工艺设计论文范文第1篇
本文首先阐述了民族工艺的特征，然后分析了高职院校工艺美术设计教学与民族工艺融合的重要性，重点总结了融合策略，以促进高职院校工艺美术设计教学顺利进行，充分彰显民族工艺的文化价值，使高职院校工艺美术设计教学与民族工艺融为一体。
一、民族工艺的特征
一是大众性。民族工艺具有大众性，与宗教艺术相比，其具有显著的生活性和实用性。民族工艺要想充分体现大众性，必须密切关注人们的心理需求，充分挖掘艺术的生命力。二是民族性。民族工艺具有民族性，与人们的生活习惯、文化等关系紧密。受时代背景和生活等因素影响，民族工艺的差异性比较显著，所以民族艺术风格多样。三是地域性。民族工艺具有显著的地域性，它是影响民族工艺发展的重要因素。各地的自然风光、民俗风情等具有极大的差异，所以民族艺术的地域差异也比较大。
二、高职院校工艺美术设计教学与民族工艺融合的重要性分析
(一)有利于传承民族工艺美术
高职院校工艺美术设计教学要加强与民族工艺的融合，以提高教学质量，传承我国传统民族工艺。我国历史文化渊源流长、博大精深，民族艺术与实际生活的联系比较密切，具有鲜明的艺术特色。工艺美术设计教学融入民族工艺，可以丰富教学的文化内涵，弘扬传统文化，不断完善现代教学体系，最大程度地满足现代化教学发展需求，实现工艺美术设计教学的创新发展目标。
此外，加强工艺美术设计教学与民族工艺的融合，还可以体现出现代工艺美术设计的多样性。民族工艺属于宝贵的文化资源，应用于教学，可以有效促进现代工艺美术设计的发展，推动现代工艺美术设计实现长远发展。
(二)有利于丰富专业课程教学内容
在传统艺术设计教学中，学生往往学习西方的设计体系和色彩观念，没有深入剖析本地的传统民间工艺。中国民间造型具有独特的思维方式，与西方的区别比较显著。民族工艺拥有独特的造型和内涵，与现代设计艺术不谋而合，有助于拓展学生的思维能力。以贵州民族工艺美术为例，学生通过收集和整理贵州民族工艺美术资源，可以充分了解民族工艺美术，发掘贵州民族工艺美术特色，形成较强的民族审美观念和价值观念，提升审美情趣，开阔眼界，为艺术修养的形成奠定坚实基础。
此外，在教学过程中，教师要充分应用本地优秀的民族工艺美术资源，定期带领学生开展采访和走访工作，为设计和制作提供思路，丰富专业学习形式，确保艺术创作极具特色，保证学生具备良好的创新能力和创新精神。
三、高职院校工艺美术设计教学与民族工艺的融合策略
(一)調整教学体系
要想实现工艺美术设计教学与民族工艺的融合，高职院校必须不断调整和优化教学体系，课程安排要融入传统民族工艺，系统、合理地设计民族民间工艺课程，将其作为必修课程。比如，针对编织工艺和手工漆艺，教师要引导学生在工艺美术设计教学中学习传统民族工艺，丰富课程教学内容。
此外，高职院校教师要深入钻研民间艺术的造型方式和技巧，丰富工艺美术设计教学内容。民族工艺注重情感表达，风格要遵循自然性原则，所以工艺美术设计教学要注重融入情感、自然等元素，借助民族工艺的图案和色彩，呈现焕然一新的设计效果。
(二)加强课程改革和创新
工艺美术资源具有独特的历史背景，所以新时期发展的限制性因素比较多，一旦年代和艺术初衷相背离，极容易导致边缘化，甚至出现消亡。同时，工艺美术资源要不断创新、与时俱进，借助现代艺术形式来进行创新发展。在工艺美术设计教学中，高职院校可以根据艺术原型采集和加工装饰图案、室内配饰。创意加工要将艺术元素纳入民族艺术原型中，如中国风艺术和工业风艺术等，也可以大力应用新的色彩元素，借助流行色，实现色彩的完美重组。此外，在专业课程教学中，教师要注重引导，比如在室内配饰课程中，要将墙体、装饰品等纳入方案设计中，不断提高学生的创新思维能力，做好工艺美术资源的收集和整理工作，进而将其应用在设计作品中。
(三)积极开展实践教学
对于高职院校来说，要想实现工艺美术设计教学与民族工艺的融合，仅仅通过课堂理论知识教学是不够的，必须积极“走出去”，积极开展实践教学，定期组织学生参观和走访，感受不同地域的人文内涵，充分了解民族工艺美术的文化背景，做好相关理论、技艺的收集和整理工作，将民间艺术作为学习对象，进而掌握民族工艺的精髓。对于民族工艺美术品，学生要加强实践制作，以产生全新的体验。其间，教师要引导学生积极参与，实施差异性指导，不断提高学生的创造性思维能力。
以贵州民族工艺美术资源为例，在工艺美术设计教学中，高职院校教师要大力搜集和整理民族工艺美术资料，展现当地民族工艺美术资源的特色，促进艺术设计类专业课程的顺利开展，完善教学资源，更好地传承民族工艺，不断提高贵州民族工艺美术的知名度。
(四)扩大宣传范围
高职院校要树立全新的思想认知，摒弃传统的教育教学理念。在教育不断普及的过程中，大众教育的作用越来越显著。要想实现工艺美术设计教学与民族工艺的融合，教育方式要实现日常化、平民化。高职院校要提升工艺美术设计专业的课程比重，加强专业化人才培养，确保现代设计教育目标的顺利达成。
与此同时，要加强对互联网等新媒体的应用，进一步宣传网络文化课程，通过微信、微博等形式，确保大众对现代艺术设计形成全新的认知，充分彰显民族工艺的魅力，达到良好的宣传效果。此外，高职院校可以根据学生的兴趣爱好，设立民间剪纸、陶瓷制作等艺术社团，不断加强艺术的推广。
四、结语
高职院校工艺美术设计教学要加强与民族工艺的融合，以不断提高学生的艺术修养和综合素养，充分展现民族工艺的魅力，使民族工艺在高职院校工艺美术设计教学中获得蓬勃生机，最终实现全新的发展。
(贵州轻工职业技术学院)
工艺设计论文范文第2篇
摘要：本文讨论的是机车柴油机气缸盖柔性机加工生产线工艺设计问题，主要介绍了气缸盖机加工工艺流程设计、生产线工艺布局及物流线设计的原则及技术特点，为气缸盖产线及工艺流程优化提供了参考。
关键词：气缸盖;工艺设计;工艺流程
0 引言
《中国制造2025》将轨道交通装备列为大力推动、突破发展的十大重点领域之一，其主要产品大功率中高速柴油机是轨道交通干线牵引内燃机车的核心动力装置。气缸盖是机车柴油机的关键部件之一，安装在气缸套上部，通过气缸盖螺栓与机体固定在一起，与活塞、气缸套内壁构成燃烧室。气缸盖的加工工艺十分复杂，尤其气门座锥面与气门导管孔这一组孔系的加工质量直接影响着柴油机的工作性能和可靠性。我公司根据自身实际情况，为提升柴油机关键部件的制造水平和产品质量，于2016年投资建设了一条气缸盖柔性机加工生产线。本文现对气缸盖柔性机加工生产线的工艺流程设计、工艺布局及物流线设计作简要阐述。
1 气缸盖结构及技术要求
1.1 气缸盖结构特点
机车柴油机用气缸盖为四气门铸铁整体式结构，是动力组装配中最复杂的部件。气门座和气门导管采用合金铸铁，气门座冷装压入后进行精加工，气缸盖加工主要有上下高低压面、气门座孔、气门导管孔、喷油器孔、周边螺堵孔等。
1.2 主要技术要求
以265H气缸盖为例（表1）。
2 机加工生产线工艺设计概况
2.1 设计纲领
生产线的规划以实现气缸盖柔性加工为原则，建成年产各型中高速柴油机气缸盖8400个以上的生产线，即生产265H型气缸盖4800个/年，240型气缸盖2400个/年，其他气缸盖1200个/年。按年工作日250天，每天三班制、每天工作21小时计算。
生产线设备以进口加工中心为主，配备数控立式车床及必需的辅助装置组成，以适应新产品和离散型小批量多品种混线生产模式，保证最短的生产研制周期和最低的运营成本。
为降低劳动强度，提高加工精度和产品质量，工件上下料采用桁架机械手，工序间各机床形成封闭产线，采用轨道堆垛升降机进行加工工位的输送和定位。
2.2 机加工工艺流程设计及优化
2.2.1 工艺流程设计基本原则
气缸盖机加工工艺流程设计时需确定以下几点：
①确定理论生产节拍：依据客户订单数量计算出理论生产节拍。
产品需求数量/有效生产投入时间=节拍（件/小时）
（注：生产投入时间需考虑到设备开动率、产品合格率等各因素）
②依据计算的节拍时间合理分配工序，工序分配时，必须保证用时最长的工序加工时间不能超过理论节拍时间。
③气缸盖加工以孔面加工为主，工艺流程设计应遵循“基准先行，先粗后精，先面后孔，工序集中”的基本原则。
④工艺流程设计应根据图纸确定关键/特殊工序及特性尺寸，在现有的设备条件下，优先选择加工精度高、稳定性好，综合性能较强的设备加工气缸盖精度要求较高的尺寸。
⑤工艺流程的基本框架制订好后，在此基础上对工艺流程进行优化设计，以工序集中为原则，调整各工序加工内容，尽可能减少设备使用数量。
2.2.2 265H型气缸盖加工工艺流程设计分析
按照生产线设计纲领，265H型气缸盖为400个/月，设定月有效工作日20天，每天三班制、每天有效工作时间21小时，设备利用率为85%，产品合格率为96%，则每月有效生产投入时间为：
20（天）×21（小时/天）×0.85×0.96=342.72（小时）
则理论生产节拍为400/342.72≈1（件/小时）
理论生产节拍计算出后，可根据该节拍和产品图纸要求，规划出能达到该节拍和图纸要求所需配置的机床、工卡量具、辅机等设备。
气缸盖的主要加工工序为低、高压平面、周边面孔以及各种孔系的加工，精度要求较高，对工作性能影响最大的关键工序是高压面气门座孔、气门导管孔的加工。在制定工艺流程时，第一道工序通过划线确定粗加工找正基准和加工界限，粗精加工出低压面、中心孔，然后第二道工序以加工完的低压面为定位基准来加工高压面，本工序并未直接将高压面精加工到位，而是仅进行半精加工，把精加工量放到最后一道工序加工。因装配时气缸盖高压面需和气缸套顶面相结合，两平面之间有铜密封圈进行密封，所以气缸盖高压面的粗糙度、平面度等要求很高。高压面一旦发生磕碰，尤其密封环带区域发生磕碰，整个部件就面临报废风险，工艺上把高压面精加工工序放到最后进行，有效减少了中间工序可能造成的磕碰，也是最合理的工艺流程设计。同理，精度要求最高的气门座孔、气门导管孔等，安排到较后工序加工，该流程设计也符合基准先行，先粗后精的基本加工原则。
加工工艺基本流程制订后，需对工艺流程进行优化设计，本着工序集中的原则，尽量减少设备的使用数量，尤其是专机的使用。在工艺设计过程中，根据零部件结构特点，在一次装夹中能同时加工的内容进行集中考虑，如周边面、孔加工安排在同一工序，成组孔系的加工安排在同一工序内。
2.3 工艺流程及选用设备
工艺流程以265H气缸盖为例（表2）。
从柔性的角度，加工线上的加工中心决定生产线的柔性程度、自动化程度。根据气缸盖的产品结构特点，大部分加工内容选用卧式加工中心完成，这样便于进行工艺调整及优化，便于快捷地进行产品换型，能够灵活地进行切削参数的调整及优化。气缸盖柔性线选用的卧式加工中心主要技术参数为：
①加工中心类型：四轴联动双交换NC旋转工作台卧式;
②工作范围：1200×1000×1000;
③机械主轴并配备恒温装置，主轴锥孔HSK-100，高压内冷;
④定位精度0.007mm，重复精度0.004mm;
⑤智能刀具库，刀库可携带刀具120把;
⑥西门子840Dsl数控系统，柔性系统Fastem。
2.4 工艺布局及物流线设计
按照规划要求和厂房布局，气缸盖柔性机加生产线布置在50m×24m的区域内，生产线设备的平面布置与加工工艺流程基本一致，保证加工过程中部件运转的直线性，避免工序间周转反复、费时。工序与工序之间的设备是串行布置，同一工序含有一定的加工过程，配备有多台相同型号的加工中心，在自动线中，工件在一台机床上加工后，进入下一机床完成下一工序的加工，这样继续进行下去直至完成工件全部加工过程为止。
柔性机加生产线物流输送主线采用AGV进行运输。线边库到机床之间气缸盖运输采用叉车式AGV实现物料配送;气缸盖在加工中心线上下料采用龙门式桁架机械手，工序间各机床形成封闭产线，采用轨道堆垛升降机进行加工工位的输送和定位;气缸盖加工后采用货架式AGV进行加工中心线和后续打磨清洗间的物料运输。（图1）
3 结束语
本文对机车柴油机气缸盖结构及技术要求进行了简单介绍，主要分析了气缸盖机加工工艺流程设计、生产线工艺布局和物流线设计。通过结合265H型气缸盖实际案例，进一步分析了气缸盖机加工工艺流程，并对过程中的技术难点和工艺设计原则进行了介绍。气缸盖機加工生产线的工艺设计以及设备的选型，严格遵守先进、合理、适用、经济性等原则，工艺流程设计的好坏直接影响产品的质量及经济效益，因此，我们应不断加强气缸盖工艺流程优化的研究，以适应未来市场的发展需求。
参考文献：
[1]周哲波，姜志明.机械制造工艺学[M].北京大学出版社，2012.
[2]缪忠庆，等.气缸盖敏捷柔性自动线的设计[J].机械制造与研究，2003.
[3]翟旭.机车气缸盖螺母多轴紧固工艺的改进[J].内燃机与配件，2019（15）：31-33.
工艺设计论文范文第3篇
摘 要：化工工艺设计是化工行业较为关键的内容，对化工作业安全效益的顺利获得具有直接影响，关乎化工工业的安全。因此，文章以化工工艺安全设计为入手点，利用指标分析方法，从物料、流程、设备设施、条件等方面识别了化工工艺中存在的危险，并就相关危险点特征及危害范围提出了几点控制措施，希望能为化工工艺的安全运行提供保障。
关键词：化工工艺;安全设计;危险识别
在化工行业迅猛发展的进程中，工艺流程、条件日趋严苛，危险化学物料用量不断增加，在给化工企业带来巨额经济收益的同时，也产生了较大的安全事故隐患。而当前我国内部还没有可完整、科学评估化工工艺风险等级的安全评价手段，无法保证化工工艺的安全性。因此，从工艺安全设计视角入手，探索化工工艺危险的识别手段以及控制措施，就具有非常重要的意义。
1 化工工藝安全设计中的危险识别指标体系构建
在化工工艺安全设计过程中，评价指标体系的构造可看作具体与抽象交互影响的辩证逻辑思辨过程，即在全面认知研究对象情况的前提下，结合生产经验、标准规范，对化学工艺进行深层次、系统化、完善化处理。典型化工工艺可以划分为工艺所使用的物质危险性、化学反应过程风险[1]。后者主要是由于化工工艺流程中涉及了大量的热量交换，除工艺条件高温外，反应过程也会进行大量热释放，当系统反应散热速率在反应热生成速率以下时，反应体系温度会持续升高，由此带动反应速率持续增加，推动热生成速率的进一步加快。而系统“自热”的恶性循环会诱导反应失控，即反应过程涉及的物质由亚稳态转化为不稳定状态，甚至产生小分子大量存在的分解热，增加反应容器压力，招致反应器超压破裂、爆炸等不良后果。由此可知，化工工艺安全设计中危险识别指标的关键为，重点考虑化工工艺运作中显著释放热能而引发的热失控风险，具体指标可以划分为物料危险性、设备危险性、流程危险性等几个模块。
2 化工工艺安全设计中的危险识别结果分析
2.1 物料
化工工艺物料危险主要体现在物质爆炸极限、物质毒性、物质闪点等方面。从绿色化学、工艺本质安全视角可知，化工生产中不同类型物质的选择和恰当搭配，可以控制危险事故隐患[2]。
2.2 设备设施
设备设施特指化工工艺安全设计中所使用的工具，比如管道等。管道的主要职责为进行不同状态物料的运输，化工工艺所涉及的物料多具有强酸性、强碱性、易燃性或易爆性特点，若在运输阶段出现管道泄漏问题，将会造成严重的生态环境以及社会环境安全事故。
2.3 条件
化工工艺操作条件包括反应压力、反应温度、生产用量等多个部分。其中，高温高压、低温低压均对设备、工艺安全运行具有较大负面影响，而生产用量则通过工艺所可达到规模的直接体现对工艺安全造成影响。
2.4 流程
工艺流程危险主要表现为工艺运作过程中因化学反应热量交换而出现的热失控情况，与绝热温升、冷却功率、最大反应速率、承压能力有关。其中，冷却功率直接影响了工艺运作中的化学放热反应，一旦冷却功率不足，就会导致反应热无法被及时移走，增加工艺危险度[3]。
3 化工工艺安全设计中的危险控制措施
3.1 物料
化工生产原材料处理是化工工艺运作的基础环节，需要负责人依据工作规范进行原材料类比判定。根据所获得的信息，经过进一步提纯、混合、净化操作，完成原材料的标准化、科学化处理，达到提升化学反应活性、效率、质量的目的。为了精准控制化工工艺物料环节存在的危险，人员应围绕化工工艺物料特性，依托专业经验，从物理、化学等多个方面进行系统分析，从根源上消除化工工艺运作过程中的物料风险因子。一般为获得某一种目的的产品，对应原料、辅料并非唯一可用的，在有选择余地的情况下，应优先选择无危险性、危险性较小的物料。同时，对于精制化学反应后出现的粗品，其内部含有较多类型不一的杂质，应利用萃取、蒸馏等方式，对其进行进一步净化，保证化工物料应用安全。除此之外，为了避免对生态环境安全造成影响，技术人员应综合考虑废料是否可综合利用（无害化处理）、过程用催化剂（或助剂、原料、载体、溶剂）是否必要或可减少、是否可回收循环使用等因素，最大程度降低生产废弃料产生量，达到物尽其用的效果。
3.2 设备设施
在化工工艺运作过程中，化学反应设施设备是关键载体，对工艺运作质量以及生产效益具有直接影响[4]。根据化工工艺载体设备设施所处环节以及所承担功能的差异，使用方法、维保要求也具有较大差别。因此，人员应主动了解各环节化工工艺反应载体的用途，定期检查、剖析、记录化工物料在对应环节的表现差异，结合国家标准规范进行载体装置使用与维保方案的定期更新，保证化工工艺设备设施的安全运行。化工工艺设备设施等装置从本质上而言，是多个工艺操作单元的组合，技术人员可以将视线投向单元之间的安全衔接以及干扰消除视角，在其他单元正常状态维持的情况下，进行某一单元处理事故、故障的隔离处理方案设计，达到平稳停车目的。特别是在管道管理阶段，为了避免管道运输阶段因泄露而引发安全事故，需要人员在明确现有化工工艺路线所涉及管道性能、材料、作用的前提下，依据物料与管道一一对应的原则，科学匹配。若系统存在连续散发有毒气体、可燃气体、酸雾、粉尘的情况，应进行密闭带除尘、除雾、吸收装置的设置。同时，定期对管道泄露情况进行检查，及时采取惰性气体密封防腐处理方式，消除管道安全隐患问题。
此外，危险介质藏量与化工工艺安全事故发生率、损失量、影响范围呈正相关，因此，在设备设施应用过程中，技术人员应尽可能减少危险介质藏量。比如，利用连续反应代替间歇反应，在大型设备底部设置排量超过8m3/h的液化烃泵入口，利用膜式蒸馏代替蒸馏塔，利用离心抽提代替抽提塔，利用闪蒸干燥代替盘式干燥塔等。
3.3 条件
化工工艺过程条件的严苛程度并非无法变更，在富有余地的情况下，技术人员应尽可能缓和过程条件的严苛度。比如，采取更好的催化剂，利用气相进料代替液相进料，稀释进料浓度等，在一定程度上缓和化学反应的剧烈程度[5]。同时，鉴于化工工艺运行过程安全事故出现概率与条件参数具有较为密切的关系，且化工工艺条件参数的数量与其对工艺运行过程安全度的干扰成正比。因此，在化工工艺条件设计过程中，技术人员应贯彻删繁就简的原则，利用一个条件完成多种操作的模式代替多个条件分别完成一个功能的模式，在一定程度上增加生产可靠性、电气安全性以及本质安全水平。比如，对于散发有害气体、有害蒸汽的厂房，除通风设施设置外，应依据TJ36车间空气中有害物质最高容许深度要求，设定机械通风取风口确保送出空气中有害气体、粉尘低于车间空气有害物质最高容许深度值的30.00%。
3.4 流程
从化工工艺安全运作层面可知，科学、恰当地控制化工工艺流程，需要以化学反应热量交换为重点，综合考虑绝热温升、冷却功率、最大反应速率、承压能力等因素，进行逐一分析判定、控制[6]。具体控制作业开展前期，技术人员可以归纳整理化工工艺前期全部资料，将获取的制作厂家数据资料、物料基础设计包等信息进行整理汇总，同时收集所需的数据资料并研究资料的提供方法，根据所判定的提供方法进行化工工艺流程中危险环节的识别与组织控制。
一般，化工工艺流程多通过图示的方式表示，涵盖了化工生产工艺全部文件。比如，对于物料从原料到成品或半成品的工艺过程以及所涉及设备装置、管线的设置情况，可以利用工艺流程草图的方式设置。在工艺流程草图中，利用示意图表述化工工艺生产阶段所使用的设备机器，并利用数字、文字、字母进行相关设备名称、位号的填写。以某物料残液蒸馏处理的工艺方案流程草图为例，其主要为蒸汽+物料残液+上水→蒸馏釜→冷凝器→真空受槽→放空，或者蒸汽+物料残液+上水→循环冷却回水→液态物料去物料贮槽。由上述流程图可知，工艺中所使用的设备为冷却器、蒸馏釜、真空接受罐，流程为物料残液与水共同进入蒸馏釜内形成共沸物，在蒸汽加压作用下进行常压蒸馏处理。馏分进入冷却器，与水逆向换热冷却后先后进入真空受罐、物料贮罐。而从冷却器流出的馏分可以依靠真空泵的抽力向压力低的位置流动。在整个流程中，风险较大的环节为物料残液与水在蒸馏釜内共沸、馏分进入冷却器与水逆向换热，技术人员可以着重监控，细化管理方案，保证整个工艺流程安全进行。
4 结语
综上所述，化工工艺危险可以划分为工艺所使用的物质危险、化学反应的过程危险两个层面，具体涉及了物料、设备设施、流程、条件等。因此，化工工艺安全设计人员应适时利用指标分析方法，构建完善的化工工艺风险评价指标体系，确定各模块风险特征以及危害范围。根据识别结果，采取针对性控制措施，避免危险因子妨碍化工工艺安全运作。
参考文献
[1] 史哲齐，李继繁，王悦，等.基于TOPSIS-AHP法的石化企业环境风险筛选研究[J].南开大学学报：自然科学版，2020（1）：17-25.
[2] 白洪涛.危险化工工艺风险辨识方法研究[J].石化技术，2018（05）：50.
[3] 李天舒，姚齐峰，李红，等.用于易燃易爆危险化学品快速识别的手机拉曼系统[J].红外与激光工程，2019（007）：196-201.
[4] 窦珊，张广宇，熊智华，等.基于多源数据融合的化工园区危险态势感知[J].化工学报，2019（02）：40-46.
[5] 任常兴，张欣，张琰，等.危险化学品泄漏事故点火源辨识与分析[J].消防科学与技术，2018（006）：831-834.
[6] 陈静.化工工艺过程危險辨识与安全管控要点探究[J].当代化工，2017（263）：213-214.
工艺设计论文范文第4篇
摘要：对食品质量与安全专业工艺学实验教学的现状及存在问题进行分析，并提出实验教学改革的几点思考： 增加实验学时，让学生有足够时间做实验及分析处理实验结果；增设综合性设计性实验，提高学生的创新思维能力与动手能力；加大实验室开放力度，让学生根据自己的条件和特长做研究性实验或设计性实验，培养学生实验技能和独立工作能力；完善实验考方法，使学生重视实验，激发学生对实验的兴趣。
关键词： 食品质量与安全专业；食品工艺学；实验教学；改革
广东海洋大学食品质量与安全专业是教育部特色专业建设点，依托食品科学与工程学科建设，已建设成为海洋水产特色鲜明的食品质量与安全创新、应用型人才的基地，为食品领域输送了一批批优秀人才。随着科学技术的迅速发展和学生知识结构发生变化，必须对食品工艺学实验教学进行改革，否则不能有效调动起学生对学习的兴趣，不利于学生综合素质的提高，培养出的学生将不能适应现代科学技术发展的需求。因此，实验教学改革已显得十分迫切[1]。
《食品工艺学》是食品质量与安全专业的一门必修专业基础课，《食品工艺学》包括食品保藏原理及以保藏原理为基础的各种食品生产工艺知识二大部分，主要内容是介绍食品变质的根本原因及其防止方法、食品保藏加工的基础理论与技术，包括冻藏、罐藏、干制、腌制及化学保藏等，同时介绍国内外食品加工的新工艺和新方法。开设的专业课程有水产食品学、食品工艺学、食品添加剂、烘培食品工艺学等，其主要任务是让学生通过修读本课程，掌握食品腐败变质的原因及控制途径，掌握食品保藏的机理，了解各种食品加工工艺及保藏过程中的品质变化。通过《食品工艺学》课程实验，学生学会运用所学的知识制定食品加工的工艺条件，研制开发出各种食品，同时培养学生的专业兴趣，增强对食品加工和食品卫生的感性认识，提高学生分析问题和解决问题的能力，为学生就业奠定基础，以适应市场对人才的需求。文章对目前食品质量与安全专业的食品工艺学实验教学现状进行深入探讨，并提出实验教学的改革几点思路，为实验教学改革提供参考。
1 实验教学的现状
1.1 实验方式、内容有待改进
《食品工艺学》实验课主要是操作型实验为主，开设实验课有：罐头食品加工、罗非鱼片干燥、果酱加工、调味海带丝加工、半湿贝肉加工、感官检验等实验。当前开设的食品工艺课程实验中，验证型和操作型实验占了绝大多数，由于验证性、操作性实验内容过多，限制了学生动手能力和创新能力的培养。因此，有必要增加综合性、设计性实验，培养学生主动、创新实践能力，提升学生的综合素质。
1.2 实验课学时偏少
目前，食品质量与安全专业《食品工艺学》总学时数为72 学时，其中实验学时数为12学时，因实验课学时偏少，在实际实验教学过程中，往往安排些简单的实验内容，学生是按照实验指导书进行实验，而缺乏独立思考问题和分析问题，动手能力也得不到充分发挥。
1.3 实验考核方法有待完善
《食品工艺学》实验课考核方法主要是考核学生的出勤、动手能力、工作态度、实验报告的质量，缺少实验技能和实验结果的考核。有在实验过程中，有少部分学生不动手实验，写实验实验报告时抄袭别人实验结果的现象时有发生。学生的真正表现无法给出客观评定，将助长部分学生的依赖和侥幸心理，并且影响其他学生的实验积极性[2]。
1.4 加大对实验室开放力度
实验室开放涉及到方方面面的制度、人员的配备等问题，需要去完善。目前实验室需然有开放，但是在实际操作中，开放的时间，主要是在正常上班范围内。周六日、节假日还没有完全开放，因此，还需要进一步加大对实验室开放力度。
2 教学改革的几点思路
基于以上情况，对食品质量与安全专业的食品工艺学实验教学改革进行探索，提出教学改革的几点思路。
2.1 调整实验教学方式
实验教学的方式方法对培养学生的思维和动手能力尤为重要。食品工艺学实验在原有实验的内容上进行新改革外，也要注重教学方式改革，将过去实验课由指导老师事先准备好，学生按照统一模式进行呆板的实验操作，改为实验教学方式采用由学生按照实验要求自行准备试剂，自行设计方案。同时，在实验教学中增加与实验内容有关的分析内容，使实验不再是一个单一的结果，而是包含着实验的较完整数据，如：食品加工方面，涉及到食品加工工技术，食品保藏技术，分析食品腐败变质的原因及控制办法等技术分析数据。
2.2 调整实验教学计划 增加实验学时
关于增加实验学时，做了问卷调查，调查对象是2009级食品质量与安全专业90名学生，在90份有效问卷中认为目前的实验学时有足够时间做实验的有28人，占31.1%，需要增加学时的有53人，占58.8%，维持现状有9人 占10%。从答卷中得知，超半数学生认为需要增加实验学时，因为实验学时较少，除老师讲课占用时间外，实际动手操作的时间不多，实验结束后，更没有时间与同学、老师讨论实验过程遇到的问题。因此，有必要增加实验学时，满足学生的求学需求，让学生有更多时间做实验，提高实验操作技能。如：食品科学与工程专业工艺学实验课的改革，就是把食品工艺学、饮料工艺学、食品工厂与机械、水产食品加工学四门实验课归纳一起作为一门独立的综合实验，实验教学集中安排在3周内完成。通过调整实验教学计划，对学生实验技能和综合能力的培养起到积极的作用，学生对实验课的兴趣也大大提高，达到实验教学大纲要求。
2.3 增加综合性、设计性实验
综合性、设计性实验课是加强教学实践环节和理论联系实际的重要教学方式，对培养学生的综合素质起到关键性作用。增加综合性设计性实验、创新性实验，激发学生对实践学习的兴趣，提高他们的创新思维能力、分析问题和解决问题的能力，是实验教学改革的重要内容，是开拓学生的知识面、培养创新精神与动手能力的重要一环。
增加综合设计性实验是改变传统的授课模式，由以往单一实验模式改变为多元化实验模式。学生根据老师给定的实验目的和实验条件，自己设计实验方案，拟定实验程序，选择实验仪器与材料，在同一个实验项目采用不同的原材料，制作出不同产品，并对实验结果进行分析处理。比如：罐头食品的加工，选用不同水果作为主原料，可以制作出不同产品，让学生对不同产品的特点、性能作综合分析评价，加深对实验课的认识和理解。而操作性、验证性实验教学是同一个班学生同做一个实验内容，比如：罐头食品的加工、果酱的加工等实验课，主要是操性实验，实验原料只有一种，而且制作产品单一，产品没有可比性，学生没办法判断该产品与其它同类产品有何优缺点。通过增加综合设计性实验，更好地培养学生实践动手能力和独立分析问题和解决问题的能力。
2.4 完善实验考核方式
考核的目的是为了充分调动学生参与实验的积极性和主动性，是保证教学质量、提高学生对实验课重视程度的有效手段，实验考核应以实践能力和综合素质作为考核指标，而不应仅仅以实验报告为考核指标，考核应覆盖实验方法、实验过程和实验结果等全过程[3]。只有采取严格的考核措施，才能使学生重视实验。
实验考核方式分为二部分，一部分考核学生的出勤、操作能力、工作态度、实验报告的质量；另一部分是考核操作技能和实验产品的质量指标与性能等。具体方法是各小组自对产品进行综合分析与自评，同时每个学生轮流到讲台上讲述本组的实验操作过程以及产品的性能、特点，并回答师生提出的有关问题，然后由指导老师组成评定小组对实验结果进行点评和评分，并且评选出优秀实验方案，给予加分的奖励。比如，食品科学与工程专业工艺课实验考核是采用该考核方法收到良好效果，最后，指导教师对实验做全面总结。 通过实验严格的考核，加深学生对实验操作过程的重点、特点、难点的理解，同时对今后毕业论文答辩和就业打好基础。
2.5 全面开放实验室 为学生提供实践平台
实验室全面开放，是高等教育培养创新人才、实现素质教育目标的客观要求。实验室开放不仅对学生的技能训练，而且对培养学生的创新意识、创新精神和开拓能力都具有重要作用[3]。 全面开放实验室，应该从时间、实验场地、实验室资源上以学生需求为本，全面向学生开放，同时也要配备一套实验管理制度和实验室开放度时间表，方便学生根据自身的实际情况选择时间到实验室进行课程实验和创新实验。
实验室的开放， 给予学生一个良好学习环境，为学生提供更多的实践时间与空间，同时充分利用实验室的仪器设备、药品及原材料，让学生根据自己的条件和特长做课程设计性实验、研究性实验或科技创新实验。改变学生由原来被动式做实验转为积极主动做实验，有利于培养学生实验技能和独立工作能力，启发学生的创新思维能力和科研能力，充分发挥学生对学习兴趣和学习的积极性、主动性[4]，从而调动学生积极参与各种比赛，比如，参加全国大学创新实验、“食品杯”水产食品加工创意大赛、“挑战杯.创青春”广东大学生创业大赛等，通过参加各种比赛，培养学生独立思考能力和技能水平。
3 结语
《食品工艺学》是食品质量与安全专业的一门必修专业基础课，是一门实践与生产紧密联系的专业课程。通过实验教学改革，修改实验教学大纲，增加实验学时，增加综合性设计性实验，加大实验室开放力度，完善实验考核方式，从而提高学生的创新独立思维能力、动手能力以及分析问题、解决实际问题的能力，达到学校提出培养“三能人才”的目标。
参考文献：
[1] 吴文龙.水产食品加工学实验教学改革的研究与实践[J]中山大学学报论丛， 2006（6） 26：31-32
[2] 王志江.对食品工艺实验教学改革的几点思考[J].农医，2011（2）：117.
[3] 曾祥燕，赵良忠.食品工艺学实验教学存在的问题及改革措施[J].现代农业科技，2011 （7）：26
[4] 史彭，张伯乾.实验室开放的探讨[J].实验技术与管理，1998，15（4）：38-39.
工艺设计论文范文第5篇
摘要：总结近三年化学制药工艺学理论课教学内容的改革和创新经验，提出了完善制药工程专业知识结构的新方法。
关键词：化学制药工艺学；教学内容改革；创新经验
化学制药工艺学是在化学药物研究与开发、生产过程中，设计和研究经济、安全、高效的化学合成工艺路线的一门科学；也是研究工艺原理和工业生产过程，制订生产工艺规程，实现化学制药生产过程最优化的一门科学。化学制药工艺学既要为新研发的药物品种积极研究和开发易于组织生产、成本低廉、操作安全和环境友好的生产工艺；又要为已投产的药物不断改进工艺，特别是对于产量大、应用面广的品种，研究和开发更先进的新技术路线和生产工艺。
“化学制药工艺学”课程为沈阳药科大学在全国范围内首创的药学类课程，为制药工程专业（编号081302）的专业核心课程。在过去的30多年时间里，“化学制药工艺学”课程历经创建—发展—完善的艰辛历程，逐步成长为国内药学教育、科学研究领域具有重要影响的一门特色课程。该课程于2008年入选辽宁省省级精品课程，2010年建设成为国家级精品课程，大大加快了课程建设速度。“化学制药工艺学”的教学质量在全国同领域始终处于领先地位，作为全国唯一一门“化学制药工艺学”精品课程，已成为全国200多个高等院校制药工程专业的示范课程。2012年成功转型为辽宁省精品资源共享课，2013年成为国家级精品资源共享课。近三年，我们对理论课的教学内容进行了大胆的改革，在大力发展创新药物、提高技术创新能力的新形势下，着力培养学生的创新意识和创新能力，取得了良好的教学效果。
一、课程主要内容
化学制药工艺学课程内容由总论和各论两部分构成。总论是课程的基本内容，由绪论、药物合成工艺路线的设计和选择、合成药物的工艺研究、手性药物的制备技术、中试放大与生产工艺规程和化学制药企业污染物的防治与清洁化生产等章节组成，深入浅出地阐述化学制药工艺的特点和基本规律。
本着兼顾药物类别、具体品种的合成工艺特点以及作用地位的原则，选取奥美拉唑、塞来克西、α-生育酚、芦氟沙星、萘普生、卡托普利、氢化可的松和氯霉素等8个典型药物作为实例，进行具体剖析，前后呼应，完成从一般到个别的过渡，重点在于应用基本理论知识，深入探讨药物合成工艺。
“化学制药工艺学”是制药工程专业教学体系中的核心课程，也是专业必修课，具体教学目标如下：了解制药工业的现状和化学制药工业的特点；掌握药物合成工艺路线的设计、评价及选择方法；熟练掌握化学合成药物工艺研究技术；了解手性药物的发展动向，掌握其制备技术；掌握中试放大的研究内容和研究方法，了解生产工艺规程的内容和作用；了解化学制药与环境保护的关系，掌握“三废”处理方法。对典型药物的合成工艺路线的比较与选择，工艺原理和影响因素，原料、中间体、产品的质量控制以及“三废”综合治理等有系统的认识。
二、总论中引入的新概念和新进展
总论系统阐述化学制药工艺的研究内容和研究方法，力求一定的广度和深度。在绪论和药物合成工艺路线的设计和选择中引入清洁化生产、绿色度和原子经济性等新概念，在合成药物的工艺研究中增加实验设计和工艺过程控制等新进展，在手性药物的制备技术中介绍动力学拆分、手性合成子与手性辅剂的新进展和新范例，使学生能及时更新知识，拓宽知识面，了解并跟上制药工艺的前沿发展。
1.清洁化生产。清洁技术（clean technology）是从产品的源头削减或消除对环境有害的污染物。清洁技术的目标是分离和再利用本来要排放的污染物，实现“零排放”的循环利用策略。清洁技术是一种预防性的环境战略，也称为“绿色工艺”（green process）或“环境友好的工艺”（echo-friendly或environmentally benign process），属于绿色化学（green chemistry）的范畴。清洁技术可以在产品的设计阶段引进，也可以在现有工艺中引进，使产品生产工艺发生根本改变。
化学制药工业中的清洁技术就是用化学原理和工程技术来减少或消除造成环境污染的有害原辅材料、催化剂、溶剂、副产物；設计并采用更有效、更安全、对环境无害的生产工艺和技术。当前的主要研究内容有：原料的绿色化、化学反应绿色化、催化剂或溶剂的绿色化以及研究新合成方法和新工艺路线。
2.绿色度。环境保护是我国的基本国策，是实现经济、社会可持续发展的根本保证。传统的化学制药工业产生大量的废弃物，虽经无害化处理，但仍对环境产生不良影响。解决化学制药工业污染问题的关键，是采用绿色工艺，使其对环境的影响趋于最小化，从源头上减少甚至避免污染物的产生。评价合成工艺路线的绿色度（greenness），也就是对环境的影响程度或者环境友好程度，需要从整个路线的原子经济性、各步反应的效率和所用试剂的安全性等方面来考虑。
3.原子经济性。原子经济性（atom economy）是绿色化学的核心概念之一，它是由著名化学家B.M. Trost于1991年提出的。原子经济性被定义为出现在最终产物中的原子质量和参与反应的所有起始物的原子质量的比值。原子经济性好的反应应该使尽量多的原料分子中的原子出现在产物分子中，其比值应趋近于100%。传统的有机合成化学主要关注反应产物的收率，而忽视了副产物或废弃物的生成。例如，制备伯胺的Gabriel反应和构建C=C双键的Wittig反应均为常用化学反应，其产物的收率并不低；但从绿色化学角度来看，它们伴随较多的副产物的生成，原子经济性很差。按照原子经济性的尺度来衡量，加成反应最为可取，取代反应尚可接受，而消除反应需尽量避免；催化反应是最佳选择，催化剂的用量低于化学计量，且反应过程中不消耗；保护基的使用，在保护—脱保护的过程中，注定要产生大量废弃物。各步反应的效率包括产物的收率和反应的选择性两个方面，其中，选择性包括化学选择性、区域选择性和立体选择性（含对映选择性）。此处的反应效率主要用以标度主原料转化为目标产物的情况，只有提高反应的收率和选择性，才有可能减少废弃物的产生。所用试剂的安全性主要是强调合成路线中所涉及的各种试剂、溶剂都应该是毒性小、易回收的绿色化学物质，最大限度地避免使用易燃、易爆、剧毒、强腐蚀性、强生物活性（细胞毒性、致癌、致突变等）的化学品。
4.实验设计。大多数反应的工艺过程非常复杂，配料比、加料顺序与投料方法、溶剂和助溶剂、反应浓度、反应温度、反应时间、催化剂及其配体、搅拌速度与搅拌方式、反应压力和反应试剂等影响因素众多，传统的工艺优化方法每次实验只改变1个影响因素，可能导致工艺优化的结果具有局限性。对某个反应而言，若主要影响因素有3个，每个影响因素设5个水平，即3个因素、5个水平的反应，若开展全面实验，也就是每一个因素的每一个水平彼此都进行组合，这样共需做53=125次实验。全面实验的优点是全面、结论精确，其缺点是实验次数太多。
实验设计（design of experiments，DOE）是以概率论和数理统计为理论基础，经济、科学地安排实验的一项技术。DOE对包含多影响因素和水平的反应的工艺优化是非常实用的，通常用于优化应用简单方法未获得理想结果的反应，也用于只要收率和生产效率稍微变动，就会对生产成本产生重大影响的中试放大工艺的优化。实验设计方法包括正交设计法（orthogonal design）、均匀设计（uniform design）和析因设计（factorial design）等。计算机程序有助于处理数据，优化参数，广泛应用于DOE中。
5.工艺过程控制。工艺过程控制（in-process controls，IPCs）是指在工艺研究和生产过程中采用分析技术，对反应进行适时监控，确保工艺过程达到预期目标。若分析数据提示工艺不能按计划完成，那么需要采用必要的措施促使反应工艺达到预期目标。
IPCs用来核查工艺的所有阶段是否能够按照预期完成，对底物、反应试剂和产物的质量进行控制，对反应条件、反应过程、后处理及产物纯化过程进行监控，是保证反应完成预期工艺过程的关键。
在工艺优化的早期阶段，薄层色谱（TLC）是非常有用的IPCs方法，TLC的优点在于可以跟踪从基线到溶剂前沿间任何杂质，理论上能够检测到所有反应杂质。TLC还可以对已知浓度产物中杂质的含量进行半定量分析，初步判断杂质的含量低于某一浓度或高于某一浓度。采用高效液相色谱（HPLC）或气相色谱（GC）进行定量分析比TLC更容易些，但很难保证所有组分都能从HPLC或GC柱洗脱出来，使用HPLC要考虑检测器是否适用于所有组分，使用GC往往还需注意样品组分的热稳定性，是否发生热分解反应。
6.动力学拆分。手性药物的化学控制技术可分为普通化学合成、不对称合成（asymmetric synthesis）和手性源合成（chirality pool synthesis）三类。以前手性化合物为原料，经普通化学合成可得到外消旋体，再将外消旋体拆分制备手性药物，这是工业采用的主要方法。
动力学拆分（kinetic resolution）利用两个对映异构体在手性试剂或手性催化剂作用下反应速度不同的性质而达到分离的目的。动力学拆分法作为外消旋体拆分方法，与直接结晶拆分法（direct crystallization resolution）、非对映异构体盐结晶拆分法（diastereomer crystallization resolution）和色谱分离法一起推动了普通化学合成在手性药物合成中的应用。动力学拆分的根本点在于两个对映体与手性实体以不同的反应速度反应，如果手性实体为催化剂，则更为实用，成为催化的动力学拆分。根据手性催化剂的来源不同，催化的动力学拆分又分为生物催化和化学催化两类，生物催化的动力学拆分以酶或微生物为催化剂，而化学催化的动力学拆分以手性酸、碱或配体过渡金属配合物为催化剂。
7.手性合成子与手性辅剂。手性源合成指的是以价格低廉、易得的天然产物及其衍生物，例如糖类、氨基酸、乳酸等手性化合物为原料，通过化学修饰的方法转化为手性产物。产物构型既可能保持，也可能发生翻转，或手性转移。手性源合成中，手性起始原料可能是手性合成子（chiral synthon）也可能是手性辅剂（chiral auxiliary）。如果手性起始原料的大部分結构在产物结构中出现，那么这个手性起始原料是手性合成子；手性辅剂在新的手性中心形成中发挥不对称诱导作用，最终产物结构中没有手性辅剂的结构。例如在（S）-萘普生的合成过程中，L-酒石酸用作手性辅剂，可以回收和循环使用。从经济的角度来看，手性辅剂的回收和循环使用是手性源合成的关键问题，与经典拆分过程中拆分剂的回收利用相似，此外手性辅剂的分子量越小越经济。
三、各论中的新概念和新进展
根据生产工艺繁简，又兼顾化学制药工艺学课程的完整性，选择的典型药物各有侧重并各具特色。奥美拉唑和塞来克西分别是质子泵抑制剂和II型环氧化酶抑制剂，为合成路线的设计和选择提供了实例。α-生育酚的生产工艺原理中重点介绍超临界萃取及其精制工艺中液固制备色谱体系。芦氟沙星的生产工艺原理中介绍了设备流程图和产品质量的提高。萘普生的生产工艺原理中选择葡辛胺为拆分剂的合成工艺，说明结晶法拆分非对映异构体在手性药物合成中的作用。卡托普利的生产工艺原理着眼于合成路线选择和手性分子的合成工艺研究。氢化可的松的工艺路线是一条半合成工艺路线，是化学合成和生物合成相结合的一个范例。氯霉素的生产工艺原理，积累了我国化学制药工业60年的生产实践经验。不断更新的生产工艺、中间体控制、诱导拆分、副产物综合利用与清洁生产凝集着我国制药工业界的智慧与创新思想。
紧密结合国内外制药工业的发展现状，增加2007年10月1日施行的《药品注册管理办法》（局令第28号）和2011年1月17日卫生部发布《药品生产质量管理规范》（2010年修订）等法律法规，有关新药注册方面的要点，如晶型研究、杂质研究、溶剂残留，GMP厂房设计要点等，使教材内容更加贴近岗位实际。
基金项目：2012年度辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目[序号449]
作者简介：赵临襄（1964-），女，山西太原人，博士，教授（博士生导师），主要从事药物化学与制药工程研究工作。