模具PLM情景教學平臺資源庫建設與教學實踐應用

丘海寧

【摘 要】建設模具PLM情景教學平臺，主要是利用信息化技術，引入先進制造企業工作場景與管理模式，模擬實現網絡化、數字化的企業產品全生命周期的業務過程。教學過程中，教師與學生可以利用這一平臺充分感受體驗企業產品生產的整個工作過程，提高學生的企業生產流程工藝知識及實踐技能，掌握企業產品的工藝開發與管理。

【關鍵詞】模具PLM情景教學平臺 資源庫 建設 教學實踐

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2016）08B-0049-02

一、模具PLM情景教學平臺資源庫建設背景

2010年國家發布《教育信息化十年發展規劃（2011-2020年）》，要求加快職業教育信息化建設，支撐高素質技能型人才培養。職業教育信息化是培養高素質勞動者和技能型人才的重要支撐，是教育信息化需要著重加強的薄弱環節。應大力推進職業院校數字校園建設，全面提升教學、實訓、科研、管理、服務方面的信息化應用水平；以信息化促進人才培養模式改革，改進傳統教育教學方法，培養高素質技能型人才，發揮信息技術在職業教育鞏固規模、提高質量、辦出特色、校企合作和服務社會中的支撐作用。

目前在院校的資源庫建設中，車間實踐與資源平臺不能進行有效地連接，資源平臺停留在教師平時資料查找的階段。

建設PLM情景教學平臺資源庫平臺，要實現以下功能：

第一，利用信息化技術，引入先進制造企業工作場景與管理模式，模擬實現網絡化、數字化的企業產品全生命周期（PLM）的業務過程和有關管理過程。

第二，集中管理課程體系、教學大綱、教案課件、試題庫、教學錄像等，實現課程規范化和教學資源共享。

第三，教學任務管理，制定實訓中心實訓教學任務，查詢實訓教學任務安排。包括實訓計劃的編制、教師實訓任務查詢、實訓執行反饋等。

第四，實習實訓管理，建立實訓課程安排，查詢執行情況。對學生實訓成績進行查詢，對老師的評價進行管理。對創新實訓項目進行管理，參加創新大賽的準備、作品、獲獎情況。

第五，實現工學一體，項目教學，學生既要在校學習，又要直接實踐企業工作任務與要求。

二、基于CAXA公司的模具PLM情景教學平臺資源庫建設過程

（一）搭建平臺。與企業合作，利用學校的校園網絡與學校計算機等平臺所需硬件進行搭建平臺。情景教學平臺是建立在以互聯網絡為基礎、以綜合數據服務器為載體的綜合管理平臺。管理平臺集合教學資源與學習資源，集成現有的課程內容，如模具制造工藝教學、數控技術工藝教學、編程軟件教學、機械制圖二維三維設計教學、機械設計或模具設計軟件教學等；可以提供權威認證資料、數控大賽指導及二次開發培訓資料、企業實例應用等素材，可以管理各種教職工資料及教學中使用的課件、題庫或科研成果，不斷積累公共資源。如圖1所示。

數字化的企業產品全生命周期（PLM）的業務過程和有關管理過程的子模塊包括：三維建模虛擬樣機裝配仿真平臺、數控銑編程仿真平臺、數控車編程仿真平臺、線切割編程仿真平臺、數控化工藝仿真平臺五大子平臺。

1.三維建模虛擬樣機裝配仿真子平臺。三維建模虛擬樣機裝配仿真子平臺集創新設計、工程設計、協同設計于一體的新一代3D CAD系統解決方案。主要實現的功能與優點有：（1）2D3D集成。集成了二維機械制造等工程圖模塊，使用者可在同一軟件下自由進行2D和3D設計，自動轉換或讀取不同文件格式，可以直接讀寫DWG/DXF/EXB等格式數據，可把三維模型轉換輸出為二維工程圖紙，并實現二維圖紙和三維模型的聯動，更改三維二維自動隨著改變。提供全剖視、半剖視、剖面、局部剖面、局部放大、尺寸投影等視圖操作功能。（2）創新模式。創新模式將自由設計與精確設計結合在一起，可以不需要傳統參數化造型CAD軟件的設計方法，大大方便了剛進入設計領域的初學者開展產品創新工作，提高初學者的興趣。（3）工程模式（全參數化設計模式）。除提供了創新模式外，還具備傳統3D軟件普遍采用的工程模式，便于設計修改。（4）虛擬產品裝配。在同一環境下進行零件設計和裝配設計功能：提供無約束裝配和基于約束的裝配，例如中心與中心、平面與平面、軸線、角度等。裝配環境與零件設計環境統一并可建立零件與裝配之間的關聯關系。

2.數控銑編程仿真子平臺。數控銑編程仿真子平臺具有不同加工工藝、加工路線的數控銑削加工編程軟件，為數控加工行業提供了從造型設計、三維建模到加工代碼生成、加工仿真、代碼校驗等一體化的解決方案，是數控機床真正的“大腦”。主要功能包括NC代碼通信、特征實體造型、知識加工、自由曲面造型、宏加工、兩軸到三軸的數控加工、加工工藝控制、生成加工工序單、通用后置處理、加工軌跡仿真等。

3.數控車編程仿真子平臺。數控車編程仿真平臺具有二維工程CAD軟件的繪圖功能。系統特點有：圖形編輯功能、加工軌跡、刀具、通用后置、代碼反讀、數據接口、軌跡仿真、參數修改。

4.線切割編程仿真子平臺。線切割編程仿真子平臺包括了簡潔的軌跡生成手段，并可實現跳步及錐度加工，生成各種復雜圖形的加工軌跡。通用的后置處理模塊使平臺可以滿足各種機床的代碼格式，可輸出4B/R3B、3B代碼，并可對生成的代碼進行校驗及加工仿真，并無縫集成了CAD繪圖模塊，可全面滿足CAD/CAM 需求，接入各類二維CAD數據如DWG、DXF、EXB等。

5.數字化工藝仿真子平臺。企業的工藝流程一般是信息采集、設計開始、設計完成、到工藝設計（包括生產部門、數量、派工單的下發、工藝工序卡片編制、夾具、材料定額、工時定額的工藝信息的統計匯總，設計與工藝的協同等），通過搭建數字化的工藝平臺，讓學生體驗企業工藝編制的工作流程，提高學生的溝通協調能力、工藝編制能力。

學校與CAXA共同開發工藝系統，實現工藝的標準化、規范化。CAXA負責開發工藝系統平臺，平臺能引用不同格式不同軟件設計的圖形和數據，同時為生產制造準備各種需要的管理信息；學校根據實訓車間的設備和生產情況，利用系統模板定義功能，定制出適合自己特點的工藝模板，并利用系統開放的數據庫結構，自由擴充、定制知識庫。系統有二次開發功能，方便教師、學生進行二次開發。

（二）教學資源開發。具體如下：

1.以課程建設為重點建立多媒體信息化教學資源。成立建設團隊，制訂相關制度與建設的行動計劃，組織建設隊伍，深入到企業、行業、兄弟學習調研，尋找教學資源原始材料，共同設計和研發適合專業發展、崗位能力要求、職業素養要求、具有企業典型工作任務的項目書、任務書、產品圖紙、課件、教案、自學題庫、教學視頻、案例庫、文獻庫等數字化教育資源。

2.以持續更新改進的方式建設信息化教學資源和實訓環境。每個學期，對教師開發的資源進行收集整理，上傳到平臺進行共享。及時充實完善并更新學校的教學資源庫，建設可以遠程訪問與管理的數字化、智能化多媒體教學環境，提高課堂教學的信息化水平，建設高效優質的網絡教學環境，為實現全面實現教學的網絡化、智能化和數字化打下堅實的基礎。

3.與企業合作開發體現任務驅動、項目導向和案例教學的專業課程。依據模具制造技術專業教學目標與標準，構建與課程體系以及優質課程體系內容匹配的教學資源庫，重點建設“數控車削加工與編程”、“數控銑削加工與編程”、“模具制造工藝”三門課程的教學資源庫并共享在教學平臺上。

4.完善學校模具制造生產線車間，實現生產車間與PLM情景教學平臺實現一體化教學。

三、教學實踐

（一）模具PLM情景教學。具體可見：

1.產品生產全過程演示與學習。把企業產品生產的教學資源導入教學平臺，學生進入各子平臺了解先進制造企業工作場景與管理模式，掌握企業產品全生命周期（PLM）的業務過程和有關管理過程。

2.操作現場直播教學演示。將實訓中心的現場加工視頻連接到實訓中心機房，通過直播的方式，讓學生在接受軟件教學的同時，可以同步切換到現場生產加工環節，從而理解軟件教學中關于工藝設置等方面的理論內容，理論教學與實踐教學融入一體，豐富課堂教學手段。

3.教師把相關教學資源，包括課程體系、課程標準、教案、課件、試題庫、教學錄像、微課等上傳到平臺，實現課程規范化和教學資源共享，各教師之間可以調用及參考，通過交流不斷提高。教學任務管理，制定實訓中心實訓教學任務，查詢實訓教學任務安排。包括實訓計劃的編制、教師實訓任務查詢、實訓執行反饋等。

4.實習實訓管理。把學生成績、教師上課考核及時上傳到平臺，建立學生成績檔案、實訓課程安排，查詢執行情況等。對學生實訓成績進行登記查詢，對老師的評價進行管理。

（二）開放共享的網絡資源平臺。課余時間開放資源庫平臺，學生或老師根據不同的權限可以查閱到相應權限的教學資源。通過平臺，教師、學生可以根據自己的個性需求，通過客戶端方式、瀏覽、查詢、下載、使用和上傳資源，并自主組織學習效果的測試與評價，實現師師、師生和生生之間的交流互動。

綜上，通過模具PLM情景教學平臺資源庫教學實踐應用，提高了學生的企業生產流程工藝知識及實踐技能，有利于學生的自主學習與教師的教學，對企業產品開發、制造、學生學習、教師教學、二次開發、資源管理等任務進行了整合，提高了模具專業的教學質量。

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（責編 江月陽）