先進制造：高等院校工程訓練新方向

摘 要：先進制造技術以其高效率、高質量和快速性明顯地有別于傳統加工制造方法，是新世紀產業升級和發展的方向。工程訓練教學逐漸向先進制造技術傾斜，目的是使學生了解當今制造技術的前沿，激發其創新思維能力。文章分析和論證了在數控項目內開設先進制造實訓之必要性與可行性，并介紹了教學中具體的買施方案。

關鍵詞：先進制造技術 工程訓練 高等院校 實踐教學

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

先進制造技術(Advanced Manufacturing Tech，nology，AMT)一般指集機械工程、微電子、自動化、信息等多種技術為一體，用于制造產品的新型技術、設備、系統的總稱。與傳統的制造技術比較起來，AMT以其高效率、高質量和對于市場變化的快速響應能力為特征，成為生產力的主要構成因素和國民經濟的重要支柱。一些尖端科技，如航空、航天、微電子、光電子、激光、分子生物學和核能等技術的出現和發展，如果沒有AMT作為基礎，是根本不可能的。

廣東工業大學工程訓練示范中心從2006年迎接本科教學評估開始，依照“少品種、多臺套”的原則，陸續新購和接收了激光加工、快速成型、三坐標測量等設備和柔性加工系統。先進制造設備與計算機控制關系密切，具有典型性的CAD／CAM一體化特征，因此AMT工程訓練安排在數控模塊中。由于數控實訓教學評估的重點落在數控加工方面，課時本來就偏緊，指導人員也不足；先進制造系統維護工作繁雜耗時，一品種、一臺套的配置也很難滿足一個班數十人動手操作的要求。因而AMT實訓一直沒有作為獨立項目固定開展起來，僅向實訓課時較長的機制類專業或兄弟院校的相關專業學生安排一、兩個學時的演示介紹。

一、增添先進制造項目的必要性與可行性分析

數控設備曾經被視為“先進制造”技術的首席代表。隨著產業的升級，數控加工日益趨向通用化，普通化。數控操作培訓目前已經成為職校、高職高專院校的強項。對于以工科為主的多科性本科院校來說，必須正視這一現實，擺脫與高職院校相似的實訓模式，適時向先進制造技術項目傾斜，唯有如此，才能激發和培養我校學生創新思維和就業適應的能力。

我校工程訓練中心現擁有AoHua激光打標機一套；Zprinter 3D印刷快速成型機一套；STREAM三坐標測量儀一臺；接收了信息學院和香港工業訓練局轉交的FMS(Flexible Manufacture System：柔性制造系統)各一套，這兩套FMS系統由于設備本身狀態等因素，只有部分獨立設備可使用。設備品種多，臺套少，開展實踐性質的工程訓練確有困難。然而事在人為，AMT是促進Made in CHINA轉化成Madeby CHINA的必由之路。作為教學第一線的指導者只要勇于承擔責任，宏觀上確立以項目驅動實訓的總體方針，細節上去蕪存菁突出每項AMT加工特點，合理協調數控與AMT課時比例，在現有課時和設備條件下開展AMT訓練項目的是可以實現。

二、針對不同專業對象的內容進行規劃

參加工程訓練的學生涵蓋了我校理工類大多數專業。部分文科學院的偏理工類(如：藝術學院“工業設計”)專業的學生也有實訓安排。另外，每學期都有幾批兄弟院校的本科生來我中心培訓，共享優勢資源。數控實訓中，我們曾針對不同學時、不同專業對象安排了幾套教學方案，新增的先進制造訓練項目，也本著上述原則進行規劃：一是機械類專業學生實訓共96個學時，“數控與先進制造”項目一般安排14學時。他們今后的專業課程與數控加工和AMT關系密切，也是各類技能競賽和教學評估抽查的主要對象，所以我們將之列為要求最高的教學重點。為此，我們壓縮了講解和編程時間，完成數控加工后，分三組安排兩個學時開展AMT訓練，各由一名指導老師負責介紹FMS，激光打標和快速成型制造及三坐標測量儀的使用，三組適時輪換，力爭多安排參訓學生動手操作；二是自動化等近機類專業實訓72學時，數控項目7～10學時。一般不要求他們掌握編程，懂得調出機器內的程序加工出零件即可。同樣AMT內容時也不要求面面俱到，分組后每組介紹兩個分項目，適時對調；三是針對化工、環境、制藥等在數控項目僅5學時，而且人數較多的的非機類學生，我們將50多人分為更小的四～五組，數控與AMT同時開始，演示為主，只講一些基本操作要領，四個組僅交叉對調一次；四是進駐大學城后，除原已合作的廣東仲愷農業工程學院外，華南師范大學、中山大學、廣州大學相繼在我中心建立訓練基地。對兄弟院校的參訓同學，本著資源共享原則，必須盡力保質保量完成教學任務。數控項目按本校96學時內容安排；AMT訓練也全部開放。

三、實施方案設計

總體規劃既定，還要有具體可行的實施方案來保證目標的達成。針對AMT項目參訓學生多、臺套少的情況，數控教學組成員集思廣益，摸索出了一系列具體的實施方案：一是依照AMT設備的安放地點，將先進制造劃分成三個分項目。激光加工與3D快速成型為單元1；三坐標測量與電加工合為單元2；兩套柔性加工系統作為單元3。每個單元的設備有獨立的安置場地，一班學生分成3—4組，每組約十幾人，如此分劃可以避免不同項目的學生猥集一室。三單元同時開展訓練，適時輪換，互不干擾。二是電加工訓練除了按原計劃向機電和材料成型專業學生開放之外，還可以作為先進制造實訓的一個緩沖。放電加工是不同于傳統切削手段的非接觸性特種加工方法之一，萬一AMT項目某臺設備臨時發生故障，該組學生可調整到電加工實訓，這樣先進制造計劃的實施更加靈活而有保障。三是要求實訓指導人員達到“一專多能”標準，每人需具備獨立承擔數控、AMT、電加工三項實訓的指導能力，以保證新增教改內容之落實，個人所負責的AMT項目也實行單雙周輪流制。

在實訓內容的設計和教學法方面，也作了細致的準備。第一是AMT實訓不但要使參訓學生了解前沿的技術細節，更應培養他們整體的工程觀念。設計各項目的內容時，我們貫徹“以項目驅動工程訓練”的方針，例如：為了調動參訓者的興趣，制作了12星座的矢量圖。在激光打標單元，學生依個人喜好在不銹鋼板上雕刻出星座圖；三坐標測量時以主星為基準，測出各個輔星的相對坐標值；再到電加工實訓單元，利用電火花高速穿孔機按坐標穿出星座圖來。各個分項目訓練合成一個有機的整體。第二是激光打標和三坐標測量這兩個分項目目的性直觀，可操作強。特別是激光打標加工，參加實訓的學生興趣很大，我們力爭優化講解內容和流程，把時間盡量留給學生們動手操作。第三是有些項目雖以演示為主，要求指導老師注意調動同學們的主觀能動性。針對不同分項目，訓練開始前事先布置好一些思考和問答作業，讓學生帶著問題進行訓練，強化實訓效果。第四是具體訓練中，針對不同參訓對象，介紹一些先進制造技術與其所學專業領域相關的技術聯系，以達到拓寬同學們的知識面，啟發創新觀念的宗旨。

四、結束語

先進制造技術的發展將引領新世紀產業升級的方向，數控加工目前已經趨于通用化。以打造“強勢本科教育”，建設省內一流大學為戰略目標的廣東工業大學，如何順應這一趨勢，適時調整教學方向，對培養我校學生就業適應能力和創新思維有著深遠的意義。工程訓練又是將課堂理論知識具體化、形象化的一門重要的實踐課程。針對目前高校工程訓練中普遍存在的“重數控，少先進”的局面，我們統一了對先進制造技術重要性認識，克服了實施過程中遇到的種種矛盾。事實證明：新教學計劃的實施后，不僅“先進制造技術訓練”順利開展起來，對數控加工實訓也起到了促進作用。

參考文獻

[1]李夢群，先進制造技術導論[M].北京：國防工業出版社，2005.2—3

[2]張遼遠現代加工技術[M].北京：機械工業出版社，2002.80

(文字編輯、責任校對：王麗華)