機械設計創新能力提高方法

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機械設計創新能力提高方法

摘要:基于我國機械制造業新形勢下,本文提出了機械設計專業學生結合多學科技術,改革專業基礎課架構,將機械設計工作真實化、參與化,運用先進設計理念,以解決生產實際問題為出發點,是培養和解決機械設計專業學生設計學習中創新思維和能力不足的良好途徑的觀點。尤其在當前制造自動化的概念已擴展到了柔性化、智能化和高度集成化的智能制造理念新形勢下,如何實現機械設計專業學生的快速、順利轉型。如何進一步培養和提高機械設計專業學生的創新思維和創新能力,是我們必須解決的一大課題。

關鍵詞:新形勢;機械設計;創新能力

引言

目前,國內外機械制造業有著日新月異、突飛猛進的發展,進入二十一世紀以來,國外以歐美為代表的制造業在產品設計及加工技術方面仍處于領先地位。在經過設計方法、制造工藝、自動化程度、管理及制度等方面不斷改革創新后,2011年,我國制造業規??偭恳呀涇S居世界第一。但我國制造業還存在著如設計創新領域、自動化程度領域等技術層面的不足等問題。為提高我國制造業的智能化水平,與國際接軌。我國提出了由“制造”向“智造”發展的理念,并付諸以實踐。實現由制造大國向制造強國的轉變,已經成為新時期我國經濟發展面臨的重大課題[1]。2017中國•成都智能制造國際合作大會更是提出“繼工業革命、電力革命、蒸汽革命、信息化革命之后的新一輪智能革命即將到來,勢不可擋的科技發展正在重塑全球產業格局,智能制造已成為全球制造業的主要發展趨勢。”全球的新一輪科技革命和產業變革帶來了非常重要的變化,即制造業領域的生產泛式或者說制造模式的根本轉變。尤其是在通過人與智能機器的合作共事,去擴大、延伸和部分地取代人類在制造過程中的腦力勞動的智能制造[2]的理念提出后。對我國高等院校如何培養和提高制造業新形勢下機械設計專業學生的創新思維和能力培養就提出了更高的要求。我國高等院校機械設計專業教師在教育教學中如何提高學生的設計創新思維和能力,以適應機械設計與制造專業發展的新需要呢?本人認為應做好以下幾點:

一、培養學生先進的設計理念

理念是意識層面的東西,這個詞拆開來可以解釋為理性的觀念。具體地講,首先它應該是理性的思維,而不是感性的直覺,是經過深入思考,具有系統性、全面性和深刻性的意識。其次,理念也是一種觀念,一種精神。它不僅僅是對現實問題的思考,更重要的是面向未來,對將來有所展望,要具有一定的預見性和前瞻性。從理念的這兩個特性我們可以看出,理念是一種對未來深入思考、系統謀劃、科學預見的理性思維,而不僅僅是一種思想或一種意識。機械產品更其它領域產品一樣,也需要有先進的設計理念,要改變工業的設計落后于制造的現狀,首先要改變感性認識多于理性認識的思維習慣,在工業產品設計過程中增加更多的理性思維[3]。

(一)提高教師創新思維和先進的設計理念

在教學中,教師起著重要的引導與指導的作用,同時教師也起著榜樣的作用,教師的教學思想會潛移默化地影響著學生,對學生以后的學習產生一定的影響。如果教師自身不能對知識進行深入的研究與學習,甚至沒有創新教育的意識,就會直接影響學生創新能力的培養。教師要對學生獨特的想法加以肯定,指導學生掌握知識技能,教師自身除具備專業的機械設計能力外,還要有創新精神與創新能力,這樣便于更好地實施創新教育。

(二)開拓視野,認識、學習國內外先進的創新思維

其次,通過多種手段多接觸國外一些先進的機械產品和設計方法。結合日常專業知識的學習和設計作業等多種學習手段的平臺,將精益化、標準化、模塊化、自動化、服務化、個性化、生態化、全球化、數字化、智能化的設計理念與設計工作接軌。多觀摩機械設計和成功案列和產品,增加知識積累,拓寬設計思路。實現設計思想先走出去的創新思維。逐漸形成新形勢下的機械設計新思維新理念。在機械設計中任何軟件都是工具,真正寶貴的是設計者的思想和創意,而并非軟件。形成自己機械設計方面獨有的思維方式、設計思想和設計風格。

二、扎實的基本功和先進的設計方法

打好堅實的專業基礎是設計能力提高的基礎,機械設計、機械原理、機構學、機械制圖等專業課程的學習是必不可少的。但是要打破傳統的教學大綱課程設計格局,加強對思維能力的培養,適當減少的例如手繪圖紙等方面的訓練。取而代之的應該是先進的操作工具,例如CAXA,ProE,SW,ANSYS、Mathcad等軟件,深刻理解材料力學,工程力學,機械設計理論,機加工工藝,金屬工藝學等基礎理論;熟練掌握公差配合,工程材料等基礎知識,讓學生打好扎實的基礎知識,又學習了高效的專業設計工具。例如:單從機械設計基礎知識層面出發,使用CAXA繪圖工具繪制的一張設計圖紙,由這張圖紙可以看出一個工程師的基本素質,可以看出設計師的嚴謹程度和對國標的掌握情況,可以看出設計師對加工工藝的熟悉程度。這是對繪圖的較高層次的要求。作為設計師的基本功;公差配合是機械的精髓所在,公差可以解決降低成本和保證性能的矛盾;對公差的理解也可以看出設計師空間想象能力,抽象事物理解能力,邏輯思維能力。設計方法就是規定機器的尺寸、形狀、材料、零件組合特征及組合方式。設計者要運用大量的數學,力學及相關學科工具;數學、靜力學、運動力學所得到的信息會比設計師憑直覺和估計要精確可靠。先進的設計方法是設計者成功設計的重要途徑,掌握先進的設計軟件使用方法和運用規則在實際工作中得以應用也是非常重要的,既學習了先進高效的設計手段,又運用了扎實的基礎知識。

三、多學科知識的學習,打破傳統的專業界限

現代化的裝備制造需要多方面學科知識的融合,集機、電、液、氣及控制理論為一體。因此,單一的機械專業知識已經略顯單薄,機械設計專業的學生廣泛的學習多學科知識,廣泛的融合機電液氣及相應控制理論。要打破傳統的專業界限。建立多學科融合機制,例如,機械設計專業課程設計中要涉及工業控制學、機器人學控制理論方面的知識。即立足基礎知識,從裝備設計角度出發。由整體向局部推進,形成一整套完整的設計理念。形成機械設計方向的大局觀。未來的機械設計專業也必將是向多學科融合的方向發展。

四、立足于解決實際問題,設計工作真實化

以產品功能為出發點,在實踐中不斷加強學習,推陳出新,改掉陳舊的習慣,多參與日常生活中的產品設計,將設計工作真實化,平時的課程作業多涉及日常生活中的實物設計,培養學生多參與設計的意識。在這里需要強調的就是分析的目的在于獲得符合要求的工作性能的同時,做到重量輕巧,加工簡單,降低成本??傊谖覈鴤鹘y制造業向著智能“智”造方向的發展。說明我國的制造業已經向著擺脫傳統制造業束縛的方向發展。即開始向技術型轉變,向更高效、高產值的智能化方向發展。其為我國機械制造業的發展拓寬了道路,向著高精尖制造技術邁進指引了方向。為更好適應我國機械制造的發展,打破傳統的設計理念,打破傳統的專業設置,打破傳統的專業界限,與國際接軌,迎頭趕上,運用先進的設計理念,先進的設計技巧和思路。提高多學科技術交互融合的運用能力,重點結合實際問題培養學生的創新思維能力,創新設計能力。在我國制造業體制改革新形式下如何提高機械設計專業學生創新思維和設計能力,并與先進的自動化控制理論、方法相結合。對于高等院校機械設計與制造專業學生的專業發展有著至關重要的作用。

參考文獻:

[1]周濟.智能制造—“中國制造2025”的主攻方向[J].中國機械工程,2015,26(17):2273-2284.

[2]R比克,萊瑟.智能制造.包裝工程[M].北京:人民郵電出版社,2016.

[3]熊應軍.工業設計中的理性思維[J].包裝工程,2006,27(04):238-239.

作者:韓東濤 王樹恩 單位:呼倫貝爾學院

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