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中圖分類號:TM933.4 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)10-0215-01
科學技術是我國當前社會、經濟發展的第一生產力,同樣適用于抽油機制造行業的發展。隨著科學技術水平的不斷提高,新工藝、新技術在抽油機制造行業中也具有至關重要的地位,屬未來抽油機制造行業發展的主要趨勢。隨著我國對先進制造技術的深入研究,相關研究成果也日漸成熟。本文就在以分析當前抽油機制造技術發展現狀的基礎上,對其在抽油機制造行業中的發展應用展開探討。
一、我國抽油機制造行業當前發展現狀分析
就從當前世界范圍看來,我國屬世界上排名地位僅次于美國的第二大能源消耗國家,且隨著我國社會經濟的不斷發展,對各項能源的需求量也愈來愈大,尤其是原油的消耗量不斷增加。但是,如若僅從我國當前能源利用的生產現狀來看,根本無法滿足我國社會市場的發展需要,不僅如此,石油的大量進口也與我國國情發展嚴重不符。無論是從哪一個方面來看,這都對我國的發展帶來極大阻礙,導致我國經濟發展面臨重重阻撓。而我國當前面臨最關鍵的問題就是如何面對能源的挑戰。基于此,在以我國當前發展現狀為前提條件下,不僅應該著重提高我國的石油生產量,同時還需做到節能減排,實現我國能源可利用率的提高,特別是企業對資源的利用率,必須要進一步提高。
依據我國大量實踐資料與研究表明,當前抽油機在油田工作中具有極高的耗電量,最高可超過油田耗電總量的40%左右,而抽油機可利用的有效電能僅占實際耗電的1/3左右,就此,如何控制抽油機能耗消耗,實現其工作效率的提高,對我國未來的發展也是相當大的一個挑戰。在這種情況下,我們就必須要將先進的制造技術應用到抽油機制造行業中去,以期借助先進制造技術的優勢,促進抽油機工作效率的提高,增加原油產量。
總之,為節省抽油機的能耗消耗,我們通過在抽油機制造行業中采用改革抽油機基本結構、減少抽油機總體用鋼量等方法,取得較好效果。當前得到普遍應用的包括雙驢頭型抽油機以及下偏杠鈴型抽油機等等。
二、先進制造技術的特點分析
先進制造技術與傳統的制造技術比較,存在諸多優點,具體包括以下幾個方面:
第一,先進制造技術重視在制造過程中的組成以及對管理合理化的更新方面,它屬于由硬件、軟件以及人組成的系統集成。
第二,先進制造技術的根本目標是為實現并提高制造業的低能耗、高效率、清潔以及靈活生產,實現上述目標可進一步提高制造業的市場競爭力及應變能力。
第三,先進制造技術除了對制造工藝的應用之外,在整個制造業的運作過程中都有應用體現,例如從初期的市場分析,產品的設計以及加工,直至后期的產品服務于維修等各個階段,都可以將先進制造技術應用其中。
第四,先進制造基礎除了包括物質流與能量流外,還包括信息流及知識流,也就是說其屬于將人、信息、管理與技術集為一體的四維集成應用,這也屬于先進制造技術的一個重要特點。
在我國國民經濟高速發展的同時,鋼材料的價格在近些年來也突飛猛漲,有些企業雖然在此過程中不乏缺少對抽油機的改革創新,但卻并未獲得較好效果。究其原因,我國當前還并未形成與抽油機改進制造相關的完整理論體系,這也就無法實現對抽油機的改革創新提供可靠的理論依據,同時,這也與我國發展制造水平存在著密不可分的關系。就我國當先對抽油機的改革來說,主要是集中在引進設計或者是引進改進這兩點,設計層次并不高,而就國外已經較為成熟的抽油機設計來看,其出發點在于對抽油機制造原理、結構設計以及使用等多方面、深入角度的剖析,在借助先進制造技術的條件下,實現抽油機的高效性與節能性。這也告訴我們,如果想要實現我國抽油機的發展,應積極、主動探索國外成熟技術,將新的、成型原理引入到抽油機制造行業中。
三、先進制造技術在抽油機制造行業中的應用
就結合我國當前抽油機制造行業的發展特點來看,應積極對國外先進的制造技術進行探索,加以借鑒,引進國外成熟的抽油機制造技術原理,將其在符合我國抽油機制造行業的前提條件下實現有效應用與完善。隨著我國機床業以及裝備業的高速發展,與當前高素質人才相結合來看,我國其實已經具備了設計、制造先進制造技術的基本實力,在此基礎上,充分結合人才資源與先進制造技術的發展,繼而提升我國抽油機制造行業的發展水平,促進產品技術實力的提高。我國大部分抽油機制造行業其實都存在屬于自己的研發網絡,且將CAPP、CAD等計算機輔助技術應用其中,已經為先進制造技術的發展奠定了堅實基礎。針對于此,與現有技術充分結合,積極推動先進制造技術在抽油機制造行業中的應用,建立與完善抽油機虛擬樣機,在以虛擬樣機為基本前提下,進行對我國抽油機工作情況的探討,可以實現對抽油機可靠性能及基本使用性能的深入分析,繼而發現其中不足之處,總結后采取相應對策進行完善。
結束語
當前正是我國抽油機制造行業發展的關鍵時期,無論是對先進制造技術的發展還是我國社會經濟的發展都具有至關重要的影響,屬我國未來發展面臨的一項重要難關。針對于此,我們應緊抓機遇,進一步促進我國抽油機制造業的快速發展,積極提倡并實現先進制造技術的應用,借鑒國外成熟經驗,提升我國抽油機制造能力,爭取盡量與國外先進的制造技術水平持平,確保在競爭日愈激烈的國際市場中可以占得一席之地。
參考文獻:
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關鍵詞:先進制造技術;教學內容;考核方式
【中圖分類號】G712
制造業是國民經濟中重要的支柱產業,制造技術的水平和制造業的實力反映一個國家的生產力水平,決定著國家的經濟競爭力和綜合國力的強弱。由于傳統的以大批量生產為特征的制造技術和制造模式已無法適應現代市場環境的嚴峻挑戰,從而引發了制造技術、制造模式和管理技術的劇烈變革,先進制造技術就是在這樣的環境下提出來的新觀點。先進制造技術是制造業在不斷吸收信息技術及現代化管理技術等方面的成果,并將其綜合應用于產品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務直至回收的制造全過程,以實現優質、高效、低耗、清潔、敏捷的生產,從而提高企業市場競爭力的制造技術的總稱。
隨著我國制造業的迅猛發展,先進制造技術和現代管理方法在生產中的應用越來越多,我院機械類專業開設了《先進制造技術》課程,目的是拓寬學生專業視野,掌握制造技術最新發展。由于先進制造技術課程涉及的內容多,哲理深奧,覆蓋面廣等原因,使得學生在學習的過程中理解和掌握比較困難,學生的感性認識欠缺,對學習的興趣不高,普遍感到枯燥難懂,學習注意力難以持久,因而學習效果不好。怎樣使學生在有限的時間內學到更多的知識,培養良好的職業素養和創新能力,對先進制造技術課程進行教學內容和教學手段的改革就顯得十分重要。
一、《先進制造技術》課程的特點
1.課程的內容多,覆蓋面廣
《先進制造技術》課程的內容十分繁雜,覆蓋面廣,包括柔性制造系統、計算機集成制造系統、快速成型技術、先進生產管理技術、特種加工技術、超精加工技術、納米加工技術、生物加工技術和綠色制造等先進的制造工藝技術和成組技術、并行工程、精益生產、準時生產、敏捷制造、虛擬制造、可重構制造、網絡制造、智能制造等先進的制造模式,以及現代生產管理信息系統、企業供應鏈管理和產品數據管理等先進的管理技術等。
2.課程內容上既繼承又發展,具有動態性
《先進制造技術》課程所講授的內容中有很多的先進技術是既繼承又發展的。如在物料需求計劃的基礎上,將企業的經營、銷售、財務、成本管理納入,則發展為制造資源計劃,而制造資源計劃經過擴充和進一步完善則發展成為企業資源計劃。同時,隨著時間的推移,各種先進制造技術不斷吸收各種最新技術成果,并不斷發展和創新。故本課程的內容也具有動態性,需要不斷地更新。
3.教材內容的滯后性
先進制造技術發展迅速,而教材的內容大多是已經成熟或即將成熟的知識,與相關學科的最新進展相比存在一定的滯后性。因此,授課教師必須及時檢索、查閱相關技術的最新研究成果,并補充到教學內容中,使學生能夠掌握制造技術的最新知識。
4.教材內容的概述性
由于該課程涉及的內容多、課時少(一般為40課時),對于每一種先進制造技術,本課程都不能進行深入、詳細的講解,而只介紹其基本原理、特點、應用和發展趨勢等。
二、教學改革
1.教學內容
作為高等教育的重要組成部分,高等職業教育以造就新型工業化需要的能力強、素質高的高端技能型人才為目標,不僅要培養大量能夠勝任現場操作的高技能人才,而且要為潛在的未來能夠擔當企業推動技術創新和實現科技成果轉化的高端技能人才營造訓練環境。未來先進制造技術要求從業者既有較強的實踐動手能力,又有一定的理論知識和智力技能,必須具有較強的自主學習能力和創新能力,具有對新知識、新技術的快速學習、吸收和創造性的應用能力,能夠把高新技術和設計成果迅速轉化為實踐、產品,促進制造企業的產品創新和技術創新。先進制造技術作為一種動態技術,不斷吸收各種最新的技術成果,那么作為介紹先進制造技術的《先進制造技術》課程也應該是一門動態的課程,隨著新科技、新理念的不斷出現而不斷更新、充實和發展。另外,由于先進制造技術涉及產品的整個生命周期,從市場調研、產品設計、工藝設計、加工制造、生產管理、售前售后服務到產品的回收等方方面面的內容,因此先進制造技術課程的內容十分龐雜,涉及許多其它學科的知識,如管理科學、電子科學、材料科學、信息科學等,在短時間內全部掌握是不可能的。對于教學內容的安排就顯得尤為重要,先進制造技術包含的內容非常廣泛,教學課時內不能全部介紹,課堂教學只能選擇有限的部分內容講解。重點介紹現代設計技術、先進成形制造技術、先進制造工藝技術、制造自動化、先進制造的模式與管理技術等核心內容。同時,教師應注意收集各種先進制造技術最新的研究成果,及時補充教學內容,確保教學內容的前瞻性。
2.課堂教學方式
如何增加學生學習的動力,激發學生學習新知識和新技術的興趣。要轉變傳統的教師觀與學生觀,教師不能只單純地傳授知識,為人師表,把學生當作被動受教育的客體。在課堂教學中,從以教師為中心向以教師為主導,學生為主體的轉變,從單一的專業教育向綜合素質教育和通識教育的轉變,從以傳授知識為主向全面地培養能力為主的轉變,從單一的培養模式向多層次、多方位的立體培養和因材施教的轉變,從封閉式教學向開放式教學轉變。經過一段時間的學習,確立引導學生自主學、激勵學生合作學、培養學生創造學三個學習目標。
(1)教師應引導學生自主學習
知識更新速度的加快,知識總量急劇增加,教育的重點要從傳授知識轉變為著重培養能力,特別是學習能力和思維能力。教師在教學過程中,要充分發揮學生的主觀能動作用,引導和啟發學生主動認知、質疑問題,重點掌握研究和解決問題的思路和方法。注意指導學生對所學知識的思考、歸納、總結、應用,從而了解學習過程,認識學習規律,尋找和總結適合自己的、靈活而高效的學習方法,發展學生的自主學習能力,為學生的再學習和繼續發展奠定基礎。教學中引導學生明確想學什么和應該知道什么,然后讓學生選擇自己感興趣的部分內容自主學習,在課余的時候收集相關的新知識和新技術,在課堂中給予學生機會講解。學生選擇學習內容,掌握了學習的主動權,激發了學習興趣。同時應及時修訂和充實教學的內容,擴大課程教學資源,提高課堂教學的柔性。
(2)在課堂上引入案例教學法
通過企業生產實例提出需要解決的問題,然后介紹解決問題的方法,最后總結必要的結論和概念,避免傳統的提出概念、解釋概念、舉例說明這一知識學習的三段論,這樣可以讓學生從死啃理論教學和書本中走出來。在課堂上中通過給定的問題情景,鼓勵學生以小組活動的形式運用已學的知識,模擬解決問題的方法,通過討論共同找出結論。學習能力弱的同學碰到自己解決不好的問題時,可以由能力較強的小組成員討論解決,也可以在其他小組同學的幫助下完成。小組討論既可以讓學生互補知識,同時也鍛煉了學生團隊合作精神。
(3)合理應用多媒體教學課件
那種以教師為中心、課堂為中心、書本為中心的教學模式已經不能適應現代課堂的需要,而多媒體教學課件能較好地將文字、圖像、聲音、動畫和視頻信息等眾多媒體的信息集于一體,給學生提供一個生動逼真、內容豐富、交互性好的人機界面,使學生的各個感官能夠同時接受到大量的教學信息和豐富的知識,能培養學生的想象能力、創新思維和創新意識。雖然計算機輔助教學帶來了許多新的變化,但多媒體只不過是學習和教學的-種工具,也不是所有的內容都適合應用多媒體,教師需要適時地講解難點和提醒學生在演示過程中注意觀察重點,并及時加以引導、啟發、歸納和總結。
(4)培養創新意識和創新能力
創新能力是21世紀從業者的基本要素。要從授課指導思想、學習環境、課程評估、學習氣氛等多種因素考慮,把課堂教育中的不同教學環節、教學方法、課外活動的作用結合起來,激發學生的創新動機和創新精神。教師應注意給學生營造不同智力要求又有挑戰性的問題情景,讓學生通過自己一系列思維的加工,發展自己的創新思維和能力;給學生以主動探究、自主學習的空間,通過各種途徑、形式搜集、整理資料,通過質疑、思考、論證、解決問題,得出結論;采用啟發式、討論式等多種教學類型和組織形式,注意激發學生多方面的思維,使其智力活動多樣化、豐富化;給學生以心理安全的教學氣氛,鼓勵和尊重學生的提出的各種問題和想法,讓學生知道他們的觀點是有價值的,并從因果關系上展開評價。
3.考核方法
考核方法主要表現在考核內容和考核形式兩個方面。在考核內容上盡量涉及先進制造技術的各個方面,知識覆蓋面寬,考核內容全面,同時要抓住重點,選擇那些廣泛應用于我國生產實際的先進制造技術,如數控技術、激光技術等。在考核形式上可以采取上課討論、平時查閱文獻、課后布置作業、實踐環節、小論文等多種形式,變考知識為考能力,按照一定比例權重來決定本課程的最終成績,這樣可以改變過去"一張試卷定終身"的局面。同時給學生在學習本課程時很大的自由度,鍛煉學生的查閱文獻、信息獲取,論文寫作、實踐和操作等方面的能力。另外,可以采用合適的方式讓學生對本課程進行評價,一方面對教師的教學方法、教學效果提出一些建設性的意見,以便教師根據反饋意見進行改進;同時可以根據課程評價內容反映學生對本課程的參與程度,將其作為考核學生的一種輔助方式。
三、小結
先進制造技術具有先進性、廣泛性、實用性、系統集成性和動態性等特點,是在傳統制造技術、信息技術、自動化技術、現代管理技術等相互滲透、融合而形成的。《先進制造技術》這門課程也要隨著先進制造技術的發展而與時俱進,從教學內容、教學方法、考核方法等方面進行改革。使課堂教學質量得到變革性的提高,從而培養出具備更強創新能力、綜合能力、能適應環境變化的高端技能型型人才。
參考文獻:
[1]賈晨輝,馬文鎖,任小中.先進制造技術課程教學方法研究[J].科技資訊,2009.
關鍵詞 先進制造技術;職業教育;實驗室設備引進;實訓室建設
中圖分類號TH166 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2012)72-0166-02
0 引言
先進制造技術(Advanced Manufacturing Technology,簡稱為AMT)是制造業為了適應現代生產環境及市場的動態變化,在傳統制造技術基礎上通過不斷吸收科學技術的最新成果而逐漸發展起來的,是傳統制造技術、微電子技術、自動化技術、計算機技術、信息技術與管理科學等多學科先進技術的綜合,并應用于制造工程之中所形成的學科體系。AMT是制造業企業取得競爭優勢的必要條件之一,其優勢還有賴于生產制造各環節的組織管理和人力資源的有機協調。因此,與傳統制造技術相比,先進制造技術對人才提出了更高的要求。作為為制造業培養一線工程技術人員的中、高等職業院校更應認真做好市場調研,積極采取應對措施,以便使培養出的人才有效適應和利用先進制造技術,為先進制造技術的發展奠定堅實的基礎。
1 先進制造技術對技能人才的要求
人力資源是未來企業競爭的核心要素,傳統制造業視工作者僅僅為勞動力,未來,隨著制造技術的發達性和制造業市場的動態多變性則要求企業聘用更多具有較高職業能力和創新激情的工作人員,員工在整個工作過程將涉及到多個專業領域,他們被賦予一定的自主決策權力,來處理單元不確定事件。同時要求員工不斷的學習先進的技術和管理理念,借以保障在動態重組過程中沉著應對并能夠保障鮮活的競爭力。所以適應先進制造技術發展要求所需要的人才應當是高素質且掌握多種技術能力的復合型人才。雖然高職院校主要的培養對象是面向生產一線的操作人員,但由于先進制造技術對知識量、信息量的要求增加,使得人才的培養將從以往的技能型向復合型轉變。
2 職業教育實驗、實訓建設的現狀與存在的問題
隨著我國的制造業的蓬勃發展,先進制造領域對人才能力及素質的培養要求越來越高,作為承載此重任的一些高等職業院校在很大程度上對先進制造技術的發展認識不足,導致其在專業及課程設置、教學及管理模式、教學方法及手段等方面存在很多不合理的現象。而實訓的條件差,師資短缺,應該說是主要的原因,尤其是實訓條件,職業教育的根本任務是培養高技能應用型人才,實際的訓練是培養這種能力的關鍵的環節,但是目前大多數的學校實訓條件仍不能滿足人才培養的要求,主要有三方面的原因:第一方面:實訓基地建設與維護需要大量的資金投入,特別是工科專業,需要投入的經費比較高,而一般的學校的財力很難承受。第二方面:許多的學校在辦學指導思想上仍然不明確,教育理念不能與時俱進。同時,由于大多數教師只熟悉課本上的理論知識而缺乏企業實踐經驗,致使他們很難駕馭實驗實習和綜合實訓的各個環節,包括先進技術運用和管理理念的灌輸。第三方面:綜合實習、實訓條件較差,體現在學生平時在技能訓練方面,訓練內容只針對于某一領域或某一學科,比如學機械的不懂電,學強電的不熟悉弱電等等,但在實際應用中,這些專業是相互貫通,綜合利用的。知識間的和知識與技能間的相互脫節造成學生在面對龐大的生產設備時不知所措。
3 先進制造技術促進職教實驗、實訓建設的改革
為滿足日益發展的先進制造業對技能型人才培養的需求,加強實訓、實習基地建設是高等職業院校改善辦學條件,提高教學質量的重要保證.實訓基地建設應遵循科學規劃、分類建設、集中管理、資源共享的原則。首先,為完善實驗室的使用和管理,高職院校應該充分利用現代化信息技術,建設校園網將實驗室的各項規章制度、實驗、實習安排、師生信息乃至值日輪流表等都放到網上,可方便學生隨時隨地查詢,極大地方便了學生對各項信息的準確把握;建立網絡教學平臺,在網上設置教學大綱、電子教案、布置作業和進行在線答疑,即時的與學生進行交流和溝通;另外也可以建立一套合理、實用的開放性實驗室管理方案,以此滿足學生課余時間的學習要求,在這樣寬松、靈活的環境中,學生能親自體驗到各種先進的技術給學習和工作過程帶來的便利,更能激發他們對所學知識的濃厚興趣。其次,在加強實驗室的建設中,實驗室師資隊伍建設至關重要。因此,要大力加強高職院校實驗室隊伍建設,建設一支集思想覺悟、業務水平、管理水平全面發展的師資隊伍。再次,要加強實訓教材的開發與建設,教學過程中盡量選用教、學、做一體化教材,涉及的內容要難易適中,對各環節的教學、實踐指導要本著先易后難,循序漸進的原則,各學校也可根據校內自身的教學大綱和實驗實訓條件組織經驗豐富的教師自編教材,確保實驗教材內容能夠反映出學科的新知識、新內容,根據各學科的發展態勢和生產實踐的需要適時更新實驗項目和實驗教學內容,將當前的新思想、新技術、新方法納入進實驗教學中來。最后應建立實驗室教學及管理的考核機制,強化教風建設。制定實驗、實訓室教職工行為規范、評學、評教等制度;實施多項加強學風、教風建設的措施:加強對外交流合作,開拓視野,聘請具有一定影響力的國家級或省級名師作指導,不斷提高業務水平。每學期召開學生座談會,教師座談會,促進教師之間,師生之間的交流互動,對出現的問題及時解決。
4 對實驗室建設及引進綜合實訓設備的幾點建議
在建設實習、實訓場所或引進實訓設備時務必要考慮到各學科的關聯性、綜合性,在學生學完所有的專業課后能夠為學生提供典型的綜合實訓環境,使學生將學過的諸多單科專業知識在這里得到全面認識、綜合訓練和相互提升。因此在引進實訓設備時應從以下幾點全面考慮:第一,所引進的綜合實訓設備應根據企業應用的特點,對各類工作過程和相關的技術進行研究,對工業現場設備進行提煉和濃縮,并針對實訓教學活動進行專門設計,融多學科于一體,將諸多技術領域構成一個完整的多級控制系統。第二,為便于教學,系統應將結構模塊化,使系統可以完成各類單項技能訓練和綜合性項目訓練,提高設備的利用率。例如,當系統拆分開來學習時,可保證初學者容易入門和足夠的學習空間,而將各單元聯在一起集成為系統后,能為學員提供一個學習復雜和大型控制系統的學習平臺。第三,系統應采用統一標準接口,具有較高的兼容和擴展性,隨著工業現場技術的快速發展,系統可以緊跟現場技術升級擴展,隨時滿足實訓環節的需要。系統有關的設備都應該按易于與工業控制系統形成一個整體,易于擴展其功能的原則而設計。
5 結論
當前,在以知識為基礎、以創新為動力的新經濟體系中,制造業正面臨著嚴峻的機遇與挑戰。同時,人才是制造業振興的希望,也是國際先進制造技術的決勝點。人才,特別是高素質的理論創新型人才和實踐技能型人才的希缺已成為制約我國先進制造技術可持續發展的“瓶頸”因素。實訓室建設在以技能人才培養為核心的職業教育發展中起著關鍵的作用,現今社會越來越需要德才兼備、具有高水平、高技能,有著實踐經驗的職業技能人才充實到社會各個行業的生產一線中去,為企業帶來新技術、新活力和新效益。針對上述問題,作為技能型人才培養搖籃的高職院校應該改革現有的教育體制,完善現有的實驗實訓條件,以此造就大批適應時展的高素質的技術人才,使他們在先進制造業中大顯身手、游刃有余,并不斷推動先進制造業的發展。
參考文獻
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[2]徐國慶.實踐導向職業教育課程研究:技術學范式 [M].上海教育出版社,2005.
[關鍵詞] 特點;機械設計;制造工藝
中圖分類號:TH122 文獻標識碼:A 文章編號:
現代制造技術是20世紀80年代提出的,但它的工業基礎已有辦個多世紀。最初的制造是靠手工,以后出現機械代替手工,從而達到提高產品質量和生產效率的目標,同時也為了解放勞動力和克服繁重體力勞動,因此出現了機械制造技術。它有兩方面的含義:一時指用機械、機器來加工零件的技術,也就是通常所說的用機床來加工;另一方面是指制造某種機械的技術,例如汽車、電機產品等。其后,經過發展,制造加工方法有了更大的提高,突破傳統意義上加工外出現電加工、化學加工、光學加工等等非機械加工方法。因此,原本被叫做機械制造技術則被改叫為制造技術。但是,不可否認的是,機械制造仍為其主體和重要部分。
1、現代制造技術的重要性
1.1 制造技術和社會發展休戚相關
現代制造技術是當今世界各國研究和發展的統一命題,在全球市場經濟的競爭大潮中,它更是顯得格外重要。
人類的發展史也就是生產制造史。人類初期,為了生存和自然界抗爭,制造處石器,而后有出現陶器、青銅器、鐵器并出現了簡單機械,如:戰爭防衛用的刀、劍、弓箭,農作使用的犁、水車、碾磨等。這些都是簡單的制造過程,隨著社會進一步發展,制造技術也在不停提高。它的發展體現在廣度和寬度的拓展,特別是蒸汽機的發明帶來了工業革命和大工業生產,內燃機制造技術的出現和發展形成現在汽車、火車等制造技術并進一步促進了噴氣式飛機和超音速飛機的發展,集成電路制造技術的進步左右了現代計算機的水平,納米技術的出現更開創了微型機械的先河。因此,制造技術和人類社會發展密切相關,人類活動的水平也受到制造水平的極大約束。
1.2制造技術是所有工業基礎
制造技術是國民經濟的基石,在國民經濟中具有十分重要的地位和作用。無論是傳統產業還是新興產業都離不開制造技術的強有力支持,因此,制造業是個支柱產業,不同的歷史時期有不同的發展重點,但需要制造技術的支持是永恒的。制造技術的規模和水平更是反應國民經濟實力和科學技術水平的重要標志。因而,世界各國都把提高制造技術水平當做振興和發展國民經濟的戰略重點來抓,可見制造技術是如何的重要了。
1.3制造技術是科學技術轉化的基礎
從設想到現實,從精神到物質,都是靠制造來轉化實現的,制造是科學技術向現實轉化的基礎,科學技術的發展反過來又促進制造水平的提高。因此,它們體現為相互作用,相互促進。信息技術的發展和引入是制造技術產生了革命性的變化,出現了制造系統和制造科學,從此制造就以系統的新概念重新定義,并以物質流、能量流和信息流組成,物質流是本質,能量流是動力,信息流則是控制,制造技術和系統論、方法論、信息論、控制論和協同論相結合造就了新的制造學科---制造系統工程學。
1.4制造技術是增強國防和國力的保障
一個國家的國力主要體現為政治勢力、經濟實力、軍事實力。經濟和軍事實力依托于制造技術的基礎上,只有制造技術上是強國才能是軍事上的強國,一個國家不能總是靠購買別國軍事裝備來保衛自己,必須有自己的軍事工業。國力的強盛才能凸顯政治實力,才能立足于世界強國之林。二戰以后,日本、德國正是高度重視制造技術,大力恢復發展制造業,因為,國力也很快得以恢復,經濟實力也一直處于世界前列。而原先一直處于制造技術領先的美國則由于未能重視它則每況愈下。克林頓執政后,迅速把制造技術提到重要日程上,決心重新奪回霸主地位,期間推行很多先進制造技術和理念,促進先進制造技術的發展,并對美國經濟的復蘇產生巨大影響。
2、加工制造工藝
加工制造工藝是指產品實現過程中,人、機、料、法、環各相關要素的總稱。它是在深入了解和實踐的基礎上,利用各類基礎理論知識,經過實事求是的對比分析,找出客觀規律解決面臨的制造加工問題的學科。
加工制造工藝涉及行業眾多,產品品種也成千上萬,但是做好工藝工作通常可歸納為:質量、效率和經濟性三類。
2.1保證提高產品質量。產品質量包括整機的裝配精度、使用性能、使用壽命和可靠性,深入探究更加表現為零件的加工精度和加工表面質量。近代,由于航天、精密機械、電子工業和軍工的需要,對零件的精度和表面質量的要求也越來越高,各種新工藝新材料層出不窮,加工精度更有精密加工、超精密加工和微細加工。
2.2提高制造生產效率。中國是人口大國,有較多的勞動力資源,但隨著人口老年化加劇,同是也面臨著社會發展人力成本的不斷提高這兩方面的壓力,加工制造過程中也越來越看重生產效率的提高。提高生產效率的辦法:一是提高切削用量,采用高速切削,高速磨削和重磨削。今年來出現得聚晶金剛石和聚晶氮化硼等新型刀具材料,其切削速度可達900m/min,高速磨削速度可達200 m/min。重磨削也是高效磨削的方向,包括大切深緩進給、大進給等磨削。二是改進工藝方法、創新工藝。例如,利用鍛壓設備實現快速成型和少切削加工,創新使用高效設備,如無心磨床、雙端面磨床,使用粉末冶金技術直接獲得零件成品等。三是提高自動化程度,實現高度自動化。如采用數控機床、柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(FMS)、計算機集成制造系統(CIMS)和用機器人組建實現無人化車間或工廠等。
2.3合理經濟性分析。對整個加工制造過程不斷的進行經濟性分析,把降低成本作為持續改進的目標,節省和合理的選擇原材料并不斷研制新材料,合理使用和改進現有設備,不斷研制新型高效設備。
先進制造工藝可大大節省原材料消耗,降低能源的消耗,提高了對日益枯竭的自然資源的利用率。應用先進制造工藝可做到零排放或少排放,生產過程不污染環境,符合廣大人民群眾日益增長的環境保護要求,更加是擔負起社會責任的具體表現。
3、精密加工技術
先進制造技術是當前世界各國國民經濟的主攻方向和戰略決策,同時又是一個國家獨立自主、繁榮昌盛、經濟上持續穩定發展、科學上保持先進的長遠大計。精密加工技術是先進制造技術中最具有實質性的重要組成部分,它是先進制造技術的基礎和關鍵,是一個國家制造工業水平的重要標志之一。
3.1 精密切削技術。用直接切削來得到高精度仍是常用的方法,然而,要想得到高水平和高精度的產品,必須盡可能的減少材料、刀具、機床和工件等因素的影響。如要求材料的切削加工性能要好,材料的硬度不能太高,鑒于服務過程中要長久保持高的精度,材料的耐磨性、耐腐蝕性要好。機床具有高剛度、小熱變形和抗震性能,就必須有更先進的技術,如機床床身采用花崗巖、使用精密控制技術、空氣靜壓軸承、全閉環技術等,此外,提高刀具的切削速度增加機床轉速進行高速切削也是有效的辦法,當前的超精密加工機床早已提高到每分鐘幾萬轉。
3.2特種加工技術。特種加工是相對于常規加工而言的,它是指利用力、熱、聲、光、電、磁、院子、化學等能源的物理的、化學的非傳統加工方法。從材料加工成型原理來分析,特種加工又可分為去除加工、結合加工和變形加工。
特種加工中,工具的硬度和強度可以低于工件的,因為它不是靠機械力來切削,適于加工高硬度材料、脆性材料等難加工材料,也適于加工精密微細零件、波比零件、彈性零件等易變形零件。又由于工具損耗小,甚至不損耗,可加工復雜成形表面、型腔等。當前特種加工已向精密加工方向發展,出現了精密特種加工,許多特種加工方法同時又是精密加工方法、微細加工方法,如電子束加工、離子束加工、激光束加工等。精密電火花加工的精度可達微米級(0.5~1μm),表面粗糙度可達鏡面(Ra0.02~0.012)。
3.3 光整加工。光整加工是指精加工后,從工件上不切除或只切除極薄材料層,泳衣降低工件表面粗糙度或強化其表面的加工方法。光整加工可以獲得比一般機械加工更高的加工精度和表面質量。
按照工具類型進行分類,光整加工課分為以下兩種:
(1)固結磨料加工,加工時,磨粒和微粉與結合劑粘結在一起,具有一定的形狀和強度。固結磨料加工時對提高形位精度和尺寸精度有較高效率,常見的有研磨、珩磨加工等。
(2)游離磨料加工,加工時,磨粒和為分成游離狀態,如研磨時的研磨劑、拋光時的拋光液。游離磨料加工的典型方法有研磨和拋光等。近年來,這些傳統工藝的基礎上出現許多新的工藝方法,如噴射磨料加工、彈性發射加工、磁流體拋光等。
3.4 納米技術。納米科學是涉及到多個學科的科學,是先進工程技術與現代物理學相結合的產品。幾年來,納米機械技術取得了快速的發展,能夠在硅片上刻畫納米寬的線,這充分表明信息存儲的密度提高了若干個數量級。同時,納米技術在傳動、材料、密封等方面更取得了顛覆傳統的輝煌成績,隨著深入的研究,納米技術必將會越來越更好的為機械制造服務。
3.5 微細加工技術。隨著科技的不斷發展,電子元件的體積也越來越小而使用頻率則越來越高,能量消耗也應越來越低。超微細粒子技術的問世使得半導體加工精度達到了幾百個埃的程度。隨著微機械需求的不斷增加,微細加工技術發展空間也越來越大,未來必將會在各行業中起到更重要的作用。
關鍵詞:高等教育 教學改革 先進制造技術
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2013)04(b)-0043-02
《先進制造技術》課程是我校近兩年來新開的一門機械類專業選修課程,教學對象是我院大四學生。開課的主旨思想是通過介紹先進制造技術的各項關鍵技術的內涵、特征、技術發展前沿和關鍵技術等,使學生了解和掌握先進制造技術的各種新思想、新方法、新技術,了解本學科發展的前沿狀況,拓展學生的知識面,使學生適應由傳統制造業的設計思想和制造方式向先進制造業的設計思想和制造方式轉變,并能在今后工作崗位上加強先進制造技術的應用,適應社會生產發展的需要。課程的目的在于使學生能在總體上了解先進制造技術的基本內容及其在提高國民經濟發展水平方面的巨大潛力,從而去影響和推動相關人員共同奮斗,不斷地推廣先進制造技術,并在實踐中勇于提高和創新,不斷地提高我國的機械制造技術水平,以增強國力和世界市場的競爭能力。
1 課程特點
1.1 《先進制造技術》的課程特點
先進制造是由多學科高新技術集成的制造工程科學,它以制造工藝技術為核心,體現制造過程的物理本質,是先進制造的使能技術,圍繞制造的物理本質,綜合了高新技術的輔助技術群,如過程控制、柔性制造系統(含組織由于調度)、并行工程、全面質量管理、虛擬企業及企業聯盟,先進制造的終極目的是滿足顧客提出的要求。
因此,《先進制造技術》課程不但具有多學科交叉性,更具有科研前沿性。傳統制造技術或工藝類課程,不但可以列舉出很多應用實例,還可以帶學生到生產現場實習,通過感官體驗來加深印象;而《先進制造技術》,主要介紹的是一種大制造概念,引領未來制造業的具有創新性的制造理念,比如可持續制造、綠色制造、人文制造、生物制造等,它更多的是提出一種理念,而這種理念是目前制造行業的發展方向,因此,很難找到與此相符合的生產實例。再比如,虛擬制造技術與網絡制造,他們是目前制造行業科研的熱點課題,但具體的實際應用或生產,卻很難體現。
針對《先進制造技術》課程的這些交叉性、前沿性、學術性的特點,在教學過程中,如何選擇合適的教學方式或實踐方式,使學生在較短的時間內了解這些大制造概念下的先進制造工藝、先進制造模式以及未來先進制造理念,是我們老師應該重點思考的問題。
1.2 教學對象的特點
本課程是機械類專業的專業選修課程,教學對象是大四上學期的本科生。對于本科生,大四第一學期是最繁忙和迷茫的時期。在這一時期,少部分學生準備考研,學習時間的安排也一切以考研科目為重。大部分學生要找工作,而大四第一學期也是各種招聘會、公務員考試、各種職業資格考試最多的學期,所以,學生們很少有時間或把興趣放在專業選修課程上。更多的關注是拿到專業選修課程要求的學分。
因此,教學對象的實際情況也提高了對教師的要求,教師不但要知識講清楚,更要提高學生們的興趣,在有限的教學時間內達到事半功倍的效果。
2 教學改革實踐的嘗試
2.1 備課
《先進制造技術》的課程特點以及學生自身的實際情況,就要求老師在進行備課的時候不能僅僅關注課程的知識點,而更多的結合目前制造業的實際以及學生就業或進一步深造的心理,從《先進制造技術》課程所涉及到的行業發展高度,對學生的就業做指導。
例如,在《先進制造技術》課程加工域活動中的“快速原型技術”部分,該部分主要介紹與傳統的“減量制造概念”相對的“增量制造概念”。就課程內容本身來說,雖然是研究熱點,但在實際生產中很難遇到。而三維模型與快速原型設備之間的接口程序卻與目前機械制造行業的數控加工、加工中心的接口程序很相近。因此,在備課過程中,我就從這一“相近性”著手,對“接口程序”內容查閱了大量的資料,包括目前常見的數控接口程序、加工中心接口程序等非常具有現實意義的應用實例,然后逐步擴展至快速原型的接口程序與標準。
2.2 授課環節的探討
(1)教材知識點的講授。
《先進制造技術》課程涉及到很多交叉學科、研究前沿的知識點,這每一個知識點,實際上都是一個學科方向或學科前沿。因此,在有限的課堂時間內,很難把這些知識點向學生講述透徹,并且,對于大多數知識點,筆者認為,也沒必要全部理解。因此,在講述過程中,筆者一般都是用很短的時間對這些知識點或學科前沿進行講述,但要求學生對這些學科方向或研究領域所涉及的一點關鍵知識點進行筆記記錄。然后根據每個學生的不同興趣,讓學生對自己感興趣的領取去查閱資料,并形成約20分鐘的課件,在下次上課過程中進行講述。這一環節,主要是培養學生自主學習、自主從各個渠道獲得知識的能力。
(2)學生自講自評。
每次上課,均安排1~2個學生走向講臺,根絕自己獲得的信息來講述相關知識點,然后學生互相提問。在剛開始進行這種教學實踐的時候,筆者還心存疑慮,怕學生已經習慣了傳統的填鴨式教學而不愿走向講臺,但經過兩次實踐以后,學生非常配合。其實,在學生內心里,都有一種求知欲和被認可的心理。通過學生的互評和老師的鼓勵,很多學生走上講臺后都信心十足,準備的內容也越來越詳細,越來越多,表達能力也逐步增強。在最初上課階段,有幾個學生一直坐在教室的后排,不是睡覺就是低著頭看其他與課堂無關的書籍。通過幾次實踐后,大家都坐在了一起,課堂氣氛活躍了很多。比如在講述“快速原型工藝”部分時候,有一學生根據自己熟悉計算機繪圖以及動畫的特點,把原本很生硬和難懂的設備原理圖繪制成了三維動畫,非常生動形象。不但把這一生硬的工藝過程講得栩栩如生,還得到了同學生的鼓掌和羨慕。不但使同學們獲得了知識,自己的特長也得以發揮,培養了學生自主學習的興趣與能力。
(3)教師―― 學生互動。
在開始上課階段,筆者一直是站在講臺上講述與回答學生的問題。但是,在這樣的教學過程中,筆者發現,老師一旦站在講臺上,與學生之間的距離就拉大了很多,學生有很多問題都不敢大膽提出。后來,筆者就嘗試著走下講臺。走下講臺發現,學生對這種科技前沿的東西很感興趣。網絡和電腦的普及,提供給學生很多獲取知識的渠道。走下講臺后,筆者每提出一個問題,學生們都嘰嘰喳喳,非常踴躍的發言。很多時候,都是學生走上講臺,把自己的理解與認識拿出來與大家共同討論。
(4)教研相輔。
科研意識是指積極從事科研工作的動力,潛心捕捉和研究問題的探求欲,是科研素質的基礎;而教育科研意識則是指:“教師對教育活動的有意識的探索和革新,是運用教育科學理論指導教育活動的自覺性,是對所從事的教育活動的一種清晰而完整的認識。它既表現為行為主體對教育環境的主動適應,也表現為行為主體對教育環境的積極影響與改造。”教育科研意識高的教師深知教學與科研相互消長的關系,善于運用自身所學的教育科學理論來指導日常教學,不斷以科學理論為標準總結日常教學經驗,善于發現問題,并能及時地根據教育科學理論來調整教學細節,以求解決問題完善教學。教育科研意識高的教師還善于提高自身的專業素養及科學素養,熟悉本學科的科研發展新動向、新成果,知道如何根據所掌握的新動向、新成果來指導自身的科研及教學。中國的教育要與國際接軌,教育改革要繼續推進,各高校要培養出有較強綜合能力及市場競爭力的大學生,就要求教師優化教育科研意識,通過教育科研活動來改變傳統的教學模式,真正培養出有自主學習能力、創新能力的優秀人才。
在講述過程中,筆者經常根據授課內容,將自己目前正在從事或以前的科研成果展示給同學們。比如,在講到“快速原型材料”的時候,筆者就將自己目前正在研究的“梯度功能復合材料”的成果展示大家,并結合自己的貼身體會,和同學們交流科研的實質與方法。不但打破了學生對科研的神秘感,更提高了他們對科研的認識,對創新實質的體會,培養了學生們的科研興趣。
(5)擇業交流。
由于教學對象是大四第一學期的本科生,他們都面臨擇業和考研的壓力與迷茫。對于大多數學生來講,他們正在積極盲目的參加各種招聘會。究其原因,是同學們對自己的行業還不了解,對自己的特點或優勢還看不清楚。筆者就結合自己的經驗和所見對同學們進行交流。這也是每次課堂教學中同學們最為活躍的部分。其實,這一看似和教學無關的環節,卻引起了學生們的極大思考。
大學是青少年走向社會的過渡階段,但是,作為大四學生,由于在大學期間的教育基本上都是填鴨式的學習,所以,學生很少自己去獨立思考,并且,由于和實際生產(尤其對于機械類專業)的脫節,很多學生不知道自己的專業究竟有什么前途。尤其對機械行業,很多學生都普遍認為是一個“夕陽產業”,但是,大家又不想背離自己的專業,所以,很多學生感到很迷茫,就穿梭與各種招聘會,不但耽誤了大量的時間,還喪失了很多很好簽約機會。根據學生的這一心理特征,從機械行業的內涵與外延出發,結合《先進制造技術》所提倡的大制造感念,對機械類行業的發展進行了探討。逐步破解學生的迷茫心理,并大大提升了他們對自己專業的了解與信心。
3 結語
教―― 學的目的,最終還是為了學生的“學”,因此,教師在整個教學環節中,都應該圍繞著學生的“學”為中心。而“學”又分為教材知識的學習和學習能力的學習。在當今這個科技進步日新月異的世紀,個人認為,學生的學習能力更為重要。因此,就要求老師在教學過程中更應該注重這一點。
前面對《先進制造技術》課程特點的介紹可知,該課程是一門專業選修課,是目前國內外大制造概念中的科技前沿,是涉及到多學科的交叉技術。因此,在講述該課程的過程中,培養學生的學習能力更應該放在首位。為了達到這一目的,個人認為,應該打破或不局限于傳統的“教師灌輸,學生吸收”的教學模式,一切有利于培養學生學習能力的手段與方法都可使用。下面幾點就是作者本人對該課程教學改革的幾點思考總結:
(1)在備課中,應該收閱大量的資料,尤其注重科技前沿與目前生產實際的聯系了,注重多學科交叉知識點的歸納與分解。
(2)教學過程中,應盡量采用和學生面對面交流的方式,注重培養學生的興趣以及自主思考學習能力。
(3)注重從學生的心理實際出發,激發學生的個性與特長。
參考文獻
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關鍵詞:先進制造技術;自主式教學課堂;教學方法
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)22-0175-02
我校2013版人才培養方案中,《先進制造技術》課程是針對機械類專業開設的專業必修選修課程,目的在于通過該課程的學習,使學生了解先進制造技術的基本內容和國內外先進制造水平;掌握先進制造技術中關鍵技術的新思想、新方法、新技術和其內涵。培養和提升學生發現問題、分析問題、解決問題的能力,工程素養能力和創新思維。
一、課程特點
1.教學內容[1]和培養目標特點。《先進制造技術》主要介紹的是一種大制造概念,闡述了目前制造行業的發展新方向。課程涉及現代設計技術、先進制造工藝技術、制造自動化技術、現代生產管理技術及其他先進制造技術。融合機械、材料、電子、信息、生物和管理等多學科,具有多學科的交叉性,更具有動態性和前沿性,其教學內容龐雜,更新速度較快。在完成教學內容的同時,以培養學生工程素養、工程實踐和綜合應用能力為目標,提升學生的創新思維和創新創業意識。
2.授課對象的特點。我校2013級人才培養方案中,該課程主要針對我院機械設計制造及其自動化專業和工業工程專業開設,目的在于通過該課程的學習,使學生了解和掌握先進制造技術的關鍵技術。根據課程體系需求,該課程安排在整個課程體系最后,在大四第一個學期授課。此階段的學生忙于考研,公務員考試,各類招聘面試、考試等各項事務,對于專業選修課僅僅認為拿到學分即可,這有悖于開設該課程的初衷。因此,如何通過短短的32的課時學習,激發學生的學習興趣,主動學習該課程知識,并且達到預期教學目標,是任課教師應該重點思考的問題。
二、改進教學方式
教學方式的多樣性,是為了激發學生學習興趣,促進教學順利開展,提高教學效果,達到預期的教學目標。在課堂教學中以教師為主導,學生為主體,轉變學生角色,使學生由被動接收變主動自學,由被動學習變主動理解,積極參與到課堂教學中來。
1.建設自主式學習課堂[2]。針對該課程概念多,內容前沿和更新速度快等特點,提出自主式課堂教學。課堂中,教師引導全體學生主動參與教學,充分調動學生學習興趣,使得學生參與教學,激發學生在學習的過程中主動獲取、主動發展的動力,改變被動地灌輸與接受。首先,教師應上好第一堂課。根據課程所涉及的內容結合當前制造行業的熱點問題提煉出相關話題,例如納米加工、高速切削、高精密加工、工業機器人、3D打印等;其次,轉變學生角色,將學生按3―4人分組,小組學生應根據問題從具體應用入手結合知識點完成PPT、動畫的制作;再次,完成10―15分鐘的學生授課,并回答任課教師和其他學生提出的問題。最后,教師對該組學生的講課內容進行講評,并完成該組學生授課內容的知識拓展。在這個過程中,小組組長根據各成員優勢進行任務協調,主動完成查閱資料,動畫制作、PPT制作和課堂講授。機制2013級學生授課過程中,講述的“3D打印先進制造技術在工業領域的應用”,學生針對該問題,以“3D打印一體成形自行車”為例,從設計、材料選取、工藝、制造、裝配和庫存的整個制造工藝過程。通過該環節,幫助學生更好地理解該課程中涉及到的各個學科的知識。學生通過查閱大量資料,完成該項工作,在這種自主學習的過程中,培養學生的自主學習能力和閱讀文獻、整理文獻的能力和語言表達能力,同時也培養學生的團隊協作精神,為后續的畢業設計做好前期準備。
2.啟發式+案例式教學法[3]。針對機械設計制造專業學生在授課過程中重點講述:現代設計、工業技術、制造自動化技術,這些章節中概念多,學生容易感覺到枯燥,所以在授課過程融合了啟發式教學、案例式教學等多種教學手段。案例來自生產實例、第二課堂或先導課程《機制工藝學》的課程設計。教學過程中,教師應準備好案例和引導問題,從案例入手提出問題,經學生討論,最終解決問題。教師做好引導,啟發學生思考,提高學生學習興趣,有效地提高教學效果。在講授先進制造工藝技術內容時,以“全國大學生工程能力綜合競賽”中的閥芯和閥體設計制造及配合為例,從制造精度和配合精度等方面設計問題。對《機械制造基礎》中的材料加工方法,《機械制造工藝學》中尺寸測量方法、精度檢測和公差配合等進行回顧。通過此過程對課程體系進行串聯,培養并提升學生思考問題,分析問題,解決問題的能力。
三、現場教學,理論聯系實際
在制定2013級培養方案時,我院先進制造技術相關實驗室并未建設,該課程為32理論學時,并未設置實驗學時。但隨著學校“一省一校”項目順利推進,學院建設了數控加工實驗室、柔性裝配生產線(油泵)、3D打印實驗室、數控網絡協同制造實驗室和精準測量實驗室等一系列現代制造實驗室。授課教師根據講述知識點,將理論課堂講解轉到實驗室講解,授課教師可邊演示邊授課。例如:講述現代設計方法中反求工程內容時,將課堂設在三坐標三維測量實驗室,講解機制工藝學中的形位誤差、尺寸精度測量等概念,通過對零件的三維掃描,逆向反求零件三維實體模型。通過實踐聯合理論的方法,提高學生的分析問題和解決問題的能力,增學生的實踐動手能力,提升第二課堂實施效果和畢業設計質量。課程結束后,鼓勵學生走進實驗室,應用所學的理論知識解決實際問題。鼓勵學生借助實驗室的先進制造設備完成《機械制造工藝學》課程設計中涉及的軸類、盤套類零件加工,畢業設計虛擬樣機的3D打印模型。鼓勵學生參加學校的第二課堂,申報校級SRP項目、國家大學生創新創業項目、“互聯網+”項目、創業創新項目等;參加“全國大學生工程能力綜合競賽”、“全國3D設計大賽”等全國重要大賽,學生在“全國大學生工程能力綜合競賽”中取得三等獎,“全國3D設計大賽”中榮獲全國一等獎的好成績,使學生的工程能力得以實現和提升。
先M制造技術是一門多交叉學科知識的匯總,授課過程中立足于先進制造技術課程的教學內容的特點,在教學內容、教學手段、教學方式等方面不斷改進,激發學生的自主學習能力,提升學生的分析問題能力、解決問題能力、綜合應用能力;增強學生工程素養、工程實踐能力和創新創業意識,以適應機械工程專業的培養目標,并更好地適應今后工作需求。
參考文獻:
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Elementary Discussion on the Optimizing Teaching Methods of "Advanced Manufacturing Technology"
WANG Lei,WEI Min,ZHANG Wei,WANG Xian-fei
(College of Machinery and Electricity Engineering,Shihezi University,Shihezi,Xinjiang 832000,China)
[關鍵字]全球化 挑戰與機遇 先進制造技術 階段化
中圖分類號:TD406 文獻標識碼:A 文章編號:
一、機械制造行業的特點
1、經濟趨于規模化
在全球化的進程當中,各大跨國公司紛紛提升自身競爭實力,對其主干業務的投資與研
發已成為當今時代的一種潮流。各大企業在經營過程當中不斷地發展和壯大系統成套能力,
使其富有個性化,并具備市場競爭力,能適應千變萬化的市場。
2、國家高度重視
我國是一個社會主義的發展中國家,機械制造行業自然會受到國家的高度重視。機械制
造行業不僅在全國的工業生產中占有很大的比重,而且能為新技術的誕生以及新產品的開發
提供重要的物質基礎。
3、跨國企業聯合并購
隨著經濟全球化進程的加劇,各大跨國企業都先后在全球范圍內尋求最具優勢的合作伙
伴,此時聯合并購成為合作的最佳手段。聯合并購在一定程度上優化了企業產品結構,降低
了企業投資建廠的風險,擴大了企業市場份額,使企業獲得了最大利潤。
二、機械制造行業的現狀
1、挑戰與機遇并存
機械制造行業是一個國家最基礎的行業,決定著整個制造行業的水平高低。我國機械制造行業起步晚,條件差,發展著實令人堪憂。在國際市場競爭越來越激烈的今天,我國機械制造行業的發展面臨著嚴峻的挑戰。首先,我國的機械制造水平遠遠落后于西方發達國家的水平;其次,其它行業對我國機械制造行業的投資不足,造成資金短缺,使得我國機械制造行業的發展停滯不前;最后,我國機械制造行業的管理體系還不夠完善,不能很好地處理一些重大問題。然而,隨著我國改革開放的不斷深入,美、亞、歐制造業格局三足鼎立的局面的形成,我國的機械制造行業迎來了前所未有的機遇。一方面,改革開放的不斷深入引進了外國的先進技術和裝備,使得我國機械制造技術落后的局面得到緩解,另一方面,伴隨著世界經濟重心向亞洲轉移,我國機械制造行業的生產模式和管理體系在發生著重大轉變。所有這些機遇都是來之不易的,如果我國機械制造行業能抓住機遇,又快又好發展,那么我國的機械制造行業定能得到振興。
2、問題眾多
(1)合資重心放在別處
改革開放在一定程度在拯救了我國的機械制造行業,給我國機械制造行業開拓了一條嶄新的道路,但是在這條道路背后存在著許多的問題。眾多大型跨國企業紛紛闖入我國制造行業,并將合資重心放在文化辦公設備、儀器儀表、通用機械、工程機械等領域,卻冷落了我國原有的機械制造行業,阻礙了我國機械制造行業的健康發展。
(2)技術黑洞大量存在
國內許多有實力的大型企業大都打著“進口產品”的旗號來獲取更大的利潤,其實這些機械都是他們自己通過精細制造得來的。廣大消費者認為他們引入了外國的先進技術和裝備,自然這些機械就要比國內生產的更好,從而能得到廣大消費者的青睞。這樣一來,消費者會認為只有外國的進口設備最可靠,只有外國生產的產品最有質量。然而讓這些大型企業萬萬沒有想到的是,得不到國人認可的本國制造行業是沒有發展前景的,這不僅使得我國機械制造行業得不到充分的發展,而且會讓廣大消費者對本國機械制造行業失去信心。
(3)國家不能重點扶持
眾多業內人士認為技術黑洞的大量存在與國家對機械制造行業的關注程度有關。國家沒有制定出一系列的政策對機械制造行業進行保護,從而造成技術黑洞大量存在,而且許多企業領導沒有創新意識,不能對員工做出一定的創新性激勵。再者國家沒有尊重底層員工的知識產權,不是無條件拿走就是另作他用,這使得我國機械制造行業的發展多年停滯不前,并且沒有什么新的技術突破。
三、機械制造行業的發展趨勢
1、考驗嚴峻
隨著人們生活水平的不斷提高,人們對機械的依賴性也越來越強,未來機械制造行業發展的趨勢必須要深入到生活的各個方面,這對我國機械制造行業的發展將是一個嚴峻的考驗。國家必須鼓勵機械制造行業鼓足干勁,一鼓作氣的生產出好的產品,滿足消費者的需求,帶動機械制造行業的發展,向技術先進化和裝備精良化邁進。
2、制造技術先進
自從國家提出先進制造技術概念以來,機械制造行業對未來的發展趨勢便充滿了信心。先進制造技術是傳統制造技術在原有成果的基礎上,不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現代化管理等方面的優秀成果,向實現優質、高效、低耗、清潔、靈活生產,并取得理想技術經濟效果的制造技術邁進的制造技術的總稱。先進制造技術具有以下幾個突出的特點:(1)遵循兩個最基本的原則:以人為本,以技術為中心,又好又快地發展,達到滿足人類社會需要的目的;(2)與先前機械制造行業高度注重專業化分工不同的是,先進制造技術將工作重心放在員工多技能的培養和創新精神的發揚上;(3)如今,減少中間層次和中間過度環節的先進網絡結構得到許多大新企業的親睞,取代了以前機械制造行業扁平化的網絡結構;(4)員工工作方式發生了前所未有的轉變,從以前的分工工作到現在的并行工作,從以前的以縮短工作周期為目標到現在的以提高工作質量為目的,無不體現了先進制造技術的獨特優勢。這一切讓我國的機械制造行業出現了以下幾種發展趨勢:(1)以自動化為主的先進制造技術將取代以手工為主的落后制造技術;(2)機械制造工程越來越精密化;(3)傳統的加工方法向更高層次的加工方法邁進。先進制造技術將帶來一次全新的技術變革,把我國機械制造行業的發展帶向一個全新的高度。
3、階段化的發展進程
(1)功能自動化階段
電子技術和計算機技術的發展為機械制造行業實現自動化提供了可能。一些新型發展技術的興起為機械制造行業打開了廣闊的市場,例如計算機輔助設計技術、計算機輔助制造技術、計算機輔助工藝規劃技術、物料管理計劃等一系列自動化的生產管理系統。
(2)信息集成化階段
利用計算機完成信息的采集、傳遞和加工,形成信息集成化管理系統,解決了先前機械制造行業在設計、加工和管理方面存在的重大問題。
(3)生產過程優化階段
信息和通信技術的迅猛發展讓許多企業意識到不僅信息集成化能促進機械制造行業的發展,而且生產過程的優化對于機械制造行業的發展更為重要。生產過程的優化注重產品的可制造性、可裝配性和重組設計性,能提高研發者開發產品的能力,能將企業調整成具有全球制造模式的全新企業。
四、總結
我國機械制造行業從原來的起步晚、技術差到后來的挑戰與機遇并存,再到出現了眾多的問題,到最后又迎來了可喜的發展趨勢,這一切都見證了我國機械制造行業的發展歷程。雖然我國的機械制造行業還沒有達到世界先進的一流技術水平,裝備也算不上精良,管理模式也不夠全面合理,但是我國機械制造行業的發展并不會停滯不前,并不會受到“產品外國化”的沖擊,而是會朝著一條屬于自己獨有的道路向前發展,相信在不久的將來,我國機械制造行業一定會引領世界機械制造潮流,走在時代的最前列。
[參考文獻]
[1]徐功森;《機械制造行業的生產特點及發展趨勢》;社科論文;理與科技(下旬刊);2010年9月25日
中圖分類號:F062.9 文獻標識碼:A
內容摘要:現代產業體系是以高科技含量、高附加值、低能耗、低污染、自主創新能力強的產業群為核心,以技術、人才、資本、信息等高效運轉的產業輔助系統為支撐,以環境優美、基礎設施完備、社會保障有力、市場秩序良好的產業發展環境為依托,并具有產業結構高級化、產業發展集聚化、產業競爭力高端化等特性的新型產業體系。研究世界產業的發展趨勢,借鑒世界城市現代制造業和服務業的發展規律,對于我國北京等特大城市構建現代產業體系具有十分重要的現實意義。
關鍵詞:世界城市 現代產業體系 國際借鑒
世界產業發展的總體趨勢與特征
(一)世界產業發展的總體趨勢
從世界現代產業發展出現的新動向和趨勢來看,世界各國都在大力發展低碳、循環經濟,促進經濟增長模式轉型:低碳前沿技術將擺脫現有經濟發展模式,產業綠化成為主流;各國都在積極培育戰略性新興產業,努力搶占國際經濟制高點;國際產業不斷向發展中國家轉移,發展中國家對國際產業轉移的承接逐漸呈邊際效益遞減趨勢;各國更加重視科技創新,新科技革命和產業革命正孕育新的重大突破,信息技術與產業和科學交叉融合,將衍生出新的交叉科學與產業,生命科學與生物技術正醞釀新突破,納米技術的進步與應用,將締造先進制造業時代;垂直分工與水平分工并存,產業發展呈現網絡化、集群化、融合化態勢。
(二)世界產業發展的特征
從世界產業結構優化升級的特征來看,隨著經濟全球化進程的加快,產業轉移全球化的特點日益突出;產業鏈在全球范圍延伸,產業鏈整體轉移特征越來越明顯;世界產業結構的重心正在向信息產業和知識產業偏移,產業結構正在向高科技化方向發展,高技術產業轉移加快;運用高新技術改造傳統產業,并加快向其他產業的滲透,使全球產業結構不斷升級;制造業的國際生產網絡快速擴張,國際產業轉移由產業結構的梯度轉移逐步演變為增值環節的梯度轉移;科技產業日益國際化,知識產權保護和競爭意識明顯增強。
世界城市先進制造業與服務業發展規律
先進制造業指廣泛應用先進制造技術、采用先進制造模式、擁有先進市場網絡組織的工業生產系統。先進制造業不僅包括由信息技術、生物技術、材料技術等所代表的高新技術制造業,也包括通過先進技術和管理手段改造,使技術密集度得以提升的部分傳統制造業,如數控機床、精品鋼材制造等。
(一)世界城市先進制造業發展規律
紐約、東京和倫敦等國際大都市制造業發展歷程表明,一般制造業雖然經歷了下降衰退的過程,但現代先進制造業始終是世界城市和國際大都市發展的重要經濟基礎。同時國際化大都市也始終是先進制造業集聚和發展的中心,城市發展與先進制造業發展相互依賴、密不可分。
1.產業規模不斷增長,產業質量不斷提升,以技術密集型為主要特征。隨著經濟發展水平的提高,紐約、倫敦、東京等世界城市工業經濟總量不斷增長,制造業產出規模不斷擴大,然而其產出份額在后期有所下降。尤其是,由于產業結構調整升級和生產率提高,人均創造的工業產出量也在不斷提高。世界城市的形成過程和演變過程也是其工業結構不斷調整和升級的過程。在這個過程中,工業技術含量和加工增值程度不斷提高,由此出現了高加工度化和技術集約化的趨勢。同時,一些國際大都市還根據自身特點,逐步形成了一批具有國際競爭力、技術含量高和附加值高的特色都市產業群,如巴黎的服裝設計等。從制造業內部結構變動過程來看,在倫敦、紐約、東京等國際大都市制造業結構變動過程中,最重要的特點是重化工業和傳統制造業的衰落。但以服裝、印刷出版、食品等為主的都市工業,以及技術密集型的先進制造業、高新技術產業的比重卻得到上升。
2.工業比重呈現上升、穩定、下降的“倒U型”發展趨勢。隨著經濟發展和收入水平的提高,制造業地位演變表現出“倒U型”特征,但在其相對地位下降,甚至就業量絕對下降的同時,制造業的產出總量仍不斷上升。世界城市工業就業的比重呈現出“倒U型”變化的表現是:在工業化和城市化初中期階段,工業就業比重呈現出逐步上升的態勢;當經濟發展到一定水平,工業化進入到后期階段,工業就業比重呈現出穩定的趨勢;隨著工業化歷史任務的完成,開始出現逆工業化的趨勢,工業就業比重逐步下降。如倫敦制造業就業高峰出現在20世紀50年代末和60年代初,在這之后制造業就業比重開始出現下降趨勢。由于實行工業疏散政策,巴黎地區工業就業比重自20世紀60年代中期起開始下降。紐約制造業就業出現衰退大體發生在20世紀50年代初期。同樣,隨著經濟的發展,國際大都市工業增加值占GDP的比重也大體呈現出“倒U型”變化。
關鍵詞:機械制造技術; 現狀; 發展方向
中圖分類號:TQ171.5文獻標識碼:A 文章編號:
Abstract: the mechanical manufacturing technology not only the measure of a national science and technology development level of, is also the focus of competition between international science and technology. In this paper the characteristics of mechanical manufacturing technology are analyzed, and the key summarizes the mechanical manufacturing technology development trend.
Keywords: mechanical manufacturing technology; The present situation; Development direction
0 引言
機械制造業作為一個傳統的領域,已經發展了很多年,是研究產品設計、生產、加工制造、銷售使用、維修服務乃至回收再生的整個過程的工程學科, 是以提高質量、效益、競爭力為目標, 包含物質流、信息流和能量流的完整的系統工程。它是國民經濟最重要的基礎產業之一, 而機械制造技術的不斷創新則是機械工業發展的技術基礎和動力。
1 機械制造技術的特點
(1)機械制造是一個系統工程。先進機械造技術特別強調計算機技術, 信息技術、傳感技術、自動化技術、新材料技術和現代系統管理技術在產品設計、制造和生產組織管理、銷售及售后服務等方面的應用。它要不斷吸收各種高新技術成果與傳統制造技術相結合, 使制造技術成為能駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統工程。
(2)機械制造技術是一個綜合性技術。先進制造技術應用的目標是為了提高企業競爭和促進國家經濟和綜合實力的增長。因此, 它并不限于制造過程本身, 它涉及產品從市場調研、產品開發及工藝設計、生產準備、加工制造、售后服務等產品壽命周期的所有內容, 并將它們結合成一個有機的整體。以便提高制造業的綜合經濟效益和社會效益。
(3)機械制造技術是市場競爭要素的統一體。市場競爭的核心是如何提高生產率。隨著市場全球化進一步發展, 20世紀80年代以后, 制造業要贏得市場競爭的主要矛盾已經從提高勞動生產率轉變為時間為核心的時間、成本和質量的三要素矛盾。先進制造技術把這三個矛盾有機結合起來, 使三者達到了統一。
(4)機械制造技術是一個世界性技術。20世紀80年代以來, 隨著全球市場的形成, 發達國家通過金融、經濟、科技手段搶奪市場、傾銷產品、輸出資本, 使得市場競爭變得越來越激烈, 為適應這種激烈的市場競爭, 一個國家的先進制造技術應具有世界先進水平, 能支持該國制造業在全球市場的競爭力。同時, 機械制造技術是面向21世紀的技術, 應與現代高新技術相結合, 應具有明確范疇的新的技術領域。
2 先進機械制造技術的發展現狀
近年來, 雖然我國的制造業不斷采用先進的制造技術, 但與工業發達國家相比, 仍然存在一定差距。主要表現為:
(1) 制度落后。工業發達國家廣泛采用計算機管理, 重視組織和管理體制、生產模式的更新發展, 推動了準時生產、敏捷制造、精益生產、并行工程等新的管理思想和技術。我國只有少數大型企業局部采用了計算機輔助管理, 多數小型企業仍處于經驗管理階段。
(2) 設計方法落后。工業發達國家不斷更新設計數據和準則。采用新的設計方法, 廣泛采用計算機輔助設計技術( CAD/ CAM) , 大型企業開始無圖紙的設計和生產。我國采用CAD/ CAM 技術的比例較低。
(3) 制造工藝落后。工業發達國家較廣泛的采用高精密加工、精細加工、微細加工等加工方法, 以及納米技術、激光加工技術、電磁加工技術、超塑加工技術以及復合加工技術等新型技術手段。我國普及率不高, 尚在開發、掌握之中。
(4) 自動化程度低。工業發達國家普遍采用數控機床、加工中心及柔性制造單元、柔性制造系統、計算機集成制造系統, 實現了柔性自動化、知識智能化、集成化。我國尚處在單機自動化、剛性自動化階段, 柔性制造單元和系統僅在少數企業使用。
( 5) 管理方面。工業發達國家廣泛采用計算機管理, 重視組織和管理體制、生產模式的更新發展, 推出了準時生產、敏捷制造、精益生產、并行工程等新的管理思想的技術。我國只有少數大型企業局部采用了計算機輔助管理, 多數小型企業仍處于經驗管理階段。
3機械制造技術的發展方向
先進制造技術是制造技術的最新發展階段, 是由傳統的制造技術發展起來的, 既保持了過去制造技術中的有效要素, 又要不斷吸收各種高新技術成果, 并滲透到產品生產的所有領域及其全部過程。隨著宇航、電子、激光等現代科學技術的發展, 對機械加工技術提出了越來越高的要求。現代機械制造技術的發展主要表現在兩個方向上: 一是精密工程技術, 以超精密加工的前沿部分、細微加工、納米技術為代表, 將步入微型機械電子技術和微型機器人的時代; 二是機械制造的高度自動化, 以CIMS和敏捷制造等的進一步發展為代表。具體來說, 現代機械制造技術的發展趨勢有:
3. 1 精密制造技術
精密制造技術包括精密加工和超精密加工技術、微細加工和超微細加工技術、微型機械等。精密加工和超精密加工的主要方法是精密切削和精密磨削技術等, 其加工精度已由微米級(μm)向納米級(nm)發展。目前, 已研制成功納米管、極小的微電機系統、微型機器人等。在精密制造技術中, 納米技術是目前最先進的技術, 它對于21世紀科學的發展提供了一個新的技術基礎。微細加工和超微細加工是一種特殊的精密加工, 不僅精度高, 而且尺寸十分微小, 其主要工藝方法是光刻(蝕)、沉淀、擴散、離子注入等。微型機械是機械技術和電子技術在納米級水平上相融合的產物, 它將是21世紀的核心技術。
3.2 制造系統的自動化、柔性化、集成化和智能化
先進制造技術的發展, 使高質量和高效率成為可能。先進制造系統的發展是: MC(數控)FMS(柔性制造系統)CIMS(計算機集成制造系統)IMS (智能制造系統)。計算機集成制造系統是一個工廠全盤集成制造系統, 它借助計算機將經營決策、產品設計、生產準備、零件加工、產品裝配、檢查和銷售等各個自動化子系統有機地綜合集成起來, 成為高效益、高柔韌性自動化、智能化的生產系統。先進工業國家的柔性制造系統已相當廣泛。我國起步晚, 但數控技術和柔性制造技術也已得到較廣泛的應用。CIMS(計算機集成制造系統) 的研究已取得了相當的成就, 并開始在全國進行試點、推廣, 取得了良好的效果和效益。
3.3特種加工技術
隨著社會不斷的發展, 很多機械設備都有高溫、高壓、高速和高精度的要求, 因而不斷采用一些新材料來制造零件, 如淬火鋼、耐熱合金、硬質合金、硅、鍺、寶石和金鋼石等難以加工材料。同時很多零件的形狀也越來越復雜, 如小孔、深孔、型孔、窄縫、彎孔和型腔等。用通常的金屬切削加工方法來加工這些零件已十分困難, 有的甚至就無法加工。這就需要探索新的加工工藝方法: 特種加工技術是一種直接利用電能、熱能、光能、化學能、聲能、電化學能來進行加工的方法, 它可以加工高強度、高硬度、高脆性、耐高溫等難切削材料, 以及精密細小和復雜形狀的零件。