劉悅

摘 要 本文簡(jiǎn)單介紹了《中國(guó)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(shí)訓(xùn)項(xiàng)目應(yīng)具備的功能，探討了智能制造專業(yè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的構(gòu)建與應(yīng)用，最后闡述了智能制造專業(yè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目具有的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞 智能制造 汽車制造與裝配 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(guó)制造2025》戰(zhàn)略規(guī)劃簡(jiǎn)介

隨著市場(chǎng)不斷向著全球化的方向發(fā)展，同時(shí)結(jié)合當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)的整體環(huán)境與發(fā)展趨勢(shì)，我們提出了《中國(guó)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(shí)也利于全面改善我國(guó)制造業(yè)的品質(zhì)與水平，切實(shí)增強(qiáng)我國(guó)制造業(yè)的綜合實(shí)力?！吨袊?guó)制造2025》戰(zhàn)略規(guī)劃中指出：我國(guó)要用十年的時(shí)間使制造業(yè)達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)與水平，同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)我國(guó)社會(huì)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(diǎn)行業(yè)中的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)；進(jìn)一步升級(jí)制造業(yè)的整體產(chǎn)業(yè)鏈，使制造業(yè)擁有更為強(qiáng)大的支柱發(fā)展力；同時(shí)，進(jìn)一步加深制造業(yè)的對(duì)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(kuò)展世界經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)，使我國(guó)的制造業(yè)擁有更全面的全球布局；強(qiáng)化和國(guó)外大型企業(yè)的合作與溝通，使我國(guó)制造業(yè)擁有全新的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)制造業(yè)的整體發(fā)展與優(yōu)化。

2 虛擬制造技術(shù)簡(jiǎn)介

我們又把“虛擬制造”稱為“擬實(shí)制造”，其是通過采取信息通訊技術(shù)、模擬技術(shù)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)手段，并對(duì)一些人、物或者各種信息加以模擬與仿真，從而找出在實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)的一些問題，并且制定相應(yīng)的預(yù)防方案，讓產(chǎn)品可以實(shí)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(shí)長(zhǎng)，進(jìn)而提升企業(yè)的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力與綜合實(shí)力。同時(shí)，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(huì)消耗實(shí)際的能源及資源，整個(gè)過程以及結(jié)果均為虛擬出來的。對(duì)于虛擬制造來說，我們能夠?qū)⑵鋭澐譃槿齻€(gè)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(bào)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(fèi)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(shí)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(duì)產(chǎn)品加工時(shí)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(yīng)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(shí)，相應(yīng)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(shí)相應(yīng)的材料微觀模擬等手段。

3 智能制造專業(yè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目應(yīng)具備的功能

（1）應(yīng)可以實(shí)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(xiàng)目情況，同時(shí)以虛擬制造體系為依托，基于信息以及功能的集成，進(jìn)而完成整個(gè)汽車制造與裝配的集成。這樣才能讓學(xué)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(xué)生掌握企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)資源、人力及物力是如何控制與配置的。讓學(xué)生參與完整的產(chǎn)品生產(chǎn)周期，了解現(xiàn)實(shí)中汽車制造與裝配經(jīng)營(yíng)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)流程等相關(guān)過程，這樣才可以提升學(xué)生的綜合能力，更好地滿足市場(chǎng)需求。

（2）應(yīng)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(shí)訓(xùn)項(xiàng)目過程中，應(yīng)當(dāng)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(xué)生全面地掌握汽車制造與裝配的知識(shí)與技能。在汽車制造與裝配的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目開發(fā)中，涉及的虛擬制造體系應(yīng)可以在所有階段按照不同的教學(xué)要求，來完成對(duì)汽車制造與裝配的實(shí)訓(xùn)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(shí)，根據(jù)不同課程的要求，讓學(xué)生掌握相關(guān)的模擬設(shè)計(jì)方法以及優(yōu)化設(shè)計(jì)工藝。而且，此實(shí)訓(xùn)項(xiàng)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(huì)使教學(xué)時(shí)長(zhǎng)明顯減少，也節(jié)約了教學(xué)成本，使學(xué)生親身感受到汽車制造與裝配在整個(gè)過程中會(huì)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(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，因此也非常便于對(duì)不同的方案進(jìn)行比較，讓學(xué)生充分地了解不同解決方案所擁有的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)，使學(xué)生掌握更為科學(xué)適宜的處理手段，以提升學(xué)生的實(shí)踐能力與綜合素養(yǎng)。

（3）應(yīng)具備提升學(xué)生知識(shí)與技能的功能。在進(jìn)行汽車制造與裝配實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目開發(fā)時(shí)，要充分考慮學(xué)生和虛擬系統(tǒng)之間，現(xiàn)實(shí)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(duì)汽車制造與裝配項(xiàng)目進(jìn)行分層、分階段、分目標(biāo)的體系構(gòu)建，讓學(xué)生可以經(jīng)過實(shí)訓(xùn)掌握如何對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行規(guī)劃與調(diào)度，合理配置相應(yīng)的資源，進(jìn)而達(dá)到提升學(xué)生實(shí)踐能力的效果。

4 智能制造專業(yè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的構(gòu)建與應(yīng)用

現(xiàn)階段，我國(guó)已經(jīng)開始逐步地將智能制造技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)中，這樣能夠明顯地減少教學(xué)時(shí)長(zhǎng)，同時(shí)也有利于節(jié)約教學(xué)成本，更重要的是利于學(xué)生更好地掌握知識(shí)，提升生產(chǎn)實(shí)踐技能。

（1）虛擬汽車制造與裝配的運(yùn)動(dòng)仿真階段。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中主要涉及汽車制造與裝配的一些動(dòng)態(tài)性。如果想要擁有良好的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，就應(yīng)當(dāng)處理好產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)作業(yè)過程中的一些協(xié)調(diào)問題以及相關(guān)的運(yùn)動(dòng)干涉檢查模擬。讓學(xué)生通過實(shí)踐來了解汽車制造與裝配的動(dòng)力學(xué)知識(shí)。

（2）虛擬汽車制造裝配的設(shè)計(jì)階段。此實(shí)訓(xùn)階段要求學(xué)生科學(xué)合理地設(shè)計(jì)相關(guān)的虛擬產(chǎn)品，使學(xué)生不斷地提高自身的設(shè)計(jì)水平。同時(shí)，找出在這一過程中的相關(guān)問題，并通過設(shè)計(jì)模擬與仿真加以解決。這樣不僅節(jié)約了課堂時(shí)間，同時(shí)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(xué)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(dǎo)學(xué)生在整個(gè)過程中尋找加工所出現(xiàn)的一些缺陷。同時(shí)，制定相關(guān)的預(yù)防與處理方案，讓學(xué)生掌握相應(yīng)的優(yōu)化方法，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力。

（4）虛擬生產(chǎn)階段。在以上各個(gè)階段基礎(chǔ)之上，讓學(xué)生制定科學(xué)的工序、合理的資源配置方案、合理的生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃以及流程規(guī)劃等，通過模擬的方式進(jìn)一步優(yōu)化，并讓學(xué)生完成對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性研究，學(xué)會(huì)如何預(yù)測(cè)與分析相應(yīng)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(xué)生可以更多地了解與汽車制造和裝配相關(guān)的知識(shí)與技能。

（5）虛擬企業(yè)的可合作模擬階段。對(duì)于智能制造業(yè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)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(jì)與生產(chǎn)流程，同時(shí)還需涉及相關(guān)的市場(chǎng)環(huán)境發(fā)展與企業(yè)管理等內(nèi)容。讓學(xué)生了解如何分析相關(guān)企業(yè)的合作可能性，并學(xué)會(huì)如何利用不同地區(qū)、不同優(yōu)勢(shì)的各方面科研力量，將其形成有機(jī)聯(lián)系的整體，這樣才能讓學(xué)生掌握實(shí)際企業(yè)運(yùn)行中的動(dòng)態(tài)組合過程以及相應(yīng)的操控方法。

5 智能制造專業(yè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目具有的教學(xué)效果

通過利用虛擬技術(shù)來完成相應(yīng)的汽車制造與裝配實(shí)訓(xùn)教學(xué)，可以讓相對(duì)繁雜的技能學(xué)習(xí)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、流程模擬等得到進(jìn)一步的改革。同時(shí)，也在很大程度上促進(jìn)高校教學(xué)理念、教學(xué)方式以及教學(xué)內(nèi)容等多方面的發(fā)展。

（1）推動(dòng)教學(xué)模式的革新。采用虛擬化的情境教學(xué)實(shí)訓(xùn)方式，讓學(xué)生擁有更加濃厚的學(xué)習(xí)氛圍，也不再受制于時(shí)間和空間的束縛，使學(xué)生擁有更大的發(fā)揮余地。也讓教學(xué)課堂轉(zhuǎn)換為教師與學(xué)生、學(xué)生與機(jī)器、學(xué)生與學(xué)生等相互聯(lián)系的有機(jī)系統(tǒng)。使學(xué)生成為教學(xué)活動(dòng)中的主體，教師通過引導(dǎo)、啟發(fā)，讓學(xué)生更加能動(dòng)地學(xué)習(xí)知識(shí)與掌握技能。

（2）降低教學(xué)成本。之前在進(jìn)行汽車制造與裝配的實(shí)訓(xùn)教學(xué)時(shí)，需要有非常大的實(shí)訓(xùn)室，而購(gòu)買相應(yīng)的虛擬裝置，則會(huì)大大降低教學(xué)成本。另外，在虛擬系統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，幾乎不需要消耗材料，而且對(duì)能源的消耗也極為有限。同時(shí)，又具備設(shè)備運(yùn)行維護(hù)便捷、成本低等優(yōu)勢(shì)，利于學(xué)校對(duì)資源與資金的合理配置。

（3）使實(shí)訓(xùn)教學(xué)擁有更廣與更深的外延。在以往的汽車制造與裝配實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，會(huì)涉及較多的危險(xiǎn)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(xué)生安全以及確保在規(guī)定時(shí)間完成教學(xué)任務(wù)，將這些教學(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)單帶過。而如果采取虛擬實(shí)訓(xùn)方法，則能夠讓學(xué)生對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)與操作。例如，在操作不同檢測(cè)設(shè)備時(shí)，學(xué)生能通過仿真的方法，來學(xué)習(xí)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(shí)也確保了學(xué)生的人身安全。

（4）激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性。不同于傳統(tǒng)教學(xué)模式，虛擬實(shí)訓(xùn)教學(xué)更多地是借助多媒體手段，可以將現(xiàn)實(shí)情境遷移仿真，讓學(xué)生能夠更加直觀與生動(dòng)地感受到真實(shí)場(chǎng)景。同時(shí)，也能夠?yàn)閷W(xué)生設(shè)置關(guān)于汽車制造與裝配的教學(xué)游戲，讓學(xué)生可以更好地和學(xué)習(xí)設(shè)備形成良好的互動(dòng)，為學(xué)生營(yíng)造一個(gè)活躍的課堂氛圍，使學(xué)生可以主動(dòng)地學(xué)習(xí)知識(shí)與技能。

（5）提高實(shí)訓(xùn)效率。在學(xué)生實(shí)際操作之前，事先對(duì)學(xué)生進(jìn)行仿真的模擬訓(xùn)練，讓學(xué)生可以充分地了解相關(guān)操作，然后完成相應(yīng)的實(shí)際訓(xùn)練內(nèi)容。采用這種方法，能使學(xué)生對(duì)實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)產(chǎn)生濃厚的興趣，利于學(xué)生掌握相關(guān)的知識(shí)，這樣就可以有效提升實(shí)訓(xùn)教學(xué)成效。

6 結(jié)語(yǔ)

在智能制造專業(yè)中，實(shí)訓(xùn)教學(xué)發(fā)揮著極為重要的作用。通過科學(xué)合理地設(shè)置實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，能夠更好地發(fā)揮現(xiàn)代化教學(xué)手段的優(yōu)勢(shì)，讓學(xué)生更加主動(dòng)地學(xué)習(xí)知識(shí)與掌握技能。同時(shí)，這也是現(xiàn)階段市場(chǎng)不斷變化與發(fā)展過程中，對(duì)人才培養(yǎng)提出的新要求。

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