精密測量與逆向工程實訓室建設淺談

王洪磊

摘? 要 新時代，地方經濟對接中國制造2025，對于精密測量、逆向設計、快速成型方面的高新技術人才提出新的要求。高職院校承擔著地方高新技術人才培養(yǎng)的使命，地方經濟的發(fā)展對精密測量和逆向工程型人才的培訓平臺和培訓場室提出更高要求。深入分析實訓室的建設背景和建設思路，總結新建精密測量與逆向工程實訓室的建設經驗，深入進行實驗室建設后的效益分析。

關鍵詞 精密測量;逆向工程;實訓室;快速成型

中圖分類號：G712? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）20-0031-03

Construction of Precision Measurement and Reverse Enginee-ring Training Room//WANG Honglei

Abstract In the new era， local economy docking with Made-in-China 2025 has put forward new requirements for high-tech talents in precision measurement， reverse design and rapid prototyping. Higher vocational colleges undertake the mission of training local high-tech talents. The development of local economy puts forward higher requirements for training platform and training room of preci-

sion measurement and reverse engineering talents. In this paper， the?construction background and ideas of the training room are analyzed?in depth， the construction experience of the new precision measure-ment and reverse engineering training room is summarized， and the benefit analysis after the construction of the laboratory is analyzed in?depth.

Key words precision measurement; reverse engineering; training room; rapid prototyping

1 實訓室建設背景

精密測量與逆向工程技術發(fā)展時間并不長，是一門新興的學科，也是現(xiàn)代社會發(fā)展的朝陽產業(yè)，因為它的高效性，已被廣泛應用在航空、汽車、模具、手機、玩具等行業(yè)的設計和生產中。然而，與之相對的是這個行業(yè)的巨大人才缺口。在我國，只有少數(shù)高校開設了精密測量與逆向工程的相關課程。

“中國制造2025”提出，中國經濟要以智能設計和制造為突破口和主攻方向。在這樣的趨勢下，一些傳統(tǒng)的崗位會逐漸退出歷史舞臺，而出現(xiàn)如精密檢測、數(shù)字化建模、逆向造型、3D打印等新的崗位，這些崗位目前在高校范圍內并沒有對應的專業(yè)，崗位員工主要是企業(yè)自我培養(yǎng)。高職院校以就業(yè)為導向、以培養(yǎng)應用型人才為目標，因此，建設逆向工程實訓室就顯得非常迫切。通過調研，60%的江蘇省高職院校已經建立精密測量與逆向工程實訓室，如常州工程職業(yè)技術學院、常州機電職業(yè)技術學院、江蘇信息職業(yè)技術學院、蘇州園區(qū)職業(yè)技術學院等。

制造業(yè)是太倉市的經濟主體，是科技創(chuàng)新的主戰(zhàn)場，是立市之本、興市之器、強市之基。太倉市要對接中國制造2025，需要大量的高新技術人才。太倉有200多家德資企業(yè)，其中大部分從事精密機械加工行業(yè)，加上本地區(qū)眾多從事數(shù)控加工和制造業(yè)的中小企業(yè)，以及新型企業(yè)的不斷進駐和老企業(yè)的不斷升級改造，區(qū)域經濟對該領域人才的需求很多，要求也較高，而產品的快速開發(fā)和產品精密加工離不開逆向工程和精密測量。因此，新建精密測量室，有利于實現(xiàn)蘇州健雄職業(yè)技術學院中德工程學院服務于地方經濟的社會價值。

2 實訓室建設目標

新時代，高校實訓室要以實現(xiàn)“工學結合、服務區(qū)域、技術先進”為目標，響應中國制造2025，建成現(xiàn)代制造、現(xiàn)代服務業(yè)相關專業(yè)的實訓場所。精密測量與逆向工程實訓室作為地方高校的實訓室建設，首先要考慮滿足地方的技能人才需求，為地方培養(yǎng)3D打印和逆向工程技術人才;其次，實訓室運行要促進學員就業(yè)和創(chuàng)業(yè)，并集成創(chuàng)新開發(fā)與應用，促進本地區(qū)逆向工程技能人才隊伍建設，為地方乃至其周邊區(qū)域發(fā)展提供人才和智力支持;最后，實訓室要以專業(yè)教學為導向，以技能大賽為動力，服務于學校。

在精密測量與逆向工程實訓室建設過程中，要充分發(fā)揮政府在推動高職教育事業(yè)發(fā)展方面的主導作用，強化行業(yè)指導[1]，探索建立人才共育、過程共管、融合發(fā)展的體制機制，成為地方及長三角地區(qū)技能人才培養(yǎng)培訓基地，能夠使得接受培訓的學生和社會人員實現(xiàn)對三維掃描系統(tǒng)的裝調、維護、操作以及逆向測量與技術服務，更好地培養(yǎng)社會急需的逆向工程專門人才，在強化專業(yè)技能、提高人才培養(yǎng)質量上起到很大的促進作用。

3 實訓室建設思路

指導思想? 職業(yè)教育的培養(yǎng)目標是為生產、建設、管理、服務一線培養(yǎng)中高級技術應用型人才和技能型勞動者。根據(jù)地方區(qū)域經濟發(fā)展和產業(yè)結構調整的需要，立足當?shù)刂еa業(yè)、現(xiàn)代服務業(yè)和高新技術產業(yè)發(fā)展，結合行業(yè)和企業(yè)生產現(xiàn)狀需求與技術發(fā)展的先進水平，以結合產業(yè)發(fā)展需求的專業(yè)教學、培訓為依據(jù)，在中德工程學院現(xiàn)有實訓條件的基礎上建設成融“培訓、服務、競賽、社團、研發(fā)”五位一體的教學培訓、服務地方的實訓場所。實訓室建成后主要開展面向中職、高職的培訓及師資培訓，面向高校在校生的技能訓練，面向行業(yè)在職職工的培訓，面向產業(yè)升級、技術創(chuàng)新和實現(xiàn)科技成果要求，培養(yǎng)急需的技術技能型人才等工作，打造面向全社會提供開放性技能的培訓平臺。

總體思路? 中國制造2025中提出的“增強科技創(chuàng)新能力，要求推進重大科學技術突破，加快建立以企業(yè)為主體的技術創(chuàng)新體系，圍繞增強原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進消化吸收再創(chuàng)新能力，強化基礎性、前沿性技術和共性技術研究平臺建設，并強化科技創(chuàng)新支持政策”[2]等內容，為精密測量和逆向工程數(shù)字化制造服務平臺的建設提供了依據(jù)。作為長三角的一所高職院校，蘇州健雄職業(yè)技術學院中德工程學院在目前的國際國內大環(huán)境下，形成一個集產品研發(fā)、精密測量 、逆向工程、快速成型、人才培養(yǎng)等功能的服務平臺，并以此帶動本地區(qū)周圍整個快速成型業(yè)的發(fā)展，形成一股龐大的力量，為當?shù)亟洕l(fā)展提供技術支持。

1）建立精密測量與逆向工程實訓室，更好地對廣大企業(yè)宣傳、普及3D打印概念，帶動當?shù)仄髽I(yè)快速發(fā)展，實現(xiàn)自我創(chuàng)新。

2）建立精密測量與逆向工程實訓室，增強學校的技術服務能力，降低服務成本，更好地為廣大企業(yè)提供服務，直接提高企業(yè)的產品研發(fā)能力，縮短研發(fā)周期，促進企業(yè)發(fā)展，推動太倉經濟發(fā)展，提高自主創(chuàng)新能力。

3）建立精密測量與逆向工程實訓室，對促進精密測量與逆向工程產業(yè)的發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義，通過此項目普及精密測量、逆向工程、3D打印概念，培育市場需求，再用市場需求帶動上游設備、材料的研發(fā)，會比反過來行之更有事半功倍的成效。

4）建立精密測量與逆向工程實訓室，為當?shù)亟洕鷥浯罅康母咝录夹g人才，解決了企業(yè)對精密測量和逆向工程人才的需求，從而帶動企業(yè)不斷改革和創(chuàng)新。

5）建立精密測量與逆向工程實訓室，彌補學校與其他高職院校的差距，同時提高學生的企業(yè)競爭力。

4 實訓室主要建設項目

實訓室建設功能調研

1）逆向工程的目標是實現(xiàn)一種智能化的三維掃描識別重建系統(tǒng)。大部分高校采用的是三坐標測量設備，該設備測量精度比較高，但是工作環(huán)境要保持恒溫，對于高校來說，很難做到這一點，長此以往，這些三坐標的精度都達不到企業(yè)檢測要求，只能作為教學使用，也就失去了實訓設備建設的初衷。近幾年，國內三維掃描設備的掃描精度已經滿足社會生產要求，部分掃描設備掃描的點云數(shù)據(jù)已經可以精確到0.001 mm，用此設備配合逆向檢測軟件也可以實現(xiàn)精確測量。本實訓室通過專家研討，決定采用工業(yè)級3D掃描儀作為產品檢測設備。因此，精密測量與逆向工程實訓室除了需要配備高精度的掃描設備，還需要配備能靈活采集點云、編輯點云、最終形成曲面乃至實體的逆向軟件，以及服務器級別的計算機硬件設備，以便順利完成模型的重建[3]。

2）精密測量與逆向工程實訓室建設需要的設備都是現(xiàn)在比較精密的儀器，價格比較高，如果以現(xiàn)在的實訓室建設資金，不能全部購買到所需設備，需要有取舍。通過調研兄弟院校設備使用情況，實訓室采供一臺工業(yè)級3D掃描儀和一臺學生用3D掃描儀。其中工業(yè)級3D掃描儀可以用來教學、學生技能大賽、服務企業(yè)和地方經濟，學生用3D掃描儀主要用于教學。

3）采購3D打印機設備時，考慮到學校培養(yǎng)的對象是服務于企業(yè)的，所以3D打印機設備必須購買一臺工業(yè)級3D打印機，但是工業(yè)級3D打印機價格昂貴，耗材價格也比較高，導致教學成本提高。同時，考慮到高職院校要參加所在省、市的職業(yè)技能大賽以及國家職業(yè)技能大賽，實訓室建設中可以考慮購買部分國賽、省賽、市賽指定設備。本實訓室建設時共采購九臺3D打印機，共三個型號，既滿足了教學的需要，也滿足了學生參加各類比賽的需要，同時兼顧地方企業(yè)需求。

4）精密測量與逆向工程實訓室建設也要考慮其他精密檢測設備的采購。百分表，角度尺、游標卡尺、千分尺等測量工具屬于常備測量工具，不需要采購。本實訓室只需要采購一臺粗糙度檢測儀，可以精確檢測零件表面質量。

實訓室建設課程調研? 針對地方經濟需要和高職院校模具設計與制造專業(yè)、數(shù)控專業(yè)、機電一體化專業(yè)的培養(yǎng)計劃，實訓室建成后可開設的項目如表1所示。

實訓室建設內容確定? 精密測量與逆向工程實訓室建設需要考慮高職院校特點，實訓場所總體布局方案的設計要基于行動導向教學，采用的設備要考慮設備的安裝和基礎設施建設，采購安裝后還要考慮日常維護和使用。為此，實訓室要建立配套的實驗室管理制度、場室5S及設備儀器使用規(guī)范等。通過專家研討和調研，確定精密測量與逆向工程實訓室要實現(xiàn)以下功能：

1）新建現(xiàn)代測量技術功能區(qū)，主要包括對工件的表面參數(shù)的檢測設備儀器（表面粗糙度儀和三維掃描儀）;

2）新建快速設計制造技術功能區(qū)，主要包括以逆向工程與快速成型技術為核心，完成制造流程中的快速數(shù)字化設計、所用設備（三維掃描儀和3D打印設備）;

3）新建討論和學習區(qū)，主要是學生討論、理論學習的集中場所所用設備及工具采購（投影儀及屏幕、多媒體講臺、有扶手的單人椅等）;

4）新建實訓室管理文件，主要包括儀器設備操作規(guī)程、場室5S等文件。

建完的實訓室布置圖如圖1所示。

5 實訓室建設效益分析

人才培養(yǎng)質量提升分析? 實訓室建成后，提高了學院在精密測量與逆向工程方面的培養(yǎng)能力，提高了學生在產品逆向設計和快速成型技術方面的競爭力，學生在省級、行業(yè)和市級職業(yè)技能大賽中均取得優(yōu)異成績。實訓室的建設為地方和周圍輸送了大量逆向工程與快速成型專業(yè)型技術人才，受到用人單位的好評。

社會效益分析? 實訓室建成后，蘇州健雄職業(yè)技術學院中德工程學院中德培訓中心成為集裝備設計制造、工業(yè)設計服務、工業(yè)設計技術服務、人才培育等為一體的大型綜合性產業(yè)培訓基地，先后培訓企業(yè)員工100多人次。實訓室建成后，發(fā)揮自身的軟硬件資源與研發(fā)優(yōu)勢和企業(yè)合作，形成一個有效的產學研合作機制，為快速成型技術的本土化發(fā)展做出貢獻。

經濟效益預測分析? 實訓室建成后，通過三維掃描、精密測量和快速成型等技術服務能力，每年為地方及周邊工業(yè)設計和制造企業(yè)提供新產品開發(fā)所需的各項技術服務，通過這些服務，加強了學校與企業(yè)的聯(lián)系，從而與企業(yè)建立長期合作伙伴關系。同時，教師提高了服務地方產業(yè)中產品設計、模型制作、小批量試制、快速模具制作的綜合服務能力。兩年來，團隊成員為地方企業(yè)提供逆向和3D打印技術服務，開展多項橫向課題，累計到賬經費20萬元，提高了地方企業(yè)產品開發(fā)的競爭力，為地方創(chuàng)造了可觀的經濟效益。

參考文獻

[1]陳潔，張小紅，何樹貴，等.杭州建設開放大學探討[J].杭州研究，2015（2）：36-37.

[2]梁文化.中國OFDI逆向技術溢出對自主創(chuàng)新的影響研究[D].北京：首都經濟貿易大學，2017.

[3]郭春光.裝備試驗信息一體化建模與服務技術研究[D].長沙：國防科學技術大學，2012.