基于数字化设计制造实训平台的教学研究

摘要：实训教学是培养高校学生实践能力的重要环节，数字化设计制造实训平台以传统金工实习为基础结合先进的网络制造技术，模拟企业真实生产环境，让学生在实训中按照岗位分工协作，通过实训掌握就业所需要的先进制造技术、制造业自动化技术和制造业信息化技术，提高在校学生的竞争力，实现人才培养与企业需求的“无缝对接”。

关键词：数字化；实训平台；企业模拟

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）36-0037-02

一、引言

改革开放以来，中国抓住经济全球化和世界制造业梯度转移的大好机遇，迅速发展为一个举足轻重的制造业大国。然而中国制造业长期处于产业链底层，劳动密集，产业附加值不高。但是进入新世纪以来，随着落后产能的淘汰和转移制造业不断进行升级换代，开始了从“中国制造”向“中国创造”的转变。

完成这一转变需要大量具有专业技能的复合型人才，而目前各类工科院校的教学工作与制造业需求存在结构性矛盾。一方面，学生的专业技能训练与企业就业需求技能不匹配，学生毕业后不能快速适应企业实际工作的要求。另一方面，传统教育的内容与先进的现代化设计制造模式脱节，学校缺乏符合现代先进制造业需求的数字化教学和实训环境。因此，培养企业所急需的人才已成了当前中国教育的重要责任。在这一背景下，院校需要调整人才的培养模式，从单一技能的培养转向“校企合作、产学结合”的人才培养模式、“工作过程为导向”的课程开发及教学模式。

数字化设计制造实训平台就是为了解决企业和学校教学脱节的问题，可以让学生在培训中将理论知识和工程实践相结合，通过模拟企业环境让学生参与到企业研发设计、工装设计、数控编程、工艺编制、技术管理、生产制造等模拟工作中，增强学生的感性认识，培养企业急需的团队合作精神，使学生能够快速适应以后的工作环境。

二、数字化设计制造实训平台建设

西安科技大学工程训练中心作为陕西省实验教学示范中心，对开阔学生视野、提高学生理论与实践能力、培养学生的动手能力做出了重要贡献。本校实训中心之前主要以传统金工实习为主，对现代前沿的网络制造技术的培训无能为力。

为了让实训中心具有现代化的网络制造技术培训能力，中心设立了数字化设计制造实训平台如图1所示，该平台集合了设计（CAD）、工艺（CAPP/BOM）、制造（CAM）、网络制造（DNC）四大模块，目的是使学生能够对企业整个生产过程进行全面的了解。采用先进的计算机技术与传统手工相结合、数控技术与传统机加工相结合的方式，按照企业模式来规划工程训练中心，打造真实的企业环境，让学生在学校就能了解并掌握企业的生产流程。不断跟踪新技术、新工艺，使学生能了解制造领域的前沿动向。在教学过程中改变传统的教学手段，引用先进的数控网络管理技术，提高设备的利用率，并利用其中的管理技术有效的将现有的教学资源管理起来。

将数字化设计制造实训平台应用到教学中，让学生直接参与到现代数字化的生产过程中，将企业设计、工艺、制造流程体现出来，并固化成中心的实训项目。建立起包含产品设计创新设计平台、产品数字化工艺平台、先进网络制造平台的实训课程体系，模拟企业实际研发设计制造流程，重点培训学生在数字化设计制造方面的创新意识和创新实践能力。

三、数字化设计制造实训平台的应用

具体而言，以实验室机房和实训场地设备条件为基础，将机电创新班的学生分成管理、研发、设计、工艺、编程以及生产6个小组，各组自选一名组长。以斯特林发动机作为生产试验模型模拟企业典型产品的设计、工艺、生产一体化流程的组织分工和协同管理的工作模式。

以斯特林发动机为例，指导教师把斯特林发动机的参数和资料发于组长，各组长根据内容对小组人员进行分工安排，并将设计计划提交给指导教师；管理组人员负责协调各组之间的工作；研发组负责斯特林发动机项目的总体设计，针对设计中的技术难点进行公关，拟定设计方案，下达设计任务书；设计组在将研发组技术公关的基础上，依据设计任务书的要求进行斯特林发动机的具体设计；工艺组对设计组的设计方案编制产品制造工艺；编程组根据工艺组传递的工艺文件对需要数控加工的零件编制加工程序，并进行数控加工；生产组依据工艺文件对一般简单零件采用传统机加手段进行生产；通过各组之间的协调合作最终制作出斯特林发动机。

在实训期间，学生通过中心建立的创新设计平台、数字化工艺平台和先进网络制造平台，完成产品的整个生命周期的管理，即：（1）实现从报价到获得产品订单的流程：从项目开始启动报价流程，实现销售与设计人员协同。（2）实现产品设计流程：通过设计主管、项目经理、设计人员的角色分工以及设计、校对、审核、批准直至归档的流程管理，体现出产品从概念设计、三维产品设计、二维工程图出图、有限元分析等各个环节。（3）实现产品的工艺设计流程：从定义工艺模板开始，完成机加工、数控加工等工艺的编制与工艺流程的管理，以及生产过程需要的派工单、检验卡的定义与使用。（4）实现数控设备的联网和实时数据采集，结合视频监控，形成对生产现场设备运行状态、设备运行参数和设备现场环境的实时监控。同时，可以在经过授权的计算机终端上查看生产现场的设备运行状态。

四、预期达到的效果

实训项目按照企业项目管理模式组织学生按照真实的角色进行工作，将学生由被动学习变成主动实践，增加了学生的学习兴趣，很好的培养了学生独立自主分析问题、处理问题的能力。学生在掌握基本技能的基础上，学习了在生产流程中如何相互配合和相互协同，提升了自身能力。通过既有专业分工又有相互配合的企业工作模式，不仅提升了专业技能，同时又锻炼了良好的沟通、协作力以及创新能力。实训教学达到了分层次训练的目的，训练过程和训练效果能够直观展现出来，办学理念的宣传有了支撑基础，可以让学生更加深入地感受企业信息化的工作过程。

五、结语

工程训练中心作为在校学生实践的主要基地，让学生将所学的理论知识与实践相结合。数字化实训平台的应用有助于培训学生在设计制造方面的创新意识与创新实践能力。学生在校便可熟悉了解企业的生产过程，在毕业后可直接进入工作岗位，对于学校与企业都具有十分重要的意义。

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