缓冲结构（精选十篇）
缓冲结构 篇1
1 优化前缓冲器模型碰撞仿真分析
1.1 缓冲器碰撞仿真
由于实际的缓冲器结构材料复杂, 难以建立模型, 因此将其简化为一个黑匣子问题, 形状设为圆柱体, 将材料整体简化设为一个复合材料进行仿真模拟优化, 反求其结构和材料参数[2]。
基于动力学软件PAM-CRASH基本模块的特点, 可以在 VIEW 模块中直接搭建 MT-2型缓冲器的三维实体模型, 选用SOLID45单元, 单元大小设置为0.02 m, 材料选为材料37。PAM-CRASH中两个动静缓冲器等效模型如图1 所示。
根据MT-2型缓冲器的特点, 可以采用橡胶来代替弹簧, 即弹簧的刚度和阻尼, 用材料参数Mu1、Mu2定义橡胶的力学性能, 给定Mu1、Mu2初始值, Mu1=9.0e+6;Mu2=-5.04367e+6。
在冲击试验中, 缓冲器已装车运行, 车体的质量对仿真结果影响比较大, 但建立车体模型会使仿真模型过于庞大、冗余, 因此可以将车体质量以30 t质量块的形式加在缓冲器的尾端, 赋予3 km/h的初速度;静止缓冲器尾端表面加固支约束, 既可使模型得到简化, 又不会影响仿真结果的准确性, 如图2所示。
本次计算对撞两缓冲器之间接触设置为33#主从接触, 其中被撞的缓冲器为slave, 运动的缓冲器为master;单个缓冲器的接触设为10#自接触。
1.2 缓冲器碰撞仿真结果分析
仿真结果如图3所示, 分析可以看出, 先是缓冲器前端结构发生变形, 大约在60 ms时变形达到最大, 此后有轻微回弹现象, 直至碰撞结束。
将仿真结果与试验数据曲线 (见图4) 相比较, 可以得出该缓冲器模型碰撞所得的碰撞接触力随时间变化的曲线、峰值及达到峰值的时刻均与试验曲线有差距, 因此, 接下来结合iSIGHT优化软件, 对所设计的缓冲器模型进行优化。
2 基于iSIGHT软件的缓冲器结构优化
2.1 iSIGHT集成PAM-CRASH
首先, 因为PAM-CRASH提供了批处理运行模式, 能够自动执行命令流文件, 命令流文件可以用记事本打开, 所以只要通过文件解析功能就可以使iSIGHT自动地修改命令流文件, 从而控制PAM-CRASH的自动运行; 其次, PAM-CRASH提供了自动记录命令流的功能, 可以利用PAM-CRASH的命令将命令流保存到*.py文件中。在PAM-CRASH分析中, 首先将PAM-CRASH生成的*.pc文件读入, 然后进行碰撞仿真分析。
2.2 缓冲器优化的数学模型
一般地, 优化问题的数学表达式可描述为:
Min f (X) X={x1, x2, …, xn} X∈Rn
s.t. hk (X) =0, k=1, 2, …, p, p
gi (X) ≥0, i=1, 2, …, m (1)
式中, hk (X) 和gi (X) 分别为等式及不等式约束函数, f (X) 为目标函数, X为设计变量, 系n维向量。这里主要对缓冲器优化, 有其一定的特殊性, 采用无约束优化, 只对设计变量材料参数Mu1、Mu2定义为a、b并给定了一个优化取值范围, 赋初始值分别为0.9e+7, -0.5e+7。
Min r5 (Mu1, Mu2)
Mu1 ={a1, a2, …, an} a∈Rn
Mu2 ={b1, b2, …, bn} b∈Rn
s.t. 8e+6≤a≤9e+7-1e+7≤b≤-1e+5 (2)
以缓冲器碰撞接触力试验数据为目标函数, 结合碰撞结果所得到的接触力曲线, 对两者作差后的绝对值求积分值就是目标值, 定义为r5, 求最小值Min r5 (Mu1, Mu2) 。
应用协同优化方法对上述缓冲器总体设计进行优化求解。系统级以及分系统级优化均采用iSIGHT提供的Hook-Jeeves模式搜索算法, 且每一次迭代过程完成一次系统级和学科级的寻优。因为采用无约束优化, 因此只有目标函数和设计变量两个因素, 所以在iSIGHT中只需建立一个Task任务, 包含Simcode0 和Simcode1两个仿真模块, 其中Simcode0为输入模块, Simcode1为输出模块。
2.3 缓冲器模型在iSIGHT中进行优化
用iSIGHT的Monitor监控优化过程, 设计变量a、b及目标值r5的迭代过程。设计变量a、b及目标值r5, 碰撞接触力-时间曲线的输出, 如图5所示。
在设计优化环境下利用缓冲器, 运行iSIGHT软件, 对输入文件和输出文件进行解析, 进行缓冲器冲击试验数值仿真, 运行得到优化结果。图5所示的时间-碰撞力曲线是对缓冲器主要参数进行优化前后的仿真曲线, 加深的曲线为试验数据曲线, 其他为具有代表性的几条缓冲器模型碰撞仿真所得到的接触力-时间曲线。
分析比较以上结果可以得出以下结论:缓冲器的材料的Mu1、Mu2的变化影响到碰撞结果所得到的接触力曲线, 其中Mu1的影响最为直接, 可以发现, 在现有的缓冲器模型基础上, 改变设计材料的Mu1、Mu2的值, 只能得到抛物线形状的接触力曲线, 或者碰撞初始与试验所得曲线相近, 或者碰撞后期与试验所得曲线相近, 并不能得到有转折点的试验曲线, 所以得出结论, 该缓冲器模型与试验要求不一致, 还需在原有缓冲器模型上进行结构的改进。
3 改进后的缓冲器材料优化
改进后的缓冲器的有限元模型分为两部分 (见图6) , 内芯部分凸出, 首先接触开始受力变形, 一定行程后, 外套部分才开始接触受力, 参与碰撞。材料均取37#橡胶材料。内芯和外套之间、两冲击缓冲器之间接触方式均定义为33#主从接触。
3.1 4个设计变量
初步设计4个设计变量内芯和外套两组Mu1、Mu2的4个材料参数为优化的设计变量, 内芯的Mu1、Mu2定义为a、b;外套的Mu1、Mu2定义为c、d。其中初始值a=1.5e+7, b=-1.2e+7, c=1.5e+8, d=-1.2e+7。
内芯:Mu1 ={a1, a2, …, an} a∈Rn
Mu2 ={b1, b2, …, bn} b∈Rn
s.t. 1.5e+6≤a≤1.5e+8-1.2e+8≤b≤-1.2e+6 (3)
外套:Mu1 ={c1, c2, …, cn} c∈Rn
Mu2 ={d1, d2, …, dn} d∈Rn
s.t. 1.5e+6≤c≤1.5e+9-1.2e+8≤d≤-1.2e+5 (4)
优化过程确定了对优化结果影响略小的Mu2的取值, 其中内芯的Mu2取b=-1.62e+6, 外套的Mu2取d=-1.65e +5。
3.2 2个设计变量
改进设计2个设计变量, 内芯的Mu1定义为a, 外套的Mu1定义为c, 其中初始值a=5e+7, c=1.5e+8。
内芯: Mu1 ={a1, a2, …, an} a∈Rn
外套: Mu1 ={c1, c2, …, cn} c∈Rn
s.t. 1.5e+6≤a≤5e+85e+6≤c≤5e+9 (5)
3.3 改进后缓冲器碰撞仿真结果分析
对改进后的缓冲器实体模型进行碰撞分析, 生成 .THP文件, 并从结果文件中读取碰撞接触力曲线输出到结果文件中。
根据上述优化方法对缓冲器进行优化, 在仿真试验中, 以3 km/h的速度进行冲击, 仿真结束后, 将仿真结果和试验结果进行对比。在设计优化环境下, 运行iSIGHT软件, 对输入文件和输出文件进行解析和缓冲器冲击试验数值仿真, 运行得到了优化结果。最终得到的仿真分析结果和试验结果很相近, 误差在设计允许范围内, 且总体趋势一致, 如图7所示。对缓冲器模型进行碰撞仿真材料优化所得到的接触力-时间曲线和试验数据曲线在峰值、转折点、变化趋势上都十分吻合。
4 结论
(1) 在设计优化理论研究的基础上, 利用iSIGHT搭建了缓冲器设计优化的框架, 对优化的结果进行了比较, 并利用MT-2型缓冲器结构的优化实例对算法进行了验证, 结果表明开发的优化算法可以实现优化目标。
(2) 缓冲器材料的Mu1、Mu2变化影响到碰撞结果所得到的接触力曲线, 其中Mu1的影响最为直接, Mu2的影响次之, 调整正确的Mu1、Mu2数值即能得到所需要的试验曲线, 所以得出结论, 该缓冲器模型与试验要求一致, 改进后的缓冲器模型完全可以用于模拟实际MT-2型缓冲器。
(3) 通过分析缓冲器基本结构参数和材料参数对缓冲器动态特性的影响规律, 为重载货车缓冲器的设计制造提供理论依据和试验参考, 同时也可为重载货车纵向动力学的深入研究提供相应参考依据, 确保我国缓冲器能够满足重载运输要求。
参考文献
[1]陈雷, 姜岩, 孙蕾.关于重载铁路货车缓冲器技术的研究[J].铁道车辆, 2007 (8) :6-13.
缓冲结构 篇2
笔记本电脑对运输包装缓冲性能有较高的要求。目前，笔记本电脑缓冲包装的结构主要有以EPS和EPE为材料的发泡结构、纸浆模塑结构，以及其他复合材料的结构等。其中，EPS材料回收困难，环境污染严重，运输成本较高，而EPE材料成本也过高；随着笔记本电脑的快速更新，纸浆模塑结构的模具生产成本大大提高，由此制约了其推广应用，且纸浆模塑结构的缓冲性能不易控制；复合材料的结构大多是指纸质和塑料的复合，其成型工艺复杂，成本较高。
从市场上的笔记本电脑缓冲包装来看，大多数缓冲结构只起到了防护作用，功能单一，且属于一次性使用，不符合低碳经济、绿色环保的理念。M型组合斜面结构采用的是瓦楞纸板，在有特殊要求的情况下也可采用具有一定挺度、可弯折的塑料片，其除了具备基本的缓冲防护功能外，还可作为展销包装。下面，笔者就为大家详细介绍M型组合斜面结构在笔记本电脑缓冲包装中的应用，希望能给业内人士带来一些启示。
M型组合斜面结构及其优势
斜面结构在受到非垂直于斜面方向的冲击时，可通过相对滑动吸收冲击能量，以起到缓冲和分散作用力的效果。M型组合斜面结构通过组合方式，在斜面结构中引入梁结构，这样即可应对垂直于斜面方向的冲击，具有良好的缓冲性能。
M型组合斜面结构剖面示意图如图1所示。其中，最内层是斜面护角（绿色部分），其对产品边缘进行包裹，形成一对斜面，不仅可以避免产品在直接接触缓冲衬垫时因应力集中而导致衬垫失稳的现象，起到固定及保护产品的作用，还可以作为产品的展销包装；中间层是M型斜面内衬（黄色部分），可以与斜面护角配合，使产品在缓冲结构中固定，并当产品置于包装件中央时能保证在各个方向上形成缓冲距离，其是包装中主要的缓冲结构，是决定包装缓冲性能的重要部分；最外层是瓦楞纸箱（蓝色部分），其一方面整合固定内部结构，另一方面保护内部产品。
大多数情况下，斜面结构不易固定产品，而通过护角和内衬两对斜面的组合，就可形成稳定的固定结构。护角斜面宽度约为内衬斜面宽度的1/3，且处于内衬斜面中段，从而形成了梁结构。当受到冲击时，护角和内衬发生相对位移，通过摩擦来吸收能量，同时内衬斜面发生弯曲形变，通过梁弯曲缓冲来吸收能量。同时，M型组合斜面结构以瓦楞纸板为材料，在斜面支撑强度和缓冲效果方面都具有优良的性能，因此对于不超过一定限度的冲击和振动，M型组合斜面结构都能起到良好的缓冲作用，对产品的保护性相当优异。此外，M型组合斜面结构在产品的各个方向上都形成了缓冲距离，且相互配合形成统一整体，因此即便包装件摆放方式不正确，也能保证产品不受损坏。
一般情况下，M型组合斜面结构可应用于形状规则、厚度适中（长度和宽度与厚度之比大于4）的产品包装，除了笔记本电脑，还可应用于平板电脑、平板电视、电子相册、大屏幕直板手机等产品的包装。针对不同的产品，M型组合斜面结构还可灵活选用制作材料，并合理安排斜面角度、尺寸，以满足不同的包装需求。
应用案例分析
首先，采用护角包裹笔记本电脑的边缘，使其原本不太规则的边缘形成对称斜面，效果如图2所示。当笔记本电脑包装完成物流环节，需要进行展示销售时，只需将外箱和内衬拆除，留下护角即可，此时护角可直接作为展销包装，并具有良好的展示性。此外，护角的接头和接缝处均采用了特殊结构，可以起到防窃启的功能。
其次，内衬是由两对（四片）瓦楞纸板折成的M型结构组成，并与内部护角配合形成M型组合斜面结构（如图3所示），其中设有开槽的瓦楞纸板，与相邻设有插舌的瓦楞纸板相互装配。这种结构在产品的四周边缘都形成了M型组合斜面，且在外箱的固定作用下整个结构非常稳定。
最后，本案例对笔记本电脑实物进行了跌落试验验证，跌落高度为61cm。在26种跌落方式中，该包装的G值都保持在50g（重力加速度值）以下，能够满足产品的脆值要求，其中两个小面对应的G值相对较大（如图4所示）。从测试结果来看，M型组合斜面结构的缓冲性能十分优异。
本案例采用全纸化设计，不仅用纸量较少，而且运输包装材料时可将其展开成平板状，以降低运输成本，更重要的是，包装件的体积与市场上多数包装相仿，不会增加产品的运输成本和仓储成本。
可见，M型组合斜面结构通过合理的结构设计和材料选择，不仅对笔记本电脑的四周提供了缓冲保护，而且大大节约了缓冲材料，降低了包装成本和物流成本，具有良好的应用前景和实用价值。
侵彻战斗部缓冲结构的应力衰减研究 篇3
关键词：侵彻战斗部,冲击,缓冲结构,应力波,优化
近年来,侵彻战斗部对地面或舰艇内部目标的攻击和毁伤,已逐渐成为攻击地下深层目标或舰艇的重要手段[1]。随着战斗部着速的不断提高以及高能炸药的应用,战斗部毁伤威力得到大幅提高,与此同时,战斗部装药受到的惯性压缩载荷作用也急剧增大,所以其在随战斗部穿入目标时的安全性问题已成为关注的热点。
目前,主要采用在战斗部装药头部设置缓冲结构进行缓冲、吸能,以降低炸药装药所受到的应力载荷,使装药能够适应更高的侵彻速度。国内外针对缓冲材料对冲击波的衰减开展了大量的研究工作,Petel[2]等采用钢和泡沫铝材料设计了不同的缓冲结构,证明冲击波随着介质层数的增加而加快;Tedesco[3]等研究了分层缓冲结构的冲击波衰减特性,提出分层结构能够更为有效的降低冲击波强度。国内,陈闯[4]、石少卿[5]、徐蓬朝[6]、王宇新[7]等人从缓冲材料、组合方式、阻抗匹配等方面研究了不同介质及其组合方式对冲击波的衰减作用;但其所采用的材料主要集中于铝(包括泡沫铝)、有机玻璃和普通45钢,而目前侵彻战斗部的缓冲层已开始采用聚碳酸酯、聚四氟乙烯、橡胶等的组合缓冲结构,且取得了良好的试验效果,然而目前关于这些材料组成的缓冲结构对应力波的衰减作用未开展系统研究。
本文以新型侵彻战斗部用缓冲材料为对象,设计了双层、三层及夹层式缓冲结构,在同样的载荷强度下对不同的缓冲结构开展了冲击加载试验,探讨了不同缓冲结构对应力波的衰减特性,能够为高速侵彻战斗部缓冲结构设计提供技术支撑。
1 弹性波通过不同介质的衰减缓冲效应理论分析
侵彻战斗部在侵彻过程中产生的应力波向弹体内部传播,基于应力波在不同介质界面的透射作用可以对侵彻战斗部多层缓冲结构进行优化研究。应力波在同种介质中的传播以自身衰减为主;而在不同介质之间的传播,衰减的主要原因包括了自身的衰减和应力波在不同介质界面的透射。基于此,对应力波在不同介质之间的传播过程进行理论分析。
1.1 应力波在同种介质传播中的衰减作用
应力波在同一种介质中传播时,弹性波的压力峰值随传播距离呈指数衰减,其衰减方程表示为[8]
式(1)中:δ表示该介质的厚度;α表示衰减系数;p表示弹性波进入该介质时的压力峰值;p'表示弹性波传播至δ距离时的压力峰值。
1.2 弹性波在不同介质界面中的透射
假设弹性波从一种介质传播到另一种波阻抗不同的介质,传播方向都是垂直于界面,即正入射。当入射弹性波扰动ΔσI到达界面时,对于两种介质而言,都引起了一个扰动,即分别向两种介质中传播反射波扰动ΔσR和透射波扰动ΔσT。只要这两种介质在界面处始终保持接触,即能承压又能承拉而不分离,则根据连续条件和牛顿第三定律,界面上两侧经反射———透射后的质点速度应相等,应力应相等,为
式中:I、R和T下标分别表示入射波扰动、反射波扰动和透射波扰动的有关各物理量。
由波阵面动量守恒条件有
将公式(3)代入公式(2)可以得到
由式(2)、式(3)、式(4)、式(5)联立解得
式(6)中:
式中:n为两种不同介质的波阻抗比值,T为透射系数,由两种不同介质的波阻抗比值n所确定。由于n反应了不同介质的波阻抗比值,因而n值的不同,会有几种不同的情况出现。
(1)当n→0时,即(ρ0C0)ΙΙ→!,则T=2,就相当于弹性波在固定端的反射。
(2)当n<1时,即(ρ0C0)Ι<(ρ0C0)ΙΙ,则T>1,就相当于透射扰动的应力幅值大于入射扰动的应力幅值,也就是应力波从所谓的“软”材料传入“硬”材料时的情况。
(3)当n=1时,即(ρ0C0)Ι=(ρ0C0)ΙΙ,则T=1,就出现阻抗匹配的现象,即两种任意介质,即使ρ0和C0各不相同,但只要是其波阻抗相同,则弹性波在通过此两种介质的界面时将不产生反射。
(4)当n>1时,即(ρ0C0)Ι>(ρ0C0)ΙΙ,则T<1,就相当于透射扰动的应力幅值小于入射扰动的应力幅值,也就是应力波从所谓的“硬”材料传入“软”材料时的情况,由此也可以理解各种“软”垫可以起减振缓冲的作用。
(5)当时,即(ρ0C0)ΙΙ→0,则T=0,就相当于弹性波在自由表面的反射,不存在透射。
综合考虑应力波在同种介质传播中的衰减和不同介质界面中的透射,当弹性波经过n层不同介质的缓冲结构后,其应力峰值为
式(8)中:下标i表示第i层介质所对应的参数;p0和pf分别表示进入缓冲结构前和离开缓冲结构后的应力峰值;T0→1表示弹性波从外部物体进入缓冲结构第一层介质时的透射率;Tn→else表示弹性波从缓冲结构第n层介质进入其他结构时的透射率。对于缓冲结构,p0一致的前提下,pf越小,则表明该结构的缓冲效果越好。根据公式(8)可以进行参数的优化选择,进而建立较为合理的缓冲结构。但目前常采用的一些缓冲材料往往缺乏较为详细的参数,如各种材料的衰减系数等,因此,一般还需要通过模拟实验对结构的缓冲效果进行判定。
2 模拟实验
2.1 实验样品
在战斗部结构中,对缓冲部分的总厚度具有严格的限制,一般不宜划分过多的缓冲层,否则每层的厚度过低,将会制约整体结构的缓冲效果,因此,多层缓冲结构一般由两至三层缓冲垫组成。目前常用的缓冲材料包括聚碳酸酯、聚四氟乙烯、铝、橡胶等(材料的具体参数列于表1),本研究中设计了三种组合方式将这些材料制作为Φ40 mm×50 mm的缓冲结构,其具体的组合方式如表2所示。其中,夹层式组合中的方案F采用了6 mm厚的粗布,主要是用于模拟弹性较好的多孔性材料。
2.2 实验装置和方法
实验采用大型落锤加载装置为驱动源,实验装置如图1所示。通过自由落体的重锤对装有缓冲结构的实验样弹进行冲击加载,并利用应变式传感器记录经过缓冲结构衰减后的弹性波形。
实验时,落锤重量选择400 kg,传感器最量程应力选择0~1.5 GPa;实验样弹全部为高强度钢材料,套筒内径为40 mm;缓冲结构的直径为40 mm,厚度均为50 mm,缓冲结构的第一层靠近上击柱,其他层依次向下排列;落锤自由下落的高度固定为2 000 mm,以保证了初始加载强度的一致性。
3 结果与讨论
图2为经过不同缓冲结构衰减后,传感器所记录的弹性波形,同时图中还标示出了波形对应的应力峰值。从图2(a)中可以看出,虽然A方案与0造成的。在A方案中,弹性波首先从上击柱传入聚碳酸酯,根据公式(2)及表1中的参数值(上击柱的波阻抗为40.95 MPa·m-1·s-1)可计算出透射率T0→1≈0.083,B方案中,弹性波从上击柱首先传入聚四氟乙烯,则T0→1≈0.075,仅为A方案的0.9倍,而弹性波离开缓冲结构进入下击柱时,A方案中的Tn→else≈1.925,B方案中的Tn→else≈1.917,两者差距较小,因此B方案对于弹性波的衰减效果相对较好。
图2(b)为经过三层式缓冲结构的衰减后的弹性波形,该缓冲结构是将二层式缓冲结构的聚碳酸酯由30 mm改为20 mm,同时增加10 mm厚的铝板。在两种组合方式中,C方案为阻抗顺序列组合,即随着弹性波的传播,所通过缓冲介质的阻抗逐步增大;D方案为阻抗波动序列组合,即弹性波首先传入阻抗较低的介质中,其透射率较小,应力峰值突然下降,随之又进入阻抗较高的介质中,应力峰值迅速上升,最后再进入低阻抗介质。若只考虑弹性波跨越不同介质时的透射系数变化情况,可计算各界面透射系数的乘积C方案中该乘积约为0.210,而D方案中该乘积约为0.059,约为C方案的28%;此外,虽然C和D两个方案所用的介质材料及厚度相同,但进入同一介质时的顺序不同,导致该介质对弹性波衰减的贡献也不同,比如,铝板在C方案中为第三层,而在D方案中为第二层,则C方案中铝板的弹性波强度低于D方案,但铝板的衰减系数是固定的,因此,根据公式(1)可知,铝板在两个方案中所作贡献有所差异。由于各层缓冲介质对于弹性波强度的影响是交替式的,所以整个缓冲结构的综合衰减系数不仅仅取决于一种缓冲介质的性质,根据图2(b)中所列弹性波峰值可知,D方案中,衰减后的弹性波峰值为890 MPa,仅比C方案降低40 MPa,且高于双层式缓冲的B方案。
夹层式缓冲结构也属于一种阻抗波动序列组合的三层式缓冲,但第一层与第三层的缓冲介质相同,E方案的中间层为2 mm的橡胶,增加了缓冲结构的弹性,而F方案的中间层为6 mm厚的粗布,可类比为气孔型材料,这两种方案衰减后的弹性波如图2(c)所示。从图中可以看出,这两种方案对弹性波的衰减效果相近,E和F方案中,衰减后的弹性波峰值分别为868 MPa、886 MPa,均低于C和D方案。
综上所述,A~F六个方案中,双层式缓冲B方案和夹层式缓冲E方案的缓冲效果最佳。在战斗部缓冲结构厚度一定的情况下,弹性波在同一介质中的传播衰减效应和跨越不同介质时的透射衰减效应交替式影响,故缓冲结构设计中,应综合考虑上述因素,可优先选择双层阻抗顺序组合方式。
4 结论
本文选取战斗部常用缓冲材料聚碳酸酯、聚四氟乙烯、铝和橡胶等,设计了双层、三层和夹层式缓冲结构,通过理论分析和模拟试验,得到了以下结论。
(1)双层缓冲结构中,阻抗顺序组合优于阻抗逆序组合,而三层缓冲结构中,阻抗波动序列组合优于顺序组合,添加气孔性材料后的缓冲效果未发生明显变化;综合对比可知,方案B和方案E缓冲效果最佳。
(2)战斗部设计时,在缓冲结构厚度一定的情况下,应综合考虑弹性波在同一介质中的传播衰减效应和跨越不同介质时的透射衰减效应,可优先选择双层阻抗顺序组合方式。
参考文献
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用兴趣缓冲情绪 篇4
一段时间，儿子的情绪就随着痘痘的多少而起伏不定。……考试成绩更是随着情绪而起伏，鸡毛蒜皮的事情也会响到他上课的状态……
于是，我只有用悠扬的世界名曲与广泛的阅读，来平静自己的心绪，以期找到对付儿子青春期荷尔蒙的最佳办法！一天，我无意中翻开了德国最伟大音乐家之一的钢琴大师——舒曼的回忆录。他写到一篇有关贝多芬的文章，让我大为震惊！舒曼回忆说：
我看到贝多芬在手稿上写着：“为丢掉一文钱而愤怒，以随想曲的形式发泄！”我忍不住放声大笑，有什么比这个“游戏作品”更有趣呢？人们一直认为贝多芬的思想只萦注于高潮的事物，他在星期间翱翔，尘世人间的俗世是与他格格不入的……谁曾想到，贝多芬竟然也会为一文钱而愤怒，并且将他化作创作灵感。……年轻作曲家和演奏者们，你们在这首曲子里首先可以学到一样东西——那就是要自然！自然！自然！！！
这段回忆给我极大的启发。在儿子学琴练琴的过程中，我一直都注重技艺的培养和乐感的熏陶。然而，我却犯了一个显而易见的错误——让艺术与生活分离了。
我的教育让儿子感受到：自己穿上燕尾服，风度翩翩地坐在舞台上弹奏钢琴，是一回事儿;然而，生活中面对自己高低起伏的情绪和一团乱麻的生活，却是另一回事儿。
我必须改变自己的教育理念：如果，连贝多芬这样的大师都会因为一文钱找不到，而百感交集，需要移情于艺术;那么，我为何不能引导儿子用艺术的方式来抚平情绪，进行“移情治疗”呢？我连忙将这篇文章拿给儿子看，并且从他厚厚的乐谱中，找到贝多芬的“回旋狂想曲Op.129”，我让儿子弹奏了一遍，他很喜欢这首主题欢快的小三段体乐曲。当他知道贝多芬“怒发冲冠为一文钱”时，哈哈笑起来。
“原来圣人也有情绪失控的时候啊！”儿子感叹。
我说：“当然了。这首作品是在贝多芬去世之后，才被后人整理出来的！当他褪下那被人神化的外衣，露出的人性是那么率真，那么可爱……所以，作为一个爱好艺术的青春期男孩，你怒发冲冠，再正常不过了。就算是为了很小的事情发脾气，也是可以理解的。”
听我这么说，儿子眼中显出温柔的眼神来，他的语气软下来，竟然承认自己这段时间情绪不好，伤害了身边的人。“其实，我也知道自己乱发脾气不对，但就是控制不住。发了火，我又后悔，纠结……”
我轻轻拍着儿子的肩膀，忽然想到最近网上流行的一句话——“没有坏人，只有没被好好爱过的人”。很多时候，我只注意到照顾儿子的衣食住行，监督他学习和练琴，我忽略了他内心的痛苦纠结，没有给予他真正到位的爱。
我鼓励儿子：“以后，当你情绪不稳定时，不妨听听大师演奏的名曲。那些伟大的音乐家和你一样，都是为鸡毛蒜皮的小事而心中波涛起伏的人，但是他们会用艺术的方式来宣泄、自我修复，甚至点燃伟大的灵感……你也可以的！”
这一招非常管用，当儿子郁闷时，他不再抱着手机和IPad了。他会把自己关在琴室里，听听CD，弹奏几支曲子。有时候，他邀我听他的演奏，并且从音乐中猜猜他遇到了什么……说来也奇怪，我们母子常常因为“青春期与更年期”的代沟而无法沟通，然而，当儿子以琴抒情时，我就能够理解他。因为，这些曲子，我在年轻时也弹奏过。我常被这些旋律带回到青葱岁月，倏然明白了儿子心中的郁闷、澎湃与哀愁……
当然，大多数时候，儿子并没时间听曲与弹琴。我必须教会他如何在学校里给自己“减压”，在紧张的学习生活中平息自己不良的情绪。
于是，我试着帮他分析并正视每件烦心事的原因，让他不要把自己的糟糕情绪归因到外部因素，故而大发脾气。相反，我让儿子意识到成功和失败属于可控因素，他可以用理智控制自己的情绪。比如“因为背不出英语背诵内容，而被老师罚站”、“因为雀斑而被嘲笑”、“因为弄脏同桌书包而被孤立”等许多问题，我都一项项耐心地帮助儿子归因，让他发现这些问题的最佳解决方案都不是怨天尤人，而是积极应对。
在儿子的钢琴训练中，我加入了人文关怀。在他学习一首新曲子之前，我一定带他了解作者当时的心态，了解作曲家的生平和性格，让他从中揣摩“艺术疗治心灵”的能力。
有时候，儿子情绪不好，我也会弹琴给他听。有时候，身边没有钢琴，我就哼出一些旋律来，并且鼓励儿子与我一起哼唱。当他考试考砸的时候，我还请他去K歌，让他歇斯底里地唱出内心的受挫感，并再度重新上阵。
我渐渐体悟到艺术的真谛——艺术可以教孩子面对自我内心，面对成长的挣扎，找到一种“与伟大心灵交流”的方式。他可以在自己荷尔蒙高涨时，用艺术来镇定自己;也可以在焦躁无奈时，用乐曲鼓励自己……他不用“讲粗口、打人、早恋、情绪冷暴力”等方式来发泄，而用“健康的、积极的、优美的”方式来自我调适。
这样的引导之后，家中再度出现了和睦温馨的氛围，我们常常说：“这件烦心事，贝多芬会怎么看？怎么弹？怎么应对呢？”
缓冲结构 篇5
自巴塞尔协议Ⅲ建立以来,对银行资本的审慎监管一直是国内外学者的研究重点之一。《商业银行资本充足率管理办法》和《商业银行资本管理办法》的实施,标志着我国开始对商业银行资本进行统一监管。以上“管理办法”对我国商业银行的资本缓冲或资本充足度有着明确的要求,同时规定董事会负责商业银行资本缓冲现状的信息披露,监管部门有权要求银行提供资本缓冲状况的描述以及对其不当行为采取纠正和处罚措施,资本缓冲的审慎监管在我国商业银行体系已逐步建立。但是,由于我国中小型城市商业银行存在自身资本结构单一和信贷业务开展困难等原因,往往对资本缓冲的监管有着“抵触情绪”,导致监管部门虽有详细的资本管理条例,但在落地过程中往往有一定的阻力(吴成颂等,2016)[1]。所以,作为逆周期性的监管工具,城市商业银行资本缓冲的计提和监管仍存在一系列的问题。
资本缓冲与银行风险和绩效关系的现有研究不多,且主要从资本充足率和资本金监管的视角入手,研究结论不一。Ayuso et al(2004)[2]通过对西班牙银行业的实证分析发现,银行资本金数量的提高会对其风险承担产生正向激励作用,资本缓冲的提高会加剧银行的风险承担行为。黄宪和熊启跃(2011)[3]研究表明,资本缓冲的计提将会增加股东相应的出资额,当银行发生信贷不良时股东的损失也会相应上升,故而股东就会有更强的动机遏制高风险的投资活动,所以银行在计提缓冲资本的过程中会降低其风险承担水平。Went(2010)[4]在其研究中发现,对资本充足率和风险中立杠杆率的要求促使银行降低高风险资产比例,从而导致信用使用效率降低,收益率下降。李喜梅(2011)[5]的研究发现资本充足率与银行绩效显著正相关,资本充足率的提高不仅可以满足审慎监管的要求,更能对银行的绩效产生激励作用。
本文主要贡献在于:第一,针对现有研究主要致力于资本缓冲与银行风险和绩效的线性关系分析的现状,本文详细分析了其非线性的影响。第二,目前的研究主要集中在上市银行和股份制银行,很少有专门针对中小商业银行的研究,本文进一步丰富了对中小型商业银行的研究,为我国商业银行的治理提供了新的经验证据。第三,已有研究主要采用2012年以前且时间跨度较短的数据样本,难以反映我国现阶段商业银行资本缓冲与银行风险和绩效的关系,本文采用2005-2014年度的面板数据更具有说服力。第四,本文有别于资本缓冲与银行风险和绩效以往的研究,从产权异质性结构特征视角来观察资本缓冲与银行风险和绩效之间的关系效应,进一步丰富了相关的研究成果。
二、文献回顾与研究假设
(一)资本缓冲与银行风险
资本缓冲作为逆周期性的监管工具,是商业银行在满足监管部门的审慎要求后多出的资金部分。商业银行在经济上行阶段计提更多资金来建立“缓冲资本池”,可以在经济下行时期抵抗一定的银行风险(吴成颂等,2016)[1]。因此,资本缓冲的监管有助于降低商业银行风险承担,同时可以提升其风险管理的能力(潘佐郑,2013)[6]。
现有研究关于资本缓冲与银行风险之间关系效应的研究结论莫衷一是。当银行将利润最大化作为经营目标时,资本金的提高必定会降低银行的机会成本,而为了弥补高额资本缓冲计提带来的利润损失,银行或会从事高风险投资行为,银行的风险承担也相应提高(Guidara et al,2013)[7]。但另一方面,不断强化的资本监管直接提高了股东的出资额,为了避免因银行风险损失造成自有资产的损失,股东将会积极地参与银行高风险投资行为的管控(Akhigbe et al,2012)[8]。宫鹏浩和江俊蓉(2015)[9]通过实证研究我国商业银行资本缓冲对风险承担行为的影响,发现对于不良贷款率和风险加权资产占比这两种不同的风险变量,资本缓冲对风险承担行为均具有正向激励作用。但牛丽娟(2015)[10]用固定效应模型对资本充足率和银行风险之间关系效应进行检验时,却发现资本充足率和商业银行风险承担变量呈负相关,即资本充足率对银行风险具有显著的抑制作用。朱明秀和吴奇(2013)[11]则认为,资产收益率的提高能够显著地降低银行的信用风险,但我国上市银行的资本缓冲与信用风险之间不存在显著的相关关系。就现阶段而言,我们认为监管机构对我国城市商业银行资本的审慎监管应是有效的,资本缓冲对银行风险具有一定的缓释作用,即两者之间应为负相关关系,故提出本文第一个研究假设:
假设1:限定其他条件,资本缓冲与银行风险呈负相关,即资本缓冲的计提可以抑制我国城市商业银行的风险承担水平。
(二)资本缓冲与银行绩效
资本缓冲与银行绩效之间关系的现有研究以国外为主,国内研究主要从资本充足率和资本监管与银行绩效的研究入手。Bitar et al(2016)[12]认为,符合巴塞尔协议监管要求的资本缓冲与银行绩效呈正相关,能够对提高银行的投资效率和盈利能力具有促进作用,同时为银行带来更多的积极影响。Carvallo et al(2015)[13]也认为,就现阶段而言,巴塞尔协议的监管应是有效率的,逆周期性的资本缓冲监管对银行绩效的提升具有显著的积极作用,资本缓冲的计提可在经济下行时为银行提供一定支撑。同样的,部分研究我国商业银行资本监管和银行综合绩效的文献认为,资本缓冲监管与银行综合绩效之间呈显著正相关,我国目前的资本监管制度正处于激励相容状态(李新娥和张志君,2014)[14];资本监管的变化使得银行资本缓冲呈现出更强的逆周期性,资本缓冲会显著增加银行的绩效并对银行体系的稳定有积极影响(孟卫东和孙广绪,2014)[15]。但是,朱明秀和吴奇(2013)[11]认为,上市银行资本充足率对银行绩效没有显著的影响,资本缓冲与银行绩效之间并不存在显著的相关关系。我们认为,对于现阶段资本结构单一的中小型城市商业银行来说,逆周期的资本缓冲储备能够优化信贷资源的配置,同时减少不良贷款对银行盈利能力的消极作用,缓冲资本的不断增加或将对银行绩效有着积极影响,于是提出本文第二个研究假设:
假设2:限定其他条件,资本缓冲与银行绩效之间呈正相关,即资本缓冲的计提对银行绩效具有正向的激励作用。
(三)产权结构对资本缓冲与银行风险和绩效关系效应的影响
资本缓冲与银行风险和绩效之间的关系效应或受异质性产权结构的影响。高国华和潘丽英(2011)[16]认为,资本监管对风险的约束随着产权结构中第一大股东持股比例和国有持股比例的增加呈边际递减,银行风险承担的外部资本监管与内部产权结构之间存在一定的相互替代关系,资本监管要求的提高一定程度上削弱了管理人员降低资产风险的动机。程茂勇和赵红(2013)[17]发现,同时存在境外投资者持股的商业银行比国有商业银行具有更好的资产质量、更低的信贷风险以及更高的资本充足率,城市商业银行比国有商业银行具有更低的信贷风险,而股份制商业银行比国有商业银行具有更低的信贷风险以及更低的资本充足率。梁洪波和刘远亮(2012)[18]则发现,银行前五大股东持股比例、第一大股东持股比例和股权制衡水平均与银行风险显著正相关,并且存在以上股权特征时资本缓冲对于银行风险承担的缓释作用都得到了削弱。可见,产权性质国有和存在境外投资者情况下资本缓冲对风险承担的抑制作用分别有着消极和积极影响,故提出以下假设:
假设3:限定其他条件,国有产权性质和存在境外投资者持股分别会削弱和促进资本缓冲对银行风险的缓释效果。
同样的,产权结构对城商行资本缓冲与银行绩效关系也应具有影响。当第一大股东持股比例较高时将会对银行绩效的提高具有阻碍作用,而存在境外投资者持股和产权性质能够对银行绩效有着促进作用(谭兴民等,2010)[19]。蒋健和赵洋(2012)[20]对商业银行资本充足率与盈利能力之间关系进行检验时发现,资本充足率对商业银行盈利能力具有正向的显著作用,且这种作用在存在境外投资者持股时得到加强。郭永利等(2012)[21]发现资本缓冲和股权集中度对商业银行的绩效有显著影响,而国有产权性质对商业银行综合绩效有正向影响,但效果并不显著,同时其对非上市银行的影响大于上市银行,对农商行影响最大,股份制商业银行和城市商业银行次之,对国有银行影响则不显著(段军山和杨浦,2013)[22]。故而不同产权结构下的商业银行资本缓冲的监管对银行绩效水平的影响能力应是不一的,于是提出本文最后一个假设:
假设4:限定其他条件,国有产权性质和存在境外投资者持股分别会削弱和促进资本缓冲对银行绩效的正向激励作用。
三、研究设计
(一)研究方法与样本数据
本文采用Hausman检验选择了随机效应方法对各模型进行多元回归分析,使用STATA14.0软件工具处理非平衡面板数据。为了保证研究结果的准确性,我们剔除了年份跨度较短和数据严重缺失的银行样本,最终选取了我国50家城市商业银行2005-2014年度样本组成非平衡数据面板。同时,为了防止数据中“杂音”对实证结果的影响,本文还对Buffer和Npl等变量进行了1%的Winsor缩尾处理。研究数据主要来源于各城市商业银行的年度报告和CSMAR国泰安数据库,GDP数据来自相关年度《中国统计年鉴》。
(二)研究模型与变量设定
为了检验本文提出的研究假设1,即分析资本缓冲与银行风险之间的关系效应,在充分考虑与银行风险相关因素后,我们对Jokipii和Milne(2011)[23]的研究模型加以修改,最终得到以下基准回归模型:
相同地,为了检验本文提出的研究假设2,即资本缓冲与银行绩效之间的关系效应,在充分考虑与银行绩效相关的因素后,我们对蒋健和赵洋(2012)[20]的研究模型加以修正,得到以下回归模型:
在本文的基准研究模型中,被解释变量为Npl和Roa分别用来表示城市商业银行的风险承担和绩效水平,具体分别用银行当年的不良贷款率和总资产收益率来衡量。此外,α为回归参数,ε代表回归残差。
解释变量Buffer为银行当期的资本缓冲水平,具体是银行实际资本充足率与最低监管资本要求之间的差值。
在控制变量方面,Cycle选取国内生产总值GDP当年的实际增长率,用来衡量宏观经济周期指标,主要为了观察风险承担和银行绩效是否具有周期性特征;资产规模变量Size为银行资产总额的对数,主要为了验证“大银行”和“小银行”在风险承担水平和银行绩效之间的差别,以及银行业“大而不倒”的现象是否在城商行中存在;贷款增速变量Dloan主要是为了检验贷款增加是否对风险承担和银行绩效产生显著影响;Top1为第一大股东持有股份的比例,主要考虑股权集中度对银行风险和绩效的影响。
调节变量则选取了产权结构相关的产权性质变量State和是否存在境外投资者持股变量For。若为国有产权性质则State赋值为1,反之为0;存在境外投资者持股For赋值为1,反之为0,主要为了观察产权性质和境外投资者持股是否对资本缓冲与银行风险和绩效的关系产生显著影响(具体变量设置见表1)。
为了有效检验假设3和假设4,我们分别在基准模型1和2中加入了调节变量———产权性质变量State和境外投资者持股变量For,并用资本缓冲和产权性质变量的交叉项Buffer*State与资本缓冲和境外投资者持股变量的交叉项Buffer*For来分别检验产权性质和境外投资者持股对我国城商行资本缓冲与银行风险和绩效关系的影响。在实际操作中分别用交叉项Buffer*State和Buffer*For来替换下式中的X1、X2进行回归分析。
综上,本文设计了以下多元回归模型:
(三)描述性统计
表2报告了主要变量的描述性统计结果。由表2可知,城商行风险承担总体分布结构中,不良贷款率均值为1.273,最大值为7.500,最小值0.030,风险承担总体保持在较低水平,但仍存在部分银行风险较高的情况。银行绩效变量均值为1.100,最大值为3.600,最小值为-0.100,绩效水平相对平稳,但有个别银行总资产收益率为负值,经营收益不佳。此外,资本缓冲均值达到4.939,说明我国资本监管基本落实到位,各城商行都按照监管要求进行缓冲资本的计提;在产权性质方面,国有产权控股均值达到0.694,表明现阶段大多数城商行是国有控股,非国有银行所占比重较小,还没有打破银行国有控制局面,银行间竞争机制需要进一步完善;境外投资者持股均值仅为0.139,说明虽然我国城商行业务合作已拓展到国际市场,但存在境外投资者持股的商业银行比例还处于较低水平;在第一大股东持股比例上,均值达到了18.533%,一家独大的集中控股情况在我国城市商业银行中依然存在。
四、实证分析与稳健性检验
(一)资本缓冲与银行风险的关系研究
本文使用STATA 14.0对城商行2005-2014年度面板数据进行多元回归分析,分析过程中进行了Hausman检验并最终选择了随机效应模型对各研究假设进行验证。表3和表4是对各研究模型进行回归的结果,调整后的R2显示各模型均为有效模型。表3中模型1是对假设1进行验证的结果,主要报告了资本缓冲与银行风险承担之间的关系效应。由模型1可知,资本缓冲变量回归系数为-0.054,资本缓冲与银行风险承担之间负相关,并通过了显著性检验,假设1得到了实证的支持,表明资本缓冲对银行风险具有一定的抑制作用。在经济形势下行时,逆周期性的资本缓冲作为银行应对风险的工具之一,能够提供充足的信贷资源防范潜在的金融风险,避免经济进一步恶化[1],商业银行应注意逆周期资本缓冲的计提来应对可能存在的信贷风险。
注:***、**和*分别代表1%、5%和10%的置信水平下显著,括号中的数字代表Z统计量;Wald-P为参数检验的P值(下同)。
在控制变量方面,经济周期变量(Cycle)回归系数为0.105,即经济周期与银行风险显著正相关,现阶段城商行风险承担具有一定的顺周期性特征;资产规模(Size)回归系数为-0.198,与银行风险之间显著负相关,故而资产雄厚的“大银行”的风险承担水平低于一般的“小银行”,银行业的“大而不倒”现象依然存在;银行绩效(Roa)变量回归系数为-0.490,绩效水平的提高能够显著降低风险承担,也就是经营较好的银行必然有较低的不良资产率,从而能够规避一定的信用风险;贷款增速(Dloan)系数为-0.016,与银行风险呈负相关,贷款增加或能够通过绩效的提升降低银行风险,但并没有通过显著性检验;第一大股东持股(Top1)回归系数为0.005,表明第一大股东持股比例越高,越会增加银行的风险承担水平,而若股权较为分散时,股东之间就会相互制衡,注意以逆周期的缓冲资本来应对信贷风险。
(二)资本缓冲与银行绩效的关系研究
表3中模型2是对假设2进行有效验证的结果,主要报告了资本缓冲与银行绩效之间的关系效应。从模型2可知,资本缓冲(Buffer)回归系数为0.018,并在10%的置信水平上显著,假设2得到了实证支持,表明资本缓冲与银行绩效之间显著正相关,资本缓冲的计提有利于提高银行的绩效水平,故而现阶段我国城商行的资本监管处于激励相容状态,是有效率的监督行为。资本缓冲的计提不仅有利于抵抗一定的信用风险,同时能够为银行绩效的提升起到催化剂的作用。
在控制变量方面,经济周期变量(Cycle)回归系数为-0.048,且通过了显著性检验,即在经济形势较好时期我国商业银行绩效反而不佳,出现这一现象可能在于在经济上升时期的过度投资产生了较多的不良资产,对其绩效的提高产生了抑制作用;资产规模(Size)回归系数为-0.068,表明“大银行”绩效水平反而劣于中小银行,中小银行绩效水平近年来不断提高,占有一定的市场地位;风险承担(Npl)系数为-0.076,并且通过了显著性检验,风险与绩效之间负相关,即不良资产率的提高会削弱银行的盈利能力;贷款增速(Dloan)系数为0.045,即贷款增速加快可以为城商行带来较高的收益,促进银行绩效的提高;第一大股东持股(Top1)变量回归系数为-0.007,股权集中度较高将会对银行绩效的提高带来不利影响,若股权相对分散,股东之间相互制衡,注重提高缓冲资本池的“深度”,从而能为银行带来较高的绩效水平。
(三)产权结构对资本缓冲与银行风险和绩效关系的影响
表4中模型3-1和3-2是对假设3进行回归分析的结果,是在模型1和模型2的基础上分别加入了资本缓冲与产权性质变量交叉项(Buffer*State)和资本缓冲与境外投资者持股变量的交叉项(Buffer*For)的回归结果,主要报告了产权性质与存在境外投资者持股对资本缓冲与银行风险关系的影响。从表中模型3-1可知,资本缓冲与产权性质变量交叉项(Buffer*State)回归系数为0.072,表明国有产权性质对资本缓冲与银行风险的负效应具有抑制作用,在国有控股商业银行中,资本缓冲对银行风险的缓释作用得到了削弱。这可能是由于在国有城商行中存在过度投资的情况,较高的资产负债率对其资本缓冲与风险承担之间的关系效应起到了负面影响。由模型3-2可知,资本缓冲与境外投资者持股变量交叉项(Buffer*For)的回归系数为-0.177,且在5%的置信水平上显著,在存在境外投资者持股的情况下资本缓冲对于银行风险的缓释作用得到加强,存在境外投资者持股的商业银行更加注重对于银行风险的控制以及风控制度的完善。综上所述,国有产权性质下资本缓冲对银行风险的抑制作用得到了削弱,但效果并不显著;而存在境外投资者持股时资本缓冲对银行风险的缓释作用得到了显著加强。所以,假设3并未得到实证的支持。
同样的,表4中模型4-1和4-2是对假设4进行验证的结果,是在模型1和模型2的基础上增加了资本缓冲与产权性质变量交叉项(Buffer*State)和资本缓冲与境外投资者持股变量的交叉项(Buffer*For)的回归结果,主要报告了产权性质与是否存在境外投资者持股对资本缓冲与银行绩效关系的影响。从模型4-1可知,资本缓冲与产权性质变量的交叉项(Buffer*State)回归系数为-0.038,且通过了显著性检验,这说明产权性质国有的情况下,资本缓冲与银行绩效之间呈负相关,即资本缓冲的增加反而会显著削弱其盈利能力。从模型4-2可知,资本缓冲与境外投资者持股变量的交叉项(Buffer*For)的回归系数为0.023,即存在境外投资者持股的情况下,资本缓冲对于银行绩效的提升作用得到了加强,但并未通过显著性检验。出现这一现象可能是境外投资者仅持有我国银行股份以及提供一些风险控制政策,并没有直接参与到整个经营的过程中,而在这一过程中可能存在委托代理和管理监督的问题,削弱了资本缓冲与银行绩效之间的正向作用。综合来说,国有产权性质对资本缓冲与银行绩效之间的关系有着显著负向阻碍作用,而存在境外投资者持股对资本缓冲与银行绩效的关系具有正向作用,但影响并不显著,故假设4也不成立。
(四)进一步研究
上述研究表明,一味地提高资本监管要求将降低银行风险承担和改善银行财务绩效的观点是错误的,资本缓冲对银行风险和绩效的影响或是一种非线性的关系[24]。为了进一步验证资本缓冲对银行风险和绩效的非线性影响,我们在基准模型1和2中分别加入资本缓冲的二次项Buffer2变量进行实证检验,得出模型5和6:
表5是对研究模型5和6进行回归分析的结果。由模型5可知,Buffer变量回归系数为-0.249,Buffer2系数为-0.014,且均在1%的置信水平上通过了显著性检验,说明资本缓冲与银行风险之间的关系是非线性的“U”型关系,即资本缓冲对于银行风险的缓释作用存在最优值,超过最优值点后将会加剧银行的风险承担行为。根据表5的回归数据,构建统计回归模型如下:
针对上述回归模型,对Buffer进行求一阶导,并令其式为0,则有:
模型6的回归分析结果主要报告了资本缓冲对于银行绩效的非线性影响。从模型6可见,Buffer变量回归系数为0.069,Buffer2变量回归系数为-0.004,且都分别在1%和5%的置信水平上通过了显著性检验,且为有效模型,表明资本缓冲对于银行绩效的正向激励作用并不是线性的,而是一种倒“U”型的作用关系,资本缓冲对于绩效的正向作用同样存在一个最优作用值点。当未超过最优值点时,正向激励作用加强,反之则会削弱其对银行绩效的正向激励。根据模型6的回归数据,同样可构建以下统计回归模型:
针对上述回归模型,对Buffer进行求一阶导,并令其式为0,则有:
综合以上分析,资本缓冲与银行风险和绩效之间均为非线性关系效应。具体来说,资本缓冲与银行风险之间呈正“U”型关系效应,与银行绩效之间呈倒“U”型关系效应,且最优效果的资本缓冲值分别为8.89%和8.63%,基本处于一致的值点。资本缓冲对银行风险和绩效非线性效应影响效果如图1所示。
(五)稳健性检验
为了检验前文结论的稳健性,我们分别用银行风险资产占比和净资产收益率对风险承担与银行绩效变量替换后进行上述模型的回归分析,得到了与前文一致的结论。此外,应用固定效应模型对各研究模型进行验证,结果同样验证了以上各研究模型的主要结论。
五、研究结论与政策建议
本文运用我国50家城市商业银行的2005-2014年度的非平衡面板数据研究了资本缓冲与银行风险和绩效之间的关系效应,结果表明:就现阶段而言,资本缓冲对城商行风险具有抑制作用,对银行绩效具有正向激励作用。但是,资本缓冲对于风险和绩效的影响并非是线性的,而分别是“U”型与倒“U”型的关系,资本缓冲对银行风险承担和绩效水平均存在最优值点,且基本有着一致的最优值。此外,国有产权性质削弱了资本缓冲对银行风险和绩效的抑制和激励作用,但前者的效果并不显著;存在境外投资者持股能够显著促进资本缓冲对银行风险的缓释作用,且能够增加资本缓冲对银行绩效的正向激励作用,但后者并未通过显著性检验。
以上结论反映了我国城市商业银行现阶段以下行为特征:资本缓冲的审慎监管对于银行风险的缓释具有一定的正向作用,同时能够为银行带来更好的经营绩效;国有产权性质城商行可能存在着“过度投资”现象,在经济较好时期过多的投放信贷资源可能给银行埋下风险隐患,同时也会对银行的绩效产生不利影响;境外投资者虽然持有我国商业银行股份,但对于商业银行的直接管理和监督还存在较大的缺失,亟需多方股权持有者的进一步沟通协作。
缓冲结构 篇6
近年来,高温超导材料YBCO由于具有优良的电学性能引起了人们的广泛关注[1,2,3]。低成本、高性能的YBCO涂层导体的制备技术成为目前实用高温超导材料的研究热点。YBCO超导材料是一种硬、脆的氧化物,要把它制备成长的超导带材,就必须将超导材料沉积在柔性的金属基带上。但是,直接在柔性金属基带上制备超导薄膜存在晶格失配和互相扩散等问题,因此必须制备缓冲层薄膜,其作用主要有以下几方面:(1)能够提高(至少保持)最终表面(超导层沉积于其上)的织构;(2)制备前后需要有一定的阻挡性能,可防止YBCO与基体(如Ni)发生因扩散引起的化学反应;(3)与YBCO的晶格参数、热膨胀系数较接近,可防止内应力对YBCO膜性能造成影响。因此,缓冲层的特性直接影响YBCO层的超导性能,所以选择并制备低成本和高质量的缓冲层是涂层导体制备技术的关键环节。
研究发现,钙钛矿型化合物是目前最理想的缓冲层材料。La2CuMnO6(LCMO)具有立方钙钛矿结构,与YBCO属于同一类结构,晶格常数为0.389nm,与YBCO(晶格常数为0.382nm)非常接近,只有约1.88%的晶格失配度。因此本实验采用化学溶液沉积法(CSD)制备La2CuMnO6缓冲层薄膜,CSD不需要真空系统,制备成本低,且人们已经利用物理沉积技术和化学沉积技术成功制备了双钙钛矿结构的缓冲层,如Ca2NiWO6、Sr2MWO6(M=Co或Ni)、LaNi1-x-MnxO3+n、La2-xNiMnO6+n、La2CoMnO6-n、La2MRuO6+n(M=Mg,Zn,Co,Ni,Mn或Fe)等[4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14]。从低成本和规模化生产的角度考虑,化学溶液沉积法是最具产业化前景的功能层制备技术。
本实验采用化学溶液沉积法制备钙钛矿型缓冲层,重点研究了单缓冲层的制备工艺,选择了具有钙钛矿结构的氧化物La2CuMnO6作为缓冲层的候选材料。通过对前驱体的溶解性、润湿性及退火实验,成功筛选出制备La2CuMnO6缓冲层薄膜的前驱体,并利用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对合成La2CuMnO6薄膜的相组成和形貌结构进行了表征。结果表明,选择合适的前驱体(La(CH3COO)3·1.5H2O、Cu(CH3COO)2·1.0H2O、Mn(CH3COO)2·4.0H2O),利用化学溶液沉积技术在SrTiO3(STO)单晶基片上制备了LCMO缓冲层薄膜。研究发现,获得高度c轴织构的La2CuMnO6薄膜的最佳晶化温度、时间、气氛、衬底及总离子浓度分别为1000℃、3h、空气、STO(100)及1.0mol/L,该工艺条件下制备的La2CuMnO6薄膜具有很好的c轴织构,薄膜表面较平整、均匀、无裂纹,无孔洞粗糙度只有7.704nm,分布均匀且排列致密,完全满足缓冲层对薄膜的要求。
1 实验
1.1 前驱体的溶解性实验
称取乙酰丙酮镧、乙酸镧、硝酸镧、乙酰丙酮锰、乙酸锰、硝酸锰、乙酸铜及硝酸铜各0.2g,3种不同金属盐分别组合,组合成不同种类的前驱体,用移液枪移取5mL甲醇、无水乙醇、丙酮、丙酸和冰醋酸分别加入到3种不同组合的盐中,室温搅拌30min,观察溶液是否澄清。将未彻底溶解的溶液分别于50℃、80℃和100℃加热搅拌20min,记录溶解情况。冷却到室温,观察是否有晶体析出。
1.2 前驱溶液的润湿性及稳定性实验
选取10mm×10mm的铱稳定氧化锆(YSZ)为单晶衬底,用移液枪移取50μL溶解性好的前驱溶液滴在预先洗净的衬底上,观察溶液在衬底表面的铺展情况。在2500r/min、30s的条件下匀胶,观察甩胶后湿膜的表面状况。选取匀胶后湿膜表面平整均匀的溶液,将其密封在试管中,室温遮光保存,放置1周到数月。
1.3 前驱溶液的配制
将溶解性、润湿性及稳定性好的溶液按离子物质的量比称量、混合,加入溶剂,然后(加热一定温度)搅拌30min使固体全部溶解,利用孔径为0.2μm的有机滤膜过滤后获得具有一定总离子浓度的前驱溶液,密封在试管中,室温遮光保存备用。
1.4 前驱膜的涂敷
旋涂过程如图1所示,先将事先清洗好的单晶基片抛光面向上放到匀胶机中心的吸盘上,开启真空泵抽真空。用胶头吸管吸取溶液滴到单晶片上,以2500r/min的速率旋涂30s,将涂好的单晶基片在烘箱中于60℃放置30min左右使湿膜干燥,再将其置于管式炉中,根据不同需要采用不同的热处理工艺。
2 结果与讨论
2.1 金属盐及溶剂的选择
配制CSD前驱溶液的金属有机化合物应该满足以下要求:(1)要有确定的分子式和结构的纯化合物;(2)容易合成和纯化;(3)热分解过程不出现挥发、熔化或残留沉积碳;(4)高的金属含量,最好选择短链配体化合物;(5)在大气和水环境条件下稳定;(6)在溶剂中具有高的溶解度;(7)与配料中其它化合物相互匹配;(8)分解温度要适当等。同样,在选择溶剂时也要满足以下要求:(1)对有机物有较高的溶解度;(2)溶剂本身在低温下容易挥发;(3)溶剂分解或挥发后无其它有害金属残留物产生;(4)溶剂毒性低;(5)溶剂自身沸点不宜过高等。根据上述要求,选择了实验室常用的镧、铜、锰金属盐,在不同溶剂中进行溶解性实验,结果如表1所示。根据这些金属盐在常见的几种有机溶剂中的溶解性发现,采用丙酸作溶剂,3种不同金属的乙酸盐溶解性较好,将其配制成一定浓度的前驱溶液,并密封放置1周到数月,发现以乙酸镧、乙酸铜及乙酸锰为前驱体,溶解性和稳定性较好。
注:++为溶解性好;+为可溶; 为不易溶解、难溶、溶液不稳定
2.2 前驱溶液的润湿性
将配制好的稳定的前驱溶液分别在Ni-W、铝酸镧(LAO)、STO、YSZ单晶衬底上进行润湿性实验,如表2所示,发现以STO、YSZ为衬底,前驱体的润湿性较好,为以后薄膜的制备提供了参考依据。
2.3 高温热处理不同衬底对薄膜取向的影响
La2CuMnO6晶体结构为立方的双钙钛矿型结构,晶格常数a=3.89Å,与YBCO(a=3.8177Å,b=3.8836Å,c=11.6872Å)的晶格常数相差很小,失配度仅为0.018,外延薄膜与LCMO晶格匹配得很好。
为了研究衬底对薄膜取向的影响,在1000℃、3h、总离子浓度1.0mol/L、空气气氛中,分别选取润湿性好的STO、YSZ为衬底进行实验,经XRD分析发现,以STO为衬底生长的LCMO,其(200)和(400)晶面的衍射峰非常强,LCMO薄膜均单一取向,没有其它杂相出现,结果如图2所示。
2.4 CSD法STO/LCMO最佳工艺条件下的AFM形貌分析
通过AFM来表征LCMO的表面形貌,结果如图3所示。从图3可以看出,薄膜表面较平整、均匀、无裂纹、无孔洞,均方根粗糙度(RMS)仅为7.704nm,分布均匀且排列致密。在空气气氛中,总离子浓度1.0mol/L的前驱液旋涂在STO衬底上,通过1000℃、3h退火处理后获得的LCMO薄膜表面形貌很好,完全满足缓冲层对薄膜的要求。
3 结论
浅析燃料气缓冲罐改造 篇7
1 选题理由
1.1 增加经济效益
燃料气缓冲罐内部压力在0.2MPa, 通过底排排放, 粗甲醇罐有呼吸阀, 粗甲醇完全可以送回罐区。回收的粗甲醇可以由罐区送到精馏, 产出精甲醇, 增加效益。
1.2 实际生产需要
避免因燃料气带液, 造成加热炉燃烧器燃烧火焰不稳定, 发生熄火、闪爆的可能。
1.3 技术创新需要
为了进一步回收甲醇, 避免因燃料气带液产生一系列不良后果, 必须对原装置进行改造。改变原设计生产方式, , 既可以节约能源, 又可避免生产事故的发生。
2 现状调查
QC小组对2011年3月燃料气缓冲罐排液情况进行调查统计分析, 列表如下:
3 Á调查结论
从调查结果可以看出, 按原设计方案, 每天合成系统闪蒸汽并入燃料气缓冲罐后所产生的粗甲醇约为300Kg, 而为了系统稳定, 不得不及时将此部分粗甲醇外排, 即造成间接经济损失约573.67元/天, 按此计算, 如将这部分粗甲醇回收送至精馏系统利用, 每年即可为公司创造经济利益209389.55元。同时减少了因粗甲醇排放对环境卫生造成的影响, 避免COD指标超标给水厂生化车间带来处理压力。
4 制定活动目标
4.1 目标确定:
在燃料气缓冲罐导淋处接固定管线连接到合成闪蒸槽出口管线去罐区, 在连接管线上加双阀和盲板, 并增加一个逆止阀。即增加了经济效益, 又减少了环境污染。
4.2 制定目标依据
(1) 工厂领导甲醇生产过程增产、降耗、减排问题非常重视, 在人力、物力上对小组活动给予全力支持。 (2) 通过几年运行经验积累, 各级人员对装置优缺点有了足够掌握。 (3) 工厂建立于ISO9001:2000质量管理体系。 (4) 通过优化工艺控制、严肃工艺纪律、对设备进行技术改造, 有能力加强设备管理实现预定目标。
5 原因分析
针对影响工厂总体环境指标、增加经济效益等问题。QC小组成员认真分析总结归纳整理出因果关系图如下:
小组成员根据生产控制过程调查及设备检查、摸排, 认真确认了燃料气缓冲罐分离下来的甲醇对经济效益和整体环境的影响因素。
影响因素是:燃料气缓冲罐分离下来的粗甲醇如不及时排出, 即有可能使燃料气带液进入加热炉, 易引起加热炉熄火, 或发生闪燃、闪爆等生产安全事故, 给工厂的人身和财产安全带来隐患。
排出的粗甲醇如回收不及时将直接影响分厂内部下水系统及空气的环境指标, 进而影响工厂整体环境指标, 且由于排液量需及时, 使工人工作量加大, 接触危险化学品时间增加, 不符合职业卫生相关法律法规。因此就必须及时地对燃料气缓冲罐进行改造。
6 制定措施
7 实施对策
根据找出的原因制定实施对策, 在分厂领导的支持帮助下, 实施过程如下:
(1) 工艺措施。在燃料气缓冲罐导淋处接固定管线连接到合成闪蒸槽出口管线去罐区, 在连接管线上加双阀和盲板, 并增加一个逆止阀。a.在25万合成, 氧化停车时, 将闪蒸槽到罐区管线用水清洗, 置换。燃料气缓冲罐置换。b.置换合格后, 在闪蒸槽和粗甲醇罐之间管线加盲板, 燃料气缓冲罐置换, 所连管线加盲板, 做可靠隔绝。
(2) 安全措施。a.彻底置换闪蒸槽到罐区管线, 燃料气缓冲罐, 取样分析合格。b.要有专人负责、专人监护, 分析合格, 并配备有泡沫消防车监护。c.动火时管线用N2保护。d.高处作业要做好安全防护措施。采取以上措施后, 平均每天可回收粗甲醇300Kg如得率按83%、单价按2.3元/公斤计算, 即每天可创造经济价值:300×83%×2.3=572.7元
因此每年可创造效益:20.9万元, 减去成本费用6.36万元, 今年最低的可创造效益14.54万元
社会效益:燃料气缓冲罐改造项目提高甲醇产量, 既能减少对环境的污染, 又能为企业创造效益, 满足了国家节能减排的需要。提高了我公司在甲醇市场的竞争力和影响力, 提高我公司的声誉。
8 巩固措施及标准化
为了巩固QC活动成果, 采取以下措施:
(1) 对本次活动进行了总结, 并制定技术方案下发实施, 以便今后参考使用。 (2) 强化工艺操作, 生产部门每天根据燃料气缓冲罐的排液量判断罐内存液量, 确保去往加热炉的燃料气未带液, 避免发生安全生产事故。 (3) 及时推选新知识、新技术、促进小组成员不断进步。
9 总结及展望
生产系统瓶颈缓冲建模研究 篇8
关键词：瓶颈缓冲,建模,多机工序,生产系统
瓶颈缓冲一般用时间缓冲[1]的形式表示, 即为保证瓶颈正常运行而提前一定时间单位向其投入在制品。瓶颈缓冲的设置对生产系统运行有重要影响, 缓冲过大, 物料在瓶颈工序前等待时间过长, 导致在制品库存增加;缓冲过小, 不能很好地保护瓶颈工序, 影响生产物流的平衡。
关于瓶颈缓冲问题, 国内外有不少学者进行研究, 如徐学军等[2]和王凤洲等[3]取瓶颈工序前各道工序加工时间之和的固定比例作为瓶颈缓冲量。Eli Schragenheim[4], RONENB[5], SCHRAGENHEI-ME[6], WUSY[7]都是取瓶颈机器生产前置时间一定比例作为瓶颈缓冲量。Vguide D R[8]提出Guide缓冲量计算模型, 以一个固定的缓冲尺寸系数乘以生产设备的最小加工时间作为缓冲量。Zequeira等[9]研究了最优缓冲库存量与期望设备维修率之间的关系, 为制定设备维修计划提供重要依据。李爱华等[10]建立了单产品下考虑平均维修时间、平均故障间隔时间的瓶颈缓冲模型。陈俊等[11]在李爱华研究的基础上针对再制造系统加工时间和加工路线的不确定性加入一个系数对模型进行修正。王国磊等[12]提出了一种基于可用度理论的缓冲时间估算方法, 将瓶颈前的每道工序看成独立的单部件可修系统, 由马尔可夫过程方法根据故障率和维修率得到该工序的持续时间, 从而估算必需的缓冲时间。陈伟达等[13]在考虑机器平均维修时间、平均故障间隔时间等生产波动影响因素的基础上, 结合再制造系统中废旧品损毁情况不确定所导致的零部件可再利用率不确定、某些零部件加工时产生回流生产的特性, 研究了再制造系统的瓶颈缓冲设置。叶涛锋等[14]在文献[10]研究的基础上, 基于对不同产品生产时间的切换研究了瓶颈缓冲。刘远等[15]针对灰信息 (如机器的故障率和修复率表现为灰数形式, 无法精确数值描述) 下关键设备生产缓冲问题, 构建关键设备生产缓冲的灰色Petri网模型, 结合遗传算法进行仿真运算, 探寻其最优解。
以上方法基本可归纳为两种情况, 一是基于经验估计瓶颈缓冲, 二是考虑机器平均维修时间、平均故障间隔时间等因素对缓冲建模。两种方法中, 前者不够精确, 依据的理由不够充分;后者考虑的因素因果关系明确, 结果相对准确, 但大多数论文都假定各个工序只有单个机器, 不完全符合生产实际。本文基于在制品库存成本、平均故障间隔时间, 平均维修时间建立了瓶颈缓冲的基本模型;并针对实际生产系统中单机工序、多机工序并存的情况, 面向可靠度最小的工序, 研究工序在制品对瓶颈缓冲的修正模型, 以及其他生产波动因素对缓冲的影响, 以期达到更加精确的瓶颈缓冲量。
1 瓶颈缓冲基本模型的建立
在设置生产系统的瓶颈缓冲时, 在制品库存成本、平均故障维修时间和平均故障间隔时间是直接关联的因素。缓冲量大, 虽然有利于生产系统稳定, 但也提高了生产成本, 需要在缓冲与生产成本之间找到平衡点。而如果工序故障的平均维修时间较短, 缓冲就可设置得小一些, 因为其所产生的系统波动较小。如果生产系统在平均故障间隔时间内不能恢复所设置的缓冲量, 则说明缓冲设置过小, 不足以弥补工序故障所带来的波动, 而对生产系统运行产生影响。因此瓶颈缓冲模型的建立将综合考虑这三方面因素。
1.1 以成本最小为目标建立瓶颈缓冲模型
为保证瓶颈正常运行, 避免因前面工序设备故障等因素引发瓶颈闲置, 往往将工序间的在制品量在正常生产所需的基本量的基础上再增加一定的量, 即在制品增量, 该增量所消耗的生产时间就是缓冲。假设I表示在制品增量, p瓶表示瓶颈的生产能力, 则瓶颈缓冲可表示为
实际生产中, 在制品增量I越少, 则缓冲导致的成本就越小, 但I如果太少又可能使瓶颈闲置等待而造成损失, 这里就涉及故障设备的维修度M系 (t) , 因此需要首先对维修度计算进行研究。
1.1.1 系统维修度M系 (t) 的计算
瓶颈前的生产系统模型, 如图1所示, 假设瓶颈前共有i3道工序, 其中k1=1、2, …i1为单机工序, μk1为设备k1的维修率, k2=i1+1, i1+2, …, i2, i2+1, …, i3为多机工序, nk2为k2工序中的设备数量, hk2=1, 2, …, nk2为某道多机工序中的某台设备, μhk2为设备hk2的维修率。
假设每台设备的维修度服从负指数分布, 即M (t) =1-e-μt,
某道多机工序的维修度
瓶颈前生产系统的维修度为:
1.1.2 成本最小的瓶颈缓冲的计算
设w为瓶颈工序闲置时的单位时间损失, W (I) 为瓶颈闲置的损失期望。Cv表示在制品单位时间内的单位库存成本。tr为平均故障间隔时间, L为计划期时间。在计划期L内, 由于瓶颈前的工序设备发生故障而导致的平均产出损失期望为
单位时间在制品库存占用成本与平均产出损失和[6]为
由此可得成本损失最小的瓶颈缓冲最优解BS1。
1.2 考虑平均维修时间下的缓冲设置
设tr为系统的平均维修时间, 当系统出现故障时, 缓冲量的设置至少要大于tr, 否则在系统的维修过程中, 瓶颈工序就会因饥饿而停机, 使系统运行不稳定。因此考虑平均维修时间时的瓶颈缓冲BS2可表示为
1.3 考虑平均故障间隔时间下的缓冲设置
设考虑平均故障间隔时间tF时的缓冲为BS3, pmin为瓶颈工序前生产能力最小的工序的生产能力, 则在平均故障间隔时间内, 瓶颈前各工序可输出的最大物流量为
由此可得
如果max (BS1, BS2) <BS3, 表明考虑前两因素所设置的缓冲在平均故障间隔时间内能得到补充而不影响在下次故障时的正常运作。
当max (BS1, BS2) >BS3, 表明考虑前两因素所设置的缓冲无法在平均故障间隔时间内得到完全补充而可能对下次发生故障时的系统运作产生影响。为避免这种情况发生, 瓶颈缓冲需增加每次故障无法补充的那部分量。令z=max (BS1, BS2) -BS3, 即平均故障间隔时间内缓冲量的不足部分, 此时,
其中:相当于在计划期L内的故障次数。
综上, 瓶颈缓冲的基本模型为
2 基于工序在制品的瓶颈缓冲基本模型的修正
以上研究仅是考虑在制品增量成本、平均故障间隔时间和平均维修时间的情况来设置瓶颈缓冲, 并没考虑到瓶颈工序前的某道工序出现故障时, 其之后工序加工的在制品也有部分可充当缓冲的情况。因为一个工序加工的在制品以转运批量的形式传递到下一道工序, 某一工序若发生故障, 其后的工序还可继续工作, 所完成的在制品还可继续向瓶颈输送。
在生产系统中, 一般是单机工序和多机工序并存, 即系统各工序是以串联并联混合的形式存在, 如图1所示, 而不同工序的故障对系统物流有不同的影响。对于瓶颈前有i3道工序的生产系统而言, 若其中某单机工序出现故障, 则使系统物流断流, 而故障工序到瓶颈工序之间的各工序仍可继续生产, 其在制品有部分可充当缓冲;如果是其中某一多机工序出现故障, 一般生产系统不会断流, 但会减少物流, 此时故障工序后原先生产的在制品仍将继续向瓶颈输送, 而故障后物流减少了的在制品也将送往瓶颈, 这些在制品有部分也可充当缓冲。因此需对前面的缓冲基本模型进行修正, 以准确设置瓶颈缓冲。
下面以生产系统中可靠度最小的工序出现故障的情况研究瓶颈缓冲基本模型的修正, 因为该工序出现故障的概率最大, 是最可能发生的情况, 由于这种情况可能出现在单机工序, 也可能是多机工序, 因而缓冲基本模型的修正分单机工序和多机工序两方面研究。
2.1 单机工序可靠度最小的情况
如图2所示, 假设每道工序间的转运批量为q, 整个生产系统可靠度最小的工序为单机工序k, 若其出现故障, 则之后共有 (i3-k) q的在制品能够到达瓶颈, 为了避免k工序重新正常运行后瓶颈出现断流, 这些在制品不能全部用作缓冲, 必需保留一定的量。
如何确定该保留量以保证生产系统不出现断流?根据TOC原理, 系统正常运行时以瓶颈的生产节拍控制瓶颈之前各工序的生产节拍。当故障工序k重新正常运行时, k到瓶颈前工序i3之间的生产链须以最快的速度生产以减少故障带来的损失, 由于其各工序的生产能力都大于瓶颈, 因此以其中生产能力最小的工序为生产节拍所需要的在制品加工时间即是系统需要的保留时间, 而这部分时间转化为在制品便是所需在制品的保留量。
设当单机工序k出现故障时, 其后的生产系统可作为缓冲量的部分为, 修正缓冲量为。根据上述分析, 的计算公式有
其中为单机工序k出现故障时, 之后工序正常运行下在制品到达瓶颈所需的时间。表示故障工序k恢复运行后各工序在制品到达瓶颈的最短时间。
因此, 单机工序k出现故障时瓶颈缓冲基本模型可修正为
2.2 多机工序可靠度最小的情况
当生产系统中可靠度最小的工序为多机工序时, 其中一台设备发生故障会出现两种情况, 一是提高工序中其他设备的利用率能够弥补故障设备的能力损失, 此时系统正常运行, 其瓶颈缓冲就是基本模型所得的大小BS*;二是提高了工序中其他设备的利用率仍不能弥补故障设备的能力损失, 此时该多机工序的生产能力降低, 输出物流减少, 其后到瓶颈工序之间的在制品量减少。这种情况下的瓶颈缓冲修正需要考虑该工序的生产能力损失率。
2.2.1 多机工序故障时的生产能力损失率
当多机工序中的某一设备故障且导致该工序生产能力降低, 表明该多机工序的生产能力受到损失。故障工序生产能力损失率是衡量该工序生产能力损失的一个参数, 用工序故障前的生产能力减去故障后生产能力的差值与故障前生产能力的比值来计算, 设ηk2表示第k2个多机工序中一台机器故障时的生产能力损失率, 其公式为
2.2.2 瓶颈缓冲的修正
若生产系统中多机工序k可靠度最小, 其中的某设备出现故障导致该多机工序出现能力损失, 设为其后生产系统可作为缓冲的部分, 计算式为
则修正的瓶颈缓冲BS'多计算为
综上, 当可靠度最小的k工序出现故障时, 考虑工序的在制品, 瓶颈缓冲的修正值BS'可归纳为
3 考虑生产系统其他波动的瓶颈缓冲基本模型的修正
对于一个系统而言, 除了机器故障与维修这两个方面的波动外, 还有如加工操作失败、原料短缺、加工时间变动、到达时间变动等等一些难以预料的波动产生, 这些波动往往无法全面考虑, 且不能很好地用定量的方式去研究。
通过生产周期的变化来整体衡量系统的波动情况。因为生产周期是系统运行的最终结果, 由各种波动相互影响、综合作用所致, 因此将瓶颈前各工序组成一个生产周期, 用该生产周期内正常运行不存在故障维修的生产周期方差 (DCT) , 从整体的角度去考量其他波动对生产周期的影响, 将其与平均生产周期 (MCT) 的比值[16]来表示生产系统异常波动的比例, 进而修正前面所设置的缓冲。
据此, 瓶颈缓冲的计算最终可修正为
4 算例分析
现以有八道工序 (最后一道工序为瓶颈工序) 的简单产品瓶颈前生产线为例, 如图3。图中数字表示工序数, 其中单机工序为第1、5道工序, 存在能力损失的多机工序为第2、4、6道工序, 不存在能力损失的多机工序为第3、7道工序, 多机工序内的设备数量都为3台。
各相关参数如表1所示。
当第一道单机工序为可靠度最小的工序, 则
当第二道多机工序为可靠度最小的工序, 则
5结语
视频缓冲合并完整影视 篇9
我很喜欢优酷等视频APP的离线缓存功能，但它们的缓存文件却是以数字的命名保存在SD卡上的，只有使用对应的视频APP才能知道这些视频的名称。那么问题来了，有什么办法可以将这些缓存文件重命名，并且变为“xxx第x集”这种的名称形式呢？（题号：20150403）
解题思路
像优酷视频等一些视频APP的离线缓存功能，它们为了给下载提速，较多采用的一个方法就是将视频分割成几个小文件分别下载。所以对我们来说需要做两步工作，一是将小文件合并，二是将合并后的文件重命名。
解题步骤
2015年第5期《离线下载之视频命令有高招》一文中的方法，我个人认为有点繁琐。接下来我向大家介绍的方法，只需要一个Android手机就可以了。
首先下载Android版“缓冲合并工具”（豌豆荚等Android应用市场皆有下载），它支持暴风影音、乐视等主流视频软件的缓存合并（图1）。下载安装后，以优酷视频为例，先离线缓存几集视频，缓存完毕，用文件管理器进入该缓存目录（就是Youku文件夹），将会看到很多个文件夹，其中包含多个视频文件（图2）。
启动缓冲合并工具，选择输入与输出文件夹（图3），然后点击“下一步”，它便会开始扫描你手机里的缓存文件。选择好后便开始合并了，耐心地等待一会，合并完成后再打开上面设置的输出文件夹，就可以看到原来零散的视频已经变成完整的一个了，而且名字也自动改过来了，是不是比前面文章中的方法更简单？
小提示
其实Android系统中的ES文件管理器也比较好用，它既可以浏览手机文件，又具有批量重命名的功能，一举两得。像《离线下载之视频命令有高招》一文中的重命名方法，用它即可完成：将视频依次缓存下载好，用ES文件管理器打开视频缓存目录，然后按时间依次排序，再全部选择重命名就可以了。
题号：20151701
难度：3分
挑战题描述：
我想和对桌同事玩PES足球游戏，用我的电脑，所有插头都在我的电脑上。他使用手柄，但游戏画面看的是他自己的笔记本桌面；我使用键盘，看的则是我自己的笔记本桌面。要求是我们两个分别在自己电脑的桌面上，看到的是游戏的同步画面。请问，直接使用VGA线连接，能把信号显示在对方屏幕上吗？有没有软件能实现？我自己试过QQ屏幕分享功能，但是画面不能同步。（读者|wangqing）
题号：20151702
难度：3分
挑战题描述：
本人是个足球迷，想自己制作一个球赛解说，我从网上下载的视频都是有原声解说的，用其他音频软件消除人声后，视频声音会变得混杂不清。有没有一种方法，可以完全消除原本的解说声音并保留现场的球迷声，然后再加进去自己的解说？我手边只有一台电脑和一部智能手机可用。（读者：西西008）
题号：20151703
难度：4分
挑战题描述：
缓冲结构 篇10
目前行业所用的散装物料输送与装卸系统中, 带式输送机是最为常见的物料输送设备, 其优点是输送能力强, 输送距离远, 结构简单易于维护, 能方便地实行程序化控制和自动化操作, 广泛应用于煤炭、电力、化工、冶金、港口等行业。缓冲装置是带式输送机受料部位不可缺少的部件, 其作用是保护带式输送机受料部位胶带。现有的缓冲装置主要有缓冲托辊组、滑条式缓冲床等, 本文就常见缓冲装置进行分析, 进而引出一种无间隙快速更换缓冲块的曲线缓冲床的设计及应用。
2 常见缓冲装置分析
2.1 缓冲托辊组
在带式输送机中最早使用且最简单的缓冲装置就是缓冲托辊组, 其主要的特点是加工方便、造价低廉。但随着高带速、高运量和长距离带式输送机的出现, 缓冲托辊组在使用中的问题也愈发突出, 主要总结有以下几点。
缓冲托辊与胶带接触面积小, 造成缓冲托辊的缓冲能力差, 不能够有效的吸收物料下降时的冲击力, 缓冲托辊容易断裂、脱落, 从而造成输送带纵向撕裂。缓冲托辊组间距大, 两托辊组之间为悬空, 物料中尖锐硬物容易插入两托辊之间的输送带, 从而导致输送带纵向撕裂。缓冲托辊组重载时, 会引起两缓冲托辊间的输送带下陷, 使落料段的输送带呈波浪形, 导料槽上的防溢裙板与胶带不能完全接触, 造成落料段密封性不好。物料溢出从而对工作环境造成污染 (图1) 。输送带长时间的运行, 导致缓冲托辊表面容易粘附物料增加了胶带的磨损, 更加严重的后果会引起皮带的跑偏。缓冲托辊内部的转动轴承长期受到物料的冲击, 轴承和密封容易损坏, 从而造成辊体转动不灵活或停止转动, 胶带与托辊从原来的滑动摩擦变为静止摩擦, 从而影响输送带的使用寿命。缓冲托辊也可能在物料冲击下产生跳动而蹦出托辊架, 造成无法回位。
2.2 滑条式缓冲床
滑条式缓冲床是由缓冲条和支架组成, 起缓冲作用的是缓冲条;滑条式缓冲床相对于缓冲托辊组而已, 已经解决了后者大部分的问题, 但滑条式缓冲床还是有一些不足之处。
滑条式缓冲床在工作时夹角处与输送带之间无接触的盲区而造成增加了输送带被锐器或尖锐物料穿透后纵向撕裂的概率 (图2) 。
在高带速、高落差、大块物料的工况下, 滑条式缓冲床不能够充分有效的吸收物料下降时的冲击力, 使得物料下落时对输送带的造成巨大的冲击, 这样大大的减少了传输带的使用寿命。
滑条式缓冲床中缓冲条是等距排布方式, 由于侧边缓冲条之间有一定的空隙, 输送带运行中有卡入缓冲条之间的空隙中风险, 一旦卡入会造成缓冲条与输送带之间的磨损加剧, 相互影响使用寿命。
由于滑条式缓冲床中的缓冲条大多采用螺栓紧固连接, 更换缓冲条时因工况环境恶劣连接螺栓不易卸下, 增加了工人的劳动强度和维护作业时间, 降低了工人的工作效率。
3 曲线缓冲床的结构与原理
本种新型设计提供的是一种无间隙快速更换缓冲块的曲线缓冲床, 目的是解决现有缓冲托辊组与滑条式缓冲床的技术问题, 提供一种防冲击, 使用寿命长, 更换方便的曲线缓冲床。曲线缓冲床分解结构示意图见图3。
一种无间隙快速更换缓冲块的曲线缓冲床, 其特征在于:具有支撑座, 支撑座的上表面为弧形轨道, 支撑座沿弧形轨道上装设有缓冲垫, 缓冲垫的形状与弧形轨道的形状相同, 缓冲垫与弧形轨道之间固定连接, 缓冲垫上嵌设有缓冲块, 数块缓冲块组合覆盖嵌设在缓冲垫上, 缓冲块通过缓冲块卡扣与支撑座沿弧形轨道固定连接。支撑座的上表面的弧形轨道为双弧形轨道。缓冲垫为橡胶缓冲垫。所述缓冲块为超高分子聚乙烯制成。
其工作原理是:当物料冲击输送带时, 胶带与缓冲块无间隙接触承载冲击力, 通过缓冲块下的天然橡胶缓冲垫起到缓冲和吸收冲击力的作用, 来全面保护输送带;根据落料点的长度增加曲线缓冲床的数量, 以配合落料。
4 曲线缓冲床的优点
本新型设计的有益效果:缓冲面由缓冲块组成, 缓冲块采用特殊的UHMW高分子聚乙烯材料, 使输送带与缓冲块之间的摩擦系数非常小, 且耐磨性优异。曲线缓冲床的使用保证了输送带与缓冲块表面完全无间隙接触, 使输送带表面受力均匀, 能有效防止托辊断裂、脱落造成的皮带纵向撕裂, 同时缓冲块下部加装缓冲垫, 而缓冲垫主要选用优良的高弹性特种橡胶层, 能够充分的有效吸收物料下降时的冲击力, 大大降低了物料下落时对输送带的冲击, 真正的改善了落料点的受力状况, 增加输送带的使用寿命, 曲线结构设计使缓冲块更换时间很短, 减少维护时间和费用, 同时也增加了结构强度, 大大提高了生产效率。
5 结语
缓冲床目前在煤炭、电力、化工、冶金、港口等行业广泛使用, 特别对于高带速、高落差及大块物料的工况, 曲线缓冲床防止胶带划伤撕裂等起到了很好的保护作用, 减少了胶带的事故发生, 对生产的连续稳定起到了保障;经过现场的应用, 曲线缓冲床在带式输送机中的作用已越来越被业主认可和肯定。
参考文献
[1]孙镇.缓冲托辊和缓冲床在选煤厂中的应用及比较[J].中国科技博览, 2011 (29) .
