丘海寧

【摘 要】建設(shè)模具PLM情景教學(xué)平臺(tái)，主要是利用信息化技術(shù)，引入先進(jìn)制造企業(yè)工作場(chǎng)景與管理模式，模擬實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的企業(yè)產(chǎn)品全生命周期的業(yè)務(wù)過程。教學(xué)過程中，教師與學(xué)生可以利用這一平臺(tái)充分感受體驗(yàn)企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的整個(gè)工作過程，提高學(xué)生的企業(yè)生產(chǎn)流程工藝知識(shí)及實(shí)踐技能，掌握企業(yè)產(chǎn)品的工藝開發(fā)與管理。

【關(guān)鍵詞】模具PLM情景教學(xué)平臺(tái) 資源庫 建設(shè) 教學(xué)實(shí)踐

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2016）08B-0049-02

一、模具PLM情景教學(xué)平臺(tái)資源庫建設(shè)背景

2010年國家發(fā)布《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》，要求加快職業(yè)教育信息化建設(shè)，支撐高素質(zhì)技能型人才培養(yǎng)。職業(yè)教育信息化是培養(yǎng)高素質(zhì)勞動(dòng)者和技能型人才的重要支撐，是教育信息化需要著重加強(qiáng)的薄弱環(huán)節(jié)。應(yīng)大力推進(jìn)職業(yè)院校數(shù)字校園建設(shè)，全面提升教學(xué)、實(shí)訓(xùn)、科研、管理、服務(wù)方面的信息化應(yīng)用水平；以信息化促進(jìn)人才培養(yǎng)模式改革，改進(jìn)傳統(tǒng)教育教學(xué)方法，培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才，發(fā)揮信息技術(shù)在職業(yè)教育鞏固規(guī)模、提高質(zhì)量、辦出特色、校企合作和服務(wù)社會(huì)中的支撐作用。

目前在院校的資源庫建設(shè)中，車間實(shí)踐與資源平臺(tái)不能進(jìn)行有效地連接，資源平臺(tái)停留在教師平時(shí)資料查找的階段。

建設(shè)PLM情景教學(xué)平臺(tái)資源庫平臺(tái)，要實(shí)現(xiàn)以下功能：

第一，利用信息化技術(shù)，引入先進(jìn)制造企業(yè)工作場(chǎng)景與管理模式，模擬實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的企業(yè)產(chǎn)品全生命周期（PLM）的業(yè)務(wù)過程和有關(guān)管理過程。

第二，集中管理課程體系、教學(xué)大綱、教案課件、試題庫、教學(xué)錄像等，實(shí)現(xiàn)課程規(guī)范化和教學(xué)資源共享。

第三，教學(xué)任務(wù)管理，制定實(shí)訓(xùn)中心實(shí)訓(xùn)教學(xué)任務(wù)，查詢實(shí)訓(xùn)教學(xué)任務(wù)安排。包括實(shí)訓(xùn)計(jì)劃的編制、教師實(shí)訓(xùn)任務(wù)查詢、實(shí)訓(xùn)執(zhí)行反饋等。

第四，實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)管理，建立實(shí)訓(xùn)課程安排，查詢執(zhí)行情況。對(duì)學(xué)生實(shí)訓(xùn)成績(jī)進(jìn)行查詢，對(duì)老師的評(píng)價(jià)進(jìn)行管理。對(duì)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目進(jìn)行管理，參加創(chuàng)新大賽的準(zhǔn)備、作品、獲獎(jiǎng)情況。

第五，實(shí)現(xiàn)工學(xué)一體，項(xiàng)目教學(xué)，學(xué)生既要在校學(xué)習(xí)，又要直接實(shí)踐企業(yè)工作任務(wù)與要求。

二、基于CAXA公司的模具PLM情景教學(xué)平臺(tái)資源庫建設(shè)過程

（一）搭建平臺(tái)。與企業(yè)合作，利用學(xué)校的校園網(wǎng)絡(luò)與學(xué)校計(jì)算機(jī)等平臺(tái)所需硬件進(jìn)行搭建平臺(tái)。情景教學(xué)平臺(tái)是建立在以互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)、以綜合數(shù)據(jù)服務(wù)器為載體的綜合管理平臺(tái)。管理平臺(tái)集合教學(xué)資源與學(xué)習(xí)資源，集成現(xiàn)有的課程內(nèi)容，如模具制造工藝教學(xué)、數(shù)控技術(shù)工藝教學(xué)、編程軟件教學(xué)、機(jī)械制圖二維三維設(shè)計(jì)教學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)或模具設(shè)計(jì)軟件教學(xué)等；可以提供權(quán)威認(rèn)證資料、數(shù)控大賽指導(dǎo)及二次開發(fā)培訓(xùn)資料、企業(yè)實(shí)例應(yīng)用等素材，可以管理各種教職工資料及教學(xué)中使用的課件、題庫或科研成果，不斷積累公共資源。如圖1所示。

數(shù)字化的企業(yè)產(chǎn)品全生命周期（PLM）的業(yè)務(wù)過程和有關(guān)管理過程的子模塊包括：三維建模虛擬樣機(jī)裝配仿真平臺(tái)、數(shù)控銑編程仿真平臺(tái)、數(shù)控車編程仿真平臺(tái)、線切割編程仿真平臺(tái)、數(shù)控化工藝仿真平臺(tái)五大子平臺(tái)。

1.三維建模虛擬樣機(jī)裝配仿真子平臺(tái)。三維建模虛擬樣機(jī)裝配仿真子平臺(tái)集創(chuàng)新設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、協(xié)同設(shè)計(jì)于一體的新一代3D CAD系統(tǒng)解決方案。主要實(shí)現(xiàn)的功能與優(yōu)點(diǎn)有：（1）2D3D集成。集成了二維機(jī)械制造等工程圖模塊，使用者可在同一軟件下自由進(jìn)行2D和3D設(shè)計(jì)，自動(dòng)轉(zhuǎn)換或讀取不同文件格式，可以直接讀寫DWG/DXF/EXB等格式數(shù)據(jù)，可把三維模型轉(zhuǎn)換輸出為二維工程圖紙，并實(shí)現(xiàn)二維圖紙和三維模型的聯(lián)動(dòng)，更改三維二維自動(dòng)隨著改變。提供全剖視、半剖視、剖面、局部剖面、局部放大、尺寸投影等視圖操作功能。（2）創(chuàng)新模式。創(chuàng)新模式將自由設(shè)計(jì)與精確設(shè)計(jì)結(jié)合在一起，可以不需要傳統(tǒng)參數(shù)化造型CAD軟件的設(shè)計(jì)方法，大大方便了剛進(jìn)入設(shè)計(jì)領(lǐng)域的初學(xué)者開展產(chǎn)品創(chuàng)新工作，提高初學(xué)者的興趣。（3）工程模式（全參數(shù)化設(shè)計(jì)模式）。除提供了創(chuàng)新模式外，還具備傳統(tǒng)3D軟件普遍采用的工程模式，便于設(shè)計(jì)修改。（4）虛擬產(chǎn)品裝配。在同一環(huán)境下進(jìn)行零件設(shè)計(jì)和裝配設(shè)計(jì)功能：提供無約束裝配和基于約束的裝配，例如中心與中心、平面與平面、軸線、角度等。裝配環(huán)境與零件設(shè)計(jì)環(huán)境統(tǒng)一并可建立零件與裝配之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

2.數(shù)控銑編程仿真子平臺(tái)。數(shù)控銑編程仿真子平臺(tái)具有不同加工工藝、加工路線的數(shù)控銑削加工編程軟件，為數(shù)控加工行業(yè)提供了從造型設(shè)計(jì)、三維建模到加工代碼生成、加工仿真、代碼校驗(yàn)等一體化的解決方案，是數(shù)控機(jī)床真正的“大腦”。主要功能包括NC代碼通信、特征實(shí)體造型、知識(shí)加工、自由曲面造型、宏加工、兩軸到三軸的數(shù)控加工、加工工藝控制、生成加工工序單、通用后置處理、加工軌跡仿真等。

3.數(shù)控車編程仿真子平臺(tái)。數(shù)控車編程仿真平臺(tái)具有二維工程CAD軟件的繪圖功能。系統(tǒng)特點(diǎn)有：圖形編輯功能、加工軌跡、刀具、通用后置、代碼反讀、數(shù)據(jù)接口、軌跡仿真、參數(shù)修改。

4.線切割編程仿真子平臺(tái)。線切割編程仿真子平臺(tái)包括了簡(jiǎn)潔的軌跡生成手段，并可實(shí)現(xiàn)跳步及錐度加工，生成各種復(fù)雜圖形的加工軌跡。通用的后置處理模塊使平臺(tái)可以滿足各種機(jī)床的代碼格式，可輸出4B/R3B、3B代碼，并可對(duì)生成的代碼進(jìn)行校驗(yàn)及加工仿真，并無縫集成了CAD繪圖模塊，可全面滿足CAD/CAM 需求，接入各類二維CAD數(shù)據(jù)如DWG、DXF、EXB等。

5.數(shù)字化工藝仿真子平臺(tái)。企業(yè)的工藝流程一般是信息采集、設(shè)計(jì)開始、設(shè)計(jì)完成、到工藝設(shè)計(jì)（包括生產(chǎn)部門、數(shù)量、派工單的下發(fā)、工藝工序卡片編制、夾具、材料定額、工時(shí)定額的工藝信息的統(tǒng)計(jì)匯總，設(shè)計(jì)與工藝的協(xié)同等），通過搭建數(shù)字化的工藝平臺(tái)，讓學(xué)生體驗(yàn)企業(yè)工藝編制的工作流程，提高學(xué)生的溝通協(xié)調(diào)能力、工藝編制能力。

學(xué)校與CAXA共同開發(fā)工藝系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工藝的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。CAXA負(fù)責(zé)開發(fā)工藝系統(tǒng)平臺(tái)，平臺(tái)能引用不同格式不同軟件設(shè)計(jì)的圖形和數(shù)據(jù)，同時(shí)為生產(chǎn)制造準(zhǔn)備各種需要的管理信息；學(xué)校根據(jù)實(shí)訓(xùn)車間的設(shè)備和生產(chǎn)情況，利用系統(tǒng)模板定義功能，定制出適合自己特點(diǎn)的工藝模板，并利用系統(tǒng)開放的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，自由擴(kuò)充、定制知識(shí)庫。系統(tǒng)有二次開發(fā)功能，方便教師、學(xué)生進(jìn)行二次開發(fā)。

（二）教學(xué)資源開發(fā)。具體如下：

1.以課程建設(shè)為重點(diǎn)建立多媒體信息化教學(xué)資源。成立建設(shè)團(tuán)隊(duì)，制訂相關(guān)制度與建設(shè)的行動(dòng)計(jì)劃，組織建設(shè)隊(duì)伍，深入到企業(yè)、行業(yè)、兄弟學(xué)習(xí)調(diào)研，尋找教學(xué)資源原始材料，共同設(shè)計(jì)和研發(fā)適合專業(yè)發(fā)展、崗位能力要求、職業(yè)素養(yǎng)要求、具有企業(yè)典型工作任務(wù)的項(xiàng)目書、任務(wù)書、產(chǎn)品圖紙、課件、教案、自學(xué)題庫、教學(xué)視頻、案例庫、文獻(xiàn)庫等數(shù)字化教育資源。

2.以持續(xù)更新改進(jìn)的方式建設(shè)信息化教學(xué)資源和實(shí)訓(xùn)環(huán)境。每個(gè)學(xué)期，對(duì)教師開發(fā)的資源進(jìn)行收集整理，上傳到平臺(tái)進(jìn)行共享。及時(shí)充實(shí)完善并更新學(xué)校的教學(xué)資源庫，建設(shè)可以遠(yuǎn)程訪問與管理的數(shù)字化、智能化多媒體教學(xué)環(huán)境，提高課堂教學(xué)的信息化水平，建設(shè)高效優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境，為實(shí)現(xiàn)全面實(shí)現(xiàn)教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化和數(shù)字化打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.與企業(yè)合作開發(fā)體現(xiàn)任務(wù)驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目導(dǎo)向和案例教學(xué)的專業(yè)課程。依據(jù)模具制造技術(shù)專業(yè)教學(xué)目標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建與課程體系以及優(yōu)質(zhì)課程體系內(nèi)容匹配的教學(xué)資源庫，重點(diǎn)建設(shè)“數(shù)控車削加工與編程”、“數(shù)控銑削加工與編程”、“模具制造工藝”三門課程的教學(xué)資源庫并共享在教學(xué)平臺(tái)上。

4.完善學(xué)校模具制造生產(chǎn)線車間，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)車間與PLM情景教學(xué)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)一體化教學(xué)。

三、教學(xué)實(shí)踐

（一）模具PLM情景教學(xué)。具體可見：

1.產(chǎn)品生產(chǎn)全過程演示與學(xué)習(xí)。把企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的教學(xué)資源導(dǎo)入教學(xué)平臺(tái)，學(xué)生進(jìn)入各子平臺(tái)了解先進(jìn)制造企業(yè)工作場(chǎng)景與管理模式，掌握企業(yè)產(chǎn)品全生命周期（PLM）的業(yè)務(wù)過程和有關(guān)管理過程。

2.操作現(xiàn)場(chǎng)直播教學(xué)演示。將實(shí)訓(xùn)中心的現(xiàn)場(chǎng)加工視頻連接到實(shí)訓(xùn)中心機(jī)房，通過直播的方式，讓學(xué)生在接受軟件教學(xué)的同時(shí)，可以同步切換到現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)，從而理解軟件教學(xué)中關(guān)于工藝設(shè)置等方面的理論內(nèi)容，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)融入一體，豐富課堂教學(xué)手段。

3.教師把相關(guān)教學(xué)資源，包括課程體系、課程標(biāo)準(zhǔn)、教案、課件、試題庫、教學(xué)錄像、微課等上傳到平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)課程規(guī)范化和教學(xué)資源共享，各教師之間可以調(diào)用及參考，通過交流不斷提高。教學(xué)任務(wù)管理，制定實(shí)訓(xùn)中心實(shí)訓(xùn)教學(xué)任務(wù)，查詢實(shí)訓(xùn)教學(xué)任務(wù)安排。包括實(shí)訓(xùn)計(jì)劃的編制、教師實(shí)訓(xùn)任務(wù)查詢、實(shí)訓(xùn)執(zhí)行反饋等。

4.實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)管理。把學(xué)生成績(jī)、教師上課考核及時(shí)上傳到平臺(tái)，建立學(xué)生成績(jī)檔案、實(shí)訓(xùn)課程安排，查詢執(zhí)行情況等。對(duì)學(xué)生實(shí)訓(xùn)成績(jī)進(jìn)行登記查詢，對(duì)老師的評(píng)價(jià)進(jìn)行管理。

（二）開放共享的網(wǎng)絡(luò)資源平臺(tái)。課余時(shí)間開放資源庫平臺(tái)，學(xué)生或老師根據(jù)不同的權(quán)限可以查閱到相應(yīng)權(quán)限的教學(xué)資源。通過平臺(tái)，教師、學(xué)生可以根據(jù)自己的個(gè)性需求，通過客戶端方式、瀏覽、查詢、下載、使用和上傳資源，并自主組織學(xué)習(xí)效果的測(cè)試與評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)師師、師生和生生之間的交流互動(dòng)。

綜上，通過模具PLM情景教學(xué)平臺(tái)資源庫教學(xué)實(shí)踐應(yīng)用，提高了學(xué)生的企業(yè)生產(chǎn)流程工藝知識(shí)及實(shí)踐技能，有利于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)與教師的教學(xué)，對(duì)企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)、制造、學(xué)生學(xué)習(xí)、教師教學(xué)、二次開發(fā)、資源管理等任務(wù)進(jìn)行了整合，提高了模具專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量。

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（責(zé)編 江月陽）