先进制造：高等院校工程训练新方向

摘　要：先进制造技术以其高效率、高质量和快速性明显地有别于传统加工制造方法，是新世纪产业升级和发展的方向。工程训练教学逐渐向先进制造技术倾斜，目的是使学生了解当今制造技术的前沿，激发其创新思维能力。文章分析和论证了在数控项目内开设先进制造实训之必要性与可行性，并介绍了教学中具体的买施方案。

关键词：先进制造技术 工程训练 高等院校 实践教学

中图分类号：G642　文献标识码：A

先进制造技术(Advanced Manufacturing Tech，nology，AMT)一般指集机械工程、微电子、自动化、信息等多种技术为一体，用于制造产品的新型技术、设备、系统的总称。与传统的制造技术比较起来，AMT以其高效率、高质量和对于市场变化的快速响应能力为特征，成为生产力的主要构成因素和国民经济的重要支柱。一些尖端科技，如航空、航天、微电子、光电子、激光、分子生物学和核能等技术的出现和发展，如果没有AMT作为基础，是根本不可能的。

广东工业大学工程训练示范中心从2006年迎接本科教学评估开始，依照“少品种、多台套”的原则，陆续新购和接收了激光加工、快速成型、三坐标测量等设备和柔性加工系统。先进制造设备与计算机控制关系密切，具有典型性的CAD／CAM一体化特征，因此AMT工程训练安排在数控模块中。由于数控实训教学评估的重点落在数控加工方面，课时本来就偏紧，指导人员也不足；先进制造系统维护工作繁杂耗时，一品种、一台套的配置也很难满足一个班数十人动手操作的要求。因而AMT实训一直没有作为独立项目固定开展起来，仅向实训课时较长的机制类专业或兄弟院校的相关专业学生安排一、两个学时的演示介绍。

一、增添先进制造项目的必要性与可行性分析

数控设备曾经被视为“先进制造”技术的首席代表。随着产业的升级，数控加工日益趋向通用化，普通化。数控操作培训目前已经成为职校、高职高专院校的强项。对于以工科为主的多科性本科院校来说，必须正视这一现实，摆脱与高职院校相似的实训模式，适时向先进制造技术项目倾斜，唯有如此，才能激发和培养我校学生创新思维和就业适应的能力。

我校工程训练中心现拥有AoHua激光打标机一套；Zprinter 3D印刷快速成型机一套；STREAM三坐标测量仪一台；接收了信息学院和香港工业训练局转交的FMS(Flexible Manufacture System：柔性制造系统)各一套，这两套FMS系统由于设备本身状态等因素，只有部分独立设备可使用。设备品种多，台套少，开展实践性质的工程训练确有困难。然而事在人为，AMT是促进Made in CHINA转化成Madeby CHINA的必由之路。作为教学第一线的指导者只要勇于承担责任，宏观上确立以项目驱动实训的总体方针，细节上去芜存菁突出每项AMT加工特点，合理协调数控与AMT课时比例，在现有课时和设备条件下开展AMT训练项目的是可以实现。

二、针对不同专业对象的内容进行规划

参加工程训练的学生涵盖了我校理工类大多数专业。部分文科学院的偏理工类(如：艺术学院“工业设计”)专业的学生也有实训安排。另外，每学期都有几批兄弟院校的本科生来我中心培训，共享优势资源。数控实训中，我们曾针对不同学时、不同专业对象安排了几套教学方案，新增的先进制造训练项目，也本着上述原则进行规划：一是机械类专业学生实训共96个学时，“数控与先进制造”项目一般安排14学时。他们今后的专业课程与数控加工和AMT关系密切，也是各类技能竞赛和教学评估抽查的主要对象，所以我们将之列为要求最高的教学重点。为此，我们压缩了讲解和编程时间，完成数控加工后，分三组安排两个学时开展AMT训练，各由一名指导老师负责介绍FMS，激光打标和快速成型制造及三坐标测量仪的使用，三组适时轮换，力争多安排参训学生动手操作；二是自动化等近机类专业实训72学时，数控项目7～10学时。一般不要求他们掌握编程，懂得调出机器内的程序加工出零件即可。同样AMT内容时也不要求面面俱到，分组后每组介绍两个分项目，适时对调；三是针对化工、环境、制药等在数控项目仅5学时，而且人数较多的的非机类学生，我们将50多人分为更小的四～五组，数控与AMT同时开始，演示为主，只讲一些基本操作要领，四个组仅交叉对调一次；四是进驻大学城后，除原已合作的广东仲恺农业工程学院外，华南师范大学、中山大学、广州大学相继在我中心建立训练基地。对兄弟院校的参训同学，本着资源共享原则，必须尽力保质保量完成教学任务。数控项目按本校96学时内容安排；AMT训练也全部开放。

三、实施方案设计

总体规划既定，还要有具体可行的实施方案来保证目标的达成。针对AMT项目参训学生多、台套少的情况，数控教学组成员集思广益，摸索出了一系列具体的实施方案：一是依照AMT设备的安放地点，将先进制造划分成三个分项目。激光加工与3D快速成型为单元1；三坐标测量与电加工合为单元2；两套柔性加工系统作为单元3。每个单元的设备有独立的安置场地，一班学生分成3—4组，每组约十几人，如此分划可以避免不同项目的学生猥集一室。三单元同时开展训练，适时轮换，互不干扰。二是电加工训练除了按原计划向机电和材料成型专业学生开放之外，还可以作为先进制造实训的一个缓冲。放电加工是不同于传统切削手段的非接触性特种加工方法之一，万一AMT项目某台设备临时发生故障，该组学生可调整到电加工实训，这样先进制造计划的实施更加灵活而有保障。三是要求实训指导人员达到“一专多能”标准，每人需具备独立承担数控、AMT、电加工三项实训的指导能力，以保证新增教改内容之落实，个人所负责的AMT项目也实行单双周轮流制。

在实训内容的设计和教学法方面，也作了细致的准备。第一是AMT实训不但要使参训学生了解前沿的技术细节，更应培养他们整体的工程观念。设计各项目的内容时，我们贯彻“以项目驱动工程训练”的方针，例如：为了调动参训者的兴趣，制作了12星座的矢量图。在激光打标单元，学生依个人喜好在不锈钢板上雕刻出星座图；三坐标测量时以主星为基准，测出各个辅星的相对坐标值；再到电加工实训单元，利用电火花高速穿孔机按坐标穿出星座图来。各个分项目训练合成一个有机的整体。第二是激光打标和三坐标测量这两个分项目目的性直观，可操作强。特别是激光打标加工，参加实训的学生兴趣很大，我们力争优化讲解内容和流程，把时间尽量留给学生们动手操作。第三是有些项目虽以演示为主，要求指导老师注意调动同学们的主观能动性。针对不同分项目，训练开始前事先布置好一些思考和问答作业，让学生带着问题进行训练，强化实训效果。第四是具体训练中，针对不同参训对象，介绍一些先进制造技术与其所学专业领域相关的技术联系，以达到拓宽同学们的知识面，启发创新观念的宗旨。

四、结束语

先进制造技术的发展将引领新世纪产业升级的方向，数控加工目前已经趋于通用化。以打造“强势本科教育”，建设省内一流大学为战略目标的广东工业大学，如何顺应这一趋势，适时调整教学方向，对培养我校学生就业适应能力和创新思维有着深远的意义。工程训练又是将课堂理论知识具体化、形象化的一门重要的实践课程。针对目前高校工程训练中普遍存在的“重数控，少先进”的局面，我们统一了对先进制造技术重要性认识，克服了实施过程中遇到的种种矛盾。事实证明：新教学计划的实施后，不仅“先进制造技术训练”顺利开展起来，对数控加工实训也起到了促进作用。

参考文献

[1]李梦群，先进制造技术导论[M].北京：国防工业出版社，2005.2—3

[2]张辽远现代加工技术[M].北京：机械工业出版社，2002.80

(文字编辑、责任校对：王丽华)

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