教育科研
Siemens PLM Tsinghua University Case Study - Chinese
产学研深度合作,推动院校专业建设与教学改革
随着制造业的持续发展和技术变革,人才资源总量稳步增长,人才结构、人才素质和人才培养体系逐步改善,制造业人才工作取得了新进展。《中国制造 2025》强调要健全完善中国制造从研发、转化、生产到管理的人才培养体系,为推动中国制造业从大国向强国转变提供人才保障。
西门子将数字化的力量融入各行各业,在深化与中国企业合作推进“中国制造 2025”的同时,西门子也一贯注重回馈社会、关注教育:Academic Partner Program-“教育合作伙伴项目”是 Siemens PLM Software 公司的数字化技术人才培养全球战略项目,旨在通过与国内知名的工科院校展开合作,在师资培训.工程教育和学科建设等领域推动设计制造管理教学方面达到国际领先水平,并在中国高等院校普及和应用,和高校合作共同培养未来的高素质数字化人才。
应运而生,源远流长
在当前新技术、新业态、新产业为特点的新经济蓬勃发展形势下,要求高校培养具备更高工程实践能力、创新能力、跨界整合能力的高素质复合型人才。2016 年 12 月,教育部人力资源和社会保障部、工业和信息化部联合印发了《制造业人才发 展规划指南》。2017 年 2 月,教育部发布《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》。纷纷针对当前我国工程教育与新兴产业、新经济发展、企业实际需求有所脱节,产教融合不够深入,工程教育实践环节薄弱等问题,提出深化工程教育改革,提升工程技术人才培养能力的建设目标。目前,随着制造业人才工作的推进,人才结构、人才素质和人才培养体系逐步改善,制造业人才培养体系逐步完善。制造业企业在培养高端人才中的主体作用开始得到发挥,一批高校紧贴市场需求与企业密切合作,在加快培养后备制造业人才方面发挥了重要基础作用。清华大学与西门子的合作就是其中的代表。
作为国内顶尖的工程类院校,清华大学通过校企合作的方式推进培养体系与课程改革。清华大学基础工业训练中心作为面向本科生的工程训练基地,近年来,在新经济形势下,全面提升学生实践能力、创新能力、跨学科交叉培养等方面,做出了有益的探索 :(1)在教学内容上,不断引入新技术,先后拓展了增材制造、机器人、大数据等新方向,并在实践教学中融合信息化手段。这些新的教学内容和手段,有效激发了学生的创新思维与能力,在学生中反响良好。(2) 在教学模式上,在以工科生为主的工程训练基础上,拓展了面向全校学生的工程文化素质教育,形成了集合工程教育、通识教育、创新教育为一体的综合型教育形态,不仅为培养卓越工程师服务,也为培养复合型创新人才服务。(3)在教学体系上,训练中心遵循清华大学“四位一体”大学使命、与“一体两翼”实施路径的创新创业理念,在教务处的领导下,于2016 年9 月联合校多个院系共同成立技术创新辅修专业,形成国内首个国内第一个专门面向双创教学的辅修专业,系统性开展创新创业教育。
西门子是工业 4.0 的主要推行者,其所提出的“数字化双胞胎”对实现虚拟世界与物理世界的融合提供了有效的解决方案。西门子产品的优势在于覆盖领域广,包含产品设计到制造的全过程,同时结合西门子在自动化领域的优势,为虚实结合提供了一整套可行方案。
2016 年,基础工业训练中心先后引入了西门子公司的 Siemens PLM Software 系列软件旨在打通从设计到制造的产品全生命周期价值链,通过具体产品为牵引,实现学生全面参与产品研制全过程,建立对制造流程的系统认知。
产学研深度合作
NX 软件是集成产品设计、工程与制造于一体的解决方案,是完整、灵活且有效的产品设计、工程和制造解决方案。Teamcenter作为统一的产品生命周期管理平台将人员流程与知识有机地联系起来,从而加速实施过程、提高生产效率,并加强企业内外的协同:数字化制造解决方案 Tecnomatix,则把各种制造学科,从工艺布局规划和设计、工艺过程仿真和验证、制造执行和产品工程连接起来。三者的深度结合,可以实现从产品的设计、制造、仿真,车间的生产布局设备的运行情况及整个产品生命周期的各环节的仿真和验证。
自 2016 年开始,基础工业训练中心开始使用 Siemens PLM Software 软件平台。西门子的机器人仿真软件 ROBCAD 已经用于本科生工程实践训练。基于该软件平台的其余课程还在陆续建设中。目前,在基础工业训练中心的公共机房和展示中心的电脑中安装该软件平台,并面向全校学生开放使用。学生可以利用该软件平台自主进行多种形式的科研活动,不仅有课堂教学,还有 SRT 项目竞赛、创新创业活动等。以基础工业训练中心开设的“工业机器人仿真与实践”实验单元为例。学生先在西门子公司 ROBCAD 软件平台上,实现工业机器人的运动控制、运动路径规划、工具操作等内容。基于一个简单实例,把抽象的内容通过图形化地方式直观展示出来,一步步地帮助学生理解坐标系、位姿路径规划、操作空间等基本概念和实现方法在实际操作中,由于有了上述知识做基础学生能够很快上手,实现机器人的操作:同时也对示教编程、离线编程等方式有了体会。同时有效降低了由于知识点不明晰带来的误操作等潜在安全隐患
作为综合教育项目的一部分,西门子不仅提供了NX、Teamcenter 以及 Tecnomatix 软件套装,还提供了教材、讲义、西门子的官方课程等全方位的支持服务。基于西门子强大的行业经验和丰富的应用实例,通过为教师提供软件应用相关培训,并提供相关培训文档,为教师开展教学活动提供参考。在实践环节中,西门子代理商技术人员协助开发相关案例并提供西门子 PLM 系列教材。
厚积薄发,培养未来数字化工厂中的卓越工程师
随着信息化,数字化与工业化的融合,制造技术已从物质形式的制造向信息制造转变产品中知识信息的价值占据越来越高的比例,这不但反映在产品本身,而且体现在产品的整个生命周期,特别是生产制造环节。新的人才需求形势下,高校需以人才需求为导向,实施针对性的学科建设和课程改革。