精密测量与逆向工程实训室建设浅谈

    王洪磊

    

    

    摘? 要 新时代，地方经济对接中国制造2025，对于精密测量、逆向设计、快速成型方面的高新技术人才提出新的要求。高职院校承担着地方高新技术人才培养的使命，地方经济的发展对精密测量和逆向工程型人才的培训平台和培训场室提出更高要求。深入分析实训室的建设背景和建设思路，总结新建精密测量与逆向工程实训室的建设经验，深入进行实验室建设后的效益分析。

    关键词 精密测量;逆向工程;实训室;快速成型

    中图分类号：G712? ? 文献标识码：B

    文章编号：1671-489X（2019）20-0031-03

    Construction of Precision Measurement and Reverse Enginee-ring Training Room//WANG Honglei

    Abstract In the new era， local economy docking with Made-in-China 2025 has put forward new requirements for high-tech talents in precision measurement， reverse design and rapid prototyping. Higher vocational colleges undertake the mission of training local high-tech talents. The development of local economy puts forward higher requirements for training platform and training room of preci-

    sion measurement and reverse engineering talents. In this paper， the?construction background and ideas of the training room are analyzed?in depth， the construction experience of the new precision measure-ment and reverse engineering training room is summarized， and the benefit analysis after the construction of the laboratory is analyzed in?depth.

    Key words precision measurement; reverse engineering; training room; rapid prototyping

    1 实训室建设背景

    精密测量与逆向工程技术发展时间并不长，是一门新兴的学科，也是现代社会发展的朝阳产业，因为它的高效性，已被广泛应用在航空、汽车、模具、手机、玩具等行业的设计和生产中。然而，与之相对的是这个行业的巨大人才缺口。在我国，只有少数高校开设了精密测量与逆向工程的相关课程。

    “中国制造2025”提出，中国经济要以智能设计和制造为突破口和主攻方向。在这样的趋势下，一些传统的岗位会逐渐退出历史舞台，而出现如精密检测、数字化建模、逆向造型、3D打印等新的岗位，这些岗位目前在高校范围内并没有对应的专业，岗位员工主要是企业自我培养。高职院校以就业为导向、以培养应用型人才为目标，因此，建设逆向工程實训室就显得非常迫切。通过调研，60%的江苏省高职院校已经建立精密测量与逆向工程实训室，如常州工程职业技术学院、常州机电职业技术学院、江苏信息职业技术学院、苏州园区职业技术学院等。

    制造业是太仓市的经济主体，是科技创新的主战场，是立市之本、兴市之器、强市之基。太仓市要对接中国制造2025，需要大量的高新技术人才。太仓有200多家德资企业，其中大部分从事精密机械加工行业，加上本地区众多从事数控加工和制造业的中小企业，以及新型企业的不断进驻和老企业的不断升级改造，区域经济对该领域人才的需求很多，要求也较高，而产品的快速开发和产品精密加工离不开逆向工程和精密测量。因此，新建精密测量室，有利于实现苏州健雄职业技术学院中德工程学院服务于地方经济的社会价值。

    2 实训室建设目标

    新时代，高校实训室要以实现“工学结合、服务区域、技术先进”为目标，响应中国制造2025，建成现代制造、现代服务业相关专业的实训场所。精密测量与逆向工程实训室作为地方高校的实训室建设，首先要考虑满足地方的技能人才需求，为地方培养3D打印和逆向工程技术人才;其次，实训室运行要促进学员就业和创业，并集成创新开发与应用，促进本地区逆向工程技能人才队伍建设，为地方乃至其周边区域发展提供人才和智力支持;最后，实训室要以专业教学为导向，以技能大赛为动力，服务于学校。

    在精密测量与逆向工程实训室建设过程中，要充分发挥政府在推动高职教育事业发展方面的主导作用，强化行业指导[1]，探索建立人才共育、过程共管、融合发展的体制机制，成为地方及长三角地区技能人才培养培训基地，能够使得接受培训的学生和社会人员实现对三维扫描系统的装调、维护、操作以及逆向测量与技术服务，更好地培养社会急需的逆向工程专门人才，在强化专业技能、提高人才培养质量上起到很大的促进作用。

    3 实训室建设思路

    指导思想? 职业教育的培养目标是为生产、建设、管理、服务一线培养中高级技术应用型人才和技能型劳动者。根据地方区域经济发展和产业结构调整的需要，立足当地支柱产业、现代服务业和高新技术产业发展，结合行业和企业生产现状需求与技术发展的先进水平，以结合产业发展需求的专业教学、培训为依据，在中德工程学院现有实训条件的基础上建设成融“培训、服务、竞赛、社团、研发”五位一体的教学培训、服务地方的实训场所。实训室建成后主要开展面向中职、高职的培训及师资培训，面向高校在校生的技能训练，面向行业在职职工的培训，面向产业升级、技术创新和实现科技成果要求，培养急需的技术技能型人才等工作，打造面向全社会提供开放性技能的培训平台。

    总体思路? 中国制造2025中提出的“增强科技创新能力，要求推进重大科学技术突破，加快建立以企业为主体的技术创新体系，围绕增强原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新能力，强化基础性、前沿性技术和共性技术研究平台建设，并强化科技创新支持政策”[2]等内容，为精密测量和逆向工程数字化制造服务平台的建设提供了依据。作为长三角的一所高职院校，苏州健雄职业技术学院中德工程学院在目前的国际国内大环境下，形成一个集产品研发、精密测量 、逆向工程、快速成型、人才培养等功能的服务平台，并以此带动本地区周围整个快速成型业的发展，形成一股庞大的力量，为当地经济发展提供技术支持。

    1）建立精密测量与逆向工程实训室，更好地对广大企业宣传、普及3D打印概念，带动当地企业快速发展，实现自我创新。

    2）建立精密测量与逆向工程实训室，增强学校的技术服务能力，降低服务成本，更好地为广大企业提供服务，直接提高企业的产品研发能力，缩短研发周期，促进企业发展，推动太仓经济发展，提高自主创新能力。

    3）建立精密测量与逆向工程实训室，对促进精密测量与逆向工程产业的发展具有重要战略意义，通过此项目普及精密测量、逆向工程、3D打印概念，培育市场需求，再用市场需求带动上游设备、材料的研发，会比反过来行之更有事半功倍的成效。

    4）建立精密测量与逆向工程实训室，为当地经济储备大量的高新技术人才，解决了企业对精密测量和逆向工程人才的需求，从而带动企业不断改革和创新。

    5）建立精密测量与逆向工程实训室，弥补学校与其他高职院校的差距，同时提高学生的企业竞争力。

    4 实训室主要建设项目

    实训室建设功能调研

    1）逆向工程的目标是实现一种智能化的三维扫描识别重建系统。大部分高校采用的是三坐标测量设备，该设备测量精度比较高，但是工作环境要保持恒温，对于高校来说，很难做到这一点，长此以往，这些三坐标的精度都达不到企业检测要求，只能作为教学使用，也就失去了实训设备建设的初衷。近几年，国内三维扫描设备的扫描精度已经满足社会生产要求，部分扫描设备扫描的点云数据已经可以精确到0.001 mm，用此设备配合逆向检测软件也可以实现精确测量。本实训室通过专家研讨，决定采用工业级3D扫描仪作为产品检测设备。因此，精密测量与逆向工程实训室除了需要配备高精度的扫描设备，还需要配备能灵活采集点云、编辑点云、最终形成曲面乃至实体的逆向软件，以及服务器级别的计算机硬件设备，以便顺利完成模型的重建[3]。

    2）精密测量与逆向工程实训室建设需要的设备都是现在比较精密的仪器，价格比较高，如果以现在的实训室建设资金，不能全部购买到所需设备，需要有取舍。通过调研兄弟院校设备使用情况，实训室采供一台工业级3D扫描仪和一台学生用3D扫描仪。其中工业级3D扫描仪可以用来教学、学生技能大赛、服务企业和地方经济，学生用3D扫描仪主要用于教学。

    3）采购3D打印机设备时，考虑到学校培养的对象是服务于企业的，所以3D打印机设备必须购买一台工业级3D打印机，但是工业级3D打印机价格昂贵，耗材价格也比较高，导致教学成本提高。同时，考虑到高职院校要参加所在省、市的职业技能大赛以及国家职业技能大赛，实训室建设中可以考虑购买部分国赛、省赛、市赛指定设备。本实训室建设时共采购九台3D打印机，共三个型号，既满足了教学的需要，也满足了学生参加各类比赛的需要，同时兼顾地方企业需求。

    4）精密测量与逆向工程实训室建设也要考虑其他精密检测设备的采购。百分表，角度尺、游标卡尺、千分尺等测量工具属于常备测量工具，不需要采购。本实训室只需要采购一台粗糙度检测仪，可以精确检测零件表面质量。

    实训室建设课程调研? 针对地方经济需要和高职院校模具设计与制造专业、数控专业、机电一体化专业的培养计划，实训室建成后可开设的项目如表1所示。

    实训室建设内容确定? 精密測量与逆向工程实训室建设需要考虑高职院校特点，实训场所总体布局方案的设计要基于行动导向教学，采用的设备要考虑设备的安装和基础设施建设，采购安装后还要考虑日常维护和使用。为此，实训室要建立配套的实验室管理制度、场室5S及设备仪器使用规范等。通过专家研讨和调研，确定精密测量与逆向工程实训室要实现以下功能：

    1）新建现代测量技术功能区，主要包括对工件的表面参数的检测设备仪器（表面粗糙度仪和三维扫描仪）;

    2）新建快速设计制造技术功能区，主要包括以逆向工程与快速成型技术为核心，完成制造流程中的快速数字化设计、所用设备（三维扫描仪和3D打印设备）;

    3）新建讨论和学习区，主要是学生讨论、理论学习的集中场所所用设备及工具采购（投影仪及屏幕、多媒体讲台、有扶手的单人椅等）;

    4）新建实训室管理文件，主要包括仪器设备操作规程、场室5S等文件。

    建完的实训室布置图如图1所示。

    5 实训室建设效益分析

    人才培养质量提升分析? 实训室建成后，提高了学院在精密测量与逆向工程方面的培养能力，提高了学生在产品逆向设计和快速成型技术方面的竞争力，学生在省级、行业和市级职业技能大赛中均取得优异成绩。实训室的建设为地方和周围输送了大量逆向工程与快速成型专业型技术人才，受到用人单位的好评。

    社会效益分析? 实训室建成后，苏州健雄职业技术学院中德工程学院中德培训中心成为集装备设计制造、工业设计服务、工业设计技术服务、人才培育等为一体的大型综合性产业培训基地，先后培训企业员工100多人次。实训室建成后，发挥自身的软硬件资源与研发优势和企业合作，形成一个有效的产学研合作机制，为快速成型技术的本土化发展做出贡献。

    经济效益预测分析? 实训室建成后，通过三维扫描、精密测量和快速成型等技术服务能力，每年为地方及周边工业设计和制造企业提供新产品开发所需的各项技术服务，通过这些服务，加强了学校与企业的联系，从而与企业建立长期合作伙伴关系。同时，教师提高了服务地方产业中产品设计、模型制作、小批量试制、快速模具制作的综合服务能力。两年来，团队成员为地方企业提供逆向和3D打印技术服务，开展多项横向课题，累计到账经费20万元，提高了地方企业产品开发的竞争力，为地方创造了可观的经济效益。

    参考文献

    [1]陈洁，张小红，何树贵，等.杭州建设开放大学探讨[J].杭州研究，2015（2）：36-37.

    [2]梁文化.中国OFDI逆向技术溢出对自主创新的影响研究[D].北京：首都经济贸易大学，2017.

    [3]郭春光.装备试验信息一体化建模与服务技术研究[D].长沙：国防科学技术大学，2012.