时间:2023-06-13 09:23:22
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反向工程,又称为还原工程,逆向工程。反向工程的概念,最早出现在集成电路和布图设计权保护领域,原指对他人“掩膜作品”的布图设计进行分析评价,并根据这些分析评价的结果,来创作出新的布图设计。近年来随着计算机软件的快速发展,计算机软件领域也出现了反向工程的情况。计算机软件反向工程,也称为计算机软件逆向工程、还原工程,指的是对他人软件的目标程序,通过逆向分析与研究的手段,来推导出他人的软件产品所使用的思路、原理、结构、算法、处理过程、运行方法等设计要素,将之作为参考,以帮助自己开发相似或相同的软件的一种方法。其目的比较一致,主要包括分析研究计算机软件程序的功能特性,诊断和排除计算机软件原程序中存在的错误,开发计算机软件原程序的功能相似产品、附属产品,或兼容产品,还有就是分析计算机软件某一程序是否侵害其他计算机软件程序的著作权,提供研究结果报告,作为法院裁决著作权权属纠纷案件的参考。
1 概述
计算机软件反向工程主要指的是通过对某种计算机软件产品的结构、原理以及功能进行分析研究后,制作出功能相近、但又不完全一样的计算机软件产品的过程。从某种程度上说,计算机软件的反向工程,其技术的主要过程是分析计算机软件的程序,并且在分析计算机软件程序的过程中,使高于源代码级别的、更抽象层次的运行程序,得以逐渐建立起来。在这个过程中,如果使用有利于逆向工程的软件产品,有助于完善这个过程的建立。从广义上讲,通过对某种计算机软件产品的结构、原理以及功能进行分析和研究后,制作出功能相近、但又不完全相同的产品,属于反向工程的一个基本概念。
在计算机硬件领域内,反向工程也得到了应用,微软公司利用反向工程来开发人体力学鼠标器就是一个很典型的例子。微软公司生产的鼠标器,其功能很简单,只需要3个按键,就可以满足用户使用的需要。但是,如何才能让鼠标器的手感最好,且经过长时间使用也不产生疲劳感,却是生产厂商需要认真考虑的问题。对此,微软公司的研究人员进行了研究,首先,他们根据人体工程学的知识,制作了几个鼠标器模型,给使用者使用并评估,然后,根据使用者的评估意见,直接对模型进行修改,不行再次修改,这样经过多次修改,直至修改到所有使用者都满意为止。最后,再将修改后的鼠标器模型数据,利用反向工程软件imageware生成cad数据。这样,当他们生产的外观新颖、曲线流畅的鼠标器推向市场后,由于其符合人体工程学原理,手感舒适,不易疲劳,迅速获得了广大用户的认可,其产品的市场占有率得到了极大的提高。
2 计算机软件反向工程在生产中的应用
1)了解计算机软件产品生产厂家的实力。在购买某款计算机软件产品前,先对该计算机软件产品进行适当的反向分析,以确认厂家的计算机软件产品质量是否符合我们的安全需求。例如,由于网络安全产品的特殊性,在购买一批网络安全主动防御产品前,为了进一步获取该计算机软件产品是否符合我们的安全要求,可以采用反向工程的办法,在适当的层面上,对该计算机软件产品进行逆向分析,以确认该计算机软件的安全性以及技术优势。
2)分析计算机软件产品的功能。计算机软件厂商在很多时候会公开自己的很多组件接口,以方便客户根据自己的需要,开发自己使用的第三方组件。有的时候,由于计算机软件厂商的失误或错误,会导致客户自行开发的第三方组件出现一些未知问题。这个时候,反向工程就再次发挥作用。我们可以对计算机软件厂商的组件进行适当的反向工程分析、研究,以找到组件接口的内部逻辑流程,之后,就可以根据研究出的组件接口的内部逻辑流程,来创建更加和谐的兼容组件。
3)分析计算机软件产品是否存在安全漏洞或设计缺陷。在计算机软件领域内,安全是最为重要的。因此,在选择使用某款计算机软件产品前,需要采用反向工程的手段,对该款软件产品进行逆向分析,来研究该计算机软件产品是否存在安全漏洞,以及是否存在设计方面的缺陷。通过对计算机软件安全性的逆向分析,可以使该款计算机软件产品的安全性得到验证。
4)对计算机软件产品进行相似性对比。对计算机软件产品相似性对比分析,此项应用与著作权法律相关。例如,某家规模计算机软件厂商,通过采用逆向工程的办法,偷偷使用了另外一家计算机软件厂商的功能模块。如果他的行为被这一家计算机软件软件厂商发现,则该计算机软件生产厂家可以使用逆向工程,对这家软件厂商的产品进行对比分析,来确认代码是否存在相似性,从而判定是否侵犯其计算机软件著作权。
反向工程的合法认定
反向工程的利用是不是构成侵权,浙江广诚律师事务所赵小雷律师就法理与实践的方面对此进行了分析。他认为,在自2007年2月1日起施行的《最高人民法院关于审理不正当竞争民事案件应用法律若干问题的解释》(以下简称《解释》)的第十二条,通过自行开发研制或者反向工程等方式获得的商业秘密,不认定为《反不正当竞争法》第十条第(一)、(二)项规定的侵犯商业秘密行为。前款所称“反向工程”,是指通过技术手段对从公开渠道取得的产品进行拆卸、测绘、分析等而获得该产品的有关技术信息。当事人以不正当手段知悉了他人的商业秘密之后,又以反向工程为由主张获取行为合法的,不予支持。
根据《反不正当竞争法》规定,商业秘密是指不为公众所知悉、能为权利人带来经济利益、具有实用性并经权利人采取保密措施的技术信息和经营信息。这里第一个构成要件就是“不为公众所知悉”。最高人民法院《关于审理不正当竞争民事案件应用法律若干问题的解释》(法释〔2007〕2号)规定,所谓“不为公众所知悉”是指有关信息不为其所属领域的相关人员普遍知悉和容易获得。但是具有下列情形之一的,可以认定有关信息不构成不为公众所知悉,也就是说这些信息已经为公众所知悉,不构成商业秘密:(一)该信息为其所属技术或者经济领域的人的一般常识或者行业惯例;(二)该信息仅涉及产品的尺寸、结构、材料、部件的简单组合等内容,进入市场后相关公众通过观察产品即可直接获得;(三)该信息已经在公开出版物或者其他媒体上公开披露;(四)该信息已通过公开的报告会、展览等方式公开;(五)该信息从其他公开渠道可以获得;(六)该信息无需付出一定的代价而容易获得。上述对此做出了规定,从法条上看如果通过正规途径运用反向工程获悉的商业秘密不属于侵犯商业秘密的行为。
另外通过正规途径运用反向工程获得的商业秘密运用到相关产品中不构成侵权,但其中有两点需要注意:第一,如果通过正规途径获取的是获得国家专利的商业秘密,按照法条获得国家专利的商业秘密也是商业秘密,所以也不构成侵犯商业秘密的行为,但按《专利法》第十一条:发明和实用新型专利权被授予后除本法另有规定的以外,任何单位或个人未经专利权人许可,都不得实施其专利,即不得为生产经营目的制造、使用、许诺销售、进口其专利产品或使用其专利方法以及使用许诺销售、销售、进口依照该专利方法直接获得的产品,外观设计专利被授予后,任何单位或者个人未经专利权人许可,都不得实施其专利,即不得为生产经营目的制造销售、进口其外观设计专利产品。因此,虽构不成侵犯商业秘密的行为,但如以生产经营为目的,将相关商业秘密应用到产品中去即违反《专利法》。所以结合《解释》和《专利法》可以理解为通过正规途径和反向工程获得的未获得专利的商业秘密并将以生产经营为目的应用相关商业秘密的行为是不合法的。
这里有一点需要强调的是《专利法》第五十条:一项取得专利权的发明或者实用新型比前已经取得专利权的发明或者实用新型具有显著经济意义的重大技术进步,其实施又有赖于前一发明或者实用新型的实施的,国务院专利行政部门根据后一专利权人的申请,可以给予实施前一发明或者使用新型的强制许可。在依照前款规定给予强制许可的情形下,国务院专利行政部门根据前一专利权人的申请,也可以给予实施后一发明或者实用新型的强制许可。《解释》第十二条可以说是对《专利法》第五十条的具体操作的规定,即是在未经专利权人的许可的情况下,第三人可以通过正规途径的反向工程获知专利技术的商业秘密,在此基础上去进行技术革新,如果这种技术革新具有显著经济意义的重大技术进步,法律即规定其合法性。所以我们在某种程度上可以理解《解释》第十二条与《专利法》第五十条存在着一定的稳定的必然关系。
第二,如果通过正规途径运用反向工程获取的是获得国家专利的外观设计专利权的产品商业秘密,通过对以上法条的解释,获得的商业秘密行为不是侵犯商业秘密的行为。《专利法》中对什么样的情况下构成侵犯外观设计专利权的规定也不是很明确。
一般可以认为,私权之间所形成的“禁止条款”与反向工程豁免公共政策相违背,构成商业秘密权利滥用,因此该禁止条款效力理应不予认可。换言之,在商业秘密法保护中,商业秘密权利人无权阻止社会公众通过反向工程这一正当手段对其商业秘密信息的获取(法律或者行政法规对于某些客体如计算机软件禁止反向工程的,依照有关法律或者行政法规的规定处理),除非技术权利人申请专利保护。当然,在适用反向工程豁免时,其中已知产品必须是以正当和诚实的方式获得的,例如从公开市场购买、公共领域获得,方可豁免。
反向工程知识产权诉讼的手段
反向工程推动技术的不断进步,技术进步又会促进反向工程,而作为知识产权的所有者,既要发展技术,利用反向工程,又要对其知识产权进行保护。因此对反向工程又有诸多的限制。
反向工程在司法解释中被定义为,通过技术手段对从公开渠道取得的产品进行折卸、测绘、分析等而获得该产品的有关技术信息。为避免该条款被滥用,司法解释同时规定:“当事人以不正当手段知悉了他人的商业秘密之后,又以反向工程为由主张获取行为合法的,不予支持。”
中国开源软件推进联盟专家委员会陈伟博士告诉本刊记者,就集成电路芯片而言,由于布图设计的全部图形分别存在于集成电路表面下不同深度处,所以实际中多采用逐层剥蚀,再用显微摄影技术将其拍摄下来,测出其尺寸即可复制出全套布图设计。反向工程的方法在集成电路工业的发展中起着巨大的作用,世界各国厂商无不采用这种方法来了解别人产品的发展,如果严格禁止这种行为,便会对集成电路技术的进步造成影响,所以各国在立法时都在一定条件下将此视为一种侵权的例外。为了教学、分析和评价布图设计中的概念、技术或者布图设计中采用的电路、逻辑结构、元件配置而复制布图设计以及在此基础上将分析评价结果应用于具有原创性的布图设计之中,并据此制造集成电路,均不视为侵权。但是,单纯地以经营销售为目的而复制他人受保护的布图设计而生产集成电路,应视为侵权行为。
据陈伟分析,计算机软件反向工程的合法性,一直是计算机软件知识产权保护中争议较大的问题。到目前为止,尚无任何国家在其软件保护法中允许对软件实施反向工程的行为。因为软件作为一种技术产品要考虑到产品的兼容性,所以绝对禁止反向工程行为可能影响软件技术的发展。
一、现阶段我国中小企业创新发展的紧迫性
改革开放以来,特别是进入90年代以来, 依靠劳动力、土地等资源优势以及灵活的经营,我国的中小企业以强大的生产力支撑起了“中国制造”。但是,这种要素导向型经济的弊端也正在日渐显现。由高消耗、高成本、高污染、低效益的生产模式引发的能源短缺和环境污染;由西方发达国家频繁发生的专门针对中国的高技术出口封锁,到国际产业界频繁发生的专门针对我国企业的专利费索取案例,林林总总,我国经济的可持续性和竞争力遭遇到了前所未有的阻力。很显然,告别传统的要素导向型经济的发展模式,推动中小企业向创新导向型经济转变,已经迫在眉睫。
目前,我国中小企业的数量已占据全国企业总数的99.6%,其创造的最终产品和服务占国内生产总值的59%,提供的出口占出口总额的68%,交纳的税收占全部税收收入的48%,并提供了75%以上的城镇就业机会。显然,中小企业已经成为我国经济发展、市场繁荣和就业扩大的重要基础,并以其灵活的运行机制和市场适应能力,成为发展生产力、促进经济体制改革、构建和谐社会的重要推动力量。然而,鉴于科技创新的高投入、高风险,以及技术能力的内生性、累积性,以及我国广大中小企业长期形成的技术上的“路径依赖”等矛盾和问题,短期内简单、笼统倡导所有企业,特别是中小企业也必须一概地在技术特别是核心技术上实施拥有自主知识产权的赶超和创新战略,是既不太现实,也是很难有所作为的。因此,研究如何促使正处于产业技术链下游且还不具有开发自主知识产权能力的我国多数中小企业能够以最有效的方式直接掌握和运用当代科技创新发展的最新成果,策略性地选择那些最适合自身状况的关键技术领域及其创新路径与模式进行创新开发,在此过程中获取创新能力的积累与提升,进而缩短与发达国家的技术差距,最终实现自主创新水平的超常规赶超,无疑就是本文所试图要解决的问题。
二、现阶段我国中小企业创新发展的战略定位
自1912年美籍奥地利经济学家约瑟夫·熊彼特提出“创新”(innovation)这一概念至今,已经形成了比较完整和系统的创新理论体系,并在引领世界各国经济增长中发挥了重要的作用。在熊彼特看来,“创新”包括以下内容:(1)引入一个新产品或提供一种新的质量;(2)引进新技术,即新的生产方法;(3)开辟新的市场;(4)开拓并利用原材料新的供应来源;(5)实行一种新的企业组织形式,例如建立一种垄断地位。由此可见,熊彼特的创新概念包含的范围很广,涉及技术性的创新(如产品创新与工艺创新)及非技术性的创新(如服务创新、组织管理创新或制度创新)两大方面。
然而,目前对于创新的理解,无论是在产业界还是政府部门,甚至学术界,人们的首先反应往往就是原始创新、根本性创新。因此,基于创新的不可预测性或明显不可管理性以及大投入、高风险性,导致了我国的企业,特别是大量的中小企业,都视创新为可望不可及的事情。而实际上,创新并不意味着一切都要从零开始,这就好比做麻婆豆腐不必从种豆子开始一样。企业的创新能力,不仅在于能产生科研成果,更重要的是成果的转化、产业化应用和市场开拓。所以,我们必须要突破对于创新模式的狭隘理念与误区,拓宽视野,从一个更加广泛的维度来思考创新的模式。
诚然,现阶段条件下,对于我国广大的中小企业来说,在技术创新的战略定位上,总体而言无疑应当倡导、鼓励和支持其在核心技术领域里实施创新,开发并争取拥有自主知识产权。但与此同时,当前更要注意引导广大中小企业关注并及时跟踪核心技术的发展趋势,积极地同拥有核心技术的企业建立良好的合作关系,争取比竞争对手更快、更优惠地取得核心技术的使用权。在此基础上,我们还应充分认识到,企业所谓的独特的竞争优势,它的产生往往具有形成的累积性、环境的匹配性和整体组合性,离开了企业特定的历史因素和环境条件,往往就产生不出其特有的效果,亦即别的企业所“偷不去、买不来、拆不开、带不走”的核心竞争力。因此,我们在强化企业的非核心技术创新的同时,还要特别提倡加强非技术方面的创新,诸如经营观念、营销手段、服务质量、管理模式等许多方面。国内外许多知名企业之所以成功,很多并不完全是其技术方面如何世界领先,而是在这后一方面内容的不断创新发展,有其独到之处。
三、现阶段我国中小企业创新发展的策略选择
1、准确的市场细分与定位
市场不败的秘诀在于是否选准了免予竞争的领域。从西方发达国家中小企业发展的实践看,中小企业的成功,依赖于它在特定市场领域中的科学定位,依赖于企业在市场中能否寻找到处于领先地位和免于竞争的“生存空间”。美国经营学家保罗·索尔曼曾提出,中小企业在市场竞争中取胜应寻求“生态空间”。因此,基于企业自身实际,科学的市场细分与准确定位就成为了中小企业寻找市场成长空间的重要方法。
对于我国众多的中小企业来说,提出并运用“生存空间”的创新理念,实际上就是要在大企业涉足的边缘地带、企业之间相互协作的生存空间、其他企业进入之外的自然生存空间、市场夹缝生成的空白地带、潜在的科技产品市场领域、传统技艺与现代科技的综合应用以及特殊资源的利用中,充分发挥自己的技术能力和专业化优势,争取在一些特殊产品市场和技术上成为佼佼者。
2、潜心掌握技术转化为商品和市场的手段与方法
技术是企业盈利的手段。然而,技术本身永远不应该是目的。追求技术的原动力是市场和竞争,但市场和竞争同时也可能成为追求技术进步的一个制约因素。企业在技术上的领先,并不一定就能够转化为现实的经济利益。因此,企业懂得如何开发技术固然重要,但如何应用这些技术,并把它和市场更好的结合,同样是一个重大挑战。
现阶段条件下,我国中小企业所面临的创新生存与发展的威胁,从某种程度上可以说,并不是我们技术创新能力的不足,而是技术商业化能力的严重缺失。中国科协《全国科技工作者状况调查报告(2003年)》所显示的数据对此现象给予了有力的佐证:我国科研成果转化为产品或者应用于生产的项目数,人均仅为0.78件;其中成果转换为产品或者应用于生产的项目数为零的高达74.5%。相比之下,日本等发达国家专利和科技成果转化率一般却高达70%至80%。因此,对于我国广大的中小企业而言,不仅要潜心于核心技术的研发,更要潜心于掌握把技术转化为商品的方法,尤其是掌握如何有效地把技术转化为商品并推向市场的方法。这正是一个企业积累技术能力所必须经历的过程,也是一个企业走向成功所必须遵循的发展规律。
3、重点寻求“know-who”而不是“know-how”
创新活动的结果具有高度的不确定性,尤其是在研发的早期阶段更是如此。目前我国广大中小企业的创新能力现状决定了我们的创新策略必须要实现从寻求“know-how”(技术诀窍)到寻求“know-who”(合作者)的转变。
如果说20世纪80年代和90年代早期,竞争能力的关键在于缩短从开发到实际投产的时间,以求快速响应客户的需求。那么,在技术和市场变化快速,产品寿命周期日渐缩短,研究开发项目越来越耗时耗资的今天,以至仅关注企业内部关键技术开发已不能再产生竞争优势。企业的竞争力已经更加取决于有效学习、取得和运用最新知识的能力以及将发明转变为突破性创新的能力。
日本是少数达到西方国家工业发达程度的东方国家。日本的崛起曾引起西方社会的极大震动。因为在过去的40多年中,日本恰恰在西方社会占统治地位的技术领域取得了极大的成功,并在许多领域打败了西方的大企业。而其中的成功秘诀之一就是,在西方公司非常强调本公司自己的发明创新(know-how)的时候,日本公司则十分清楚自身的弱项,通过大量的正式与非正式手段,寻求外部的知识支持,也就是说强调“know-who”的寻找。佳能、索尼和丰田三公司就通过技术突破的外源化,从大学、供应商和海外实验室补充专业技能等手段,竞相“寻求合作者”(know-who)而妥善地解决了技术和产品创新两方面日益增长的难题。日本企业这种通过向外部企业“借用”技术源的做法,应该成为我国企业学习的楷模。
4、战略性运用反向工程技术
学习竞争者创新的最有效方法之一就是对“反向工程”(reverse engineering, RE)技术的战略性运用。国外的历史和实践已经证明,在一定阶段,通过反向工程实现企业创新能力的积累和提升是一个国家创新战略实施过程中的一个不可逾越的阶段。一项针对500多家欧洲企业所做的调查研究表明,接近50%的企业认为,通过反向工程所积累的技术知识对企业自身的创新活动极其重要。日本的丰田公司就通过非直接的技术移植,或反向工程进行原创性产品开发的做法,获取成功。远在20世纪30年代早期,Kiichiro Toyoda就确信他能复制和兼容福特、雪弗莱和克莱斯勒各家之长。他发现这种做法能迅速、有力地加强他的工程师的适应力,即使在丰田的研究和开发能力坚实地壮大了的今天依然保持着这一传统。
目前,“反向工程”作为产品开发和技术创新的一种基本途径,在我国已经得到了较为广泛的应用。但“反向工程”作为一项系统工程,其往往不是单个企业就能够独立完成或有能力承受的。因为“反向工程”的费用通常也需要到原始开发成本的60%到70%,而且需要大约三年的时间才能够成功。因此,为了促使企业能够更快地通过“反向工程”的实施获取技术创新能力的跨越式发展,相关的政府部门应当对企业集成性“反向工程”系统的开发建设从政策和资金上给予支持。在此,日本和韩国已经为我们提供了可以借鉴的成功经验。当然,对于广大的中小企业来说,更重要的还在于通过“反向工程”学习、消化、吸收已有的先进技术,进而研制与开发出“青出于蓝胜于蓝”的新产品,同时通过专利保护手段的及时采用,摆脱对于技术创新的“路径依赖”,以最终实现“突破性创新”的真正跨越。
【参考文献】
[1] 张雅:中小企业登上大舞台[N].经济日报,2006-9-14 (13).
[2] 石良平:中小企业是最活跃的创新基因[N].文汇报,2005-01-06(5)
[3] 张玉利:企业家型企业的创业与快速成长[M].天津: 南开大学出版社,2003:84
[4] Prakke F., The Management of the R&D Interface, Doctoral Dissertation, MIT, 1974.
[5] 吴贵生:技术创新管理[M].北京:清华大学出版社,2002:10
目前,我国中小企业的数量已占据全国企业总数的99.6%,其创造的最终产品和服务占国内生产总值的59%,提供的出口占出口总额的68%,交纳的税收占全部税收收入的48%,并提供了75%以上的城镇就业机会。显然,中小企业已经成为我国经济发展、市场繁荣和就业扩大的重要基础,并以其灵活的运行机制和市场适应能力,成为发展生产力、促进经济体制改革、构建和谐社会的重要推动力量。然而,鉴于科技创新的高投入、高风险,以及技术能力的内生性、累积性,以及我国广大中小企业长期形成的技术上的“路径依赖”等矛盾和问题,短期内简单、笼统倡导所有企业,特别是中小企业也必须一概地在技术特别是核心技术上实施拥有自主知识产权的赶超和创新战略,是既不太现实,也是很难有所作为的。因此,研究如何促使正处于产业技术链下游且还不具有开发自主知识产权能力的我国多数中小企业能够以最有效的方式直接掌握和运用当代科技创新发展的最新成果,策略性地选择那些最适合自身状况的关键技术领域及其创新路径与模式进行创新开发,在此过程中获取创新能力的积累与提升,进而缩短与发达国家的技术差距,最终实现自主创新水平的超常规赶超,无疑就是本文所试图要解决的问题。
二、现阶段我国中小企业创新发展的战略定位
自1912年美籍奥地利经济学家约瑟夫·熊彼特提出“创新”(innovation)这一概念至今,已经形成了比较完整和系统的创新理论体系,并在引领世界各国经济增长中发挥了重要的作用。在熊彼特看来,“创新”包括以下内容:(1)引入一个新产品或提供一种新的质量;(2)引进新技术,即新的生产方法;(3)开辟新的市场;(4)开拓并利用原材料新的供应来源;(5)实行一种新的企业组织形式,例如建立一种垄断地位。由此可见,熊彼特的创新概念包含的范围很广,涉及技术性的创新(如产品创新与工艺创新)及非技术性的创新(如服务创新、组织管理创新或制度创新)两大方面。
然而,目前对于创新的理解,无论是在产业界还是政府部门,甚至学术界,人们的首先反应往往就是原始创新、根本性创新。因此,基于创新的不可预测性或明显不可管理性以及大投入、高风险性,导致了我国的企业,特别是大量的中小企业,都视创新为可望不可及的事情。而实际上,创新并不意味着一切都要从零开始,这就好比做麻婆豆腐不必从种豆子开始一样。企业的创新能力,不仅在于能产生科研成果,更重要的是成果的转化、产业化应用和市场开拓。所以,我们必须要突破对于创新模式的狭隘理念与误区,拓宽视野,从一个更加广泛的维度来思考创新的模式。
诚然,现阶段条件下,对于我国广大的中小企业来说,在技术创新的战略定位上,总体而言无疑应当倡导、鼓励和支持其在核心技术领域里实施创新,开发并争取拥有自主知识产权。但与此同时,当前更要注意引导广大中小企业关注并及时跟踪核心技术的发展趋势,积极地同拥有核心技术的企业建立良好的合作关系,争取比竞争对手更快、更优惠地取得核心技术的使用权。在此基础上,我们还应充分认识到,企业所谓的独特的竞争优势,它的产生往往具有形成的累积性、环境的匹配性和整体组合性,离开了企业特定的历史因素和环境条件,往往就产生不出其特有的效果,亦即别的企业所“偷不去、买不来、拆不开、带不走”的核心竞争力。因此,我们在强化企业的非核心技术创新的同时,还要特别提倡加强非技术方面的创新,诸如经营观念、营销手段、服务质量、管理模式等许多方面。国内外许多知名企业之所以成功,很多并不完全是其技术方面如何世界领先,而是在这后一方面内容的不断创新发展,有其独到之处。
三、现阶段我国中小企业创新发展的策略选择
1、准确的市场细分与定位
市场不败的秘诀在于是否选准了免予竞争的领域。从西方发达国家中小企业发展的实践看,中小企业的成功,依赖于它在特定市场领域中的科学定位,依赖于企业在市场中能否寻找到处于领先地位和免于竞争的“生存空间”。美国经营学家保罗·索尔曼曾提出,中小企业在市场竞争中取胜应寻求“生态空间”。因此,基于企业自身实际,科学的市场细分与准确定位就成为了中小企业寻找市场成长空间的重要方法。
对于我国众多的中小企业来说,提出并运用“生存空间”的创新理念,实际上就是要在大企业涉足的边缘地带、企业之间相互协作的生存空间、其他企业进入之外的自然生存空间、市场夹缝生成的空白地带、潜在的科技产品市场领域、传统技艺与现代科技的综合应用以及特殊资源的利用中,充分发挥自己的技术能力和专业化优势,争取在一些特殊产品市场和技术上成为佼佼者。
2、潜心掌握技术转化为商品和市场的手段与方法
技术是企业盈利的手段。然而,技术本身永远不应该是目的。追求技术的原动力是市场和竞争,但市场和竞争同时也可能成为追求技术进步的一个制约因素。企业在技术上的领先,并不一定就能够转化为现实的经济利益。因此,企业懂得如何开发技术固然重要,但如何应用这些技术,并把它和市场更好的结合,同样是一个重大挑战。
现阶段条件下,我国中小企业所面临的创新生存与发展的威胁,从某种程度上可以说,并不是我们技术创新能力的不足,而是技术商业化能力的严重缺失。中国科协《全国科技工作者状况调查报告(2003年)》所显示的数据对此现象给予了有力的佐证:我国科研成果转化为产品或者应用于生产的项目数,人均仅为0.78件;其中成果转换为产品或者应用于生产的项目数为零的高达74.5%。相比之下,日本等发达国家专利和科技成果转化率一般却高达70%至80%。因此,对于我国广大的中小企业而言,不仅要潜心于核心技术的研发,更要潜心于掌握把技术转化为商品的方法,尤其
是掌握如何有效地把技术转化为商品并推向市场的方法。这正是一个企业积累技术能力所必须经历的过程,也是一个企业走向成功所必须遵循的发展规律。3、重点寻求“know-who”而不是“know-how”
创新活动的结果具有高度的不确定性,尤其是在研发的早期阶段更是如此。目前我国广大中小企业的创新能力现状决定了我们的创新策略必须要实现从寻求“know-how”(技术诀窍)到寻求“know-who”(合作者)的转变。
如果说20世纪80年代和90年代早期,竞争能力的关键在于缩短从开发到实际投产的时间,以求快速响应客户的需求。那么,在技术和市场变化快速,产品寿命周期日渐缩短,研究开发项目越来越耗时耗资的今天,以至仅关注企业内部关键技术开发已不能再产生竞争优势。企业的竞争力已经更加取决于有效学习、取得和运用最新知识的能力以及将发明转变为突破性创新的能力。
日本是少数达到西方国家工业发达程度的东方国家。日本的崛起曾引起西方社会的极大震动。因为在过去的40多年中,日本恰恰在西方社会占统治地位的技术领域取得了极大的成功,并在许多领域打败了西方的大企业。而其中的成功秘诀之一就是,在西方公司非常强调本公司自己的发明创新(know-how)的时候,日本公司则十分清楚自身的弱项,通过大量的正式与非正式手段,寻求外部的知识支持,也就是说强调“know-who”的寻找。佳能、索尼和丰田三公司就通过技术突破的外源化,从大学、供应商和海外实验室补充专业技能等手段,竞相“寻求合作者”(know-who)而妥善地解决了技术和产品创新两方面日益增长的难题。日本企业这种通过向外部企业“借用”技术源的做法,应该成为我国企业学习的楷模。
4、战略性运用反向工程技术
学习竞争者创新的最有效方法之一就是对“反向工程”(reverseengineering,RE)技术的战略性运用。国外的历史和实践已经证明,在一定阶段,通过反向工程实现企业创新能力的积累和提升是一个国家创新战略实施过程中的一个不可逾越的阶段。一项针对500多家欧洲企业所做的调查研究表明,接近50%的企业认为,通过反向工程所积累的技术知识对企业自身的创新活动极其重要。日本的丰田公司就通过非直接的技术移植,或反向工程进行原创性产品开发的做法,获取成功。远在20世纪30年代早期,KiichiroToyoda就确信他能复制和兼容福特、雪弗莱和克莱斯勒各家之长。他发现这种做法能迅速、有力地加强他的工程师的适应力,即使在丰田的研究和开发能力坚实地壮大了的今天依然保持着这一传统。
目前,“反向工程”作为产品开发和技术创新的一种基本途径,在我国已经得到了较为广泛的应用。但“反向工程”作为一项系统工程,其往往不是单个企业就能够独立完成或有能力承受的。因为“反向工程”的费用通常也需要到原始开发成本的60%到70%,而且需要大约三年的时间才能够成功。因此,为了促使企业能够更快地通过“反向工程”的实施获取技术创新能力的跨越式发展,相关的政府部门应当对企业集成性“反向工程”系统的开发建设从政策和资金上给予支持。在此,日本和韩国已经为我们提供了可以借鉴的成功经验。当然,对于广大的中小企业来说,更重要的还在于通过“反向工程”学习、消化、吸收已有的先进技术,进而研制与开发出“青出于蓝胜于蓝”的新产品,同时通过专利保护手段的及时采用,摆脱对于技术创新的“路径依赖”,以最终实现“突破性创新”的真正跨越。
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[中图分类号]F272.92 [文献标识码]A [文章编号]1006-5024(2013)07-0044-04
[作者简介]李晓非,北京信息科技大学经济管理学院讲师,博士,研究方向为企业管理;
金春华,北京信息科技大学经济管理学院副教授,研究方向为企业管理;(北京100192)
邵球军,中国中钢股份有限公司金融投资事业部职员,研究方向为企业管理。(北京100080)
一、引言
随着科学的发展,技术继劳动力、资本之后成为人类社会中又一重要的生产要素,并且在生产过程中的作用日益凸显。作为技术的创造者和实施者,技术人员的素质是构成组织的核心竞争力的重要因素。技术人员是指从事专业技术研发、管理和操作的人员,科研人员、工程技术人员、技术管理人员、会计人员、统计人员、医生、教师、律师等都属于技术人员。本研究中的企业技术人员特指在企业中从事生产技术研发、管理和操作的人员,企业的财务人员、法律人员不在研究范围内。
企业中的技术人员属于典型的知识型员工,具有专业性、创造性、复杂性、团队性等特征。技术人员所进行的知识性劳动使其工作过程与工作结果具有更大的模糊性,难以用工作数量、工作时间等直接性指标度量。如何对技术人员的能力、素质、绩效进行评价一直是企业人力资源管理中的难题,胜任特征理论的引人为该问题的解决提供了有效的方法。
胜任特征理论由McClelland于1973年提出,Mc-Clelland指出,胜任特征是指能将高绩效者与一般绩效者区分开来的行为技能和个人特征,并且主张用胜任特征测试代替智力和能力测试进行人员的选拔与考核。1994年,Spencer和McClelland又提出了鉴别胜任特征和基准胜任特征的概念,其中基准胜任特征(ThresholdCompetency)是指某类人员从事工作所必须的基本要求,能够通过短期培训和教育而获得。鉴别胜任特征(Differentiating Competency)是指那些短期内难以发生改变的特征,是高绩效者在其岗位上取得成功的必要条件。胜任特征理论引入我国之后,被广泛地应用到管理、教学、销售人员的管理中。
国内的一些学者将胜任特征的理论和方法引入到技术人员管理中,如马欢欢等以IT企业研发人员为对象,利用问卷调查和统计分析的方法确定团队协作、成就导向、思维能力、专业能力、学习创新能力、客户服务能力、信息搜寻共7项IT企业研发人员胜任特征;赵西萍等在对软件工程师工作内容进行分析的基础上,对软件工程师的胜任特征结构进行了实证研究,最终确认成就导向、思维能力、团队协作、主动性、坚韧性5项胜任特征;温柏坚等以G企业为例,通过实证分析的方式确定技术人员任务导向、专业敏感性、监控能力、沟通能力、成就导向、全局观念、果断性、创新性、信息寻求共9项胜任特征。;廖建桥等在对现有文献进行分析的基础上总结出技术人员自信、解决问题的能力、主动性、坚韧、分析式思维、概念式思维、成就导向、创新意识、关注质量与程序、责任心、学习能力、专业知识与技能、沟通能力、团队合作、信息寻求能力15项胜任特征,并与管理者胜任特征进行对比分析。
目前关于技术人员的胜任特征的确定主要采用行为事件访谈的方法,行为事件访谈法通过对高绩效者与低绩效者行为事件的编码和统计分析确定研究对象的胜任特征要素。由于这种方法是从研究者的角度对技术人员的胜任特征进行提炼,其研究结论受到研究者水平和知识结构的影响,经常会将技术人员的基本素质和取得成功的要素相混淆,不能有效地对技术人员基准胜任特征和鉴别胜任特征进行区分。
针对现有研究上的不足,本文利用KANO理论的思想方法,通过调查问卷和统计分析的方式对技术人员的鉴别胜任特征和基准胜任特征进行分析。
二、研究方法与步骤
(一)KANO模型
KANO模型来源于心理学家Herzberg提出的双因素理论,1984年日本学者高桥文夫、狩野纪昭将双因素理论引入制造业产品质量领域,提出了质量管理的KANO模型,这一模型根据产品质量与顾客满意程度的关系(图)将产品质量分为五个层面。
1.魅力要素(Attractive Element):当产品具备这一要素,顾客会感到非常的满意;但是,即使这一要素欠缺,也不会引起顾客的不满。
2.一元要素(One-Dimensional Element),此类要素具备的程度愈高,顾客就愈满意;具备程度越低,顾客就愈不满意,质量要素与顾客满意呈线性关系。
3.当然要素(Must-be Element):此类要素是顾客认为产品应该具备的基本质量。当要素具备时,并不会引起顾客的满意;但是,这种要素一旦缺失时,则会造成顾客不满。
4.无差异要素(NO Interest-Indifferent Element):这种要素无论具备与否,对顾客的满意程度都不会产生影响。
5.反向要素(Reverse Element):如果产品具备了此类要素便会引起顾客的不满,未具备却会使顾客满意。
KANO理论的提出使人们对产品质量形成了新的认识:并不是所有的质量要素都能够提高顾客对产品的满意程度,对于那些当然要素而言,顾客仅将这些要素看作某个产品应该具备的基本质量,即使企业提高产品的质量,也不会使顾客感到更加满意。KANO模型提出后,在质量管理、教育管理、消费者行为等领域得到了广泛的应用,学者们普遍采用调查问卷的方法对各类要素进行划分。
(二)研究步骤
KANO模型的核心思想在于从顾客的视角对产品质量的构成要素进行划分,进而将那些产品所必须具备的基本质量要素和那些能够提高顾客满意程度的质量要素相区别。我们可以借助这一思想解决企业技术人员胜任特征的划分问题。
根据Spencer和McClelland对胜任特征的定义,胜任特征被划分为体现对象基本素质的基准胜任特征和将高绩效者与低绩效者相区别的鉴别胜任特征。技术人员的工作行为与工作成果具有很强的模糊性,难以采用定量的数据进行准确描述。因此,目前对技术人员绩效的考核往往采用相关人员(上级主管、相关部门、客户等)对技术人员进行评价的方式。从这一角度看,技术人员的鉴别胜任特征就表现为那些能够引起相关人员满意的因素,而技术人员的基准胜任特征则表现为相关人员所认为的技术人员必备素质。本研究从相关人员对技术人员评价的角度,通过相关人员调查问卷和统计分析的方式对企业技术人员胜任特征的要素进行了分析。
1.调查问卷的设计与发放。综合现有文献中关于技术人员胜任特征的研究成果,对其中的一些项目进行整理与合并,并与人力资源管理专家和企业管理者进行了访谈,最终确定20项企业技术人员胜任特征要素,分别是成就导向、创新意识、分析能力、概念性思考、沟通能力、果断性、坚韧性、监控能力、解决问题能力、服务意识、全局观念、团队合作、信息寻求能力、学习能力、责任心、主动性、专业敏感性、专业知识与技能、自信心、反思能力。问卷依受访者对技术人员某一要素具备与未具备的感受,区分为“不喜欢”、“能忍受”、“毫无感觉”、“理所当然”、“喜欢”五项,依受访者的实际感受作答。
为了保证问卷的普遍性,选择10家企业作为实证分析的对象,这10家企业以电子、信息、生物等高技术企业为主,也涵盖了冶金、汽车等传统的企业。向样本企业技术部门主管、生产部门员工和主管、销售部门员工和主管、采购部门员工和主管,以及这些企业的客户共发放问卷200份,回收177份,删除漏填、大量选项相同以及在正向反向问题上持有相同答案的问卷34份,共获得有效问卷143份。
2.问卷结果的统计。被调查者对正向和反向问题的答案可得到5×5种可能的回答组合,根据KANO理论对各种组合对应的特征进行定义,如表1所示,表中,“A”表示魅力要素;“0”表示一元要素;“M”表示当然要素;“I”表示无差异要素;“R”表示反向要素;“Q”表示有问题的回答。
统计问卷中各种组合的比例,然后根据各种组合所对应的要素性质,统计每个项目的要素总和,要素出现的比例表明了受调查者关于某项目应属于某种要素的倾向性态度,要素比例高则项目属于该要素,反之则不属于该要素。
3.胜任特征要素的划分。确定每个项目属于哪种要素后,根据每个要素的特征建立其与企业技术人员胜任特征的联系。
(1)当然要素。技术人员具备这些要素并不能使相关人员感到满意,但是如果技术人员不具备这些要素则会引起相关人员的不满。这些都只是技术人员所应具备的基本素质,仅仅具备这些素质的员工并不能成为高绩效的技术人员,这些要素应属于技术人员基准胜任特征。
(2)魅力要素。技术人员不具备时不会引起相关人员的不满,但具备这些要素时,相关人员就会对他们的工作感到满意。如果技术人员在这些方面表现较好,则会获得更多的认可,因此这些要素应属于技术人员鉴别胜任特征。
(3)一元要素。技术人员具备这些要素时,相关人员就会对他们的工作感到满意,不具备这些要素时相关人员就会对他们产生不满。这表明技术人员在这些要素上表现越好,相关人员就会对他们的工作越满意,技术人员的绩效水平也越高,这些要素应属于鉴别胜任特征。
(4)无差异要素。无论技术人员是否具备这些要素,都不会影响相关人员对其工作的印象,因此无法对绩效不同的技术人员进行区分,与其胜任特征无关。
(5)反向要素。技术人员具备这一要素时相关人员对其工作感到不满,不具备这一要素时相关人员则会感到满意,这种要素的存在对技术人员的工作将会产生负面影响,与其胜任特征无关。
三、研究结果与分析
根据调查问卷的结果,统计每个项目正反向问题答案的组合,确定该项目对应各要素的比例。下面以“成就导向”项目为例说明其计算过程。由于在问卷筛选时将正反向问题答案相同的问卷删除,仅统计魅力要素、一元要素、当然要素、无差异要素、反向要素的比例。
Step1:统计正向和反向答案数量,如表2所示。
Step2:将表2中各组合的数量和表1相对应,计算各要素的总和及比例,如表3所示。
Step3:判断要素性质。
通过表3的结果可以看出,魅力要素的比例最高,应将“成就导向”归为魅力要素。
Step4:胜任特征要素划分。
魅力要素是那些能够使相关人员对技术人员作出更高评价的要素,因此,应将其划分为鉴别胜任特征。
同理对其他19个项目的胜任要素性质进行判断,结果如表4所示。
从表4可以看出,成就导向、概念性思考、果断性、监控能力、信息寻求能力、专业敏感性、反思能力7个项目属于魅力要素;创新意识、分析能力、服务意识、学习能力、主动性5个项目属于一元要素。当技术人员在这些项目上表现更好时,相关人员会对其予以较高的评价,因此将这些要素归为鉴别胜任特征。
沟通能力、坚韧性、解决问题能力、全局观念、团队合作、责任心、专业知识与技能、自信心8个项目属于当然要素,这些是技术人员所必须具备的基本素质,因此将这8个项目归为基准胜任特征。
中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2011)33-0048-02
一、逆向工程技术概念及应用现状
逆向工程(Reverse Engineering,RE),又称为反求工程、反向工程、抄数等。逆向工程是一门跨学科、跨专业的综合性工程。它以产品原型、实物、软件(图样、程序、技术文件等)或影像(图片、照片等)等作为研究对象,应用系统工程学、产品设计方法学和计算机辅助技术的理论和方法,探索并掌握支持产品全生命周期设计、制造和管理的关键技术,进而开发出同类的或更先进的产品。所以逆向工程不仅是仿造,而且是一个创新的过程。这个在20世纪90年代末期还无人知晓的技术术语,仅仅用了不到十年的时间就迅速发展成为制造业中的一项“时尚”技术,它在产品设计领域的普及速度之快,简直可与数控技术在加工领域的普及速度相媲美。
对于我国这样一个发展中国家,引进国外的先进技术,并用逆向工程技术消化和吸收,是缩短与发达国家差距的重要手段之一。因此,逆向工程技术已经成为先进制造业发展的催化剂。同时,先进制造业的发展反过来能够促进逆向工程技术的完善和提高。
二、车灯的发展及逆向造型的作用
汽车车灯通常由灯泡、反射镜和配光镜三部分组成,其中反射镜和配光镜上分布着数以百计的配光纹,用以调节灯泡发射光束的亮度、均匀度和照明范围。传统的造型方法是手工生成每一个配光纹。但由于配光纹的种类和数量繁多,通过手工方式对这些配光纹进行测量和建模的工作量巨大,通常占据产品造型工作量的20%甚至更多。因此能否提高这些配光纹的造型效率,将直接影响汽车车灯新产品的开发周期和开发成本。
虽然车灯配光纹数据较多,但每种配光纹的建模都符合一定的规律,因此对手工造型而言,这是一项枯燥和重复的工作。但是若采用逆向工程技术对某种三维软件进行菜单功能的二次开发,实现所有配光纹建模的自动化,则将极大地提高配光纹的测量和造型效率,同时产生可观的经济效益。
三、逆向造型对车灯四角电铸纹的功能开发与改进
车灯电铸纹单元数量多、结构类似、重复性工作量大的特点,非常适合采用逆向工程技术进行开发与设计。
(一)需求分析与建模原理
要求输入一个或多个相连的投影曲面,一组横向曲线和一组纵向曲线,输出四角电铸纹模型,如图1所示:
四角电铸纹建模原理如下:
1.求组成网格的两条曲线的四个交点,并根据这四个交点求出四角电铸纹的四个角点,如图2(a)所示。
2.利用四个角点求电铸纹的三个上顶点和两个下顶点,如图2(b)所示。
3.连接四个角点和顶点之间的直线,构成四角电铸纹的构架,如图2(c)所示。
4.利用构架生成电铸纹的曲面,如图2(d)所示。其中中间四个曲面利用GRIP函数BSURF/MESH生成,左右两侧面由函数BPLANE生成。
(二)主程序流程
四角电铸纹的主程序流程图如图3所示:
(三)应用实例
通过调整参数h1、h2、h3、h4、w,可以得到不同的四角电铸纹花纹。下面介绍几种具有代表性的四角电铸纹花纹。
1.根据图 4(a)所示的参数生成的四角电铸纹如图 4(b)所示,由于h1、h4均为0,故四角电铸纹的4个角点和2个下顶点均位于底面上。
2.根据图 5(a)所示的参数生成的四角电铸纹如图 5(b)所示,由于h1为0.2、h4为0,故四角电铸纹的2个下顶点位于底面上,而4个角点位于底面
上方。
3.根据图 6(a)所示的参数生成的四角电铸纹如图 6(b)所示,由于h1为0、h4为0.5,故四角电铸纹边上4个角点位于底面上,而2个下顶点位于曲面的下方。
可以看出,通过逆向造型对四角电铸纹建模原理的改进,使四角电铸纹的角点和顶点的变化更加多样化,使其能适应各种不同的建模需求。
参考文献
集成电路的布图设计是指一种体现了集成电路中各种电子元件的配置方式的图形。集成 电路的设计过程通常分为两个部分:版图设计和工艺。所谓版图设计是将电子线路中的各个 元器件及其相互连线转化为一层或多层的平面图形,将这些多层图形按一定的顺序逐次排列 构成三维图形结构;这种图形结构即为布图设计。制造集成电路就是把这种图形结构通过特 定的工艺方法,“固化”在硅片之中,使之实现一定的电子功能。所以,集成电路是根据要实现的功能而设计的。不同的功能对应不同的布图设计。从这个意义上说,对布图设计的保护也就实现了对集成电路的保护。
集成电路作为一种工业产品,应当受到专利法的保护。但是,人们在实践中发现,由于集成电路本身的特性,大部分集成电路产品不能达到专利法所要求的创造性高度,所以得不到专利法的保护。于是,在一九七九年,美国众议院议员爱德华(Edward)首次提出了以著作权法来保护集成电路的议案。但由于依照著们法将禁止以任何方式复制他人作品,这样实施 反向工程也将成为非法,因此,这一议案在当时被议会否决。尽管如此,它对后来集成电路保护的立法仍然有着重要意义,因为它提出了以保护布图设计的方式来保护集成电路的思想;在这基础上,美国于1984年颁布了《半导体芯。片保护法》;世界知识产权组织曾多次召集专家会议和政府间外交会议研究集成电路保护问题,逐渐形成了以保护布图设计方式实现对集成电路保护的一致观点,终于在一九八九年缔结了《关于保护集成电路知识产权条约》。在此期间,其他一些国家颁布的集成电路保护法都采用了这一方式。
虽然世界各国的立法均通过保护布图设计来保护集成电路,但关于布图设计的名称却各不相同。美国在它的《半导体芯片保护法,)中称之为“掩模作品”(maskwork);在日本的《半导体集成电路布局法》中称之为“线路布局”(cir— cuitlayout);而欧共体及其成员国在其立法中称布图设计为“形貌结构”(topography);世界知识产权组织在《关于集成电路知识产权条约》中将其定名为布图设计。笔者以为,在这所有的名称中以“布图设计”一词为最佳。“掩模作品”一词取意于集成电路生产中的掩模。“掩模作品”一词已有过时落后之嫌,而“线路布局”一词又难免与电子线路中印刷线路版的布线、设计混淆。“形貌结构”一词原意为地貌、地形,并非电子学术语。相比之下,还是世界知识产权组织采用的“布图设计”一词较为妥当。它不仅避免了其他名词的缺陷,同时这一名词本身已在产业界及有关学术界广泛使用。《中国大百科全书》中亦有“布图设计”的专门词条‘
二、布图设计的特征
布图设计有着与其他客体相同的共性,同时也存在着自己所特有的个性。下面将分别加以论述。
1.集成电路布图设计具有无形性
无形性是各种知识产权客体的基本特性,,因此也是布图设计作为知识产权客体的必要条件。布图设计是集成电路中所有元器件的配置方式,这种“配置方式”本身是抽象的、无形的,它没有具体的形体,是以一种信息状态存在于世的,不象其他有形物体占据一定空间。
布图设计本身是无形的,但是当它附着在一定的载体上时,就可以为人所感知。前面提到布图设计在集成电路芯片中表现为一定的图形,这种图形是可见的。同样,在掩模版上布图设计也是以图形方式存在的。计算机辅助设计技术的发展,使得布图设计可以数据代码的方式存储在磁盘或磁带中。在计算机控制的离子注入机或者电子束曝光装置中,布图设计也是以一系列的代码方式存在。人们可通过一定方式感知这些代码信息。布图设计是无形的,但是其载体,如掩模版、磁带或磁盘等等却可以是有形的。
2.布图设计具有可复制性
通常,我们说著作权客体具有可复制性,布图设计同样也具有著作权客体的这一特征。当载体为掩模版时,布图设计以图形方式存在。这时,只需对全套掩模版加以翻拍,即可复制出全部的布图设计。当布图设计以磁盘或磁带为载体时,同样可以用通常的磁带或磁盘拷贝方法复制布图设计。当布图设计被“固化”到已制成的集成电路产品之中时,复制过程相对复杂一些。复制者首先需要去除集成电路的外封装;再去掉芯片表面的钝化层;然后采用不同的腐蚀液逐层剥蚀芯片,并随时拍下各层图形的照片,经过一定处理后便可获得这种集成电路的全部布图设计。这种从集成电路成品着手,利用特殊技术手段了解集成电路功能、设计特点,获得其布图设计的方法被称为“反向工程”。
在集成电路产业中,这种反向工程被世界各国的厂商广泛采用。集成电路作为现代信息工业的基础产品,已渗透到电子工业的各个领域,其通用性或兼容性对技术的发展有着非常重要的意义。因此,而反向工程为生产厂商了解其他厂商的产品状况提供了可能。如果实施反向工程不是单纯地为复制他人布图设计以便仿制他人产品,而是通过反向工程方法了解他人品功能、参数等特性,以便设计出与之兼容的其他电路产品,或者在别人设计的基础上加以改进,制造出更先进的集成电路,都应当认为是合理的。著作权法中有合理使用的规定,但这种反向工程的特许还不完全等同于合理使用。比如,合理使用一般只限于复制原作的一部分,而这里的反向工程则可能复制全套布图设计。改编权是著作权的权能之一,他人未经著作权人同意而擅自修改其作品的行为是侵权行为,但这里对原布图设计的改进则不应视为侵权。
综之,无论何种载体,布图设计是具有可复制性的。
3.布图设计的表观形式具有非任意性著作权客体的表现形式一般是没有限制的。同一思想,作者可随意采取各种形式来表达,因此著作权法对其表现形式的保护并不会导致对思想的垄断。布图设计虽然在集成电路芯片中或掩模版上以图形的方式存在,具备著作权客体的外在特性,但是其表现形式因受诸多客观因素的限制,却是有限的或者非任意的。
首先,布图设计图形的形状及其大小受着集成电路参数要求的限制。如果要求集成电路 具有较高的击穿电压,设计人在完成布图设计时就必须将晶体管的基区图形设计为圆形,以 克服结面曲率半径较小处电场过于集中的影响。对于用于功率放大的集成电路,其功放管图 形的面积必须较大,使之得以承受大电流的冲击。
其次,布图设计还受着生产工艺水平的限制。为了提高集成电路的集成度或者追求高频 特性,常常需将集成电路中各元件的面积减小。这样,布图设计的线条宽度也相对较细。目前国。外已达到亚微米的数量级。但如果将线条设计得太细,以致工艺难度太大将会大大地降低集成电路成品率和可靠性,这是极不经济的;同样地,如果一味,地追求功率参数,将芯片面积增大,也会降低集成电路的成品率。
此外,布图设计还受着一些物理定律以及材料类及其特性等多种因素的限制。比如,晶体管可能因为基区自偏压效应而导致发射极间的电位不等。为克服基区自偏压效应,则需在加上均压图形。
虽然从理论上讲,突破这些限制条件的图形也可以受到著作权的保护,但由于布图设计的价值仅仅体现在工业生产中,所以对那些完全没有实用价值的、由设计人自由挥洒出来的所谓“布图设计”实施保护是没有任何意义的。这些图形不是真正意义上的布图设计,称其为一种“抽象作品”或许更为恰当。布图设计在表现形式的有限性方面,与工业产权客体相似。
三、布图设计权的特性
从上面的分析可知,集成电路布图设计有其自身的特征,并同时兼备著作权客体和工业产权客体的特性。在立法保护布图设计、规定创作人的布图设计权时,应当考虑这一特点。
首先,布图设计权应具备知识产权的共同特性,即专有性;时间性和地域性。布图设计具有无形性,同一布图设计可能同时为多数人占有或使用。为保障布图设计创作人的利益,布图设计权应当是一项专有权利。另一方面,布图设计的价值毕竟是通过其工业应用才得以实现。仅就一特定的布图设计而言,使用它的人越多,为社会创造的价值就越大。如果布图设计权在时间上是无限的,则不利于充分发挥其对社会的作用,也不利于集成电路技术的发展。所以布图设计权应有一定时间期限。当然,对时间期限的具体规定应当既考虑公共利益,又照顾到创作人的个人权益。只有找到二者的平衡点,才是利益分配的最佳状态。地域性作为知识产权的共性之一,同样为布图设计权所具备,在世界知识产权组织的《关于集成电路的知识产权条约》第三条;第四条和第五条的内容都涉地域问题,这实际上肯定了布图设计权的地域性。
其次,布图设计权还具有其独特的个性。下面将其分别与著作权和工业产权相对照,从而分析其特点。
1.布图设计权的产生方式与著作权不同,只有在履行一定的法律程序后才能产生。集成电路作为一种工业产品,一旦投放市场将被应用于各个领域,性能优良的集成电路可能会因其商业价值引来一些不法厂商的仿冒。另一方面,由于集成电路布图设计受到诸多因素的限 制,其表现形式是有限的,这就可能存在不同人完全独立地设计出具有相同实质性特点的布图设计的情况。这就是说,布图设计具有一定的客观自然属性,其人身性远不及普通著作权客体那样强。所以法律在规定布图设计权的产生时,必须对权利产生方式作出专门规定,否则便无法确认布图设计在原创人和仿冒人之间,以及不同的独立原创人之间的权利归属。
2.布图设计权中的复制权,与著作权中的复制权相比,受到更多的限制。翻开各国集成电路技术的发展史,反向工程在技术的发展中有着不可取代的作用。如果照搬著作权法中关于复制权地规定,实施反向工程将被认为是侵权行为。为了电子工业和集成电路技术的发展,应当对复制权加以一定的限制,允许在一定条件下或合理范围内实施反向工程,美国《半导体芯片保护法》第906条第一款中规定,“仅为了教学、分析或评价掩模作品中的概念或技术,或掩模作品中所采用的电路、逻辑流和图及元件的布局而复制该掩模作品者”;或进行上述的“分析或评价,以便将这些工作的结果用于为销售而制造的具有原创性的掩模作品之中者”均不构成侵犯掩模作品专有权。与此相反,单纯地为复制布图设计而实施反向工程仍为侵权。反向工程是对复制权的一种限制。
中图分类号:G642.4 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2013)30-0074-02
1 引言
模拟电子技术(简称模电)课程内容抽象,教师难教、学生难学,教师教得辛苦、学生学得痛苦。主要原因在于低年级工科学生习惯于线性思维和科学理论的精确计算,不太理解实际应用的工程近似分析。因此,培养学生的工程思维是模电课程学习入门的关键。
模电中的二极管、三极管都是非线性器件,其PN结的电压、电流关系是指数方程[1-2],相关电路需要用图解法或迭代法求解,图解法需要已知特性曲线,迭代法计算非常复杂,因此都不实用。在一定的条件下将非线性器件线性化,简化模型、方便分析和计算,这就是工程近似分析方法[3-4]。非线性器件的工程近似分析方法几乎贯穿了整个模电课程,正确地分析与处理非线性特性对模电课程的学习非常重要。二极管、三极管等电子器件不仅具有非线性特征,而且其参数还因工艺制造的原因产生分散性,实际特性曲线与手册上的参考特性曲线之间存在差异[5],在各种模拟电路的计算中,绝对精确是不可能的,也没有多大的实际意义。在允许的误差范围内,进行定性分析、定量估算的工程近似方法,才是分析解决问题的核心和关键。
本文对二极管的工程近似模型、集成运放的虚短和虚断、深度负反馈条件下的近似计算等进行了深入的分析,其本质都是对非线性问题进行线性化的近似处理。本文的研究表明,这种方法非常适合于模电课程中相关问题的分析与计算,对模电教学有很大的帮助。
2 二极管的工程近似模型
如图1所示,虚线部分为二极管的实际伏安特性,表达式为。其中,uD、iD分别为二极管两端的电压、电流,IS为二极管的反向饱和电流,UT为温度的电压当量。实线部分为简化后的工程近似模型。当外电压比管压降大得多时,可采用理想模型分析,其正偏管压降为0 V,反偏电阻为无穷大,反向电流为零;当二极管的电流大于1 mA时,二极管的压降近似恒定为0.7 V,可采用恒压降模型分析;在恒压降模型的基础上,做一定的修正得到折线模型,此时,二极管的压降不再恒定,而是随正向电流的增加而增加;当二极管外电压在小范围内Q点附近动态变化时,可采用小信号模型分析,其斜率的倒数就是微变电阻,表达式为,其数值大小与静态工作点Q有关。由此可见,通过合理的工程近似,非常复杂的指数关系特性曲线简化成了直线关系,大大地方便了分析计算。
3 集成运放的虚短和虚断
集成运放采用半导体工艺,将大量的三极管、电阻、电容等元件制作在同一块芯片上,包括输入级差分放大、中间级电压放大和输出级功率放大,其电路模型如图2所示,P、N两端分别为同相和反相输入端。一般来说,输入电阻ri≥106 Ω,输出电阻ro≤100 Ω,开环增益为104―106,输出电压的范围为U-
在实际的放大电路中,一般存在负反馈作用,使uN自动跟踪up,净输入uid=up-uN≈0,这种现象称为虚假短路,简称虚短;而输入电阻很大,两输入端的电流ip=iN≈0,这种现象称为虚假断路,简称虚断。虚短是本质,虚断是现象。这两个概念对于分析线性电路具有非常重要的工程意义。
如图5所示的T型网络反相比例运算电路,利用虚短和虚断的概念,很容易得到输出电压:
4 深度负反馈条件下的近似计算
在电子电路中,反馈是指将电路输出量的一部分或全部通过反馈网络,用一定的方式送回到输入回路,以影响输入量的过程,体现了输出信号对输入信号的反作用。
实际放大电路常用负反馈来改善性能,其控制框图如图6所示,在深度负反馈情况下,可忽略净输入量,即xid≈0,xi≈xf,闭环增益。利用这种工程近似方法可方便地计算闭环电路增益。
如图7所示的差分放大电路,T1、T2管基极之间的净输入电压ui≈uf 、uid≈0,利用深度负反馈条件下近似计算,容易得到闭环电压增益:。
5 结束语
在各种模拟电路的计算中,精确是相对的,近似是绝对的,工程近似思维模式贯穿了整个模电课程。因此,在模电课程教学过程中,应将工程理念融入教学和实践中,培养学生学以致用的理念,引导学生建立非线性工程思维模式。抓住主要矛盾,理解问题的本质,培养近似计算的工程思维方法;忽略次要矛盾,将复杂的问题简单化,寻找解决工程问题的有效途径。
参考文献
[1]康华光.电子技术基础:模拟部分[M].5版.北京:高等教育出版社,2008.
[2]童诗白,华成英.模拟电子技术基础[M].3版.北京:高等教育出版社,2003.
中图分类号:H319 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)02-0001-02
概述
《Optoelectronics》课程是光电信息科学与工程等专业一门重要的专业基础课程,主要讲述光的产生、光的探测、光的调制的基本原理。在高校专业课程教学中,为了让学生接触到本专业的一些前沿知识和最新研究进展,同时也是为了提高学生阅读外文科技书籍和资料的能力,课程采用外文原版教材和中英文参考书[1-3],使用双语教学,学生刚接触该课程时出现畏难情绪,缺乏兴趣和主动性。为调动学生学习的积极性,提高教学效率和效果,在教学中应用比较法,不仅使学生在前修课程或本课程前面章节已学的知识点得到巩固和深化,而且使新知识点的教学事半功倍。
比较法的应用
比较法能够开拓学生的思维空间,在分析鉴别中把握知识的重点,较正确地把握概念、原理、结构、计算方法之间的联系与区别。将比较法如何运用于教学中呢?比较法教学,就是把内容或形式上有联系的知识点进行对比、分析,指出其相同点、不同点的教学方法[4]。其主要方法:
(一)求同比较。就是将相同的知识,或性质相似的知识点放在一起加以比较。这样通过相同点的比较,学生把握两组或多组知识点的内涵,能够使理解深入并真正掌握。
(二)求异比较。事物之间存在差异,这是极普遍的现象。在教学实践中,求异比较是启发学生尽量多地寻找出不同点,通过两组或多组知识点间差异的比较,抓住其本质区别,激发学生拓宽对知识点的理解的广度,并可使学生获得更新的结构、性能的设计思路。
高校教学中,在前修课程的基础上,通过专业基础课的学习,为后面的专业课程打下牢固的基础。《Optoelectronics》着重于与光通信技术相关的光电子器件,知识点教学主要分为概念、原理、结构和特性参量的教学。
一、比较法用于关键概念的教学
《Optoelectronics》双语课程中新概念多,仔细归类,发现可作比较的概念不少,如:带间跃迁和带内跃迁、损耗和增益等。在关键概念的教学中,引导学生与前修课程或本课程前面已学的相关概念进行比较,或者直接将两个并列的概念同时引入,比较其异同点。
如图1的PPT所示,在1.6节引入带内跃迁(Intraband transitions)时,与前面已学的1.4节中的带间跃迁通过示意图、条件、跃迁前后状态的变化以及各自应用进行比较,学生不仅很快理解了“带内跃迁”新概念,而且对“带间跃迁”掌握得更深刻。
自发辐射和受激辐射是4.2节中同时引入的概念,教学中:
先给出定义。在热平衡下,如果在半导体的导带与价带中分别有一定数量的电子与空穴,导带中电子以一定的几率与价带中空穴复合并以光子形式放出复合所产生的能量的过程称为自发发射跃迁;导带电子与价带空穴复合过程在适当能量的光子激励下进行的,由复合产生的光子与激发该过程的光子有完全相同的特性(包括频率、相位和传播方向等),这种跃迁过程称为受激发射。
再进行求同比较和求异比较。相同点如图2所示,两种过程前后的状态变化都是导带电子与价带空穴复合发出光子。不同点主要是条件不同,一个是自发的,一个必须有光子激励且光子能量等于禁带宽度;发出的光子的特性不同,自发辐射发出的光子是非相干的,对应半导体发光二极管(LED)的工作原理;受激辐射发出的光子是全同光子,是相干光,对应
半导体激光器(LD)、半导体光放大器(SOA)的工作原理。
通过这样的教学步骤,学生易于理解并在比较中牢固掌握概念,在后续器件原理的学习中,能够熟练应用概念,结合器件结构易于理解工作原理。
二、比较法用于基本原理的教学
基本原理是各课程的重点和基础。在《Optoelectronics》双语课程中,主要是各种器件的工作原理,如检测器原理与光源原理;各种工作模式的原理,如小信号调制、大信号调制和脉码调制。
《Optoelectronics》双语课程的第二章主要阐述了光电检测器――PIN和雪崩二极管(APD),第三章的重点是LED,第四章着重于LD的静态。那么在第四章教学的开始,如图3所示,将课程中光电子器件的两大类――检测器(PIN、APD)和光源(LED、LD)从整体上进行比较。首先找出共同点,无论检测器还是光源都是换能器(Transmitter),只不过检测器是将光能转换成电能,而光源是将电能转换成光能,这样的相同之处就可以引导学生学习第四章时类比前两章的方法。然后找不同点,主要是结构和偏置状态不同,检测器反向偏置,光源正向偏置,这样就可归结于前修课程中的不同偏置下的半导体PN结的工作原理,所以第四章中的很多公式的推导和分析只要抓住结构和偏置的不同,借鉴已有的知识和方法,难点就迎刃而解了。
类似的原理用比较法讲解,也起到了很好的效果,如图4所示,在5.2节引入LD的三种直接调制方式的原理时,通过三种调制方式输入输出波形的比较,让学生直观明了地理解了这三种调制方式,学生当堂能自己作分析比较:小信号调制和脉码调制本质上属于一类,输入脉冲信号都在阈值之上,所不同的仅在于输入信号在阈值之上的调制幅度的大小;大信号调制,并不是输入信号大,而是指输入信号在阈值的上下变化,因此响应速度是最慢的。
三、比较法用于核心器件结构的教学
前面已提到课程中涉及的光电子器件主要是检测器PIN、APD和光源LED、LD,差别主要在于结构,所以本课程中引入新结构的时候,一般都会与前面同一类型的结构进行比较,如PIN和APD、面发射和边发射LED、增益导引型和折射率导引型LD等。
在2.7节引入APD的典型结构时,与2.6节的PIN的结构比较,如图5所示。找出它们的异同,发现最外的两层都是重掺杂而且很薄,吸收区都很厚,区别在于APD多加了一层,这层作为雪崩区,电场强度大而且尽量保持均匀,因此接下来的教学主要围绕这层高场强的雪崩区展开,这样重点突出而且引入快,也引起学生的兴趣第3.5节阐述LED的先进结构,其中边发射和面发射的结构如图6中左边的两个结构图所示,应用比较法,突出主要异同点:都有异质PN结;不同之处以如图6中右边两个简图所示,边发射LED顶面是条形电极,侧边发光,类似LD的发光方式;面发射LED为了得到准直的光束,在顶面电极开口处放置微透镜聚焦。运用对比的方法,并化繁为简,画出简图,能让学生一目了然,对结构特点也易掌握。
四、比较法用于重要特性参量计算的教学
比较法不仅适用于定性知识的教学,对器件特性的定量计算也起到触类旁通的效果。
2.4节和2.6节中都有光电流的计算,可通过比较法,在2.4节的基础上便捷地推导出2.6节中的光电流。如图7中上面的能带图所示,当光入射到反向偏置的PN结中,产生的光电流包括P区和N区中的扩散电流以及耗尽区的漂移电流;而当光入射反向偏置的PIN检测器,如图7中下面的能带图所示,P和N都很薄,扩散电流可忽略,而I区的厚度比PN结中的耗尽区的厚度大得多,所以计算其中的漂移电流时,积分号中的产生率不能近似为常数。
课程中最重要的参量计算是围绕器件的转换效率,如图8所示,在第二章虽然反复强调PIN和APD的转换效率、输入光子流、输出电流三者的互算关系,但在作业中有不少同学没有理解,只是背公式,因此出现不少错误。在第三章中再次提到LED的转换效率、输入光子流、输出电流三者的互算关系时,利用比较法,抓住共同点都是换能器,输入量乘以转换效率得到输出量,这样大多数学生能马上领会到效率在等式中的位置对于检测器和光源是不同的,因为两者的输入输出量正好相反。
教学法应用体会
实践表明, 充分利用比较法进行课程教学, 可以帮助学生理解新概念、基本原理、器件结构以及特性参量的计算方法,并巩固原有知识,激发学生的学习兴趣,主动在比较中寻找规律,以达到触类旁通,充分培养学生综合分析能力,提高教学效果。
参考文献
[1] Jasprit Singh. 半导体光电子学(英文版)[M].纽约:McGraw-Hill出版社, 1995.
[2] S. O. Kasap.光电学与光子学(英文版)[M]. 伦敦:Prentice Hall出版社, 2001.
模糊推理是现代智能化的技术之一,通过准确有效的人工智能分析,确定实际推理模糊集范围,对其模糊推理过程,智能系统应用领域标准进行判断。例如,对模糊控制系统、模糊传感系统、模糊神经网络分析系统、模糊决策系统进行研究,提升对模糊推理的准确性,加深对模糊分离规则的判断,确保商品销售过程中可以得到准确的信息。
一、模糊推理的概念分析
模糊推理是以有效的远程化经典逻辑概念进行二次值的推理分析,确定其研究模糊系统标准,对实际的函数进行准确判断,明确可能存在的规则不合理现象。按照一定的规律分析其最基本的规则标准,应用到商品销售算法中,实现商品领域销售的广泛模糊推理。模糊推理是简单的二次值分析,在研究模糊系统函数过程中,需要对方法进行复合运算的分析,明确实际中可能存在的随意性,辨识其语义标准和蕴含的框架内容。
按照3i算法进行分析,从逻辑语义中明确实际蕴含的角度,确定模糊推理的全面意义。采用不同的算术标准进行3i算法的分析,确定其相关理论和改进算法,对整体算法进行有效的总结分析,确定其算法的研究标准和进程,方便在商品销售过程中可以有效的引导和作用分析。
二、不同算法所蕴含的标准
3i算法是采用RO蕴含标准,准确的分析3i范围中的一般性价值,以自然有效的标准,充分的考虑实际不同的蕴含算子内容。
1.不同蕴含3i算法的算子标准
按照基础性的3i算法标准,分析模糊推理过程,按照实际标准进行计算分析,对模糊推理进行反向的约束判断,得出准确的一般化的反向公式。按照反向公式和模糊概念,准确的分析蕴含算法的公式内容。按照商品销售需求,采用3i算法对实际销售过程中可能存在的约束条件和理论进行判断,明确实际一般化的反向内容,确定实际蕴含的算法标准。
2.3i算法的蕴含标准价值
3i算法的约束方法是以有效的模糊推理为思想标准,为模糊推理的约束条件进行判断,提出合理的剩余反向内容。按照连续的三角模型,分析伴随蕴含的算子的逻辑系统。给出准确的3i算法和α-3i算法。提出准确的蕴含格内容,明确实际的表达算式标准。
三、3i算法的相关销售理论价值
3i算法是将约束理论、支撑理论、还原理论、连续价值理论和响应理论等内容进行等级划分,明确3i算法的实际相近理论价值标准和意义。
1.约束理论的商品销售
3i算法的约束理论是以3i计算公式,通过模糊性推理,明确实际商品销售过程中的正向和反向约束度,按照实际的计算过程,准确的分析基于蕴含算子的相关模糊推理标准,明确3i算法中的约束理论价值,得到准确的计算公式。根据商品需求和销售标准,采用正向和反向方法,确定整体约束标准理论价值和实际意义。
2.销售支持度的理论分析价值和意义
按照基础性的蕴含算法标准,分析实际的模糊推理过程,确定3i算法和反向的3i算法,得到α-3i算法的计算公式内容,明确实际的计算公式内容。研究基于正蕴含的算法L-λ-R0判断,明确3i算法的理论过程,给予有效的3i算法计算公式和内容,计算基于正蕴含算法中的支持度标准理论。
3.商品销售连续响应的能力判断
准确的分析全蕴含的3i算法标准,采用计算公式和还原性方法进行判断,明确实际还原标准和过程,对模糊的推理进行分析,明确实际条件标准,给予3i算法的表达式。对全蕴含的3i算法进行连续持续性的分析,准确的判断3i算法的运算过程,对商品销售的连续性进行判断,明确实际情况是否满足连续性,是否逼近细致标准。准确的3i算法可以确保商品销售供销分析标准,明确实际连续性价值和响应效果,确定实际的能力判断标准。3i算法的结构判断过程中需要明确模糊系统的响应能力标准,按照单输入模糊控制器进行判断,明确实际蕴含算法中存在的构造价值,准确的分析商品销售的模糊控制器,分析其整体响应和判断能力。
四、销售商品中3i算法的改进计算标准
针对3i算法和反向3i算法标准,明确实际模糊的缺乏依据标准内容,判断基于模糊算法条件下的标准原则,构造一系列新型算法。按照模型算法标准,确定市场经营发展模式下商品销售的概念和意义,基于实际构造标准,明确整理新型算法内容,以三角模式进行伴随化的基础性问题分析,给予有效的扰动模糊推理判断,明确实际3i算法的模糊标准和价值意义。按照3i算条件和存在标准,给予合理的商品计算,确定实际一般计算公式内容。
按照销售商品的社会需求,对满足条件的各类社会职能进行有机的结合,明确社会形态标准,明确个人价值和实现载体。按照商业通俗标准,明确商品的买卖活动范围和效果,确定销售过程。采用3i算法的模拟方式,可以准确有效的在实际销售过程中尽可能的改善推理决策标准,确保商品销售的合理性,避免销售商品的滞后或不足。根据商品销售的实际需求,准确的分析销售3i算法和标准,明确实际商品销售过程中的目标价值,以有效的方法,准确的判断商品销售模糊价值和标准,明确销售中的利益关系,在不利的利益错误发生前及时更正改变,对销售人员可能犯的各种问题进行处理,避免可能出现的各种销售风险的发生和发展。
五、商品价格变化对市场经济的影响
根据商品实际变化水平,准确的分析商品弹性变化量,按照消费替代的原t,当价格下降的时候,消费者往往会多去购买商品,比重较小的产品其实际的弹性较小,比重大的商品实际的弹性也较大。根据商品实际的消费占有支出标准,分析消费者实际收入与比重变化水平,明确实际商品消费的占有比重。根据有效价格变动,合理的分析实际价格变化过程,根据商品实际的销售价值比例进行有效的分析,完善商品消费支出变化。例如,家用电器、汽车等电子产品实际需求量大,但价格往往随着时间存在较大的变化,对于价格弹性小的,如香皂、毛巾等,需求量大小对其直接的价格变化较大的变化。根据消费者实际需求和支出价格的比例标准,准确的分析实际商品具有的市场变化视屏,明确未来商品销售的趋势,推断商品准确市场范围,缩短市场使用周期,控制市场实际发展范围,米格实际市场竞争激烈标准,完善商品市场的有效控制水平。利用3i算法,准确的分析商品销售实际的模糊推理标准,对其进行有效的算法分析,判断实际商品销售过程中的推断过程,按照实际准确标准进行商品的市场投入和产出,提升整体市场价格,商品供需的合理性,确保商品整体销售服务于商场需要。
六、结语
综上所述,商品销售过程中利用3i算法的模拟推理方式,可以有效的分析实际销售过程中的变化标准,明确商品销售前、中、后过程中可能存在的风险问题,采用模糊控制系统、模糊传感系统、模糊神经网络分析系统、模糊决策系统进行研究分析,确定销售模糊算法的内容和效果,尽可能的提升商品销售价值,确保模拟推算的准确价值和意义。
参考文献:
[1]王国俊.模糊推理的全蕴涵三I算法[J].中国科学,1999,29(1):43-54.
作者简介:衣晓青(1956-),女,山东青岛人,长沙理工大学能源与动力工程学院,教授;石尔(1979-),女,湖南长沙人,长沙理工大学能源与动力工程学院,讲师。(湖南 长沙 410004)
基金项目:本文系2011年湖南省普通高等学校教学改革研究立项项目的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)16-0069-02
“工程流体力学”、“工程热力学”、“传热学”既是热工理论的三大主干课程,又是能源动力类专业(方向)的主要技术基础课。传统的教学宗旨倾向于各门基础课程自成科学体系,分别独立教学,为后续专业课程打下牢固基础。但是这种传统的教学模式死板,致使学生缺乏学习兴致,不易明确学习目的。建构主义的认知灵活性理论发现了新的教学要素——“案例教学”。按照认知灵活性理论,对以上热工理论三大基础主干课程进行优化整合,以热能动力类专业为场景,建构诸多新的知识点教学,组织全新的热工理论基础课程体系,可以使热工理论基础课教学克服以上不足。
一、打破僵化教学:认知灵活性理论的应用
建构主义教学理论冲破了传统教学模式,克服了“填鸭式”教学把学生作为小绵羊驯服的弊端。[1]作为建构主义教学理论中的一个分支,斯皮罗提出的“认知灵活性”理论很好地解决了“死记硬背”传统与极端建构主义(忽视抽象养成)之间的矛盾。认知灵活性理论的主要思想就是:通过情景(境)展现基本概念和基础理论工具,学生既可以掌握基础理论知识,又可以按抽象思维方式,放开视野寻找新的分析问题的工具。
为了解决传统与极端的冲突,斯皮罗把知识抽象为两种不同性质的结构:良构的与非良构的两种领域。[2]良构的即是指:按照抽象思维,从概念到原理的演绎解析的知识体系,符合科学意义上的正统规范。非良构的即是指:在具体场景(案例)中,隐透出的各种良性结构的知识叠合;这种叠合的基础知识能够解释或解决具体场景问题;不同的场景有不同的良性结构知识叠合的诠释。由此得出结论,良性结构知识就存在于非良性结构知识之中,“认知灵活性”教学就可以让学生通过非良性知识教学获得更加深刻的良性结构的系统知识,而且是积极主动地、生动有趣地接受之。
热工理论是研究热(能)在释放、转换和传递中的流体流动及传热传质等问题的科学,涉及流体运动规律、热(能)转换与传递规律。按照认知灵活性理论的教学观,热工理论基础课教学也可分类为良构性和非良构性。热工理论的三大主干课程“工程流体力学”、“工程热力学”和“传热学”分别作为单独体系教学的基本概念、基本理论和基本知识的层次组织结构,应属于良构性领域,其传统的教学方式就是从概念到概念、从原理到原理、从公式到公式的演绎解析,逻辑性很强,范式文本较固定,程式较稳定,测验作业较死板。
“认知灵活性”教学理论认为,这种教学方式僵化、被动,既不能启动学生的兴趣,也不能启发学生的创造想象力,学生容易落入死记硬背、教条主义的套路,缺乏广泛的知识联系和举一反三的思维训练,更缺乏给学生以另辟蹊径的想象空间。如果以流体介质为对象将热工理论三大主干课程进行优化整合(杂交),并以热工理论应用为主线,将能源动力类相关专业作为场景,构成非良构性知识结构,其所涉及的具体问题具有复杂背景和综合影响因素,能够从问题入手引出综合知识的有机联系,开阔学生发展思路,引导学生融会贯通,指导学生熟知专业背景。这种按照认知灵活性教学理论建立起来的热工理论基础课程的非良构性知识体系会冲破传统的各自为主的单科系统性的课程教学模式,有利于克服“高分低能”的应试教育倾向,培养面对知识时代和信息社会的创新型人才。
二、创建问题教学:热工理论基础三大主干课程的优化整合
认知灵活性理论认为:学习者在建构知识意义的过程中,只有对知识进行多维表征,才能达到对知识的全面理解和灵活运用。这也是指导热工理论基础三大主干课程进行优化整合的基本思想。热工理论基础三大主干课程“工程热力学”、“传热学”和“工程流体力学”是主要以流体介质为研究对象而紧密联系在一起的动力类技术基础性课程,三门课程相互依存,共同构成了热工理论的主干课程体系。其中,工程流体力学是研究流体介质的位置势能、压力势能和动能之间的相互作用的关系;工程热力学是研究热能与机械能之间的相互转换的规律;传热学是研究热量从高温部分传递到低温部分的机理。由此可见,能(热)量转换与守恒定律是热工理论三大主干课程进行优化整合的内在动力。
基础课理论自身系统的完善性使任何改动需求都带有相当大的难度,只有进行优化整合,才能在不断调整和深化过程中发展新的学习要素。例如,“传热和流体流动的数值方法”课程就是将传热学、流体力学知识进行融合后加入到数值计算科学这一更为广泛的学科领域,为热工理论知识的进一步发展奠定了基础。同时,通过这一知识的优化整合,多维表征得以实现,使学生建构起在热科学和流体科学中可以直接迁移和引用的关于热物理方面的知识,超越了封闭、孤立课程所给的单一信息模式。
如果说热工理论的三大主干课程“工程流体力学”、“工程热力学”和“传热学”分别作为单独体系教学是良性结构知识的传授,那么,把“三课”拆分,再按照具体能量转换的场景问题有机组合,这种教学模式就属于非良性结构教学。乔纳生等人的研究把前者称作低阶学习阶段,把后者称作高级学习阶段。[3]高级学习阶段优于低级学习阶段的实质就是变公式学习为问题学习。问题学习对于热工基础理论教学来说,打破其三大主干课程的各自理论体系是必然的,是要针对具体的场景问题而进行知识交叉组合。值得注意的是:根据认知灵活性教学理论,这种知识体系重组,必须避免极端建构主义干扰,必须遵循“专业问题、溯本求源、知识联系”三原则,才是优化的、高级的教学模式。
三、重复多变教学:能源动力类专业问题逆向渗透于热工理论基础课程
非良构的知识体系与良构性知识体系的区别就在于:一是前者比后者建立的概念庞大、复杂,它往往是多个不同学科孤立概念的交集;二是前者比后者建立的概念有很大的多变性,这是由问题教学场景多变性所决定的。热工理论基础知识在航天、航空、热能动力、化工、核热工、低温工程、冶金热工、微电子技术、材料和建筑等各个领域都有具体的应用,从知识体系的角度来看,其展现的知识点都是非良性的。实际上,在能源动力类相关专业的不同场景下,其呈现的非良性知识结构也存在着很大的差异性。例如,工程热力学中的热经济性指标在热机循环中的应用是热效率,而在制冷循环中的应用是制冷系数。这说明热经济性概念在实际应用过程中具有复杂性。又如,流体力学在电厂中的应用以管内流动、物体绕流为主,而在建筑环境与设备工程专业中的应用以室内外环境通风、换气的流动为主。传热学中对于散热器来说需要强化传热效果,对于建筑物屏蔽掩体则要抵制传热。
在针对能源动力类专业的热工理论基础课程进行新的建构中,按照认知灵活性教学理论,必须将原有良性结构体系的知识与专业场景结合起来。这种有专业针对性的知识渗透,有学者称其为专家知识学习阶段,属于更高层次。[2]比如,把能源动力类专业(方向)的“流体力学”、“泵与风机”两门课程整合为热工理论基础课“泵与风机的流体流动”一章,以流体力学知识为基础,反映了流体力学基本原理在流体机械中的具体应用场景,通过多媒体教学课件可以使学生建构泵与风机工作原理和结构的多维图式,达到对流体力学基础理论知识全面理解和灵活运用的目的。
按照斯皮罗的认知灵活性理论规范,对应专家知识学习阶段的教学模式即“随机通达教学法”,它的主要特点就是针对专业的众多场景链,反复从不同问题视角,以不同的基本知识、基本公式、基本理论的多样组合,不断给予学习者良性知识的刺激,这会使学习者通过反复的从各种变式到抽象的过程,不断加深对良性结构知识的各种理解,而且有助于学习者历练分析问题和解决问题的能力,发挥创造性思维,为今后在专业上有所建树打下坚实的学习基础。贯穿于这一思想的新的“热工理论基础”课程体系,组织“锅炉工质流动与热交换”、“汽轮机流体流动与功能转换效率”、“热力发电厂工质循环与热效率”等章节,探讨基于专家知识学习理念的非良构知识领域的显性建构,加入热能动力类专业知识对热工理论基础课的反向渗透,有效增加课程教学的深度和广度这一结果就自然生成了。
除了书本专业知识的反向渗透以外,通过与科研、生产单位合作的科研课题的有机结合,也是专家知识学习阶段的案例来源。例如,教师通过某钢铁公司锅炉尾部烟道声学振动问题的科研活动,向学生们提出卡门涡街产生机理、影响因素以及卡门涡街产生后对设备及系统的危害和消除卡门涡街的措施等诸多学科问题,从而认知基本理论。
参考文献:
引言
数控车床在操作前必须编好加工程序和对刀,而对刀一直是数控加工的瓶颈,阻碍了加工效率和加工质量的提高,如果充分理解数控加工时几个坐标系的概念,并熟悉对刀原理,便能灵活运用刀具偏置而提高加工精度。
对刀就是在数控车床进行切削加工之前需要确定每一把刀具的刀位点在工件坐标系和数控车床坐标系中的位置。
一、坐标系
1、机床坐标系—右手直角笛卡尔坐标系
大拇指的指向为x轴的正方向,食指指向为y轴的正方向,中指指向为z轴的正方向。
数控车床的坐标系是以径向为X轴方向,轴向为Z轴方向,以刀具远离工件的方向为坐标轴正向。
机床坐标系是数控机床安装调试时便设定好的一固定的坐标系统。
2、编程坐标系
是在对图纸上零件编程时就建立的,程序数据便是基于该坐标系的坐标值。
一般采用直径编程
3、工件坐标系
是编程坐标系在机床上的具体体现。由相应的编程指令建立。工件坐标系是用来确定工件几何形体上各要素的位置而设置的坐标系,工件原点的位置是人为设定的,它是由编程人员在编制程序时根据工件的特点选定的,所以也称编程原点。
数控车床加工零件的工件原点一般选择在工件右端面、左端面或卡爪的前端面与Z轴的交点上。以工件右端面与Z轴的交点作为工件原点的工件坐标系。
二、坐标系建立
1、建立机床坐标系
因为每次开机后无论刀架停留在哪个位置,系统都把当前位置设定为(0,0),这样势必造成基准(含刀具补偿数据)的不统一,所以每次开机的第一步操作为回零点,也称为回参考点。
机床回零的目的:“回零”也就是回“参考点”为了使刀架相关点与机床参考点重合 ,“回零”操作的目的是为了让数控系统识别机床原点的位置。
2、建立工件坐标系工件(程序)原点的设定
为了计算和编程方便,我们通常将工件(程序)原点设定在工件右端面的回转中心上,尽量使编程基准与设计、装配基准重合。
机械坐标系是机床唯一的基准,所以必须要弄清楚程序原点在机械坐标系中的位置。这通常可以在接下来的对刀过程中完成。三、试切对刀
1、进入对刀选项
面板显示器进入“参数”状态,选择“刀具补偿”,在此介面下,选择所对应的刀具号,选择并进入“对刀”。
2、 Z向对刀
进入“主轴正转”状态; 将刀尖试切削端面;或者碰切工件的端面;Z轴方向不动, X轴反向退刀。输入Z0.0 按下“测量。Z向的刀具长度补偿数据已计算出。
完成Z向对刀
3、X轴对刀
切削工件外圆,X轴方向不动,Z轴反向退刀,按下“主停”,测量所车削部分的外径,记下试切外圆X数值,输入刀偏X栏目下,点测量。X向的刀具长度补偿数据已计算出。完成X向对刀试切外圆、注意保持X轴方向不动,Z轴反向退刀。
如果程序中所要用到多把刀具,需分别进行对刀。
四、“试切对刀”实际上车床操作及注意事项
1、开机后,请回参考点!
2、采用手作,运用倍率调整适当,一般选取“10”,判定好方向后平稳操作。