目前我们正处于科学急速发展的时代，对于新产品的要求更加高，而且对于机械生产上的可靠性越发重视。因为机械的可靠性直接关系到生产过程中的安全问题，如果生产过程中面临着安全的隐患，那么则很有可能造成生产事故。所以针对机械的可靠性设计上需要我们进行深入的研究，促进我国的机械设计水平可靠发展，从而实现了机械制造在国际竞争力以及对于机械的可靠性技术研发上的突破。另外机械的可靠性设计可以提升机械在国际竞争中的地位，它可以为机械在生产过程中提供安全的技术保障，为实现安全生产打下了坚实的基础。下面就机械可靠性设计过程中的内涵与递进进行论述。
1.机械可靠性设计的现状探究
所谓的可靠性主要是指产品在一定的环境条件下，可以在规定的时间范围内完成其相应的工作，具有很高的连续性和重复功能。可靠性设计是上个世纪被提及并且随着科学技术的发展该项技术也在不断的发生着变革。机械可靠性设计主要还是依据计算机的概率统计和随机理论，通过计算机完成结构分析，对该系统的可靠性进行运算。根究相关的研究表明，机械结构的设计可靠性是保障该机械稳定的主要因素，因此我们在进行机械的设计对于其可靠性的研究就显得非常重要。只有设计的可靠才能够确保机械在制造和安装过程中的安全，这样才能够有效的提升工业生产水平，从而实现产业化优化。
虽然我国对于机械的可靠性设计的研究已经取得了一些成就，但是这些的主要研究活动还是集中在学校的研究上，难以在实际的工作设计领域进行研究，即研究仅仅属于理论上的研究，而实践上的研究明显还不足。我国在机械的可靠性设计上的研究还是与世界先进水平存在着差异，亟需我们努力对其进行改善，实现理论实践共同发展。我国的机械可靠性设计无论是管理还是技术应用上都还存在着不足，管理上没有建立起相应的管理体系，而技术的应用则也没有进行推广和创新使用，形成这些问题的关键主要是对于可靠性理论的一些研究实践短，并且没有广泛的传播，综合各个方面我国的机械可靠性设计明显不足，需要我们不断进行努力，从而实现我国的机械可靠性稳步发展。
2.机械可靠性的常用设计方法
2.1.基于概率方法的机械可靠性设计
概率设计方法主要是以概率设计作为理论指导，然后形成的一种机械设计的零部件和构件的设计方法。概率设计时，需要对原材料的强度、大小、性能等进行概率统计分析，接着对其采用干涉模型进行计算。设计过程中要在干涉模型的帮助下完成对随机变量的计算，实现零部件可以达到预期的可靠度指标。概率设计方法可以保证机械的可靠度，此种设计方法并不是以最小强度大于最大应力作为指标，而是通过概率描述应力和强度分布。采用概率设计方法可以有效的克服传统方法中由于应力和强度之间变化而产生的可靠性缺陷。概率设计在机械可靠性中的应用可以满足定量的可靠度要求，其主要是由于此种概率设计方法可以预见性的承认了零件故障的问题，并且可以对零件的故障给予正确的解释。
2.2.基于稳健性的机械可靠性设计法
所谓稳健性机械可靠性设计是以统计学作为分析的基础，然后尽可能的保持该产品的性能稳定性。还可以最大限度的提升产品的使用时限，那么我们在进行设计过程中就要考虑到制造过程中和使用过程中外界参数对于产品的影响。对于产品本身存在的结构问题、参数问题进行预见性解决。稳健性设计可以用于衡量机械制造的可靠性，以及产品对于用户造成损失的大小。所谓的损失主要是指实际功能和预期目标的偏差，偏差越大则用户的损失也越大，那么该产品的质量也就越差。采用稳健性设计方法具有明显的缺陷，从理论上看，此方法是成立的，但是从技术上来分析，该方法难以实现且经济实用性较差。稳健性设计方法则是融合了多种技术，可以对产品进行改良和完善，并且对于机械产品的可靠性提升更高。
3.可靠性设计优化对策
机械产品的生产最为重要的环节就是设计环节，如果设计不过关，那么该机械产品就没有生产的必要，从盈利的角度来看，只有通过优良的设计，生产出可以提升效果、提升生产安全性的产品才具有立足之地。否则设计不优良、设计难以说服投资之人，那么这种机械产品的生产会被搁浅。因此面对当前日新月异的科学技术时代，不断将科学技术用于生产力的提升上，从生产材料的营运、发展新的机械生产技术，势必会接替落后的机械制造产品。因此在机械可靠性设计的优化上首先要对设计的方案进行优化，其次则是对机械制造的产品质量进行跟踪保障，不断以服务质量来占据市场，赢得商家的青睐。最后机械产品可靠性设计的优化，还需要对设计的完善度进行优化，因为这样才能够对成本进行控制，对于机械产品的质量和成本进行控制。从而为市场提供优良的机械产品，按照市场的调查来改良设计的方法，不断通过提升设计效果以及运行效果来促进机械产品的可靠性设计。
4.总结
随着当前科学技术的稳步发展，不断将机械设计的可靠性纳入到最基本的设计要求之中，从而实现了对机械产品质量的提升，切实有效的运用先进的计算机技术，不断实现数学规划与计算机科学技术联合使用。机械优化设计过程中需要针对可靠性设计方案进行合理优化，希望通过优化方案来改善在机械可靠性设计过程中的一些问题，采取必要的解决措施，来推动机械可靠性设计的发展。
参考文献：
[1]张义民.机械可靠性设计的内涵与递进[J].机械工程学报，2010，14：167188.
[2]张义民，黄贤振.机械产品研发的可靠性规范[J].中国机械工程，2010，23：27732785.
【关键词】可靠性设计；机械产品；设计原则
机械产品大多是众多学科交叉的高新技术的载体。能否保证产品在运行过程中的安全可靠是机械产品竞争的焦点，这种竞争主要体现在产品可靠性的竞争，可见“物美、价廉”必须以可靠性工程作为后盾。我国机械产品的可靠性设计水平与国际先进水平相比还有相当大的差距，这已成为制约我国机械工业迅速发展的瓶颈，造成企业开发的产品质量的先天不足，使“质量第一、质量取胜”的经济战略方针在机械产品中难以充分体现。随着我国加入世界贸易组织，机械产品强制认证制度的推行，企业应该保证投放市场产品的质量，这种激烈竞争的状况将使政府部门和企业清醒地认识到可靠性工程在机械产品研发过程中的重要性。
1.机械可靠性简述
1.1定义
可靠性的定义：所谓可靠性是指“产品在规定时间内，在规定的使用条件下，完成规定功能的能力或性质”。可靠性的概率度量称为可靠度。
1.2发展
可靠性技术的研究开始于20世纪20年代，在结构工程设计中的应用始于20世纪40年代。可靠性技术最早应用在二战末期德国V-Ⅱ火箭的诱导装置上。德国火箭研究机构参加人之一R.Lusser首先提出了利用概率乘积法则，把一个系统的可靠度看成该系统的子系统可靠度的乘积。自从1946年Freuenthal在国际上发表“结构的安全度”一文以来，可靠性问题开始引起学术界和工程界的普遍关注与重视。
当前，在确定性有限元基础上发展起来的随机有限元法已成为对随机参数结构进行不确定分析的十分有效的数值方法。张义民等应用随机有限元法和一阶可靠性技术对随机结构可靠性问题进行了研究，开辟了以一次二阶矩法、摄动技术、有限元理论和实用概率统计学为基础的现代结构可靠性分析与设计理论的新途径。
2.机械系统可靠性设计的特点
所谓机械系统可靠性设计指的是设计时就使机械产品具备于规定的时间中，在规定的使用条件下，完成所规定性能的能力与性质。
2.1机械系统可靠性设计预计困难
机械产品具有复杂且多变的失效机理和准确、完整的数据尺寸要求，这导致了机械系统的可靠性较难预计；由于建立机械系统的可靠性模型具有一定的难度，多数依据机械系统可靠性模型的预计手段也难以运用于机械系统可靠性的预计之中。
2.2机械系统故障模式多样化与复杂化
机械制造的材料、具体的结构、载荷的性质与大小对机械系统的故障具有极大的影响，故障模式彼此之间还具有一定的关联性。
为了实现一致的功能，机械结构常采用不同的形式，以达到改变机械产品中关联零部件应力的目标，这就使机械系统可能出现的故障形式多样化。机械故障可引起机械产品损坏、失调、泄漏、老化、堵塞等状况。由此可见，机械的零部件可出现多种故障模式，同一种故障也有可能在不同的部位出现，这大大增加了机械系统故障模式分析的难度与复杂度。
2.3机械零部件整理化与标准化程度低
多数零部件的非标准化导致大部分零部件存在功能与结构上的差别。机械系统设计人员在进行设计时，应当依据其具体的结构、负荷性质及几何尺寸等要求进行零部件的设计。但机械系统可靠性设计由于缺乏制造材料与载荷分布的准备数据，无法编制出具有实用性的机械零部件故障准则。
2.4机械零部件的故障具有不确定性，既有偶然性故障，又有耗损性故障
机械零部件故障分为偶然性故障与耗损性故障2种类型。耗损性故障多与机械的磨损、疲劳以及侵蚀和老化等因素密切相关，是一个渐变的过程。机械的故障率可以用时间的函数表达出来，机械渐变性的失效一般是以极限状态准则加以判断的。电子元器件则以偶然性故障为主，与耗损性故障有着极大的不同，因此用故障率作为常数构建数学建模，对电子元器件进行描述也受到了一定局限。所以为延长机械产品的使用寿命，应当对其进行耐久性设计。
3.机械系统可靠性设计的原则
3.1传统设计和可靠性设计相结合
机械系统传统设计具有安全系数直观、设计简单、易于掌握和设计的工作量较少等优点，且多数情况下能够确保机械系统的可靠性。所以，在对机械系统进行可靠性设计时不可完全摒弃传统设计方法。目前，机械系统可靠性设计较为实际的操作方式是先以传统设计方法对机械的零部件材料、结构、尺寸等加以确定，然后依据与之相应的模型对其可靠性进行定量计算，倘若还不能满足预计的可靠性需求，则可修改机械的结构、尺寸甚至是更换材料，最后再对其进行可靠性的校核，直到能够满足需求。
3.2定性设计和定量设计相结合
由于定量设计无法完全解决机械系统可靠性的问题，故对那些难以定量计算的机械零部件要进行可靠性的定性设计，以获得更加合理与有效的解决方案。所以机械系统可靠性设计工作中，必须将定性设计和定量设计结合起来，先对其进行FMECA（FailureModeEffectandCriticalityAnalysis）和FTA（FaultTreeAnalysis）等分析，找出机械系统当中的关键件与重要件，对产品和零部件存在的重要故障模式以及失效机理进行确定，而后根据不一样的故障模式和失效机理进行定量抑或是定性设计。
3.3可靠性设计与耐久性设计相结合
机械系统应当具备可靠性与耐久性，所以在进行可靠性设计的同时，也应当进行耐久性设计。可靠性设计主要解决的是机械的偶然性故障，而耐久性设计主要解决的是机械的渐变性故障。
4.结语
现在可靠性设计技术越来越受到各行各业的重视，同样可靠性设计技术也应该是我国机械工程学科与行业迅速发展和十分重要的研究方向之一，这种研究可以帮助工程设计人员合理地建立产品的安全容限和控制随机参数对产品安全的影响，使产品的预测工作性能与实际工作性能更加符合，得到既有足够的安全可靠性，又有适当经济性的优化产品。我国在机械可靠性设计领域所取得的相关研究成果吸取了其他学科可靠性工程的优秀研究成果，如：数学力学，土木建筑等。应用这些研究成果对机械产品进行可靠性设计，可以节省大量的人力、物力和-财力，可以提高设计水平，缩短设计周期，对合理安排试验项目，验证可靠性设计的合理性，指出产品的薄弱环节有着重要的作用，可以节省材料，加强质量，减少能耗，降低成本，有显著的经济效益和社会效益。我们团队应用所提出的广义随机有限元法和广义随机摄动法等方法，结合现代数学力学理论，给出了机械产品的可靠性设计、动态可靠性设计、可靠性优化设计、可靠性灵敏度设计和可靠性稳健设计方法，并研制出了机械可靠性设计的实用软件库，可以为机械行业提供可靠性分析与设计的技术服务。
【参考文献】
[1]可靠性设计、试验与设备[J].电子科技文摘，2006，（12）.
[关键词]控制工程；工程教育论证；课程融合；教学改革
1《控制工程基础》课程教学改革的必要性
《控制工程基础》是机械类专业必修的一门专业基础课程。它把控制论融入到机械工程领域，培养学生运用控制理论的基本原理来解决机械工程中实际问题的一门学科。该课程在整个专业课程中起到了一个承前启后的作用，是为日后学生成为工程测试人员必备的骨干课程。《控制工程基础》在介绍控制理论的基本原理和基本概念的同时，以机械系统、电网络系统为背景，阐明了控制理论在工程中的应用。《控制工程基础》作为一门机械类专业的技术基础课程在各理工科高校中广泛开设，为进一步提高工程教育质量，开展工程教育专业认证工作，把培养目标和毕业出口要求作为导向，专业课程体系设置、师资队伍配备、办学条件配置等都围绕学生毕业能力达成这一核心任务展开，并建立专业持续改进机制以保证专业教育质量和专业教育活力。
2教学改革的举措
2.1根据工程教育论证的评价体系修订课程的教学目标
本课程是学生毕业后从事机械工程控制必备的基础知识，对照工程教育论证的评价体系学生毕业时应该具备的知识、能力、素质，修订和完善本课程的教学目标如下：掌握控制理论的基本概念及有关基本术语和定义，理解机械控制工程研究的对象和研究方法，具备将控制工程基础理论知识应用于机械工程领域复杂工程问题的描述和解释的能力；掌握经典控制论的基本原理、基本方法，训练分析研究机械工程中有关信息的传递、反馈及控制的能力；培养一般控制系统的分析和设计能力，并具备通过文献查阅、分析或实验、实践等手段对不同系统方案的合理性与局限性作出客观比较与评价的能力；掌握常用的机电一体化的新技术和新方法，具备确定设计目标和任务的分析能力
2.2明确教学主线
教学过程中一定要抓住“建立控制系统的动态数学模型，分析其稳定性、准确性、快速性”这条教学主线，明确课程内容主要讲授的6个章节及其相互间的关联性，让学生把抽象复杂的联系起来形成以下共识：绪论是让学生对控制系统有一个整体认识；控制系统的数学模型建立，运用动力学、电学及专业知识，建立机械系统、电网络的微分方程、传递函数与系统方框图；时域分析是研究控制系统性能的一种方法，运用传递函数求解系统在某一信号作用下的输出响应，计算和分析其性能指标；频域分析是研究控制系统性能的另一种方法，令传递函数中的s=jω，则系统可在频率域内分析，绘制奈奎斯特图和Bode图，分析系统性能；稳定性分析是研究控制系统的首要条件，利用传递函数的系数、奈奎斯特图和Bode图都可判断系统稳定性；误差分析是研究控制系统的准确性，理清误差与偏差的关系，系统在各种信号作用下的稳态误差的分析与计算。
2.3优化教学内容
课程教学内容的优化紧密围绕本课程的教学目标和教学要求，要正确处理好学时少、内容多、基本要求不能降低的矛盾。在课程内容组织上循序渐进，逐步深化，突出讲解控制理论基本概念、系统数学建模、时域响应分析、频率特性分析、系统稳定性分析及系统误差分析等重点部分。教学中紧密联系工程生产实际，侧重讲解基本规律的理解、应用及其相互联系，减少一些定理和公式的详细推演，或把复杂抽象的公式及推理，换成简单易懂的案例表述，便于学生理解和接收，比如讲解劳斯判据是基于特征方程式的根和系数关系建立时，以方程x2+3x+2=0为例更易让学生理解。将MATLAB、Simulink应用于《控制工程基础》课程教学中，在教学穿插演示二阶系统的响应分析、系统的稳定性分析、奈奎斯特图、Bode图、SIMULINK仿真。
2.4与其他课程教学融合
在课程教学中，积极与机械专业其他任课老师沟通，寻求其他课程中与控制相关能扩展的内容，采用课程间的互相融合教学，实现课程之间的相关衔接。让学生拓宽思维，积极思考，把专业的各课程相互联系起来，形成实际工程的完整体系，提高综合应用能力。
2.5改革课程考核体系
考核方式采用平时成绩和课程考试相结合的形式对学生课程成绩进行综合评定。平时成绩占30%包括课程作业和小论文情况，课程作业考核学生对每节课知识点的复习、理解和掌握程度。小论文分析行业前沿发展，查阅文献资料、整理、分析比较，主题部分引用和评述代表性强、具有科学性和创造性的文献。考试占70%，题型主要以客观题、分析题、计算题、作图题、综合题为主。
3结语
【关键词】造纸机械；旋转件；动平衡技术；现场
1引言
我国是最早发明造纸术的国家，随着时间的推移，造纸术在不断进行演变，从最初的人工造纸，逐渐转变为现代的机械造纸。造纸机造纸能够提高造纸的速率，降低人工成本，有利于我国造纸行业的发展。科技的快速发展，造纸机械也在不断进行升级，运行速度不断提升，造纸质量不断提高。
2现场动平衡技术概述与工作原理
2.1现场动平衡技术概述
造纸机械旋转件现场动平衡技术，主要是在机械维护过程中，不用进行机身拆卸，即可通过现代测控技术，对造纸机械进行性能检测。造纸机械旋转件现场动平衡技术，能够及时地发现不平衡问题，并且快速找出问题原因，从而有针对性地进行解决。随着造纸机械的不断升级，其内部结构不断发生变化，检测维修的难度也逐渐增大[1]。因此，提高了对现场动平衡技术的要求。对于结构比较复杂的旋转件，需要在动平衡机上面进行动平衡测试，确保各项参数满足要求后，再进行组装。造纸机械在使用过程中，若是速度发生变化，机身产生振动，会极大程度的影响造纸效率，增加维修成本。
2.2动平衡机的工作原理
造纸机械旋转件现场动平衡技术，能够在设备组装之前对不平衡性能进行测试，降低了设备使用过程中旋转件现场不平衡问题的发生概率，能够提高企业造纸生产效率。随着造纸行业的发展，旋转机械的性能不断提高，运行速度不断加快，结构也相对越来越复杂[2]。旋转机械的运行速度加快，其产生的离心力越大，越容易导致旋转件现场不平衡振动，影响造纸机械的生产效率。造纸机械旋转件现场动平衡问题，是目前造纸过程较为普遍的问题，需要有效地进行解决，从而去促进造纸机械的生产。造纸机械在动平衡检查过程中，主要是对转子的平衡进行检测。若是转子不平衡，不仅会导致机身发生振动，严重还会导致设备损坏，影响企业的经济效益。而造纸机械旋转件现场动平衡技术，能够有效的检查转子平衡参数，若是发现问题，可以采取对应的方法，消除或降低振源，从而去解决问题，提高造纸机械的生产效率。造纸机械旋转件现场动平衡技术，能够控制旋转件的振动在标准范围之内。若是旋转件的平衡转速大于转子支撑转速，此时平衡机的支承刚度下降，容易发生机身振动问题。
3造纸机械旋转件现场动平衡技术
3.1造纸机械旋转件现场动平衡系统的构建
造纸机械在使用过程中，经常会发生轴承失效、烘缸辊筒失衡等问题。为防止造纸机械现场不平衡现象发生，需要构建造纸机械旋转件现场动平衡分析系统，具体情况主要包括以下几方面：①科学的选择监测参数。造纸机械旋转件现场不平衡性能监测设备，需要具有较高的精准度，能够对测量型号的设备参数进行有效测定[3]。其过程主要是确定相位测量精度，以及振动的幅值。因此，现场动平衡系统，不必与测量旋转件实际接触，便可测量旋转件的不平衡参数。②科学的选择监测位置。为使得系统监测振动信息的准确性提高，需要合理的选择监测位置，确定正确的监测方向。尤其对于测量点的选择，需要具有代表性，能够与有关条件相符合。③系统需要根据被测对象，选择涡流传感器去测量非接触式轴相位移。利用脉冲测向法，确定转子的转速，从而去为轴振动、轴承振动的测量提供基础型号。系统对于传感器的安装，需要科学的设置测量平面与测量位置点，使二者处于合理的距离，再确定传感器的安装方向。造纸机械旋转件现场动平衡系统的构建，需要采用的设备主要有涡流位移传感器、RL-1光电传感器、24通道数据采集器等。软件系统的安装，主要是数据采集软件，以及不平衡数据分析软件等。系统对于磁座辅助支架的安装，需要结合现场的实际情况，在轴承座上科学的选择安装位置。若是磁座辅助支架的安装位置不当，会影响涡流传感器测量的准确性。系统对于传感器的布设，需要沿着传动侧与操作侧的水平方向依次进行布设，利用铝箔反光标签作为键相标签，顺着滚梯轴线的方向由上至下粘贴。观察纸卷渐变荷载与底辊的运行状态，从而去监测造纸机械旋转件的不平衡状态。若是发生振动问题，可以通过确定底辊不平衡的振动值，采取有效的解决措施，从而去维持动态平衡。造纸机械的动平衡测试，对于工厂生产非常重要，若是机械在使用过程中出现振动问题，不仅会降低生产效率，还会造成设备受到损坏，增加企业的维修成本。
3.2动平衡校验的技术方法
造纸机械旋转件现场不平衡问题，对于动平衡校验的技术方法，具体的操作流程如下：①合理的选择万向节传动轴与滚轮架，从而去确定转子轴颈的数值。②确定轴承之间的距离，通过测得的数值去调节支撑架之间的距离，注意确保支撑架与万向轮转动轴的连接有效，避免出现连接不牢靠现象。③转子需要合理的安装在支撑架上面，通过可逆扳手去调节转子的位置，使得转子的方向与万向节转动轴相适应。此过程需要注意检查同心度，确保同心度准确之后，采用螺栓紧固，从而完成转子的安装。④转子与万向节转动轴之间的连接，需要采用型号相同的螺栓，再进行安全罩的布设。⑤设置操作台的参数，确定对公差以及转数。⑥转数设定完毕之后，需要打开开关，通过转数按钮调节转速的速度，由低到高的顺序进行加速。当转速达到100r/min时，系统可以自动显示转速信息。若是转速超出标准数值，系统会自动对设备进行检测，从而去实时监控旋转件的现场运行过程，防止不平衡振动现象的发生。⑦通过多次测试与调节，能够有效的控制不平衡状态，合理的调整不平衡的参数，使得转子的转速保持在稳定的范围之内，从而去解决造纸机械旋转件现场不平衡问题。
4结论
综上所述，文章介绍了造纸机械旋转件现场动平衡技术概述与工作原理，从造纸机械旋转件现场动平衡系统的构建、动平衡校验的技术方法两方面去分析造纸机械旋转件现场动平衡技术。现场动平衡技术，能够在不拆卸设备的情况下检验旋转件的系统平衡参数，提高了工作效率，节省了不平衡测定检验的时间，能够提高造纸机械的生产效率。
【参考文献】
【1】吴镇江.造纸机械旋转件现场动平衡技术探究[J].科技展望，2015，25(03):40.
【2】路小芳，任陆军，成朋朋.造纸机械旋转件现场动平衡技术分析[J].科技展望，2015，25(10):56.
关键词：四维系统；空间模型；评价体系
水利水电工程的施工包括土建工程施工和机电安装工程施工，两者之间要相互协作，相互配合，才能在确保施工质量和安全的同时保证按期完工。总之，应根据工程的实际情况，制定切合实际的施工方案，处理好施工过程中的各种关系，相互配合，按质按量按时共同完成施工任务。
1.工程背景简述
大型水利水电工程施工场地布置复杂，施工场面宏大，参加的施工人员、机械设备、施工班组多，施工作业面相互干扰大，安全隐患因素多。特别是修建在狭窄河谷上的水电工程往往混凝土浇筑方量非常巨大，施工作业面上施工机械布置十分密集，大量采用大型或超大型塔带机、门塔机、缆车等混凝土运输设备，这些设备又与混凝土仓面施工设备形成了立体交叉的繁忙施工场面；而且这些设备均为大坝施工关键设备，具有施工强度高、群机工作环境复杂、设备备用系数低等特点。这些现代化大型机械设备对加快大坝施工速度、缩短建设工期提供了重要保证，同时也给施工场地的安全布置和施工设备的安全规划带来了巨大挑战。通常这些设备在施工过程中呈立体交错布置，彼此的工作范围多有重叠现象，交叉作业频繁，如果疏忽管理，将会发生一些意想不到的事故，轻则造成设备损伤，重则造成设备报废、人员伤亡。因此，对施工场地的安全和危险度进行分析评价，科学合理进行施工总布置的安全规划，充分利用有限的施工空间，制订合理的施工设备布置方法，可为施工操作提供安全的施工空间，为施工作业节省时间，能有效减少或避免重大安全事故和安全问题的发生。本文将时间、空间和运动分析理论引入大型水利水电工程施工机械安全规划问题的分析中，建立了一种完整的施工机械设备安全规划的理论体系。
2.施工机械作业空间划分
参照项目质量管理的理论体系和方法，水利水电工程施工安全事故的影响因素也可以从5M1E过程进行分析研究，即认为施工过程中，影响安全生产的基本因素由人员、机器设备、原材料、方法、测量和环境组成，并构成了水电施工安全生产的基本保障体系。任何安全事故均是这些要素因为偶然性原因或系统性原因使安全状况出现变化，导致安全事故的发生。
水利水电工程施工机械作业过程中，人、机、料、环作为危险因素的作用主体，可以用来分析施工机械规划布置的安全合理性。对于水利水电工程施工机械的安全布置问题，可以把空间看成由人－机－材－环构成的整体，针对施工作业行为的动态过程则可以把水利水电工程施工看作是时间影响下的人－机－材－环四维系统。
因此，施工机械布置及施工机械作业安全危险性分析，可以看作是人的空间、机的空间、料的空间、作业环境空间随时间变化情况下的运动分析问题。人的空间是指施工人员所需要的作业活动空间和安全避让空间，机的空间是指施工机械设备的作业活动空间，料的空间是指施工作业工作面上物料摊铺、堆放和存储的空间，作业环境空间是施工作业面能够提供的约束空间。施工作业时空及运动分析的概化模型见图1。
图1施工作业时空及运动分析概化模型
3.施工机械设备安全规划理论体系
3.1安全规划分析的空间模型定义
为便于对施工机械安全规划过程中的空间进行管理，可以把空间分析对象定义为实物空间、安全防护空间和约束空间。实物空间是指在施工过程中的施工对象自身的几何尺寸决定的空间。实物空间中，大部分不随时间变形，只是空间尺寸出现变化，但也有随着施工活动的开展，其在空间尺寸上是动态变化的，如施工完成的建筑物，随着工程的进行其空间尺寸会动态变化；实物空间用VM表示。安全防护空间是指水利水电工程施工过程中，为保证施工安全，在各施工对象实物空间基础上，按照有关安全防护技术规范各作业对象满足自身安全运行的空间；安全防护空间用VP表示。约束空间是指提供给施工作业的环境空间，约束空间用VC表示。
为同时反映施工过程对空间的影响，可以把空间对象定义为静态空间和动态空间，动态空间反映了施工活动考察期内的空间变化过程。静态空间用VS表示，动态空间用VD表示。
空间定义层次关系见图2。
图2施工空间层次关系图
3.2施工空间的定量描述
定义如下功能函数，对施工作业对象的t时刻的所占用的空间Vt进行描述，即
Vt＝F(x，y，z，R，h，t)。(1)
式中：(x，y，z)表示施工对象所占用空间的位置；(R，h)表示施工对象所占用的圆柱状包络空间的大小。
显然时间段ΔT内的空间为施工对象的动态空间，可用考察期时间段内各时刻点所占用空间的交集表示。
3.3施工空间相互关系的定量描述
施工作业活动进行期间，施工作业空间对象随时间不断变换位置，同时部分对象动态空间的大小和性状也会不断变化，如施工机械的动态作业空间可用其圆柱状包络面的位置发生变化进行定量表示(见图3)。
图3施工机械作业空间定量表示
但是，不管施工作业对象的位置和大小如何变化，任意空间总是可以定量或定性的描述为相邻关系或搭接关系。用数学关系表示即为对于任意施工对象V1和V2，如存在V1∩V2＞0，则认为空间对象V1和V2之间存在搭接关系，表示该施工作业活动中存在共享空间安排施工的情形；如存在V1∩V2＜0，则认为空间对象V1和V2之间为相邻关系，表示
该施工活动各自占用不同的施工空间。
用空间对象的距离关系表示，则对空间对象V1t(P1(x，y，z)，S1(R，h)，t)和V2t(P2(x，y，z)，S2(R，h)，t)。P1，P2为施工空间对象V1和V2的形心点；S1和S2为施工空间对象动态作业的圆柱状包络面。如果对象之间的距离存在
(2)
则认为空间对象V1和V2之间为相邻关系；如存在
，(3)
则认为空间对象V1和V2之间为搭接关系。式中，
(4)
3.4施工空间对象的投影转换
水利水电工程施工机械设备布置往往是从三维空间的合理利用来进行考虑的，但是安全事故的发生与施工对象在施工作业面的投影工作面息息相关，如高空坠物危险最终导致的是施工作业面上的人机伤害事件，机械垮塔导致的是机械倒塌覆盖面内的地面施工作业面的人机伤害事件。为便于分析施工场地的安全影响，我们把施工对象所占用的施工空间对象投影至施工工作面进行综合考虑。进行投影转换时，空间对象和平面投影采用同一坐标系，且所有空间对象均投影至同一水平面(见图4)，根据施工空间定量描述，同理空间对象的投影可以表示为St＝St(x，y，R，h，t)＝St(x，y，R，t)。按照施工空间定义层次关系，可将各施工空间对象投影获得的施工工作面分别定义为静态实物工作面SSM、静态安全防护工作面SSP、动态实物工作面SDM、动态安全防护工作面SDP和约束工作面SC。同时，对应施工作业模型概念，可以把施工作业对象所占用的投影工作面分别分解为人的工作面、机的工作面、料的工作面和约束工作面。
4.施工机械安全规划评价体系
4.1施工作业对象的安全判别标准
按照施工空间相互关系的分类以及施工作业对象的投影工作面定义关系，可以认为施工作业对象(人员与机械之间、机械与机械之间、机械与材料之间等)在考虑国家强制性文件规定的安全防护空间后，如果存在作业面投影上的相邻关系，则认为该场地发生安全事故的概率很小，以致可以忽略不计。如果是两个作业对象实物空间投影满足相邻关系，但安全防护空间投影存在搭接关系，则认为存在安全事故隐患；如果2个作业对象实物空间投影存在搭接关系，则认为该工作无法完成或存在高事故安全隐患。
按照上述定义，假定某施工作业面存在施工机械对象01和02，其实物空间和安全防护空间施工作业面上的投影为SM1(x1，y1，R1，t))、SM2(x2，y2，R2，t)和SP1(x1，y1，R′1，t)、SP2(x2，y2，R′2，t)，可得到施工场地内施工机械安全判别标准：
施工作业活动安全性高，施工机械对象01和02满足下式：
(5)
其中，
(6)
施工作业活动存在不可忽略的安全事故隐患，施工机械对象01和02满足下式：
(7)
施工作业活动安全隐患高，施工机械对象01和02满足下式：
(8)
施工场地内施工机械安全评价标准
设施工场地内施工约束工作面为SC，约束工作面内实际可供利用工作面为SUC。
i个施工人员的施工作业静态实物工作面为SiSM－P；第i个施工人员的施工作业动态实物工作面为SiDM－P；第i个施工人员的施工作业动态安全防护工作面为SiDP－P。
第i个物料等附属设施占用静态实物工作面为SiSM－M；第i个物料等附属设施占用动态实物工作面为SiDM－M；第i个物料等附属设施占用动态安全防护工作面为SiDP－M。
第i套施工机械设备静态实物工作面为SiSM－E；第i套施工机械设备投影动态实物工作面为SiDM－E；第i套施工机械设备投影动态安全防护工面为SiPM－E；第i套施工机械设备单次循环施工作业时间为TiE；第i套施工机械设备单次循环占用施工工作面的作业时间为TiUE。
记第i套施工机械设备工作能力为QiE，施工机械单次循环施工作业时间TiE，第i类施工机械所需完成工作作业强度AiE，则高峰期内该类施工机械循环工作次数为
(9)
考察施工作业面上所有施工对象：
如存在
(10)
则认为考察期T内给所有施工设备分配安全工作面，就能完成该项工作，所有施工机械能通过合理安排做到施工设备两两相邻。说明施工场地内机械配置合理，施工场地布置基本总体是安全的，且在不影响安全前提下存在加快工程施工进度的可能。
如存在
(11)
且
(12)
则认为考察期T内通过安排施工机械交叉作业能够完成当前计划任务。但由于施工机械施工过程中安全缓冲区存在交叉搭接情况，因此施工过程中存在一定安全隐患，其施工过程中应充分重视对施工机械设备的联合调度。
如存在
(13)
且
(14)
则认为考察期T内通过安排施工机械交叉作业情况频繁，施工机械施工过程存在设备之间的交错情况，因此施工过程中存在较大安全隐患。
如存在
(15)
则认为当前选用的施工机械设备不能满足当前施工强度要求，也不能保证工程施工安全。
4.3施工机械布置安全评价指标为有利于对施工机械布置方案进行调整，找出耗用施工场地时空资源的主要因素，可定义施工场地内施工机械的时空重要性识别指标Wi如下：
(16)
或
(17)
当机械布置不合理时，通过对比时空重要性识别指标，可以找出影响施工安全的主要机械设备，然后结合施工进度安排，通过调整该设备的具体运用计划，可以达到提高施工场地安全性的目的。同时通过建立施工机械设备时空容积率指标R，可以得出施工场地施工设备安全规划评价指标，施工机械设备时空容积率指标由式(18)获得：
(18)
显然施工机械设备容积率指标反映了施工作业面上，施工机械设备动态作业的密集程度。当R＜1认为施工场地施工机械布置合理，施工作业是安全的；当R≥1时，R越大反映施工机械布置的安全风险越高。
5.结语
水利水电工程机械的施工需要同时通过不同的方式提高其技术和管理，才会发挥水利水电工程机械的应有作用，所以在施工中，技术和管理要通过不同的方式使用，在工程发挥应有作用，才能获得更大的经济效益。
参考文献: