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[摘 要] 在分析国内外“微型工厂”研究前沿的基础上，基于现代“大工程”教学的理念，提出构建“微型工厂”用于“工程训练”教学。通过构筑包含现代仓储物流、生产线加工及企业信息管理等模块的一系列微型化实验教学平台，以某一简单模块化产品（农业拖拉机模型）为研究对象、以问题驱动为导向的教学方法，通过模拟真实企业运营，从产品结构分析入手，到功能设计、企业生产和销售，全方位重现企业的运营过程，系统深化学生所学知识技能。基于“微型工厂”的“工程训练”教学将是实验室建设与教学过程中的全新课题，也是对传统实验教学设计理念的一大突破。
[关键词] 微型工厂；大工程；教学；实验
doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2016 . 01. 123
[中图分类号] G649.21 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2016）01- 0238- 02
0 引 言
微型工厂（Micro-factory）是用于制造小型零件和产品的超小型工厂，在生产中采用一种全新的方法，最大限度地减少生产系统的各个环节，以设计、制造、匹配所加工零件的尺寸。目前，台式微型工厂、化学反应微型工厂、集中式微型工厂等已经实实在在地走进了人们的现实生活，其优势可归纳为三个优势：三“省”（省场地，省能源、省资源）、高效化和柔性化。
1 国内外研究前沿
我国上海交通大学提出了一种用于微型工厂的毫米级移动微装配机器人，该微机器人由4个直径3mm的电磁微马达驱动，并装备有一对微型夹钳，可实现基于计算机视觉的微机器人定位控制。西北工业大学的赵洪策等针对以准分子激光直写刻蚀加工手段，以微集成机构（Integrated Mechanism， IM）为桌面式微型工厂，规划了桌面式微型工厂的框架，确定了系统的结构组成，讨论了组成模块的功能。在桌面式微型工厂建模的基础上，开展了以微机械为产品对象的桌面式微型工厂装配方法研究，提出了桌面式微型工厂的装配原理、结构及系统的组成，并讨论了装配仿真方法，实现了基于Agent 的加工仿真过程。
太原科技大学的贾育秦等介绍了快速成形技术以及微机电系统与微细加工技术，对比分析了一些基于快速成形技术微细加工方法的优缺点及其最新研究成果，并对以微集成机构为产品对象的桌面式微型工厂建模展开了研究。电子科技大学的钟世谋等提出了工业工程实验室建设的研究方案和实施方向，并基于现代工业工程理念构筑了一个集现代仓储物流输送、流水生产线加工以及企业信息化管理于一体的接近实际工业生产的微型工厂，即工业工程综合实验室。
我国微型工厂的研究才刚刚开始，张曙等指出在国家科技重大专项的支持下，我国开始研发用于各种脆性材料、超硬合金、模具钢等材料的微小机电光学零件的超精度磨削加工纳米级微型数控磨床，开创了我国微型机床自主研发的新时代。截至目前，尚未出现相关标准来规范微型工厂的缩减程度如何才是合理的，这将是微型工厂未来发展要解决的一个关键问题。
2 主要研究发现
以问题为导向（Problem Based Learning， PBL）的教学方法。在实际授课过程中，通过提出真实的实际问题，让学生以相互协作、师生互动的方式，积极主动地学习零件加工工艺过程和参与企业生产管理过程。目前，越来越多的国家都在深化PBL课程改革，以应对和解决知识的复杂性和工程的可持续发展对工程实践和工程教育带来的诸多挑战。
如保在我校实施“建设世界一流农业大学”“大工程”工科人才培养目标，如何真正实现学生自主学习意识、提高工程实践能力及创新意识，运用PBL教学法，可考虑建立一个微型“工程训练”工厂，将各类机械加工及工艺设备、计算机软硬件设施、辅助生产设施、教学及网络设备等有机地整和为一体，构建成本低廉、能进行完整产品生产的教育教学平台，一方面能使生产设备进行柔性组合、并行运行，让学生能系统、直观地对知识点进行深层次、多角度、综合思考：以某一产品为中心（如微型拖拉机），构建铸造、锻造、钣金、各类粗加工、各类精细加工、自动化装配、包装等一系列流程的微型“工程训练”工厂，以彻底改善“工程训练”脱离工程的现状。另一方面，能有效实施各个功能设施的总体布局，便于各复合功能区相互协调工作，在有限的空间内完成零件加工、装配和运输、数据传输与展示、设备运行与管理等多专业学科的工程教学实践。
“工程训练”微型教学工厂实验室将以一个典型产品为对象，在工程训练中心现有设备设施的基础上，为我校车辆工程、机械电子工程、机械设计制造及其自动化、农业机械化与自动化、信息管理与信息系统、计算机科学与技术、会计学等相关专业提供一个既能进行单学科相关知识点的教学实践，也能作为各交叉学科实训的实验教学平台。
3 总 结
以某一教学产品为中心，构筑一个动态多角度、系统全方位反映生产企业运行的工程训练实验教学平台，把实践中总结的企业生产设计、加工、仓储物流、企业管理经营、计算机网络、数据通信与传输等知识还原到企业实际中去，对优化“大工程”的人才培养机制有着重要的意义。以此为目标，微型工厂的“工程训练”教学设计正是在现有实验环境下，将现有设施整体优化集成，引入并集成对PBL 教学法有益的多种基础设施，让学生全方位重现企业的真实运营过程，吸收并补充相关学科的基础知识，通过生产发现问题，着眼于解决方案，系统深化所学知识，掌握基础技能。
（1）引入并集成各类微型机床、微型加工中心、看板管理系统、微型操作机器人、自动导航小车、全自动生产流水线、电子标签设备、微型立体仓储物流等设施，使得整个实验室微型化和能进行设施的快速移动、加工、装配、包装等生产流程和部署，满足整个实验教学过程空间微型化、能源消耗低、生产加工成本低廉、实验过程操作易学、整个生产过程安全等要求。 （2）依托学校网络中心，构建以交换机和服务器集群为中心构成的全数字化局域网中心，配备不同权限、管理多个节点的网络操作系统和网络管理系统，以及现场总线系统，无线接入网，集成产品设计子系统、生产过程管理与控制子系统等。
（3）微型工厂的“工程训练”教学实验平台包括直接联入全数字化局域网中心的多媒体讲台、投影仪、数字看板等教学设备。不同学科专业的学生通过不同层次的“工程训练”项目，全方位多视角地模拟企业的实际运营过程，以某一产品（如微型拖拉机）的功能结构分析开始，从订单、产品设计到加工生产、电子标签、物流储运、装配、包装，再到产品战略部署，用构成行业的企业多样性特征，来提供多专业、跨学科的大工程训练需求，实现了实训教学与生产实际接轨。
主要参考文献
[1]H Maekawa，K Komoriya.Development of a Micro Transfer Arm for a Microfactory[C]//Proceedings of the 2001 IEEE. International Conference on Robotics
[关键词] 微型工厂；大工程；教学；实验
doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2016 . 01. 123
[中图分类号] G649.21 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2016）01- 0238- 02
0 引 言
微型工厂（Micro-factory）是用于制造小型零件和产品的超小型工厂，在生产中采用一种全新的方法，最大限度地减少生产系统的各个环节，以设计、制造、匹配所加工零件的尺寸。目前，台式微型工厂、化学反应微型工厂、集中式微型工厂等已经实实在在地走进了人们的现实生活，其优势可归纳为三个优势：三“省”（省场地，省能源、省资源）、高效化和柔性化。
1 国内外研究前沿
我国上海交通大学提出了一种用于微型工厂的毫米级移动微装配机器人，该微机器人由4个直径3mm的电磁微马达驱动，并装备有一对微型夹钳，可实现基于计算机视觉的微机器人定位控制。西北工业大学的赵洪策等针对以准分子激光直写刻蚀加工手段，以微集成机构（Integrated Mechanism， IM）为桌面式微型工厂，规划了桌面式微型工厂的框架，确定了系统的结构组成，讨论了组成模块的功能。在桌面式微型工厂建模的基础上，开展了以微机械为产品对象的桌面式微型工厂装配方法研究，提出了桌面式微型工厂的装配原理、结构及系统的组成，并讨论了装配仿真方法，实现了基于Agent 的加工仿真过程。
太原科技大学的贾育秦等介绍了快速成形技术以及微机电系统与微细加工技术，对比分析了一些基于快速成形技术微细加工方法的优缺点及其最新研究成果，并对以微集成机构为产品对象的桌面式微型工厂建模展开了研究。电子科技大学的钟世谋等提出了工业工程实验室建设的研究方案和实施方向，并基于现代工业工程理念构筑了一个集现代仓储物流输送、流水生产线加工以及企业信息化管理于一体的接近实际工业生产的微型工厂，即工业工程综合实验室。
我国微型工厂的研究才刚刚开始，张曙等指出在国家科技重大专项的支持下，我国开始研发用于各种脆性材料、超硬合金、模具钢等材料的微小机电光学零件的超精度磨削加工纳米级微型数控磨床，开创了我国微型机床自主研发的新时代。截至目前，尚未出现相关标准来规范微型工厂的缩减程度如何才是合理的，这将是微型工厂未来发展要解决的一个关键问题。
2 主要研究发现
以问题为导向（Problem Based Learning， PBL）的教学方法。在实际授课过程中，通过提出真实的实际问题，让学生以相互协作、师生互动的方式，积极主动地学习零件加工工艺过程和参与企业生产管理过程。目前，越来越多的国家都在深化PBL课程改革，以应对和解决知识的复杂性和工程的可持续发展对工程实践和工程教育带来的诸多挑战。
如保在我校实施“建设世界一流农业大学”“大工程”工科人才培养目标，如何真正实现学生自主学习意识、提高工程实践能力及创新意识，运用PBL教学法，可考虑建立一个微型“工程训练”工厂，将各类机械加工及工艺设备、计算机软硬件设施、辅助生产设施、教学及网络设备等有机地整和为一体，构建成本低廉、能进行完整产品生产的教育教学平台，一方面能使生产设备进行柔性组合、并行运行，让学生能系统、直观地对知识点进行深层次、多角度、综合思考：以某一产品为中心（如微型拖拉机），构建铸造、锻造、钣金、各类粗加工、各类精细加工、自动化装配、包装等一系列流程的微型“工程训练”工厂，以彻底改善“工程训练”脱离工程的现状。另一方面，能有效实施各个功能设施的总体布局，便于各复合功能区相互协调工作，在有限的空间内完成零件加工、装配和运输、数据传输与展示、设备运行与管理等多专业学科的工程教学实践。
“工程训练”微型教学工厂实验室将以一个典型产品为对象，在工程训练中心现有设备设施的基础上，为我校车辆工程、机械电子工程、机械设计制造及其自动化、农业机械化与自动化、信息管理与信息系统、计算机科学与技术、会计学等相关专业提供一个既能进行单学科相关知识点的教学实践，也能作为各交叉学科实训的实验教学平台。
3 总 结
以某一教学产品为中心，构筑一个动态多角度、系统全方位反映生产企业运行的工程训练实验教学平台，把实践中总结的企业生产设计、加工、仓储物流、企业管理经营、计算机网络、数据通信与传输等知识还原到企业实际中去，对优化“大工程”的人才培养机制有着重要的意义。以此为目标，微型工厂的“工程训练”教学设计正是在现有实验环境下，将现有设施整体优化集成，引入并集成对PBL 教学法有益的多种基础设施，让学生全方位重现企业的真实运营过程，吸收并补充相关学科的基础知识，通过生产发现问题，着眼于解决方案，系统深化所学知识，掌握基础技能。
（1）引入并集成各类微型机床、微型加工中心、看板管理系统、微型操作机器人、自动导航小车、全自动生产流水线、电子标签设备、微型立体仓储物流等设施，使得整个实验室微型化和能进行设施的快速移动、加工、装配、包装等生产流程和部署，满足整个实验教学过程空间微型化、能源消耗低、生产加工成本低廉、实验过程操作易学、整个生产过程安全等要求。 （2）依托学校网络中心，构建以交换机和服务器集群为中心构成的全数字化局域网中心，配备不同权限、管理多个节点的网络操作系统和网络管理系统，以及现场总线系统，无线接入网，集成产品设计子系统、生产过程管理与控制子系统等。
（3）微型工厂的“工程训练”教学实验平台包括直接联入全数字化局域网中心的多媒体讲台、投影仪、数字看板等教学设备。不同学科专业的学生通过不同层次的“工程训练”项目，全方位多视角地模拟企业的实际运营过程，以某一产品（如微型拖拉机）的功能结构分析开始，从订单、产品设计到加工生产、电子标签、物流储运、装配、包装，再到产品战略部署，用构成行业的企业多样性特征，来提供多专业、跨学科的大工程训练需求，实现了实训教学与生产实际接轨。
主要参考文献
[1]H Maekawa，K Komoriya.Development of a Micro Transfer Arm for a Microfactory[C]//Proceedings of the 2001 IEEE. International Conference on Robotics