2020年, 第7卷, 第4期　刊出日期：2020-08-25

  

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专题：公共安全
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  双代号网络图结合质量控制点：隔离病房机电改造管理方法创新探索

  张欣, 张庆勇

  工业技术创新. 2020, 7(4): 1-5. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.001

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  为隔离病房机电改造提出一种双代号网络图与质量控制点相结合的创新管理方法。在双代号网络图中,计算关键线路、自由时差等参数,加快改造进度;根据各工序对工程质量的影响程度,将质量控制点划分为A、B、C三级,以保障工程质量;执行安全技术交底制度,确保施工安全。形成了双代号网络图与质量控制点相结合的网络图,指导隔离病房机电改造全过程。通过内部审核、管理评审与综合评定,对管理方法的应用效果进行评价,表明内部审核与管理评审结果均为“满意”,综合评定等级为“优良”。创新管理方法能够有效提高医院应对公共卫生事件的能力,为机电改造精细化管理探索出新方法。
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  高灵敏度行人辐射监测仪在核电厂出入控制口的应用

  林国强

  工业技术创新. 2020, 7(4): 6-10. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.002

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  为了进一步提高某核电厂出入控制口辐射监测性能和效率,选用国内新一代高灵敏度辐射监测仪,并实施适应性改进。将原有门板型设计改造为多探测器前后布置的门框式设计,实现全身分区域测量和报警;对百分比报警、效率报警、最大灵敏度报警进行测试,选择效率报警作为优选报警方式。改进后,实现了探测灵敏度和通行效率二者兼得：探测报警阈值从108 kBq降低至3 kBq,监测更加精准;采用的通行式设计可使行人无障碍通过,通行能力约为144人/分钟,兼顾了通行效率和安全检测。
专题：装备研制
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  基于图灵机器人的多功能智能系统实现

  黄道燚, 陈乐珠, 陈昌文

  工业技术创新. 2020, 7(4): 11-19. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.003

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  融合物联网、无线通信、安卓系统、语音文本播放等技术,设计一款基于图灵机器人的多功能智能机器人。在多功能智能系统硬件设计上,以STM32103C8T6作为主控芯片,驱动蓝牙模块与手机APP进行通信,接收指令和动作;与机器人动作控制芯片STC15W4K16S4通信,驱动机器人关节舵机转动,实现各种动作;驱动语音文本播放模块进行语音播报,实现聊天功能。在软件设计上,进行主控芯片的软件设计、动作控制芯片的程序设计、安卓应用界面和程序组件设计,并借助图灵机器人系统,实现与使用者的任意对话。相比传统聊天机器人,扩展的图灵机器人增加了肢体互动、语音互动等功能,且性价比合理。多功能智能机器人不仅可陪伴学习和娱乐,也为工业领域机器人设计和控制提出了新思路。
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  档案室内防尘及自动控温控湿改进设计

  罗敏, 胡翔

  工业技术创新. 2020, 7(4): 20-29. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.004

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  为了在高温、潮湿、多尘环境下保障档案室中纸质档案的长期、安全存放,对档案室内防尘及自动控温控湿实施改进。提出设计方案：防尘方面,采用贯流式风幕机、PVC防尘网、亚克力胶条、新风滤尘箱等设备,有效阻挡灰尘进入档案室。温湿度控制方面,一是在档案室内（大环境）中设计制冷除湿控制电路、制暖控制电路,采用高科技材料碳晶取暖器,实现不同季节下温湿度的自动控制;二是在档案柜内（小环境）,采用自行研发的实用新型专利“一种具有自动温控功能的档案柜”,结合档案柜内温湿度控制电路,实现自动辅助控制。安全保障方面,安装连接Wi-Fi的、具有扬声器的无线摄像头,威慑非法入侵人员,并配备烟雾报警器、灭火器,保障消防安全。对2016年1月至2019年12月的监测数据进行统计,表明阻尘率大于85%,节能率大于40%,环境温湿度控制在14~24±2℃、45%~60%±5%RH,符合纸质档案存放标准条件,同时节省了人力开支,实现了节能降耗。
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  气弹簧在壁床中的选型设计

  张徐前

  工业技术创新. 2020, 7(4): 30-33. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.005

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  随着空间充分利用、合理收纳理念兴起,能够充分优化利用房屋空间的壁床受到关注。气弹簧是壁床上一个非常关键的启闭五金件,其设计质量较大程度上影响壁床的使用舒适度、收放利用寿命等。从气弹簧安装点优化设计和双向阻尼功能设计两个方面,对气弹簧进行选型设计;优化安装点设计,以直翻壁床为例,建立坐标系,构建壁床力学模型,研讨不同壁床开启、关闭角度下的手部操作力,减轻壁床开启时的手部操作力;强化双向阻尼功能设计,对气弹簧进行结构改造,加装机械弹簧和阻尼片,避免壁床关闭时的打板现象。优化后,壁床使用者的便利性、舒适性、安全性得到提升,为气弹簧应用于壁床时的选型设计提供了一种设计思路。
专题：增材制造
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  我国增材制造产业发展人才瓶颈探究及建议

  李方正, 周岩

  工业技术创新. 2020, 7(4): 34-40. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.006

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  增材制造是多领域技术深度融合的产业,我国正处于技术集中突破期、产业高速发展期,亟需各类优质资源大规模投入。而当前,多领域人才短缺已成为制约我国增材制造产业健康快速发展瓶颈之一。重点解读增材制造人才现状,梳理国家和地方出台的人才支持制度,分析我国增材制造人才发展面临的短板弱项,探究国外人才发展经验,提出完善高校人才培养体系建设、加强职业技能人才队伍建设、优化增材制造人才发展环境的对策建议。
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  钛合金大型分段焊接制造质量控制分析

  卫超

  工业技术创新. 2020, 7(4): 41-45. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.007

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  为了提高钛合金焊接质量,为增材制造等先进制造技术的应用奠定良好基础,以大型分段焊接制造为例,开展质量控制分析。立足于产品制造过程,对原材料质量检验过程、切割下料过程、部件装焊过程,以及中、大组立装焊过程中的质量控制措施进行探讨。以人、机、料、法、环、测为闭环分析体系,对现场焊接管理工作进行要素分析,明确了车间质量员、专职检验员在全过程质量控制中的职能职责。最后,针对当前质量控制中普遍存在的问题,提出解决对策。建立了每一次焊接施工都做到准备充分、预检彻底、整改及时、一次交验的质量控制体系。
标准体系
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  土壤中有效钼ICP-MS测定方法确认与应用

  彭君, 张丽艳, 周林宗, 姚泽, 田宗平

  工业技术创新. 2020, 7(4): 46-49. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.008

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  为了采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定土壤中有效钼,通过标准曲线建立、分析谱线确定、检出限和测定下限计算、量值溯源、精密度和准确度评估等,实现了有效钼测定方法的确认和实际样品的检测。在仪器最佳工作条件下,该方法检出限（3σ）为0.002 02 µg/g,测定下限（3L_D）为0.00674 µg/g。对5个有证国家一级标准物质样品进行土壤中有效钼含量的平行测定,相对标准偏差（RSD）为2.54%~5.41%,相对误差为0.37%~ 2.89%,均处于参考值的不确定度范围内。方法具有准确性、可靠性、可重复性,适合于各种类型土壤中有效钼的批量测定。
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  螺纹露扣问题的力学分析

  陈飞, 李树栋, 梁雯雯, 杨晓云, 郑晓倩

  工业技术创新. 2020, 7(4): 50-53. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.009

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  根据机械行业标准JB/ZQ 4247-2006,对于地铁车辆,螺栓与螺母联接时末端长度至少要露出2~3扣。以M6螺栓为例,应用ABAQUS软件,对螺栓与螺纹块联接在8种不同工况下的力学性能进行分析,就螺栓与螺纹块联接时是否也应满足此露扣技术要求、应力效果等展开讨论。应用米塞斯应力云图研究表明：同一厚度的螺纹块与螺栓联接时,在满足漏扣标准的情况下,螺纹块与螺栓受力均匀,承载稳定;对于不同厚度的螺纹块,通过减小螺纹块的厚度来达到漏扣要求会导致螺栓受力变大,不可取。在螺栓设计与制造中,应该严格参照机械行业标准JB/ZQ 4247-2006执行螺纹露扣相关要求。
智能化
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  基于深度学习的无人驾驶视觉识别

  李嘉宁, 刘杨, 胡馨月, 刘建恬, 陈宗文

  工业技术创新. 2020, 7(4): 54-57. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.010

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  大数据技术的发展,以及基于图像处理单元（GPU）并行计算能力的提升,共同促进了深度学习算法在无人驾驶视觉识别等领域的应用。在Ubuntu 16.04操作系统上,搭建Python实验环境,开展基于卷积神经网络——Mask R-CNN的无人驾驶视觉识别实验。使用VIA 3.0工具,实现图像与视频的标注与分类;采用GTX 1080Ti GPU、cuDNN显卡加速包等软硬件,实现模型训练和测试;引入混淆矩阵和平均精度等指标对卷积神经网络模型进行性能评估。结果表明：视觉识别效果较好、可靠性较强,展现了深度学习技术在该领域具有很高的应用价值。
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  基于LVDS的并行高速AD接口逻辑设计与实现

  饶嘉成, 黄明, 汪弈舟, 杨富华, 马栋梁

  工业技术创新. 2020, 7(4): 58-62. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.011

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  随着高速AD在电子测量、宽带通信等领域的广泛应用,FPGA与高速AD的接口设计成为关键和难点,其性能影响应用功能的实现。基于FPGA驱动,实现了LVDS并行ADC配置方案以及时钟数据的时序同步;采用Xilinx XC7A200T芯片和HMCAD1520 AD芯片,实现了250 Msps×14 Bit×2通道的采集设计。逻辑仿真结果验证了设计的合理性,实际板卡测试正确。该系统接口逻辑简单,通用扩展性强,可为并行LVDS驱动高速AD数据采集设计提供有效可行的参考。
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  二维运动目标姿态检测和轨迹追踪系统

  邱鸿鑫, 佘淑仪, 林玲璇, 梁梓豪, 徐福仁, 熊爱民

  工业技术创新. 2020, 7(4): 63-68. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.012

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  传统运动目标定位系统存在可移动性差、实时性受限、对目标姿态检测不适用等缺陷。提出一种基于六轴传感器MPU6050的二维运动目标姿态检测和轨迹追踪系统。系统采用MPU6050传感器获取目标运动数据,将数据传送到STM32F103RCT6主控芯片进行处理;利用无线通信模块将数据处理结果传输至PC端;在PC端实时显示目标的运动姿态和运动轨迹。通过静止、加速、转弯等运动对系统进行测试,总体路线偏差控制在6.25%以内,达到了设计要求。可以在汽车行驶状态判断、车载GPS盲区导航、室内机器人定位等领域推广使用。
工业互联网
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  面向工业设备故障预测与健康管理系统的信息物理系统架构设计

  曹明路, 胡钢, 沈航, 周峰

  工业技术创新. 2020, 7(4): 69-73. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.013

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  随着信息化和工业化融合发展的不断推进,工业设备的维护策略正在从原有的基于状态监测的被动处理向基于综合分析的主动管控转变,故障预测与健康管理（PHM）技术被人们寄予厚望。为助力PHM技术在工业领域的规范化落地应用,在工业设备PHM系统的设计中引入信息物理系统（CPS）体系,搭建了涵盖单元级、系统级、系统之系统级层级化架构;并结合不同的网络连接和云计算部署方式,明确了系统调用的数据种类范围,提出了基于CPS的在线、离线、远程三种工业设备智能运维模式,以满足不同类型、规模的工业企业的设备维护保障需求。
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  能源可视化管理系统在企业节能增效中的实践

  张丹枫, 杨翔宇, 赵志英, 东忠谦

  工业技术创新. 2020, 7(4): 74-79. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.014

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  节能增效工程从初期的引进节能技术和设备性能提升,到现在向精细化管理要效益,其中可视化管理有较大潜力。提出一种集成了生产控制过程、安全关键点和能耗信息三方面的能源可视化管理系统。采用AX Energy能源分析管理软件,实现自动化抄表和报表生成;引入能效比指标,实现能源消耗和产能结合的目标管理;将安全与生产控制有机结合,深度对接能耗信息的实时控制,保障设备及工艺运行安全。能源可视化管理系统将管理节能与设备节能紧密结合起来,对改善企业用能进行了多方位探索,为进一步优化工艺控制和设备管理提供了有力的保障。
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  基于NodeMCU的双向通信系统

  肖杨, 林钊浩

  工业技术创新. 2020, 7(4): 80-84. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.015

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  Wi-Fi是广泛应用于物联网的无线通信技术,但具有传输功耗过高的缺陷,故提出一种基于NodeMCU的双向通信系统。在硬件上,NodeMCU搭载ESP8266-F12模块实现无线通信,可有效降低传输功耗;在软件上,NodeMCU模块灵活实现接入点（AP）、控制端（STA）及混合模式（AP+STA）配置,用户通过连接配置界面,可实现数据传输与设备控制需求;系统采用轻量化的JSON数据传输格式,具有方便、稳定的数据传输通道,有效实现了物联网系统云边端架构中的边—端环节,可方便地搭接到云平台,构成通信高效、功耗较低的物联网系统。
工业科学
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  地铁车辆内藏门机械调门尺寸超差问题优化

  周瑜, 孙波, 李斌斌

  工业技术创新. 2020, 7(4): 85-89. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.016

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  内藏门是地铁车辆中一种常用的客室门,其机械调门极易发生各种尺寸超差问题,影响地铁车辆运营稳定性。对内藏门总体结构进行分析,总结出内藏门机械调门工序中常见的4种尺寸超差问题,提出针对性的工艺优化措施。对于门页上部与车体间隙超差,将调整垫片厚度由2 mm降至1 mm,补偿车体公差;对于门页底部与门槛间隙超差,将门机构滑槽下表面距离地板布上表面高度降低1 mm,保证门机构平面度要求;对于门页与车体分色线高度差超差,选用合适的门页分色线高度尺寸,消除喷涂错误造成的误差;对于辅助支撑与门页中下部耐磨条间隙超差,安装特制内门槛,将间隙调整至标准要求。经现场验证,机械调门尺寸超差问题明显减少,为地铁车辆制造企业和运营单位在车门安装、调试、故障处理等环节解决尺寸超差问题提供了解决思路。
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  基于煤层底板3D建模的富水工作面排水设防研究与工程实践

  郝剑飞

  工业技术创新. 2020, 7(4): 90-97. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.017

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  母杜柴登矿井井田302盘区第3工作面属于长距离单巷富水工作面,底板起伏形态明显,排水设防问题突出。结合地面钻孔资料,对近6 000 m长度工作面的涌水量进行预测;采用Surfur软件,建立工作面底板3D模型,对采空区水流向进行分析。根据煤层底板3D建模结果,合理布设回风顺槽、胶运顺槽排水系统,将排水管路、排水沟和水泵窝相互交叉衔接,分段逐级增加两顺槽排水能力。排水施工减少安装排水管路900 m,节省水窝布设9处,节约资金163万元。工程实践证明：高效实现了矿井水害排水设防,也带来了经济效益。
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  近钻头伽马成像技术在川西叠置河道砂岩气藏中的应用

  龚德章

  工业技术创新. 2020, 7(4): 98-102. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.018

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  川西叠置河道砂岩气藏具有河道窄、储层厚度薄且不均、岩性及物性横向变化明显等特征,传统几何导向钻井技术受测量盲区长、测量数据种类有限等因素限制,无法满足该地勘探开发需要。提出将近钻头伽马成像技术应用于川西叠置河道砂岩气藏的方法。通过扇区方位测量,将测量盲区从15 m缩短至1.5 m;根据扇区方位伽马成像结果差异,可以精确判断地层特征,以及定量和定性判断优质小层,为井眼轨迹的快速调整提供了有力支撑。实践中,将近钻头伽马成像技术应用于ZJ气田的4口井,表明该技术能实时探测近钻头位置地层变化,准确探测出地层边界,快速发现井斜变化,减少了井眼轨道调整幅度和频次,降低了填井侧钻风险,优质储层钻遇率接近100%。
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  特定宽度下人造硬壳层软土地基附加应力的数值分析

  赵伟强

  工业技术创新. 2020, 7(4): 103-106. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.019

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  采用FLAC 3D软件,通过有限元方法考察人造硬壳层在不同厚度、宽度、变形模量下受到的竖向附加应力系数的变化,探讨有限宽度下人造硬壳层的受力机理。研究发现：软土地基附加应力扩散范围随着人工硬壳层厚度、宽度、变形模量的增加而增加,但增幅较小;在人工硬壳层满足工程需求时,无法通过改变硬壳层参数进一步显著提高地基承载力;在荷载较大的情况下,路基外存在竖向附加应力为负数的土体范围,如继续增加荷载,将发生滑动破坏。
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  大功率异步风力发电机散热性能分析与优化

  龙英睿, 邹强龙, 张冬妮, 徐瑞

  工业技术创新. 2020, 7(4): 107-111. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.020

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  风力发电机散热性能好坏对器件寿命和设备运行可靠性具有重大影响。以某4 MW~5 MW功率等级的大功率异步风力发电机为研究对象,建立全过程运行周期模型,通过数值方法获得稳态温度场。仿真结果表明：发电机温度在周向上存在差异,线圈下部温度显著高于上部。对仿真结果进行分析,表明原始定子外侧框架、发电机系统结构使得下部冷却风流动阻力比上部大,冷却风量相对较少。据此,提出增加冷却通道数、优化通风道宽度、调整通风沟角度的改进方案。优化后,定子线圈最高温升降低10 K,体积平均温度温升降低3 K。
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  金属化膜电容器可靠寿命预估方法

  赵亮, 王喜亮, 童克锋, 夏依, 赵凤龙

  工业技术创新. 2020, 7(4): 112-115. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.021

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  提出一种能够度量金属化膜电容器正常工作的可靠寿命预估方法。对若干电容器样本进行加速寿命试验,根据试验结果的分布类型和电容器可靠度要求,进行置信下限预估,得到电容器的可靠寿命。选取10个样本,对某金属化膜电容器产品进行可靠寿命预估,得到产品可靠寿命为24.85万小时,满足不少于20万小时的设计要求。方法经济、有效,仅需选取6~20个样本,即可较为准确地度量电容器可靠寿命。对基于置信下限预估的可靠寿命计算公式中的相关参数予以替换,也可用于计算其他电容器的可靠寿命。
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  商用燃气灶具热工性能自动化检测系统

  曹晓锋, 叶梓茂, 赵轶, 屈贵军, 唐人杰

  工业技术创新. 2020, 7(4): 116-119. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.022

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  为商用燃气灶具设计热工性能自动化检测系统,实现检测方法的智能化改造。结合热工性能项目需求,对传统检测方法存在局限性问题进行分析,提出自动化检测系统的整体设计方案。利用传感器、PLC、终端动作器和上位机等模块,传感器对热工性能参数进行采集汇总,PLC根据参数判断热工性能是否稳定,控制终端动作器调节参数,燃烧稳定后上位机根据采集到的数据进行实时处理。以燃气蒸箱为例,得到了热工性能自动化检测系统设计图,通过燃气系统、供水系统、辅助设计的协同,满足了商用燃气灶具对一体化、智能化、高效率、高精度的需求。
技改项目管理
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  基于平衡计分卡的IT运维外包团队绩效考核—以烟草企业为例

  马小鹏

  工业技术创新. 2020, 7(4): 120-126. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.023

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  烟草企业IT运维多为外包形式,对运维外包团队绩效考核的科学性、客观性、全面性提出了挑战。基于平衡计分卡原理,以实际IT运维工作为主线,从“财务”、“用户”、“内部过程”、“学习与创新”四个维度建立综合的运维评价体系;运用层次分析法,根据以往经验、历史数据和考核关注点等,实现赋权的客观化和定量化。选取5家IT运维外包团队进行验证,表明方法能够科学、客观、全面地评价运维外包团队绩效,多维度、多视角审视外包团队的工作效果,将运维工作的具体要求体现在考核结果中,进一步提升烟草企业IT运维外包服务质量。
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  提高减压蜡油拔出率的技术改造与工艺调整

  刘双民, 刘海超

  工业技术创新. 2020, 7(4): 127-130. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.024

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  为了提高减压蜡油拔出率,中石化天津分公司2016年对常减压装置进行了技术改造与工艺调整。根据装置改造前运行状况,得知填料腐蚀结焦、减压塔压降过大、减压渣油520℃馏出物含量偏高为主要问题,并提出相应措施：在改造实施阶段,更换耐高温、抗结焦且耐腐蚀的减压塔填料;在开工后的工艺调整阶段,对主要操作参数进行优化调整,实现回流量匹配、减顶真空度提高和减底抽出温度控制。技术改造与工艺调整后,全塔压降由16 mmHg下降至7 mmHg,减压渣油520℃馏出物含量为7 mL/L,较改造前下降3.96 mL/L,减压蜡油拔出率提高2.85个百分点。常减压装置的长周期运行得以保证,取得了显著的经济效益。
综述与评论
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  三维协同设计平台在核电工程设计中的应用分析

  宋元鑫

  工业技术创新. 2020, 7(4): 131-134. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.025

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  三维协同设计平台是数字化、虚拟化、立体化、智能化等技术的融合,由于其直观性强,受到越来越多的核电工程设计单位的青睐。介绍了三维协同设计在核电工程布置设计、模型存储、图形展示中的应用特点,明确其在核电工程设计中应用的优势,分析了工程设计合理性、便于工程数据管理、提高施工图设计质量等方面的作用,阐述了核电工程设计人员在数据库定制、设计变更面临的挑战,并提出改进建议：1）提高设计人员对三维协同设计的适应性和熟练度;2）加大对数据库定制的投入,实现多项目复用;3）形成三维协同设计标准化体系和机制。科学准确应用三维协同设计平台可提升核电工程设计单位核心竞争力。
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  加强无线电监测能力建设的思考

  李平

  工业技术创新. 2020, 7(4): 135-138. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.026

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  无线电监测在无线电安全运行、保障精准应用中具有重要地位和作用。结合无线电管理工作的总体要求和出现的新情况、新要求,阐述了加强无线电监测能力建设的必要性。进一步提出了加强无线电监测能力建设的可行性建议：加强无线电监测体制机制建设;加强无线电监测技术队伍建设;加强无线电监测基础设施建设;创新管理模式,全面提升无线电监测机构的综合服务能力。