“PDM/PLM技術(shù)及應(yīng)用”課堂教學(xué)模式改革與實踐

劉丹

摘 要 為了提高我校專業(yè)特色課程“PDM/PLM技術(shù)及應(yīng)用”課程的教學(xué)質(zhì)量，對課程的教學(xué)模式進行了探索。論文首先提出三維一體的課程改革總體思路，然后根據(jù)課程內(nèi)容詳細介紹了詳細課程教學(xué)實施方案。在方案中融合了案例教學(xué)人物教學(xué)項目教學(xué)等教學(xué)模式，實踐表明，該課程教學(xué)模式不僅得到學(xué)生認可，同時教學(xué)效果良好。

關(guān)鍵詞 PDM/PLM技術(shù) 課程考核 探索

0 引言

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）是一種對制造企業(yè)產(chǎn)品形成過程中有關(guān)信息和過程進行統(tǒng)一管理的技術(shù)。[1]隨著企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)和制造過程數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的深入，各種CAX技術(shù)孤島系統(tǒng)需要向集成化和綜合化應(yīng)用邁進，PDM/PLM平臺正是為滿足這一需求而誕生的重要工具和信息技術(shù)平臺。因此，PDM/PLM系統(tǒng)的應(yīng)用和實施已成為制造企業(yè)信息化管理的迫切需求，PLM技術(shù)的應(yīng)用水平和效果也已成為制造業(yè)兩化融合評估指標的重要考核指標之一。[2]企業(yè)對PDM/PLM人才的需求也日趨迫切。正是在此背景下，我校機械工程專業(yè)增設(shè)了“PDM/PLM技術(shù)和應(yīng)用”理論教學(xué)課程和相應(yīng)實踐課程，以應(yīng)對企業(yè)需求。

“PDM/PLM技術(shù)及”課程主要從應(yīng)用角度介紹產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）的概念及系統(tǒng)的主要功能，結(jié)合典型PDM/PLM系統(tǒng)介紹PDM系統(tǒng)的對象模型及軟件的使用和操作；了解PDM的實施方法與應(yīng)用集成技術(shù)。課程學(xué)習(xí)的目的是使學(xué)生掌握PDM/PLM基本理論知識和方法，培養(yǎng)學(xué)生產(chǎn)品管理信息表達與交流能力的素養(yǎng)，運用PDM/PLM平臺軟件解決實際實施問題，培養(yǎng)學(xué)生掌握先進制造業(yè)流程的能力，培養(yǎng)學(xué)生初步的工程意識。為學(xué)生將來從事制造業(yè)信息化服務(wù)，PDM/PLM軟件實施、維護及開發(fā)，以及從事產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計、制造與管理工作打下堅實的理論基礎(chǔ)。通過課程學(xué)習(xí)，一方面，培養(yǎng)學(xué)生PDM/PLM系統(tǒng)應(yīng)用及實施的能力，另一方面培養(yǎng)學(xué)生項目管理以及協(xié)同工作的能力。短期目標是使學(xué)生畢業(yè)后能很快融入企業(yè)，參與企業(yè)PDM/PLM平臺的應(yīng)用和實施。

課程開設(shè)之初，沿用傳統(tǒng)的“傳授-接受”教學(xué)模式，主要以課堂理論授課+上機實踐的教學(xué)方式。實際教學(xué)過程中，PLM軟件平臺屬于管理和應(yīng)用技術(shù)融合類軟件，功能比較復(fù)雜，與傳統(tǒng)應(yīng)用型軟件比較，要求學(xué)生對企業(yè)的生產(chǎn)管理及產(chǎn)品開發(fā)流程有一定的了解，才能較好的理解軟件各項應(yīng)用功能的意義和作用。由于缺乏實際的企業(yè)體驗，僅通過文字性的工程實際案例介紹，學(xué)生感覺產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理離自己很遠，在理論學(xué)習(xí)時，學(xué)習(xí)枯燥無味，學(xué)生往往更傾向于軟件功能學(xué)習(xí)，達不到課程培養(yǎng)目標。

為了更好的達到教學(xué)目標，課題組從2016年開始了課堂教學(xué)模式的探索。在教學(xué)中，在參考類似課程教學(xué)特點的基礎(chǔ)上，[3-5]開展了“以項目為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”的課堂教學(xué)模式改革探索。

1 課堂教學(xué)改革基本思路

采用“三維一體”的方式進行教學(xué)（圖1）。

課程在基本理論概念的講解方面，采用講練結(jié)合的方式，采用基于任務(wù)的學(xué)習(xí)方式，促使學(xué)生主動思考，主動學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能時，采用軟件體驗+項目演練的方式，采用微視頻方式讓學(xué)生課前提前學(xué)習(xí)功能，在基本功能學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，基于CDIO工程教育理念，以工程項目形式，將機械制造及自動化專業(yè)的各門前續(xù)課程有機地聯(lián)系起來，實現(xiàn) “做中學(xué)”和“基于項目的教和學(xué)”。在教學(xué)實踐中，模擬企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)中的參與角色和設(shè)計制造流程，學(xué)生組成項目組，協(xié)同完成一個產(chǎn)品的開發(fā)。通過該項目，學(xué)生綜合應(yīng)用已掌握的機械產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)知識，完成產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計、計算機輔助工程分析、工程管理等多個各環(huán)節(jié)。通過基于PLM平臺的項目實踐，使學(xué)生深刻理解和體驗企業(yè)數(shù)字化設(shè)計和制造過程集成的實現(xiàn)過程和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。同時培養(yǎng)學(xué)生團隊合作精神和學(xué)生基于項目的產(chǎn)品開發(fā)能力。在PDM實施部分，采用案例教學(xué)+課堂討論方式，使學(xué)生對PDM/PLM技術(shù)的內(nèi)涵理解更深入。同時，了解實施一個PDM/PLM的基本步驟和條件。

2 課堂教學(xué)改革實施方案

根據(jù)教學(xué)大綱，該課程的主要教學(xué)內(nèi)容如圖2。

具體改革方案如下（根據(jù)課程的具體內(nèi)容，針對課程教學(xué)中擬采用新的教學(xué)方式部分進行介紹，沿用傳統(tǒng)教學(xué)方式部分不再做介紹）：

任務(wù)1 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理概述

任務(wù)：重點介紹兩個W，即why PDM？ What is PDM？對制造企業(yè)所面臨的市場環(huán)境進行分析，引出產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理需求、概念和內(nèi)涵。

教學(xué)改革手段：任務(wù)驅(qū)動與案例教學(xué)方式開展：

首先對制造企業(yè)面臨的環(huán)境變化及技術(shù)發(fā)展進行介紹。

引入任務(wù)（任務(wù)單見圖3）：請學(xué)生根據(jù)前續(xù)所學(xué)課程，重點分析計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在企業(yè)中應(yīng)用帶來的益處以及可能產(chǎn)生的問題。（方式：現(xiàn)場討論），對學(xué)生討論結(jié)果進行總結(jié)，解決概述中第一個“W”。

在學(xué)生討論的基礎(chǔ)上，引入案例：引入企業(yè)應(yīng)用PDM系統(tǒng)前后的工廠實際案例對比，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)第二個“W”。給出PDM和PLM的概念和內(nèi)涵。

任務(wù)2 PDM/PLM的原理（教學(xué)難點）

根據(jù)對產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的對象分析的基礎(chǔ)上，重點介紹PDM的三個關(guān)鍵模型即產(chǎn)品模型、過程模型及項目模型，以及三個模型中的主要對象及關(guān)鍵屬性。

教學(xué)改革手段： 采用任務(wù)驅(qū)動與案例教學(xué)結(jié)合方式開展，其中任務(wù)按每組3-4人，分組完成任務(wù)的方式進行。以課程核心內(nèi)容 PDM的關(guān)鍵模型為例：

引入任務(wù)：提出要求，請學(xué)生結(jié)合已有知識，設(shè)計如何對產(chǎn)品數(shù)據(jù)資源進行管理的方案。對方案進行評述，總結(jié)，引入面向?qū)ο蟮募夹g(shù)。

引入案例，通過面向?qū)ο蟮募夹g(shù)案例及相關(guān)知識的介紹，使學(xué)生理解面向?qū)ο蠹夹g(shù)及為什么PDM系統(tǒng)要采用這一技術(shù)。

任務(wù)3 PDM的主要功能+任務(wù)4 PDM的集成

在任務(wù)三學(xué)習(xí)過程中，結(jié)合教學(xué)軟件和實例，使學(xué)生深入理解PDM的核心功能。任務(wù)四（PDM的集成與應(yīng)用）后，學(xué)生了解PDM如何與企業(yè)其它應(yīng)用系統(tǒng)進行集成設(shè)計。

教學(xué)改革手段：改變原有分功能模塊介紹的方式，采用項目主導(dǎo)，任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)方式開展。

（1）引入企業(yè)實際案例，通過案例說明，使學(xué)生理解為什么PDM系統(tǒng)要具有文檔管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置管理、項目管理、權(quán)限管理、流程管理等功能模塊。

（2） 改變原有教學(xué)順序，首先對教學(xué)實踐中需要應(yīng)用的PLM平臺的管理功能進行介紹。對于系統(tǒng)功能使用方面，提供一個簡單的具體操作實例，采用錄制操作過程視頻方式，由學(xué)生課后自行學(xué)習(xí)和熟悉系統(tǒng)的各項功能。

（3）將原課程內(nèi)容的PDM的集成與任務(wù)3進行融合。以簡單產(chǎn)品為案例，訓(xùn)練學(xué)生熟悉文檔管理、零部件信息管理和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理。

（4）在此基礎(chǔ)上采用基于情景的方式，引入虛擬企業(yè)情景，包括虛擬企業(yè)的組織架構(gòu)，崗位設(shè)置及企業(yè)項目管理模式，設(shè)計3個不同流程的項目型任務(wù)，組織學(xué)生按照真實的角色進行工作：把學(xué)生分為5人/組，使學(xué)生體驗：①項目管理的流程：從項目啟動開始，按照工廠產(chǎn)品開發(fā)方式，建立項目組，自主進行分工，制定項目進度；②產(chǎn)品設(shè)計流程：通過設(shè)計主管、項目經(jīng)理、設(shè)計人員的角色分工以及設(shè)計、校對、審核、批準直至歸檔的流程管理，體現(xiàn)出產(chǎn)品從概念設(shè)計、三維建模、運動仿真、二維工程圖出圖等各個環(huán)節(jié)；通過以上項目案例的進行，把PLM功能平臺中關(guān)鍵功能：項目管理、任務(wù)管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、零部件管理、組織管理的關(guān)鍵功能進行完整體驗和學(xué)習(xí)。同時使學(xué)生學(xué)會在生產(chǎn)流程中如何相互溝通和相互協(xié)作，提升自身工程技術(shù)應(yīng)用能力。

任務(wù)4 PDM/PLM系統(tǒng)實施方法

任務(wù)4的學(xué)習(xí)中，要求了解PDM的實施目標與內(nèi)容、PDM的選型、PDM成功實施的關(guān)鍵要素；掌握PDM的實施特點與基本步驟、PDM實施中的信息建模。

教學(xué)改革手段：

按每組5人左右，分組引入任務(wù)和項目。

引入任務(wù)：以已實施PDM系統(tǒng)的具體企業(yè)案例為資料，請學(xué)生根據(jù)案例，從案例中總結(jié)：（1）企業(yè)實施PDM所做的基礎(chǔ)工作 ；（2）PDM系統(tǒng)實施的步驟；（3）PDM系統(tǒng)實施中的關(guān)鍵要素。

引入項目：模擬企業(yè)實際情況，引入5個左右模擬企業(yè)項目，學(xué)生制定PDM選型和PDM實施策略，并由各小組分別做出評價。在過程中，教師擔(dān)任引導(dǎo)和實施需求方角色。

任務(wù)5 綜合訓(xùn)練：

在課程最后，為了對學(xué)習(xí)成果進行綜合考核，采用綜合項目考核方式進行。項目模擬構(gòu)建一個中小型的企業(yè)PDM 項目。每個項目組中都存在諸多角色，主管工程師、主任工程師、設(shè)計人員等，各個角色要團結(jié)協(xié)作才能保證整個項目成功完成。項目要滿足以下要求：①使學(xué)生理解客戶需求是企業(yè)及應(yīng)用項目的關(guān)鍵所在；②使學(xué)生能在項目中學(xué)到完整的 PDM 項目開發(fā)實施流程；③使學(xué)生充分體驗項目團隊的工作方式，明確自身應(yīng)該具備的能力。項目由學(xué)生按5人一組，自由組合，項目擬選擇學(xué)生較為熟悉的，已在機械設(shè)計課程設(shè)計過程中接觸的減速器的開發(fā)設(shè)計，通過項目使學(xué)生全面體驗PLM平臺在企業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計、工藝、生產(chǎn)一體化流程的組織分工和協(xié)同管理的功能和作用。

3 課堂改革取得的教學(xué)效果及其評價

通過在教學(xué)中采用以上課堂改革思路，從學(xué)生的課堂討論、課后作業(yè)、實驗報告及考試成績等作業(yè)以及學(xué)生的教學(xué)反饋中，可以看出實際的教學(xué)效果還是有取得較大成效的（表1、表2）：

從對比可看出，改革后學(xué)生的平均成績有了較大提升。教學(xué)改革中采用課前任務(wù)及微視頻等方式，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中養(yǎng)成了課前自覺預(yù)習(xí)，使學(xué)生在課堂授課過程中學(xué)會更有針對性的思考，對課堂授課重點更加清楚。而且學(xué)生普遍反應(yīng)通過項目的方式，有了對PDM平臺的功能和作用有了更深入理解。使他們工程實踐能力有了較大提升。項目改革過程和結(jié)果得到了學(xué)生的認可和支持。

參考文獻

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