基于數字化設計制造實訓平臺的教學研究

耿陽婕 尚長春 杜媛英 王鵬 郝昱宇

摘要：實訓教學是培養高校學生實踐能力的重要環節，數字化設計制造實訓平臺以傳統金工實習為基礎結合先進的網絡制造技術，模擬企業真實生產環境，讓學生在實訓中按照崗位分工協作，通過實訓掌握就業所需要的先進制造技術、制造業自動化技術和制造業信息化技術，提高在校學生的競爭力，實現人才培養與企業需求的“無縫對接”。

關鍵詞：數字化；實訓平臺；企業模擬

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）36-0037-02

一、引言

改革開放以來，中國抓住經濟全球化和世界制造業梯度轉移的大好機遇，迅速發展為一個舉足輕重的制造業大國。然而中國制造業長期處于產業鏈底層，勞動密集，產業附加值不高。但是進入新世紀以來，隨著落后產能的淘汰和轉移制造業不斷進行升級換代，開始了從“中國制造”向“中國創造”的轉變。

完成這一轉變需要大量具有專業技能的復合型人才，而目前各類工科院校的教學工作與制造業需求存在結構性矛盾。一方面，學生的專業技能訓練與企業就業需求技能不匹配，學生畢業后不能快速適應企業實際工作的要求。另一方面，傳統教育的內容與先進的現代化設計制造模式脫節，學校缺乏符合現代先進制造業需求的數字化教學和實訓環境。因此，培養企業所急需的人才已成了當前中國教育的重要責任。在這一背景下，院校需要調整人才的培養模式，從單一技能的培養轉向“校企合作、產學結合”的人才培養模式、“工作過程為導向”的課程開發及教學模式。

數字化設計制造實訓平臺就是為了解決企業和學校教學脫節的問題，可以讓學生在培訓中將理論知識和工程實踐相結合，通過模擬企業環境讓學生參與到企業研發設計、工裝設計、數控編程、工藝編制、技術管理、生產制造等模擬工作中，增強學生的感性認識，培養企業急需的團隊合作精神，使學生能夠快速適應以后的工作環境。

二、數字化設計制造實訓平臺建設

西安科技大學工程訓練中心作為陜西省實驗教學示范中心，對開闊學生視野、提高學生理論與實踐能力、培養學生的動手能力做出了重要貢獻。本校實訓中心之前主要以傳統金工實習為主，對現代前沿的網絡制造技術的培訓無能為力。

為了讓實訓中心具有現代化的網絡制造技術培訓能力，中心設立了數字化設計制造實訓平臺如圖1所示，該平臺集合了設計（CAD）、工藝（CAPP/BOM）、制造（CAM）、網絡制造（DNC）四大模塊，目的是使學生能夠對企業整個生產過程進行全面的了解。采用先進的計算機技術與傳統手工相結合、數控技術與傳統機加工相結合的方式，按照企業模式來規劃工程訓練中心，打造真實的企業環境，讓學生在學校就能了解并掌握企業的生產流程。不斷跟蹤新技術、新工藝，使學生能了解制造領域的前沿動向。在教學過程中改變傳統的教學手段，引用先進的數控網絡管理技術，提高設備的利用率，并利用其中的管理技術有效的將現有的教學資源管理起來。

將數字化設計制造實訓平臺應用到教學中，讓學生直接參與到現代數字化的生產過程中，將企業設計、工藝、制造流程體現出來，并固化成中心的實訓項目。建立起包含產品設計創新設計平臺、產品數字化工藝平臺、先進網絡制造平臺的實訓課程體系，模擬企業實際研發設計制造流程，重點培訓學生在數字化設計制造方面的創新意識和創新實踐能力。

三、數字化設計制造實訓平臺的應用

具體而言，以實驗室機房和實訓場地設備條件為基礎，將機電創新班的學生分成管理、研發、設計、工藝、編程以及生產6個小組，各組自選一名組長。以斯特林發動機作為生產試驗模型模擬企業典型產品的設計、工藝、生產一體化流程的組織分工和協同管理的工作模式。

以斯特林發動機為例，指導教師把斯特林發動機的參數和資料發于組長，各組長根據內容對小組人員進行分工安排，并將設計計劃提交給指導教師；管理組人員負責協調各組之間的工作；研發組負責斯特林發動機項目的總體設計，針對設計中的技術難點進行公關，擬定設計方案，下達設計任務書；設計組在將研發組技術公關的基礎上，依據設計任務書的要求進行斯特林發動機的具體設計；工藝組對設計組的設計方案編制產品制造工藝；編程組根據工藝組傳遞的工藝文件對需要數控加工的零件編制加工程序，并進行數控加工；生產組依據工藝文件對一般簡單零件采用傳統機加手段進行生產；通過各組之間的協調合作最終制作出斯特林發動機。

在實訓期間，學生通過中心建立的創新設計平臺、數字化工藝平臺和先進網絡制造平臺，完成產品的整個生命周期的管理，即：（1）實現從報價到獲得產品訂單的流程：從項目開始啟動報價流程，實現銷售與設計人員協同。（2）實現產品設計流程：通過設計主管、項目經理、設計人員的角色分工以及設計、校對、審核、批準直至歸檔的流程管理，體現出產品從概念設計、三維產品設計、二維工程圖出圖、有限元分析等各個環節。（3）實現產品的工藝設計流程：從定義工藝模板開始，完成機加工、數控加工等工藝的編制與工藝流程的管理，以及生產過程需要的派工單、檢驗卡的定義與使用。（4）實現數控設備的聯網和實時數據采集，結合視頻監控，形成對生產現場設備運行狀態、設備運行參數和設備現場環境的實時監控。同時，可以在經過授權的計算機終端上查看生產現場的設備運行狀態。

四、預期達到的效果

實訓項目按照企業項目管理模式組織學生按照真實的角色進行工作，將學生由被動學習變成主動實踐，增加了學生的學習興趣，很好的培養了學生獨立自主分析問題、處理問題的能力。學生在掌握基本技能的基礎上，學習了在生產流程中如何相互配合和相互協同，提升了自身能力。通過既有專業分工又有相互配合的企業工作模式，不僅提升了專業技能，同時又鍛煉了良好的溝通、協作力以及創新能力。實訓教學達到了分層次訓練的目的，訓練過程和訓練效果能夠直觀展現出來，辦學理念的宣傳有了支撐基礎，可以讓學生更加深入地感受企業信息化的工作過程。

五、結語

工程訓練中心作為在校學生實踐的主要基地，讓學生將所學的理論知識與實踐相結合。數字化實訓平臺的應用有助于培訓學生在設計制造方面的創新意識與創新實踐能力。學生在校便可熟悉了解企業的生產過程，在畢業后可直接進入工作崗位，對于學校與企業都具有十分重要的意義。

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