基于工作过程的数字化设计制造教学实训平台构建
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作者: 产文良 申海霞
摘 要：本项目在校企合作人才培养模式下，利用数字化的手段，固化典型制造业企业业务运行模式，实训设备和场地按企业生产要求组织，建立重现企业流程的信息化运行平台；实训项目结合学校的设备配置状态，针对实训教学的特点，重现企业生产场景，实训项目按照企业真实角色和流程来组织。
关键词：数字化设计制造 数字化生产流程 项目教学
中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（a）-0020-03
教育部发出的教职成[2011]12号文件明确提出：“与企业合作开发虚拟流程、虚拟工艺、虚拟生产、虚拟运营等数字化教学资源，搭建校企数字传输课堂，将企业的生产过程、工作流程等信息实时传送到课堂，使企业兼职教师在生产、工作现场直接开展专业教学，实现校企联合教学”。数控专业认真贯彻[2011]12号文件精神，与北京数码大方科技股份有限公司（CAXA）和广州数控设备有限公司联合开发了数字化设计制造教学实训平台项目，用现代信息技术改造传统教学模式，共享优质教学资源，破解校企合作时空障碍。
1 项目现状分析
1.1 缺少体现先进制造业流程和能力培养的有效平台
目前各类职业学校的教学工作与学生就业需求普遍存在结构性矛盾。一方面，学生的专业技能训练与企业就业需求技能不匹配，学生毕业后不能快速适应企业实际工作的要求。另一方面，传统教育的内容与先进的现代化设计制造模式脱节，学校缺乏符合现代先进制造业需求的数字化教学和实训环境，课程设置、教学内容、教学手段无法满足用人单位对学生知识和能力方面的需求。
1.2 教学缺少企业真实生产零件，缺乏与企业深度融合的课程体系
学校需要根据行业标准和工学结合、校企合作的原则，建立与职业岗位标准相符合，与职业技能取证相衔接，与生产性实践相对应的模块化课程体系，形成对职业岗位指向明确的核心课程包和集教材、教学课件、实训项目、课程指导等内容的立体化课程教学包和教学资源库。同时，按照技能培养的要求和教、学、做一体化的教学设计，将教学地点要求也纳入课程标准。
1.3 缺乏有企业一线生产情况融入的教学资源
学校教学资源大部分是老师基于课堂教学开发出来的，缺乏企业人员参与的痕迹，容易脱离企业生产实际。当务之急是要有企业参与教学资源建设，并且把企业一线生产情况融入教学资源，与企业合作开发典型零件的虚拟流程、虚拟工艺、虚拟生产等数字化教学资源，搭建校企数字传输课堂，将企业的生产过程、工作流程等信息实时传送到课堂，实现真正意义上的校企联合教学。
2 项目目的
为进一步加强学生工程实践能力和创新能力的培养，促进相关课程的教学改革，保证和提高教学质量，进一步提高学科建设、科学研究、产品开发与制造的实力，更好地为学校相关学科和专业服务，促进学校各项工作的可持续发展，提出建设数字化、网络化的先进制造技术平台―― 数字化设计制造PLM（产品全生命周期管理）教学实训平台。
本项目在校企合作人才培养模式下，利用数字化的手段，固化典型制造业企业业务运行模式，实训设备和场地按企业生产要求组织，建立重现企业流程的信息化运行平台；实训项目结合学校的设备配置状态，针对实训教学的特点，重现企业生产场景，实训项目按照企业真实角色和流程来组织。在数字化设计制造教学实训平台里面，通过建立数字化设计平台、数字化工艺平台、数字化网络制造平台和数字化管理平台，使学生体验企业产品的整个生命周期的过程。通过企业参与学校办学，实现职业学校培养目标与企业用工要求的零距离，发挥校企双方积极性，加快培养应用性人才，促进职业教育与地方经济结合。
3 项目建设内容
3.1 整理典型制造业数字化生产流程
3.2 调研制造业企业的常见结构
3.3 调研企业对各岗位人员的要求
3.4 典型制造业设计生产流程教学中心场地规划
以实训中心场地和设备条件为基础，合理规划布局建立与企业6S管理一致数字化车间。包括数控机床的联网、车间6S目视管理、颜色管理、车间标识、车间设备标识、工具量具摆放、借出与归还等。
让学生在实训车间就可以体验企业的真实环境，养成良好的职业素质。学生从学校毕业就可以快速完成从学生到企业员工的转变，实现学校与企业的无缝对接。
3.5 搭建真实企业设计制造教学实训平台
利用已经有的以及计划购买的设备，建立起一个能够满足中级工、高级工和师资培训的实训平台。实现从市场分析、产品数字化设计、制造工艺分析与仿真、数控加工、质检、入库的实训平台。在这个实训平台上训练中级工、高级工和教师的创新设计能力、工艺分析能力、制造过程管理能力。培养学生具有新产品研究开发的初步能力，有较强的表现技能、动手能力与创造能力。
在实训中心通过数字化设计制造虚拟仿真平台，展示典型的设计生产制造流程，组织分工和协同的工作模式，以及整个过程中统一的数据管理模式和流程管理模式；展示学校数控专业的教学成果。
在平台里面，通过建立的创新设计平台、数字化工艺平台和先进网络制造平台，实现一个产品的整个生命周期的管理。
3.6 开展项目教学
按照企业项目管理模式组织，学生按照真实的角色进行协同工作，例如设计主管、三维设计工程师、二维设计工程师、工艺员、生产主管、编程员、机床操作工、调度员，并分配相应的数据访问权限，实现企业面向产品的订单、产品设计、工艺设计、数控编程及仿真、生产派工、检验、进度跟踪、工时核算等整个产品制造过程的模拟与组织。
将制图课程、CAD课程、CAM课程、工艺课程等融合到综合性实训流程中，让学生按项目组织方式协同完成一个产品或零件的完整生产过程。实现基于工作过程的项目式教学。让学生由被动式的听课转变为主动式的思考，增强学生学习积极性。
3.7 理论与实践一体化教学
应用视频采集系统，将机床面板操作视频及内部加工视频采集到一体化讨论区，解决学生“看不清”的问题，提升教学质量，杜绝围观，保障实训安全。学生可清晰的看到教师的操作，解决现场教学“看不清楚”的难题；学生在机床操作，教师可组织其他学生进行点评、讨论。
4 项目结语
数控技术专业、北京数码大方科技股份有限公司（CAXA）和广州数控设备有限公司共同搭建真实数字化工厂环境，共同开发项目教学，实现了资源教学过程、管理过程与企业流程一致，创新了教学管理模式；通过基于工作过程教学项目，实施了“校企合作、项目驱动”人才培养方案；通过改变传统的教学模式，实现了以学生为主体，“做中学 学中做”的教学模式。
参考文献
[1] 教育部，财政部.关于支持高等职业学校提升专业服务产业发展能力的通知[Z].教职成[2011]11号.
[2] 教育部关于推进中等和高等职业教育协调发展的指导意见[Z].教职成[2011]9号.
[3] 产文良.基于“工作过程系统化”情境教学法在《数控综合实训》中的应用[J]. 科技创新导报，2011（3）：197-198.
[4] 产文良.构建多维度校企合作人才培养模式[J].科技资讯，2013（25）：204-206.
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