范紅偉 張麗群 李家新 李金博

（哈爾濱工業(yè)大學機電工程學院 黑龍江·哈爾濱 150027）

“智能制造2025”明確指出了要把智能制造作為信息化與工業(yè)化深度融合的主攻方向。智能制造代表著未來工程領域先進技術的發(fā)展方向。依托全生命周期智能制造（PLM）實踐教學平臺，融合人工智能、自動化、虛擬現實等新一代信息技術，構架工程創(chuàng)新實踐人才培養(yǎng)的三層級實踐教學平臺，助推我校人才培養(yǎng)工作，為學生創(chuàng)新創(chuàng)造提供更廣闊的平臺，拓展學生更開闊的視野，提升學生綜合素養(yǎng)。

陳國金等人建立了智能制造技術綜合實驗平臺和現代制造業(yè)校外實踐基地[1]。宋崇杰等人提出了智能制造生產線工程訓練的教學內容和教學方法[2]。張鋒等人剖析了智能制造背景下高職技能型人才培養(yǎng)狀況及存在的問題[3]。

智能制造領域急需的技能型人才嚴重短缺，已經成為制約智能制造發(fā)展的瓶頸[4]。為解決此問題，哈工大工創(chuàng)中心根據專業(yè)學科的布局，選擇一批高水平的師資，建設智能制造領軍人才培養(yǎng)梯隊，開展PLM產線實踐教學探究，創(chuàng)建精品課程。讓天資聰明、勤奮好學、勇于探索的哈工大學生得到優(yōu)質培養(yǎng)，為國家造就一批基礎扎實、綜合素質高、創(chuàng)新能力強的拔尖人才。PLM平臺教學實踐探究將從三個層級開展。

1 課程設計

1.1 夯實產線基礎訓練

智能制造基于傳感技術、網絡技術、自動化技術、人工智能技術等先進技術，通過智能化的感知、人機交互、決策和執(zhí)行，實現產品創(chuàng)新設計、數字工藝、智能生產（智能檢測、智能裝配）等制造活動的智能化。圍繞智能制造主題，通過實踐訓練，輔以現場講解，實現從基礎操作到系統(tǒng)設計的完整訓練。采用前沿的技術和豐富的實踐教學平臺，聚焦制造業(yè)數字化、網絡化、智能化，建設榮譽課程，實現創(chuàng)新實踐教學，旨在培養(yǎng)高端技術人才。

目前，工創(chuàng)中心針對金工實習的學生開設的產線基礎訓練課程為三個模塊，每個模塊均以智能錘為核心。在創(chuàng)新設計模塊，主要內容為以智能錘為典型案例講解設計原理、CAXA 3D實體設計軟件的操作、創(chuàng)新設計思路，最終在智能錘上面進行DIY打標設計。在數字工藝模塊，以錘子為案例系統(tǒng)全面講解工藝原理、CAXA CAM制造工程師軟件操作并自動生成產品加工程序、工藝流程編寫、工藝卡片編制。在智能生產模塊，對學生進行分組式教學，每組以產線全生命周期為一個流程，以每組學生在創(chuàng)新設計和數字工藝課程上設計的產品為主，參照智能錘的生產線來完成學生們的作品。

1.2 產線單元級模塊訓練

首先，系統(tǒng)全面講解機器人、智能倉儲、AGV小車、智能導軌、檢測單元、裝配單元、加工單元的功能、作用、特點等。

之后，采用模塊化課程教學，更具有針對性，不同學生群體對各模塊的感興趣程度不一，創(chuàng)新意識不一，針對感興趣的模塊，可以最大限度地激發(fā)學生的創(chuàng)新思維，對原有的產線進行升級改造。在模塊訓練環(huán)境，掌握基礎知識的前提下，進一步提高學生的積極性、動手能力和創(chuàng)新思維。

（1）模塊化機械臂課程：機械臂全方位運動控制，實現自主靈活抓取功能；

（2）智能倉儲和碼垛機器人：協(xié)同作業(yè)，引導學生開發(fā)新功能；

（3）AGV小車：實現小車自動識別路線，激發(fā)學生重新規(guī)劃路徑；

（4）虛實結合的數字化實訓教學系統(tǒng)，實現真實對象與虛擬系統(tǒng)之間的交互與反饋，并根據需求重新組建產線；

（5）MES系統(tǒng)迭代：MES系統(tǒng)是生產過程執(zhí)行系統(tǒng)，是一套智能制造生產信息化管理系統(tǒng)?？梢蕴峁┲圃鞌祿?、計劃排產、生產調度等的系統(tǒng)，學生可以根據自己的需求開發(fā)二代系統(tǒng)。

圖1：智能制造產線課程體系

圖2：產線單元模塊

圖3：個性化設計產品

1.3 體驗個性化設計的神奇

體驗個性化設計的神奇課程，以學生創(chuàng)新設計為核心，基于個性化設計理念，學生完成設計作品，通過MES系統(tǒng)進行個性化下單，毛坯從立體倉庫出庫，AGV小車運輸到智能加工單元進行加工，加工完成后由AGV小車運輸到三坐標檢測和激光打標，最后AGV小車運回立體倉庫入庫。

2 預期效果

PLM實訓平臺于2020年底完成建設，將傳統(tǒng)的數控車削、數控銑削和特種加工實踐教學升級為PLM實踐教學平臺，突出對學生實踐能力、專業(yè)能力和創(chuàng)新素質的培養(yǎng)。依托該產線，構建一套科學合理的“智能制造綜合課程設計”實踐教學體系，使學生掌握智能制造領域的先進技術，更好地適應并服務于工業(yè)4.0時代，旨在為培養(yǎng)未來智能制造時代所亟須的具有創(chuàng)新思維能力的拔尖人才持續(xù)助力。