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机电一体化特点

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机电一体化特点

机电一体化特点范文第1篇

[关键词]机电一体化;设备故障;故障特点;对策

中图分类号:TH-39 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)06-0132-01

机电一体化在生产领域的技术革命,促进了生产力的迅速发展。何为机电一体化?机电一体化就是综合利用多门技术,在机械的主动能、动力功能、信息功能、控制功能上有效引入电子技术,从充分结合机械装置和电子装置,并投入生产实践,自应用以来,取得了显著的效果。但是,机电一体化设备,与传统的机械设备或电子设备相比,存在着不可忽视的故障特点,严重影响了其可靠性,有效分析机电一体化设备故障的特点,才能针对故障特点提出对应的政策,促进机电一体化设备效力的最大发挥。

一、简述机电一体化

机电一体化,是近年来人们频频提起的一个名词,什么是机电一体化,机电一体化有什么作用和价值?机电一体化设备的组成较为复杂,涉及到机械本体、动力单元、控制单元、检测单元、执行单元等,构成系统的要素也比较繁杂,不仅包括机、电、液、气、光,有时候还涉及到磁,其中最重要的部分是机械与电子。需要注意的是,机电一体化设备不是机械与电子两者的无意义叠加,而是两者的有效结合,两者的协调运行是机器正常运行的保障。简言之,机电一体化,就是充分利用计算机的信息处理功能和控制能力,并结合可控驱动元件特性的现代机械系统,可以实现对多功能系统的合理布局与配置,以促进生产实践的低能耗、多功能、高质量,实现生产系统的最优化发展。

二、机电一体化设备故障特点

机电一体化设备在生产实践中的重要性使得机电一体化设备出现故障直接影响到企业的正常生产,对企业的经济发展带来巨大的经济损失,因此,熟知机电一体化设备的故障并进行相应的维修,十分重要。机电一体化与传统的机械设备相比,零部件更多,科技含量更高,大部分涉及到电子技术,因此,机电一体化设备故障的原因有很多,维修难度较大,一般而言,机电一体化设备的故障主要表现为以下特点:

1.机电一体化设备零件磨损率大

机电一体化设备经常会发生零件磨损,因为机电一体化设备包含大量的零部件,这些零部件由于使用频率高,使用时间长,经常导致机电一体化设备零件的磨损,设备零件的磨损表面上看来是无关紧要的,实则是极具影响的,一旦零部件发生磨损,直接导致机电一体化设备发生故障。

2.机电一体化设备故障发生的突发性与隐蔽性

机电一体化设备故障的发生极具突发性与隐蔽性,这与机电一体化设备本身的特点有很大的关系。机电一体化设备包含大量的电子产品,这些电子产品是否会发生故障是很难把握的,这些电子产品发生故障前期也几乎是没有什么预兆和迹象的,这与传统的机械设备有很大的差别,因此,电子产品的故障会瞬间影响机电一体化设备的正常运行。

3.机电一体化设备报警系统的不健全

机电一体化设备的运行过程中,还存在报警系统不健全的情况,机电一体化设备发生故障后,报警显示系统不仅不能够及时报告故障的发生,而且也不能全面反映出故障所在的部位以及故障产生的原因,这就为机电一体化设备的后期维修造成了严重的阻碍,维修时间的拖延直接影响机电一体化设备对生产领域的推动作用。

4.多故障的同时发生

机电一体化设备故障的发生,不是单一的,经常伴随着多种故障的同时发生,并且这些故障通常是相互影响的。例如,机电一体化设备不运转的时候,我们可能会觉得机械设备出现了相关故障,但是真正的原因不仅仅是由于机械设备的故障导致,可能相关的电子技术也存在一些问题。因为机械设备和电子产品是相关联的,设备故障会直接导致电子产品故障的产生。

三、机电一体化设备故障的应对策略

机电一体化设备故障的个性化和独特性,与传统机械设备故障大相径庭,因此,依赖传统的机械设备故障维修方法远远不能满足时代的发展,不能适应机电一体化的运行情况及特点,如果不能有效处理机电一体化设备故障,就会影响机电一体化设备功能的运行。因此,探索机电一体化设备故障的应对策略极为必要。

1.先机后电法

先机后电法,是机电一体化设备故障的常用对策,也就是说先对机械设备故障进行检测,通过人的直观感受找寻机械设备所存在的较为浅显的明显故障,例如常见的机械设备的碰撞、打滑等这些可以直接观察到的故障信息,此外,机械设备的零部件磨损情况也是可以直接检测到的,这些机械设备类的故障比电子设备故障的查询要容易很多,也比较容易解决。因此,机电一体化设备故障发生之后,一定要第一时间观察机械设备是否出现故障,并及时对相关的机械设备故障进行检测维修,如果没有机械设备故障,就要及时检查电子设备,电子设备不像机械设备那么简单直观,更需要细心和耐心,电子设备故障的不及时解决会给机电一体化设备的正常运行带来难以弥补的损失。

2.先主后次

先主后次的故障维修方法也是机电一体化设备故障排查中常用的一种方法,先主后次,就是对设备的主要部位、关键部位进行相关和检测和分析,确保了机电一体化设备的主要部分没有任何故障之后再分析其他的次要部位的故障。因为关键部位的故障不及时排除,会对整个机电一体化设备产生极大的影响造成极大的危害。相较于次要部位,关键部位的故障是比较难以维修的,这也是要先进行主要部分的维修的重要原因。先主后次,特别是要重点分析结合部的零件或接口部件,是机电一体化故障排查的推荐方法。

3.先外后内

此外,先外后内的机电一体化设备维修方法也是极为有效的,具体就是按照执行部件―――控制部件―――驱动部件的顺序进行逐一检查,这样才能更有效更高效地找到故障发生的源头,故障产生的原因,以便及时排查,及时维修,及时解除。这样的顺序更为有条不紊,更有效,更高质。先外后内的机电一体化设备维修方法,可以有效提高机电一体化设备的可靠性,促进机电一体化设备朝着智能化、自动化的方向发展,提高机电一体化设备在当前生产生活领域的重要作用和价值。

总之,机电一体化设备的出现,对于我们的生产生活都产生了极大的影响,由于当前技术水平的限制,机电一体化设备在运行的过程中难免会出现问题,了解机电一体化设备的故障特点,有助于我们及时高效地找到故障的源头所在,才能以更有效更高质的方法解决故障问题,恢复机电一体化设备的正常运行,提高机电一体化设备在生产生活中的运用,促进生产效率的快速提高!

参考文献

[1] 钱立文.从两例故障谈机电一体化维修[J].设备管理与维修,1997.

机电一体化特点范文第2篇

【关键词】机电一体化 现状 发展方向

一、关于机电一体化的特点

(一)效率得到提高

机电一体化的产品大都具有信息自动处理的功能和自动控制的功能。新产品的检测和控制的灵敏度、范围以及精度都有了很大的提高。机电一体化的产品通过自动控制的系统对机械进行控制,使机械规范的进行工作,可以精确的完成来自控系统设定的动作,从而得到最佳的操作,使其不受操作者的主观因素的影响。不但可以提高生产的效率,也大大的提高了产品的质量。

(二)使用性能得到提高

机电一体化的设备基本上都是采用了程序控制和数字显示的方式,操作台上的操作按钮以及操作手柄都已经在逐渐的减少,这样做可以使操作人员进行操作的时候简单、方便。机电一体化的产品是以程序为根本,电子控制系统根据已设定好的程序进行指挥实现操作,系统支持重复操作。

(三)功能得到提高

机电一体化的设备具有复合功能并且得到了广泛的应用,适用面也比较广泛。原有的机械只具有单一的功能、单一的技术,机电一体化的设备技术不再是单纯的只是单一技术,单一功能了,具有了复合的技术与功能,使得产品的自动化和功能水平上都有了很大的提高。

(四)维护得到提高

机电一体化产品维护和调整都变的方便了很多,产品在进行安装和调试的时候,是可以通过改变程序的控制来达到改变工作方式的目的。因此,更加的适应不同对象的需要以及现场的参数发生变化时的需求。机电一体化的的产品具有自动监视的功能和自动化检验的功能,可以在工作的过程中针对所出现的问题自动采取措施,使其恢复正常的工作状态。

二、机电一体化产品的结构

(一)机电一体化产品的机械系统

机械系统主要包括机身、机械传动、框架以及连接等部分。机械系统部分是实现产品功能最基础的部分,因此对于机械的结构要求也就更高了,需要在材料、结构、几何尺寸以及工艺加工等方面来实现产品的多功能、高效率、节能、可靠以及小型轻量等要求。

(二)机电一体化产品的动力系统

机电一体化产品的动力功能和能量都是由动力系统来完成的。动力的系统主要包括电、气、液等一类的动力源,一般的都是以电力为主的,比如电源、驱动电路、电动机等。

(三)机电一体化产品的传感与检测的系统

机电一体化产品在运行中所需要的自身和外在环境的各种各样的参数进行转换,使其成为能够测定的物理量,这个过程都是由传感器完成的。而检测的系统就是对这些物理量进行精确的测定,从而为机电一体化产品提供运行控制所需要的各个种类的信息。

(四)机电一体化产品的控制系统以及信息处理

为了满足机电一体化产品的功能和要求,信息处理以及控制系统接收到了检测和传感系统发送的信息,然后对这些信息进行一些处理、运算和一些决策,对正在运行按照要求进行控制,达到控制的功能。在产品中,信息处理以及控制系统只要是用计算机的软件、计算机的硬件以及各种接口组成的。

(五)机电一体化产品的执行机构

机电一体化产品的执行机构想要完成要求的动作,控制信息占据这重要的地位,只有在控制信息的作用下才能完成产品的主功能。 机电一体化产品的执行机构基本都是运动部件,经常性的采用电液、机械、气动等机构。

三、机电一体化未来的发展方向

(一)机电一体化的智能化

机电一体化技术中一个重要的发展方向就是智能化。智能系统广泛应用得到了机电一体化的研究建设的重视,最重要的应用体现在数控机床与机器人的智能化,以控制理论为基础,融合了人工智能、计算机科学、运筹学、心理学、模糊学、混沌动力学等新的思想与方法,对人类智能进行模拟,致使新一代的产品具有了推理、自主决定、逻辑思维等各种能力,得已达到更高的控制目标,更好的为工业加强效率。

(二)机电一体化的模块化

由于现在生产机电一体化产品的厂家与种类比较多,所以十分有必要研制和开发有着标准的机械接口、电力接口、电气接口、环境接口模块。同时还需要制定各项标准,这样可以方便各个部件,单元的匹配和接口。模块化将会为机电一体化企业铺垫一条畅通的大道。

(三)机电一体化的网络化

网络技术在20世纪90年代是计算机等最为突出的成就。机电一体化的新产品一旦问世,只要是拥有独特的功能,并且可靠性比较高,质量能够保证,相信很快就会风靡全球。现在的网络以及得到了普及,以网络为基础的各种远程操控和监控技术正在兴盛的时期,而远程的终端本身就是一种机电一体化的产品,因此机电一体化肯定也会向着网络的方向发展。

(四)机电一体化的微型化

微型化兴起于20世纪80年代末,是指机电一体化向微型化的方面发展,国外称之为微电子,它的特点是体积小,耗能少,运动灵活。

四、小结

经过本文的分析,可以看出,机电一体化并不是一个孤立的个体,是一个由很多科学与领域交叉融合后的产物,随着时代的发展以及生产力的需求,机电一体化的发展是必然的,因此机电一体化的技术将会有着广阔的发展前景。

机电一体化特点范文第3篇

随着我国企业兼并重组的浪潮,“纵向一体化”现象引发了学者们广泛的关注。

这些研究多侧重于企业案例(个案)和重点产业的研究,如史晋川、傅绍文(2004),万俊毅(2008),吴利华等(2008),李穗明、朱立(2009),冯永昇(2010)和刘冰(2010)等。但目前国内整体视角研究欠缺,尤其尚缺针对纵向交易特征和产业特征深入分析的文献。Coase(1937)提出的“纵向一体化”在国外虽已成为产业组织研究领域的主要对象,但是关于企业纵向一体化水平的决定因素问题仍是备受争议的重大议题,尤其在关键维度的分析上颇有分歧,例如科斯曾怀疑威廉姆森等许多经济学家关于资产专用性的论述,并且至今的纵向一体化研究往往忽视了产业和企业的具体特征。

为什么有些产业近来“纵向一体化”趋势明显,而有些产业则不明显?为什么有些企业以纵向一体化方式组织生产主营产品,而另有些企业则以分包方式组织生产?此外,不同产权特征的企业影响纵向一体化水平的关键维度是否存在差异?

以上问题值得我们在已有研究基础上进一步考察和论证。本文依托交易成本经济学理论,基于国内外研究成果,立足于纵向一体化两个研究范畴(企业边界和企业合并),旨在通过更具操作性的方式从动态视角进行产业和企业层面的分析,提出我国企业实施纵向一体化决策之前应着重考虑的主要维度框架,从而引导企业在可行的备选方案里选择能使交易成本最小化的组织安排,市场推动的纵向一体化行为将有利于产业资源的合理配置。

二、研究设计

1.研究方法

现阶段多采取离散结构分析模式研究纵向一体化成因。离散分析模式主要强调二元组织结构的交易成本比较。这种方法最初基于如下假设:交易者会选择一种能使其预期治理某种交易关系的整体成本最小化的组织安排(马思腾等,2008)。假设仅存在两种可选择的行为———纵向一体化(即内部组织,表示为GVI)与市场交易(表示为GMR),则在它们之间进行选择的模型为:G*=GVI,若CVI<CMRGMR,若CVI>CM!R(1)其中,G*表示最终选择的行为,CVI、CMR分别代表纵向一体化、市场交易行为所花费的成本。此模型依据的原理是:如果进行纵向一体化行为需要花费的成本低于市场交易行为的成本,企业可以选择纵向一体化决策;反之,选择市场交易行为。上述交易成本比较的解释存在两种局限:交易成本很难观察和度量;部分交易(如讨价还价和缔约等)难以量化。

随之,部分学者改进了度量方式,将发生的交易成本与交易的可观测特征相联系,将组织形式的选择建立在这些可观测特征的基础上(Williamson,1975;MonteverdeandTeece,1982;Williamson,1985)。不同行为选择需要花费的成本可以表示为:CVI=β1X+ε1(2)CMR=β2X+ε2(3)其中,X是影响成本的可观测的交易属性向量,β是系数向量,ε是符合正态分布的随机变量。(2)和(3)进一步整理得到:Pr(CVI<CMR)=Pr(ε1-ε2<(β2-β1)X)(4)于是,关于纵向一体化和市场交易选择的假设可以建立在系数的符号及相对大小基础上,而不用直接比较难以精确衡量的交易成本。Mastenetal.(1989)提出直接检验的方法,即在给定某行为的观测值(CVI或CMR)以及相应交易属性的特征情形下,可通过探求何种成本结构最有可能产生观测到的行为模式(GVI或GMR),从而估计一系列系数。此方法表明,在不同行为选择模式下,交易特征是如何影响行为成本,并且修正后的回归估计模型能够确认各系数的大小,因此可以对每种选择模式的组织成本进行假设检验。

以上离散度量方法大部分基于仅存在完全市场和完全纵向一体化两种模式的强假设,但这种假设构建组织的模式过于简单,艾青(2004)就指出企业和市场两个极端中间存在许多可选择的模式。因此,现实中,无论以企业为单位还是以交易为单位的视角来看,都不能认为完全市场或者完全纵向一体化能够解释企业的真实边界和交易的事实特征。而且,比较静态分析无法把握企业的跨期交易特征,即使从动态视角来看,企业为完成主要交易的治理模式也不是一成不变的。鉴于此,尽管本文仍然充分考虑由离散结构分析发展出的比较交易特征属性的研究方法,但将构建一个连续指标———纵向一体化水平,视治理交易的结构为连续变动(非离散),最终扩展到对连续变量的分析。如果纵向一体化水平指标值取0,表明企业所有交易完全依赖市场采购,如果为1,则所有交易在企业内部进行,视为完全的纵向一体化。现实中的大部分企业纵向一体化水平应是介于0和1之间。如果这一指标可以连续量化,则可通过公式(5)直接测量可观测特征与纵向一体化水平的相互关系。其中,VI为企业的纵向一体化水平变量,X将不仅是影响成本的可观测的交易属性向量,而且包括所有影响企业纵向一体化水平发生变化的可操作的特征向量。

此种模式分析优势是:假设更符合现实;验证的指标更具操作性,数据也易获得;连续数据可以缩小收集指标的尺寸;可以进行跨期动态分析。模型如下:VI=βX+ε(5)本文主要验证不同特征产业和企业的纵向一体化水平的变动情况。由于惯性或部分调整,企业纵向一体化的当前决策行为总是会受到过去行为的影响,因而在面板数据模型中引入滞后被解释变量以反映动态滞后效应,更符合实际经济问题,并且动态面板数据能够克服某些变量遗漏问题,避免了反向因果性导致的内生性问题。下面,考虑影响企业纵向一体化水平的动态面板模型:VIi,t=ρVIi,t-1+xi,t′β+γi′δ+μi+εi,t(t=2,…T)(6)其中xi,t表示随个体及时间而变的解释变量,包括后文假说分析中涉及到的资产专用性水平、交易不确定程度、交易频率、市场规模、要素比率等主要解释变量;γi为不随时间而变的个体特征(即γi,t=γi,坌t),经常为虚拟变量,可以反映在一定时间内不发生变化的特征,例如产权归属等;μi表示个体异质性的截距项;εi,t为随个体与时间而改变的扰动项。

2.几个主要假说

归纳并分析已有假说,提出理论基点,以期详细识别影响企业纵向一体化程度的所有可行因素。交易成本经济学的代表人物威廉姆森一直强调从交易类型视角探讨纵向一体化的因素,并提出影响交易的3个关键因素:资产专用性、不确定程度和交易频率。为了不过于夸大交易成本学说,尤其不夸大资产专用性水平等3个关键维度对企业纵向一体化水平的解释作用,这里兼顾了其他假说,尽可能考虑了其他产业组织学者归纳出的影响纵向一体化的特征向量,例如市场规模、要素禀赋特征等。

(1)资产专用性———交易成本理论的关键解释维度。20世纪80年代愈来愈多学者认识到这一维度的重要性,并进行了理论分析和经验检验。其中两种观点较有代表性,Williamson(1985)认为“以固定资产投资即具有交易专用性的资产投资为依托,各种交易就产生了‘锁定’效应;因此在一般情况下,可以用纵向一体化代替独立法人之间的自主交易”,即,公司专有性资产的总价值越高,则越有可能采取纵向一体化的策略来扩大企业规模;乔斯克(1987)认为,专用资产对企业纵向一体化的重要性主要体现在“交易一方或双方为了适应特定交易进行专用性的机器设备投资,一旦将这些机器设备挪作他用,其价值就会大大降低”,因此,资产专用性投资的程度变化会影响买卖双方纵向一体化关系的构筑。据此,当资产专用性达到相当高的水平时,企业间的依赖关系会增强,从而以前在市场完成的某交易会被纵向一体化所取代,这将最终使企业的纵向一体化水平提高。于是,我们构建:假说1:资产专用性投资的程度变化会正向影响纵向一体化程度。

(2)不确定程度。交易受影响的不确定性是威廉姆森提出的第二个关键维度。奈特(1933)指出,当存在不确定性时,生产团体的内部组织就再也不是无关紧要和机械性的细节了,即如果没有不确定性,就没有研究内部组织的必要。但是否不确定性一定会导致纵向一体化?Williamson(1985)认为,不确定性是在一定条件下才会对组织产生影响,因为那些不涉及专用易,无论不确定性是大是小,市场交换都会继续下去,而只有特殊投资交易才会因为不确定性的逐渐增大,迫使交易双方必须设计某种机制来解决问题,这个机制或者是长期契约或者是纵向一体化的内部组织。德姆塞茨(1999)进一步通过确定哪些企业的规模和利润率发生了更大的变化,以期实证检验纵向一体化与风险(不确定性)的相关性,结论认为,没有证据表明风险(不确定性)能够解释为纵向一体化的重要原因。据此,我们构筑:假说2:交易不确定性的程度变化在一定条件下影响纵向一体化的程度,影响方向尚不能确定,并需兼顾考虑它和资产专用性的交互作用。

(3)交易频率。交易发生频率是威廉姆森提出的最后一个关键维度。他认为,对于反复发生的大额交易,为建立专用治理结构所花费的成本很容易得到补偿,交易愈频繁的专用交易,将会正向影响纵向一体化程度。Menard(1994)对相关问题进一步研究后,提出不同的观点,交易者较难以观察到交易的另一方进而降低了交易的不确定性,但频繁的交易会减少观察的时间,进而降低了交易的不确定性。依此,本文构筑:假说3:交易频率对纵向一体化程度产生影响,方向尚不能确定,其中,愈频繁的专用交易将会正向影响纵向一体化程度。

(4)市场规模———一个传统解释维度。Stigler(1951)基于斯密的分工受市场程度限制的命题,提出对纵向一体化的传统解释:分工的扩大意味着纵向生产链条中的阶段数目增多,即把纵向生产的不同阶段分成几个独立生产的行业,每个行业都有专业分工的企业,市场规模的扩大将使企业能够避免生产的无效率,专业生产某一阶段。此种市场规模与纵向一体化负相关性的推论被德姆塞茨(1999)予以反驳。德姆塞茨承认市场规模的扩大一般会提高分工的程度,但这种提高存在一个临界点,超越了这个临界点,市场规模再扩大,未必会促使专业化的发展,进而未必造成纵向一体化程度的降低。于是,我们构建:假说4:市场规模(即市场一体化的程度)的扩大对企业纵向一体化程度的影响不一定显著。

(5)其他需要考虑的解释变量还包括产业和企业交易主体特征。近期发生的纵向一体化案例,显现了某些行业具有更为明显的纵向一体化趋势,例如,公用事业领域一直被认定为大范围纵向一体化的传统结构(即多个生产阶段均在受规制的企业内部进行),而消费类企业则被认为通常无法前向一体化。周勤(2003)曾基于江苏省制造业16个产业的纵向一体化指数的计算结果,指出不同产业表现出企业纵向一体化程度明显的差异。然而他没有进一步验证能够区别产业特征的主要细分维度与纵向一体化程度的相关性。那么产业特征的不同是否导致纵向一体化水平变化的不同?德姆塞茨(1999)曾指出资本密集性与纵向一体化存在负相关性,但他无法对这种关系进行理论解释。本文构建资本与劳动的比例指标来反映不同产业的主要特征,以验证是否产业的具体要素特征会影响纵向一体化的程度。基于已有研究,我们构建:假说5:资本与劳动的不同要素比例会对纵向一体化产生负向影响。

目前,产权与交易成本的关系已被多位学者论证,Williamson(1975)曾指出纵向一体化可以消除当产权没有得到界定或者没有得到适当的界定时所产生的讨价还价的成本。尽管我们无法定论国有产权和其他产权的界定程度是否不同或提供两者间具体的差异程度,但可假定不同产权特征的企业会具有不同的纵向一体化水平变动特征。基于此,本文将分样本测算不同产权特征影响企业纵向一体化水平的关键维度系数大小和方向。我们提出:假说6:不同产权特征企业的纵向一体化水平变动特征不同,决定纵向一体化水平的关键维度也存在差异。

3.变量选取方法和经验模型构建

本文使用的行业样本为2000—2009年期间36个工业行业面板数据。总样本将使用“全部国有及规模以上非国有工业企业”这个统计口径下的主要经济及效益指标的统计数据,变量数据主要来源于《中国工业统计年鉴》。1999年前的部分数据缺失严重,故仅统计2000—2009期间的数据。另外,2004年以后行业分类标准有所变化,我们以2003年以前的分类为基准,舍弃了统计口径相差较大的行业。企业级次数据取自国泰安研究服务中心的CSMAR中国上市公司财务报表数据库,样本选取为2001—2010期间63家企业面板数据。具体选择方法为,基于上市企业有效合并事件,首先整理在2001—2010期间发生的179家沪深上市企业间并购案例,然后删掉交易最终未成功、并购企业最后退市、买方或卖方为个人投资者或为空白、重组类别为资产剥离、股份回购和债务重组等企业的数据,最终选取了63家企业。具体变量选取和处理方法的描述如下:①纵向一体化指数测算方法。这里参照德姆塞茨(1999)的方法,并根据我国现有统计数据,创建测量纵向一体化程度的指标。产业级次的纵向一体化水平(VII),取值为工业统计年鉴的全部国有及规模以上非国有工业企业按行业分的当年价格表示的工业增加值与产品销售收入的比率。

因为统计年鉴里缺乏2004年、2008年和2009年工业增加值数据,故2008和2009年数据可以利用工业分大类行业增加值增长速度当年12月度的累计值间接得到,2004年的数据则通过样本插值法计算获得。企业级次的纵向一体化水平(VIF),测量方法为将职工薪酬、利润总额、应交税金、折旧费等科目,按年度加总后得出企业的增加值,再除以企业年度营业总收入。②资产专用性至少可以采取四种形式:地点专用性、物质资产专用性、人力资产专用性以及各种特定用途的专用资产。由于数据获取的局限性,本文只考虑物质资产的专用性。物质资产的专用性水平可用固定资产对流动资产的比率来测算:行业级次的资产专用性水平指标(ASI),使用年鉴的固定资产净值年平均余额除以流动资产年平均余额的比率来测算;企业级次的资产专用性水平指标(ASF),取值为CSMAR数据库里的各上市企业年报的非流动资产合计除以流动资产合计的比率。③交易不确定程度主要通过销售收入的变动来反映。这里使用当年销售收入与上一年销售收入的差额除以上一年的销售收入,则可获得行业级次交易不确定程度指标(UCI);企业级次的交易不确定程度(UCF),原始数据取自CSMAR数据库里的上市企业年报的营业总收入,计算方法与行业级次的交易不确定程度的方法相同。④交易频率可用流动资产周转次数来测算。行业级次交易频率指标数据(TTI)可直接从统计年鉴各年的工业企业经济效益指标获得;企业级次交易频率指标数据(TTF)来源于CSMAR数据库里的流动资产周转率A。⑤市场规模使用销售收入来测算。行业级次指标(SAI)可以直接从年鉴的工业企业经济指标获得各行业工业企业的全年产品销售收入;企业级次指标(SAF),即CSMAR数据库里的企业年报的营业总收入。⑥本文使用要素比率CL指标,即各行业工业企业的固定资产年平均余额除以从业人员年平均人数的比率,以估计不同产业要素特征对纵向一体化变动的影响。

为了考察市场规模、资产专用性投资等交易关键维度和产业、企业特征对纵向一体化程度的影响,本文将从3个情形构建模型:情形1反映规模以上工业企业样本的主要解释变量和纵向一体化水平的相关性,情形2进一步考察国有企业、三资企业和大中型企业子样本情况,情形3以上市企业合并事件为基础,着力分析主要上市企业纵向一体化水平发生变化的成因。

4.主要变量的统计描述

下面描述各样本主要变量的统计特征。①纵向一体化水平变量。规模以上企业的最大值是0.96(2004年的石油和天然气开采业),最小值是0.14(2008年的石油加工和炼焦业),国有企业和大中型企业也有类似的结果,国有企业的最大值和最小值分别是0.97(2004年的石油和天然气开采业)和0.12(2006年的石油加工和炼焦业),大中型企业的最大值和最小值分别是0.94(2004年的石油和天然气开采业)和0.13(2008年的石油加工和炼焦业),但三资企业与此不同,最大值和最小值分别是1.00(2008年的烟草制品业)和0.08(2002年的煤气的生产和供应业)。总样本和国有、大中型企业子样本的标准偏差都是0.13,但三资企业有较大的偏差值0.20。因此,三资企业与其他企业相比,纵向一体化水平有不同的变化特征。②4个样本中资产专用性水平变量的最大值均属电力蒸汽热水生产供应业,分别是规模以上产业的4.77(2009年),国有产业的5.32(2009年),三资企业的3.96(2001年)和大中型企业样本的5.01(2009年),但最小值所属产业差别较大,规模以上产业的最小值是2009年的烟草加工业(0.23),国有产业样本是2008年的皮革毛皮羽绒及其制品业(0.18),三资产业是2004年的煤炭采选业(0.16),大中型产业样本与总样本基本相同,是2009年的烟草加工业(0.23);样本均值和偏差最大的样本是国有产业,均值和偏差值分别是1.00和0.77,其次为大中型产业(0.97和0.73)和总样本规模以上产业(0.94和0.70),三资企业均值最小,仅为0.83和0.57。③继续观察其他变量,发现各变量在不同样本里具有不同的统计特征,尤其三资企业和其他样本的特征差异较大。总之,有必要分样本检验不同类型的企业样本影响纵向一体化程度的因素差异。

三、经验分析

通过面板数据单位根检验的结果①,可以看出:除个别情形外,无论是针对同质面板假设的检验,还是针对异质面板假设的其他三种检验,模型中的回归变量均平稳,因此本文将各变量一起纳入回归模型。

1.规模以上工业企业样本检验结果分析

表1报告了总样本(即规模以上工业企业样本)的回归结果。数据显示,滞后一期的纵向一体化水平变量对当期的纵向一体化水平的系数均在0.01的水平上显著,但这些滞后变量与当期被解释变量负相关,一方面验证了纵向一体化水平的动态变动过程,另一方面则表明,纵向一体化水平程度已较高的产业或企业,如果继续纵向整合外部的生产环节于内部组织,当超过了管理临界点之后,企业内部的管理成本将显著高于管理收益,因此不能盲目地忽略企业的管理能力而随意地整合外部资源。当期资产专用性水平与纵向一体化呈显著的负相关,这一结论与预期不符,据此可判断,企业并不因为短期的专用性投资增加而随意地评估交易成本,盲目地决定纵向一体化。模型5度量了前期资产专用性水平的系数,检验结果不仅通过了显著性检验,符号与预期相符为正,其值显著大于模型5的其他解释变量系数。这表明,企业的资产专用性水平对纵向一体化有明显的滞后效应,即当企业因一件交易已被“套牢”,资产专用性投资程度较高时,企业会考虑实施纵向一体化式的长期联盟合约或企业合并以降低不断提高的市场交易成本,最终避免严重的违约或机会主义风险。

交易不确定程度虽全部通过了统计显著性检验,但系数符号有正有负,因此交易的不确定程度对纵向一体化水平的直接影响方向在样本期内不稳定,企业可能因为不确定交易的扩大纵向整合外部的资源,也可能外包那些因为不确定的交易而投资的中间生产环节。另一方面,尽管模型3和模型4中交易的不确定程度对纵向一体化水平的直接影响系数为负,但它与当期资产专用性投资的交叉项变量系数为正,并且绝对值大于直接影响系数,故模型3和4的检验结果表明,即使不确定性的交易会对一体化决策产生负向影响,但它可通过对当期资产专用性投资水平的影响,而间接正向影响一体化决策。模型5的系数显著为正,这又说明当企业已增加前期专用交易的投资,如果企业正面临不确定性的交易或风险系数有所提高时,企业会考虑用一体化的解决方案代替有风险的市场交易,以避免先前为了专用交易的投资贬值。除了模型1,交易频率变量基本上与当期纵向一体化水平正相关,并且它与资产专用性投资变量的交叉项变量系数也显著为正,这一结果表明,交易频率的提高既可以直接影响纵向一体化水平的提高,也可以通过影响当期的资产专用性投资而间接影响纵向一体化水平。模型5的交易频率系数最大,约为0.08,这表明,如果考虑到在前期为了专用交易而不断增加的资产投资,交易的频繁将易于引导企业选择一体化决策方案以代替先前的市场交易。

所有模型的市场规模系数显著为负,这与传统假设不符。如果市场规模过大,假如一家企业继续控制超过其管理极限的交易,会导致企业生产绩效的降低,此时一体化的方案不如市场安排使之更有效率地配置资源。由此认为市场一体化和企业一体化是可以相互代替的制度安排,如果企业当前的能力限制企业扩大自身规模,这时不如将部分无法或低效率在企业内部配置资源的生产环节委托市场里的其他企业,从而保持企业内部可高效率地配置资源。要素比率变量系数全部通过显著性检验,但其值很小,这一结果可以表明,当企业的单位劳动力配置的资本提高时,企业会要求将部分交易内部化,最终一定程度上促进了纵向一体化水平的提高。

2.分样本检验结果分析

表2给出了国有、三资和大中型工业企业子样本的回归结果。国有企业的前期纵向一体化水平对当期的纵向一体化水平的影响都为负,而三资企业的前期纵向一体化水平系数都为正,这一结果基本符合当前我国主要企业的实际情况:国有企业曾一度依赖政策支持纵向一体化一部分无效率的生产环节,如果继续纵向一体化其他环节,企业的资源将得不到有效配置,生产效率会降低,因此目前主要国有企业的基本改革思路是“国退民进”,更多地依赖市场纵向分离无效率的生产中间环节;三资企业在我国纵向一体化水平仍较低,应当鼓励进入以前被政策限制的生产领域,这样更易发生纵向一体化。大中型企业的前期纵向一体化水平对当期的纵向一体化水平的影响都为负,与总样本和国有企业样本影响方向相同。

研究认为,针对生产规模较大的工业企业,可将原先内部的无效率或低效率中间环节外包出去,这样更为有效地配置企业资源,提高生产效率。从动态视角来看,市场不能完全代替企业内部组织,企业也无法完全代替市场,当企业管理的规模达到一定极限,边际管理成本超过边际收益,则不如依赖市场纵向分离部分中间环节以提高效率;但如果一项新技术被发明或一项新的管理方法能促使企业的管理边界向外延伸,企业可以纵向一体化代替以前在市场发生的企业间交易。分样本模型的结果还显示出当期资产专用性水平对当期纵向一体化水平的影响系数都显著为负,而前期已经投资的专用资产对当期纵向一体化水平的影响系数均为正。随着专用性资产投资愈多,纵向一体化更易发生,这一结果再次验证了资产专用性水平对纵向一体化影响的滞后效应。交易不确定程度对企业纵向一体化水平的直接影响系数均为负值,分样本检验结果不仅不能证明这个假说:交易的不确定性程度愈高,企业愈会用纵向一体化来代替市场安排,而且检验结果完全相反,它经常会对企业的纵向一体化决策有抑制作用。另一方面,交易的不确定程度和资产专用性水平的交叉项的系数结果基本为正。

但如果综合考虑交易不确定程度对企业纵向一体化水平的直接和间接影响系数,我们可判断,不确定的交易风险达到一定极限,企业将完全依赖市场来配置这部分风险较大的资源。交易频率对三资企业的纵向一体化水平的直接影响系数为负,但国有企业和大中型企业样本的影响系数不显著。如果考虑交易频率对纵向一体化水平的间接影响,则它对我国大中型和三资企业纵向一体化水平的综合影响系数为正。因此,频繁的专用交易会正向影响三资和大中型企业的纵向一体化水平,这种交易愈频繁,企业愈会通过纵向一体化节约交易成本和降低机会主义成本。尤其是考虑了前期资产专用模型的间接影响系数较大,从而表明,大中型和三资企业更易因为较频繁的企业间交易,而通过纵向一体化代替以前的市场交易,以降低机会主义风险。而目前的国有企业数据显示,国有企业对于较频繁的专用交易,并没有为了节约交易成本和降低机会主义成本而用一体化决策代替以前的市场交易,即一体化趋势不明显。

市场交易的不断扩大基本上与纵向一体化水平负相关,尤其国有企业和大中型企业在面对不断扩大的市场交易时,如果将这增加的市场交易内部化,管理成本会超过企业目前的管理边界,此时内部管理成本会大于企业在市场交易的成本而对企业经营带来负面影响,因此在利用一项新技术和新的管理手段扩大企业的管理边界之前,国有大中型企业易于利用市场配置资源满足增加的交易需求。与此不同的是,三资企业在考虑当前资产专用和前期资产专用的两个模型里,影响系数方向相反,因而表明,我国境内的三资企业在面临较大的市场规模时,仍会因为考虑前期的资产专用性投资,易于选择纵向一体化的制度安排。要素比率变量正向影响国有企业的一体化水平,但负向影响三资企业的一体化水平。这表明随着单位劳动力的资本量增加,国有企业会更多地选择合并来弥补空闲的资本存量,而三资企业更多地选择纵向分离来解决企业资本存量过大的状况。

3.上市企业样本检验结果分析

下面以上市企业为例进一步从微观层面分析决定企业纵向一体化程度的关键因素,表3报告了2001—2010期间63家上市企业样本的回归结果。结果表明,上市企业样本的纵向一体化水平滞后一期对当期的纵向一体化水平的影响都显著为正,并且相关系数较大,这一系数方向和大小完全不同于行业面板数据的结果,这表明,资源配置效率较高的上市企业,正利用自身优势,积极并购拥有与自身生产紧密相关的中间环节的企业,有效扩大了企业的管理边界。当期资产专用性水平负向影响企业的纵向一体化水平,而前期资产专用性水平对纵向一体化水平的影响不显著。这说明,当期和前期资产专用性水平都不是促进上市企业实行纵向一体化的主要解释变量,相反,当期资产专用性水平降低了纵向一体化程度,这可解释为:如果企业内部控制造成投机取巧所增大的成本超过降低机会主义行为所节约的成本,那么,这时候资产专用性对降低生产成本的作用并不是很大,上市企业更愿意实行纵向分离。交易不确定程度在前两个模型里对纵向一体化的直接影响系数为负,在增加交叉项和资产专用性水平滞后一期的后三个模型里系数符号变为正。考虑到它和当期资产专用性水平变量的交互项系数不仅为负,而且间接影响系数较大,故交易不确定程度即使会直接促使企业选择纵向一体化决策来回避机会主义风险,但如果考虑到这种不确定的交易会抑制企业为了专用交易而扩大投资,那么企业最终也许会放弃纵向一体化,仍选择依靠市场购买将来的不确定需求的中间产品。交易频繁变量的系数在5个模型里对纵向一体化直接影响的系数表现与交易不确定程度变量基本相同,它对纵向一体化间接影响的系数尽管为负,但影响系数很小,所以对于频繁的专用交易,上市企业将选择纵向一体化。从上市企业的样本来看,市场规模与纵向一体化水平之间存在着微弱的正相关性,这一结果与前面的各行业样本相左,行业数据里的市场规模扩大要求企业随着市场的发展而更加专业化,降低了纵向一体化的程度;这里的上市企业数据的市场规模扩大更多地可以解释为企业自身的管理能力提高,促使了企业主营业务的不断扩大,故上市企业的市场规模不一定会与专业化正相关,即不一定与纵向一体化水平负相关。

四、结论

本文在国内外研究基础上使用了一个测量纵向一体化水平的连续指标,运用动态面板数据模型的GMM估计方法,深入、系统地分析我国近10年影响主要行业和不同特征企业纵向一体化水平发生变动的关键维度,结论如下:

(1)滞后一期纵向一体化水平变量对所有样本的影响系数通过了显著性检验,但总样本、国有和主要大中型工业企业子样本的变量系数符号不同于三资企业和发生合并事件的主要上市企业的估计结果,符号为负。这一结果显示,一个管理边界已经达到极限的无效率或低效率企业,如果不能通过新技术或新的管理方法使企业边界外移,那么继续纵向一体化外部环节,将导致资源不能得到有效的合理配置,预期企业绩效的降低会影响企业更长期的交易决策。相对而言,三资企业和主要上市企业是我国新技术和新的管理模式的主要开发和应用者,预期绩效的提高会促使这些企业积极利用纵向一体化代替以前市场发生的交易。

机电一体化特点范文第4篇

【关键词】 电算化会计档案; 特点; 注意问题

电算化会计档案指存储在计算机中的会计数据(以磁性介质或光盘存储的会计数据)和计算机打印出来的书面形式的会计数据。会计数据是指记账凭证、会计账簿、会计报表(包括报表格式和计算公式)等数据,以及会计软件系统开发运行中编制的各种文档程序和其他会计资料。电算化会计档案治理的主要任务是:监督和保证按要求生成各种档案,保证各种会计档案的安全与保密,保证各种会计档案得到合理和有效的利用,并安全保存。

一、电算化会计档案的特点

与传统的会计档案相比,电算化会计档案一般具有如下几个特点:

一是电算化会计档案比传统会计档案具有更广泛的内涵。它除了包括打印输出的记账凭证、会计账簿、会计报表外,主要是指电算化会计系统中的所有系统软件、会计软件程序及其全套文档资料。

二是电算化会计档案较传统会计档案有更多的存储形式且对存放条件要求更高。它一方面以打印输出的纸质账簿、报表、凭证的形式存在;另一方面主要以磁性介质或光盘的形式存在,包括存储在计算机硬盘上系统正在使用的档案资料和存储在软盘、光盘等存储介质上作为备份使用的档案资料。后者受存储介质质量、存放环境和存储有效期等因素的影响很大,如果保存不当容易遭到破坏。

三是电算化会计档案较传统会计档案易于修改,且不留痕迹。

四是电算化会计档案的使用和会计软件的版本密切相关。

五是电算化会计档案必须借助于一定的环境才能再现在使用者的面前,且使用时方便、快捷、直观,容易产生一些分析结果,可以对管理和决策提供较好的支持。

二、电算化会计档案包含的内容

(一)机制会计档案

包括从会计电算化系统打印输出的会计凭证、会计账簿、财务会计报告等纸介质档案,也包括应当依法保存的会计档案移交、保管、销毁清册等其他类档案。

(二)机读会计档案

包括以计算机硬盘、软盘等磁性介质或光盘等其他介质存储的只能以电子数据状态保存的会计数据和会计凭证、会计账簿、会计报表(包括报表格式与计算公式)等数据和会计数据库。

(三)计算机系统档案

包括计算机硬件系统型号、存储空间和外部设备类型及其增减变化;计算机操作系统及网络操作系统型号;会计电算化软件系统名称、版本号,与之配套的安装光盘、磁盘、用户服务卡以及用户手册等全套文档资料。

三、对电算化会计档案生成的管理控制

(一)机制会计档案生成的管理控制

1.机制会计凭证类生成的管理控制。会计电算化操作员向会计电算化系统输入记账凭证前,首先应认真审核原始凭证的合法性、正确性;编制记账凭证时做到科目使用正确,数字准确无误。审核记账员(由复核人员兼任)应在计算机屏幕上直接对系统内的记账凭证一张一张进行审核,不能等到期末使用“成批审核”功能集中审核;同时,复核机制记账凭证并签章。二者同步完成后,系统内审核后的记账凭证方可用来登记账簿。而机制记账凭证除由制单人员、复核人员签章外,还应由记账人员及会计机构负责人或会计主管(兼任会计电算化主管)签章,收付款记账凭证还应由出纳人员及领款人签章,方可作为有效的会计档案保管。

机制记账凭证的编号应由计算机自动顺序产生,必须连续。编号间断时,应在断号后第一张凭证上说明断号原因,并由有关人员签章。现金、银行存款、转账凭证的分册科目汇总表每本凭证打印一张,连同该本记账凭证及其所附原始凭证一起装订保管。

2.机制会计账簿类生成的管理控制。现金日记账每天在计算机内登账并打印输出后,由出纳人员核对现金库存,核对无误后由出纳人员、记账人员、复核人员、会计机构负责人或会计主管在账簿上签章,按月连续编页码并装订成册,以防账页的散失或被抽换。年终再将各月现金日记账按顺序装订成册,加盖封印,妥善保管。同样,银行存款日记账也应每天登账并打印输出,绝不能等到期末集中登账和打印,其审核签章、装订、保管与现金日记账相同。此外,出纳人员每月月末编制银行存款余额调节表,由出纳人员及会计机构负责人或会计主管签章后,与银行对账单一起保管。

总账、其他明细账定期打印输出,连续编号,经审核后装订成册,同样应由记账人员、打印人员、装订人员、会计机构负责人或会计主管在账册封面上签章并加盖封印。一般可根据企业实际情况和工作需要按月或按季、按年打印,但最迟至次年1月末应全部完成此项工作。当然,也要根据税务、审计等管理部门要求,及时打印输出有关账簿。

3.机制财务会计报告类生成的管理控制。企业的会计报表和部分财务分析结果由会计电算化系统产生,但要求向有关各方提供的财务会计报告应符合《企业财务会计报告条例》的规定。企业在有必要向有关各方同时提供书面形式以及电子数据的财务会计报告时,两者数据应当完全一致。此外,由会计电算化系统打印输出的会计资料发生缺损时,应补充打印,并同样需要有关会计人员签章。

(二)机读会计档案生成的管理控制

机读会计档案只能以电子数据状态保存,通过会计数据备份的方式生成。根据有关规定,会计档案的载体以纸介质为主,以磁、光电等其他介质为辅,但发展方向是以方便、可靠而经济的磁性或光电等介质取代纸介质。《会计电算化工作规范》已经允许在征得同级财政部门同意后,企业采用磁性介质等存储会计数据,不再定期打印输出会计账簿(总账、现金日记账和银行存款日记账除外)。而《会计档案管理办法》第12条也规定,“具备采用磁带、磁盘、光盘、微缩胶片等磁性介质保存会计档案条件的,由国务院业务主管部门统一规定,并报财政部、国家档案局备案”。

目前,大多数会计电算化软件主要支持计算机硬盘及软盘备份。备份次数应视企业会计业务量大小而定,但每月不应少于两次。每次除在本机硬盘备份外,同时还应制作两份软盘,并使用两套软盘循环。比如,月中做一次(两份)备份,月末在记账后结账前做第二次备份时要启用一套空白软盘以防备份失败。

对使用中的会计电算化软件进行修改、版本升级或计算机硬件设备更换时,为保证会计数据的连续和安全,也应事前制作软盘备份,因为会计电算化系统不仅存有当期的会计数据,而且存有以前年度的历史会计数据,硬盘数据备份也保存在计算机内。系统管理员应在现场全程监督,事后还应核查确认会计数据的连续和完整。升级前的旧版本的会计电算化软件系统不应删除,而应存储在计算机内。

尽管软盘在会计数据备份中广为使用,但是并非最佳选择。《会计电算化工作规范》中建议,“大中型企业应采用磁带、光盘、微缩胶片等介质存储会计数据,尽量少采用软盘存储会计档案”。现在很多企业使用存储量大、价格逐步下调的光盘备份会计数据,而一些大型企业则有必要利用现代信息技术,建立基于网络的数据备份与传输系统,实现异地实时备份,以确保会计数据不会丢失。会计数据备份有一个致命的缺陷:按规定,会计资料经有关人员签章后才可存档,但在备份软盘或光盘标签上手工签章根本不能保证会计电子数据不被人为删改,也就不能保证会计档案的真实、完善以及使用该备份进行数据恢复后会计信息的正确性。因此,采取加密码的“数字签名”才是有效的解决方法。

四、电算化会计档案管理应注意的问题

鉴于电算化会计档案具有上述区别于传统会计档案的特点,在电算化会计档案的管理工作中,除了传统会计档案管理应注意的问题外,还应特别注意以下几个问题:

(一)要特别注意对电算化会计档案中软件文档的管理

这些软件文档是进行会计信息系统维护必不可少的资料,它可以帮助理解别人的设计思路和编制的源程序代码,同时一个软件系统由于主客观的原因不可避免地会产生一些问题,如果没有保存完整的软件文档,系统的维护将非常困难,甚至不可能。

(二)电算化会计档案受质量、温度湿度、磁场等因素的影响较大,易受破坏

在管理时应注意如下问题:一是在选用保存会计档案的存储介质时,应特别注意选用质量较好、可靠性较高的介质,存储介质的质量关系到会计档案能否被使用,而纸张的质量只会影响到使用效果;二是对存放在存储介质上的会计档案应写好“保护”字样,存放在防潮、防热、防尘、防磁的场所;三是对存放往年会计档案的介质应定期复制,如每半年复制一次且最好复制双份存放在不同的地点,各种备份软盘均要标明类型、备份期间、备份时间和备份人员等有关标识,以便查找;四是对使用时间较长的存储介质应定期进行替换;五是对硬盘上的会计档案应定期备份到软盘或光盘上。系统管理员以及会计电算化操作员应及时制作数据备份;六是需要对备份磁盘进行操作而又可能危及该磁盘的完整性时,应制作复制件,使用复制件进行操作。

总之,财务电算化管理信息系统是企业基础性的管理系统,财务管理是企业管理的重点,是企业管理信息化的核心,是企业特别是各级领导关注的焦点。电算化是以会计档案管理、经营控制、经营决策为目的,与计算机技术良好的融合,掌握企业控制和管理活动所需信息数据应用流程,充分利用计算机快速提供信息能力和会计信息加工效率,为企业经营控制和管理决策提供满意的服务。

机电一体化特点范文第5篇

【关键词】电脑鼠;Cortex-M3;电机;红外;陀螺仪;测速;上位机

1.概述

人类在科技的发展史上,一直在尝试着想要创造出一个具有肢体、感官、脑力等综合一体的智能机器人,而电脑鼠就是一个很能够用来诠释肢体、感官及脑力综合工作的基本实例,这也是当初电脑鼠被发明的理由,希望能够借助电脑鼠的创作来进而研究与发明更加复杂的机械。21世纪是一个科技化、智能化的世界,对智能化进行更加深入的研究也是我们自动化专业将来发展的一个方向。

这一年来,通过对电脑鼠的不断改进和研究,我们研发了一款新型的电脑鼠,该电脑鼠以ARM_CortexM3为核心,包括电源模块、伺服电机模块、红外测距模块、陀螺仪模块以及蓝牙通信模块。以下针对研发步骤以及在研发过程中遇到的问题进行一些说明。

2.系统硬件设计

2.1 电源模块

电压模块我们采用了开关稳压电源以及线性稳压电源,在设计电源时,我们把每个模块都分开来处理,开关稳压电源采用TPS5430芯片,主要给红外发射模块供电,线性稳压电源TPS77301以及TPS76033均输出3.3V,分别给单片机、陀螺仪,电机及红外驱动等供电。

开关稳压电源主要是给红外发射管提供足够大的电流,满足其对发射功率的要求。同时,选择了7.4V的可充电锂电池,一方面,体积小、容量较大,另一方面,可以为电机直接提供电源,无需转换。

2.2 伺服直流电机模块

电机是电脑鼠的一个核心部分,以往的电机是采用步进电机,比较好控制,但不能提高速度,本系统选择的电机为FAULHABER1524B-009SR直流伺服电机,该电机自带编码器与减速环,通过两路编码器输出,我们可以很快测出电机的转速以及电机转动的方向。电机驱动芯片我们选取了DRV8833,通过两路PWM控制一个电机以实现正反转。通过测试,电机的转速可从0变化到3000r/min。

通过伺服直流电机的测速以及单片机的PWM控制,我们通过PID对电机的转速实现闭环控制,提高了准确度。

2.3 红外测距模块

红外测距主要使用了四对红外收发管,以实现对前方、左右两侧的墙壁检测,不仅可以判断出是否有墙壁,同时还实现了对墙壁距离的检测,红外不仅仅是实现了从一个开关量到一个模拟数据量的转换。红外发射管选择为普通的红外发射管,红外接收管选择的型号为TSL262R,它将距离转换为电压,通过对电压的测量来得到电脑鼠当前的位置信息。对于红外数据的处理,主要使用了曲线拟合的方式,同时,通过PWM对发射功率进行控制,可以使四个红外基本上一致,得到比较理想的结果。红外发射管需要采用驱动芯片来满足它对发射功率的要求,同时,采用了小电阻对其分压。

2.4 陀螺仪模块

陀螺仪的设计主要是为了让电脑鼠在转弯方面得到优化,实现对角度的闭环控制,减少其在弯道上出错的几率。对陀螺仪主要是进行角加速度到角度的转换,以往的电脑鼠上加上小罗盘来对方向进行控制,而电机中的磁场对罗盘的影响很大,使用陀螺仪很好的解决了这一问题,通过对角加速度进行积分可以转换为角度,实现对速度的闭环控制,同时,电路简单,易于缩小电脑鼠的体积。

2.5 无线通信模块

在本系统中,无线通信模块主要是为了对电脑鼠进行更方便的调试,在电脑鼠行进的过程中,可以将数据发送回电脑通过对数据的处理实现对电脑鼠更加精确的控制,我们采用了编写上位机的形式,将无线模块采回来的位置进行处理,对迷宫的信息实现实时的记录与控制。无线模块使用的是蓝牙BC04转串口模块。

3.系统总体设计

系统的工作原理:通过微处理器的控制,由电机编码器测速来获取电机的当前速度,通过速度闭环即可实现电脑鼠的直线行走,红外测距避免电脑鼠与墙壁发生碰撞,通过判断有无墙壁来控制电脑鼠转弯,陀螺仪辅助电脑鼠直线行走与转弯,确保电脑鼠转到正确的角度,在正确的方向上行驶,无线通信模块主要通过收发数据来实现对电脑鼠的准确控制。

4.特色与创新

本系统相比以前的电脑鼠而言,有很多优化的地方,这也使得这款电脑鼠在性能上更加先进。

首先,伺服直流电机在电脑鼠上面的使用。以往的电脑鼠为了能够实现更好的控制,往往使用步进电机来控制,虽然步进电机在控制上取得了优势,然而速度却提不上来,尤其是在电脑鼠转弯上面,浪费了大量的时间。我们研究的新型电脑鼠以直流电机为基础,大大提高了电脑鼠的速度,同时,也减小了电脑鼠的体积,使其更加灵活。

其次,红外模块在布局上更加优化,使其测试范围更广,抗干扰能力也得到了增强。而且新型的红外接收头可以将接收到的红外光线的强弱转化为电压的大小,从而实现红外测距的功能。

最后,陀螺仪模块也是这款电脑鼠的特色,以往用步进电机控制的电脑鼠在转弯时不能检测转弯角度是否准确,是一种开环控制,出错概率较大。而陀螺仪可以在转弯时校正旋转角度,实现闭环控制,使控制更加精确、转弯速度大幅提升,出错概率大大减小。

5.结语

自从电脑鼠被发明以来,它就受到了人们的青睐,它是使用嵌入式微控制器、传感器和机电运动部件构成的一种智能行走装置,电脑鼠可以在不同“迷宫”中自动记忆和选择路径,采用相应的算法,快速地达到所设定的目的地。现在国际上每年都有电脑鼠走迷宫的专业比赛,现在这项比赛也成为了各高校的热门科技项目,各高校都对新型电脑鼠进行了一定的研究。它对于机器人、智能车的研究也有很大的帮助,随着技术的发展,电脑鼠也将得到长足的发展。

参考文献