《中国制造2025》战略下的智能制造专业实训项目开发与研究

刘悦

摘 要 本文简单介绍了《中国制造2025》战略规划和虚拟制造技术，并指出了智能制造专业实训项目应具备的功能，探讨了智能制造专业实训项目的构建与应用，最后阐述了智能制造专业实训项目具有的教学效果。

关键词 智能制造 汽车制造与装配 实训项目

中图分类号：G712 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.08.015

Abstract This paper simply introduces the "made in China 2025" strategic planning and virtual manufacturing technology， out the intelligent manufacturing professional training project should have the function， and discusses the intelligent manufacturing design and application. Finally， the paper introduced the intelligent manufacturing professional training project with some teaching effect of professional training programs.

Key words intelligent manufacturing； automobile manufacturing and assembly； training program

1 《中國制造2025》战略规划简介

随着市场不断向着全球化的方向发展，同时结合当今世界经济的整体环境与发展趋势，我们提出了《中国制造2025》战略规划，这不仅符合现阶段世界范围的产业调整方向，同时也利于全面改善我国制造业的品质与水平，切实增强我国制造业的综合实力。《中国制造2025》战略规划中指出：我国要用十年的时间使制造业达到发达国家的标准与水平，同时，也实现我国社会的工业化；使制造业中信息化程度有明显的改善，并拥有一批重点行业中的自主知识产权；进一步升级制造业的整体产业链，使制造业拥有更为强大的支柱发展力；同时，进一步加深制造业的对外开放程度，更加全面、多渠道地利用世界范围内的相关资源；扩展世界经济市场，使我国的制造业拥有更全面的全球布局；强化和国外大型企业的合作与沟通，使我国制造业拥有全新的优势，促进制造业的整体发展与优化。

2 虚拟制造技术简介

我们又把“虚拟制造”称为“拟实制造”，其是通过采取信息通讯技术、模拟技术以及计算机网络技术等多种技术手段，并对一些人、物或者各种信息加以模拟与仿真，从而找出在实际生产中出现的一些问题，并且制定相应的预防方案，让产品可以实现一次生产就能够取得成功，以减少生产成本投入，降低产品研制所需的时长，进而提升企业的产品竞争力与综合实力。同时，采用虚拟制造技术还能完成一些想象的生产过程模拟，而不会消耗实际的能源及资源，整个过程以及结果均为虚拟出来的。对于虚拟制造来说，我们能够将其划分为三个层次：（1）宏观层。这一层次指的是包含从产品生产到产品报废的循环全部阶段。涉及产品相关的全部过程和消费相关环节。因此，要求我们能够体现出全过程中的物流、信息流以及能量流等各方面信息，同时也要能够体现出不同单元的相互联系与作用。其具有较高的层次以及庞大的系统模拟能力。（2）中观层。这一层次指的是针对产品加工时所处的条件加以模拟。其中涵盖了产品的生产调度以及相应的零部件生产。比方说刀具在生产过程中，所具有的轨迹模拟、过程模拟等技术。（3）微观层。这一层次指的是在产品生产加工时，相应工件表现出来的不同微观表征。比如说在产品磨削过程中其表面出现的不同表征，或者产品铸造时相应的材料微观模拟等手段。

3 智能制造专业实训项目应具备的功能

（1）应可以实现汽车制造与装配开发全部过程的集成。根据不同的项目情况，同时以虚拟制造体系为依托，基于信息以及功能的集成，进而完成整个汽车制造与装配的集成。这样才能让学生了解汽车制造与装配在模拟生产中所涉及的建模过程、管理过程以及控制过程等，使学生掌握企业实际生产中对资源、人力及物力是如何控制与配置的。让学生参与完整的产品生产周期，了解现实中汽车制造与装配经营、产品设计以及生产流程等相关过程，这样才可以提升学生的综合能力，更好地满足市场需求。

（2）应具备闭环的汽车制造与装备开发模式。在构建智能制造专业实训项目过程中，应当让虚拟的产品以及相关的仿真制造形成闭环模式，这样才可以让学生全面地掌握汽车制造与装配的知识与技能。在汽车制造与装配的实训项目开发中，涉及的虚拟制造体系应可以在所有阶段按照不同的教学要求，来完成对汽车制造与装配的实训功能、加工装配以及生产等全部环节的仿真与模拟。同时，根据不同课程的要求，让学生掌握相关的模拟设计方法以及优化设计工艺。而且，此实训项目均在虚拟的条件中完成，所涉及的产品也是虚拟的，因而会使教学时长明显减少，也节约了教学成本，使学生亲身感受到汽车制造与装配在整个过程中会出现的一些问题，然后掌握一定的技能加以避免与解决。并且，由于是模拟的实训项目，因此也非常便于对不同的方案进行比较，让学生充分地了解不同解决方案所拥有的优点及缺点，使学生掌握更为科学适宜的处理手段，以提升学生的实践能力与综合素养。

（3）应具备提升学生知识与技能的功能。在进行汽车制造与装配实训项目开发时，要充分考虑学生和虚拟系统之间，现实和理论之间以及各式各样的产品制造之间所形成的联系与区别，对汽车制造与装配项目进行分层、分阶段、分目标的体系构建，让学生可以经过实训掌握如何对生产过程进行规划与调度，合理配置相应的资源，进而达到提升学生实践能力的效果。

4 智能制造专业实训项目的构建与应用

现阶段，我国已经开始逐步地将智能制造技术应用于实践教学中，这样能够明显地减少教学时长，同时也有利于节约教学成本，更重要的是利于学生更好地掌握知识，提升生产实践技能。

（1）虚拟汽车制造与装配的运动仿真阶段。实训项目中主要涉及汽车制造与装配的一些动态性。如果想要拥有良好的产品设计，就应当处理好产品运动作业过程中的一些协调问题以及相关的运动干涉检查模拟。让学生通过实践来了解汽车制造与装配的动力学知识。

（2）虚拟汽车制造装配的设计阶段。此实训阶段要求学生科学合理地设计相关的虚拟产品，使学生不断地提高自身的设计水平。同时，找出在这一过程中的相关问题，并通过设计模拟与仿真加以解决。这样不仅节约了课堂时间，同时也提升了产品的生产效率。

（3）虚拟汽车制造与装配的制造阶段。学生通过利用相关的仿真手段，来完成汽车制造與装配的工艺方法、生产工序、相关设备参数设定以及装配工艺流程等过程的仿真与模拟，并引导学生在整个过程中寻找加工所出现的一些缺陷。同时，制定相关的预防与处理方案，让学生掌握相应的优化方法，增强学生的实践能力。

（4）虚拟生产阶段。在以上各个阶段基础之上，让学生制定科学的工序、合理的资源配置方案、合理的生产调度计划以及流程规划等，通过模拟的方式进一步优化，并让学生完成对系统运行的可靠性研究，学会如何预测与分析相应流程的可靠性，掌握如何合理配置资源，减少生产成本等技能，让学生可以更多地了解与汽车制造和装配相关的知识与技能。

（5）虚拟企业的可合作模拟阶段。对于智能制造业实训项目的构建与开发来说，其涉及的范围不能仅局限于设计与生产流程，同时还需涉及相关的市场环境发展与企业管理等内容。让学生了解如何分析相关企业的合作可能性，并学会如何利用不同地区、不同优势的各方面科研力量，将其形成有机联系的整体，这样才能让学生掌握实际企业运行中的动态组合过程以及相应的操控方法。

5 智能制造专业实训项目具有的教学效果

通过利用虚拟技术来完成相应的汽车制造与装配实训教学，可以让相对繁杂的技能学习、产品设计、流程模拟等得到进一步的改革。同时，也在很大程度上促进高校教学理念、教学方式以及教学内容等多方面的发展。

（1）推动教学模式的革新。采用虚拟化的情境教学实训方式，让学生拥有更加浓厚的学习氛围，也不再受制于时间和空间的束缚，使学生拥有更大的发挥余地。也让教学课堂转换为教师与学生、学生与机器、学生与学生等相互联系的有机系统。使学生成为教学活动中的主体，教师通过引导、启发，让学生更加能动地学习知识与掌握技能。

（2）降低教学成本。之前在进行汽车制造与装配的实训教学时，需要有非常大的实训室，而购买相应的虚拟装置，则会大大降低教学成本。另外，在虚拟系统的实训教学中，几乎不需要消耗材料，而且对能源的消耗也极为有限。同时，又具备设备运行维护便捷、成本低等优势，利于学校对资源与资金的合理配置。

（3）使实训教学拥有更广与更深的外延。在以往的汽车制造与装配实训教学中，会涉及较多的危险系数较大、操作繁琐或者不易操控的流程，而教师通常为了保证学生安全以及确保在规定时间完成教学任务，将这些教学内容简单带过。而如果采取虚拟实训方法，则能够让学生对其进行系统的学习与操作。例如，在操作不同检测设备时，学生能通过仿真的方法，来学习与操作不同故障的判别方法以及相关的排障技巧。不仅让很多问题得以解决，同时也确保了学生的人身安全。

（4）激发学生的主动性。不同于传统教学模式，虚拟实训教学更多地是借助多媒体手段，可以将现实情境迁移仿真，让学生能够更加直观与生动地感受到真实场景。同时，也能够为学生设置关于汽车制造与装配的教学游戏，让学生可以更好地和学习设备形成良好的互动，为学生营造一个活跃的课堂氛围，使学生可以主动地学习知识与技能。

（5）提高实训效率。在学生实际操作之前，事先对学生进行仿真的模拟训练，让学生可以充分地了解相关操作，然后完成相应的实际训练内容。采用这种方法，能使学生对实训学习产生浓厚的兴趣，利于学生掌握相关的知识，这样就可以有效提升实训教学成效。

6 结语

在智能制造专业中，实训教学发挥着极为重要的作用。通过科学合理地设置实训项目，能够更好地发挥现代化教学手段的优势，让学生更加主动地学习知识与掌握技能。同时，这也是现阶段市场不断变化与发展过程中，对人才培养提出的新要求。

参考文献

[1] 张燕平，寇继磊.基于PLC控制的“互联网+智能制造”实训平台物料装配结构[J].电子世界，2016（7）.

[2] 张艳霞，王登峰.智能制造背景下工业机器人技术专业培养方案探析[J].管理工程师，2016（1）.