王曉輝，劉清榮，魏麗麗

（赤峰學(xué)院 建筑與機(jī)械工程學(xué)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(jī)械設(shè)計(jì)與產(chǎn)品制造模式已逐步被數(shù)字化應(yīng)用技術(shù)所取代.現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到成型再到大批量生產(chǎn)，是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，它需要產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(lái)完成，它是一個(gè)設(shè)計(jì)、修改、再設(shè)計(jì)的反復(fù)迭代、不斷優(yōu)化的過(guò)程[1].傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)、制造已經(jīng)越來(lái)越難以滿足市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)的需要，CAXA數(shù)字化教學(xué)應(yīng)用平臺(tái)的運(yùn)用，正從各方面取代傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)方式，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，加快了我國(guó)工程界向“無(wú)紙化”發(fā)展的腳步.

2 概述

CAXA數(shù)字化教學(xué)應(yīng)用平臺(tái)，是專門(mén)配合各類工科院校進(jìn)行現(xiàn)代數(shù)字化機(jī)械設(shè)計(jì)、工藝、數(shù)控加工及先進(jìn)制造技術(shù)的教學(xué)和培訓(xùn)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(jí)技能型技術(shù)人才.CAXA數(shù)字化教學(xué)應(yīng)用平臺(tái)是將數(shù)字化設(shè)計(jì)制造、教學(xué)管理、生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程等理論教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容集成為同一的工作平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)踐操作的全面數(shù)字化.通過(guò)CAXA數(shù)字化教學(xué)應(yīng)用平臺(tái)在學(xué)校的應(yīng)用，使學(xué)生快速掌握企業(yè)相關(guān)職業(yè)崗位知識(shí)技能和工作職責(zé)、工作流程，提前了解企業(yè)需求的工作觀和工作價(jià)值產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)，使學(xué)生在激烈的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中處于有利地位，更能適應(yīng)企業(yè)的實(shí)際的工作崗位.

3 CAXA數(shù)字化教學(xué)應(yīng)用平臺(tái)的構(gòu)成

CAXA數(shù)字化教學(xué)應(yīng)用平臺(tái)由數(shù)字化體驗(yàn)中心、現(xiàn)代化實(shí)訓(xùn)工廠、信息化管理平臺(tái)三大部分構(gòu)成.在CAXA數(shù)字化教學(xué)應(yīng)用平臺(tái)上，數(shù)字化體驗(yàn)中心與信息化管理平臺(tái)及各專業(yè)教研室相連，搭建理論教學(xué)與實(shí)訓(xùn)教學(xué)同一的工作平臺(tái)，并與校園網(wǎng)、云平臺(tái)相連形成對(duì)外開(kāi)放資源，開(kāi)展網(wǎng)上自學(xué).同時(shí)，數(shù)字化體驗(yàn)中心與現(xiàn)代化實(shí)訓(xùn)工廠相連，實(shí)現(xiàn)“網(wǎng)上學(xué)習(xí)，虛擬實(shí)訓(xùn)和實(shí)際操作”的三位一體[2].數(shù)字化體驗(yàn)中心、現(xiàn)代化實(shí)訓(xùn)工廠、信息化管理平臺(tái)這三部分既相互聯(lián)系，又相互制約.它們之間的關(guān)系見(jiàn)下圖.

圖1 CAXA數(shù)字化教學(xué)應(yīng)用平臺(tái)的構(gòu)成

3.1 CAXA數(shù)字化體驗(yàn)中心

3.1.1 CAXA數(shù)字化體驗(yàn)中心，將未來(lái)制造業(yè)發(fā)展的先進(jìn)模式引入到學(xué)校的教學(xué)體系之中，讓學(xué)生由被動(dòng)式的聽(tīng)課轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)式的思考.學(xué)生按項(xiàng)目組織方式協(xié)同完成一個(gè)產(chǎn)品或零件的完整生產(chǎn)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)基于工作過(guò)程的項(xiàng)目式教學(xué).學(xué)生通過(guò)完成教師布置的不同的項(xiàng)目，在動(dòng)手過(guò)程中大量理解吸收相關(guān)理論知識(shí).項(xiàng)目一般按小組進(jìn)行，可根據(jù)相關(guān)因素選擇不同難度項(xiàng)目，同時(shí)也可以讓學(xué)生在小組中體驗(yàn)不同分工的角色，真正實(shí)現(xiàn)分層次教學(xué).

3.1.2 CAXA數(shù)字化體驗(yàn)中心，涵蓋了企業(yè)研發(fā)設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)、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(shè)備維護(hù)、質(zhì)量檢驗(yàn)等崗位所使用的信息化工具，通過(guò)模擬企業(yè)生長(zhǎng)環(huán)境，可以讓學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)、CAD/CAM技術(shù)數(shù)控編程與加工實(shí)訓(xùn)、設(shè)備管理與維修等實(shí)訓(xùn)中，將理論知識(shí)和工程實(shí)踐相結(jié)合.體驗(yàn)企業(yè)中的從訂單、設(shè)計(jì)、工藝、加工生產(chǎn)及管理全過(guò)程，理解各部門(mén)之間的相互關(guān)系，理解部門(mén)間如何協(xié)同工作.同時(shí)，也可以增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)企業(yè)急需的團(tuán)隊(duì)合作精神，使學(xué)生能夠快速勝任就業(yè)后的工作環(huán)境，適應(yīng)企業(yè)崗位調(diào)動(dòng).

3.1.3 通過(guò)CAXA數(shù)字化體驗(yàn)中心，可以將計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、觸摸屏電腦、以及數(shù)控機(jī)床等，通過(guò)無(wú)線交換機(jī)和無(wú)線網(wǎng)橋連接成無(wú)線局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)交換.

3.2 現(xiàn)代化實(shí)訓(xùn)工廠

現(xiàn)代化實(shí)訓(xùn)工廠的建立，可以解決理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)的問(wèn)題，仿真現(xiàn)代企業(yè)的數(shù)字化、無(wú)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(shí)訓(xùn)工廠中的各類數(shù)控機(jī)床，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，不僅可以實(shí)現(xiàn)加工程序的時(shí)空傳輸，解決學(xué)員在機(jī)床前手工編程浪費(fèi)大量時(shí)間的問(wèn)題；還可以對(duì)數(shù)控機(jī)床參數(shù)進(jìn)行集中管理，當(dāng)數(shù)控機(jī)床因各種意外導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失時(shí)，可以迅速恢復(fù)機(jī)床正常運(yùn)行狀態(tài)；同時(shí)通過(guò)建立各臺(tái)機(jī)床的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)及相關(guān)使用壽命，記錄機(jī)床使用時(shí)間和配件更換歷史，真正做到機(jī)床整個(gè)生命周期的維護(hù)管理.

3.2.2 利用數(shù)字化手段對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控.機(jī)床是否開(kāi)機(jī)、是否在加工、加工時(shí)的機(jī)床載荷及機(jī)床報(bào)警信息等，均能被有效地進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，從而全面了解機(jī)床使用情況.通過(guò)數(shù)據(jù)分析，合理的將機(jī)床使用效率最大化，同時(shí)能夠保障實(shí)訓(xùn)過(guò)程中的安全性.

3.2.3 建立理論與實(shí)踐一體化的教學(xué)模式.通過(guò)網(wǎng)絡(luò)及數(shù)控車(chē)間視頻，實(shí)現(xiàn)與車(chē)間、教室、機(jī)房、會(huì)議室及辦公室的邏輯連接，突破教學(xué)場(chǎng)地限制.在機(jī)床內(nèi)部和操作面板前安裝的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，將視頻信號(hào)通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)傳輸?shù)浇淌?、?shí)訓(xùn)現(xiàn)場(chǎng)學(xué)員區(qū)域的大屏幕上，讓所有學(xué)生都可以看到教師示范操作的細(xì)節(jié)，對(duì)于毛坯裝夾、刀具換裝、對(duì)刀及面板操作等過(guò)程，猶如親眼所見(jiàn)一般[3].這種教學(xué)模式的建立，不僅解決了目前理論與實(shí)踐一體化教學(xué)中，學(xué)生在教室與車(chē)間頻繁往返的問(wèn)題，還解決了實(shí)訓(xùn)車(chē)間設(shè)備緊張的問(wèn)題，大幅度提高了教學(xué)效率，改善了教學(xué)效果.

3.2.4 建立與實(shí)際企業(yè)相一致的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)布局和管理模式，使學(xué)生在實(shí)訓(xùn)時(shí)不但學(xué)習(xí)操作技能，同時(shí)還能夠?qū)W習(xí)企業(yè)的管理規(guī)范，提升學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng).學(xué)生在整個(gè)管理系統(tǒng)中，學(xué)習(xí)如何安排生產(chǎn)計(jì)劃、采購(gòu)?fù)鈪f(xié)計(jì)劃，如何保證訂單能夠準(zhǔn)時(shí)交貨，如何減少不必要的庫(kù)存積壓，如何合理利用生產(chǎn)能力實(shí)現(xiàn)均衡生產(chǎn)，及如何對(duì)生產(chǎn)績(jī)效指標(biāo)（材料消耗，生產(chǎn)節(jié)奏，質(zhì)量因素）進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理.同時(shí)，我們將機(jī)床操作、機(jī)床編程、機(jī)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(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程管理.

3.3 信息化管理平臺(tái)

該管理平臺(tái)集成了教與學(xué)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(rèn)證、數(shù)控大賽指導(dǎo)及二次開(kāi)發(fā)培訓(xùn)，提供企業(yè)實(shí)例應(yīng)用于教學(xué)；可以管理各種教職工資料及教學(xué)中使用的課件、題庫(kù)或科研成果，不斷積累公共資源、分級(jí)授權(quán)訪問(wèn).

3.3.1 教學(xué)資源管理.實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)資源（課程體系、教學(xué)大綱、教案課件、試題庫(kù)、教學(xué)錄像等）的數(shù)字化管理，使課程規(guī)范化，教學(xué)資源得到共享.

3.3.2 教學(xué)過(guò)程管理.以數(shù)字化教學(xué)資源為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的作業(yè)發(fā)放和批改流程；記錄學(xué)生在校期間的基礎(chǔ)課、專業(yè)課學(xué)習(xí)情況，考試成績(jī)，完成作品情況，教師評(píng)語(yǔ)等，為教學(xué)管理一體化提供了基礎(chǔ).

3.3.3 綜合管理.包括教職工資料管理、教學(xué)任務(wù)管理、規(guī)章制度管理、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)管理、對(duì)外加工與培訓(xùn)管理、企業(yè)信息反饋等方面.

4 CAXA數(shù)字化教學(xué)應(yīng)用平臺(tái)在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用

今后現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)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(jī)地結(jié)合起來(lái)，通過(guò)CAXA數(shù)字化教學(xué)應(yīng)平臺(tái)的應(yīng)用，可以帶動(dòng)整個(gè)設(shè)計(jì)與制造行業(yè)的研發(fā)模式和設(shè)計(jì)理念的創(chuàng)新.

4.1 整合資源

利用CAXA數(shù)字化教學(xué)應(yīng)用平臺(tái)，充分整合工程實(shí)踐中的人力資源、教學(xué)資源、實(shí)訓(xùn)資源，在不增加人員、設(shè)備的前提下，通過(guò)CAXA數(shù)字化教學(xué)應(yīng)用平臺(tái)中的現(xiàn)代化實(shí)訓(xùn)工廠，讓教學(xué)與實(shí)踐上層次、上水平.在教學(xué)方面兼顧課程實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)、科技活動(dòng)、學(xué)科競(jìng)賽，有利于學(xué)校質(zhì)量工程項(xiàng)目的建設(shè)，并且有利于教師團(tuán)隊(duì)建設(shè)、學(xué)科建設(shè)、科學(xué)研究、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與制造能力提升等各項(xiàng)工作的順利開(kāi)展.

4.2 實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)資源的管理與沉淀

在CAXA數(shù)字化教學(xué)應(yīng)用平臺(tái)上進(jìn)行課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)的課程時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)分級(jí)授權(quán)管理，適時(shí)監(jiān)控學(xué)生完成作業(yè)的過(guò)程，便于網(wǎng)絡(luò)化的教學(xué)管理，保證實(shí)驗(yàn)課程的質(zhì)量.同時(shí)，我們可以將實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容集中管理，將院系的教學(xué)資源轉(zhuǎn)化為學(xué)校資源，供學(xué)校其它院系查看，并長(zhǎng)久保存下來(lái).

4.3 有效的支持教學(xué)與教改

利用信息化管理平臺(tái)，建立起與現(xiàn)代先進(jìn)制造企業(yè)運(yùn)行流程相一致的信息平臺(tái)，反映現(xiàn)代先進(jìn)制造企業(yè)新的設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程和方向.利用該平臺(tái)，將企業(yè)對(duì)人才的需求直接傳遞到學(xué)校，改革現(xiàn)有的實(shí)踐課程，包括金工實(shí)習(xí)、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)、機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)、CAD/CAM課程設(shè)計(jì)等課程教學(xué)，建立起滿足企業(yè)對(duì)人才需求相適應(yīng)的實(shí)踐課程及新型實(shí)踐課程體系.

4.4 服務(wù)科研

利用信息化管理平臺(tái)，建立先進(jìn)制造企業(yè)設(shè)計(jì)、工藝、編程、生產(chǎn)過(guò)程，為教師提供先進(jìn)制造技術(shù)的學(xué)習(xí)培訓(xùn)和科學(xué)研究、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與試制的平臺(tái)，使教學(xué)科研和設(shè)計(jì)與制造行業(yè)技術(shù)得到不斷地進(jìn)步和發(fā)展，體現(xiàn)項(xiàng)目科研平臺(tái)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)平臺(tái)的先進(jìn)性.同時(shí)進(jìn)行相關(guān)的教學(xué)與科研教師團(tuán)隊(duì)建設(shè)，凝練學(xué)科和科研方向，開(kāi)展科研項(xiàng)目和質(zhì)量工程項(xiàng)目的建設(shè)，提高科研水平，促進(jìn)質(zhì)量工程項(xiàng)目建設(shè)水平的進(jìn)一步提高.

4.5 實(shí)現(xiàn)對(duì)外加工產(chǎn)品及零件的生產(chǎn)與管理

通過(guò)CAXA數(shù)字化教學(xué)應(yīng)用平臺(tái)，集中管理對(duì)外加工零部件，記錄零部件加工版本，并長(zhǎng)久保存加工數(shù)據(jù)，對(duì)復(fù)雜零件可實(shí)現(xiàn)在線加工.同時(shí)將這些數(shù)據(jù)應(yīng)用于教學(xué)，并且可以吸收優(yōu)秀學(xué)生參加對(duì)外加工和服務(wù)，使學(xué)生盡早地、全面地參加工程實(shí)踐活動(dòng).

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，CAXA數(shù)字化教學(xué)應(yīng)用平臺(tái)的應(yīng)用范圍將會(huì)越來(lái)越廣泛，從最初的機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，到現(xiàn)在建筑、電子、化工等領(lǐng)域也開(kāi)始大量使用.不久的將來(lái)，文科領(lǐng)域中也將會(huì)廣泛應(yīng)用此平臺(tái).CAXA數(shù)字化教學(xué)應(yīng)用平臺(tái)，對(duì)學(xué)校教學(xué)及企業(yè)產(chǎn)生的變革和帶來(lái)的效益是毋庸置疑的，借助CAXA數(shù)字化教學(xué)應(yīng)用平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的不斷創(chuàng)新，為高校教育教學(xué)的改革，提供了更寬廣的教學(xué)與實(shí)踐平臺(tái).

〔1〕黃蓓蕾.CAD/CAM技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展[J].中國(guó)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(yáng)兆升，漆軍，付曉嵐.基于 CAXAPLM的數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)建設(shè)與實(shí)踐教學(xué)應(yīng)用[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2012（23）:10-12.