高職院校柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)的教學(xué)探析

摘要：柔性生產(chǎn)系統(tǒng)在中國的迅速發(fā)展和推廣，對(duì)從事自動(dòng)化柔性生產(chǎn)線設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試、維護(hù)及操作的職業(yè)技術(shù)人員要求越來越高，越來越多高職高專院校引進(jìn)了先進(jìn)的柔性生產(chǎn)設(shè)備，但采用何種合理優(yōu)化的方案來進(jìn)行柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)的教學(xué)，以促使專業(yè)教學(xué)與實(shí)際操作接軌，實(shí)現(xiàn)就業(yè)與企業(yè)零距離的對(duì)接，是一個(gè)值得不斷探索和完善的課題。本文以亞龍公司的YL—335B自動(dòng)化生產(chǎn)線為載體，就高職院校柔性生產(chǎn)系統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)進(jìn)行一些探討和分析。

關(guān)鍵詞：柔性生產(chǎn) 任務(wù)驅(qū)動(dòng) 項(xiàng)目教學(xué) 崗位輪換

柔性生產(chǎn)系統(tǒng)是一種技術(shù)復(fù)雜、高度自動(dòng)化的系統(tǒng)，它主要由自動(dòng)加工系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)等幾個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，涉及了電子技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)、機(jī)電一體化等多項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域，學(xué)科交叉度高、應(yīng)用面廣、創(chuàng)新性強(qiáng)。主要功能是理想地解決機(jī)械制造高度自動(dòng)化與高柔性化之間的矛盾。

1 柔性生產(chǎn)系統(tǒng)的教育現(xiàn)狀與人才需求

由于柔性生產(chǎn)系統(tǒng)的研發(fā)在中國起步較晚，國內(nèi)許多高校還沒有明確地提出以培養(yǎng)柔性生產(chǎn)系統(tǒng)研發(fā)人才為培養(yǎng)目標(biāo)的專業(yè)，對(duì)于這類人才的培養(yǎng)主要是依托電氣自動(dòng)化專業(yè)、機(jī)電一體化專業(yè)進(jìn)行。“長三角”、“珠三角”地區(qū)走在高新技術(shù)前沿的許多高校已紛紛建立以柔性生產(chǎn)系統(tǒng)為主導(dǎo)的相關(guān)課程體系，并使其居于專業(yè)課程教學(xué)體系的核心地位。

全國職業(yè)技能大賽、“亞龍杯”全國高職院校“自動(dòng)線安裝與調(diào)試”技能大賽等，吸引大量學(xué)生投入到柔性系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和研究中。擁有120萬工人的全球最大代工廠——富士康，近期宣布用3年時(shí)間，以100萬機(jī)器人代替手工制造，突出體現(xiàn)了柔性生產(chǎn)系統(tǒng)將滲透工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域，培養(yǎng)柔性制造技術(shù)的職業(yè)技能人才已迫在眉捷。著手創(chuàng)立和完善柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系，更是適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和培養(yǎng)現(xiàn)代創(chuàng)新型緊缺人才的需要。

2 柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)的教學(xué)設(shè)計(jì)

以我院引進(jìn)亞龍公司生產(chǎn)的YL—335B供料單元為原型，探討柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的設(shè)計(jì)方案。

亞龍 YL-335B 型自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)裝置安裝在鋁合金導(dǎo)軌式實(shí)訓(xùn)臺(tái)上，由典型的機(jī)電一體化設(shè)備機(jī)械部件、PLC 模塊、觸摸屏模塊、變頻器模塊、按鈕模塊、電源模塊、模擬生產(chǎn)設(shè)備實(shí)訓(xùn)模塊、接線端子排和各種傳感器等組成。

柔性系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)可分為供料單元、加工單元、裝配單元、輸送單元和分揀單元5個(gè)單元。其中，每一個(gè)工作單元都可自成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)。應(yīng)用了多種類型的傳感器，分別用于判斷物體的運(yùn)動(dòng)位置、物體通過的狀態(tài)、物體的顏色及材質(zhì)等。采用了基于RS485 串行通信的PLC網(wǎng)絡(luò)控制方案，即每一工作單元由一臺(tái)PLC 承擔(dān)其控制任務(wù)，各PLC 之間通過RS485 串行通訊實(shí)現(xiàn)互連的分布式控制方式。

2.1 教學(xué)設(shè)計(jì)的總體思路

柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)采用項(xiàng)目教學(xué)法，整個(gè)項(xiàng)目教學(xué)強(qiáng)調(diào)以工作任務(wù)為驅(qū)動(dòng)來組織教學(xué)內(nèi)容，以學(xué)生為主體開展崗位角色扮演，進(jìn)行崗位輪換的全方位技能訓(xùn)練。教師在項(xiàng)目教學(xué)實(shí)施過程中起指導(dǎo)和協(xié)調(diào)作用，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)程起規(guī)范和引導(dǎo)作用，對(duì)學(xué)生起感染和激勵(lì)作用。

2.2 教學(xué)的組織與實(shí)施

YL-335B型生產(chǎn)線設(shè)備由供料單元、加工單元、裝配單元、輸送單元和分揀單元5個(gè)單元組成，采用項(xiàng)目教學(xué)法把整個(gè)柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)課程體系按單元進(jìn)行劃分，每個(gè)子項(xiàng)目再進(jìn)行任務(wù)驅(qū)動(dòng)，如圖1所示：

項(xiàng)目?jī)?nèi)容由項(xiàng)目組織、項(xiàng)目導(dǎo)入、項(xiàng)目實(shí)施、項(xiàng)目檢查、項(xiàng)目反饋5個(gè)環(huán)節(jié)分步完成。以YL—335B型生產(chǎn)線的供料單元為例，設(shè)計(jì)方案如下：

2.2.1 項(xiàng)目組織

①明確任務(wù)目標(biāo)：了解供料單元工作過程，根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備設(shè)計(jì)實(shí)施方案，完成硬件選型、檢測(cè)與安裝，根據(jù)本單元的電氣接線圖和氣動(dòng)控制回路圖，完成電氣部分的安裝與調(diào)試，最終由團(tuán)隊(duì)協(xié)作完成供料站的整體安裝與調(diào)試，掌握系統(tǒng)調(diào)試和查找故障的方法，能排除簡(jiǎn)單的故障，進(jìn)行工作臺(tái)整理，最后檢查自評(píng)和互評(píng)。

②完成分組：確定項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，落實(shí)任務(wù)，以小組為單位，小組成員4～5人。

學(xué)生活動(dòng)：觀看FLASH動(dòng)畫課件、視頻以及整個(gè)過程動(dòng)作，分組討論，查閱相關(guān)資料，準(zhǔn)確描述整個(gè)供料單元的工作過程，收集生產(chǎn)線相關(guān)資料。

教師活動(dòng)：提醒學(xué)生工作過程中翻看實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)電子手冊(cè)，下發(fā)任務(wù)工單。

2.2.2 項(xiàng)目導(dǎo)入

教師以課程教學(xué)PPT收集的現(xiàn)代生產(chǎn)線車間為例，從生產(chǎn)線在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中應(yīng)用的地位和重要性，說明生產(chǎn)線學(xué)習(xí)的必要性和介紹生產(chǎn)環(huán)境、工作崗位等事項(xiàng)。

2.2.3 項(xiàng)目實(shí)施

①項(xiàng)目分析 學(xué)生通過聽、看，觀摩設(shè)備，翻閱資料后進(jìn)行小組討論，確定完成任務(wù)方案；

②項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)程

教師的指導(dǎo)進(jìn)程：必要的講解→下達(dá)工作任務(wù)→觀察記錄→綜述→共同核定實(shí)訓(xùn)成績(jī)。

學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)程：了解熟悉設(shè)備→接受任務(wù)→分析、理解任務(wù)→劃分任務(wù)，確定承擔(dān)者→討論協(xié)商解決好任務(wù)銜接、制定工作計(jì)劃→動(dòng)手實(shí)踐→討論解決遇到的問題→調(diào)試→填寫工作表單→完成。

③項(xiàng)目評(píng)價(jià)總結(jié)

填寫相關(guān)任務(wù)工單、組內(nèi)評(píng)價(jià)。

2.2.4 項(xiàng)目檢查

按組對(duì)完成的材料清單和工作過程描述進(jìn)行自我評(píng)價(jià)和相互評(píng)價(jià)，教師隨機(jī)抽取任一組員對(duì)本任務(wù)完成情況進(jìn)行解說，其他組員可補(bǔ)充，每組5分鐘。小組解說完有教師點(diǎn)評(píng)。教師對(duì)小組按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)分。

2.2.5 項(xiàng)目反饋

①學(xué)生上交對(duì)應(yīng)教學(xué)進(jìn)程的相關(guān)表格（任務(wù)工單一份、過程監(jiān)控記錄一份、供料單元電氣接線圖一份、供料單元?dú)鈩?dòng)回路控制圖一份、供料單元PLC編程I/O分配表一份、供料單元PLC程序設(shè)計(jì)流程圖一份等）。

②結(jié)合項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)情況進(jìn)一步明確生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)過程中的注意事項(xiàng)和崗位要求。

③提出下一個(gè)任務(wù)，需預(yù)習(xí)內(nèi)容：供料站硬件安裝與調(diào)試。

2.3 崗位輪換

實(shí)訓(xùn)過程中每完成一個(gè)子項(xiàng)目，不同分組之間就進(jìn)行一次崗位輪換，使每組學(xué)生都分別體驗(yàn)不同項(xiàng)目的區(qū)別與聯(lián)系。這樣，學(xué)生既能掌握各個(gè)單元的知識(shí)和特點(diǎn)，又能深入地掌握柔性生產(chǎn)系統(tǒng)不同環(huán)節(jié)的功能和故障處理方式，從硬件到軟件，從部分到整體，為成為現(xiàn)代化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)專業(yè)維護(hù)技術(shù)人才打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語

高職院校柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)是一個(gè)不斷深入、循環(huán)往復(fù)、永無止境的研究課題，依托高職院校現(xiàn)有柔性生產(chǎn)系統(tǒng)，由多家院校和行業(yè)專家組成“雙師”結(jié)構(gòu)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，構(gòu)建符合學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)、體現(xiàn)專業(yè)綜合技能應(yīng)用、強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神養(yǎng)成、注重工程實(shí)踐能力提高的高職院校柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)課程體系，是促使專業(yè)教學(xué)與實(shí)際操作接軌，實(shí)現(xiàn)學(xué)生就業(yè)與企業(yè)零距離對(duì)接的最佳途徑。

參考文獻(xiàn)：

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[3]高然生.進(jìn)口生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試.設(shè)備管理與維修，2008.

作者簡(jiǎn)介:

劉晉宏，男，助教，主要從事自動(dòng)化控制研究

相關(guān)課題：廣西教育科學(xué)“十一五”規(guī)劃2010年度課題，課題名稱《基于自動(dòng)化生產(chǎn)線的綜合實(shí)訓(xùn)課程的研究與開發(fā)》課題編號(hào)：2010C251。