智能制造工程训练中心方案.doc
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智能制造工程训练中心
建设方案
一、建设背景（意义、背景）
新世纪以来，新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起，全球科技创新呈现出新的发展态势和特征。
这场变革是信息技术与制造业的深度融合，是以制造业数字化、网络化、智能化为核心，建立在物联网基础上，同时叠加新能源、新材料等方面的突破而引发的新一轮变革，将给世界范围内的制造业带来深刻影响。
为应对这一全球性变革，西方发达国家纷纷提出相应的策略。
德国提出了德国工业4.0，美国提出了“再工业化”和“工业互联网”的概念，英国也提出了“第三次工业革命”的概念。
这一变革，恰与中国加快转变经济发展方式、建设制造强国形成历史性交汇，这对中国是极大的挑战，同时也是极大的机遇。
到2012年，中国制造业增加值为2.08万亿美元，占全球制造业20%，与美国相当，但却大而不强。
主要制约因素是自主创新能力不强，核心技术和关键元器件受制于人；产品质量问题突出；资源利用效率偏低；产业结构不合理，大多数产业尚处于价值链的中低端。
同时，我国工业面企业面临着一些压力。
从区域上来看，现在长三角、珠三角的企业面临劳动力成本上涨、市场萎缩、产业转型的压力，作为我国的老工业基地的东三省，企业也在大规模亏损，中西部地区作为产业转移承接地也面临很多问题。
这些问题是我们发展中一直存在的问题。
比如区域产业发展定位不够清晰，区域产业结构趋同，没有形成相互联系的主体功能区，另外各地区在发展中基本处于互相竞争的关系，而不是竞争和合作关系。
随着经济增速下行，这方面问题越来越突出。
中国政府经过大量研究，提出了“信息化和工业化深度融合”的产业政策，并持续制定“中国制造2025”行动计划、“互联网与工业融合”行动计划以及“工业云”行动计划等，其目标和德国工业4.0、美国工业互联网、英国第三次工业革命等提法基本趋同。
都是希望在新一轮科技革命和产业变革中，研究如何抢占新一轮发展的制高点。
其本质就是互联网和传统工业行业的融合，主攻的方向就是抓智能制造，这是解决我国制造业由大变强的根本路径。
过去五年，我国工业企业在研发设计方面应用数字化工具普及率已经达到54%，近五年年均增长4个百分点。
现在很多工业企业甩开图版，搞无纸化设计、数字化模型，这些方面的大量应用，减少了研发的周期，提高了设计的效率，也降低了研发成本。
另外在规模以上的工业企业中，生产线上数控装备比重已经达到30%，近五年也是年均增长4个百分点。
这些方面都有很好的发展势头。
当然与发达国家相比还有差距，特别是在智能化方面。
过去我们使用的一些数控系统、工业机器人，基本上是按人设定的程序作业，它自己并没有人工的智能。
所以就出现过有人在修理机器人的时候，一旦忘记关闭电源，机器人对人造成伤害甚至致死的情况。
它没有智能装置能感知有人在这作业，设定的程序就不能工作。
我们在高端的传感器、重要的操作系统、数字化的基础上需要进一步提高智能化的水平，这样才能达到智能制造的要求。
从产品上来说，现在也有一系列智能化的产品，比如工业机器人原来是数控化的、不智能的，将来工业机器人可能智能化。
然而目前各类工科院校的教学工作与学生就业需求普遍存在结构性矛盾。
一方面，学生的专业技能训练与企业就业需求技能不匹配，学生毕业后不能快速适应企业实际工作的要求。
另一方面，传统教育的内容与先进的现代化设计制造模式脱节，学校缺乏符合现代先进制造业需求的数字化教学和实训环境。
因此培养企业所急需的人才特别是高级技能已成了当前中国教育的重要责任。
2、项目建设背景
二、建设依据及原则
《中国制造2025》中指出，强国战略的基本方针是创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化和人才为本。
其中，“人才为本”是“坚持把人才作为建设制造强国的根本，建立健全科学合理的选人、用人、育人机制，加快培养制造业发展急需的专业技术人才、经营管理人才、技能人才。
营造大众创业、万众创新的氛围，建设一支素质优良、结构合理的制造业人才队伍，走人才引领的发展道路”。
并且把“健全多层次人才培养体系”做为战略支撑：
“加强制造业人才发展统筹规划和分类指导，组织实施制造业人才培养计划，加大专业技术人才、经营管理人才和技能人才的培养力度，完善从研发、转化、生产到管理的人才培养体系。
以提高现代经营管理水平和企业竞争力为核心，实施企业经营管理人才素质提升工程和国家中小企业银河培训工程，培养造就一批优秀企业家和高水平经营管理人才。
以高层次、急需紧缺专业技术人才和创新型人才为重点，实施专业技术人才知识更新工程和先进制造卓越工程师培养计划，在高等学校建设一批工程创新训练中心，打造高素质专业技术人才队伍。
强化职业教育和技能培训，引导一批普通本科高等学校向应用技术类高等学校转型，建立一批实训基地，开展现代学徒制试点示范，形成一支门类齐全、技艺精湛的技术技能人才队伍。
鼓励企业与学校合作，培养制造业急需的科研人员、技术技能人才与复合型人才，深化相关领域工程博士、硕士专业学位研究生招生和培养模式改革，积极推进产学研结合。
加强产业人才需求预测，完善各类人才信息库，构建产业人才水平评价制度和信息发布平台。
建立人才激励机制，加大对优秀人才的表彰和奖励力度。
建立完善制造业人才服务机构，健全人才流动和使用的体制机制。
采取多种形式选拔各类优秀人才重点是专业技术人才到国外学习培训，探索建立国际培训基地。
加大制造业引智力度，引进领军人才和紧缺人才。
”
在中国经济新常态下，应用型本科教育也面临着如何应对“新常态”的局面，其发展方向也需要适应产业变革要求，具体表现为以下几点：
1） 专业建设方向由原来的注重重点专业建设转向注重服务区域产业的专业群建设。
这样才能形成人才培养链和产业链之间的对接。
2） 实训基地建设从原来的注重生产性实训基地建设向注重服务产业链的综合服务平台建设转变。
形成承担教学实训、面向企业的生产科研服务及培训、新的技术工艺生产管理方式示范推广的综合性产业服务平台。
3） 学生的培养方向从原来的以就业为导向转变为引导学生就业创业并举。
三、功能定位
建设面向生产的服务平台。
通过建立智能制造柔性生产线，以及运行生产线所需要的生产管理、生产性设备的台账、设备维护维修日历，计算出设备承接生产任务的能力，并管理生产任务的进度状态，并通过传感器监控设备状态，采集设备的主轴负荷，检验加工工艺的合理性，为优化改善生产工艺提供依据。
建设面向社会的创新创业服务平台。
针对职业院校中率先实行高技能人才培养培训的，主要是技师学院层级的学校，通过建设创新创业工坊实训室，为专业课骨干教师、实训指导教师、高技能培训学员提供一个学习产品创新设计和快速制造的环境和教学内容。
并为学生提供一个技术创业的基础环境。
建立“新常态”下企业培训平台。
每一次工业革命必然会带来人力资源的重新配置，院校应着眼于为整个社会人力资源提供升级服务，以全新的角度审视自身发展，为社会提供更多的培训课程与教学服务。
具体而言，一是为一线劳动者提供更多的专业课程资源，拓宽其知识面，助其顺利实现“升级”，避免被时代淘汰；二是为中高级人才提供转岗课程资源，帮助这些具有丰富从业经验和较为扎实专业基础的特殊群体迅速转型，从而提升产业存量人力资源素质；三是为普通高校毕业生提供职业化课程资源，弥补其专业能力强而职业能力弱的不足，帮助他们迅速适应“中国制造2025”所带来的职业新要求。
四、项目建设内容：
l数字化实训中心
l3D打印创新服务中心
4.1数字化实训中心建设：
现代化数控实训中心建设应和现代制造企业的实际设计制造接轨，再结合学校高技能人才培养特点来规划建设。
数字化公共实训中心方案是专门配合各类技工院校进行现代数字化设计、工艺、数控加工等职业教育的教学和实训环境，旨在帮助各院校培养符合现代制造业需要的高级技能型职业技术人才，建设一流的数字化数控实训中心。
数字化实训中心建设包括以下几个部分：
数字化设计制造体验中心、一体化教学讨论区、车间设备管理、车间库房管理、实训资源管理。
数字化实训中心整体架构图如下所示：
数字化实训工厂模型架构
4.1.1数字化设计制造体验中心：
体验中心的目标是实现学生基于工作过程的教学、生产、实训项目的教学，用于软件教学及与实践教学一体化，用于展示及企业生产流程过程的体验，真正实现“工学结合”、“项目教学”。
在体验平台里面，通过建立的创新设计平台、数字化工艺平台和先进网络化生产管理平台，生产过程管理平台，实现一个产品的整个生命周期的管理：
（1）、实现从报价到获得产品订单的流程。
从订单开始，启动报价流程，实现实现销售与设计人员的协同；
（2）、实现产品设计流程。
通过设计主管、项目经理、设计人员的角色分工以及设计、校对、审核、批准直至归档的流程管理，体现出产品从概念设计、三维产品设计、二维工程图出图、报表汇总等各个环节；
（3）、实现产品的工艺设计流程。
从定义工艺模板开始，完成机加工、数控加工等工艺的编制与工艺流程的管理，以及生产过程需要的派工单、检验卡的定义与使用；
（4）、实习先进制造流程实训和展示能力融合。
模拟面向企业设计、生产过程的实训教学过程，支持高技能人才的培训和师资培训。
提供面向典型产品的设计、工艺、编程、制造过程仿真、制造过程管理的完整流程教学过程。
建设内容包括：
（1）、场地规划建设
根据学校提供的场地情况，进行场地规划，提供场地效果图。
墙面玻璃、吊顶、地板、照明、电源、网络配套；
辅助设备及装饰：
设计制作安装屏风；完成数字化实训工厂墙面、不锈钢拉闸门、玻璃门、地板、吊顶装修，电源开关，网络、视频采集等配套设施，展架等；
体验中心六位特色桌子、椅子、教师讲课桌椅一套。
体验中心墙面布置4块应用展板，主要展现现代制造企业数字化设计、工艺、编程、制造的工作过程，如下图：
（2）、体验企业设计制造管理流程
体验中心建立起数字化设计平台、数字化工艺平台、数字化制造平台以及数字化生产管理平台，形成统一数据源的设计、工艺、生产一体化流程，做到无纸化、数字化的生产过程管理。
同时将企业中产品设计、工艺、生产流程体现出来，集中培训师资力量，固化成企业化实训项目。
体验中心按现代制造类企业真实生产流程规划，可以让学生在真实的制造类企业环境中进行实训，达到专业教学与企业岗位的“零距离”接轨；
借鉴西方发达国家职业学校的培养模式，采用项目式分组规划，按半个班24人的规模来规划分4组，每组6人为一个项目小组，共同完成一个目标（模具或零件），作为共同的毕业成绩；
借助体验中心可与省内制造企业开展广泛的校企合作。
（3）、基于工作过程的项目式教学
体验中心项目教学特点是“以项目为主线、教师为主导、学生为主体”，实现“做中学，学中做”。
通过项目式教学改变以往“教师讲，学生听”被动的教学模式，使学生主动参与、自主协作，培养学生的实践能力、创造力、分析问题解决问题的能力及沟通协调能力。
项目教学中，学习过程成为一个人人参与的创造实践活动，注重的不是最终的结果，而是完成项目的过程。
学生在项目实践过程中，理解和把握课程要求的知识和技能，体验创新的艰辛与乐趣，培养分析问题和解决问题的思想和方法。
以模具设计与制造课程教学为例，可以通过一定的项目让学生完成模具设计、加工生产、产品质量检验等生产流程，从中学习和掌握机械原理、材料处理、制造工艺以及各种机床的使用与操作。
还可以进一步组织不同专业与工种，甚至不同职业领域的学生参加项目教学小组，通过实际操作，训练其在实际工作中与不同专业、不同部门的同事协调、合作的能力。
生产运
营管理
产品图
编制工艺
操控机床加工
质量检验
手工编程
业务接洽
产品
交付
车/铣/综合/其它
加工类别
工艺分析
加工准备
机械电气
维护
维修
自动编程
会维修
会操作
客户
懂程序
懂工艺
针对数控专业，教学项目课题来自企业实际生产加工。
在体验中心中，构建企业工作流程。
如图：
整个项目式教学参照企业产品加工的生产流程，以加工为主线，过程维护作支撑。
依照识图——》加工类别区分（车、铣、加工中心、其他）——》加工工艺分析以及编制——》加工准备——》零件加工——》质量检验——》产品交付。
通过该项目式教学，可以实现专业课程综合授课，相关课程如《零件的机械加工》、《零件的数控车削加工》、《零件的数控铣削加工》、《数控机床机械保养与检查》、《零件综合加工以及工艺应用》等。
每个节点对应的知识能力要求以及支撑课程如下：
实现如下目标：
（1）、平台提供了一系列关于设计、工艺、制造、管理等软件，且数据能够完全兼容；建立虚拟企业环境，通过课程设计、科研项目实现CAD/CAPP/CAM的信息集成的一体化流程；
（2）、平台既能为学校建立符合现代企业实际应用模式，又能在院校教学环节中实现辅助教学功能。
将企业管理系统的应用，落实在学校的教育环节，为制造业培养工程师和高技能人才的全新模式，进一步适应制造业快速发展对人才需求新形势的要求；
（3）、学生融入企业工作流程。
实训项目按照企业项目管理模式组织，学生按照真实的角色进行协同工作，尽早适应企业角色、岗位；
（4）、从单一工种的技能训练提升到综合技术训练；
（5）、深化课程改革。
促进以“工作过程为导向”的课程开发及教学模式，体现‘学中做’’做中学’的教学理念；
（6）、利用信息化技术，完善学校内部管理，加强师资队伍建设；
（7）、展示训练过程和效果，使办学理念及成果易于展示宣传。
数字化设计制造体验中心配置清单：
4.1.2理实一体化教学讨论区
n教学特点
“理实一体化”教学模式不仅仅是理论教学与实践教学内容的一体化，也是教师在知识、技能、教学能力上的一体化，还包含教学场所的一体化。
因此，“理实一体化”绝不是理论教学和实践教学在形式上的简单组合，而是从学生技能形成的认知规律出发，实现理论与实践的有机结合。
“理实一体化”教学模式在理论和实践上突破中等职业教育中传统的“文化课→专业基础课→专业课→技能训练”及“学科化”、“系统化”的教学模式的框架，理论知识的讲授以“必需、够用”为原则，强调“实用、适度”，技能训练则强调科学、规范及创新能力。
在教学方法上，以技能训练为中心，配制相关的理论知识构成教学模块，并由一位教师同时担任理论教学和实习指导，从而保证二者同步进行。
理论指导实践，而实践操作又加深对理论知识的理解，使知识与技能掌握更加牢固。
n教学优越性
采取“教、学、做、考”四位一体化教学模式，具有以下优越性:
（1）、打破传统的教学及评价模式，解决了分段教学模式中所存在的理论知识与实际操作技能在知识上不连贯、不衔接等问题；调动学生的主观能动性，激发学生的学习热情和学习兴趣，培养学生分析解决问题的综合能力，活跃了课堂气氛；
（2）、把抽象枯燥的理论知识有效地转化到生动趣的实践过程中，在实践中加以验证，使学生从实践中得到感性认识，并将感性认识自觉地上升为理性认识，开发思维能力，锻炼动手能力；
（3）、将课堂技能和实践结合起来，将技能实践融入课堂教学，使学生直接在课堂上学到就业技能，变被动学习为主动参与，调动学生学习的积极性与主动性，增强学生的实践能力；
（4）、提高师资队伍的理论水平和实际操作能力，在教学过程中促使教师不断地去钻研教学方法，不断地去掌握新知识、新技术，以此来满足教学所需，从而不断提高教师的教学能力和教学水平。
n项目教学简介
“项目教学”是通过实施一个完整项目而进行的教学活动，其目的是在课堂教学中把理论与实践教学有机地结合起来，充分发掘学生的创造潜能，提高学生解决实际问题的综合能力。
在实施“项目教学”时，应重视项目的选择、具体的成果展示、教师的评估总结、充分利用现代化教学与实验手段，这是搞好“项目教学”的关键。
“项目教学”现在越来越得到各国教育界的重视。
美国工商管理硕士教育（MBA）经过长期的教学实践，也广泛地采用项目教学。
MBA主要采取由学校和企业共同组成项目小组，深入实际，在完成指定项目的同时，学习和应用已有的知识，在实践的第一线培养解决问题的能力，是一种“真刀实枪”的演练。
n项目教学应用
“项目教学”可以看作是一套模拟实际生产模式的教学过程，该课程应用起来需要有一个可以提供生产过程模拟环境的教学场所。
“CAXA工学结合体验中心”就是进行项目教学的理想教学场所。
“项目教学”在体验中心的开展流程：
理实一体化讨论区建设
理实一体化教学法是打破理论课、实验课和实训课的界限，将某门课程的理论教学、实践教学、生产、技术服务融于一体，教学环节相对集中，师生双方边教、边学、边做，理论和实践交替进行，直观和抽象交错出现，没有固定的顺序，理中有实，实中有理，充分调动和激发学生学习兴趣。
目前学校实践教学环境很难实现理实一体化教学。
现在的教学方法是在实训设备附近由一个或俩个实训教师带领一个班的学生在进行实训教学，以“围观式”、“填鸭式”的教学方法来进行。
这种教学方法的弊端就是大部分学生“听不到、看不清”，而且还存在一定的安全隐患。
实训教学现场-围观式教学
为了真正实现“理实一体化教学”，同时避免现有教学模式的弊端，CAXA提出“理实一体化讨论区”建设方案。
在实训车间中，单独开辟一个独立的区域（数车、数铣、加工中心各一个），用于理实一体化教学。
在讨论区中，通过网络及大屏幕投影技术，可以将学生在体验中心中做的项目实例调出来，查看产品的三维或二维图纸、工艺卡片、加工模型及刀路轨迹、数控仿真、加工程序；可以在此区域内看到车间数控机床的面板操作及机床内部实际刀具切削工件的视频。
通过展示教学知识资料及机床操作视频，实现理论与实践的一体化教学。
n建设目标
CAXA理实一体化讨论区旨在打造一个理论教学与实训教学相结合的教学场所，学生在该场所内可以实时看到实训指导教师在机床上的操作及机床内部零件的加工视频，教师可以对学生在机床上的操作进行点评或组织学生讨论，也可对学生提出的问题予以解答。
在讨论区教师可以调用优秀课件进行现场理论教学，以解决学生在实训过程中遇到的问题，实现理实结合教学，提升教学质量。
n建设内容
在实训车间内建设理实一体化讨论区，通过网络及大屏幕投影技术，对学生进行现场教学，达到“学中做”、“做中学”的目的。
在一体化讨论区中设置4组连排椅，可供一个班（48人）教学；
配备电脑一台、讲桌一台，供教师现场授课用；
配置交互式电子白板一台，教师可使用电脑连接网络进行教学；
配置触摸式查询终端一台，供学生查询教学资源及教学任务。
n场地规划
实训教学现场-理实一体化教学
n应用视频采集系统采集机床面板及内部加工视频
将指导教师在机床上的操作及机床内部加工情况通过视频采集系统采集到一体化教学中心，学生可清晰的看到教师的操作，解决现场教学“看不清楚”的难题。
n利用教学资源管理平台，丰富实训教学环节理论讲解
通过网络访问CAXA教学资源管理平台，利用平台中大量教学资源进行现场理论教学。
调用教学资源平台中项目式教学资源，进行现场分析、讨论、讲解，并可进行任务的接收与分发，使项目式教学形成一个完整的企业式的流转过程。
n项目价值
（1）、应用视频采集系统，将机床面板操作视频及内部加工视频采集到一体化教学中心，解决学生“看不清”的问题，提升教学质量；
（2）、杜绝围观，保障实训安全；
（3）、既可进行实践教学也可进行理论教学，真正实现理实一体化；
（4）、学生提出问题，老师可及时予以解答，实现实训现场互动式教学，提升教学效果；
（5）、可实时调用教学资源库中丰富的课件资源进行现场教学；
（6）、调用教学资源平台中项目式教学案例进行现场讲解、讨论，并可实现项目任务的分发及接收，使项目式教学形成完成的流转过程。
一体化讨论区配置清单：
4.1.3车间管理
建设目标
把现有的实训车间和设备进行网络环境的连接，并且对车间内进行一系列的规划，让它更加符合现代化车间的布局。
充分利用现代化的网络环境，将机床、计算机、多媒体投影设备互通互联。
实现实训车间管理的规范化、可视化、网络化、标准化，提升车间在教学中的服务、应用层次，成为学校对外展示的窗口。
建设计划
引用先进的现代化车间布局方式，在实训设备上安装网络设备，把实训车间接入校园网络。
利用网络技术将实训车间与工学体验中心、一体化讨论区、教学资源管理系统连接起来，打破信息孤岛。
在车间内使用先进的无纸化工厂管理模式，使用数据查询终端设备，调阅实训内容、教师教案、学生作业等教学资源。
建设内容
在数控车间内，根据机床的布局情况，建立无线以太网络。
每个机床都有独立的IP地址，加工程序可以上传、下载及在线加工，实现所有数控机床的网络化管理。
现场加工的视频可以通过网络传递到一体化讨论区，实现理论与实践教学的互动，实现理实一体化教学。
在数控机床旁边设置多媒体查询机，作为生产车间的设计、工艺数据看板。
在生产车间内，可以通过多媒体查询机、大屏幕等多媒体终端查询体验中心的设计生产数据。
实现无纸化设计与生产。
建设现代化的数控车间，全面实现管理规范可视化（即8S管理），对车间现场的清扫责任区、设备区域及参数、维修区域及状态、工具管理区域、物料管理区域等进行标识。
制作8S规范宣传彩页，让学生深刻理解8S规范的内涵，提升学生的职业素养。
车间建设分布图
车间管理配置清单：
4.1.4仓库及物料管理系统：
n为了进一步完善实训车间的数字化、信息化建设，提升实训效益和管理水平，完善实训过程中对物资的管理，对实训过程中的库存、材料消耗、物资去向、投入成本等信息进行统计和控制，构建信息化的库房管理系统。
通过对计划、采购、库存、工具等进行综合管理，保障实训教学活动的开展。
因此，建设信息化的库房管理系统具有紧迫性和现实意义。
CAXA库房管理重点帮助学校解决以下问题：
n物资分类：
随着机床种类、物料种类和工装夹具等种类的增加，库房物资种类繁多，查找不便，缺乏科学的分类和存放管理；
n业务办理：
随着实训规模的扩大，库房的物资流动性正在增大，业务流程规范化和办理效率有待提高。
手工记录费时费力且可能会出现人为的错误；
n物资统计：
目前学校库房管理主要还是侧重在人工管理为主，计算机管理为辅的状态。
手工统计一方面工作量大，另一方面容易出错，同时还无法快速响应各类细化报表需求；
n出入库、借用、归还等信息记录主要通过纸质文档来实现，纸质台账不易长久保存，查询更是不便；
n目前学校实训中心的信息化还需要进一步拓展。
比如，库房通过刷卡管理，读取持卡人信息、权限和业务需求，实现物料申领、借用、归还等操作。
n
建设目标：
n构建标准、规范的库房存储环境；
n规划物资存放区域、规范物资分类和标识，对库房存储环境进行评估和提出改善建议，满足物资对存储环境的要求。
n建设信息化的物资分类管理和网络环境；
n搭建网络环境，满足学校不同人员对库房信息查询使用的需求；对各类物资进行编码和标识；科学地物资进行分类，满足使用的方便和规范管理。
n建设规范的流程化的应用管理；
n规范库房业务流程，协助学校实现规范操作，让库房管理系统顺利上线，对人员权限进行设定，对业务流程进行优化，提高执行效率，减少管理盲点。
n建设高效节约的库房管理系统，提升全体人员的成本意识。
n提升库房业务办理效率，缩减业务办理的时间，保障老师在实训教学活动顺利开展；节约实训投入成本，提高物资的利用率，资金的灵活性，使效益最大化。
同时通过库房管理系统统计数据提高全体人员的成本意识，减少浪费和消耗。
n
建设内容：
n数字化库房管理方案实现如下功能：
n库存管理，实时库存数量、金额查询；
n库房单据管理，库房所有业务单据数字化，统一存放在服务器中；
n库房查询系统，对库房各类单据进行分类查询和统计汇总；
n用户
升级会员 