时间：2023-03-20 16:14:45
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇铸造工艺论文，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
本文拟生产的马氏体不锈钢叶轮材质为ZG1Cr13Ni。该材质浇注温度高，砂型铸造易产生表面粘砂；由于缩性大，极易产生缩松、裂纹和晶粒粗大等铸造缺陷；此外，其冷裂倾向也较严重。图1和图2分别是马氏体不锈钢叶轮毛坯尺寸和三维实体。由图可见，该铸件属于结构复杂件，一方面是壁厚不均匀，厚壁和薄壁之间尺寸相差较大，补缩、收缩应力等问题需在工艺设计时特别关注；另一方面是存在各种曲面，而且曲面处壁厚极不均匀且相对较薄，因此，工艺设计时要充分考虑保证充型的完整性。根据叶轮铸件的结构特点，本文选择了两箱造型法，并将铸造分型面设置在叶轮中间部位，分型面位置见图3。铸件顶端壁厚较厚，应考虑在该位置添加冒口。铸件的凝固时间取决于它的体积V和传热表面积A的比值，其比值称为凝固模数。
2叶轮铸造工艺设计与优化
2.1马氏体不锈钢叶轮铸造工艺模拟分析
采用有限元分析软件对铸造工艺进行模拟，铸件模型选择的材料为马氏体不锈钢，砂箱模型选择的材料为树脂砂，铸件与砂箱之间的换热系数为500W/（m2•K），浇注温度为1560℃，充型速度为42kg/s，浇注时间为27s，热传递方式为空气冷却，设置重力加速度为9.8kg/s2，初始条件为金属液温度1560℃、砂箱温度25℃，运行参数采用默认设置。叶轮充型过程模拟结果见图5。可以看出，金属液充满浇道，整体充型平稳，见图5a。当浇注完成后，铸型内腔全部被充满，不存在浇不足现象，见图5b。模拟结果表明，该铸件的铸造工艺设计方案保证了浇注过程的平稳性，也保证了铸件形状的完整性，说明浇注系统设计合理。图6为铸件浇注265s后透视状态图，可以发现，叶轮下端圆环、分型面中心部位交界处存在缩孔，且个别叶轮侧冒口底端存在封闭的高温区间，该位置也可能出现缩孔。由此可见，该工艺设计方案在保证铸件补缩方面还存在设计不足。因此，原设计方案必须改善冒口设计，或者采取必要的工艺补救方案。
2.2工艺优化
针对初始设计工艺所出现的缺陷问题，对叶轮铸造工艺进行优化。考虑在叶轮底端圆环和叶轮中心位置出现的缩孔，我们分别在叶轮底端加入圆环形冷铁，在叶轮中间部位六个侧冒口之间加设楔形冷铁。改进后叶轮铸造工艺图如图7所示。对改进后的工艺方案进行模拟，工艺改进后的叶轮充型模拟结果。当充型开始14s时，充填部位型腔内金属液完全充满浇道，充型平稳，没有明显飞溅，见图8a，说明浇注系统设计仍能保证充型的平稳性；图8b是充型至27s时（充型完毕）的状态图，可以看出，金属液已完全充满型腔，型腔内不存在浇不足等缺陷。
3结论
（1）不锈钢叶轮铸件选取阶梯式浇注方式和开放式浇注系统，可以保证铸件充型过程中金属液的平稳性及充型后的铸件形状完整性。
（2）不锈钢叶轮铸件直接采用明冒口和暗冒口不能完全防止铸件内产生缩孔与缩松，当冒口与冷铁配合使用时可以消除缩孔与缩松。
过去20年，互联网是改变社会、改变商业最重要的技术；如今，物联网的出现，让许多物理实体具备了感知能力和数据传输的表达能力；未来，随着移动互联网、物联网以及云计算和大数据技术的成熟，生产制造领域将具备收集、传输及处理大数据的高级能力，使制造业形成工业互联网，带动传统制造业的颠覆与重构。
“工业互联网”的概念最早是由美国通用电气公司(GE)于2012年提出的，随后联合另外四家IT巨头组建了工业互联网联盟(IIC)，将这一概念大力推广开来。“工业互联网”主要含义是，在现实世界中，机器、设备和网络能在更深层次与信息世界的大数据和分析连接在一起，带动工业革命和网络革命两大革命性转变。
工业互联网联盟的愿景是使各个制造业厂商的设备之间实现数据共享。这就至少要涉及到互联网协议、数据存储等技术。而工业互联网联盟的成立目的在于通过制定通用的工业互联网标准，利用互联网激活传统的生产制造过程，促进物理世界和信息世界的融合。
工业互联网基于互联网技术，使制造业的数据流、硬件、软件实现智能交互。未来的制造业中，由智能设备采集大数据之后，利用智能系统的大数据分析工具进行数据挖掘和可视化展现，形成“智能决策”，为生产管理提供实时判断参考，反过来指导生产，优化制造工艺(图1)。
智能设备可以在机器、设施、组织和网络之间实现共享促进智能协作，并将产生的数据发送到智能系统。
智能系统包括部署在组织内的机器设备，也包括互联网中广泛互联的软件。随着越来越多的机器设备加入工业互联网，实现贯通整个组主和网络的智能设备协同效应成为可能。深度学习是智能系统内机器联网的一个升级。每台机器的操作经验可以聚合为一个信息系统，以使得整套机器设备能够不断地自行学习，掌握数据分析和判断能力。以往，在单个的机器设备上，这种深度学习的方式是不可能实现的。例如，从飞机上收集的数据加上航空地理位置与飞行历史记录数据，便可以挖掘出大量有关各种环境下的飞机性能的信息。通过这些大数据的挖掘与应用，可以使整个系统更聪明，从而推动一个持续的知识积累过程。当越来越多的智能设备连接到一个智能系统之中，结果将是系统不断增强并能自主深度学习，而且变得越来越智能化。
工业互联网的关键是通过大数据实现智能决策。当从智能设备和智能系统采集到了足够的大数据时，智能决策其实就已经发生了。在工业互联网中，智能决策对于应对系统越来越复杂的机器的互联、设备的互联、组织的互联和庞大的网络来说，十分必要。智能决策就是为了解决系统的复杂性。
当工业互联网的三大要素——智能设备、智能系统、智能决策，与机器、设施、组织和网络融合到一起的时候，其全部潜能就会体现出来。生产率提高、成本降低和节能减排所带来的效益将带动整个制造业的转型升级。
所以说，“工业互联网”代表了消费互联网向产业互联网的升级，增强了制造业的软实力，使未来制造业向效率更高、更精细化发展。
“工业4.0”中的智能制造
2009到2012年欧洲深陷债务危机，德国经济却一枝独秀，依然坚挺。德国经济增长的动力来自其基础产业——制造业所维持的国际竞争力。对于德国而言，制造业是传统的经济增长动力，制造业的发展是德国工业增长不可或缺的因素，基于这一共识，德国政府倾力推动进一步的技术创新，其关键词是“工业4.0”。
“工业4.0”中，互联网技术发展正在对传统制造业造成颠覆性、革命性的冲击。网络技术的广泛应用，可以实时感知、监控生产过程中产生的海量数据，实现生产系统的智能分析和决策，使智能生产、网络协同制造、大规模个性化制造成为生产方式变革的方向。“工业4.0”所描绘的未来的制造业将建立在以互联网和信息技术为基础的互动平台之上，将更多的生产要素更为科学地整合，变得更加自动化、网络化、智能化，而生产制造个性化、定制化将成为新常态。
自动化只是单纯的控制，智能化则是在控制的基础上，通过物联网传感器采集海量生产数据，通过互联网汇集到云计算数据中心，然后通过信息管理系统对大数据进行分析、挖掘，从而作出正确的决策。这些决策附加给自动化设备的是“智能”，从而提高生产灵活性和资源利用率，增强顾客与商业合作伙伴之间的紧密关联度，并提升工业生产的商业价值(图2)。
生产智能化。全球化分工使得各项生产要素加速流动，市场趋势变化和产品个性化需求对工厂的生产响应时间和柔性化生产能力提出了更高的要求。“工业4.0”时代，生产智能化通过基于信息化的机械、知识、管理和技能等多种要素的有机结合，从着手生产制造之前，就按照交货期、生产数量、优先级、工厂现有资源(人员、设备、物料)的有限生产能力，自动制订出科学的生产计划。从而，提高生产效率，实现生产成本的大幅下降，同时实现产品多样性、缩短新产品开发周期，最终实现工厂运营的全面优化变革。
传统制造业时代，材料、能源和信息是工厂生产的三个要素(图3)。传统制造业发展的历史，就是工厂利用材料、能源和信息进行物质生产的历史。材料、能源和信息领域的任何技术革命，必然导致生产方式的革命和生产力的飞跃发展。但是，随着移动互联网和云计算、大数据技术的发展，计算机到智能手机等移动终端的演进，越来越多功能强大的智能设备以无线方式实现了与互联网或设备之间的互联。由此衍生出物联网、服务互联网和数据网，推动着物理世界和信息世界以信息物理系统(CPS)的方式相融合。也可以说，是这种技术进步使得制造业领域实现了资源、信息、物品、设备和人的互通互联。
通过互通互联，云计算、大数据这些新的互联网技术，和以前的自动化的技术结合在一起，生产工序实现纵向系统上的融合，生产设备和设备之间，工人与设备之间的合作，把整个工厂内部的要素联结起来，形成信息物理系统，互相之间可以合作、可以响应，能够开展个性化的生产制造，可以调整产品的生产率，还可以调整利用资源的多少、大小，采用最节约资源的方式。
“工业4.0”时代，在智能工厂中，CRM(Customer Relationship Management，客户关系管理)、PDM(Product Data Management，产品数据管理)、SCM(Supply chain management，供应链管理)等软件管理系统可能都将互联。届时，接到顾客订单后的一瞬间，工厂就会立即自动地向原材料供应商采购。原材料到货后，将被赋予数据，“这是给某某客户生产的某某产品的某某工艺中的原材料”，使“原材料”带有信息。带有信息的原材料也就意味着拥有自己的用途或目的地。在生产过程中，原材料一旦被错误配送到其他生产线，它就会通过与生产设备开展“对话”，返回属于自己的正确的生产线；如果生产机器之间的原材料不够用，生产机器也可以向订单系统进行“交涉”，来增加原材料数量；最终，即便是原材料嵌入到产品内之后，由于它还保存着路径流程信息，将会很容易实现追踪溯源(图4)。
设备智能化。在未来的智能工厂，每个生产环节清晰可见、高度透明，整个车间有序且高效地运转。“工业4.0”中，自动化设备在原有的控制功能基础上，附加一定的新功能，就可以实现产品生命周期管理、安全性、可追踪性与节能性等智能化要求。这些为生产设备添加的新功能是指通过为生产线配置众多传感器，让设备具有感知能力，将所感知的信息通过无线网络传送到云计算数据中心，通过大数据分析决策进一步使得自动化设备具有自律管理的智能功能，从而实现设备智能化。
“工业4.0”中，在生产线、生产设备中配备的传感器，能够实时抓取数据，然后经过无线通信连接互联网传输数据，对生产本身进行实时的监控。设备传感和控制层的数据与企业信息系统融合形成了信息物理系统(CPS)，使得生产大数据传到云计算数据中心进行存储、分析，形成决策并反过来指导设备运转。设备的智能化直接决定了“工业4.0”所要求的智能生产水平。
能源管理智能化。近年来，环境和节能减排已成为制造业最重视的课题之一。许多制造业企业都已经开始应用信息技术，对生产能耗进行管理，以最具经济效益的方式，部署工业节能减排与综合利用的智能化系统架构，从资源、原材料、研发设计、生产制造到废弃物回收再利用处理，形成绿色产品生命周期管理的循环。
供应链管理智能化。在传统的制造业生产模式中，无论是工厂还是供应商，都需要为制造业的零部件或原材料的库存付出一定的成本支出，由于供应商和工厂之间的信息不对称和非自动的信息交换，生产的模式只能采用按计划或按库存生产的模式，灵活性和效率受到了约束。
“工业4.0”时代，复杂的制造系统在一定程度上也加速了产业组织结构的转型。传统的大型企业集团掌控的供应链主导型将向产业生态型演变，平台技术以及平台型企业将在产业生态中的展现出更多的作用。因此，企业竞争战略的重点将不再是做大规模，而将是智能化的供应链管理，在不断变化的动态环境中获得和保持动态的供需协调能力。
供应链管理智能化将统一工厂的零部件库存和供应商的生产流程，从而保证工厂的零部件库存的最小化，降低库存带来的风险，降低生产成本。供应链管理智能化要求企业间的信息采用基于事件驱动的方式交换信息，信息的交换是实时的，并且对方同样可以做出实时的反应，供应链上不同企业的运作效率与在同一个企业中不同部门的运作一样敏捷，具有满足不断变化的需求的适应性。供应链管理智能化将为供应链上的企业带来更大的利益，供应链上各个企业的协同制造将为降低制造成本、物流成本，缩短制造周期，提供更好的服务和有力的保障。
实现上述四个智能化体现了“工业4.0”的宏大愿景。“工业4.0”认为实现上述四个智能化其实是一个简单的概念：将大量的有关人、信息管理系统、自动化生产设备等物体融入到信息物理系统(CPS)中，在制造系统中，利用产生的数据为企业服务，协同企业的生产和运营。
智能制造的内涵
无论是德国的“工业4.0”，还是美国的“工业互联网”，其实质与我国工业和信息化部推广的“两化融合”战略大同小异。某种程度上说，以智能制造为代表的新一轮工业革命或许对于我国制造业是一个很好的机会，也可能是我国制造业转型升级的一个重要机遇。
工厂内实现“信息物理系统”。德国“工业4.0”其实就是基于信息物理系统(CPS)实现智能工厂，最终实现的是制造模式的变革。CPS概念最早是由美国国家基金委员会在2006年提出，被认为有望成为继计算机、互联网之后世界信息技术的第三次浪潮。
CSP是融合技术，包括计算、通信以及控制(传感器、执行器等)。中国科学院何积丰院士指出：“CPS，从广义上理解，就是一个在环境感知的基础上，深度融合了计算、通信和控制能力的可控可信可扩展的网络化物理设备系统，它通过计算进程和物理进程相互影响的反馈循环实现深度融合和实时交互来增加或扩展新的功能，以安全、可靠、高效和实时的方式监测或者控制一个物理实体。CPS的最终目标是实现信息世界和物理世界的完全融合，构建一个可控、可信、可扩展并且安全高效的CPS网络，并最终从根本上改变人类构建工程物理系统的方式。”
目前所说的制造业信息化，首先强调的是CAD(Computer Aided Design，计算机辅助设计)、CAM(Computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造)等工业软件和PPS(生产计划控制系统)、PLM(产品生命周期管理)等信息化管理系统。主要应用于由上而下的集中式中央控制系统。
而信息物理系统(CPS)则通过物体、数据以及服务等的无缝连接，实现了生产工艺与信息系统融合，形成了智能工厂。物联网和服务互联网分别位于智能工厂的三层信息技术基础架构的底层和顶层。最顶层中，与生产计划、物流、能耗和经营管理相关的ERP、SCM、CRM等，和产品设计、技术相关的PLM处在最上层，与服务互联网紧紧相连。中间一层，通过CPS物理信息系统实现生产设备和生产线控制、调度等相关功能，从智能物料供应，到智能产品的产出，贯通整个产品生命周期管理。最底层则通过物联网技术实现控制、执行、传感，实现智能生产(图5)。
智能工厂的产品、资源及处理过程因CPS的存在，将具有非常高水平的实时性，同时在资源、成本节约中也颇具优势。智能工厂将按照重视可持续性的服务中心的业务来设计。因此，灵活性、自适应以及机械学习能力等特征，甚至风险管理都是其中不可或缺的要素。智能工厂的设备将实现高级自动化，主要是由基于自动观察生产过程的CPS的生产系统的灵活网络来实现的。通过可实时应对的灵活的生产系统，能够实现生产工程的彻底优化。同时，生产优势不仅仅是在特定生产条件下一次性体现，也可以实现多家工厂、多个生产单元所形成的世界级网络的最优化。
工厂间实现“互联制造”。随着信息技术和互联网、电子商务的普及，制造业市场竞争的新要求出现了变化。一方面，要求制造业企业能够不断地基于网络获取信息，及时对市场需求做出快速反应；另一方面，要求制造业企业能够将各种资源集成与共享，合理利用各种资源。
互联制造能够快速响应市场变化，通过制造企业快速重组、动态协同来快速配置制造资源，在提高产品质量的同时，减少产品投放市场所需的时间，增加市场份额；能够分担基础设施建设费用、设备投资费用等，减少经营风险。通过互联网实现企业内部、外部的协同设计、协同制造和协同管理，实现商业的颠覆和重构。通过网络协同制造，消费者、经销商、工厂、供应链等各个环节可利用互联网技术全流程参与。传统制造业的模式是以产品为中心，而未来制造业通过与用户互动，根据用户的个性化需求，然后开始部署产品的设计与生产制造。
另外，作为一个未来的潮流，工厂将通过互联网，实现内、外服务的网络化，向着互联工厂的趋势发展。随之而来，采集并分析生产车间的各种信息向消费者反馈，从工厂采集的信息作为大数据经过解析，能够开拓更多的、新的商业机会。经由硬件从车间采集的海量数据如何处理，也将在很大程度上决定服务、解决方案的价值。
过去的制造业只是一个环节，但随着互联网进一步向制造业环节渗透，网络协同制造已经开始出现。制造业的模式将随之发生巨大变化，它会打破传统工业生产的生命周期，从原材料的采购开始，到产品的设计、研发、生产制造、市场营销、售后服务等各个环节构成了闭环，彻底改变制造业以往仅是一个环节的生产模式。在网络协同制造的闭环中，用户、设计师、供应商、分销商等角色都会发生改变。与之相伴而生，传统价值链也将不可避免的出现破碎与重构。
工厂外实现“数据制造”。满足消费者个性化需求，一方面需要制造业企业能够生产或提供符合消费者个性偏好的产品或服务，一方面需要互联网提供消费者的个性化定制需求。由于消费者人数众多，每个人的需求不同，导致需求的具体信息也不同，加上需求的不断变化，就构成了产品需求的大数据。消费者与制造业企业之间的交互和交易行为也将产生大量数据，挖掘和分析这些消费者动态数据，能够帮助消费者参与到产品的需求分析和产品设计等创新活动中，为产品创新作出贡献。
因此，大数据将构成制造业智能化的一个基础。大数据在制造业大规模定制中的应用除了围绕定制平台这一核心之外，还包括数据采集、数据管理、订单管理、智能化制造等。定制数据达到一定的数量级，就可以实现大数据应用，通过对大数据的挖掘，实现流行预测、精准匹配、时尚管理、社交应用、营销推送等更多的应用(图6)。同时，大数据能够帮助制造业企业提升营销的针对性，降低物流和库存的成本，减少生产资源投入的风险。
“数据制造”时代，互联网技术将全面嵌入到工业体系之中，将打破传统的生产流程、生产模式和管理方式。生产制造过程与业务管理系统的深度集成，将实现对生产要素的高度灵活配置，实现大规模定制生产。从而，将有力推动传统制造业加快转型升级的步伐。毫无疑问，“数据制造”将会改变制造业思维，给制造业带来更多的灵活性和想象空间，也或将颠覆制造业的游戏规则。
对我国的启示
没有强大的制造业，一个国家将无法实现经济快速、健康、稳定的发展，劳动就业问题将日趋突显，人民生活难以普遍提高，国家稳定和安全将受到威胁，信息化、现代化将失去坚实基础。改革开放以来的30多年中，中国经济经历了接近10%的高速增长阶段，而制造业是我国经济高速增长的引擎。目前，我国尚处于工业化进程的中后期，制造业创造了GDP总量的三分之一，贡献了出口总额的90%，未来几十年制造业仍将是我国经济的支柱产业。
重新定义“智能制造”的关键词。进入21世纪以来，制造业面临着全球产业结构调整带来的机遇和挑战。特别是2008年金融危机之后，世界各国为了寻找促进经济增长的新出路，开始重新重视制造业，欧盟整体上开始加大制造业科技创新扶持力度；美国于2011年提出“先进制造业伙伴计划”，旨在增加就业机会，实现美国经济的持续强劲增长。美国国家科学技术委员会于2012年2月正式了《先进制造业国家战略计划》，德国于2013年4月推出《工业4.0战略》。我们应该通过比较研究《美国先进制造业国家战略计划》《德国工业4.0战略》等资料中的先进制造业关键词，进而来定义未来制造业的发展方向(图7)。
一是软性制造。大规模制造时代，传统的制造环节利润空间越来越受到挤压。所以，从发达国家发展先进制造业的战略规划中均可以看到，制造业的概念和附加值正在不断从硬件向软件、服务、解决方案等无形资产转移。相对于传统制造业，如今的制造业是软件带给硬件功能、控制硬件、对硬件造成极大影响。同时，与以往的硬件商品所不同，目前的制造业中，对商品附属的服务或者基于商品上面的解决方案的需求正在快速增加。
所谓软性制造，就是增加产品附加价值、拓展更多、更丰富的服务与解决方案。因为相对于硬件，产品内置的软件、附带的服务或者解决方案通常是软性和无形的，都是“看不见”的事物，所以称之为软性制造。
软性制造不再将“硬件”生产视为制造业，而认为“软件”在制造业中不断发挥主导作用，商品产生的服务或解决方案将对制造业的价值产生巨大影响。所以，未来的制造业需要放弃传统的“硬件式”的思维模式，而要从软件、服务产生附加值的角度去发展制造业。软件、服务在整个制造业价值链中所占的比重将越来越大，呈现显著的增长趋势。未来制造业企业向顾客提供的不再是单纯的产品，而是各种应用软件与服务形态集成于一体的整体解决方案。
二是从“物理”到“信息”的趋势。以往，每当提及制造业，恐怕都认为是各种零部件构成硬件产品的核心。随着封装化、数字化的发展，零部件生产加工技术加速向新兴市场国家转移，这样，零部件本身的利润就难以维系。因此，发达国家制造业开始更加注重通过组装零部件进行封装化，将部分功能模块化，将系列功能系统化，来提升附加价值。
模块化是将标准化的零部件进行组装，以此来设计产品。从而能够快速响应市场的多样化需求，满足消费者的各项差异化需求。以往，在产品生产过程中，需要付出很多时间和成本，如果将复杂化的产品通过几个模块进行组装，就能够同时解决多样化和效率化的问题。
但是，模块化本身不过是产品的一项功能，未来制造业将更加重视在通过模块化和封装化的基础上进行系统化，拓展新的应用与服务。如果以系统化为主导，就能相对于“物理”意义上的零部件，获取更多的带有“信息”功能的附加价值。相反，如果不掌控系统的主导权，无论研发出的零部件的质量和功能多么好，也难以成为市场价格的主导者。
三是从“群体”到“个体”的趋势。在发达国家，以规模化为对象的量产制造业将生产基地转移至新兴市场国家，以定制化为重点的多种类小批量制造业渐渐成为主流。同时，消费者本身也将有能力将自己的需求付诸生产制造。也就是说，“大规模定制”随着以3D打印为代表的数字化和信息技术的普及带来的技术革新，将制造业的进入门槛降至最低，不具备工厂与生产设备的个人也能很容易地参与到制造业之中。制造业进入门槛的降低，也意味着一些意想不到的企业或个人将参与到制造业，从而有可能带来商业模式的巨大变化。
“个性化”首先是美国大力推进的。在美国的文化背景下，个性要比组织色彩强烈。制造业的“个性化”趋势不仅仅是美国制造业回归，还将带动旧金山等大城市制造业的兴盛，一些专注于通过信息技术使得生产工程高效化、专业性的小规模手工制作的制造业将在市区内盛行，它们根据消费者的需求进行柔性的定制化服务，凭借独特的设计，与大量生产形成差异化竞争。
四是互联制造。随着信息技术和互联网、电子商务的普及，制造业市场竞争的新要求出现了变化。一方面，要求制造业企业能够不断地基于网络获取信息，及时对市场需求做出快速反应；另一方面，要求制造业企业能够将各种资源集成与共享，合理利用各种资源。
互联制造能够快速响应市场变化，通过制造企业快速重组、动态协同来快速配置制造资源，提高产品质量，减少产品投放市场所需的时间，增加市场份额。另外，作为一个未来的潮流，工厂将通过互联网，实现内、外服务的网络化，向着互联工厂的趋势发展。
美国因为有Google、Apple、IBM等IT巨头和无数的IT企业，所以在大数据应用上较为积极，非常重视对社会带来新的价值。Google不断将制造业企业收购至麾下，就是希望掌握主导权。同时，作为美国大型制造业企业的一个代表，GE公司也开始加强数据分析和软件开发，从车间采集数据，进行解析，提供解决方案，开拓新的商业机会。德国将“工业4.0”视为国家战略，将工厂智能化视为国家方针。通过信息技术，最大限度的发挥工厂本身的能力(表1)。
把“两化”深度融合作为主要着力点。工业和信息化部成立以来，一直致力于推进“两化融合”工作，通过信息化的融合与渗透，对传统制造业产生革命性影响。“工业4.0”本质上是由信息技术引发的，与我国的“两化融合”有异曲同工之处。在未来制造业中，我们应该将“两化深度融合”作为主要着力点，进一步继续加快推进信息化、自动化和智能化。
首先，研究部署信息物理系统(CPS)平台，实现“智能工厂”的“智能制造”。智能制造已成为全球制造业发展的新趋势，智能设备和生产手段在未来必将广泛替代传统的生产方式。而信息物理系统(CPS)将改变人类与物理世界的交互方式，使得未来制造业中的物质生产力与能源、材料和信息三种资源高度融合，为实现“智能工厂”和“智能制造”提供有效的保障。美国、德国等世界工业强国都高度重视信息物理系统的构建，加强战略性、前瞻性的部署，并已然取得了积极的研究进展。而我国目前的制造业发展仍然以简单地扩大再生产为主要途径，迫切需要通过智能生产、智能设备和“工业4.0”理念来改造和提升传统制造业。
其次，推动制造业向智能化发展转型的同时，同步推动制造业的模式和业态的革新。主要体现在，从大规模批量生产向大规模定制生产的革新、从生产型制造向服务型制造的革新、从集团式全能型生产向网络式协同制造的革新、从两化融合向工业互联网的革新。
1建筑造价管理重要性
建筑工程造价管理工作是现代社会建筑建设工程中的重要组成部分，也是保证建筑工程经济效益的关键环节。对建筑工程的造价进行控制能够促使工程投资项目造价管理人员在正式开始之前对其进行全面的方案制定、方案设计审核，全方位、多角度、多层次的了解建筑工程项目详情，对项目工程进行动态监控，从而有效掌握建筑工程项目的利润情况，将其经济收益控制在一定程度之内，避免产生不必要的经济损失。
2建筑造价管理原则
2.1设计为重点原则
建筑工程造价管理人员在开展工程造价管理工作时，要注意严格遵循“设计为重点原则”，在将工程造价管理贯穿整个项目进程的同时，引入工程设计，并在工程设计阶段对建筑工程进行造价成本控制。工程设计是建筑工程造价管理全过程的第一关，若在设计阶段强化工程造价控制，就能结合建筑工程的实际情况，优化选择合理的施工工艺、施工材料、设备，提高建筑工程性价比，充分体现建筑造价管理的经济效益控制优势。造价管理人员要重视设计阶段的造价控制，通过此阶段的造价控制提升建筑工程施工质量。
2.2主动控制原则
建筑工程造价管理人员在开展工程造价管理工作时，要注意遵循“主动控制原则”。主动控制原则，就是指需要造价管理人员对工程造价进行预算管理，将可能出现的各种风险及情况均纳入预案计划中，并根据可能出现的风险因素制定相应的预防措施，从而保证建筑工程进展顺利，避免偏离原有目标。
3建筑造价管理提升工程经济效益措施
3.1招标环节造价管理
针对建筑工程建设单位，要提升建筑工程的经济效益，就要做好建筑工程招标环节的造价管理。建设单位造价管理人员在建筑工程的招投标阶段要对工程设计招标、工程施工招标等文件进行严格管理，并对项目中重要物资的招投标行为进行审查。造价管理人员要严格审核施工单位的施工资质及其相关经验，并采取实地考察的方式进行审核，从而避免出现招录到信用较差施工单位的情况。造价管理人员还要全面掌握建筑工程项目的造价成本，防止投标单位恶意竞标。另外，造价管理人员还可以在管理工作中采用“工程量清单计价”模式，就是通过统一的计量计算规则提供工程量清单，并由投标人根据自身实际情况与市场情况进行报价竞标，这种方法也可以有效控制工程成本，提高建筑工程的经济效益[2]。
3.2做好预算和决算管理
针对建筑工程施工单位，造价管理人员要提升建筑工程的经济效益，就要做好预算和决算工作。首先，造价管理人员要对建筑工程所需的主材、辅材及其他耗材进行统计，保证材料采购数量符合施工需求，避免出现采购数量过多或不足的情况，减少材料采购资金的浪费。然后要提前统计、预估建筑工程施工人员的劳务费用，控制施工人工费；造价管理人员要结合建筑工程施工现场情况、施工难度，依据现阶段市场平均价格和单位内部人员的标准工作进行计算。最后，造价管理人员要在预算与决算阶段对建筑工程施工可能产生的设备使用与维护费用进行计算；造价管理人员要根据单位本身的施工机械设备情况，计算施工机械费用在使用过程中产生的摊销费用及租赁费用，并综合施工情况核定需要租赁的机械设备数量，优化机械设备管理方案，从而实现控制造价成本的目的[1]。
3.3施工环节造价管理
针对建筑工程施工单位，造价管理人员要通过增强建筑造价管理工作提升建筑工程的经济效益，还要做好施工环节的造价管理工作。造价管理人员要结合现阶段的市场发展形势，对施工单位的施工费用进行预估，从实际需求的角度出发，在合理范围内降低施工费用，并加强对施工环节的管理，对建筑工程施工劳务成本、施工现场资源成本进行管理，让施工单位定期上报每天施工费用消耗明细，推动建筑工程施工造价管理规范化发展。此外，造价管理人员要认真审核变更明细，并严格规定变更条件，避免出现随意修改施工方案的情况出现，确保施工预算与原方案的顺利推进。从而避免不必要的成本浪费。
3.4竣工环节造价管理
针对建筑工程施工单位，造价管理人员要从竣工环节入手，提高竣工环节的造价控制程度，认真、严谨的开展工程审核工作，保证建筑工程的工程量，根据承包合同、施工图纸、变更计划及现场签证等资料对已完成的工作量进行计算，并进行核算，杜绝出现施工单位谎报施工量的情况出现。造价管理人员还要做好套价工作，熟悉工程定额书中的详细单价和具体施工内容，并结合工程预算对其进行定额套价。
4结语
总而言之，建筑工程造价管理工程是一项极为复杂的、专业的、系统的工程管理工作，要想加强建筑工程造价管理工作不是一朝一夕能够完成的，也不是针对某一环节工作就能够达到的。造价管理人员要想通过强化建筑工程造价管理工作提升建筑工程的经济效益，就要明确建筑工程经济效益的主要来源，不断提升自身管理水平，引进科学管理体系，全面开展造价管理工作，从而有效控制建筑工程各个环节成本，有计划的提升建筑工程的经济效益。
【管理学博士论文参考文献】
[1]李康.增强建筑造价管理提升工程经济效益[J].华东科技（综合），2018（003）：53.
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稀土Y对AZ61镁合金微观组织和力学性能的影响
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Cd对镁合金腐蚀性能的影响
发动机铸铁件新材料工艺探讨
消失模铸造铸铁管件工艺及缺陷分析
蠕墨铸铁件的生产与质量控制
关键词：卓越工程师；实践教学；材料成型；铸造
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）50-0200-02
卓越工程师教育培养计划，其核心目的是培养学生的工程实践能力和创新能力，尤其是工科类学生，成为创新能力强、能适应经济社会发展需要的高质量的工程技术人才。我国已是一个铸造大国，铸造企业虽然众多，但还不是一个铸造强国，急切需要大量铸造专业高水平工程人才，材料成型铸造方向是实践性要求非常高的专业，因此对铸造卓越工程师培养更是迫在眉睫。
一、实践教学现状
材料成型铸造方向是实践教学内容，一般包括有：课程实验、认识实习、生产实习、综合性实践及毕业（设计）论文等。在理论教学环节，各院校在课程教学体系设置上大相径庭，有些院校根据各地实际情况，还开设了特色课程。相对而言，在实践教学环节方面，各院校差异较大，教学水平和开设的实践环节课程等形式多种多样、参差不齐，教学效果差异较大，具体反映在学生的工程实践能力非常明显。针对卓越计划，面临着新的挑战，存在诸多共性的问题，主要表现在以下几方面：实验室的各种实验装备、仪器、材料等落后、缺乏，专业实验受到极大限制，生产实习难、质量不高、实践环节课大多由年轻教师承担、经验不足等问题，这些都严重影响实践教学效果，制约了学生创新实践能力的培养。
二、实践教学环节改进
多年来，各高等院校对铸造方向实践教学的内容、方法和手段等进行了多方面的改革。增强学生实践能力，提高实践教学效果，培养具有综合能力的应用型人才一直是大家关注的重点。针对铸造卓越工程师培养计划实践教学环节现状，可从以下方面改进。
（一）转变观念，加强对实践教学的重视程度
实验、实践是提高工科学生创新能力的主要方式。长期以来，不少领导和教师对实践教学重视不够，没有把实践教学和理论教学看成同等重要的地位，认为学校最重要的任务是理论知识传授，实践能力是学生在以后工厂、企业中培养的，学生实践能力的考核指标和方法不完善、不科学。提到实践教学，大都认为经费有限、困难重重。对于实践教学环节存在的问题进行分析，究其根源在于对实践教学的重视程度不够。从与学生的交流中看出，学生非常渴望在实践环节有更多的实践锻炼机会。现在就业形势严峻，用人单位非常在意学生是否有工作经验，而刚毕业的大学生很难说有多少工作经验，而实践环节的锻炼正是弥补了这方面的不足。实践教学环节中，教师的作用毋庸置疑，应积极鼓励广大教师想办法、出策略，激励教师参与实践教学的积极性，丰富和改进实践教手段。目前，诸多高校对教师的考核往往包括教学和科研任务，而大多教师认为科研考核是最为头痛的任务，学校过分看重于老师发表多少高水平学术论文、有多少科研经费，教师把大量的时间和精力都集中在这些方面，很难有功夫去重视、研究实践教学环节。
（二）充分利用现有的实验手段，挖掘潜力
目前，不少院校铸造专业方向实验室教学模式落后，内容陈旧，仪器设备落后。由于实验教学环节条件限制，只能进行一些简单的实验。各实验间相互独立，系统性较差。学生多人一组，按照实验指导书机械地完成，局限于传统的砂型铸造工艺进行实验，甚至还缺乏铸造实验的最基本手段，没有切合实际生产中的先进的铸造工艺、材料、设备等开展，这些都制约了学生对本专业知识和新工艺的认识和掌握。要开展好实践教学，除必须完善相应的必要的实验手段外，还必须与时俱进，要结合铸造工艺、熔炼的发展方向，结合一些新工艺，尽可能开展一些具有创新性的实验，将原来的单一、过于简单的实验进行整合、改进，可以分为铸造工艺、熔炼工艺两大模块开展；激发学生做实验的兴趣，调动学生的积极主动性，让学生有机会自己进行设计、构思实验，教师积极指导学生，给他们创造、提供必备的实践条件，从而培养学生的创新能力和实践能力。
（三）积极开展科技创新实践、技能实践等具有创造性的实践教学环节
在卓越计划下，材料成型专业普遍增加了科技创新实践和技能实践等实践教学内容，这固然对增强学生的工程实践能力很有利。创新学分可以通过参加学术讲座、大学生创新性实验项目、工程训练等活动或参与教师、企业的科研课题并等途径来获得。教师们一方面要创造条件，给学生提供动手实践的机会。通常教师课堂上一般会给学生布置一些课后作业，课后作业大多以书本中的作业习题为主，其实这种课后作业形式上可以改进，比如安排学生查阅学习相关文献资料、进行相关的设计任务、完成相关小论文，尤其是设计，还可以在实践环节中加以实施，并对结果进行综合分析。这样可以做到内容教学与设计同步，教学与实践并重进行。另一方面，可以在理论教学中邀请一些企业中有丰富经验的工程技术人员参与指导工作，铸造工艺设计是实践性很强的课程，理论设计与实际生产应用有较大差异，请现场工程技术人员讲述铸造工艺设计实例，有利于巩固和加深、完善学生的理论知识。
（四）巩固并扩大校内外实习基地，提高生产实习质量
生产实习是重要的实践教学环节，学生通过生产实习，让学生从课堂走入现场，真实地认识、理解本专业的实质，从而更好地掌握所学的专业知识。近年来，生产实习中，生产与教学之间的矛盾越来越突出，许多企业由于各种原因不太愿意接收大学生进工厂实习，给生产实习带来很大困难。由于铸造生产现场工艺过程的复杂、各工序设备繁多，生产现场环境条件相对较差。企业和学校往往更多地考虑学生们的安全，生产实习成了走过场，应付教学，很难深入到各个环节，进行细致了解，缺乏发现问题、解决问题的锻炼机会。要取得好的生产实习效果，建议采取如下一些措施。（1）加强与企业勾通。要求教师与企业良好勾通，选择有经验的教师带队，在切实做好安全防范措施的前提条件下，尽可能事先深入细致地了解现场，对生产实习现场做到心中有数。（2）尽量多地深入不同企业，让学生能更多地接触不同的生产企业。铸造专业的生产实习主要是在以铸造、机加工为主的企业进行。在一段时间内，一般都是集中在某一个厂或某几个车间，一般都是在一些以砂型铸造为主的企业中进行，铸造生产方式单一，许多先进的铸造方法根本看不到，也不能真正参与到企业生产实际中去，使得学生对生产实习缺乏积极性，出校门时满腔热情，回校时又神情沮丧。学生面临的就业单位多种多样，学生如能更多地深入现场，了解不同企业生产工艺，有利于拓展知识范围。（3）及时总结、提炼实习生产过程中问题。教师与学生能针对现场共同提出一些课题，让学生带回学校进行思考、进行分析讨论，增强学生分析和解决问题的能力，真正提高创新实践能力。（4）完善必要的实习考核机制和管理办法，让学生有紧迫感、有压力感，必须同理论课教学一样严格要求。
（五）狠抓毕业设计（论文），巩固专业培养效果
毕业设计（论文）环节是校内检验未来卓越工程技术人才综合素质的最后一次综合考试，是教学型大学增强实践教学水平的重要体现。当前铸造本科毕业设计中存在的共性问题：
1.对毕业设计的重要性认识不足，设计过程往往流于形式；
2.题目陈旧，不能适应新的发展；
3.学习投入不足。每年毕业设计时间往往和考研、找工作冲突。
要认真做好毕业设计的教育、动员和宣传工作，使教师和学生充分重视毕业设计在教学中的重要性和必要性；毕业题目要推陈出新，多从生产现场中提炼毕业题目，激发学生的创造性。同时要做到学生毕业设计过程监控和检查，许多学生以找工作为借口，对毕业设计重视程度不够，毕业设计态度不端正，不认真完成毕业设计，这些都是指导老师以特别重视的环节。
（六）提高教师实践教学水平，加强师生之间沟通协调
目前，不少院校专业实践课主要由青年教师担任，相对经验不足。要提高青年教师的工程实践能力，最好的办法就是让青年教师更多地进入相关企业，深入现场，加强锻炼，提高实践能力。另外，还应加大力度引进具有丰富工程背景的双师型专业教师，加强专业教师与校外交流，加快青年教师培养。同时，学校也可学习企业的经验，聘请一些具有丰富工程实践经验的工程技术人员和管理人员作为青年教师的指导老师，建立企业和高校的联系，这也有助于加强师生之间的联系，共同参与到实践教学活动之中。
（七）创造条件，积极吸纳学生参与科研和创新活动
学校尽可能给学生设立一些自主创新实验项目，举办学科竞赛活动等，为学生提供便利的实验条件，让学生感受到深厚的学习研究氛围。同时，老师们进行的各种各样的科研项目，也可积极地吸收学生参与，让他们了解科研活动的过程，参加设计、完成一些研究实验活动，这些都有利于激发学生进行科学研究的兴趣，提高他们的创新能力。
三、结束语
在卓越计划下培养材料成型及控制工程铸造方向的工程人才是一个长期过程，需要铸造教育工作者的共同努力，提高自身实践能力，积极探索，在实践教学环节采取切实可行的措施，提高毕业生的创新实践能力和工程实践能力。
参考文献：
[1]陈玉华.卓越工程师教育背景下《金属材料焊接》课程改革的探索[J].中国科教创新导刊，2011，（34）：233-235.
英文名称：Foundry Equipment and Techology
主管单位：太原科技大学（原太原重型机械学院）
主办单位：太原重型机械学院;全国(高校)铸造设备教学研究委员会
出版周期：双月刊
出版地址：山西省太原市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1004-6178
国内刊号：14-1352/TG
邮发代号：22-154
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1979
期刊收录：
核心期刊：
期刊荣誉：
Caj-cd规范获奖期刊
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关键词：半固态,浆料制备,研究方向
1 引言
所谓金属半固态加工 [1 , 2] 就是将凝固过程中的合金进行强力搅拌，使其预先凝固的树枝状初生固相破碎而获得一种由细小、球形、非枝晶初生相与液态金属共同组成的液、固混合浆料，即流变浆料，将这种流变浆料直接进行成型加工的方法称为半固态金属的流变成形(rheoforming)；而将这种流变浆料先凝固成铸锭，再根据需要将此金属铸锭分切成一定大小使其重新加热至固液相温度区间而进行的成型加工称为触变成形(thixforming)，流变成形和触变成型合称为半固态加工(semi-solidprocessing method)，简称SSM.
2半固态浆料制备工艺的研究
半固态加工的第一步，也是非常重要的一步就是制备合金半固态浆料，浆料质量的好坏对后续工序以及铸件质量的影响很大。最早使用的浆料制备方法是机械搅拌法，经过30年发展，陆续出现了诸如电磁搅拌、SIMA、SCR、喷射沉积、液相线铸造等制备方法 [3] 。下面对一些应用较为广泛，目前研究较多的制备方法进行介绍和分析。
(1) 机械搅拌法 [4]
机械搅拌法是最早用于半固态浆料制备的方法。其原理是在合金凝固过程中，使用搅拌器对合金熔体进行强烈的机械搅拌，树枝晶由于剪切力的作用而断裂成为颗粒状结构。免费论文参考网。机械搅拌分间歇式和连续式两种，如图1. 1所示：
(a) 间歇式(b) 连续式
图1.1 两种机械搅拌装置示意图
1.搅拌器 2.合金熔体 3.加热线圈
搅拌时产生的剪切速率一般为100～300S － 1 。剪切速率受搅拌器结构，材料耐腐蚀、耐高温磨损性能的制约。浆料的质量主要由搅拌温度、搅拌速度以及冷却速度这三个参数控制。然而，由于这些工艺参数不易控制，容易发生卷气等缺陷；搅拌器和合金熔体是直接接触的，因而容易造成污染；另外搅拌器与容器间存在搅拌死角，影响浆料的质量。机械搅拌法在工业生产中应用较少。
最近几年，华中科技大学和英国Brunel大学分别采用一种新型的搅拌方法——双螺杆机械搅拌 [5] 制备出了初生 相细小、圆整的镁合金和Sn-Pb合金半固态浆料。采用双螺杆结构的搅拌器大大增大了搅拌的效率，具有强烈的搅拌效果，其剪切速率可以达到1000～15000S －1 。免费论文参考网。但是该方法不适合于铝合金半固态浆料的制备，因为搅拌器会受到熔体的腐蚀。
(2) 电磁搅拌法 [6,7]
电磁搅拌法是应用最为广泛的一种方法。它利用旋转磁场使金属液内部产生感应电流，并在洛伦兹力的作用下发生强迫对流，从而达到搅拌的目的。产生旋转磁场的方法有两种，一种是在感应线圈中通入交变电流，另一种则采用旋转永磁体的方法。电磁搅拌所引起的对流是三维对流，剪切速率在500S －1 左右，搅拌效果较好。它最大的优点是对合金熔体没有污染，卷入的气体量少，合金不易氧化。使用该方法可以实现连铸，生产效率高。但是，电磁搅拌设备昂贵，且工艺也比较复杂。
(3) 应变诱发熔化激活法 [8]
应变诱发熔化激活法(SIMA)是对铸锭加压进行一定量的预变形，使其组织具有强烈的拉伸形变机构，然后将其加热到半固态温度保温一段时间，熔化的部分液相渗入到小角度晶界中，使固相粒子分开，树枝晶破碎，从而得到半固态组织。预变形量、保温温度以及保温时间是SIMA法中的三个最重要的工艺参数。增加预变形量以及等温温度都可以促进铸锭中 相由枝晶组织向半固态颗粒状组织转化，但是过度提高预变形量以及等温温度会使晶粒明显长大。
SIMA法主要适合于各种高、低熔点的合金系列，尤其在制备高熔点合金的半固态铸锭方面具有独特的优越性。迄今为止，该方法已经成功的应用于不锈钢、工具钢和铜合金等。然而它也存在缺点，比如需要一道额外的变形工序，而且制备的半固态坯料尺寸较小。
(4) 超声波处理法 [9]
超声波处理法由V.I. Dobatkin 等人提出，其原理为在液态金属中加入细化剂，并使用超声波处理，由于超声波的空化作用，使得枝晶组织变为半固态组织。
超声波在介质中传导的时候，产生周期性的应力和声压变化，在局部产生周期性高温高压效应，使液体产生空化和搅动。一般认为，超声波可以产生气蚀作用，促进形核，且可以使枝晶臂断裂，成为新的形核核心，促进半固态颗粒状初生相的生长，而抑制树枝晶的发展。超声波处理法的优点在于对熔体污染较小，但是其工艺较为复杂，设备投资大。
(5) 液相线铸造法 [10]
液相线铸造法是将合金熔体冷却至液相线温度附近保温一段时间后进行浇注，获得所需要的半固态组织。日本的Toshio等人利用图1.2所示的装置制备半固态铝合金浆料，装置中的水冷斜板用于降低合金熔体的过热度。实验结果表明，在A356型铝合金的流变成形过程中采用低的过热度(10℃)和低于50％固相率就可以获得较为理想的半固态组织。
图1.2 液相线法制备半固态合金浆料
然而，液相线铸造法要求严格控制工艺条件，否则得到的半固态浆料组织不均匀，一部分初生 相容易长大成为粗大的枝晶，导致浆料组织恶化。液相线铸造法具有工艺简单，适用合金范围广，生产效率高等优点，尤其对变形铝合金半固态浆料的制备具有极其重要的意义，对流变铸造的应用及发展将起到积极地推动作用。
3 前景与展望
虽然现有的半固态制浆技术在工业中有一定的应用，而且在制造业具有一定的地位和优势，但它们仍存在许多的缺陷，如工艺复杂、成本高等，制约了它们在工业中进一步的推广。我们正探索一种新的半固态浆料制备工艺---机械振动法，振动可以使处于半固态温度区间的合金熔体产生强迫对流，改变晶粒的生长方式，从而获得晶粒圆整的半固态浆料。与其它制备工艺相比，具有以下优点：
(1) 机械振动属于无接触扰动方式，因而熔体受到的污染较小；
(2) 对工艺条件要求不是特别严格，工序简单，易于操作。免费论文参考网。
(3) 设备简单，易于设计维护，成本相对较低。
如果我们能够研究探索出振动制浆的规律，制备出晶粒细小、圆整的半固态浆料，那么我们就开辟了一条半固态浆料制备的新途径，必将为降低工业生产成本作出一定的贡献。
参考文献
[1] 谢水生,黄声宏.半固态金属加工技术及其应用[M].北京:冶金工业出版社,1999.
[2] 毛卫民.半固态金属成形技术[M]. 北京：机械工业出版社, 2004, 6.
[3] 闫淑芳，杨卯生．半固态金属浆料制备工艺的研究进展[J]．铸造技术，2005，26(2)：155-158
[4] D.B. Spencer， R.Mehrabian， M.C. Flemings．Reologicalbehavior of Sn-15%Pb in the crystallization range[J]．MetallurgicalTransactions，1972，3(7)：1925-1932
[5] 李东南．半固态镁合金材料及其制备技术的研究[D]．武汉：华中科技大学图书馆，2005．
[6] 冯鹏发，唐靖林，李双寿等．半固态合金流变成形技术的研究现状与发展[J]．铸造，2004，53(12)：963-967
[7] 吴炳尧．半固态金属铸造工艺的研究现状及发展前景[J]．铸造，1999，(3)：45-52．
[8] W. Lapkowski．Some studies regardingthixoforming of metal alloys[J]．Journal of MaterialsProcessing Technology，1998，80-81：463-468
[9] 刘政，赵素，雷蕾等．金属半固态加工技术的应用与进展[J]．上海有色金属，2005，26(2)：150-156
1工程素养矩阵建设的内涵
工程训练的教学目标之一是提高学生的综合素质，而工程素质则是综合素质的一个重要方面。要达到提高工程素质的教学目标，必须在教学环节中有意识地体现、突出教学环节中的工程意识内涵。具体而言，工程意识可包括责任意识、安全意识、质量意识、群体意识、环保意识、市场意识、竞争意识、管理意识、经济意识、社会意识、法律意识和创新意识等。我们将工程意识种类进行权重分析并作为纵坐标，并设分值为10分，而将机械制造实习的具体教学环节所占比重作为横坐标，也设分值为10分，最终设定整个矩阵满分为100分。我们先对2学分机械制造实习课程的教学环节进行工程素养矩阵分析和梳理，并量化成具体数值。通过分析和研究各工种现有教学环节在各项工程意识中的得分情况，可以直观地体现出该工种教学环节对学生工程意识培养的贡献大小。以2学分机械制造实习的铸造工种教学环节为例，通过点上教师和实习指导人员一同对该工种教学环节的认真梳理，获得铸造工种现有教学环节和教学内容的工程素养矩阵得分。通过工程素养矩阵建设量化指标，我们就能够看到具体铸造实习环节存在的不足之处，进而从教学内容优化和教学环节调整这2方面进行改进，其相应教改也就有了方向。同时通过这种梳理，也有助于教师和实习指导人员在教学环节中主动、努力提炼出工程意识内涵，并传导给学生。这样的研讨和教学活动将切实有助于提高学生的综合素质（包括工程素质）。有了工程素养矩阵表，能够直观地比较各工种的教学环节在学生工程意识的侧重点和差异所在，进而有助于在整个机械制造实习课程体系中按照“整合优化基础训练，提升强化创新训练”理念进行相应工种的教学内容调整和教学方案优化工作。为了客观评价是否切实达到了预期的优化效果，我们同样也可以用工程素养矩阵表来进行辅证。以铸造工种为例，为了提高先进铸造技术比重，并推行案例式教学改革，我们适当压缩了传统铸造实习内容，增加了消失模铸造实习内容，并设计了团队协作和教学环节。而为了衡量此项教学改革是否有助于学生工程意识的培养，我们也采用了工程素养矩阵这个手段进行评估，如表2所示。铸造实习环节增加到2d，共14h，总分为10分。我们发现，此项教改行为对应的工程素养矩阵总得分能够获得进一步提高，这也增强了我们开展此项教改的信心和决心。
2工程素养矩阵建设的保障措施
为了避免历时4年之久的工程素养矩阵研讨最终流于形式化，而不能内化到机械制造实习课程之中，我们在研讨期间，有意识地采取了一些措施，以保障该教学改革的扎实化和稳步化。
2．1召开多次工程素养矩阵建设研讨会
4年来我们召开大大小小关于工种矩阵建设的研讨会共计40余次，其中从训练中心层面上，组织教师、工程技术人员和工种负责人共同参与研讨就达到12次，而各点上教师、工种负责人和实习指导人员内部召开的研讨会不下30余次，这种全民参与性质的研讨将工程素养矩阵建设切实落实到实处。
2．2举行实习指导人员围绕工种意识主题开展说课比赛
一线实习指导人员是直接面对实习学生的主力，只有实习指导人员自身对工程意识进行深入思考并有所感觉，才能结合各自的工种教学环节，有意识地将工程意识理念渗透给学生。我们选择若干篇关于工种矩阵建设的参考文献，组织各工种自行学习讨论，并在此基础上组织说课比赛，让每位一线实习指导人员直接站到讲台上，从自身所从事的教学环节入手，谈论其对工程意识的认识和理解，并说明将如何运用工程意识理念到自己负责的教学环节当中，以提高学生的工程素质。这种强化式的说课比赛，既敦促了一线指导人员的自我学习，也有助于相互之间的交流学习，从一线教学队伍建设方面引导对工程意识的思考。
2．3举办工程素养矩阵研讨论文的征集活动
在以上基础上，我们又对部分一线指导人员提出了更高的要求，即围绕对工程素养矩阵建设的认识梳理本工种教学环节，并提炼工程意识，形成研讨论文。我们采取相关激励措施，发动大部分实习指导人员参加，引导一线指导人员积极投入思考。从说课到形成研讨论文，是引导一线指导人员将工程意识理念内化的有效途径。我们共发动3轮次的论文征集活动，并组织专家进行审阅，评选出优秀的研讨论文，并在一线指导人员中进行宣读、交流和学习。
3存在的不足
关于如何在机械制造实习课程中有效地达到提高学生的综合素质（包括工程素质），我们尝试从工程素养矩阵建设角度入手，其合理程度也有值得商榷之处，如：
（1）工程意识的种类和内涵是否全面；
（2）各工程意识种类的权重是否合理；
（3）是否导致另一个误区，即盲目追求高分数值，而脱离了工程训练的基础训练目标。我们提出这些问题，希望引起研讨，使其能够更有效地为机械制造实习课程服务。
4结束语
（1）在机械制造课程中引入工程素质矩阵建设和研讨，有助于工程意识的提升，有助于达到梳理和优化教学环节的作用，并有助于指导下一步的教学改革。
（2）我们从开展教学研讨会、举行说课比赛和举办论文征集活动等方面保障了工程素养矩阵建设与研讨的有效性。
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