数字化设计制造创新实验实训中心实验室可行性.docx

1、数字化设计制造创新实验实训中心实验室可行性中央和地方共建高等学校专项资金项目申请书 项目立项文本 项目支出预算表 项目可行性报告项目名称：数字化设计制造创新实验实训中心申请学校：河北工业大学（公章）项目负责人：檀润华 （签名）申报日期： 2009年2月28日中华人民共和国财政部制项目立项文本学校基本情况学校名称河北工业大学学校类别工科为主详细地址天津市红桥区丁字沽光荣道8号邮政编码300130在校生数（人）32300教职工总数（人）2367其中：本专科生28405其中：专任教师1208硕士生3437其中：教授269博士生450副教授281国家管理的专业点数（个）2现有固定资产总值（万元）148

2、420其中：房屋建筑物总值（万元）115000房屋建筑物面积（M2）832400其中：大型专用仪器设备（台、套）256大型专用仪器设备总值（万元）7884申请项目基本情况项目类型 维修仪器设备购置其他申请资金总额（万元）780其中：中央财政补助600万元地方财政补助90万元学校自筹90万元项目属性新立项目调整项目项目负责人檀润华联系电话022- 60204241项目申请理由：“数字化设计制造创新实验实训中心”依托于省强势特色学科、省重点学科“机械工程”和省级重点实验室“河北省机电一体化工程技术中心”，具有扎实基础。目前有4个本科专业：机械设计制造及其自动化、测控技术及仪器、车辆工程、工程力学；

3、2个博士授权学科：机械制造及其自动化、机械设计及理论；1个机械工程一级学科硕士学位授权点，7个硕士学位授权学科：机械制造及其自动化、机械电子工程、测试计量技术及仪器、机械设计及理论、工程力学、车辆工程、精密机械及设计；1个工程硕士授权领域：机械工程领域；1个机械工程博士后科研流动站。中心将建设创新实验室、数控实训室和数字制造和分析实验室。“数字化设计制造创新实验实训中心”的建成，将直接推动我校近机类学科的教学和科研发展，涵盖制造业及相关各领域，为河北省经济建设提供了一个具有较高学科水平的实验室平台，服务于制造业等基础行业。同时，中心的建成为机械制造及自动化专业争列国家重点学科提供硬件环境支撑。

4、对机械学科实验室实现整体化、多层次、开放型的发展，立足于基础性、先进性、综合性、实践性的建设思路有重要意义。在高层次人才培养、科技创新、服务社会中作出新的更大贡献，从而对推动高水平大学建设起到重要的支撑作用。通过中央和地方共建，“数字化设计制造创新实验实训中心”将成为仪器设备先进、资源共享、开放服务、水平一流的实验教学平台，大大提高培养人才的能力和服务河北省经济建设的实力。为此，项目总投入780万元，其中中央财政补助资金600万元，地方财政补助资金90万元，学校自筹90万元。省级财政部门审核意见表经办人(签字)： 负责人(签字)： 公 章 年 月 日数字化设计制造创新实验实训中心项目可行性报告

5、一、 基本情况1.1项目申请单位基本情况：单位名称：河北工业大学地 址：天津市红桥区光荣道8号邮 编：300130联系电话：法人代表：傅广生人员状况：现有教职工2123人，其中专任教师1208人。资产规模：现有固定资产总值148420万元。财务收支状况：2008年学校全年的资金运行和财务状况良好。年末资产总计143278.98万元，负债总计81504.92万元，净资产总计61774.06万元。全年总收入53810.94万元，总支出44821.19万元，其中，教育事业支出40654.78万元，占总支出的90.71%，科研事业支出4166.41万元，占总支出的9.29%。依法积极组织收入，严格执行

6、预算，达到了预期管理目标。1.2项目负责人基本情况：檀润华，51岁，教授，博导。河北工业大学副校长，河北省强势特色学科机械工程学科负责人，数字化设计制造创新实验实训中心实验室主任。1.3项目基本情况：项目名称：数字化设计制造创新实验实训中心；项目类型：仪器设备购置；项目内容：数字化设计制造创新实验实训中心依托河北省强势特色学科机械工程、省重点工程研究中心河北省机电一体化工程技术中心。重点建设开发创新实验、数控设备训练、数字制造和分析等实验环境。预期目标：通过本项目的实施，建设一个在全国有较大影响、具数字化设计制造创新特色的重点实验室。提升为河北省乃至全国经济建设服务的能力，提升培养具有创新精神

7、和实践能力高素质复合型人才的实力。构建机械工程和技术学科创新团队，为争取国家重点实验室奠定基础。“数字化设计制造创新实验实训中心”计划用一年的时间建成面向本科教育的开放性、创新性、综合性的创新实验室、数控实训室、数字制造和分析实验室，形成一个有特色的数字化设计制造创新实验实训中心（简称中心）。项目需投入780万元，其中中央财政补助资金600万元，地方财政补助资金90万元，学校自筹90万元。二、必要性和可行性2.1项目背景及实施必要性目前，河北工业大学机械工程学院设有4个本科专业：机械设计制造及其自动化（含两个专业方向：机械制造及其自动化和机械电子工程）、测控技术及仪器、车辆工程、工程力学；7个

8、硕士学位授权学科：机械制造及其自动化、机械电子工程、测试计量技术及仪器、机械设计及理论、工程力学、车辆工程、精密机械及设计等；一个工程硕士授权领域：机械工程领域；两个博士授权学科：机械制造及其自动化、机械设计及理论；一个机械工程博士后科研流动站。近年来，已经形成了博士研究生、硕士研究生、本科生以及继续教育等多层次的人才培养体系，目前在校本科生3100余名，在校博士、硕士研究生450余名。河北工业大学机械工程学科是这一百年老校最早设立的学科群之一，也是国家“211工程”、“九五”和“十五”重点建设的学科群之一。其中，机械制造及其自动化、机械电子工程、车辆工程等三个学科也是河北省重点学科，河北省机

9、电一体化工程技术中心也设在我院。经过几年来的建设，本学科群已经形成了研究方向相对稳定、特色鲜明、研究成果突出、学术梯队学历层次高、结构合理的、在国内有较高影响力和知名度的优势学科。2005年本学科作为河北省特色强势学科进行重点建设。河北工业大学机械工程学院拥有雄厚的师资队伍，目前全院教职员工126人，其中教学系列教师88人；实验系列教师25人。在实验教学方面，我学院拥有一个中心实验室和三个校内实习基地，担负着上述四个本科专业的实验教学任务和研究生的部分实验教学任务，以及全校近机类实验教学任务。根据河北省高等教育“十一五”规划、河北工业大学“十一五”规划，本着为河北省地方经济服务的目标，我学院对

10、学科发展做了总体发展目标规划和各个特色学科定位：立足河北、辐射全国，以培养使用型、复合型人才为目标，以师资队伍建设为基础，坚持质量第一、规模第二，强化实践教学，实现本科教育、科学研究、硕博教育相互交融、协调发展、共同提高。在实验室建设方面的具体目标就是：构建重点学科、一般学科、学位点以及本科专业的相互支撑、协调发展、共同提高的学科发展体系。经过几年的发展，使机械工程学科跻身于国内一流学科，建设成一个具有国家重点水平的学科和重点实验室；建设成一个具有国家级水平的工程技术中心。2006年机械工程基础实验教学示范中心被评为省级中心；机械设计制造及其自动化专业被评为国家特色专业；实验中心被评为省机械装

11、备数字化设计制造人才培养创新实验区和机械装备制造本科教育创新高地。为此，要在加强师资队伍建设的基础上，加大力度增强硬件环境的支撑，所以，建设好大学本科创新实验室、数控实训室、数字制造和分析实验室为一体的开放性、创新性、综合性专业实验中心是非常必要的。并且，多年来我学院在科研过程中形成的一批学术带头人，取得的科技成果也为建设专业实验中心奠定了雄厚的基础。多年来，我院在培养高级工程技术人才的同时，承担着国家和省部委下达的纵向项目和来自企业的横向课题等科研任务，取得大量科研成果，并形成了鲜明的研究特色。近五年来，承担的主要科研任务包括：国家自然科学基金青年杰出基金、国家自然科学基金、国家高技术发展计

12、划（863计划）、天津市自然科学基金重点项目、天津市重大攻关、河北省自然科学基金重点项目等，科研经费超过了2000余万元，获得国家发明专利近20项、国家新型实用发明专利23项，获得国家科技进步三等奖一项、省部级科技进步奖、发明奖、自然科学奖等20余项，教学研究课题也取得了多项教育部成果奖。在Mechanism and Machine Theory、ROBOTICA、Robotics and Autonomous Systems、Transactions of the ASME、IEE Proceedings, Computers and Digital Techniques、机械工程学报、自动

13、化学报等国内外著名学术刊物和国内外重要学术会议上发表学术论文1000余篇，其中SCI和EI收录论文达100余篇。同时出版了7部专著，其中包括Artificial Intelligence and Robotics in Manufacturing（CRC Press LLC, USA）、创新设计TRIZ：发明问题解决理论（机械工业出版社）等专著，主编和参编了20余部大学本科教材以及10余部工程设计手册，其中包括中国机械设计大典等。2004年以后机械学科提出了传统的工学并举和数字化设计、制造、创新相结合的实验教学理念，倚重重点学科及211工程建设，购置EDS大型工程设计和制造软件，实验环境在设计

14、、制造虚拟化方面上了一个台阶。然而随着学生培养规模的不断发展和科技手段的发展以及实验设备档次的迅速更新，机械学科当前实验水平和手段略显滞后。实验仍沿袭多年以来的传统模式，内容、方法和手段滞后于科学技术的发展，和当前的实际严重脱节。专业实验的教学体系、实验手段和方法的改革必须进行。同时，随着学校规模的扩大和人数的增加，承担的专业实验课越来越多，范围越来越广。而我学院的仪器设备严重不足，安排专业实验课和实践教学时非常困难。因此，急需加大实验室建设和投资，以满足不断扩大的需要。“数字化设计制造创新实验实训中心”直接服务于对国民经济有重大影响的制造业，而且还对相关科学各行业均有直接影响，所以，该实验室

15、的建设必将促进机械学科科学技术水平的提升，提高我省以至全国制造业的设计和制造技术的竞争力，而且，机械学科中的新理论、新技术和新手段将带动和之紧密相关的多个行业的共同发展。从而，在高层次人才培养、科技创新、服务社会中做出新的更大贡献，对推动高水平大学建设必将起到重要的支撑作用。22项目实施的可行性从我校“211工程”建设开始，在实践教学方面就提出“以教师为主导，以学生为中心，以培养学生工程能力为目的，加强基本技能训练，按照科学研究的规律、思维、方法为主线，激发学生参和实践教学的积极性；坚持传授现代化知识、培养动手能力、提高专业素质、培育创新能力的培养模式，促进学生自我选择学术发展方向、自我设计知

16、识结构、自我完善科研技能”的实验创新教育理念；高度重视实验教学和实践教学环节，建设满足现代实验教学需要的高素质实验教学队伍；加强硬件建设，加大投入，建设仪器设备先进、资源共享、开放服务的实验教学环境；不断进行实验室管理体制的改革，完善管理制度，建立现代化的高效运行的管理机制，健全各种管理文件，全面系统提高实验教学水平。试图把实验室建设成为培养学生动手能力、创新能力的基地。实验中心学术带头人檀润华教授，博士生导师，副校长，河北省人大常委、民进河北省委副主委、中国机械工程学会理事、机械设计分会理事、机械工程学报编委、河北省机械工程学会理事长，中国机械工程学会高级会员。几年来，檀润华教授曾主持完成科

17、研项目16项，其中国家自然科学基金2项，国家863计划项目1项，教育部项目2项，省市级项目10项。已获科研成果7项、专利6项、发表论文150多篇，其中被三大索引收录40多篇。获天津市自然科学和河北省科技进步三等奖三项。8年前檀华教授开始从事创新设计领域的研究，引进前苏联学者的TRIZ理论，在此基础上进行了继承和发展，重点研究创新设计理论及方法，如发问题解决理论（TRIZ）、公理设计（AD）、普适设计方法学（B&B)、约束理论（TOC）及融合；研究计算 ，软件开发理论、工程分析及其使用、面向大规模定制的设计等。发表学术专著两部创新设计TRIZ：发明问题解决理论和发明问题解决理论；开发了计算机辅助

18、创新设计软件InventionTool1.0、2.0、3.0 并进行了商业化。该理论的设计方法在中药滴丸机等产品当中使用收到了很好的效果，在该领域的研究已达国际先进水平。檀润华教授的创新理论研究，代表我国最高水平。曾为全国举办两期创新理论培训班。并建立了创新研究室和实验室。我院有一批这样的学术带头人，他们取得的科研成果对于我们完成创新实验室、数控实训室、数字制造和分析实验室建设奠定了基础。2002年后，学院提出了整体化、多层次、开放型的思想，实验室立足于基础性、先进性、综合性、工程性、创新性进行建设。已由原来单纯为本科生开设较为简单实验的分散的实验室发展到现在能为本科、硕士研究生和博士研究生的

19、培养提供教学和科研支撑的现代化实验基地。教师在保证完成教学任务、确保教学质量的前提下，积极开展教研和科研工作，创造了浓重的教学、科研的学术氛围，也形成了教学和科研相互促进、教学水平和科研能力共同提高的良性循环，取得了一大批科研和教学成果。在具体建设当中，实验室贯彻学校“工学并举”的办学特色，十分重视学生动手能力和创新意识的训练和培养，加大学生的实践环节的课时，效果十分突出。在开发创新实验，数控设备训练，数字制造和分析实验方面具备了教育理念、教学方法和人才方面的环境和条件。数字化设计制造创新实验实训中心的建设是十分可行的。我们认为,项目的预算是合理的,依照规划要求进行建设，工作和资金投入是可靠的

20、。项目完成后，实验室达到河北省工科院校示范实验室水平，项目开发方面达到国内先进水平。同时，满足校内其他相关专业实验要求，并大面积对学生实行开放、设计和综合性实验教学，并取得预期效果。2.3 项目风险及应对措施本项目的规划建立在广泛调研、充分论证的基础之上，该实验室拥有政治素质好、业务水平高，敬业精神强的工作人员，能确保本项目顺利实施。三、实施条件3.1人员条件项目负责人檀润华，51岁，教授，博导。河北工业大学副校长，河北省强势特色学科机械工程学科负责人，数字化设计制造创新实验实训中心主任。项目参加人员分别都是机械工程学科的学术带头人和学术骨干，一直从事本科生和研究生的教学工作，具有丰富的教学经

21、验和科学研究经验，为本学科的建设都做出了贡献。主要人员见下表。主要研究方向姓 名年龄是否博士生指导教师专业技术职务机械设计创新设计檀润华51是教授李春书48否教授范顺成56是教授关玉明52否教授机器人张明路46是教授李铁军42是教授李为民43是教授数控技术CAD/CAM刘丽冰48是教授徐安平42是教授李世杰52否教授3.2资金条件本项目申请建设“数字化设计制造创新实验实训中心”，该项目计划总投资780万元。其中，申请中央财政补助资金600万元，申请地方财政补助资金90万元，学校自筹90万元。3.3基础条件河北工业大学机械工程学院设有4个本科专业：机械设计制造及其自动化（含两个专业方向：机械制造

22、及其自动化和机械电子工程）、测控技术及仪器、车辆工程、工程力学；7个硕士学位授权学科：机械制造及其自动化、机械电子工程、测试计量技术及仪器、机械设计及理论、工程力学、车辆工程、精密机械及设计等；一个工程硕士授权领域：机械工程领域；两个博士授权学科：机械制造及其自动化、机械设计及理论；一个机械工程博士后科研流动站。近年来，已经形成了博士研究生、硕士研究生、本科生以及继续教育等多层次的人才培养体系，目前在校本科生3100余名，在校博士、硕士研究生450余名。现有实验室面积3100平米, 大型专用仪器设备26（台、套）,总值2308万元。这些条件为将其建设成高水平的实验室提供了必要的基础。经过“21

23、1”工程一期、二期建设，大学本科教学评估，重点学科建设等工作，机械学院在环境建设方面已经得到了显著改善，近几年来，我学院已经在硬件环境方面经费来源主要有以下三方面： 重点学科经费160万； 211工程建设项目经费380万； 教学实验费和教学常规设备费每年10万。上述经费，主要用于实验仪器设备的购置和维护、及对实验室环境进行必要的改造。经费分配得当、使用合理，保证了实验室建设发展、实验内容更新和实验教学改革进一步深化的需要。当然，随着学校“211工程”建设、机械工程基础各项学科建设的发展、学校教学规模的扩大，实验室建设经费还将有更大的投入。利用上述部分资金投入，我们为了鼓励自主创新，充分调动学生

24、参加科研活动，由学科带头人、研究生、本科生组成的创新团队，先后自行设计、制作、开发了:1) 四自由度高速解耦并联机器人；2) 数控机床测控系统；3) 圆曲面加工二自由度并联进给系统；4) 微流控分析芯片快速制造系统；5) 选择性浆料挤压快速成型系统；6) 危险品管道环形焊接机器人；7) 三节式履带爬行机器人；8) 拟人头部感知系统；9) 基于虚拟现实的康复机器人；10) 多功能力跟踪和检测系统；11) 中药丸剂自动包装机；12) 中药滴丸机。等设备，在研制过程中不仅节省了经费，而且培养了学生创新能力，充分展现了我校机械工程基础课程实验教学的特色。其中不少实验设备被用于多个实验项目，具有较高的重

25、复使用率，这也为我们实践建设提供了有利的硬件环境。通过中央和地方共建“数字化设计制造创新实验实训中心”，购买数控设备、机器人创新平台等百余件高水平仪器设备，将大大提高培养人才的能力和服务河北省经济建设的实力，同时也为争取国家重点实验室和国家重点学科奠定基础。四、进度和计划安排大学本科创新实验室、数控实训室、数字制造和分析实验室项目需投入780万，其中中央财政补助资金600万元，地方财政补助资金90万元，学校自筹90万元。项目依托河北工业大学机械工程学院，并由学院中心实验室、学校工程训练中心、国有资产管理处、教务处、学院负责同志共同组织实施。以中心为主，研究所作为协助单位，配置仪器设备。每个室分

26、别挂靠在不同的研究机构内：（1） 创新实验室协助单位：河北工业大学创新技术研究所。（2） 数控实训室协助单位：河北工业大学机器人研究所。（3） 数字制造和分析实验室协助单位：河北工业大学CAD/CAM研究所。若经费能按期到位，在2009年10月之前完成仪器设备采购。2009年11月前完成仪器设备验收。2009年12月完成安装和调试，投入使用。五、基本结论数字化设计制造创新实验实训中心项目的建设将达到河北省工科院校的示范水平，在国内达到领先水平，大大提高培养人才的能力和服务河北省经济建设的实力。中心所包含的三个实验室建成之后，可进一步深化实践教学改革，大面积对学生实行开放、创新、设计和综合性实践活动和实验教学，培养出创新性、综合型人才，以满足河北省、环渤海经济圈乃至全国经济建设需要。具有突出重点、突出特色、提高办学质量、提升办学层次、实现区域资源共享的特点，项目具有可行性。项目经费计划合理，组织实施方案准确，管理措施全面，完全可以按照规划完成本项目的建设任务。