產(chǎn)品制造數(shù)字化設(shè)計(jì)的人才培養(yǎng)模式研究

鐘華

摘要：現(xiàn)代制造業(yè)信息化的發(fā)展速度越來越快，我們嘗試提出一種面向產(chǎn)品制造數(shù)字化設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建方法。通過對產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的職業(yè)能力崗位群進(jìn)行分析，提出并構(gòu)建了“一軸雙翼，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的技術(shù)型人才培養(yǎng)新模式。培養(yǎng)對象的就業(yè)方向定位為面向制造的數(shù)字化設(shè)計(jì)崗位群，區(qū)別于下游的面向產(chǎn)品的制造加工崗位群，突出了技術(shù)的職業(yè)特色。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化設(shè)計(jì)；人才培養(yǎng)模式；構(gòu)建研究

一、產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的內(nèi)涵

產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)是基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM，Product Data Management）的CAD/CAPP/CAM/CAE四位一體技術(shù)的先進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)。它不但能實(shí)現(xiàn)無圖紙?jiān)O(shè)計(jì)和虛擬加工，而且為業(yè)界帶來了全新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法和突破傳統(tǒng)模式的先進(jìn)理念。各部分各自相對獨(dú)立，又互有關(guān)聯(lián)，共同配合來完成一項(xiàng)完整的現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)過程。

（1）CAD模塊：即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模塊，其主要用于進(jìn)行零件造型、建立裝配實(shí)體并生成工程圖等工作。

（2）CAPP模塊：即計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)模塊，其主要完成的工作是基于CAD模塊生成的工程圖基礎(chǔ)上，完成零件加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)并生成相應(yīng)的加工工藝技術(shù)文檔。

（3）CAM模塊：即計(jì)算機(jī)輔助制造模塊，其主要功能在于經(jīng)后置處理后生成零件的數(shù)控加工代碼，并在計(jì)算機(jī)仿真環(huán)境下進(jìn)行虛擬加工。

（4）CAE模塊：即計(jì)算機(jī)輔助工程分析模塊，主要用于對生產(chǎn)加工過程在虛擬環(huán)境下進(jìn)行靜力學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)分析和運(yùn)動(dòng)仿真等。

（5）PDM模塊：即產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理模塊，它是整個(gè)數(shù)字化設(shè)計(jì)過程的“管家”，用于實(shí)現(xiàn)各CAx額模塊之間的信息傳遞和數(shù)據(jù)共享。

二、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建及課程體系

先進(jìn)制造技術(shù)（AMT，Advanced Manufactureing Technology）的主體技術(shù)群有兩類，一類是上游的面向制造的設(shè)計(jì)技術(shù)群，是指用于生產(chǎn)準(zhǔn)備或制造準(zhǔn)備的工具群和技術(shù)群，對應(yīng)于生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)研發(fā)部門。二是下游的面向產(chǎn)品的制造工藝技術(shù)群，是指用于物質(zhì)產(chǎn)品生產(chǎn)的過程及設(shè)備群，對應(yīng)于生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)加工部門。地方型高校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化本科專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生在掌握了較深厚理論基礎(chǔ)和具備較扎實(shí)的實(shí)踐操作技能基礎(chǔ)上，應(yīng)定位于技術(shù)性應(yīng)用型較高層次工程技術(shù)人員。因此其就業(yè)面向應(yīng)定位為第一類，即面向制造的設(shè)計(jì)技術(shù)群。在當(dāng)前制造業(yè)信息化蓬勃發(fā)展的大背景下，其培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)進(jìn)一步明確為面向制造的產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)崗位群，即在先進(jìn)制造業(yè)中從事數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作的機(jī)械工程師。

課程是使學(xué)生掌握知識(shí)、提高能力，實(shí)施素質(zhì)養(yǎng)成的手段，為實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，課程體系的構(gòu)建可以依據(jù)“一軸雙翼，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的模式進(jìn)行。“一軸”是指以專業(yè)設(shè)計(jì)軟件的教學(xué)為軸心。只有熟練掌握各種相關(guān)專業(yè)軟件的操作和熟練，才能實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境下面向制造的產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)。“雙翼”是指以理論基礎(chǔ)課教學(xué)和實(shí)踐操作技能教學(xué)為雙翼。理論基礎(chǔ)課教學(xué)是掌握產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)的基礎(chǔ)，實(shí)踐操作技能教學(xué)包括傳統(tǒng)的車鉗銑刨磨工藝以及數(shù)控加工等現(xiàn)代制造加工工藝技術(shù)的訓(xùn)練，旨在使學(xué)生掌握產(chǎn)品制造加工工藝方面的知識(shí)和基本技能。

讓培養(yǎng)對象在實(shí)際工程項(xiàng)目的引領(lǐng)下，把實(shí)際工作過程設(shè)計(jì)成學(xué)習(xí)過程，提倡“學(xué)習(xí)即工作，工作即學(xué)習(xí)”的理念。實(shí)質(zhì)上，是一種以學(xué)生為中心的“建構(gòu)式”培養(yǎng)方式。教師起引領(lǐng)、驅(qū)動(dòng)作用，目的是讓學(xué)生在具體工作項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)下得到職業(yè)情境的熏陶和工作過程的體驗(yàn)，從而真正掌握就業(yè)所必備的技術(shù)知識(shí)和職業(yè)能力。

三、教學(xué)體系構(gòu)建策略

“一軸雙翼，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的課程體系在構(gòu)建過程中，需要緊緊圍繞面向制造的數(shù)字化設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)來進(jìn)行相關(guān)課程的具體化和課程體系的規(guī)整化。其中還需要采取一些必要的策略。

項(xiàng)目教學(xué)是師生通過共同實(shí)施一個(gè)完整的“項(xiàng)目”工作而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)。它是以工作任務(wù)為中心選擇、組織教學(xué)內(nèi)容，并以完成工作任務(wù)為主要學(xué)習(xí)方式和最終目標(biāo)，在選擇項(xiàng)目的過程中，必須注意是內(nèi)涵和外延清晰，明確和有具體的成果的項(xiàng)目，并且要有完整的工作過程，而且要具備一定的難度，可以讓學(xué)生在項(xiàng)目過程中既能應(yīng)用已知知識(shí)和技能，又能學(xué)習(xí)一些新的知識(shí)和技能，充分體驗(yàn)數(shù)字化設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)理念和工作工程。另外，該項(xiàng)目還應(yīng)該具備“可評(píng)價(jià)性”，工作任務(wù)過程中和過程后，有利于對項(xiàng)目的有關(guān)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。

產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)本身就是一項(xiàng)多學(xué)科交叉的高新技術(shù)，涉及的學(xué)科廣泛，綜合了人機(jī)工程技術(shù)、工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)、圖形顯示技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、逆向工程、數(shù)控加工技術(shù)于一身。教學(xué)體系構(gòu)建過程中切忌面面俱到，要注意突出教學(xué)重點(diǎn)，其它的相關(guān)知識(shí)可以作為素質(zhì)拓展。

產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)是基于軟件技術(shù)的系統(tǒng)集成，專業(yè)軟件的學(xué)習(xí)和應(yīng)用是該項(xiàng)技術(shù)的“軸心”。軟件品種繁多，各有所長，不同的模塊往往要使用不同的軟件，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容選擇好相應(yīng)的專業(yè)軟件往往是教學(xué)成敗的關(guān)鍵。

在具體工程項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)下，以一個(gè)具體產(chǎn)品的面向制造的具體數(shù)字化設(shè)計(jì)為例，教學(xué)體系構(gòu)建中采用“循序并行化”的教學(xué)步驟，既根據(jù)課程本身的先后順序由淺入深，循序漸進(jìn)，又由于產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)本身是基于并行工程的系統(tǒng)集成技術(shù)，各階段的教學(xué)實(shí)施也要基于并行工程，即實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)反饋、實(shí)時(shí)修改設(shè)計(jì)信息。產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)是基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的系統(tǒng)集成技術(shù)。但各種技術(shù)的發(fā)展并不是齊頭并進(jìn)的，發(fā)展并不平衡，而且還互相較為孤立，是各成一體的。因此，必須注重突出產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的核心地位，信息傳送和數(shù)據(jù)共享是數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的核心。

掌握了面向制造的產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的工程師將可以完成傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)工程師完成的一切工作，而且在計(jì)算機(jī)仿真和虛擬制造技術(shù)支持下，他們還能完成傳統(tǒng)工程師不能提供的可視化設(shè)計(jì)和加工仿真結(jié)果。通過快速成型（RPM）等方法雖然可以快速得到產(chǎn)品實(shí)物樣件，但數(shù)字化設(shè)計(jì)工程師提供的虛擬制造產(chǎn)品已經(jīng)具備了實(shí)物產(chǎn)品的一切屬性。數(shù)字化設(shè)計(jì)完成后，即可直接提交圖紙和有關(guān)技術(shù)文檔交付車間進(jìn)行批量生產(chǎn)。endprint