基于數(shù)字化工廠下的項目式教學(xué)研究

張向前

【摘要】學(xué)校通過建設(shè)數(shù)字化工廠，實現(xiàn)實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境生產(chǎn)化和企業(yè)化。從而使項目教學(xué)實現(xiàn)真正意義上的理實一體化，融洽的匹配了學(xué)生理論和實操的整個過程。實現(xiàn)實訓(xùn)和生產(chǎn)的零距離對接。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化工廠 項目式教學(xué) 可視化 信息化

【中圖分類號】G642 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）06-0039-02

數(shù)字化工廠是學(xué)校建立企業(yè)式的真實生產(chǎn)環(huán)境，學(xué)生實訓(xùn)項目按企業(yè)生產(chǎn)過程組織，學(xué)生按企業(yè)生產(chǎn)崗位分工協(xié)作，學(xué)生生產(chǎn)成果按企業(yè)模式檢驗，使學(xué)生通過實訓(xùn)掌握進入企業(yè)就業(yè)所需的先進制造技術(shù)、制造業(yè)自動化技術(shù)和制造業(yè)信息化技術(shù)。同時實現(xiàn)實訓(xùn)教學(xué)過程的可視化、信息化。具體包括PLM體驗中心、一體化討論區(qū)、車間管理、可視化管理、和實訓(xùn)資源管理五大部分，這五大模塊實現(xiàn)了理實一體化，融洽的匹配了學(xué)生理論和實操的整個過程。基于數(shù)字化工廠下的項目式教學(xué)是一種科學(xué)合理的教學(xué)方法。

一、數(shù)字化工廠下的項目式教學(xué)思路構(gòu)成

1.宏觀感受：進入PLM體驗中心和實訓(xùn)車間參觀，樹立企業(yè)和崗位的概念，并了解課程與崗位的對接。

2.項目教學(xué)組織：

（1）進入PLM體驗中心開展項目教學(xué)，完成模擬企業(yè)產(chǎn)品的計劃、設(shè)計、工藝、編程、仿真、零件加工最后裝配，學(xué)生完成企業(yè)生產(chǎn)流程過程的體驗。

（2）項目實踐實施：

1）零件加工前的分析講解及加工完成后老師的總結(jié)評判：通過一體化討論區(qū)老師調(diào)用教案、課件及視頻講解等資料現(xiàn)場講解，實訓(xùn)零件的加工示范學(xué)生可在一體化討論區(qū)清晰直觀的看到，實訓(xùn)理實一體化的教學(xué)，杜絕圍觀。

2）零件加工前需要準(zhǔn)備的刀具和材料：老師可以通過庫房管理刷卡領(lǐng)用，完成后刷卡歸還。

3）零件加工所需的代碼文件，實訓(xùn)前由老師審核并通過車間管理的機床聯(lián)網(wǎng)DNC下發(fā)到學(xué)生實訓(xùn)的機床，保障實訓(xùn)安全。

4）對于多人共用一臺機床進行實訓(xùn)，一人加工操作，其它的學(xué)生可以通過可視化管理了解零件時間加工的過程。

二、PLM體驗中心在項目式教學(xué)中的的應(yīng)用

PLM體驗中心是項目式教學(xué)組織的第一步，體驗中心是先進制造流程實訓(xùn)與展示能力的融合。實現(xiàn)模擬面向企業(yè)設(shè)計、生產(chǎn)過程的實訓(xùn)教學(xué)過程。

1.教學(xué)設(shè)計思路

（1）設(shè)計思路

第一：介紹本次課程所需完成的任務(wù)；并按企業(yè)的生產(chǎn)實際建立項目小組， 布置小組成員各自任務(wù)。

第二：任務(wù)實施：指導(dǎo)老師分別參與各小組的任務(wù)實施，實施過程以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的完成各組方案的確定和實施，

第三：分組檢驗，由每一組的指導(dǎo)老師引導(dǎo)學(xué)生對零件進行討論，找出問題、解決問題，并對其作出積極的評價。

2.任務(wù)布置與實施

課程采用項目任務(wù)導(dǎo)向教學(xué)方法。項目任務(wù)教學(xué)是以“任務(wù)驅(qū)動”為主要形式，在教學(xué)過程中充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用和教師的主導(dǎo)作用，注重對學(xué)生分析問題，解決問題能力的培養(yǎng)?？紤]學(xué)生的層次不同，可以分層次的給同學(xué)下達任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生掌握完成任務(wù)的基本思路、方法。

3.檢驗與評價

學(xué)生分組檢驗，并分組依次展示加工方案、加工零件等，由每一組的指導(dǎo)老師引導(dǎo)學(xué)生對零件進行討論，找出問題、解決問題，并對其作出積極的評價。

三、一體化討論區(qū)是項目式教學(xué)的重要環(huán)節(jié)

一體化討論區(qū)教學(xué)是CAXA數(shù)字化實訓(xùn)工廠教學(xué)中重要的一環(huán)，其目的是把理論教學(xué)與實踐教學(xué)有機地融合在一起，解決教-學(xué)-做脫節(jié)，現(xiàn)場管理，少數(shù)資源（教師、機床、場地）與多數(shù)學(xué)生實踐之間的矛盾。CAXA通過一個平臺（教學(xué)資源管理平臺），兩個網(wǎng)絡(luò)（視頻采集網(wǎng)絡(luò)和DNC傳輸網(wǎng)絡(luò)），三個硬件（電子白板、觸摸屏查詢一體機、教學(xué)電腦）整合成一套既能方便教學(xué)，又能直觀地、實時地反應(yīng)教學(xué)內(nèi)容、實訓(xùn)現(xiàn)場情況的教學(xué)系統(tǒng)。

1.一體化討論區(qū)的教學(xué)應(yīng)用按功能分三個方面：

（1）電子白板使用，電子白板可以方便的進行電腦操作和手寫操作，能和資源平臺對接，隨時調(diào)用教學(xué)資源。

（2）實時視頻教學(xué)。

（3）通過教學(xué)資源管理平臺進行教學(xué)資源調(diào)用

教學(xué)資源的調(diào)用操作，包括：資源查詢、瀏覽、移動、縮放、標(biāo)識、播放、借用、復(fù)制等。

2.一體化討論區(qū)應(yīng)用流程

一體化討論區(qū)教學(xué)采用互動式教學(xué)，目標(biāo)導(dǎo)向，分布實施。

主要過程如下：

四、科學(xué)的車間管理是為項目化教學(xué)提供了數(shù)據(jù)支持

1.加工代碼的審核下發(fā)

在數(shù)控車間里，根據(jù)機床的布局情況，建立有線或無線以太網(wǎng)絡(luò)。每個機床都有獨立的IP地址，加工程序的可以通過老師審核后進行上傳、下載及在線加工，實現(xiàn)所有數(shù)控機床的網(wǎng)絡(luò)化管理。

通過啟動CAXA網(wǎng)絡(luò)DNC通訊客戶端，選擇機床—發(fā)送文件—機床接收—仿真—加工。

2.機床監(jiān)控及統(tǒng)計分析

針對數(shù)控機床的設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)及信息采集分析系統(tǒng)，在車間各查詢終端機上、教學(xué)體驗中心或老師辦公室的同一網(wǎng)段的聯(lián)網(wǎng)電腦上可以看到機床運轉(zhuǎn)的相關(guān)信息。有助于理論與實踐教學(xué)的互動、促進理實一體化教學(xué)。

3.設(shè)備監(jiān)控

設(shè)備監(jiān)控用于查看設(shè)備實時狀態(tài)，可以顯示每臺設(shè)備的三色燈狀態(tài)，統(tǒng)計工廠內(nèi)的開機、待機、報警、關(guān)機設(shè)備數(shù)量，并計算統(tǒng)計設(shè)備開動率。

五、可視化管理為項目式教學(xué)提供了安全保障，提高了教學(xué)效益

可視化管理具體來講包含以下幾個方面：教學(xué)場所可視化、設(shè)備管理可視化、教學(xué)內(nèi)容可視化、教學(xué)管理可視化、7S現(xiàn)場管理。

1.教學(xué)場所可視化

對實訓(xùn)車間的各個區(qū)域情況進行視頻監(jiān)控，了解實訓(xùn)區(qū)域的的實訓(xùn)狀態(tài)。

2.設(shè)備管理可視化

設(shè)備的使用狀態(tài)、設(shè)備的利用率、實訓(xùn)成本核算等

3.教學(xué)內(nèi)容可視化

在各個實訓(xùn)場地設(shè)置無紙化交互平臺，各放置一臺一體化觸摸屏查詢機，學(xué)生用來查詢實訓(xùn)過程所需的資料。同時可以通過網(wǎng)絡(luò)和教師進行互動。

4.教學(xué)管理可視化

在各個實訓(xùn)車間設(shè)置全方位視頻監(jiān)控；在數(shù)控車床、數(shù)控銑床、普通車床、PLM體驗中心、討論區(qū)各設(shè)置一個場景攝像機，能夠了解學(xué)生在實訓(xùn)過程中遇到的問題，減少實訓(xùn)過程的安全隱患。

5. 7S現(xiàn)場管理

對實訓(xùn)車間現(xiàn)有的場地進行規(guī)劃，包括各個功能區(qū)域的設(shè)置，各種設(shè)備、材料、工具等物品的擺放位置，通道的規(guī)劃等。

7S細化，對現(xiàn)有車間7S管理制度和設(shè)置進行優(yōu)化，7S車間現(xiàn)場管理更加具有執(zhí)行力和控制力。保證7S制度的有效執(zhí)行。對車間現(xiàn)有標(biāo)識進行整頓，在實訓(xùn)車間除了場地設(shè)置以外，對車間現(xiàn)有的設(shè)備進行標(biāo)識，體現(xiàn)車間的秩序管理。

實訓(xùn)車間信息管理信息化和數(shù)字化，完善和規(guī)范各種管理制度，提升實訓(xùn)中心服務(wù)水平，對學(xué)生實訓(xùn)過程中學(xué)生的實訓(xùn)行為進行監(jiān)控，提高學(xué)生實訓(xùn)的安全性和數(shù)控設(shè)備使用效率；為學(xué)生實訓(xùn)過程中提供理實平臺和教師溝通平臺，通過引入現(xiàn)代化企業(yè)7S現(xiàn)場管理理念，為培養(yǎng)學(xué)生良好的職業(yè)素養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。為項目式教學(xué)提供了保障。

六、實訓(xùn)資源管理平臺為項目式教學(xué)提供了強大的教學(xué)資源支持

1.實訓(xùn)資源管理平臺主要功能

實訓(xùn)資源管理平臺能夠提供以下幾方面的服務(wù)：①用戶管理服務(wù)功能；②提供方便快速的資源檢索服務(wù)功能。所有人庫資源按學(xué)科、模塊、章節(jié)樹狀目錄的形式在教學(xué)資源庫頁面呈現(xiàn)，方便用戶瀏覽、查找資源；③提供師生共享共建資源服務(wù)。為師生們提供方便的資源上傳、下載、下載和評論等功能。

2.課程管理和老師課件管理

規(guī)范教學(xué)資源的入庫標(biāo)準(zhǔn)和分類標(biāo)準(zhǔn)，并制定資源從收集整理到最終完成的整套工作流程，支持課程管理和老師課件管理。

3.在線教學(xué)，在線瀏覽

除了包括了支持常用的數(shù)據(jù)格式，還需要包括機械專業(yè)一些特殊的數(shù)據(jù)格式，如包含對各類教學(xué)文檔的管理，對機電系各類圖紙的管理。

4.在線考試

CAXA考試系統(tǒng)實現(xiàn)考試的無紙化和評卷的自動化，減少老師的工作量，和判卷的誤判率。