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關鍵詞:嵌入式系統嵌入式處理器實時操作系統仿真器調試器
引言
在計算機、互聯網和通信技術高速發展的同時,嵌入式系統開發技術也取得迅速發展。這不僅表現在從事嵌入式系統開發研究的人員隊伍日益壯大,嵌入式處理器和實時操作系統的性能增強和產品升級換代,更重要的體現在嵌入式技術應用范圍的急劇擴大。
嵌入式系統擁有巨大的市場空間,我國應該抓住機遇,與時俱進,奮起直追,在嵌入式系統領域趕超世界先進水平。要達到這個目標,具有一定的現實可行性,這是因為同PC機系統相比,嵌入式系統更有自身的特征。在PC領域,雖有AMD系列處理器和Linux操作系統的市場沖擊,但是Win_Tel(Windows+Intel)體系架構仍占主導地位;可是,嵌入式系統本身是一個相當分散的工業,典型特征是面向用戶、面向產品、面向應用的,市場應用才是嵌入式系統開發的導向和前提,在當前的嵌入式市場中不存在壟斷的局面。
嵌入式系統包含硬件和軟件兩部分:硬件架構上以嵌入式處理器為中心,配置存儲器、I/O設備、通信模塊等必要的外設;軟件部分以軟件開發平臺為核心,向上提供應用編程接口(API),向下屏蔽具體硬件特性的板級支持包BSP。嵌入式系統中,軟件和硬件緊密配合,協調工作,共同完成系統預定的功能。
對于不同的市場應用類型,嵌入式系統開發中的嵌入式處理器、實時操作系統、仿真器、調試器以及開發隊伍的技術水平和結構比例等要素的選擇是至關重要的。本文參考一些嵌入式系統開發的資料,結合具體的工程實踐經驗,系統總結了進行嵌入式系統開發時,如何全面考慮各開發要素并進行選擇,最后結合一個具體實例進行詳細闡述。
1嵌入式處理器
嵌入式系統的功能軟件集成于硬件系統之中,系統的應用軟件與硬件一體化。在嵌入式系統的硬件設備中,嵌入處理器是整個系統的核心部件,其性能的好壞直接決定整個系統的運行效果。
PC機銷售市場中,隨著通用CPU技術的突破和工作頻率的倍增,舊款低檔CPU早已經不見蹤跡。嵌入式系統開發面向具體應用,不同領域的應用市場需要不同款式和性能指標的處理器來開發,于是在嵌入式處理器市場中,中低端的4位、8位和16位處理器依然存在,高性能的32位處理器也有很多產品。隨著超大規模集成電路技術和微電子技術發展,包含嵌入式處理器以及部分電路的微控制器產品也進入市場,片上系統SoC(SystemonChip)產品也開始出現。這些產品的上市,不僅豐富了嵌入式處理器產品,而且也更加方便了工程技術人員進行嵌入式系統的技術開發和擴大嵌入式產品的應用領域。
由于嵌入式系統應用需求的多樣性,市場上基于RISC結構的嵌入式處理器提供商也日漸增多。統計數字表明,1999年底市場銷售額排在前三位的公司分別是ARM、Motorola和MIPS,其中ARM公司的芯片銷售量達1.5億個,市場份額超過50%。
面對這樣的嵌入式處理器市場,開發設計人員應該如何選擇呢?這里有兩個前提條件。
一是深入研究具體的嵌入式系統應用需求,充分的應用需求分析后獲取應用系統的性能指標。面向應用是嵌入式系統的特色,具體的應用需求決定著嵌入式處理器的性能選型。在工業控制等特殊領域,系統需求分析員不僅需要和工作人員、上級主管親自面談,而且要到工作現場獲取第一手信息,收集充分的資料。應用需求分析后,需要定義產品具備的基本功能和性能指標,如系統處理的數據量大小和處理實時性要求、系統正常運行時的工作環境、系統運行過程中可能遇到的突發事件、系統的尺寸大小和功耗指標等。
第二個前提條件是,分析研究市場上各大廠商提供的各款嵌入式處理器的性能指標,如功耗、體積、成本、可靠性、速度、處理能力、電磁兼容性等。這些參數也是各個半導體芯片廠商之間競爭的熱點。
開發人員通過應用需求分析獲取了產品的功能性和非功能性指標,研究了市場上嵌入式處理器的性能參數后,能夠對嵌入式處理器作出較好的選擇。嵌入式處理器選擇的基本原則是滿足具體功能性和非功能性指標需求的、市場應用反應良好的、硬件配置最少的嵌入式處理器。如簡單的智能儀器儀表設計考慮使用4位或者8位低檔單片機8051;和數字信號處理密切相關的選用TI公司的TMX320x系列的DSP(數字信號處理)芯片;如果產品偏重于通信功能,考慮Motorola公司的嵌入式處理器68K系列;如果產品功能比較齊全,可選用嵌入式處理器領域的后起之秀ARM公司的高性能嵌入式處理器ARM芯片系列等。
除了上述的產品性能需求因素,選擇嵌入式處理器時也需要考慮開發人員對此系列處理器的熟悉程度。因為不同公司開發的嵌入式處理器差別較大,從一類處理器轉移到另一類處理器的難度比同一系列不同處理器間的轉移難度大得多,風險多得多。
應用實例解析
在詳細討論了嵌入式系統開發中的幾個關鍵因素后,下面具體闡述這些因素在工作中的具體體現。圖2是個人數字助理PDA和尋呼機二合一的手持式電子產品結構圖。
該產品的基本功能包括:
①個人數字助理--科學計算器、英漢互譯辭典、電話號碼簿、記事日程表等;
②交通信息--列車時刻表的車次查詢和車站查詢、民航時刻表的航班查詢等;
③尋呼信息--接收個人和公共尋呼信息,個人尋呼內容實時語音合成并播放,尋呼方式更新列車和民航時刻表數據等。
松濤灌區位于海南島北部及西北部,總土地面積5866km2。灌區地處熱帶與亞熱帶,多年平均氣溫23~24℃,日照時間長,全年太陽輻射量113~124kcal/cm2,常年無霜,四季宜農。
灌區多年平均降雨量為1483mm。降雨量年際變化大,豐、枯懸殊。降雨量年內分配也不均勻,5~10月份的降雨量占全年的80%以上,主要集中在幾次臺風暴雨期間,干、濕季節明顯。灌區多年平均蒸發量在1220~1320mm之間,相對濕度約為82%~85%。
據1989年土地調查資料,灌區現有耕地面積21.37萬hm2,(1hm2=15畝),設計灌溉面積13.67萬hm2,自1989年至今實際灌溉面積一直在8.2萬hm2左右徘徊。
灌區土壤種類繁多,土地資源豐富,有發展農、林、牧業的優勢。松濤灌區建成40多年來,各項主要農產品的產量占全省總量的比重大,單位產量也較本省其他地區高,歷年分別是海南省糧食、糖蔗、油料的26.6%、53.9%、25.3%左右。
2松濤灌區水資源開發利用現狀
自1958年開始,灌區內陸續興建水利工程,至今已基本形成了以松濤水庫為主,聯結灌區內3市3縣的中小型水利工程,實現了大中小、蓄引提相結合的大型水利灌溉系統。
松濤水庫位于南渡江上游,始建于1958年7月,至1969年基本建成,是一宗跨流域引水,以灌溉為主,結合城鄉供水、防洪、發電、養殖等的大型水利樞紐工程。通過骨干渠道,與灌區內的儋州、臨高、澄邁、瓊山、海口、白沙等市縣中小型水庫及塘壩相聯結。
松濤水庫集雨面積1496km2,多年平均徑流量14.99億m3,總庫容33.45億m3,正常庫容25.95億m3,死庫容5.12億m3,興利庫容20.83億m3,年均供水12.87億m3,水量利用系數86%。水庫樞紐工程由大壩、導流洞、溢洪道、輸水樞紐和10座副壩組成。
灌區內各市縣利用當地水資源建有中型水庫12宗,小(一)型水庫32宗,小(二)型水庫及塘堰537宗,總灌溉庫容3.85億m3。另有中型引水工程4宗,小型引水工程124宗,其中與松濤連成結瓜水庫的有中型10宗,小(一)型15宗,中型引水工程3宗。
松濤灌區骨干渠道有總干、東干、西干、9條分干和2條補水渠,統稱上三級渠道,共長443.93km。由松濤直灌的支、斗、農渠與中小型水庫的渠道統稱為下三級渠道,總長3912km。
在松濤灌區范圍內,小江河集雨面積4027.99km2,年平均徑流深540.0mm,集雨面積在100km2以上的河流有11條,其中大塘河、春江、北門江和文瀾江等4條河流的集雨面積都在500km2以上。由于灌區內河流源短流急、水量不大,故旱災頻繁,嚴重制約農業生產和國民經濟的發展。中小型水利工程可控制的集雨面積2532km2,占灌區土地總面積的43%,多年平均徑流量14.47億m3,能開發利用的總興利庫容為5.83億m3,據2000年水利部批準的《松濤灌區續建配套與節水改造規劃》中遠期年供水4.92億m3,水量利用系數為34%,利用率很低,是海南省嚴重缺水地區之一。
3松濤灌區水資源開發利用中存在的問題
松濤水利系統的主要工程——松濤水庫,其施工導流洞因年久失修未改建成戰備的水庫放空洞而漏水,年損失水量達1420萬m3。
中小型水庫設計標準偏低,或溢洪道、放水涵、護坡等存在不同程度問題;灌溉渠系防滲不力,漏水仍較嚴重,渠系輸水損失率達55%;下三級渠道、田間灌排系統、建筑物等不配套。
灌區渠系水利用系數現達0.4、田間水利用系數為0.9、灌溉水利用系數為0.36,與《規劃》中遠期分別達到0.68、0.95、0.65的目標相距甚遠。
40年來灌區水工程邊運行邊續建配套,因缺乏整體除險加固的資金來源,使工程老化失修嚴重,效益有所下降,且帶來水土流失與水污染日趨加劇。
灌區內渠道跌水及結瓜水庫上建成小水電站53宗,由于小水電效益好,收效快,是水管單位的經濟支柱,故水資源利用往往會先發電后灌溉,與灌溉為主的開發目標背道而馳。
421世紀松濤灌區水資源開發利用的對策
首先,應根據國家21世紀水資源開發利用的總體部署,開展“水可持續利用”、“節水型社會”、“從工程水利轉向資源水利”等工作,結合海南省國民經濟發展和松濤灌區的實際情況,制定出本灌區21世紀水資源開發利用的中、長期供需計劃。既充分體現發揮已建水利設施的效益和資源水利的科學管理,又要充分體現對灌區水資源實現可持續利用的基本原則。全省的水資源開發利用規劃、計劃報上級主管部門審批后,向全社會頒布,共同努力實現海南水資源可持續利用的目標。
松濤灌區水資源綜合開發、合理利用必須建立一個科學的管理系統,制定一套結合當地實際,行之有效的法規。對此,本文不多贅述。筆者現就在21世紀松濤灌區水資源開發利用中應注意的幾個突出問題及其對策進行論述。
4.1穩步搞好灌區工程除險加固、續建配套與節水改造工作
海南省是我國最年青,陸地面積最少、海洋面積最大、淡水資源難以從外地調入的海島省,松濤灌區是海南省水利條件最好、穩產高產的糧食生產基地。國家計委和水利部歷來十分重視松濤灌區續建配套建設和工程除險加固,1995年將其列為全國20個重點灌區之一,連續幾年安排專項資金用于灌區續建配套。海南省及灌區各市縣一直在多方籌集資金,除增加水利基建投資和農田水利事業費外,還使用了農業綜合開發資金、商品糧基地建設資金、扶貧資金和以工代賑等專項資金,同時積極發動當地群眾投工、投勞、入資,用于灌區續建配套工程建設,部分用于已運行40多年的松濤水利工程除險加固工作。
1999年,水利部要求各大型灌區抓好制定灌區續建配套與節水改造規劃的工作。省水勘院與松濤局根據實際情況,在1989年珠江水利委員會設計院編制的《松濤灌區續建配套工程總體規劃》的基礎上,結合亞洲開發銀行《海南北部地區水資源開發項目》報告,編制出《松濤灌區續建配套與節水改造規劃》報告。該報告的總目標要求盡快全面完成松濤灌區的續建配套和抓好節水改造工作,以充分發揮松濤灌區的經濟效益、社會效益和生態效益。
4.2依靠科技進步,實施科技興水
科學技術是第一生產力。實現松濤灌區水資源可持續利用的目標同樣離不開科學技術。
根據松濤灌區的實際情況,21世紀應圍繞實現水資源可持續開發利用的目標,首先著重解決好計劃用水、節約用水、改善水環境、保護水資源等重大課題。要積極開展科技攻關研究和應用開發研究,重視抓好科技成果的推廣應用工作。近期內可就①加快推廣省水高效農業灌溉技術,節約水資源,滿足日益增長的城鎮用水需要;②積極開展以松濤水庫為龍頭的灌區大中小、蓄引提相結合的大型灌溉系統水資源利用的優化調度研究,抓好灌溉用水和小水電用水的優化配置,逐步使松濤灌區真正做到依靠科技進步解決實際問題,依靠科技進步振興灌區水利事業,實現松濤灌區21世紀用水管理現代化的偉大目標。
4.3以市場為導向,全面推行水費改革
松濤水利水價過低,目前農業供水價為0.0357元/m3(省物價局批準),而其成本價應為0.0793元/m3。以每年向用戶供水6.0億m3計,應收農業水費2142萬元,成本價水費達4758萬元。以現有的3:7(松濤局3,市縣7)分成,應收水費分別為642.6萬元、1427.4萬元。松濤工管局在水價低、分配比例嚴重失調的情況下,所應收水費還被層層截留,目前實際收到的農業年水費僅約200萬元。水費收不上來,管水人員工資低,隊伍不穩定,工程長期老化失修,效益下降。因此,加快以建立適應市場經濟規律的水費經營體系為中心的水費改革已勢在必行,迫在眉睫。
要根據市場經濟規律,按照年運行費,適當考慮移民補償費,核算農業水價。工業、城鎮供水要加收合理的利潤、稅金、保險費、水資源費等。采用形式多樣的水費收交方式,實行誰用水誰交費、誰供水誰收費的政策,供水單位直接向用戶收費,避免中間管理單位截留和回扣,確保水費的回收,收取的水費用來以水養水、以庫養庫,部分水費還可用于工程的維修及配套,逐步使松濤水利經濟走上良性循環的軌道。
4.4抓好水資源的可持續利用工作
實現我國21世紀水資源可持續利用目標的途徑一是靠節水,二是靠經濟結構調整。海南同樣如此。水資源的需求主要指工業、農業、生活用水和環境(保持水環境自凈能力的需要)、生態(保持生態平衡)用水。水資源的來供范圍包括可以利用的大氣水、地表水、地下水、污水回收及海水淡化。
保證水資源供需平衡在于開源、節流。節約用水是保障供需平衡的主線,而水價是必不可少的經濟杠桿。通過水價調節來提高水資源的利用效率,目前松濤灌區灌溉用水是節水的大戶;工農業和生活也要節約用水,并要努力削減排污總量,節約環境用水;還要注重水土保持,節約生態用水。開源要以經濟與生態效益為核心,力求科學合理;充分利用大氣水,合理利用地表水,科學利用地下水,努力開拓污水處理回收,開發淡化海水。
結合松濤灌區的實際情況,我們應抓緊抓好以下三方面工作:
⑴水資源開發、利用、保護、管理的法規體系必須盡快健全。盡可能使這些法律內容具體化并定量化,增加可操作性,增補完善罰則條款,以使在實際工作中真正能做到“有法可依,有法必依,有法能依;執法必嚴,違法必究,究辦必力。”
⑵水資源統一管理體制必須適應市場經濟要求,管理要規范化、現代化。
⑶盡快建立健全水資源開發利用工作機制,使松濤灌區水資源可持續利用得到有力保障。
4.5加快水利人才隊伍建設
NUM數控系統以其功能的強大性,開放性、靈活性、高速和高精度而著稱,尤其是開放性的人機界面功能深受用戶的歡迎。利用系統提供的MMITOOL軟件,可以開發出適合機床特點的專用中文人機界面。在齒輪機床行業得到了廣泛的應用,其數控系統銷售量一直處于領先地位。
蝸桿砂輪磨齒機是一種高效、高精度的齒輪精加工機床,用于磨削標準或者修形的圓柱漸開線齒輪,適用于大批量小模數齒輪的加工。由于其數控系統采用的是法國NUM1060HG數控系統,在操作習慣和用戶界面上和我國有很大的不同,增加了用戶在安裝、調試、編程、操作和維護等方面的難度。在工件的加工過程以及系統的調試和維護過程中,用戶通過人機界面與系統存在著大量的交互過程,因此,基于NUM的磨齒機數控系統的二次開發對于簡化用戶操作,提高生產率具有重要的意義。
二、系統結構與功能
數控磨齒機采用展成原理,砂輪為蝸桿狀,相當于齒條的砂輪與被磨齒輪相嚙合,在連續展成運動中實現展成磨削。該磨齒機共有6個軸,分別為徑向X軸、切向Y軸、軸向Z軸、修整進給U軸、砂輪旋轉B軸和工件旋轉C軸,可實現多軸聯動。依據機床結構和加工的要求,利用NUM數控系統提供的軟件工具,采用VB語言,開發了蝸桿砂輪磨齒機的人機界面系統,該系統主要由參數設置模塊、齒向修形模塊、顯示模塊、機床調整模塊組成。總體結構。
1、系統平臺和開發工具
該系統運行于NUM數控系統上,經編譯后通過PLCTOOL加載到數控。其開發工具有PLCTOOL,MMITOOL和MicrotecMcc68K編譯器或VisualC++編譯器。PLCTOOL可以方便地編寫PLC梯形圖或進行高級語言C的編程,將用戶定義的參數傳遞到數控,它是后臺處理程序必不可少的工具。MMITOOL主要用于創建NUM數控的人機界面,它可以通過內部圖形庫或自定義的圖形庫進行鏈接,編制自己個性化的中文界面。MMITOOL和MicrotecMcc68K編譯器或者VisualC++編譯器用于編譯程序,使之生成代碼,從而下載到數控系統中去。
2、系統功能
依據總體結構圖,系統各模塊的功能如下:
(1)參數設置該模塊分為齒輪參數和砂輪參數設置界面,用于設定待加工零件的尺寸參數和齒坯類型,如齒數,模數,齒寬和砂輪參數等。參數設置界面。
(2)齒向修形該模塊包括鼓形齒和錐形齒修形,可以補償齒輪的彎曲和扭轉變形,改善載荷沿齒向分布的狀況,在砂輪修整時可根據需要設定其數據。
(3)顯示模塊該模塊包括工作方式和狀態顯示。工作方式模塊用于選擇不同的工作方式,如自動、手動和MDI方式,以執行該方式下的相應命令。狀態顯示模塊用于顯示正在加工零件的尺寸、加工程序名和當前加工的程序行等信息,實時反映加工狀態,方便用戶對加工過程進行監控。
(4)機床調整該模塊主要顯示機床的相關信息,如速度、數控系統報警信息等,可以為用戶維護機床提供幫助。
(5)MMIDBNUM數據庫MMIDBNUM中包含了預定義的需求和變量,有只讀和可寫變量之分。
用戶可以定義新的只讀和可寫變量,以創建自己的數據庫,對其進行編輯修改、添加和刪除等數據庫操作,并可利用數據庫管理工具對其進行維護,方便地通過變量與數控系統建立聯系,使得數據的交換以及加工程序的修改更為直接和簡單。
三、數據通訊
輸入界面中的參數,如齒輪和砂輪參數設置中的數據,必須經過后臺處理,與數控系統建立相關的聯系,方能對變量進行訪問,對零件加工程序進行修改。否則,數控系統無法識別所輸入的數值,也就無法完成用戶的加工請求。后臺處理必須在關系層中設定,并編寫PLC程序,將其傳遞給數控中的變量,通過這種交換就可以將用戶輸入到人機界面變量的數值直接傳至PLC程序的變量中,再用PLC程序將該變量值拷貝到零件加工程序相應的E參數中。使得在屏幕上輸入的數值能自動地修改加工程序的變量。
E參數中的數據必須在零件加工程序中使用才能使人機界面中輸入的數據有效。E參數可以在零件加工程序中直接使用,也可以將E參數傳給程序變量L參數,然后就可以在零件程序中使用L參數了。而E參數必須與用戶在MMI界面里定義的變量建立聯系,即通過PLC將變量的數值傳遞給E參數的地址。
因此,通過數據交換系統,可以很方便的進行零件加工程序的修改,用戶無需為不同大小的零件去改動加工程序,只需在相應的界面中輸入齒數、模數、齒寬、進刀量和進刀次數等相關參數,就可以進行齒輪的自動磨削,大大提高了生產效率。
四、系統運行與工作過程
數控磨齒機各顯示模塊和控制模塊設計后,還需經測試、編譯和調試,才能在數控系統上運行。利用NUM提供的調試工具,對其進行測試,如果沒有錯誤,可將編譯好的文件下載到系統進行現場調試,否則,重新修改程序,再進行編譯。現場調試,對于整個系統是至關重要的,不僅要檢查數據是否能正常顯示,還要對設置的參數能否修改加工程序進行檢驗。只有通過反復的現場調試,發現問題,及時解決問題,才能保證在實際加工過程中實現預期的目標。
利用NUM1060HG數控系統開放的環境,使用NUM工具開發軟件,制作了適合于蝸桿砂輪磨齒機磨削工藝的友好人機對話界面,使得機床用戶更加容易操作。可以完成對數控各種變量的訪問,對加工所需的參數進行設置,選擇自動、手動等不同的工作方式,并能動態顯示六個軸的位置,實時反映加工信息,監控加工過程的運行狀態。系統工作流程圖。
一、充分認識在實驗教學中開發學生智力的重要意義
1、開發學生智力是全面貫徹黨的教育方針的需要
我們教育的總目標是使學生在德、智、體、美、勞諸方面都得到發展,智育即包括化學實驗知識技能的傳授,又包括開發學生的智力。有人認為智育就是傳授知識,這顯然是把“智”當作“知”來理解了,這是不全面的。人無知識不行,但光有知識沒有智慧更不行,有了知識不會用,知識就是僵死的東西。有了知識又有了智慧,才能舉一反三、觸類旁通、靈活運用,把實驗知識、技能轉化為實踐工作的創造性能力,因此,實驗教學中須注意開發學生的智力。
2、開發學生的智力,是培養社會主義經濟建設科技人才的基本措施
近幾十年來,由于科學技術的飛速發展,反映科技成果的科學知識也在不斷的更新換代。由于新的知識層出不窮,學生畢業后必然會遇到他們所不熟悉的新科學應用技術、新的發現、新的成果,那時,他們必須發揮自己的智慧去弄懂、掌握、應用它們。因此,只有認真重視開發學生的智力,才能使學生面向現代化、面向世界、面向未來。
3、化學實驗教學對開發學生的智力有其獨特的優勢
化學實驗這門課程是通過教學活動使學生把學到的理論知識在實踐操作中進行論證,使理性認識轉化為感性認識,并在感性認識過程中,通過實驗技能知識的積累和獨立思考,不斷豐富觀察力、想象力及分析問題和解決問題的能力,使其智力得到開發。例如,在乙醇制備乙醚的實驗中,學生已知副產物有乙烯生成,但副產物是怎樣產生的呢?學生在實驗過程中觀察發現得知:反應首先是乙醇與濃硫酸作用,生成硫酸二乙酯,反應伴有放熱。然后乙醇進一步與硫酸二乙酯在加熱條件下作用生成乙醚,但如果反應時溫度過高,則硫酸二乙酯分解生成乙烯,同時伴有碳化副反應現象發生。
這是學生在掌握乙醇加熱生成乙醚的基礎上,在實驗中通過觀察得出新的理性認識,使其智力得到鍛煉。
二、在實驗教學中開發學生智力的方法
1、要加強“雙基”教學,為開發學生的智力奠定基礎
智力和知識、兩者是緊密相連的。如果一個人對客觀事物一無所知,就根本談不上有什么分析問題和解決的能力。從這個意義上來說,缺乏一定的知識,就會阻礙學生智力的開發,因此,要開發學生的智力,教師就必須加強基礎知識的教學和基本技能的訓練。從化學實驗這門學科而言,就必須通過課堂理論課的教學,把反映客觀物質本質性的知識,通過實驗,使學生獲得的理性知識,在實驗中加以檢驗,并對實驗中的問題加以分析解決,達到智力開發的目的。要完成這個任務,教師在教學過程中就要注意講練結合。所謂“精講”就是畫龍點睛地把實驗的重點、難點和實驗成敗的關鍵講清楚。“練”就是根據教學目的,精心安排設計各種實驗內容,培養學生運用知識的能力。
2、堅持啟發式教學方法,為開發學生智力創造條件
智力的開發與學習知識雖有密切的聯系,但智力的開發又不能簡單的歸結為對理論知識和實驗技能的學習,更重要的是對理論知識和實驗技能的靈活運用,使理論知識滲透于實驗操作之中,實驗的事實結果又能升華為理論。如果教師是注入式灌輸的,學生就只會死記硬背、照方抓藥、機械的模仿操作,智力就難以開發。如在實驗過程中,學生常會得出一些反常的實驗現象,有的甚至實驗失敗。對此,學生往往會向教師提出許多各種各樣的問題,面對這些提問,教師應該與學生一道共同分析實驗操作中每一個環節,引導學生找出問題所在,并讓學生自己思考解決問題的途徑與方法,這樣才利于學生的智力開發。啟發式教學的關鍵在于教師要深入細致地鉆研教材,結合學生實驗,采取各種有效方式,充分調動學生的學習積極性,啟發學生積極思考、活躍思維,激發學生的求知欲,發展觀察、思維和想象等方面的能力。
本文采用多案例研究方法。通過多案例的探索性分析,驗證本文所提出的協同能力通過客戶知識管理過程對服務產品開發績效作用機制的合理性。
1.1案例選擇根據Eisenhardt的觀點:案例不是隨機選擇的,一般選擇4到10個案例是案例分析的理想個數[15]。本研究選擇了5家企業作為案例研究的對象。選擇標準如下:首先,為避免行業之間的差異以及減少外部變異,將所選案例限定在服務業;其次,為保證案例研究的代表性以及行業分散度,所選取的案例企業所在行業包括保險、銀行、證券,郵電設計院以及研究院;第三,所選擇的案例企業,兼顧了企業的代表性以及信息的豐滿度。第四,選取的案例企業成立已有相當長的一段時間并且其中的管理者與研究者具有一定的人脈關系,保證相關數據能夠獲得。第五,所選取的企業在協同能力,客戶知識管理過程以及服務產品開發績效等各主要指標上表現有一定的差異性,以便更好地達到多重檢驗的效果。
1.2數據收集與質量控制數據的收集從2013年4月中旬-2013年9月中旬,采用一手和二手資料兩種收集方法。一手資料主要通過對每個案例企業的研發部以及客戶管理崗位的相關管理者進行半結構化深度訪談獲得。二手資料的收集主要通過查閱相關企業的網站以及索取和查閱相關行業資料、相關企業的書籍、發表的文章、內部文檔(年度報告、分析家報告等)和其他有關公司的材料而獲得。
1.3數據分析方法本文采用內容分析方法對所收集的數據進行編碼。首先,通過案例內分析,將所有數據按照理論預設進行歸類,這些類別主要包括:企業基本信息以及企業協同能力、客戶知識管理過程、服務產品開發績效等主要變量進行分析和結構化編碼,識別各個案例的變量特征,并對主要變量的子類數據進行編碼;再次,對編碼后的數據進行案例間對比分析和印證(三角驗證的方法)以及分析性歸納方法[16],探索案例企業的協同能力、客戶知識管理過程、服務產品開發績效等變量之間的相關性與因果關系,進而提出研究命題,得出相應結論。
1.4案例企業簡介本研究所選取的5個案例企業基本信息如表1所示。
2案例分析
2.1變量設定(1)協同能力水平。根據理論預設部分所述,協同能力是協同各種資源要素從而促進創新實踐的一種能力,包括吸收能力,協調能力以及關系能力三個維度。本研究通過對企業的吸收能力,協調能力以及關系能力的訪談測度企業的協同能力水平。(2)客戶知識管理過程。根據前人研究[17][18]以及前面的分析,本文認為客戶知識管理過程就對客戶需要的知識、客戶擁有的知識、關于客戶的知識、與客戶共同創造的知識的管理,發生在客戶知識的獲取,共享以及應用環節。客戶知識管理過程的三個環節在案例企業中的表現如表3所示。(3)服務產品開發績效。服務產品開發屬于創新活動的范疇,是對創新觀點的新需求以及對原始模型的新挑戰。對于服務業而言,服務產品開發績效表現為新服務產品銷售額占銷售總額的比重、新服務產品數、新服務產品成功率、服務產品開發速度等方面[19]。案例企業的服務產品開發績效如表4所示。
2.2案例數據編碼本節通過案例內分析方法對本研究涉及的變量以及子類進行了分析,并根據訪談人員及專家對企業協同能力、客戶知識管理過程以及服務產品開發績效三個變量及其子類進行的評判打分,以便更清晰地反映案例分析的最終結果,也有利于歸納各變量之間的關系(表5)。所有變量評價用“很差、較差、一般、較好、很好”五個等級表示案例企業各項指標水平。
3研究命題的提出
本節通過對案例企業間各組變量的對比分析,驗證協同能力,客戶知識管理過程以及服務產品開發績效之間的關系,提出探索性研究命題。
3.1協同能力與客戶知識管理過程(1)吸收能力與客戶知識管理過程。在理論預設中,本文認為企業協同能力中的吸收能力與客戶知識管理中的知識獲取、共享及應用正向相關。案例分析的數據結果較好地支持了這一觀點(表5)。例如,A保險公司能夠積極與客戶進行溝通,從周圍環境快速地吸收,識別以及利用新信息和知識,其知識吸收途徑不僅包括公司客戶還包括個人客戶,保險公司的業務人員可以隨時地根據周圍環境及人員適時地推薦其產品和服務,吸收能力強,而且由此可以較好地獲得、共享到客戶的相關知識,并進行應用。D郵電設計院主要通過招投標以及客戶對服務的反饋吸收,識別,轉移和利用信息,吸收能力較強,知識的獲取、共享以及應用主要是建立在已建立業務的基礎上,一旦業務建立,合作雙方就會獲取以及共享到彼此所需知識,并且快速地進行應用,根據客戶需求改動方案,滿足客戶需要。據此可推測,當企業具有較好地吸收能力時,往往能夠從環境中快速地吸收,識別,轉移和利用新知識并獲取到對自己有用的知識,與客戶共享,并應用于實際的業務過程中,滿足客戶需求的同時,能夠對有用的知識和信息進行管理,并應用于新產品及新服務開發中。通過上述分析,本研究提出以下命題:命題1:企業的吸收能力對客戶知識的獲取有顯著的正向影響;命題2:企業的吸收能力對客戶知識的共享有顯著的正向影響;命題3:企業的吸收能力對客戶知識的應用有顯著的正向影響。(2)協調能力與客戶知識管理過程。在理論預設中,本文認為企業協調能力與客戶知識的獲取、共享及應用正相關。表5案例數據結果較好地支持了這一觀點。比如,B證券公司與銀行以及其他證券公司及企事業單位客戶之間有相關聯系,構建了相應的知識交流和溝通平臺,能夠較容易而且快速地通過客戶的理財及投資需求和公司客戶的業務需求獲得以及共享到客戶對產品的信息及知識需求;而且,能夠較快地把客戶的需求應用到具體的業務中,并可以根據客戶的需求設計定制化的理財產品和流程。E研究院的協調能力主要表現在:主要與政府機構、大學及其他科研機構的知識交流較好,能夠獲得相關信息和知識,但是知識獲取途徑較為單一;其與客戶知識的共享主要是在業務已經建立的情況下,在研發過程中,產生的知識是共享的,通過專利注冊、技術文檔資料歸檔等共享彼此信息和知識;另外,其對于客戶知識的應用較為快速,能夠快速根據客戶的需求改動研發以及設計方案,滿足客戶需要,然而,由于其資金、技術、運營等方面的問題,知識應用效果并不理想。據此可以推測,當企業能夠建立從其他公司和組織獲得知識來源的接口,其客戶知識獲取方式以及途徑就較好,同時在已建立業務情況下,彼此能夠很好地共享相關知識,并把對于彼此的需求告知對方,從而快速地應用于設計方案或流程中,進一步完善方案和流程,設計出滿足客戶需求的服務及產品。因此,提出以下命題:命題4:企業的協調能力對客戶知識的獲取有顯著的正向影響;命題5:企業的協調能力對客戶知識的共享有顯著的正向影響;命題6:企業的協調能力對客戶知識的應用有顯著的正向影響。(3)關系能力與客戶知識管理過程。在理論預設中,本文認為企業協同能力中的關系能力與客戶知識管理過程中的客戶知識獲取、共享及應用正向相關。.然而,案例分析的結果卻有所不同(表5)。比如,對于A保險和B證券以及C銀行來說,企業的關系能力對客戶知識的獲取、共享及應用具有顯著的正向影響作用。然而,對于D郵電設計院以及E研究院來說,情況有所不同。D郵電設計院在培養,發展和管理合作伙伴上表現一般,通常都是做完一個項目,通過客戶良好的反映以及推薦和公司聲譽贏得客戶,因此,其關系能力一般;但其對客戶知識的應用較為快速。E研究院管理人員認為公司與客戶知識的獲取主要通過產學研合作以及政府機構的支持獲取相關客戶知識及信息,知識獲取途徑一般;客戶知識的共享主要表現在業務已經建立的情況下,在研發過程中,與客戶共享彼此知識,而且通過專利注冊、技術文檔資料歸檔來完成;但其客戶知識的應用較為快速,能夠根據客戶的需求快速改動研發以及設計方案。據此可推測,當企業培養、發展和管理合作伙伴的能力較強時,可以獲得較多以及共享的客戶知識,但是對于客戶知識應用因為行業不同而有所不同。因此,提出:命題7:企業關系能力對客戶知識獲取有顯著的正向影響。命題8:企業關系能力對客戶知識共享有顯著的正向影響。
3.2客戶知識管理過程與服務產品開發績效(1)客戶知識獲取與服務產品開發績效。在理論預設中,客戶知識獲取與服務產品開發績效正向相關。案例分析的數據結果較好地支持了這一觀點(表5)。如,能夠獲得大量知識的A保險以及B證券具有很好的服務產品開發績效,而對于客戶知識獲取并不多的E研究院和C銀行,其服務產品開發績效并不是很理想。A保險通過宣傳、拜訪客戶及,舉辦相關講座獲得客戶的屬性及購買意愿,性格,偏好等大量的客戶信息和知識,從而逐漸推出從意外險到重疾險、保障險、少兒教育年金、養老險、分紅險、萬能險等服務產品,最大程度滿足客戶需要。而客戶知識來源于政府以及科研機構的E研究院,由于無法直接得到更多的客戶信息及知識,雖具有高端的人才儲備,但是由于眾多限制使其服務產品開發績效則始終表現一般。由此可推測,企業能夠獲取越多的新知識及信息,其解決問題的思路就越寬廣,擁有的理念就越新穎,發現的新機會就越多,越有利于新產品及服務的開發,其服務產品開發績效就越好。通過上述分析,本研究提出以下命題:命題9:企業客戶知識的獲取對服務產品開發績效有顯著的正向影響。(2)客戶知識共享與服務產品開發績效。在服務產品開發過程中客戶知識的共享對企業開發服務產品尤為重要。從表5可以看出,客戶知識的共享對企業服務產品開發績效有一定影響。比如,除了A保險以及D郵電設計院客戶知識的共享對服務產品開發績效具有顯著的正向影響外,B證券、C銀行以及E研究院,其客戶知識共享對服務產品開發績效的影響作用并不顯著。尤其是對于D研究院來說,雖然在業務建立后,其與客戶之間具有良好的知識共享,但是由于技術能力、運營能力、資金能力等較低,導致服務產品水平較低。據此推測,企業與客戶之間所共享的知識越多,越能夠獲得客戶的需求,從而改良產品及方案,但是在方案改良的過程中,其服務產品的績效還取決于企業的技術能力、運營能力、資金能力等因素。這些因素會影響企業新產品數、新產品成功率、服務產品速度等方面。因此,提出:命題10:客戶知識共享對服務產品開發績效具有一定影響。(3)客戶知識應用與服務產品開發績效。在服務產品開發過程中企業需要把獲得以及共享的客戶對于服務產品的知識應用到實際工作中,這樣才能促進服務開發績效。從表5案例編碼結果可知,客戶知識應用與服務產品開發績效正向相關。比如,在知識應用表現良好的A保險,B證券以及D郵電設計院,其均具有良好的服務產品開發績效。對于C銀行,雖能夠較好地把客戶的知識應用于日常服務中,根據客戶投資或融資的需求,設計與研發相應的產品,但是知識應用效果不明顯,因此,導致服務產品開發績效不是很高;對于E研究院,其客戶知識的應用較為快速,能夠根據客戶的需求完善研發以及設計方案,但由于研究院運營能力及技術能力較低,知識應用速度慢,導致服務產品水平較低。通過上述分析,本文提出以下命題:命題11:客戶知識的應用對企業服務產品開發績效有顯著正向影響。
3.3企業協同能力與服務產品開發績效通過對表5的數據以及案例的總結還可以發現,企業的協同能力與服務產品開發績效之間有較為明顯的正相關關系。企業的吸收能力、協調能力以及關系能力均有利于服務產品開發績效。比如,具有較強協同能力的A保險,B證券,均具有較好的服務產品開發績效;而E研究院的吸收能力,協調能力以及關系能力較弱,其服務產品開發績效就處于一般水平。綜合上述分析,本研究提出以下命題:命題12:企業協同能力(吸收能力、協調能力以及關系能力)對企業服務產品開發績效具有顯著的正向影響。
4結論