《大学精神之源流》学习心得-叶文昊

第五周

任务一

打开wiki找到阅读材料：

国务院的《中国制造2025》，Industry4.0 ， Industrial Internet Consortium 的 Wikipedia

任务二

创建个人页面

任务三

编写学习心得

任务四

进入格式页面学习

wiki的格式也可以看做是一种特殊的计算机语言，许多符号并不能望文生义，凭空猜想。就如同一个简单的换行，在wiki中需要两次回车，一开始只敲一次回车，结果导致版面很不美观，在观察并对比了老师的页面后才发现原因。这说明一方面在有资源格式页面时要妥加利用与学习，另一方面实践是检验真理的唯一标准，尤其是在工科课程以及工业生产之中。

有价值的理论与设计必须要有可操作性。

任务五

进行实验室探究体验，在老师的带领下参观了精密雕铣实验室，并亲身体验了使用数控三轴精雕机床进行精雕加工的全过程。在指导下，我们使用由北京精雕自主研发的CAD制图软件进行了图形设计，之后在塑料板上雕绘出自己的小钥匙扣。

在老师的讲解下，我们了解到数控精雕技术作为一种广泛应用的工业加工手段，有着集成性、效率较高、精度较高、一次成型、适用范围广的优点。我们所使用的数控雕铣机床同时具备进行雕刻与铣削的能力，这无疑拓展了适用范围，既可以以其高精度雕刻木板、塑料板、亚克力板等硬度不高的板材，也可以凭其高功率电机铣削有一定硬度的金属材料。而所需要的不同硬度、长度、精度的刀具则集成在刀具组中，能随需要进行自动切换，不需要像上一代机床或者手工操作一样进行人工寻找更换，这也使加工效率大大提高。与此同时，雕铣机床的工作程序具有连续性，因此可以做到一次成型，对产品整体的精度能带来提高。

另一方面，数控精雕技术也存在其局限性。由于较高的加工精度，在开始加工之前需要将用材很精确地固定在设定位置，这首先导致必须由人工进行固定，因此该技术较少应用于流水线上的工业化生产。而且由于固定方式有限，一些形体过于不规则的物件无法进行加工，而受到机床内部体积的限制，体积较大的物件也不能进行加工。若是固定不到位导致工件偏离脱落，轻则破坏图案，重则损坏刀具机床。在课程中我们就亲眼见证了一次对乒乓球加工的失败。因此，当前该技术凭借其定制性（用户可以在计算机上自行设计图案），广泛用于平面广告制作、模具制作、设计验证等领域。

老师还提到，随着机床多轴化的发展趋势，数控精雕机床更需要更为先进的配套控制系统。在当前的中国，正是软件而非硬件主要地限制了这项技术的发展。生产轴数超过3的机床的工业实力国家已经可以达到，但是并没有国产的控制系统可以与之配套，所以这类机床暂未得到大规模生产。这也启示我们我们应该用体系的眼光看待整个工业生产,考虑其中的每个环节，而不是只关心表面的事物。许多时候理论设计才是整个系统的基石。

第六周

本周参观了电火花线切割机床，并在老师的帮助下加深了对该技术的了解。原以为线切割是如同水刀一般，靠极细的线产生的巨大压强实施切割，但在听过介绍后才知道，线切割是通过施加高压电极在钼丝与材料之间以产生电火花，瞬间熔化材料使其腐蚀，再以填充间隙的保护液降温并冲走受腐蚀部分。这种特殊的原理给线切割工艺带来了许多优势，首先由于所用钼丝直径仅0.18mm，所以有着较高的加工精度。而由于此工艺通过采用电火花而非直接接触进行切割，所以可以加工硬度极大，难以切削磨铣的金属材料，并且对材料的厚度也无太多限制。在演示中，即使是一大块厚10cm的钢块都能顺利切开。同时由于钼丝相当细，并且高温被保护液局限在很小的范围中，所以能产生较小的穿透型缝隙，这是其它加工方法难以做到的。因此该技术也适合工业化生产，应用于各类中低档模具制造以及特殊零件加工中。

与此同时，特殊的原理也是双刃剑。由于依靠电火花，因此加工的材料必须是导体，所以许多非金属材料都无法被加工。此外，由于钼丝上下贯通，其移动路径必须是一笔画的，否则需要停机、拆下钼丝并重装。而为了保证走线的精度，机器用了较大规模的定滑轮组进行定位，导致换线异常繁琐，并且极细线对操作人员也会构成安全威胁。同时上下贯通的特性导致其无法加工有凹陷或者中空的体型零件。在工业强调定制化，面向客户的今天，这诸多限制使得线切割只能主要活跃于工厂规模化生产中。而耗费时间过长也是一大弊端。

之后，我们还了解到中国是第一个将线切割技术用于工业化生产的国家，但是主要使用的机器是“快走丝”，这种机床工艺相对简单，应用广泛，全国目前保有约20万台。但这种机床电极丝抖动大，加工过程易断丝，精度也较低，并且产品表面质量差。我们的作品就需要在煤油中打磨掉表层黑色的保护液残留。而最新研制的“慢走丝”抖动小，精度高，表面质量好，但这种技术却主要掌握在外国公司手中，并大量攻占我国市场，挤压“快走丝”的生存空间。这确实引人思考，工业发展从来没有止境，不能被一时的技术领先所迷惑，否则一旦被超过想要追赶，必然承受极大的市场与财产损失。

第七周

本周是大数据与人工智能的体验课。在老师的带领下，我们通过软件Putty[1]与清华工业云上的虚拟主机建立联系，在自己的电脑上尝试用Linux操作系统远程控制分配给自己的主机，使其完成新建文件夹并打开，下载文件并安装使用等任务。

Linux系统作为主流操作系统之一，有着完全开源，高兼容性，面向用户，易个性化更改定制的特点受到国外许多程序员（尤其是年轻人）的喜爱，这也正是顺应了当今定制化，私人化的工业发展潮流。但与此同时，因为安全性与其主要基于英文的指令语句，更因为走商业化道路的Windows系统往往随主机售卖，Linux在国内的年轻人中并未广泛流传。这也是较为可惜的，因为缺少了这种在开源、自由的空间中个性探索的经历，一位网络爱好者更难成为一名网络信息高手。在网络信息安全逐渐成为个人安全甚至国家安全的重要组成部分的今天，我国正渴求大量的这类人才，因为他们往往能发挥四两拨千斤之效，看看美国大选的电邮门就能意识到这一点。

当然，更令人担忧的是我国缺少能广泛推行的、自主研发的操作系统。因为只有这种操作系统才能让信息安全牢牢地掌握在自己手中，而不用担心其中是否会有设定好的后门。尽管有包括红旗在内的数款系统已经诞生，并被强制使用在各重要政府机关与机密信息储存之处，但是它们还不具备市场竞争力，所以导致各计算机厂商以及使用者不会去选择使用。在大数据被广泛应用的今天，我们并不知道自己的信息是否会被随意以“大数据”之名窃取，与其将其付诸道德抑或法律的层面，还不如大力开发新技术，从根源上解决问题。只有防护的盾足够强，信息安全才能说被保障。

第八周

本周体验了激光切割，老师先详细地向我们介绍了激光切割机床的各组成部分，之后带领我们用工业制图软件设计了自己的图案，最后在一块竹片上切割出自己的书签。

正如其名字那样，激光切割借助高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的（0．1mm量级）切缝，完成对材料的切割。这是所有技术中最为前沿的之一，由于光的特性，它能同时兼顾数方面的优点。由于激光光斑小，能量高且集中，因此切割精度很高，既能使切口细窄准确，由不易影响附近的材料，表层光洁美观无需机械打磨。同时，这也使其切割十分高效，不像线切割一般有较长的加热腐蚀时间。更重要的是，这是一种非接触式加工，不需要像精雕一样使用并更换各类刀具，既节约时间又不会使工件表面产生磨损与挤压形变。由于没有机械接触摩擦，工件只用定位，不用固定，节约人力与时间。而只需激光束照射也使其既能加工凹陷部分，也能加工微小细节，同时兼顾了精雕与线切割的优点。

当然，缺陷依然存在。首先由于需要较高功率的机光发射器与性能优良的聚光设备，激光切割机床的造价昂贵，难以大规模普及并应用于工业化生产。同时，对材料也有一定特殊要求，如需要表面发光能力差，厚度较薄等。然而这并不能组织该技术的飞速发展，而许多新型激光切割器已经能部分克服上述缺陷