王曉輝，劉清榮，魏麗麗

（赤峰學院 建筑與機械工程學院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

1 前言

隨著科技的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的機械設計與產(chǎn)品制造模式已逐步被數(shù)字化應用技術(shù)所取代.現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品從設計到成型再到大批量生產(chǎn)，是一個十分復雜的過程，它需要產(chǎn)品設計師、加工工藝師、熟練的操作工人以及生產(chǎn)線的管理人員等協(xié)同努力來完成，它是一個設計、修改、再設計的反復迭代、不斷優(yōu)化的過程[1].傳統(tǒng)的手工設計、制造已經(jīng)越來越難以滿足市場激烈競爭的需要，CAXA數(shù)字化教學應用平臺的運用，正從各方面取代傳統(tǒng)的手工設計方式，并取得了顯著的經(jīng)濟效益，加快了我國工程界向“無紙化”發(fā)展的腳步.

2 概述

CAXA數(shù)字化教學應用平臺，是專門配合各類工科院校進行現(xiàn)代數(shù)字化機械設計、工藝、數(shù)控加工及先進制造技術(shù)的教學和培訓環(huán)境，目的是幫助各院校培養(yǎng)符合現(xiàn)代制造業(yè)需要的高級技能型技術(shù)人才.CAXA數(shù)字化教學應用平臺是將數(shù)字化設計制造、教學管理、生產(chǎn)實踐過程等理論教學內(nèi)容與實踐教學內(nèi)容集成為同一的工作平臺，從而實現(xiàn)理論教學與實踐操作的全面數(shù)字化.通過CAXA數(shù)字化教學應用平臺在學校的應用，使學生快速掌握企業(yè)相關職業(yè)崗位知識技能和工作職責、工作流程，提前了解企業(yè)需求的工作觀和工作價值產(chǎn)生標準，使學生在激烈的就業(yè)競爭中處于有利地位，更能適應企業(yè)的實際的工作崗位.

3 CAXA數(shù)字化教學應用平臺的構(gòu)成

CAXA數(shù)字化教學應用平臺由數(shù)字化體驗中心、現(xiàn)代化實訓工廠、信息化管理平臺三大部分構(gòu)成.在CAXA數(shù)字化教學應用平臺上，數(shù)字化體驗中心與信息化管理平臺及各專業(yè)教研室相連，搭建理論教學與實訓教學同一的工作平臺，并與校園網(wǎng)、云平臺相連形成對外開放資源，開展網(wǎng)上自學.同時，數(shù)字化體驗中心與現(xiàn)代化實訓工廠相連，實現(xiàn)“網(wǎng)上學習，虛擬實訓和實際操作”的三位一體[2].數(shù)字化體驗中心、現(xiàn)代化實訓工廠、信息化管理平臺這三部分既相互聯(lián)系，又相互制約.它們之間的關系見下圖.

圖1 CAXA數(shù)字化教學應用平臺的構(gòu)成

3.1 CAXA數(shù)字化體驗中心

3.1.1 CAXA數(shù)字化體驗中心，將未來制造業(yè)發(fā)展的先進模式引入到學校的教學體系之中，讓學生由被動式的聽課轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃邮降乃伎?學生按項目組織方式協(xié)同完成一個產(chǎn)品或零件的完整生產(chǎn)過程，實現(xiàn)基于工作過程的項目式教學.學生通過完成教師布置的不同的項目，在動手過程中大量理解吸收相關理論知識.項目一般按小組進行，可根據(jù)相關因素選擇不同難度項目，同時也可以讓學生在小組中體驗不同分工的角色，真正實現(xiàn)分層次教學.

3.1.2 CAXA數(shù)字化體驗中心，涵蓋了企業(yè)研發(fā)設計、工裝設計、數(shù)控編程、工藝編制、技術(shù)管理、生產(chǎn)制造、生產(chǎn)管理、設備維護、質(zhì)量檢驗等崗位所使用的信息化工具，通過模擬企業(yè)生長環(huán)境，可以讓學生在畢業(yè)設計、CAD/CAM技術(shù)數(shù)控編程與加工實訓、設備管理與維修等實訓中，將理論知識和工程實踐相結(jié)合.體驗企業(yè)中的從訂單、設計、工藝、加工生產(chǎn)及管理全過程，理解各部門之間的相互關系，理解部門間如何協(xié)同工作.同時，也可以增強學生的感性認識，培養(yǎng)企業(yè)急需的團隊合作精神，使學生能夠快速勝任就業(yè)后的工作環(huán)境，適應企業(yè)崗位調(diào)動.

3.1.3 通過CAXA數(shù)字化體驗中心，可以將計算機、服務器、觸摸屏電腦、以及數(shù)控機床等，通過無線交換機和無線網(wǎng)橋連接成無線局域網(wǎng)，實現(xiàn)多種數(shù)據(jù)交換.

3.2 現(xiàn)代化實訓工廠

現(xiàn)代化實訓工廠的建立，可以解決理論教學與實踐教學脫節(jié)的問題，仿真現(xiàn)代企業(yè)的數(shù)字化、無紙化的工作環(huán)境，使管理規(guī)范可視化.

3.2.1 在現(xiàn)代化實訓工廠中的各類數(shù)控機床，通過工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)進行聯(lián)網(wǎng)，不僅可以實現(xiàn)加工程序的時空傳輸，解決學員在機床前手工編程浪費大量時間的問題；還可以對數(shù)控機床參數(shù)進行集中管理，當數(shù)控機床因各種意外導致數(shù)據(jù)丟失時，可以迅速恢復機床正常運行狀態(tài)；同時通過建立各臺機床的關鍵結(jié)構(gòu)及相關使用壽命，記錄機床使用時間和配件更換歷史，真正做到機床整個生命周期的維護管理.

3.2.2 利用數(shù)字化手段對數(shù)控機床進行實時監(jiān)控.機床是否開機、是否在加工、加工時的機床載荷及機床報警信息等，均能被有效地進行實時的監(jiān)控，從而全面了解機床使用情況.通過數(shù)據(jù)分析，合理的將機床使用效率最大化，同時能夠保障實訓過程中的安全性.

3.2.3 建立理論與實踐一體化的教學模式.通過網(wǎng)絡及數(shù)控車間視頻，實現(xiàn)與車間、教室、機房、會議室及辦公室的邏輯連接，突破教學場地限制.在機床內(nèi)部和操作面板前安裝的網(wǎng)絡攝像機，將視頻信號通過以太網(wǎng)實時傳輸?shù)浇淌摇嵱柆F(xiàn)場學員區(qū)域的大屏幕上，讓所有學生都可以看到教師示范操作的細節(jié)，對于毛坯裝夾、刀具換裝、對刀及面板操作等過程，猶如親眼所見一般[3].這種教學模式的建立，不僅解決了目前理論與實踐一體化教學中，學生在教室與車間頻繁往返的問題，還解決了實訓車間設備緊張的問題，大幅度提高了教學效率，改善了教學效果.

3.2.4 建立與實際企業(yè)相一致的生產(chǎn)現(xiàn)場布局和管理模式，使學生在實訓時不但學習操作技能，同時還能夠?qū)W習企業(yè)的管理規(guī)范，提升學生的職業(yè)素養(yǎng).學生在整個管理系統(tǒng)中，學習如何安排生產(chǎn)計劃、采購外協(xié)計劃，如何保證訂單能夠準時交貨，如何減少不必要的庫存積壓，如何合理利用生產(chǎn)能力實現(xiàn)均衡生產(chǎn)，及如何對生產(chǎn)績效指標（材料消耗，生產(chǎn)節(jié)奏，質(zhì)量因素）進行實時監(jiān)控與管理.同時，我們將機床操作、機床編程、機床維修等技能性課程融匯到生產(chǎn)管理流程中，并將課程拓展到生產(chǎn)管理領域，實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)過程管理.

3.3 信息化管理平臺

該管理平臺集成了教與學的各種構(gòu)件與要素，可以集成現(xiàn)有的各種課程內(nèi)容；可以提供權(quán)威認證、數(shù)控大賽指導及二次開發(fā)培訓，提供企業(yè)實例應用于教學；可以管理各種教職工資料及教學中使用的課件、題庫或科研成果，不斷積累公共資源、分級授權(quán)訪問.

3.3.1 教學資源管理.實現(xiàn)對教學資源（課程體系、教學大綱、教案課件、試題庫、教學錄像等）的數(shù)字化管理，使課程規(guī)范化，教學資源得到共享.

3.3.2 教學過程管理.以數(shù)字化教學資源為基礎，實現(xiàn)基于網(wǎng)絡的作業(yè)發(fā)放和批改流程；記錄學生在校期間的基礎課、專業(yè)課學習情況，考試成績，完成作品情況，教師評語等，為教學管理一體化提供了基礎.

3.3.3 綜合管理.包括教職工資料管理、教學任務管理、規(guī)章制度管理、實習實訓管理、對外加工與培訓管理、企業(yè)信息反饋等方面.

4 CAXA數(shù)字化教學應用平臺在機械設計與制造中的應用

今后現(xiàn)代機械設計與制造的發(fā)展，迫切需要將研發(fā)技術(shù)、制造技術(shù)、管理技術(shù)和信息技術(shù)有機地結(jié)合起來，通過CAXA數(shù)字化教學應平臺的應用，可以帶動整個設計與制造行業(yè)的研發(fā)模式和設計理念的創(chuàng)新.

4.1 整合資源

利用CAXA數(shù)字化教學應用平臺，充分整合工程實踐中的人力資源、教學資源、實訓資源，在不增加人員、設備的前提下，通過CAXA數(shù)字化教學應用平臺中的現(xiàn)代化實訓工廠，讓教學與實踐上層次、上水平.在教學方面兼顧課程實驗、實習、實訓、科技活動、學科競賽，有利于學校質(zhì)量工程項目的建設，并且有利于教師團隊建設、學科建設、科學研究、產(chǎn)品開發(fā)與制造能力提升等各項工作的順利開展.

4.2 實現(xiàn)對教學資源的管理與沉淀

在CAXA數(shù)字化教學應用平臺上進行課程設計、畢業(yè)設計等環(huán)節(jié)的課程時，可以實現(xiàn)分級授權(quán)管理，適時監(jiān)控學生完成作業(yè)的過程，便于網(wǎng)絡化的教學管理，保證實驗課程的質(zhì)量.同時，我們可以將實驗課程內(nèi)容集中管理，將院系的教學資源轉(zhuǎn)化為學校資源，供學校其它院系查看，并長久保存下來.

4.3 有效的支持教學與教改

利用信息化管理平臺，建立起與現(xiàn)代先進制造企業(yè)運行流程相一致的信息平臺，反映現(xiàn)代先進制造企業(yè)新的設計生產(chǎn)流程和方向.利用該平臺，將企業(yè)對人才的需求直接傳遞到學校，改革現(xiàn)有的實踐課程，包括金工實習、機械原理課程設計、機械零件課程設計、機械制造技術(shù)基礎課程設計、CAD/CAM課程設計等課程教學，建立起滿足企業(yè)對人才需求相適應的實踐課程及新型實踐課程體系.

4.4 服務科研

利用信息化管理平臺，建立先進制造企業(yè)設計、工藝、編程、生產(chǎn)過程，為教師提供先進制造技術(shù)的學習培訓和科學研究、產(chǎn)品開發(fā)與試制的平臺，使教學科研和設計與制造行業(yè)技術(shù)得到不斷地進步和發(fā)展，體現(xiàn)項目科研平臺和產(chǎn)品開發(fā)平臺的先進性.同時進行相關的教學與科研教師團隊建設，凝練學科和科研方向，開展科研項目和質(zhì)量工程項目的建設，提高科研水平，促進質(zhì)量工程項目建設水平的進一步提高.

4.5 實現(xiàn)對外加工產(chǎn)品及零件的生產(chǎn)與管理

通過CAXA數(shù)字化教學應用平臺，集中管理對外加工零部件，記錄零部件加工版本，并長久保存加工數(shù)據(jù)，對復雜零件可實現(xiàn)在線加工.同時將這些數(shù)據(jù)應用于教學，并且可以吸收優(yōu)秀學生參加對外加工和服務，使學生盡早地、全面地參加工程實踐活動.

5 結(jié)束語

隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，CAXA數(shù)字化教學應用平臺的應用范圍將會越來越廣泛，從最初的機械設計與制造，到現(xiàn)在建筑、電子、化工等領域也開始大量使用.不久的將來，文科領域中也將會廣泛應用此平臺.CAXA數(shù)字化教學應用平臺，對學校教學及企業(yè)產(chǎn)生的變革和帶來的效益是毋庸置疑的，借助CAXA數(shù)字化教學應用平臺，可以實現(xiàn)現(xiàn)代機械設計與制造技術(shù)的不斷創(chuàng)新，為高校教育教學的改革，提供了更寬廣的教學與實踐平臺.

〔1〕黃蓓蕾.CAD/CAM技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)中的應用與發(fā)展[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2011（27）：59-61.

〔2〕趙延貴.CAXA為職業(yè)教育添磚加瓦[Z].

〔3〕余蔚荔，歐陽兆升，漆軍，付曉嵐.基于 CAXAPLM的數(shù)字化教學平臺建設與實踐教學應用[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2012（23）:10-12.