某理工大学创客大赛商业计划书

武汉理工大学创客大赛商业计划书项目类型： 产品技术类 项目名称： 船用轴功率仪研发设计 团队名称： 申请人： 联系电话： 电子邮箱： 指导教师：_ _ 2017年 10 月 20 日1、报名团队简介1.1申报人身份证、学生证复印件1.2企业及团队成员基本情况2、项目介绍2.1产品背景船舶动力系统是整个船舶的核心，动力系统出现故障将直接影响着船舶的运行状态。因此，对船舶动力系统的运行状态进行实时的监测是很有必要的。船舶动力系统的运行状态涉及到众多的物理量，其中最直接反应其运行状态的参数是船舶的轴功率。通过对船舶轴功率的在线监测，能够实时了解到主机的运行状态，为提前发现潜在的故障提供依据，从而避免因故障而造成的重大船舶运行事故。 目前国内外船舶轴功率测量方法众多，均是通过间接测量轴的输出扭矩和轴的转速来得到，其中转速测量技术已经十分成熟。扭矩测量应用较广泛的是采用应变片式扭矩仪和相位差式扭矩传感器。应变片技术越来越成熟，具有应用范围广、测量精度高、性能稳定等特点，但应变片的安装及环境因素对精度影响比较明显，而且将它用在舰船等大型船舶上做长期监测，电池电量还未得到有效的解决。相位差式扭矩测量仪属于非接触式测量，具有结构简单、响应速度快、灵敏度高等特点，但不同类型的却也有各自的缺点，如钢弦测功仪不能测高速轴且精度低、磁弹式准确度底且易受外界电磁干扰等。由此可见扭矩测量技术有待进一步发展，以提高测量的精度。光电非接触式转动轴扭矩功率测量系统的设计，是针对船舶轴系系统转动的状态监测和故障诊断的需要而产生的。通过测量轴系发生扭转的程度大小，可以计算出轴系上的扭矩大小和轴系传递的功率的大小。采用光电技术来测量被测转动轴的扭转角度，根据该扭转角度能够由计算机计算被测转动轴的扭矩和功率。在实验室环境条件下能够较方便准确地测量动力装置的轴功率(或输出扭矩)，而在船上现场测量轴功率并不容易，同时也很难对其进行精确测定。但是，在某些情况下，精确测量轴功率是监测机组工况及故障诊断必不可少的工作。近年来，扭矩仪为了满足测量发动机功率输出的需要已开发出来，进行监测的方法多样，各种检测仪器性能各异，结构形式繁多，它们在各种不同的场合及环境下各有一定的使用价值。但使用时都要做大量的准备工作，如：轴及传感器的反复安装、信号的传输等需要多次停机并反复进行信号修正等问题，因此提高轴功率测量的准确度、数据的可靠性尤为重要。提高轴功率测量的准确性是减少事故发生、保证主机正常运行的重要手段；提高轴功率测量的精度才能对船舶动力装置进行准确有效的在线监测。因此，对轴功率测量方法进行研究具有重要的现实意义和工程应用价值。所以，本课题从实际出发，研发一套基于相位差原理的光电非接触式轴功率测量系统，以提高轴功率测试的精度，从而发挥更好的功效。同时，本项目产品其成本较之前测量轴功率的仪器更低，并且可以达到更好的测量效果，其易拆装的特性也能适应各种船只的需求，达到更好的经济效应。 2.2产品介绍产品原理性介绍：仪器测量功率的方法主要是去测量轴的扭矩和转速，功率与扭矩、转速之间存在已知的比例关系，通过测量轴系的输出扭矩和转速就能间接地获得功率的值。其中，传动轴转速的测量技术已经发展的相当完善了，而扭矩测量技术还存在一定的问题，需要进一步的研究与发展。传动轴的转速是很容易测量的，常采用的方法有：测频法和测周法等等。而传动轴上的输出扭矩测量方法主要是两种：吸收法和传递法。其中吸收法主要应用在实验室中测量扭矩，它让测功机给传动轴一个制动力矩，此时制动力矩与动力装置的输出扭矩大小相等，通过测量制动力矩就可以获得输出扭矩的值，常用到的是水力或者电力测功机。而传递法是通过间接测量传动轴上两个相对横截面上的相对扭转角，以此来计算扭矩值。实船上由于测量条件的限制，在扭矩测量中应用的是传递法，根据使用的测量方法和测量参数不同可分为应变式、相位差式和其他类别的轴功率测量方法。随着科技的发展，更多的新技术涌现不断，但扭矩传感器所依据的基本原理仍未有改变，应用最为广泛的传感器分为应变式和相位式。目前扭矩测量包括应变式、红外激光式、磁弹性式、电容式、磁电式、光电式、激光多普勒式、光纤光栅式等，这些扭矩测量仪原理为相位差式或者应变片式。通过对国内外研究现状的分析，目前的轴功率测量系统还存在诸多问题。在相位差式轴功率测量系统中：首先，相位差测量系统的设计缺乏对环境影响因素的考虑，通过对国内外有关的学术刊物、电子技术网站和国际国内有关学术会议的论文集进行分析，相位差测量系统的构建前提是在理想环境状态下设计的，缺乏现实性，而实际上，温度、环境等因素会引起相位差测量系统中的器件的稳定性，噪声的干扰使测量精度达不到预期要求的，而且噪声的出现不仅仅是环境因素，还有系统中芯片自己的噪声和芯片之间的噪声，噪声是在设计前期就应该考虑的问题，分析噪声产生的原因，解决噪声干扰的问题，都是设计中值得考虑的问题;其次，将需要测量的信号a及其参考信号b分别送入高速数据采集系统进行数据的采集与处理，由于是高速数据采集，单片机相对A/D采样来说远远不够，另外由于传输信号抖动，动态范围大，同时也需要高速采压，所以对高速A/D采样芯片的选择也是重要的因素之一;最后，测量的相位差精度不够，传统的相位差测量系统需要采用多片中小规模集成电路，不仅电路复杂，适用的频率范围窄。而且，测量相位差的精度不高，在实际应用中存在着不足之处。虽然当前相位差测量系统电路简单化，能同时测量从低频到2.7GHz频率范围内两输入信号之间的幅度比和相位差，但由于系统设计存在对其他因素考虑的欠缺，测量精度仍未有所提高。因此，如何提高相位差测量精度，是对相位差测量系统设计需要完善和发展的主要问题。光电非接触式转动轴扭矩测量装置是由编码轮、光电开关、微处理系统（包括单片机，FPGA芯片）、输入输出等部分组成。本系统装置是基于相位差式轴功率测量仪, 该系统主要采用光电开关传感器。本系统由光电开关、光电码盘、控制器、计算机以及相关电路组成，编码轮固定安装在转动轴上，光电开关的槽口正对着编码轮，并且固定在编码轮的边缘，当编码轮随着被测轴转动时，光电开关的光电检测器与发光二极管之间的光路被周期的打开或关闭，光电开关输出同周期的开闭相间的脉冲。控制器首先将光电开关传输的电信号经过处理后，传输到现场可编程门阵列芯片，将信号进行与、异或逻辑运算，消除或减少时间漂移或温度漂移产生的误差，得到真实的相位差信号，并将此相位差信号存储在数据单元中，接着传输到单片机当中，结合测定的速度值，计算出转动轴的扭矩和轴功率。计算机将控制器中的数值显示出来，并且在计算机中可以对数值进行数理统计、数据分析，以图表的形式显示出来。其结构如下：图2.1光电非接触式转动轴扭矩功率测量装置的结构示意图图中：1.被测转动轴；2.第一光电码盘； 3.第一通光孔； 4.第二光电码盘； 5.第二通光孔；6.第一光电开关； 7.第二光电开关； 8.轴承； 9.第一导线；10.第二导线；11.控制器；12.计算机；13.显示器； 14. LCD显示屏； 15.挡光板； 16.第三光电码盘； 17.第四光电码盘； 18.第五光电码盘； 19.第六光电码盘。本项目总体介绍：主要针对轴功率测量仪器机械加工、安装、数据采集、软件数据处理与分析的需求，确定扭矩轴功率测量系统的总体方案。机械部分主要包括：（1）光电编码盘（2）传感器光电开关的安装支架（3）仪器的外观及整体硬件设计主要包括：（1）光电式传感器传感元件（2）单片机（3）FPGA（4）信号处理电路部分a.比较迟滞电路b.控制器外围电路c.现场可编程门阵列（FPGA）的外围电路d.单片机的外围电路软件开发主要包括：（1）将电信号进行逻辑运算，然后存储在芯片的存储空间里。单片机串口通信程序流程设计、单片机部分程序、上位机串行通信程序设计、上位机（PC）的串口通信程序的设计。（2）选用ATmega128支持C语言开发，可以在WINAVR环境下编程、编译在AVRStudio环境下下载与调试。（3）基于Visual C+的软件界面设计（4）扭矩、转速、功率等数据的存储及打印（5）扭矩、转速、功率等的数据处理与分析流程图如下： 图2.2项目具体介绍：光电式传感器的选用传感器的定义仁者见仁智者见智，但有共识的是：传感器是将感受到的外界信息，按照一定的规律转换成所需的有用信息的装置，这些外界信息可以是物理量、化学量和生物量，根据外界信息种类的不同，可以将传感器分为物理量传感器、化学量传感器和生物量传感器。传感器的分类还有很多种方式，在此就不讨论了。传感器作为一种应用范围非常广，基本上渗透到各个行业，正因为此，传感器的发展也极其迅速。光电式传感器是传感器大家族中的一员，因其反应速度快，灵敏度高，分辨率高，可靠性和稳定性好，可实现非接触的检测，并且自身体积小，携带方便，易于安装，易集成等优点被广泛应用于各行各业。基本上光电传感器可以分为模拟式传感器和脉冲式传感器两大类。模拟式光电传感器通过光通量的大小来确定光电流的值，光通量由被测非电量来决定，这样光电流的值跟被测非电量之间就可以建立一个函数关系，即可利用这个函数关系来测定被测非电量的变化的，此类传感器主要用于测量位移、表面粗超度以及振动参数等。脉冲式光电传感器中光电器件仅仅输出两个稳定状态“通”与“断”。当光电器件受光照时，有电信号输出，无光照射时就没光信号输出，这一类光电传感器通常用于继电器和脉冲发射器，如测量线位移、角位移、角速度的光电脉冲传感器等。在本系统中应用的是脉冲发生器一类的光电传感器光电开关。光电开关伴随着光电测量技术的要求而发展，对其研究也一直没有停步，现阶段，对光电开关的研究集中在两块，其一：原理性研究；其二：应用性研究。光电开关的原理光电开关是光电式传感器的一种。光电式传感器主要由发射器、接收器和检测电路三部分构成。其基本原理是光电效应，即光生电。在光的照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流，即光生电。光电效应可分为内光电效应，外光电效应和光生伏特效应，内光电效应是光作用使光电器件的电阻率发生变化，如光敏电阻；光生伏特效应是指光作用使物体产生一定方向的电动势。如光敏二极管和三极管，光电池；外光电效应发生在物体表面，被光激发产生的电子逸出物质表面，形成真空中的电子的现象。光电传感器的发送器用于发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管，根据不同的要求选择发射光源。本文对发射器的主要要求是：可以提供稳定的光能量、光效率要高、发散角小、发热量要小20。至于接收器，因为发射器的光源是红外光，显然在红外波段的灵敏度尽量高，接收器本身的干扰要小，并且对环境的敏感性要尽可能低。鉴于这些因素，接收器一般选择由光敏二极管或光敏三极管，光敏三极管除了具有光敏二极管能将光信号转换成电信号的功能外，还有对电信号放大的功能，在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等，在其后面的是检测电路，它能滤出有效信号并应用该信号。这样当红外发光二极管发出恒定光源，被编码盘调制后，周期性的光线照射到光敏三极管，光敏三极管将光信号转换成电信号，并将电信号放大。又因为编码盘有遮光和通光孔之分，所以接收器接收的电信号就是一系列高、低电平的脉冲。光电开关的选型在本系统中，要求光电传感器灵敏度高，响应速度快，安装简单，携带方便，并且维护起来简单，并且结合图2.1中的传感器具体选择流程图，在众多种类的传感器中选择光电开关。光电开关的分类有：1. 对射式光电开关；2. 镜面反射式光电开关；3. 槽式光电开关；4. 漫反射式光电开关；5. 光纤式光电开关。对射型光电开关辨明不透明的反光物体，有效距离大，不易受干扰，但装置的消耗高；漫反射型光电开关有效距离由被测物体的发射能力以及表面性质和颜色决定，装置消耗较小，但对被测物上的灰尘敏感；镜面反射式光电开关因为借助反射镜，有较高的有效距离范围，不易受干扰，可以可靠的使用在灰尘多的环境或者野外；槽式光电开关比较安全可靠的适合检测高速变化，能较好的分辨透明与半透明物体；光纤式光电开关适于强电磁场，高温环境，但在使用过程中要保护光纤头不受污染，玻璃纤维的光纤抗连续折弯能力差，并且不适用于低速测量，低速测量时要保证精度必须提高码盘的加工难度。本系统中选用的是槽型光电开关MOCH25A，其外形结构如图所示，其主要性能参数如表，MOCH25A的工作温度为-2065C，而船舶轴系的工作温度不会大于65C，所以工作温度是能满足要求的。MOCH25A响应时间为5s，响应速度快，设定本系统的编码轮遮光孔和避光孔个数为24个，轴系的转速为500转/分，MOCH25A的响应时间仅占每个通光孔或遮光孔通过的时间的0.001，。MOCH25A的主要性能参数如表所示。表1 MOCH25A光电特性（Ta =25 ）参 数符 号 最小值典型值最大值单位条 件输入正 向电 压 VF1-1.21.5VIF=20mAVF2-1.41.85IF=100mA，tp=100s,tp/T=0.01VF3-2.64.0AIp=1A，tp=100s，tp/T=0.01反 向电 流IR-10VR=5V波 长p-940-nmIF=20mA视 角21/2-60-DegIF=20mA输出暗电流ICEO-100NAVCE=20V,Ee=0mW/cm2饱 和电 压VCE(sat)-0.4VIc=2mA,Ee=1mW/cm2传输特性集电极电流Ic(ON)0.5-10mAVCE=5V IF=20mA上 升时 间t-5-secVCE=5V, IC=1mA RL=1k下 降时 间Tf-5-sec光电编码盘的设计编码盘上加工出多个均布格栅，格栅不停的通过连续发光的光电管，光电管接收端就能接收到和格栅通过频率相同的光的通断信号，通过接收端的光敏三极管进而转化为变化的电信号。本系统的编码盘设计如图所示，编码盘是将一个圆盘沿周向平均分成N份，其中通光孔和遮光栅格对应的圆心角是相同的，每个扇形的圆心需要与被测转动轴的圆心重合，这样光电开关输出的脉冲宽度就与轴转动的角速度成正比，至于圆心角的大小，显然是越小，测量结果的精度越高，但圆心角越小，加工难度就会增大。其实在实际设计中，每个通光孔对应的圆心角可以根据测量精度的需要来确定，只要保证在被测转动轴的转速最大的情况下，通光孔对应的圆心角输出的光电脉冲宽度仍然能满足扭转角度测量的精度要求，这样的圆心角大小就是合适的，编码盘的内径大小由待测轴的直径决定。编码盘可以由金属、玻璃、塑料等材料制成。玻璃码盘在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性好，精度高，易碎，成本高；金属码盘直接以通与不通刻线，不易碎，优点在于它的加工工艺简单，易于实现，并有较强的抗干扰能力，适用于温度、湿度、振动等较恶劣的工厂环境22但精度没玻璃码盘高；塑料码盘是最经济的，成本低，但精度、热稳定性、寿命、抗干扰能力等均没有金属码盘好。鉴于本系统的码盘不是通过刻线来区分明暗区，而是通过光信号直接通过与否来设计的，所以玻璃码盘在加工方面不能达到要求，而塑料码盘虽然经济，但精度、热稳定性以及寿命比较差，综合这些因素，本系统的光电码盘采用的是金属码盘铝合金码盘。光电码盘的设计有多种，在本系统中，在加工精度方面需要保证通光孔和遮光孔对应的圆心角相同，本系统中的光电码盘的外形设计如图所示。 图2.3 光电码盘单片机选型 单片机是一种集成电路芯片，它通过超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的CPU（微处理器）、RAM（随机存储器）、ROM（只读存储器）、I/O接口（输出输入电路）、定时器/计时器等功能集成到一个小而完整的计算机系统中27。运行速度要快，片内资源要丰富，具有存储大量实时测试数据的能力。1.接口资源丰富，能够很方便的与下位机进行通信。2.可以预留部分扩展性的接口，有利于二次开发。3.保密性能良好，破解难度相对很高。4.片内存储器支持多次烧录，支持ISP在线编程，让编程变得更方便根据系统对控制系统的要求，设计了两套方案：方案一：选择具有一些特殊功能CPU的单片机，比如说ATMEL公司的全新配置的精简指令集RISC（Reduced Instruction Set Computers）的高速8位单片机，简称AVR。该系列单片机废除机器周期，采用RISC，以字为指令长度单位，周期短，运行速度快，高性价比，高可靠性等优势。方案二：选择专用控制芯片，如TI公司研制的系列DSP， Intel公司研制生产的16位微处理器8XX196MC（MD）等。这些芯片的扩展和运行速度很强，结合外围电路可以达到很强大的控制功能。 综合考虑这两个方案，方案二开发难度大，开发成本也比较高，只适合理论研究，不适宜实际的生产，方案一的提到的单片机已经足以满足本系统所需要达到的控制目标。因此在本系统中决定选用AVR单片机。 AVR单片机分为三个级别：1. 低档Tiny系列单片机，20引脚。Tiny11/12/13/15/16/28，AT89C1051,AT89C1052。2 中档（标准）AT90S系列单片机，40 引脚，如AT90S1200/2313/8515/8535等。3 高档ATmega系列单片机，64引脚，如ATmega8/16/32/64/128,其存储容量为8/16/32/64/128KB。ATmega8515/8535也属于此类。结合本系统的要求，本系统选择了Atmega128，Atmega128是ATMEL公司的Atmega系列中最高配置的一款高性能、低功耗的AVR8位微处理器。其有以下优势：1. 有先进的RISC结构，大部分指令可以在一个时钟周期内完成。2. 非易失存储器。3. 有JTAG接口（与IEEE1149.1标准兼容），开发了ISP功能。4. 具有优良的外设特性。5. 特殊微控制器特性，比如复位、中断源、省电模式等。6. 有53个可编程的I/O接口线，64引脚的TQFP封装与64引脚的MLF封装两种封装方式。7. 工作电压有两种，ATmega128L的电压为2.7V 5.5V，ATmega128的电压时4.55.5V。FPGA的选型本系统的研制涉及到一些特别的逻辑计算方法，并且逻辑运算较多，于是在设计中用到了既可实现时序逻辑功能又可以实现组合逻辑功能的FPGA,FPGA是英文Field Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列。FPGA是在PLA、GAL、EPLD、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展起来的产物，FPGA内部包括可配置逻辑模块CLB、输入输出模块IOB和内部连线三部分组成，其内部结构图如图2.5所示，与传统逻辑电路和门阵列(如PAL,GAL及CPLD器件)相比，FPGA的结构不同，其利用小型查找表（16*1RAM）来达到组合逻辑的目的，每个查找表与一个D触发器的输入端连接，触发器再去驱动其他逻辑电路或驱动I/O，这样构成了即可实现时序逻辑功能又可以实现组合逻辑功能的基本单元模块，然后利用金属连线把这些基本模块间互相连接或连接到I/O模块。FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式,并最终决定了FPGA所能实现的功能, FPGA允许无限次的编程。图2.4 FPGA的内部结构示意图目前主要的FPGA生产商有ALTERA 公司和 XILINX 公司， 在本系统中选择了ALTERA公司生产的FPGA，常见的有Altera公司生产的Cyclone I核心：EP1C12Q240C8、EP1C6Q240C8；Cyclone II核心：EP2C8Q208C8、EP2C5Q208C8、EP2C20Q208C8。Cyclone系列是Altera公司生产的一款高性价比的FPGA，采用的工艺技术是130nm、1.5V SRAM制造，电路层采用铜箔制造，因为其高性能和低成本，广泛应用于巨多领域。本产品选择Cyclone I代的EP1C6Q240C8，它速度快，容量大、稳定性好、还有丰富的I/O口。是一款性价比很高的芯片。2.3创新性介绍目前市面上的液压油检测仪可以说是各种各样，但都存在着一些不足或问题，存在的不足如下：（1）灵敏度高，易于数字化，并可做到体积小、重量轻，其传感器部分和测功轴分开，便于在船上测轴功，但传感器不能测高速轴，测量精度较低，传感器的精度依赖于钢弦材料的质量，目前一般依赖进口，如钢弦式扭矩仪（2）安装使用方便，且不需要占用较大的空间，响应速度快、灵敏度高、稳定性好、抗过载能力及抗干扰能力强、结构简单、坚固，内阻低，很适合大扭矩的测量，其缺点是准确度较低，受外界电磁干扰大，其致命弱点是沿扭力轴圆周分布的磁阻存在固有偏差。另外，还有互换性差，受电源影响大等缺点。如磁弹式。（3）灵敏度高、结构简单，不受转速影响，其缺点是对套管的刚度要求高，必须保证套管与轴的同轴度，不适合转轴尺寸过大的扭矩测量，恶劣环境对其有很大制约，尤其是LC电路温度特性的影响较难消除，需经长期的耐久性试验，如光电式、磁电式。在国内技术也比较成熟，但与其他方式相比，这种测量方式对环境的适应性较差，在苛刻的工作环境中可靠性大大降低，又因其自身质量大，结构复杂，安装调试起来很不方便。（4）应变式结构简单、灵敏度高、适应性强、成本低廉、操作简便、技术成熟、应用范围广、测量精度高、响应速度快、性能稳定可靠、温度补偿性能好、能适应恶劣环境；其缺点是湿度、温度、粘结剂等因素都会影响到测量的准确度，而目抗干扰能力差，这种方法不适用于高速转轴的扭矩测量，用在船上做长期轴功率的监测，电池电量还未得到有效的解决。由此可见扭矩测量技术有待进一步发展以提高测量的精度和普及程度。船舶轴系系统转动的过程中，在负载的作用下轴系会发生扭转的物理现象，轴系状态主要包括轴系的扭矩和功率等信息。轴系的运转状态可能含有轴系健康情况的信息，对轴系状态的监测是对其做故障诊断的依据。通过测量轴系发生扭转的程度大小，可以计算出轴系上的扭矩大小和轴系传递的功率的大小。采用光电技术来测量被测转动轴的扭转角度，根据该扭转角度能够由计算机计算被测转动轴的扭矩和功率。通过该系统对轴系运转状态的监测获取的信息，在计算机中对轴系进行故障诊断研究。所以我们开发船舶轴功率测量系统具有重要的现实意义及创新性。其创新点如下：（1）能对扭矩、转速、轴功率进行实时和瞬态监测及时反应轴系状态，能提前预测主机、轴系故障的发生，提高设备利用率，降低维修费用；（2）若发生故障，可以通过与其它监测技术如振动、噪声、油液监测技术相结合可以进一步诊断出故障的具体位置及故障的严重程度及引发原因，从而减少故障的停机时间，提高经济效益；（3）与计算机连接，操作可以通过计算机来控制，并且检测结果可以通过PC中的软件来处理，方便，快捷，准确。2.4未来发展规划本产品在完成现有功能的情况下依然还有自己另外的功能展望：（1） 在实船上使用的测量电路板中并没有加入 DSP 滤波器，在后续的工作中，可以加入合适的 DSP 滤波器实现自动滤波处理。 （2） 光电码盘的安装状态对轴功率测量的影响较大，设计一种便于安装，且具备位置定位功能的码盘是一个很有意义的研究方向。 （3）为了光电式轴功率测试仪的市场化，在码盘的安装过程中，根据轴的直径等因素对两码盘安装间距进行标定，这也是十分有意义的研究方向。3、企业战略3.1战略环境分析3.1.1企业外部环境PEST分析政治法律环境国家政策支持：2016年1月26日下午主持召开中央财经领导小组第十二次会议上，习近平总书记强调，供给侧结构性改革的根本目的是提高社会生产力水平，落实好以人民为中心的发展思想。供给侧要通过产业的调整，通过创新，来提高生产率，来适应市场需求的结构变化“随着国务院在2006年出台振兴装备制造业规划，在十一五期间，国内企业装备制造的在重、大、长、厚方面不断刷新世界记录，对许多行业大型设备，如大型油田装备、大型工程机械、大型冶金装备、大型化工装备等，都具备相当高的制造能力，但国产高端成套专用控制系统或优化系统的制造能力几乎为零。我国虽然已成为亚洲除日本以外最大的仪器仪表生产国、在发展中国家中综合实力最强的仪器仪表生产国，但绝大部分国产仪器产品的技术水平处于国际上90年代初、中期的水平，中低档产品品种基本齐全，能够批量生产，且质量稳定，但在高技术含量的自动化仪表及系统、科学测试仪器、传感器、元器件等产品的竞争上，国内仪器仪表行业基本上都处于相当被动的境地。国内装备制造业也存在如同信息产业领域缺心（芯片）、短魂（软件）、少面子（显示屏）式的尴尬。正在征求意见的国家战略性新兴产业发展“十二五”规划中明确提出改造提升制造业、加快培育战略新兴产业是国家“十二五”规划中明确的重要任务“十二五”期间，要实现重点领域制造过程智能化水平显著提升，智能制造装备国内市场占有率达到30%。其中在九大关键智能基础共性技术中处于前三位包括“高传感灵敏度、精度、可靠性和环境适应性的传感技术”，“微内核操作系统”，“实现统一数据格式、统一编程环境的工程软件平台技术”和“基于海量数据的建模技术”。本项目也是想关政策的衍生物，合乎工业发展的需求。经济环境经济环境是指公司在战略管理过程中,必须要考虑的各种国内外条件、经济特征、经济联系等多种因素。据国家信息中心预测今年的世界经济发展前景总体上将好于去年,国内经济自主增长的“亮点”也有望形成关联增长效应,我国经济运行总体环境良好。上半年经济发展速度超过过去两年，达到6.9%。首先,多种所有制企业都将获得新的发展动力和增长空间,特别是民营经济将更趋活跃,民间投资回升势头可得到进一步巩固。其次,消费结构升级拓展了产业发展的空间。经过多年积蓄,我国城镇居民以住房、家用轿车、旅游、消费类电子产品等为主要内容的消费结构升级趋势己经形成,在居民消费结构升级与房地产业、汽车工业、旅游业、电子工业和交通通讯业之间已形成良性互动,并带动了相关行业的高速增长。从各国发展经验看,房地产业和汽车工业一旦成为与居民消费良胜互动的快速增长产业,其对国民经济其它部门的关联效应和强大拉动力量将持续多年。其三,外商投资企业与国内企业在产业分工合作、股权购并方面关联增强,我国企业参与全球竞争促进了国内产业结构的调整与升级。今年机械工业、电子通讯设备制造业、交通运输设备制造业、高新技术产业的快速增长及其产品出口增幅的大幅度提高,说明我国产业结构调整和升级取得了显著的效果。另一方面,中国加入世界贸易组织,完全入世，将给我们带来新的投资和新的技术,引进先进的生产经营模式和管理经验,还可以有效地开展资本运营、降低生产成本、提高经济效益,同时世贸组织的多个成员国都将给中国以最惠国待遇,中国的出口有望大幅度增加世贸组织成员中的主要贸易大国将减少、取消对中国的轻工制品等商品的不同程度的贸易歧视以及关税壁垒等措施。这对于主要以出口为主的企业的长足发展将产生积极的促进作用。今后一段时间内,我国将重点发展农业、原料和能源等基础产业。这些行业的发展将带动船舶行业的发展，必然会带动轴功率仪生产企业的快速发展。社会文化环境社会文化环境是指公司业务涉及地区的民族特征、文化传统、价值观、宗教信仰、教育水平、社会结构、风俗习惯等情况。社会文化环境是影响人们欲望和行为的最重要的因素,不同的国家、不同的民族,由于其文化背景不同,因而有着不同的风俗习惯和不同的风格。现在,随着改革开放事业的巨大成功,我国大力实施人才强国战略和创新驱动发展战略,社会各项事业发展不断加快,人民生活继续改善,社会环境稳定。人类的文化知识水平有了极大的提高,人们对产品的认识也有了很大的提高。过去人们对产品的认识和理解是狭义的,对产品的评价多是注重其质量和效用。而在知识经济社会中,产品的涵义大大拓展了,逐渐延伸到咨询、信息、服务等无形产品上来。技术环境技术环境是指公司业务所涉及国家、地区和行业的技术水平、技术政策、新产品开发能力以及技术发展动态。世界科技技术在年代后期的迅速发展特点为以微电子为标志的尖端技术发展速度快二十世纪九十年代应用技术的发展速度加快重视在民用产品上采用新科技成果未来科技的研究受到人们的普遍重视等等。这些显著特点将给企业的市场营销活动带来一系列影响产品生命周期向明显缩短的趋势变化技术贸易的比重加大流通方式向更加现代化发展对企业的组织结构及人员素质提出更高要求。因此,企业发展战略应主动进行产品结构的调整,这己成为一个重要趋势改弦易辙,采用新技术、新材料以及启用新设备,从旧行业转入新行业,从传统产业生产转向知识性、技术性产业,企业才能再展宏图,在日趋激烈的竞争中求得生存和发展。3.1.2企业内部环境SWOT分析竞争优势（Strengths）我们团队拥有武汉理工大学杨琨教授的专利技术，并获得杨琨教授及其所属的可靠性工程中心团队的技术支持。经过几年的不断摸索、发展，我团队已掌握了该技术的核心技术，不断地进行技术革新、节能降耗，配件的使用寿命大幅延长，生产成本居同行业领先水平；本技术已经在船舶行业展开实践应用，运行数据已经得到回收，对于后续的特征识别和自我动态工作模式已经开始研究，并且有了一定的进展。竞争劣势（Weakness）团队受运营性质和工作性质的影响，市场运作一直是一个短板，造成市场占有率不高，可提高改进和更新的依据的回收量较少。经费有限，在发展初期得到的相关扶持不够，面临资金压力。发展机遇（Opportunities） 随着社会的发展，科技的进步，国家大力发展制造业和高端技术的鼓励和扶持。国内已经形成利于本技术发展的良好环境。 国际船舶配套业正进行产业结构调整及向中国转移。我国既有发达国家所没有的劳动力资源和低劳动力成本的优势,又有其他发展中国家尚不具备的技术力量和资本条件,综合优势较强。因此我们面临难得的机遇精密高尖端加工的需求在不断的增加，而造成高精端加工次品率或者整体性能无法得到快速提高，而本技术从动力传输的过程进行信息获取和识别，因此将有更大更为广泛的需求方。威胁（Threats）国家对船舶工业的重视，在一定程度上使得同行业之间的竞争也越来越激烈；相对于进驻时间早的厂家，新加入厂家无论在设备投入上，还是管理水平上都有相当大的优势；网络透明度的提高是一把双刃剑，在给招投标带来公平公正、公开透明的好处之外，同时也带来同业竞争激烈，利润空间持续下降。3.2战略目标与定位3.2.1战略目标（1）公司的核心业务：完成完整的轴功率仪的生产线，生产先进的轴功率仪。（2）公司的核心竞争力：公司的核心竞争力来源于核心业务里的科技创新，创新轴功率仪的设计与生产技术，通过掌握核心技术来提升核心竞争力3.2.2战略定位通过不断的更新及改进，形成有关于动力传输状态智能在线监测的国内前沿技术团队。将公司发展成一家在国内处于领先地位，在国际上也有相当的竞争力的专业化的船用轴功率仪提供商。3.3战略模式通过成果的转化缓解研发资金的压力并获取实践应用中的数据利用当前的行业优势，推广轴功率仪，将其应用于船舶轴系在线监测领域。通过不断的更新技术，最终实现智能化和小型化在线监测装备，最终成为智能船舶的智能控制和诊断中心的重要组成部分。3.4竞争战略（1）成本领先和技术创新战略。我国中小企业长期以来借助低廉的劳动力和要素资源，形成的低成本，在国际国内竞争中占有优势，但缺乏相关核心技术。因此，我们继续利用这一优势的同时，还要借助技术创新时效性的优势，拉动市场，进而增强企业的核心竞争力，这样不仅仅在国内竞争中可以取胜，还可以进一步开拓国外市场。（2）差异化经营战略。利用小企业机动灵活，适应性比较强的特点，借助国家政策法规的支持，改善融资难的局面，另外还可挖掘我国的一些特殊资源和利用技术创新，生产一些特有的产品在国际市场上寻找各种空隙，凭借自己快速灵活的优势，进入空隙市场，努力在差异化和产品质量上取得成功。进而可以向专业化方向发展，在国际国内竞争中取得胜利。（3）管理战略。要改善管理粗放，缺乏人才等不利因素，这些因素对企业在市场上竞争力的影响也很大，因此要向专业化管理方向发展，充分利用外部机遇和自身的优势去吸引优秀人才，减轻来自外部的威胁和弥补内部自身的劣势。（4）人力资源战略。建立强有力的营销团队储备人才，做好人才梯队建设培养或引进一批专业的管理人才与技术专才规划员工的职业生涯，让老员工在企业内部岗位合理流动。不断提升员工满意度，留住人才，创造人才建立科学可行的员工晋升通道，提升个人价值。健全公司薪酬及劳动保障体系，科学用人、育人，承担社会责任。完善组织架构，制定科学明确的部门及岗位职责，实现分工合理，权责明确，高效协作。（5）企业文化战略。明确公司核心理念，做好理念宣讲，营造和谐文化氛围，增强企业凝聚力。开展质量、诚信、品牌文化等相关主题活动，提高全体员工认识水平，促进人格素养的形成。促进道德规范工作，加大公益事业、环保事业支出，积极承担社会责任。积极回馈社会，在扶贫帮困、捐资救灾、捐资助学等方面尽到绵薄之力。3.5战略实施与控制战略控制主要目的是在企业经营战略的实施过程中，适时监控、检查企业为达到目标所进行各项活动的进展情况，评价实施企业战略后的企业绩效，并将其与既定的战略目标与绩效标准进行比较，发现战略差距，分析产生偏差的原因，纠正偏差，使企业战略的实施更好的与企业当前所处的内外环境、企业目标协调一致。企业的战略控制可以分为以下三步：（一）事前控制。实施前一个月，总经理要进行全体动员，表态实施战略的决心，各部门结合企业五年总体规划目标和要求，制订各部门详细实施计划，该计划要得到总经理的批准后方能执行，所批准的内容将成为考核各部门经营活动的重要绩效标准。（二）事后控制。将战略活动的结果与控制标准相比较，即在战略计划实施之后，将实施结果与原计划标准相比较，由各部门负责人定期将战略实施结果向总经理汇报，由总经理决定是否有必要采取纠正措施。 （三）随时控制。即过程控制，企业高层领导者要控制企业战略实施中的关键性的过程或全过程，随时采取控制措施，纠正实施中产生的偏差，引导企业沿着战略的方向进行经营。 4、市场分析4.1行业发展现状当前国内的扭矩测试在生产实践上的应用还是比较弱的，主要有以下两方面的表现：第一是实时显示瞬态扭矩有较大的困难；第二个是扭矩传感器的动态性能指标无法标定。扭矩测量的发展趋势是由静态测试向动态测试发展，由接触式测量向非接触式测量发展。同时，所设计出的测试系统也都向着体积小型化、显示数字化、系统智能化、监测实时化的方向发展。另外，由于实际应用的需要，对测量的精度、准确度及分辨率的要求都在不断地提高。根据经验可以知道，每种扭矩传感器都有它适用的范围和应用领域，所以必须根据实际应用现场条件(温度、湿度、电磁十扰)来合理选择最佳的扭矩传感器类型，设计出最合适的传感器结构。目前，扭矩的测量在各个领域得到了广泛的应用，已经渗透到了工业、农业、能源、航空航天、国防等众多领域。随着科技的发展，更多的新技术涌现不断，但扭矩传感器所依据的基本原理仍未有改变，应用最为广泛的传感器分为应变式和相位式。目前扭矩测量包括应变式、红外激光式、磁弹性式、电容式、磁电式、光电式、激光多普勒式、光纤光栅式等，这些扭矩测量仪原理为相位差式或者应变片式。钢弦式扭矩仪灵敏度高，易于数字化，并可做到体积小、重量轻，其传感器部分和测功轴分开，便于在船上测轴功，但这种传感器不能测高速轴，测量精度较低，传感器的精度依赖于钢弦材料的质量，目前一般依赖进口。这种扭矩仪多用于在船上测发动机主轴的功率、扭矩等。磁弹式属于非接触方式，安装使用方便，目不需要占用较大的空间，响应速度快、灵敏度高、稳定性好、抗过载能力及抗干扰能力强、结构简单、坚固，内阻低，很适合大扭矩的测量，其缺点是准确度较低，受外界电磁干扰大，其致命弱点是沿扭力轴圆周分布的磁阻存在固有偏差。另外，还有互换性差，受电源影响大等缺点。由于其自身的特点，使它很适合于在线监测为了克服实际轴的磁化特性沿圆周分布的不均匀性。电容式扭矩测量法属非接触测量，灵敏度高、结构简单，不受转速影响，其缺点是对套管的刚度要求高，必须保证套管与轴的同轴度，不适合转轴尺寸过大的扭矩测量，恶劣环境对其有很大制约，尤其是LC电路温度特性的影响较难消除，需经长期的耐久性试验。光电式、磁电式实际上是一个角位移测量的编码系统，在国内技术也比较成熟，但与其他方式相比，这种测量方式对环境的适应性较差，在苛刻的工作环境中可靠性大大降低，又因其自身质量大，结构复杂，安装调试起来很不方便。应变式40克服了磁弹式和转角式的一些缺点，结构简单、灵敏度高、适应性强、成木低廉、操作简便、技术成熟、应用范围广、测量精度高、响应速度快、性能稳定可靠、温度补偿性能好、能适应恶劣环境；其缺点是湿度、温度、粘结剂等因素都会影响到测量的准确度，而目抗干扰能力差，这种方法不适用于高速转轴的扭矩测量，用在船上做长期轴功率的监测，电池电量还未得到有效的解决。由此可见扭矩测量技术有待进一步发展以提高测量的精度和普及程度。随着各种被测系统复杂性和自动化程度的不断提高，扭矩测量方法也在不断地推陈出新，目前扭矩测量方法的发展趋势主要体现在以下几个方而：向直接测量扭矩的方向发展；向动态在线扭矩测量的方向发展；向多功能扭矩测量的方向发展；向扭矩优化测量的方向发展；向数字化、智能化、网络化扭矩测量的方向发展；扭矩传感器新技术的不断涌现为扭矩测量方法的适时更新提供了新途径，例如扭矩传感器逐步向微型化和巨型化方向发展；从单件单品种向成套系列化方向发展；由介入式逐渐发展为非介入式；向原器件集成化和信号处理智能化的方向发展；出现了非接触式和光电结合式扭矩传感器;利用非晶材料的优良性能研制新型扭矩传感器等等。4.2市场需求分析随着社会的发展，科技的进步，国家大力发展制造业和对高端技术的鼓励和扶持，国内已经形成利于本技术发展的良好环境，本轴功率测量仪的市场需求较乐观。本轴功率测量仪主要用于实舰船等轴系状态监测，通常情况下，下列几种船舶应进行轴功率测量：新造船舶、大修后的船舶、设备或结构有较大改进或改装的船舶、轴系异常或轴转速不能提高的船舶等等。近年来，我国对船舶行业发展日益重视，预计2017年全球新船成交量在3000万4000万载重吨，海洋工程装备成交量约为100亿美元。当前针对船舶市场，各国际新规不断出台，船东要求愈加严格，船舶企业不断坚持强化管理、降本增效，顺应技术发展趋势，将智能制造作为提升水平的主攻方向，夯实精益造船基础，加大信息化和工业化融合力度，抓好产品结构优化升级，打造高效船舶制造体系，因此本轴功率测试仪的生产与投入使用顺应这一趋势，必将获得可观的市场经济效益。同时，本轴功率测量仪不仅仅只应用与船舶中，还可用于其他轴系动力传输装置上，比如精密加工、重载行走机械、车辆等。根据国家统计局的数据调查显示，精密加工制造业市场需求回升，生产趋于活跃，精密高尖端加工的需求在不断的增加，而造成高精端加工次品率或者整体性能无法得到快速提高，本技术从动力传输的过程进行信息获取和识别，因此将有更大更为广泛的需求方；此外，车辆的市场需求也在增长，统计分析显示，2016年全国轿车的市场规模达到18743亿元，同比增长4.1%，专家预计，2020年中国将成为世界第一大汽车市场，汽车需求量将达到2000万辆；同时调查发现轴功率测量仪的市场需求量也在逐年稳步上升，市场规模较大。目前，我国轴功率测量仪行业的发展依然处于初级阶段中的成长阶段，行业发展潜力比较大，从2010-2016年我国轴功率测量仪行业需求量年均增长率超过4%。4.3竞争分析表4.1国内外常用的轴功率（扭矩）测量仪国家名称测量精度安装尺寸信号传输参考价格主要应用中国（704所）RTM-MC遥测功率仪1%140mm遥测式10-13万人民币挖泥船、航标船、舰船美国WDC1605A功率测试仪1%500mm遥测式3.6-4万美金舰船日本MS52B船用主机扭矩仪1.5%1000mm感应式货船荷兰AVD船用扭矩仪1%遥测式4万美金军舰和货船德国马哈克扭矩仪2%500mm感应式滑环式31万人民币验船用瑞典ASEA扭矩仪2%磁弹式军舰和货船俄罗斯LI-M磁弹性扭矩感器1%0-120mm磁弹式军舰壳牌石油公司桑顿推力扭矩仪1%1000mm遥测式油船和货船目前市面上的液压油检测仪可以说是各种各样，表4.1列举了国内外常用的轴功率（扭矩）测量仪，但都存在着一些不足或问题，存在的不足如下：（1）灵敏度高，易于数字化，并可做到体积小、重量轻，其传感器部分和测功轴分开，便于在船上测轴功，但传感器不能测高速轴，测量精度较低，传感器的精度依赖于钢弦材料的质量，目前一般依赖进口，如钢弦式扭矩仪（2）安装使用方便，且不需要占用较大的空间，响应速度快、灵敏度高、稳定性好、抗过载能力及抗干扰能力强、结构简单、坚固，内阻低，很适合大扭矩的测量，其缺点是准确度较低，受外界电磁干扰大，其致命弱点是沿扭力轴圆周分布的磁阻存在固有偏差。另外，还有互换性差，受电