信息化机械设计项目管理论文

摘要：在社会经济快速发展的背景下，制造业企业也在随之迅猛发展着，随着信息化社会的到来，机械设计与制造这个学科也是紧跟时代步伐，以自动化为自己的发展方向。今天小编为大家推荐《信息化机械设计项目管理论文(精选3篇)》，希望对大家有所帮助。

信息化机械设计项目管理论文 篇1：

机械设计项目管理的信息化探讨

摘要：机械设计过程既复杂又艰巨，涉及到各方面的工作，需要机械设计企业各个部门的沟通与协调，而且需要对机械设计项目过程中产生的大量信息进行有效的管理。因此，为了促进机械设计企业的项目管理，就要将计算机信息化运用到项目管理中去，这样才能够提高机械设计企业的工作效率。文章对机械设计项目管理的信息化进行了分析。

关键词：机械设计企业；项目管理；管理信息化；工作流；计算机信息化 文献标识码：A

1 项目管理信息化的优点

1.1 加强了信息的共享

利用计算机信息化处理信息，能够有效地实现数据与信息的共享。在这个过程中，只要经过系统的认证，任何部门的管理人员都可以从局域网的服务器上找到自己所需要的信息，不仅节省时间，还减少了沟通中可能出现的摩擦。除此之外，共享信息能够使得各部门工作透明化，将最新的工作状态呈现出来。

1.2 加快了信息的传递

机械设计制造过程中，各个部门的管理者能够通过网络了解到工作进展的实际情况，同时也能够及时地将指令传达到机械设计人员以及相关部门。这样一来，整个企业内部的沟通变得更加快捷、便利，提高了各部门的工作效率，减少了以往信息传递过程中容易出现的错漏和失真。

1.3 方便了信息的获得

计算机信息化网络技术能够长时间的将信息保留下来，真正克服了时间与空间对信息保留的缺点。除此之外，利用计算机网络技术还有利于快速寻找所需要的信息，减少工作人员挑选有用信息时所浪费掉的时间。

2 管理信息化的要求与设计

2.1 管理信息化的要求

2.1.1 网络化。计算机技术的种种优点，只有在网络的配合下才能发挥其最大作用。若是没有网络的连接，信息化就难以实现。

2.1.2 业务化。在利用计算机技术的时候，必须要根据自己的行业以及领域来对软件进行选择，不能盲目地使用与本公司业务管理不符合的软件，同时管理系统与模式也要互相符合。

2.1.3 规范化。在进行业务管理的时候，需要用专业的用语以及业务管理流程继续规范化设计。

2.2 项目管理信息化的设计

2.2.1 决策系统分析。在进行决策系统进行设计的时候，需要以管理者的决策为依据。首先是将基层到高层管理的所有工作只能进行录入识别。其次是要规划项目管理系统所支持的决策范围，从决策的内容、时间、跨度，到具体到什么部门、什么人来负责，甚至是细化到个人都要做出明确的规划，否则的话，整个决策系统必然会出现错误。

2.2.2 信息需求分析。不同的管理者所做出的决策是不同的，因此在项目管理过程中，管理系统的设计应当可以适应不同职位管理者的使用需求，能够提供给决策者所需要的确切信息。

2.2.3 信息处理设计。在这一阶段，软件设计人员和机械项目管理人员共同研究和设计一个收集、存贮、处理、查询信息的实际系统，包括数据的来源和类型、数据的处理、数据的存贮及查询等，同时对于系统软硬件的需求也可以确定。以上工作已基本完成了一个项目管理的信息化设计，根据机械设计制造管理的特殊性，还可以添加一些个性化的设计。

2.2.4 决策集成。在设计好所有管理者的职能范围以及需求之后，由于工作的需要可能会出现很多相互重叠的需求信息，因此设计的时候要予以确定。在机械设计过程中，质量监督人员可能与机械工程设计人员都十分关心工程的进展，但是两者之间的着重点是不同的，这就要求设计让系统尽可能少r 重复信息。

3 机械设计项目管理系统信息化设计实例

本文以机械设计项目管理的信息化为依托，实验研究PDM中的项目管理系统。

将工作流技术与项目管理进行集成以增强项目任务执行和项目状态变更的流程性；通过关联文档、更新任务进度和任务通知功能增强项目信息流动性；通过提出一种任务进度算法降低人工直接修改进度导致的误差：通过项目跟踪功能和改项目状态功能增强对项目的控

制力。

将工作流技术应用于项目任务执行中增强任务执行的流程性；采用工作流技术对项目流程进行建模，通过控制项目状态的变更和了解项目任务进度增强项目控制力；通过采用用户——角色——权限模型实现对于系统用户的访问的控制。通过提出一种任务进度算法改善人工直接修改项目进度导致的误差以及增强任务进度的实时更新性，利于任務执行。

3.1 工作流技术在项目管理系统中的应用

3.1.1 工作流与项目任务的集成模式。从工作流与项目管理的应用范围规则可以看出来，以文件为纽带，将项目任务与工作流进行集成是项目与工作流管理的集成模式。主要分为以下三步：（1）目标分解。机械设计项目复杂多样，为了能够更好地实现目标，需要由多个项目小组来对机械设计制造项目进行分解承担，从而将实际工作任务具体到个人身上，最后由个人承担实现的任务。这样一来项目目标的实现就有赖于各个分解项目的完成情况，项目的进度也可以在任务的进度以及执行过程中反映出来。（2）配置流程。文档是机械设计项目的执行过程中的主要依托，项目设计的执行过程也是从文档中反映出来的，因此机械制造企业要利用工作流技术配置来设计符合自身企业发展情况的文档流程，这个是需要分析企业中各种文档管理流程的。（3）过程执行。项目任务在执行过程中会产生各种文档，当文档与项目任务进行关联时，这些文档会被检入到PDM中，同时也处于PDM中所配置的一个工作流状态中，这时文档会成为项目任务的载体。文档的状态会被各种活动所驱动，当文档状态发生更改时则代表了一部分项目工作被完成。文档状态更改的相关信息会被记录到数据库中，以便对文件状态更改过程信息进行汇总、分类、查找，为以后对工作流的优化提供依据。

3.1.2 工作流与项目流程的集成模式。根据机械制造项目执行以及工作流技术特点需要遵循以下三点规则：（1）在机械产品项目执行的过程中，可以划分出多个执行阶段，而各个阶段都有可以对应的子项目，这样一来本阶段的项目状态执行进度就能够从各个子项目的进度中反映出来。需要注意，多个执行阶段的划分是以执行流程为依据的。（2）项目状态的时间有自动变换以及人工更改两种更改方法，但是在进行人工更改的时候，需要满足项目状态与对应的子项目百分之百完成的情况。（3）项目任务的集合就是子项目任务，所有子项目中的人物都被包含其中，而工作流的集合就是企业配置的集中流程。具体的项目工作需要子项目任务与工作流联合来进行执行，工作流与子项目任务可以是多对多，因为在项目执行的过程中可能有产生的多种文档对应多种流程的情况出现。

3.1.3 项目状态与工作流进行集成的模式主要分为以下六步：（1）分解项目状态。为了确定各个状态之间发生变更的先决条件，需要划分多个状态，项目的划分需要从宏观上来进行，它是根据机械企业本身的项目执行特点以及项目管理的周期来决定的。（2）划分子项目。在进行多个连续子项目划分的时候，需要保证项目状态内的所有任务都能够在此反映出来，这也是在宏观状态下进行的。（3）对子项目进行任务划分。子项目的任务树结构是通过项目执行状态的更改来对子项目进行划分而形成的，项目宏观状态的进展程度以及子项目的进度都是通过子项目的任务进度完成情况来显示的。（4）依据本章3.1.1的工作流与项目任务的集成模式，执行具体的项目任务。（5）状态变更。当一个子项目的进度到达100%时，依据“变更n”中设定的变更方式进行人为或者自动的状态变更。当需要人为变更时，通知有权限的人员进行更改项目状态的操作。当变更完成之后，系统会自动的通知下一个状态的负责人进行任务划分等操作。（6）完成项目。通过一系列的状态变更过程之后，当项目完成最后一个状态时，会通知到项目组成员“项目完成”，从而结束项目。

3.2 项目管理系统中用户访问控制技术

3.2.1 用户访问控制模型。访问权限三元素是由权限、用户以及角色构成的，为了控制客体对于主体的访问过程，需要将角色元素加入到传统的访问控制模型中，这是基于角色的访问控制，能够将用户与角色、角色与权限关联起来。

为了简化系统对于用户访问的控制，可以将角色与用户绑定起来，用户的权限通过用户角色来确定，最后指定的工作就是通过角色的转变来完成操作界面、功能以及系统权限来获取的。

项目管理权限以及PDM其他全行是PDM系统权限中的两大分类。

用户——角色的约束集合中包含了以下四点规则：（1）用户可以拥有多个角色：单个用户在同一个项目组中只能拥有一个角色，在多个项目组中可以拥有多个角色。（2）多角色互斥检测：用户的ID会被相同部门以及项目组记录下来，若是遇到已经存在的用户ID，经过查询部门与项目組就会不再进行重复添加。（3）角色时效性：用户项目组具有项目周期的时效性。（4）用户角色分配时需要经过部门经理审批。

用户映射以及激活角色对应的权限子集过程就是会话，而以TCP的查询操作方式为基础的是客户端与服务器的会话，服务器会接到客户端通过账号以及口令发来的会话请求。若是验证的账号以及口令成功的话，客户端会收到服务器上发来的用于标识用户的唯一UID，并且服务器上会建立起一个会话。当服务器收到客户端发送来的消息时，服务器会对操作类型、内容以及用户UID等消息结构进行分析，并查询用户的权限。之后，是否进行查询执行是根据用户权限来确定的，如果确定执行操作，那么在执行之后会将结果反馈到客户端，当所有的操作完成之后，客户端会发送一个注销的消息，从而本次会话就结束了。由此可以看出，通信过程就是客户端与服务器端的会话过程。本文正是考虑到这些因素所以采用了ICE技术对通信接口进行封装，实现了通信的灵活设计、节省时间和提高工作效率，最终实现一个健壮的项目管理系统通信模块。

3.2.2 用户的项目管理权限和PDM其他权限。项目管理系统中的基础就是用户权限的管理，为了保护数据，规范用户的操作，可以对用户权限进行合理规划，还可以反映出企业良好的管理体系。用户权限机制的构件，不仅能够在矩阵性组织结构下实现管理用户权限，还能够协调PDM其他权限与项目管理权限之间的关系。项目管理系统权限的设定，需要根据本文中设定的用户权限规则来进行划分，其中还包括对项目组成员权限的划分。项目管理与PDM其他权限之间的冲突，是通过对等级的设定来解决的，这也是本文中解决冲突的方式：（1）当项目管理界面中有用户在操作的时候，PDM其他子系统的权限等级会低于项目管理权限的等级。如果PDM其他权限被用户操作超越的时候，用户此权限将会被项目管理临时赋予临时操作。如果用户操作发生了问题，或者操作结束的时候，用户PDM的其他权限会被项目管理收回，这样能够有效地协调平衡二者之间的权限关系。（2）如果PDM其他子系统中有用户进行操作的时候，文件夹ID或者文件ID将会被自动关联操作，用以对用户数据结构的完善。如果用户操作超越项目管理权限时则无异常发出，系统将操作过程信息记录下来并传递给项目经理。

通过用户数据结构实现项目管理权限与PDM其他子系统权限协调。PDM系统中存在一个用户数据结构，当用户登录到PDM系统中时，只读取PDM数据库中的权限，而忽略项目管理的权限，从而直接依据权限进行操作，同时通过系统设定的触发器实现操作信息的传递与更新。在项目管理中存在一个以IEdmUser为父结构的用户数据结构，当在项目管理中进行与PDM相关的操作时，会首先判断项目管理的权限，再通过IEdmUser提供的HasSysRight方法进行二次判断。如果权限冲突，则在项目管理中记录此用户的PDM其他子系统权限，同时更改PDM中的用户权限。当操作完成时，通过数据库触发器将PDM其他子系统权限还原回去。通过对基于角色的用户权限的划分与设定，可以有效管理用户并控制项目管理权限之间的冲突与PDM其他子系统权限。

4 结语

现阶段，我国机械设计项目管理的信息化建设不可能在短时间内就取得成效。对于现阶段机械企业来说，更多的是要考虑企业自身的发展需求以及管理现状。从企业自身的设计需求以及业务需求出发，选择国内外适合自己管理状况的信息化管理软件，然后结合企业自身的实际情况确定适当的应用系统作为机械设计项目管理信息化建设的突破口，从而循序渐进地走出适合企业自身发展的现代管理信息化道路。

参考文献

[1] 高新民.推进信息化要讲求实效[J].中国信息导报，2002，（8）.

[2] 徐晓鸣.搭个局域网也不难[J].计算机教与学，2002，（10）.

[3] 梁玉.矿山采矿资料信息管理系统[J].矿山机械，2002，（7）.

作者简介：鲁建军，男，河北省保定市立中车轮制造有限公司工程师，研究方向：机械设计及自动化。

（责任编辑：王 波）

作者：鲁建军

信息化机械设计项目管理论文 篇2：

机械设计制造的相关应用管窥

摘 要：在社会经济快速发展的背景下，制造业企业也在随之迅猛发展着，随着信息化社会的到来，机械设计与制造这个学科也是紧跟时代步伐，以自动化为自己的发展方向。在工业领域机械设计制造的重要性时不可言喻的，但更重要的是在实践中进行机械设计制造，加强机械设计制造在实际中的应用，在实际应用中，机械设计制造一般都是与自动化相联系的，本文主要基于对机械设计在实际应用中需要改进的问题，并在此基础上进行进一步的探究，论述自动化在机械设计制造中的重要意义，对机械设计制造所发挥的作用，希望为制造业的发展以及工业技术的提高做出一定的参考价值。

关键词：机械设计制造；应用；自动化

在工业生产领域，机械设备的应用可以在很大程度上降低劳动量，降低劳动强度，提高生产工作效率。在生产实践离不开设备的应用，而机械设备不仅仅是单独来发挥价值，更多的是以一个完整的体系来进行运转、工作。整个工作系统通常是在各个部分相互配合下来完成，从而保证产品的质量的，因此对于机械设计制造而言，设计公司要认识到要保证设备产品质量的可靠性以及设备运行的稳定性，这样才能更好的保证安全性。而自动化就是要保证机械在制造业企业中实现制造过程的连续性，欲使机械设计制造在实际生产中能够发挥更大的功效，就要通过自动化来实现机械设计制造在生产中的高效，实现更长远的发展。

1.机械设计制造需要注意的问题

首先，铸造結构分析。机械设计制造的铸造结构的好坏对后续工作的开展有着直接的影响，一项基础性的工作，因此在设计工作之前，就要对机械表面存在的问题进行仔细检查，保证铸件的完整性，进而杜绝有设计偏差而引起的外观缺陷。一般设计者进行设计时，会以过渡的形式来增加铸件厚度，使得其厚度会大于外壁。同时在进行设计工作时，要保证器件的均匀性，设计要做到化繁为简，使得设计上能够顺畅、完整。

其次，发热、腐蚀、噪声等问题的处理。这一问题的解决对设计项目来讲是非常关键的。设计工作中不仅要认识到设计完整性的重要性，还要充分了解设计现状的分析，通过对影响因素的充分考虑提高设计的效益，实现更高的利润。对于机械设计制造中发热、噪声等问题还要引起足够的认识，了解到其对后续工作以及后期维修等问题的影响，从而严肃对待处理。可以通过平衡测试以及减少碰撞等方法来解决噪声问题。

再次，人机结构分析。要保证为工作人员提供一个舒适的工作环境及工作状态。充分考虑到人体工程学的问题，按照身高比例来对工作台进行设置，不仅能够达到人性化的目的，还可以在一定程度上提高工作人员的工作效率。

最后，机械设计制造强度的提升。在进行设计项目的实际应用中，提高机械设计制造的强度是非常关键的，需要尽可能减少悬臂的长度，对受力点以及支撑点之间的距离要有充分的考虑，这个距离不能太远，同时还要注意到荷载的零部件的受力问题，不能以摩擦力来进行传力，对于受力点的分布要考虑充分。

2.机械设计制造及其自动化发展的优点分析

2.1提升工作效率及产品质量

机械设计制造在具体应用中加入自动化的因素，可以在很大程度上使得生产过程更加流畅，实现更高的工作效率，一个优秀机械设计自动化产品是可以有效保证生产作业流程的精准性以及灵敏性的，这样可以使得生产的产品以一个标准的流程进行生产，以标准的规范来进行控制，从而产品设计精度能够得到保证，通过自动化对操作系统数据的控制可以有效提高工作效率，同时还可以提升产品质量。

2.2改善机械制造行业的劳动条件

自动化实现了机械设计的生产流程的全过程控制和管理，自动化趋势是一种知识密集型和技术密集型的工程技术，这对减轻工作人员的劳动强度有着非常重要的作用，可以将工作人员能够从繁重的手工业中解放出来，自动化的实现不仅提高了工作效率，也改善了工作环境，这对整个机械行业的整体劳动条件都是一个极大的改善，以自动化提高了办公效率、提高了生产效益，同时也使生产行业实现了现代化，达到了与时俱进的效果。

2.3增强机械设备的安全性、可靠性

机械设计制造的自动化不仅仅体现在生产流程以及控制体系中，还包括监视的自动化、警报处理的自动化以及问题诊断的自动化等。监视自动化可以以系统来自动监测系统的运行状态，可以及时监测到系统可能出现的问题，对于生产作业中出现可能发生的问题不仅能够进行警报处理，还可以在一定程度上做出自处理的响应，对问题做出简单的诊断，有利于工作人员做出进一步的解决方案。有效提高了机械设备在工作中的安全性与可靠性，不仅降低了故障的发生率，还可以使得机械设备的寿命得到有效延长。

3.机械设计制造与工业技术结合的应用

机械设计制造技术具有很广泛的应用，在进行工业设计及生产中离不开机械设计制造技术的应用。通过工业技术以及机械设计制造技术的具体结合，可以极大提高企业的生产效益，促进企业综合竞争力的提高。机械设计制造在生产制造中是非常重要的，因此在实际应用中应加大投入力度，通过机械设计制造技术的提升以及自动化程度的提升来有效提升企业生产效率，进而提高企业的经济效益。

4.总结

机械设计制造对制造业、工业来讲是非常重要的因素，因此，应注意到影响机械设计制造的因素，在设计制造的源头上来控制质量，使得机械设计达到更加高的精确度，对机械设计制造中存在的问题进行综合分析，提高整体设计水准，努力提高机械设计制造的水平。机械设计制造要想得到有效的利用，还要结合自动化来进行使用，以自动化为发展方向，来应用机械设计制造，提高机械设计制造的应用价值，发挥自动化的优势。通过自动化的发展来提高企业生产制造的效率，通过流程化的管理来提高产品的质量，以自动化的体系来提高劳动生产环境，保障机械设备的安全性、可靠性，使机械设计制造更好的为工业生产服务，不断吸收新的科技成果，对生产技术进行改进、革新，得到更多性能卓越的自动化产品，提升整个制造业行业的生产效益。

参考文献：

[1]邓承文.浅谈自动化技术在机械设计制造中的应用[J].山东工业技术，2014，（1）：16-16.

[2]张芳.机械设计制造及其自动化应用程序的多元化分析[J].河南科技，2013，（24）：89.

作者：王凯斌?闫清海

信息化机械设计项目管理论文 篇3：

基于虚拟仿真的包装机械实验课程建设与实践

[摘 要]该研究针对包装机械机构复杂、设备贵重、拆解不便等问题，运用虚拟仿真技术开发设计了包装机械虚拟仿真实验教学系统。学生可以不受时间和空间约束，通过虚拟仿真系统完成对典型包装机械的零件、机构、工作原理的学习与掌握，并开展设计计算、校核分析、工艺流程等模拟交互操作，有助于提升学生解决复杂包装机械工程问题的能力，促进包装机械课程教学质量的提高，为包装机械行业培养更高水平的实践创新型人才。

[关键词]包装机械;虚拟仿真;实验教学;课程改革

为适应教育信息化要求及提升教育教学质量，全国高校根据《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》[1]及示范性虚拟仿真实验教学项目建设[2]的精神，迅速掀起开展虚拟仿真实验教学项目的热潮。虚拟仿真实验室教学资源建设，使现实实验室与虚拟仿真实验室得以有机结合起来，实现了教学资源管理系统化，各种虚拟仿真实验项目和通用远程教学平台加速涌现[3-4]。瞿振元等[5]对以MOOC发展为契机促进信息技术与高等教育深度融合进行了深入研究，王成等[6]对齿轮机构认知虚拟仿真实验的设计进行了开发研究，取得了较好的实验效果。冯翠云[7]研究基于制造执行系统与智能制造单元结合实践平台，展现产品零部件制造工艺过程、智能制造设备、制造控制系统。郑伟南[8]构建了实验室、仿真室、实习基地三位一体的“虚实结合”实践教学平台、多元化实践课程教学体系及“学习需求导向型”教学模式。同时，王建华等[9]探讨了环境设计、数字艺术设计和产品设计与工艺虚拟仿真实验平台建设，认为虚拟仿真有利于学生在专业类课程学习中提升创新实践能力。徐锋等[10]对包装机械四化耦合的教学模式进行了研究，探讨了包装机械实验教学虚实结合的方法，并从多年的包装机械课程教学中得到以下几点认识：一是包装机械课程实验教学条件不具备且实验教学内容相对落后。随着包装机械自动化、智能化水平的不断提高，新机型层出不穷，而教学实验设备的先进程度永远落后于时代的发展，实验教学经费紧张是普遍现象。二是学生难以理解包装机械实验课程。包装机械的特点是“三多三复杂”即结构多、机构多、零件多以及类型复杂、结构复杂、运动复杂，而包装学生有“三弱”即制图能力弱、机构分析能力弱、建模思路弱。包装机械课程教学内容涉及众多包装机械设备及其复杂系统。因此，即使实验教师讲得出彩，不少学生也难以在课堂上及时理解与消化吸收所学知识，甚至个别学生完全听不懂。为此，笔者所在的课题组对包装机械课程实验内容进行梳理，在全国率先开展了虚拟仿真实验的研究，已经开发出部分包装机械部件的虚拟仿真实验[11]，全国20多所高校在使用这些虚拟仿真实验，每年有近2000名相关专业的学生在线学习。建设包装机械虚拟仿真实验室有助于对包装机械课程体系、教学方法和教学手段进行优化改进，对教学内容进行整合与优化，提高教学质量和教学效率，从而实现优质教学资源的共享以及提高人才培养质量。

一、传统包装机械课程实验教学存在的问题及其解决对策

（一）针对实验教学设备先进程度落后于时代发展的问题，开发出大型贵重包装机械虚拟仿真实验教学项目，重点解决真实实验项目条件不具备的问题

传统的包装机械实验，只能对一些小型包装机械的传动系统、包装材料及容器供送系统、被包装物品的供送及计量系统进行操作与演示，而大型灌装生产线是很有代表性的包装机械，其生产能力通常为2000瓶/分，售价在3000万左右，实验室根本无法购买，而且实际生产线由于考虑到食品安全卫生等诸多因素，基本上不接受学生参观实习，再加上传统实验教学模式存在高危性，难以满足每个学生进行实际操作的需求。因此，开展传统实验教学基本上属于纸上谈兵，根本无法实现教学目标，更无法提高学生的动手操作能力。

课题组基于虚拟仪器开发平台，引导学生开展大型贵重包装机械的虚拟仿真实验，并构建系统化、网络化、智能化、信息化的实践教学模式，使学生了解典型的、先进的与高端的包装机械结构及其运动规律，提高学生上机操作与实践的积极性与学习效果。

（二）针对包装机械结构复杂的特点构建二维和三维模拟仿真动态模型，将复杂问题简单化，解决学生厌学的问题

包装机械的零部件结构十分复杂，每个零件都包含有十几个元件。比如灌装阀由阀体、阀端、阀门、密封元件、启闭元件等十余个元件组成。传统实验教学采用拆装法演示各个元件的结构、特征以及装配关系，但是灌装阀结构复杂、精度高，这就导致学生因无法理解灌装阀的工作原理与机构特征以及拆装困难而产生厌学问题。基于此，课题组综合运用数字化三维建模与智能化虚拟技术手段，重构零件三维实体，并根据二维零件结构图将三维实体制作成爆炸云图（如图1所示），随后利用虚拟仪器开发平台，引导学生进行多次装配演练，提高学生学习的兴趣与参与度，解决学生厌学问题。

（三）针对包装机械传统实践教学形式单一的问题优化教学资源，解决学生独立思考能力以及探索新知识新技术的意识与能力不强的问题

为了突破学习时间、空间的限制，课题组将传统实验教学内容中的知识点描述、课程规范、视频、微课、动画、多媒体课件、教学参考、教案、练习考试、互动学习等模块集成于一体，优化多媒体网络资源教学平台，促进线上交流互动以及线下引导学生利用先进信息工具进行学习，从而实现从以教为主向以学为主的转变，以及从以课内为主向课内外结合转变的教学模式，引导学生逐步由被动的知识接受者转变为学科专业知识和能力框架的构建者，使学生提高独立思考能力，开阔视野，增强探索新知识新技术的意识与能力。

（四）注重课程的拓展和交叉，重构“两性一度”包装机械设计虚拟仿真实验课程体系，夯实课程线上教学资源

课题组针对包装工程、机械类、食品工程類专业不同类别学生的选课需求，研究关联课程对本课程的支撑和关联特性以及产业发展趋势，引入新型包装机械、技术、材料、工艺等，充实更新课程内容，凝练核心知识点，建构跨课程、高阶性设计项目。如图2所示，结合包装机械的关联课程，包括工程制图、工程力学、机械设计、控制工程、制造工程等课程，提取包括设计学、动力学、精度分析、流体技术、机电控制技术等核心技术点，结合典型包装机械（袋装机、裹包机、灌装机、生产线）等，将核心技术对应到关键包装机构和包装装置中，使得包装机械课程成为综合性课程。将课程整合成包装机械概论、包装机械、包装机械设计三个层次的MOOC课程。三个层次的课程可选择不同的教学资源，优化并夯实线上教学资源。

二、通过虚拟仿真平台实现包装机械实验资源共享

包装机械虚拟仿真项目及其支撑平台总体架构如图3所示，它包含数据层、支撑层、通用服务层、仿真层以及应用层，层与层之间相互联系，下层为上层提供运行与服务，实现包装机械虚拟仿真项目的整体化和完整化的体系构建;同时，根据平台建设后的功能需求，可以提供智能指导与智能批改服务，帮助用户实现智能化、自动化、扩展化的交互实验。

（一）数据层

包装机械虚拟仿真项目涉及多种类型虚拟实验组件及数据，这里分别设置虚拟实验的基础元件库、实验课程库、典型实验库、标准答案库、规则库、实验数据、用户信息等来实现对相应数据的存放和管理。比如灌装阀拆装实验，如图4所示，其基础元件库由O型密封圈、弹簧、挡块、导套、导柱、顶杆、顶珠、对中罩、阀体、阀芯、阀座套、分散罩、封盖圈、关阀按钮、密封圈、排气按钮、排气阀盖、排气阀体、瓶口密封胶垫、气动式多移阀、气阀叉、气阀弹簧、气阀套、气阀座、气管、上推杆、推杆套、下液器等零件构成。

（二）支撑层

支撑层为系统运行、维护和管理提供基础保障，是整个虚拟仿真项目的核心框架，包括数据传输与存储服务、资源监控与管理、域管理与域间信息服务等子功能系统。

（三）通用服务层

通用服务层是一些通用支持组件，其作用是方便用户迅速在虚拟环境中完成虚拟仿真实验，包括教务与教学管理、智能指导、自主学习与自动批改、实验资源与报告管理等，并提供接口以便利用第三方的虚拟实验软件进行统一管理。

（四）仿真层

仿真层主要针对包装机械实验课程进行建模、场景构建等，提供包装机械实验课程通用的仿真器，并按照相应格式进行输出。基于数据层元件库，构件包装机械各部分装置的仿真，主要由多移阀结构简图、灌装机传动系统图、进瓶螺杆供送装置、三立柱调节式、升降瓶机构以及压盖机结构简图等构成，如图5所示。

（五）应用层

基于底层的服务有助于最终实现包装机械虚拟仿真项目教学与开放共享。该框架的应用层充分体现了教学教育的扩展性与延续性。根据教学需求和任务，教师可以设计各种典型实验教学资源，然后创建包装机械虚拟仿真项目教学实例，最后面向全国相关院校开展实验教学应用。例如灌装机虚拟仿真实验系统，将吹灌旋一体机机构运动分为瓶坯输入、加热、吹瓶、星轮传递、高速灌装、拧盖和产品输出七大步骤，有利于加深学生对包装机械功能结构与工作原理的认识，如图6所示。

三、结语

本课题组研究的包装机械虚拟仿真实验教学已能提供灌装机械、袋装机械、裹包机械、封口机械的基本参数以及具备零部件设计和装配等功能;将线上与线下的教学资源进行深度融合，合理分配知识难点，有利于激发学生学习兴趣和独立思考能力，保证学生能够进行渐进性、阶梯性、主动性学习。

今后需要加大课程建设力度，增加包装生产线、块状物料包装生产线、粉体物料包装生产线，扩充实验设备库，优化实验流程，使包装机械虚拟仿真系统的功能和性能得到进一步提升，建设一批具有辐射和示范作用的高层次虚拟仿真实验教学平台，为高质量人才的培养提供保障。

[ 参 考 文 献 ]

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[责任编辑：庞丹丹]

作者：高德 陆俊杰 陈根浪 张炜 张学昌