《中國制造2025》戰(zhàn)略下的智能制造專業(yè)實訓項目開發(fā)與研究

劉悅

摘 要 本文簡單介紹了《中國制造2025》戰(zhàn)略規(guī)劃和虛擬制造技術(shù)，并指出了智能制造專業(yè)實訓項目應具備的功能，探討了智能制造專業(yè)實訓項目的構(gòu)建與應用，最后闡述了智能制造專業(yè)實訓項目具有的教學效果。

關(guān)鍵詞 智能制造 汽車制造與裝配 實訓項目

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.08.015

Abstract This paper simply introduces the "made in China 2025" strategic planning and virtual manufacturing technology， out the intelligent manufacturing professional training project should have the function， and discusses the intelligent manufacturing design and application. Finally， the paper introduced the intelligent manufacturing professional training project with some teaching effect of professional training programs.

Key words intelligent manufacturing； automobile manufacturing and assembly； training program

1 《中國制造2025》戰(zhàn)略規(guī)劃簡介

隨著市場不斷向著全球化的方向發(fā)展，同時結(jié)合當今世界經(jīng)濟的整體環(huán)境與發(fā)展趨勢，我們提出了《中國制造2025》戰(zhàn)略規(guī)劃，這不僅符合現(xiàn)階段世界范圍的產(chǎn)業(yè)調(diào)整方向，同時也利于全面改善我國制造業(yè)的品質(zhì)與水平，切實增強我國制造業(yè)的綜合實力。《中國制造2025》戰(zhàn)略規(guī)劃中指出：我國要用十年的時間使制造業(yè)達到發(fā)達國家的標準與水平，同時，也實現(xiàn)我國社會的工業(yè)化；使制造業(yè)中信息化程度有明顯的改善，并擁有一批重點行業(yè)中的自主知識產(chǎn)權(quán)；進一步升級制造業(yè)的整體產(chǎn)業(yè)鏈，使制造業(yè)擁有更為強大的支柱發(fā)展力；同時，進一步加深制造業(yè)的對外開放程度，更加全面、多渠道地利用世界范圍內(nèi)的相關(guān)資源；擴展世界經(jīng)濟市場，使我國的制造業(yè)擁有更全面的全球布局；強化和國外大型企業(yè)的合作與溝通，使我國制造業(yè)擁有全新的優(yōu)勢，促進制造業(yè)的整體發(fā)展與優(yōu)化。

2 虛擬制造技術(shù)簡介

我們又把“虛擬制造”稱為“擬實制造”，其是通過采取信息通訊技術(shù)、模擬技術(shù)以及計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)手段，并對一些人、物或者各種信息加以模擬與仿真，從而找出在實際生產(chǎn)中出現(xiàn)的一些問題，并且制定相應的預防方案，讓產(chǎn)品可以實現(xiàn)一次生產(chǎn)就能夠取得成功，以減少生產(chǎn)成本投入，降低產(chǎn)品研制所需的時長，進而提升企業(yè)的產(chǎn)品競爭力與綜合實力。同時，采用虛擬制造技術(shù)還能完成一些想象的生產(chǎn)過程模擬，而不會消耗實際的能源及資源，整個過程以及結(jié)果均為虛擬出來的。對于虛擬制造來說，我們能夠?qū)⑵鋭澐譃槿齻€層次：（1）宏觀層。這一層次指的是包含從產(chǎn)品生產(chǎn)到產(chǎn)品報廢的循環(huán)全部階段。涉及產(chǎn)品相關(guān)的全部過程和消費相關(guān)環(huán)節(jié)。因此，要求我們能夠體現(xiàn)出全過程中的物流、信息流以及能量流等各方面信息，同時也要能夠體現(xiàn)出不同單元的相互聯(lián)系與作用。其具有較高的層次以及龐大的系統(tǒng)模擬能力。（2）中觀層。這一層次指的是針對產(chǎn)品加工時所處的條件加以模擬。其中涵蓋了產(chǎn)品的生產(chǎn)調(diào)度以及相應的零部件生產(chǎn)。比方說刀具在生產(chǎn)過程中，所具有的軌跡模擬、過程模擬等技術(shù)。（3）微觀層。這一層次指的是在產(chǎn)品生產(chǎn)加工時，相應工件表現(xiàn)出來的不同微觀表征。比如說在產(chǎn)品磨削過程中其表面出現(xiàn)的不同表征，或者產(chǎn)品鑄造時相應的材料微觀模擬等手段。

3 智能制造專業(yè)實訓項目應具備的功能

（1）應可以實現(xiàn)汽車制造與裝配開發(fā)全部過程的集成。根據(jù)不同的項目情況，同時以虛擬制造體系為依托，基于信息以及功能的集成，進而完成整個汽車制造與裝配的集成。這樣才能讓學生了解汽車制造與裝配在模擬生產(chǎn)中所涉及的建模過程、管理過程以及控制過程等，使學生掌握企業(yè)實際生產(chǎn)中對資源、人力及物力是如何控制與配置的。讓學生參與完整的產(chǎn)品生產(chǎn)周期，了解現(xiàn)實中汽車制造與裝配經(jīng)營、產(chǎn)品設(shè)計以及生產(chǎn)流程等相關(guān)過程，這樣才可以提升學生的綜合能力，更好地滿足市場需求。

（2）應具備閉環(huán)的汽車制造與裝備開發(fā)模式。在構(gòu)建智能制造專業(yè)實訓項目過程中，應當讓虛擬的產(chǎn)品以及相關(guān)的仿真制造形成閉環(huán)模式，這樣才可以讓學生全面地掌握汽車制造與裝配的知識與技能。在汽車制造與裝配的實訓項目開發(fā)中，涉及的虛擬制造體系應可以在所有階段按照不同的教學要求，來完成對汽車制造與裝配的實訓功能、加工裝配以及生產(chǎn)等全部環(huán)節(jié)的仿真與模擬。同時，根據(jù)不同課程的要求，讓學生掌握相關(guān)的模擬設(shè)計方法以及優(yōu)化設(shè)計工藝。而且，此實訓項目均在虛擬的條件中完成，所涉及的產(chǎn)品也是虛擬的，因而會使教學時長明顯減少，也節(jié)約了教學成本，使學生親身感受到汽車制造與裝配在整個過程中會出現(xiàn)的一些問題，然后掌握一定的技能加以避免與解決。并且，由于是模擬的實訓項目，因此也非常便于對不同的方案進行比較，讓學生充分地了解不同解決方案所擁有的優(yōu)點及缺點，使學生掌握更為科學適宜的處理手段，以提升學生的實踐能力與綜合素養(yǎng)。

（3）應具備提升學生知識與技能的功能。在進行汽車制造與裝配實訓項目開發(fā)時，要充分考慮學生和虛擬系統(tǒng)之間，現(xiàn)實和理論之間以及各式各樣的產(chǎn)品制造之間所形成的聯(lián)系與區(qū)別，對汽車制造與裝配項目進行分層、分階段、分目標的體系構(gòu)建，讓學生可以經(jīng)過實訓掌握如何對生產(chǎn)過程進行規(guī)劃與調(diào)度，合理配置相應的資源，進而達到提升學生實踐能力的效果。

4 智能制造專業(yè)實訓項目的構(gòu)建與應用

現(xiàn)階段，我國已經(jīng)開始逐步地將智能制造技術(shù)應用于實踐教學中，這樣能夠明顯地減少教學時長，同時也有利于節(jié)約教學成本，更重要的是利于學生更好地掌握知識，提升生產(chǎn)實踐技能。

（1）虛擬汽車制造與裝配的運動仿真階段。實訓項目中主要涉及汽車制造與裝配的一些動態(tài)性。如果想要擁有良好的產(chǎn)品設(shè)計，就應當處理好產(chǎn)品運動作業(yè)過程中的一些協(xié)調(diào)問題以及相關(guān)的運動干涉檢查模擬。讓學生通過實踐來了解汽車制造與裝配的動力學知識。

（2）虛擬汽車制造裝配的設(shè)計階段。此實訓階段要求學生科學合理地設(shè)計相關(guān)的虛擬產(chǎn)品，使學生不斷地提高自身的設(shè)計水平。同時，找出在這一過程中的相關(guān)問題，并通過設(shè)計模擬與仿真加以解決。這樣不僅節(jié)約了課堂時間，同時也提升了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。

（3）虛擬汽車制造與裝配的制造階段。學生通過利用相關(guān)的仿真手段，來完成汽車制造與裝配的工藝方法、生產(chǎn)工序、相關(guān)設(shè)備參數(shù)設(shè)定以及裝配工藝流程等過程的仿真與模擬，并引導學生在整個過程中尋找加工所出現(xiàn)的一些缺陷。同時，制定相關(guān)的預防與處理方案，讓學生掌握相應的優(yōu)化方法，增強學生的實踐能力。

（4）虛擬生產(chǎn)階段。在以上各個階段基礎(chǔ)之上，讓學生制定科學的工序、合理的資源配置方案、合理的生產(chǎn)調(diào)度計劃以及流程規(guī)劃等，通過模擬的方式進一步優(yōu)化，并讓學生完成對系統(tǒng)運行的可靠性研究，學會如何預測與分析相應流程的可靠性，掌握如何合理配置資源，減少生產(chǎn)成本等技能，讓學生可以更多地了解與汽車制造和裝配相關(guān)的知識與技能。

（5）虛擬企業(yè)的可合作模擬階段。對于智能制造業(yè)實訓項目的構(gòu)建與開發(fā)來說，其涉及的范圍不能僅局限于設(shè)計與生產(chǎn)流程，同時還需涉及相關(guān)的市場環(huán)境發(fā)展與企業(yè)管理等內(nèi)容。讓學生了解如何分析相關(guān)企業(yè)的合作可能性，并學會如何利用不同地區(qū)、不同優(yōu)勢的各方面科研力量，將其形成有機聯(lián)系的整體，這樣才能讓學生掌握實際企業(yè)運行中的動態(tài)組合過程以及相應的操控方法。

5 智能制造專業(yè)實訓項目具有的教學效果

通過利用虛擬技術(shù)來完成相應的汽車制造與裝配實訓教學，可以讓相對繁雜的技能學習、產(chǎn)品設(shè)計、流程模擬等得到進一步的改革。同時，也在很大程度上促進高校教學理念、教學方式以及教學內(nèi)容等多方面的發(fā)展。

（1）推動教學模式的革新。采用虛擬化的情境教學實訓方式，讓學生擁有更加濃厚的學習氛圍，也不再受制于時間和空間的束縛，使學生擁有更大的發(fā)揮余地。也讓教學課堂轉(zhuǎn)換為教師與學生、學生與機器、學生與學生等相互聯(lián)系的有機系統(tǒng)。使學生成為教學活動中的主體，教師通過引導、啟發(fā)，讓學生更加能動地學習知識與掌握技能。

（2）降低教學成本。之前在進行汽車制造與裝配的實訓教學時，需要有非常大的實訓室，而購買相應的虛擬裝置，則會大大降低教學成本。另外，在虛擬系統(tǒng)的實訓教學中，幾乎不需要消耗材料，而且對能源的消耗也極為有限。同時，又具備設(shè)備運行維護便捷、成本低等優(yōu)勢，利于學校對資源與資金的合理配置。

（3）使實訓教學擁有更廣與更深的外延。在以往的汽車制造與裝配實訓教學中，會涉及較多的危險系數(shù)較大、操作繁瑣或者不易操控的流程，而教師通常為了保證學生安全以及確保在規(guī)定時間完成教學任務(wù)，將這些教學內(nèi)容簡單帶過。而如果采取虛擬實訓方法，則能夠讓學生對其進行系統(tǒng)的學習與操作。例如，在操作不同檢測設(shè)備時，學生能通過仿真的方法，來學習與操作不同故障的判別方法以及相關(guān)的排障技巧。不僅讓很多問題得以解決，同時也確保了學生的人身安全。

（4）激發(fā)學生的主動性。不同于傳統(tǒng)教學模式，虛擬實訓教學更多地是借助多媒體手段，可以將現(xiàn)實情境遷移仿真，讓學生能夠更加直觀與生動地感受到真實場景。同時，也能夠為學生設(shè)置關(guān)于汽車制造與裝配的教學游戲，讓學生可以更好地和學習設(shè)備形成良好的互動，為學生營造一個活躍的課堂氛圍，使學生可以主動地學習知識與技能。

（5）提高實訓效率。在學生實際操作之前，事先對學生進行仿真的模擬訓練，讓學生可以充分地了解相關(guān)操作，然后完成相應的實際訓練內(nèi)容。采用這種方法，能使學生對實訓學習產(chǎn)生濃厚的興趣，利于學生掌握相關(guān)的知識，這樣就可以有效提升實訓教學成效。

6 結(jié)語

在智能制造專業(yè)中，實訓教學發(fā)揮著極為重要的作用。通過科學合理地設(shè)置實訓項目，能夠更好地發(fā)揮現(xiàn)代化教學手段的優(yōu)勢，讓學生更加主動地學習知識與掌握技能。同時，這也是現(xiàn)階段市場不斷變化與發(fā)展過程中，對人才培養(yǎng)提出的新要求。

參考文獻

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