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济南市技师学院机（机电工程学院）虚拟焊接综合仿真实训系统可行性分析报告申请部门焊接教研室项目负责人郭光军申报时间2016年4月15日一．购置虚拟焊接综合仿真实训系统概况虚拟焊接综合仿真实训系统能够高度模拟手工电弧焊、二氧化碳保护焊、氩弧焊三种焊接方式；配备6自由度机械臂、真实焊枪和实物焊件，可以满足多角度、全位置焊接演练，可进行平焊、横焊、立焊、仰焊、45度倾斜等多种焊接位置的焊接；适用于板对接、T接、角接、管管、管板等不同形式的接头类型；可进行低碳钢、铝、不锈钢等多种材质类型、不同板厚的焊接训练；还具有系统监控、教学设计、任务设计、学生管理、成绩管理、任务共享、任务报告和系统设置等功能。虚拟焊接综合仿真实训系统构成：序号项目参数数量单位1教师机戴尔OptiPlex7010MT，CPU型号：Intel酷睿i53570，CPU频率：3300MHz，内存容量：2GBDDR31600MHz，64G固态硬盘，19寸液晶，配备键盘鼠标。1台2教师机软件实现教师端各项功能，分别是：监控、课程设计、任务设计、学生管理、成绩管理、任务共享和系统设置。1套3服务器管理软件服务器软件是整个系统的网络中心和数据中心。实现用户注册、登陆验证、任务请求、成绩上传、接受教师机控制等服务，保存用户的各种状态和训练及考试成绩数据。1套4无线网络设备实现网络间数据的传输。TP-LINKTL-WR2041N：最高传输速率：450Mbps；网络标准：无线标准：IEEE802.11n、IEEE8...；网络接口：1个10/100MbpsWAN口4个10/100...；频率范围：单频；天线数量：3根外置全向天线；VPN支持：支持；WDS功能：支持WDS无线桥接；WPS功能：支持WPS一键加密功能；无线安全：无线MAC地址过滤无线安全功能；信道数：1-13；防火墙功能：内置防火墙，防黑客攻击。1套5投影仪夏普D3080XA，投影技术：DLP亮度：4000流明，对比度：2000:1，标准分辨率：XGA（1024*768），屏幕比例：4:3，投影尺寸：40-300英寸，整机功率：322W。1台6幕布红叶幕布，120英寸电动升降投影幕布。1幅7虚拟焊接设备单台设备可实现包括焊条电弧焊、氩弧焊、二氧化碳保护焊等三种焊接方法的训练和考试。6台8附件实训室场地布线及安装工具（厂家免费提供安装）。1宗二．可行性论证1．虚拟焊接综合仿真实训系统的必要性我院焊接专业技术性较强，学生不仅要全面掌握理论知识，而且还须通过大量的焊接实习训练才能熟练掌握焊接技能。而焊接实训过程当中既要消耗大量的电能、专用气体、以及大量的焊丝焊条，同时产生极其严重的环境污染，对于教师及学生的身体健康也造成一定的影响，同时由于在校学生天性活泼，好奇心强，因此在实习期间也存在一定的安全隐患。而安全环保的实训条件，也一直成为国内外各大院校都在寻求的合理化实训方案。近年来，由于焊接技术的培训环境的不够理想，焊接过程中会产生大量烟尘和有害气体，在学习焊接时还存在一定的安全隐患，很多学生吃不了苦，导致焊接专业的招生困难。而焊接新技术的发展正在改变这一现状，目前焊接新技术已经大量运用于制造业，但要求就业人员的专业素质也在加强，为了满足经济发展的需要，焊接就业人员的培训条件和培训效率以及培训内容就必须要提升。现代焊接教育急需寻求一种高效、节能、环保的焊接实训方式来解决目前焊接培训的问题。而虚拟仿真焊接实训系统正好迎合未来焊接教育发展的新趋势，因为虚拟仿真焊接的培训模式能够节省大量的培训成本及培训时间，还能优化培训管理，提高培训效果，改善培训环境。同时，学校在数字化实训建设成果上也将具有更大的吸引力和影响力，对招生也将更有帮助。2．虚拟焊接综合仿真实训系统的可行性随着科技飞速发展，焊接已经从传统的热加工工艺发展到了集材料、冶金、结构、力学、电子等多类科学为一体的工程工艺学科，它显现了极高的技术含量和附加值，已成为现代工业不可分离的一部分。在工业化培训及演示新技术时，减少成本是非常重要的，如果平均培训的时间为1000小时算，一个学生大概就得消耗1.5吨的金属材料，再加上消耗的焊条、保护气体、电能及其他的耗材。在学生焊工技能训练的时候，需要消耗大量的材料来掌握这个复杂的过程。事实表明，虚拟焊接综合仿真实训系统（仿真焊机）可以帮助学生在培训过程中少用70%的材料，节省50%的培训时间。如果对一个焊接系统及新的焊接方法进行优化时，这个数值还会增加。目前国内各大职业院校非常热衷的新的焊接实训模式，即虚拟焊接综合仿真实训系统在国内部分院校已经使用，它采用顶尖的计算机仿真技术，能够模拟多种焊接类型，其训练效果与真实焊机极为接近，不需要焊丝、焊材以及气体，不会产生污染。对于学生，特别是初级学生的学习有较高的兴趣性和安全性，与此同时又具备完善的考核功能，不但能够评测该学生学习成绩，而且能够生成评估报告，以确定学生在哪些方面存在不足，这更加符合学校教学需求。另外，它还能够全面调整和优化学校焊接技术人才培养的模式，培育在焊接技能人才培养中的创新意识和主体作用，并以此为抓手深化职业教育教学改革，全面推进焊接技能人才培养与实训模式，建立安全、绿色、环保、节能的焊接技能人才培训体系，全面提高学校焊接技术人才的数量和素质，并服务潍坊地区的发展。3．购置虚拟焊接综合仿真实训系统的紧迫性我国以焊接为主要加工技术的企业达7000多家，而生产焊接设备的约900家，我国第二产业的就业人数也越来越多，目前焊接行业的就业人数至少要在500万人左右。根据我国焊接行业的发展趋势预测，未来焊接劳动力的需求可能在百万数量级以上，可传统的焊接实训模式的确存在一些弊端，而虚拟焊接综合仿真实训系统能够很好地达到教学实训又节能环保的目的，是传统焊接实训的理想替代品。据了解，目前国内有很多学校已经在积极筹建虚实结合的综合实训室建设，这符合焊接职业教育实训的发展趋势。特别是目前情况下，对于增强学校的创新能力及行业影响力有着积极的意义。就在2013年，全国职业教育装备标准制定工作也在教育部的大力推动下积极开展，这对今后各职业院校的专业建设发展起到了很强的指引作用，尤其2014年在江苏泰州举行的职业教育装备标准制定会议更是将焊接技术专业装备的标准起草进行了论证和推动，其中就包括虚拟焊接综合仿真实训系统在内。所以，对于虚拟焊接综合仿真训室的建设已经迫在眉睫，要想在济南地区乃至山东省内有足够的影响力，保持先进的教学实训水平和职业教育发展理念，虚拟焊接综合仿真实训室的建设须提前加快推进。因此，今年我院焊接专业申请六套虚拟焊接综合仿真实训系统，新建一个虚拟焊接综合仿真实训室，今后根据需要可以灵活增加。4．虚拟焊接综合仿真实训系统使用的范围该系统与传统的焊接技能教学能有机的融合在一起，可实现教学的灵活、高效、安全、节能、环保的目的。通过该系统，学生可以获得与传统实训相同的操作经验。系统内置的数据采集、智能专家辅助模块和量化考核评价系统等一系列先进独特的教学功能，配合合理明晰的焊接知识穿插讲解，使学生能够获得在传统教学实践过程中难以量化的精确焊接培训指导，大幅度提升学生在培训过程中的方向性和目的性，有效缩短学生的培训周期，降低教师的教学负担，达到以低成本、低投入实现“精教、精学、精练”的焊接培训模式。通过建设虚拟焊接综合仿真实训室可以实现一下目的：（1）节约实训成本，以虚拟仿真的技术手段减少部分实训课程和实训材料，或替代因投资和场地以及师资短缺等问题而不能建立实训的培训教学项目；（2）提高全面性的认识，传统的焊接培训只是针对有限的技术进行培训，很难把高技术的东西以及结合工作中的场景全面清楚的展示出来，通过虚拟焊接综合仿真实训系统（仿真焊机）可以提高学生对焊接技术的全面了解程度；（3）安全性，通过虚拟仿真技术进行教学和培训，完全免除了因安全用电、气瓶使用、焊枪操作而产生的危险情况；（4）降低实训费用，缩短教学周期，提升学校实力。（5）一机多用，虚拟焊接综合仿真实训系统（仿真焊机）能够高度模拟手工电弧焊、二氧化碳保护焊、氩弧焊三种焊接方式；配备6自由度机械臂、真实焊枪和实物焊件，可以满足多角度、全位置焊接演练，可进行平焊、横焊、立焊、仰焊、45度倾斜等多种焊接位置的焊接；适用于板对接、T接、角接、管管、管板等不同形式的接头类型；可进行低碳钢、铝、不锈钢等多种材质类型、不同板厚的焊接训练；还具有系统监控、教学设计、任务设计、学生管理、成绩管理、任务共享、任务报告和系统设置等功能。5．共用方案虚拟焊接仿真实训室可以定期对其他专业学生进行开放，进行第二专业培训学习，作为学院其他专业学生了解焊接知识的平台。同时，系统内还能添加教师制作的焊接专业课件，在教学上将更具有针对性和适用性。虚拟焊接综合实训室还能把学生整个演练过程投影到教室幕布上，方便学生的观摩学习以及教师对整个演练过程的讲解。三.国内同类型仪器设备使用情况（三台以上，联系人及联系电话）。1.山东省技师学院采购8台虚拟焊接综合仿真实训设备。（1）主要经验就是焊接训练经济使用，使用方便，耗材低，学生掌握各项基本技能耗时低，给焊工日常教学带来很大的帮助。（2）联系人：冯主任（汽车技术系），联系电话：15905312408。2.江南造船集团职业技术学校采购16台虚拟焊接综合仿真实训设备。（1）虚拟焊接实训室整体使用效果非常好，在华东地区形成了很大的影响力，到学校考察的院校和企业众多，对虚拟焊接实训室的评价都很高，无形中就对学校在招生和就业方便提供了很大的宣传力度。学校的师资力量也明显得到提升，在同类学校中，江南技校的专业老师也更具发言权和行业组织力。（2）学校在虚拟焊接实训室的使用上也得到了很丰富的教学经验和课程设计经验，在课程设计以及讲解上，更加能够让每个学生清楚焊接的过程以及工艺流程，通过设备能够了解整个焊接过程中的熔池状态与焊接母材发生的逻辑仿真情况，并能够很快掌握焊接关键知识，还能节省大量的耗材与额外的开支。这是在传统培训方式上很难达到的效果。（3）根据上海市建设国际航运中心的要求，崇明长兴岛正在打造世界最大的船舶和港口机械制造基地，目前该地区已集聚中船集团、振华港机、中海长兴、上海港机等大型企业，但与之相适应的技能型劳动者严重短缺，培养明显滞后。上海市领导多次指出，为配合崇明长兴岛船舶及港口机械制造产业的发展，必须建设一个公共实训基地，以满足产业发展对劳动者的长期需要，实现崇明乃至长三角地区经济社会的可持续发展。随着上海崇明三岛开发及周边地区的发展，企业对制造业人才的需求也会日益增涨，预计年培训人数8000人（含外来工）以上，虚拟焊接实训室为崇明三岛的开发及周边制造业企业的发展搭建了更好的焊接职业培训平台，成为上海具有示范性、国家级高技能人才培训基地和区域性公共实训基地。江南技校毕业的学生对比中西部的学生要更容易掌握新技术，也更具有专业素质和专业视野。（4）主要经验就是要与具有实力的企业合作才能发展的更快，售后维护等一系列问题才能得到充分保障，虚拟焊接实训室的运行才能发挥更大的作用。一流的教学就要与一流的企业进行合作才能成就一流的教师和培养一流的学生。（5）联系人：李科长（教务科），联系电话：021-33802646。四．国内外同类型仪器设备的比较（三台以上，包括性能、技术指标、功能数、价格、优缺点等）。1．郑州捷安高科股份有限公司这家公司成立于2002年，注册资本4154万，现有员工368余人。其从事的项目相对比较专业，而且大型合同的履行经验非常丰富。其虚拟焊接综合仿真实训产品在2010年研发成功，2012年正式上市，目前在全国有一定的使用业绩。产品获得了著作权证书和软件产品登记证书，也获得了科学技术成果证书以及两项专利成果，产品整体在国内外都处于领先水平。其JVR-WS3000型虚拟焊接综合仿真实训系统（仿真焊机）有以下优缺点：优点：能够高度模拟手工电弧焊、二氧化碳保护焊、氩弧焊三种焊接方式；配备6自由度机械臂、真实焊枪和实物焊件，可以满足多角度、全位置焊接演练，可进行平焊、横焊、立焊、仰焊、45度倾斜等多种焊接位置的焊接；适用于板对接、