精密測量與逆向工程實訓(xùn)室建設(shè)淺談

王洪磊

摘? 要 新時代，地方經(jīng)濟對接中國制造2025，對于精密測量、逆向設(shè)計、快速成型方面的高新技術(shù)人才提出新的要求。高職院校承擔(dān)著地方高新技術(shù)人才培養(yǎng)的使命，地方經(jīng)濟的發(fā)展對精密測量和逆向工程型人才的培訓(xùn)平臺和培訓(xùn)場室提出更高要求。深入分析實訓(xùn)室的建設(shè)背景和建設(shè)思路，總結(jié)新建精密測量與逆向工程實訓(xùn)室的建設(shè)經(jīng)驗，深入進(jìn)行實驗室建設(shè)后的效益分析。

關(guān)鍵詞 精密測量;逆向工程;實訓(xùn)室;快速成型

中圖分類號：G712? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）20-0031-03

Construction of Precision Measurement and Reverse Enginee-ring Training Room//WANG Honglei

Abstract In the new era， local economy docking with Made-in-China 2025 has put forward new requirements for high-tech talents in precision measurement， reverse design and rapid prototyping. Higher vocational colleges undertake the mission of training local high-tech talents. The development of local economy puts forward higher requirements for training platform and training room of preci-

sion measurement and reverse engineering talents. In this paper， the?construction background and ideas of the training room are analyzed?in depth， the construction experience of the new precision measure-ment and reverse engineering training room is summarized， and the benefit analysis after the construction of the laboratory is analyzed in?depth.

Key words precision measurement; reverse engineering; training room; rapid prototyping

1 實訓(xùn)室建設(shè)背景

精密測量與逆向工程技術(shù)發(fā)展時間并不長，是一門新興的學(xué)科，也是現(xiàn)代社會發(fā)展的朝陽產(chǎn)業(yè)，因為它的高效性，已被廣泛應(yīng)用在航空、汽車、模具、手機、玩具等行業(yè)的設(shè)計和生產(chǎn)中。然而，與之相對的是這個行業(yè)的巨大人才缺口。在我國，只有少數(shù)高校開設(shè)了精密測量與逆向工程的相關(guān)課程。

“中國制造2025”提出，中國經(jīng)濟要以智能設(shè)計和制造為突破口和主攻方向。在這樣的趨勢下，一些傳統(tǒng)的崗位會逐漸退出歷史舞臺，而出現(xiàn)如精密檢測、數(shù)字化建模、逆向造型、3D打印等新的崗位，這些崗位目前在高校范圍內(nèi)并沒有對應(yīng)的專業(yè)，崗位員工主要是企業(yè)自我培養(yǎng)。高職院校以就業(yè)為導(dǎo)向、以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，因此，建設(shè)逆向工程實訓(xùn)室就顯得非常迫切。通過調(diào)研，60%的江蘇省高職院校已經(jīng)建立精密測量與逆向工程實訓(xùn)室，如常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院、常州機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院、江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院、蘇州園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院等。

制造業(yè)是太倉市的經(jīng)濟主體，是科技創(chuàng)新的主戰(zhàn)場，是立市之本、興市之器、強市之基。太倉市要對接中國制造2025，需要大量的高新技術(shù)人才。太倉有200多家德資企業(yè)，其中大部分從事精密機械加工行業(yè)，加上本地區(qū)眾多從事數(shù)控加工和制造業(yè)的中小企業(yè)，以及新型企業(yè)的不斷進(jìn)駐和老企業(yè)的不斷升級改造，區(qū)域經(jīng)濟對該領(lǐng)域人才的需求很多，要求也較高，而產(chǎn)品的快速開發(fā)和產(chǎn)品精密加工離不開逆向工程和精密測量。因此，新建精密測量室，有利于實現(xiàn)蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院中德工程學(xué)院服務(wù)于地方經(jīng)濟的社會價值。

2 實訓(xùn)室建設(shè)目標(biāo)

新時代，高校實訓(xùn)室要以實現(xiàn)“工學(xué)結(jié)合、服務(wù)區(qū)域、技術(shù)先進(jìn)”為目標(biāo)，響應(yīng)中國制造2025，建成現(xiàn)代制造、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)相關(guān)專業(yè)的實訓(xùn)場所。精密測量與逆向工程實訓(xùn)室作為地方高校的實訓(xùn)室建設(shè)，首先要考慮滿足地方的技能人才需求，為地方培養(yǎng)3D打印和逆向工程技術(shù)人才;其次，實訓(xùn)室運行要促進(jìn)學(xué)員就業(yè)和創(chuàng)業(yè)，并集成創(chuàng)新開發(fā)與應(yīng)用，促進(jìn)本地區(qū)逆向工程技能人才隊伍建設(shè)，為地方乃至其周邊區(qū)域發(fā)展提供人才和智力支持;最后，實訓(xùn)室要以專業(yè)教學(xué)為導(dǎo)向，以技能大賽為動力，服務(wù)于學(xué)校。

在精密測量與逆向工程實訓(xùn)室建設(shè)過程中，要充分發(fā)揮政府在推動高職教育事業(yè)發(fā)展方面的主導(dǎo)作用，強化行業(yè)指導(dǎo)[1]，探索建立人才共育、過程共管、融合發(fā)展的體制機制，成為地方及長三角地區(qū)技能人才培養(yǎng)培訓(xùn)基地，能夠使得接受培訓(xùn)的學(xué)生和社會人員實現(xiàn)對三維掃描系統(tǒng)的裝調(diào)、維護(hù)、操作以及逆向測量與技術(shù)服務(wù)，更好地培養(yǎng)社會急需的逆向工程專門人才，在強化專業(yè)技能、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量上起到很大的促進(jìn)作用。

3 實訓(xùn)室建設(shè)思路

指導(dǎo)思想? 職業(yè)教育的培養(yǎng)目標(biāo)是為生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)一線培養(yǎng)中高級技術(shù)應(yīng)用型人才和技能型勞動者。根據(jù)地方區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的需要，立足當(dāng)?shù)刂еa(chǎn)業(yè)、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，結(jié)合行業(yè)和企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀需求與技術(shù)發(fā)展的先進(jìn)水平，以結(jié)合產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的專業(yè)教學(xué)、培訓(xùn)為依據(jù)，在中德工程學(xué)院現(xiàn)有實訓(xùn)條件的基礎(chǔ)上建設(shè)成融“培訓(xùn)、服務(wù)、競賽、社團(tuán)、研發(fā)”五位一體的教學(xué)培訓(xùn)、服務(wù)地方的實訓(xùn)場所。實訓(xùn)室建成后主要開展面向中職、高職的培訓(xùn)及師資培訓(xùn)，面向高校在校生的技能訓(xùn)練，面向行業(yè)在職職工的培訓(xùn)，面向產(chǎn)業(yè)升級、技術(shù)創(chuàng)新和實現(xiàn)科技成果要求，培養(yǎng)急需的技術(shù)技能型人才等工作，打造面向全社會提供開放性技能的培訓(xùn)平臺。

總體思路? 中國制造2025中提出的“增強科技創(chuàng)新能力，要求推進(jìn)重大科學(xué)技術(shù)突破，加快建立以企業(yè)為主體的技術(shù)創(chuàng)新體系，圍繞增強原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新能力，強化基礎(chǔ)性、前沿性技術(shù)和共性技術(shù)研究平臺建設(shè)，并強化科技創(chuàng)新支持政策”[2]等內(nèi)容，為精密測量和逆向工程數(shù)字化制造服務(wù)平臺的建設(shè)提供了依據(jù)。作為長三角的一所高職院校，蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院中德工程學(xué)院在目前的國際國內(nèi)大環(huán)境下，形成一個集產(chǎn)品研發(fā)、精密測量 、逆向工程、快速成型、人才培養(yǎng)等功能的服務(wù)平臺，并以此帶動本地區(qū)周圍整個快速成型業(yè)的發(fā)展，形成一股龐大的力量，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展提供技術(shù)支持。

1）建立精密測量與逆向工程實訓(xùn)室，更好地對廣大企業(yè)宣傳、普及3D打印概念，帶動當(dāng)?shù)仄髽I(yè)快速發(fā)展，實現(xiàn)自我創(chuàng)新。

2）建立精密測量與逆向工程實訓(xùn)室，增強學(xué)校的技術(shù)服務(wù)能力，降低服務(wù)成本，更好地為廣大企業(yè)提供服務(wù)，直接提高企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)能力，縮短研發(fā)周期，促進(jìn)企業(yè)發(fā)展，推動太倉經(jīng)濟發(fā)展，提高自主創(chuàng)新能力。

3）建立精密測量與逆向工程實訓(xùn)室，對促進(jìn)精密測量與逆向工程產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義，通過此項目普及精密測量、逆向工程、3D打印概念，培育市場需求，再用市場需求帶動上游設(shè)備、材料的研發(fā)，會比反過來行之更有事半功倍的成效。

4）建立精密測量與逆向工程實訓(xùn)室，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟儲備大量的高新技術(shù)人才，解決了企業(yè)對精密測量和逆向工程人才的需求，從而帶動企業(yè)不斷改革和創(chuàng)新。

5）建立精密測量與逆向工程實訓(xùn)室，彌補學(xué)校與其他高職院校的差距，同時提高學(xué)生的企業(yè)競爭力。

4 實訓(xùn)室主要建設(shè)項目

實訓(xùn)室建設(shè)功能調(diào)研

1）逆向工程的目標(biāo)是實現(xiàn)一種智能化的三維掃描識別重建系統(tǒng)。大部分高校采用的是三坐標(biāo)測量設(shè)備，該設(shè)備測量精度比較高，但是工作環(huán)境要保持恒溫，對于高校來說，很難做到這一點，長此以往，這些三坐標(biāo)的精度都達(dá)不到企業(yè)檢測要求，只能作為教學(xué)使用，也就失去了實訓(xùn)設(shè)備建設(shè)的初衷。近幾年，國內(nèi)三維掃描設(shè)備的掃描精度已經(jīng)滿足社會生產(chǎn)要求，部分掃描設(shè)備掃描的點云數(shù)據(jù)已經(jīng)可以精確到0.001 mm，用此設(shè)備配合逆向檢測軟件也可以實現(xiàn)精確測量。本實訓(xùn)室通過專家研討，決定采用工業(yè)級3D掃描儀作為產(chǎn)品檢測設(shè)備。因此，精密測量與逆向工程實訓(xùn)室除了需要配備高精度的掃描設(shè)備，還需要配備能靈活采集點云、編輯點云、最終形成曲面乃至實體的逆向軟件，以及服務(wù)器級別的計算機硬件設(shè)備，以便順利完成模型的重建[3]。

2）精密測量與逆向工程實訓(xùn)室建設(shè)需要的設(shè)備都是現(xiàn)在比較精密的儀器，價格比較高，如果以現(xiàn)在的實訓(xùn)室建設(shè)資金，不能全部購買到所需設(shè)備，需要有取舍。通過調(diào)研兄弟院校設(shè)備使用情況，實訓(xùn)室采供一臺工業(yè)級3D掃描儀和一臺學(xué)生用3D掃描儀。其中工業(yè)級3D掃描儀可以用來教學(xué)、學(xué)生技能大賽、服務(wù)企業(yè)和地方經(jīng)濟，學(xué)生用3D掃描儀主要用于教學(xué)。

3）采購3D打印機設(shè)備時，考慮到學(xué)校培養(yǎng)的對象是服務(wù)于企業(yè)的，所以3D打印機設(shè)備必須購買一臺工業(yè)級3D打印機，但是工業(yè)級3D打印機價格昂貴，耗材價格也比較高，導(dǎo)致教學(xué)成本提高。同時，考慮到高職院校要參加所在省、市的職業(yè)技能大賽以及國家職業(yè)技能大賽，實訓(xùn)室建設(shè)中可以考慮購買部分國賽、省賽、市賽指定設(shè)備。本實訓(xùn)室建設(shè)時共采購九臺3D打印機，共三個型號，既滿足了教學(xué)的需要，也滿足了學(xué)生參加各類比賽的需要，同時兼顧地方企業(yè)需求。

4）精密測量與逆向工程實訓(xùn)室建設(shè)也要考慮其他精密檢測設(shè)備的采購。百分表，角度尺、游標(biāo)卡尺、千分尺等測量工具屬于常備測量工具，不需要采購。本實訓(xùn)室只需要采購一臺粗糙度檢測儀，可以精確檢測零件表面質(zhì)量。

實訓(xùn)室建設(shè)課程調(diào)研? 針對地方經(jīng)濟需要和高職院校模具設(shè)計與制造專業(yè)、數(shù)控專業(yè)、機電一體化專業(yè)的培養(yǎng)計劃，實訓(xùn)室建成后可開設(shè)的項目如表1所示。

實訓(xùn)室建設(shè)內(nèi)容確定? 精密測量與逆向工程實訓(xùn)室建設(shè)需要考慮高職院校特點，實訓(xùn)場所總體布局方案的設(shè)計要基于行動導(dǎo)向教學(xué)，采用的設(shè)備要考慮設(shè)備的安裝和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，采購安裝后還要考慮日常維護(hù)和使用。為此，實訓(xùn)室要建立配套的實驗室管理制度、場室5S及設(shè)備儀器使用規(guī)范等。通過專家研討和調(diào)研，確定精密測量與逆向工程實訓(xùn)室要實現(xiàn)以下功能：

1）新建現(xiàn)代測量技術(shù)功能區(qū)，主要包括對工件的表面參數(shù)的檢測設(shè)備儀器（表面粗糙度儀和三維掃描儀）;

2）新建快速設(shè)計制造技術(shù)功能區(qū)，主要包括以逆向工程與快速成型技術(shù)為核心，完成制造流程中的快速數(shù)字化設(shè)計、所用設(shè)備（三維掃描儀和3D打印設(shè)備）;

3）新建討論和學(xué)習(xí)區(qū)，主要是學(xué)生討論、理論學(xué)習(xí)的集中場所所用設(shè)備及工具采購（投影儀及屏幕、多媒體講臺、有扶手的單人椅等）;

4）新建實訓(xùn)室管理文件，主要包括儀器設(shè)備操作規(guī)程、場室5S等文件。

建完的實訓(xùn)室布置圖如圖1所示。

5 實訓(xùn)室建設(shè)效益分析

人才培養(yǎng)質(zhì)量提升分析? 實訓(xùn)室建成后，提高了學(xué)院在精密測量與逆向工程方面的培養(yǎng)能力，提高了學(xué)生在產(chǎn)品逆向設(shè)計和快速成型技術(shù)方面的競爭力，學(xué)生在省級、行業(yè)和市級職業(yè)技能大賽中均取得優(yōu)異成績。實訓(xùn)室的建設(shè)為地方和周圍輸送了大量逆向工程與快速成型專業(yè)型技術(shù)人才，受到用人單位的好評。

社會效益分析? 實訓(xùn)室建成后，蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院中德工程學(xué)院中德培訓(xùn)中心成為集裝備設(shè)計制造、工業(yè)設(shè)計服務(wù)、工業(yè)設(shè)計技術(shù)服務(wù)、人才培育等為一體的大型綜合性產(chǎn)業(yè)培訓(xùn)基地，先后培訓(xùn)企業(yè)員工100多人次。實訓(xùn)室建成后，發(fā)揮自身的軟硬件資源與研發(fā)優(yōu)勢和企業(yè)合作，形成一個有效的產(chǎn)學(xué)研合作機制，為快速成型技術(shù)的本土化發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

經(jīng)濟效益預(yù)測分析? 實訓(xùn)室建成后，通過三維掃描、精密測量和快速成型等技術(shù)服務(wù)能力，每年為地方及周邊工業(yè)設(shè)計和制造企業(yè)提供新產(chǎn)品開發(fā)所需的各項技術(shù)服務(wù)，通過這些服務(wù)，加強了學(xué)校與企業(yè)的聯(lián)系，從而與企業(yè)建立長期合作伙伴關(guān)系。同時，教師提高了服務(wù)地方產(chǎn)業(yè)中產(chǎn)品設(shè)計、模型制作、小批量試制、快速模具制作的綜合服務(wù)能力。兩年來，團(tuán)隊成員為地方企業(yè)提供逆向和3D打印技術(shù)服務(wù)，開展多項橫向課題，累計到賬經(jīng)費20萬元，提高了地方企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的競爭力，為地方創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益。

參考文獻(xiàn)

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