基于數字化設計與智能制造的創新型人才培養模式構建分析

周克斌

【關鍵詞】數字化設計與智能制造 創新型人才 項目教學法

1引言

現階段我國科學技術發展速度不斷加快，而機械制造的生產水平也出現了較大的轉變，目前越來越多的企業使用智能化技術來進一步提高生產效率，以降低企業的制造成本，提高企業的經濟效益，這便是當前我國智能制造的發展狀況。在近些年經濟發展速度不斷加快，機械制造行業在現代化的背景下，不斷加強智能化、數字化的發展，以便更好地適應當前的時代特征。我國提出“中國制造2025”的口號，轉變傳統的機械制造方式，實現數字化設計，將制造工期縮短，從而使企業產品制造的效益及質量得到提升。

2數字化設計與智能制造的意義

現階段我國所謂的數字化設計技術，其實質是指對于產品進行數據管理，而目前我國最先進的機械設計技術主要有以下四種，即CAM、CAD、CAE 以及CAPP。在實現無紙化設計的基礎上，數字化技術對于企業來說，使產品協調開發狀態更加便利，可以實現數字化的管理模式，對于目前零件的加工工藝進行較好的控制，另外還可以做好優化產品研發的裝備。在當前“中國制造2025”規劃開始實施之后，這個發展項目需要將智能化普遍發展下去，滿足現代科技的高效運轉模式和目的。

3課程體系的構建

3.1基礎模塊

學校應該開設數字化設計與智能制造的課程，培養學生自身創新能力以及動手操作能力，開設相關課程，加強學生對機械相關知識的重視，例如機械制圖專業課程、機械設計專業課程以及工程力學專業課程等，同時給學生開設機械拆卸組裝以及測繪課程，讓學生認知這些機械類零件，教師可以在課程上指導學生，主要以齒輪泵和減速器為例子進行教學指導，指導學生認識這兩種零件的部分組織，空間結構，對之前所學的機械課程進行鞏固復習，使學生對于零件的作用及其具體的使用功能的認識得到加深，為之后完成數字化設計打下良好的基礎。

3.2計算機輔助設計模塊

學校當前為了使學生對于基礎零件的認知有所加強，可以選擇開設CATIA相關課程，該課程還可以使學生對產品項目的設計認知有所加深，教師在給學生上這種科目時，會有配套的教學課程配備項目。這種項目教學的基本目的就是教導學生認知齒輪泵以及減速器的基礎認知，而作為重點的內容，則是需要保障學生對于CATIA參數設計化的內容有更加深入的認知以及了解。現階段進行參數化設計最大的一個特點便是能夠實現產品的修改以及優化，其可以直接修改零件的大小尺寸，一般情況下一個參數化設計的模型，便可以產生多種的參數化的零件。因此如果需要學生對于零件進行參數化設計時，例如齒輪、多段軸或者多聯齒輪等零件，學生可以根據教材內容，按照相應的步驟，依據實際的需求產生各類尺寸的零件。之后學生便可以通過CATIA，實現數字化裝配，對于關鍵性部位的零件進行探究，剖切進行放大，觀察是否存在問題以調節零件的平整。完成配置后進行運動與力學分析。學校還可以開設3d 打印技術，將三維的設計模型打印出來進行裝配，教師對學生進行指導之后，學生需要加強自主學習，在對于該模式較為了解的情況下，可以自己進行嘗試，完成參數化設計。

3.3智能制造模塊

建立智能工廠的成本非常高，學校可以通過仿造智能工廠技術建造出仿真訓練的工廠，讓學生對課堂所學的整體內容進行實訓，從而了解到智能制造的設備和工作相互配合的關系，了解工廠里面零件生產的基本操作流程，讓學生通過自身嘗試深刻認知到智能性制造單元調試的系統集成重要意義[2]。虛擬的智能工廠是由MES控制的，AGV小車則是通過連接wi-fi由MES控制運行：機器人末端執行器、機床液壓工具以及傳感器、傳送帶等這些都是由PLC根據MES的指令直接控制。

而且虛擬的智能工廠還包括：智能倉儲、數字化工藝、刀具、夾具以及機械加工、三坐標測量儀等虛擬的智能工廠用具。

3.4實訓與校企合作模塊

實訓與校企合作模塊主要包括以下內容：第一，金工實習;第二，創新創業訓練;第三，工程測繪;第四，工匠實際操作訓練等。由于學生在剛接觸到相關的專業知識時，其基礎水平較低，對于一些專業知識學習理解較為困難，例如學習機械類知識。其中最難的一點是需要在學生腦中浮現出抽象的三維立體概念，以至于學習效率較低，效果比較差。這個實訓與校企合作的模塊可以讓學生借助實物模型、虛擬現實的仿真設備和實際操作技術來幫助學生掌握學習內容和試驗理解。從而可以讓學生感到，自己在現場進行相應的實際操作，讓學生可以親自感受到產品生產的具體流程以及研發的實際過程。加深學生對于課本知識內容的吸收以及理解，提高學生的專業水平。

目前學校和企業進行合作，最主要的目的是培養出更多創新型的技術人才。因此當前校企合作主要是針對于大三以及大四的學生。學生在大一和大二期間，可以學習相應專業知識，提高自身的基礎專業水準，從而在參與校企合作的實訓之時，可以完成數字化設計和智能制造的實際操作，將理論和實際操作進行融合，提高自己的實踐創新能力。在學生有了一定的提高后，企業會發布相應的生產和設計任務，之后會派遣專門的工作人員，與教師共同對學生的技術進行指導，使得學生能在數學化設計與智能制造產業上充分發揮才能。

企業本身定制的試驗是在與學校合作中為了提高學生相互之間的能力競爭而準備的，可以為學校設置培訓班來培養企業創新人才，這些培訓班級需要企業指導人員負責培訓，制定出一套完整的實施方案，學校與企業共同制定培訓計劃和教學內容。實驗班級的培訓需要企業在培訓教室針對性教學，需要督促學生完成崗前練習，使學生在畢業之后，可以立刻就業，不需要學生自身選擇培訓機構，或者企業再次進行崗前培訓，從而解決畢業生就業困難問題，實現互利共贏。

4教學體系構建策略

目前在進行教學體系構建時，最主要的目的便是培養數字化設計和智能制造的創新型人才，因此其需要加強對于學生基礎知識學習的重視，對于學生專業課程體系進行再一次的強化，使學生自身的專業水準得到提高。因此目前項目教學最主要的任務，是需要對學生進行教學的模式需要任務為主，而在進行教課的過程之中，則需要將學生作為中心進行授課，教師要組織好學生教課內容。

數字化項目的建設，將最為簡單的基礎項目引入到了基礎的課程當中，讓學生在基礎的課程中熟悉這些項目的知識、為后期操作以及認知做好準備工作，注重學生能力和操作方面綜合提升[3]。項目難度性的增加，使得學生從基礎操作技能上得到了部分提升。教師要根據學生自身實際學習的狀況建立數字化設計的項目教學資源，幫助學生在實際操作上能順利完成項目。

教師培養學生創新能力方面，可以開設一些科技經濟比賽培養學生的同手操作能力以及創新能力，使得學生能夠意識到團隊的重要性，建立完善的教學、創新創業訓練項目，比如設計全國大學生機械創新設計大賽、全國大學生工程訓練綜合能力大賽等，培養學生動手操作水平，提高教學質量。

5課程體系建設

教師要以理論作為教學基礎，以實踐教學為主要的課堂教學內容，以實踐創新為課程導向，在教授學生基礎知識之外，還應該加強對于學生科技能力的培養。教師可以把課堂教學作為核心，通過第一課堂，提高學生的實踐動手的意識，之后，將課外活動作為輔助，結合第二課堂，提高學生的科學技術意識，合理利用校外工程，從而使學生的潛力得到提高。

目前教師只有將理論知識和實踐動手能力相融合，才可以有效改變重理論輕實踐的問題。教師在教學過程中將重點放在理論學習上，忽視了實踐的重要性。導致學生雖然有用理論性能力，但學生在企業的崗位上，難以適應公司的環境，對于工作的難度和數量較難控制。而新的數字化設計體系，其除了重視學生的理論專業知識，還重視學生的實踐動手能力，其在利用軟件建模的過程之中，需要學生對軟件建模擁有較高操作能力水平。

教師應該指導學生參加創新設計比賽，申請國家設計專利，教師還可以參與到學生科研項目，教師可以運用課堂知識輔助學生建模活動，為學生未來的科技活動打好基礎。

6結語

機械相關類的有關項目教學課程中數字化設計是一門重要性非常強的實踐課程，對學生的三維組建模型能力有著重要性教學意義。教師應該以實踐創新為教學方向，對課程進行制定方案，積極實施教學建設，重點培養學生創新能力為主。