陳著

摘 要：本文首先分析逆向工程技術(shù)特點(diǎn)，然后分析逆向工程技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)中存在的問題，最后闡述逆向工程和逆向工程技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)中的優(yōu)化方法，從而從根本上提高學(xué)生逆向工程技術(shù)的實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：逆向工程;工業(yè)設(shè)計(jì);專業(yè)教學(xué)

逆向工程，英文名Reverse Engineering（RE），稱為逆向工程。逆向工程（又稱逆向技術(shù)）是一種產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)再現(xiàn)過程，是對(duì)目標(biāo)產(chǎn)品的逆向分析和研究，從而推導(dǎo)和推導(dǎo)出產(chǎn)品的加工流程，組織結(jié)構(gòu)，功能特征和技術(shù)規(guī)范。設(shè)計(jì)元素以創(chuàng)建功能相似但不相同的產(chǎn)品。逆向工程源于商業(yè)和軍事領(lǐng)域的硬件分析。其主要目的是直接從成品分析中推導(dǎo)出產(chǎn)品的設(shè)計(jì)原理，而無需輕易獲得必要的生產(chǎn)信息。從大范圍上講，逆向工程包括許多方面，如形狀（幾何）反轉(zhuǎn)，過程反轉(zhuǎn)和材料反轉(zhuǎn)，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，具有許多先進(jìn)的技術(shù)?，F(xiàn)在Reverse Engineering 目前的應(yīng)用范圍主要是產(chǎn)品模仿和改變。工業(yè)設(shè)計(jì)的過程是從最初產(chǎn)品概念、創(chuàng)意開始到計(jì)劃設(shè)計(jì)，包括物理模型的手工生產(chǎn)，計(jì)劃的修改，精確的CAD 模型建立，生產(chǎn)和營銷的整個(gè)過程。在這個(gè)流程中，創(chuàng)新是產(chǎn)品的核心。逆向工程技術(shù)在產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用將加速產(chǎn)品設(shè)計(jì)，縮短開發(fā)周期，使工業(yè)設(shè)計(jì)的技術(shù)手段多樣化，工業(yè)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新變得普遍。

1 逆向工程技術(shù)的原理和方法

1.1逆向工程技術(shù)的概念

逆向工程技術(shù)就是將現(xiàn)實(shí)的零將工件或模型轉(zhuǎn)換為工程概念和數(shù)字模型的技術(shù)?；谖锢砟Ｐ偷漠a(chǎn)品建模方法已成為CAD / CAM中的獨(dú)立方法和技術(shù)。逆向工程是用于消化和吸收先進(jìn)技術(shù)的分析方法和應(yīng)用技術(shù)的組合。它使用先進(jìn)的產(chǎn)品和設(shè)備，以軟件或圖像作為研究對(duì)象，運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法論、生產(chǎn)工程學(xué)、材料科學(xué)及相關(guān)專業(yè)知識(shí)原理，系統(tǒng)地進(jìn)行分析研究，探索并掌握關(guān)鍵技術(shù)，以開發(fā)更高級(jí)的同類產(chǎn)品。逆向工程實(shí)際上能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品復(fù)制或產(chǎn)品再現(xiàn)，也可以改進(jìn)和創(chuàng)新產(chǎn)品，這一點(diǎn)和工業(yè)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新是一致的。3D數(shù)據(jù)測量，數(shù)據(jù)處理和3D重建是逆向工程的關(guān)鍵技術(shù)。

1.2? 逆向工程技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程與逆向工程技術(shù)的對(duì)比：傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程與逆向工程技術(shù)的比較：傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程是根據(jù)產(chǎn)品的目的設(shè)計(jì)的，從概念中繪制產(chǎn)品的二維圖紙，然后制作三維幾何模型。經(jīng)檢查滿意后制造出產(chǎn)品來，采用的是從抽象到具體的思維方法。

逆向設(shè)計(jì)過程

逆向工程是對(duì)現(xiàn)有物理模型的測量，并基于測量數(shù)據(jù)重建數(shù)字模型，并選擇分析，修改，檢查和輸出圖紙然后制造產(chǎn)品的過程。

簡而言之，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造從圖紙到零件（產(chǎn)品），而逆向工程則從零件（或原型）到圖紙，然后從制造過程到零件（產(chǎn)品）。在產(chǎn)品開發(fā)過程中，由于形狀復(fù)雜，包含許多自由曲面，很難通過計(jì)算機(jī)直接建立數(shù)字模型。通常需要基于物理模型（樣本）或參考原型進(jìn)行分析，改造或工業(yè)設(shè)計(jì)。例如，車身的設(shè)計(jì)和蓋部件的制造通常由工程師通過手工制作污泥或樹脂模型來形成原型原型，然后使用三維測量方法來獲得原型的數(shù)字模型，然后是零件設(shè)計(jì)，有限元分析，模型修改，誤差分析和數(shù)控加工等。也可進(jìn)行快速原型制造（逆向工程出產(chǎn)品模型）并進(jìn)行反復(fù)優(yōu)化評(píng)估，直到得到滿意的設(shè)計(jì)結(jié)果。因此，可以說逆向工程是用于剖析，CAD模型重建，模型處理和模型評(píng)估的設(shè)計(jì)方法。逆向工程開發(fā)產(chǎn)品開發(fā)的工藝路線如下：首先，利用三維數(shù)字測量儀器準(zhǔn)確，快速地測量輪廓的坐標(biāo)值，構(gòu)造曲面。編輯和修改后，圖像文件將傳輸?shù)酵ㄓ肅AD / CAM系統(tǒng)。然后，將CAM生成的刀具的NC加工路徑發(fā)送到CNC加工機(jī)床，制作所需的模具，或者采用逆向工程技術(shù)生產(chǎn)樣品模型。

2 逆向工程技術(shù)在專業(yè)教學(xué)中存在的問題

當(dāng)前逆向工程技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)中應(yīng)用情況比較一般，學(xué)生對(duì)其了解和認(rèn)知比較淺顯。逆向工程技術(shù)是未來工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展所必不可少的一項(xiàng)具有前瞻性的技術(shù)，在院校工業(yè)設(shè)計(jì)中推廣逆向工程技術(shù)能夠保證工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)的先進(jìn)性，但由于逆向工程技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中成本比較高，很多高校工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)中沒有得到廣泛應(yīng)用，影響了它的發(fā)展。也有部分學(xué)校工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)沒有認(rèn)識(shí)到逆向工程技術(shù)實(shí)踐教學(xué)的重要性，致使逆向工程技術(shù)未能得到有效的應(yīng)用，很多學(xué)生對(duì)技術(shù)的了解并不深入。有部分學(xué)校開始意識(shí)到了逆向工程技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)中的重要性，并且也將技術(shù)引入學(xué)校，但在實(shí)際使用過程中沒有很好地與教學(xué)活動(dòng)相結(jié)合，致使技術(shù)與教學(xué)活動(dòng)不相適應(yīng)，影響了專業(yè)課程教學(xué)的質(zhì)量。在學(xué)生使用逆向工程技術(shù)過程中也存在著一些問題，首先部分學(xué)生對(duì)逆向工程技術(shù)的認(rèn)知度不夠高或不感興趣，認(rèn)為其不重要或者在課堂上沒有認(rèn)真學(xué)習(xí)相關(guān)技巧，致使學(xué)生在實(shí)踐逆向工程技術(shù)過程中出現(xiàn)問題。另外，部分學(xué)生對(duì)逆向工程比較感興趣，但缺乏相關(guān)技術(shù)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，沒有得到系統(tǒng)的良好的教學(xué)，致使實(shí)踐操作的效果欠佳。教學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施的欠缺、教學(xué)活動(dòng)準(zhǔn)備不足以及學(xué)生狀態(tài)欠佳等都是在學(xué)校開展工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)逆向工程技術(shù)應(yīng)用中所要面對(duì)的問題，為了進(jìn)一步推動(dòng)技術(shù)在學(xué)院教學(xué)中的作用，需要對(duì)上述問題進(jìn)行詳細(xì)的分析，并提出相應(yīng)的解決措施。

3 優(yōu)化逆向工程技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)中運(yùn)用

3.1以"項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、任務(wù)引領(lǐng)"為理念設(shè)置逆向工程技術(shù)的課程內(nèi)容

按照產(chǎn)品逆向設(shè)計(jì)和3D打印流程設(shè)計(jì)課程內(nèi)容。通過項(xiàng)目設(shè)置，明確學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，提高他們的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和熱情。在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中，把逆向工程和3D打印技術(shù)及其應(yīng)用，通過知識(shí)點(diǎn)，案例和實(shí)際操作相結(jié)合;在執(zhí)行“任務(wù)”把知識(shí)、技術(shù)與方法，通過案例教學(xué)，使學(xué)生對(duì)產(chǎn)品的快速開發(fā)有整體的認(rèn)識(shí)，有針對(duì)性地強(qiáng)化學(xué)生對(duì)逆向工程、3D打印技術(shù)的理解及應(yīng)用能力。

3.2教學(xué)內(nèi)容上以新技術(shù)發(fā)展為主題，突出技術(shù)應(yīng)用

教學(xué)內(nèi)容的選取上，力求反映逆向工程和3D打印技術(shù)發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)和實(shí)際需求，緊緊圍繞新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備在典型產(chǎn)品的逆向設(shè)計(jì)與快制造中的具體應(yīng)用來把握主要的教材內(nèi)容。把產(chǎn)品逆向設(shè)計(jì)與3D打印的工作流程及技術(shù)應(yīng)用賞穿于項(xiàng)目布置和任務(wù)實(shí)施中。這樣既可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)到前沿的技術(shù)和內(nèi)容，又可以與時(shí)俱進(jìn)，把握知識(shí)的時(shí)效性。

3.3要以"產(chǎn)品"為對(duì)象，"流程"為脈絡(luò)，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)。

按照產(chǎn)品逆向設(shè)計(jì)和3D打印的流程：三維數(shù)據(jù)掃描→數(shù)模重構(gòu)→3D打印樣件，將典型的產(chǎn)品貫穿于整個(gè)項(xiàng)目設(shè)置的流程，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)。在流程中反映任務(wù)，任務(wù)中體現(xiàn)流程，使其結(jié)構(gòu)更加清晰，便于學(xué)生學(xué)習(xí)和理解。

3.4以校企合作模式為指導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生深入社會(huì)，了解企業(yè)需求

鼓勵(lì)學(xué)生積極參與實(shí)踐單位的設(shè)計(jì)研發(fā)項(xiàng)目活動(dòng)，通過真題實(shí)做，了解設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)整個(gè)經(jīng)營系統(tǒng)的優(yōu)化完善而整合產(chǎn)業(yè)鏈的全過程，以此激發(fā)學(xué)生能動(dòng)性的發(fā)揮，增強(qiáng)服務(wù)社會(huì)的責(zé)任感和緊迫感。通過社會(huì)實(shí)踐，使學(xué)生從企業(yè)的角度出發(fā)，為企業(yè)未來的發(fā)展提供動(dòng)態(tài)，成為能實(shí)實(shí)在在主動(dòng)思考并具執(zhí)行力的設(shè)計(jì)人才。學(xué)校培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)實(shí)踐能力，是希望培養(yǎng)出的人才能夠符合時(shí)代特征和社會(huì)發(fā)展需求，讓學(xué)生走出學(xué)校，了解社會(huì)，并熟悉公司。同時(shí)，學(xué)生參加社會(huì)實(shí)踐也是實(shí)現(xiàn)將知識(shí)轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力的嘗試，通過企業(yè)實(shí)習(xí)將在課堂學(xué)習(xí)到的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際的工作中去，強(qiáng)化自身技能，提高適應(yīng)社會(huì)的能力。

目前，逆向工程和逆向工程技術(shù)已成產(chǎn)品快速發(fā)展的重要手段，廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械，汽車，家電，航空航天，生物學(xué)、建筑和文化創(chuàng)意等領(lǐng)域，隨著越來越多的企業(yè)將逆向工程引入產(chǎn)品開發(fā)，逆向工程和逆向工程技術(shù)成為產(chǎn)品研發(fā)中解決性能提升或產(chǎn)品改進(jìn)的重要手段。逆向工程在工業(yè)設(shè)計(jì)中的意義重大。因此，逆向工程的專業(yè)教學(xué)，應(yīng)當(dāng)勇于探索教育教學(xué)的新方式，不斷學(xué)習(xí)全新的教學(xué)理念，研究新技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)的影響，更要反思設(shè)計(jì)、教育與社會(huì)的關(guān)系。

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