清华大学基础工业训练中心

清华大学基础工业训练中心

挑战

• 根据《中国制造2025》的指示，培养人才，推动中国成为制造强国

• 实施以培养适合制造业高层职位的人才为核心的课程计划

• 将数字化平台和虚拟仿真技术引入到人才培养中

成功的关键

• 实施Siemens     PLM Software解决方案，为学生提供有利的学习环境，助其获得数字化制造企业的青睐

• 实施Teamcenter和Tecnomatix解决方案，让学生有机会在产品生命周期各阶段对产品设计进行仿真和验证

結果

• 西门子的工业软件应用于清华大学，面向全校学生开放（3000 多名学生）

• Tecnomatix应用于本科生的机械制造实践

• 帮助学生建立对于坐标系、路径规划和插补形式等概念的理解

• 实际操作机器人完成相关任务

• 学生通过仿真联系建立对相关知识点的正确认识

·        产学研多方合作

·        清华大学基础工业训练中心统筹规划、具体实施全校工程实践教学和相关科研工作，因此如何将数字化平台以及虚拟仿真技术引入到工程技术人才培养中，是基础工业训练中心一直在探索的内容。本着“虚实结合、能实不虚、各有侧重”的原则，基础工业训练中心充分注重实践与仿真的结合。通过仿真，实现抽象概念的形象化，帮助学生了解工作原理，掌握理论知识点。再回到实践中去，应用知识，加深理解。通过这种方式，学生在实践中能够起到事半功倍的效果，也规避了由于认识不清晰、操作不熟练等带来的安全隐患等问题。基于对数字化工厂相关教学目标的需求，清华大学基础工业训练中心引进Siemens PLM Software软件平台。

·        清华引入的Siemens PLMSoftware包括三个核心部分：NX、Teamcenter和Tecnomatix。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、灵活且快捷的产品设计、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。三者的多方结合，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。同时明显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套的支持服务。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工程师

·        随着信息化，数字化与工业化的整合，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。

·        清华大学基础工业训练中心深刻意识到校企合作的重要性，只有实现校企多方整合，才能实现人才的贯通性培养。在校企合作方面，训练中心探索了多种模式：（1）吸引企业参与高校学校工程教育基础建设。训练中心与国内外多个知名企业都建立了良好的合作关系，企业在中心的软硬件设施建设方面也给予了大力支持；近年来，更是在服务方面加大了力度。（2）邀请企业名家参与学生教学。在中心开设的创新创业课程中，多次邀请企业界知名人士为学生进行课程讲授、创业辅导。中心还建立了创业导师制度，聘请企业名家作为创客导师，定期与学生开展如授课、沙龙等多种形式的交流。这种邀请企业到学校中来的方式，成为了同学们了解产业形态的一扇窗口，在学生中反响强烈。（3）让学生到企业中去。在中心的《工业系统基础》等课程中，会组织学生多次到企业现场参观，引起了同学的浓厚兴趣。在未来的建设中，训练中心希望能够与企业开展更为深入的合作，一方面，是希望企业能够将新的技术、知识引入到学校，真正实现学以致用；另一方面，是希望可以探索一些合作模式，实现校企合作协同育人。

·        虽然清华大学基础工业训练中心基于SiemensPLM Software的相关课程还在准备中，该校学生已经开始自主使用该软件平台进行科研活动。我们也对未来西门子软件的发展以及与清华大学进一步的合作抱有充分的期待。未来双方打算开展关于智能制造中在线检测技术与应用、PLM技术在数字化制造中的应用和3D技术在医疗行业的应用等相关课题开展进一步合作。