基于数字孪生技术“三阶五步法”的“自动生产线运行维护”课程教学研究.pdfVIP

EquipmentManufacturingTechnologyNo.5袁20242024No.5

《装备制造技术》2024年第5期制造工艺与材料

管理与人才培养

基于数字孪生技术“三阶五步法”

的“自动生产线运行维护”课程教学研究

关来德，王富春

（柳州职业技术学院机电工程学院，广西柳州545006）

摘要：伴随着数字孪生、人工智能等新技术不断应用于汽车生产中，解决智能产线现场一线问题的高素质复合型人才成

为迫切需求。针对“自动生产线运行维护”课程在教学时存在现场运维危险性大、控制技术抽象、设备故障难再现、大型生

产线设备生产与教学难以兼顾等问题，基于国家级智能装备技术虚拟仿真实训基地基础上，利用数字孪生技术在设备运

维教学教学融合优势，以生产、教学双线数据驱动方式，通过搭建基于数字孪生技术的汽车零部件焊接生产线与运维教

学平台，围绕生产线设备运维的知识图谱，重构“单工位-双胞胎工作岛-数字孪生线体”三阶段运维课程实践环节，面

向课堂教学有效性，实施质疑解惑、任务解析、探索实践、成果检验、总结反思等五步法，研究基于数字孪生技术“三阶五

步法”教学模式，形成数字孪生虚实联动、车间生产虚拟VR、设备虚拟运维等数字化教学资源，虚实结合突破生产与教

学的壁垒，解决生产型复杂设备教学难以深入开展教学的难题，激发学生兴趣，提升学生解决复杂工程问题的能力，推进

机电设备技术类专业数字化教学改革。

关键词：设备管理与运行维护；数字孪生；数字化；情境教学

中图分类号：G642文献标志码：B文章编号：1672-545X（2024）05-0070-05

0引言1教学现状

伴随着数字技术的发展及其在经济社会各领域1.1“自动生产线设备运行维护”教学存在难点

应用的不断拓展，我国提出了加快数字化发展、建设“自动生产线运行维护”是机电设备技术专业一

“数字中国”的战略目标，要以数字化转型整体驱动生门核心课程，课程教学目标是培养学生掌握工业机器

产方式、生活方式和治理方式变革。教育数字化作为人、焊接装备、输送机构等汽车生产线设备故障处理

数字中国的重要组成部分，成为建设高质量教育体系与维护能力，实践教学中存在现场生产线教学空间狭

和培养高质量人才的重要基础。窄，危险性大，现场教学难开展；生产线控制程序复

当前，汽车产业由生产燃油车迈向新能源汽车生杂，控制信号看不见，控制技术抽象复杂，学生难理

产快速转型发展阶段，伴随着数字孪生技术、人工智解；大型设备运维场景难再现，教学与生产难兼顾等

能等新技术不断应用于汽车生产中，掌握汽车生产教学难点。

“智造”技术的高素质人才成为迫切需求。为了培养地1.2数字孪生技术在“自动生产线运行维护”课程教

方产业发展需求高素质人才，需要打破传统教学手段学中的优势

融入数字孪生、虚拟现实等新技术，解决“自动生产线数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运

运行维护”实践教学当中存在现场运维危险性大、控行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概

制技术抽象、大型生产线设备生产与教学难以兼顾等率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相

问题，提升学生实际岗位体验感，提高课堂有效性，培对应的实体装备的全生命周期过程。随着数字孪生技

养企业真实岗位需要的高素质人才。术在工业产品的研发、制造和维护阶段发展应用，可

利用数字孪生技术的实训教学能够实现物理空间和

收稿日期：2024-02-09

基金项目：教育部科技发展中心教改项目“基于虚拟仿真技术的机电设备维修与管理专业群实训体系重构研究”（ZJXF2022218）；

广西科技厅项目“铸旋铝轮毂制备关键技术研发与产业化”（广西重点研发计划）（2023AB01398）

第一作者：关来德（1977-），男，广西钦州人，副教授，研