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中图分类号:TM933.4 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)10-0215-01
科学技术是我国当前社会、经济发展的第一生产力,同样适用于抽油机制造行业的发展。随着科学技术水平的不断提高,新工艺、新技术在抽油机制造行业中也具有至关重要的地位,属未来抽油机制造行业发展的主要趋势。随着我国对先进制造技术的深入研究,相关研究成果也日渐成熟。本文就在以分析当前抽油机制造技术发展现状的基础上,对其在抽油机制造行业中的发展应用展开探讨。
一、我国抽油机制造行业当前发展现状分析
就从当前世界范围看来,我国属世界上排名地位仅次于美国的第二大能源消耗国家,且随着我国社会经济的不断发展,对各项能源的需求量也愈来愈大,尤其是原油的消耗量不断增加。但是,如若仅从我国当前能源利用的生产现状来看,根本无法满足我国社会市场的发展需要,不仅如此,石油的大量进口也与我国国情发展严重不符。无论是从哪一个方面来看,这都对我国的发展带来极大阻碍,导致我国经济发展面临重重阻挠。而我国当前面临最关键的问题就是如何面对能源的挑战。基于此,在以我国当前发展现状为前提条件下,不仅应该着重提高我国的石油生产量,同时还需做到节能减排,实现我国能源可利用率的提高,特别是企业对资源的利用率,必须要进一步提高。
依据我国大量实践资料与研究表明,当前抽油机在油田工作中具有极高的耗电量,最高可超过油田耗电总量的40%左右,而抽油机可利用的有效电能仅占实际耗电的1/3左右,就此,如何控制抽油机能耗消耗,实现其工作效率的提高,对我国未来的发展也是相当大的一个挑战。在这种情况下,我们就必须要将先进的制造技术应用到抽油机制造行业中去,以期借助先进制造技术的优势,促进抽油机工作效率的提高,增加原油产量。
总之,为节省抽油机的能耗消耗,我们通过在抽油机制造行业中采用改革抽油机基本结构、减少抽油机总体用钢量等方法,取得较好效果。当前得到普遍应用的包括双驴头型抽油机以及下偏杠铃型抽油机等等。
二、先进制造技术的特点分析
先进制造技术与传统的制造技术比较,存在诸多优点,具体包括以下几个方面:
第一,先进制造技术重视在制造过程中的组成以及对管理合理化的更新方面,它属于由硬件、软件以及人组成的系统集成。
第二,先进制造技术的根本目标是为实现并提高制造业的低能耗、高效率、清洁以及灵活生产,实现上述目标可进一步提高制造业的市场竞争力及应变能力。
第三,先进制造技术除了对制造工艺的应用之外,在整个制造业的运作过程中都有应用体现,例如从初期的市场分析,产品的设计以及加工,直至后期的产品服务于维修等各个阶段,都可以将先进制造技术应用其中。
第四,先进制造基础除了包括物质流与能量流外,还包括信息流及知识流,也就是说其属于将人、信息、管理与技术集为一体的四维集成应用,这也属于先进制造技术的一个重要特点。
在我国国民经济高速发展的同时,钢材料的价格在近些年来也突飞猛涨,有些企业虽然在此过程中不乏缺少对抽油机的改革创新,但却并未获得较好效果。究其原因,我国当前还并未形成与抽油机改进制造相关的完整理论体系,这也就无法实现对抽油机的改革创新提供可靠的理论依据,同时,这也与我国发展制造水平存在着密不可分的关系。就我国当先对抽油机的改革来说,主要是集中在引进设计或者是引进改进这两点,设计层次并不高,而就国外已经较为成熟的抽油机设计来看,其出发点在于对抽油机制造原理、结构设计以及使用等多方面、深入角度的剖析,在借助先进制造技术的条件下,实现抽油机的高效性与节能性。这也告诉我们,如果想要实现我国抽油机的发展,应积极、主动探索国外成熟技术,将新的、成型原理引入到抽油机制造行业中。
三、先进制造技术在抽油机制造行业中的应用
就结合我国当前抽油机制造行业的发展特点来看,应积极对国外先进的制造技术进行探索,加以借鉴,引进国外成熟的抽油机制造技术原理,将其在符合我国抽油机制造行业的前提条件下实现有效应用与完善。随着我国机床业以及装备业的高速发展,与当前高素质人才相结合来看,我国其实已经具备了设计、制造先进制造技术的基本实力,在此基础上,充分结合人才资源与先进制造技术的发展,继而提升我国抽油机制造行业的发展水平,促进产品技术实力的提高。我国大部分抽油机制造行业其实都存在属于自己的研发网络,且将CAPP、CAD等计算机辅助技术应用其中,已经为先进制造技术的发展奠定了坚实基础。针对于此,与现有技术充分结合,积极推动先进制造技术在抽油机制造行业中的应用,建立与完善抽油机虚拟样机,在以虚拟样机为基本前提下,进行对我国抽油机工作情况的探讨,可以实现对抽油机可靠性能及基本使用性能的深入分析,继而发现其中不足之处,总结后采取相应对策进行完善。
结束语
当前正是我国抽油机制造行业发展的关键时期,无论是对先进制造技术的发展还是我国社会经济的发展都具有至关重要的影响,属我国未来发展面临的一项重要难关。针对于此,我们应紧抓机遇,进一步促进我国抽油机制造业的快速发展,积极提倡并实现先进制造技术的应用,借鉴国外成熟经验,提升我国抽油机制造能力,争取尽量与国外先进的制造技术水平持平,确保在竞争日愈激烈的国际市场中可以占得一席之地。
参考文献:
[1] 李亚双,史建英,刘乾义等.异五型抽油机节能再制造技术研究与应用[J].新疆石油天然气,2014,10(2):84-86.
[2] 高思强.先进制造技术在抽油机制造行业的应用[J].中国新技术新产品,2010,(6):18-19.
关键词:先进制造技术;教学内容;考核方式
【中图分类号】G712
制造业是国民经济中重要的支柱产业,制造技术的水平和制造业的实力反映一个国家的生产力水平,决定着国家的经济竞争力和综合国力的强弱。由于传统的以大批量生产为特征的制造技术和制造模式已无法适应现代市场环境的严峻挑战,从而引发了制造技术、制造模式和管理技术的剧烈变革,先进制造技术就是在这样的环境下提出来的新观点。先进制造技术是制造业在不断吸收信息技术及现代化管理技术等方面的成果,并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务直至回收的制造全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁、敏捷的生产,从而提高企业市场竞争力的制造技术的总称。
随着我国制造业的迅猛发展,先进制造技术和现代管理方法在生产中的应用越来越多,我院机械类专业开设了《先进制造技术》课程,目的是拓宽学生专业视野,掌握制造技术最新发展。由于先进制造技术课程涉及的内容多,哲理深奥,覆盖面广等原因,使得学生在学习的过程中理解和掌握比较困难,学生的感性认识欠缺,对学习的兴趣不高,普遍感到枯燥难懂,学习注意力难以持久,因而学习效果不好。怎样使学生在有限的时间内学到更多的知识,培养良好的职业素养和创新能力,对先进制造技术课程进行教学内容和教学手段的改革就显得十分重要。
一、《先进制造技术》课程的特点
1.课程的内容多,覆盖面广
《先进制造技术》课程的内容十分繁杂,覆盖面广,包括柔性制造系统、计算机集成制造系统、快速成型技术、先进生产管理技术、特种加工技术、超精加工技术、纳米加工技术、生物加工技术和绿色制造等先进的制造工艺技术和成组技术、并行工程、精益生产、准时生产、敏捷制造、虚拟制造、可重构制造、网络制造、智能制造等先进的制造模式,以及现代生产管理信息系统、企业供应链管理和产品数据管理等先进的管理技术等。
2.课程内容上既继承又发展,具有动态性
《先进制造技术》课程所讲授的内容中有很多的先进技术是既继承又发展的。如在物料需求计划的基础上,将企业的经营、销售、财务、成本管理纳入,则发展为制造资源计划,而制造资源计划经过扩充和进一步完善则发展成为企业资源计划。同时,随着时间的推移,各种先进制造技术不断吸收各种最新技术成果,并不断发展和创新。故本课程的内容也具有动态性,需要不断地更新。
3.教材内容的滞后性
先进制造技术发展迅速,而教材的内容大多是已经成熟或即将成熟的知识,与相关学科的最新进展相比存在一定的滞后性。因此,授课教师必须及时检索、查阅相关技术的最新研究成果,并补充到教学内容中,使学生能够掌握制造技术的最新知识。
4.教材内容的概述性
由于该课程涉及的内容多、课时少(一般为40课时),对于每一种先进制造技术,本课程都不能进行深入、详细的讲解,而只介绍其基本原理、特点、应用和发展趋势等。
二、教学改革
1.教学内容
作为高等教育的重要组成部分,高等职业教育以造就新型工业化需要的能力强、素质高的高端技能型人才为目标,不仅要培养大量能够胜任现场操作的高技能人才,而且要为潜在的未来能够担当企业推动技术创新和实现科技成果转化的高端技能人才营造训练环境。未来先进制造技术要求从业者既有较强的实践动手能力,又有一定的理论知识和智力技能,必须具有较强的自主学习能力和创新能力,具有对新知识、新技术的快速学习、吸收和创造性的应用能力,能够把高新技术和设计成果迅速转化为实践、产品,促进制造企业的产品创新和技术创新。先进制造技术作为一种动态技术,不断吸收各种最新的技术成果,那么作为介绍先进制造技术的《先进制造技术》课程也应该是一门动态的课程,随着新科技、新理念的不断出现而不断更新、充实和发展。另外,由于先进制造技术涉及产品的整个生命周期,从市场调研、产品设计、工艺设计、加工制造、生产管理、售前售后服务到产品的回收等方方面面的内容,因此先进制造技术课程的内容十分庞杂,涉及许多其它学科的知识,如管理科学、电子科学、材料科学、信息科学等,在短时间内全部掌握是不可能的。对于教学内容的安排就显得尤为重要,先进制造技术包含的内容非常广泛,教学课时内不能全部介绍,课堂教学只能选择有限的部分内容讲解。重点介绍现代设计技术、先进成形制造技术、先进制造工艺技术、制造自动化、先进制造的模式与管理技术等核心内容。同时,教师应注意收集各种先进制造技术最新的研究成果,及时补充教学内容,确保教学内容的前瞻性。
2.课堂教学方式
如何增加学生学习的动力,激发学生学习新知识和新技术的兴趣。要转变传统的教师观与学生观,教师不能只单纯地传授知识,为人师表,把学生当作被动受教育的客体。在课堂教学中,从以教师为中心向以教师为主导,学生为主体的转变,从单一的专业教育向综合素质教育和通识教育的转变,从以传授知识为主向全面地培养能力为主的转变,从单一的培养模式向多层次、多方位的立体培养和因材施教的转变,从封闭式教学向开放式教学转变。经过一段时间的学习,确立引导学生自主学、激励学生合作学、培养学生创造学三个学习目标。
(1)教师应引导学生自主学习
知识更新速度的加快,知识总量急剧增加,教育的重点要从传授知识转变为着重培养能力,特别是学习能力和思维能力。教师在教学过程中,要充分发挥学生的主观能动作用,引导和启发学生主动认知、质疑问题,重点掌握研究和解决问题的思路和方法。注意指导学生对所学知识的思考、归纳、总结、应用,从而了解学习过程,认识学习规律,寻找和总结适合自己的、灵活而高效的学习方法,发展学生的自主学习能力,为学生的再学习和继续发展奠定基础。教学中引导学生明确想学什么和应该知道什么,然后让学生选择自己感兴趣的部分内容自主学习,在课余的时候收集相关的新知识和新技术,在课堂中给予学生机会讲解。学生选择学习内容,掌握了学习的主动权,激发了学习兴趣。同时应及时修订和充实教学的内容,扩大课程教学资源,提高课堂教学的柔性。
(2)在课堂上引入案例教学法
通过企业生产实例提出需要解决的问题,然后介绍解决问题的方法,最后总结必要的结论和概念,避免传统的提出概念、解释概念、举例说明这一知识学习的三段论,这样可以让学生从死啃理论教学和书本中走出来。在课堂上中通过给定的问题情景,鼓励学生以小组活动的形式运用已学的知识,模拟解决问题的方法,通过讨论共同找出结论。学习能力弱的同学碰到自己解决不好的问题时,可以由能力较强的小组成员讨论解决,也可以在其他小组同学的帮助下完成。小组讨论既可以让学生互补知识,同时也锻炼了学生团队合作精神。
(3)合理应用多媒体教学课件
那种以教师为中心、课堂为中心、书本为中心的教学模式已经不能适应现代课堂的需要,而多媒体教学课件能较好地将文字、图像、声音、动画和视频信息等众多媒体的信息集于一体,给学生提供一个生动逼真、内容丰富、交互性好的人机界面,使学生的各个感官能够同时接受到大量的教学信息和丰富的知识,能培养学生的想象能力、创新思维和创新意识。虽然计算机辅助教学带来了许多新的变化,但多媒体只不过是学习和教学的-种工具,也不是所有的内容都适合应用多媒体,教师需要适时地讲解难点和提醒学生在演示过程中注意观察重点,并及时加以引导、启发、归纳和总结。
(4)培养创新意识和创新能力
创新能力是21世纪从业者的基本要素。要从授课指导思想、学习环境、课程评估、学习气氛等多种因素考虑,把课堂教育中的不同教学环节、教学方法、课外活动的作用结合起来,激发学生的创新动机和创新精神。教师应注意给学生营造不同智力要求又有挑战性的问题情景,让学生通过自己一系列思维的加工,发展自己的创新思维和能力;给学生以主动探究、自主学习的空间,通过各种途径、形式搜集、整理资料,通过质疑、思考、论证、解决问题,得出结论;采用启发式、讨论式等多种教学类型和组织形式,注意激发学生多方面的思维,使其智力活动多样化、丰富化;给学生以心理安全的教学气氛,鼓励和尊重学生的提出的各种问题和想法,让学生知道他们的观点是有价值的,并从因果关系上展开评价。
3.考核方法
考核方法主要表现在考核内容和考核形式两个方面。在考核内容上尽量涉及先进制造技术的各个方面,知识覆盖面宽,考核内容全面,同时要抓住重点,选择那些广泛应用于我国生产实际的先进制造技术,如数控技术、激光技术等。在考核形式上可以采取上课讨论、平时查阅文献、课后布置作业、实践环节、小论文等多种形式,变考知识为考能力,按照一定比例权重来决定本课程的最终成绩,这样可以改变过去"一张试卷定终身"的局面。同时给学生在学习本课程时很大的自由度,锻炼学生的查阅文献、信息获取,论文写作、实践和操作等方面的能力。另外,可以采用合适的方式让学生对本课程进行评价,一方面对教师的教学方法、教学效果提出一些建设性的意见,以便教师根据反馈意见进行改进;同时可以根据课程评价内容反映学生对本课程的参与程度,将其作为考核学生的一种辅助方式。
三、小结
先进制造技术具有先进性、广泛性、实用性、系统集成性和动态性等特点,是在传统制造技术、信息技术、自动化技术、现代管理技术等相互渗透、融合而形成的。《先进制造技术》这门课程也要随着先进制造技术的发展而与时俱进,从教学内容、教学方法、考核方法等方面进行改革。使课堂教学质量得到变革性的提高,从而培养出具备更强创新能力、综合能力、能适应环境变化的高端技能型型人才。
参考文献:
[1]贾晨辉,马文锁,任小中.先进制造技术课程教学方法研究[J].科技资讯,2009.
关键词 先进制造技术;职业教育;实验室设备引进;实训室建设
中图分类号TH166 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2012)72-0166-02
0 引言
先进制造技术(Advanced Manufacturing Technology,简称为AMT)是制造业为了适应现代生产环境及市场的动态变化,在传统制造技术基础上通过不断吸收科学技术的最新成果而逐渐发展起来的,是传统制造技术、微电子技术、自动化技术、计算机技术、信息技术与管理科学等多学科先进技术的综合,并应用于制造工程之中所形成的学科体系。AMT是制造业企业取得竞争优势的必要条件之一,其优势还有赖于生产制造各环节的组织管理和人力资源的有机协调。因此,与传统制造技术相比,先进制造技术对人才提出了更高的要求。作为为制造业培养一线工程技术人员的中、高等职业院校更应认真做好市场调研,积极采取应对措施,以便使培养出的人才有效适应和利用先进制造技术,为先进制造技术的发展奠定坚实的基础。
1 先进制造技术对技能人才的要求
人力资源是未来企业竞争的核心要素,传统制造业视工作者仅仅为劳动力,未来,随着制造技术的发达性和制造业市场的动态多变性则要求企业聘用更多具有较高职业能力和创新激情的工作人员,员工在整个工作过程将涉及到多个专业领域,他们被赋予一定的自主决策权力,来处理单元不确定事件。同时要求员工不断的学习先进的技术和管理理念,借以保障在动态重组过程中沉着应对并能够保障鲜活的竞争力。所以适应先进制造技术发展要求所需要的人才应当是高素质且掌握多种技术能力的复合型人才。虽然高职院校主要的培养对象是面向生产一线的操作人员,但由于先进制造技术对知识量、信息量的要求增加,使得人才的培养将从以往的技能型向复合型转变。
2 职业教育实验、实训建设的现状与存在的问题
随着我国的制造业的蓬勃发展,先进制造领域对人才能力及素质的培养要求越来越高,作为承载此重任的一些高等职业院校在很大程度上对先进制造技术的发展认识不足,导致其在专业及课程设置、教学及管理模式、教学方法及手段等方面存在很多不合理的现象。而实训的条件差,师资短缺,应该说是主要的原因,尤其是实训条件,职业教育的根本任务是培养高技能应用型人才,实际的训练是培养这种能力的关键的环节,但是目前大多数的学校实训条件仍不能满足人才培养的要求,主要有三方面的原因:第一方面:实训基地建设与维护需要大量的资金投入,特别是工科专业,需要投入的经费比较高,而一般的学校的财力很难承受。第二方面:许多的学校在办学指导思想上仍然不明确,教育理念不能与时俱进。同时,由于大多数教师只熟悉课本上的理论知识而缺乏企业实践经验,致使他们很难驾驭实验实习和综合实训的各个环节,包括先进技术运用和管理理念的灌输。第三方面:综合实习、实训条件较差,体现在学生平时在技能训练方面,训练内容只针对于某一领域或某一学科,比如学机械的不懂电,学强电的不熟悉弱电等等,但在实际应用中,这些专业是相互贯通,综合利用的。知识间的和知识与技能间的相互脱节造成学生在面对庞大的生产设备时不知所措。
3 先进制造技术促进职教实验、实训建设的改革
为满足日益发展的先进制造业对技能型人才培养的需求,加强实训、实习基地建设是高等职业院校改善办学条件,提高教学质量的重要保证.实训基地建设应遵循科学规划、分类建设、集中管理、资源共享的原则。首先,为完善实验室的使用和管理,高职院校应该充分利用现代化信息技术,建设校园网将实验室的各项规章制度、实验、实习安排、师生信息乃至值日轮流表等都放到网上,可方便学生随时随地查询,极大地方便了学生对各项信息的准确把握;建立网络教学平台,在网上设置教学大纲、电子教案、布置作业和进行在线答疑,即时的与学生进行交流和沟通;另外也可以建立一套合理、实用的开放性实验室管理方案,以此满足学生课余时间的学习要求,在这样宽松、灵活的环境中,学生能亲自体验到各种先进的技术给学习和工作过程带来的便利,更能激发他们对所学知识的浓厚兴趣。其次,在加强实验室的建设中,实验室师资队伍建设至关重要。因此,要大力加强高职院校实验室队伍建设,建设一支集思想觉悟、业务水平、管理水平全面发展的师资队伍。再次,要加强实训教材的开发与建设,教学过程中尽量选用教、学、做一体化教材,涉及的内容要难易适中,对各环节的教学、实践指导要本着先易后难,循序渐进的原则,各学校也可根据校内自身的教学大纲和实验实训条件组织经验丰富的教师自编教材,确保实验教材内容能够反映出学科的新知识、新内容,根据各学科的发展态势和生产实践的需要适时更新实验项目和实验教学内容,将当前的新思想、新技术、新方法纳入进实验教学中来。最后应建立实验室教学及管理的考核机制,强化教风建设。制定实验、实训室教职工行为规范、评学、评教等制度;实施多项加强学风、教风建设的措施:加强对外交流合作,开拓视野,聘请具有一定影响力的国家级或省级名师作指导,不断提高业务水平。每学期召开学生座谈会,教师座谈会,促进教师之间,师生之间的交流互动,对出现的问题及时解决。
4 对实验室建设及引进综合实训设备的几点建议
在建设实习、实训场所或引进实训设备时务必要考虑到各学科的关联性、综合性,在学生学完所有的专业课后能够为学生提供典型的综合实训环境,使学生将学过的诸多单科专业知识在这里得到全面认识、综合训练和相互提升。因此在引进实训设备时应从以下几点全面考虑:第一,所引进的综合实训设备应根据企业应用的特点,对各类工作过程和相关的技术进行研究,对工业现场设备进行提炼和浓缩,并针对实训教学活动进行专门设计,融多学科于一体,将诸多技术领域构成一个完整的多级控制系统。第二,为便于教学,系统应将结构模块化,使系统可以完成各类单项技能训练和综合性项目训练,提高设备的利用率。例如,当系统拆分开来学习时,可保证初学者容易入门和足够的学习空间,而将各单元联在一起集成为系统后,能为学员提供一个学习复杂和大型控制系统的学习平台。第三,系统应采用统一标准接口,具有较高的兼容和扩展性,随着工业现场技术的快速发展,系统可以紧跟现场技术升级扩展,随时满足实训环节的需要。系统有关的设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。
5 结论
当前,在以知识为基础、以创新为动力的新经济体系中,制造业正面临着严峻的机遇与挑战。同时,人才是制造业振兴的希望,也是国际先进制造技术的决胜点。人才,特别是高素质的理论创新型人才和实践技能型人才的希缺已成为制约我国先进制造技术可持续发展的“瓶颈”因素。实训室建设在以技能人才培养为核心的职业教育发展中起着关键的作用,现今社会越来越需要德才兼备、具有高水平、高技能,有着实践经验的职业技能人才充实到社会各个行业的生产一线中去,为企业带来新技术、新活力和新效益。针对上述问题,作为技能型人才培养摇篮的高职院校应该改革现有的教育体制,完善现有的实验实训条件,以此造就大批适应时展的高素质的技术人才,使他们在先进制造业中大显身手、游刃有余,并不断推动先进制造业的发展。
参考文献
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[2]徐国庆.实践导向职业教育课程研究:技术学范式 [M].上海教育出版社,2005.
[关键词] 特点;机械设计;制造工艺
中图分类号:TH122 文献标识码:A 文章编号:
现代制造技术是20世纪80年代提出的,但它的工业基础已有办个多世纪。最初的制造是靠手工,以后出现机械代替手工,从而达到提高产品质量和生产效率的目标,同时也为了解放劳动力和克服繁重体力劳动,因此出现了机械制造技术。它有两方面的含义:一时指用机械、机器来加工零件的技术,也就是通常所说的用机床来加工;另一方面是指制造某种机械的技术,例如汽车、电机产品等。其后,经过发展,制造加工方法有了更大的提高,突破传统意义上加工外出现电加工、化学加工、光学加工等等非机械加工方法。因此,原本被叫做机械制造技术则被改叫为制造技术。但是,不可否认的是,机械制造仍为其主体和重要部分。
1、现代制造技术的重要性
1.1 制造技术和社会发展休戚相关
现代制造技术是当今世界各国研究和发展的统一命题,在全球市场经济的竞争大潮中,它更是显得格外重要。
人类的发展史也就是生产制造史。人类初期,为了生存和自然界抗争,制造处石器,而后有出现陶器、青铜器、铁器并出现了简单机械,如:战争防卫用的刀、剑、弓箭,农作使用的犁、水车、碾磨等。这些都是简单的制造过程,随着社会进一步发展,制造技术也在不停提高。它的发展体现在广度和宽度的拓展,特别是蒸汽机的发明带来了工业革命和大工业生产,内燃机制造技术的出现和发展形成现在汽车、火车等制造技术并进一步促进了喷气式飞机和超音速飞机的发展,集成电路制造技术的进步左右了现代计算机的水平,纳米技术的出现更开创了微型机械的先河。因此,制造技术和人类社会发展密切相关,人类活动的水平也受到制造水平的极大约束。
1.2制造技术是所有工业基础
制造技术是国民经济的基石,在国民经济中具有十分重要的地位和作用。无论是传统产业还是新兴产业都离不开制造技术的强有力支持,因此,制造业是个支柱产业,不同的历史时期有不同的发展重点,但需要制造技术的支持是永恒的。制造技术的规模和水平更是反应国民经济实力和科学技术水平的重要标志。因而,世界各国都把提高制造技术水平当做振兴和发展国民经济的战略重点来抓,可见制造技术是如何的重要了。
1.3制造技术是科学技术转化的基础
从设想到现实,从精神到物质,都是靠制造来转化实现的,制造是科学技术向现实转化的基础,科学技术的发展反过来又促进制造水平的提高。因此,它们体现为相互作用,相互促进。信息技术的发展和引入是制造技术产生了革命性的变化,出现了制造系统和制造科学,从此制造就以系统的新概念重新定义,并以物质流、能量流和信息流组成,物质流是本质,能量流是动力,信息流则是控制,制造技术和系统论、方法论、信息论、控制论和协同论相结合造就了新的制造学科---制造系统工程学。
1.4制造技术是增强国防和国力的保障
一个国家的国力主要体现为政治势力、经济实力、军事实力。经济和军事实力依托于制造技术的基础上,只有制造技术上是强国才能是军事上的强国,一个国家不能总是靠购买别国军事装备来保卫自己,必须有自己的军事工业。国力的强盛才能凸显政治实力,才能立足于世界强国之林。二战以后,日本、德国正是高度重视制造技术,大力恢复发展制造业,因为,国力也很快得以恢复,经济实力也一直处于世界前列。而原先一直处于制造技术领先的美国则由于未能重视它则每况愈下。克林顿执政后,迅速把制造技术提到重要日程上,决心重新夺回霸主地位,期间推行很多先进制造技术和理念,促进先进制造技术的发展,并对美国经济的复苏产生巨大影响。
2、加工制造工艺
加工制造工艺是指产品实现过程中,人、机、料、法、环各相关要素的总称。它是在深入了解和实践的基础上,利用各类基础理论知识,经过实事求是的对比分析,找出客观规律解决面临的制造加工问题的学科。
加工制造工艺涉及行业众多,产品品种也成千上万,但是做好工艺工作通常可归纳为:质量、效率和经济性三类。
2.1保证提高产品质量。产品质量包括整机的装配精度、使用性能、使用寿命和可靠性,深入探究更加表现为零件的加工精度和加工表面质量。近代,由于航天、精密机械、电子工业和军工的需要,对零件的精度和表面质量的要求也越来越高,各种新工艺新材料层出不穷,加工精度更有精密加工、超精密加工和微细加工。
2.2提高制造生产效率。中国是人口大国,有较多的劳动力资源,但随着人口老年化加剧,同是也面临着社会发展人力成本的不断提高这两方面的压力,加工制造过程中也越来越看重生产效率的提高。提高生产效率的办法:一是提高切削用量,采用高速切削,高速磨削和重磨削。今年来出现得聚晶金刚石和聚晶氮化硼等新型刀具材料,其切削速度可达900m/min,高速磨削速度可达200 m/min。重磨削也是高效磨削的方向,包括大切深缓进给、大进给等磨削。二是改进工艺方法、创新工艺。例如,利用锻压设备实现快速成型和少切削加工,创新使用高效设备,如无心磨床、双端面磨床,使用粉末冶金技术直接获得零件成品等。三是提高自动化程度,实现高度自动化。如采用数控机床、柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS)和用机器人组建实现无人化车间或工厂等。
2.3合理经济性分析。对整个加工制造过程不断的进行经济性分析,把降低成本作为持续改进的目标,节省和合理的选择原材料并不断研制新材料,合理使用和改进现有设备,不断研制新型高效设备。
先进制造工艺可大大节省原材料消耗,降低能源的消耗,提高了对日益枯竭的自然资源的利用率。应用先进制造工艺可做到零排放或少排放,生产过程不污染环境,符合广大人民群众日益增长的环境保护要求,更加是担负起社会责任的具体表现。
3、精密加工技术
先进制造技术是当前世界各国国民经济的主攻方向和战略决策,同时又是一个国家独立自主、繁荣昌盛、经济上持续稳定发展、科学上保持先进的长远大计。精密加工技术是先进制造技术中最具有实质性的重要组成部分,它是先进制造技术的基础和关键,是一个国家制造工业水平的重要标志之一。
3.1 精密切削技术。用直接切削来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产品,必须尽可能的减少材料、刀具、机床和工件等因素的影响。如要求材料的切削加工性能要好,材料的硬度不能太高,鉴于服务过程中要长久保持高的精度,材料的耐磨性、耐腐蚀性要好。机床具有高刚度、小热变形和抗震性能,就必须有更先进的技术,如机床床身采用花岗岩、使用精密控制技术、空气静压轴承、全闭环技术等,此外,提高刀具的切削速度增加机床转速进行高速切削也是有效的办法,当前的超精密加工机床早已提高到每分钟几万转。
3.2特种加工技术。特种加工是相对于常规加工而言的,它是指利用力、热、声、光、电、磁、院子、化学等能源的物理的、化学的非传统加工方法。从材料加工成型原理来分析,特种加工又可分为去除加工、结合加工和变形加工。
特种加工中,工具的硬度和强度可以低于工件的,因为它不是靠机械力来切削,适于加工高硬度材料、脆性材料等难加工材料,也适于加工精密微细零件、波比零件、弹性零件等易变形零件。又由于工具损耗小,甚至不损耗,可加工复杂成形表面、型腔等。当前特种加工已向精密加工方向发展,出现了精密特种加工,许多特种加工方法同时又是精密加工方法、微细加工方法,如电子束加工、离子束加工、激光束加工等。精密电火花加工的精度可达微米级(0.5~1μm),表面粗糙度可达镜面(Ra0.02~0.012)。
3.3 光整加工。光整加工是指精加工后,从工件上不切除或只切除极薄材料层,泳衣降低工件表面粗糙度或强化其表面的加工方法。光整加工可以获得比一般机械加工更高的加工精度和表面质量。
按照工具类型进行分类,光整加工课分为以下两种:
(1)固结磨料加工,加工时,磨粒和微粉与结合剂粘结在一起,具有一定的形状和强度。固结磨料加工时对提高形位精度和尺寸精度有较高效率,常见的有研磨、珩磨加工等。
(2)游离磨料加工,加工时,磨粒和为分成游离状态,如研磨时的研磨剂、抛光时的抛光液。游离磨料加工的典型方法有研磨和抛光等。近年来,这些传统工艺的基础上出现许多新的工艺方法,如喷射磨料加工、弹性发射加工、磁流体抛光等。
3.4 纳米技术。纳米科学是涉及到多个学科的科学,是先进工程技术与现代物理学相结合的产品。几年来,纳米机械技术取得了快速的发展,能够在硅片上刻画纳米宽的线,这充分表明信息存储的密度提高了若干个数量级。同时,纳米技术在传动、材料、密封等方面更取得了颠覆传统的辉煌成绩,随着深入的研究,纳米技术必将会越来越更好的为机械制造服务。
3.5 微细加工技术。随着科技的不断发展,电子元件的体积也越来越小而使用频率则越来越高,能量消耗也应越来越低。超微细粒子技术的问世使得半导体加工精度达到了几百个埃的程度。随着微机械需求的不断增加,微细加工技术发展空间也越来越大,未来必将会在各行业中起到更重要的作用。
关键词:高等教育 教学改革 先进制造技术
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)04(b)-0043-02
《先进制造技术》课程是我校近两年来新开的一门机械类专业选修课程,教学对象是我院大四学生。开课的主旨思想是通过介绍先进制造技术的各项关键技术的内涵、特征、技术发展前沿和关键技术等,使学生了解和掌握先进制造技术的各种新思想、新方法、新技术,了解本学科发展的前沿状况,拓展学生的知识面,使学生适应由传统制造业的设计思想和制造方式向先进制造业的设计思想和制造方式转变,并能在今后工作岗位上加强先进制造技术的应用,适应社会生产发展的需要。课程的目的在于使学生能在总体上了解先进制造技术的基本内容及其在提高国民经济发展水平方面的巨大潜力,从而去影响和推动相关人员共同奋斗,不断地推广先进制造技术,并在实践中勇于提高和创新,不断地提高我国的机械制造技术水平,以增强国力和世界市场的竞争能力。
1 课程特点
1.1 《先进制造技术》的课程特点
先进制造是由多学科高新技术集成的制造工程科学,它以制造工艺技术为核心,体现制造过程的物理本质,是先进制造的使能技术,围绕制造的物理本质,综合了高新技术的辅助技术群,如过程控制、柔性制造系统(含组织由于调度)、并行工程、全面质量管理、虚拟企业及企业联盟,先进制造的终极目的是满足顾客提出的要求。
因此,《先进制造技术》课程不但具有多学科交叉性,更具有科研前沿性。传统制造技术或工艺类课程,不但可以列举出很多应用实例,还可以带学生到生产现场实习,通过感官体验来加深印象;而《先进制造技术》,主要介绍的是一种大制造概念,引领未来制造业的具有创新性的制造理念,比如可持续制造、绿色制造、人文制造、生物制造等,它更多的是提出一种理念,而这种理念是目前制造行业的发展方向,因此,很难找到与此相符合的生产实例。再比如,虚拟制造技术与网络制造,他们是目前制造行业科研的热点课题,但具体的实际应用或生产,却很难体现。
针对《先进制造技术》课程的这些交叉性、前沿性、学术性的特点,在教学过程中,如何选择合适的教学方式或实践方式,使学生在较短的时间内了解这些大制造概念下的先进制造工艺、先进制造模式以及未来先进制造理念,是我们老师应该重点思考的问题。
1.2 教学对象的特点
本课程是机械类专业的专业选修课程,教学对象是大四上学期的本科生。对于本科生,大四第一学期是最繁忙和迷茫的时期。在这一时期,少部分学生准备考研,学习时间的安排也一切以考研科目为重。大部分学生要找工作,而大四第一学期也是各种招聘会、公务员考试、各种职业资格考试最多的学期,所以,学生们很少有时间或把兴趣放在专业选修课程上。更多的关注是拿到专业选修课程要求的学分。
因此,教学对象的实际情况也提高了对教师的要求,教师不但要知识讲清楚,更要提高学生们的兴趣,在有限的教学时间内达到事半功倍的效果。
2 教学改革实践的尝试
2.1 备课
《先进制造技术》的课程特点以及学生自身的实际情况,就要求老师在进行备课的时候不能仅仅关注课程的知识点,而更多的结合目前制造业的实际以及学生就业或进一步深造的心理,从《先进制造技术》课程所涉及到的行业发展高度,对学生的就业做指导。
例如,在《先进制造技术》课程加工域活动中的“快速原型技术”部分,该部分主要介绍与传统的“减量制造概念”相对的“增量制造概念”。就课程内容本身来说,虽然是研究热点,但在实际生产中很难遇到。而三维模型与快速原型设备之间的接口程序却与目前机械制造行业的数控加工、加工中心的接口程序很相近。因此,在备课过程中,我就从这一“相近性”着手,对“接口程序”内容查阅了大量的资料,包括目前常见的数控接口程序、加工中心接口程序等非常具有现实意义的应用实例,然后逐步扩展至快速原型的接口程序与标准。
2.2 授课环节的探讨
(1)教材知识点的讲授。
《先进制造技术》课程涉及到很多交叉学科、研究前沿的知识点,这每一个知识点,实际上都是一个学科方向或学科前沿。因此,在有限的课堂时间内,很难把这些知识点向学生讲述透彻,并且,对于大多数知识点,笔者认为,也没必要全部理解。因此,在讲述过程中,笔者一般都是用很短的时间对这些知识点或学科前沿进行讲述,但要求学生对这些学科方向或研究领域所涉及的一点关键知识点进行笔记记录。然后根据每个学生的不同兴趣,让学生对自己感兴趣的领取去查阅资料,并形成约20分钟的课件,在下次上课过程中进行讲述。这一环节,主要是培养学生自主学习、自主从各个渠道获得知识的能力。
(2)学生自讲自评。
每次上课,均安排1~2个学生走向讲台,根绝自己获得的信息来讲述相关知识点,然后学生互相提问。在刚开始进行这种教学实践的时候,笔者还心存疑虑,怕学生已经习惯了传统的填鸭式教学而不愿走向讲台,但经过两次实践以后,学生非常配合。其实,在学生内心里,都有一种求知欲和被认可的心理。通过学生的互评和老师的鼓励,很多学生走上讲台后都信心十足,准备的内容也越来越详细,越来越多,表达能力也逐步增强。在最初上课阶段,有几个学生一直坐在教室的后排,不是睡觉就是低着头看其他与课堂无关的书籍。通过几次实践后,大家都坐在了一起,课堂气氛活跃了很多。比如在讲述“快速原型工艺”部分时候,有一学生根据自己熟悉计算机绘图以及动画的特点,把原本很生硬和难懂的设备原理图绘制成了三维动画,非常生动形象。不但把这一生硬的工艺过程讲得栩栩如生,还得到了同学生的鼓掌和羡慕。不但使同学们获得了知识,自己的特长也得以发挥,培养了学生自主学习的兴趣与能力。
(3)教师―― 学生互动。
在开始上课阶段,笔者一直是站在讲台上讲述与回答学生的问题。但是,在这样的教学过程中,笔者发现,老师一旦站在讲台上,与学生之间的距离就拉大了很多,学生有很多问题都不敢大胆提出。后来,笔者就尝试着走下讲台。走下讲台发现,学生对这种科技前沿的东西很感兴趣。网络和电脑的普及,提供给学生很多获取知识的渠道。走下讲台后,笔者每提出一个问题,学生们都叽叽喳喳,非常踊跃的发言。很多时候,都是学生走上讲台,把自己的理解与认识拿出来与大家共同讨论。
(4)教研相辅。
科研意识是指积极从事科研工作的动力,潜心捕捉和研究问题的探求欲,是科研素质的基础;而教育科研意识则是指:“教师对教育活动的有意识的探索和革新,是运用教育科学理论指导教育活动的自觉性,是对所从事的教育活动的一种清晰而完整的认识。它既表现为行为主体对教育环境的主动适应,也表现为行为主体对教育环境的积极影响与改造。”教育科研意识高的教师深知教学与科研相互消长的关系,善于运用自身所学的教育科学理论来指导日常教学,不断以科学理论为标准总结日常教学经验,善于发现问题,并能及时地根据教育科学理论来调整教学细节,以求解决问题完善教学。教育科研意识高的教师还善于提高自身的专业素养及科学素养,熟悉本学科的科研发展新动向、新成果,知道如何根据所掌握的新动向、新成果来指导自身的科研及教学。中国的教育要与国际接轨,教育改革要继续推进,各高校要培养出有较强综合能力及市场竞争力的大学生,就要求教师优化教育科研意识,通过教育科研活动来改变传统的教学模式,真正培养出有自主学习能力、创新能力的优秀人才。
在讲述过程中,笔者经常根据授课内容,将自己目前正在从事或以前的科研成果展示给同学们。比如,在讲到“快速原型材料”的时候,笔者就将自己目前正在研究的“梯度功能复合材料”的成果展示大家,并结合自己的贴身体会,和同学们交流科研的实质与方法。不但打破了学生对科研的神秘感,更提高了他们对科研的认识,对创新实质的体会,培养了学生们的科研兴趣。
(5)择业交流。
由于教学对象是大四第一学期的本科生,他们都面临择业和考研的压力与迷茫。对于大多数学生来讲,他们正在积极盲目的参加各种招聘会。究其原因,是同学们对自己的行业还不了解,对自己的特点或优势还看不清楚。笔者就结合自己的经验和所见对同学们进行交流。这也是每次课堂教学中同学们最为活跃的部分。其实,这一看似和教学无关的环节,却引起了学生们的极大思考。
大学是青少年走向社会的过渡阶段,但是,作为大四学生,由于在大学期间的教育基本上都是填鸭式的学习,所以,学生很少自己去独立思考,并且,由于和实际生产(尤其对于机械类专业)的脱节,很多学生不知道自己的专业究竟有什么前途。尤其对机械行业,很多学生都普遍认为是一个“夕阳产业”,但是,大家又不想背离自己的专业,所以,很多学生感到很迷茫,就穿梭与各种招聘会,不但耽误了大量的时间,还丧失了很多很好签约机会。根据学生的这一心理特征,从机械行业的内涵与外延出发,结合《先进制造技术》所提倡的大制造感念,对机械类行业的发展进行了探讨。逐步破解学生的迷茫心理,并大大提升了他们对自己专业的了解与信心。
3 结语
教―― 学的目的,最终还是为了学生的“学”,因此,教师在整个教学环节中,都应该围绕着学生的“学”为中心。而“学”又分为教材知识的学习和学习能力的学习。在当今这个科技进步日新月异的世纪,个人认为,学生的学习能力更为重要。因此,就要求老师在教学过程中更应该注重这一点。
前面对《先进制造技术》课程特点的介绍可知,该课程是一门专业选修课,是目前国内外大制造概念中的科技前沿,是涉及到多学科的交叉技术。因此,在讲述该课程的过程中,培养学生的学习能力更应该放在首位。为了达到这一目的,个人认为,应该打破或不局限于传统的“教师灌输,学生吸收”的教学模式,一切有利于培养学生学习能力的手段与方法都可使用。下面几点就是作者本人对该课程教学改革的几点思考总结:
(1)在备课中,应该收阅大量的资料,尤其注重科技前沿与目前生产实际的联系了,注重多学科交叉知识点的归纳与分解。
(2)教学过程中,应尽量采用和学生面对面交流的方式,注重培养学生的兴趣以及自主思考学习能力。
(3)注重从学生的心理实际出发,激发学生的个性与特长。
参考文献
[1] 宾鸿赞,王润孝.先进制造技术[M].北京:高等教育出版社,2006.
[2] 徐尚文.多媒体技术在化学课堂中的运用[J].中国信息技术教育,2009,18:54.
[3] 陈少康.重实践重实效致力于能力培养[J].化学教学,2009,6:35-37.
关键词:先进制造技术;自主式教学课堂;教学方法
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)22-0175-02
我校2013版人才培养方案中,《先进制造技术》课程是针对机械类专业开设的专业必修选修课程,目的在于通过该课程的学习,使学生了解先进制造技术的基本内容和国内外先进制造水平;掌握先进制造技术中关键技术的新思想、新方法、新技术和其内涵。培养和提升学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,工程素养能力和创新思维。
一、课程特点
1.教学内容[1]和培养目标特点。《先进制造技术》主要介绍的是一种大制造概念,阐述了目前制造行业的发展新方向。课程涉及现代设计技术、先进制造工艺技术、制造自动化技术、现代生产管理技术及其他先进制造技术。融合机械、材料、电子、信息、生物和管理等多学科,具有多学科的交叉性,更具有动态性和前沿性,其教学内容庞杂,更新速度较快。在完成教学内容的同时,以培养学生工程素养、工程实践和综合应用能力为目标,提升学生的创新思维和创新创业意识。
2.授课对象的特点。我校2013级人才培养方案中,该课程主要针对我院机械设计制造及其自动化专业和工业工程专业开设,目的在于通过该课程的学习,使学生了解和掌握先进制造技术的关键技术。根据课程体系需求,该课程安排在整个课程体系最后,在大四第一个学期授课。此阶段的学生忙于考研,公务员考试,各类招聘面试、考试等各项事务,对于专业选修课仅仅认为拿到学分即可,这有悖于开设该课程的初衷。因此,如何通过短短的32的课时学习,激发学生的学习兴趣,主动学习该课程知识,并且达到预期教学目标,是任课教师应该重点思考的问题。
二、改进教学方式
教学方式的多样性,是为了激发学生学习兴趣,促进教学顺利开展,提高教学效果,达到预期的教学目标。在课堂教学中以教师为主导,学生为主体,转变学生角色,使学生由被动接收变主动自学,由被动学习变主动理解,积极参与到课堂教学中来。
1.建设自主式学习课堂[2]。针对该课程概念多,内容前沿和更新速度快等特点,提出自主式课堂教学。课堂中,教师引导全体学生主动参与教学,充分调动学生学习兴趣,使得学生参与教学,激发学生在学习的过程中主动获取、主动发展的动力,改变被动地灌输与接受。首先,教师应上好第一堂课。根据课程所涉及的内容结合当前制造行业的热点问题提炼出相关话题,例如纳米加工、高速切削、高精密加工、工业机器人、3D打印等;其次,转变学生角色,将学生按3―4人分组,小组学生应根据问题从具体应用入手结合知识点完成PPT、动画的制作;再次,完成10―15分钟的学生授课,并回答任课教师和其他学生提出的问题。最后,教师对该组学生的讲课内容进行讲评,并完成该组学生授课内容的知识拓展。在这个过程中,小组组长根据各成员优势进行任务协调,主动完成查阅资料,动画制作、PPT制作和课堂讲授。机制2013级学生授课过程中,讲述的“3D打印先进制造技术在工业领域的应用”,学生针对该问题,以“3D打印一体成形自行车”为例,从设计、材料选取、工艺、制造、装配和库存的整个制造工艺过程。通过该环节,帮助学生更好地理解该课程中涉及到的各个学科的知识。学生通过查阅大量资料,完成该项工作,在这种自主学习的过程中,培养学生的自主学习能力和阅读文献、整理文献的能力和语言表达能力,同时也培养学生的团队协作精神,为后续的毕业设计做好前期准备。
2.启发式+案例式教学法[3]。针对机械设计制造专业学生在授课过程中重点讲述:现代设计、工业技术、制造自动化技术,这些章节中概念多,学生容易感觉到枯燥,所以在授课过程融合了启发式教学、案例式教学等多种教学手段。案例来自生产实例、第二课堂或先导课程《机制工艺学》的课程设计。教学过程中,教师应准备好案例和引导问题,从案例入手提出问题,经学生讨论,最终解决问题。教师做好引导,启发学生思考,提高学生学习兴趣,有效地提高教学效果。在讲授先进制造工艺技术内容时,以“全国大学生工程能力综合竞赛”中的阀芯和阀体设计制造及配合为例,从制造精度和配合精度等方面设计问题。对《机械制造基础》中的材料加工方法,《机械制造工艺学》中尺寸测量方法、精度检测和公差配合等进行回顾。通过此过程对课程体系进行串联,培养并提升学生思考问题,分析问题,解决问题的能力。
三、现场教学,理论联系实际
在制定2013级培养方案时,我院先进制造技术相关实验室并未建设,该课程为32理论学时,并未设置实验学时。但随着学校“一省一校”项目顺利推进,学院建设了数控加工实验室、柔性装配生产线(油泵)、3D打印实验室、数控网络协同制造实验室和精准测量实验室等一系列现代制造实验室。授课教师根据讲述知识点,将理论课堂讲解转到实验室讲解,授课教师可边演示边授课。例如:讲述现代设计方法中反求工程内容时,将课堂设在三坐标三维测量实验室,讲解机制工艺学中的形位误差、尺寸精度测量等概念,通过对零件的三维扫描,逆向反求零件三维实体模型。通过实践联合理论的方法,提高学生的分析问题和解决问题的能力,增学生的实践动手能力,提升第二课堂实施效果和毕业设计质量。课程结束后,鼓励学生走进实验室,应用所学的理论知识解决实际问题。鼓励学生借助实验室的先进制造设备完成《机械制造工艺学》课程设计中涉及的轴类、盘套类零件加工,毕业设计虚拟样机的3D打印模型。鼓励学生参加学校的第二课堂,申报校级SRP项目、国家大学生创新创业项目、“互联网+”项目、创业创新项目等;参加“全国大学生工程能力综合竞赛”、“全国3D设计大赛”等全国重要大赛,学生在“全国大学生工程能力综合竞赛”中取得三等奖,“全国3D设计大赛”中荣获全国一等奖的好成绩,使学生的工程能力得以实现和提升。
先M制造技术是一门多交叉学科知识的汇总,授课过程中立足于先进制造技术课程的教学内容的特点,在教学内容、教学手段、教学方式等方面不断改进,激发学生的自主学习能力,提升学生的分析问题能力、解决问题能力、综合应用能力;增强学生工程素养、工程实践能力和创新创业意识,以适应机械工程专业的培养目标,并更好地适应今后工作需求。
参考文献:
[1]李文.先进制造技术[M].湖北:华中科技大学出版社,2014.
[2]张有强.先进制造技术课堂户主教学法探讨与实践[J].中国科教创新导刊,2012,(17):32-33.
[3]李国伟.面向“卓越计划”的“先进制造技术”教学改革探索[J].中国电力教育,2014,(21):31-32.
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)
[关键字]全球化 挑战与机遇 先进制造技术 阶段化
中图分类号:TD406 文献标识码:A 文章编号:
一、机械制造行业的特点
1、经济趋于规模化
在全球化的进程当中,各大跨国公司纷纷提升自身竞争实力,对其主干业务的投资与研
发已成为当今时代的一种潮流。各大企业在经营过程当中不断地发展和壮大系统成套能力,
使其富有个性化,并具备市场竞争力,能适应千变万化的市场。
2、国家高度重视
我国是一个社会主义的发展中国家,机械制造行业自然会受到国家的高度重视。机械制
造行业不仅在全国的工业生产中占有很大的比重,而且能为新技术的诞生以及新产品的开发
提供重要的物质基础。
3、跨国企业联合并购
随着经济全球化进程的加剧,各大跨国企业都先后在全球范围内寻求最具优势的合作伙
伴,此时联合并购成为合作的最佳手段。联合并购在一定程度上优化了企业产品结构,降低
了企业投资建厂的风险,扩大了企业市场份额,使企业获得了最大利润。
二、机械制造行业的现状
1、挑战与机遇并存
机械制造行业是一个国家最基础的行业,决定着整个制造行业的水平高低。我国机械制造行业起步晚,条件差,发展着实令人堪忧。在国际市场竞争越来越激烈的今天,我国机械制造行业的发展面临着严峻的挑战。首先,我国的机械制造水平远远落后于西方发达国家的水平;其次,其它行业对我国机械制造行业的投资不足,造成资金短缺,使得我国机械制造行业的发展停滞不前;最后,我国机械制造行业的管理体系还不够完善,不能很好地处理一些重大问题。然而,随着我国改革开放的不断深入,美、亚、欧制造业格局三足鼎立的局面的形成,我国的机械制造行业迎来了前所未有的机遇。一方面,改革开放的不断深入引进了外国的先进技术和装备,使得我国机械制造技术落后的局面得到缓解,另一方面,伴随着世界经济重心向亚洲转移,我国机械制造行业的生产模式和管理体系在发生着重大转变。所有这些机遇都是来之不易的,如果我国机械制造行业能抓住机遇,又快又好发展,那么我国的机械制造行业定能得到振兴。
2、问题众多
(1)合资重心放在别处
改革开放在一定程度在拯救了我国的机械制造行业,给我国机械制造行业开拓了一条崭新的道路,但是在这条道路背后存在着许多的问题。众多大型跨国企业纷纷闯入我国制造行业,并将合资重心放在文化办公设备、仪器仪表、通用机械、工程机械等领域,却冷落了我国原有的机械制造行业,阻碍了我国机械制造行业的健康发展。
(2)技术黑洞大量存在
国内许多有实力的大型企业大都打着“进口产品”的旗号来获取更大的利润,其实这些机械都是他们自己通过精细制造得来的。广大消费者认为他们引入了外国的先进技术和装备,自然这些机械就要比国内生产的更好,从而能得到广大消费者的青睐。这样一来,消费者会认为只有外国的进口设备最可靠,只有外国生产的产品最有质量。然而让这些大型企业万万没有想到的是,得不到国人认可的本国制造行业是没有发展前景的,这不仅使得我国机械制造行业得不到充分的发展,而且会让广大消费者对本国机械制造行业失去信心。
(3)国家不能重点扶持
众多业内人士认为技术黑洞的大量存在与国家对机械制造行业的关注程度有关。国家没有制定出一系列的政策对机械制造行业进行保护,从而造成技术黑洞大量存在,而且许多企业领导没有创新意识,不能对员工做出一定的创新性激励。再者国家没有尊重底层员工的知识产权,不是无条件拿走就是另作他用,这使得我国机械制造行业的发展多年停滞不前,并且没有什么新的技术突破。
三、机械制造行业的发展趋势
1、考验严峻
随着人们生活水平的不断提高,人们对机械的依赖性也越来越强,未来机械制造行业发展的趋势必须要深入到生活的各个方面,这对我国机械制造行业的发展将是一个严峻的考验。国家必须鼓励机械制造行业鼓足干劲,一鼓作气的生产出好的产品,满足消费者的需求,带动机械制造行业的发展,向技术先进化和装备精良化迈进。
2、制造技术先进
自从国家提出先进制造技术概念以来,机械制造行业对未来的发展趋势便充满了信心。先进制造技术是传统制造技术在原有成果的基础上,不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代化管理等方面的优秀成果,向实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产,并取得理想技术经济效果的制造技术迈进的制造技术的总称。先进制造技术具有以下几个突出的特点:(1)遵循两个最基本的原则:以人为本,以技术为中心,又好又快地发展,达到满足人类社会需要的目的;(2)与先前机械制造行业高度注重专业化分工不同的是,先进制造技术将工作重心放在员工多技能的培养和创新精神的发扬上;(3)如今,减少中间层次和中间过度环节的先进网络结构得到许多大新企业的亲睐,取代了以前机械制造行业扁平化的网络结构;(4)员工工作方式发生了前所未有的转变,从以前的分工工作到现在的并行工作,从以前的以缩短工作周期为目标到现在的以提高工作质量为目的,无不体现了先进制造技术的独特优势。这一切让我国的机械制造行业出现了以下几种发展趋势:(1)以自动化为主的先进制造技术将取代以手工为主的落后制造技术;(2)机械制造工程越来越精密化;(3)传统的加工方法向更高层次的加工方法迈进。先进制造技术将带来一次全新的技术变革,把我国机械制造行业的发展带向一个全新的高度。
3、阶段化的发展进程
(1)功能自动化阶段
电子技术和计算机技术的发展为机械制造行业实现自动化提供了可能。一些新型发展技术的兴起为机械制造行业打开了广阔的市场,例如计算机辅助设计技术、计算机辅助制造技术、计算机辅助工艺规划技术、物料管理计划等一系列自动化的生产管理系统。
(2)信息集成化阶段
利用计算机完成信息的采集、传递和加工,形成信息集成化管理系统,解决了先前机械制造行业在设计、加工和管理方面存在的重大问题。
(3)生产过程优化阶段
信息和通信技术的迅猛发展让许多企业意识到不仅信息集成化能促进机械制造行业的发展,而且生产过程的优化对于机械制造行业的发展更为重要。生产过程的优化注重产品的可制造性、可装配性和重组设计性,能提高研发者开发产品的能力,能将企业调整成具有全球制造模式的全新企业。
四、总结
我国机械制造行业从原来的起步晚、技术差到后来的挑战与机遇并存,再到出现了众多的问题,到最后又迎来了可喜的发展趋势,这一切都见证了我国机械制造行业的发展历程。虽然我国的机械制造行业还没有达到世界先进的一流技术水平,装备也算不上精良,管理模式也不够全面合理,但是我国机械制造行业的发展并不会停滞不前,并不会受到“产品外国化”的冲击,而是会朝着一条属于自己独有的道路向前发展,相信在不久的将来,我国机械制造行业一定会引领世界机械制造潮流,走在时代的最前列。
[参考文献]
[1]徐功森;《机械制造行业的生产特点及发展趋势》;社科论文;理与科技(下旬刊);2010年9月25日
中图分类号:F062.9 文献标识码:A
内容摘要:现代产业体系是以高科技含量、高附加值、低能耗、低污染、自主创新能力强的产业群为核心,以技术、人才、资本、信息等高效运转的产业辅助系统为支撑,以环境优美、基础设施完备、社会保障有力、市场秩序良好的产业发展环境为依托,并具有产业结构高级化、产业发展集聚化、产业竞争力高端化等特性的新型产业体系。研究世界产业的发展趋势,借鉴世界城市现代制造业和服务业的发展规律,对于我国北京等特大城市构建现代产业体系具有十分重要的现实意义。
关键词:世界城市 现代产业体系 国际借鉴
世界产业发展的总体趋势与特征
(一)世界产业发展的总体趋势
从世界现代产业发展出现的新动向和趋势来看,世界各国都在大力发展低碳、循环经济,促进经济增长模式转型:低碳前沿技术将摆脱现有经济发展模式,产业绿化成为主流;各国都在积极培育战略性新兴产业,努力抢占国际经济制高点;国际产业不断向发展中国家转移,发展中国家对国际产业转移的承接逐渐呈边际效益递减趋势;各国更加重视科技创新,新科技革命和产业革命正孕育新的重大突破,信息技术与产业和科学交叉融合,将衍生出新的交叉科学与产业,生命科学与生物技术正酝酿新突破,纳米技术的进步与应用,将缔造先进制造业时代;垂直分工与水平分工并存,产业发展呈现网络化、集群化、融合化态势。
(二)世界产业发展的特征
从世界产业结构优化升级的特征来看,随着经济全球化进程的加快,产业转移全球化的特点日益突出;产业链在全球范围延伸,产业链整体转移特征越来越明显;世界产业结构的重心正在向信息产业和知识产业偏移,产业结构正在向高科技化方向发展,高技术产业转移加快;运用高新技术改造传统产业,并加快向其他产业的渗透,使全球产业结构不断升级;制造业的国际生产网络快速扩张,国际产业转移由产业结构的梯度转移逐步演变为增值环节的梯度转移;科技产业日益国际化,知识产权保护和竞争意识明显增强。
世界城市先进制造业与服务业发展规律
先进制造业指广泛应用先进制造技术、采用先进制造模式、拥有先进市场网络组织的工业生产系统。先进制造业不仅包括由信息技术、生物技术、材料技术等所代表的高新技术制造业,也包括通过先进技术和管理手段改造,使技术密集度得以提升的部分传统制造业,如数控机床、精品钢材制造等。
(一)世界城市先进制造业发展规律
纽约、东京和伦敦等国际大都市制造业发展历程表明,一般制造业虽然经历了下降衰退的过程,但现代先进制造业始终是世界城市和国际大都市发展的重要经济基础。同时国际化大都市也始终是先进制造业集聚和发展的中心,城市发展与先进制造业发展相互依赖、密不可分。
1.产业规模不断增长,产业质量不断提升,以技术密集型为主要特征。随着经济发展水平的提高,纽约、伦敦、东京等世界城市工业经济总量不断增长,制造业产出规模不断扩大,然而其产出份额在后期有所下降。尤其是,由于产业结构调整升级和生产率提高,人均创造的工业产出量也在不断提高。世界城市的形成过程和演变过程也是其工业结构不断调整和升级的过程。在这个过程中,工业技术含量和加工增值程度不断提高,由此出现了高加工度化和技术集约化的趋势。同时,一些国际大都市还根据自身特点,逐步形成了一批具有国际竞争力、技术含量高和附加值高的特色都市产业群,如巴黎的服装设计等。从制造业内部结构变动过程来看,在伦敦、纽约、东京等国际大都市制造业结构变动过程中,最重要的特点是重化工业和传统制造业的衰落。但以服装、印刷出版、食品等为主的都市工业,以及技术密集型的先进制造业、高新技术产业的比重却得到上升。
2.工业比重呈现上升、稳定、下降的“倒U型”发展趋势。随着经济发展和收入水平的提高,制造业地位演变表现出“倒U型”特征,但在其相对地位下降,甚至就业量绝对下降的同时,制造业的产出总量仍不断上升。世界城市工业就业的比重呈现出“倒U型”变化的表现是:在工业化和城市化初中期阶段,工业就业比重呈现出逐步上升的态势;当经济发展到一定水平,工业化进入到后期阶段,工业就业比重呈现出稳定的趋势;随着工业化历史任务的完成,开始出现逆工业化的趋势,工业就业比重逐步下降。如伦敦制造业就业高峰出现在20世纪50年代末和60年代初,在这之后制造业就业比重开始出现下降趋势。由于实行工业疏散政策,巴黎地区工业就业比重自20世纪60年代中期起开始下降。纽约制造业就业出现衰退大体发生在20世纪50年代初期。同样,随着经济的发展,国际大都市工业增加值占GDP的比重也大体呈现出“倒U型”变化。
关键词:机械制造技术; 现状; 发展方向
中图分类号:TQ171.5文献标识码:A 文章编号:
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
机械制造业作为一个传统的领域,已经发展了很多年,是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科, 是以提高质量、效益、竞争力为目标, 包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。它是国民经济最重要的基础产业之一, 而机械制造技术的不断创新则是机械工业发展的技术基础和动力。
1 机械制造技术的特点
(1)机械制造是一个系统工程。先进机械造技术特别强调计算机技术, 信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它要不断吸收各种高新技术成果与传统制造技术相结合, 使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。
(2)机械制造技术是一个综合性技术。先进制造技术应用的目标是为了提高企业竞争和促进国家经济和综合实力的增长。因此, 它并不限于制造过程本身, 它涉及产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容, 并将它们结合成一个有机的整体。以便提高制造业的综合经济效益和社会效益。
(3)机械制造技术是市场竞争要素的统一体。市场竞争的核心是如何提高生产率。随着市场全球化进一步发展, 20世纪80年代以后, 制造业要赢得市场竞争的主要矛盾已经从提高劳动生产率转变为时间为核心的时间、成本和质量的三要素矛盾。先进制造技术把这三个矛盾有机结合起来, 使三者达到了统一。
(4)机械制造技术是一个世界性技术。20世纪80年代以来, 随着全球市场的形成, 发达国家通过金融、经济、科技手段抢夺市场、倾销产品、输出资本, 使得市场竞争变得越来越激烈, 为适应这种激烈的市场竞争, 一个国家的先进制造技术应具有世界先进水平, 能支持该国制造业在全球市场的竞争力。同时, 机械制造技术是面向21世纪的技术, 应与现代高新技术相结合, 应具有明确范畴的新的技术领域。
2 先进机械制造技术的发展现状
近年来, 虽然我国的制造业不断采用先进的制造技术, 但与工业发达国家相比, 仍然存在一定差距。主要表现为:
(1) 制度落后。工业发达国家广泛采用计算机管理, 重视组织和管理体制、生产模式的更新发展, 推动了准时生产、敏捷制造、精益生产、并行工程等新的管理思想和技术。我国只有少数大型企业局部采用了计算机辅助管理, 多数小型企业仍处于经验管理阶段。
(2) 设计方法落后。工业发达国家不断更新设计数据和准则。采用新的设计方法, 广泛采用计算机辅助设计技术( CAD/ CAM) , 大型企业开始无图纸的设计和生产。我国采用CAD/ CAM 技术的比例较低。
(3) 制造工艺落后。工业发达国家较广泛的采用高精密加工、精细加工、微细加工等加工方法, 以及纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型技术手段。我国普及率不高, 尚在开发、掌握之中。
(4) 自动化程度低。工业发达国家普遍采用数控机床、加工中心及柔性制造单元、柔性制造系统、计算机集成制造系统, 实现了柔性自动化、知识智能化、集成化。我国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段, 柔性制造单元和系统仅在少数企业使用。
( 5) 管理方面。工业发达国家广泛采用计算机管理, 重视组织和管理体制、生产模式的更新发展, 推出了准时生产、敏捷制造、精益生产、并行工程等新的管理思想的技术。我国只有少数大型企业局部采用了计算机辅助管理, 多数小型企业仍处于经验管理阶段。
3机械制造技术的发展方向
先进制造技术是制造技术的最新发展阶段, 是由传统的制造技术发展起来的, 既保持了过去制造技术中的有效要素, 又要不断吸收各种高新技术成果, 并渗透到产品生产的所有领域及其全部过程。随着宇航、电子、激光等现代科学技术的发展, 对机械加工技术提出了越来越高的要求。现代机械制造技术的发展主要表现在两个方向上: 一是精密工程技术, 以超精密加工的前沿部分、细微加工、纳米技术为代表, 将步入微型机械电子技术和微型机器人的时代; 二是机械制造的高度自动化, 以CIMS和敏捷制造等的进一步发展为代表。具体来说, 现代机械制造技术的发展趋势有:
3. 1 精密制造技术
精密制造技术包括精密加工和超精密加工技术、微细加工和超微细加工技术、微型机械等。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术等, 其加工精度已由微米级(μm)向纳米级(nm)发展。目前, 已研制成功纳米管、极小的微电机系统、微型机器人等。在精密制造技术中, 纳米技术是目前最先进的技术, 它对于21世纪科学的发展提供了一个新的技术基础。微细加工和超微细加工是一种特殊的精密加工, 不仅精度高, 而且尺寸十分微小, 其主要工艺方法是光刻(蚀)、沉淀、扩散、离子注入等。微型机械是机械技术和电子技术在纳米级水平上相融合的产物, 它将是21世纪的核心技术。
3.2 制造系统的自动化、柔性化、集成化和智能化
先进制造技术的发展, 使高质量和高效率成为可能。先进制造系统的发展是: MC(数控)FMS(柔性制造系统)CIMS(计算机集成制造系统)IMS (智能制造系统)。计算机集成制造系统是一个工厂全盘集成制造系统, 它借助计算机将经营决策、产品设计、生产准备、零件加工、产品装配、检查和销售等各个自动化子系统有机地综合集成起来, 成为高效益、高柔韧性自动化、智能化的生产系统。先进工业国家的柔性制造系统已相当广泛。我国起步晚, 但数控技术和柔性制造技术也已得到较广泛的应用。CIMS(计算机集成制造系统) 的研究已取得了相当的成就, 并开始在全国进行试点、推广, 取得了良好的效果和效益。
3.3特种加工技术
随着社会不断的发展, 很多机械设备都有高温、高压、高速和高精度的要求, 因而不断采用一些新材料来制造零件, 如淬火钢、耐热合金、硬质合金、硅、锗、宝石和金钢石等难以加工材料。同时很多零件的形状也越来越复杂, 如小孔、深孔、型孔、窄缝、弯孔和型腔等。用通常的金属切削加工方法来加工这些零件已十分困难, 有的甚至就无法加工。这就需要探索新的加工工艺方法: 特种加工技术是一种直接利用电能、热能、光能、化学能、声能、电化学能来进行加工的方法, 它可以加工高强度、高硬度、高脆性、耐高温等难切削材料, 以及精密细小和复杂形状的零件。