在金融危機(jī)頻發(fā)和企業(yè)需要不斷升級(jí)換代的背景下，人才的競(jìng)爭(zhēng)更為激烈，對(duì)人才的要求更高，主要表現(xiàn)在：希望新招聘的人員能夠直接上崗，不需要過多的培訓(xùn)，同時(shí)能夠以一當(dāng)十，熟悉企業(yè)各個(gè)崗位的工作，為企業(yè)帶來更高的工作效率和效益。此外，對(duì)人員的素質(zhì)要求也更高，需要有較強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和協(xié)調(diào)合作能力。為此，各個(gè)職業(yè)院校開展了多種“工學(xué)結(jié)合” “校企合作”的人才培養(yǎng)模式，大力推行“工作過程為導(dǎo)向”的課程教學(xué)模式以及“主體多元化”的實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)模式。

    以我國自主研發(fā)的CAXA PLM為基礎(chǔ)，建立起研發(fā)、設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)為一體的數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)制造教學(xué)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了基于工作過程的崗位角色模擬教學(xué)訓(xùn)練模式，利用實(shí)施的CAXA 網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)，結(jié)合一體化軟件模擬企業(yè)真實(shí)的協(xié)同設(shè)計(jì)制造過程，以及信息集成和數(shù)控車間集成化的控制與管理方式，對(duì)現(xiàn)有的數(shù)控設(shè)備、教學(xué)實(shí)訓(xùn)過程等實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，形成軟硬結(jié)合、虛實(shí)結(jié)合的全方位數(shù)字化教學(xué)環(huán)境。

1 基于CAXA PLM的數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)制造教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)

    基于CAXA PLM的數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)制造教學(xué)平臺(tái)建設(shè)主要包括兩方面：一是網(wǎng)絡(luò)與硬件架構(gòu)建設(shè)，二是系統(tǒng)架構(gòu)建設(shè)。圖1所示是該教學(xué)平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)與硬件架構(gòu)，以校園主干網(wǎng)絡(luò)為底部通信層，將技術(shù)中心(主要包括訂單和任務(wù)接納、產(chǎn)品造型與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、數(shù)控編程與仿真等功能部分1和實(shí)訓(xùn)中心(主要包括數(shù)控銑床、數(shù)控車床、加工中心等數(shù)控生產(chǎn)設(shè)備)連接起來，為實(shí)現(xiàn)一體化平臺(tái)建立了硬件基礎(chǔ)。在實(shí)訓(xùn)中心(即數(shù)控車間1現(xiàn)場(chǎng)安裝觸摸屏，通過該觸摸屏可以查看存于運(yùn)程服務(wù)器中的產(chǎn)品技術(shù)資料和圖紙，以及編輯和調(diào)用數(shù)控NC代碼，并能監(jiān)控?cái)?shù)控設(shè)備的加工。數(shù)控設(shè)備上安裝有監(jiān)測(cè)儀和監(jiān)控?cái)z像頭，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)床的運(yùn)行狀況，并通過安裝在技術(shù)中心的監(jiān)控顯示熒屏，使技術(shù)中心的人員能隨時(shí)掌握實(shí)訓(xùn)中心和數(shù)控設(shè)備的情況，同時(shí)可以進(jìn)行加工操作的遠(yuǎn)程教學(xué)。

圖1 教學(xué)平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)與硬件架構(gòu)

    數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示，系統(tǒng)平臺(tái)以CAXA網(wǎng)絡(luò)DNC管理模塊為基礎(chǔ)，集成了CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)、CAXA電子圖板、CAXA分析軟件等二維和三維設(shè)計(jì)工具；CAXA工藝圖表、CAXA工藝匯總等工藝軟件：CAXA制造工程師、CAXA數(shù)控車、CAXA線切割等自動(dòng)編程工具；協(xié)同管理模塊，構(gòu)建成設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)一體化的數(shù)字化平臺(tái)。該平臺(tái)采用標(biāo)準(zhǔn)、開放的體系架構(gòu)，可以兼容大量國外的CAD/CAM軟件，如UG，Pro/e，AutoCAD等，實(shí)現(xiàn)了多方數(shù)據(jù)和信息系統(tǒng)的拓展，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)變更處理，大大提高了系統(tǒng)平臺(tái)的柔性化，極大地方便了企業(yè)和院校的科研教學(xué)工作。

圖2 教學(xué)平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)

2 基于數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)的工作崗位角色訓(xùn)練

    基于CAXA PLM的數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)覆蓋了接受訂單、概念設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)到生產(chǎn)制造管理和售后服務(wù)的各個(gè)環(huán)節(jié)，貫穿了產(chǎn)品的整個(gè)生命周期（如圖3所示），因此利用該平臺(tái)可以固化典型制造企業(yè)的業(yè)務(wù)運(yùn)行模式，模擬企業(yè)真實(shí)的產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)流程。學(xué)生可以作為一名“員工”進(jìn)入這個(gè)“企業(yè)”的各個(gè)崗位，通過真實(shí)的工作來訓(xùn)練職業(yè)能力，在實(shí)際崗位的角色實(shí)踐中鍛煉成長，同時(shí)也提供了一種真實(shí)而快樂的氛圍，有利于培養(yǎng)高標(biāo)準(zhǔn)的技能型人才和創(chuàng)新型人才。

圖3 典型制造業(yè)的各生產(chǎn)環(huán)節(jié)與平臺(tái)支持

3 崗位角色訓(xùn)練實(shí)例

    以某渦旋式空氣壓縮機(jī)的動(dòng)靜盤設(shè)計(jì)與制造為例，作為企業(yè)的真實(shí)項(xiàng)目，該產(chǎn)品的整個(gè)生產(chǎn)流程如圖4所示，主要涉及的部門和工作崗位包括設(shè)計(jì)部、工藝部、生產(chǎn)車間、質(zhì)管部、銷售部、計(jì)劃部和采購部等，圖中粗線箭頭代表了產(chǎn)品生產(chǎn)的主要過程。

圖4 產(chǎn)品生產(chǎn)流程圖

    動(dòng)靜盤是渦旋式空氣壓縮機(jī)中的2個(gè)主要零件，依靠動(dòng)盤和靜盤上的圓漸開線型齒相互嚙合，形成具有相位差的多組月牙形壓縮空腔，從而在1個(gè)周期內(nèi)完成吸氣、壓縮和排氣的工作過程。動(dòng)靜盤在設(shè)計(jì)與制造中的關(guān)鍵是正確完成圓漸開線型齒的建模和數(shù)控加工，保證齒形的位置和形狀精度，動(dòng)盤需作動(dòng)平衡測(cè)試。

    整個(gè)項(xiàng)目的難度在于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)與編程加工，尤其是對(duì)于從沒有接觸過該零件的學(xué)生而言，他們?cè)谠O(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃和數(shù)控加工中都遇到了很多問題。借助CAXA PLM的數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)制造教學(xué)平臺(tái)，以項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)合作的方式，有效快速地解決了諸多問題，提前順利完成了項(xiàng)目。項(xiàng)目實(shí)施過程的要點(diǎn)如下：

    (1)以團(tuán)隊(duì)方式接收和完成項(xiàng)目，團(tuán)隊(duì)中有1名負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)接收任務(wù)、建立項(xiàng)目計(jì)劃、做任務(wù)分解、進(jìn)行人員分配、做工作監(jiān)督與產(chǎn)品交付等。接收項(xiàng)目后，將在系統(tǒng)平臺(tái)統(tǒng)一產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫的項(xiàng)目樹上建立新的項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)，項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)內(nèi)輸入項(xiàng)目名稱、項(xiàng)目描述、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、項(xiàng)目人員、任務(wù)分配等信息。

    （2）項(xiàng)目負(fù)責(zé)人通過項(xiàng)目管理模塊制定“作業(yè)計(jì)劃”，并通過信封的方式將計(jì)劃下發(fā)給各相關(guān)部門(項(xiàng)目成員)。各項(xiàng)目成員接收到任務(wù)后，根據(jù)需要進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、工裝、模具、工藝設(shè)計(jì)及數(shù)控編程。值得說明的是，各環(huán)節(jié)在操作過程中可以通過網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)進(jìn)行并行協(xié)同設(shè)計(jì)，允許方案更改，提高了工作效率，增加了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性。

    (3)該數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)具有“統(tǒng)一產(chǎn)品數(shù)據(jù)電子倉庫”，在該“電子倉庫”中，按產(chǎn)品類型分類放置了具有典型結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品(零部件)以及以前做過的產(chǎn)品。所存放產(chǎn)品零部件的數(shù)據(jù)包含“設(shè)計(jì)圖紙” “工藝文檔” “3D文檔”等， 以方便設(shè)計(jì)者參照已有的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行改良或變通設(shè)計(jì)。在本例中，設(shè)計(jì)員可以調(diào)用“電子倉庫”中的類似產(chǎn)品，如“渦輪壓縮機(jī)”的設(shè)計(jì)圖紙和工藝文檔進(jìn)行產(chǎn)品二維和三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 以及進(jìn)行工藝工裝設(shè)計(jì)和數(shù)控加工編程。

    (4)在準(zhǔn)備數(shù)控加工階段，首先需要選擇適合的加工設(shè)備，這里不僅指加工設(shè)備的類型，而且還要根據(jù)設(shè)備的需求數(shù)量、使用狀態(tài)(在用或不在用)、機(jī)床參數(shù)、運(yùn)行狀況f良好或不良好等)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)后選定。機(jī)床所有的數(shù)據(jù)通過系統(tǒng)平臺(tái)的“機(jī)床監(jiān)控采集系統(tǒng)”得到信號(hào)，并反饋給“機(jī)床統(tǒng)計(jì)分析”模塊進(jìn)行分析，得出綜合評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，由用戶根據(jù)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)選擇機(jī)床(系統(tǒng)可以給出推薦機(jī)床)。

    (5)在數(shù)控生產(chǎn)階段，機(jī)床操作員在接收到任務(wù)后，一方面可以在車間內(nèi)通過網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)查詢需加工零件的圖紙、技術(shù)要求等，一方面可以按照要求對(duì)刀后直接調(diào)用遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)傳輸過來的NC代碼進(jìn)行加工。整個(gè)加工過程通過機(jī)床監(jiān)控采集系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)實(shí)時(shí)采集、分析和監(jiān)測(cè)，與視頻監(jiān)控信號(hào)一同傳輸?shù)奖O(jiān)控室和技術(shù)中心，進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤和監(jiān)控。圖5所示是視頻監(jiān)控畫面和機(jī)床監(jiān)控采集系統(tǒng)采集信號(hào)后分析得出的機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)分析圖。

圖5 機(jī)床的加工信號(hào)采集分析與視頻監(jiān)控

    (6)系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)施角色管理方式，不同的用戶角色具有不同的使用權(quán)限。在這個(gè)項(xiàng)目實(shí)施過程中，教師作為最高的“場(chǎng)外”監(jiān)督人員，具有最高的使用和審批權(quán)限。項(xiàng)目實(shí)施中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)都可以通過網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)傳輸給教師，教師可以遠(yuǎn)程查看所有數(shù)據(jù)和審批所有環(huán)節(jié)，如果認(rèn)為哪一個(gè)環(huán)節(jié)有問題，會(huì)造成較大的錯(cuò)誤，可以當(dāng)即發(fā)出中斷指令，提出合理建議，要求學(xué)生重新思考和完成。這樣保證了項(xiàng)目實(shí)施的正確性、安全性與可行性。

4 結(jié)束語

    通過基于CAXA PLM的數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)制造教學(xué)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了3個(gè)轉(zhuǎn)變：

    (1)從以前的課堂化訓(xùn)練狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎鎸?shí)工作過程的崗位實(shí)際訓(xùn)練；

    (2)從某種單一技能的培訓(xùn)轉(zhuǎn)變?yōu)閷哟胃�深、范圍更寬、素質(zhì)能力要求更強(qiáng)的技術(shù)訓(xùn)練；

    (3)從一種學(xué)生式的教學(xué)方式轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)“企業(yè)員工”的訓(xùn)練方式。適應(yīng)了當(dāng)前“校企合作”培養(yǎng)人才的需求，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目實(shí)施下的“校企合一”真正形成了高技能型的人才培養(yǎng)模式。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

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本文標(biāo)題：基于CAXA PLM的數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)建設(shè)與實(shí)踐教學(xué)應(yīng)用

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