶提供品牌文化體驗、產品試用體驗、售后服務體驗等方式，在用戶試用產品的同時，加強企業和用戶之間的情感溝通和文化交流。體驗店的設計為設計師提供了另一個平臺，有利于為企業與用戶之間建立更好地溝通橋梁，如圖5為AOC在北京798的商品體驗店。
3.3基于電子商務平臺上的產品設計新探索
電子商務不僅可以改變產品的營銷渠道，而且可以賦予產品新的內涵。3D打印機的出現使“商品”可以完全實現非物質化，企業出售產品也許僅僅就是高精度的3D模型，用戶購買后自己“生產”。更加貼近用戶的商業模式是：由顧客提出設計要求，設計人員直接將方案發給用戶——這種模式已經在部分醫療產品上在應用。在信息時代，產品的內涵不斷發生變化，產品不再僅僅是物質上的存在，因為用戶需要的不再是產品實物本身，虛擬產品在人們生活中變得越來越豐富而重要，這使得設計師不得不為新的產品而進行創新和思考。
這是一款智能型高科技電能計量產品,該表可以同時計量正/反向有功電能、正/反向無功電能、四象限無功電能,還具有多費率控制,負荷曲線記錄,各相失壓、過壓、頻率超限記錄,數據LCD顯示等多種功能。主站可以通過RS-485總線或手持紅外抄表器對該電表進行查表、設表、抄表等操作。
軟件代碼全部采用C/C++語言編寫,編碼效率高,可維護性好,便于實現模塊化設計,可根據用戶的需求方便地對功能模塊進行裁剪。而且代碼經過優化,其生成的目標代碼大小和執行效率已與匯編代碼相差無幾。該產品的技術指標全面符合GB/T17215-1998《1級和2級靜止式交流有功電度表》、DL/T614-1997《多功能電能表》和DL/T645—1997《多功能電能表通信規約》的要求。
多功能電能表的總體結構和硬件設計
多功能表總體結構
電子式多功能電能表硬件的核心MCU主控制器,它負責按鍵輸入掃描、工作狀態檢測,計量數據的讀入、計算和存儲、電表參數的現場配置以及與外界的通信控制等。其主要功能單元包括MCU主控制器單元、電量計量模塊、紅外和RS—485通信模塊、校表模塊、EEPROM存儲陣列等;其他輔助模塊主要有:時鐘日歷電路、工作異常報警電路、按鍵輸入電路、復位和看門狗電路、開關電源模塊和后備電池電路、大屏幕液晶顯示模塊和LED顯示模塊。多功能表總體結構框圖如圖1所示。
高性能主控制器單元
主控制器采用NEC公司8位單片機中的高檔產品uPD78P0338。該款單片機為120腳QFP封裝,單片集成有60KBFlash、一個異步通信串行口、40x4段LCD驅動器、高達10MHz的總線時鐘和10路10位精度的ADC,并可通過簡單的接口進行在系統編程,極大地方便在線調試和軟件升級。并且支持高級語言,較好地滿足了多功能表任務繁多、數據量龐大、算法較復雜的功能要求。
串口復用通信單元
通信電路模塊主要包括TSOPl838紅外接收頭、紅外發射二極管、載波電路、MAX487專用485收發電路、驅動/開關二極管和其他元件。
本電能表為便于用戶抄表,設計有紅外本地抄表和RS-485集中抄表兩種串行抄表方式,因為uPD78F0338僅有一個串口,故通信電路設計時采用串口復用技術。由9012、9014和若干電阻等器件組成互補開關,由MCU的一個I/O口來控制紅外和RS-485通信方式的切換,如圖2所示。
高精度電量計量模塊
計量模塊由高精度專用電能計量芯片SA9904,電流互感器和其他電路元件組成。SA9904是Sames公司生產的一款三相雙向功率/電能計量芯片,可以計量有功/無功功率、電壓、頻率、相序異常等,可以單獨計量每一相的用電信息,符合IEC521/1036標準,可達到1級交流電能表的精度要求,各數據寄存器具有24位精度,可通過三線SPI接口與CPU交換數據。從而可以較好地適應多功能表需要計量多種電量數據的要求。SA9904引腳及其電路圖如圖3所示。
其中,CLK、DO、DI構成與MCU控制器的接口,用于傳輸控制命令和測得的電量數據,IIps、IIPt、IIPr用來對電流取樣,IVPl、IVP2、IVP3用來對電壓取樣。
時鐘日歷模塊
時鐘電路采用EPSON生產的RTC-4553實時時鐘芯片。內部集成了32.768kHz的石英晶體振蕩器,簡化電路,并可以根據需要進行自由設置以得到較高的頻率;同時集成有時鐘和日歷計數器,可選擇24或12小時顯示模式,時鐘可通過軟件方式進行間隔30秒的調整,并提供0.1Hz或1024Hz的定時脈沖輸出,以便于在電能表的外部對時鐘精度進行定期檢查。RTC-4553引腳及其電路圖如圖4所示。
其中,SCK、Sin、Sout與主處理器接口,用于發送控制指令或者傳輸日期時間數據,本系統日歷時鐘模塊采用電池作后備電源,以確保在停電狀態下,日期時間的準確無誤。
多功能電能表的軟件設計
數據結構設計
多功能電能表涉及的數據類型種類繁多。按字節分包括單字節、雙字節、三字節、四字節和六字節等,按表征的意義分有時間、時刻、電壓、電流、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能、次數、功率因數、門限、狀態字、系數、表號等。復雜的數據類型對數據結構的設計提出了較高的要求,本實現方案通過采用多種數據尋址方式和多種類型存儲器較好地解決了這一問題。
數據結構設計要點
系統的數據存放方式有:內部ROM、RAM和外掛EEPROM。
內部ROM用來存放大量的常數表格,RAM用于存放臨時變量和堆棧,本方案需要2.5KB左右的RAM,串行EEPROM則存儲各種用戶電量數據和設表參數,通過12C總線與CPU交換數據,電能表按設計需求的最大要求大約需要250KB的EEPROM,本方案采用8片256位EEPROM通過級聯來實現。
數據尋址方式
EEPROM數據訪問采用兩種方式;直接地址訪問,通過數據的EEPROM地址直接讀寫數據;數據ID尋址,通過數據的編碼讀寫數據。
通信口復用功能設計
紅外通信和RS-485共用一個串行口(RxD/TxD)通信,由于串行口通信開始都有一低電平位(0),因此將紅外接收端(與485接收端用一三極管隔開)引到一中斷引腳INTP1,通過其引發的中斷可判斷串行口數據是否來自紅外。發送時按時應方式發送,使其不互相干擾。由于紅外通信和遙控接收用同一接收管,因此在判斷紅外來源的中斷中啟動定時器INTTM4檢測紅外接收端,如果檢測到脈沖寬度為9ms或0.56ms,則判斷為紅外遙控,并根據定時檢測遙控編碼;否則判斷為紅外產生的串行口接收中斷,并將定時檢測關閉。
紅外38.4kHz調制信號由CPU內部分頻輸出(P05/PCL)。f=fx/27=4.9152/128=38.4kHz。
因紅外發送字節之間可選有15～20ms的延時,而485通信則不需要延時。數據發送在發送中斷中進行,紅外通信在發送操作后立即關閉發送中斷允許,待延時時間到后再允許發送中斷。
2電氣工程及其自動化的應用
2.1電氣工程及其自動化技術在變電站的應用
電力設備運行的平穩、安全以及可靠是電氣工程及其自動化技術的基本保障，所以對電力設備進行在線監控、系統保護以及調動控制等措施是必不可少的，但是由于社會經濟的不斷發展，科學技術的不斷進步，變電站的電力設備也逐漸增多，并且電力設備之間的聯通方式也越來越復雜，為了確保電網的安全運行，電業部門，投入了大量的人力物力和資金，將電氣工程自動化技術引入到了變電站的設備控制之中，應用全微機化設備代替了原有的常規電磁式設備，應用計算機光纜或者電纜作為了電力信號電纜，使得變電站控制中心對變電站設備的控制變得快速而又安全。所以電氣工程及其自動化也成為了變電站建設過程中的重要組成部分，進而保證了變電站的自動化調控模式的高效率，所以對變電站實施自動化改造是必不可少的。
1．1電子信息工程專業的培養方向初探
電子信息工程專業旨在培養具備扎實的電子技術和信息系統的理論基礎知識，知識面寬，實踐能力強，能從事電子及信息系統的研究、設計、制造和應用工作，富有創新精神的寬口徑高級工程技術人才。知識面寬容易使學生產生困惑，往往形成“什么都學又都學不精”的印象。讓學生的學習具有方向感，明白學習的眾多課程之間有什么關系，學完之后能夠具備什么能力，通過樹立培養方向去除學生的這些疑問。從電子信息工程的專業名稱及培養目標來看，該專業主要由“電子”和“信息”兩方面構成;當然二者是不能簡單分開的，但在學生培養過程中可有所側重，即形成偏重于應用電子類和信息處理類的兩大方向。應用電子方向強調學生在硬件方面的能力，通過電路、電子技術、微機原理、單片機、DSP、嵌入式系統、EDA等課程的學習和實踐，以電子系統的設計開發為發展方向。信息處理方向則強調算法開發與軟件編程能力，以信息處理與信息系統開發為主攻方向，重點課程包括信號與系統、數字信號處理、語言信號處理、數字圖像處理、模式識別、計算方法、高級語言編程、數據庫等。上述大部分課程都是電子信息工程兩個方向的公共課，兩個方向是不能截然分開的。
1．2課程設計的方向把握
對于電子信息工程兩個不同方向的學生，專業方向課程設計的組織實施是分開進行的，即分成應用電子技術方向課程設計和信息處理方向課程設計，這兩類設計課程都安排在學生修完各方向的主干課程之后。課程設計題目的擬定要體現方向性，如應用電子類的題目可設定為小型電子系統的開發設計，如“室溫控制系統”、“智能小車”等的設計開發，信息處理類的題目如“語音識別”、“人臉識別”、“車牌檢測”等。學生根據個人興趣和知識結構確定不同的發展方向，選擇相應的專業方向課程設計題目。完成各方向的設計題目需要的實驗條件是不同的，相應的成果形式、成績評定方式也不盡相同。
2專業方向課程設計實施實例
電子信息工程信息處理方向注重算法開發與編程實踐，主要研究利用信號處理、圖像處理與模式識別等信息分析處理手段及編程工具進行相關信息系統的開發設計，專業方向課程設計中常采用圖像處理類的設計題目。數字圖像處理是電子信息工程的專業課，同時也是一門綜合性學科，其內容多、跨度大、覆蓋面廣，主要學習應用計算機對數字圖像進行分析和處理的基本理論、方法。要求學生在掌握有關圖像處理和圖像分析的基本概念、基礎理論、典型方法的基礎上，掌握一定的編程實踐技能［5－6］。充實設計內容并改進組織形式，通過課程設計促進學生對知識的掌握和應用能力的提高。
2．1圖像處理類課程設計的擬定思想
圖像處理類課程設計要突出兩方面的內容，一是對圖像處理基礎理論的鞏固提高和解決實際問題的能力訓練，二是至少熟練掌握一門編程語言、選擇適當開發平臺實現具體的圖像處理算法［7］。為此在題目選擇、設計方案制定等方面應考慮以下幾個問題。
(1)設計題目的選擇。課程設計不同于教學過程中的實驗，與之相比要更加突出設計性和綜合性;而從工作量和難度上講低于畢業設計。題目不能太大太難，必須是學生經過認真思考、查閱資料和分組討論，利用所學知識能給出解決方案或提出思路。設計內容要突出實用性，可以是實際問題的簡化。解決問題需要綜合應用圖像處理多方面的知識點，但要避免圖像處理算法的簡單疊加，講究合理應用。
(2)開發平臺的選擇。針對具體的應用實例可以采用不同的開發平臺，如利用普通計算機下的Windows或UNIX平臺、利用DSP、FPGA或其他嵌入式開發平臺。
(3)編程語言的選擇。圖像處理中主要的編程語言是VC和Matlab，二者優缺點都非常突出。VC功能強大但要做到熟練使用難度較高，Matlab中有圖像處理工具箱、包含了大量可直接調用的圖像處理函數，應用簡單但程序運行速度偏慢。不同的設計題目可能適于在不同的開發平臺下選擇不同的編程語言來解決［8］。題目設計時不僅要考慮題目自身的難度，還要兼顧各開發平臺及應用不同編程語言的難度差異，比如在Windows下應用Matlab可以選擇難度稍大的題目，而使用DSP或VC的設計題目相應要簡單一些。
2．2課程設計范例—基于DSP的車牌檢測
按照課程設計大綱的要求，考慮到具體設計中的多方面因素，實際教學中設計了多個題目，學生可以根據自身知識水平及興趣愛好進行選擇?，F舉一個具體實例，借以說明圖像處理課程設計的組織管理過程。車牌定位是進行車牌自動識別的前序步驟，定位結果對車牌的識別會產生決定性的影響。設計的主要內容是綜合運用所學的圖像處理及相關課程的知識，建立基于DSP圖像處理綜合實驗平臺的車牌檢測定位系統。
(1)設計要求與指導
布置題目，給學生下達課程設計任務書，同時提供課程設計指導書，讓學生明確設計題目要解決什么問題、具體完成哪些內容，以及大致的解決思路。該設計題目要求在DSP平臺下完成，完成該題目的關鍵在于兩點，即車牌檢測方案的制定和DSP平臺下的編程［9］。制定車牌檢測方案首先要對含有車牌的圖像進行分析，找出車牌區域有別于其他區域的特點，然后根據這些特點及所學圖像處理知識設計檢測方法。為了便于進行車牌檢測，通常還需要對圖像進行預處理以提高圖像質量。要在DSP平臺下完成該設計，必須熟悉DSP的開發環境，同時具備較強的編程實踐和算法開發能力。與學生進行初步的溝通，使其明確要完成該設計題目，可以從如下幾個方面入手。①分析車牌區域的特點及與圖像中其他區域的主要差別。②設計車牌定位的實現方案，主要包括圖像的預處理(如平滑、銳化、消除光照不均勻等)、車牌邊緣提取、干擾區域抑制、牌照搜索與截取等。③利用DSP實驗系統編程實現設計方案，處理結果要求實現車牌區域的自動截取。
(2)組織協調與方案制定
承擔設計的課題小組選出組長負責課題分工及組員間工作的協調。課題組長選擇平時成績較好、組織協調能力強的同學擔任。組員分工以能圓滿完成課題任務為原則，兼顧個人特長和興趣愛好。如動手能力和編程能力強的同學可主要負責DSP平臺下圖像編程工作，理論知識掌握得比較好的同學可主要負責算法分析與流程設計。當然，分工時也可以考慮有針對性地進行“補短”，通過課程設計促進各方面知識和能力的全面提高。針對車牌檢測這一問題，課題小組制定了處理流程。即首先對采集到的車牌圖像進行預處理，以降低噪聲干擾;然后根據車牌區域的灰度特點選擇適當閾值將圖像二值化;提取圖像邊緣，并可利用數學形態學的開閉運算或自定義模板中值濾波進一步去除干擾;牌照區域搜索利用投影法，即通過檢測圖像向水平和豎直兩個方向的投影數據確定車牌區域;最后根據投影檢測的結果截取車牌子圖像［10］。
(3)算法設計與編程實踐
根據處理流程，分工實現各步處理算法開發與代碼編程。經過程序調試及對多幅車牌圖像的測試改進算法，以逐步提高車牌檢測的可靠性和算法執行效率。采集到包含車牌的圖像，經過預處理、二值化、邊緣檢測、投影法定位，最終得到車牌子圖像，為后續針對車牌的識別分析等工作做好準備。
(4)設計總結
學生根據自己所做的工作對課程設計進行總結，提交課程設計報告。設計報告重點反映個人所做的工作，交待清楚課題背景和設計內容、方案選擇與理論分析、方案實現方式、結果分析以及設計總結等內容。
業務的增長及網絡的復雜化，使工程設計不僅更為復雜，而且設計工作量劇增。通常采用CAD繪圖已經難以描繪這么復雜的網絡。例如中國移動省際干線六期工程某個大站已經使用A2延長2倍（相當于4張A2）的圖紙來畫系統連接圖了。這樣的圖紙不但難以繪制出版，施工非常不方便，核對修改也困難。因此，設計院在省際骨干傳送網設計過程中開始嘗試表格化設計工作，復雜的設計圖紙采用EXCEL表格進行表達。設計表格化使得設計電子化成為可能，工程設計的電子化也邁出第一步。
1.2資源管理方面
隨著中國移動省際傳送網規模越來越大，網絡資源管理的問題越來越突出，集團公司一方面加緊制定“綜合資源管理系統”，另一方面，要求資源管理數據填寫前移，要求設計院在設計過程中提供更多數據。在上述形勢下，集團公司要求設計院開發設計資源數據管理系統，同時進行設計電子化考核?？傊?，從上層應用和下層表達都對工程設計提出了新的要求，面對新的需求，CAD輔助設計已經力不從心，開辟新的領域，工程設計電子化成為工程設計發展的必然。
2工程設計電子化的含義
工程設計電子化，就是圍繞結構化的數據庫進行的一系列工程服務，包括項目規劃、工程勘察、可研、設計等主要過程采用信息化工具。工程設計的數據不但能方便地指導施工，還能為項目管理系統、資源管理系統、資產管理系統、綜合網管系統等各種運營支撐管理系統服務，為今后的項目規劃、可研和后期設計直接提供數據和支撐。工程設計電子化，使工程設計不僅服務于施工和預算編制，而且在電信資源全生命周期發揮作用，在整個規劃、可研、設計、施工、運行維護、資源管理調度、退網等過程中提供服務。由于省際骨干傳送網的規模容量和重要性，其工程設計電子化尤為迫切，需要支撐的項目管理系統、資源管理系統、資產管理系統、綜合網管系統都是大型數據庫系統。設計文件中海量的數據也只有數據庫系統才能承載，因此工程設計電子化就意味著工程設計必須以大量結構化數據為基礎，必須能提供可被數據庫系統“閱讀”和處理的數據，同時要能利用這些數據進行設計并開發應用。
3工程設計電子化的進程
工程設計電子化是工程設計的重大變革，需要經過長期的過程。電子化設計與傳統設計差異很大，從傳統設計到電子化設計必然經過多個階段。
3.1傳統設計與電子化設計的差異
調研前期網絡資料，收集前期圖紙；進行網絡規劃和系統設計；然后進行現場勘察；再進行局站設計；最后輸出設計文件；經施工后進入網管系統和其他資源管理系統。這個過程是分散的、單向的，是以個人為中心的設計。很明顯，當設計較小規模的網絡、涉及相關網絡較少時，這個流程非常有效。電子化設計是以建立在設計資源數據庫基礎上的電子化工程系統為核心，設計過程是全集中的過程。從綜合資源管理系統和網管系統上直接導入網絡資料，在設計系統中進行設計，然后再進行現場勘查核對數據，最后將結果導入到設計系統中，設計系統直接輸出設計文件，并導出到綜合資源管理、網管系統等其他系統。在大型復雜網絡中，這樣的系統是必須的，能夠綜合較多的力量，高效地進行。對于簡單的工程，涉及較少網絡數據時，傳統設計非常有效。但像中國移動省際骨干傳送網絡這樣的大工程，面對百萬級別的數據，傳統設計越來越力不從心，電子化工程設計將成為必然。當然，電子化設計也不可能脫離傳統設計，電子化設計也需要經歷多個過程。
3.2局部設計數據結構化
電子化設計的基礎是設計數據的結構化。傳統設計采用CAD進行制圖，CAD圖形直觀、易讀，便于進行施工，但是難以產生結構化數據，無法呈現大規模網絡數據，難以對資源進行統計和管理。工程設計電子化的首要過程是對傳統設計數據進行結構化處理。事實上，由于目前設計量大且復雜，在以CAD為主的設計中EXECEL表格經常作為輔助工具來使用，如勘察表格、局站信息表格、國內配套表格等。此外，EXCEL也是共享數據的最廣泛的工具。因此，數據結構化首先選擇EXCEL表格。
3.3建立設計資源數據庫
設計資源數據庫，包含海量設計圖紙有效信息的集中型數據庫。其表達的是和設計圖紙一樣的信息，但更加容易存儲、繼承和處理。設計資源數據庫可以將分散的設計數據集中在一起，并將連續多期的設計資源數據累積起來，增加一些維護調整數據后，便能包含整個網絡資源數據。對于未來網絡維護調整、網絡規劃、后期工程可研、后期工程設計提供重要支撐。工程設計電子化后，由各個設計人員將大部分設計數據結構化，再進行標準化處理，就可以建立設計資源數據庫了。
3.4以設計資源數據庫為基礎的電子化設計系統
以設計資源數據庫為基礎的電子化設計，可以基于設計資源數據庫，根據設計需求開發電子化設計系統。系統設計可以先通過數據庫查詢網絡現狀，規劃設計新的系統后，上傳到數據庫，借助數據進行通道通路安排，完成網絡系統設計。局站設計方面，可以通過下載數據、現場核對、上傳數據，然后由數據關聯網絡設計。最后由資源數據校對數據，根據施工需要輸出相關圖紙。對于網絡比較穩定的設計，如省際骨干傳送網設計，每期工程90%以上業務局站都是前期局站，涉及到前期設備和系統的工作量基本都超過60%以上，可以基于數據庫查詢網絡現狀，進行設計擴容擴建，指導新建，因此前期的設計資源數據庫對于工程設計意義巨大。
3.5基于設計資源數據庫的應用開發
設計資源數據建成之后，可以依據資源數據庫，通過開發與其他資源管理系統的接口和部分應用，支撐其他系統。比如中國移動當前網絡，可以輸出到傳輸綜合網管系統，以及正在建設的綜合資源管理系統和項目管理系統，還可以進行緊急電路安排，資源統計、網絡后評估、成本分析等多種應用開發。
3.6設計輸入輸出的電子化
當其他數據管理維護系統比較完善時，如中國移動集團公司建立了比較完善的資源管理系統，傳輸綜合網管系統等系統時，可以直接開發對應適配接口，使得網絡現狀和資源數據直接輸入到電子化設計系統中，設計結果數據也可以直接導出到其他系統中，這樣能節省大量的人力物力，設計效率和準確性會有更大幅度的提高。
3.7資源的全生命周期的電子化
對于運營商的管理來說，最理想的是建立網絡資源的全生命周期管理，從規劃、可研到設計、施工，再到運行維護、調整，一直到退網，對所有活動進行有效管理。設計電子化將成為這個過程中非常重要的關鍵環節。這已經不僅是工程設計電子化的范疇，需要多個部門多個系統的的協同發展和配合。
4工程設計電子化的基礎和要求
工程設計電子化是設計領域的重大變革，涉及工程的各個方面，設計方式、思維方式、管理模式等都需要進行調整，才能適應電子化的需求。
4.1資源標識的標準化、物理化
傳統設計是用圖紙表達相關對象的，當采用數據表示時，需要對資源進行全局統一，從局站名稱到機房內機架位置、子架槽位單板端口位置等都必須進行統一標識，否則就需要輔助以圖進行標識，如果都需要用圖進行標識，設計電子化就難以提高效率。
4.2工程設計的標準化
設計標準化是指設計方式、設計中連接方式等需要標準化，大家遵守的是同一個標識方法，這樣設計使用者掌握了標準就可以了，設計人員不需要特殊標識，使用者也不需要特殊去學習。如所有局站在終端ODF使用時都是“單收雙發”，“單發雙收”成為一個標準，都按照這個標準做，那么，收發就不需要標識了，這樣才可以提高電子化的效率。
5工程設計電子化的實踐和探索
工程設計電子化是一個長期的過程，中國移動省際骨干傳送網在這方面做了腳踏實地的實踐和有益的探索，走在了傳送網設計電子化的前列。
5.1網絡系統設計亟需表格化
中國移動省際骨干傳送網工程處理世界上最大的傳送網絡，電路安排需要處理百萬級的數據，工程設計廣泛采用表格進行表達，網絡設計產生了十幾張表格，部分表格數據量巨大，數據行達到數萬行，已經接近EXCEL處理極限，迫切需要數據庫支持。
5.2統一化局站設計表格
中國移動省際骨干傳送網七期就在部分復雜局站使用表格，以表格為基礎進行設計，八期工程開始在統一在全網開始設計表格化方面開始嘗試，九期工程中充分發揮設計人員的創造力，對表格化設計進行完善和革新,使得表格化進一步推廣。省際骨干傳送網十期設計充分總結了八期、九期表格化設計的經驗和資源管數據理方面成果，充分考慮未來建立設計資源數據庫、集團資源管理系統、傳輸綜合網管系統的需求，從設計查勘開始就按照設計信息化、電子化和標準化的原則對設計各個階段進行統一和規范，編制各個階段統一指導文件，特別是對局站設計表格編制統一模板進行標準化，生成數百個EXCEL表格文件。
5.3開發設計電子化工具
省際骨干傳送網工程組正在開發設計工具，將現有設計資源數據庫化，以提高設計生產效率，更好支撐集團管理維護。
6工程設計電子化面臨的問題和挑戰
工程設計電子化是設計領域的重大變革，需要各方面配套進行，需要施工、維護等單位和部門大力配合。例如，施工時，由圖紙變成表格，開始會不適應，但由于表格更切合實際、方便快捷，逐步會發現使用表格的優勢，這需要一個過程。網絡運行維護部門需要加強標準化工作，對網絡標識等做好規范和統一。工程設計電子化是一個長期的過程，需要大量積累，逐步進行。
二、Bentley 三維數字化軟件在電力工程設計中的應用
1 Bentley 三維數字化軟件
概述Bentley 公司的 AutoPLANT P&ID 是一種基于 AutoCAD 的程序，允許您創建智能管道和儀表圖、工藝流程圖和其他管道圖表。通過使用 AutoCAD 和外部關系數據庫環境，Bentley AutoPLANT P&ID可創建智能工藝流程圖。使用此產品，工程師可以在研究數百個布局工程圖或三維模型的同時，抽出少量時間來詳細了解電力工程設計。該應用程序可顯著縮短捕獲系統設計和工程研究（例如，HAZOP 研究）的流程信息所需的設計時間和文檔制作時間，確保符合 OSHA1910 和 ISO 標準。通過其可縮放的設計，AutoPLANT P&ID 適用于各大中小型工程公司和運營商，為過程處理工程的生命周期設計和文檔制作提供了一款重 要 工 具。Bentley AutoPlant Equipment使用與 Bentley Autoplant P&ID、Piping、Structural、Isometrics 和 Raceways 應用程序相同的項目結構，并將二維數據和三維數據保存在相同的數據庫中。如果使用其他應用程序集，那么當管道選路時，三維用戶將看到可從中選擇的完整線路編號列表。布置設備時，三維用戶可以從先前已布置在 P&ID 中的設備標簽中進行選擇，也可以從使用數據管理器輸入數據庫中的設備標簽中選擇。如果該用戶僅負責項目的詳細設計階段，那么數據管理器和數據表可以與三維數據結合在一起使用。您可以從二維或三維環境內輸入的數據中生成線路列表報告或設備數據表。此外，還有一些二維 / 三維工具可以從三維應用程序內瀏覽 P&ID，從P&ID 的組件中設置當前規格和大小等。
2 Bentley 三維數字化軟件在電力工程設計中的應用
（1）電力工程電氣設計
Bentley 包括一個基于 Bentley promise 控制系統設計軟件的電氣設計引擎。電線就作為電線而不作為圖形線處理；它們在放置或取消時會自動粘合和斷開。連接處由軟件辨認。電線編號可以自動指定，不同類型的電線分配到不同的層以更便于編輯。放置符號時，軟件會提示唯一 ID，并自動交叉參考相關符號。通過這種方式，可以迅速生成單線圖及保護和控制簡圖而不會出現錯誤。而且還可以自動生成電路原理圖。工作被組織為項目，使得許多圖可以鏈接在一起以便進行交叉參考、錯誤檢查和清單生成。項目中一個部分的更改便會立即反映在項目的其余部分，從而大大減少了編輯時間，并確保了準確性。組件標識符、頁面格式、標題欄等的項目級默認設置確保了與標準相符。此外，Substation 軟件還可以完成防雷、接地、照明、電纜敷設、端子接線圖等系統的設計，幫助設計人員高質高效地完成電力工程有關電氣設計的部分。
（2）自動創建的平剖圖
BentleyAutoPlant Equipment 支持自動創建二維平剖圖。這些工程圖引用自模型，因此，對模型所做的任何更改都會更新平剖圖。Autoplant Equipment 提供了許多工具，支持使用從數據庫中提取的信息（例如：坐標系、立面圖和絕緣厚度等）來添加元素批注。XM Edition 引入了全新的“公文包模式”技術。使用這項技術，只要稍加管理和設置，設計人員不需要項目協同工作功能，即可獨立開展工作。使用這項技術后，大型項目模型可以輕松在各個項目之間移動，亦可斷開與項目的聯系，或者從備份中恢 復 單 個 項 目 模 型。Bentley AutoPlantEquipment 以 AutoCAD 為基礎運行。它包括各種旨在創建并修改設備模型的菜單和命令工具欄。Equipment 菜單按級聯樣式排列，與 AutoCAD 中的菜單類似。此外，Equipment 還提供了許多輕松訪問 AutoCAD 的命令，并支持大多數 AutoCAD 命令行鍵入操作。BentleyAutoPlant Equipment 模型并不僅僅只是工程圖。創建該模型時，系統還會維護外部項目數據庫中的組件數據。在工程圖會話過程中，隨時可以編輯組件數據。此外，還可以編輯最初為放置組件而定義的維度參數和位置參數，并重新繪制相應圖形以反映所做更改。如果父設備基本工具的維度參數已修改，那么鏈接的子設備直徑也自動進行調整。采用Bentley 三維數字化軟件進行電力工程設計，具有較大的便利性。自動創建平剖圖。
（3）異地協同設計
電力工程項目往往需要多個專業協同設計完成。電力工程設計是多專業配合設計的成果，強調整體水平和相互協調配合，因此整個設計過程是各專業間反復配合的過程，最終設計成果不是簡單的疊加，而是有機結合。協同設計的目的不僅僅是數據設計，更重要的是注重對信息的交流和管理。PDMS 就是作為一體化多專業協同設計數據平臺，通過計算機網絡使不同專業設計者，分散的設計部門連為一體，改變了以電話、傳真、郵件和會議為基礎的傳統配合模式，從而設計效率達到最大化。對于 PDMS，通過多專業配合，建立整個項目的統一的數字化三維模型，不僅解決了管道、設備、土建、暖通、電纜橋架等各專業詳細設計的交叉配合問題，而且能以三維模型為基礎在平臺上實現各專業間的提資配合、工程圖紙和報表的提交等工程配合問題。
從當前的應用技術而言，電子信息工程在日常工作、生活當中的應用已經較為普及，其具備較大的影響力。電子信息工程主要包含數據的收集、處理以及儲存，電子設備信息軟件系統的應用等，就是手機、電腦在電話、短信、網絡等過程都屬于電子信息工程范圍。同時，電子信息工程能夠給人們的生活帶來一定的便利性，提升人們的生活質量，降低人們的工作量等，在人們日常生活當中所使用的筆記本、平板、手機等設備當中都具備相應的電子信息工程技術，其內容包含信息技術、通信技術以及計算機網絡技術等。
2電子信息工程在工業領域中的設計與應用
2.1射頻識別技術的應用
射頻識別技術主要是一種無線通訊技術，能夠借助無線電訊信號識別特殊的信息目標并進行讀寫相關數據，從而無需識別系統和特定目標之間建立相應的機械或光學接觸?？旖莶⑶腋邷蚀_性的射頻技術在工業領域當中應用非常廣泛，當前射頻識別技術主要在航空包裹以及汽車生產方面應用較為先進，射頻識別技術是一種全新的自動化識別技術，其能夠顯著提高讀取信息的速度，并實現能攜帶大量信息的優勢。在工業領域當中，射頻識別技術有著顯著的經濟效益與社會利益。
2.2工程造價中的應用
工程造價主要是指在一個項目開始之前對該項目進行開支預算，并對實際開支的全部固定資產投資進行統計。應用套件軟件編程工程預算和造價，應用數據庫技術構建收集指標的能力。伴隨著信息化技術的快速發展，電子信息技術在建筑行業當中的應用越發廣泛。電子信息工程在工程造價等方面的主要應用在控制造價、制定造價而定、投標報價等多方面。在工程造價方面合理應用電子信息工程，能夠實現對工程的信息化、電子化管理。
2.3交通建設中的應用
在交通建設方面，普遍會應用到許多的數據并需要對其進行處理，在交通設施的建設中，也會遇到許多的問題，在這些問題上必須有解決方式，僅僅是借助人為的力量，不僅會浪費大量的人力物力，還會發生無法規避的損失。當下，電子信息工程的應用也能夠在交通建設當中進行，主要是負責解決施工當中存在的問題，例如預測施工中的風險以及設計施工風險規避措施，從而為交通施工的建設質量及效率提供基礎性保障。
2.4機械領域的應用
針對電子信息工程在工業領域的發展及應用現狀，很容易發現，電子信息技術在機械制造方面的應用非常廣泛，例如，在日常生活中可以發現的手扶電梯中，便可以應用電子信息工程，實現自動化加速與減速。電子信息工程在機械領域當中的廣泛應用，不僅可以實現智能化與自動化，還可以使機械的使用效率、能源消耗量得到明顯優化，從而實現提升工業生產、工業服務的效率及質量。
3電子信息工程發展現狀
3.1缺乏技術性人才
一直以來，我國電子元件都是依靠國外進口，這也導致我國電子信息產業的發展需要依靠國外，電子信息工程產業是一種人才密集的快速發展產業，通過模仿與守舊是無法體現電子信息工程的作用，再加上我國電子信息工程的發展起步時間比較落后，人才培養制度不完善等，導致我國電子信息工程專業的開設存在嚴重問題。雖然我國高校教育能夠培養出一部分電子信息工程人才，但是大多數人才都是理論分析能力強、實踐操作能力弱，這也導致真正能夠應用于市場的電子信息工程技術性人才并不多，制約著行業的發展。對此，應當培養學生學習信息的處理及獲取、電子設備和信息系統等多方面的理論性知識，促使培養出來的學生具備良好的科學素質，從而真正具備應用、開發、設計、創新電子設備及信息系統基本能力的人才。與此同時，這不僅僅是高校的任務，還是國家與企業的任務，國家應當重視人才的培養與市場的開發，企業應當重視人才的引進與人才的提高。
3.2缺乏合理的產業結構
在20世紀，電子信息工程便有了初步的發展，并且也為我國的經濟發展提供了一定的支持。但是，電子信息工程在我國真正普及和應用是在21世紀，電子信息產業是一種持續發展和進步的產業，只有持續的創新，生產全新的電子產品，才能夠真正地適應現代化經濟的快速發展。對此，導致電子信息產業的結構發生了根本性的改變。例如，信息服務業和軟件的比重部隊稱、數據庫與產業規模較小等等。大多數關鍵性的技術仍然需要從國外的國家進行引進，缺乏自主性的發展與創新，這也導致我國當前的電子信息產業處于被動的趨勢。對此，就應當針對我國實際情況，以國家管理部門為手段，有效的優化電子信息工程產業結構，促使電子信息工程繼續發展。
3.3缺乏自主創新能力
一、引言
火電建設工程中各種資源的配置即具有很強的特殊規律,對工程建設的成敗有至關重要的作用,絕不容忽視?；痣姀S建設工程有其固有的行業特點,其需要的資源可以分為資金、人力、機具、設備、材料、圖紙,以及施工場地、空間和道路等,缺少任一資源都會對工程建設造成重大影響。本文就圖紙資源的特點及配置進行分析。
二、設計工作及圖紙資源的特點
圖紙資源是設計單位取得必要的設計基礎資料后,經過設計過程完成的,圖紙是指揮現場施工的必須條件,沒有施工圖紙,就無法制定施工組織設計方案,無法組織材料、人力以及機械,更無法進行驗收和質量控制。筆者在火電基建工程實踐中總結了設計工作的特點:
1.設計周期長,時間跨度大。由于火電建設工程系統復雜的特性,設計工作量很大,而且各專業之間相互配合很多,許多卷冊還需要結合現場實際進展進行設計變更,故設計周期很長,一般從初步設計開始到施工圖基本完成要經過初步設計、司令圖設計、施工圖設計、竣工圖設計等階段,前后至少兩年時間,其中施工圖設計高峰就需要經過六至八個月時間。
2.設計進度受基礎資料的影響很大?；痣姽こ痰脑O計需要設備廠家的資料才能開展,設備廠家向設計單位提交設備的大小、接口尺寸、動靜荷載、電負荷等參數,設計單位才相應設計設備的位置、基礎、連接管道、電源等。假如在設計過程中上述設備沒有訂貨,或者設備廠家沒有向設計院提交資料,設計工作自然無法進行。
3.各個工程的設計具有不可復制性。由于地質條件、氣候環境、燃料品質和設備廠家的不同,主輔設備的參數和建筑物的結構顯然不可能完全相同,系統配置也有多種方案可供選擇。而且由于原始場地條件的差異,各廠附屬系統的布置位置也不可能完全一樣,需要根據實際情況進行設計。
三、圖紙資源配置
1.圖紙資源的特性
圖紙資源即設計院或設備廠的設計成果,是一類特殊的資源,其設計特點決定了其設計工作需分步進行,圖紙是隨著建設進度分批提供的,不可能在施工前將圖紙全部設計完成。施工中一旦某個環節卡殼,現場就有可能出現停工待圖現象。從工程施工的角度講,圖紙資源相對工程是唯一的,到位得越早,越有利于施工方案和材料的準備,且其到位得早對其他資源的配置也沒有負面影響。
盡管當前設計院由于工程較多比較繁忙,但相對而言,設計工作的彈性遠比設備制造要大,制約其到位的主要因素還是設備的招標定貨和提供設備資料的早晚。這些都需要項目公司超前策劃,加強過程監督,才能保證設計進度,使圖紙資源按要求配置到位。
相對設計單位的設計圖紙,設備廠家的圖紙也是影響工程進度的重要資源。不過廠家設備一般都是成型產品,圖紙相對穩定,其交付進度是有所保障的。
2.火電工程建設各資源的配置關系
(1)圖紙資源與材料資源的關系
圖紙資源與材料資源之間是因果關系。要想使材料按時到場,圖紙必須提前到位。按照電力建設的慣例,圖紙應先于施工開始前三個月到場,以便項目公司和電建公司準備甲乙供材料。尤其對于一些制作工期較長或非通用的材料,更需要提前準備。而且圖紙中的設計錯誤對材料準備的影響也很大,在實際工程中,由于設計本身錯誤或設備廠家資料錯誤導致的圖紙和材料清冊錯誤很常見。
(2)圖紙資源與機械工器具資源的關系
對于施工工藝較復雜的分項工程,根據設計圖紙的要求,會制定出不同的施工方案,必然涉及到機械和工器具的需求。比如某些混凝土預制件的制作,預制件的大小和形狀的設計要考慮最終整體強度、接縫處的二次灌漿等因素,單個預制件越大就越需要大的起重工具完成吊裝。再如煙道支架等,某些工程設計采用鋼支架,某些工程設計采用采用混凝土支架,后者就需要準備澆筑混凝土用的模板。所以圖紙資源制約工器具資源的配置,也需要圖紙盡早到場以便盡早準備。
(3)圖紙資源與人力資源的關系
除材料和機械工器具外,根據圖紙要求制定的施工方案也會對施工人員的數量、素質提出要求。尤其是一些需要特殊工藝的項目,會要求特殊的人員施工。比如高溫高壓管道的焊接,要求必須使用有相應材質焊接資質的焊工完成,不同的防腐工藝、也需要不同專業的施工人員完成。
(4)圖紙資源與場地道路資源的關系
在火電廠為提高土地利用率和降低投資,在設計中會盡量減少空余場地的面積,廠區內道路、通道和空地的面積很小,而且這些場地也會布置地下管道、溝道等。所以基建施工場地分為兩類,一類是在建設區域外租賃來的場地,一般用于組裝、制作、物資存放、辦公、生活;另一類則是通過科學的施工組織設計,合理安排工序,臨時占用一部分建設用地,作為另一部分施工作業的施工場地,用于機械布置、現場物資中轉、施工作業。道路資源也同樣,除正式道路外,在施工期間根據施工要求,也會在建設用地中開辟一些臨時性通道。故而良好的設計會充分考慮到施工需要,使場地能夠周轉使用。
(5)設備資源與圖紙資源的關系
中圖分類號：G642.44 文獻標識碼：B 文章編號：1671-489X（2012）33-0142-03
社會對工程實踐及科技創新人才的迫切需求，要求高等學校實踐教學不斷改革，這是廣大教育工作者責無旁貸的使命。隨著電子技術的迅速發展，要使高等教育與時俱進，建設電子設計科技創新實踐基地是工科院校實踐教學改革的重要舉措，對我國優秀人才的脫穎而出、高等教育的改革與發展將產生深遠影響[1-2]。結合山東理工大學實際，為滿足電工電子實訓教學、大學生電子設計競賽、信息技術大賽、電子工程師認證、電子行業技能鑒定和職教師資培訓等教學任務的要求，以電子設計科技創新實踐基地建設為契機，從轉變教育理念，更新課程體系，改革教學方法、運行模式和管理模式等方面，進行探討和實踐。
1 科技創新實踐基地建設理念
1.1 確立創新人才培養理念，促進教學改革，帶動學科建設
為了實現創新人才培養目標，確立以培養學生工程實踐能力、創新能力、科研能力為核心目標的建設理念。重要的是要實現教學理念、教學模式的轉變，從而為創新教育的實施建立良好的教學平臺。與此同時促進教學改革，帶動學科建設[3]。
1.2 注重學生個性化培養及突出學生主體性
為了實現學生個性化培養，將以往被動式學習轉變為主動式學習。通過有效的組織和引導，使各項創新實踐活動盡可能以學生自主設計、自行組織來完成。積極倡導學生自主學習、勇于創新，注重學生的創新意識、團結協作能力的培養，力求為學生創造一個自由、開放的教學空間，激發和釋放學生的創新熱情。
1.3 強調對學生能力培養的全面性
從理論知識到實踐動手能力，從設計技巧到工程規范，從提出問題到解決方案，從開發流程到系統實現，從人員分工到團隊合作等多方面，培養學生的工程實踐和科技創新能力。
2 實踐基地建設目標及舉措
2.1 先進的教育思想——培養學生的工程實踐能力和科技創新能力
大學生電子設計競賽、信息技術大賽和挑戰杯等，推動了學生科技活動的開展，將學生科技活動作為培養學生實踐動手能力和創新精神的重要手段，改革教學方法，建立培養模式和運行機制，培養學生的實踐動手能力、科研能力、創新能力和創業能力。培訓學生參加各種競賽，并在國家和省級競賽中取得好的成績，使從創新實踐基地中走出的學生能成為相關行業的科研骨干力量。
2.2 科學的課程體系——構建多元化的實踐教學平臺
以學生為本，建立知識、素質、能力協調發展的培養體系，構建多元化的實踐教學平臺。從科學技術的飛速發展和社會經濟對人才培養的要求出發，以培養學生實踐創新能力為核心，轉變教育觀念，更新課程體系，改革教學模式和運行模式，建成一個合理的實驗室硬件結構和軟件結構，為學生的自主學習和全面發展創造一個科學、合理的多元化實踐教學平臺，保證創新教育的有效實施。
將課堂教學逐漸延伸到課外，將學生的課外科技活動納入創新能力培養的過程中，加強對學生的引導，注意對學生實踐活動興趣的培養。通過組織多種形式的實踐活動，提供不同層次的實踐內容，提出靈活多樣的實踐要求，提高學生的主動性。同時以開放實驗室為平臺，將興趣小組、學生社團、各類競賽、科技創新、科學研究等課外實踐活動，作為培養創新人才、提高學生綜合素質的重要環節。
2.3 高水平的教師隊伍——提高教師的科研水平和工程實踐能力
就電子設計競賽而言，雖然學生是主體，但沒有一支科研水平較高的教師隊伍，在大賽中取得突出成績是很難的。通過科技創新實踐基地的建設，使廣大教師的科研水平和工程實踐能力有所提高，使更多的教師能獨立指導學生參加電子設計競賽及其他各種科技競賽活動。
2.4 合理建設實驗室，使現有教學資源得到充分利用和開發
通過創新基地建設，改善教學條件，加大實驗室投資力度，進一步擴展現有實踐教學基地的教學功能，使現有教學資源得到充分利用和開發，提高教學資源利用率。
2.5 可持續發展的保障機制
成立實踐教學改革領導小組，制定發展規劃，實施改革政策，建立評獎制度，設立獎勵項目，鼓勵教師和學生積極參加實踐基地的改革和建設。定期進行大學生科技活動的評比工作，對在科技活動中積極組織、宣傳，以及努力開展科研攻關并取得優異成績的教師和學生，給予表彰和獎勵，營造良好的科技氛圍，推動科技活動繼續向更高層次發展[4]。
2.6 輻射及帶動作用
按照創新型人才培養目標要求，在探索中穩步發展，在創新中逐步完善，已發展為一個集實習、培訓、競賽、設計開發、學術交流、產學研于一體的大學生科技創新實踐基地。具有較高理論水平和推廣價值的實踐教學研究成果，為學校乃至全省的實踐教學提供借鑒。
2.7 解決電子設計競賽中存在的問題
全國和山東省電子設計競賽的共同特點是任務重、時間緊，要求學生四天四夜完成全部設計任務，包括方案論證、理論分析和數據計算、原理圖繪制、硬件制作、整機調試和論文撰寫的全部工作，這是一項很艱巨的任務。學生在競賽中暴露出很多不足之處，如有的學生提出的設計方案較少，知識掌握不夠全面，不能綜合運用所學知識進行分析設計；不能通過實驗數據分析、總結、歸納問題及解決問題；在誤差分析方面，有的學生不知道如何下手；團隊協作精神欠佳，出現錯誤相互埋怨。種種現象反映出學生的理論基礎不夠扎實，不能把所學的知識綜合運用。隨著創新基地的建設和完善，逐漸克服和解決以上問題。
大學生創新實踐基地必將為學生的自主學習與實踐、積極創新與創業，開辟出更加廣闊的學習空間。
3 實踐基地運行模式
科學的管理是保證實踐基地建設成果的有力措施，有效的運行才能發揮實踐基地建設的效益。結合學校實際情況，采用靈活多樣的運行模式。
3.1 全面開放管理模式
電子設計科技創新實踐基地，包括電子設計創新實驗室、單片機同步教學實驗室、電子實習與制作室、PCB制作室、SMT實踐室、電工實訓室、PLC實訓室、電子元器件展室、儀器設備存放室等。制定和完善實驗室開放制度，周一至周日，從早晨8點至晚上10點，全面開放。暑假和節假日安排專人值班，以最大限度地滿足學生需求。學生可隨時進入實驗室開展活動，大大調動了學生參與實踐活動的積極性。實驗室的全面開放使學生擁有了更多動手實踐的機會，為學生課外實踐提供平臺，對學生的實踐能力和創新精神的培養起到積極作用。
3.2 工程實踐教學模式
為提高學生的創新實踐能力，改革實踐教學課程體系，建立知識、素質、能力協調發展的三級能力培養體系。三級能力培養體系是：基礎知識和基本技能培養，系統設計和應用能力培養，綜合創新能力和獨立工作能力培養。實踐基地的指導教師大多都是教學骨干，是優秀的雙師型人才，既有堅實的理論知識，又有豐富的實踐經驗。許多教師曾承擔過國家級、省級科研課題，也同時承擔著畢業設計、課程設計、實習實訓的教學任務，負責安排這些教學環節。
社會對高素質人才的需求和呼喚，觸動了對教育深層次問題的思考，必須轉變教育思想，更新教育觀念，融傳授知識、培養能力、提高素質為一體，將提高學生的創新能力滲透到實習實訓、課程設計、畢業設計的教學過程中，推行多元化實踐教學模式。多元化的教學模式，激發了學生自覺學習積極性，不僅能使拔尖人才脫穎而出，也能使全體學生得到共同提高。
3.3 科技創新競賽模式
利用科技創新實踐基地開展各種科技競賽活動，如全國和山東省大學生電子設計競賽、全國大學生信息技術及電子系統設計競賽、工信部大學生單片機競賽和電子設計組裝競賽、中國“挑戰杯”課外學術科技作品競賽、全國大學生“飛思卡爾杯”智能汽車競賽、全國“電腦鼠走迷宮”競賽、電子工程師認證考試、電子行業職業技能鑒定、全國骨干教師職業技能培訓等，還有學校和學院組織的電子設計競賽、電子組裝競賽、無線電測向競賽、大學生創新項目、走進實驗室系列活動等。
3.4 科研提高模式
積極組織學生在科技創新實踐基地搞大學生科技創新項目，參加教師科研課題。通過科研實踐和鍛煉，學生學會了查閱資料、文獻檢索、方案論證、撰寫工程設計說明書、設計電路、仿真調試、整機安裝、試驗結果分析等[5-6]。部分優秀學生走向社會，為企業提供技術服務，解決技術難題。
3.5 就業創業培訓模式
充分利用科技創新實踐基地，依托學院雄厚的教師力量，開展各種社會服務。每年都組織就業培訓、創業培訓、職業師資培訓和電子行業職業技能培訓等，指導學生參加各種創業訓練[7]。
4 改革成效
1）完善了實踐教學體系，構建了多元化的實踐教學平臺，增加了設計型、研究型、創新型實訓項目，全面提高學生創新能力。
2）以大學生電子設計競賽為載體，營造了良好的創新能力訓練氣氛。近3年來，獲國家級獎勵6項，省級一等獎14項、二等獎19項。
3）開展了創新項目立項活動，加強創新能力專項訓練，提高了科研水平。近3年來，在基地搞科技創新活動的學生有2100余人，平均每年接納700余人；提交成果190項，實用新型專利4項，發表學術論文7篇，提交競賽論文56篇。
4）強調對學生能力培養的全面性，學生綜合素質有所提高，擴大了就業面。將提高學生的創新能力滲透到畢業設計、課程設計、實習實訓的教學過程中。近3年來，在基地實習實訓、畢業設計的學生有9000余人，平均每年接納3000余人。有360人考取了電子工程師（初級和助級）資格證，有55人進行了電子行業職業資格鑒定認證。學生的成果得到教師和專家的肯定，增強了學生的榮譽感和自信心，勇氣、克服困難、團結協作等方面也得到了鍛煉。學生畢業時敢于面對社會，擴大了就業面，能夠較快適應新的工作，這也是高等教育培養的目標。
雖然做了許多工作，取得較好的效果，但是與優秀院校的電子設計創新實踐基地相比還有一定差距，還有許多不足之處。還應繼續統一思想，提高認識，全面實施實踐創新能力培養計劃，進一步制定詳細實施方案和考核評價體系，完善激勵機制，加大創新能力訓練經費投入，為學生開辟更加廣闊的學習空間。
參考文獻
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[4]李震，朱昌平，范新南，等.“3+1”教學模式與學生創新能力的培養[J].實驗技術與管理，2007，24（1）：128-130.
一、引言
全國大學生電子設計競賽由教育部高教司和信息產業部人事司共同主辦[1]，從1994年到現在，先后舉辦了近十屆全國競賽和四屆專題競賽。大賽從一開始就確立了“推進教育教學改革，為人才培養服務”的宗旨，不斷推進高校教育教學的改革與發展[1][2]。我校從1997年開始面向全校召集優秀學生參加全國大學生電子設計競賽，成績斐然，先后獲得國家一等獎三項，國家二等將五項，山東省一、二等獎勵多項。這些成績對學生的鼓舞很大，要求參賽的學生逐年增多，參與的專業范圍也不斷擴大。參加過電子設計競賽的學生在系統設計、方案論證、整機調試、選用新器件及創新能力與合作精神等方面得到了全面提高，也增強了他們的自信心。他們在畢業設計和以后的科研工作中，獨立工作的能力較強，受到了教師和用人單位的歡迎和好評。我們從以下幾個方面，談談通過組織大學生電子設計競賽期刊網，對程體系改革與創新能力培養的促進作用。
二、大學生電子設計競賽促進了電子技術相關課程教學體系的改革與完善
通過組織參加全國大學生電子設計競賽及賽前選拔與培訓，發現我校本科生存在理論基礎較好而動手能力較差、參與意識較強而工程素養不足等缺點。這反映出教學過程重理論輕實踐、重軟件輕硬件，也說明現有的教學內容和課程體系急需改革，如：在平時實驗課中，驗證性實驗多而自主設計的實驗少，單科性實驗多而綜合性實驗少，采用傳統的方法多而應用最新的技術少，反映電子技術應用的前沿課程少。針對這些問題，我們對電子類課程體系進行了一些調整和改革。
首先在教學內容上，由于新技術、新器件應用范圍越來越廣和電子技術的飛速發展，我們開出了“可編程邏輯器件及其應用”、“電子設計自動化”、“現代電子系統設計”、“條形碼與IC卡技術”等新課程，編寫了教學大綱，經過多年實踐，效果良好，豐富和完善了電子技術課程體系。配合課程體系和電子技術競賽編寫了新的理論教材“電子設計自動化”和實驗教材“電子技術測量與實驗”。在新教材中，舍棄了過時陳舊的內容，引入新的內容，增加了電子線路軟件仿真的內容，使硬件軟件相結合，豐富了實驗手段。新教材還增加了大量的設計性和綜合設計性實驗內容，滿足不同程度學生的需要。實驗教學環節已由單純的“驗證”實驗向“單元驗證、分析設計、系統綜合”實驗相結合的方向轉變。根據新教材構建了模塊化的EDA實驗教學內容體系，具體框圖如下圖1所示：
其次從教學目的和教學摘要求學生按照已知的方法和步驟進行操作即可，這種實驗方式在基礎訓練階段是必不可少的，但因為其本身在時間、空間和內容上的局限性，不利于學生自由發揮，也不利于學生創新能力的培養。而非驗證性實驗因可讓學生自主設計和拓展實驗，從而提高了其挑戰性，也極大地激發了學生的創新欲望，對培養學生的實際動手能力和創新精神是非常有利的。
圖1 模塊化的EDA實驗教學內容體系
同時對教學方法也進行了改革。教學方法改革是與教學內容的改革相輔相成的[1][3]，競賽促進教學內容的更新期刊網，新的內容迫使有相應的教學方法與之適應，以達到理想的教學效果。我們的新課程體系和教材給學生更多獨立學習、獨立思考的空間，教學方法上也應留給學生更多時間，因此，我們將原來的集中實驗教學方法，改為集中實驗與開放實驗、虛擬實驗、分布實驗等多種實驗教學模式相結合的方式，實驗模式由過去的單一模式向多元化的實驗教學模式轉變。我們的開放式教學包含兩方面的含義，即時間開放和內容開放。時間上的開放即在規定了學生的實驗內容以后，學生可以在相當大范圍內選擇完成實驗的時間，這樣學生可以在時間上有較大的靈活性，提高學生學習的主動性。內容上的開放是指學生在實驗中除了可以進行規定的實驗內容，還可以根據自己的專業和愛好，選擇規定以外的實驗內容，這樣有助于學生創新能力的培養和提高。
通過教學體系、方法的改革與不斷完善，在平時的學習中就能給有興趣有能力的學生提供實踐實習的條件和空間，逐步培養他們的實際動手能力和創新能力。同時，通過實際動手設計可以讓學生更好的消化課本上的知識，理論聯系實際，激發大學生的學習積極性和主動性。
三、全國大學生電子設計競賽促進了實驗室硬件水平和綜合適應能力的不斷提高
電子設計競賽的場地是由參賽學校自己提供的。能否適應電子設計競賽各種題目的要求，體現了該實驗室的應變能力和綜合適應能力。長期以來，由于電子技術各類實驗室的裝置基本上是老三樣（電壓表、信號源、示波器），學生在實驗中接觸不到先進的實驗手段和先進的儀器設備，這個缺陷在常規實驗中的表現并不明顯，但在電子設計競賽惜時如金的場合下就顯得非常突出。誰采用的儀器工具先進、自動化程度高，誰就會在其它條件相同的情況下贏得更多的時間，從而取得更好的成績。比如我們在競賽中使用的先進的數?；旌闲褪静ㄆ饕约皵底质静ㄆ鳎艿綄W生的一致認可，通過多年的競賽，在學校的大力支持下，電工電子學教學中心的實驗室建設起點高期刊網，設備先進，為電子競賽提供了一個良好的環境。
四、全國大學生電子設計競賽推動了電子技術課程設計內容和體系的不斷發展
課程設計是學生相對集中，實踐功能較強，比較能真實反映一個學生實踐動手能力的一項教育教學內容[4]。因此，為了不斷適應電子技術發展的要求，同時也為初步選拔電子設計競賽學生做一個基本參考，整個課程設計體系也要不斷發展與完善。
首先從設計內容上，設計的內容不斷更新，難度也不斷增加；其次從軟件設計工具上，隨著電子設計開發工具的不斷發展，通過各種渠道將ispExpert、ispLever、ModelSim、Synplicity等各種流行的仿真軟件及開發工具逐一介紹給廣大學生使用；再次從軟件編程語言上，Able、VHDL、Verilog等多種流行的硬件編程語言都被廣大學生所逐漸熟悉；最后從硬件設計和測試工具上，自主設計制作了小型的“SZD－III型PLD實驗開發系統”、大型PLD課程設計演示儀器、電子競賽系統開發板等。
五、全國大學生電子設計競賽使優秀學生脫穎而出，促進了教師業務水平的提高
電子設計競賽使那些具有良好的理論基礎、實踐動手能力強，特別是具有創新意識和協作精神的學生有了施展自己才能的空間。他們不循規蹈矩，不死讀書本，而是積極進取，學以致用，理論密切聯系實際，通過賽前的培訓以及大賽的洗禮，使他們在各方面更加成熟。參賽的學生報考研究生時也受到碩士生導師的青睞，而沒有上研究生的同學在聯系工作時也極受歡迎，不少公司在招聘時深有感觸的說：“像這樣的學生有多少我們要多少”。這些學生的成才，也在低年級學生中產生了良好的輻射作用。
對于教師而言，由于我們的課程是面向全校學生的專業基礎課，教學任務比較重，為提高效率，施行的是模擬、數字、電工電子學三門課程教學人員相對固定的方法。每位老師基本上只負責其中一門課程。這樣一來，雖然教師能夠對所負責的這一門課程內容比較熟練，但時間長了對其它兩方面的知識期刊網，缺乏必要的聯系，從長遠看，不利于教師業務水平的提高，不利于學生的培養，因為學生將來面對實際的電路系統，所需要考慮的問題是綜合性的，如果教師在教學過程中不能幫助學生樹立一個綜合考慮問題的思想，這是教學上的一個遺憾。而通過組織教師參加電子設計競賽的培訓工作，一定程度上改善了這一狀況。教師們在輔導參賽學生訓練的過程中，不但提高了業務素質，而且認識到在教學中貫穿綜合考慮解決問題的思想對學生能力培養的重要性。
六、創立了一種實踐中較為成功的大學生學科競賽的培訓內容體系和組織運行模式
經過多屆全國、山東省、學校競賽，根據歷屆電子設計競賽所涉及到的領域，目前已經形成較為合理的培訓體系，培訓內容涉及電子系統設計、EDA、單片機、制作與安裝工藝、功率電子、軟件設計等內容，經過多年實踐，效果良好。同時也創立了一種實踐中較為成功的大學生學科競賽的組織運行模式。
（1）平時積累。通過電子技術相關課程體系的改革與完善，使得有興趣和能力的學生在平時的學習中就能夠獲得一定的經驗積累和實踐機會，使得動手能力、創新能力、設計水平得到一定程度的提高。
（2）擇優選拔。在電子設計競賽開賽前，通過報名、筆試、實物制作、面試、推薦等方式擇優選出30－50名學生參加培訓和比賽。
（3）強化訓練。培訓開始時，根據歷屆電子設計競賽所涉及到的領域邀請相關教師為學生進行授課，讓學生在短時間內能夠對相關領域知識有較深入的理解，打好設計基礎，然后由負責老師帶領參賽學生在現有硬件條件下對學生的軟件、硬件綜合設計能力進行強化訓練。
（4）模擬競賽。根據現有的硬件設備和條件，盡量節約開銷，選擇合適的可以完成的設計題目，把培訓學生進行分組，讓學生在限定的時間內利用現有的器件和設備完成一次設計，強化鍛煉并檢驗參賽學生的設計水平和動手能力，并讓學生對真正的競賽有初步的認識和體驗。
（5）合理組合。在培訓和模擬競賽期間，不同的學生在不同的方面可能會有各自突出的表現期刊網，比如有的學生硬件水平很好，有的學生軟件水平很高，有的學生綜合設計能力很強，教師要善于發現學生的特點，并把突出的學生有機的組合成一個整體，保證參賽隊伍的質量和水平。
七、總結
競賽是對學生綜合能力的全方位考核，既有理論分析，又有實踐動手，是全面素質的培養[1][2][5]。在專題競賽中既培養了學生面對眾多社會需求選擇最佳實施方案的能力，又使學生經歷了由策劃、設計、制造、調試、試用全研制的開發過程，很多學生反映這段特殊學習經歷終生難忘。“通過前期培訓和選拔以及四天競賽，勝讀四年書本”，有不少學生這樣評價電子設計競賽，這種說法不免夸大，但也從側面反映了在學生眼里競賽對于學生綜合素質提高的巨大作用。
在該項競賽的引導下，電子技術相關課程已經和正在經歷著一系列調整和改革—優化傳統基礎知識、大膽引進前沿技術、不斷拓寬學生專業口徑、加強工程實踐能力培養、重視創新教育的探索和實踐。
參考文獻
[1]姚建永、吳貽文.參加電子設計競賽,促進教學改革.高校教育研究，2008(17):31-33.
[2]陳立章、宋學瑞、彭紅.組織電子設計競賽培養大學生創新能力總結和體會.湖南醫科大學學報，2008(4):95-97.
[3]林壽英.以電子設計大賽促進電子技術課程本科教學改革.福建農林大學學報,2008(11):103-105.
[4]許利霞、趙文鋒、彭孝東等.電子技術課程設計教學探索與實踐.中國現代教育裝備，2008(9):57-58.
2006年教育部《關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》指出：“高等職業教育作為高等教育發展中的一個類型，肩負著培養面向生產、建設、服務和管理第一線需要的高技能人才的使命。”人才培養模式改革的重點是教學過程的實踐性、開放性和職業性，實驗、實訓、實習是三個關鍵環節。電子類基礎實驗要向綜合性、設計性、研究性方向發展，提高學生分析問題、處理問題的能力，加強培養學生的創新能力和實際操作能力。高職電類專業的《電路分析》、《模擬電子技術》和《數字電子技術》是學生從理論走向實踐，以及到創新培養的必由之路，如何搞好三門課程的實驗教學，對于培養學生動手能力、創新能力等起著理論教學無法替代的作用。
一、改革前實驗教學狀況
近年來，高校不斷擴招，在校人數不斷增加，受師資力量、實驗儀器設備、場地及資金等限制，實驗教學中存在以下問題：
1．實驗從屬于理論課設置，學生存在重理論，輕實驗的現象，對后續課程特別是實訓環節的學習不利。
2．實驗項目中，多為驗證性和演示性實驗創新能力，而設計性實驗太少，無法充分調動學生的主觀能動性，鍛煉其綜合運用能力。
3．實驗教學方式陳舊化，知識傳授按部就班進行，學生無思維和發展空間，不利用學生自主學習和創新能力的培養。
4．與當前計算機技術的迅猛發展不協調，計算機輔助教學、輔助設計手段運用不足。
以上幾個方面的現狀對培養具有創新意識和創造能力的高技能型人才極不相稱，必須開展實驗教學改革。
二、實驗教學改革措施
1．建立完善的實驗硬件條件，科學設置各實驗室
實驗硬件是實驗教學的先決條件，必須加大相關教學設備的投入，同時科學設置各實驗室，使實驗教學合理高效運行。為此，實驗室可按以下原則設立，如表1所示。
表1 實驗室設置及功能表
實驗室名稱
主要硬件設備
功能
目的
電工電子實驗室
電工電子實驗裝置、儀器儀表
完成電類基礎實驗
培養學生基本實踐能力
EDA實驗室
計算機、EDA實驗箱、相關仿真軟件
完成實驗功能仿真
初步掌握現代電子設計自動化技術
電子工程實踐室
印制板制作設備、儀器儀表等
完成電子產品制作、調試、總裝
培養學生的專業綜合能力
創新實驗室
