基于可視化的虛擬輔助生產(chǎn)實習研究

朱登潔 吳立輝

（河南工業(yè)大學機電工程學院 河南 鄭州450007）

在工科院校中，實踐性教學環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的紐帶，而生產(chǎn)實習是實踐性教學環(huán)節(jié)的重要組成部分。該環(huán)節(jié)不僅培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，也能增強學生適應社會的能力和就業(yè)競爭力。但是，近年來由于社會環(huán)境的變化，導致該項實踐性環(huán)節(jié)存在不少問題，具體表現(xiàn)在以下兩點：（1）可接收工科學生生產(chǎn)實習的單位越來越少。以前，工科院校學生生產(chǎn)實習單位是由國家指定的國有大中型企業(yè)，這些企業(yè)的規(guī)模大，設備種類多，技術力量雄厚，能夠很好地滿足學生實習需要。而現(xiàn)在這些企業(yè)由于各種原因，實習的參與性大大降低，不愿接收學生實習，從而導致工科院校越來越難安排學生實習。（2）生產(chǎn)實習的質量越來越低。學生數(shù)量多，企業(yè)對實習的參與度降低，實習經(jīng)費過低，限制了學生實習的區(qū)域，制約了實習單位的選擇；實習單位對實習學生的培養(yǎng)漠不關心，實習變成了參觀、走過場。連實習地點和實習時間都無法保障，生產(chǎn)實習在一定程度上失去了其應有的作用，最終降低了實習質量。

針對生產(chǎn)實習環(huán)節(jié)存在的不足，可借鑒國各軍隊采用軍事電子游戲輔助官兵訓練的思想和模式，基于網(wǎng)絡虛擬技術，研究面向高校工科高年級學生的可視化虛擬輔助生產(chǎn)實習新模式，以加強學生在有限的生產(chǎn)實習時間內對實習內容的掌握，提高學生生產(chǎn)實習的整體質量。

基于可視化的虛擬輔助生產(chǎn)實習研究

虛擬輔助生產(chǎn)實習是利用豐富的網(wǎng)絡資源，不受地理位置和時間的限制，讓學生在生產(chǎn)實習之前就通過互聯(lián)網(wǎng)上的“虛擬輔助生產(chǎn)實習”專業(yè)網(wǎng)站，對實習單位進行全方位的認識和了解。了解的內容包括企業(yè)概況、產(chǎn)品、車間的基本情況、設備狀況、關鍵零件的工藝路線、關鍵零件的關鍵工序、典型的工藝問題等等。這樣，學生就能在實習之前通過自己或在實習指導教師幫助下，對實習內容做到了然于胸，從而在正式實習時有的放矢，在有限的生產(chǎn)實習時間內盡可能多地掌握實習內容，從而提高生產(chǎn)實習的質量?；诳梢暬奶摂M輔助生產(chǎn)實習方式運行的關鍵是建立可視化的虛擬輔助生產(chǎn)實習平臺和構建虛擬輔助生產(chǎn)實習平臺運行機制。

（一）建立可視化的虛擬輔助生產(chǎn)實習平臺

可視化的虛擬輔助生產(chǎn)實習平臺采用網(wǎng)站的方式建立，不同種類的網(wǎng)站在功能上有不同的側重點。以最大限度滿足工科學生生產(chǎn)實習為目的，該類網(wǎng)站應具備以下關鍵功能模塊。

企業(yè)展示模塊 網(wǎng)站上展示的企業(yè)是指有能力和允許學生進廠實習的企業(yè)。這樣的企業(yè)越多越好，可以給工科院校實習教師和學生更大的選擇空間。讓學生在生產(chǎn)實習前就可以對實習企業(yè)的歷史、主要產(chǎn)品、企業(yè)文化、研發(fā)實力、生產(chǎn)能力等加以全面、大體地了解。企業(yè)以圖片或其他形式進行的展示，應把重點放在企業(yè)產(chǎn)品的展示上，畢竟學生去企業(yè)實習的主要目的是了解該企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的過程以及該過程中的一些關鍵問題。

安全教育模塊 安全教育是生產(chǎn)實習的一項重要內容，其目的是提高學生的安全意識，最大限度地減少人身傷害事故的發(fā)生，為學生就業(yè)后安全生產(chǎn)打下堅實的基礎。該模塊應具備以下基本內容：（1）通過真實案例，以圖片或視頻方式刺激學生的感官，引起他們對安全問題的重視。（2）生產(chǎn)實習中可能遇見的安全事故，應該掌握的防護要領。（3）不同專業(yè)的學生由于實習環(huán)境不同，在生產(chǎn)實習中遇到的安全問題也不完全相同，所以要根據(jù)專業(yè)進行專門介紹。（4）對跨地域進行生產(chǎn)實習的學生，還要介紹專業(yè)生產(chǎn)實習以外的其他安全防護與注意事項。

企業(yè)生產(chǎn)過程及組織管理模塊 通過生產(chǎn)實習，學生應能學習和了解到產(chǎn)品從原材料到成品批量生產(chǎn)的全過程以及生產(chǎn)組織管理等知識。學生到企業(yè)進行生產(chǎn)實習的目的主要是了解企業(yè)的生產(chǎn)過程以及生產(chǎn)組織管理，所以該模塊為網(wǎng)站的重點模塊之一。該模塊應通過動畫、視頻、圖片等方式詳細介紹企業(yè)的以下內容：（1）實習車間（工段）的主要原材料、技術要求和規(guī)格。（2）實習車間（工段）的生產(chǎn)工藝流程、各單元操作過程及工作原理。（3）實習車間（工段）主要生產(chǎn)設備的結構、尺寸、性能、工作原理及使用條件。（4）實習車間（工段）產(chǎn)品的技術經(jīng)濟指標。（5）實習車間（工段）的生產(chǎn)組織、技術管理和安全生產(chǎn)情況。

互動模塊 考慮到學生之間及師生之間的信息交流和互動，為進一步提高網(wǎng)站的質量，網(wǎng)站還應設置以下互動功能：（1）會員注冊：會員注冊需審核，杜絕無效會員。（2）網(wǎng)站留言板：學生登錄網(wǎng)站，可以提交需求、留言反饋。（3）訪問統(tǒng)計：網(wǎng)站應當具備會員登錄次數(shù)、瀏覽時間、訪問模塊等方面的信息收集、統(tǒng)計功能。

（二）構建虛擬輔助生產(chǎn)實習平臺運行機制

構建虛擬輔助生產(chǎn)實習平臺運行機制是虛擬輔助生產(chǎn)實習研究中的另一個關鍵問題。虛擬輔助生產(chǎn)實習網(wǎng)站的建立，必然會涉及相關生產(chǎn)企業(yè)的信息，可能有些信息是生產(chǎn)企業(yè)不能公開或不便于公開的。另外，學生去企業(yè)進行生產(chǎn)實習，要給企業(yè)相關培訓部門繳納一定金額的實習費與參觀費，所以，該網(wǎng)站的建立與運營也會涉及他們的經(jīng)濟利益，沒有企業(yè)的參與，該網(wǎng)站就無法很好地建立。虛擬輔助生產(chǎn)實習平臺可采用公益網(wǎng)站運行機制和商業(yè)網(wǎng)站運行機制兩種運行機制。

公益網(wǎng)站運行機制 公益網(wǎng)站運行機制主要以相關教育職能部門為主體，由相關教育職能部門組織建設虛擬輔助生產(chǎn)實習網(wǎng)站并負責管理網(wǎng)站運營，生產(chǎn)實習企業(yè)相關部門有償提供生產(chǎn)實習相關信息，學生則可以免費登錄網(wǎng)站，預先在網(wǎng)上了解和學習實習單位的相關信息和情況。公益網(wǎng)站運行機制的具體過程如下：（1）相關教育職能部門投入經(jīng)費建立虛擬輔助生產(chǎn)實習網(wǎng)站。（2）相關教育職能部門與生產(chǎn)實習企業(yè)簽訂生產(chǎn)實習所需信息共享與關鍵信息保密合同，并根據(jù)其對建設該網(wǎng)站貢獻的大小給予一定的經(jīng)濟補償。（3）相關教育職能部門投入經(jīng)費委托第三方網(wǎng)站公司負責虛擬輔助生產(chǎn)實習網(wǎng)站的日常維護管理與內容更新。（4）生產(chǎn)實習之前，學生免費登錄該網(wǎng)站，預先了解將要去的實習單位的相關信息和具體實習的內容。（5）實習學生和教師根據(jù)實際生產(chǎn)實習的經(jīng)驗和感受向第三方網(wǎng)站公司提供反饋意見，完善和改進網(wǎng)站內容。

商業(yè)網(wǎng)站運行機制 商業(yè)網(wǎng)站運行機制主要是通過建立合理的利益分配與協(xié)調機制，實現(xiàn)商業(yè)網(wǎng)站公司、生產(chǎn)實習企業(yè)、高等院校和相關教育職能部門的多方協(xié)同和激勵，實現(xiàn)虛擬輔助生產(chǎn)實習服務平臺的穩(wěn)定運行、動態(tài)更新及可持續(xù)發(fā)展。商業(yè)網(wǎng)站運行機制的具體過程如下：（1）在相關教育職能部門的監(jiān)管下，商業(yè)網(wǎng)站公司開發(fā)虛擬輔助生產(chǎn)實習網(wǎng)站；（2）商業(yè)網(wǎng)站公司與生產(chǎn)實習企業(yè)簽訂生產(chǎn)實習所需信息共享與關鍵信息保密合同，并向生產(chǎn)實習企業(yè)支付一定的信息費用。（3）高等院校付費向商業(yè)網(wǎng)站公司購買虛擬輔助生產(chǎn)實習服務。（4）生產(chǎn)實習之前，學生免費登錄該網(wǎng)站，預先了解將要去的實習單位的相關信息和具體實習內容。（5）商業(yè)網(wǎng)站公司根據(jù)師生反饋意見，進行虛擬輔助生產(chǎn)實習網(wǎng)站的日常維護管理與內容更新。

實施案例

作為基于可視化的虛擬輔助生產(chǎn)實習的實踐性教學方式的一個前期初探性案例，對我院2009級機械設計制造及其自動化專業(yè)五個班的校內數(shù)控實習實施基于可視化的虛擬輔助生產(chǎn)實習方式。

校內數(shù)控實習的實踐性教學環(huán)節(jié)主要圍繞《數(shù)控技術》和《數(shù)控機床故障與維修》等課程開展。校內數(shù)控實習過程中存在學生人數(shù)多與數(shù)控機床臺套數(shù)少的矛盾，如果每個學生從了解數(shù)控機床結構、熟悉機床操作面板、編輯數(shù)控程序到實際加工零件等環(huán)節(jié)都在數(shù)控機床上進行，實習時間不允許，數(shù)控實習教學效果往往較差。針對以上問題，開發(fā)了基于可視化的虛擬輔助數(shù)控生產(chǎn)實習網(wǎng)站系統(tǒng)。網(wǎng)站系統(tǒng)提供數(shù)控機床的動畫、視頻、圖片等信息，并介紹各數(shù)控機床的工作原理、結構、尺寸、性能及使用條件等。學生可以通過虛擬輔助生產(chǎn)實習網(wǎng)站詳細了解具體的專業(yè)實習內容，熟悉數(shù)控機床的操作面板、編輯數(shù)控程序并進行模擬切削加工等環(huán)節(jié)，減少在數(shù)控機床上熟悉該過程的時間。通過以上虛擬輔助生產(chǎn)實習方式的實施，絕大部分學生反映生產(chǎn)實習之前即已對數(shù)控機床結構及原理、運行環(huán)境、操作過程和方法等有了充分了解，實習的目的更加明確，生產(chǎn)實習效果得到了提高。這也驗證了基于可視化的虛擬輔助生產(chǎn)實習方式具有可行性。

結語

通過基于可視化的虛擬輔助生產(chǎn)實習方式的研究，建立了可視化的虛擬輔助生產(chǎn)實習平臺，構建了虛擬輔助生產(chǎn)實習平臺運行機制。通過前期初探性案例，驗證了基于可視化的虛擬輔助生產(chǎn)實習方式具有可行性。因此，通過基于可視化的虛擬輔助生產(chǎn)實習研究，可得出以下幾點結論：（1）基于可視化的虛擬輔助生產(chǎn)實習方式，使學生生產(chǎn)實習不再受地理和時間的限制，在網(wǎng)上就能對將要實習的內容提前了解，掌握更多實習內容。（2）使工科院校能更加主動地安排生產(chǎn)實習教學環(huán)節(jié)，提高了學生生產(chǎn)實習質量。（3）探索了一條將網(wǎng)絡虛擬技術用于學生生產(chǎn)實習的道路，有效解決了工科院校生產(chǎn)實習基地建立難，學生生產(chǎn)實習效果不佳等現(xiàn)實問題。

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