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先進制造技術由傳統的制造技術發展而來,保持了過去制造技術中的有效要素,是制造技術的最新發展階段。先進制造技術的應用使工廠生產發生巨大的變化,產生一系列新的職業及崗位[1]。我國高等院校的機械專業正是為生產第一線培養和輸送人才,這些人才作為制造部門的建設者和管理者應該緊跟新技術、新發明、新產品,全面了解制造業,為此高校開設了“先進制造技術”這門課程[2]。先進制造技術是一種動態技術,不斷吸收各種最新的技術成果,那么“先進制造技術”課程也應該是一門動態的課程,隨著新科技、新理念的出現而不斷更新、充實和發展。而新技術、新理念、新產品、新發明等都和學科前沿緊密相關,所以將學科前沿引進“先進制造技術”的本科課堂教學就非常的必要。
二、教師以研促教、教研結合、終身學習
近些年來,國家在科學研究上投入大量的財力、物力和人力,設置不同級別和類型的基金項目,鼓勵教師積極申報課題及進行成果轉化。所以越來越多的高校教師積極投身科學的海洋,不斷有新發明、新產品以及高水平的論文走在科學的前沿。教師在授課的過程中將自己的研究成果以及研究方向的科學前沿和教材有關章節的內容有機結合,對于學生而言能激發興趣、開闊視野,提高課堂學習效果;對于教學而言教研結合,打破傳統的教學模式,深挖教材,增加教學的深度和廣度;對于教師而言提出更高的要求,要緊跟學科發展,不斷提高自身科研水平,以研促教,樹立終身學習的理念,同時將自己的科學研究成果展示給自己的學生是對自己的肯定,也是非常興奮和自豪的[3]。
三、學生激發興趣、開闊視野、積極向上
目前“先進制造技術”是工科院校機械工程、工業工程等專業的一門重要的限選課(選修課)。由于該門課程覆蓋面廣、內容繁雜,教師教學多以課堂講授為主,缺乏結合實際的案例式教學、綜合性教學、實踐教學等原因,使得學生在學習過程中困難重重,教學效果不夠理想。先進制造技術課程教學目前存在的問題如下:
(1)學時少,涵蓋信息量大。教師面臨著如何結合本校辦學模式和本專業學生深造和就業的需要來重新組織、整合教學內容的難題。
(2)先進制造技術是一門動態的、不斷吸收高新技術發展的技術,大多數教師受到現有教材的限制,無法在授課過程中及時融入先進制造技術的最新發展現狀。
(3)實驗設備匱乏,無法通過與教學內容相關的實踐環節來加深學生對理論授課內容的理解。
(4)課件制作難度大。先進制造技術內容繁雜,涉及多種先進制造工藝、原理、加工過程及應用。授課過程中僅采用文字結合圖片講解是遠遠不夠的。
(5)很多高校教師基本還是采取灌輸式的教學方法,達不到培養學生創新思維和創新能力的目的。
(6)現有的教材內容繁雜,相對陳舊。上海海洋大學是一所有百年辦學歷史、技術實力雄厚、特色鮮明,特別在海洋科學與工程、海洋漁業、海洋信息等學科具有較強的教學與科研水平。近年來,工程學院在海洋工程材料、海洋工程裝備、海洋可再生能源的研究和應用方面取得了突破性進展。如何寓研于教,不斷探索和總結教育教學的內在規律,提高教學質量是我們所面臨的關鍵問題。
二、“先進制造技術”案例式教學策略
(一)整合教學內容
精選目前海洋工程裝備制造中最前沿的技術,分大類,然后從每大類中再挑選出此類技術中最前沿、最先進的技術,以此為主題,廣泛收集相關案例資料的最新研究成果,及時補充教學內容,確保教學內容的前瞻性,最好從中國期刊網上或elsevier上下載科技文獻以備參考,同時可以參加一些大型的相關技術產品展覽會來拓寬視野并積攢素材。
(二)選擇案例資料
從眾多案例資料中挑選出最相關且淺顯易懂的案例,激發學生對海洋工程裝備等相關內容的興趣,逐漸過渡到所要講授的某項先進制造技術,同時需要從先進制造技術的重要性、用途等方面對學生加強引導,讓學生在課堂上積極參與思考,并結合教師課堂教學談談自己的感受及本節課的收獲,比如先讓學生自己針對該項先進制造技術的優勢、技術特點、應用條件、加工成本、加工質量及效率等各個方面進行討論。學生由被動接受知識變為主動去學習,這一輸入到輸出的過程既鍛煉了學生的語言表達能力,又充分調動教與學雙方的主動性,使得學生在討論交流中獲得更多的啟發,并學會去思考問題;同時鼓勵學生在課下查閱相關文獻,提前做好功課,帶著問題來聽課,培養學生自主學習的能力。
(三)完善多媒體課堂教學課件
制作案例的教學課件,要包含海洋類技術的定義原理、海洋工程樣件的制備、設備的選擇、加工過程、檢測等,并盡量多地利用相關的圖片、動畫、視頻來吸引學生的眼球,使學生更加清楚全面地了解整個零件的加工過程;在課前備課時,要大量查閱相關內容,挑選有用的信息,特別是具有應用性和市場潛力大的先進制造技術及時添加到教學內容中,從而讓學生從高層次、新角度來認真對待這門課;在進行課件設計時,將涉及的相關信息巧妙地融入到課件中來,并注意與課本知識有機結合,通過播放與先進制造技術應用領域相關的視頻,讓學生更加深刻地了解先進制造技術在海洋工程方面的運用。
(四)融合海洋特色的案例及改進課外互動模式
21世紀是海洋的世紀,面對海洋資源開發這一不斷成長的新興市場,世界各國都在積極發展相關裝備,加快海洋資源開發和利用已成為世界各國發展的重要戰略取向。首先需要對海洋工程有關教材進行修訂,并圍繞研究主題發表較高質量的研究論文,給同類高校相同或相近專業建設提供參考經驗。其中實踐環節可通過購買相關精密器材比如超短激光器,并開設實踐課程,培養學生的動手能力和分析試驗結果的能力,所獲的試驗結果又可作為新的案例應用于教學中,這就是將理論環節與實踐環節有機結合,從而形成了課程的教學體系;同時為了彌補課上教學學時不足這一缺陷,可借助數字化網絡平臺實現師生課外互動這一教學方式,使教學過程得以繼續延伸,以數字化的形式在整個教學網內,實現資源共享、教學互動,適應多層次教學的需求,進而提升教學質量。
(五)改革考試方式
增設案例考試環節。給定主題,學生自己尋找案例,主動查閱文獻并制作課件進行講解,以增強學生對科技文獻的閱讀和理解能力,為畢業設計撰寫綜述打下堅實的基礎;同時,每位學生都需對本課程的教學效果進行評價,比如以5分制的方式,以小紙條的形式給任課教師打分,同時可提出對課堂教學具有建設性的意見,教師可根據學生對課程的評價來反映出學生對本課程的參與程度,將其作為考核學生的一種方式。同時考試的形式可采取課堂討論、小組成員演講、布置大作業、文獻查新等形式,根據具體情況按照一定比例來決定學生本課程的最終成績,可避免僅憑一張試卷的分數來評定和決定學生對本課程的掌握情況。
(六)加強與國內外高校的學術交流活動,以跟蹤海洋工程領域制造業的最新發展
英文名稱:高技術通訊(英文版)
主管單位:中華人民共和國科學技術部
主辦單位:科技部863聯辦;中國科技信息研究所
出版周期:季刊
出版地址:北京市
語
種:英語
開
本:大16開
國際刊號:1006-6748
國內刊號:11-3683/N
郵發代號:
發行范圍:國內外統一發行
創刊時間:1987
期刊收錄:
CA 化學文摘(美)(2009)
SA 科學文摘(英)(2009)
Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
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論文摘要:機電一體化是現代科學技術發展的必然結果,本文簡述了機電一體化技術的基本應用,并對機電一體化專業就業前景及就業方向進行了分析。
0 引言
作為全國發展較為落后的省份,到貴州主政不到一年的省委書記、省長趙克志指出,工業強省戰略是貴州更好更快發展的必然選擇,因此,“十二五”時期貴州將重點實施工業強省戰略和城鎮化帶動戰略。在這樣的時代背景下,作為職業院校的一名教師,深感機電一體化專業又迎來了發展的春天。隨著現代科學技術的不斷發展,極大地推動了不同學科的交叉與滲透,導致了工程領域的技術革命與改造。在機械工程領域,由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化,使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化,使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。但機電一體化專業就業前景如何,機電一體化專業就業方向有哪些?這些問題成了很多家長和同學們想要了解的問題。
1 機電一體化技術的基本應用
機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術,將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。其基本特征可概括為:機電一體化是從系統的觀點出發,綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術,根據系統功能目標和優化組織目標,合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值,并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統,則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。
1.1 在現代機械制造業中的應用
傳統機械制造業是建立在規模經濟的基礎上,靠企業規模、生產批量、產品結構和重復性來獲得競爭優勢的,它強調資源的有效利用,以低成本獲得高質量和高效率,其生產盈利是靠機器取代人力,靠復雜的專業加工取代人的技能來獲取的。先進的機械制造業是以信息為主導,采用先進生產模式、先進制造系統、先進制造技術和先進組織管理形式的全新的機械制造業,其特征是全球化、網絡化、虛擬化、智能化以及環保協調的綠色制造。現代制造業集成了現代科學技術的發展,充分利用電子計算機技術,使制造技術提高到新的高度。近年來,制造工程領域的新技術相繼誕生,如計算機數字控制、現代集成制造系統、柔性制造技術、敏捷制造、虛擬制造、并行工程等。
1.2 在飲料行業中的應用
機電一體化技術是當今發展最快、應用前景最為廣泛的技術之一。機電一體化技術在食品、飲料包裝機械的開發、設計和制造過程中的應用。不僅使單機的自動化程度大大提高,而且使整條包裝生產線的自動化控制水平、生產能力得到很大提高,使其競爭能力遠遠超過傳統的機械控制的同類設備。可以大大改善食品飲料包裝生產設備產品的質量,提高其國內、國際競爭能力。
1.3 在鋼鐵企業中的應用
在鋼鐵企業中,機電一體化系統是以微處理機為核心,把微機、工控機、數據通訊、顯示裝置、儀表等技術有機的結合起來,采用組裝合并方式,為實現工程大系統的綜合一體化創造有力條件,增強系統控制精度、質量和可靠性。
2 機電一體化專業就業前景
有關研究報告顯示“機電一體化”一詞最早是日本提出的,在上世紀80年代初,日本名古屋大學最早設置了“機電一體化”專業。我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組并將該技術列入“863計劃”中。機電一體化專業是精密機械——電子技術(含電力電子)——計算機技術等多門學科交叉融合的產物,屬高新技術,也是當前發展最快的技術之一,它是先進制造技術的主要組成部分。它的發展推動了當前制造技術的迅速更新換代,是產品向高、精、快迅速邁進,使勞動生產率迅速提高。由于我國逐漸成為世界制造業基地加上傳統企業面臨大規模的技術改造與設備更新,國內急需大量先進制造技術專業人才。而“十二五”時期貴州將重點實施工業強省戰略,因此我校機電一體化專業的畢業生可以立足貴州,放眼全國,就業前景很好,而且往屆畢業生普遍反應待遇較好。畢業生主要在各行政、企業、事業單位從事機械、電氣工程、常用電器的維修、安裝與調試以及技術管理等工作。具體就業方向有:
2.1 機電一體化專業
從事機電一體化液體灌裝生產線及商品包裝自動化機械運行、維護、管理、技術改造等工作的機電一體化高等技術應用性專門人才。可在大型啤酒、飲料、食品及商品包裝生產企業從事現代化自動機與生產線的維護和管理工作,也可在相關的自動機與生產線的生產廠家或設計部門、營銷單位從事技術工作。
2.2 機電一體化專業(計算機輔助設計與制造方向)
從事機電產品的計算機輔助設計(CAD)與計算機輔助制造(CAM),并熟練使用和維修數控加工設備的機電一體化高等技術應用性專門人才。
可在模具設計及制造、機械加工、塑料、五金、電子產品、計算機生產等企業從事數控機床的加工工藝設計編程,數控機床的調試、維護及加工操作,從事生產和技術管理工作,也可以從事國內外數控設備的營銷工作。
2.3 機電一體化專業(模具CAD/CAM方向)
從事利用計算機技術和數控加工技術對模具進行設計和制造等工作的機電一體化高等技術應用性專門人才。
可在模具、機械、五金、塑料、家電等生產企業從事模具計算機輔助設計與制造等方面的技術工作,也可在企事業單位從事與本專業有關的經營、管理工作。
2.4 機電一體化專業(機電CAD技術方向)
在機電一體化產品、設備的設計、制造、維修、管理、技術改造與服務過程中專門從事用電腦繪圖設計、信息處理和資料管理的高等技術應用性專門人才。
可在機械設計、制造與裝備行業、模具制造業,輕工、家用電器、電子制造業從事設計、制造、技術改造、產品營銷、設備管理與維護等工作。
市場調研發現機電一體化專業是一個寬口徑專業,適應范圍很廣。我校該專業學生在校期間除學習各種機械、電工電子、計算機技術、控制技術、檢測傳感等理論知識外,還將參加各種技能培訓和國家職業資格證書考試,如維修電工,PLC程序設計師,CAD制圖員等國家級職業技能鑒定考試,學生必須考取相應的技能證書后才能取得畢業證,充分體現重視技能培養的特點。歷屆學生畢業后主要面向珠江三角洲各企業、公司,從事加工制造業,家電生產和售后服務,數控加工機床設備使用維護,物業自動化管理系統,機電產品設計、生產、改造、技術支持,以及機電設備的安裝、調試、維護、銷售、經營管理等等。
參考文獻:
[1]李建勇.機電一體化技術[M].北京.科學出版社.2004.
[2]高鐘毓.機電控制工程[M].北京.清華大學出版社.2002.
隨著計算機技術的高速發展,傳統的制造業開始了根本性變革,各工業發達國家投入巨資,對現代制造技術進行研究開發,提出了全新的制造模式。在現代制造系統中,數控技術是關鍵技術,它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術于一體,具有高精度、高效率、柔性自動化等特點,對制造業實現柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前,數控技術正在發生根本性變革,由專用型封閉式開環控制模式向通用型開放式實時動態全閉環控制模式發展。在集成化基礎上,數控系統實現了超薄型、超小型化;在智能化基礎上,綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經網絡等多學科技術,數控系統實現了高速、高精、高效控制,加工過程中可以自動修正、調節與補償各項參數,實現了在線診斷和智能化故障處理。
長期以來,我國的數控系統為傳統的封閉式體系結構,CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據經驗以固定參數形式事先設定,加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環節,整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環執行機構。在復雜環境以及多變條件下,加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數,無法在現場環境下根據外部干擾和隨機因素實時動態調整,更無法通過反饋控制環節隨機修正CAD/CAM中的設定量,因而影響CNC的工作效率和產品加工質量。由此可見,傳統CNC系統的這種固定程序控制模式和封閉式體系結構,限制了CNC向多變量智能化控制發展,己不適應日益復雜的制造過程,因此,大力發展以數控技術為核心的先進制造技術已成為我們國家加速經濟發展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。
2.數控技術的發展趨勢
數控技術的應用不但給傳統制造業帶來了革命性的變化,使制造業成為工業化的象征,而且隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大,他對國計民生的一些重要行業的發展起著越來越重要的作用。從目前世界上數控技術發展的趨勢來看,主要有如下幾個方面:
2.1高精度、高速度的發展趨勢
盡管十多年前就出現高精度高速度的趨勢,但是科學技術的發展是沒有止境的,高精度、高速度的內涵也在不斷變化,目前正在向著精度和速度的極限發展。
效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率,提高產品的質量和檔次,縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現代制造技術之一,國際生產工程學會將其確定為21世紀的中心研究方向之一。在轎車工業領域,年產30萬輛的生產節拍是40秒/輛,而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一;在航空和宇航工業領域,其加工的零部件多為薄壁和薄筋,剛度很差,材料為鋁或鋁合金,只有在高切削速度和切削力很小的情況下,才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料"掏空"的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯結方式拼裝,使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。
2.25軸聯動加工和復合加工機床快速發展
采用5軸聯動對三維曲面零件的加工,可用刀具最佳幾何形狀進行切削,不僅光潔度高,而且效率也大幅度提高。一般認為,1臺5軸聯動機床的效率可以等于2臺3軸聯動機床,特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時,5軸聯動加工可比3軸聯動加工發揮更高的效益。但過去因5軸聯動數控系統、主機結構復雜等原因,其價格要比3軸聯動數控機床高出數倍,加之編程技術難度較大,制約了5軸聯動機床的發展。當前由于電主軸的出現,使得實現5軸聯動加工的復合主軸頭結構大為簡化,其制造難度和成本大幅度降低,數控系統的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯動機床和復合加工機床(含5面加工機床)的發展。
2.3智能化、開放式、網絡化成為當代數控系統發展的主要趨勢
21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統,智能化的內容包括在數控系統中的各個方面:為追求加工效率和加工質量方面的智能化,如加工過程的自適應控制,工藝參數自動生成;為提高驅動性能及使用連接方便的智能化,如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負自動選定模型、自整定等;簡化編程、簡化操作方面的智能化,如智能化的自動編程、智能化的人機界面等;還有智能診斷、智能監控方面的內容、方便系統的診斷及維修等。為解決傳統的數控系統封閉性和數控應用軟件的產業化生產存在的問題。
目前許多國家對開放式數控系統進行研究,數控系統開放化已經成為數控系統的未來之路。所謂開放式數控系統就是數控系統的開發可以在統一的運行平臺上,面向機床廠家和最終用戶,通過改變、增加或剪裁結構對象(數控功能),形成系列化,并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統中,快速實現不同品種、不同檔次的開放式數控系統,形成具有鮮明個性的名牌產品。目前開放式數控系統的體系結構規范、通信規范、配置規范、運行平臺、數控系統功能庫以及數控系統功能軟件開發工具等是當前研究的核心。網絡化數控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數控裝備的網絡化將極大地滿足生產線、制造系統、制造企業對信息集成的需求,也是實現新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業、全球制造的基礎單元。國內外一些著名數控機床和數控系統制造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機,反映了數控機床加工向網絡化方向發展的趨勢。
3.結束語
隨著人們對數控技術重視,它的發展越發迅速。文中簡要陳述當前的發展趨勢,另外數控技術的正不斷走向集成化,并行化,仍有廣闊的發展空間。
【論文關鍵詞】:數控技術;趨勢;智能
【論文摘要】:隨著計算機業的快速發展,數控技術也發生了根本性的變革,是近年來應用領域中發展十分迅速的一項綜合性的高新技術,文章結合國內外情況,分析了數控技術的發展趨勢。
參考文獻
[1]王立新.淺談數控技術的發展趨勢[J].赤峰學院學報.2007.
[2]董淳.數控系統技術發展的新趨勢[J].可編程控制器與工廠自動化.2006.