先进制造系统论文自动化制造系统论文

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先进制造系统课程教学改革的研究与实践

摘要:先进制造系统和现代管理方法目前已越来越多地被应用于生产实际之中,所以很多学校均开设了“先进制造系统”这门课程。但先进制造系统课程教学中目前还存在着教材不适应教学的需要、教学模式单一以及教师缺乏专业实践经验等问题。针对上述问题和应用型本科学生的特点,先进制造系统课程在教材建设、教学内容、教学方法和师资队伍建设等方面均应进一步进行改革,以激发学生学习的兴趣,提高教学质量和教学效果,培养学生的实践能力、创新能力及初步的科研能力。

关键词:先进制造系统;教学改革;教学实践

中图分类号:G642 文献标志码:A 文章编

号:1002-0845(2010)08-0062-02

先进制造系统(AMS,Advanced Manufacturing System)是指在时间、质量、成本、服务和环境等方面,能够很好地满足市场的需求,并采用先进的制造技术和先进的制造模式,协调运行,以获取资源投入的最大增值,同时具有良好的社会效益,能达到整体最优的制造系统。传统制造技术和制造模式目前已无法适应现代市场环境的需要,从而引发了制造技术、制造模式和管理方式的剧烈变革,先进制造系统就是在这样的环境下产生的。

随着知识经济时代的到来,传统的制造技术目前正逐步向现代高新技术发展、渗透、交汇和演变,以科学技术为基础的制造技术的发展速度日益加快,在形成先进制造技术的同时,也出现了一系列先进的制造模式。根据国际生产工程学会(CIRP)的统计,目前在发达国家所涌现出的先进制造系统和先进制造与生产模式已达30多种。发达国家的制造业企业,特别是其中的跨国公司和创新型中小企业目前已广泛采用了一些新的制造模式和制造系统,如柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS)、精益生产模式(LP)、清洁生产模式(CP)、高效快速重组生产系统和虚拟制造模式(VM)等。目前正在开发的下一代制造和生产模式,还有并行工程和协同制造(HM)、生物制造(BM)、网络化制造及下一代制造系统(NGMS)等。

当前,我国工业生产发展迅猛,先进制造系统和现代管理方式也越来越多地被应用于生产过程之中,因而很多学校也相继开设了“先进制造系统”这门课程,并将其作为必修课。通过该门课程的学习,可以使学生掌握先进的制造技术、制造模式和管理手段,从而满足现代工业生产的需求。但先进制造系统课程的内容多、范围广、理论性强,学生学习过程中困难较多,学习效果不好。因此,针对应用型本科院校学生的特点和培养目标的要求,对先进制造系统课程及其教学进行必要的改革是现阶段迫切需要解决的一个问题。

一、先进制造系统课程教学中目前存在的主要问题

1 教材不适应教学的需要

先进制造系统是一门新兴的交叉学科,其包括的内容非常广泛,并且具有很强的时代性。但在实际的教学过程中,可以用于选择的教材书目却较少,而且在现有的教材中,要么内容包罗万象,重点不够突出,要么就是只过于侧重于某一方面,无法形成完整的体系与结构,因而难以满足应用型本科教学的需要。另外,先进制造系统还是一门动态性的课程,随着新科技的应用和新理念的出现,它在不断地更新、充实和发展着,但教材更新缓慢,跟不上技术的发展变化,所以也导致教与学都不能适应科技进步发展的要求。

2 教学模式单一

教学模式目前仍以教师讲授为主,并且在这种讲授的过程中结合案例对理论知识加以讲解的较少,甚至能体现先进制造系统的完整的案例也较少。这样,在没有感性认识的情况下,学生所能接受和吸收的信息量就受到了限制,教学效果就不显著,有的学生甚至由此而产生了厌学的情绪。目前,许多新技术,如快速成型、高速加工、超精密加工、CAD/CAM、PDM等,都在制造业中被广泛而有较地加以应用着,但教师在教学时一般只是讲解其产生的背景及其原理和应用等,不能将教学内容与实际结合起来。而且在目前的教学中,也缺乏与专业实践教学相适应的环境,缺乏相关的实践或实训环节,容易使学生学完以后很快就会忘记。学生只通过单纯的课堂教学来获取知识,很少有模拟仿真的实践环节,学生的“操作能力”和“动手能力”因而也难以真正地得到提高。

3 教师缺乏专业实践经验

先进制系统是一门要应用于生产实际的课程,但本门课程的教师多数都很年轻,多数都是从高校毕业后即从事该课程教学工作的,没有在企业工作的经验。这样虽然他们的理论知识比较丰富,但一般都缺乏实际应用和操作的能力,所以在教学过程中能教给学生的就只限于教材上的内容,不能把相关技术的最新发展状况及其应用融入到自己的教学中去,使课堂教学与学生未来的实际应用相脱节。另外,即使是一些有过在企业工作的经历的或是经过相关培训的教师,由于本门课程的理论与技术的发展是十分迅速的,所以他们也很难站在一定的高度上将理念与方法传授给学生,从而也影响了本门课程教学的实际效果。

二、先进制造系统教学改革的方法与措施

1 教材建设

要编写适合于应用型本科的先进制造系统课程的教材,就要研究先进制造系统课程的特点和授课对象的特点。首先,先进制造系统课程的内容广泛,这样,在保证课程体系结构完整的前提下,教材就要突出重点。例如在介绍典型先进制造系统时,应重点介绍与工程应用紧密相关或比较成熟的先进制造系统,而对目前还未被普遍采用的先进制造系统则可适当地予以淡化。其次,教材内容要突出专业特色,应详细介绍每种先进制造技术产生的时代背景和应用背景,特别应注重阐述其先进理念在付诸实践的过程中所遇到的困难及其解决对策,以使学生在学习基础理论、基本技术和工艺方法的同时,也能获得解决实际应用中所遇到的问题的综合能力。

2 教学内容的改革

(1)保证基础理论,加强实践教学

先进制造系统是一门交叉学科,涉及机械科学、电子科学、信息科学、材料科学和管理科学等,其中理论知识的内容涉及面广,理论性强,难度大,因此在内容的安排上应注意对各种先进制造系统的基本理论、基本原理和基本方法的讲解。这样既能满足本科教学的基本要求,又可使学生在日后能具有较强的发展潜力。但这门课程的学习也不应仅局限于理论,还要更加注重学生实践能力的培养。在教学过程中,应将理论知识与实践应用相结合,以激发学生的学习兴趣,取得较好的教学效果。

要建设与先进制造系统课程相配套的实验环境,并充分利用现有的实验资源,使理论教学与实践教学相辅相成,互相促进。若暂时不具备校内实践条件,也可以采取走出去、请进来的办法来加强学生的实践环节。一方面,可以组织学生到一些大中型企业或科研院所的实验室进行参观,增强学生的感性认识,拉近教学与生产实际间的距离,使学生认识到目前很多先进制造系绕已在实际生产中普遍应

用,并产生了巨大的经济效益;另一方面,也可以聘请一些在大中型企业工作的有实际工作经验的技术人员到学校做有关先进制造系统课程的专题讲座。

(2)保持教学内容的先进性

教师应关注并收集先进制造系统最新发展状况的相关资料,将其融入到自己的教学内容之中去。一方面,这可以使学生掌握课程的最