时间:2023-03-21 17:17:03
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(1)学时少,涵盖信息量大。教师面临着如何结合本校办学模式和本专业学生深造和就业的需要来重新组织、整合教学内容的难题。
(2)先进制造技术是一门动态的、不断吸收高新技术发展的技术,大多数教师受到现有教材的限制,无法在授课过程中及时融入先进制造技术的最新发展现状。
(3)实验设备匮乏,无法通过与教学内容相关的实践环节来加深学生对理论授课内容的理解。
(4)课件制作难度大。先进制造技术内容繁杂,涉及多种先进制造工艺、原理、加工过程及应用。授课过程中仅采用文字结合图片讲解是远远不够的。
(5)很多高校教师基本还是采取灌输式的教学方法,达不到培养学生创新思维和创新能力的目的。
(6)现有的教材内容繁杂,相对陈旧。上海海洋大学是一所有百年办学历史、技术实力雄厚、特色鲜明,特别在海洋科学与工程、海洋渔业、海洋信息等学科具有较强的教学与科研水平。近年来,工程学院在海洋工程材料、海洋工程装备、海洋可再生能源的研究和应用方面取得了突破性进展。如何寓研于教,不断探索和总结教育教学的内在规律,提高教学质量是我们所面临的关键问题。
二、“先进制造技术”案例式教学策略
(一)整合教学内容
精选目前海洋工程装备制造中最前沿的技术,分大类,然后从每大类中再挑选出此类技术中最前沿、最先进的技术,以此为主题,广泛收集相关案例资料的最新研究成果,及时补充教学内容,确保教学内容的前瞻性,最好从中国期刊网上或elsevier上下载科技文献以备参考,同时可以参加一些大型的相关技术产品展览会来拓宽视野并积攒素材。
(二)选择案例资料
从众多案例资料中挑选出最相关且浅显易懂的案例,激发学生对海洋工程装备等相关内容的兴趣,逐渐过渡到所要讲授的某项先进制造技术,同时需要从先进制造技术的重要性、用途等方面对学生加强引导,让学生在课堂上积极参与思考,并结合教师课堂教学谈谈自己的感受及本节课的收获,比如先让学生自己针对该项先进制造技术的优势、技术特点、应用条件、加工成本、加工质量及效率等各个方面进行讨论。学生由被动接受知识变为主动去学习,这一输入到输出的过程既锻炼了学生的语言表达能力,又充分调动教与学双方的主动性,使得学生在讨论交流中获得更多的启发,并学会去思考问题;同时鼓励学生在课下查阅相关文献,提前做好功课,带着问题来听课,培养学生自主学习的能力。
(三)完善多媒体课堂教学课件
制作案例的教学课件,要包含海洋类技术的定义原理、海洋工程样件的制备、设备的选择、加工过程、检测等,并尽量多地利用相关的图片、动画、视频来吸引学生的眼球,使学生更加清楚全面地了解整个零件的加工过程;在课前备课时,要大量查阅相关内容,挑选有用的信息,特别是具有应用性和市场潜力大的先进制造技术及时添加到教学内容中,从而让学生从高层次、新角度来认真对待这门课;在进行课件设计时,将涉及的相关信息巧妙地融入到课件中来,并注意与课本知识有机结合,通过播放与先进制造技术应用领域相关的视频,让学生更加深刻地了解先进制造技术在海洋工程方面的运用。
(四)融合海洋特色的案例及改进课外互动模式
21世纪是海洋的世纪,面对海洋资源开发这一不断成长的新兴市场,世界各国都在积极发展相关装备,加快海洋资源开发和利用已成为世界各国发展的重要战略取向。首先需要对海洋工程有关教材进行修订,并围绕研究主题发表较高质量的研究论文,给同类高校相同或相近专业建设提供参考经验。其中实践环节可通过购买相关精密器材比如超短激光器,并开设实践课程,培养学生的动手能力和分析试验结果的能力,所获的试验结果又可作为新的案例应用于教学中,这就是将理论环节与实践环节有机结合,从而形成了课程的教学体系;同时为了弥补课上教学学时不足这一缺陷,可借助数字化网络平台实现师生课外互动这一教学方式,使教学过程得以继续延伸,以数字化的形式在整个教学网内,实现资源共享、教学互动,适应多层次教学的需求,进而提升教学质量。
(五)改革考试方式
增设案例考试环节。给定主题,学生自己寻找案例,主动查阅文献并制作课件进行讲解,以增强学生对科技文献的阅读和理解能力,为毕业设计撰写综述打下坚实的基础;同时,每位学生都需对本课程的教学效果进行评价,比如以5分制的方式,以小纸条的形式给任课教师打分,同时可提出对课堂教学具有建设性的意见,教师可根据学生对课程的评价来反映出学生对本课程的参与程度,将其作为考核学生的一种方式。同时考试的形式可采取课堂讨论、小组成员演讲、布置大作业、文献查新等形式,根据具体情况按照一定比例来决定学生本课程的最终成绩,可避免仅凭一张试卷的分数来评定和决定学生对本课程的掌握情况。
机械制造技术是研究产品设计、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。随着社会的发展,人们对产品的要求也发生了很大变化,要求品种要多样、更新要快捷、质量要高档、使用要方便、价格要合理、外形要美观、自动化程度要高、售后服务要好、要满足人们越来越高的要求,就必须采用先进的机械制造技术。
1先进制造技术的特点
1.1是面向21世纪的技术
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。先进制造技术与现代高新技术相结合而产生了一个完整的技术群,它是具有明确范畴的新的技术领域,是面向21世纪的技术。
1.2是面向工业应用的技术
先进制造技术并不限于制造过程本身,它涉及到产品从市场调研、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。先进制造技术的应用特别注意产生最好的实际效果,其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。目的是要提高制造业的综合经济效益和社会效益。
1.3是驾驭生产过程的系统工程
先进制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。
1.4是面向全球竞争的技术
20世纪80年代以来,市场的全球化有了进一步的发展,发达国家通过金融、经济、科技手段争夺市场,倾销产品,输出资本。随着全球市场的形成,使得市场竞争变得越来越激烈,先进制造技术正是为适应这种激烈的市场竞争而出现的。因此,一个国家的先进制造技术,它的主体应该具有世界先进水平,应能支持该国制造业在全球市场的竞争力。
1.5是市场竞争三要素的统一
在20世纪70年代以前,产品的技术相对比较简单,一个新产品上市,很快就会有相同功能的产品跟着上市。因此,市场竞争的核心是如何提高生产率。到了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以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的矛盾。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。
2先进机械制造技术的发展现状
近年来,我国的制造业不断采用先进制造技术,但与工业发达国家相比,仍然存在一个阶段性的整体上的差距。
(1)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(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生产(LP)、并行工程(CE)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)设计方面。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)制造工艺方面。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、微型机械和微米/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加工方法。我国普及率不高,尚在开发、掌握之中。
(4)自动化技术方面。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(FMC)、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS),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。
3我国先进机械制造技术的发展趋势
(1)全球化。一方面由于国际和国内市场上的竞争越来越激烈,例如在机械制造业中,国内外已有不少企业,甚至是知名度很高的企业,在这种无情的竞争中纷纷落败,有的倒闭,有的被兼并。不少暂时还在国内市场上占有份额的企业,不得不扩展新的市场;另一方面,网络通讯技术的快速发展推动了企业向着既竞争又合作的方向发展,这种发展进一步激化了国际间市场的竞争。这两个原因的相互作用,已成为全球化制造业发展的动力,全球化制造的第一个技术基础是网络化,网络通讯技术使制造的全球化得以实现。
(2)网络化。网络通讯技术的迅速发展和普及,给企业的生产和经营活动带来了革命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品销售都可以异地或跨越国界进行。此外,网络通讯技术的快速发展,加速技术信息的交流、加强产品开发的合作和经营管理的学习,推动了企业向着既竞争又合作的方向发展。
(3)虚拟化。制造过程中的虚拟技术是指面向产品生产过程的模拟和检验。检验产品的可加工性、加工方法和工艺的合理性,以优化产品的制造工艺、保证产品质量、生产周期和最低成本为目标,进行生产过程计划、组织管理、车间调度、供应链及物流设计的建模和仿真。虚拟化的核心是计算机仿真,通过仿真软件来模拟真实系统,以保证产品设计和产品工艺的合理性,保证产品制造的成功和生产周期,发现设计、生产中不可避免的缺陷和错误。
(4)自动化。自动化是一个动态概念,目前它的研究主要表现在制造系统中的集成技术和系统技术、人机一体化制造系统、制造单元技术、制造过程的计划和调度、柔性制造技术和适应现化生产模式的制造环境等方面。制造自动化技术的发展趋势是制造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟化、制造智能化和制造绿色化。
(5)绿色化。绿色制造则通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品,产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最大限度地减少制造对环境的负面影响,同时使原材料和能源的利用效率达到最高。
4结语
制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志,也是国际间科技竞争的重点。我国正处于经济发展的关键时期,制造技术是我们的薄弱环节。只有跟上发展先进制造技术的世界潮流,将其放在战略优先地位,并以足够的力度予以实施,才能尽快缩小与发达国家的差距,才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。总之,在我国研究和发展先进制造技术势在必行。
参考文献
0引言
先进制造技术fAdvancedManufacturingTech—nique,缩-~AMT)是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果,并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程。以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产。提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。资料表明,由于一些企业缺乏先进制造技术等产品开发与制造手段,产品开发周期长、成本高,难以适应多变的市场需求,从而严重影响了企业的核心竞争力。
先进制造技术已成为当前高校机械类专业的关键课程之一。本课程是对以前的专业基础知识和专业知识的扩展,主要围绕先进制造技术的各主题,系统介绍各种先进制造技术的理念与装备技术。旨在使学生了解国内外先进制造技术的前沿技术,开阔思维拓宽知识面,掌握先进制造技术的理念与方法,培养学生创新思维与工程实践能力。文中针对先进制造技术的特点及当前教学中存在的一些问题,就如何提高先进制造技术教学质量进行一些探讨…。
1先进制造技术的特点
1.1先进制造技术是一个发展的概念
事物的先进性具有明显的相对性.先进制造技术是相对于传统制造技术而言的。某种现阶段先进的技术若干年后可能会显得落后,甚至被淘汰。尤其随着计算机科学和电子科学的发展及渗入融合到现代制造系统中,反映现代科学理论的系统论、信息论、控制论和智能理论与控制技术有机融合为一体,导致先进制造技术具有明显的时效性。因此,先进制造技术体系只有不断补充新技术、淘汰落后技术,才能永远保持其先进性。
1.2多学科集成的特性
先进制造技术并不是指某一项具体技术,而是机械、材料、电子、信息、自动化、管理、环保等多门学科的理论和技术相互渗透。共同发展而形成的技术综合体。先进制造技术在性质上跨越自然科学、环境科学社会科学。特另是经济学和管理科学;同时又与技术科学和众多门类的工程技术相联系,是多种学科的集成。先进制造技术特别强调人、技术、管理三者的有机结合。
1.3包含的信息量很大
先进制造技术是一个庞大的科学技术体系。所有本课程包含的信息量很大。如在管理方面,先进制造技术包含准时生产(JI、敏捷制造(AM)、精益生产(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技术;制造工艺方面包括高精密加工、精细加工、微型机械和微纳米技术、激光加工等;自动化技术方面包括柔性制造单~(FMC)、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS)。而且不同方向之间的联系不是太紧密,系统性不太强。
2提高先进制造技术教学质量的建议
1)激发学生的学习兴趣。学习兴趣是推动学生努力学习的内车动力,如学生对先进制造技术有了浓厚的兴趣,学习就会事半功倍。但当前很多学生由于缺少压力,对先进制造技术的认识不足.甚至有些学生认为学习先进制造技术只是为了通过考试和毕业。为此,首先需要从先进制造技术的重要性、用途等方面对学生加强引导。通过事实说明,让学生充分认识到先进制造技术的重要性,从而在思想上重视起来。其次在进行教学设计时.应充分挖掘课程中令学生感兴趣的内容。如果有条件可以让学生实地参观,接触先进制造技术的实际应用.从而使理论与实践相结合.激发学生的学习热情。
2)精心准备教学内容。正如前面所讲述的,先进制造技术是一个发展的概念。但实际教学中出现一些教案很长时间不更新等现象。要想提高本课程的教学质量需要保持教学内容的前沿性,教师应密切关注先进制造技术领域的最新发展;并将相关技术特别是应用性和市场潜力巨大的那些先进技术及时融合到教学内容中.从而让学生以发展的眼光来学习这门课,并从中得到终身学习的启示。当前获取相关资料的途径很多:可以通过网络、杂志或电视其它媒体很方便了解到制造业中前沿技术:有条件的教师也可以多参加一些大型的相关技术及产品展览会、学术会议以拓宽视野和积攒素材。这样才可能开阔学生的视野,很好地培养他们以动态的思维看待事物的习惯。
先进制造技术包含的信息量很大,而且各个方向的联系不是太紧密。因此,在收集教学素材的基础上需要加以整理.注意前后知识的衔接,增强授课内容的系统性。在计划教学内容时,尽量从学生在现实生活中熟悉的产品或能接触知识人手,逐渐过渡到所要讲授的某项先进制造技术,并尽量多地利用相关的录像、视频、动画、图片和CAI课件来吸引学生的眼球,激发学生的好奇心。
3)丰富教学方法。增强师生互动。在教学中贯彻“以学生为中心”和“发挥教师的主导作用”的教学思想。教师应从教学中的主体地位转变为主导作用,而学生则应由被动接受知识变为学习的主体。只有这样才能充分调动教与学双方的主动性和潜能,最大限度地实现教学目标。
在实际教学中可以采用课堂讨论的形式进行。事先告诉学生下一次课的主题,布置任务让学生通过网络、期刊去收集资料并整理;上课时先让学生自己针对该项先进制造技术的优势、技术特点、应用条件、加工成本、加工质量及效率等各个方面进行讨论;碰到问题时再由教师进行补充和总结。通过课堂讨论这种积极活泼的学习方式,不仅使学生们学到更多的知识,而且增强了他们之间进行学术交流的动力。这种教学方法在一定程度可改变传统的那种教师教得乏味,学生学得无趣的现状,从而提高本课程的教学质量和效果。
【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:
在人类社会的发展中,制造技术不断发展。从人类使用天然工具到制造工具,从简单的手工制造到简易机床的出现,人们一直为搜寻更有效更迅捷的制造技术而努力。机械制造技术是研究产品设计、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。随着社会的发展,人们对产品的要求也发生了很大变化,要满足人们越来越高的要求,就必须采用先进的机械制造技术。
一、先进制造技术的特点
(一)是面向21世纪的技术
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。先进制造技术与现代高新技术相结合而产生了一个完整的技术群,它是具有明确范畴的新的技术领域,是面向21世纪的技术。
(二)是面向工业应用的技术
先进制造技术并不限于制造过程本身,它涉及到产品从市场调研、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。先进制造技术的应用特别注意产生最好的实际效果,其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。目的是要提高制造业的综合经济效益和社会效益。
(三)是驾驭生产过程的系统工程
先进制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。
(四)是面向全球竞争的技术
20世纪80年代以来,市场的全球化有了进一步的发展,发达国家通过金融、经济、科技手段争夺市场,倾销产品,输出资本。随着全球市场的形成,使得市场竞争变得越来越激烈,先进制造技术正是为适应这种激烈的市场竞争而出现的。因此,一个国家的先进制造技术,它的主体应该具有世界先进水平,应能支持该国制造业在全球市场的竞争力。
(五)是市场竞争三要素的统一
在20世纪70年代以前,产品的技术相对比较简单,一个新产品上市,很快就会有相同功能的产品跟着上市。因此,市场竞争的核心是如何提高生产率。到了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以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的矛盾。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。
二、先进机械制造技术的发展现状
近年来,我国的制造业不断采用先进制造技术,但与工业发达国家相比,仍然存在一个阶段性的整体上的差距。
(一)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(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生产(LP)、并行工程(CE)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。
(二)设计方面。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。
(三)制造工艺方面。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、微型机械和微米/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加工方法。我国普及率不高,尚在开发、掌握之中。
(四)自动化技术方面。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(FMC)、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS),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。
三、我国先进机械制造技术的发展趋势
(一)全球化。一方面由于国际和国内市场上的竞争越来越激烈,例如在机械制造业中,国内外已有不少企业,甚至是知名度很高的企业,在这种无情的竞争中纷纷落败,有的倒闭,有的被兼并。不少暂时还在国内市场上占有份额的企业,不得不扩展新的市场;另一方面,网络通讯技术的快速发展推动了企业向着既竞争又合作的方向发展,这种发展进一步激化了国际间市场的竞争。这两个原因的相互作用,已成为全球化制造业发展的动力,全球化制造的第一个技术基础是网络化,网络通讯技术使制造的全球化得以实现。(二)网络化。网络通讯技术的迅速发展和普及,给企业的生产和经营活动带来了革命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品销售都可以异地或跨越国界进行。此外,网络通讯技术的快速发展,加速技术信息的交流、加强产品开发的合作和经营管理的学习,推动了企业向着既竞争又合作的方向发展。
(三)虚拟化。制造过程中的虚拟技术是指面向产品生产过程的模拟和检验。检验产品的可加工性、加工方法和工艺的合理性,以优化产品的制造工艺、保证产品质量、生产周期和最低成本为目标,进行生产过程计划、组织管理、车间调度、供应链及物流设计的建模和仿真。虚拟化的核心是计算机仿真,通过仿真软件来模拟真实系统,以保证产品设计和产品工艺的合理性,保证产品制造的成功和生产周期,发现设计、生产中不可避免的缺陷和错误。
(四)自动化。自动化是一个动态概念,目前它的研究主要表现在制造系统中的集成技术和系统技术、人机一体化制造系统、制造单元技术、制造过程的计划和调度、柔性制造技术和适应现化生产模式的制造环境等方面。制造自动化技术的发展趋势是制造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟化、制造智能化和制造绿色化。
(五)绿色化。绿色制造则通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品,产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最大限度地减少制造对环境的负面影响,同时使原材料和能源的利用效率达到最高。
四、结语
制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志,也是国际间科技竞争的重点。我国正处于经济发展的关键时期,制造技术是我们的薄弱环节。只有跟上发展先进制造技术的世界潮流,将其放在战略优先地位,并以足够的力度予以实施,才能尽快缩小与发达国家的差距,才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。总之,在我国研究和发展先进制造技术势在必行。
参考文献:
一、无锡发展先进制造业的现状
无锡按照“智能化、绿色化、服务化、高端化”要求,大力发展新一代信息技术、高端装备制造、节能环保、生物医药、新能源和新能源机车、新材料、高端纺织及服装等七大先进制造业,加快培育智能制造新模式。鼓励先进制造业率先开展智能制造,围绕“设备互联、数据互换、过程互动、产业互融”等方面加快智能化改造,加快推动新一代信息技术在企业研发设计、生产制造、运营管理、售后服务中的深度应用,建设一批示范智能工厂(车间)。
二、机电专业人才培养模式存在的主要问题
(一)课程体系设置与教学模式问题
1.课程体系设置问题。课程体系设计方面模块化结构不利于学生职业综合能力的培养,课程设置中缺少适应本地产业结构调整要求的智能控制系统、工业应用软件、先进数控机床操作、工业机器人操作等课程,而学校作为办学点只能设置全部课程中的专业方向选修课,缺少专业核心课程设置的自主性;2.教学设计和组织问题。教学设计较少能结合企业工作过程实施场景教学,在教学设计中进一步融入智能制造新环境的更少;3.课程考核的主体单一,方式较为松散,技能考核要求不与先进制造企业实际要求接轨。
(二)与企业合作水平落后的问题
1.与校外先进制造业企业实训合作不够深入,学生专业实训课由具有丰富先进制造业企业经验的技能专家授课偏少,没有形成安排实验实训课进企业的定期实训计划。2.与校外先进制造业企业的专业培训合作不多,主要是教师利用寒暑假时间自己寻找企业参加岗位实践,系部联系企业安排专业教师参与企业岗位实践的机会较少,专业教师承担校外企业专业理论与技能培训的也较少。3.机电专业向先进制造业企业提供科研成果的能力尚显不足,教师的科研成果主要以论文形式发表,没有与企业形成研产联动。4.机电专业还没能建立与企业进行基于工作过程的课程开发机制,在与先进制造业企业的课程开发方面是空白。
三、完善机电专业人才培养模式的对策——基于无锡产业结构调整需要
(一)建议完善课程体系与改进教学模式
首先,系部应该积极建议学校与省校就机电专业课程体系设置进行调整,围绕无锡在制造业结构调整方面的要求,在专业核心课程设置中增加智能制造技术、智能制造信息技术应用、高端数控机床操作、工业机器人操作等新课程,适当增加其他专业核心课程的实训课时,同时相应减少文化课程的计划学时。在专业群通用课中开设智能制造专业英语课程和先进数控机床信息系统课程。其次,教学设计要充分结合课程的发展特点兼顾学情融入智能制造工厂(车间),实施基于企业工作过程的场景教学,强调学生专业应用能力和职业能力的培养目标;教学组织要实施碎片化教学,在教学过程中穿插既能紧贴课程又能激发学生兴趣的教学内容充分调动学生的学习积极性和主动性;课程考核要在全面考查学生专业理论知识的基础上突出专业知识应用能力和技能的考查,应采用考试+过程性考核+实训考核的模式,专业理论知识应恢复实行卷面考试,过程性考核主要分阶段测验学生的专业知识应用能力,实训考核主要考查技能,学生的综合成绩由三方面根据实际教学情况按合理比例组成。此外,对学生技能证书考核可考虑引入企业方参与,选择符合先进制造业企业实际技能要求的职业技能证书来考核学生。再次,机电专业学生能力培养目标要更加适应本地产业结构调整的要求,培养先进制造、智能制造所需要的高素质高技能创新创业型人才。
(二)进一步加强校企合作,实现校企合作发展
首先,机电专业应与原有合作企业建立长期合作关系。在保持邀请企业专家进课堂、让学生进企业观摩学习的基础上,就校企人才培养开展深入合作,形成学生技能培训进企业、企业技术人员培训进课堂的双向定期合作机制,在学校和企业分别设立专家工作室和教师工作站,由双方人员共同组成课程导师团队,对合作项目实行教学和培训。其次,扩大与校外先进制造企业的合作,特别是与智能制造升级的企业,系部应积极联系,安排专业教师参与企业岗位实践,承担企业科研项目。再次,机电专业应探索启动与先进制造企业进行基于工作过程课程开发的合作项目,优先与具有智能制造研发实力的企业洽谈合作,将企业的实际生产流程引入课堂教学环节,将生产技术与实际技能融入课程内容。最后,机电专业要率先适应校企深度合作培养高技能人才的发展方向要求与先进制造企业合作制定满足企业实际人才需求的个人定制培养方案,实现高素质高技能人才供给与需求的直通车。
一、无锡发展先进制造业的现状
无锡按照“智能化、绿色化、服务化、高端化”要求,大力发展新一代信息技术、高端装备制造、节能环保、生物医药、新能源和新能源机车、新材料、高端纺织及服装等七大先进制造业,加快培育智能制造新模式。鼓励先进制造业率先开展智能制造,围绕“设备互联、数据互换、过程互动、产业互融”等方面加快智能化改造,加快推动新一代信息技术在企业研发设计、生产制造、运营管理、售后服务中的深度应用,建设一批示范智能工厂(车间)。
二、机电专业人才培养模式存在的主要问题
(一)课程体系设置与教学模式问题
1.课程体系设置问题。课程体系设计方面模块化结构不利于学生职业综合能力的培养,课程设置中缺少适应本地产业结构调整要求的智能控制系统、工业应用软件、先进数控机床操作、工业机器人操作等课程,而学校作为办学点只能设置全部课程中的专业方向选修课,缺少专业核心课程设置的自主性;2.教学设计和组织问题。教学设计较少能结合企业工作过程实施场景教学,在教学设计中进一步融入智能制造新环境的更少;3.课程考核的主体单一,方式较为松散,技能考核要求不与先进制造企业实际要求接轨。
(二)与企业合作水平落后的问题
1.与校外先进制造业企业实训合作不够深入,学生专业实训课由具有丰富先进制造业企业经验的技能专家授课偏少,没有形成安排实验实训课进企业的定期实训计划。2.与校外先进制造业企业的专业培训合作不多,主要是教师利用寒暑假时间自己寻找企业参加岗位实践,系部联系企业安排专业教师参与企业岗位实践的机会较少,专业教师承担校外企业专业理论与技能培训的也较少。3.机电专业向先进制造业企业提供科研成果的能力尚显不足,教师的科研成果主要以论文形式发表,没有与企业形成研产联动。4.机电专业还没能建立与企业进行基于工作过程的课程开发机制,在与先进制造业企业的课程开发方面是空白。
三、完善机电专业人才培养模式的对策――基于无锡产业结构调整需要
(一)建议完善课程体系与改进教学模式
首先,系部应该积极建议学校与省校就机电专业课程体系设置进行调整,围绕无锡在制造业结构调整方面的要求,在专业核心课程设置中增加智能制造技术、智能制造信息技术应用、高端数控机床操作、工业机器人操作等新课程,适当增加其他专业核心课程的实训课时,同时相应减少文化课程的计划学时。在专业群通用课中开设智能制造专业英语课程和先进数控机床信息系统课程。其次,教学设计要充分结合课程的发展特点兼顾学情融入智能制造工厂(车间),实施基于企业工作过程的场景教学,强调学生专业应用能力和职业能力的培养目标;教学组织要实施碎片化教学,在教学过程中穿插既能紧贴课程又能激发学生兴趣的教学内容充分调动学生的学习积极性和主动性;课程考核要在全面考查学生专业理论知识的基础上突出专业知识应用能力和技能的考查,应采用考试+过程性考核+实训考核的模式,专业理论知识应恢复实行卷面考试,过程性考核主要分阶段测验学生的专业知识应用能力,实训考核主要考查技能,学生的综合成绩由三方面根据实际教学情况按合理比例组成。此外,对学生技能证书考核可考虑引入企业方参与,选择符合先进制造业企业实际技能要求的职业技能证书来考核学生。再次,机电专业学生能力培养目标要更加适应本地产业结构调整的要求,培养先进制造、智能制造所需要的高素质高技能创新创业型人才。
(二)进一步加强校企合作,实现校企合作发展
首先,机电专业应与原有合作企业建立长期合作关系。在保持邀请企业专家进课堂、让学生进企业观摩学习的基础上,就校企人才培养开展深入合作,形成学生技能培训进企业、企业技术人员培训进课堂的双向定期合作机制,在学校和企业分别设立专家工作室和教师工作站,由双方人员共同组成课程导师团队,对合作项目实行教学和培训。其次,扩大与校外先进制造企业的合作,特别是与智能制造升级的企业,系部应积极联系,安排专业教师参与企业岗位实践,承担企业科研项目。再次,机电专业应探索启动与先进制造企业进行基于工作过程课程开发的合作项目,优先与具有智能制造研发实力的企业洽谈合作,将企业的实际生产流程引入课堂教学环节,将生产技术与实际技能融入课程内容。最后,机电专业要率先适应校企深度合作培养高技能人才的发展方向要求与先进制造企业合作制定满足企业实际人才需求的个人定制培养方案,实现高素质高技能人才供给与需求的直通车。
(三)进一步提高师资专业水准和实践能力
一、先进制造模式实施的成本问题
先进制造模式是指在生产制造过程中,依据不同的制造环境,通过有效地组织各种制造要素形成的,可以在特定环境中达到良好制造效果的先进生产方法。该方法已经形成规范的概念结构体系。先进制造模式实施在质量管理成本、客户管理成本、选择和执行成本、设备维护成本等方面对现行成本管理系统提出了挑战。
(一)客户管理的成本
采用先进制造模式的企业最需要的是让它的潜在客户尤其是跨国公司相信,他们有着提供高质量产品和服务的能力。为了达成这些目标,企业必须采取必要的手段让客户知晓其策略和执行能力,特别是与顾客密切相关的质量、技术和雇员三个方面:质量管理的第一步是让所有与企业有关的人员都能参与其中;在技术方面,一种“概念生产”的理念被贯彻和采纳,通过与顾客的协作发现产品改进的可行性;雇员方面最关键的就是建立良好的劳资关系。
(二)先进的制造技术选择和执行成本
顾客对产品多样化的需求促使制造企业寻求革命性的制造技术小批量、多品种的产品生产方法取代了过去大规模产品的生产方法。制造企业发现了灵活性在满足数个细分市场需求过程中的重要性,它能够使制造企业在更短的时间内推出满足市场需求产品的同时兼顾生产效率和质量。灵活性是传统的制造方法向自动化和综合制造转变过程中的实质。与此同时,他们强调制造企业在推行自动化变革的时候应当依据企业长期的发展战略来区分对不同程度灵活性的需求。Mohanty,R.P.(1993)认为,企业在选择和实行先进制造技术时将面临各种各样的问题,要成功地实行先进制造技术就必须对这些问题有透彻的认识。他将这些问题总结归纳为:直接成本因素、试生产成本因素、人力因素、社会因素、战略因素和技术因素。
先进制造技术的采用常常伴随着巨额的投资和高风险。因此,需要制造企业在战略层次上给予相当的关注,而通过合理的程序进行选择和采用就显得非常重要了。众所周知,制造企业通过先进制造技术采用可以获得巨大的竞争优势,如采用灵活制造体系、半自动化电脑辅助设计以及使用机械化设备等。同时,他发现许多企业不愿意采用这些先进制造技术的原因有:1.这些企业通常无法获取先进制造技术带来的好处;2.在实现这些昂贵、复杂的先进制造技术的过程中有许多困难;3.企业缺乏内在的技能;4.企业在使用计算机化系统时存在许多困难;5.先进制造技术的实现存在有多种途径;6.先进制造技术的采用通常要求技能不断的再学习和升级;7.先进制造技术的采用需要基层组织提供不同的支持。
(三)质量管理的成本
在先进制造模式下,企业必须致力于在整个企业的每个环节中提高控制成本、质量、运输的水平,以保持自身较强的竞争力。成本、质量和运输这三个方面相互支撑,最终以最高质量、最低成本、最可靠稳定的运输系统实现顾客满意的目标。一个完整的质量体系应该以对顾客需求的理解为起点,而以顾客的态度和服务质量的总结为终点。整个体系的焦点是顾客的需求。对于制造业,就是要消灭浪费,预防质量问题而不是改正已经存在的错误。对于原材料的控制关键是保证供应,而不是过量采购。
(四)设备维护成本
关于设备诊断和维护管理,有较多的论文和报告。比较典型的是1992年2月由丹麦、挪威、瑞典和芬兰等国发起的一项EUREKA维护基准制定计划,这个计划制定了在各类制造公司设备维护的模式,主要的维护模式包括:1.考察设备维护工作的新领域;2.相互比较采取的措施和效果;3.确立新的设备维护目标。但是,美国的一项调查表明,从1979年开始,美国的工业企业设备维护成本以每年10%-15%的速度增长,但是效果并不理想,仅在1990年因过度维护造成的浪费就已经和1979年的全部正常维护支出持平。随后又有一些学者提出诸如开发计算机决策支持系统、神经网络模型、模糊控制和贝叶斯判别理论来进行制造业维护成本的决策。
一些学者(P.Y.L.Tu等,2001)在对香港一家先进的电子制造公司的设备维护成本进行研究之后发现,1.维护成本主要来自两个方面:(1)由于公司的许多制造设备是由复杂的计算机进行自动控制的,这些设备的保养和维修成本非常高昂,其中的一些保养和修理工作不得不交由设备供应商完成,直接导致了高额的维护成本。(2)设备的意外停机对公司造成的高额生产延误损失。2.从管理的角度来看,该公司没有明确的设备维护目标,许多故障和紧急维修是可以通过预定的检修工作来进行预测和避免的。由于该公司缺乏设备维护方面的指导,有的设备维护过度,浪费了公司的资源,而有的设备由于维护投入不足,仍然经常造成意外故障。因此,必须制定一套可靠的维护成本控制综合系统并加以实施,帮助先进制造公司记录和跟踪公司的设备维护支出和因故障而产生的产量意外减少,并在此基础上制定更为实际、高效、动态的设备维护计划预算,这种维护计划能帮助公司有效避免设备过度维护和维护不足之缺陷。
二、先进制造模式下成本管理系统的目标、特征、功能及层次
(一)先进制造模式下成本管理系统的目标
1.先进制造模式下成本管理系统的总体目标:提升企业的竞争优势。
2.先进制造模式下成本管理系统的具体目标:改善企业的成本结构。
(二)先进制造模式下成本管理系统的特征
先进制造模式下成本管理系统必须具有以下特征:1.信息与决策的相关性;2.成本结构的可视性;3.与战略成本规划、战术成本策划、作业成本控制、成本信息与核算的适应性;4.对先进方法的支持性;5.与财务账户的融合性。而现行的成本管理系统不能满足以上的特性,这样必然不利于先进制造模式的应用和发展,从而也阻碍了先进制造业的发展。
(三)先进制造模式下成本管理系统的功能
1.列示过去、现在和将来的支出;2.反映组织的成本结构和性态以支持成本管理系统的改进;3.支持切实可行的战略计划并明确管理目标;4.引导个人和团队行为,努力实现组织目标;5.为完成组织近期目标和战略规划监控资源耗费;6.预警财务状况恶化;7.反映资源消耗的适用性;8.明确个人和团队对完成经营目标应负的责任;9.有助于分析客户、生产过程、产品和地区对营利性的不同影响;10.为不同的决策者、管理者提供全景式的组织成本结构信息。
(四)先进制造模式下成本管理系统的层次结构
笔者把先进制造模式下成本管理系统分为战略成本规划、战术成本策划、作业成本控制、成本信息与核算四个层次。1.战略成本规划是指企业在选择和确定竞争战略的过程中,运用一定的技术和方法对企业成本战略进行构筑、设计、实施、控制和评价;是从行业维、市场维和生产维等方面对企业未来成本结构的一种预先设计;也是对企业未来战术成本策划的方向和标准进行定位。2.战术成本策划是指对日常作业成本控制中技术、方法和策略进行设计、实施、控制和评价,为解决人们所面临的各种战术性成本管理问题提供具有可行性的方案。它是在战略成本规划制定的方向和标准的前提下,从生产作业系统运行和优化层面,对产品或劳务的成本结构进行策划。3.作业成本控制是指在日常成本管理过程中,运用各种技术、方法和策略对生产运营过程中的产品或劳务的成本进行设计、实施、控制和评价,解决生产过程中产品或劳务成本实际“筑入”的有关问题。它是在战术成本策划方案的指导下,对产品或劳务的成本进行实际“筑入”和控制。4.成本信息与核算是指企业应用成本核算技术以及相互关联的正规化、自动化的成套技术对成本信息系统进行规划、分析、设计和评价,以较低的成本,准确、及时地为企业的战略成本规划、战术成本策划、作业成本控制提供决策有用的成本信息。先进制造模式下成本管理系统的层次结构如图1所示:
三、先进制造模式下成本管理系统的设计
为了解决先进制造模式实施的选择和执行成本、客户管理成本、质量管理成本、设备维护成本等问题,使设计的成本管理系统能够接近罗伯特・S・卡普兰和罗宾・库珀所说的第四阶段成本管理系统的特征,即全面互联的数据库和系统、财务报告系统、整合的ABCM系统、运营和战略业绩衡量系统。笔者根据对先进制造模式下成本管理系统的目标、特性、功能和层次结构界定,对其战略成本规划、战术成本策划、作业成本控制、成本信息与核算四个子系统拟进行如下设计。
(一)战略成本规划子系统的设计
战略成本规划子系统设计的指导思想是:为解决先进制造模式实施的选择和执行成本、客户管理成本问题,使设计的成本管理系统具有全面互联的数据库和系统、整合的ABCM系统、运营和战略业绩衡量系统的特征,必须把企业战略成本规划作为企业战略资源规划的并行工程,运用企业战略分析技术和方法与战略成本管理技术和zz方法的集成以及战略成本规划模型的构建等手段,对企业的战略成本从行业、市场和生产层面进行“筑入”,以实现“技术性和经济性的统一”的目标。
(二)战术成本策划子系统的设计
战术成本策划子系统设计的指导思想是:为解决先进制造模式实施的质量管理成本、设备维护成本问题,使设计的成本管理系统具有全面互联的数据库和系统、整合的ABCM系统、运营和战略业绩衡量系统的特征,必须把企业战术成本策划作为企业资源总体分布的并行工程,运用企业生产管理技术和方法与战术成本管理技术和方法的集成以及战术成本策划模型的构建等手段对企业将要生产的产品成本从生产工艺、生产作业和工厂布置层面进行“筑入”,以实现“技术性和经济性的统一”的目标。
(三)作业成本控制子系统的设计
1、主干学科:机械工程、材料科学与工程。
2、主要课程:高等数学、大学物理、基础外语、哲学原理、计算机应用、机械制图、理论力学、材料力学、机械原理、电工电子技术、金属学、金属工艺学、材料冶金与成型工艺、材料成型设备及方法、材料成型微机应用、先进制造技术、检测技术与控制工程、技术经济、CAD/CAM基础、表面工程学等。
3、实践教学:包括军训,金工、电工、电子实习,认识实习,生产实习,社会实践,课程设计,毕业设计(论文)等,一般应安排40周以上。
材料成型及控制工程专业就业前景
材料成形及控制工程专业既不完全是按照行业特点设立的专业,也不是按照学科特征设立的专业,因此其发展具有其特殊性。
按照本专业的情况及市场需求情况进行分析,估计本专业今后的发展将主要表现为以下几个方面:
1.先进制造技术将成为本专业今后的主导技术发展方向。
2.厚基础、宽专业将成为本专业人才培养的主要模式。
3.在今后一段时期内,分类培养仍将占据主要的地位。
【中图分类号】TH16 【文献标识码】A
【文章编号】1007―4309(2010)10―0086―2
先进制造技术AMT(Advanced Manufacturing Technology)是传统制造技术在不断吸收机械、材料、电子、信息、能源和现代化管理等领域的成果上产生的,它被综合应用于产品的生产、设计、制造、检测、管理和售后服务的全过程。它是由传统的制造技术发展而来的,保留了过去制造技术中的有效要素,是制造技术与现代高新技术结合而产生的完整的技术群,先进制造技术的发展,大体经历了四个阶段:
第一阶段(20世纪60―70年代):柔性制造单元(CAD/CAM),它是以数控机床、加工中心和工业机器人为代表的。
第二阶段(20世纪70―80年代):柔性制造系统(FMS),它是以柔性制造单元加上自动或半自动物流输送组合而成的,但特点仍然是分布式生产过程。
第三阶段(20世纪80―90年代):集成阶段(CIMS),是以信息、工艺、物流、计算机集成控制为特点的。
第四阶段(20世纪90年代至今):智能集成制造系统阶段,是以设计智能化、单元加工过程智能化和系统整体管理智能化为特征的。
一、先进制造技术的特点
目前,每一个国家都处于全球化市场中,先进制造技术的竞争是面向全球的。一个国家的先进制造技术对该国制造业在全球范围市场的竞争力发挥着非常重要和不可替代的作用。先进制造技术的目标是要提高产品对动态多变的市场的适应能力以及竞争能力,同时实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产。它不局限于制造工艺,而是覆盖了市场分析、产品设计、加工和装配、销售、维修、服务,以及回收再生的全过程,概括起来有以下特点:
(1)成形和加工技术日趋精密化。
(2)企业装备将以制造工艺、设备和工厂的柔性与可重构性作为显著特点。
(3)虚拟制造技术和网络制造技术将被广泛应用。
(4)机电产品和先进制造技术将把智能化、数字化作为发展方向。
(5)以提高对市场快速反应能力为目标的制造技术将超速发展。
(6)先进制造技术的发展越来越离不开信息技术,信息技术发挥着越来越重要的作用。
(7)21世纪的企业面临着要在管理方面进行创新的新课题。
(8)现代设计技术将成为21世纪制造业的重要特征。(现代技术的内涵即为:绿色产品设计技术、优良性能设计基础技术、竞争优势创建技术、全寿命周期设计技术。)
二、当前先进制造技术的发展趋势
市场需求的个性化与多样化趋势越来越明显,精密化、绿色化、智能化、信息化、虚拟化将成为未来先进制造技术发展的总趋势。其主要体现在以下几个方面:
(一)信息化
近几年,信息技术和制造技术的不断融合,使得数字化成为制造业日益发展的趋势。数字化制造技术具有较多的优点,如使市场多样化和个性化的需求得到满足;能够对市场作出快速的响应,使生产成本得以降低;能够提高产品精度和可靠性;等等。数字化产品既方便、直观,又便于通过计算机控制产品,对信息进行处理和传递。随着计算机技术的飞速发展,制造业应用系统越来越离不开Internet技术,Internet技术是实现各种制造系统自动化的基础,是其重要的支撑平台。基于Web技术的供应链管理系统、数据交换转换系统等成为产品的主流。据专家预测,在未来生产中占主导地位的将是基于网络制造的分布式网络化生产系统。因此,先进制造技术将把以微电子技术、软件技术为核心,以数字化、网络化为特征的信息化制造技术作为重要的发展方向。
(二)智能化
智能化就是应用人工智能技术实现产品生命周期(包括产品设计、制造、发货、支持等)各个环节的智能化,如生产设备的智能化,人与制造系统的融合及人在其中智能的充分发挥等。智能化能够使制造系统的自动化和柔性化水平得到进一步的提高,使生产系统的适应与判断能力更加完善。
(三)精密化
超高速切削、超精密加工技术以及发展新一代制造装备成为了加工制造技术的发展方向。
1.超精密加工技术
目前已进入纳米级加工时代,加工精度和表面粗糙度分别达到了0.025μm和0.0045μm。超精切削厚度由目前的红外波段向可见光波段甚至更短波段近;超精加工机床向多功能模块化方向发展;超精加工材料由金属扩大到非金属。
2.超高速切削
目前,铝合金超高速切削的切削速度已超过1 600m/min,铸铁、超耐热镍合金、钛合金的速度分别为1 500m/min、300m/min和200m/min。超高速切削的发展已转移到一些难加工材料的切削加工上。
3.新一代制造装备的发展
市场竞争和新的产品、技术和材料的发展对新型加工设备的研究与开发起着推动作用,如“并联桁架式结构数控机床”的发展就是一个典型的例子。它采用六个轴长短的变化,以实现刀具相对于工件的加工位姿的变化,是对传统机床结构方案的突破。
(四)绿色化
由于资源与环境的约束日益严格,21世纪的制造业要以绿色制造为重要特征。与此相适应的,绿色制造技术的发展也将是快速的。主要表现为:
1.绿色产品设计技术,既能够保证产品在生命周期内环保和对人类健康无危害,又能保证低能耗和高资源利用率。
2.绿色制造技术,使整个制造的过程对环境所造成的不利影响最小,废弃物和有害物质的排放量最少,资源利用效率最高。
3.产品的回收和循环再制造,它主要包括以设计产品和处理材料为主的生产系统工厂和以处理循环产品生命周期结束时的材料为主的恢复系统工厂。如汽车等产品的拆卸、回收技术和生态工厂的循环式制造技术。
(五)虚拟化
在制造业中,虚拟现实技术(Virtual Reality Technology)越来越被广泛地应用,它主要包括两部分,即虚拟企业和虚拟制造技术。虚拟制造技术是在产品真正制出之前,先在虚拟制造环境中生成软产品原型进行试验,并且预测和评价其性能和可制造性。
三、未来先进制造技术发展中的关键技术
(一)虚拟制造VM(virtual manufacturing)
VM技术的发展是以仿真技术和虚拟现实VR(virtual reality)技术为基础的。VM技术是在虚拟条件下模拟产品的设计、制造、测试、营销的全过程,并预测和评价有关技术数据和性能指标,从而使产品开发周期得以缩短,使制造过程得以优化。VM技术是工程设计的一次革命性的进步,它的应用范围是非常广泛的,如快速设计与快速原型、面向装配或制造的设计、产品维护、产品设计进入市场的并行处理和人员培训等领域。
(二)智能制造IM(intelligent manufacturing)
智能制造技术是一门综合技术。之所以这么说,是因为它是通过自动化技术、制造技术、系统工程和人工智能等学科互相交织和渗透形成的一门技术。智能设计、智能装配、智能加工、智能控制、智能工艺规划、智能调度与管理、智能测量与诊断等都属于智能制造技术的范畴。对于制造系统集成自动化和柔性自动化来说智能制造是其新发展,也是其重要组成部分,智能传感与检测是智能制造的重点。
(三)纳米制造
20世纪出现了一种高新技术,即纳米技术。它的加工精度或尺寸为0.1nm―100nm。而纳米制造是纳米技术与制造技术相融合而产生的,精密加工、超精加工、微细加工和超微细加工都属于纳米制造。常用的制造技术有聚焦离子束工艺等。
(四)绿色制造GM(green manufacturing)
绿色制造是一种现代制造模式,它综合考虑资源消耗和环境影响,其目的是使产品在整个生命周期中(包括从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理)做到对资源利用率最高,对环境的不利影响最小,并优化协调企业经济效益和社会效益。目前绿色制造受到了全球制造业的关注,因为未来制造业的可持续发展离不开绿色制造,绿色制造已成为先进制造技术的主要内容,也是各国支持和优先发展的研究项目。
四、结论
我国将先进制造技术列入“九五”科技规划和15年科技发展规划中。21世纪的今天,经济全球化进程日益加快,随之而来的日益加剧的制造业领域的竞争,实际上是以先进制造技术为竞争核心的。在这样的大环境、大背景下,我国不仅要迎接挑战,而且要抓住机遇,要不断地对传统产业进行改造,发展先进制造技术,要在技术、机制、管理以及人才等方面进行创新,只有这样我国才能实现跻身世界制造强国的目标。
【参考文献】
[1]王隆太等.先进制造技术[M]. 北京:机械工业出版社,2003.
[2]张平亮等.先进制造技术[M]. 北京:高等教育出版社,2009.
主管单位:辽宁省经济委员会
主办单位:辽宁省机械研究院
出版周期:月刊
出版地址:辽宁省沈阳市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:1001-3997
国内刊号:21-1140/TH
邮发代号:8-131
发行范围:
创刊时间:1963
期刊收录:
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊荣誉:
中科双效期刊
联系方式
期刊简介
[关键词]先进制造技术机械制造业发展方向
机械制造业作为一个传统的领域已经发展了很多年,积累了许多理论和实践经验,但随着当今社会的发展,人们的生活水平不断提高,各个方面的个性化需求越来越强烈。作为已经深入到各行各业并已成为基础工业的机械制造业面临着严峻的挑战。先进制造技术这个概念的提出为机械制造业的发展指明了方向。虽然这个名词没有确定的定义,但目前被公认的认识是:先进制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理等方面的成果,并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产,并取得理想技术经济效果的制造技术的总称。它具有如下一些特点:
1.从以技术为中心向以人为中心转变,使技术的发展更加符合人类社会的需要。
2.从强调专业化分工向模糊分工、一专多能转变,使劳动者的聪明才智能够得到充分发挥。
3.从金字塔的多层管理结构向扁平的网络化结构转变,减少层次和中间环节。
4.从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变,缩短工作周期,提高工作质量。
5.机械制造技术的发展趋势可以概括为:(1)机械制造自动化。(2)精密工程。(3)传统加工方法的改进与非传统加工方法的发展。
下面对自动化技术给予论述和展望。机械制造自动化技术自本世纪20年代出现以来,经历了三个阶段,即刚性自动化、柔性自动化和综合自动化。综合自动化常常与计算机辅助制造、计算集成制造等概念相联系,它是制造技术、控制技术、现代管理技术和信息技术的综合,旨在全面提高制造企业的劳动生产率和对市场的响应速度。
一、集成化
计算机集成制造(CIMS)被认为是21世纪制造企业的主要生产方式。CIMS作为一个由若干个相互联系的部分(分系统)组成,通常可划分为5部分:
1.工程技术信息分系统包括计算机辅助设计(CAD),计算机辅助工程分析(CAE),计算机辅助工艺过程设计(CAPP),计算机辅助工装设计(CATD)数控程序编制(NCP)等。
2.管理信息分系统(MIS)包括经营管理(BM),生产管理(PM),物料管理(MM),人事管理(LM),财务管理(FM)等。
3.制造自动化分系统(MAS)包括各种自动化设备和系统,如计算机数控(CNC),加工中心(MC),柔性制造单元(FMS),工业机器人(Robot),自动装配(AA)等。
4.质量信息分系统包括计算机辅助检测(CAI),计算机辅助测试(CAT),计算机辅助质量控制(CAQC),三坐标测量机(CMM)等。
二、智能化
智能制造系统可被理解为由智能机械和人类专家共同组成的人机一体化智能系统,该系统在制造过程中能进行智能活动,如分析、推理、判断、构思、决策等。在智能系统中,“智能”主要体现在系统具有极好的“软”特性(适应性和友好性)。在设计和制造过程中,采用模块化方法,使之具有较大的柔性;对于人,智能制造强调安全性和友好性;对于环境,要求作到无污染,省能源和资源充分回收;对于社会,提倡合理协作与竞争。
三、敏捷化
敏捷制造是以竞争力和信誉度为基础,选择合作者组成虚拟公司,分工合作,为同一目标共同努力来增强整体竞争能力,对用户需求做出快速反应,以满足用户的需要。为了达到快速应变能力,虚拟企业的建立是关键技术,其核心是虚拟制造技术,即敏捷制造是以虚拟制造技术为基础的。敏捷制造是现代集成制造系统从信息集成发展到企业集成的必由之路,它的发展水平代表了现代集成制造系统的发展水平,是现代集成制造系统的发展方向。
四、虚拟化
“虚拟制造”的概念于20世纪90年代初期提出。虚拟制造以系统建模和计算机仿真技术为基础,集现代制造工艺、计算机图形学、信息技术、并行工程、人工智能、多媒体技术等高新技术为一体,是一项由多学科知识形成的综合系统技术。虚拟制造利用信息技术、仿真计算机技术对现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真,以发现制造中可能出现的问题,在产品实际生产前就采取预防的措施,从而达到产品一次性制造成功,来达到降低成本、缩短产品开发周期,增强产品竞争力的目的。
五、绿色制造技术的应用及绿色设计
若从节能、降耗、缩短产品开发周期的角度出发,诸如快速成形技术、并行工程及敏捷制造、虚拟制造、智能制造和网络制造等先进制造技术都可纳入绿色制造技术的应用范畴。不过目前能将绿色制造技术真正应用于企业生产的,也是较为成功的应用,只要集中在汽车、家电等支柱产业上。如绿色制造技术在汽车行业上的应用。
(1)节约资源方面:将“绿色燃料”天然气作为汽车的能源,它的燃料同汽油相比,CO降低70%,非甲烷类降低80%等,同时也消除了铅、苯等有害物质的产生。
(2)采用新设计的加工工艺方面:2000年3月,博世、康明斯、卡特彼勒等国外著名的汽车发动机公司,发动了“绿色柴油机行动”,在技术上作了较大的改进,大大降低了汽车尾气的排放。
(3)适用于环境友好的材料方面:世界上著名的汽车生产企业,使用新材料来替代以前使用的石棉、汞、铅等有害物质,采用轻型材料——铝材制造车身,使汽车重量减少40%,能耗也降低了。
(4)部件回收在制造方面:从1990年中期,美国仅汽车零件回收、拆卸、翻新、出售一项,每年就可获利数十亿美元。