前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇计算机后端开发就业方向范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。

关键词 职业能力;应用型人才;计算机科学与技术;课程群
中图分类号 G710 文献标识码 A 文章编号 1008-3219(2017)14-0033-03
从专业整体发展来看,如何瞄准就业市场的需求,调整人才培养模式,通过提高职业能力来提高就业率,不仅是计算机科学与技术本科专业打破自身困境的需要,也是高等教育转型发展的必然要求。
一、算机科学与技术专业应用型人才职业能力的内涵
与学术型人才相区别,所谓应用型人才是指能将专业知识和技能应用于所从事的专业社会实践的一种专门的人才,是熟练掌握社会生产或社会活动一线的基础知识和基本技能,主要从事一线生产的技术或专业人才,其具体内涵是随着高等教育历史的发展而不断发展的[1]。
国际劳工大会认为,职业能力是指个体获得和保持工作、在工作中进步以及应对工作生活中出现变化的能力。德国学者把职业能力划分为专业能力、方法能力和社会能力。专业能力是在专业知识和技能的基础上,独立完成任务、解决问题的能力,如计算能力、编程能力;方法能力指独立学习、获取新知识的能力,如决策能力、自学能力;社会能力是处理社会关系、理解奉献与冲突及与他人负责任地相处和相互理解的能力[2]。
根据应用型人才的特点和职业能力的分类,结合计算机科学与技术专业的特征,将计算机科学与技术专业应用型人才的职业能力界定为8个范畴,如图1所示。
二、基于职业能力培养的课程构建
(一)专业方向设置
随着国家信息化促进工业化发展战略的不断深入实施,社会各行各业对计算机相关专业人才需求非常旺盛。企事业单位信息系统的建设与运维人员、网络安全人员、手机软件开发人员等在目前就业市场的需求占比很大。长春大学计算机科学技术学院根据人才市场分析,并结合自身的办学能力及条件,设定了移动互联网嵌入式、互联网工程、软件开发与测试、软件营销与运维四个专业方向。专业方向的设置体现了两个层次的目标:一是加强学生专业职业能力的培养;二是以学生个体的身心全面发展为最终教育目的,拓宽专业的基础性和兼容性。
(二)课程群设置
一直以来,普通本科院校由于对专业学术性的过分重视,课程体系的构建及课程内容设置以专业知识为本位,在教学中往往重理论轻实践,重知识的传授轻能力的培养,这导致学生难以适应现代企业的实际需要。而基于职业能力的教学着眼于培养学生的实践能力,提高学生的就业竞争力。整个课程体系依据职业能力培养的目标分解为五个课程群,如表1所示,其与职业能力培养的对应关系如图2所示。
三、基于职业能力培养的课程实施
(一)工程实践课程的实施
从图2可以看出,学生的解决实际问题、学习与决策、合作与沟通等综合能力都在工程实践课的教学环节得到锻炼和提高,因此工程实践课的教学尤为重要。长春大学计算机科学技术学院从2014年以来,程序设计类课程均安排在实验机房,采取小班授课,班级人数控制在30人左右,教师采用案例教学,边讲边练,现场解答学生在程序运行过程中出现的各种问题,学生在不断纠正错误的过程中提升了解决问题的能力。边讲边练的教学方法,让学生在教师的讲解中“知其然”,在实践练习中“知其所以然”,学生之间由于遇到的错误不同,彼此间通过沟通交换知识、相互学习继承知识、创新进化知识,使他们的各种综合能力得到了很好的锻炼。而生产实习、专题训练、工程实践、企业实训、毕业设计等环节,采取校企合作方式,项目的选取借助企业研发一线的实际项目,让学生在解决实际问题的过程中认知整个工程的周期和提高解决问题的能力。
(二)理论课程的调整
转型发展就是要将过度追求知识的学术性转到知识的应用上来,将学生的被动听课转到主动实践操作上来,因此,必须调整课程的理论深度,以能力训练和实践需要来裁剪课程内容。理论是支撑应用的基础,计算机的应用是依据理论算法编写的程序在机器上的运行来实现的。为此提出一种新的课程模式,称为“捆绑课”,即将数据结构和C++面向对象程序设计、计算机组成原理和汇编程序设计等捆绑在一起进行授课,语言课程中的编程练习围绕其捆绑课程的理论代码实现来设置,通过这种实践贴合理论的教学,将抽象枯燥的概念、原理具象为真实可见的代码,学生在程序代码的操作过程中,潜移默化地学到了专业知识,并提高了读写代码的能力。
(三)程序设计语言类课程的教学设计
对于从业者来说,编程语言是工具,因此需要精通所使用的编程语言。但对于还处在“学徒阶段”的本科生,则先要认识并初步使用不同的语言工具,培养其在技术不断更新的大环境下的一种快速掌握新语言的能力。以此作为本类课程教学设计的出发点,按照由低到高的层次设定课程的教学目标,对课程的内容进行统一归并与精简,避免重叠和冗余,同时从宏观上也降低程序设计课程的比重,如图3所示。
经过以上的基础语言能力的训练后,学生在高年级结合专业方向,再选择一门语言深入学习,例如嵌入式ARM汇编、JAVA EE、后端开发的PYTHON等。通过课程设计、各种竞赛培训、毕业设计等教学环节,进一步提高综合实践能力,使学生学会编写可维护的、安全性高的优化程序,能应用各种设计模式及正确的开发工具,并会使用多种语言在多种操作系统平台上工作。
(四)评价体系的改革
长春大学在教学中构建了以职业能力为导向的评价指标体系。把每门课程的评价和教学过程紧密结合起来,把评价嵌入教学的每一个过程中,对过程进行动态评价。指标体系主要设置3个一级指标:专业能力占50分,方法能力占30分,社会能力占20分。专业能力又划分为2个二级指标:知识能力、技术能力。方法能力包括4个二级指标:制定计划、确定方案、查找资料和自学能力;社会能力包括沟通能力、团队协作能力、工作态度、安全意识和自我管理能力[3]。各指标的权重依不同课程的性质动态设置。
(五)教师队伍建设
对于转型发展下的以职业能力为导向的教学改革而言,教师的专业能力水平直接决定培养效率。职业能力培养要求计算机专业教师应具有大型系统的设计与开发经历,清楚软件开发的总体流程,对各种计算机语言有所了解并精通一种以上的设计软件,能够对学生的实际系统开发进行指导。为此,学校从2014年起有计划地派遣教师脱产到企业实习,时间为半年到一年,直接参与企业的项目研发。学校充分利用寒暑假期,请企业的工程师先后为教师举办《嵌入式系统开发》《Android系统开发》《网络安全技术》等集中培训课程。学校还组建了包括企业兼职教师在内的重点研究职业能力培养的教师团队,企业兼职教师直接参与教学的设计,从而形成系统的职业能力培养队伍。
参 考 文 献
[1]吴中江,黄成亮. 应用型人才内涵及应用型本科人才培养[J].高等工程教育研究,2014(2):66-70.
关键词: .NET网站开发; 创新能力; 课程群建设; 认知规律
中图分类号:G710 文献标志码:A 文章编号:1006-8228(2014)07-52-04
Abstract: Aiming at some problems in constructing .NET web site development courses based on working process, construction of .NET web site development courses based on innovation ability is introduced. The cognitive rules of higher vocational students are pointed out. The proportion of basic courses is increased. Occupation technology course structure is optimized. The cultivation of innovation ability is emphasized. The current popular technique is integrated instead of being copied into teaching process. The relationship between textual criticism and teaching is correctly handled. The teaching content is reasonably arranged. The practice shows that the curriculum group construction is effective.
Key words: .NET web site development; innovation ability; construction of courses; cognitive rules
0 引言
随着以云计算为代表的新一代信息技术的广泛应用,网站开发人才的需求量逐年增加。网站开发是一种应用型技术,适合于高职院校学生学习,.NET是网站后台开发中使用的主流技术之一。广东松山职业技术学院(以下简称我院)2008年确定开设.NET网站开发课程方向,开设课程之前我们到相关企业进行了深入的调研,将当时企业流行的一些技术和主流开发方法引入到整个课程体系中,采用以构件为主线的基于工作过程[1]的方式进行训练。经过几年的摸索,我们发现采用这种模式进行课程群的开发,并依此展开教学,培养出来的学生在能力上并不能达到企业的要求,整个专业.NET方向的就业率不高。
1 基于工作过程训练方式效果不佳原因分析
1.1 采用一种开发模式培养出来的学生无法满足企业的要求
经过对多家不同的企业进行调研发现,不同.NET方向开发企业采用的开发模式并不相同,即使同一个企业也会根据不同的需求采用不同的模式进行开发。同时,近年来Visual Studio版本更新很快,虽然一种新技术不会在一两年内就能应用到实际的开发中,但一旦时机成熟,很快就能成为新的主流开发技术。.NET开发企业招聘新员工更为注重的是创新能力,其中尤其看重的是学习能力、分析能力、想象能力、创造能力和动手操作能力。而采用以构件为主线的基于工作过程的方式进行训练,忽略了创新能力的培养,这种训练方式实际上是将某个企业的某种工作模式照搬到实际的教学过程当中,学生在训练过程中所学到的仅仅是某种工作模式下应掌握的知识,而创新能力并没有得到相应的提高。
1.2 将工作过程照搬到教学过程中教学效果不佳
有效的教学必须遵循一定的认知规律,不考虑学生的基础和接受能力,将企业流行的开发技术和方法不加修改地引入到教学过程中,培养出来的学生可能就不能适应市场需求。例如企业为了提高开发效率,往往使用软件构件快速搭建客户需求的网站,而在一些课程(如)中,学生根本就没有能力完成一个完整构件的设计,往往由教师提供一些较为成熟的构件,然后学生完成界面层的设计和一些简单调用代码的编写,结果学生虽然也能开发出一些功能较全的网站,但综合开发能力并没有得到相应的提高,学生的创新能力也没有因此得到锻炼。采用构件为主线进行教学,实际上是一种搭积木的教学方式,强调的是“搭”这一过程的实施,而对于更为重要的“造”积木这一过程,由于学生接受能力有限,采取的教学方式通常是教师提供一种模板,然后学生套用模板形成一个没有多少创造性的构件,使用这种模式进行教学,很难对学生的创新能力进行培养,最终导致学生很难找到合适的工作。
2 基于创新能力的.NET开发的课程群设置
2.1 基于工作过程的.NET网站开发课程群弊端
基于工作过程的.NET网站开发课程群,容易将企业正在使用的一些技术都引入整个课程体系中,结果是职业技术类课程比例偏大,而基础技术类课程比例偏小,并且基础技术类课程的结构也不太合理。基础技术能力的薄弱直接影响到了职业技术类课程的学习效果,同时,职业技术类课程门类过多过杂,不同职业技术类课程之间关联度不够,学生无法集中精力学技术课程,直接影响到了人才培养的效果。
如表1所示,我院2009级.NET网站开发方向核心课程(不含网站美工系列课程,括号内的数字为课时量),职业技术类课程总课时是570,而基础技术类课程总课时是372。由于基础技术课程课时数较少,直接导致大部分学生学不好职业技术类课程。如要学好,必须要有良好的C#语言基础、网站前台语言基础和数据库基础,对应的基础类课程为C#程序设计、网页设计、数据库原理及SQL Server,但由于各自的课时有限,许多应该掌握的基础技能根本就没有时间学习或者学的不好,最终导致大部分学生学不好。此外,职业技术类课程中有不少课程与核心技术课程关联度不大,如Crystal Report制作等,这些都是需要调整的。
2.2 基于创新能力的.NET网站开发课程群设置
从事IT行业的创新性人才[2]应具有扎实的专业基础知识和较强的实践技能,同时还要求具有较强的学习能力、分析能力、想象能力和创造能力。
培养创新型人才需要打造良好的专业技术基础,就课程群而言,应加大与职业技术类课程关系密切的基础技术类课程的比例,完善基础技术类课程结构,而在职业技术类课程方面,可以适当削减课程数,优化课程结构,开展分层次教学,教学内容应具有一定前瞻性,注重创新能力的培养,并将与.NET开发相关度不高的课程调整为扩展性课程。
2.2.1 基础技术类课程设置
.NET基础技术类课程可分为程序设计基础、网站前台基础和数据库基础。
程序设计基础可细分为程序思维基础和程序语言基础。在程序思维基础方面,我院2009级开设了两门课程:计算机软件基础(主要介绍程序设计方法、软件工程)和数据结构。这两门课程对锻炼学生程序思维能力有一定的作用,然而对于.NET方向学生而言,传统的软件工程和数据结构只需要简单了解即可,在.NET后台开发中并没有多少直接的应用,同时在实际的教学过程中我们发现,虽然学生学习了面向对象程序课程,但对相关概念的理解模糊不清,影响了后续课程的学习。基于以上考虑,我们删除了数据结构课程,将数据结构知识融入到计算机软件基础课程中,该课程总课时量仍为26,同时增设UML建模课程,总课时量为36,该课程主要介绍最常用的六种UML图设计,包括活动图、用例图、类图、包图、时序图和组件图等。通过该课程的学习,学生不仅可以掌握网站开发中需要用到的常用UML图设计方法,同时还可以加深面向对象相关概念的理解。在程序语言基础方面,我院2009级开设了两门课程:C++程序设计和C#程序设计,虽然有了C++基础,对学生进一步学习C#有帮助,但.NET后台开发对C#基础的要求较高,如果只开设一门C#基础课程,学生学完之后C#编程能力仍然偏弱,进而影响后续课程的学习,而将程序语言基础课程增加到三门课程,则学习周期过长,会对整个课程体系的合理性造成影响。基于以上考虑,我们删除了C++程序设计课程,将C#程序设计分为两门课程:C#语言基础(64课时)和C#桌面开发技术(72课时)。其中C#语言基础为入门语言课程,以控制台程序为主,学习内容包括基础语法、面向对象、集合、泛型等;C#桌面开发技术为进阶课程,考虑到使用WPF的企业越来越多,而且WPF开发模式与后续课程的开发模式极为相似,学习WPF可以为后续课程打下更好的基础,因此C#桌面开发技术课程重点介绍WPF技术。
在网站前台基础方面,我院2009级只开设了一门课程:网页设计。通过该课程学生只能学会前台工具(如Dreamweaver、Flash等)的使用及部分Html、CSS知识,由于前台基础薄弱,直接影响到后台课程的学习,另一方面,学好前台课程不仅可以为后台课程打下良好基础,而且从市场需求来看,网站前台的需求量也很大。基于以上考虑,我们将网站前台基础课程增加到三门,包括:网页设计(64课时)、网站前台语言(72课时)、网页布局(44课时),网站前台语言重点介绍JavaScript,而网页布局重点介绍DIV/CSS在网页布局中的应用。过去我们在讲授课程时,不得不将大量的时间用于补充学生前台知识的不足,教学效果不佳,而扩展了前台基础课程之后,教师可以专注后台知识的教学,整体教学效果明显提高。
在数据库基础方面,我院2009级只开设了一门课程:数据库原理及SQL Server。由于该课程在介绍SQL Server的同时还介绍数据库原理基础知识,和基本SQL语句的使用。但作为一个网站后台开发人员,只有这一点数据库基础是不够的,因此我们增设了一门课程SQL Server管理与性能优化(60课时),其内容包括数据库的管理与配置、性能监控、分析和优化等,通过该课程的学习,学生应用数据库的能力得到了明显提高,在开发网站后台程序时,能够理解不同SQL语句的执行效率,进而编写出性能较好的SQL语句,使网站的整体性能有了较大幅度的提高。
2.2.2 职业技术类课程设置
在职业技术类课程方面,我院2009级大部分课程为服务器端编程技术课程,但在网站后台开发中,客户端技术也非常重要。因此我们将职业技术类课程分为服务器端编程技术课程、客户端技术课程、项目开发课程和扩展课程。
服务器端编程技术课程方面只保留了两门课,C#网站开发技术(72课时)和C#数据访问技术(72课时)。其中C#网站开发技术主要学习服务器端编程技术、横跨服务器端与客户端的浏览器应用技术,该课程主要内容为传统的+AJAX技术,如果将来市场发生变化,不排除以其他技术为主;C#数据访问技术主要学习服务器端的数据访问技术及数据服务,包括、Entity Framework、WCF、数据服务、基于WEB API的服务等。在课程顺序方面,C#网站开发技术是C#数据访问技术的先修课。
客户端技术课程方面,增设两门课程:HTML5+CSS3(64课时)、jQuery(64课时)。近几年网站开发不仅要考虑台式机、笔记本电脑,还要考虑移动手机、平板电脑等设备,更要考虑良好的交互性和快的响应速度,因此使用HTML5+CSS3的企业越来越多;再有,微软基于HTML5+CSS3的新技术也越来越多,开设HTML5+CSS3课程是非常有必要的。jQuery目前已经成为Web开发的重要部分,C#网站开发技术、数据访问技术都用到了不少jQuery方面的知识,学习jQuery对于学习相关课程及进一步学习微软新技术会有不少帮助。
项目开发开设两门课程:网站前端项目开发(18课时)和C#网站项目开发(18课时),这两门课程合成一门课程组织教学,要求学生综合利用运用所学知识自主开发一个功能较完善的网站,教师根据网站前端功能和后端功能分别评定2门课程的成绩,即将1个设计分为2门课程进行考核,学生可根据2个不同的成绩了解自己的优势和劣势,以确定自己就业努力的方向。
扩展课程方面开设两门课程:PHP+MYSQL编程(72课时)、Oracle(60课时)。其中PHP简单易学,相比.NET后台开发,更容易为学生所接受,再加上PHP人才需求量持续上升,开设该课程很有必要。目前,有不少.NET开发企业用Oracle作为后台数据库,因此了解一些Oracle知识也是有必要的。
2.2.3 基于创新能力课程群结构
经过以上调整,基于创新能力课程群结构如表2所示。和2009级相比较,总课时数仍为942,但基础技术类总课时数达到了502,职业技术类分为扩展课程和核心课程,有利于学生集中精力学好核心课程。扩展课程、项目开发课程、C#数据访问技术在第5学期开设,其他核心课程和SQL Server管理与性能优化在第4学期开设,基础技术类课程在第2、3学期开设。课程设置由单一到综合,课程内容由基础到复杂,循序渐进,再加上配套的其他专业课程,如计算机网络与操作系统、网站美工等,形成完善的.NET网站开发课程群。除C#数据访问技术和项目开发课程外,所有基础技术类课程和核心课程都在第4学期之前完成,学生经过四个学期的学习,已经具备了基本分析问题和解决问题的能力,第5学期部分学生可以到专业对接的企业顶岗实习,掌握和加固所学知识,而在校生通过C#数据访问技术的学习和项目开发实践,进一步提高了分析解决问题的能力,同时协作能力、沟通能力、创新能力也有不同程度的提高。少部分对.NET开发缺乏兴趣的学生,可以在学好网站前端课程和客户端技术课程的基础上进一步学习PHP或自学其他服务器端技术,或者结合开设的网站美工系列课程从事网站前台开发工作,而仅对数据库有兴趣的学生通过扩展学习Oracle及自学相关课程同样可以在IT业中立足。
3 基于创新能力的.NET网站开发教学模式研究
在计算机专业传统的教学体系中,不同课程之间教学环节相互独立,教学内容相关度不高,创新性教学内容不足,教学题型设计单一,前后设计缺乏连贯性,实验环节多是模仿教师授课内容[3],不利于学生创新能力培养。为提高学生的创新能力,我们针对.NET网站开发课程群进行了有益的探索,并取得了一定的效果。
3.1 正确处理课程之间关系,合理安排课程教学内容
.NET网站开发人员需要掌握的技术归纳起来包括服务器端编程技术、客户端编程技术、数据库访问技术,对应的课程可分为三大模块:C#技术模块、SQL Server技术模块和网站标准语言模块。C#技术模块按开课顺序依次为C#语言基础、C#桌面开发技术、C#网站开发技术、C#数据访问技术;SQL Server技术模块按开课顺序依次为数据库原理及SQL Server、SQL Server管理与性能优化;网站标准语言模块按开课顺序依次为网页设计、网站前台语言、网页布局、jQuery、HTML5和CSS3。由于本专业课程之间联系非常紧密,甚至有部分内容交叉,因此如何规划各门课程的教学内容,使整个课程群的教学更符合认知规律非常重要。例如在C#技术模块中,多门课程不同程度地涉及数据访问技术,如果没有规划好课程之间关系,则可能出现每门课程都重复学习传统而没能深入学习的情况,传统涉及到的对象很多,尽管是重复学习,但让学生理解还是不容易,这很容易打击学生学习的信心,进而失去学习的兴趣。近几年来,出现了Entity Framework(简称EF)数据访问技术,不少企业同时使用传统和EF,比较而言EF更容易理解,因此,我们在C#桌面开发技术课程中学习EF基础,在C#网站开发技术课程中学习EF的进阶功能,最后在C#数据访问技术中学习EF的高级功能,在此基础上进一步学习传统,经过这样的顺序调整,使整体学习效果有了比较大的提高。为了更好地规划不同课程的教学内容,对于所有课程我们都制订了课程标准,并且每年都对核心课程的课程标准进行讨论修订,保证课程标准符合最新市场需求同时符合学生认知规律,教师依照课程标准组织教学。
3.2 适度借鉴企业开发技术,但不盲目照搬
软件行业采取的开发技术一般都是可重用性设计技术,适度借鉴企业流行的开发技术,将项目开发过程融入教学过程中,有助于学生熟悉软件企业工作流程[4],然而如果不结合课程特点和认知规律,不加修改地照搬企业开发技术,结果可能就是教师提供一种模板,让学生套用模板展开学习,这种模式很难培养学生的创造性。对于企业常用的开发技术,应该根据不同课程、不同教学阶段的特点,进行差异化处理,对于灵活性要求不高的课程(如网页布局),可以全程使用企业开发技术展开教学,而对于灵活性要求很高的课程(如C#网站开发技术)可以在总结阶段(如课程设计阶段)再适度结合企业开发技术展开教学。使用企业流行开发技术展开教学时,应侧重培养自学能力和创造能力,例如构件化教学,不应过分强调“搭”积木这一过程,而更为重要的是“造”积木这一过程的教学。另外,不管是否使用企业开发技术开展教学,教学过程中都不仅要传授知识,而且要培养学生学习的能力,例如在实验教学过程中,可以有意识地加入教师没有讲过的内容,学生通过查阅帮助、调试程序,自主获取实验结果。
3.3 合理有效引导学生考证,促进专业能力培养
.NET网站开发企业在招聘新员工时,一般看重的是求职者的实际工作能力,对于证书没有特别的要求,在IT行业中证书作为“敲门砖”其作用并不明显。但从另一方面来讲,引导学生通过与专业相关的技能考证,可以充分调动学生学习的积极性和主动性,从而提高学生的综合职业能力[5]。当今国内流行IT考试认证,主要包括全国计算机等级考试、软件水平考试、计算机高新技术考试和行业认证等,其中微软MCSD:Web Applications认证内容与专业相符,是本专业认证的重点,学生在学完HTML5和CSS3课程之后,如果能够通过微软Programming in HTML5 with JavaScript and CSS3课程考试,可以获取微软专员证书,该认证的另外两门对应的专业课程是C#网站开发技术和C#数据访问技术,但这两门课程在教学内容安排上并不以考证为目的,而考虑更多的是市场的需求。其中,C#网站开发技术,考证要求的技术是 MVC,但使用该技术的企业不多,因此在教学上以传统的内容为主,MVC为辅;C#数据访问技术,考证中传统的考核点较少,但使用传统的企业仍然不少,因此这部分内容仍然是主要内容之一,这两门课程只引导部分有兴趣的学生考证。除了MCSD:Web Applications认证之外,鼓励有兴趣的学生参加其他的微软认证,另外由于微软认证难度较大,我们建议学生先通过全国计算机等级考试二级Web程序设计考试,再参加微软认证。从实际的效果来看,通过引导学生参加与专业方向相关的考证,能够促进相关专业课程的学习,但专业课程的教学不应以考证为目的,而应注重提高学生的实际工作能力。
4 结束语
本文结合广东松山职业技术学院.NET网站开发方向课程体系改革,提出基于创建能力的.NET网站开发课程群建设方案。指出培养创新性人才,需要打造扎实的专业基础,注重以自学能力为主的创新能力培养,在课程群设置中加大基础技术课程的比例,优化职业技术类课程结构,理顺课程之间关系,在充分考虑高职学生的认知规律和企业实际需求的基础上,合理安排课程教学内容,将企业开发技术适当地融入到教学体系中,结合专业方向引导学生考证,使学生有明确的学习方向。从改革的结果来看,效果明显,学生学习的积极性明显提高,职业能力和创新能力得到了较大的提高,整个专业.NET方向就业率大幅度提高。由于.NET技术日新月异,市场对.NET方向的人才需求也在不断变化中,因此.NET方向课程群建设仍需进一步研究和完善。
参考文献:
[1] 王世安.高职软件技术专业课程开发研究[J].职教通讯,2010.7:60-63
[2] 刘云,陈克正,曾宪武等.IT创新型人才校企联合培养模式的研究[J].电气电子教学学报,2012.34(3):26-28,33
[3] 韩玉民,车战斌,高亮等.高职软件技术.NET方向软件开发课程群建设[J].计算机教育,2008.10:117-118
[关键词]物联网技术 小型采集设备 楼宇综合管理 应用
中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)45-0252-0447
引言
随着科学技术的不断发展,物联网技术也得到了快速的提高,物联网技术是继互联网、计算机之后,信息产业的第三次革命,是引领未来经济增长的一个重要因素,尽管物联网技术现在还不够成熟,但它的发展势如破竹。物联网技术能够实现实时采集任何需要监控、连接、互动的楼宇智能化实体和过程,能够采集其声、光、电、热、化学、力学、位置等各种所需要的信息;并通过各类可能接入的网络,进行物与物、物与人的连接,以实现对物品和过程的智能化感知、管理、控制和识别;在楼宇智能化系统中具有广泛使用的前景。
一、基本概念
1、 物联网技术
物联网的最初是叫做传感网,1999年开始出现了物联网这个概念,2005年得到普及,2009年开始了大发展。物联网就是人与物、物与物直接相互连接传递信息与控制的网络,其本质还是一种互联网。这有两层含义:第一,物联网技术的基础和核心内容仍然是互联网技术,是在互联网基础上的延伸和扩展的一种网络技术;第二,其用户端扩展和延伸到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通讯。物联网被誉为 相继计算机、互联网与移动通信网络之后的有一次信息产业的浪 潮,互联网只是将计算机连接起来网络化,而物联网则是能够将世界上的一切事物都连接起来形成无奇不有的庞大网络。物联网(The Internet of things )的准确定义是:通过射频识别(rfid) 、红外感应器、全球定位 系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与 互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、 跟踪、监控和管理的一种网络概念。比如超市收银台所用的结账系统、各种监控系统、还有各大银行所 提供的刷卡服务和 atm 自动取款服务以及现在被广泛应用的 gps(global positioning system)全球定位系统等等。
物联网技术是一种对传统思维的突破。过去物理设施和网络设施是分开的,机场、公路、房屋建筑物等等实体的世间万物是一路,而数据、宽带等等虚拟的“互联网”是一路。在“物联网”时代,就是将“现实的世间万物” 和 “虚拟的互联网”整合在一起,成为一个统一的网络。全球全世界的运转将会以此为基础,无论是经济管理、生产运行、社会管理,乃至个人生活都将运用到物联网技术。
与其它国家相比,我国的技术研发水平处于世界前列,有着重大的影响力和发展优势。经过了近十几年的努力发展,已经初步形成了现在物联网的体系。物联网在中国迅速崛起主要由于我国在物联网方面的几大优势。第一,我国早在1999年就启动了物联网核心传感物联网技术网技术研究,研发水平处于世界前列;第二,在世界传感网领域,我国是标准主导国之一,专利拥有量高;第三,我国是目前能够实现物联网完整产业链的国家之一;第四,我国无线通信网络和宽带覆盖率高,为物联网的发展提供了坚实的基础设施支持;第五,我国已经成为世界第二大经济体,有较为雄厚的经济实力支持物联网发展。
物联网在中国高校的研究,当前的聚焦点在南京邮电大学。作为“感知中国”的中心,无锡市2009年9月与北京邮电大学就传感网技术研究和产业发展签署合作协议,标志中国“物联网”进入实际建设阶段。协议声明,无锡市将与北京邮电大学合作建设研究院,内容主要围绕传感网,涉及光通信、无线通信、计算机控制、多媒体、网络、软件、电子、自动化等技术领域,此外,相关的应用技术研究、科研成果转化和产业化推广工作也同时纳入议程。
为积极参与“感知中国”中心及物联网建设的科技创新和成果转化工作,保持、扩大学校在物联网研究领域的优势,2009年9月10日,全国高校首家物联网研究院在南京邮电大学正式成立。在实验室,一些“物联网”产品已经初见雏形。此外,南邮还有系列举措推进物联网建设的研究:设立物联网专项科研项目,鼓励教师积极参与物联网建设的研究;启动“智慧南邮”平台建设,在校园内建设物联网示范区等。
2、基于物联网技术的小型采集设备
小型采集设备是采集数据的一种小型设备。数据采集是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采非电量或者电量信号,送到上位机中进行分析,处理。小型采集设备是结合基于计算机或者其他专用测试平台的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的数据采集系统。
基于物联网技术的小型采集设备是一套集智能传感终端、智能控制终端、信息传递终端、用户存储管理、智能组网技术、智能服务发现技术、数据融合算法等模块与一体的复杂设备。
3、楼宇综合管理系统
近年来国内高层建筑不断兴建,它的特点是高度高、层数多、体量大。面积可达几万平方米到几十万平方米。这些建筑都是一个个庞然大物,高高的耸立在地面上,这是它的外观,而随之带来的内部的建筑设备也是大量的。为了提高设备利用率,合理地使用能源,加强对建筑设备状态的监视等,楼宇综合管理系统也就应运而生。
楼宇综合管理系统是智能建筑的重要组成部分之一。楼宇综合管理系统是对建筑物(群)内设备与建筑环境的全面监控与管理,为建筑的使用者营造一个舒适、安全、经济、高效、便捷的工作生活环境,并通过优化设备运行与管理,降低运营费用。楼宇综合管理系统涉及建筑的电力、照明、空调、通风、给排水、防灾、安全防范、车库管理等设备与系统,是智能建筑中涉及面最广、设计任务和工程施工量最大的系统,它的设计水平和工程建设质量对智能建筑功能的实现有直接的影响。
智能楼宇综合管理系统是以实现各专业子系统之间的信息资源的共享与管理、各子系统的互操作和快速响应与联动控制,以达到自动化监视与控制的目的。它追求的目标是:信息资源的共享与管理、提高工作效率和提供舒适的工作环境、采用“分散控制、集中管理”的模式,尽可能地减少管理人员和节约能源、能适应环境的变化和工作性质的多样化及复杂性和应付突发事件的发生。
根据智能建筑的特点和业主对楼宇智能化系统工程的实际功能需求,必须在智能建筑硬件设备的基础上建立一个具有高度开放性、兼容性、便利性于一体的楼宇综合管理系统。进而才能提高系统管理和维护的自动化水平和协调运行能力,真正实现功能集成、网络集成和软件界面集成的设计目标,为智能建筑提供了高效、快捷的超值服务和管理。
二、物联网的应用
物联网与其说是网络, 不如说是应用。对物联网的定义、内涵及特征的梳理让我们认识到, 物联网是一整套立体的、丰富的、适应性很强的概念体系。在推进物联网发展的时候, 需要依据不同时期不同的出发点, 规划一条既符合科技创新规律, 又适应我国工业、信息通信业当前发展水平和一个时期的发展潜力, 并有利于在激烈的国际竞争中快速建立起竞争优势的发展道路, 以更好地满足经济社会发展对物联网的总体需求。
1 物联网在智能城市中的应用
国内的一些地方已经开始对物联网进行了应用性开发, 运用物联网技术, 上海移动已为多个行业客户度身打造了集数据采集、传输、处理和业务管理于一体的整套无线综合应用解决方案。最新数据显示,上海移动目前已将超过10 万个芯片装载在出租车、公交车上, 形式多样的物联网应用在各行各业大显神通, 确保城市的有序运作。在上海世博会期间,车务通 全面运用于上海公共交通系统, 以最先进的技术保障世博园区周边大流量交通的顺畅;面向物流企业运输管理的“e物流”,将为用户提供实时准确的货况信息、车辆跟踪定位、运输路径选择、物流网络设计与优化等服务,大大提升物流企业综合竞争能力。
2 物联网在能源管理与公共事业中的应用
预计到2020 年, 中国将成为世界上最大的能源消费国。由于电网系统效率低下, 发电和输电过程中浪费非常严重。现在, 我们可以利用高科技对事物有更透彻的感知和度量, 不管是安装在室内的计量器还是发电厂里的涡轮。所有这些感知和度量支持我们更好的收集信息和数据, 透过先进的分析工具产生智能洞察, 再以此实时地做出更好的决策。仪表管理技术的进步使个人和企业可以选择使用能源的方式和时间, 这就为使用风能和太阳能等利于环保的能源奠定了基础。对于电力提供商而言, 智慧的电力意味着更高的电力的可靠性和电力质量, 更短的停电恢复时间, 进而实现更高生产率和对电力潜在障碍的防护, 从而更精确地预测需替换的资产设备及支出。智能电表与停电智能管理已经应用。
3 物联网在交通管理中的应用
交通规划者已开始努力促成多个系统的集成, 并在各种交通类型、多个城市甚至国家或地区之间整合费用和服务。智慧的交通系统可以缩短人们的空间距离,(提高生产效率、降低旅程时间和加速突发事件交通工具的响应速度) ,也可保护环境(如改善空气质量、降低噪音污染、延长资产生命周期、保护古迹、景点、住宅) 。
4 物联网在物流业中的应用
物流供应链, 中国物流成本所占GDP百分比一直都高于发达国家, 这反映出供应链运营效率低下的体制性问题。仅以2006 年为例, 中国物流成本占整个GDP的18%,而日本为11%,美国为8%,欧盟仅为7%。在这18%中,运输成本总计超过55%,而存储成本达30%。法规、基础设施和运营等三大瓶颈是中国供应链低效的深层原因, 这不仅削弱了中国企业的竞争力, 也会妨碍内部货物流以及国内需求的扩大。智慧的供应链将促使物理网络和数字网络融合, 将先进的传感器、软件及相关知识整合到系统中。智慧的供应链的价值在于我们可以从各种数据中抽取有价值的信息。包括基于地理空间或位置的信息、关于产品属性的信息、产品流程、条件、供应链关键业绩指标等, 以及数据流的速度。智慧的供应链可以满足21世纪的需求, 它可以提高效率(如动态供求均衡、预测事件检测和解决、旨在降低库存的库存水平和产品位置高度可视性) 、降低风险( 例如降低污染和召回事件的发生频率及其影响、减少产品责任保金、减少伪劣消费产品),也能减少供应链的环境保护压力(如降低能源和资源消耗、减少污染物排放) 。
5 物联网在通信行业的应用
通信行业,在“2009年中国国际信息通信展览会”上,中国移动展出了手机支付,这就是典型的物联网概念应用。手机支付实际上主要是手机SIM 卡的更换,由普通SIM 卡更换为RFID-SIM卡,而不需要对手机进行更换。
用户在消费时,只需要将手机从接收器上轻轻一扫,就可以方便进行各种购物,以及获得详细的费用清单。中国电信一直在推介自己的全球眼技术, 其实就是远程监控的物联网应用。比如上海海关都采用中国电信的远程监控系统, 通过画面可以对货物进行通关检查, 也减少人力。中国联通日前在上海推出了公交卡手机,通过刷手机可以实现公交车票支付,这些都是典型的应用。
在“物联网”普及以后,用于动物、植物和机器、物品的传感器与电子标签及配套的接口装置的数量将大大超过手机的数量。物联网的推广将会成为推进经济发展的又一个驱动器,为产业开拓了又一个潜力无穷的发展机会。
按照目前对物联网的需求,在近年内就需要按亿计的传感器和电子标签, 这将大大推进信息技术元件的生产,同时增加大量的就业机会。
其它如医疗、城市建设、精细农业等也已展开应用。
要建立一个有效的物联网,有两个重要因素。一是规模性,只有具备了规模, 才能使物品的智能发挥作用。一个城市有100万辆汽车,如果我们只在1万辆汽车上装上智能系统,就不可能形成一个智能交通系统;二是流动性,物品通常都不是静止的,而是处于运动的状态,必须保持物品在运动状态,甚至高速运动状态下都能随时实现对话。
物联网在各个领域的应用现状和未来的发展状况表明, 各个行业对于物联网的需求程度不一, 侧重点更是千差万别。基于目前物联网技术的发展状况, 可以预见, 物联网正在快速地走进人们的生活, 它的实际应用将分以下三个步骤实现: 实现物体的自我感知功能; 物与物之间相互联系, 交换信息; 系统通过分析物联节点的信息, 做出最优化的调整策略, 控制整个系统超优化方向做出改变。
目前物联网的发展正处起步阶段, 仍然面临技术完备性不足、产品成熟度低、成本偏高等诸多制约因素, 但目前良好的外部环境, 将有利于这些问题的解决。相信在不久的将来我们一定会看到一个充满生机与活力的物联网。
三、基于物联网技术的小型采集设备在楼宇综合管理系统中的应用能够解决的问题
基于物联网技术的小型采集设备在楼宇综合管理系统中的应用能够解决的问题,是针对楼宇内的各个业务系统的监控对象、运行参数等实现无线数据采集的智能楼宇数据采集。主要有:
一、布线成本高:楼宇内的布线是相当多的,不仅多而且布线也相当复杂,成本就更高了。据统计,一个工程的百分之六十左右的费用将会应用于线路的铺设上,这对工程建设来讲是一笔相当大的费用,线路的铺设主要包括光线、双绞线、同轴电缆等;此外对于楼宇综合布线中存在的重复布线不但增加不必要的成本,也会降低安全可靠系数。
二、灵活性差:布线是在工程施工初期进行的,然而,一旦布线完成之后很难再次修改或添加。例如当初只考虑控制信号传输,可能只需要双绞线就可以了,但是随着信息数据的不断增多,双绞线的传输能力已经不能够满足大量数据的传输,这就需要对楼宇内的线路进行更新,重新布置光缆。
三、标准不统一,由于现在生产智能楼宇设备的厂家越来越多,生产出的产品质量也参次不齐,最终会导致不同厂家的产品无法共用,然而,在具体施工时有的厂家提供的产品很好用,而有的厂家提供的产品又很难满足用户的需求,这将增加施工难度。
四、施工周期长,智能楼宇的布线周期长,布线时间需要一直跟踪楼宇的建设,从施工初期到施工结束;这将会浪费巨大的人力物力,由于长时间的跟踪布线,容易使得布线出现疏漏和布线错误,这会对工程施工带来影响。
基于物联网技术的小型采集设备的出现就是要解决以上四个大问题,通过对楼宇内的各个业务系统的监控对象、运行参数等实现无线数据采集,来对楼宇进行综合管理。因此,基于物联网技术的小型采集设备将会得到广发的应用,它也是楼宇综合管理系统的发展方向。以本项目的技术为基础,依托移动的无线网络,可以将应用范围扩展到多种与人类活动与环境密切相关的领域中,如环境监测、森林防火,施工安全等领域;在获得可观的经济效益的同时,也会带来巨大的社会效益,所以,基于物联网技术的小型采集设备在不久的将来会得到普及。
四、楼宇综合管理系统的发展现状
随着上世纪九十年代,智能楼宇的理念进入我国,并逐渐影响着我国的建筑行业,使得楼宇逐渐趋于智能化,到本世纪初,随着中国各地高楼大厦的涌现,智能楼宇已经得到了人们的普遍认可和广泛使用;这就要求作为智能建筑管理的核心--楼宇综合管理系统,必须快速的发展。
传统的基于现场总线的楼宇综合管理系统存在着成本高、维护难、扩展难等不足。网线通信技术能够较好地解决上述问题,具有成本低廉、方便灵活、宽带高等特点。因此,基于物联网技术的小型设备将会得到广泛的应用,它也是楼宇综合管理系统的发展方向。
目前,楼宇综合管理系统的应用主要集中在建筑公共资源上,主要包括供配电、照明、空调、冷热源、给排水、电梯自控、安防与消防、综合保安、车库管理、自动抄表等子系统。然而,随着无线网络技术应用的不断深入,安全、便捷、舒适、节能的工作生活环境的内涵不断丰富,随着物联网技术的小型采集设备研究的进一步深入,研究范围也将进一步扩展,将扩展到环境保护和家庭生活空间。
现阶段,我国楼宇综合管理系统还存在着很多问题,如子系统众多设备鱼龙混杂、接口和通信标准缺失、模拟系统任占主流、缺乏专业的管理系统开发商等。
1、管理子系统众多设备鱼龙混杂:
通常的楼宇自动化包含的子系统包括很多,如综合布线系统、电力供应与管理系统、照明控制与管理系统、空调系统的检测与控制系统、给排水系统的检测与控制系统、停车场管理系统、消防与安防管理系统和物业管理系统等等。对这些系统进行集成、信息采集,并对每个管理系统进行深入的了解,掌握各管理子系统的工作流程。在这些子系统中,每种设备的类型都有可能出自不同的厂家,其产品成熟度,功能接口都无法统一,往往在对接协议的获取过程中严重影响工程商和客户的协议对接的准确性,这将会导致对接的不完整性。
2、接口与通信标准缺失:
智能楼宇的管理系统标准有很多,且每个子系统都有不少标准,但一般都是功能描述和验收类的标准,缺少接口类和子系统间的通讯标准。目前,还没有官方规定的接口标准;因为没有接口标准,就无法达到统一管理各个子系统的要求,这就严重影响智能建筑的总体运行。接口与通信标准的缺少,严重影响着楼宇的综合管理。
3、缺乏专业的管理系统开发商:
楼宇管理涉及的管理子系统比较多,这就对管理系统提出了更高的要求,综合管理系统需要高度抽象的框架、较强的接入能力和多样化的展示能力。目前,我国的楼宇综合管理系统的提供商主要有两大类:国外的专业管理系统厂家和国内的管理系统厂家,由此可见,我国要加强对小型采集设备的开发,加强对楼宇综合管理。
随着楼宇综合管理系统的发展与物联网技术的普及,传统的3A说法将慢慢退去,系统将趋于统一,OAS、CAS、BAS之间的界限将更加的模糊,到最后将不再有这些区分,系统集成将更加简便,楼宇综合管理系统的成本也将进一步下降。
基于物联网技术的小型采集设备不但要体现方便易用这个特性,更要体现各子系统接口的标准统一。不同的厂商按照统一的接口标准可以自由开发具体功能,例如一个用户组建了A厂商的楼宇综合管理系统,但该用户一年后看上了B厂商的楼宇综合管理系统,然而,这个用户只需要购买他所看重的那个楼控产品,打开电源,则该产品就能通过采集设备接入到现有的物联网中,正常执行其功能。
五、基于物联网技术的小型采集设备在楼宇综合管理系统中的应用详细技术内容
基于物联网技术的小型采集设备是一套集智能传感终端、智能控制终端、信息传递终端、用户存储管理、智能组网技术、智能服务发现技术、数据融合算法等模块与一体的复杂设备。该设备不但具备基于物联网技术的智能楼宇采集系统的先进性,更体现着智能楼宇系统的标准化程度,所以,该设备将成为智能楼宇采集系统中的核心。
本项目将围绕着物联网在楼宇系统的特性,并主要针对数据采集、传输、加密三个方面:一是数据采集,实现多种楼宇数据到数据采集设备之间的链接和传输;二是数据传输,通过数据采集设备和楼宇管理中心数据服务器发送采集数据;三是数据在传输过程中的安全性。
1、数据采集技术
计算机处理的是数字量,而外部的信息大部分是连续变化的物理量,我们就必须把这些物理量转化成数据量传输到计算机中,因为计算机只能识别二进制的数字量。然而,数据采集技术主要就是对这些物理量进行采集并处理成数字量;例如温度、压力、速度,要将这些信息送入到计算机中进行处理,就必须先把这些连续的物理量,进行转化,转化成数据量,导入到计算机中。计算机是数据采集的核心,完成对整个采集过程的控制、对采集的数据进行处理。
在楼宇通讯中,数据采集技术就显得尤为重要。;楼宇自控通讯协议符合国家相关行业的通讯标准协议,符合国家通讯标准协议是;楼宇自控通讯的先决条件,这样楼宇的信息才能正常通讯。然而,根据楼宇自控系统接口特点,采集设备与前端设备之间采用标准的Modbus、OPC或BacentIP协议,传输方式以zigbee或rfid技术为主,根据现场实际情况两种传输方式可以组合使用。
2、数据传输技术
数据的传输技术,楼宇内网络硬件资源丰富,几乎覆盖到每一栋建筑,可以利用以太网或wifit等方式传输数据,可以降低数据传输成本,提高数据传输的稳定性,因此,数据传输以太网为主。部分前端设备受环境限制,选用无线网络将采集数据上传到监管平台数据服务器。
无论采集哪种无线组网方式能减少布线、施工的工作量。具有以下几个优点:
一、成本低:物联网技术,一般是在“物”里嵌入智能芯片,采用嵌入式处理器和存储器,就单个节点而言,硬件成本相对而言是比较低的。采用开放的简化Zigbee协议栈,工作在2.4GHz免执照的ISN频段。
二、组网能力强:数据的传输技术必须支持树状、星状、网状等多种组网方式,网络的布设和展开无需依赖任何预设的网络设施,节点通过分层协议和分布式算法协调各自的行为,节点开机后就可以快速、自动地组成一个独立的网络。
三、对等网络多冗余、可靠性高:在数据传输中,所有节点地位平等,是一个对等式网络。节点可以随时加入或高开网路,任何节点的故障不会影响整个网络的运行,具有很强的抗毁性。
四、多条路由:在数据传输过程中,节点通信能力有限,覆盖范围只有几十米到上百米,节点只能与它的邻居直接通信,如果希望与其射频覆盖范围之外的节点进行通信,则需要通过中间节点进行连接。
3、数据安全性
后端管理系统采用一体化采集技术,为了保证数据在采集、传输过程中的安全性和可靠性,主要会采取以下几个策略:
一、采集设备在连接至客户端,需要经过身份验证过程才可以进行采集设备注册,网络传输数据包经过高度加密,这样可以保证传输过程中数据不会被第三方所窃取,保证数据在传输过程中的安全性。
二、数据中心客户端以及监管平台都具有报警的功能,这样可以对采集设备状态、采集点数据质量码进行报警。维护人员可针对报警类型进行有效的分段判断,从而快速定位故障环节,且可进行远程故障排查功能。
三、采集设备内置大容量CF卡及存储数据库,采集设备与数据中心连接断开后,可以保存至少一个月内的所有采集数据,从而实现数据中心端的数据完整性。当采集设备与数据中心进行重新连接时,将会主动对断线期间的数据进行历史恢复,同时,支持对指定时间段历史数据人工恢复功能。
物联网技术的引入,将使楼宇智能化系统发生根本性变化,主要表现有如下几个方面:
一、由物联网这个名字就不难得出,物联网技术使得管控对象的“物”本身更加智能化,“物”的内部被植入智能芯片,使其功能发生巨大的变化,使其具备着前所未有的感知功能。这些“物”有普通的传感器智能接收信息,它会对信息进行简单的交换,而带有智能芯片的传感器可以对信息进行一定的运算处理功能,接收信息,并进行一些简单的动作,这在机器人身上得到了很好的体现。
二、任何作为“物”的对象都可以作为管控的目标,大多数都以“RFD”作为基本技术支撑,任何物、动植物、人在理论上都可以根据自身的需要,通过植入智能芯片就可以作为物联网的组成部分之一。
三、充分发挥物联网开放性的技术特点,传统的楼宇智能化系统是自成一体的独立式封闭式的系统,而采用物联网技术是开放式的,具有无限扩展性和联通性的特点,将物联网技术引用到智能楼宇中,这样在世界上具备互联网接入条件的任何一个地点,都可以与自己的物联网进行连接,实现信息交换和控制等功能。
四、使得工程建设更加简易,物联网采用互联网技术与物相连,而互联网技术已经很成熟,应用最为广泛的网络技术,其底层连接方式灵活多样,然而,各家厂商的不同产品只要遵循共同的标准即可实现互联互通;最高层的应用也层出不穷,开发人员具备较为成熟的技术,能够开发出使终端用户享受便利的应用软件。
六、主要技术创新点分析
物联网技术的小型采集设备在楼宇综合管理系统中的应用还不够健全,这就需要相关人员对物联网技术的小型采集设备进行技术创新,提高物联网技术的小型采集设备在楼宇综合管理系统中的应用率。
一、作为管控对象的采集设备本身更加智能化。采集设备内都被植入智能芯片,当植入智能芯片将会使其功能发生巨大改变,会具备前所未有的感知功能。如普通的传感器能够接受信息,并对信息进行简单的变换,而带智能芯片的传感器,能够对信息进行复杂的计算处理,并自行进行一些处理动作。
二、将服务发现机制运用于智能楼宇系统中,从而使得智能楼宇系统具备了“即插即用功能实现”的接口,在一定程度上统一了智能楼宇设备接入接口,这样方便了后续功能的扩展。
三、工程建设更加简易,充分发挥物联网开放的基本特点,传统的楼宇智能化系统是自成一体的独立封闭的系统,然而,物联网是开放性的,具有无限扩展性和连通性。采用物联网这一技术,可以在世界上具备互联网接入条件的任何地点,与自己的物联网进行相连,及时实现信息交互功能。
七、基于物联网技术的小型采集设备在楼宇综合管理系统中的应用能带来的效益
根据对物联网技术的小型采集设备在楼宇综合管理系统中的应用的实例调查发现,物联网技术的小型采集设备已在山西移动楼宇监控系统中进行了应用,该设备的主要作用是将实时采集到的楼宇各业务数据传到监控平台上,实施对数据的透明监控,管理人员随时可以监测到自己所需要的数据,同时可以了解所有设备的使用情况及各类报警信息的处理情况,这样讲不在需要对数据进行繁琐的统计。
(一)、经济效益:在未来几年,物联网技术将得到广泛的应用,物联网规模将在整个产业突破一万亿人民币,而智能楼宇领域至少占据百分之二十。山西移动公司今年6月份之前已经投入300万元人民币,用于本项目的开发以及市场开拓;并计划在未来3年时间收回全部投资并取得较好的经济效益。
(二)物联网技术的小型采集设备在楼宇综合管理系统中应用的社会效益越来越明显,本项目涉及到的学科比较多,能够带动多种行业的发展,尤其是计算机、自动化、工程管理等专业,这样必然会增加我国的就业率,以缓解就业问题,保证社会的和谐稳定;本项目还可以扩展到多个行业,可以提高我国现代化的建设,能够减少事故的发生率,保证人身安全。
(三)从能源角度来看,本项目所用原料与设备均符合国家环境要求,废弃物的处理按国家统一标准执行。本着建立持续、高效、循环采用新工艺、新技术,尽量减少进入开发及今后应用过程中的物质与能量流量,从而减少废弃物的产生和排放。对于成本的核算,引入电算化和内部网等电子网络工具。
(四)从环境角度来看,本项目在开发和管理中始终积极贯彻“保护环境、协调发展、遵守纪律、循环经济、污染预防、人类健康、绿色家园”的环境方针,积极进行环境保护。本项目的后期应用可能扩展到环境监测、森林防火、施工安全等多种与人类环境密切相关的领域中,一方面可以向人类反映出环境的改变,另一方面也可以为人类提供优化环境的依据,物联网技术将在环境方面得到广泛的应用。
结束语
随着时代的发展,物联网技术将会得到广泛的应用,虽然目前物联网技术还不够十分成熟,仍处于摸索的阶段,但随着计算机技术和互联网技术的迅速发展,在智能楼宇系统中采用物联网技术将是未来楼宇建设的发展趋势;物联网技术的小型采集设备在楼宇综合管理系统中的应用将得到广泛的使用和完善。基于物联网技术的智能楼宇系统,其楼宇的安全性和功能性得到很大的提升。物联网技术在国家的大力推动下发展迅速,而且在各行各业得到了应用。智能楼宇在近些年来得以较快发展。物联网技术与智能楼宇的结合,必定将加快智能楼宇的发展,同时也推动物联网技术本身的进步。
参考文献
[1] 马一丁.透过应用看物联网发展前景[J].中国电子商情(基础电子),2010(Z1).
关键词:观光农业;专业设置;问题及对策
观光农业是以农业为载体的新型旅游业,是农业与旅游业相交叉的边缘学科,是一种正在迅速发展的生态农业和生态旅游业相结合的新型产业,是都市农业的一种具体形式。
1 观光农业的产生及发展
1.1 观光农业的产生
20世纪70年代,观光农业在欧美发达国家逐步发展形成产业。在我国,观光农业在20世纪80年代末开始出现,因其迎合了城市居民渴望接近大白然、回归大白然的诉求,同时给人们提供体验田间劳动、获取天然农产品的机会,迅速成为农村经济新的增长点,由最初的小规模观光农园起步逐渐向集观光、休闲、娱乐、教育为一体的多元化、多层次的规模经营发展,形成了朝阳产业,具有巨大的发展空间和市场前景。
1.2 观光农业分类
观光农业经过近30年的发展,其分类复杂。下表将观光农业按结构、功能和形式进行分类。
1.3 观光农业发展现状
随着城乡一体化进程逐步发展,观光农业园区主要集中在北京、上海、广州、江苏等发达省市近郊,目前,中国已建立了婺源油菜花海、四川成都小农庄度假村、上海浦东孙桥现代农业开发区、广东中山海上庄园、无锡马山观光农业园、扬州高冥寺观光农业园、北京蟹岛度假村、门头沟灵水村、延庆十里画廊、蓝调庄园、巴菲特城堡等一批具有一定规模、经营状况良好的观光农业基地,观光农业产业发展势头向好。
2 观光农业专业课程设置及教材
观光农业专业顺应社会需求,在亲农、涉农的大环境下应运而生,急需培养面向农业观光企业、生态旅游游景区、基层农业管理部门等生产、建设、管理、服务第一线的,能够从事观光农业园区规划设计、特色花卉与果蔬栽培、观光农业园区综合管理等工作,素质好、知识实、能力强并具有一定创新能力的高素质高级技能应用型人才,即具有农学技术和旅游专业素养的复合型人才。但目前在课程及教材设置、教师建设、学生专业素养方面还有进一步发展的空间。
目前,观光农业专业作为新兴的前景专业,有良好的政策依托。观光农业在部分高职专科院校已作为特色专业开设,如北京农学院、江西鹰潭职业技术学院、宁波城市职业技术学院等,在这些院校中,观光农业专业依托园艺、园林、旅游等专业进行拓展外延和课程设置,目前并没有观光农业专业统一的课程设置标准,各白设置教学大纲及教学内容。下面以北京农学院观光农业专业为例。
2.1 课程设置
2.1.1 课程模块设置。课程分成专业教学和实践教学2部分。专业教学部分分5大模块:公共课模块、植物生产模块、设计模块、旅游生产模块、综合模块。
公共课模块:主要培养学生良好的身体素质、具备高等专科文化基础,适应社会发展;对专业具有整体和系统的认识。
植物生产模块:重点培养学生掌握北京地区果树、蔬菜、花卉栽培管理技术,了解现代农业新技术、新工艺、新装备,进一步了解工厂化农业、设施农业、无土栽培、立体栽培、组织培养、育种、计算机管理与智能化控制等现代农业常识和高科技知识。
景观规划设计模块:主要培养学生具备观光农业园区景观规划设计的基本技能,能从专业的角度对园区规划设计提出有益建议,能够综合评价观光园区规划设计的科学性和艺术性。
旅游模块:主要培养学生了解农业观光和休憩活动的开发、管理、接待要求和相关政策与法规。
综合模块:分为4项,根据学生个人兴趣及社会需求,选择合适的模块为学生提供适当的职业发展空间,提升学生综合就业素质。
2.1.2 专业课程设置。观光农业按照结构分为:观光种植业、观光林业、观光牧业、观光渔业、观光副业、观光生态农业等。在目前国内院校的课程设置上偏重于观光种植业和观光生态农业。北京农学院观光农业专业,依据北方的气候和生产特点,依托园艺生产进行课程设置,偏重于观光生态农业。主要课程包括观光农业生产概论、果树栽培、蔬菜栽培、花卉与草坪、植物病虫害防治、设施农业、果蔬无公害生产、室内植物装饰与应用、园林制图、园林设计基础、观光园区规划设计、旅游业务、旅游法规等课程。
2.1.3 实践课程设置。专业实践与课程实践相结合。课程施行理论课与实践课相结合,使学生在实践的过程中充分理解理论知识,更深入地掌握专业技能。每门专业课程均设置实践课学时,增加学生的动手能力和实践技能。
2.2 观光农业系列教材
观光农业专业是新兴专业,是多学科交叉专业,目前国内还没有统一的教材,给教学带来一定的困扰,白2009年北京农学院城乡发展学院组织编著观光农业系列教材,经过专家组的策划、编著、修改,最后出版发行,此系列教材既有专业性又有普及性,既有实用性又有理论性。目前观光系列教材已应用于教学当中,并受到学生的好评,这也是观光农业专业首套教材。
3 问题及改革措施
发展的事物必然在发展的道路上遇到各种各样的问题,如何改革完善,就成了急需解决的问题。观光农业作为新兴的特色专业,在课程组织、实践基地建设、学业评价体系、学生专业素养培养等方面加强改革措施,意在使教与学顺应社会的需要,保证学生“进口”与“出口”发展平衡。
3.1 课程设置科学化
观光农业专业设计到很多实践技能型课程,例如:花卉学、观赏树木学、蔬菜栽培、果蔬栽培等课程与季节和气候关系密切,在课程设置上尽量尊重植物白然生长规律,整合总论与各论,二者进行有机结合,按生产季节组织教学,节省材料和教学开支,提高教学效果,实现实践材料的可持续化。另外,加强市场化环节的课程设置,将农业体验、农事活动、农产品加工、农业项目经营及物联网、互联网的线上线下推广纳入到课程体系。课程设置不仅仅注重观光产业链的先端,更要注重产业链后端,更加注重观光体验项目的推广及运营,让课程设置符合市场化需求,摒弃原有专业的简单加减法的课程设置,课程设置科学化。
3.2 实践基地建设自主化
观光农业属于技能型专业,要有一定的硬件设施与之相适应是十分必要的。校内校外基地建设两手抓,校外校企合作,联合建设;校内在有限的资源上进行广泛的拓展,与相关专业合建、共建等方法扩大基地规模,并在基地实行有目的教学。我们在2+1实践教学过程中建设模拟花店、模拟花圃等实践基地,学生白主管理白主经营,增加学生的参与积极性和学习兴趣,在真切的实践过程中增加就业信心和个人成就感。
3.3 学业评价多样化
以学生为本,完善评价体系,进行多样化评价,建立考核方式灵活、恰当、合理的评价新模式。例如对于常规课程学分制,对于实践课程以成活率、发芽率、实践收益等量化积分多种方式作为考核重点等,摒弃一纸试卷定乾坤的评价方式。
3.4 学生的专业教育素质化
关键词:装备制造业;发展
中图分类号:F424文献标识码:A文章编号:1003-4161(2009)01-0006-06
1.装备制造业是我国国民经济的脊梁
装备制造业是一个国家实力的象征。装备制造业在制造业中起着龙头作用。很多工业化强国都有强大的装备制造业。
1.1制造业是我国国民经济的支柱
先简要介绍一下制造业的概况。我国制造业的增加值占GDP的35.75%,超过1/3;制造业增加值占全部工业增加值的78.68%,接近80%;制造业上缴的税金约占全部工业的90%,从业人员占全部工业的90.7%。在我们这样一个发展中大国推进工业化,必然要发展制造业。
1.2我国制造业位居世界前列
我国制造业现在已经进入世界前三位。一大批产品在世界上占有重要位置,一些产品产量居世界第一,不少产品有很强的国际竞争力。虽然我国制造业的规模已位居世界前列,但仅是制造大国而非制造强国。
从三次产业比重看,2002年,第二产业占全国GDP的51.7%,第三产业只占33.7%;2004年全国工业普查以后,这个比例结构有所调整。2005年第二产业占GDP的比重是47.1%,第三产业占40.2%。如果我国制造业始终是现在这个比重,按现在这个速度增长,即制造业增长速度高于服务业增长速度,对整个工业化进程、缓解资源和环境压力、提升制造业自身的竞争力不利。1999年我国第三产业的增长速度高于第二产业,因为那时整个制造业和装备制造业处在停滞或低速增长阶段。2002年以后,制造业、第二产业增长速度超过第三产业,这种势头到目前一直保持着。中央现在提出来要加快发展服务业,使我们制造业从价值量的低端走向高端。1995年到2005年10年间,第二产业占GDP的比重一直高于第三产业。制造业占工业的79.3%,装备制造业占工业的23%、占制造业的29.9%,机械工业又占装备制造业的63%。装备制造业的主体就是传统意义上的机械制造业。
装备制造业是实现工业化的必备条件,是国民经济的脊梁,是衡量国家国际竞争力的重要标志,也是决定国家在经济全球化进程中国际分工地位的关键因素。国家提出振兴装备制造业,原来从事机械制造业的人感到非常兴奋,觉得现在到了非常好的时期。
2.我国装备制造业正处在高速发展期
我国这些年对装备制造业的发展特别重视。装备制造业发展正处于一个前所未有的战略机遇期。
(1)各方上下取得了共识。
20世纪末和本世纪初对信息经济、新经济的重视,在某些方面形成了一些泡沫。现在反省这个时期,都认识到我国在工业化进程中还是要发展制造业和装备制造业。制造业和装备制造业在我国不是夕阳产业,在全世界也不是夕阳产业。
(2)中央重视、国务院了文件。
从2003年开始酝酿一直到2006年,国务院形成了8号文件。这个文件的形成过程也是一个统一认识的过程。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020年)》中确定了16个重大专项:核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品;极大规模集成电路制造装备及成套工艺;新一代宽带无线移动通信网;高档数控机床与基础制造装备;大型油气田及煤层气开发;大型先进压水堆及高温气冷堆核电站;水体污染的控制与治理;转基因生物新品种培育;重大新药创制;艾滋病和病毒性肝炎等重大传染病防治;载人航天与探月工程。其中的第四个即高档数控机床与基础制造装备,正处在编制实施方案的阶段。《国务院关于加快振兴装备制造业若干意见》中确定了16个重点领域:发展大型清洁高效发电装备、特高压输变电装备、大型石油化工装备、大型煤化工成套设备、大型薄板冷热连轧设备、大型井下采掘设备、大型海洋工程设备、铁路和轨道交通设备、环保设备、大型施工机械、自动化控制系统、数控机床、新型纺织机械、新型大马力农业装备、集成电路关键设备、民用飞机。
(3)国民经济处于高速发展期。
工业品的市场需求非常大,这样好的市场机遇拉动了我国装备制造业发展。
(4)装备制造业有一定基础和规模。
装备制造业完全有可能在这样的基础上腾飞。
(5)有较好的国际环境。
这五点充分说明我国装备制造业正处在很好的发展时期。再用装备制造业中的主体――机械工业增长速度的变化来佐证。
从2001年开始,机械工业增长速度一直保持在百分之十几,2003、2004、2005年一直保持在20%~30%,2007年上半年在33%左右。机械工业增长速度连续六年都在20%以上,这是建国以来各个历史时期所没有的。与此同时,很难得的是利润也同步增长。产值、增加值、利润同步增加的同时,对三种所有制进行比较:国有企业的发展情况、利润增长速度要好于和高于民营和三资企业。2003~2005年,全国装备制造业总产值分别是:2003年42.000亿元,2004年56.000亿元,2005年接近70.000亿元,2007年超过75.000亿元;增加值分别是:2003年10.000亿元,2004年13.000亿元,2005年17.000亿元;人均增加值分别是:2003年7.9万元,2004年8.8万元,2005年10万元,2007年已经超过了10万元。
在上下取得共识的情况下,各地对装备制造业发展都非常重视,各省市都划出了相当大的土地面积要搞装备制造业基地。如天津的滨海、唐山的曹妃甸、辽宁的五点一线,还有渤海湾周边的营口、锦州、葫芦岛,上海的临港工业区。杭州提出要适度发展重化工业,福建提出要建海峡西岸的装备制造业基地,广州南沙、珠海、四川德阳也有很强的装备制造业。等等。
在这样好的形势下,我们很多产品的产量已经跃居世界第一位。发电设备的产量最能说明问题。20世纪末我国发电设备行业曾处在谷底,2001年发电设备产量只有1.340万千瓦。到2005年发电设备制造业又处在非常兴旺的时期,2006年发电设备产量达到11.000万千瓦,当年的产量和装机容量超过英国。在世界历史上,发电设备一年的产量达到11.000万千瓦,中国是第一个。现在汽车产量也位居世界前列,汽车尤其是轿车产量直线上升、突飞猛进。2003年、2004年很多轿车厂都是供不应求,排队、写条子才能买到。2005年汽车销售情况有所转变。2006、2007年汽车工业又处在高速发展时期。机械工业的工作母机机床,精细机床产量从2001年的27~28万台增长到2006年55万台左右,数控机床产量2001年不到2万台,2006年已经达到86.000台,2007年可接近10万台。而当时作规划时曾认为到“十五”末需求量最多5万台。由于国家农业政策和农村产业结构的变化,大中型拖拉机的需求也猛增。2006年大中型拖拉机的产量达到20万台。有一个时期很多大中型拖拉机厂的产品供不应求。
在国内装备制造业迅速发展的同时,很多企业也在积极拓展国际市场。机电类产品出口增长很快,使进出口逆差由大变小,2006年首次出现顺差。当年进口1.416亿美元,出口1.423亿美元,顺差7亿多美元。2007年上半年机械工业进出口顺差70多亿美元。这表明我国产品的国际竞争力有所提高。同时我们还存在着很多不足。
3.我国制造业大而不够强
前面说我国制造业和装备制造业都处在很好的发展时期,装备制备业已经很大,但为什么是大而不够强?
首先是资金周转次数少,利用率比较低,企业效益不高。我国制造业流动资金一年的平均周转次数是两次左右,大大低于一些工业发达国家的先进企业,所以很多企业都觉得流动资金不足。制造业的库存率比较高,大都在12%~15%左右,占用资金比较多,加之银行贷款利息又比较高,自然会影响企业效益。
第二是产品以低端为主,增加价值不高。2003年我国制造业工业增加值率仅为26.23%,与美国、日本及德国比分别低22.99、22.12及11.69个百分点。2003、2004、2005年我国装备制造业工业增加值率分别为25.28%、24.27%、24.83%,低于美国、日本及德国十几个百分点。电子及通信设备制造业工业增加值率更低,分别为22.43%、20.38%、21.47%。消耗同样的劳动力、资源等,人家创造的价值几乎是我们的一倍。2002年到2005年,我国制造业大中型企业的工业增加值率从28.2%下降到25.5%,不增反降不是好现象。随着技术进步、企业内部机制转换,工业增加值率应该提高才正常。
第三是利润率不高。规模以上制造企业主营业务收益率、利润率都偏低。整个工业是5.97%,制造业只有4.56%。制造业中利润率最低的是电子计算机制造业。这是因为我们没有核心技术,是组装式生产,而组装创造的增加值比较低。发展装备制造业当然要发展利润率高的产业。我们不能规模做得很大,但得到的实惠很少,只图虚名。现在船舶制造在很多地方很热,沿海地方几乎没有不搞船舶制造的。船舶制造的利润要低于修船利润。2005年我国规模以上船舶制造企业的平均销售收入利润率只有2.32%,工业增加值率只有23.66%,资产负债率却高达79.89%。而我国大中型企业的平均利润率是4%~5%。因此在选择产业、确定发展方向的时候,要考虑产业的投入产出,效益高才能有发展后劲。
第四是装备制造业附加价值不高。我国装备制造业的工业增加值率大约是24.2%到25.2%,低于美国、日本和德国。装备制造业七大产业门类金属制品、通用设备制造、专用设备制造、交通运输设备制造、电气机械及器材制造、通信设备与计算机及其他电子设备制造、仪器仪表及文化办公用机械制造中,工业增加值率最高的是仪器、仪表、专用设备,比较低的是通信设备与计算机及其他电子设备制造。
我们现在需要思考的是,制造业在今后十年乃至几十年中,能不能保持高速增长?能不能把资源和成本优势转化成技术和效率优势?装备制造业能否为制造业发展提供支撑和保障?这是摆在我们面前的突出问题。
4.我国制造业发展面临资源与环境压力
研究制造业发展首先要考虑我们现在面临的资源和环境问题。我国耕地、淡水、森林等多数资源的人均量都低于世界平均水平,天然气只占世界人均水平的3%。我们面临的资源环境问题主要是:
第一,世界资源逐渐枯竭,我国的矿产资源更加短缺。按照全世界目前的开采速度,地球上的金属矿产只够开采100~300年,其中铁只够开采100~160年,钛、铜、银不足50年。我国的铁矿石总储量为530亿吨,按目前的生产规模只能供应20年。当然这是基于现状而言的,将来还可能发现新的资源。但地球上的资源总是有限的,不是无穷无尽的。
第二,我国水资源短缺问题突出,耕地资源很紧张。我国虽然南方水资源多,但整个国家总体是水资源紧缺。到2030年,人均水资源大概只有1.706~1.819立方米,会成为全球用水最紧张的国家。从北京到陕西再到甘肃,从飞机上看下去全是黄色的山丘、土地、沙漠,看不到河流。我国耕地面积1996年是19.51亿亩,人均1.57亩;2002年是18.89亿亩,人均1.47亩;预计到2030年为15~16亿亩,人均1亩以下。国家现在虽然采取了措施,要求各地搞开发区都必须保护耕地。但是变成开发区的那些耕保面积都是原来的好地,再开发出来的新地都是一些生地。
第三,能源消耗大,环境污染严重。我国制造业能耗和制造业产品能耗合计约占全国一次能耗的63%,单位产值能耗远高于国际先进水平。如钢铁、乙烯、水泥及载货车能耗比国际先进水平分别高出19.5、20、31.3及55.2个百分点,而单位产值产生的污染却远远高于发达国家。以GTP物耗能耗为例,我国在世界上占的比例很高。水泥消耗全世界的40%,钢铁消耗全世界的20%。按理说GDP在世界占的比例也应该比较大。但实际是我们GDP只占全世界的4%,投入产出比明显比较低。
有的专家不大赞成这些数据,认为应该比单位产品的能耗比例。单位产品能耗跟世界平均水平比,我国也高于世界平均水平。每万元GDP综合能耗,假如中国是100,全球平均水平就是55.6,我们是全球的1.8倍、美国的2.5倍、欧盟的4.9倍、日本的8.7倍。这些年我国能源消费增长远远高于GDP增长。而2002年之前,我们能源消费增长是低于GDP增长的。这就说明我们的单位能耗也是很高的。所以中央特别提出要节能降耗。每个产业、每个地区都要有节能降耗的硬指标,目的就是要解决GDP增长和能源消耗增长之间的不协调,因为长此下去将难以为继。
能源、资源的大消耗对环境带来了大影响,污染非常严重。全国67.6%的二氧化硫排放量是火电站和工业锅炉产生的。这些年对电厂脱硫脱硝重视了,大气环境相对好了一些,但是水污染情况相当严重,很多水系都有污染,很难找到一个非常清洁的水系,很多城市的用水都处于警戒线以下。这些问题需要我们认真思考。
5.我国装备制造业发展中突出的几个问题
5.1 增长方式不佳
我国制造业和装备制造业目前的增长依然是投资拉动型。资源、能源消耗高,环境污染严重,产业效率和效益整体不够高,高速增长的代价太高。分析1996~2005年我国固定资产投资和GDP的比例关系,就会发现固定资产投资率是逐年升高的。2005年固定资产投资占GDP的比例接近48%。这样高的投资率对装备制造业和制造业应该是一个强大的拉动力。但我们需要思考能不能长期靠投资拉动。
5.2 产业结构不良
我国装备制造业占制造业的比重为26%,发达国家一般在40%。我国的比重偏低,工业产业结构不尽合理。在产业组织结构上,既缺大企业也缺专、精、特的中小企业。在产业技术结构上,基础尤其是基础零部件、功能部件、基础技术薄弱。在产品结构上,出口产品中劳动密集型和附加值不高的产品比重偏高,技术附加值高的偏低。在企业结构中,缺乏一批支撑产业的强大的领军龙头企业。经济学有一个公式认为,一个国家拥有世界500强企业的数量跟这个国家的GDP规模和人均GDP存在幂函数关系。随着我国经济增长,1995年到2006年我国进入世界500强的企业数量在增加。这反映了我国经济增长比较好。但也要看到,进入500强的中国公司大部分是垄断行业如石油、化工、发电、银行、通讯企业,装备制造业企业很少。2006年的500强只有一汽、上汽是装备制造企业。中国装备制造业中销售收入前100名企业,除汽车企业外,上海电汽一直是第一名。但其690多亿元人民币的规模,跟世界知名大公司比只是个小兄弟。
5.3 一些产业的集中度不够高
我国制造业的集中度这几年不但没有提高,反而有所降低,1亿元以上企业所占的比重比较低。烟草行业比较集中,装备制造业行业集中度都很低。通用设备制造产业中亿元以上的企业占企业总数的1.2%,专用设备占1.8%,交通运输占3.0%,汽车制造占2.9%,电器占2.8%。现在18个省市有轿车工业,生产轿车的企业有40家。2006年电线电缆行业有3.000家企业,平均一个企业的主营业务收入是1.2亿元,利润530万元。工程机械里装载机生产企业有20家,年产量最多的2万多台,少的就几百台。钢铁行业是产业集中度比较高的,可是2000年到2006年,前十佳企业占全国钢铁产量的比重却是下降的。2005年前十佳占35.34%,2006年下降为34.85%。我国钢铁大企业宝钢,原来占全国钢铁产量的6.5%,到2006年只占5.38%。这些都说明,我们的产业结构存在的问题比较多。
5.4 自主创新能力不强
技术来源依靠国外,技术创新动力不足,技术创新能力薄弱,产业共性技术研究“缺位”,研发投入强度不够高,基础、系统设计“两头”薄弱,创新文化和氛围不强是我国装备制造企业普遍存在的问题。
2001~2005年我国R&D经费支出占GDP的比重是百分之一点几,没有达到很多专家呼吁要求的2%。制造业R&D投入强度与产品销售收入比从1995年的0.46%提高到了2005年的0.76%,发达国家先进企业一般都在3%,我们虽有所提高但还是偏低。大中型制造业企业设立科技机构的比例2000年接近30%,到2005年反而降低了,这是非常反常的现象。发展我国的制造业必须重视科技,自己设立研发机构的企业应该多起来,比例应该大起来。现在不升反降,一个因素就是大中型企业数量这几年增加了,但设立科技进步基金的企业数没有同步增加。2005年大中型企业科技经费占销售收入的比例为1.85%左右,R&D人员占从业人员的1.7%;每百家企业发明专利拥有数是80件,全部规模以上企业更低些。大中型企业引进技术费用与消化吸收费用之比,我国2005年是1∶0.22,韩国、日本分别是1∶7、1∶8。近五年,我国仪表、农机、汽车、电工电气、重型矿山、石化通用、机床工具、工程机械行业的研发费用占销售收入的比例,基本在1.5%~2%。
我国装备制造业存在产业共性技术的研究“缺位”问题,自主创新能力不很乐观。我国装备制造业大中型企业R&D经费支出仅占销售收入的1.24%。主导产品的技术相当部分来自国外。装备制造业企业还不够强不够大,尚无实力从事产业共性技术研究和前瞻性研究。
我们曾经做了三次调查,研究我国产品的技术来源。“七五”期间,引进技术大体上占75%,到20世纪90年代引进技术占57%,2006年占到39.4%。这说明来自国内自主开发技术的比重增加了,这是一个好现象。但是仔细分析我们自主开发产品的性能、质量、水平,与世界先进水平比起来还不够。总之,我们自主技术比例提高了,但处于世界先进水平的比例还不高。
5.5 利用外资质量不高
原来我们寄希望于通过引进外资,利用外资的技术溢出效应带动国内产业发展。但并没达到所期望的程度。技术溢出有前后项联系效应、人力资本流动的竞争效应、示范效应。跨国公司的技术转让一般是内部转让,即转到其国内控股的企业,不是转到我们的企业。其次我们对引进技术的消化吸收不足,妨碍了技术示范效应的发生。再次外资企业一般在主机进来以后,将零部件企业带进来,自己形成配套关系,我国企业配不上套。这就影响了前后项联系效应的发生。寄希望于通过人力资本从合资企业到内资企业流动来实现,实际上也不行。事实是从内资企业流到合资企业的人才远远大于从合资企业流到内资企业的人才。这几年很多行业已经形成了外资垄断,这些都是我们装备制造业发展中不得不引起重视的重要问题。
总之,国际技术转让在很大程度上被内部化,外资的技术溢出效应很不明显,本地企业过度依赖引进现成技术,消化吸收投入严重不足,妨碍了技术示范效应的发生;外资企业进出口依存度高,与国内经济的联系不够紧密,妨碍了前后项联系和竞争效应的发生;外资企业的吸引力强于本地企业,FDI的人力资本流动效应不明显;外资企业在某些行业形成垄断,抑制了本地企业的创新活动。
5.6 出口产品结构不优
出口产品结构不够优主要是我们出口的是劳动密集型和技术含量低的产品,是资源型产品和初级制成品,缺乏自己的品牌,多数是加工贸易。另外出口产品的地域、地区和市场分布有偏倚,发达国家比较少,中东国家比较多。杜祥琬院士讲,我们出口八亿件衬衫的利润等于一架空中客车,这个空中客车还是330型,不是现在的380型。我看八亿件衬衫也不够。贴牌生产仅是初始阶段、粗级制成品的出口,某种意义上等于出口资源。我们装备制造业的出口产品基本上也是附加值低的产品。我们平均进口一台机床的单价是7.86万美元,而出口一台机床的平均单价是2.231美元,拿单价来比,进口是出口的35倍。这种状况还导致贸易摩擦增加,已引起中央特别重视。
概括而言,我国机械产品出口的现状和特点是,出口产品技术含量偏低,劳动密集型产品和中低档产品为主的格局未根本改变,但中高档产品明显增长;出口比重上升,有些产品出口量激增,贸易摩擦显现;出口贸易提速增长,三资企业产品在中高档出口品中所占比例较高。
5.7 企业生产模式不适应
我国企业生产结构和模式仍带有较强的计划经济特点。生产模式的改变滞后于技术变革,管理理念落后,基础管理薄弱,生产业发展迟缓。但整个机械工业出口贸易方式有了变化,一般贸易占出口贸易的比重逐年提升。到2007年上半年,一个非常明显的变化,就是出口贸易中一般贸易的比重已经大于加工贸易。
5.8 信息化的深度不够
装备制造业信息化应用面比较广,但深度不够。主要体现在三方面,一是信息化发展不平衡,二是重视管理信息化、忽视技术开发和生产过程的信息化,三是信息化投入效果不够理想,关键是底层信息化相对薄弱。具体可概括为四点,首先是基础管理薄弱,数据不全,流程不畅;其次是产品设计中的计算机辅助技术应用仍然处在低层次,多半还是CAG,不是真正的CAD;再次是系统设计、系统集成、系统优化技术差别很大;最后是产品本身数字化水平不高。所以在重大装备产品制造上,是外国公司拿订单,我们做分包,做价值量多而附加值低的部分。
5.9 人才结构不合理
缺学科带头人和领军人物,缺优秀企业家,缺高技能、复合型人才,缺大量在一线工作的工程师。不少领域存在人才断层,制造业的一些技术工种后继乏人。一般来说初中高级研究技术人才队伍结构应该是金字塔形,但现在好多领域是倒三角形。初级的少,中级的大,高级的更大。我们最近统计了摩擦学71个教学单位的调查表,其中教授170人,副教授99人,讲师37人,其他人员101个,是典型的“倒三角”结构。
6.对提升我国装备制造业的思考
世界装备制造业的发展趋势是:市场多样化、个性化,产品高效低耗、大容量、高参数化,服务在价值链中增值化,生产过程及设备柔性化,产品和制造过程绿色化,企业“虚拟化”、制造网络化,信息技术与高新技术融合实现信息化。将来的制造业模式是小批量、多品种、高质量、低成本、研发期短、柔性生产、环境友好。
跨国公司在中国的战略正在变化,我们也要考虑自己装备制造业的发展战略。跨国公司在中国战略的变化归结起来是,从合资到独资,从单一产品到成立扇形公司,从取得部分市场到形成控制再到取得垄断地位,从到中国建生产基地到在中国建研发基地。中国装备制造业发展,必须考虑这个变化,适应这个变化。我们有两种可能的选择,一种是继续成为世界加工车间(接受订单、接纳转移、出口产品、出口劳务、来料加工、招商引资……),另一种是成为全世界的制造基地(协同设计、网络制造、企业集成、出口技术、高端产品、自主创新……)。
要大力加强整个装备制造业的自主创新能力,提升自主产业(国内资本占控制地位的产业)和内资企业的技术创新能力。构建企业技术创新机制,培养自主创新精神和创新人才,营造好的创新环境和氛围。形成创新的氛围和政策环境。
自主创新能力的提升应从两个层面来讲,在产业层面、体系结构上,第一要解决共性技术“缺位”问题;第二要解决创新主体问题;在技术供应链上要加强两个环节,一个是引进技术消化吸收环节,一个是加强已有成果的工程化环节。这两个环节加强了,就有能力形成装备制造业比较顺畅合理的技术供应链。在技术供应链上,企业内部的技术中心着重前瞻性研究、换代产品改进更新以及群众性的技术革新;要与大专院校、科学院的研究所、产业部门的研究所从事的基础研究、应用研究、工程化研究联合,形成良好的产学研模式。引进技术应该好好消化吸收,形成较好的技术创新链。
技术能力是一个机构(区域、国家)在长期的技术创新活动中积累起来的知识、技能、队伍、条件的结合和总和,是技术创新活动持续、旺盛开展的根本保证。技术能力积累对企业、机构、区域、国家至关重要。技术能力主要由体系、机制、文化、队伍、设施所构成。
技术能力包含五个要素,一是创新体系―纵深部署、“三层”体系;二是创新机制――激励、动力、制度;三是创新文化――氛围、精神、理念;四是创新队伍――领军人物、团队、技能人才;五是创新设施――关键实验研究手段的建立。
提高企业的技术创新能力,一是制订正确的技术创新战略;二是选择正确的技术创新途径;三是构建技术创新体系;四是营造技术创新氛围和机制;五是以信息技术促进技术创新能力提升;六是培养技术创新人才和队伍。
技术创新能力是一种内生能力。产品可以模仿,技术也可以引进,技术创新能力无法引进,要靠企业自身积累。技术创新能力是企业的核心竞争力所在。
要充分估计制造业前端、中端、后端附加价值及其变化。原来一般是中端的附加价值比较高。随着技术进步,中端的附加值降低了,两端的附加值升高了。因此制造业发展中必须重视前端和后端的附加值。不要只满足于在中端加工组装、创造低附加值,虽然规模很大但效益比较低。
要改变计划经济中形成的思维模式和生产模式。着力提高技术进步能力,加强自主革新技术,把辅助业务逐渐外包出去,请专业化企业来做。
我们以前比较偏重于大规模生产。现在要按照个性化、多样化需求,转变大规模定制生产模式,逐步转到全球化网络制造模式。产品研发、加工制造、财务管理以及采购供应、市场销售等等通过网络来进行。真正用信息化手段创造财富,优化资源配置,分享知识和资源。
加快发展生产业。要往两头延伸,从附加值较低的加工、组装向附加值较高的研发、设计、采购、材料以及品牌、物流、销售和经营延伸。提高服务在制造价值链中的比重。发展能为中小企业服务的应用服务提供商ASP。
大力推进供应链管理(SCM)。按供应链管理理念,制造业就要将企业内部物流与上、下游及社会物流连接起来,实现精益生产(准时生产)与精益物流,使制造业与现代服务业对接,加速供应链企业群体发展,带动第三方物流产业形成,从整体上提升制造业的效益。
加快由生产型制造向服务型制造转变,即第二产业第三产业化。服务型制造是制造与服务相融合的新产业形态。服务型制造向客户提供的不仅是产品,还包括依托产品的服务或整体解决方案。发达国家的制造业在不断实现产业升级,服务创造的价值在制造业价值链中的比重越来越高。
生产性制造向服务性制造转变是全球制造业发展的一大趋势。这种趋势要求我们加快发展现代装备制造业。
我们理解,现代制造服务业就是围绕制造业生产过程前端和后端的一些业务开展专业的服务活动。现代制造服务业的产业门类包括各类咨询、专业设计、租赁维修、会展培训、专利商标等中介、下料配送中心、生产力促进机构、网络制造服务平台、工程总承包、单项业务承包、应用服务提供商(ASP),第三方、第四方物流提供商以及供应链管理等等。
我国资源约束严重,提升装备制造业,要积极开发节能产品,大力推广。这里列出一些需要开发与发展的产品和节能技术:
(1)集中供热和热电联产所需的中、大容量工业锅炉系列;高效燃煤锅炉和清洁燃烧锅炉;循环流化床锅炉和水煤浆锅炉;适合国内外市场需要的、使用各种燃料的特种用途锅炉;超临界和超超临界火电机组;整体煤气化联合循环技术。
(2)为提高工业炉窑的节能效果,发展自动控制技术和智能监测技术,使这些炉窑成为应用微电子技术、计算机技术、信息技术的高技术产品;采用新型、高效保温材料和隔热材料,减少热能损失;开发新型、高效电热材料,提高电热效率。开发、推广余热余压利用设备。
(3)为提高电动机的效率,积极推行用冷轧矽钢片代替热轧矽钢片;发展超高效率三相异步电动机;开发铸铜转子电机;开发高效率高起动转矩永磁同步电机。积极开发应用电机交流变频调速技术。提高风机、泵和压缩机的能效指标,大力发展节能型风机、泵和压缩机产品。
(4)重点发展缸径80mm以下直喷型单缸柴油机,直喷、增压、增压中冷、电控、四气门多缸柴油机,电控、增压车用汽油机及节能环保小型通用汽油机,代用燃料内燃机,电控高压燃油喷射系统。节材技术主要有近净成形、净成形技术,快速制造(RM)技术以及热加工工艺模拟及优化技术。
6.1 大力推行绿色制造
面临资源和环境的压力,装备制造业必须往绿色制造这个方向走。绿色制造是指从产品的设计到原材料的使用、加工制造包装以及维修、拆卸、回用、处置、再生等全寿命周期的环境管理体系。
6.2 重视系统设计、集成与优化技术
重大成套设备的系统设计、系统成套和工程总承包能力是我国装备制造业的“软肋”。提高制造系统集成能力,有利于解决我国装备制造业特别是重大技术装备只能“干粗活”、“干体力活”、“干单机”的问题,提高国产重大装备的市场占有率。由于这个环节薄弱,我们往往做了80%的工作量,只得20%的价值量。这两年价值量的比重在逐渐提升,情况有了改善。这一块加强了,我们将来的工作量和获得的价值量相比就比较相称。
6.3 重视制造业的信息化
信息化本身是一个过程。它是指把自动化技术、现代管理技术、信息技术跟原有的制造技术融合,改善企业生产、经营、管理、产品开发,最后实现产业升级。装备制造业信息化可以分为五个层次:企业间信息互通互联;管理数字化;生产过程自动化、智能化;设计数字化;产品智能化、数字化。这五个层次当中,我们把产品的智能化和数字化、设计的数字化、生产过程的自动化和智能化叫做底层信息化。我们现在的薄弱环节是底层信息化。我们建议今后要加强底层信息化,加强基础管理。为此,要大力推进计算机辅助工程;抓好系统设计、集成与优化技术;强化装备和产品的数字化;加强企业各项基础管理。通过加强这些薄弱点形成信息化企业,提升整个产业。装备制造业企业如果能够成为信息化企业,在信息化时代就有很强的竞争力。
信息化企业的特征是:建立了计算机网络,实现了企业资源共享;企业的组织结构为“哑铃型”; 企业内部组织为“扁平型”,柔性生产组织; 快速响应市场,交货及时;不断开发市场所需的产品,有技术储备;生产技术装备为柔性、可重构;与合作伙伴(包括用户)有良好的关系,实现双赢;环境优美,绿色工艺、绿色产品,环保型企业;以人为中心,不断提高人的素质;领导群体具有远见卓识。最关键的是产品应该快速响应市场,处于市场生命周期的上升期。如果产品处在市场生命周期的下降期,虽然企业的信息化系统、手段形成了,但产品没有生命力,企业就要走入困境。
6.4 呼唤工业文明
工业文明主要体现在以人为本、诚信为怀,绿色生产、循环经济,节约资源、技术进步,公平竞争、合作共赢。现在好多地方都在追求快速增长,粗放式甚至近似于野蛮式的生产随处可见。《大宅门》中同仁堂的店规值得学习:品位虽贵必不敢减物力,炮制虽繁必不敢省人工。装备制造业企业包括食品企业,都要呼唤工业文明,使产品让消费者都放心。
6.5 工程教育制度值得深思
我们培养的工程技术类人才,是要对装备制造业作出贡献的。但现在学校中有一些现象需要深思。中专升大专,大专升学院,学院改大学,理工科大学改成综合性大学,大学合并进“211”工程。这是否就是一条好路子?另外,现在考核老师就是文凭、学位、SCI检索,以论文论英雄。这个是不是就好?还有现在学校大规模扩招,就业压力后移,好多学校都是三、四个平方公里圈地、建校舍,不少都是负债经营,等等。这些也是人才培养面临的问题。我们的教育制度值得深思。
6.6 健全人才培养体系
改变人才结构,从“倒三角形”变为“金字塔形”。 要建立各类实训基地,实施“653工程”,强调继续教育,强调工程教育。装备制造业振兴要重点培养五类人才:企业家,首席专家,高素质的创新科研人才,高级技能人才,复合型战略人才。
7.对甘肃装备制造业发展的几点建议
第一,要着力提高效益。一个企业没有效益、没有持续的技术,就没有发展的资本、潜力,靠输血不行,要靠造血。造血就要有利润,就要提高效率、提高效益。有了钱才能办事。提高效益途径很多,要从内部挖潜。
第二,激活国有资本。国有企业在装备制造业里起主要作用。装备制造业是技术密集、资金密集、人才密集性行业,很多民营企业要进入这个领域还有一定的难度和过程。眼前最现实的就是把国有企业搞好,把国有资本激活。它发展壮大以后就能够带领或者带动一批企业。民营企业有钱以后就会发展跟这些国有企业配套的产品。
第三,加强技术创新。甘肃地处边远地区,唯有在产品更新上有自己的强项,才能立于不败。甘肃的装备制造企业跟沿海来比,相当多的处在粗放经营阶段。要加强技术创新。
第四,转变生产模式。很多装备制造企业的生产模式还是计划经济体制沿袭下来的,在经济全球化、信息化、绿色化、智能化发展阶段,企业必须适应这种变化。为此生产模式必须改变,最终走向网络化生产制造模式。
第五,加速市场响应。发展风电现在是各地的一个热点。大众大启、东方电气集团、上海电气集团、哈尔滨电站集团,还有新疆南通,很多企业都在上马。兰州电机厂也在发展风电。建议甘肃省把风电作为发展重点之一,加大支持,加速发展。整合兰州、天水两边的资源,完全能够在风电上形成一定的优势。
综合这五条,关键就是要形成自己的优势特色。这样我们的企业就有不可替代性,沿海的企业就代替不了我们。展望未来,在全球化、信息化、绿色化这个环境下,整个装备制造业和机械行业都处在不断提升过程中,其中一部分产业会上升到更高级产业,有可能演变成为高新技术产业。