基于智能制造的模具課程教學(xué)改革初探

于丹 蔡建新

摘 要：“中國制造2025”是以智能制造為核心，在生產(chǎn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)制造智能。模具工業(yè)作為基礎(chǔ)工業(yè)的重要組成部分，正面臨更大的發(fā)展機(jī)遇，也面臨著用工短缺的問題，需要具備模具智能設(shè)計(jì)制造專業(yè)知識(shí)技能，能夠適應(yīng)模具生產(chǎn)要求的綜合型技能人才。在這樣的大環(huán)境下，教師應(yīng)積極進(jìn)行模具智能制造的課程教學(xué)改革研究，使學(xué)生在學(xué)習(xí)模具專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上掌握智能制造的相關(guān)必備知識(shí)技能，提高市場競爭力與創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：智能制造 人才培養(yǎng) 模具課程 教學(xué)改革

在實(shí)施“中國制造2025”戰(zhàn)略及“國際工業(yè)4.0”的大背景下，模具的生產(chǎn)過程將向智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展，模具行業(yè)技術(shù)需要全面提升。許多企業(yè)正逐步應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)、三維設(shè)計(jì)技術(shù)、ERP和IM3等信息管理技術(shù)，以及高速加工、快速成型、機(jī)器人技術(shù)、智能制造、虛擬仿真及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等許多高新技術(shù)。所以教師在教學(xué)過程中也要結(jié)合智能制造的職業(yè)特點(diǎn)，培養(yǎng)全能型的模具專業(yè)人才，這也是模具等相關(guān)專業(yè)教學(xué)改革的方向。

一、基于智能制造的模具行業(yè)發(fā)展需求

以智能制造為核心的“中國制造2025”要實(shí)現(xiàn)制造業(yè)的升級(jí)，是在生產(chǎn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)制造智能化。模具企業(yè)為提高產(chǎn)品的競爭性，同時(shí)解決所面臨的用工短缺問題，在智能制造方面的需求日益增強(qiáng)。智能制造在模具生產(chǎn)過程中是一個(gè)系統(tǒng)工程，涉及模具設(shè)計(jì)、加工、裝配及管理、產(chǎn)品的生產(chǎn)、運(yùn)送存儲(chǔ)、質(zhì)量檢驗(yàn)等主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，包括了機(jī)械、電氣控制等多方面的技術(shù)模塊集成，這些模塊之間相互關(guān)聯(lián)，共同作用于模具的生產(chǎn)。職業(yè)教育所培養(yǎng)的人才通常是一線的技術(shù)技能型人才，在技術(shù)高度集成的智能生產(chǎn)模式下，要求生產(chǎn)一線人員要懂得更多更全的相關(guān)技術(shù)知識(shí)，如果對機(jī)械、電氣控制等知識(shí)掌握不全面，就不能實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵工序的智能化及關(guān)鍵崗位的機(jī)器人替代，也就很難發(fā)揮智能制造的優(yōu)勢。相關(guān)裝備出現(xiàn)問題時(shí)也很難發(fā)現(xiàn)，容易導(dǎo)致生產(chǎn)延誤。模具企業(yè)未來發(fā)展需要對機(jī)械、電氣控制知識(shí)綜合掌握應(yīng)用程度較高，能夠分析解決生產(chǎn)實(shí)際問題，并且具備良好的職業(yè)道德、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的綜合型技能人才，以實(shí)現(xiàn)智能制造技術(shù)在模具生產(chǎn)各環(huán)節(jié)中的實(shí)際應(yīng)用和不斷進(jìn)步。

二、基于智能制造的模具專業(yè)課程設(shè)置

1.智能制造視域下的模具應(yīng)用類崗位

與傳統(tǒng)的模具生產(chǎn)制造模式相比，模具智能制造過程對崗位人員的需求有所變化和提高，要求工人在原有工作的基礎(chǔ)上，能夠完成與生產(chǎn)相關(guān)的自動(dòng)控制及智能控制的工作內(nèi)容。現(xiàn)企業(yè)對模具智能制造應(yīng)用類崗位需求主要有CAD/CAM/CAE軟件應(yīng)用、CMM/CNC/EDM設(shè)備操作、自動(dòng)上下料機(jī)械手操作與維護(hù)、模具裝配與智能分析調(diào)試、自動(dòng)檢測設(shè)備及檢具應(yīng)用維護(hù)、工裝夾具應(yīng)用維護(hù)、自動(dòng)夾緊裝置及電氣控制部分的應(yīng)用維護(hù)、智能小車應(yīng)用維護(hù)和3D打印等。

2.模具智能制造相關(guān)課程

通過定位模具專業(yè)面向的崗位及職業(yè)能力的分析，教師應(yīng)在模具企業(yè)智能制造發(fā)展需求的基礎(chǔ)上，研究建立模具專業(yè)課程?，F(xiàn)在模具專業(yè)課程主要有基礎(chǔ)課程如機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、金屬材料與熱處理、機(jī)制工藝、公差與配合、電工電子技術(shù)、液壓與氣動(dòng)技術(shù)、金屬切削原理，專業(yè)課程如數(shù)控加工技術(shù)、模具CAD/CAM、模具制造技術(shù)、沖壓模具工藝與設(shè)計(jì)、塑料模具工藝與設(shè)計(jì)、機(jī)加工實(shí)習(xí)、鉗工技能實(shí)訓(xùn)等。對應(yīng)模具智能制造的發(fā)展方向，需在現(xiàn)有課程的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增加模具智能制造的相關(guān)專業(yè)課程配置?？煽紤]逐步增加模具智能制造應(yīng)用類崗位相關(guān)課程，如CAE軟件應(yīng)用分析、3D打印技術(shù)、CMM/EDM設(shè)備操作、自動(dòng)夾緊裝置原理與應(yīng)用、工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用、智能小車應(yīng)用維護(hù)、傳感器原理及應(yīng)用、PLC電氣控制/電氣維護(hù)等。職業(yè)院校以理論夠用為度，更側(cè)重實(shí)際操作能力培養(yǎng)，側(cè)重于應(yīng)用類崗位課程。

三、基于智能制造的模具專業(yè)課程教學(xué)過程

1.生產(chǎn)過程的鏈條組式教學(xué)

模具智能制造專業(yè)課程的數(shù)量增加，學(xué)生對課程的系統(tǒng)性和關(guān)聯(lián)性缺乏認(rèn)識(shí)，學(xué)習(xí)掌握的難度加大，并且專業(yè)課程需在不同階段內(nèi)完成理論內(nèi)容學(xué)習(xí)，與模具智能制造生產(chǎn)過程的實(shí)際應(yīng)用存在較大的距離。為更好地構(gòu)建實(shí)用知識(shí)體系并應(yīng)用于工作實(shí)際，可考慮將模具智能制造專業(yè)課程按實(shí)際生產(chǎn)過程建立課程鏈條組，按生產(chǎn)過程完成專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)、整合及實(shí)際應(yīng)用，使每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的知識(shí)能夠環(huán)環(huán)相扣，并最終完成簡單模具的智能制造生產(chǎn)，對專業(yè)知識(shí)鏈條形成閉環(huán)。

模具智能制造專業(yè)課程鏈條組按實(shí)際生產(chǎn)過程的順序安排教學(xué)，將課程按照生產(chǎn)階段需要進(jìn)行分配，并在每個(gè)階段配合實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。模具生產(chǎn)過程可分為三個(gè)階段，第一階段為產(chǎn)品分析及模具設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。在這一階段學(xué)習(xí)模具工藝及設(shè)計(jì)課程，如CAD軟件應(yīng)用、CAE軟件應(yīng)用、3D打印技術(shù)等;同時(shí)完成實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，如典型模具產(chǎn)品工藝性分析、CAE成型模擬分析、模具產(chǎn)品3D打印、模具CAD三維設(shè)計(jì)。第二階段為加工工藝及制造環(huán)節(jié)。這個(gè)階段進(jìn)行的理論課程學(xué)習(xí)，有模具制造技術(shù)、CAM軟件應(yīng)用、EDM技術(shù)應(yīng)用、數(shù)控加工技術(shù)，完成的實(shí)習(xí)內(nèi)容有模具典型零件加工工藝過程卡編制、CAM軟件編制典型零件加工程序及加工模擬、EDM設(shè)備操作、機(jī)加工實(shí)習(xí)。第三階段為模具裝配調(diào)試及產(chǎn)品檢測環(huán)節(jié)。需要的理論課程有模具裝配工藝、鉗工技能實(shí)訓(xùn)、工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用、智能小車應(yīng)用維護(hù)、傳感器原理及應(yīng)用、PLC電氣控制/電氣維護(hù)，配合實(shí)訓(xùn)內(nèi)容有裝配工藝過程卡編制、電腦模擬裝配和裝配實(shí)訓(xùn)操作、模具試模修模，產(chǎn)品檢測分析（CMM檢測設(shè)備操作、檢測量具使用）、機(jī)械手自動(dòng)上下料操作與維護(hù)、送料小車的控制維護(hù)、自動(dòng)夾緊裝置操作維護(hù)。專業(yè)課程理論以夠用為度，實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)內(nèi)容需緊密結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際，選擇典型模具智能制造案例。

2.班組化協(xié)同小組教學(xué)

現(xiàn)在的學(xué)生思維活躍，動(dòng)手能力強(qiáng)，信息化意識(shí)較強(qiáng)，在模具課程教學(xué)過程中增加智能制造的相關(guān)理論及實(shí)踐內(nèi)容，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在教學(xué)過程中，教師可將學(xué)生按自身擅長和就業(yè)的意向分成協(xié)作組，將擅長不同技術(shù)的學(xué)生組成班組，以班組化的形式組織教學(xué)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中體驗(yàn)工作角色扮演，溝通合作，共同完成工作任務(wù)，并適當(dāng)予以獎(jiǎng)勵(lì)。在教學(xué)過程中努力實(shí)現(xiàn)理論學(xué)習(xí)和實(shí)訓(xùn)操作相結(jié)合、虛擬教學(xué)與實(shí)物相結(jié)合、學(xué)校學(xué)習(xí)與企業(yè)實(shí)踐相結(jié)合，有效提高教學(xué)效果和效率。具有活力的教學(xué)組織形式可以極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。使學(xué)生在實(shí)踐過程中對理論知識(shí)進(jìn)行整合及應(yīng)用，形成較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)技能、專業(yè)核心技能和專業(yè)素質(zhì)技能。

3.多元化考核模式

基于智能制造模具專業(yè)課程的考核可采取多種考核形式?？紤]到教學(xué)知識(shí)的全面性，可采用部分卷面測試，對基礎(chǔ)理論部分以考卷形式考核。模擬生產(chǎn)過程的理論及實(shí)訓(xùn)部分內(nèi)容還可以考慮采用分析討論、實(shí)際操作、完成工作任務(wù)單、形成分析報(bào)告的形式考核，并輔以圖紙、操作記錄等。基于智能制造模具專業(yè)課程考核需在教學(xué)過程中進(jìn)行，改革以往以期末一張考卷定成績的模式，而是對模具專業(yè)課程的每個(gè)階段內(nèi)容進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用性考核。每個(gè)階段所取得成績占學(xué)生總成績的一部分，合理分配分?jǐn)?shù)占比。考核的內(nèi)容完全按照實(shí)際工作要求進(jìn)行，選取典型真實(shí)的生產(chǎn)案例。通過多種考核形式的結(jié)合，重點(diǎn)突出實(shí)際應(yīng)用性。通過鏈條組的教學(xué)過程及多元化考核形式可以進(jìn)一步強(qiáng)化專業(yè)課程教學(xué)效果，并逐步形成合理實(shí)用的考核體系。

四、基于智能制造的模具專業(yè)課程的質(zhì)量控制

基于智能制造的模具專業(yè)課程教學(xué)實(shí)施的綜合性及實(shí)踐性都較強(qiáng)，為實(shí)現(xiàn)預(yù)期的培養(yǎng)目標(biāo)，教學(xué)過程中需要綜合考慮多方面因素的作用。首先，要有專業(yè)化的教師團(tuán)隊(duì)。教師團(tuán)隊(duì)是構(gòu)成課程改革的關(guān)鍵因素，直接影響模具智能制造知識(shí)鏈條組中各環(huán)節(jié)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)。教師團(tuán)隊(duì)要具有研究性、實(shí)踐性和發(fā)展性特點(diǎn)。第二，建立模具智能制造綜合實(shí)訓(xùn)室。學(xué)生在綜合實(shí)訓(xùn)室能夠深刻認(rèn)識(shí)專業(yè)知識(shí)技能在真實(shí)工作中的應(yīng)用，體驗(yàn)到模具實(shí)際生產(chǎn)過程，提高對知識(shí)技能的理解和掌握能力。第三，要認(rèn)真組織好模具智能制造課程的教學(xué)實(shí)施。結(jié)合課程綜合性較強(qiáng)的特點(diǎn)，詳細(xì)設(shè)計(jì)任務(wù)實(shí)施步驟及內(nèi)容，最大程度面向企業(yè)實(shí)際應(yīng)用。第四，加強(qiáng)對學(xué)生思想及紀(jì)律性的教育。教學(xué)大部分在生產(chǎn)現(xiàn)場，環(huán)境的改變可能使個(gè)別學(xué)生的注意力難以集中，或者學(xué)習(xí)態(tài)度有一些變化，但學(xué)生仍然是教學(xué)的主體，教師在教學(xué)過程中要迅速轉(zhuǎn)變學(xué)生的觀念，讓學(xué)生主動(dòng)參與、積極學(xué)習(xí)。

五、小結(jié)

基于智能制造的模具專業(yè)課程按照模具企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)過程形成課程鏈條組，采用班組化教學(xué)形式并結(jié)合模具綜合實(shí)訓(xùn)室，形成環(huán)環(huán)相扣的教學(xué)過程。將模具智能制造的專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)與模具企業(yè)智能制造所需專業(yè)技能緊密結(jié)合，可提高學(xué)生對專業(yè)的認(rèn)識(shí)及知識(shí)技能的應(yīng)用能力。學(xué)生能夠系統(tǒng)、直接體驗(yàn)實(shí)際生產(chǎn)過程，能有效地促進(jìn)學(xué)生對知識(shí)技能的主動(dòng)建構(gòu)。模具智能制造典型案例的引入及多元化考核形式的設(shè)計(jì)，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生對專業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣及實(shí)際應(yīng)用能力，可以使學(xué)生快速進(jìn)入到能力生長的路徑。并通過完成簡單模具智能制造的生產(chǎn)全過程及勞動(dòng)成果，形成專業(yè)知識(shí)鏈條的閉環(huán)，真正使“制造”成為“智造”的過程。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡建軍，汪叔淳.現(xiàn)代智能制造中的關(guān)鍵智能技術(shù)研究綜述[J].中國機(jī)械工程，2000（7）.

[2]鳳權(quán).OBE教育模式下應(yīng)用型人才的研究[J].安徽工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2016（31）.

[3]李坤，伍廣，李雪斌.“中國制造2025”背景下地方高校工程人才培養(yǎng)新模式[J].教育教學(xué)論壇，2016（5）.

（作者單位：無錫技師學(xué)院）