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第一篇:模型设计论文范文
高职技能训练教学设计模型
摘 要:明确高等职业教育的内涵及本质特征,探索高等职业教育教学设计的理论与实践是提高职业教育效率与质量的有效途径。文章针对高等职业教育的人才培养目标,建构符合高职人才培养规格的教学设计模型,体现以技能训练为主线,坚持知识传授与技能训练相结合,专业教育与素质教育相结合,动脑分析与动手操作相结合的高等职业教育理念。
关键词:职业技能;教学设计;操作性技能;策略性技能;技能整合
作者简介:杨志超,四川广播电视大学教师。
一、高等职业教育教学设计模型的理论依据
中等职业教育和行业培训与高等职业教育既有联系又有区别,前者的研究内容往往侧重于操作性较强的职业技能和行为规范,培养初、中级的技术人才;高职教育则不仅要考虑操作性的技能和行为道德规范,还要关注学生人文素质和认知策略的培养,提高学生对知识、技能的整合能力从而解决同一职业领域中不同的职业问题。为此,我们在教学设计工作中应该严格遵循高等职业教育的教学规律,树立正确的思想理念,用科学的理论去指导实际。
(一)“做中学”的思想
“从做中学”是在动手、动脑的过程中进行学习。无论在哪一种职业领域中,对于职业道德素质的培养和职业知识、技能的掌握都必须通过实际的“做”才能得到保证。在“做中学”思想的指导下,我们可以将职业技能的教学设计工作分为实际练习和信息呈现两大部分,边练边讲。对实际练习进行设计是整个教学设计工作的重要内容,信息呈现从属于实际练习,用必要的、足够的信息支撑技能的学习。
(二)传播学理论
传播学是研究人类如何运用符号进行信息交流的学科。运用传播学理论指导教学旨在提高信息传播的质量和效果,教学设计要重视研究教学信息的传播过程。首先,教学内容对职业教育至关重要,讲什么、讲多少、如何讲、讲到何种程度都需要认真分析。内容一方面必须要服务教学目标,另一方面要与实际问题有较高的相关性,向学习者传播的信息最好是学习者在解决问题的过程中能直接利用的知识与技能;其次,合理选择和安排教学信息的传播方式和呈现顺序。为了保证教学信息的有效传播,我们需要对不同类型的教学信息进行正确的编码,即考虑什么样的信息适合口头表达,什么样的信息适合书面阅读,什么样的信息适合视频播放等。此外,信息传播要符合受众的认知规律,我们需要认真考虑教学信息的呈现顺序和每次呈现的信息量,以提高信息传播的有效性。
(三)符合人类信息加工的基本规律
关于学习和信息加工的认知心理学理论对职业教育有非常重要的指导意义,这些理论有助于我们分析职业技能训练的整体思路,对训练步骤、现象和学习者的反应进行科学的解释。
1.信息的自动化加工和受控加工。认知心理学将知识划分为“陈述性知识”和“程序性知识”两大类。陈述性知识是对客观事物的静态描述,用来回答“是什么”和“为什么”的知识;程序性知识是关于“如何做”的知识,它是一种关于行为步骤和认知策略的知识,是一种动态的知识。在教学活动中,两类知识经常是结合在一起的。在程序性知识方面,有自动化的信息加工和受控的信息加工之分,自动化的程序性知识主要是指经过充分练习而达到熟练的技能,例如计算机中文输入的技能、读与写的技能。受意识控制的程序性知识需要学习者集中注意力,它们在学习和训练之后难以达到自动化程度而且容易出错,例如,制定解决问题的方案。
在上述理论的指导下,我们按照在不同问题情境中的操作方式的特点将职业技能分为操作性技能和策略性技能两大类。操作性的技能涉及大量的可以自动化的程序性知识,具有较高的自动化水平,它们在不同的问题情境中以相似的操作方式解决问题,这些技能随着自动化程度的提高越来越少地依赖于意识控制,使得学习者能够把更多的注意力放在非常规的、新的需要受意识控制的任务之上。此外,学习者成功解决不同情境中的职业问题,仅仅靠操作性技能是不够的,还需要学会许多与问题解决的策略、方法、步骤和思维方式相关的策略性技能,并在问题解决的整个过程中通过自我意识的参与,对已经掌握的各种技能进行整合运用。策略性技能在解决不同问题的操作方式上存在很大的差异,它们通常被用来解决不确定的、综合性的职业任务,需要学习者意识的积极参与。
一般来说,任何一种职业技能都包含一些(有时是大量的)从属的子技能(先决技能),掌握这些子技能是获得娴熟职业技能的前提。例如,“使用计算机图形处理软件(PHOTOSHOP)的技能”,相关的子技能可以包括开关计算机的技能、安装软件的技能、主机与扫描仪的连接技能、操作系统的使用技能、开启软件的技能、软件的基本操作技能、键盘输入的技能、使用快捷键的技能、设计的经验、综合性操作技能等等。在众多的子技能中,我们可以选择其中的一些做自动化处理,如开关计算机、安装软件、扫描仪的连接、键盘输入、快捷键的使用等;而对其他技能进行意识参与和控制,如分析问题并进行设计和创新。从教学设计的角度来看,就是要确认哪些子技能应该以自动化过程操作,哪些子技能应该在训练之后由受控过程操作。
2.图式理论。图式(schema)是知识在人脑中的储存单位,是认知的基础,人们处理外界的任何信息都需要调用大脑中的图式,并依据图式来解释、预测、组织、吸收外界的信息。图式理论对职业技能训练的指导意义不容忽视,学习的过程就是学习者对教学内容进行图式建构的过程。图式可以帮助我们理解和解释客观事物,例如:“修理工对汽车进行故障检测”这样一个图式,我们可以将“修理工”概括成所有的人的信息,也可以具体到老人、青年人、男人,甚至是我们自己;至于是什么汽车、什么型号、检测工具和检测场所等信息就需要根据我们的经验和当时的客观情景做出判断,选择恰当的图式来解释,学习者的认知图式可以表征其所具有的全部经验,蕴藏着各种各样的信息。图式理论强调认知主体已经具备的知识及知识结构对新的认知活动起决定作用。因此,培养学习者成熟有序的认知图式是职业教育的一项重要内容,这将有助于学习者对新信息的理解与重组。实际上,熟练的职业人员就是将其知识围绕一定的问题领域组成有序的认知图式,因此他们解决问题既快又少出差错,这就是专家与新手的区别。
3.迁移理论。迁移是指一种学习对另一种学习的影响。根据迁移范围的不同,可以分为自迁移、近迁移与远迁移。自迁移经常表现为已经习得的经验在相同问题情境中的重复。近迁移是把所学的经验迁移到与原初的学习情境比较相似的情境中。如果学习者能将所学的经验迁移到与原初的学习情境不相同的其他情境中,即产生了远迁移,例如,将校内学习的经验迁移到校外的实际工作中去。在职业技能的训练中,需要重视培养学习者知识和技能的迁移能力,尤其是提高近迁移、远迁移有效发生的机会。例如,在学习了网络操作和信息查询的相关技能之后,就要促使这些技能向其他类型的技能学习迁移,通过浏览网页、查询信息、协作对话等方式帮助学习者获得新的职业知识和技能,提高职业的综合能力。
二、高等职业教育技能训练教学设计模型
职业技能是包括操作技能、方法策略和素质修养等各种能力要素在内的综合概念,是高等职业教育的核心内容。教学设计工作需要围绕高职教育的本质特征,在考虑社会需求和学习者特征的基础上确定职业技能的培养目标,分解出与职业技能相关的各类子技能,分析并确定有效训练各种子技能所必须呈现的教学内容,为子技能的练习设计教学,最终促使各种子技能之间的融会贯通与优化整合从而达到教学目标的要求。
高等职业教育技能训练教学设计模型
(一)职业技能的培养目标
职业技能的培养目标需要根据社会需求和学习者特征进行不断地调整,尤其对于技术更新快、发展迅速的行业来说更是如此。根据社会对职业的需求状况,我们可以对职业岗位群的基本特征以及各类工作岗位的工作职责、任务等方面的内容做出客观的鉴定,明确岗位对学习者在职业技能上的具体要求。在实际工作中,由于工作任务和岗位的具体要求不同,对学习者职业技能的要求也不同。例如,我们在广告设计、教学培训、影视制作、网页和课件制作等许多职业领域经常使用PHOTOSHOP软件进行设计工作,但对软件的操作技能在程度上会根据工作任务和岗位要求分为精通、熟练、掌握和会用等不同层次,有些工作要求学习者熟悉软件的每一个功能,并能综合应用;而有些工作则只需要掌握软件的某些特定功能即可。因此,对职业技能目标的清晰描述应该建立在认真分析社会需求和工作岗位的层次以及技术水平的基础上。
学习者特性是影响职业教育效率和效果的重要因素,不同职业对于学习者有不同的要求,例如,对学习者性别、性格、身高、家庭背景和工作经历等特殊要求。同样,具有不同特征的学习者对于不同职业或同一职业中的不同岗位的适合度也不相同,对即将学习的职业技能也存在不同的学前准备,包括知识、技能和心理准备等各方面。因此,教学设计工作应该在了解学习者认知规律和学业水平的基础上,在目标的高低、内容的深浅以及学习者特性和岗位要求等问题之间寻找平衡点,做到因材施教。
(二)职业技能解析
这部分工作是对职业技能的内涵进行深入分析,将职业技能分解成较低层次的各项子技能(操作性技能和策略性技能),并针对各项子技能进行实际练习的设计和信息呈现,以促使教学活动的具体化和可操作化。此外,我们还需要全面考虑职业或岗位对劳动者素质的各种要求,以保证在技能训练的同时提高学习者的素质修养。职业技能解析是教学设计工作的关键,整个设计过程要坚持知识传授与技能训练相结合,专业教育与素质教育相结合,动脑分析与动手操作相结合的基本原则。
1.实际练习设计。操作性技能在经过学习和训练之后容易达到较高的自动化程度,并能以相似的操作方式运用于不同的问题解决过程中。获得操作性技能的三个阶段依次是感知、练习和自动化。在感知阶段,学习者通过预习、观察、模仿、听讲等方式,对学习任务和技能操作过程及其完成方法建立初步的认知图式。在练习阶段,通过反复的练习或实践,把感知阶段获得的认识具体化,并把呈现的信息同技能相联系,完成技能的学习。在大量的练习或实践之后便开始进入技能的自动化阶段。知识编汇是促进技能自动化的一种重要的认知加工方式,它既包括对新获得知识的合并,又包括对相互依赖、相互关联的知识的“板块化”,主要由实际练习的密度和数量所决定,连续和重复是促进知识编汇,形成图式的关键概念。为操作性技能的训练进行实际练习的设计旨在借助知识编汇促进技能的自动化,提高近迁移有效发生的机会。教学方法一般与重复、模仿和操练有关,要求学习者不断地进行技能操作和强化,重视经验和技巧的传授。
对于高等职业教育来说,仅仅掌握一些操作性技能是远远不够的,学习者还需要通过自我意识的参与,运用策略去解决不同情境的职业问题。策略性技能在学习和训练之后不容易达到自动化程度,面对不同的问题情境,需要不断进行调整,主要涉及策略性知识和思维方法,技能运用需要学习者意识的参与和控制,例如设计的技能、自我调控的技能等。策略性技能不仅能够帮助学习者完成本身的职业任务,而且能被应用于解决更广泛的职业领域的问题,具有远迁移的特征。对策略性技能进行训练,关键是要促进学习者认知图式的形成与发展,提高远迁移有效发生的机会。在许多情况下,学习者通过学习获得的关于职业技能的认知图式并非是成熟有序的,当学习者发现自己的认知图式是错误的或是不足以完成训练任务时,就需要运用策略、调控意识、积极思维,在原有认知图式的基础上努力创建新的认知图式或是调整已有的认知图式,以适应新的问题情境。以一系列例子为基础的归纳对于策略性技能的获得是一种重要的过程,它能帮助学习者在一系列认知的基础上创建新的认知图式、调整已有的认知图式,使认知图式同现实经验更为协调,它需要学习者的主观努力和有意注意。为了帮助学习者对新信息进行归纳和分析,我们应注意多为学习者创造“思、讲、议、练”的机会。
2.信息呈现。信息呈现从属于实际练习设计,是在恰当的时候向学习者呈现必要的信息以支撑技能获得,呈现的信息中既有陈述性知识也有程序性知识。为了促使操作性技能的自动化,我们需要在训练过程中及时地向学习者呈现对技能练习有帮助的事实、概念和规范,或是对技能进行必要的描述和演示。这些信息通常能够被直接地嵌入到学习者已有的认知图式中,并对技能操作直接产生影响。我们在教学中可以考虑为学习者提供正确的示范或是为学习者建立一个信息支持或帮助系统,方便学习者在实际练习中对需要的信息进行查询。为了解决实际问题,我们还需要为学习者提供解决问题的参考、步骤、案例和思路,这些信息有助于策略性技能的学习。为策略性技能训练呈现信息的目的在于促进学习者获得解决问题的成熟有序的认知图式,这些认知图式可以被学习者用来解决新的、不熟悉的情境中的问题。为此,我们应该引导学习者进行积极的思考,充分利用已有的知识和技能去分析、完成新的、不熟悉的职业任务,促使新信息与记忆中的信息产生联系。教学可以让学习者一边做一边解释做什么和为什么,这样既有利于前后知识的关联,还能将新信息保持在整个训练过程中。
(三)技能整合
在技能解析的过程中,我们获得一系列从属于某种职业技能的子技能,包括操作性技能和策略性技能,它们都是学习者从事职业工作必须掌握的。技能整合就是在教学过程中,根据职业岗位对知识和技能的要求以及教学资源条件,通过系统集成的方法,将不同类型和层次的子技能有机地融合在一起从而让学习者在一个系统性较强的专业实践教学与训练活动中获得技能的迁移和能力的变化。技能整合是培养学习者可持续发展能力,成功解决职业问题的有效途径,也是高等职业教育在层次和水平上与其他教育类型相区别的主要手段。
三、结束语
高职教育的任务在于培养学习者熟练规范的操作性技能与高效独特的策略性技能,使学习者的知识、能力和情感态度在技能训练的过程中得到强化和矫正,最终实现技能的自动化和认知图式的建构。教学设计作为一种有效的设计方法对提高职业技能训练的效率和质量具有不可低估的价值,为此,我们应当重视研究高职教育教学设计的理论与实践,不断完善和发展适合于高等职业教育的教学设计模型,积极寻求解决制约高职教育发展问题的方法和途径。我们相信,经过不懈努力,高等职业教育必将成为推动我国社会和谐发展的强大动力。
参考文献
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作者:杨志超
第二篇:决策支持模型库中博弈分析模型的引入设计
[摘 要] 本文基于关系数据库理论与技术,以企业技术创新管理决策问题为基点,结合先前的研究成果,将博弈分析模型引入决策支持系统模型库中,主要应用简单的文本格式以及Excel文件格式加以实现,在模型库中首次加入了博弈分析模型的实现技术,从而为决策支持系统的设计提供支持。
[关键词] 决策支持;博弈模型;技术创新
在日益激烈的竞争环境以及信息技术不断发展的背景下,如何利用信息技术提高企业竞争力、支持企业高层决策越来越受到企业界、学术界的关注。技术创新是企业立足之本,能否成功实现,有赖于对技术创新活动的有效管理,技术创新决策机制是技术创新成败的关键因素,全面准确和及时的信息支持以及科学化、智能化的决策支持成为成功技术创新预测和决策的基础。
模型库系统是决策支持系统(DSS)最有特色的部件之一,与MIS相比,DSS之所以能够对决策制定过程提供有效的支持,除了系统设计思想不同外,主要在于DSS有能力为决策者提供推理、比较选择和分析整个问题的模型库,模型库的建立以及模型库管理在DSS中占有十分重要的地位。
影响决策的因素多而复杂,这些因素及决策问题本身是半结构化或非结构化的,难以进行定量化表示,这就使得开发决策支持系统有较大的难度。随着管理科学的不断发展,博弈理论已成为决策分析的热点方法。本文基于传统决策支持系统的框架,以企业技术创新决策问题为出发点和落脚点,试图将决策的博弈分析方法引入决策模型库中,进一步扩展决策模型库的类型与方法,从而发展了决策支持系统的模型库框架,并将其应用到企业技术创新决策支持系统中。
一、企业技术创新决策问题与决策方法
技术创新决策问题可以从不同角度进行分类。从层次上可以分为战略层、战术层、操作层的决策问题;从创新对象上可以分为产品创新和工艺创新的决策问题;从创新方式上可以分自主创新、模仿创新、合作创新的决策问题。本文对大量与技术创新有关的文献进行总结和归纳,同时也实证调研了一些企业的技术创新活动,将技术创新决策问题进行了梳理,归纳为表1。
在实际中,随着环境等因素的变化,企业所遇到的决策问题也会有所变化,因而企业技术创新的决策问题也应是动态发展的。另外对于不同性质的企业可能面临的关键问题不同,或者分析问题的角度不同,因而决策问题的层次和个数也会不同。例如研究型企业一般没有操作层问题,生产型企业就可能涉及所有层次的决策问题。
由此可见,技术创新决策问题有4方面的特点:一是涉及的决策问题范围大,跨度大;二是涉及的影响因素多;三是决策的优劣直接影响到企业的经济效益;四是突发性的决策问题多。
管理就是决策,事实上管理科学的理论与方法无不蕴涵着决策支持,几乎所有的管理理论都可以用于支持实际的决策问题,如运筹与管理领域的动态规划、排队论等,决策理论与技术领域的多目标决策、群决策方法等。表2给出了当前管理科学与工程部分研究领域的决策方法。
一个决策问题可以使用不同的理论与方法进行分析,决策结果可能由于使用方法的不同而不同,利用计算机提供决策支持,旨在通过输入基本数据,使管理人员及时获得技术创新项目选择所需的信息,为决策提供基础,以弥补人工经验决策、评估的缺陷,降低创新实施的风险。
二、决策支持模型库构建与管理
以上分析表明,由于决策方法灵活多样,不同的决策对象,不同的现实环境,不同的分析者所使用的分析方法或设计思想有所不同,就是说,一个决策问题应该可以应用多种分析方法进行分析,反之,一种分析方法也可能应用于多种决策问题。这就表明一个较为完备的决策支持系统应具有较为完备的分析工具和一个较为完备的问题集成功能。
决策问题是动态发展的,决策理论和决策方法也是不断发展的,一个完备的决策系统还应该是能够动态地对问题和分析模型加以维护与修改,动态地扩展决策支持系统的功能,不仅具有综合的分析能力,而且还能尽可能地按照决策者的意愿进行决策分析,使系统功能更加完善,更加有效。
关系数据库理论和方法是较为成熟的技术,可以采用关系数据库理论与方法管理决策支持模型库,用关系表表示和管理决策模型,即应用关系的观点把模型当作数据库中的一组数据进行存储、管理和使用。模型的关系表示已被认为是一种较为理想的模型表示方法,它有利于系统对模型和问题的组织。对于较为复杂的决策模型,关系表示不足以描述问题和解决问题时,可以充分利用其他技术,如面向对象的开发环境,对其中的一些数据提取可通过视图机制来实现,也可通过链接与嵌入对象来实现。若决策模型较为简单,则可直接通过对象的方法来完成。
模型的关系组织法是把所有类型的决策模型组织成一个关系表,每个模型作为这个关系表中的一条记录,这样就可以利用关系数据库管理技术将各种决策方法集成起来,可以利用关系表的各种操作对其进行维护,模型的属性字段可以定义模型名,存放使用模型帮助信息的帮助文件名,存放输入与输出信息的描述文件名,存放复杂单元模型过程的执行文件名;执行文件中包括模型分析过程的核心内容,它可以是各种事先编译好的可执行文件,也可以是关系表、视图和各种形式的对象。
与模型的关系组织类似,可以将决策问题也作同样的关系组织,也就是说,将所有类型的问题组织成一个关系表,每个问题是关系表中的一条记录。一个问题可能对应多种决策方法,一个决策方法可能解决多个问题,显然模型与问题是多对多的关系,这就需要建立第三个关系表,即问题与决策方法集成关系表。其中属性字段应是存放帮助信息的文件名,该文件存储关于特定问题、应用特定方法所需要的输入与输出信息,存放复杂综合模型过程的执行文件名,这是特定模型与特定问题结合后的综合分析过程。当用户提出问题,要求应用某特定方法进行决策分析时,首先系统在这个关系表中查询满足问题和方法的记录,由此根据相应需要的输入要求输入数据,问题处理控制系统根据该表与模型关系表的链接自动查找相应的执行文件,调用并执行,然后将结果以说明文件的形式输出。
模型、问题及其集成的关系表内容示例如表3、表4、表5所示。
三、企业技术创新博弈模型构建
博弈模型相对于其他决策模型而言并不太复杂,一般地,博弈决策模型有大量的输入数据、分析过程与分析结果,表现为分析过程较为简单,但理解模型并能真正用好模型较为困难。因此,为便于用户理解并会用模型,需要将分析原理、基本输入数据、分析过程及结果含义等以文本方式或以数据描述文件输出给用户,以帮助用户理解问题的分析过程,理解问题需要的输入输出数据,从而有效地应用系统。根据问题及决策模型的不同可以采用多种文件格式进行构建、存储、分析、计算、表示博弈过程,一些简单的模型分析甚至可以采用Excel工具。本文依据先前的研究成果,即以持续技术创新博弈分析模型为例,应用Excel工具将模型的分析过程加以表示,以完成决策支持系统从模型库登录到模型分析及结果输出各环节的表示方法,支持博弈模型决策支持系统的进一步构建。
首先需要将决策模型的应用环境、背景、使用方法、需要的输入数据、输出结果、分析过程等方面信息存储在帮助文件(BYCX.HLP)中,再将模型需要的输入输出数据存储在数据描述文件(BYCX.DOT)中,最后将模型的分析过程表示为Excel 工作表,用于代替执行文件(BYCX.PRG)。当用户需要对技术创新进行决策时,若其采用的是博弈分析模型,则可通过模型库菜单选项选中该模型,并从模型与问题集成的关系数据表MWSJ.DBF中找到链接的帮助文件、数据描述文件以及执行文件,当输入必要的数据后,系统自动给出输出结果,从而完成决策分析过程。
以下是有关持续技术创新博弈分析决策方法的帮助文件、数据描述文件以及执行文件的部分必要说明及内容。如在帮助文件(BYCX.HLP)中可以包括以下说明信息:
“持续技术创新就是指在根本性创新产生后企业中各类创新的分布形式,或指在产品或工艺技术的整个生命周期内各类后继创新的数理、强度及频率。
本模型以两阶段博弈为基本研究框架,基于一个消费者具有多样化偏好的行业,一个已经存在的产品市场,分析双寡头企业,在一个给定的产品生命周期内,同时选择两个变量,即边际成本和产品替代程度,将产品创新理解为两个企业产品相互替代程度的降低,将工艺创新理解为边际生产成本的降低。在博弈的第一阶段,两企业选择一定程度的成本缩减量用以表示企业选择工艺创新,或者进一步提高产品差异程度用以表示企业选择产品创新,当观察到有技术改进时,在第二阶段,两企业通过成本缩减效果来选择产品的产出水平,同时还可以通过提高产品差异程度选择产品的销售价格,企业根据两种创新类型对竞争优势的作用效果,在利润目标最大化的条件下对两种类型的创新做出选择。本章中影响持续技术创新战略选择的关键因素有3个,……。
两阶段博弈模型的基本假设:
行业中的两个企业具有相同初始成本,面对线性的市场需求,其产品具有一定程度的差异,则两企业的逆需求函数可以表示为:
pi(ki,kj,bi,bj)= a - qi- biqj
……
此外,还可包括产品创新决策的算例分析表,工艺创新战略选择的算例分析表等。”
在数据描述文件(BYCX.DOT)中可以包括以下信息:
输入变量如表6,两阶段博弈均衡输出如表7。
此外在该文件中还可以加入博弈分析过程中产生的各种分析表,如产品创新效果分界点表、产品创新效果表、工艺创新结果分析表等。
最后将模型的分析过程表示为Excel 工作表,用于代替执行文件(BYCX.PRG)。Excel提供多种运算分析工具,可以充分利用它们完成博弈分析运算,可将上述的输入项设置在表格中,再将博弈分析提供的运算公式加入到输出项中,仅在Excel中即可完成博弈模型的分析。
四、小 结
决策支持系统发展到今天已出现了多种模型库管理架构,本文对企业技术创新管理决策支持系统的模型库进行了分析和探讨,以关系数据库理论与技术为模型库管理的基本模型,整合了从模型库登录到提取模型,再到得出分析结果整个过程的分析与设计,特别是结合了先前的研究成果,将企业技术创新决策方法中的博弈分析模型应用简单的文本文件格式以及Excel文件加以实现,这是首次在决策支持系统模型库中加入博弈分析模型的实现技术,为企业技术创新决策支持系统的设计提供支持。
企业技术创新决策支持系统对企业获得竞争优势具有重要理论与现实意义,本文的研究只是其中的一种思路,有待于进一步完善。
主要参考文献
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作者:于丽娟
第三篇:汽车造型设计油泥模型骨架的设计研究及应用
摘 要:根据公司产品战略方向,研究汽车油泥模型柔性骨架,对其骨架基准块、定位块,轴向调整定位块结构进行合理设计,得出一柔性骨架,通过对骨架定位块进行调整固定,保证骨架定位精度要求;通过对骨架轴向定位块调整固定,满足各项目车型不同轴距轮距以及各种姿态(满载/半载/空载)要求。
关键词:柔性骨架;定位块;基准块;轴向调整
1 前言
目前,造型中心在设计制作N310,N111,CN200 等项目的内外饰油泥模型骨架的过程中,由于缺乏对模型骨架的一些研究,只能采取最简易的模型骨架设计方案,在实际应用过程中暴露出不少问题。
(1)骨架没有准确定位基准:一旦模型卸下平臺,再上平台时很难找准加工基准;
(2)骨架不能拆卸,轮距、轴距无法调节,也无法重复利用。每次制作新模型都得重新设计、制作骨架;
(3)模型车整车姿态无法调节,不能实现满载、半载、空载的状态演示;
(4)内饰方面没有可供 IP,门板,座椅,方向盘等部件单独加工的骨架;
(5)内饰骨架及泡沫依赖供应商完成,成本高,造成很多浪费。
为此,模型骨架要具备多平台车型共同使用的可调节易定位的新型模型骨架,外饰骨架:可进行轮距、轴距和车身姿态的调节,可实现转向的功能,且进行模块化组合,各个模块可拆卸。轮毂骨架:独立骨架,便于加工,易于定位。内饰骨架平台:拆卸方便,拼接便捷,各个部件可单独加工,定位快速准确。仪表台加工骨架:IP、Console、方向盘都有单独加工的平台,加工完成后,组装到内饰骨架平台上。门内饰板骨架平台:在此平台上单独加工门内饰板,经过定位,连接在内饰骨架平台上。
2 油泥模型骨架设计
2.1 外饰模型骨架设计
外饰模型骨架设计思路是简单,好用,满足工艺要求,主要工艺为:
(1)保证后期加工中骨架不与型面发生干涉;
(2)设置轮胎安装位置,设计好车轮安装附件;
(3)方钢要求除锈处理,表面涂一遍底漆,二遍面漆;
(4)按车身结构设计模型骨架,预留快速样件安装位置(如前后照灯,雾灯、格栅);
(5)满足叉车装卸起吊要求,确保骨架在后期加工和装卸运输过程中不变形,不开裂;
(6)强度要求承重2T以上,骨架质量在0.5~0.8T,模型骨架加工后总质量在1.2~2T。
(7)外饰基础骨架,轴距调节范围200mm,轮距调节范围100mm,整车姿态调节范围100mm;
(8)外饰基础骨架定位孔三个方向可调;
(9)骨架定位安装精度高,便捷;
(10)支撑座累计精度±0.1mm,保证车身离地高度大于或等于450mm;
(11)加工基准块单块调试公差±0.1mm,整体调试公差±0.2mm。
2.1.1 整体骨架设计
根据设计工艺要求,采用方钢120*120*5和方钢100*50*3mm为骨架基架,如图1所示。加工油泥设备均为三轴或五轴铣床,模型均放平板平台加工,主流的定位是支撑柱定位或方箱定位,由于模型较重,选择支撑柱定位较方便。为满足模型在整个造型阶段及各个车型之间的切换,定位和模型移动做一些辅助设计:
(1)见图1②中所示,骨架两端有可拆卸两吊耳略低于模型前保下檐,主要用于加工定位时两端叉车时用,见图1③拖架用于模型长途移动叉车模型装车,这两者作用避免叉车与模型碰撞。同时吊耳和托架与基架是螺栓连接,当模型在评审时均可拆卸,保证评审效果;
(2)见图1④基座,分别由基准块,轴距调整块、轮距调整块、汽车姿态(满载/半载/空载)和轮胎安装座组成,见图2分解图所示,块与块之间分别有间距50螺孔和长50腰型槽组合调节,轴距调节范围200mm,轮距调节范围100mm,整车姿态调节范围100mm。根据目前在研项目的中车型的参数尺寸,制作四种基本平台骨架,就可以满足四种区间的轴距,1200-1400mm,2400-2600mm,2600-2800mm,2800-3000mm,为公司不同平台项目提供外饰油泥模型骨架;见图2。
2.1.2 支撑座设计
支撑座是模型在整个加工过程中起到安装定位作用,其设计的合理性关键到模型加工的表面质量和精度,一个汽车造型的设计完成大小经过十几次,模型的加工大小也有十几次,定位便捷性,加工一致性非常重要,为满足其要求,支撑座作如图3设计:
(1)图3中b所示为底座,设计为凸形,下端中间为销孔与平台或过渡板连接固定,上端与套筒连接;
(2)由于设备高度方向加工受限和每种车型的离地间隙不一样,为使模型有效加工,如图3中c所示为设计加长套筒,套筒设计有100mm、50mm、30mm,20mm不同尺寸,根据其姿态叠加直致最佳加工状态;
(3)如图3中d所示采用直径70mm钢球连接底座与骨架,它主要起到自动找正,方便定位,保证精度;
(4)图3中e所示为调节底座,在骨架制作过程中,由于加工,装配等误差,骨架与钢球接触如存在间隙,影响模型的精度。当出现时分别松开连接板螺栓,使其板能自由活动,待调整完成后将其锁死。
2.1.3 泡沫制作
根据数据大致粘接泡沫,如图4中a所示,泡沫粘接要牢固,块与块之间不存在缝隙,防止敷油时断裂,多余部分用铁热丝切割。
2.2 内饰模型骨架设计
内饰骨架这主要是指半仓(前仓)内饰骨架,在内饰模型制作中,一般车企前期只做半仓骨架,以减少制作周期,其工艺要求为:
(1)骨架设计结构合理;
(2)各模块可拆卸和快速安装,保证其位置和加工精度;
(3)整体模型可自由移动;
(4)骨架方钢要求除锈处理,表面涂一遍底漆,二遍面漆;
2.2.1 整体骨架设计
根据模型骨架工艺设计要求,内饰骨架分为IP、门板、CONSOLE和底座等大件之间是相互独立,安装后又是一个整体,在个体之间要保证加工,安装精度,保证各加工基准在同一坐标完成,其加工,装配工艺是否设计合理是保证其精度。而模型制作过程中各模块拆解加工,安装很多次,结构如图5所示,模型制作完成后进行封板,美观大方,具体如下:
(1)基座设计,如图6所示,为保证其刚度,采用方钢80*80*3焊接框架,四角装万向轮,IP、B 柱安装定位块和限位块,当各模块制作完成后全部安装在此基座。
(2)IP骨架设计在整个前仓骨架设计中是最重要的,因各个模块均以此为基准加工,装配,精度要保证,其包括安装基准块,叉车专用耳座,木板安装块,加工基准调整螺栓,门板安装角链,方向盘安装块,具体结构如图7所示,加工基准螺栓在装配时需要三坐标设备标称坐标直到设计值,方向盘底座根据车型需求调整姿态,门板角链采T型带孔销连接,安装拆卸方便。
(3)门板和CONSOLE设计,这两个模块设计简单,方便加工和装配。门板主要用40*40*3方钢焊接,加上角链和加工基准螺栓,CONSOLE为1200*300*18钢板,如图8所示。
2.2.2 骨架封板和泡沫制作
内饰骨架封木板主要是在评审时起到美观,又起到粘接泡沫时牢固,粘接泡沫木板与骨架采用自攻螺钉连接,其余均用强力圆环磁铁连接,完成后用泡沫粘贴剂把造型数据大致形状。
3 油泥模型骨架应用
3.1 外饰骨架模型加工应用
3.1.1 骨架姿态调整
模型骨架好比汽车底盘,它的姿态直接影响到汽车模型外观评审,前期开发过程中根据总布置要求参数进行调整其姿态,如某车型轮距为2700mm,选基本平台骨架2600-2800mm,并根据总布置要求姿态(满载/半载/空载)调整离地高度,轴距,轮距,骨架姿态调校完成。
3.1.2 模型加工定位
由于模型骨架、支撑支架和平台定位销的孔加工误差,为保证过定位,多次加工一致性和减少建立加工坐标系时间,如图5所示,骨架球形定位安装板b、c,d螺栓稍拧松,安装能前后左右活动。安装板a固定,b、c,d安装板可调,定位采用球形具有自找轴心,避免过定位同时,骨架安装板、定位球、支撑座和定位销为同心轴,为模型加工精度提供了必要条件,见图9。
3.2 内饰骨架模型加工应用
当内饰模型数据确定后,输入骨架模型,对骨架模型移动与造型数据互不干涉。内饰模型加工按模块进行,由于设备的原因,一般情况借助工装夹具完成定位,首先是用设备对加工基准找齐;第二用压块固定。
3.3 模型加工工艺方法
3.3.1 泡沫加工
泡沫模型制作主要是為减少油泥用量,降低模型制作成本,其工艺为:
(1)检查:查看泡沫粘贴余量,太多用手锯或热铁丝切割;
(2)粗铣:按造型数据0余量加工;
(3)过切加工:30mm-50mm造型数据负方向加工;
(4)加热固化:用加热枪对泡沫表面烘烤,使其表面固化。
3.3.2 模型加工
油泥敷制关系到模型表面质量,在外饰模型毛坯敷40mm~60mm油泥,为保证模型表面质量,油泥敷制坚实,层与层之间要压紧、压实,防止产生气泡。
汽车工业油泥不沾手、不收缩,比目结土更干净精密,精密度高微温可软化塑形或修补,对加工刀具硬度要求不高,一般用普通高速钢刀具,但对温度敏感,加工时刀具高速旋转产生热,精加工采用单刃球形铣刀。同时生成高质量的数控加工轨迹是加工油泥模型关键步骤之一,设置合理的铣削加工参数,确定适宜的加工方式,是生成数控加工文件的前提,在油泥模型的具体加工加工过程中,根据油泥的特点,汽车油泥模型表面要求和加工工艺分析如下:
(1)大面检查油泥增减,可先使用直径20mm的球形铣刀进行加工;
(2)为提高加工速度,可先使用直径20mm的球形铣刀进行粗加工;
(3)使用10mm的球形铣刀进行精加工;
(4)格栅等间隙较小加工面使用3mm或5mm球形铣刀清理未完成精加工;
(5)使用10mm的球形铣刀进边界加工;
(6)使用尖刀加工分缝线。
4 结论
4.1 创新之处
(1)绿色可持续,新型模型骨架经过清洗后,可以重复使用。
(2)响应迅速,造型表面发生变化,可以更快的做出响应,适应公司未来发展的需要。
(3)改变公司依赖供应商来做模型的状况,实现完全自主。
4.2 研究成果
(1)新的油泥模型骨架平台,支持外饰、内饰实现全油泥制作,且响应迅速。
(2)快速便捷的定位策略,缩短制造周期。
基金项目:广西柳州市科学研究与技术开发计划资助项目(2017AF10101)
参考文献:
[1]周力辉.立体设计表达:汽车油泥模型设计制作.北京:清华大学出版社.2007
[2]赵卫东 龙圣杰.产品设计表达—油泥模型.重庆:西南师范大学出版社.2008
[3]江湘芸.产品模型制作[M].北京:北京理工大学出版社,2005.
[4]陈震邦.工业产品造型设计[M].北京:机械工业出版社,2004
[5]谢大康.产品模型制[M].北京:化学工业出版社,2006.
[6]周力辉.汽车油泥模型设计制作[M].北京:清华大学出,版社。2006
[7]黄车林.汽车油泥模型设计与制作[M].第一版,北京:人民交通出版社股份有限公司,2016年3月.
作者:雷邦成 韦东林 邓良勇
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