成泰洪 姜銳 周晨 林禮區(qū)

摘要：機(jī)械類專業(yè)學(xué)生企業(yè)認(rèn)知學(xué)習(xí)的目標(biāo)和任務(wù)是使學(xué)生了解企業(yè)生產(chǎn)和工作環(huán)境，增加學(xué)生對(duì)機(jī)械專業(yè)工作崗位群的感性認(rèn)識(shí)，并通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際初步培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、工程素質(zhì)和工程實(shí)踐能力，為今后進(jìn)一步學(xué)好各門專業(yè)課奠定基礎(chǔ)。而由于實(shí)習(xí)學(xué)生人數(shù)多、學(xué)生實(shí)習(xí)既耽誤工作又妨礙生產(chǎn)，因此很多企業(yè)都不太愿意接收學(xué)生在企業(yè)實(shí)習(xí)，實(shí)習(xí)企業(yè)難找是目前大部分機(jī)械類專業(yè)面臨的共性問(wèn)題。本論文針對(duì)實(shí)習(xí)企業(yè)難找的問(wèn)題，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)了以真實(shí)存在企業(yè)環(huán)境為基礎(chǔ)的虛擬認(rèn)知實(shí)踐教學(xué)環(huán)境，并開(kāi)發(fā)了可完成仿真實(shí)驗(yàn)的數(shù)字化虛擬工廠?；谔摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)的數(shù)字化工廠有效解決了學(xué)生實(shí)習(xí)企業(yè)難找的問(wèn)題，為實(shí)習(xí)學(xué)生提供了不到工廠也能參觀企業(yè)的各個(gè)部門及生產(chǎn)車間、了解生產(chǎn)流程、熟悉各類生產(chǎn)設(shè)備和工藝的平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：企業(yè)實(shí)習(xí);虛擬現(xiàn)實(shí);企業(yè)認(rèn)知實(shí)踐;虛擬工廠

中圖分類號(hào)：G646 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2019）21-0023-02

一、緒論

企業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)是機(jī)械類專業(yè)在走向社會(huì)之前必須要完成的一項(xiàng)課程任務(wù)。作為企業(yè)實(shí)習(xí)的一部分，企業(yè)認(rèn)知實(shí)習(xí)一般安排在大學(xué)一年級(jí)階段，它讓學(xué)生通過(guò)對(duì)企業(yè)的感性認(rèn)識(shí)提高學(xué)生的工程素養(yǎng)，為今后的各門專業(yè)課奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，企業(yè)認(rèn)知實(shí)習(xí)可以讓機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生通過(guò)項(xiàng)目和工作來(lái)面對(duì)真實(shí)的產(chǎn)品加工和生產(chǎn)過(guò)程，并在這個(gè)過(guò)程中通過(guò)應(yīng)用和創(chuàng)新知識(shí)，從而獲得專業(yè)技術(shù)、綜合能力、職業(yè)意識(shí)的全面提高，是完成知識(shí)和能力學(xué)習(xí)的必要方法。然而，“實(shí)習(xí)時(shí)間難保、實(shí)習(xí)單位難找、實(shí)習(xí)效果難體現(xiàn)”是目前學(xué)生實(shí)習(xí)的三大“攔路虎”[1]。尤其近幾年企業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化程度逐年提高，企業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)趨于完善和制度化，接收實(shí)習(xí)生企業(yè)生怕會(huì)耽誤企業(yè)的正常生產(chǎn)和效益。據(jù)某調(diào)查表明已經(jīng)有近70%以上的企業(yè)已經(jīng)表明不愿意接收短期實(shí)習(xí)生[2]。因此，大學(xué)生企業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)過(guò)程中存在著諸多問(wèn)題需要解決。近幾年虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種可以呈現(xiàn)逼真的人工模擬環(huán)境的高科技手段廣泛應(yīng)用于包括教育行業(yè)在內(nèi)的各行各業(yè)。華南理工大學(xué)的胡杜澤在其碩士畢業(yè)論文中基于Flex將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到了虛擬教學(xué)系統(tǒng)中[3]。劉裕和張偉凱基于三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及真實(shí)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研究和開(kāi)發(fā)了可用于投入教學(xué)環(huán)節(jié)的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[4，5]?；诖髮W(xué)生實(shí)習(xí)難的問(wèn)題，本研究通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開(kāi)發(fā)了可以進(jìn)行認(rèn)知實(shí)習(xí)的虛擬企業(yè)環(huán)境以及虛擬數(shù)字化實(shí)習(xí)工廠。

二、虛擬實(shí)踐環(huán)境建模

在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中很重要的一點(diǎn)就是必須有現(xiàn)實(shí)的環(huán)境作為虛擬環(huán)境的復(fù)制對(duì)象，而在本論文當(dāng)中將溫州大學(xué)國(guó)家級(jí)校外實(shí)踐基地HX集團(tuán)作為了真實(shí)實(shí)習(xí)環(huán)境的復(fù)制對(duì)象。為了更加真實(shí)地反應(yīng)企業(yè)的環(huán)境和生產(chǎn)流程，到企業(yè)實(shí)地測(cè)量、照片拍攝等大量的取材工作。圖1表示真實(shí)企業(yè)大樓外觀和以完成的虛擬環(huán)境下企業(yè)大樓的外觀對(duì)比。圖中可以看出，在虛擬環(huán)境下的企業(yè)生產(chǎn)大樓和實(shí)際企業(yè)的大樓外觀相似度極高，并且充分真實(shí)地體現(xiàn)了實(shí)際的企業(yè)外觀環(huán)境。這些為在虛擬環(huán)境下實(shí)習(xí)的學(xué)生增強(qiáng)了實(shí)習(xí)的真實(shí)感，為今后的實(shí)際企業(yè)生活提供了實(shí)踐基礎(chǔ)。不僅如此，在具體的生產(chǎn)流程以及生產(chǎn)設(shè)備的模型建立上都做到了基本和實(shí)際模型結(jié)構(gòu)一致、操作流程跟實(shí)際設(shè)備的流程一致。同時(shí)在虛擬環(huán)境下可以做到全方位觀察到具體的設(shè)備運(yùn)行，猶如身臨其境。

三、虛擬實(shí)習(xí)過(guò)程分析

實(shí)習(xí)流程和內(nèi)容方面也根據(jù)企業(yè)實(shí)際實(shí)習(xí)流程和實(shí)習(xí)項(xiàng)目進(jìn)行了針對(duì)性的詳細(xì)設(shè)計(jì)，主要包括企業(yè)內(nèi)部環(huán)境構(gòu)造和布局的參觀、熟知員工培訓(xùn)手冊(cè)、設(shè)備操作和工藝流程學(xué)習(xí)等方面。虛擬環(huán)境下對(duì)HX集團(tuán)認(rèn)識(shí)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容主要有：（1）大屏幕實(shí)踐教學(xué)展示;（2）企業(yè)環(huán)境以及布局認(rèn)識(shí);（3）數(shù)字工廠下企業(yè)各項(xiàng)業(yè)務(wù)學(xué)習(xí);（4）學(xué)習(xí)內(nèi)容考核。在大屏幕實(shí)踐教學(xué)展示環(huán)節(jié)，授課教師首先會(huì)對(duì)硬件系統(tǒng)的使用方法進(jìn)行講解，然后，在虛擬環(huán)境下對(duì)整個(gè)企業(yè)的布局和環(huán)境進(jìn)行介紹;其次，會(huì)選擇一個(gè)比較代表性的生產(chǎn)流程進(jìn)行介紹;最后對(duì)數(shù)字化工廠模塊的使用方法和考核方法進(jìn)行講解。教學(xué)展示結(jié)束后將進(jìn)入學(xué)生實(shí)際操作階段。該階段學(xué)生首先通過(guò)各自的頭盔和手柄進(jìn)入虛擬場(chǎng)景反復(fù)地了解和熟悉工廠的結(jié)構(gòu)以及布局，為今后的實(shí)際實(shí)習(xí)生活打下基礎(chǔ)。在數(shù)字化工廠環(huán)境中，學(xué)生必須通過(guò)學(xué)號(hào)和密碼登入系統(tǒng)進(jìn)行從員工培訓(xùn)、維護(hù)維修、設(shè)備操作、注塑工藝等一系列流程。重要流程的末尾都設(shè)置了考核環(huán)節(jié)，學(xué)生必須認(rèn)真詳細(xì)地走完所有的過(guò)程才能通過(guò)考核。比如在注塑工藝過(guò)程學(xué)習(xí)中，必須要熟知缺陷問(wèn)題、熔體溫度、注射壓力、注射速度、保壓壓力、磨具溫度的具體數(shù)值和范圍。在這基礎(chǔ)上進(jìn)行考核并找出故障原因，選擇正確的方案。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下實(shí)習(xí)效果分析

通過(guò)虛擬實(shí)習(xí)工廠的建立，可以有效地改善學(xué)生的實(shí)習(xí)環(huán)境，避免了傳統(tǒng)實(shí)習(xí)過(guò)程中可能發(fā)生的危險(xiǎn)。從效益方面考慮，雖然在短期內(nèi)對(duì)設(shè)備的投資較大，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，學(xué)校不需要為了場(chǎng)地費(fèi)、交通費(fèi)以及節(jié)約教學(xué)經(jīng)費(fèi)而煩惱。教學(xué)效率方面，學(xué)生可以在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下進(jìn)行反復(fù)操作和模擬訓(xùn)練，大大提高了教學(xué)效率。而且，虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的教學(xué)不同于傳統(tǒng)的書本教學(xué)，學(xué)生完完全全是在一個(gè)真實(shí)生產(chǎn)線的模擬環(huán)境下學(xué)習(xí)，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣。

五、結(jié)論

綜上所訴，企業(yè)認(rèn)知實(shí)習(xí)是機(jī)械類專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中必不可少的一部分。本文通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)推動(dòng)機(jī)械類專業(yè)學(xué)生企業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)活動(dòng)的進(jìn)行，并獲得了較好的實(shí)習(xí)效果。尤其在實(shí)習(xí)環(huán)境和實(shí)習(xí)內(nèi)容上采集了真實(shí)企業(yè)的數(shù)據(jù)信息，呈現(xiàn)了企業(yè)真實(shí)的面貌，真正地體現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境。

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