時間:2022-03-23 10:35:49
導(dǎo)語:在先進制造技術(shù)論文的撰寫旅程中,學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑,好期刊匯集了一篇優(yōu)秀范文,愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感,引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
摘要:本文在分析先進制造技術(shù)(AMT)環(huán)境下實施統(tǒng)計過程質(zhì)量控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀的同時,討論了將統(tǒng)計過程質(zhì)量控制(SPQC)技術(shù)應(yīng)用于先進制造環(huán)境下所存在的問題。根據(jù)所提出的問題,研究了面向先進制造環(huán)境,基于等效工序能力的統(tǒng)計過程質(zhì)量控制方法;開發(fā)了基于前饋型BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的加工過程異常模式自動識別軟件。
關(guān)鍵詞:先進制造技術(shù),統(tǒng)計過程質(zhì)量控制,模式識別,質(zhì)量保證
一、引言八十年代以來,顧客對產(chǎn)品的需求從單一型向多樣型轉(zhuǎn)變,國際市場的競爭日趨激烈。據(jù)國外的調(diào)查表明,企業(yè)之間的競爭焦點已從價格因素向柔性、質(zhì)量、對市場變化的快速響應(yīng)等非價格因素轉(zhuǎn)移[1]。隨著世界工業(yè)市場競爭的不斷加劇,為了生存和發(fā)展,越來越多的企業(yè)認識到實施先進制造技術(shù)的重要性,并已經(jīng)開始引進和實施AMT[2]。在AMT的研究和應(yīng)用不斷取得成功的同時,也有許多企業(yè)發(fā)現(xiàn)AMT帶來的效益并不如所期望的那么大,甚至還有許多失敗的例子擺在人們面前。影響先進制造技術(shù)成功應(yīng)用的因素有很多,其中一個重要的因素是產(chǎn)品的質(zhì)量。
傳統(tǒng)的統(tǒng)計過程質(zhì)量控制基于休哈特控制圖,監(jiān)測控制同一產(chǎn)品的同一質(zhì)量特征的變化規(guī)律,使之滿足精度并保持穩(wěn)定,在剛性自動化大生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用,并取得了巨大的經(jīng)濟效益[3]。但是,在小批量生產(chǎn)方式占主導(dǎo)地位的AMT生產(chǎn)環(huán)境下,傳統(tǒng)的統(tǒng)計模型無法得到足夠的數(shù)據(jù)來建立統(tǒng)計控制關(guān)系。因此,傳統(tǒng)的SPQC卻不能直接被應(yīng)用在AMT生產(chǎn)環(huán)境下,SPQC需要一種新的指導(dǎo)思想。對此,國內(nèi)外均做了一些研究[4-8],提出一些解決方案,但均沒能在根本上解決數(shù)據(jù)不足的問題。
此外,在先進制造系統(tǒng)中還存在對控制圖的識別問題。傳統(tǒng)的生產(chǎn)環(huán)境下控制圖是否處于統(tǒng)計控制狀態(tài)下,是由人對控制圖進行統(tǒng)計狀態(tài)的識別。在AMT生產(chǎn)環(huán)境下如果繼續(xù)沿用這種方法,一方面影響信息反饋的及時性,另一方面工人一直監(jiān)視控制圖會提高工作強度,降低他們的工作效率。利用模式識別算法對控制圖自動識別,就可以很好地解決這兩方面的問題。有一些工序的失控狀態(tài)很容易用普通算法識別,例如控制變量超出控制界限以及連續(xù)的上升和下降的趨勢。然而對于小波動的持續(xù)上升或下降或者是循環(huán)變化趨勢,則難以用普通方法進行判斷。由于神經(jīng)計算技術(shù)的發(fā)展,許多以前計算量很大并耗時較長的問題得到了解決,模式識別就是其中的一項??紤]到在AMT生產(chǎn)模式中計算機化是基本條件之一,而且生產(chǎn)環(huán)境中的計算機只是利用已經(jīng)訓(xùn)練好的程序運行識別算法,不需要太大的計算量。因此,利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對控制圖的異常模式進行識別是非常合適的。
基于以上討論,本文提出了基于等效工序能力的統(tǒng)計過程控制方法,并給出了統(tǒng)計變量的計算方法。而且,以這種統(tǒng)計方法所得到的控制圖的變化趨勢為研究對象,采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論設(shè)計了控制圖異常狀態(tài)的自動識別軟件。
二、基于等效工序能力的統(tǒng)計過程質(zhì)量控制方法
1.等效工序能力控制的理論基礎(chǔ)現(xiàn)代統(tǒng)計過程質(zhì)量控制的出發(fā)點是在事前控制加工過程,使其處于正常狀態(tài);而不是在事后通過檢驗的方法控制次品的擴散。進行的是“過程控制”而不是“產(chǎn)品控制”??偟膩碚f,只要是無顯著差異的5M1E[9]環(huán)境下生產(chǎn)出來的產(chǎn)品的質(zhì)量特征值(不一定為同類產(chǎn)品)偏離期望值的正常波動服從的分布。等效工
序能力控制圖通過對的標準化變換,使得等效工序能力控制圖的控制界限不隨質(zhì)量特征的不同
而變化,使統(tǒng)計變量成為服從標準正態(tài)分布的無量綱量的隨機變量,達到利用歷史數(shù)據(jù)的目的。不同的統(tǒng)計變量的轉(zhuǎn)換方法不同,但其基本理論可以由下式表達:
(1)
式(1)是對的標準化,新得到的統(tǒng)計變量T為服從標準正態(tài)分布的無量綱量隨機變量,控制界限
在給定第一類統(tǒng)計錯判的容許概率的情況下固定不變。這樣在等效工序能力下,不同產(chǎn)品的質(zhì)量特征以及同一產(chǎn)品的不同質(zhì)量特征就能夠通過標準化變換利用同一種統(tǒng)計方法分析,實現(xiàn)不同但相關(guān)的統(tǒng)計特征之間的統(tǒng)計關(guān)系,達到充分利用一臺機床的歷史數(shù)據(jù)和部分相關(guān)數(shù)據(jù)的目的,實現(xiàn)在中小批量生產(chǎn)中對加工工序的統(tǒng)計過程質(zhì)量控制。
2.x-Rs控制方法統(tǒng)計變量的計算基于以上思想,本文改進了傳統(tǒng)的單值-移動極差控制圖,利用這種控制圖實現(xiàn)了對多品種、小批量生產(chǎn)過程的統(tǒng)計過程質(zhì)量控制。
傳統(tǒng)的單值-移動極差控制圖是用所有數(shù)據(jù)的均值作為的估計值,故只有在數(shù)據(jù)全部收集后才
能進行控制圖的繪制和分析,而在實際生產(chǎn)中,數(shù)據(jù)是一批一批或一個一個獲得的。因此改進的單值-移動極差控制圖在獲得第i個數(shù)據(jù)后,為充分利用已知信息,用過去i-1個數(shù)據(jù)來計算控制界限和統(tǒng)計變量。并通過統(tǒng)計變換,消去統(tǒng)計變量中的平均值和整體方差,實現(xiàn)對質(zhì)量信息的充分利用。
四、結(jié)論本文在研究SPQC技術(shù)應(yīng)用于先進制造環(huán)境下所存在的問題的基礎(chǔ)上,提出了解決AMT生產(chǎn)環(huán)境下質(zhì)量數(shù)據(jù)不足的問題的方法,給出了基于等效工序能力的統(tǒng)計過程控制圖的控制變量的計算方法;分析表明這種質(zhì)量控制方法能夠有效地控制先進制造生產(chǎn)環(huán)境下生產(chǎn)過程的穩(wěn)定,算法易于編程計算機化,是一種適用于AMT環(huán)境的統(tǒng)計過程質(zhì)量控制技術(shù)。同時,利用以前饋型的反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法為基礎(chǔ)的模式識別技術(shù),開發(fā)了加工過程異常模式的自動識別軟件,應(yīng)用表明具有良好的效果。
一、先進制造技術(shù)教學(xué)現(xiàn)狀
目前“先進制造技術(shù)”是工科院校機械工程、工業(yè)工程等專業(yè)的一門重要的限選課(選修課)。由于該門課程覆蓋面廣、內(nèi)容繁雜,教師教學(xué)多以課堂講授為主,缺乏結(jié)合實際的案例式教學(xué)、綜合性教學(xué)、實踐教學(xué)等原因,使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中困難重重,教學(xué)效果不夠理想。先進制造技術(shù)課程教學(xué)目前存在的問題如下:
(1)學(xué)時少,涵蓋信息量大。教師面臨著如何結(jié)合本校辦學(xué)模式和本專業(yè)學(xué)生深造和就業(yè)的需要來重新組織、整合教學(xué)內(nèi)容的難題。
(2)先進制造技術(shù)是一門動態(tài)的、不斷吸收高新技術(shù)發(fā)展的技術(shù),大多數(shù)教師受到現(xiàn)有教材的限制,無法在授課過程中及時融入先進制造技術(shù)的最新發(fā)展現(xiàn)狀。
(3)實驗設(shè)備匱乏,無法通過與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的實踐環(huán)節(jié)來加深學(xué)生對理論授課內(nèi)容的理解。
(4)課件制作難度大。先進制造技術(shù)內(nèi)容繁雜,涉及多種先進制造工藝、原理、加工過程及應(yīng)用。授課過程中僅采用文字結(jié)合圖片講解是遠遠不夠的。
(5)很多高校教師基本還是采取灌輸式的教學(xué)方法,達不到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的目的。
(6)現(xiàn)有的教材內(nèi)容繁雜,相對陳舊。上海海洋大學(xué)是一所有百年辦學(xué)歷史、技術(shù)實力雄厚、特色鮮明,特別在海洋科學(xué)與工程、海洋漁業(yè)、海洋信息等學(xué)科具有較強的教學(xué)與科研水平。近年來,工程學(xué)院在海洋工程材料、海洋工程裝備、海洋可再生能源的研究和應(yīng)用方面取得了突破性進展。如何寓研于教,不斷探索和總結(jié)教育教學(xué)的內(nèi)在規(guī)律,提高教學(xué)質(zhì)量是我們所面臨的關(guān)鍵問題。
二、“先進制造技術(shù)”案例式教學(xué)策略
(一)整合教學(xué)內(nèi)容
精選目前海洋工程裝備制造中最前沿的技術(shù),分大類,然后從每大類中再挑選出此類技術(shù)中最前沿、最先進的技術(shù),以此為主題,廣泛收集相關(guān)案例資料的最新研究成果,及時補充教學(xué)內(nèi)容,確保教學(xué)內(nèi)容的前瞻性,最好從中國期刊網(wǎng)上或elsevier上下載科技文獻以備參考,同時可以參加一些大型的相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品展覽會來拓寬視野并積攢素材。
(二)選擇案例資料
從眾多案例資料中挑選出最相關(guān)且淺顯易懂的案例,激發(fā)學(xué)生對海洋工程裝備等相關(guān)內(nèi)容的興趣,逐漸過渡到所要講授的某項先進制造技術(shù),同時需要從先進制造技術(shù)的重要性、用途等方面對學(xué)生加強引導(dǎo),讓學(xué)生在課堂上積極參與思考,并結(jié)合教師課堂教學(xué)談?wù)勛约旱母惺芗氨竟?jié)課的收獲,比如先讓學(xué)生自己針對該項先進制造技術(shù)的優(yōu)勢、技術(shù)特點、應(yīng)用條件、加工成本、加工質(zhì)量及效率等各個方面進行討論。學(xué)生由被動接受知識變?yōu)橹鲃尤W(xué)習(xí),這一輸入到輸出的過程既鍛煉了學(xué)生的語言表達能力,又充分調(diào)動教與學(xué)雙方的主動性,使得學(xué)生在討論交流中獲得更多的啟發(fā),并學(xué)會去思考問題;同時鼓勵學(xué)生在課下查閱相關(guān)文獻,提前做好功課,帶著問題來聽課,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。
(三)完善多媒體課堂教學(xué)課件
制作案例的教學(xué)課件,要包含海洋類技術(shù)的定義原理、海洋工程樣件的制備、設(shè)備的選擇、加工過程、檢測等,并盡量多地利用相關(guān)的圖片、動畫、視頻來吸引學(xué)生的眼球,使學(xué)生更加清楚全面地了解整個零件的加工過程;在課前備課時,要大量查閱相關(guān)內(nèi)容,挑選有用的信息,特別是具有應(yīng)用性和市場潛力大的先進制造技術(shù)及時添加到教學(xué)內(nèi)容中,從而讓學(xué)生從高層次、新角度來認真對待這門課;在進行課件設(shè)計時,將涉及的相關(guān)信息巧妙地融入到課件中來,并注意與課本知識有機結(jié)合,通過播放與先進制造技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)的視頻,讓學(xué)生更加深刻地了解先進制造技術(shù)在海洋工程方面的運用。
(四)融合海洋特色的案例及改進課外互動模式
21世紀是海洋的世紀,面對海洋資源開發(fā)這一不斷成長的新興市場,世界各國都在積極發(fā)展相關(guān)裝備,加快海洋資源開發(fā)和利用已成為世界各國發(fā)展的重要戰(zhàn)略取向。首先需要對海洋工程有關(guān)教材進行修訂,并圍繞研究主題發(fā)表較高質(zhì)量的研究論文,給同類高校相同或相近專業(yè)建設(shè)提供參考經(jīng)驗。其中實踐環(huán)節(jié)可通過購買相關(guān)精密器材比如超短激光器,并開設(shè)實踐課程,培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和分析試驗結(jié)果的能力,所獲的試驗結(jié)果又可作為新的案例應(yīng)用于教學(xué)中,這就是將理論環(huán)節(jié)與實踐環(huán)節(jié)有機結(jié)合,從而形成了課程的教學(xué)體系;同時為了彌補課上教學(xué)學(xué)時不足這一缺陷,可借助數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)平臺實現(xiàn)師生課外互動這一教學(xué)方式,使教學(xué)過程得以繼續(xù)延伸,以數(shù)字化的形式在整個教學(xué)網(wǎng)內(nèi),實現(xiàn)資源共享、教學(xué)互動,適應(yīng)多層次教學(xué)的需求,進而提升教學(xué)質(zhì)量。
(五)改革考試方式
增設(shè)案例考試環(huán)節(jié)。給定主題,學(xué)生自己尋找案例,主動查閱文獻并制作課件進行講解,以增強學(xué)生對科技文獻的閱讀和理解能力,為畢業(yè)設(shè)計撰寫綜述打下堅實的基礎(chǔ);同時,每位學(xué)生都需對本課程的教學(xué)效果進行評價,比如以5分制的方式,以小紙條的形式給任課教師打分,同時可提出對課堂教學(xué)具有建設(shè)性的意見,教師可根據(jù)學(xué)生對課程的評價來反映出學(xué)生對本課程的參與程度,將其作為考核學(xué)生的一種方式。同時考試的形式可采取課堂討論、小組成員演講、布置大作業(yè)、文獻查新等形式,根據(jù)具體情況按照一定比例來決定學(xué)生本課程的最終成績,可避免僅憑一張試卷的分數(shù)來評定和決定學(xué)生對本課程的掌握情況。
(六)加強與國內(nèi)外高校的學(xué)術(shù)交流活動,以跟蹤海洋工程領(lǐng)域制造業(yè)的最新發(fā)展
目前,以上環(huán)節(jié)已經(jīng)基本完成。通過兩輪授課,學(xué)生評測成績在90分以上,極大地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,改善了機械類課程枯燥乏味、授課效果差的現(xiàn)狀。學(xué)生普遍反映對于海洋工程裝備有了較深的認識,已經(jīng)意識到所學(xué)的知識對于中國海洋業(yè)發(fā)展的重要性,大家眾志成城,信心百倍地做好了投身海洋事業(yè)的準備。結(jié)合本校辦學(xué)模式和本專業(yè)學(xué)生深造和就業(yè)的需要,在先進制造技術(shù)授課內(nèi)容中引入海洋裝備先進制造技術(shù)。不僅可豐富學(xué)生的專業(yè)知識,開闊學(xué)生的視野,增強其專業(yè)技能,而且可將一種嚴謹?shù)目蒲欣砟罟噍斀o學(xué)生,培養(yǎng)其創(chuàng)新意識,并樹立一種推動科學(xué)進步、社會發(fā)展的光榮使命感。探索案例教學(xué)方式,取代傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高授課質(zhì)量,通過引導(dǎo)學(xué)生在課堂上去思考問題,并進行細致討論,充分調(diào)動教與學(xué)雙方的主動性。將實踐環(huán)節(jié)與理論環(huán)節(jié)進行有機結(jié)合,有助于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和分析實驗數(shù)據(jù)的能力,加深對海洋工程裝備等相關(guān)知識的掌握,注重海洋工程領(lǐng)域人才的培養(yǎng)。
作者:劉璇宋秋紅曹守啟單位:上海海洋大學(xué)
摘要:本文介紹了當今制造技術(shù)面臨的問題,論述了先進制造的前沿科學(xué),并展望了先進制造技術(shù)的發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞:問題;先進制造技術(shù);前沿科學(xué);應(yīng)用前景
制造業(yè)是現(xiàn)代國民經(jīng)濟和綜合國力的重要支柱,其生產(chǎn)總值一般占一個國家國內(nèi)生產(chǎn)總值的20%~55%。在一個國家的企業(yè)生產(chǎn)力構(gòu)成中,制造技術(shù)的作用一般占60%左右。專家認為,世界上各個國家經(jīng)濟的競爭,主要是制造技術(shù)的競爭。其競爭能力最終體現(xiàn)在所生產(chǎn)的產(chǎn)品的市場占有率上。隨著經(jīng)濟技術(shù)的高速發(fā)展以及顧客需求和市場環(huán)境的不斷變化,這種競爭日趨激烈,因而各國政府都非常重視對先進制造技術(shù)的研究。
一、當前制造科學(xué)要解決的問題
當前制造科學(xué)要解決的問題主要集中在以下幾方面:
(1)制造系統(tǒng)是一個復(fù)雜的大系統(tǒng),為滿足制造系統(tǒng)敏捷性、快速響應(yīng)和快速重組的能力,必須借鑒信息科學(xué)、生命科學(xué)和社會科學(xué)等多學(xué)科的研究成果,探索制造系統(tǒng)新的體系結(jié)構(gòu)、制造模式和制造系統(tǒng)有效的運行機制。制造系統(tǒng)優(yōu)化的組織結(jié)構(gòu)和良好的運行狀況是制造系統(tǒng)建模、仿真和優(yōu)化的主要目標。制造系統(tǒng)新的體系結(jié)構(gòu)不僅對制造企業(yè)的敏捷性和對需求的響應(yīng)能力及可重組能力有重要意義,而且對制造企業(yè)底層生產(chǎn)設(shè)備的柔性和可動態(tài)重組能力提出了更高的要求。生物制造觀越來越多地被引入制造系統(tǒng),以滿足制造系統(tǒng)新的要求。
(2)為支持快速敏捷制造,幾何知識的共享已成為制約現(xiàn)代制造技術(shù)中產(chǎn)品開發(fā)和制造的關(guān)鍵問題。例如在計算機輔助設(shè)計與制造(CAD/CAM)集成、坐標測量(CMM)和機器人學(xué)等方面,在三維現(xiàn)實空間(3-RealSpace)中,都存在大量的幾何算法設(shè)計和分析等問題,特別是其中的幾何表示、幾何計算和幾何推理問題;在測量和機器人路徑規(guī)劃及零件的尋位(如Localization)等方面,存在C-空間(配置空間ConfigurationSpace)的幾何計算和幾何推理問題;在物體操作(夾持、抓取和裝配等)描述和機器人多指抓取規(guī)劃、裝配運動規(guī)劃和操作規(guī)劃方面則需要在旋量空間(ScrewSpace)進行幾何推理。制造過程中物理和力學(xué)現(xiàn)象的幾何化研究形成了制造科學(xué)中幾何計算和幾何推理等多方面的研究課題,其理論有待進一步突破,當前一門新學(xué)科--計算機幾何正在受到日益廣泛和深入的研究。
(3)在現(xiàn)代制造過程中,信息不僅已成為主宰制造產(chǎn)業(yè)的決定性因素,而且還是最活躍的驅(qū)動因素。提高制造系統(tǒng)的信息處理能力已成為現(xiàn)代制造科學(xué)發(fā)展的一個重點。由于制造系統(tǒng)信息組織和結(jié)構(gòu)的多層次性,制造信息的獲取、集成與融合呈現(xiàn)出立體性、信息度量的多維性、以及信息組織的多層次性。在制造信息的結(jié)構(gòu)模型、制造信息的一致性約束、傳播處理和海量數(shù)據(jù)的制造知識庫管理等方面,都還有待進一步突破。
(4)各種人工智能工具和計算智能方法在制造中的廣泛應(yīng)用促進了制造智能的發(fā)展。一類基于生物進化算法的計算智能工具,在包括調(diào)度問題在內(nèi)的組合優(yōu)化求解技術(shù)領(lǐng)域中,受到越來越普遍的關(guān)注,有望在制造中完成組合優(yōu)化問題時的求解速度和求解精度方面雙雙突破問題規(guī)模的制約。制造智能還表現(xiàn)在:智能調(diào)度、智能設(shè)計、智能加工、機器人學(xué)、智能控制、智能工藝規(guī)劃、智能診斷等多方面。
這些問題是當前產(chǎn)品創(chuàng)新的關(guān)鍵理論問題,也是制造由一門技藝上升為一門科學(xué)的重要基礎(chǔ)性問題。這些問題的重點突破,可以形成產(chǎn)品創(chuàng)新的基礎(chǔ)研究體系。
二、現(xiàn)代機械工程的前沿科學(xué)
不同科學(xué)之間的交叉融合將產(chǎn)生新的科學(xué)聚集,經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步對科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生了新的要求和期望,從而形成前沿科學(xué)。前沿科學(xué)也就是已解決的和未解決的科學(xué)問題之間的界域。前沿科學(xué)具有明顯的時域、領(lǐng)域和動態(tài)特性。工程前沿科學(xué)區(qū)別于一般基礎(chǔ)科學(xué)的重要特征是它涵蓋了工程實際中出現(xiàn)的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題。
超聲電機、超高速切削、綠色設(shè)計與制造等領(lǐng)域,國內(nèi)外已經(jīng)做了大量的研究工作,但創(chuàng)新的關(guān)鍵是機械科學(xué)問題還不明朗。大型復(fù)雜機械系統(tǒng)的性能優(yōu)化設(shè)計和產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計、智能結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)、智能機器人及其動力學(xué)、納米摩擦學(xué)、制造過程的三維數(shù)值模擬和物理模擬、超精度和微細加工關(guān)鍵工藝基礎(chǔ)、大型和超大型精密儀器裝備的設(shè)計和制造基礎(chǔ)、虛擬制造和虛擬儀器、納米測量及儀器、并聯(lián)軸機床、微型機電系統(tǒng)等領(lǐng)域國內(nèi)外雖然已做了不少研究,但仍有許多關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題有待解決。
信息科學(xué)、納米科學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)、管理科學(xué)和制造科學(xué)將是改變21世紀的主流科學(xué),由此產(chǎn)生的高新技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)將改變世界的面貌。因此,與以上領(lǐng)域相交叉發(fā)展的制造系統(tǒng)和制造信息學(xué)、納米機械和納米制造科學(xué)、仿生機械和仿生制造學(xué)、制造管理科學(xué)和可重構(gòu)制造系統(tǒng)等會是21世紀機械工程科學(xué)的重要前沿科學(xué)。
2.1制造科學(xué)與信息科學(xué)的交叉--制造信息科學(xué)
機電產(chǎn)品是信息在原材料上的物化。許多現(xiàn)代產(chǎn)品的價值增值主要體現(xiàn)在信息上。因此制造過程中信息的獲取和應(yīng)用十分重要。信息化是制造科學(xué)技術(shù)走向全球化和現(xiàn)代化的重要標志。人們一方面對制造技術(shù)開始探索產(chǎn)品設(shè)計和制造過程中的信息本質(zhì),另一方面對制造技術(shù)本身加以改造,以使得其適應(yīng)新的信息化制造環(huán)境。隨著對制造過程和制造系統(tǒng)認識的加深,研究者們正試圖以全新的概念和方式對其加以描述和表達,以進一步達到實現(xiàn)控制和優(yōu)化的目的。
與制造有關(guān)的信息主要有產(chǎn)品信息、工藝信息和管理信息,這一領(lǐng)域有如下主要研究方向和內(nèi)容:
(1)制造信息的獲取、處理、存儲、傳遞和應(yīng)用,大量制造信息向知識和決策轉(zhuǎn)化。
(2)非符號信息的表達、制造信息的保真?zhèn)鬟f、制造信息的管理、非完整制造信息狀態(tài)下的生產(chǎn)決策、虛擬管理制造、基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的設(shè)計和制造、制造過程和制造系統(tǒng)中的控制科學(xué)問題。
這些內(nèi)容是制造科學(xué)和信息科學(xué)基礎(chǔ)融合的產(chǎn)物,構(gòu)成了制造科學(xué)中的新分支--制造信息學(xué)。
2.2微機械及其制造技術(shù)研究
微型電子機械系統(tǒng)(MEMS),是指集微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的完整微型機電系統(tǒng)。MEMS技術(shù)的目標是通過系統(tǒng)的微型化、集成化來探索具有新原理、新功能的元件和系統(tǒng)。MEMS的發(fā)展將極大地促進各類產(chǎn)品的袖珍化、微型化,成數(shù)量級的提高器件與系統(tǒng)的功能密度、信息密度與互聯(lián)密度,大幅度地節(jié)能、節(jié)材。它不僅可以降低機電系統(tǒng)的成本,而且還可以完成許多大尺寸機電系統(tǒng)無法完成的任務(wù)。例如用尖端直徑為5μm的微型鑷子可以夾起一個紅細胞;制造出3mm大小能夠開動的小汽車;可以在磁場中飛行的像蝴蝶大小的飛機等。MEMS技術(shù)的發(fā)展開辟了技術(shù)全新的領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè),具有許多傳統(tǒng)傳感器無法比擬的優(yōu)點,因此在制造業(yè)、航空、航天、交通、通信、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)控、軍事、家庭以及幾乎人們接觸到的所有領(lǐng)域中都有著十分廣闊的應(yīng)用前景。
微機械是機械技術(shù)與電子技術(shù)在納米尺度上相融合的產(chǎn)物。早在1959年就有科學(xué)家提出微型機械的設(shè)想,1962年第一個硅微型壓力傳感器問世。1987年美國加州大學(xué)伯克利分校研制出轉(zhuǎn)子直徑為60~120μm的硅微型靜電電動機,顯示出利用硅微加工工藝制作微小可動結(jié)構(gòu)并與集成電路兼容制造微小系統(tǒng)的潛力。微機械技術(shù)有可能像20世紀的微電子技術(shù)那樣,在21世紀對世界科技、經(jīng)濟發(fā)展和國防建設(shè)產(chǎn)生巨大的影響。近10年來,微機械的發(fā)展令人矚目。其特點如下:相當數(shù)量的微型元器件(微型結(jié)構(gòu)、微型傳感器和微型執(zhí)行器等)和微系統(tǒng)研究成功,體現(xiàn)了其現(xiàn)實的和潛在的應(yīng)用價值;多種微型制造技術(shù)的發(fā)展,特別是半導(dǎo)體微細加工等技術(shù)已成為微系統(tǒng)的支撐技術(shù);微型機電系統(tǒng)的研究需要多學(xué)科交叉的研究隊伍,微型機電系統(tǒng)技術(shù)是在微電子工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展的多學(xué)科交叉的前沿研究領(lǐng)域,涉及電子工程、機械工程、材料工程、物理學(xué)、化學(xué)以及生物醫(yī)學(xué)等多種工程技術(shù)和科學(xué)。
目前對微觀條件下的機械系統(tǒng)的運動規(guī)律,微小構(gòu)件的物理特性和載荷作用下的力學(xué)行為等尚缺乏充分的認識,還沒有形成基于一定理論基礎(chǔ)之上的微系統(tǒng)設(shè)計理論與方法,因此只能憑經(jīng)驗和試探的方法進行研究。微型機械系統(tǒng)研究中存在的關(guān)鍵科學(xué)問題有微系統(tǒng)的尺度效應(yīng)、物理特性和生化特性等。微系統(tǒng)的研究正處于突破的前夜,是亟待深入研究的領(lǐng)域。
2.3材料制備/零件制造一體化和加工新技術(shù)基礎(chǔ)
材料是人類進步的里程碑,是制造業(yè)和高技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。每一種重要新材料的成功制備和應(yīng)用,都會推進物質(zhì)文明,促進國家經(jīng)濟實力和軍事實力的增強。21世紀中,世界將由資源消耗型的工業(yè)經(jīng)濟向知識經(jīng)濟轉(zhuǎn)變,要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性;要求材料和零件的設(shè)計實現(xiàn)定量化、數(shù)字化;要求材料和零件的制備快速、高效并實現(xiàn)二者一體化、集成化。材料和零件的數(shù)字化設(shè)計與擬實仿真優(yōu)化是實現(xiàn)材料與零件的高效優(yōu)質(zhì)制備/制造及二者一體化、集成化制造的關(guān)鍵。一方面,通過計算機完成擬實仿真優(yōu)化后可以減少材料制備與零件制造過程中的實驗性環(huán)節(jié),獲得最佳的工藝方案,實現(xiàn)材料與零件的高效優(yōu)質(zhì)制備/制造;另一方面,根據(jù)不同材料性能的要求,如彈性模量、熱膨脹系數(shù)、電磁性能等,研究材料和零件的設(shè)計形式。進而結(jié)合傳統(tǒng)的去除材料式制造技術(shù)、增加材料式覆層技術(shù)等,研究多種材料組分的復(fù)合成形工藝技術(shù)。形成材料與零件的數(shù)字化制造理論、技術(shù)和方法,如快速成形技術(shù)采用材料逐漸增長的原理,突破了傳統(tǒng)的去材法和變形法機械加工的許多限制,加工過程不需要工具或模具,能迅速制造出任意復(fù)雜形狀又具有一定功能的三維實體模型或零件。
2.4機械仿生制造
21世紀將是生命科學(xué)的世紀,機械科學(xué)和生命科學(xué)的深度融合將產(chǎn)生全新概念的產(chǎn)品(如智能仿生結(jié)構(gòu)),開發(fā)出新工藝(如生長成形工藝)和開辟一系列的新產(chǎn)業(yè),并為解決產(chǎn)品設(shè)計、制造過程和系統(tǒng)中一系列難題提供新的解決方法。這是一個極富創(chuàng)新和挑戰(zhàn)的前沿領(lǐng)域。
地球上的生物在漫長的進化中所積累的優(yōu)良品性為解決人類制造活動中的各種難題提供了范例和指南。從生命現(xiàn)象中學(xué)習(xí)組織與運行復(fù)雜系統(tǒng)的方法和技巧,是今后解決目前制造業(yè)所面臨許多難題的一條有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自組織、自愈合、自增長與自進化等功能結(jié)構(gòu)和運行模式的一種制造系統(tǒng)與制造過程。如果說制造過程的機械化、自動化延伸了人類的體力,智能化延伸了人類的智力,那么,"仿生制造"則可以說延伸了人類自身的組織結(jié)構(gòu)和進化過程。
仿生制造所涉及的科學(xué)問題是生物的"自組織"機制及其在制造系統(tǒng)中的應(yīng)用問題。所謂"自組織"是指一個系統(tǒng)在其內(nèi)在機制的驅(qū)動下,在組織結(jié)構(gòu)和運行模式上不斷自我完善、從而提高對于環(huán)境適應(yīng)能力的過程。仿生制造的"自組織"機制為自下而上的產(chǎn)品并行設(shè)計、制造工藝規(guī)程的自動生成、生產(chǎn)系統(tǒng)的動態(tài)重組以及產(chǎn)品和制造系統(tǒng)的自動趨優(yōu)提供了理論基礎(chǔ)和實現(xiàn)條件。
仿生制造屬于制造科學(xué)和生命科學(xué)的"遠緣雜交",它將對21世紀的制造業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。
仿生制造的研究內(nèi)容目前有兩個方面:
2.4.1面向生命的仿生制造
研究生命現(xiàn)象的一般規(guī)律和模型,例如人工生命、細胞自動機、生物的信息處理技巧、生物智能、生物型的組織結(jié)構(gòu)和運行模式以及生物的進化和趨優(yōu)機制等;
2.4.2面向制造的仿生制造
研究仿生制造系統(tǒng)的自組織機制與方法,例如:基于充分信息共享的仿生設(shè)計原理,基于多自律單元協(xié)同的分布式控制和基于進化機制的尋優(yōu)策略;研究仿生制造的概念體系及其基礎(chǔ),例如:仿生空間的形式化描述及其信息映射關(guān)系,仿生系統(tǒng)及其演化過程的復(fù)雜度計量方法。
機械仿生與仿生制造是機械科學(xué)與生命科學(xué)、信息科學(xué)、材料科學(xué)等學(xué)科的高度融合,其研究內(nèi)容包括生長成形工藝、仿生設(shè)計和制造系統(tǒng)、智能仿生機械和生物成形制造等。目前所做的研究工作大多屬前沿探索性的工作,具有鮮明的基礎(chǔ)研究的特點,如果抓住機遇研究下去,將可能產(chǎn)生革命性的突破。今后應(yīng)關(guān)注的研究領(lǐng)域有生物加工技術(shù)、仿生制造系統(tǒng)、基于快速原型制造技術(shù)的組織工程學(xué),以及與生物工程相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)等。
三、現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展趨勢
20世紀90年代以來,世界各國都把制造技術(shù)的研究和開發(fā)作為國家的關(guān)鍵技術(shù)進行優(yōu)先發(fā)展,如美國的先進制造技術(shù)計劃AMTP、日本的智能制造技術(shù)(IMS)國際合作計劃、韓國的高級現(xiàn)代技術(shù)國家計劃(G--7)、德國的制造2000計劃和歐共體的ESPRIT和BRITE-EURAM計劃。
隨著電子、信息等高新技術(shù)的不斷發(fā)展,市場需求個性化與多樣化,未來現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢是向精密化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化、綠色集成化、全球化的方向發(fā)展。
摘要:先進制造技術(shù)課程作為高職機械工程和機械制造及自動化專業(yè)的專業(yè)課,對于培養(yǎng)具有工程實踐與創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才來說,其改革顯得尤為必要。通過理論與實踐相結(jié)合以及互動式的教學(xué)方式等,可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,從而增強教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞:先進制造技術(shù);教學(xué)現(xiàn)狀;教學(xué)方法;教學(xué)改革
一、引 言
隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展,市場環(huán)境和消費者需求發(fā)生了巨大的變化,同時計算機技術(shù)、信息技術(shù)以及自動化技術(shù)的迅猛發(fā)展和逐漸滲透,極大地促進了制造業(yè)的變革,使傳統(tǒng)制造業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式和生產(chǎn)工藝等發(fā)生了翻天覆地的變化,更多地融入了現(xiàn)代信息技術(shù)的元素,整個制造過程變得更加精準與自動化控制,因而先進制造技術(shù)這一概念也應(yīng)運而生。
隨著先進制造技術(shù)滲入到產(chǎn)品生產(chǎn)加工與制造的過程,這種技術(shù)的廣泛應(yīng)用對員工的素質(zhì)也提出了較大的挑戰(zhàn),他們必須對相關(guān)專業(yè)知識與技能進行了解與掌握。針對市場對人才需求的變革,各大高職機械專業(yè)紛紛將先進制造技術(shù)這門課程引入到教學(xué)體系中來,作為該專業(yè)的一門專業(yè)必修課。該課程在對傳統(tǒng)制造技術(shù)有一定了解和學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,進一步介紹先進制造技術(shù)的相關(guān)理念與內(nèi)涵,以便使學(xué)生了解先進制造技術(shù)的新思想、新技術(shù)。先進制造技術(shù)課程的引入不僅拓寬了學(xué)生在本專業(yè)學(xué)習(xí)過程中的知識面,也加強了學(xué)科之間的聯(lián)系,使學(xué)生能夠適應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)的新型制造方式,滿足現(xiàn)代化制造企業(yè)對高素質(zhì)人才的需求。
二、先進制造技術(shù)課程的教學(xué)現(xiàn)狀與問題
目前,由于先進制造技術(shù)課程涉及的內(nèi)容較多,覆蓋的知識面較廣,大多數(shù)高職院校在設(shè)置該門課程時較少考慮到其多學(xué)科交叉的特性,使得學(xué)生對其他學(xué)科基礎(chǔ)知識的匱乏影響了本學(xué)科的學(xué)習(xí),在理解和掌握相關(guān)知識的過程中比較吃力。另外,這門課程的實踐性較強,只靠理論教學(xué),很難使學(xué)生深入理解教材知識的真正內(nèi)涵,沒有將所學(xué)知識運用到實際動手操作過程中,導(dǎo)致教學(xué)效果不夠理想。其中,在先進制造技術(shù)課程教學(xué)中存在的問題主要有以下幾個方面:
1.從課程設(shè)置角度來看,大多數(shù)高職先進制造課程所用的課時較少,而該門課程包含的知識、涉及的內(nèi)容較多,在有限的時間內(nèi)無法教授與先進制造課程相關(guān)的所有內(nèi)容。其次,與先進制造相關(guān)的課程較少,而且比較分散,沒有結(jié)合學(xué)校的教學(xué)目標和學(xué)生的就業(yè)需求設(shè)置先進制造課程體系。
2.從師資力量角度來看,有些教師教學(xué)經(jīng)驗不足,沒有從事與先進制造技術(shù)有關(guān)的科研工作,或者只對本專業(yè)的某個研究方向比較熟悉,而對其他專業(yè)相關(guān)的知識不夠熟悉,這樣在授課過程中,由于涉及到的其他專業(yè)知識的匱乏導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容無法進行深入挖掘。
3.從教材選擇角度看,各大高職院校所使用的先進制造課程的教材多種多樣,要么重視先進制造管理,要么重視先進制造工藝,內(nèi)容保羅萬象,沒有權(quán)威部門規(guī)定統(tǒng)一的教學(xué)大綱,導(dǎo)致教材的選擇與人才培養(yǎng)的目標不相符合。另外,教師在教學(xué)過程中選擇的教材內(nèi)容較少,內(nèi)容不夠豐富,或者是沒有及時關(guān)注與先進制造技術(shù)有關(guān)的最新動態(tài),并將其融入到課程教學(xué)中來,學(xué)生也不能掌握與先進制造有關(guān)的前沿知識,達不到與時俱進的教學(xué)目的。
4.從教學(xué)方法角度看,首先,大多數(shù)高職教師采取的還是傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)方法,雖然也使用了多媒體進行教學(xué),但教學(xué)方法過于單一,學(xué)生只掌握了與先進制造技術(shù)課程有關(guān)的基本概念,沒有進行深入地思考,無法培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。其次,先進制造技術(shù)與快速成型、CAD等技術(shù)在實際工業(yè)制造過程中有著廣泛的應(yīng)用,而教師在課堂上只講了先進制造的理論知識,沒有與實際結(jié)合起來,也沒有給學(xué)生提供有關(guān)的實踐機會,導(dǎo)致理論與實踐脫節(jié),學(xué)生不能較好地將所學(xué)的理論知識加以應(yīng)用,導(dǎo)致所學(xué)知識理解得不夠深入,掌握得不夠牢靠,知識點容易被遺忘。最后,由于先進制造技術(shù)課程內(nèi)容比較繁雜,涉及的理論、原理較多,使得學(xué)生接受起來有一定的難度,導(dǎo)致學(xué)生上課的積極性不高,沒有主動參與到教學(xué)中來,對知識的吸收量有限,甚至部分學(xué)生因為課程較難而產(chǎn)生厭學(xué)情緒。
三、先進制造課程教學(xué)改革的方法
先進制造技術(shù)課程教學(xué)改革要從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式、師資隊伍建設(shè)以及課程體系建設(shè)這些方面著手,加強教師的教學(xué)水平,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此,先進制造課程教學(xué)改革方法可從以下幾個方面進行:
1.改善教學(xué)方法和手段
由于受到傳統(tǒng)教學(xué)思想的影響,大多數(shù)高職仍然注重于培養(yǎng)學(xué)生的研究水平,理論知識所占比重較大,從而忽視了對學(xué)生實踐動手能力的培養(yǎng)。教師在授課過程中,主要是講授理論知識,較少涉及到案例教學(xué)、實踐教學(xué)的環(huán)節(jié),這樣就導(dǎo)致高職畢業(yè)生的素質(zhì)與市場對應(yīng)用型人才的需求有一定的差距,并且純理論的教學(xué)容易使學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒。因此,必須對先進制造課程教學(xué)方法進行改革,采取多種教學(xué)方法提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強教學(xué)效果。具體可以從以下方面進行教學(xué)方法的改革:一是在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上結(jié)合實例進行案例教學(xué),如先進制造技術(shù)在很多領(lǐng)域都有應(yīng)用,特別是在航空、航海等領(lǐng)域,教師在授課過程中可以引進最新的科技前沿動態(tài),將其運用到的先進制造技術(shù)進行分析,以便吸引學(xué)生的興趣,增強課堂知識的實用性。二是教師可以結(jié)合自身的經(jīng)驗進行教學(xué),這樣容易使學(xué)生產(chǎn)生共鳴,吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,學(xué)生對知識的接受程度也會提高,印象也更加深刻。三是增加互動教學(xué),可以通過布置一個論題,要求學(xué)生課下查閱資料,并以課堂討論的形式展現(xiàn)出來,使學(xué)生主動加入到教學(xué)過程中來,教師則負責(zé)做點評和解答學(xué)生的疑惑,將學(xué)習(xí)的主動權(quán)交給學(xué)生。四是增加實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)。學(xué)??梢耘c企業(yè)進行校企合作,給學(xué)生提供實習(xí)實踐的平臺,使學(xué)生對先進制造課程有更深入地理解,增強學(xué)生的動手能力。同時,可以適當增加學(xué)生上機實踐操作的能力,充分利用學(xué)校的實驗基地開展實踐教學(xué),激發(fā)學(xué)生使用CAD軟件解決工程問題的能力。另外,還可以鼓勵學(xué)生多參加與先進制造技術(shù)相關(guān)的科技創(chuàng)新活動,充分利用所學(xué)知識進行實踐創(chuàng)新。
2.改進課程考核方式
傳統(tǒng)的課程考核方式是采用理論試卷考試的方式進行評判。為了更加全面評價學(xué)生的能力,應(yīng)該更加注重學(xué)生平時的表現(xiàn),如實踐動手情況、文獻查閱能力等。將最后的成績分為平時表現(xiàn)和期末考試兩部分成績,并適當增加平時表現(xiàn)在總成績中的比重。另外,由于先進制造課程的實用性較強,并且學(xué)習(xí)階段大多安排在高年級,除了考試之外,還可以布置開放性題目,讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣選擇課題的方向。這種考核方式可以使學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí),分析問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題,增強學(xué)生的思維能力和自主學(xué)習(xí)能力。因此,通過改革先進制造技術(shù)課程的考核方式,將其考核內(nèi)容分為三個部分:一是專題報告的形式,主要通過觀察學(xué)生平時的課堂表現(xiàn),如課堂參與度、積極度等;二是課程實踐環(huán)節(jié),主要通過上機作業(yè)的完成情況或者實習(xí)實踐的方式進行評價;三是期末考試的環(huán)節(jié),可以采取開卷考試的形式,主要考察學(xué)生的自主思考能力和分析問題、解決問題的能力。
3.加強師資隊伍建設(shè)
先進制造技術(shù)課程的實用性和應(yīng)用性較強,對教師的要求也比較高,授課教師不僅要有扎實的理論基礎(chǔ),還要有一定的實際工作經(jīng)驗或者科研能力,而目前幾個方面能力兼而有之的教師比例較小,大部分教師在不同方面的能力有所欠缺。因此,要提高教師的教學(xué)水平,可以從科研和實踐兩個方面著手??蒲心芰Φ呐囵B(yǎng)方面,鼓勵教師積極參加教學(xué)科研項目,在項目中完善自己的知識體系框架,提高理論教學(xué)水平。實踐能力的培養(yǎng)方面,可以組織教師進入先進制造實驗室或者運用先進制造技術(shù)進行生產(chǎn)的企業(yè)進行實地參觀學(xué)習(xí),提高教師的實踐能力和實踐教學(xué)水平。這樣,通過教師的自我學(xué)習(xí)和自我完善,對先進制造技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)方面有更多的了解,以便課堂教學(xué)中深入進行講解。
4.完善教學(xué)課件和課程體系的建設(shè)
先進制造技術(shù)課程采用多媒體課件進行教學(xué),這樣可以增強學(xué)生對教材知識的感性認識,加深對相關(guān)知識的理解和記憶,提高教學(xué)質(zhì)量。例如,在講解到企業(yè)運用先進制造技術(shù)進行生產(chǎn)時,教師可以在課堂上播放相關(guān)的視頻,讓學(xué)生觀察和學(xué)習(xí)在整個生產(chǎn)過程中,先進制造技術(shù)是如何被運用的。另外,由于先進制造技術(shù)涉及的內(nèi)容較多,為了保障學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和知識之間的銜接性、連貫性,就必須在開設(shè)該門課程之前對相關(guān)學(xué)科知識進行基本了解和掌握,如數(shù)學(xué)、力學(xué)、電工學(xué)、自動控制原理、計算機控制技術(shù)、機械設(shè)計等等一系列課程。因此,在課程體系設(shè)置方面要遵循循序漸進的原則,確保學(xué)生在學(xué)習(xí)完相關(guān)的基礎(chǔ)知識和學(xué)科專業(yè)知識的基礎(chǔ)上再進行該門課程的學(xué)習(xí)。
四、總 結(jié)
本文通過探討先進制造技術(shù)課程的教學(xué)現(xiàn)狀及其存在的問題,發(fā)現(xiàn)大多數(shù)高職存在課程設(shè)置不夠合理,師資力量薄弱,教材選擇與人才培養(yǎng)目標不相符合,以及教學(xué)方法重理論輕實踐,忽略了課堂的互動性等問題。并從四個方面探討了先進制造課程改革的方法,即增加互動式教學(xué)、案例式教學(xué)、實踐性教學(xué)等從而增強教學(xué)效果,改進課程考核的方式,將傳統(tǒng)的閉卷考試的形式改成課程報告、課程實踐、開卷考試等多種考核方式并存的形式對學(xué)生的能力進行全面考核。另外,還要加強師資隊伍建設(shè),增強教師的授課能力和實踐操作領(lǐng)域的能力,完善課程體系和教學(xué)課件的設(shè)置,加強課程學(xué)習(xí)的連貫性和銜接性。
摘要:結(jié)合《先進制造技術(shù)》課程教學(xué)內(nèi)容和機械類專業(yè)的培養(yǎng)目標,剖析授課對象特點,提出自主式教學(xué)課堂和應(yīng)用“案例+啟發(fā)式”相結(jié)合的教學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣,對提高教學(xué)質(zhì)量,提升學(xué)生的工程素養(yǎng)、工程實踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識具有積極的推動作用。
關(guān)鍵詞:先進制造技術(shù);自主式教學(xué)課堂;教學(xué)方法
我校2013版人才培養(yǎng)方案中,《先進制造技術(shù)》課程是針對機械類專業(yè)開設(shè)的專業(yè)必修選修課程,目的在于通過該課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生了解先進制造技術(shù)的基本內(nèi)容和國內(nèi)外先進制造水平;掌握先進制造技術(shù)中關(guān)鍵技術(shù)的新思想、新方法、新技術(shù)和其內(nèi)涵。培養(yǎng)和提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力,工程素養(yǎng)能力和創(chuàng)新思維。
一、課程特點
1.教學(xué)內(nèi)容[1]和培養(yǎng)目標特點。《先進制造技術(shù)》主要介紹的是一種大制造概念,闡述了目前制造行業(yè)的發(fā)展新方向。課程涉及現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)、先進制造工藝技術(shù)、制造自動化技術(shù)、現(xiàn)代生產(chǎn)管理技術(shù)及其他先進制造技術(shù)。融合機械、材料、電子、信息、生物和管理等多學(xué)科,具有多學(xué)科的交叉性,更具有動態(tài)性和前沿性,其教學(xué)內(nèi)容龐雜,更新速度較快。在完成教學(xué)內(nèi)容的同時,以培養(yǎng)學(xué)生工程素養(yǎng)、工程實踐和綜合應(yīng)用能力為目標,提升學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識。
2.授課對象的特點。我校2013級人才培養(yǎng)方案中,該課程主要針對我院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)和工業(yè)工程專業(yè)開設(shè),目的在于通過該課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生了解和掌握先進制造技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)課程體系需求,該課程安排在整個課程體系最后,在大四第一個學(xué)期授課。此階段的學(xué)生忙于考研,公務(wù)員考試,各類招聘面試、考試等各項事務(wù),對于專業(yè)選修課僅僅認為拿到學(xué)分即可,這有悖于開設(shè)該課程的初衷。因此,如何通過短短的32的課時學(xué)習(xí),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,主動學(xué)習(xí)該課程知識,并且達到預(yù)期教學(xué)目標,是任課教師應(yīng)該重點思考的問題。
二、改進教學(xué)方式
教學(xué)方式的多樣性,是為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,促進教學(xué)順利開展,提高教學(xué)效果,達到預(yù)期的教學(xué)目標。在課堂教學(xué)中以教師為主導(dǎo),學(xué)生為主體,轉(zhuǎn)變學(xué)生角色,使學(xué)生由被動接收變主動自學(xué),由被動學(xué)習(xí)變主動理解,積極參與到課堂教學(xué)中來。
1.建設(shè)自主式學(xué)習(xí)課堂[2]。針對該課程概念多,內(nèi)容前沿和更新速度快等特點,提出自主式課堂教學(xué)。課堂中,教師引導(dǎo)全體學(xué)生主動參與教學(xué),充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,使得學(xué)生參與教學(xué),激發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中主動獲取、主動發(fā)展的動力,改變被動地灌輸與接受。首先,教師應(yīng)上好第一堂課。根據(jù)課程所涉及的內(nèi)容結(jié)合當前制造行業(yè)的熱點問題提煉出相關(guān)話題,例如納米加工、高速切削、高精密加工、工業(yè)機器人、3D打印等;其次,轉(zhuǎn)變學(xué)生角色,將學(xué)生按3―4人分組,小組學(xué)生應(yīng)根據(jù)問題從具體應(yīng)用入手結(jié)合知識點完成PPT、動畫的制作;再次,完成10―15分鐘的學(xué)生授課,并回答任課教師和其他學(xué)生提出的問題。最后,教師對該組學(xué)生的講課內(nèi)容進行講評,并完成該組學(xué)生授課內(nèi)容的知識拓展。在這個過程中,小組組長根據(jù)各成員優(yōu)勢進行任務(wù)協(xié)調(diào),主動完成查閱資料,動畫制作、PPT制作和課堂講授。機制2013級學(xué)生授課過程中,講述的“3D打印先進制造技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用”,學(xué)生針對該問題,以“3D打印一體成形自行車”為例,從設(shè)計、材料選取、工藝、制造、裝配和庫存的整個制造工藝過程。通過該環(huán)節(jié),幫助學(xué)生更好地理解該課程中涉及到的各個學(xué)科的知識。學(xué)生通過查閱大量資料,完成該項工作,在這種自主學(xué)習(xí)的過程中,培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和閱讀文獻、整理文獻的能力和語言表達能力,同時也培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作精神,為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計做好前期準備。
2.啟發(fā)式+案例式教學(xué)法[3]。針對機械設(shè)計制造專業(yè)學(xué)生在授課過程中重點講述:現(xiàn)代設(shè)計、工業(yè)技術(shù)、制造自動化技術(shù),這些章節(jié)中概念多,學(xué)生容易感覺到枯燥,所以在授課過程融合了啟發(fā)式教學(xué)、案例式教學(xué)等多種教學(xué)手段。案例來自生產(chǎn)實例、第二課堂或先導(dǎo)課程《機制工藝學(xué)》的課程設(shè)計。教學(xué)過程中,教師應(yīng)準備好案例和引導(dǎo)問題,從案例入手提出問題,經(jīng)學(xué)生討論,最終解決問題。教師做好引導(dǎo),啟發(fā)學(xué)生思考,提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,有效地提高教學(xué)效果。在講授先進制造工藝技術(shù)內(nèi)容時,以“全國大學(xué)生工程能力綜合競賽”中的閥芯和閥體設(shè)計制造及配合為例,從制造精度和配合精度等方面設(shè)計問題。對《機械制造基礎(chǔ)》中的材料加工方法,《機械制造工藝學(xué)》中尺寸測量方法、精度檢測和公差配合等進行回顧。通過此過程對課程體系進行串聯(lián),培養(yǎng)并提升學(xué)生思考問題,分析問題,解決問題的能力。
三、現(xiàn)場教學(xué),理論聯(lián)系實際
在制定2013級培養(yǎng)方案時,我院先進制造技術(shù)相關(guān)實驗室并未建設(shè),該課程為32理論學(xué)時,并未設(shè)置實驗學(xué)時。但隨著學(xué)?!耙皇∫恍!表椖宽樌七M,學(xué)院建設(shè)了數(shù)控加工實驗室、柔性裝配生產(chǎn)線(油泵)、3D打印實驗室、數(shù)控網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造實驗室和精準測量實驗室等一系列現(xiàn)代制造實驗室。授課教師根據(jù)講述知識點,將理論課堂講解轉(zhuǎn)到實驗室講解,授課教師可邊演示邊授課。例如:講述現(xiàn)代設(shè)計方法中反求工程內(nèi)容時,將課堂設(shè)在三坐標三維測量實驗室,講解機制工藝學(xué)中的形位誤差、尺寸精度測量等概念,通過對零件的三維掃描,逆向反求零件三維實體模型。通過實踐聯(lián)合理論的方法,提高學(xué)生的分析問題和解決問題的能力,增學(xué)生的實踐動手能力,提升第二課堂實施效果和畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量。課程結(jié)束后,鼓勵學(xué)生走進實驗室,應(yīng)用所學(xué)的理論知識解決實際問題。鼓勵學(xué)生借助實驗室的先進制造設(shè)備完成《機械制造工藝學(xué)》課程設(shè)計中涉及的軸類、盤套類零件加工,畢業(yè)設(shè)計虛擬樣機的3D打印模型。鼓勵學(xué)生參加學(xué)校的第二課堂,申報校級SRP項目、國家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、“互聯(lián)網(wǎng)+”項目、創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新項目等;參加“全國大學(xué)生工程能力綜合競賽”、“全國3D設(shè)計大賽”等全國重要大賽,學(xué)生在“全國大學(xué)生工程能力綜合競賽”中取得三等獎,“全國3D設(shè)計大賽”中榮獲全國一等獎的好成績,使學(xué)生的工程能力得以實現(xiàn)和提升。
先M制造技術(shù)是一門多交叉學(xué)科知識的匯總,授課過程中立足于先進制造技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容的特點,在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)方式等方面不斷改進,激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力,提升學(xué)生的分析問題能力、解決問題能力、綜合應(yīng)用能力;增強學(xué)生工程素養(yǎng)、工程實踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識,以適應(yīng)機械工程專業(yè)的培養(yǎng)目標,并更好地適應(yīng)今后工作需求。
制造業(yè)是國家現(xiàn)代化和競爭力的基礎(chǔ),技術(shù)技能人才是制造業(yè)健康發(fā)展的第一資源。目前,我國制造業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)模位居世界前列,但結(jié)構(gòu)上存在著與產(chǎn)業(yè)需求的脫節(jié)現(xiàn)象,企業(yè)核心技術(shù)和職工工匠精神成為短板,迫切需要改革技術(shù)技能人才培養(yǎng)模式、加強產(chǎn)教融合,為中國制造由大變強提供堅實基礎(chǔ)。
科教興國戰(zhàn)略已實施了20多年,人們對科學(xué)和教育的重要性已經(jīng)有了比較深刻的認識。但是,對技術(shù)技能的作用卻忽視嚴重,重學(xué)輕術(shù)、重輕技術(shù)開發(fā)一直為學(xué)界詬病,把學(xué)習(xí)單純地理解為讀書而忽視實踐成長方式更是普遍存在,結(jié)果使得基礎(chǔ)教育階段的應(yīng)試傾向很難得到糾正、職業(yè)技術(shù)教育長期只是家長們的備選、工程教育理科化傾向嚴重。
其實,當今是一個技術(shù)技能立國取勝和回歸的時代。發(fā)達國家,非常重視科學(xué),因為它要保持領(lǐng)頭地位;后發(fā)國家,更加重視技術(shù),因為它要先縮小與發(fā)達國家的距離;而所有的國家,都重視技術(shù)技能,因為它們是現(xiàn)實的生產(chǎn)力。日本在“二戰(zhàn)”后就是先經(jīng)由技術(shù)立國戰(zhàn)略,走向復(fù)興,而后才開始實施科學(xué)技術(shù)立國戰(zhàn)略的;美國在國際金融危機后開始實施再工業(yè)化戰(zhàn)略,提出要重返制造業(yè)巔峰和打造世界一流的勞動力;德國因為其強大的實體工業(yè)支撐和嚴謹?shù)募夹g(shù)技能人才成長環(huán)境,得以成為歐洲經(jīng)濟的領(lǐng)頭羊。這些,都是對技術(shù)技能重視及其成效的例證。
科學(xué)是找出自然界的固有規(guī)律,用數(shù)學(xué)或其它方式總結(jié)出的原理、定律、公式,是發(fā)現(xiàn);技術(shù)是科學(xué)的應(yīng)用,是人們用已知的原理創(chuàng)造出新的物件來為人服務(wù),是創(chuàng)新;而技能是作為個體的人,完成某項任務(wù)的操作或心智活動方式,是直觀反應(yīng),是能力表現(xiàn)的手段。因此科學(xué)是精練的,是少的,有唯一性;技術(shù)是廣泛的,是多的,有多樣性;技能更是普遍存在的,是每個人工作和生存的必須,當然每個人擁有的工作技能可以完全不同。
很多時候技術(shù)的重要性高于科學(xué),因為科學(xué)原理是公開的而技術(shù)手段的保密的,即所謂科學(xué)無國界、技術(shù)有壁壘。技術(shù)技能是生產(chǎn)力的實現(xiàn)方式,技術(shù)技能強才能產(chǎn)品好、才能國家強。當然,科學(xué)的作用是基礎(chǔ)性的,科學(xué)是技術(shù)的支撐,技術(shù)技能反過來又能促進科學(xué)的發(fā)展。我國作為一個發(fā)展中的大國已提出要走新型工業(yè)化的道路,其中制造業(yè)是重要的基礎(chǔ),因此需要重視技術(shù)技能積累和技術(shù)技能人才的成長。
2014年,《國務(wù)院關(guān)于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定》提出“制定多方參與的支持政策,促進技術(shù)技能的積累與創(chuàng)新”。技術(shù)技能的創(chuàng)新主要來自企業(yè),而其積累則需要學(xué)校的參與,大規(guī)模、高品質(zhì)的技術(shù)技能人才培養(yǎng)需要通過校企的協(xié)同,產(chǎn)教融合是根本出路。
總理強調(diào)打造高素質(zhì)產(chǎn)業(yè)工人隊伍對于實現(xiàn)中國制造2025目標至關(guān)重要,《制造業(yè)人才發(fā)展規(guī)劃指南》提出支持基礎(chǔ)制造技術(shù)領(lǐng)域人才培養(yǎng)、大力培養(yǎng)技術(shù)技能緊缺人才,而這需要加快實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)和教育深度融合來完成。我們需要向各界呼吁:學(xué)習(xí),絕不僅止于讀書,還須面向?qū)嵺`。面向中國先進制造業(yè)未來,我們必須建立和強化校企協(xié)同育人的制度和機制。
首先,我們需要積極推動產(chǎn)業(yè)界⒂胙校人才培養(yǎng),相關(guān)院校更是要主動開展與企業(yè)的協(xié)同育人工作。為此,需要打破將協(xié)同育人簡單等同于“協(xié)同創(chuàng)新”、實施“聯(lián)合培養(yǎng)”項目等思維局限,著力構(gòu)建以新型制造業(yè)發(fā)展為導(dǎo)向的協(xié)同育人模式。把學(xué)校與科研院所、行業(yè)企業(yè)協(xié)同育人納入制造業(yè)從研發(fā)到生產(chǎn)、從銷售到服務(wù)的全過程,以創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈、價值鏈統(tǒng)領(lǐng)協(xié)同育人工作;制訂完善相關(guān)法律法規(guī),明確行業(yè)企業(yè)參與人才培養(yǎng)的責(zé)任、權(quán)利、義務(wù);應(yīng)用型院校的教學(xué)大綱、教學(xué)計劃和培養(yǎng)方案制訂必須征求相關(guān)企業(yè)和用人單位的意見,回歸工程類院?!肮こ處煋u籃”的辦學(xué)使命;圍繞產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)整專業(yè)設(shè)置,對接制造業(yè)產(chǎn)業(yè)集群建設(shè)校企深度合作的專業(yè)集群,強化行業(yè)特色學(xué)科建設(shè);注重從企業(yè)吸納有經(jīng)驗的優(yōu)秀專業(yè)人才進入教師隊伍或兼任學(xué)校的教學(xué)工作,促進專業(yè)教學(xué)標準有效對接職業(yè)標準。
其次,發(fā)揮企業(yè)在職業(yè)教育中的重要辦學(xué)主體作用,重點瞄向增強勞動者的職業(yè)技能。高技能人才是現(xiàn)代制造業(yè)的中堅,在生產(chǎn)制造流程中起到技術(shù)實現(xiàn)和再造的作用,而企業(yè)的實踐性優(yōu)勢和院校的理論性優(yōu)勢使得它們共同成為職業(yè)教育的雙主體。今后,制度性地推動企業(yè)發(fā)揮作用是工作的重點,主要內(nèi)容包括:進一步加強現(xiàn)代學(xué)徒制建設(shè),推動校企聯(lián)合招生、聯(lián)合培養(yǎng)工作,制定措施鼓勵聯(lián)合建立學(xué)生實訓(xùn)基地和員工培訓(xùn)基地;推進職業(yè)教育集團化辦學(xué),鼓勵制造業(yè)相關(guān)行業(yè)組織、龍頭企業(yè)和職業(yè)學(xué)校通過整合利用現(xiàn)有職業(yè)教育資源建設(shè)特色鮮明的先進制造業(yè)職業(yè)教育集團;堅持校企合作、工學(xué)結(jié)合,強化教學(xué)、學(xué)習(xí)、實訓(xùn)相融合的教育教學(xué)活動,推行項目教學(xué)、案例教學(xué)、工作過程導(dǎo)向教學(xué)等教學(xué)模式,建設(shè)一批示范性高技能人才培養(yǎng)基地。
第三,加快產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)盟建設(shè),大力推動技術(shù)創(chuàng)新和培育創(chuàng)新型實用人才。依托制造業(yè)重大工程項目,發(fā)揮工程技術(shù)研究中心等研發(fā)平臺的作用,推進企業(yè)與學(xué)校深度合作;支持院士在企業(yè)建工作站,推動科技成果轉(zhuǎn)化和培育技術(shù)創(chuàng)新人才;鼓勵制造業(yè)企業(yè)與應(yīng)用型本科高校共建共管制造類專業(yè)二級學(xué)院,依托有關(guān)學(xué)校、科研機構(gòu)、行業(yè)企業(yè)建設(shè)一批制造業(yè)專業(yè)技術(shù)人才繼續(xù)教育基地。
第四,在一批院校探索建立以應(yīng)用和應(yīng)用性創(chuàng)新為導(dǎo)向的學(xué)術(shù)評價機制,促進人才培養(yǎng)模式改革。支持行業(yè)組織和龍頭企業(yè)參與相關(guān)專業(yè)的評價標準制定,牽頭開展人才培養(yǎng)質(zhì)量認證工作;根據(jù)校企合作育人工作的特點,打破單純以基金項目、多少的評價做法,針對不同學(xué)校的教師和科研人員要求建立多元評價標準和相應(yīng)的學(xué)術(shù)評價機制;注重將解決國家重大需求的貢獻度、對行業(yè)企業(yè)發(fā)展的貢獻度等綜合因素納入評價系統(tǒng),建立教師和學(xué)生校企合作優(yōu)秀成果評價和獎勵制度;大力培育工匠精神,幫助學(xué)生樹立崇高的職業(yè)理想和良好的職業(yè)道德,培養(yǎng)崇尚勞動、敬業(yè)守信、精益求精、敢于創(chuàng)新的制造業(yè)人才。
摘要:機械行業(yè)在我國經(jīng)濟與市場發(fā)展中占據(jù)較大比例,已經(jīng)成為衡量我國綜合國力的重要指標?,F(xiàn)階段,隨著經(jīng)濟的發(fā)展,很多先進的生產(chǎn)制造技術(shù)與工藝已經(jīng)成功應(yīng)用到機械制造中,帶動了機械行業(yè)的發(fā)展,提高了我國在市場環(huán)境中的競爭地位。文章對先進制造技術(shù)與機械制造工藝進行分析,并結(jié)合當前市場發(fā)展情況針對性提出了相關(guān)舉措。
關(guān)鍵詞:先進制造技術(shù);機械制造工藝;機械行業(yè);制造業(yè);計算機技術(shù);電子技術(shù)
制造行業(yè)是我國的主要支柱性產(chǎn)業(yè)之一,影響著我國經(jīng)濟的發(fā)展。先進的制造技術(shù)與機械制造工藝不僅決定著經(jīng)濟的變化與轉(zhuǎn)型發(fā)展,同時對我國綜合競爭力也產(chǎn)生了很大影響。隨著改革開發(fā)政策的實施,我國制造業(yè)開始不斷發(fā)展,完善了制造技術(shù)與機械制造工藝,提高了我國在國際上的競爭地位,同時為實現(xiàn)制造強國奠定了基礎(chǔ),因此必須及時對先進制造技術(shù)與機械制造工藝進行分析,推動我國機械制造行業(yè)向更高的方向發(fā)展。
1 先進制造技術(shù)與機械制造工藝
目前在經(jīng)濟發(fā)展的影響下,現(xiàn)代科技不斷發(fā)展,充實了先進制造技術(shù)的概念與內(nèi)涵,可以系統(tǒng)全面地幫助人們理解先進制造技術(shù)?,F(xiàn)階段,先進制造技術(shù)主要由計算機技術(shù)、新型管理理念及電子技術(shù)等組成,可以實現(xiàn)制造流程的自動化與便捷化發(fā)展,簡化了傳統(tǒng)工作的流程,并將生產(chǎn)質(zhì)量控制作為生產(chǎn)管理的重要任務(wù),提升了機械產(chǎn)品質(zhì)量。從定義上分析,先進制造技術(shù)是在自動化技術(shù)、先進制造工藝、先進設(shè)計技術(shù)與系統(tǒng)管理等技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展形成的,此種組成方式從側(cè)面反映我國的制造水平與生產(chǎn)技術(shù)。因此從我國機械制造業(yè)發(fā)展情況來看,我國先進制造技術(shù)主要由先進制造技術(shù)層、制造單元技術(shù)創(chuàng)新層及先進制造技術(shù)基層等組成,在長期發(fā)展中我國已經(jīng)形成了相對完善的體系。在此體系中,先進制造技術(shù)為基礎(chǔ)層,內(nèi)部包含了高效率、清潔、低能耗等基礎(chǔ)性的制造技術(shù),目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用到鋼鐵制造、焊接等一系列工藝中,具有較廣的應(yīng)用意義。此外,制造單元技術(shù)創(chuàng)新也是該層的主要任務(wù),已經(jīng)成功應(yīng)用到機器人制造、數(shù)控技術(shù)等鄰域中。先進制造集成技術(shù)內(nèi)部融入了較多的計算機技術(shù)、系統(tǒng)工程、信息技術(shù)及新材料技術(shù)等內(nèi)容,可以滿足當前社會的發(fā)展需求,具有長遠的經(jīng)濟效益。
先進制造技術(shù)最大的優(yōu)勢就是實現(xiàn)了現(xiàn)代技術(shù)與實際生產(chǎn)活動的聯(lián)系,并將先進的技術(shù)應(yīng)用到各項作業(yè)流程中,貫穿于機械制造整個過程。從特點上分析,先進制造技術(shù)主要具有以下特點:(1)全球化。隨著經(jīng)濟全球化的發(fā)展,各種交流與經(jīng)濟聯(lián)系越來越密切,給先進制造技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。先進制造技術(shù)的全球化發(fā)展不僅給先進技術(shù)提供了發(fā)展動力,同時還可以增加制造業(yè)的經(jīng)濟效益。全球聯(lián)系加強,企業(yè)實現(xiàn)了任務(wù)分工,充分發(fā)揮了先進技術(shù)優(yōu)勢,降低了生產(chǎn)成本;(2)多元化。先進技術(shù)的發(fā)展并不是在某一領(lǐng)域的孤立發(fā)展,而是各領(lǐng)域的相互聯(lián)系,可以給制造工作提供支持。受市場環(huán)境影響,為了更好地贏得發(fā)展機會,必須轉(zhuǎn)變角度走向多元化發(fā)展。制造業(yè)不僅要關(guān)心制造技術(shù),還要將管理與信息等技術(shù)融入到市場中,滿足市場發(fā)展需求;(3)服務(wù)化。目前制造行業(yè)非常注重市場需求,主要目的是提高市場需求能力,促進生產(chǎn)制造向先進制造技術(shù)發(fā)展。制造技術(shù)不僅要加強機械制造設(shè)計,還要考核市場情況,了解消費者的需求,加強服務(wù)投入,給消費者提供滿意的服務(wù),結(jié)合消費需求確定先進技術(shù)發(fā)展方向。
目前隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展,創(chuàng)新制造技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代制造行業(yè)的必然選擇,也是保證我國社會經(jīng)濟正常發(fā)展的必然要求。從當前我國制造行業(yè)的發(fā)展來看,制造技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新速度越來越快,在長期發(fā)展中已經(jīng)形成了較多高新制造技術(shù),并不斷進行研究與發(fā)展,形成了相對完善的體系。為了在現(xiàn)代社會中取得發(fā)展,要求先進制造技術(shù)必須將經(jīng)濟、高效、節(jié)能與綠色環(huán)保等技術(shù)融入到其中,并開始向基礎(chǔ)制造工藝發(fā)展。機械制造工藝的重點是制造過程的控制,為了得到質(zhì)量較高、產(chǎn)量較大的機械產(chǎn)品,必須實現(xiàn)信息技術(shù)、物質(zhì)技術(shù)及傳統(tǒng)制造工藝的有機結(jié)合,不斷創(chuàng)造出更多的新型制造工藝,包含熱處理工藝、機械物質(zhì)表面工藝、加工工藝等新型工藝技術(shù)。
2 先進制造技術(shù)與機械制造工藝的聯(lián)系
哪掣黿嵌壬戲治觶先進制造技術(shù)對制造行業(yè)的長期發(fā)展產(chǎn)生了巨大影響,尤其是交通工具與電子產(chǎn)品制造等行業(yè)。這些行業(yè)與人們的日常生產(chǎn)具有密切聯(lián)系,而且影響著人們的生活質(zhì)量。從先進制造技術(shù)角度分析,該技術(shù)是制造業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ),影響并控制著機械制造工業(yè)的發(fā)展。從實際分析來看,先進制造技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到機械制造行業(yè)中,提高了機械制造質(zhì)量,帶動了機械制造行業(yè)的發(fā)展。另外,在應(yīng)用機械工藝的同時體現(xiàn)了先進制造技術(shù)內(nèi)涵,完善了先進制造機械體系。總之,先進制造技術(shù)與機械制造工藝具有相輔相成的關(guān)系,只有實現(xiàn)兩者的同步發(fā)展,才能提升我國機械制造水平。
3 提高我國先進制造技術(shù)與機械制造工藝發(fā)展的方法
制造業(yè)在我國國民經(jīng)濟中占據(jù)較大比例,決定著我國機械制造工藝的質(zhì)量,因此必須提高機械制造技術(shù),改進機械制造工藝。同時新形勢下還要加強機械制造工藝創(chuàng)新,具體可以從以下五個方面做起:
3.1 創(chuàng)新先進制造技術(shù)與機械制造工藝
目前我國科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展,出現(xiàn)了較多的新型制造技術(shù),推動著我國機械制造工藝的發(fā)展。為了在競爭激烈的市場環(huán)境下生存,必須認真分析制造技術(shù)與機械制造工藝的聯(lián)系,提高兩者的整合力度,生產(chǎn)出高質(zhì)量、高效率的機械產(chǎn)品。同時還要創(chuàng)新先進制造技術(shù)與機械制造公司。創(chuàng)新是一個民族發(fā)展的不竭動力,也是決定機械制造行業(yè)能否長久發(fā)展的重要因素。因此各級政府必須推行相關(guān)政策,鼓勵機械制造技術(shù)與機械制造工藝創(chuàng)新,并將新型的制造技術(shù)推廣到市場,促進先進制造技術(shù)與機械制造工藝的長久發(fā)展。
3.2 國家政府部門加強資金與政策支持
資金與政策對先進制造技術(shù)與機械制造工藝的發(fā)展具有很大作用,因此國家政府部門必須加強研究,同時制造單位也要認真參與,并不斷成為制造研發(fā)主體。從當前的發(fā)展來看,機械制造單元必須及時轉(zhuǎn)變制造理念,同時正確處理各項利益關(guān)系,提高資金投入,加強經(jīng)營管理。政府部門要關(guān)注機械行業(yè)的發(fā)展,尤其對機械制造薄弱環(huán)節(jié)進行扶持,充分發(fā)揮管理職能,利用政策引導(dǎo)并支持企業(yè)的發(fā)展。
3.3 提高人才綜合素質(zhì)
人才是決定先進制造技術(shù)與機械制造工藝發(fā)展的重要因素,因此必須提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。實際操作中不僅要加強專業(yè)技術(shù)的培養(yǎng),還要提高人才的綜合素質(zhì)。目前機械制造行業(yè)人才綜合培養(yǎng)還有待完善,忽略了人才綜合實力。為了培養(yǎng)較多的復(fù)合型人才,就必須加強人才綜合素質(zhì)培養(yǎng),鼓勵人員積極學(xué)習(xí)金融與管理等內(nèi)容。同時還要給人才提供較多的實踐機會,將理論知識成功應(yīng)用到實踐中,必要時可加強實踐能力考核。此外,還要加強人才道德素質(zhì)培養(yǎng),在長期作業(yè)中培養(yǎng)出較多實力較雄厚的綜合性人才。
3.4 積極學(xué)習(xí)國外先進制造技術(shù)與機械制造工藝
國外先進制造技術(shù)與機械制造工藝明顯優(yōu)于我國,在實際發(fā)展中有較多可值得借鑒的地方,可以從以下兩個方面做起。首先,積極學(xué)習(xí)國外先進制造技術(shù),并結(jié)合我國發(fā)展情況合理應(yīng)用;其次,對國外成功改革案例進行研究,學(xué)習(xí)國外取得成功的原因,并將其合理地應(yīng)用到我國實際中。在長期學(xué)習(xí)和探索國外成功經(jīng)驗后,我國目前已經(jīng)形成了獨特的制造技術(shù),如何打造出更符合我國國情的先進制造技術(shù)已經(jīng)成為當前研究的核心問題。因此在今后研究中還要不斷學(xué)習(xí),提高我國在國際市場上的競爭力,打造獨有的自主產(chǎn)權(quán)國際標準,并在長期競爭中穩(wěn)定發(fā)展地位。
3.5 做好推廣與發(fā)展工作
先進制造技術(shù)與機械制造工藝不僅要快速發(fā)展,還要做好技術(shù)創(chuàng)新與推廣等工作,將先進制造技術(shù)與機械制造工藝成功應(yīng)用到實踐中。進行市場推廣時,必須從實際出發(fā),堅持因地制宜原則,統(tǒng)籌各地區(qū)發(fā)展情況,制定有效的方法推廣,滿足不同區(qū)域要求。市場推廣中必須穩(wěn)步發(fā)展,簡而言之,市場推廣中盡量選擇一些有代表的企業(yè),并不斷創(chuàng)新技術(shù)與工藝,同時還要做好內(nèi)部調(diào)整與協(xié)調(diào)等作業(yè),等到技術(shù)與工藝成熟后再向市場推廣,為先進制造技術(shù)與機械制造工藝的發(fā)展奠定
基礎(chǔ)。
4 結(jié)語
目前隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,各種技術(shù)的不斷出現(xiàn),影響著我國各個行業(yè)的發(fā)展。先進制造技術(shù)與機械制造工藝是機械行業(yè)最重要的組成部分,也是衡量我國綜合國力的重要指標。因此在實際作業(yè)中必須認識到先進制造技術(shù)與機械制造工藝的聯(lián)系,并結(jié)合我國情況認真做好各項工作,帶動我國機械制造行業(yè)的持久發(fā)展。
作者簡介:徐寶華(1963-),男,山東臨沂人,魯南技師學(xué)院副教授,研究方向:機械制圖教學(xué)。
[摘 要]基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的先進制造技術(shù)課程建設(shè)是一個長期的過程,需要不斷優(yōu)化課程內(nèi)容,在教學(xué)模式和教學(xué)方法上要持續(xù)探索和改進,這樣才能提高教學(xué)效果。針對應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的要求,探討先進制造技術(shù)課程教學(xué)改革與實踐,提出教學(xué)方法和手段的改革思路,分析師資隊伍建設(shè),以期提高教學(xué)效果和學(xué)生工程素養(yǎng)。
[關(guān)鍵詞]先進制造技術(shù);應(yīng)用型;人才培養(yǎng);教學(xué)改革;實踐
隨著計算機、微電子、信息和自動化技術(shù)的迅速發(fā)展,傳統(tǒng)的機械制造技術(shù)正逐漸向先進制造技術(shù)方向轉(zhuǎn)變。[1]這對我們機械專業(yè)人才培養(yǎng)提出了更高的要求。在全國教育改革的大背景下,我們學(xué)校的定位是應(yīng)用型本科院校。基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式需要,探討符合我校特色的先進制造技術(shù)教學(xué)模式刻不容緩。因此,我們對機械設(shè)計制造及自動化專業(yè)先進制造技術(shù)課程進行了初步改革探索。
一、教學(xué)內(nèi)容整合及優(yōu)化
我們的人才培養(yǎng)目標是培養(yǎng)能在現(xiàn)代制造企業(yè)生產(chǎn)第一線從事產(chǎn)品制造、技術(shù)應(yīng)用、技術(shù)革新、生產(chǎn)管理等技術(shù)工作,適應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展,富有社會責(zé)任感和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神的復(fù)合型應(yīng)用型人才。我們的教學(xué)要服從于人才培養(yǎng)目標,所以我們對課程內(nèi)容進行了整合優(yōu)化,以便更有利于提高學(xué)生工程素養(yǎng),培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才,服務(wù)于區(qū)域經(jīng)濟和社會發(fā)展。
先進制造技術(shù)課程內(nèi)容覆蓋面廣,先進制造理念深奧,作為一門專業(yè)選修課程其教學(xué)課時較少,難以全面講述先進制造技術(shù)的全部相關(guān)內(nèi)容。[2][3]由于缺乏適合我們校情的應(yīng)用型本科院校的教材,我們結(jié)合本校辦學(xué)模式和本專業(yè)學(xué)生深造、就業(yè)情況,對課程內(nèi)容進行了優(yōu)化整合,重點講述現(xiàn)代制造工藝技術(shù)和自動化加工技術(shù)兩大類,縮講現(xiàn)代設(shè)計和先進制造生產(chǎn)管理模式?,F(xiàn)代制造工藝包括特種加工、快速成型技術(shù)、精密與超精密加工技術(shù)、超高速加工技術(shù)、微納技術(shù);自動化加工技術(shù)包括計算機輔助制造、數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機器人技術(shù)、柔性制造技術(shù)。其中數(shù)控技術(shù)前期專門開設(shè)課程講述,這里就不再講述。另外,先進制造技術(shù)課程是一門動態(tài)課程,其教學(xué)內(nèi)容與重點會隨著相關(guān)支撐技術(shù)的進步而發(fā)展。[4]為保持教學(xué)內(nèi)容的先進性,教師應(yīng)密切關(guān)注先進制造技術(shù)的發(fā)展,根據(jù)實際情況增加最新研究成果、應(yīng)用熱點,力求把最前沿的信息傳達給學(xué)生,彌補教材的滯后性。
二、改進教學(xué)方法和手段
課程教學(xué)不是簡單的傳授知識點,而是要培養(yǎng)學(xué)生興趣,提升學(xué)生素質(zhì)和應(yīng)用能力。板書和多媒體教學(xué)不能完全滿足教學(xué)需要。為達到教學(xué)目標,調(diào)動學(xué)生積極性,在講授本門課程時應(yīng)融合多種教學(xué)方法手段。
(一)討論式教學(xué)
例如在講授快速成型技術(shù)時,預(yù)先布置下題目,讓學(xué)生分組準備,在課下查閱資料,收集關(guān)于快速成型發(fā)展的最新信息,并做成PPT的形式。在課堂上讓學(xué)生做主,分組講授發(fā)言,自由討論補充,最后教師總結(jié)。這極大地發(fā)揮了學(xué)生的主動性,開闊了學(xué)生的視野,改變了過去那種被動的單向填鴨式的教學(xué)模式。
(二)充分利用多媒體和現(xiàn)代教育技術(shù)手段
由于先進制造技術(shù)在生產(chǎn)中應(yīng)用得還不是那么普遍,許多新工藝新方法學(xué)生都沒有接觸過,也沒有條件都去實訓(xùn)。為了增加學(xué)生的感性認識,我們制作了豐富的課件,收集了很多加工視頻影像資料。在教學(xué)過程中,我們適量插入視頻播放,深入淺出地講清了枯燥的原理。比如在學(xué)生喜愛的成龍電影《十二生肖》里有一段獸首從掃描到打印成型的過程,整個過程十分生動,學(xué)生對此興趣濃厚,視頻直觀地展示出了快速成型原理。
可以引導(dǎo)學(xué)生更好地瀏覽制造技術(shù)的網(wǎng)站、網(wǎng)絡(luò)課程等,網(wǎng)絡(luò)課程上有豐富的課件、視頻、習(xí)題、往屆學(xué)生的大作業(yè)等資源;也可以利用微信引導(dǎo)學(xué)生更多地去關(guān)注像先進制造技術(shù)、材料+、軍工圈之類的微信公眾平臺,讓學(xué)生能第一時間了解先進制造技術(shù)的發(fā)展和實際應(yīng)用。
(三)現(xiàn)場教學(xué)
用課堂板書加課件的方式講授制造原理學(xué)生會覺得枯燥乏味,把課堂搬到制造現(xiàn)場,讓學(xué)生邊聽邊做,邊做邊學(xué),這能大大提高教學(xué)效果。例如在講述柔性制造技術(shù)時,我們采用現(xiàn)場教學(xué),將課堂搬到柔性制造實驗室,讓學(xué)生現(xiàn)場觀察柔性系統(tǒng)的各部分組成,通過介紹各部分特點與結(jié)構(gòu)分析,讓學(xué)生了解現(xiàn)代機械的特點及發(fā)展趨向,從而掌握相關(guān)工作原理。通過演示,學(xué)生對于柔性系統(tǒng)工作過程有了初步認識。這樣的現(xiàn)場教學(xué)改變了傳統(tǒng)的課堂教學(xué)通過圖片灌輸式講原理的教學(xué)模式。
(四)實踐教學(xué)
實踐教學(xué)對培養(yǎng)應(yīng)用型人才起著不可或缺的作用。教師在課堂上灌輸?shù)南冗M制造技術(shù)原理會讓學(xué)生感覺很高深、很遙遠,而學(xué)生通過實訓(xùn)親自動手操作后,會感覺到原理很直觀,記憶深刻。楸Vな笛堤跫,近幾年學(xué)?;ㄙM大量資金建立了柔性制造實驗室、機器視覺實驗室,工業(yè)現(xiàn)場過程控制實驗室,并擁有按工業(yè)4.0標準建設(shè)的智能加工車間,數(shù)控加工中心,擁有數(shù)字掃描3D打印、電火花切割等特種加工設(shè)備,為學(xué)生建設(shè)了實際的工程環(huán)境。我們充分利用校內(nèi)實訓(xùn)基地資源開設(shè)實訓(xùn)項目,設(shè)計了一系列實驗項目,以提高學(xué)生工程能力和實踐應(yīng)用能力。
1.學(xué)生將典型零件通過三維實體造型零件,選擇性地用快速成型光固化法(SLA)和數(shù)控加工機床編程加工出來。這個過程能讓學(xué)生學(xué)會自己分析、解決問題,動手操作,體會增材制造和去除加工兩種成型方法。電火花線切割實驗不僅能讓學(xué)生認識設(shè)備結(jié)構(gòu)、加工原理、操作方法,更能讓學(xué)生通過實訓(xùn)體會在加工精度的控制上,出現(xiàn)誤差后怎樣進行誤差分析及優(yōu)化工藝,而不是單純的根據(jù)設(shè)計圖形,加工出來就完了。通過實訓(xùn)操作來提高學(xué)生實際分析、解決問題的能力,培養(yǎng)他們的工程素養(yǎng),以便更好地培養(yǎng)應(yīng)用型人才。
2.根據(jù)實驗室設(shè)備情況,我們還設(shè)計了綜合實驗,比如創(chuàng)新作品的設(shè)計與制作。學(xué)生分小組設(shè)計機械作品,選出優(yōu)秀方案,教師指導(dǎo),學(xué)生動手加工出來產(chǎn)品。這個過程涉及計算機輔助設(shè)計、輔助工藝規(guī)程編制、數(shù)控程序編制加工仿真、實際數(shù)控加工、裝配性能檢測。這樣的綜合創(chuàng)新實驗,可以讓學(xué)生熟悉產(chǎn)品的設(shè)計制造過程,使得學(xué)生能夠面向制造過程,考慮實際工程問題。
3.我們注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與實踐能力,通過開放實驗室、實訓(xùn)中心,鼓勵學(xué)生利用資源參加創(chuàng)新能力與實踐能力較強的科技大賽。在2015年舉辦的第四屆山東省大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽中,我校獲得三等獎三項,并在全國大學(xué)生“飛思卡爾”杯智能汽車競賽中多次獲獎。我們引導(dǎo)學(xué)生參與到教師的科研項目中來,讓畢業(yè)生具有項目開發(fā)背景。學(xué)生能運用計算機輔助設(shè)計CAD、計算機輔助工藝規(guī)程設(shè)計CAPP、仿真與虛擬設(shè)計等現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)開展畢業(yè)設(shè)計,這個過程鍛煉了學(xué)生的實際動手能力。
4.組織學(xué)生到企業(yè)了解當前先進制造企業(yè)的現(xiàn)狀,要求他們寫出相關(guān)企業(yè)的重要產(chǎn)品特征。這能讓學(xué)生建立現(xiàn)代工業(yè)制造思維模式和先進制造工程意識,熟悉不同企業(yè)的社會地位、歷史、產(chǎn)品分類,并且熟悉本專業(yè)在這些企業(yè)中的應(yīng)用,同時,這也能為他們畢業(yè)后應(yīng)聘做好準備。組織部分學(xué)生到機床展覽會、工業(yè)博覽會參觀,近距離感觸當前先進制造技術(shù)發(fā)展的最新成果、技術(shù)應(yīng)用情況、研究熱點,拓寬學(xué)生視野,并要求學(xué)生選取先進制造技術(shù)的某一方面撰寫文獻綜述。
三、師資隊伍建設(shè)
為了保證教學(xué)效果,提升教學(xué)能力,必須配備理論知識豐富、實踐應(yīng)用能力強的“雙師型”師資隊伍。為適應(yīng)高校對應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求,加快“雙師型”師資隊伍建設(shè),學(xué)校制定了《關(guān)于選派中青年教師到企業(yè)培訓(xùn)暫行辦法》,通過校企合作,建立了穩(wěn)定的培訓(xùn)基地。教師不定期地去生產(chǎn)企業(yè)培訓(xùn),學(xué)習(xí)企業(yè)的先進技術(shù),能提升自身的專業(yè)實踐技能,促進自身實踐教學(xué)水平的提高,保障應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量。學(xué)校鼓勵教師積極參加各類專業(yè)職業(yè)證書的培訓(xùn)考試,制定了繼續(xù)教育暫行管理辦法;實施雙語教學(xué)培訓(xùn),鼓勵教師申報科研項目,提高教師的研究能力,同時還從企業(yè)聘用實踐技能豐富的工程師參與實踐性強的課程教學(xué)。我們通過一系列措施加快了教隊伍建設(shè),建立了一支素質(zhì)優(yōu)良的師資隊伍。
上述各項措施雖然取得了一定的教學(xué)效果,但還有不足之處。目前,實驗室時間和空間都足夠開放,但實驗內(nèi)容開放還不夠;先進制造設(shè)備相對較昂貴,成本投入較大,需要發(fā)展虛擬實驗等教學(xué)手段?;趹?yīng)用型人才培養(yǎng)的先進制造技術(shù)課程建設(shè)是一個長期的過程,需要不斷優(yōu)化課程內(nèi)容,在教學(xué)模式和教學(xué)方法上要持續(xù)探索和改進,這樣才能提高教學(xué)效果,為培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才服務(wù)。
摘要:信息化教學(xué)模式是借助于現(xiàn)代教育技術(shù)手段,為學(xué)生創(chuàng)建良好的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境,促使學(xué)生主動獲取教學(xué)信息,促進學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng),以便提高教學(xué)效率,獲得良好教學(xué)效果。在《先進制造技術(shù)》課程教學(xué)中,采用信息化教學(xué)模式,豐富教學(xué)資源,梳理教學(xué)內(nèi)容,按照布魯姆分類法列出本課程主要知識點,按照知識認知表達方式,重新描述知識點教學(xué)目標,編制知識點教學(xué)方案,組織實施,反饋信息并修正教學(xué)方案,經(jīng)過實踐反饋,教學(xué)質(zhì)量有了很大的提升,學(xué)生的課程學(xué)習(xí)主動性得以增強。
P鍵詞:信息化教學(xué);先進制造技術(shù);布魯姆教學(xué)目標分類法
《先進制造技術(shù)》是機械制造、機電類專業(yè)的一門專業(yè)選修課,課程的主要任務(wù)是讓學(xué)生掌握和了解當今世界上最新的制造技術(shù)原理和方法、了解當前制造領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)發(fā)展趨勢,拓寬知識視野,為將來所從事制造行業(yè)工程技術(shù)研究、技術(shù)管理和企業(yè)經(jīng)營等工作做好鋪墊。該課程包括先進制造技術(shù)的發(fā)展及體系結(jié)構(gòu)、現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)、先進制造工藝技術(shù)、制造自動化技術(shù)和先進制造生產(chǎn)模式等內(nèi)容[1]。在傳統(tǒng)工程教育體制下,教育方向主要致力于培養(yǎng)研究型和理論性工程技術(shù)人才,而忽視對學(xué)生創(chuàng)新性、自主性學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。該課程的教學(xué)模式主要以課堂講授為主,由于學(xué)生專業(yè)知識背景缺乏、自學(xué)能力不足以及教學(xué)方式的單一,使教學(xué)質(zhì)量較低,效果較差[2-3]。課程教學(xué)的信息化教學(xué)模式是以學(xué)生為中心,學(xué)生在教師所創(chuàng)設(shè)的情境、協(xié)作與會話等學(xué)習(xí)環(huán)境中充分發(fā)揮自身的主動性和積極性,對當前所學(xué)的知識進行意義建構(gòu)并用所學(xué)知識解決實際問題。本文將采用信息化教學(xué)模式,探索應(yīng)用于《先進制造技術(shù)》課程教學(xué)中,使信息技術(shù)與課程知識有機整合,建設(shè)數(shù)字化資源庫,完善網(wǎng)絡(luò)課程,并組織實施,開展課程教學(xué)評價,有力的促進了課堂教學(xué)效率的提高。
一、課程信息化教學(xué)建設(shè)思路與步驟
根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)背景及培養(yǎng)要求,對《先進制造技術(shù)》課程內(nèi)容進行了梳理,明確了學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程時必須掌握的知識點,并分為教師授課知識點和自學(xué)知識點,明確知識點教學(xué)目標和考核方式,編制知識點教學(xué)方案。在實施過程中積極了解學(xué)生對知識點的掌握程度,修整實施方案,確保教學(xué)效果。將課程內(nèi)容分為現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)、先進制造工藝、制造自動化、先進企業(yè)生產(chǎn)模式等四大模塊,對每個模塊設(shè)計多個研究方向,形成了28個課程知識點。在知識點教學(xué)目標的描述方式上借用了布盧姆教學(xué)目標分類理論[4]。該理論認為,教學(xué)知識目標的描述應(yīng)當兼顧認知、情感和動作技能三大領(lǐng)域,其中知識點認知領(lǐng)域又分為知識、理解、應(yīng)用、分析、綜合、評價六個不同等級的目標。對每個知識點采用準確的描述和闡釋,改變了以往比較模糊的教學(xué)目標描述,使學(xué)生對知識點的掌握程度理解清晰,一目了然。然后對每個知識點制定與之相適合的教學(xué)方案,分別采用課堂授課、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和實驗教學(xué)的方式進行講授,采用課堂討論、觀察學(xué)生反應(yīng)、布置作業(yè)、課堂測驗、網(wǎng)上答疑、問卷調(diào)查等多種考核方式,判斷學(xué)生知識點掌握程度,通過定期總結(jié)和測試,讓學(xué)生學(xué)會個人總結(jié)和反思,不斷提高對課程知識點的認識,提高教學(xué)質(zhì)量。
二、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺及其課程教學(xué)資源的開發(fā)
信息化教學(xué)模式中,網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺和教學(xué)資源至關(guān)重要,為了滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的需要,課程組開發(fā)了大量的、多種形式的教學(xué)資源,如PPT、視頻、動畫等,上傳到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上進行共享,使學(xué)生方便快捷地找到自己所需要的知識。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺提供了大量的在線學(xué)習(xí)功能,如網(wǎng)上通知、網(wǎng)上批閱作業(yè)、BBS、在線測試、調(diào)查問卷等。教學(xué)資源主要完成了如下欄目:課程介紹,教學(xué)大綱,教師信息,教學(xué)材料,課程通知,答疑討論,課程問卷,教學(xué)郵箱,課程作業(yè)等欄目。
三、課程信息化教學(xué)
對機械專業(yè)40名學(xué)生開展試點,采用課堂授課、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和實驗等三種教學(xué)方式,對每個知識點按照所確定的教學(xué)目標、教學(xué)方案分別采用課堂討論,觀察學(xué)生反應(yīng),布置作業(yè)等方式開展教學(xué),部分知識點如先進制造模式,工業(yè)機器人技術(shù)等采用學(xué)生自學(xué)和教師課堂提問相結(jié)合的方式來完成。學(xué)生通過課程網(wǎng)站提供的大量學(xué)習(xí)資源,開展網(wǎng)上在線實例教學(xué)、在線討論、在線提問等方式來指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí),知識點考核過程采取定期測試、課堂測試、在線測試、互評互測等多種方法,掌握學(xué)生對每個知識點的掌握程度,跟蹤、調(diào)查、修正教學(xué)方案,不定期開展學(xué)生自我總結(jié)和匯報,鍛煉學(xué)生的分析能力和表達能力,教學(xué)效果很好。通過以上各個方面的測試,了解學(xué)生掌握知識點的程度,為以后調(diào)整教學(xué)方法提供依據(jù)。在期末考試后對考試成績進行了分析,與未實施信息化課程班級學(xué)生進行了對比分析,學(xué)生成績分布對比結(jié)果如圖2所示。結(jié)果表明,實施信息化課程改革后,學(xué)生總體成績提升明顯。課程實施過程及課程考試結(jié)束后,組織了多次調(diào)查問卷,了解課程實施信息化教學(xué)對學(xué)生的影響程度和教學(xué)效果,主要對課程的滿意程度和信息化對課程有無幫助等兩方面進行調(diào)研,通過對調(diào)查問卷進行分析與統(tǒng)計,結(jié)果表明,絕大多數(shù)學(xué)生對實施信息化教學(xué)持支持態(tài)度,同時多數(shù)同學(xué)認為實施信息化家教學(xué)對課程學(xué)習(xí)幫助很大。
四、結(jié)論
將信息化教學(xué)模式應(yīng)用于《先進制造技術(shù)》課程教學(xué)中,采用布魯姆知識目標分類法和描述方式,對課程內(nèi)容重新梳理,劃分成若干知識點,準確描述知識點教學(xué)目標,設(shè)計教學(xué)方案,確定合適的知識點考核方式,在功能強大的網(wǎng)絡(luò)平臺上進行實踐,通過課程網(wǎng)站提供的大量學(xué)習(xí)資源,進行實例教學(xué)、現(xiàn)場教學(xué)、在線測試、在線答疑等多種方式,提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力,鍛煉了學(xué)生的表達能力和組織能力,取得了較好的教學(xué)效果,獲得了學(xué)生的廣泛認同,值得推廣。
摘要:先進制造技術(shù)是機械類專業(yè)學(xué)生的關(guān)鍵基礎(chǔ)課程之一,加強實驗教學(xué),注重理論聯(lián)系實際,才能夠培養(yǎng)出適應(yīng)社會發(fā)展的實用性人才。為此,我們對實驗教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面進行了改革,從而促進學(xué)生對先進制造技術(shù)的理解應(yīng)用,并提高解決實際問題的能力。
關(guān)鍵詞:先進制造技術(shù);機械類專業(yè);實驗教學(xué)
自20世紀80年代以來,隨著計算機及其應(yīng)用技術(shù)的迅速發(fā)展,先進制造技術(shù)在德國、美國、日本等發(fā)達國家得到了廣泛的應(yīng)用。在我國,各種先進的集成化、智能化加工技術(shù)和裝備,如精密成形技術(shù)與裝備、少無切削技術(shù)與裝備、激光加工、3D打印等,進入了一個空前發(fā)展的階段。
我國已經(jīng)進入工業(yè)4.0時代,“中國制造2025”是我國實施制造強國戰(zhàn)略的行動綱領(lǐng),先進制造技術(shù)引起了廣泛的重視,各大企業(yè)也相繼提出需求計劃。為了提高核心競爭力,企業(yè)必須具有快速響應(yīng)市場的能力,縮短產(chǎn)品周期,降低產(chǎn)品成本,以新穎的產(chǎn)品滿足不同顧客的需求。因此,企業(yè)需要大量先進制造技術(shù)方面的復(fù)合型、創(chuàng)新型人才[1]。
先進制造技術(shù)這門專業(yè)基礎(chǔ)課,實踐性很強,但由于受傳統(tǒng)思想觀念及實驗教學(xué)條件等方面的限制,實驗教學(xué)大部分是以教師講授為中心,學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造性得不到很好的發(fā)揮[2]。因此,我們對實驗教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面進行了改革,從而促進學(xué)生對先進制造技術(shù)的理解應(yīng)用,并提高解決實際問題的能力。
1. 構(gòu)建合理的實驗教學(xué)體系
先進制造技術(shù)課程體系包括:現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)、先進制造工藝技術(shù)、制造自動化技術(shù)、現(xiàn)代生產(chǎn)管理技術(shù)和先進生產(chǎn)制造模式。根據(jù)機械類專業(yè)學(xué)生的專業(yè)特色,面向從產(chǎn)品設(shè)計、加工裝配、質(zhì)量檢測、銷售、售后服務(wù)到產(chǎn)品回收的整個產(chǎn)品周期鏈,形成以計算機輔助為基礎(chǔ),計算機應(yīng)用實驗教學(xué)為主線的教學(xué)體系[3]。
在計算機輔助實驗教學(xué)過程中,應(yīng)該優(yōu)先培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造設(shè)計能力。在計算機輔助概念設(shè)計中,設(shè)計者用草圖的方式生成零件的形狀,可以靈活地調(diào)整設(shè)計的尺寸,將結(jié)構(gòu)確定下來之后,再進行細節(jié)的設(shè)計。在完成計算機三維建模以后,設(shè)計者可以檢查和發(fā)現(xiàn)有無結(jié)構(gòu)誤差、原理錯誤,可以及時發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。在計算機應(yīng)用實踐教學(xué)中,著重加強計算機輔助工程和計算機輔助制造的應(yīng)用。CAE和CAD密不可分,在三維建模完成之后,可以將模型進行動態(tài)仿真,模擬分析三維碰撞等動態(tài)行為。
2. 精選實驗教學(xué)內(nèi)容
從教學(xué)內(nèi)容上看,傳統(tǒng)的先進制造技術(shù)實驗教學(xué)中,驗證性的實驗占絕大部分,在一定程度上抑制了學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。同時,實驗教學(xué)資料非常詳細,給學(xué)生思考和自主分析的時間過于少。在整個實驗過程中,學(xué)生們傾向于按部就班地完成任務(wù),依賴心理重,不利于綜合素質(zhì)的培養(yǎng)[4]。
鑒于此,應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能、動手能力和綜合素質(zhì)。精選實驗教學(xué)內(nèi)容,降低驗證性實驗的比例,提高綜合性實驗和設(shè)計性實驗的比例。在計算機制圖中,要以Pro E為實驗軟件,加強三維參數(shù)化制圖的學(xué)習(xí)。在現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)習(xí)中,要介紹幾種常用的現(xiàn)代設(shè)計理論,如:優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計、有限元法、協(xié)同設(shè)計、智能設(shè)計等[5]。在計算機輔助設(shè)計與制造的學(xué)習(xí)中,要掌握CAD/CAM技術(shù)的基本原理,熟悉CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展動態(tài),為后續(xù)的機械制造奠定理論的基礎(chǔ)。在機械制造工藝設(shè)計中,應(yīng)采用CAPP、夾具設(shè)計等進行輔助設(shè)計。在學(xué)生畢業(yè)設(shè)計實驗中,應(yīng)該針對產(chǎn)品,重點進行CAD、CAE、CAM等技術(shù)的綜合應(yīng)用。
實驗指導(dǎo)書的相關(guān)內(nèi)容應(yīng)該適當修改,實驗原理、實驗步驟、實驗應(yīng)用等不用過于細致,簡明扼要即可。增加一些與工程實際應(yīng)用密切的、代表性強的典型實驗,刪除一些過于陳舊、落后的實驗。驗證性的實驗,重點培養(yǎng)學(xué)生理解實驗原理、掌握實驗步驟、分析實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果;設(shè)計性的實驗,重點考察同學(xué)們的資料查閱、培養(yǎng)設(shè)計創(chuàng)新能力。將驗證性實驗和設(shè)計性實驗綜合起來,有利于培養(yǎng)機械類專業(yè)學(xué)生的自主思考能力、創(chuàng)新設(shè)計能力和嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度。
3. 改進實驗教學(xué)方法
在傳統(tǒng)教學(xué)方法的影響之下,實驗教學(xué)過程中,教師注重講解,強調(diào)灌輸理論知識和實驗方法,忽略了培養(yǎng)學(xué)生的興趣激發(fā)、創(chuàng)新創(chuàng)造意識和動手實踐能力[6]。學(xué)生只注重實驗結(jié)果,而不注重實驗過程和實驗分析,導(dǎo)致主觀能動性和創(chuàng)造力得不到很好的發(fā)揮。我們通過改進以下三點教學(xué)方法來提高學(xué)生的主動求知欲和創(chuàng)造能力:
(1)統(tǒng)籌規(guī)劃,合理安排。在實驗教學(xué)過程中,教師應(yīng)該將先進制造技術(shù)實驗教學(xué)統(tǒng)籌安排,涉及整個產(chǎn)品周期鏈,確定好每一個階段的培養(yǎng)目標,整體優(yōu)化,避免重復(fù)。
(2)加強基礎(chǔ),注重實踐。理論知識方面,應(yīng)該加強機械制圖、機械原理和機械零件這三門基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)。實驗教學(xué)過程中,應(yīng)該以培養(yǎng)綜合性人才為目的,以先進制造技術(shù)實驗為主線,跟蹤科技發(fā)展的前沿,擴展知識面,著重培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力[7]。
(3)加強實踐教學(xué),提高動手能力。 先進制造技術(shù)實驗應(yīng)該理論與實際緊密結(jié)合,在教學(xué)方式、教學(xué)考核等方面大膽創(chuàng)新,靈活變通,讓學(xué)生能夠發(fā)揮主觀能動性和創(chuàng)新性,在實踐中認識事物。通過加強實踐教學(xué),提高學(xué)生們的動手能力,提高了學(xué)生的就業(yè)能力,為機械、機器人、智能裝備等行業(yè)輸送高質(zhì)量的綜合性人才。
結(jié)束語:先進制造技術(shù)實驗教學(xué)有待改革,通過構(gòu)建合理的實驗教學(xué)體系、精選實驗教學(xué)內(nèi)容、改進實驗教學(xué)方法,以期待能夠一定程度上提高學(xué)生的自主思考能力和創(chuàng)新創(chuàng)造性,為企業(yè)培養(yǎng)和輸送綜合素質(zhì)高的人才。
摘要:根據(jù)輸入輸出指標數(shù)據(jù)值進行數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)計算,對先進制造技術(shù)(AMT)投資方案的輸入數(shù)據(jù)進行相對效率評價,避免單純考慮輸出指標的不確定性和不可度量性,做到無形效益價值輸出指標的量化分析。將DEA中的C2R模型與BC2模型進行改變,結(jié)合對偶理論,提出AMT無形效益價值是一種新型影子價格的觀點,分析AMT無形效益價值的相對有效性,對無效的方案提出了輸入輸出指標數(shù)據(jù)的改進方法。最后通過一個實例,驗證了方法的可行性和實用性。
關(guān)鍵詞:先進制造技術(shù);無形效益價值;數(shù)據(jù)包絡(luò)分析;效益評價指數(shù)
0引言
企業(yè)開發(fā)先進制造技術(shù)項目需要大規(guī)模投資,而且實施先進制造技術(shù)的主要目的是提高企業(yè)競爭優(yōu)勢,具體包括:提高產(chǎn)品質(zhì)量、增強柔性、降低成本、縮短產(chǎn)品交貨期、減少廢品和返工、精簡人力、改善工作質(zhì)量、增強制造過程的抗干擾能力、提高企業(yè)對市場需求的反應(yīng)能力、提升企業(yè)形象、及時引入新產(chǎn)品和更新產(chǎn)品、提高企業(yè)對市場機會的控制能力、降低工作強度和增強員工對企業(yè)的滿意度與忠誠度、獲得新技術(shù)知識和使用新技術(shù)等等。這些因素產(chǎn)生的效益除成本的降低可以在現(xiàn)有會計系統(tǒng)中有所體現(xiàn)外,其它效益都是不能直接貨幣化的無形效益,難以定量化分析,因此使得先進制造技術(shù)效益評價問題變得比較困難。
AMT無形效益是關(guān)系到企業(yè)長遠發(fā)展的關(guān)鍵因素,是投資的主要目標和做出正確投資決策的關(guān)鍵。對AMT無形效益的評價,有助于企業(yè)從長遠的戰(zhàn)略角度選擇投資方向,提高企業(yè)的整體實力,保證經(jīng)營目標的實現(xiàn)。我國學(xué)者在這方面做了很多研究,提出了很多無形效益定量評價的方法。李春好等利用多目標廣義投資效率模型和綜合效用評價模型分別對方案的優(yōu)劣進行了排序[1-2];宋金波等對AMS的技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢的無形效益進行了分析[3-4];汪應(yīng)洛等用可能性分布表示評價指標值,并對投資項目的有形效益和無形效益進行加權(quán)平均,最終得到綜合效益的評價結(jié)果[5-6]。但是這些研究成果都是對AMT投資方案結(jié)果的分析,沒有考慮投入因素對產(chǎn)出無形效益的影響。劉德學(xué)等利用C2R模型對AMT投資總體效益進行了分析,但并沒有具體分析AMT投資的無形效益該如何度量,而且只對方案中輸入指標影響最大的因素作了分析,并沒有說明規(guī)模是否合理且怎樣改進[7-8]。本文針對AMT投資特征,通過對DEA中的兩個經(jīng)典模型C2R和BC2聯(lián)合分析,導(dǎo)出影響無形效益的主體原因,再以DEA的相對效率為基礎(chǔ),構(gòu)造AMT投資的輸入輸出評價指標體系,結(jié)合對偶理論,提出無形效益的價值是一種新型的影子價格的觀點,從技術(shù)有效還是規(guī)模有效等幾個方面分析AMT無形效益的價值,對AMT無形效益價值進行相對效率的評價,并給出了無效方案的改進方法。為AMT無形效益價值的分析提供了一種新的量化分析工具。
摘 要:傳統(tǒng)的末端治理在這個過程中存在諸多弊端,如治污成本高等。先進制造技術(shù)和機械制造工藝對產(chǎn)品生命周期的全過程進行最優(yōu)化控制,在這個基礎(chǔ)上對資源在這個過程中進行合理配置。本文首先介紹了先進制造技術(shù)與機械制造工藝的產(chǎn)生背景,然后分析了先進制造技術(shù)與機械制造工藝和傳統(tǒng)制造技術(shù)的比較,然后分析了實施先進制造技術(shù)與機械制造工藝的主要途徑。最后分析了新型制造工藝。
關(guān)鍵詞:制造技術(shù);制造工藝;途徑
據(jù)統(tǒng)計:機械加工業(yè)產(chǎn)生的有害廢物各類污染源中名列第四位。傳統(tǒng)的末端治理在這個過程中存在諸多弊端,如治污成本高等。通常情況下先進制造技術(shù)與機械制造工藝和傳統(tǒng)制造技術(shù)的主要區(qū)別在于傳統(tǒng)制造技術(shù)和機械制造工藝在這個過程中缺少資源環(huán)境考慮,而先進制造技術(shù)和機械制造工藝對產(chǎn)品生命周期的全過程進行最優(yōu)化控制,在這個基礎(chǔ)上對資源在這個過程中進行合理配置。先進制造技術(shù)和機械制造工藝是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的體現(xiàn)。先進制造技術(shù)與機械制造工藝是上個世紀八十年代和九十年代的產(chǎn)物,1996年美國制造工程師學(xué)會提出先進制造技術(shù)與機械制造工藝的概念。 其目標是使產(chǎn)品在整個產(chǎn)品生命周期中,資源實現(xiàn)利用率最高值。
1 先進制造技術(shù)與機械制造工藝和傳統(tǒng)制造技術(shù)的比較
傳統(tǒng)制造技術(shù)是一個開環(huán)生產(chǎn)系統(tǒng),從自然界獲取資源,在這個過程中加工成為各種工程材料,污染性物質(zhì)進入環(huán)境。需投入大量的人力物力,有大量的廢物排放,機械加工業(yè)產(chǎn)生的有害廢物各類污染源中名列第四位。傳統(tǒng)的末端治理在這個過程中存在諸多弊端,如治污成本高等。
先進制造技術(shù)與機械制造工藝分析的先進之處便是其綠色環(huán)保之處,是一種閉環(huán)生產(chǎn)系統(tǒng)。 整個產(chǎn)品生命周期中,對材料的回收、利用、處理等全部考慮。在先進制造技術(shù)與機械制造工藝分析中對于很多問題,在產(chǎn)品的生命周期各個環(huán)節(jié)通過特定的工藝手段和技術(shù)措施加以解決。
通過以上分析可以看出,通常情況下先進制造技術(shù)與機械制造工藝和傳統(tǒng)制造技術(shù)的主要區(qū)別在于傳統(tǒng)制造技術(shù)和機械制造工藝在這個過程中缺少資源環(huán)境考慮,而先進制造技術(shù)和機械制造工藝對產(chǎn)品生命周期的全過程進行最優(yōu)化控制,在這個基礎(chǔ)上對資源在這個過程中進行合理配置,在這個基礎(chǔ)上充分發(fā)揮制造系統(tǒng)的功能。
2 實施先進制造技術(shù)與機械制造工藝的主要途徑
2.1 網(wǎng)絡(luò)化
先進制造技術(shù)與機械制造工藝的網(wǎng)絡(luò)化,特別是基于互聯(lián)網(wǎng)的先進制造技術(shù)與機械制造工藝已成為重要的發(fā)展趨勢。 先進制造技術(shù)與機械制造工藝分析的先進之處便是其是一種閉環(huán)生產(chǎn)系統(tǒng)。它是一種廢棄物循環(huán)利用的生產(chǎn)模式。整個產(chǎn)品生命周期中,對材料的回收、利用、處理等全部考慮。 通過企業(yè)局域網(wǎng)將各個分散的加工中心、數(shù)控設(shè)備等聯(lián)接起來,便于先進制造技術(shù)與機械制造工藝控制中心對整個先進制造技術(shù)與機械制造工藝加工進程進行總體監(jiān)控,同時還可與企業(yè)中各子系統(tǒng)實現(xiàn)集成,便于優(yōu)化決策。
2.2 信息化
先進制造技術(shù)與機械制造工藝和傳統(tǒng)制造技術(shù)的主要區(qū)別在于傳統(tǒng)制造技術(shù)和機械制造工藝在這個過程中缺少資源環(huán)境考慮,而先進制造技術(shù)和機械制造工藝對產(chǎn)品生命周期的全過程進行最優(yōu)化控制,在這個基礎(chǔ)上對資源在這個過程中進行合理配置,在這個基礎(chǔ)上充分發(fā)揮制造系統(tǒng)的功能。其功能的充分發(fā)揮對信息的依賴很高,先進制造技術(shù)與機械制造工藝的通常情況下追求目標是實現(xiàn)整體最優(yōu)化制造,即從系統(tǒng)的觀點出發(fā),全面考慮綜合成本,確定最合理的制造方案。 為實現(xiàn)整體最優(yōu)化制造,通常情況下需要建立機械加工數(shù)據(jù)庫,采用先進技術(shù)對各種先進制造技術(shù)與機械制造工藝(如高速切削、干切削、MQL 等)進行建模、仿真、虛擬加工和決策,實現(xiàn)并行設(shè)計與生產(chǎn)。
2.3 柔性化
現(xiàn)代生產(chǎn)方式已在很大程度上逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樾∨?、多品種生產(chǎn),這就要求生產(chǎn)企業(yè)能夠快速適應(yīng)市場需求。 先進制造技術(shù)與機械制造工藝加工系統(tǒng)應(yīng)能實現(xiàn)快速重構(gòu),在很大程度上具有快速響應(yīng)能力,盡快適應(yīng)環(huán)境的變化。
3 新型制造工藝分析
3.1 少無切削加工技術(shù)
在機械中的應(yīng)用日趨成熟。有些成形件在很大程度上不需要機械加工就可直接使用,減少了產(chǎn)品的制造周期。該技術(shù)最適合用于加工異形孔類零件、齒輪花鍵、等類似零件。與傳統(tǒng)工藝相比,降低約 20~70%。
3.2 干式加工技術(shù)
傳統(tǒng)的切削加工需要大量切削液澆,使用切削液增加了制造成本,切削液中含有有害的添加劑,處理不當會污染環(huán)境、威脅工人健康。干式切削通常情況下有意識地減少使用或不使用切削液的。干式切削分為完全不使用切削液代替切削液,其使用的是最小量潤滑技術(shù)。
車削等加工應(yīng)用干切削較多,KC250H 型干式滾齒機在這個過程中進行了高速滾齒加工,加工速度提高了2.3倍,最適合進行干切削。試驗表明,CNB 刀具比陶瓷刀具更適合鑄鐵材料的高速切削。對于難加工材料,使用激光輔助加工技術(shù)。
3.3 減少加工余量
在機械中的應(yīng)用日趨成熟。有些成形件在很大程度上不需要機械加工就可直接使用,減少了產(chǎn)品的制造周期。 由于零件的毛坯粗糙,因此加工余量較大,產(chǎn)生了很多弊端,不僅原材料消耗大,也在很大程度上造成了生產(chǎn)效率的低下。因此,如果條件允許,毛坯制造可以實現(xiàn)組織專業(yè)化,對毛坯精度進行提升;除此之外,通過先進的制造技術(shù),來對加工質(zhì)量加以確保。
綜上所述,通常情況下先進制造技術(shù)與機械制造工藝和傳統(tǒng)制造技術(shù)的主要區(qū)別在于傳統(tǒng)制造技術(shù)和機械制造工藝在這個過程中缺少資源環(huán)境考慮,而先進制造技術(shù)和機械制造工藝對產(chǎn)品生命周期的全過程進行最優(yōu)化控制,在這個基礎(chǔ)上對資源在這個過程中進行合理配置,在這個基礎(chǔ)上充分發(fā)揮制造系統(tǒng)的功能。先進制造技術(shù)和機械制造工藝是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的體現(xiàn)。先進制造技術(shù)與機械制造工藝是以傳統(tǒng)制造技術(shù)為基礎(chǔ),并在這個過程中結(jié)合環(huán)境科學(xué)、材料科學(xué)、控制技術(shù)等新技術(shù)的先進制造技術(shù)。
作者簡介:胡燁(1965-),男,湖北麻城人,本科,講師,研究方向:機械設(shè)計與先進制造工藝。
摘 要:先進制造技術(shù)是衡量國家工業(yè)的重要指標,其能夠表現(xiàn)出國家整體綜合能力,為此加大先進技術(shù)的研究就極為重要。文章介紹了先進制造技術(shù)及其體系的建立、先進制造技術(shù)特點及其現(xiàn)狀以及針對機械制造工藝而加強先進制造技術(shù)的對策。
關(guān)鍵詞:先進制造技術(shù);機械制造工藝;關(guān)系分析
1 先進制造技術(shù)及其體系的建立
當前對于先進制造技術(shù)定義達到共識,先進制造技術(shù)是促進制造業(yè)將高科技技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)過程中并發(fā)揮其對制造業(yè)發(fā)展的促進作用,使得制造業(yè)整個流程利用上高新技術(shù)的總稱。因為其能夠高效地發(fā)展生產(chǎn)力,因此其將符合時展潮流,在不斷的發(fā)展中各個流程不斷創(chuàng)新優(yōu)化,使得生產(chǎn)流程中各個環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系加強,最終形成高新技術(shù)、高度整合的制造體系。
而為形成先進技術(shù)體系,首先需要將高效優(yōu)質(zhì)以及符合環(huán)保作為整個體系的核心,將先進技術(shù)不斷向基礎(chǔ)生產(chǎn)方向靠近;其次不斷進行創(chuàng)新優(yōu)化,在不斷研究新技術(shù)的同時,加強對現(xiàn)有技術(shù)潛力的挖掘。加快技術(shù)發(fā)展的質(zhì)量及速度,為先進技術(shù)體系的形成提供堅實的基礎(chǔ);在技術(shù)發(fā)展的同時還要符合市場需求,符合時代要求的同時保證體系形成產(chǎn)生收益。諸如數(shù)控機床的形成能夠為生產(chǎn)過程提供強大的生產(chǎn)力,保證新技術(shù)產(chǎn)生經(jīng)濟以及各種收益;最后為保證體系的形成,需要進行先進技術(shù)進行集成化的改革,利用信息技術(shù)以及當前出現(xiàn)的技術(shù)保證統(tǒng)一管理以及體系的統(tǒng)一性。
2 先進制造技術(shù)特點及其現(xiàn)狀
2.1 先進制造技術(shù)特點
2.1.1 全球化
隨著各種技術(shù)的發(fā)展全球間的聯(lián)系也越來越大,全球間各種技術(shù)交流以及經(jīng)濟聯(lián)系為先進技術(shù)的全球交流提供了基礎(chǔ)。而對于先進技術(shù)的全球化,其對先進技術(shù)的發(fā)展提供動力,為先進技術(shù)轉(zhuǎn)化為制造業(yè)中經(jīng)濟收益。由于全球的聯(lián)系加強,各地企業(yè)能夠進行有效的任務(wù)分工,這種模式能夠有效發(fā)揮各地先進技術(shù)的優(yōu)勢,在全球化進程中極大降低生產(chǎn)成本。
2.1.2 多元化
對于先進技術(shù)的發(fā)展,其不僅僅是一個領(lǐng)域技術(shù)的孤立發(fā)展,其是多個領(lǐng)域間技術(shù)的相互促進,同時為同一制造工作提供支援。由于當前發(fā)展機會稍縱即逝,各種孤立制造技術(shù)不能很好地抓住機遇,同時不能滿足各種機遇的需求,加之市場方向不斷轉(zhuǎn)變,使得制造技術(shù)不斷走向多元化。制造業(yè)不能僅僅關(guān)心制造技術(shù)的發(fā)展,對于信息技術(shù)以及金融管理技術(shù)的重視能夠保證制造業(yè)知曉市場走向,并不斷將制造技術(shù)發(fā)展走向符合市場需求的潮流。
2.1.3 服務(wù)化
由于當前制造業(yè)對于市場需求的重視,其加強對滿足市場需求的能力,為此制造業(yè)不斷加強其服務(wù)性,而為滿足生產(chǎn)制造發(fā)展的需求就需要保證先進制造技術(shù)走向服務(wù)化。制造技術(shù)的發(fā)展不僅僅是設(shè)計,還需加大對市場的考察。為消費者的需求考慮,加大在產(chǎn)品后期服務(wù)性的投入,為消費者服務(wù)服務(wù)是制造技術(shù)服務(wù)性的核心。在不斷的發(fā)展潮流中,企業(yè)針對服務(wù)性的重視將會改變先進技術(shù)發(fā)展的方向。
2.2 制造技術(shù)現(xiàn)狀
當前各國都已認識到先進制造技術(shù)的重要性,為提升國家綜合能力都在技術(shù)發(fā)展方面給出了巨大的扶持,都在技術(shù)研究方面投入精力,重視技術(shù)人才培養(yǎng)。而全球化的浪潮下,各國綜合實力的競爭極大依靠科研技術(shù)的競爭。企業(yè)為提升競爭力,加快制造技術(shù)到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換,多元化的先進制造技術(shù)格局正在形成,諸如數(shù)控系統(tǒng)投入制造過程中,正是各個先進技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)能力的體現(xiàn)。同時,由于我國先進制造技術(shù)起步晚,先進技術(shù)與外國距離較大,需要進一步的發(fā)展以縮小與外國的差距。需要在下一步工作中加大先進技術(shù)的應(yīng)用到機械制造中,同時由于機械制造的發(fā)展正是機械制造工藝中的重要部分。先進制造技術(shù)的革新為制造機械的更新提供依據(jù),而機械制造工藝同時是制造技術(shù)的體現(xiàn),其又會為制造技術(shù)的發(fā)展提供動力。
3 針對制造工藝加強制造技術(shù)
3.1 加強先進技術(shù)開發(fā)
加強制造技術(shù)的開發(fā)需要針對整個環(huán)節(jié)進行改造,不僅僅是技術(shù)設(shè)備的革新,還有一配套管理措施的改革以及市場觀念的改革,加大技術(shù)開發(fā)以及加快制造設(shè)備的更新,加強技術(shù)開發(fā)是提升綜合競爭力的有效方法。將機械制造技術(shù)的創(chuàng)新放在重要位置,同時需要將先進技術(shù)的開發(fā)與整體開發(fā)工作有機的結(jié)合。進行整體統(tǒng)一戰(zhàn)略能夠?qū)⑼徽w中各個領(lǐng)域的收益擴大化,某一領(lǐng)域的先進經(jīng)驗?zāi)軌驗槠渌饔蛱峁┍憷?。其次機械制造技術(shù)的革新將帶動機械制造工藝的發(fā)展,同時帶動相關(guān)制造業(yè)的發(fā)展。
3.2 合理運用先進技術(shù)
進行機械制造工藝革新不能盲目照搬,科學(xué)地選擇高效的先進技術(shù)能夠為機械制造提供促進作用,合理利用先進制造技術(shù),以市場需求為核心,打造符合市場需要的機械制造工藝。其次,完善基礎(chǔ)工作的準備,在基礎(chǔ)工作做好的基礎(chǔ)上按計劃進行發(fā)展,不能操之過急導(dǎo)致產(chǎn)生負面影響。對于重點行業(yè)進行有針對性的建設(shè),可以進行試點性的嘗試,進行小范圍新技術(shù)的嘗試。在項目中及時總結(jié)經(jīng)驗,找到導(dǎo)致嘗試成功或者失敗的原因,不斷總結(jié)經(jīng)驗為下一步擴大新技術(shù)的使用提供具有參考價值的經(jīng)驗。這樣才能在大量新出現(xiàn)的先進技術(shù)中選擇出符合市場需求的技術(shù),合理把握制造技術(shù)與工藝之間的關(guān)系,進一步降低制造工藝革新的風(fēng)險。
3.3 重視人才素質(zhì)培養(yǎng)
人才是進行技術(shù)革新的重點,對其進行科學(xué)的培養(yǎng)將對技術(shù)革新產(chǎn)生決定性的影響。而對人才素質(zhì)培養(yǎng)不僅僅是專業(yè)技術(shù)的培養(yǎng),還有綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。當前對人才綜合素質(zhì)的培養(yǎng)還不夠,忽略技術(shù)人才的綜合實力的提升,要打造復(fù)合型高新技術(shù)人才就需對技術(shù)人才的綜合素質(zhì)進行培養(yǎng)。加大人才在金融以及在管理方面的學(xué)習(xí),在進行人才培訓(xùn)過程中為人員提供實踐機會,便與其將理論知識應(yīng)用到實際工作中去,加大考核力度檢驗人員理論知識掌握情況以及應(yīng)用到實踐的能力。其次其道德素質(zhì)的培養(yǎng),加強人才道德素質(zhì)建設(shè),使其在工作中能夠切實依據(jù)基本原則,為實際上崗時提供綜合能力強的復(fù)合型人才。
3.4 參考國外成功經(jīng)驗
國外領(lǐng)先我國必有其可參考的地方,首先加大對先進技術(shù)的學(xué)習(xí),積極接受國外先進制造技術(shù),在不斷的技術(shù)學(xué)習(xí)中形成符合我國實情的實用技術(shù)。其次對于國外成功的改革實例進行思考學(xué)習(xí),思考其成功的核心原因并探討如何才能將其應(yīng)用到符合我國實際情況中去。在我國長期的學(xué)習(xí)探索中,已經(jīng)形成我國特有的制造技術(shù),如何進一步發(fā)展需要不斷虛心向強者學(xué)習(xí),打造出符合國情的先進制造技術(shù)。在參考先進經(jīng)驗的同時需要提升自己核心競爭力,打造出擁有自主產(chǎn)權(quán)的國際標準,這樣在不斷競爭中才能處于不敗之地。
4 結(jié)束語
隨著社會的發(fā)展以及各種技術(shù)的出現(xiàn),先進制造技術(shù)正是要將技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)動力,為生產(chǎn)制造提供強大的動力。在先進制造技術(shù)發(fā)展過程中,需綜合我國國情,建設(shè)具有我國特色社會主義的制造工業(yè)。因此在下一步的工作中需要加大對實際情況的了解,建設(shè)多元化的綜合制造工業(yè),進一步縮短與外國的差距,為提升我國綜合能力提供必要的基礎(chǔ)與動力。
作者簡介:陳遠偉(1969-),男(漢),四川開江縣人,達州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電系,副教授,學(xué)士,主要從事機械制造研究。
摘 要:隨著科技的進步和經(jīng)濟的發(fā)展,人類對物質(zhì)的需求不斷提高,但受到地球有限資源和人口不斷膨脹的影響,社會發(fā)展對其經(jīng)濟支撐行業(yè)--制造業(yè)及其技術(shù)體系提出了更高的需求,這就促使對傳統(tǒng)制造不斷優(yōu)化發(fā)展的先進制造技術(shù)迅速發(fā)展起來。
關(guān)鍵詞:先進制造;智能化;綠色化
先進制造技術(shù)(AMT)就是指集機械工程技術(shù)、電子技術(shù)、自動化技術(shù)、信息技術(shù)等多種技術(shù)為一體所產(chǎn)生的技術(shù)、設(shè)備和系統(tǒng)的總稱。主要包括計算機輔助設(shè)計、計算機輔助制造、集成制造系統(tǒng)等。先進制造技術(shù)是制造業(yè)企業(yè)取得競爭優(yōu)勢的必要條件之一,但并非充分條件,其優(yōu)勢還有賴于能充分發(fā)揮技術(shù)威力的組織管理,有賴于技術(shù)、管理和人力資源的有機
一、先進制造技術(shù)特點
1.先進制造技術(shù)是制造技術(shù)的最新發(fā)展階段,是面向二十一世紀的技術(shù)制造業(yè)是社會物質(zhì)文明的保證,是與人類社會一起動態(tài)發(fā)展的,因此,制造技術(shù)必然也將隨著科技進步而不斷更新。先進制造技術(shù)是制造技術(shù)的最新發(fā)展階段,是由傳統(tǒng)的制造技術(shù)發(fā)展而來,保持了過去制造技術(shù)中的有效要素;但隨著高新技術(shù)的滲入和制造環(huán)境的變化,已經(jīng)產(chǎn)生了質(zhì)了變化,先進制造技術(shù)是制造技術(shù)與現(xiàn)代高新技術(shù)結(jié)合而產(chǎn)生的一個完整的技術(shù)群,是一類具有明確范疇的新的技術(shù)領(lǐng)域,是面向二十一世紀的技術(shù)。
2.先進制造技術(shù)是面向工業(yè)應(yīng)用的技術(shù)先進制造技術(shù)應(yīng)能適合于在工業(yè)企業(yè)推廣并可取得很好的經(jīng)濟效益。先進制造技術(shù)的發(fā)展往往是針對某一具體的制造業(yè)(如汽車工業(yè)、電子工業(yè))的需求而發(fā)展起來的適用的先進制造技術(shù),有明顯的需求導(dǎo)向的特征。先進制造技術(shù)不是以追求技術(shù)的高新度為目的,而是注重產(chǎn)生最好的實踐效果,以提高企業(yè)的競爭力和促進國家經(jīng)濟增長和綜合實力為目標。
3.先進制造技術(shù)的競爭是面向全球的。目前,每一國家都處于全球化市場中。一個國家的先進制造技術(shù)是支持該國制造業(yè)在全球范圍市場的競爭力。因此,先進制造技術(shù)的主體應(yīng)具有世界水平。但是,每個國家的國情也將影響到從現(xiàn)有的制造技術(shù)水平向先進制造技術(shù)的過渡戰(zhàn)略和措施。我國正在以前所未有的速度進入全球化的國際市場,開發(fā)和應(yīng)用適合國情的先進制造技術(shù)勢在必行。
在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的推動下,制造業(yè)的資源配置沿著勞動密集、設(shè)備密集、信息密集、知識密集的方向發(fā)展。而與之相適應(yīng)的制造技術(shù)的生產(chǎn)方式沿著手工、機械化、單機自動化;剛性流水自動化、柔性自動化、智能自動化的方向發(fā)展,這些推動了制造業(yè)的不斷發(fā)展,促進了制造業(yè)的不斷進步。
二、先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢
隨著全球經(jīng)濟競爭的不斷激烈化,先進制造技術(shù)的發(fā)展在柔性化、自動化、敏捷化、虛擬化等基礎(chǔ)上趨于向以下幾個發(fā)展方向。
1.網(wǎng)絡(luò)化。制造業(yè)隨著經(jīng)濟全球化也開始步入全球的一體化。從采購、設(shè)計、制造加工,再到銷售,已不再局限于某個企業(yè)、某個集團或是某個國家。地域的分散性必將給企業(yè)的經(jīng)營和管理帶來諸多不便,隨之而來的是制造成本的增加。隨著網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的迅速發(fā)展和普及,企業(yè)可以通過制造的網(wǎng)絡(luò)化來有效組織管理分散在各地的制造資源。另外,制造企業(yè)也可以基于網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)世界范圍內(nèi)的動態(tài)聯(lián)盟。這些都屬于虛擬市場,是基于信息化與虛擬化技術(shù)的進一步延伸。
2.集成化。制造業(yè)已不再局限于先進的制造加工技術(shù),而應(yīng)是集機械、電子、光學(xué)、信息、材料、能源、環(huán)境、現(xiàn)代管理等最新成就為一體的新興技術(shù)。各個專業(yè)、學(xué)科間不斷滲透、交叉、融合而使技術(shù)趨于系統(tǒng)化、集成化。同時,為了更大限度的實現(xiàn)信息資源共享與優(yōu)化,企業(yè)內(nèi)部及企業(yè)之間也應(yīng)該實現(xiàn)集成化。
3.綠色化。大批量的生產(chǎn)模式是以消耗資源為代價的,而由此造成的資源枯竭和環(huán)境污染等問題已向人們敲響了警鐘。最有效地利用資源和最低限度地產(chǎn)生廢棄物是當前全球環(huán)境問題的治本之道,也是制造業(yè)探索更清潔、更優(yōu)良的制造模式的重要方向,即通過綠色生產(chǎn)過程、綠色設(shè)計、綠色材料、綠色設(shè)備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等生產(chǎn)出綠色產(chǎn)品。此外,產(chǎn)品使用完以后再通過綠色處理后加以回收利用。
4.極端化。這里指出的“極”是前沿科技發(fā)展的焦點,即在高溫、高壓、高濕、強腐蝕等條件下工作,或有高硬度、大彈性要求的,或在幾何形體上極大、極小、極厚、極薄的制造技術(shù)或產(chǎn)品。
5.智能化。智能化是先進制造技術(shù)自動化的深度延伸。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展,制造業(yè)不僅要實現(xiàn)物資流控制的傳統(tǒng)體力勞動自動化,還應(yīng)實現(xiàn)信息流控制的腦力勞動的自動化。先進制造技術(shù)的智能化致力于設(shè)計技術(shù)的現(xiàn)代化,加工制造的精密化、快速化,自動化技術(shù)的柔性化、智能化,整個制造過程的網(wǎng)絡(luò)化、全球化、綠色化。
當今世界各國的競爭主要是先進制造技術(shù)的競爭。美國、德國等國家發(fā)展重點就是發(fā)展先進制造技術(shù)。世界各國都在致力于設(shè)計技術(shù)的現(xiàn)代化,加工制造的精密化、快速化,自動化技術(shù)的柔性化、智能化,整個制造過程的網(wǎng)絡(luò)化、全球化、綠色化。
【摘要】近年來,我國的模具先進制造技術(shù)取得了卓有成效的發(fā)展,在社會各大領(lǐng)域中得到了廣泛地應(yīng)用。本次研究將著重對模具先進制造技術(shù)的發(fā)展進行深入研究,并對模具制造中先進技術(shù)的應(yīng)用進行分析,探究了其發(fā)展前景,為相關(guān)行業(yè)供提供有效的參考。
【關(guān)鍵詞】模具 先進制造技術(shù) 發(fā)展 應(yīng)用
改革開放以來,我國的計算機信息技術(shù)、自動化技術(shù)取得了前所未有的發(fā)展,傳統(tǒng)制造技術(shù)再次成為人們關(guān)注的一大焦點。當前我國的先進制造技術(shù)已經(jīng)逐步向系統(tǒng)化、集成化發(fā)展,為現(xiàn)代先進制造技術(shù)的發(fā)展提供了必要的技術(shù)支持,對模具先進制造技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用研究有著重要的實踐意義與應(yīng)用價值。
1.模具CAD/CAE/CAM技術(shù)概述
在數(shù)字化技術(shù)以及三維造型技術(shù)的支持下,CAD/CAE/CAM一體化技術(shù)在我國各大行業(yè)中得到了廣泛地推廣。目前CAD/CAM技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用于汽車大型覆蓋件模具,不僅能夠進行模具設(shè)計、制造與沖壓,而且在數(shù)控編程技術(shù)的支持下能夠?qū)崿F(xiàn)DNC。CAD/CAE/CAM技術(shù)在塑料模具方面也得到了進一步的應(yīng)用,我國自主研發(fā)的軟件如北航華正CAXA軟件已經(jīng)得以廣泛地推廣。新時期,我國的CAD/CAE/CAM技術(shù)得到了進一步發(fā)展。模具CAD不僅僅是對傳統(tǒng)設(shè)計與計算方法的單一模仿,而且采用先進的設(shè)計理論,根據(jù)以往的實踐經(jīng)驗與專業(yè)的知識理論進行設(shè)計,結(jié)果更加合理、科學(xué)。其次在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中采用了立體思維以及三維參數(shù)化特征,信息流組織以及管理、共享等技術(shù)貫穿了模具設(shè)計、裝配與檢測等的全過程。另外還能夠?qū)δ>叩目芍圃煨赃M行科學(xué)評價,其中主要涉及到模具制造與費用的大致估算、模具實用性的評估以及零件制作工藝的評估等。
2.模具先進制造技術(shù)的發(fā)展
2.1高速銑削技術(shù)
作為型腔模具加工的重要組成部分,銑削加工技術(shù)以其加工平穩(wěn)、加工質(zhì)量優(yōu)良以及加工效率高等特點在模具加工中得到了廣泛地應(yīng)用。首先該技術(shù)具有高效性,一般情況下,高速銑削的主軸轉(zhuǎn)速保持在15000~40000轉(zhuǎn)/min,其最高能夠達到100000轉(zhuǎn),在進行鋼切削時,速度可以達到400m/min,其與傳統(tǒng)的銑削加工相比高出10倍左右,在加工效率方面也顯示出極大的優(yōu)越性。以插座外殼壓鑄模加工為例,傳統(tǒng)的銑削、電火花成型加工所需的時間為60h左右,而采用先進的高速銑削加工14h便能夠完成。高速銑削技術(shù)精度較高,一般能夠10um,其工件溫升小,表面不會出現(xiàn)變質(zhì)會微裂紋,質(zhì)量較高,研究顯示其表面粗糙度Ra不高于1um。另外高速銑削技術(shù)能夠?qū)Ω哂膊牧线M行加工,最高硬度可達到60HRC,成為當前模具制造技術(shù)的重要發(fā)展方向。
2.2電火花加工技術(shù)與綠色產(chǎn)品技術(shù)
所謂電火花加工主要指的是在液體介質(zhì)中,采用脈沖放電原理對導(dǎo)電材料出現(xiàn)的電蝕現(xiàn)象進行清除,進而使零件的尺寸、形狀等達到相應(yīng)的技術(shù)要求。國外的電加工機床技術(shù)發(fā)展較快,其性能、工藝指標與自動化程度均處于領(lǐng)先水平。近年來,隨著電火花加工技術(shù)的不斷發(fā)展,人們對加工中的安全與防護技術(shù)給予了高度重視。當前電火花加工機床過程中的問題主要集中在輻射騷擾方面,其不僅會引發(fā)一系列安全事故的發(fā)生,而且對環(huán)境具有一定的破壞作用,因此,國際市場開始致力于對綠色產(chǎn)品的研究。以日本某公司為例,該公司采用直線電機伺服實施驅(qū)動,不僅反應(yīng)速度快,而且具有較高的定位精度,且不容易變形,體現(xiàn)了鮮明的優(yōu)越性。除此之外部分EDM采用混粉加工工藝、微精加工脈沖電源等技術(shù),提升了工作效率。
2.3RPM下的快速經(jīng)濟制模技術(shù)
快速原型制造技術(shù)最早起源于20世紀中后期的美國,是對制造領(lǐng)域的一次新的創(chuàng)新與突破,該技術(shù)將CAD技術(shù)、數(shù)控技術(shù)以及機械工程技術(shù)等融為一體,實現(xiàn)了由零件設(shè)計發(fā)展成為三維實體原型設(shè)計,是一項系統(tǒng)性的先進制造技術(shù)。截至目前,RPM技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了向快速模具技術(shù)的轉(zhuǎn)移,成為國內(nèi)外RPM領(lǐng)域研究的一個熱點話題。
3.模具先進制造技術(shù)的應(yīng)用
新時期,我國的科學(xué)技術(shù)水平得到了極大的提升,模具先進制造技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣,不僅有效改變了傳統(tǒng)加工難以實施的狀況,而且在航空航天、機床、汽車以及電器等領(lǐng)域的模具制造中得到了廣泛地應(yīng)用。除此之外,其在電化學(xué)、超聲波以及激光等新能源中的應(yīng)用不僅提升了能量的多元化、綜合化,而且擴大了傳統(tǒng)加工領(lǐng)域的范圍,提高了模具制造的質(zhì)量。目前超聲波的加工精度能夠達到0.01~0.02mm之間,粗糙程度與傳統(tǒng)的模具制造技術(shù)相比明顯降低,僅為0.54um,對于充模、拉絲模以及拋光模等工藝中體現(xiàn)了較好的應(yīng)用效果。再如激光加工,其不僅能夠?qū)Ρ砻孢M行一系列的處理,而且能夠?qū)嵤┐蚩住⒌窨桃约拔⒓毤庸さ裙に?,其在聚晶金剛石拉絲模胚料中的加工直徑不足0.04mm,數(shù)十秒便能夠完成。當前我國的車輛與電機等產(chǎn)品呈現(xiàn)出輕量化的發(fā)展趨勢,這在一定程度上增加壓鑄模的比例,與此同時對壓鑄壽命與質(zhì)量也提出了更高的要求。另外隨著現(xiàn)代成型工藝的進一步發(fā)展,氣輔模具的應(yīng)用更加廣泛,其以優(yōu)良的剛性與耐高壓特性在精密模具型腔應(yīng)淬火中得到了廣泛地應(yīng)用。除此之外在熱流道技術(shù)的支持下,制件的質(zhì)量以及生產(chǎn)效率能夠得到極大的提升,降低對原材料的依賴性,節(jié)省了大量的生產(chǎn)成本,目前,熱流道模具在我國企業(yè)中的使用率已經(jīng)達到了85%以上。
結(jié)束語:模具先進制造技術(shù)類型復(fù)雜多樣,且擁有良好的發(fā)展前景。新時期必須充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)、管理技術(shù)以及自動化技術(shù)等,加強先進制造技術(shù)系統(tǒng)中人力、技術(shù)與組織構(gòu)成的集成,不斷探索新的模具制造模式,提升先進制造技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用效果。
摘要:文章闡述了先進制造的技術(shù)內(nèi)涵和技術(shù)特點,分析了幾種先進的制造模式,并論述了先進制造技術(shù)的主要發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞:先進制造技術(shù);先進制造模式;制造業(yè)
1 先進制造技術(shù)概述
制造業(yè)是工業(yè)的主體,是生產(chǎn)工具、生活資料、科技手段、現(xiàn)代裝備及其技術(shù)進步的依托,既占有基礎(chǔ)地位又處于發(fā)展核心,而制造技術(shù)則是發(fā)展制造業(yè)并提高其產(chǎn)品競爭力的關(guān)鍵因素[1]。
隨著制造業(yè)競爭日益激烈的形勢,美國、日本、西歐、新加坡等發(fā)達國家和地區(qū)以及部分新興工業(yè)國,都投入大量資金用于進行先進制造技術(shù)及其系統(tǒng)的研究開發(fā),并將其列為國家的重點發(fā)展領(lǐng)域。
1994年,美國投入14億美元研發(fā)經(jīng)費將先進制造技術(shù)作為重點扶持的科技領(lǐng)域,1996年,更是投入高達3420億美元的資金用于制造業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)設(shè)備更新投資;1986~1993年,日本投入3萬億美元進行制造業(yè)的技術(shù)設(shè)備更新和工藝改造; 1991~1994年,歐共體投入74億美元進行先進制造技術(shù)探索與開發(fā)[2]。
2 先進制造技術(shù)的內(nèi)涵及特點
先進制造技術(shù),是指制造業(yè)不斷吸收現(xiàn)代信息技術(shù)及管理技術(shù)的成果,先進制造技術(shù)綜合應(yīng)用于產(chǎn)品制造全過程,包括設(shè)計,加工,檢測,管理,銷售,使用,服務(wù)以及回收。目的是實現(xiàn)高效率,低耗能、更清潔、更敏捷的產(chǎn)品生產(chǎn),提高在市場動態(tài)多變的現(xiàn)實中的適應(yīng)能力和競爭能力。
現(xiàn)代裝備制造業(yè)的先進制造技術(shù),是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和市場經(jīng)濟發(fā)展的產(chǎn)物,具有“數(shù)、精、極、自、集、網(wǎng)、智、綠、信”等特點及發(fā)展趨勢,相互滲透,相互依賴,相互促進。
其中,“數(shù)”是發(fā)展的核心,數(shù)字化制造是制造技術(shù),計算機技術(shù),網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和管理科學(xué)相互融合的結(jié)果; “精”是發(fā)展的關(guān)鍵,精密化是指對產(chǎn)品,零件的精度要求以及產(chǎn)品零件的加工精度要求越來越高; “極”是發(fā)展的焦點,極端化是指需要在極端條件下工作,或者產(chǎn)品的要求比較極端;“自”是條件,自動化是指從自動控制、自動調(diào)節(jié)、自動補償、自動辨認等,發(fā)展到自學(xué)習(xí)、自組織、自維護、自修復(fù)等;“集”是發(fā)展的方法,集成化是指技術(shù)的集成、管理的集成、技術(shù)與管理的集成,其實質(zhì)是知識表現(xiàn)形式的集成,集成化主要指的是現(xiàn)代技術(shù)的集成,加工技術(shù)的集成,企業(yè)內(nèi)部與外部的集成、生物技術(shù)與制造技術(shù)的集成等;“網(wǎng)”是發(fā)展的道路,網(wǎng)絡(luò)化是先進制造技術(shù)發(fā)展的必由之路,它由生產(chǎn)組織變革的需要,以及生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的可能這兩者共同決定;“智”是發(fā)展的前景,智能化是指系統(tǒng)具有人機一體化、自組織與超柔性、自我學(xué)習(xí)與維護及自律的特點、未來還需具有更高級類人思維能力;“綠”是發(fā)展的必然,綠色化目標是使產(chǎn)品在整個周期中,包括設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理,對環(huán)境的負面影響極小,資源利用率極高,從而使得企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化;“信”是發(fā)展的方向,信息化具有高科技,好效益,低消耗,優(yōu)資源的特點[3]。
3 先進制造模式的研究
目前,世界上各發(fā)達國家正在進行現(xiàn)代先進制造技術(shù)的探索與研究,同時也取得了很多成果,特別是在管理體制,經(jīng)營理念,方案評價,方法建立,制造技術(shù)等方面探索研究后,提出了各種先進制造的模式,主要有以下幾種:
(1)精益生產(chǎn)(LP)
精益生產(chǎn)不但是一種生產(chǎn)方式,更是一種運用于現(xiàn)代制造業(yè)的組織管理方法。精益生產(chǎn)是通過系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、人員組織、運行方式和市場供求等方面的變革,使生產(chǎn)系統(tǒng)能很快適應(yīng)用戶需求不斷變化,并能使生產(chǎn)過程中一切無用、多余的東西被精簡,最終達到包括市場供銷在內(nèi)的生產(chǎn)的各方面最好結(jié)果的一種生產(chǎn)管理方式。與傳統(tǒng)的大生產(chǎn)方式不同,其特色是“多品種”,“小批量”。
(2)柔性制造(FM)
柔性制造適用于多品種、中小批量生產(chǎn)加工,是一種具有高柔性同時也是高自動化的制造模式。柔性制造技術(shù)是對各種不同形狀加工對象實現(xiàn)程序化柔性制造加工的各種技術(shù)的總和。
(3)計算機集成制造(CIM)
計算機集成制造是指以計算機為核心,將各種與制造相關(guān)的技術(shù)系統(tǒng),集成在一起的信息技術(shù),目的是使企業(yè)實現(xiàn)整體優(yōu)化,其市場競爭力得以提高。
(4)智能制造(IM)
智能制造是指計算機模擬人類進行分析,判斷,推理,構(gòu)思及其決策等智能活動,并且把智能機器和這些活動進行有機融合,應(yīng)用于企業(yè)制造中的各子系統(tǒng),實現(xiàn)整個企業(yè)經(jīng)營運作的高柔性化和高集成化。
智能制造代替人類咋在制造過程中的部分腦力勞動,并對這些智能信息進行搜集,存儲,完善,共享,繼承與發(fā)展。
(5)敏捷制造(AM)
敏捷制造是指制造企業(yè)運用通信手段,采用快速配置各種資源,包括技術(shù)、管理和人,以有效和協(xié)調(diào)的方式來響應(yīng)用戶需求,實現(xiàn)制造快速靈敏的一種制造模式。
敏捷制造的目的是使制造企業(yè)能夠快速靈敏地響應(yīng)市場的動態(tài)多變,滿足市場的多樣化需求,獲取長期的經(jīng)濟效益。
(6)綠色制造(GM)
綠色制造是指將環(huán)境影響和資源消耗因素綜合考慮的一種制造模式,其目標是使產(chǎn)品在整個周期中,包括設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理,對環(huán)境的負面影響極小,資源利用率極高,從而使得企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。
綠色制造是人類社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在現(xiàn)代制造業(yè)中的體現(xiàn)。
(7)虛擬制造(VM)
虛擬制造是指利用計算機仿真和建模,建立虛擬產(chǎn)品模型,在產(chǎn)品進行實際加工之前,對產(chǎn)品的性能,可制造性進行評價,也對產(chǎn)品的整個加工過程進行仿真,以達到產(chǎn)品生產(chǎn)最優(yōu)的一種制造模式。
3 先進制造技術(shù)的發(fā)展展望
先進制造技術(shù)其實就是信息技術(shù),管理科學(xué)和相關(guān)的科學(xué)技術(shù)相融而成的制造技術(shù)。
21世紀制造業(yè)高速發(fā)展的同時,先進制造技術(shù)得以飛速發(fā)展,根據(jù)現(xiàn)代制造科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展趨勢分析,先進制造技術(shù)在未來發(fā)展的方向表現(xiàn)在以下幾個方面:
(1)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計和優(yōu)化設(shè)計。產(chǎn)品的數(shù)字化建模,仿真分析,評價及設(shè)計規(guī)范;產(chǎn)品的創(chuàng)新開發(fā)設(shè)計,優(yōu)化,管理,維護技術(shù);系統(tǒng)整體化設(shè)計的理論,技術(shù)和方法。
(2)網(wǎng)絡(luò)化制造理論及關(guān)鍵技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的系統(tǒng)與裝備的協(xié)同優(yōu)化;制造系統(tǒng)的信息模型,約束條件,運行理論及控制手段。
(3)新型成形制造原理和技術(shù)。新型材料及工藝的成形原理及技術(shù);快速成形制造原理及技術(shù);高能束精密成形制造原理及技術(shù)。
(4)高速高效數(shù)字制造理論和技術(shù),新材料,新原理,新工藝的數(shù)字制造裝備技術(shù)。
(5)制造中,精密,超精密測量,量值溯源原理和新傳感器技術(shù);多尺度空間精度測量技術(shù);表面微觀計量理論及技術(shù)。
(6)納米技術(shù)。納米材料及其性能測量;納米尺度加工、制造、測量和裝配技術(shù);
納電子與分子原子制造的原理及技術(shù)。
(7)仿生技術(shù)。仿生機械制造技術(shù),結(jié)構(gòu),功能,能源與運動機械仿生技術(shù);機械超前反饋仿生與制造的科學(xué)和技術(shù); 生物工程技術(shù);新一代生物芯片制造技術(shù)。
(8)微電子制造科學(xué)和關(guān)鍵技術(shù)。微機械、微傳感、微光器件制造技術(shù);納米級光學(xué)光刻、非光學(xué)光刻、淺溝槽刻蝕、銅互連等機理和技術(shù);集成電路新型封裝工藝原理和技術(shù)。
(9)綠色制造技術(shù)。產(chǎn)品與人類和自然的協(xié)調(diào)理論;產(chǎn)品綠色制造工藝技術(shù);產(chǎn)品的再制造和維修科學(xué)和技術(shù);產(chǎn)品綠色使用理論和方法;廢舊產(chǎn)品資源回收再利用技術(shù)。
(10)面向航空、航天、海洋、能源、交通和國防裝備等重大工程制造的科學(xué)和技術(shù)。
第一作者簡介:羅勛,男,1988年1月28日,碩士在讀,機械工程專業(yè),四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院,主要從事數(shù)控機床優(yōu)化設(shè)計研究與開發(fā)工作,獲工學(xué)、經(jīng)濟學(xué)雙學(xué)士學(xué)位。
【摘要】測量技術(shù)是高端制造領(lǐng)域不可或缺的重要組成部分,是高端科學(xué)研究和先進制造的眼睛;高端制造中的應(yīng)用和創(chuàng)新需求,決定著測量技術(shù)領(lǐng)域的主要研究內(nèi)容和發(fā)展方向。本文從汽車制造、機床制造、發(fā)動機制造、鋼箱梁制造四個方面試析先進制造技術(shù)領(lǐng)域測量技術(shù)的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】測量技術(shù) 高端制造領(lǐng)域 應(yīng)用
【正文】
隨著近幾年世界經(jīng)濟格局的變化和我國經(jīng)濟技術(shù)高速發(fā)展的趨勢,測量技術(shù)的先進程度成為我國未來制造業(yè)賴以生存的基礎(chǔ)和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。測量技術(shù)的發(fā)展水平及其在機械制造中的應(yīng)用程度, 是衡量制造科技水平、 提高國家支柱產(chǎn)業(yè)核心競爭力的一個重要因素。因此,對于機械制造中測量技術(shù)應(yīng)用的探討有其必要性。
一、三坐標測量技術(shù)在汽車制造中的運用
從上個世紀50年代第一臺坐標測量機的誕生到今天各類坐標測量設(shè)備的廣泛使用,坐標測量已經(jīng)成為當今工業(yè)無可替代的一個重要組成部分。在過去近一個世紀的歷程中,工業(yè)和實驗用坐標測量機經(jīng)歷了多個突破性的飛躍。在已經(jīng)進入信息時代的今天,三坐標測量技術(shù)更是飛速地向前發(fā)展著,為工業(yè)制造提供著巨大的支持。 汽車制造業(yè)屬于新興的高科技產(chǎn)業(yè),對科技技術(shù)的含量要求非常高。社會的發(fā)展要求汽車制造業(yè)不斷提高自身的技術(shù),同時也要求來自其它各個領(lǐng)域的技術(shù)支持。其中,三坐標測量技術(shù)是一個很重要的方面。
汽車車身,以及汽車車身的覆蓋件大多數(shù)呈自由曲面狀,自上世紀90年代中后期起,為了提高測量效率,尤其是為了強化對生產(chǎn)過程的監(jiān)控,利用先進的光學(xué)測量系統(tǒng),在車間現(xiàn)場實施在線檢測的方式已越來越多地進入現(xiàn)代汽車業(yè)。一種以結(jié)構(gòu)光學(xué)三維傳感器為基礎(chǔ)的高效“檢測站”,被測工件首先由傳輸裝置自動送入生產(chǎn)線上的測量工位,定位傳感器將工件的真實位置輸入計算機控制系統(tǒng)中,后者根據(jù)已編制好的測量程序自動控制安裝在框架上眾多光學(xué)三維傳感器中的每一個,對工件上的各關(guān)鍵部位進行檢測。一般固定的傳感器數(shù)量為10-30個左右,完成測量僅需40s左右,效率很高。
二、數(shù)字化精密測量技術(shù)在機床制造中的應(yīng)用
數(shù)字化精密測量技術(shù)是數(shù)字化制造技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。開發(fā)亞微米、納米級高精度測量儀器,提高環(huán)境適應(yīng)能力,增強魯棒性,使精密測量裝備進入生產(chǎn)現(xiàn)場,集成到加工機床和制造系統(tǒng),形成先進的數(shù)字化閉環(huán)制造系統(tǒng),是當今精密測量技術(shù)的發(fā)展趨勢。數(shù)控機床的精度和性能檢測領(lǐng)域中,國外著名廠商Renishaw、API及HP等公司生產(chǎn)的激光干涉儀測量系統(tǒng)和球桿儀等在數(shù)控機床的幾何精度和運動精度的檢測和監(jiān)控中,無論在機床制造廠還是機床使用廠,都得到了廣泛的應(yīng)用。
隨著MEMS、微納米技術(shù)的興起與發(fā)展,人們對微觀世界探索的不斷深入,測量對象尺度越來越小,達到了納米量級;另一方面,由于大型、超大型高端系統(tǒng)、機電工程的制造、安裝水平提高,以及人們對于空間研究范圍的擴大,測量對象尺度覆蓋范圍越來越大,目前已達91m~102 m的范圍,相差11個數(shù)量級之巨,高端制造中從微觀到宏觀的尺寸測量范圍不斷擴大。在此背景之下,微納制造、超精密制造、巨系統(tǒng)制造等系統(tǒng)中,傳統(tǒng)的測量方法和測量儀器受到極大挑戰(zhàn),出現(xiàn)了納米尺度表征以及參數(shù)量值的統(tǒng)一和溯源等許多新的科學(xué)問題和工程技術(shù)問題亟待解決。
三、精細測量技術(shù)在發(fā)動機制造中的運用
發(fā)動機是由許多各種形狀的零部件組成,這些零部件的制造質(zhì)量直接關(guān)系到發(fā)動機的性能和壽命。使產(chǎn)品質(zhì)量的目標和關(guān)鍵漸漸由最終檢驗轉(zhuǎn)化為對制造流程進行控制,通過信息反饋對加工設(shè)備的參數(shù)進行及時的調(diào)整,從而保證產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定生產(chǎn)過程,提高生產(chǎn)效率。降低企業(yè)的測量成本,計量人員的培訓(xùn)費用,測量設(shè)備的使用和維修費用,達到提高測量檢測效率的目的,使企業(yè)具備生產(chǎn)過程的實時質(zhì)量控制能力,這將關(guān)系到企業(yè)在市場活動中的應(yīng)變能力,對幫助企業(yè)建立并維護良好的市場信譽,具有重要的決定作用。
例如各種尺寸類型的 齒輪專用檢測儀器,凸輪檢測儀器等。這樣往往導(dǎo)致企業(yè)的計量部門需要配置多類型的計量設(shè)備和從事計量操作的專業(yè)檢測人員,計量設(shè)備使用率較低,同時企業(yè)負擔較高的計量人員的培訓(xùn)費用和計量設(shè)備使用和維護費用;企業(yè)無法實現(xiàn)柔性、通用計量檢測。因此,降低企業(yè)的測量成本,計量人員的培訓(xùn)費用,測量設(shè)備的使用和維修費用,達到提高測量檢測效率的目的,使企業(yè)具備生產(chǎn)過程的實時質(zhì)量控制能力,這將關(guān)系到企業(yè)在市場活動中的應(yīng)變能力,對幫助企業(yè)建立并維護良好的市場信譽,具有重要的決定作用。
四、CAD測量技術(shù)在鋼箱梁制造中的應(yīng)用
主塔勁性骨架為主塔施工定位的基礎(chǔ),只有勁性骨架定位準確后,相應(yīng)的鋼筋、模板、預(yù)應(yīng)力波紋管才能根據(jù)勁性骨架的位置來進行定位。每次勁性骨架的安裝高度平均比每次將要施工的塔柱高度高1~2m,以利于下一節(jié)勁性骨架的安裝; 安裝第2節(jié)勁性骨架時,先將勁性骨架的現(xiàn)狀標高測定,然后利用CAD將勁性骨架將此標高的坐標求出,在勁性骨架節(jié)與節(jié)之間設(shè)置定位連接鋼板,在定位鋼板上放出所求坐標,將所要安裝的勁性骨架安裝定位。此方法有利于主塔定位,保證了主塔的施工準確性,從而解決了主塔空間定位難度大的問題。
根據(jù)鋼箱梁的結(jié)構(gòu)特點,結(jié)合國內(nèi)鋼材的供貨及運輸現(xiàn)狀,將節(jié)段組裝采用立體、階梯方式進行,即以預(yù)拼裝胎架為外胎,橫隔板為內(nèi)胎,依次組焊各粱段的底板單元、斜底板單元、橫隔板單元、錨箱風(fēng)嘴單元、頂板單元及附屬件,完成鋼箱梁節(jié)段的制作。橫向?qū)ΨQ設(shè)計,以底板、斜底板外形為基準面確定胎架形狀,利用型鋼制作支承鋼架與基礎(chǔ)預(yù)埋件焊接,每個預(yù)埋件處的基礎(chǔ)承載力不小于30t,支承鋼架分橫向鋼架和縱向連桿,縱向連桿將橫向鋼架連接起來,形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu),使其具有足夠剛度。
隨著時代的發(fā)展與技術(shù)的進步,高端制造行業(yè)對測量技術(shù)的要求越來越高,依賴性也越來越大,在此背景下,大力發(fā)展測量技術(shù),加強對測量技術(shù)的研制開發(fā)和推廣應(yīng)用,以及研究測量技術(shù)的規(guī)范化與安全性, 是測量技術(shù)工作者一直關(guān)注的問題。因此,測量水平的高低,對先進制造技術(shù)的生產(chǎn)質(zhì)量有很大影響,因此在施工中必須對測量技術(shù)的運用有足夠的重視。
摘 要:隨著中國特色社會主義不斷發(fā)展,先進制造技術(shù)與機械制造工藝是促進國民經(jīng)濟和提高市場經(jīng)濟競爭力的基礎(chǔ)保障。先進制造技術(shù)被看作是世界各國綜合國力的衡量指標,擁有先進制造技術(shù)與機械制造工藝,就掌握了激烈競爭中的主動權(quán)。但受我國基本國情影響,在此方面與國法發(fā)達國家對比還存在較大差距,在實際生產(chǎn)中呈現(xiàn)組諸多不足。因此,我們對先進制造技術(shù)與機械制造工藝研究進行深入研究,并為其創(chuàng)新發(fā)展提供一切優(yōu)越條件。筆者通過先進制造技術(shù)與機械制造工藝各自發(fā)展趨勢和特點分析,對其二者內(nèi)在關(guān)系進行論述,并且提出了一些針對性建議,希望為我國進制造技術(shù)與機械制造工藝研究起到借鑒作用。
關(guān)鍵詞:先進制造技術(shù) 機械制造工藝 關(guān)系分析
在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的當今,先進制造技術(shù)是影響國家綜合競爭力的最直接條件,而良好的機械制造工藝就是先進制造技術(shù)最好的體現(xiàn)。隨著我國對工業(yè)化發(fā)展越來越重視,因而先進制造技術(shù)引起了更多人的普遍關(guān)注,對其研究力度不斷加強,并收獲了令人滿意的成果??墒?,我國的先進制造技術(shù)與機械制造工藝與國外相比還存在較大差距,因此我們并不能止步于此,我們要正確看待二者的特點及其相互關(guān)系。在激烈的市場經(jīng)濟中,怎樣樣能做到制造技術(shù)與制造工藝不斷創(chuàng)新,這是對于我們來說既是一次挑戰(zhàn),又是一次機遇,因而我們找對最佳的發(fā)展途徑,將對機械制造業(yè)發(fā)展具有實際意義。
1 先進制造技術(shù)的確定和體系建立
先進制造技術(shù)具體是指什么?目前還缺少規(guī)范的、統(tǒng)一的定義。當廣泛被接受的含義是:先進制造技術(shù)是促進制造業(yè)汲取高科技技術(shù)并應(yīng)用到實踐生產(chǎn)中所取得的成績,并能把它貫穿于整個制造流程的制造技術(shù)的合稱。
先進制造技術(shù)是制造業(yè)的綜合競爭能力,其不斷革新是社會發(fā)展的必然選擇。目前,先進制造技術(shù)快速發(fā)展,逐漸形成高新技術(shù)群,并經(jīng)過不斷完善,已經(jīng)構(gòu)成了健全的體制系統(tǒng)??墒牵芨鲊煌緡橹萍s,先進制造技術(shù)內(nèi)容和構(gòu)成方式上差異很大。對于我國來說,我家相關(guān)部門已確定了多層次技術(shù)群組成的先進制造技術(shù)
體系。
首先,現(xiàn)代先進制造技術(shù)要以優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟、高效為中心,在逐漸向基礎(chǔ)制造工藝擴展。其次,新型制造單元技術(shù)創(chuàng)新。這是為了適應(yīng)市場需求及新興產(chǎn)業(yè)的促進下,制造技術(shù)與其他現(xiàn)代高科技技術(shù)向融合而產(chǎn)生了現(xiàn)代先進制造技術(shù),例如數(shù)控技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)、航天技術(shù)等。
最后,先進制造技術(shù)集成化。這是將應(yīng)用信息技術(shù)與系統(tǒng)管理技術(shù)的完美結(jié)合,它是基于計算機網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫等技術(shù)結(jié)合而產(chǎn)生的。
2 先進制造技術(shù)的現(xiàn)狀與特征分析
2.1 先進制造技術(shù)現(xiàn)狀分析
先進制造技術(shù)是現(xiàn)代技術(shù)創(chuàng)新與工業(yè)進步的典型代表,是衡量制造業(yè)水平的關(guān)鍵指標,也是國家工業(yè)賴以生存的保障。近年來,世界各工業(yè)發(fā)達國家已經(jīng)深刻意識到先進制造技術(shù)在國家發(fā)展中的重要地位,并給予了前所未有的高度重視,各自都在對其進行深層次科研,可見,市場經(jīng)濟的競爭實質(zhì)是先進制造技術(shù)的競爭。不同的先進制造技術(shù)格局已經(jīng)形成,并在各自領(lǐng)域取得了許多科技成果,例如:網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、虛擬制造系統(tǒng)等。
2.2 先進制造技術(shù)特征分析
2.2.1 全球化
隨著經(jīng)濟全球化浪潮的襲來,對制造業(yè)也產(chǎn)生了巨大的沖擊,主要體現(xiàn)在制造業(yè)的資源配置逐漸擴展到世界各國,這就推動了制造業(yè)在全球范圍內(nèi)發(fā)展。某種產(chǎn)品的制造過程可能由不同國家共同完成,將根據(jù)不同國家的國情及制造技術(shù)先進程度來對制造過程進行分配,這樣做除了能夠充分利用資源、減低成本、便捷方便外,還能夠促進國家交流,縮小國家間貧富差距,有利于構(gòu)建和諧社會。
2.2.2 多元化
由于技術(shù)創(chuàng)新瞬息萬變,尤其是信息技術(shù)的進步使得原有的生產(chǎn)方式與生活方式逐漸被取代,關(guān)鍵體現(xiàn)在多元化、復(fù)雜化及人性化。今后的市場走向依然充滿不確定性,沒有水能夠準確預(yù)見其發(fā)展趨勢,當人們不僅僅滿足于生理需求后,更追求自我個性化的展現(xiàn)。更多的消費者對原有的制造業(yè)提出了新要求,制造業(yè)既要提供特定的戰(zhàn)略、舒適的環(huán)境及合理時間使用的有形產(chǎn)品,又要能夠保證產(chǎn)品的使用質(zhì)量及后期服務(wù),制造業(yè)生產(chǎn)出的產(chǎn)品,要對市場需求有充分了解后才能生產(chǎn),要避免盲目制造
產(chǎn)品。
2.2.3 靈敏化
以前的制造業(yè)生產(chǎn)出的產(chǎn)品種類單一、批量大、傳統(tǒng)、統(tǒng)一化等特征;隨著時代的發(fā)展,制造業(yè)逐漸向靈敏化發(fā)展。制造廠家通過各種合作方式來增強競爭力,最大化利用資源,節(jié)省投資成本,根據(jù)市場需求的快速變化調(diào)整制造生產(chǎn)目標。其建設(shè)重點就是實現(xiàn)各方面先進技術(shù)全面結(jié)合,使得整個制造業(yè)能夠準確應(yīng)對瞬息萬變的市場需求,保證所生產(chǎn)產(chǎn)品能夠在社會上大量流動,為制造業(yè)帶來更大的經(jīng)濟效益。
2.2.4 服務(wù)化
現(xiàn)代制造業(yè)是以市場需求變化為前提的,服務(wù)質(zhì)量是確保產(chǎn)品被人們接受的重要保障,制造業(yè)已經(jīng)意識到服務(wù)的重要性,并不斷努力向服務(wù)業(yè)轉(zhuǎn)型?,F(xiàn)代的制造業(yè)所考慮的重點不僅僅是設(shè)計與生產(chǎn),更重要的是根據(jù)對市場的實際考察,將產(chǎn)品后期服務(wù)作為關(guān)鍵環(huán)節(jié)來抓,服務(wù)化應(yīng)該體現(xiàn)于為社會服務(wù)、為消費者服務(wù),制造業(yè)應(yīng)將服務(wù)化作為主要建設(shè)內(nèi)容。受這層發(fā)展趨勢影響,很多企業(yè)對服務(wù)的關(guān)注度不斷加大,而且服務(wù)所帶來的綜合效益會更可觀。
2.3 mT的體系結(jié)構(gòu)
面向制造的設(shè)計技術(shù)群。面向制造的設(shè)計技術(shù)群系指用于生產(chǎn)準備的工具群和技術(shù)群。設(shè)計技術(shù)對新產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)費用、產(chǎn)品品質(zhì)以及新產(chǎn)品上市時間都有很大影響。產(chǎn)品和制造工藝的設(shè)計可以采用一系列工具,例如計算機輔助設(shè)計(CAD)以及工藝過程建模和仿真等,生產(chǎn)設(shè)施、裝備和工具,甚至整個制造企業(yè)都可以采用先進技術(shù)進行有效地設(shè)計。
制造工藝技術(shù)群( 制造技術(shù)環(huán)境)。制造工藝技術(shù)群是指用于物質(zhì)產(chǎn)品生產(chǎn)的過程及設(shè)備。制造工藝技術(shù)群是有關(guān)加工和裝配的技術(shù),也是制造技術(shù)的傳統(tǒng)領(lǐng)域。
3 針對機械制造工藝進步先進制造技術(shù)的措施
制造業(yè)所涉及到的領(lǐng)域很多,例如:機械、輕工、化工、電子、航天、建筑等等,制造業(yè)從實質(zhì)上分析,其不僅僅是通常認為的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),而且是創(chuàng)新生產(chǎn)力的生產(chǎn)過程。制造技術(shù)是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的前提,而機械制造則是制造技術(shù)的直接體現(xiàn),這也是制造技術(shù)創(chuàng)新的方向。第一,先進制造技術(shù)已經(jīng)被大范圍的運用到機械制造領(lǐng)域,促進了機械制造工藝的進步,并對其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)也有積極影響。第二,機械制造工藝不斷革新,其重點內(nèi)容又是先進制造技術(shù)。所以,先進制造技術(shù)和機械制造工藝的關(guān)系是相互促進,在其發(fā)展過程中不能傾向用于任何一方。
我國的制造業(yè)起步比較晚,與其他制造業(yè)國家相比差距比較大,而機械制造業(yè)又是制造業(yè)的重要組成部分。雖然經(jīng)過幾代人艱辛努力,我國機械制造業(yè)積極汲取國外的先進制造技術(shù),但還是處于初級階段,要想達到成熟階段還有很漫長的道路需要探索。面對新形勢下機械制造工藝創(chuàng)新,先進制造業(yè)應(yīng)采取以下措施。
3.1 強化先進制造技術(shù)過程全面開發(fā)
強化先進制造技術(shù)過程全面開發(fā)包括技術(shù)裝備、生產(chǎn)技術(shù)、管理體制、市場觀念及人員調(diào)配等環(huán)節(jié)。它對提升制造業(yè)市場綜合競爭力是很有必要的措施,因此,我們要給與其高度重視。除此以外,我們也需要關(guān)注機械制造技術(shù)自身創(chuàng)新,這可以豐富先進制造技術(shù)、帶動相關(guān)制造業(yè)打下堅實
基礎(chǔ)。
3.2 扎實基礎(chǔ)工作,合理采用先進制造
技術(shù)
在機械制造業(yè)不能盲目的使用先進技術(shù),要在各項基礎(chǔ)工作牢靠的前提下,合理采用先進制造技術(shù)??傊冗M制造技術(shù)要以市場需求為發(fā)展核心,循序漸進,不能操之過急,因地制宜,協(xié)調(diào)發(fā)展。應(yīng)該具有針對性的挑選出某些重點行業(yè),將其作為試點來建設(shè),不斷總結(jié)實踐經(jīng)驗,等技術(shù)使用熟練后,再進行大范圍推廣建設(shè),這樣能大大降低制造業(yè)投資風(fēng)險。
3.3 重視人才素質(zhì)道德建設(shè)
人才是先進制造技術(shù)不斷進步的決定性因素。他們的素質(zhì)道德高低對制造業(yè)影響最大,因此,要想確保先進制造技術(shù)應(yīng)用與創(chuàng)新,那么一定要重視人才素質(zhì)道德建設(shè)。通過對制造技術(shù)研究人員開展定期的思想道德教育,并及時向他們傳播最先進的制造技術(shù),在每次培訓(xùn)過后,還應(yīng)該制定嚴格的考核制度,只有順利通過考核的人員才可以上崗。這樣能培養(yǎng)出一批高素質(zhì)。技術(shù)硬、通管理的制造人才。
3.4 積極汲取國外先進制造技術(shù)
我國制造技術(shù)起步滯后于發(fā)達國家,因此我們要虛心接受它們的先進技術(shù),并通過積極的汲取過程不斷豐富我們自身的制造技術(shù)。經(jīng)過我國對制造業(yè)的長期探索,已經(jīng)形成具有中國特色的制造技術(shù),我們在未來的制造技術(shù)發(fā)展中,要積極汲取國外先進制造技術(shù),探索出最符合中國的先進制造技術(shù)。
4 結(jié)語
總而言之,隨著社會不斷的進步與科技飛速的發(fā)展,先進制造技術(shù)仍是提高國家競爭力的重要保障。我們對先進制造技術(shù)應(yīng)該有側(cè)重點,建設(shè)具有中國社會主義特色的先進制造技術(shù)。不言而喻,隨著我們對制造技術(shù)研究的繼續(xù)深化,不久的將來,它會有更廣闊的發(fā)展空間,并在世界制造業(yè)激烈的市場經(jīng)濟中站穩(wěn)腳步。在黨的正確方針引領(lǐng)下,相信我國的制造技術(shù)會有更長遠發(fā)展,在世界的大舞臺上會綻放耀眼光芒。
摘 要:針對先進制造技術(shù)課程內(nèi)容廣、更新快、知識交叉等特點以及影響學(xué)生建立應(yīng)用先進制造技術(shù)意識的教學(xué)目的,提出以自主學(xué)習(xí)為主要教學(xué)方式,通過課程網(wǎng)站學(xué)習(xí)教學(xué)基本內(nèi)容,通過自主講座培養(yǎng)學(xué)生獲取制造技術(shù)最新發(fā)展的意識和能力,鍛煉學(xué)生資料查閱與整理,語言與文字表達等多方面的綜合素質(zhì)。
關(guān)鍵詞:先進制造技術(shù) 教學(xué)內(nèi)容 自主學(xué)習(xí)
先進制造技術(shù)是制造業(yè)為了適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)環(huán)境以及市場動態(tài)變化,在傳統(tǒng)制造技術(shù)基礎(chǔ)上通過不斷吸收科學(xué)技術(shù)最新成果而逐漸發(fā)展起來的一個新興技術(shù)群,包括現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)、先進制造工藝技術(shù)、制造系統(tǒng)綜合自動化技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)。機械類本科專業(yè)開設(shè)先進制造技術(shù)課程,可以大大拓寬學(xué)生專業(yè)視野,掌握制造技術(shù)最新發(fā)展,以適應(yīng)現(xiàn)代制造企業(yè)對人才的需求,其重要性日趨顯著。然而,由于全球高新技術(shù)的高速發(fā)展以及先進技術(shù)的龐大信息量,決定了本課程教學(xué)實施的難度。傳統(tǒng)的以教師為主、學(xué)生為客的教學(xué)模式,教師要全面了解先進制造技術(shù)的最新動態(tài),往往心有余而力不足,學(xué)生被動接受教學(xué)內(nèi)容,學(xué)習(xí)積極性往往不高。而且,先進制造技術(shù)發(fā)展日新月異,培養(yǎng)學(xué)生獲取制造技術(shù)最新發(fā)展的能力顯得更為重要。自主學(xué)習(xí)是與傳統(tǒng)的接受性學(xué)習(xí)相對應(yīng)的一種現(xiàn)代學(xué)習(xí)模式,通過課程網(wǎng)站學(xué)習(xí)先進制造技術(shù)課程的教學(xué)基本內(nèi)容,通過自主講座,培養(yǎng)學(xué)生獲取制造技術(shù)最新發(fā)展的能力,為日后推廣先進制造技術(shù),提高我國機械制造技術(shù)水平奠定基礎(chǔ)。
1 先進制造技術(shù)課程的特點
(1)內(nèi)容綜合性。先進制造技術(shù)是一門交叉學(xué)科,涉及眾多學(xué)科的知識內(nèi)容,授課教師不可能對所有領(lǐng)域都進行過深入研究,采用多位教師授課的教學(xué)模式效果會好一點,但一般普通本科院校均不具備這樣的條件。對于不是自己研究方向的內(nèi)容,往往通過資料查閱和整理再灌輸給學(xué)生,這樣教學(xué)效果很難提高。
(2)教材滯后性。先進制造技術(shù)是一門前沿科學(xué),教材內(nèi)容與技術(shù)最新進展相比存在一定滯后性。因此,授課教師必須及時檢索、查閱相關(guān)技術(shù)最新研究成果并補充到教學(xué)內(nèi)容中,使學(xué)生能夠掌握制造技術(shù)的最新知識。
(3)理論基礎(chǔ)性。先進制造技術(shù)涉及眾多學(xué)科的理論知識,如管理科學(xué)、電子科學(xué)、材料科學(xué)、信息科學(xué)等,這些課程機械類本科專業(yè)學(xué)生大多都未開設(shè),先進制造技術(shù)課程教學(xué)學(xué)時有限,無法在規(guī)定時間內(nèi)讓學(xué)生掌握各種新技術(shù)的內(nèi)涵與應(yīng)用。
(4)技術(shù)先進性。先進制造技術(shù)作為制造領(lǐng)域的新興技術(shù)群,在實際生產(chǎn)中應(yīng)用往往還不廣泛,作為應(yīng)用性人才的普通本科院校學(xué)生,認為這些技術(shù)自己今后工作中大多都不會涉及,影響了學(xué)習(xí)的興趣。
2 先進制造技術(shù)課程開展自主學(xué)習(xí)的必要性
自主學(xué)習(xí)是與傳統(tǒng)的接受學(xué)習(xí)相對應(yīng)的一種現(xiàn)代學(xué)習(xí)方式。以學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體,通過學(xué)生獨立的分析、探索、實踐、質(zhì)疑、創(chuàng)造等方法來實現(xiàn)學(xué)習(xí)目標[1]。以自主學(xué)習(xí)作為先進制造技術(shù)課程主要教學(xué)模式的必要性是由課程的特點及教學(xué)目的決定的。
(1)先進制造技術(shù)覆蓋面廣,王隆太主編的《先進制造技術(shù)》教材涵蓋了計算機輔助設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、反求工程等6項現(xiàn)代設(shè)計技術(shù);材料受迫成形工藝技術(shù)、超精密加工技術(shù)、高速加工技術(shù)等6項先進制造工藝技術(shù),其中的材料受迫成形工藝技術(shù)又有10余項;制造系統(tǒng)綜合自動化技術(shù)包括了機床數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機器人和柔性制造技術(shù):現(xiàn)代管理技術(shù)包括了物料需求計劃、制造資源計劃等6項技術(shù)。這些技術(shù)的基本原理各不相同,許多技術(shù)哲理深奧,理解和掌握都比較困難,往往需要單獨開設(shè)一門課程才能講清楚。以課堂教學(xué)方式,在一門少學(xué)時課程中要將眾多技術(shù)的基本原理、關(guān)鍵技術(shù)、發(fā)展趨勢等內(nèi)容都講清楚,是不現(xiàn)實的。
(2)機械類本科專業(yè)開設(shè)先進制造技術(shù)課程的主要目的在于拓寬學(xué)生專業(yè)視野,建立推廣先進制造技術(shù)的意識。因此,讓學(xué)生意識到先進制造技術(shù)對制造業(yè)的巨大推動作用以及知道如何獲取制造技術(shù)最新發(fā)展比讓學(xué)生了解單項技術(shù)的內(nèi)涵與現(xiàn)狀更加重要。由此可見,先進制造技術(shù)課程改革的方向不是“怎樣使學(xué)生在有限的時間內(nèi)學(xué)到更多知識?”而是“怎樣使學(xué)生感受到先進制造技術(shù)的巨大威力,了解獲取制造技術(shù)最新發(fā)展的途徑”。
自主學(xué)習(xí),學(xué)生可以按照自己的實際需要選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容,突破了時間和空間的限制,通過自主講座,培養(yǎng)學(xué)生獲取制造技術(shù)最新發(fā)展的能力。因此,開展自主學(xué)習(xí)是先進制造技術(shù)課程的改革方向。
3 基于課程網(wǎng)站的自主學(xué)習(xí)
通過課程網(wǎng)站學(xué)習(xí)先進制造技術(shù)課程的教學(xué)基本內(nèi)容。課程網(wǎng)站主要包括以下三部分內(nèi)容:
(1)將先進制造技術(shù)課程的體系結(jié)構(gòu),各項技術(shù)的基本原理、關(guān)鍵技術(shù)、發(fā)展趨勢等內(nèi)容制成多媒體課件,供學(xué)生通過校園網(wǎng)教學(xué)平臺瀏覽學(xué)習(xí)。課程網(wǎng)站應(yīng)包括大量圖片、動畫、電影等多媒體資料,這些資料除了上網(wǎng)查詢外,還可以通過參加相關(guān)學(xué)術(shù)會議、邀請專家講學(xué)等方式獲取。
(2)結(jié)合科研、生產(chǎn)實際,建立應(yīng)用先進制造技術(shù)的典型案例庫。教師結(jié)合本人承擔的科研項目、為企業(yè)解決的生產(chǎn)難題,進行理論剖析,使學(xué)生感到直觀具體,生動形象,印象深刻。
(3)建立國內(nèi)外有關(guān)先進制造技術(shù)主要網(wǎng)站的鏈接。重點包括先進制造技術(shù)教學(xué)、論壇、期刊、公司網(wǎng)站等,方便學(xué)生全面了解和學(xué)習(xí)先進制造技術(shù)內(nèi)容。
4 面向自主講座的自主學(xué)習(xí)
給學(xué)生布置課外論文作業(yè),讓學(xué)生在給定范圍內(nèi)自由選題,通過作業(yè)對有關(guān)課題進行分析研究,發(fā)現(xiàn)問題并提出解決方案,能充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新性思維。但課外論文是在下課后完成的,學(xué)生撰寫論文時大多都不太認真,甚至抄襲他人,從而達不到教學(xué)目的?;ブ鹘虒W(xué)法[2]讓學(xué)生參與課程的準備與講授,調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。因此,我們在布置課外論文作業(yè)后,安排了學(xué)生自主講座教學(xué)環(huán)節(jié)。
面向自主講座自主學(xué)習(xí)的具體方案為:根據(jù)先進制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu),把同學(xué)按照學(xué)號分為現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)、先進制造工藝技術(shù)、制造系統(tǒng)綜合自動化技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)四組。每位學(xué)生圍繞專題收集資料,撰寫論文,并做成PPT上臺講課,時間10~15分鐘,講完后老師點評,其他學(xué)生提問。每組學(xué)生講課時另安排一組學(xué)生給他們實名打分,分A、B、C、D四級,規(guī)定各級打分比例原則上各占25%,根據(jù)打分結(jié)果確定論文作業(yè)成績。
增加自主講座教學(xué)環(huán)節(jié),學(xué)生普遍加強了論文撰寫的投入,取得良好的教學(xué)效果。考慮到大多數(shù)學(xué)生沒有講課經(jīng)歷,我們預(yù)先給出了講課提綱,讓學(xué)生針對某項先進制造技術(shù)的基本原理、關(guān)鍵技術(shù)、技術(shù)特點、應(yīng)用條件等展開討論,并選出學(xué)生優(yōu)秀PPT課件作為樣例,供下一屆學(xué)生參考。
5 結(jié)語
先進制造技術(shù)覆蓋面廣,普通本科院校教學(xué)和實驗資源又比較匱乏,以傳統(tǒng)課堂講授為主的教學(xué)模式,學(xué)生注意力難以持久。為此,我們只選取若干制造技術(shù)進行課堂講授,其余教學(xué)內(nèi)容均采用自主學(xué)習(xí)的教學(xué)模式。這樣不但保證了課堂教學(xué)的效果,也培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力,充分調(diào)動學(xué)生的能動性,達到較好的教學(xué)效果。