機(jī)械設(shè)計與制造專業(yè)平臺下的逆向設(shè)計及制作

機(jī)械設(shè)計與制造專業(yè)平臺下的逆向設(shè)計及制作第三次工業(yè)革命將世界帶入了信息化時代，隨之而來的是地球村的衍生，世界各地的距離在不斷拉近，貿(mào)易往來在不斷擴(kuò)大，經(jīng)濟(jì)一體化的特點(diǎn)越來越突出，產(chǎn)品的市場競爭越來越激烈，要想占領(lǐng)更多的市場領(lǐng)地，就必須更快地生產(chǎn)出比別人更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。如何才能迅速生產(chǎn)高品質(zhì)產(chǎn)品成了每個企業(yè)不得不考慮的問題。逆向設(shè)計就可以很好地解決這一問題。然而逆向設(shè)計的思維和能力并不是人們生來就有的，而是需要后天進(jìn)行學(xué)習(xí)才能獲得的，鑒于其與機(jī)械類相關(guān)專業(yè)聯(lián)系較為密切，所以應(yīng)該借助機(jī)械設(shè)計與制造專業(yè)的平臺培養(yǎng)未來社會接班人的逆向設(shè)計思維和能力，這樣既可以他們進(jìn)步工作崗位打下基礎(chǔ)，又可以使機(jī)械類專業(yè)教育進(jìn)入一個新的階段。逆向設(shè)計及制作概論在傳統(tǒng)的工程技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)計是從無到有的過程，產(chǎn)品設(shè)計是一個先有設(shè)計再有靈感的過程。這種做法的一般流程是，設(shè)計人員先迸發(fā)出設(shè)計的靈感，形成一定的設(shè)計思路，再思考整合產(chǎn)品的功能、外形、技術(shù)參數(shù)等具體形態(tài)，然后將這些想法通過產(chǎn)品模型展示出來，根據(jù)模型先進(jìn)行一次整改完善，之后再投入到生產(chǎn)過程中進(jìn)行設(shè)計成品生產(chǎn)。這樣的產(chǎn)品設(shè)計過程就是“正向設(shè)計”，事實上，除了這種設(shè)計過程之外，還有另外一種順序相反的設(shè)計過程，即“逆向設(shè)計”。簡言之，逆向設(shè)計可以理解為從產(chǎn)品到設(shè)計的過程，設(shè)計是對產(chǎn)品的再現(xiàn)，是根據(jù)已有產(chǎn)品，反向推算出產(chǎn)品的設(shè)計過程。具體來說，逆向設(shè)計及制作的過程是先從目標(biāo)產(chǎn)品開始的，設(shè)計人員先對目標(biāo)產(chǎn)品進(jìn)行分析、研究，找到這個產(chǎn)品的處理流程、組織結(jié)構(gòu)、功能特點(diǎn)、技術(shù)方法等具體的設(shè)計要素，然后將這些設(shè)計要素再進(jìn)行拼接組合，設(shè)計出與目標(biāo)產(chǎn)品相似的產(chǎn)品，使其再功能、外形等方面與目標(biāo)產(chǎn)品一樣，甚至超越目標(biāo)產(chǎn)品。工程、機(jī)械、產(chǎn)品領(lǐng)域的逆向設(shè)計靈感來源于軍事領(lǐng)域的硬件分析。這種分析的可以幫助己方在無法獲取敵方信息的情況下，直接通過成品或現(xiàn)有情形分析其理論原理和初始思維，以幫助己方產(chǎn)生對策作為一門新興產(chǎn)業(yè)和朝陽產(chǎn)業(yè)，逆向設(shè)計及制作的發(fā)展時間并不長，但是憑借自身的實用性和高效性，這項技術(shù)在汽車、航空航天、模具制作等行業(yè)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，這種思維方式在質(zhì)量檢查、來料加工等工序也已經(jīng)做出了很大貢獻(xiàn)。尤其是最近幾年，逆向設(shè)計及制作已經(jīng)不僅僅局限于在上述工業(yè)行業(yè)的應(yīng)用，更是日漸滲入了非工業(yè)行業(yè)的發(fā)展過程之中，在雕刻、文物保護(hù)、服裝、玩具等領(lǐng)域，我們都能發(fā)現(xiàn)逆向設(shè)計的身影，對于這些行業(yè)中新產(chǎn)品的開發(fā)、舊產(chǎn)品的改造、產(chǎn)品質(zhì)量的檢測等工序，逆向設(shè)計越來越凸顯出了自己的優(yōu)勢。然而，環(huán)視整個逆向設(shè)計與制作領(lǐng)域，不難發(fā)現(xiàn)這個行業(yè)正面臨著巨大的人才缺口。目前國內(nèi)只有少數(shù)幾所高校開設(shè)了逆向設(shè)計及制作專業(yè)，而且即使開設(shè)了這門課程，也只是作為研究生的一個研究方向，并沒有真正培養(yǎng)出該行業(yè)的實踐型人才。事實上，逆向設(shè)計與制作技術(shù)是與機(jī)械設(shè)計與制造專業(yè)專業(yè)緊密相連的，各高職院校即便不專門開設(shè)逆向設(shè)計工程方向的專業(yè)，也可以借助機(jī)械設(shè)計與制造專業(yè)的平臺，培養(yǎng)一批具有逆向設(shè)計思維與能力的在校大學(xué)生。這樣既可以為新時代培養(yǎng)走在科技前沿、融合傳統(tǒng)技術(shù)與新興技術(shù)的綜合型人才，又可以幫助高職院校的機(jī)械設(shè)計與制造專業(yè)從枯燥無味的困境中走入一片充滿吸引力和創(chuàng)造力的新領(lǐng)域。逆向設(shè)計與正向設(shè)計對比逆向設(shè)計與正向設(shè)計的工作過程對比通常情況下，逆向設(shè)計包括數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的處理、逆向構(gòu)建模型、梳理數(shù)模比例、優(yōu)化數(shù)據(jù)模型、樣本的生產(chǎn)、精密準(zhǔn)確的檢測、成品的優(yōu)化、批量進(jìn)行生產(chǎn)等流程。正向設(shè)計則是由市場調(diào)研、客戶需求分析、功能的設(shè)計、結(jié)構(gòu)的設(shè)計、制作模型、檢測并優(yōu)化模型、材料的選擇、嘗試制作、精密準(zhǔn)確的檢測、成品的優(yōu)化、批量進(jìn)行生產(chǎn)等流程構(gòu)成的。逆向設(shè)計與正向設(shè)計的知識構(gòu)成對比要想真正將逆向設(shè)計與各類傳統(tǒng)機(jī)械制造行業(yè)融合到一起，就必須首先了解逆向設(shè)計的理論知識，明白它的來源和依據(jù)。這樣才能在對人才進(jìn)行逆向設(shè)計培養(yǎng)的時候不會迷失方式、失去根源，才能真正做到在原有人才培養(yǎng)模式智商，取精華剔糟粕，與時俱進(jìn)地向新型逆向設(shè)計人才傳授必要的設(shè)備操作、軟件處理和如何綜合應(yīng)用等專業(yè)知識。其實，從大范圍而言，逆向設(shè)計和正向設(shè)計都包括最基礎(chǔ)的四大部分，即前期準(zhǔn)備、創(chuàng)新設(shè)計、產(chǎn)品生產(chǎn)和優(yōu)化完善。眾所周知，一種產(chǎn)品的問世，其花費(fèi)最多的地方就是設(shè)計過程。這個所謂的設(shè)計工程在正向設(shè)計中就是指功能的設(shè)計、結(jié)構(gòu)的設(shè)計、制作模型、檢測并優(yōu)化模型、材料的選擇等流程。這些流程綜合在一起就需要花費(fèi)很大一筆資金。反觀逆向設(shè)計，就少了很多成本。在逆向設(shè)計中，只需要一次性地購置相關(guān)設(shè)備和軟件，就可以順暢地進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的處理、逆向構(gòu)建模型、梳理數(shù)模比例、優(yōu)化數(shù)據(jù)模型等。而且，這個過程對專業(yè)技術(shù)人員的綜合素質(zhì)要求要比正向設(shè)計的要求低很多，只需要熟練使用各設(shè)備和軟件的專業(yè)技術(shù)人員就可以完成大部分設(shè)計流程，相對的人員投入成本也會相應(yīng)的低很多。當(dāng)然，這并意味著逆向工程設(shè)計及制造人員就失去自己的靈魂和創(chuàng)音，反而他們會站在巨人的肩膀上，在熟悉目標(biāo)產(chǎn)品的基礎(chǔ)之上，仿制、打造出具有更優(yōu)越職能、更具吸引力外觀的新型產(chǎn)品，進(jìn)而形成自己的個性和風(fēng)格，走出自己獨(dú)有的設(shè)計之路。因此，可以總結(jié)出逆向設(shè)計及制作人才必須具備公共基礎(chǔ)、專業(yè)基礎(chǔ)、創(chuàng)新設(shè)計、實踐制造等四大部分的知識和能力，這就需要機(jī)械設(shè)計與制造專業(yè)教學(xué)要根據(jù)這些方面的知識對學(xué)生進(jìn)行普及提升教育。其中，當(dāng)前最為緊急和重要的是創(chuàng)新設(shè)計和實踐制造兩大部分知識，機(jī)械設(shè)計與制造專業(yè)教學(xué)不緊要分別傳授相關(guān)知識，更要將這兩部分進(jìn)行整合聯(lián)系，讓學(xué)生在實踐中獲得相關(guān)的必須能力。逆向設(shè)計比正向設(shè)計的優(yōu)越之處作為一門新興產(chǎn)業(yè)，逆向設(shè)計的迅速發(fā)展必然是有跡可循的，逆向設(shè)計的廣泛應(yīng)用得益于其巨大的優(yōu)勢。首先，逆向設(shè)計是由成型產(chǎn)品到設(shè)計靈感的過程，這樣的反向流程可以很大程度上縮短產(chǎn)品的設(shè)計和開發(fā)周期，間接推動相關(guān)產(chǎn)品的更新?lián)Q代。其次，鑒于逆向設(shè)計是在已經(jīng)成型的產(chǎn)品基礎(chǔ)上進(jìn)行的，不論其后期改造有多大，但最基本的產(chǎn)品理論是不會改變的，這樣就可以在一定程度上降低設(shè)計失敗的概率，省去一次又一次的試制試驗，繼而節(jié)省新產(chǎn)品開發(fā)的成本。此外，逆向設(shè)計更是可以憑借其在模具制造方面的迅速和準(zhǔn)確，對單件的、小批量的零件制造做出極大貢獻(xiàn)。機(jī)械設(shè)計與制造專業(yè)教學(xué)平臺下的逆向設(shè)計及制作具體措施3.1配置逆向設(shè)計所需設(shè)備及材料，打好教學(xué)基礎(chǔ)國內(nèi)各高職院?？梢酝ㄟ^多種方式籌集資金，然后建造“精密檢測及創(chuàng)新設(shè)計實訓(xùn)室”，其中包含但不只包括三維測量系統(tǒng)、復(fù)合式三坐標(biāo)測量機(jī)、教學(xué)型3D打印機(jī)等設(shè)備，并及時為這些設(shè)備配齊教學(xué)或?qū)嵺`所需材料。3.2完善教學(xué)軟件體系，為學(xué)生能力提升提供支持高職院校應(yīng)通過構(gòu)建“虛擬教學(xué)實訓(xùn)室”，最大限度地實現(xiàn)仿真三坐標(biāo)測量教學(xué)系統(tǒng)、三維測量軟件、PRO/E等軟件教學(xué)，為教師的教學(xué)和學(xué)生的實踐做好相關(guān)軟件準(zhǔn)備。豐富機(jī)械設(shè)計與制造專業(yè)教學(xué)課程內(nèi)容要想真正將逆向設(shè)計及制作融入到機(jī)械設(shè)計與制造專業(yè)教學(xué)中，就必須將其作為機(jī)械設(shè)計與制造專業(yè)的特色來建設(shè)，必須在原有教學(xué)體系和教學(xué)模塊的基礎(chǔ)之上，結(jié)合逆向設(shè)計及制作專業(yè)人才所需特點(diǎn)形成既符合機(jī)械設(shè)計與制造專業(yè)教學(xué)方向，又符合逆向設(shè)計及制作專業(yè)人才發(fā)展方向的理論教學(xué)和實踐訓(xùn)練。這就需要依托先進(jìn)設(shè)備及專業(yè)軟件，對機(jī)械設(shè)計與制造專業(yè)的教學(xué)課程設(shè)置做出一定的改變和完善。具體而言，就是要設(shè)置先進(jìn)制造技術(shù)、PRO/E、數(shù)字化制造及逆向工程、精密檢測及創(chuàng)新設(shè)計實訓(xùn)等四門主要課程。其中，“先進(jìn)制造技術(shù)”可以幫助機(jī)械設(shè)計與制造專業(yè)學(xué)生對較為先進(jìn)的制造技術(shù)及設(shè)計工藝進(jìn)行簡單了解，包括先進(jìn)材料的成型工藝、先進(jìn)的加工設(shè)備、先進(jìn)的制造工藝、逆向設(shè)計及制造等；“PRO/E”則可以由教師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行數(shù)字化制造及數(shù)控加工基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，敦促學(xué)生掌握正向設(shè)計的相關(guān)知識，為后期逆向設(shè)計軟件的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)；“數(shù)字化制造及逆向工程”則具體詳實的向?qū)W生講述逆向設(shè)計及制造的系統(tǒng)理論，教授逆向設(shè)計軟件知識，是使學(xué)生真正進(jìn)入逆向設(shè)計領(lǐng)域的課程；“精密檢測及創(chuàng)新設(shè)計實訓(xùn)”則主要完成逆向設(shè)計相關(guān)的實踐教學(xué)強(qiáng)化教師隊伍，擴(kuò)大教學(xué)平臺各大高校應(yīng)該及時獲取逆向設(shè)計的相關(guān)信息，并積極參加國家組織的逆向設(shè)計相關(guān)的培訓(xùn)或研發(fā)項目，搭建機(jī)械設(shè)計與制造專業(yè)的特色平臺，籍此強(qiáng)化內(nèi)部教師隊伍，讓機(jī)械設(shè)計與制造專業(yè)教師可以產(chǎn)生新的教學(xué)思路和突破，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。結(jié)語綜上所述，逆向設(shè)計與制作對于任何一家企業(yè)的