处理万维网

设计中的机电一体化:在设计、防御系统、消费产品、制造业中集成机械系统、电子、控制系统和软件的新想法。在万维网出现之前,工程师处理网络的速度惊人。

通过凯文·c·克雷格,马凯特大学博士 2010年5月1日

web这个词对不同的人有不同的含义。对一些人来说,网络会让人联想到蜘蛛侠惊人的网络,而对大多数人来说,网络是无处不在的万维网。然而,对于许多工程师来说,“网”这个词会让他们想到在制造我们所有使用的大多数产品的许多过程中使用的普遍而惊人的材料网。让我们来探索这个被忽视的材料处理应用程序,它在许多不同的行业中是不可或缺的。当我们这样做的时候,让我们问一个问题,为什么在网络处理的最新技术进步和实际的工业实践之间存在差距和时间滞后,这不是这个应用所独有的观察。

学术的严谨性和行业的最佳实践需要以一种可理解的、可用的方式结合起来,以实现创新并带来切实的进步。

连续生产一种材料比分批生产的经济优势是显而易见的。连续制造过程的输入和产出通常是网络。腹板被定义为一种长而薄的柔性材料,其三个轴中有两个轴的弯曲刚度可以忽略不计。卷筒网材料的主要类别包括薄膜、铝箔、食品、纸张、非织造布、橡胶、纺织品和这些材料的复合材料。材料范围从厘米厚的金属到微米厚的塑料,宽度从单根细股到10米以上,线速度超过2500米/分钟。

web处理的目标就是在尽可能少的损坏和浪费的情况下,以最快的速度在机器上完成一张网,同时保持网的属性。卷筒纸制造形成原材料卷筒纸(如造纸、薄膜挤压、纺织纺纱),而卷筒纸转换(如涂层、覆膜、印刷、薄板)采用一种或多种卷筒纸材料,并通过改变材料特性或引起几何/物理变化以某种方式永久地改变它们。

Web制作和转换通常是由艺术(试错)和一点点科学的结合完成的,这取决于行业。然而,所有的网络都遵循同样的物理定律——如果我们知道物理,我们就知道行为。Web处理是一门基于模型的设计规则的精确科学;所有的蜘蛛网在拉力作用下通过机器时,基本上都是一样的。甚至存在大量的文献和专家(例如,D.H.卡尔森,3M公司;俄克拉荷马州立大学P.R.帕吉拉;以及罗克韦尔自动化公司的韦弗博士)。监测和控制网络速度和张力是一个常见的网络处理挑战。

使用基于模型的设计方法,而不是一个试错的设计方法,是现代机电系统设计的基础。为什么这种方法没有更广泛地应用到web上呢?在学术/研究世界和工业实践世界之间存在着差距和时间差。十多年前,Dennis Bernstein在IEEE控制系统杂志上写了一篇题为“弥合理论/实践差距”的文章。当时很及时,现在更是如此。在这篇文章中,他概述了这一问题的两个方面。

那么,需要做些什么来弥补这一差距呢?学术的严谨性和行业的最佳实践需要以一种可理解的、可用的方式结合起来,以实现创新并带来切实的进步。在学术方面,教授们需要走出他们的舒适区,使每门课程——从大一到研究生课程——不仅仅是教科书课程,而是将学术严谨性和最佳行业实践与实际行业案例研究相结合的最新融合。太难,太有挑战性?这就是转型工程教育的意义所在。

在工业方面,企业需要这样做认识到他们的竞争优势来自于一个有灵感、受过教育的员工队伍,这应该是他们最关心的问题。培训预算往往是最先被削减的,因为人们认为技术进步在某种程度上是随着晨报而来的。过于苛刻的评价?我不这样认为,我也不相信世界其他国家会这样认为。

- Kevin C. Craig,博士,Robert C. Greenheck工程设计讲座教授,马凯特大学工程学院机械工程教授。

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