改了三版:车间现场多源数据采集终端的设计教学复盘

上周带大四做机械系统课程设计,抽到这个题的小组,开题第一周交的初稿,给我整得哭笑不得。

学生一开始踩的坑:把多源做成了堆料

翻遍了开源社区的方案,把能叫得出名字的工业传感器都列进了BOM,温湿度、振动、电流、RFID、刀具磨损检测……一口气加了八九个,就为了凑齐多源的要求。3D模型做出来,盒子快半米见方,走线从板上绕得像乱麻。

我站在工位旁边看了五分钟,只问了三个问题。车间机床边,你这么大盒子放哪?切削液带着铁屑满天飞,你开着的安装槽能挡得住?工人带厚劳保手套,你那个小触控点得准吗?

没人答得出来。

学生根本没去过生产车间待够一小时,以为多源数据采集就是把所有数据都堆上去,终端只是实验室里摆着测数据的道具,忘了它是要天天放在生产现场用的工具。

学生初版车间现场多源数据采集终端堆料3D打印样件
学生初版车间现场多源数据采集终端堆料3D打印样件

哦对,还有个好笑的点,学生把终端的接口都留在了背面,意思是固定在墙上之后不用动,可谁能保证车间里永远不换传感器?拔个线还要拆整个终端,工人闲的吗?

全错,从根上错了。

改方案的取舍:什么该留,什么该砍

逼着小组找了在车企车间实习的学长,拍了四十分钟不同工位的现场视频,要求他们蹲在屏幕前看,找出三个设计必须满足的要求,第二天再来找我。

第二天再来,思路一下子就清了。

第一个死要求:尺寸不能超过一本A4杂志,机床操作边留给工人的空间就这么大,占多了就是添麻烦,早晚会被挪去角落吃灰。第二个死要求:IP54防护是底线,防溅水防粉尘,铁屑掉上去不卡按键,切削液雾飘进去不短路。第三个死要求:坏了能快速换零件,不用拆整个机器。

原来堆的八个传感器,砍到留一个核心板加四个扩展槽,做成模块化可扩展,需要什么传感器就插什么,不用改主电路也不用换外壳。原来计划的7寸触控屏,直接砍了,换成1.3寸OLED加三个实体大按键。

说实话,换按键这个点还是学生问了车间师傅才想到的——车间里自然光强,大屏触控根本看不清,带厚手套点十次错八次,实体大按键按十年都坏不了,换一个才五块钱,比换屏便宜一百倍。

改后模块化车间现场多源数据采集终端爆炸装配图
改后模块化车间现场多源数据采集终端爆炸装配图

接口全改到正面下方,加个防水小盖板,要换传感器拔了就走,不用拆固定。底座本来设计的打孔拧螺丝,最后改成了强磁底座,要挪工位直接吸上去,拿走也方便,就多花十块钱,整个实用性翻了一倍。

不少学生学设计,总觉得加的东西越多越厉害,这次改完才懂,设计本身就是取舍。砍功能不是能力不够,是为了核心场景好用。

教研上的调整:以后这个题该怎么教

教研上的调整:以后这个题该怎么教
教研上的调整:以后这个题该怎么教

这次改完三版最终答辩,那个组的学生说的一句话我印象特别深——原来以为我们做机械的就是画好图把零件装起来,现在才知道,设计得跟着使用的人走。

这句话比他算对一百个公差都有价值。

之前开这个设计题,我都是给好要求给好参数,让学生四周出图交稿就行,这次之后我才想明白,缺了最关键的一步:场景代入。学生没见过车间现场,怎么可能做得出符合现场要求的东西?对着开源方案抄,当然只能堆料。

不过话说回来,现在课程设计时间紧,总要求四周出成果,也不能真拉着所有学生去车间蹲一周,我打算以后这个题开题第一节课,先放一个小时的实拍素材,从冲压车间到装配车间,拍不同工位的空间、环境、工人操作习惯,看完让学生先写三个必须满足的约束条件,再开始画图纸。

还有个容易忽略的点,很多学生只想着电路,忘了机械结构要管电磁干扰,强电柜旁边放终端,没有屏蔽的话数据飘得根本没法看,这次那个组一开始就没加屏蔽层,测数据的时候错了一半,最后在外壳内侧加了一块接地的薄钢板,问题直接解决。这个坑踩过一次,学生这辈子都忘不掉,比我在课堂讲十遍都有用。

现在都在说机械设计要往智能化转,要学生懂数据懂算法,没错,但最基础的本事——走到现场看用户怎么用,站在使用者的角度砍功能做取舍,这个不能丢啊。

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