基于數字化工廠下的項目式教學研究

張向前

【摘要】學校通過建設數字化工廠，實現實訓教學環境生產化和企業化。從而使項目教學實現真正意義上的理實一體化，融洽的匹配了學生理論和實操的整個過程。實現實訓和生產的零距離對接。

【關鍵詞】數字化工廠 項目式教學 可視化 信息化

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）06-0039-02

數字化工廠是學校建立企業式的真實生產環境，學生實訓項目按企業生產過程組織，學生按企業生產崗位分工協作，學生生產成果按企業模式檢驗，使學生通過實訓掌握進入企業就業所需的先進制造技術、制造業自動化技術和制造業信息化技術。同時實現實訓教學過程的可視化、信息化。具體包括PLM體驗中心、一體化討論區、車間管理、可視化管理、和實訓資源管理五大部分，這五大模塊實現了理實一體化，融洽的匹配了學生理論和實操的整個過程。基于數字化工廠下的項目式教學是一種科學合理的教學方法。

一、數字化工廠下的項目式教學思路構成

1.宏觀感受：進入PLM體驗中心和實訓車間參觀，樹立企業和崗位的概念，并了解課程與崗位的對接。

2.項目教學組織：

（1）進入PLM體驗中心開展項目教學，完成模擬企業產品的計劃、設計、工藝、編程、仿真、零件加工最后裝配，學生完成企業生產流程過程的體驗。

（2）項目實踐實施：

1）零件加工前的分析講解及加工完成后老師的總結評判：通過一體化討論區老師調用教案、課件及視頻講解等資料現場講解，實訓零件的加工示范學生可在一體化討論區清晰直觀的看到，實訓理實一體化的教學，杜絕圍觀。

2）零件加工前需要準備的刀具和材料：老師可以通過庫房管理刷卡領用，完成后刷卡歸還。

3）零件加工所需的代碼文件，實訓前由老師審核并通過車間管理的機床聯網DNC下發到學生實訓的機床，保障實訓安全。

4）對于多人共用一臺機床進行實訓，一人加工操作，其它的學生可以通過可視化管理了解零件時間加工的過程。

二、PLM體驗中心在項目式教學中的的應用

PLM體驗中心是項目式教學組織的第一步，體驗中心是先進制造流程實訓與展示能力的融合。實現模擬面向企業設計、生產過程的實訓教學過程。

1.教學設計思路

（1）設計思路

第一：介紹本次課程所需完成的任務；并按企業的生產實際建立項目小組， 布置小組成員各自任務。

第二：任務實施：指導老師分別參與各小組的任務實施，實施過程以學生為主體、教師為主導的完成各組方案的確定和實施，

第三：分組檢驗，由每一組的指導老師引導學生對零件進行討論，找出問題、解決問題，并對其作出積極的評價。

2.任務布置與實施

課程采用項目任務導向教學方法。項目任務教學是以“任務驅動”為主要形式，在教學過程中充分發揮學生的主體作用和教師的主導作用，注重對學生分析問題，解決問題能力的培養。考慮學生的層次不同，可以分層次的給同學下達任務，引導學生掌握完成任務的基本思路、方法。

3.檢驗與評價

學生分組檢驗，并分組依次展示加工方案、加工零件等，由每一組的指導老師引導學生對零件進行討論，找出問題、解決問題，并對其作出積極的評價。

三、一體化討論區是項目式教學的重要環節

一體化討論區教學是CAXA數字化實訓工廠教學中重要的一環，其目的是把理論教學與實踐教學有機地融合在一起，解決教-學-做脫節，現場管理，少數資源（教師、機床、場地）與多數學生實踐之間的矛盾。CAXA通過一個平臺（教學資源管理平臺），兩個網絡（視頻采集網絡和DNC傳輸網絡），三個硬件（電子白板、觸摸屏查詢一體機、教學電腦）整合成一套既能方便教學，又能直觀地、實時地反應教學內容、實訓現場情況的教學系統。

1.一體化討論區的教學應用按功能分三個方面：

（1）電子白板使用，電子白板可以方便的進行電腦操作和手寫操作，能和資源平臺對接，隨時調用教學資源。

（2）實時視頻教學。

（3）通過教學資源管理平臺進行教學資源調用

教學資源的調用操作，包括：資源查詢、瀏覽、移動、縮放、標識、播放、借用、復制等。

2.一體化討論區應用流程

一體化討論區教學采用互動式教學，目標導向，分布實施。

主要過程如下：

四、科學的車間管理是為項目化教學提供了數據支持

1.加工代碼的審核下發

在數控車間里，根據機床的布局情況，建立有線或無線以太網絡。每個機床都有獨立的IP地址，加工程序的可以通過老師審核后進行上傳、下載及在線加工，實現所有數控機床的網絡化管理。

通過啟動CAXA網絡DNC通訊客戶端，選擇機床—發送文件—機床接收—仿真—加工。

2.機床監控及統計分析

針對數控機床的設備監控系統及信息采集分析系統，在車間各查詢終端機上、教學體驗中心或老師辦公室的同一網段的聯網電腦上可以看到機床運轉的相關信息。有助于理論與實踐教學的互動、促進理實一體化教學。

3.設備監控

設備監控用于查看設備實時狀態，可以顯示每臺設備的三色燈狀態，統計工廠內的開機、待機、報警、關機設備數量，并計算統計設備開動率。

五、可視化管理為項目式教學提供了安全保障，提高了教學效益

可視化管理具體來講包含以下幾個方面：教學場所可視化、設備管理可視化、教學內容可視化、教學管理可視化、7S現場管理。

1.教學場所可視化

對實訓車間的各個區域情況進行視頻監控，了解實訓區域的的實訓狀態。

2.設備管理可視化

設備的使用狀態、設備的利用率、實訓成本核算等

3.教學內容可視化

在各個實訓場地設置無紙化交互平臺，各放置一臺一體化觸摸屏查詢機，學生用來查詢實訓過程所需的資料。同時可以通過網絡和教師進行互動。

4.教學管理可視化

在各個實訓車間設置全方位視頻監控；在數控車床、數控銑床、普通車床、PLM體驗中心、討論區各設置一個場景攝像機，能夠了解學生在實訓過程中遇到的問題，減少實訓過程的安全隱患。

5. 7S現場管理

對實訓車間現有的場地進行規劃，包括各個功能區域的設置，各種設備、材料、工具等物品的擺放位置，通道的規劃等。

7S細化，對現有車間7S管理制度和設置進行優化，7S車間現場管理更加具有執行力和控制力。保證7S制度的有效執行。對車間現有標識進行整頓，在實訓車間除了場地設置以外，對車間現有的設備進行標識，體現車間的秩序管理。

實訓車間信息管理信息化和數字化，完善和規范各種管理制度，提升實訓中心服務水平，對學生實訓過程中學生的實訓行為進行監控，提高學生實訓的安全性和數控設備使用效率；為學生實訓過程中提供理實平臺和教師溝通平臺，通過引入現代化企業7S現場管理理念，為培養學生良好的職業素養奠定了基礎。為項目式教學提供了保障。

六、實訓資源管理平臺為項目式教學提供了強大的教學資源支持

1.實訓資源管理平臺主要功能

實訓資源管理平臺能夠提供以下幾方面的服務：①用戶管理服務功能；②提供方便快速的資源檢索服務功能。所有人庫資源按學科、模塊、章節樹狀目錄的形式在教學資源庫頁面呈現，方便用戶瀏覽、查找資源；③提供師生共享共建資源服務。為師生們提供方便的資源上傳、下載、下載和評論等功能。

2.課程管理和老師課件管理

規范教學資源的入庫標準和分類標準，并制定資源從收集整理到最終完成的整套工作流程，支持課程管理和老師課件管理。

3.在線教學，在線瀏覽

除了包括了支持常用的數據格式，還需要包括機械專業一些特殊的數據格式，如包含對各類教學文檔的管理，對機電系各類圖紙的管理。

4.在線考試

CAXA考試系統實現考試的無紙化和評卷的自動化，減少老師的工作量，和判卷的誤判率。