智能柔性生產線在高職院校的實踐教學研究

李東 張貝貝

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201722012

摘要： 隨著我國“十三五”期間“智能制造發展規劃”的發布，明確了智能制造成為未來發展重點。國內眾高校圍繞“智能制造發展規劃”推出一系列實踐教學的改革策略，但缺少針對高職院校的實踐教學改革和方法研究。本文基于高職院校工科實踐教學為背景，提出了基于智能柔性生產線平臺的實踐教學研究。對柔性生產線在高職院校的內在需求進行分析、實踐教學進行方案建設、實訓課程進行設計。最終完成了智能柔性生產線的實踐教學研究。

關鍵詞：柔性生產線；高職院校；實踐教學；應用創新型

2016年，我國《智能制造發展規劃（20162020年）》正式發布，推進智能制造實施“兩步走”戰略，到2025年，智能制造支撐體系基本建立，重點產業初步實現智能轉型。2017年，在政府工作報告中把“發展智能制造作為主攻方向”，智能制造將成為推動工業轉型升級的強大引擎。 最新的“十九大”報告中，指出人工智能要和實體經濟深度融合，加快推進制造業智能轉型的工業格局。

在智能制造體系中，柔性生產線可滿足個性化、定制化的生產需求，構建智能控制的功能模型和大數據模型等。高職院校作為應用人才培養的基礎環節，實踐教學結合工科專業特點，采用工學結合的人才培養模式，從根本提高學生職業素養和專業能力[1]。高職院校學生進入生產、服務、管理的第一線[2]，更需要側重職業能力的養成。要實現校企崗位對接，實踐教學環節尤為重要。根據專業人才培養方案，對課程體系和實踐平臺進行構建，實現職業教育的實踐性、開放性、職業性。

一、智能柔性生產線在高職院校應用的內在需求

（一）以智能制造為依托，體現專業特色

智能制造涵蓋自動化控制技術、智能制造單元、智能生產線和智能工廠等方面。以智能制造為依托，體現電氣控制相關專業特色。目前我國的現階段高職教育的任務是培養高素質應用型、技能型人才。因此高職學生應具備較高的職業技能，包實操技能、職業素質和科研創新能力。以武漢城市職業學院的機電工程學院為例，機械制造及其自動化專業率先進行教學改革，重新制定了專業課程體系，完善了人才培養方案。該院結合智能制業領域中對工業產品的個性化、定制化的要求，定向培養企業需求的專業技能型人才[3]。

（二）符合現代化實踐教學要求

實訓教學環節在職業教育扮演著舉足輕重的作用，直接影響到職業教育人才的培養目標能否實現。傳統的實踐教學方式存在著幾點問題：（1）實踐教學過多依附理論教學；（2）實訓場地有限、實踐教學方式單一 ；（3）實訓課程脫離實際項目。只有改進傳統實訓教學方式才能培養出符合市場需要的專業應用型人才。因此，柔性生產線實踐平臺建設有利于工學結合、校企共建培養人才、產學研一體化發展，培養出具備“大國工匠”精神的高素質職業技能型人才。

（三）教師團隊應具備產學研的科研能力

產學研結合的模式實際要解決生產過程中遇到的問題，就不能忽視科研能力，作為高職院校的教師團隊可以根據在研課題的項目要求，應用智能柔性生產線進行項目定制方案、工程應用、科研反饋等，形成以項目或課題為驅動，工程應用為核心的一體化循環發展，有利于促進教師團隊獲得更多的科研成果，推動學校科研水平邁向更高的臺階。

（四）推動校辦企業發展

校企合作聯合辦學是推動職業教育社會化、一體化的主要舉措，符合市場對人才的需求。在智能制造技術創新應用加速發展的驅動下，隨著物聯網、大數據、云計算、涌現了一批高新技術企業，包括3D打印、機器視覺、VR技術等。高職院校依據行業特色、專業特點，建設新型的實踐平臺，進一步加快專業轉型從而推動校企合作模式發展。

二、智能柔性生產線實踐教學課程建設

（一）教學內容設計

智能柔性生產線是應用工業生產的核心板塊，具有較強的工程應用性，將所講內容蘊含在實際的案例中，其內容分為五部分：

1.柔性生產線的基本概念

包括智能柔性生產線的背景、歷史發展、主要組成包括（總控臺，料倉單元，RFID單元，機器人，機床等）、應用以及發展趨勢，使學生了解柔性生產線應用的范圍及未來發展趨勢，掌握柔性生產線的基本組成和工作原理。

2.柔性生產線的硬件技術

涉及柔性生產線的硬件：PLC控制技術、機器人技術、CNC數控技術、視覺技術、傳感器技術以及通信技術，使學生在了解柔性生產線硬件工作原理，通過模塊化學習最終達到解決硬件維護維修、保養、調試的應用能力。

3.柔性生產線的軟件技術

涉及單元與單元間的通信， PLC 編程應用，CNC 編程應用，機器人編程應用，總控與單元通訊，制造過程中的監視，診斷與控制。使學生通過掌握軟件及通信基本原理和編程方法，具備制定方案、編寫程序、調試運行、排故診斷的綜合應用能力

4.基于柔性生產線的實際案例

根據工程應用設計與所學內容相關的工程案例，使學生依據所學知識和原理實現一些來源生產的工程應用，為將來就業提供有效的項目經驗。

（二）實訓內容設計

實訓是實踐教學的重要環節。設計學生感興趣同時貼近企業生產的實訓項目有利于應用型課程建設實現。根據高職學生所內容需要，設計幾個有代表性的且符合企業生產實際的實訓項目，如機器人自動化噴涂、機器人自動化打磨拋光、機器人自動化搬運等實訓內容。

（三）教學手段設計

教師結合學生對專業知識的認知水平和工程案例的特點，在課堂教學中要實施以學生為主體，教師為輔的教學模式。講解與實際工程案例相關的知識點，以任務的形式驅動學生在實戰中學習專業知識，通過分組合作的形式完成。教師主要引導學生，以提出問題開始，以解決問題結束，不斷總結遇到的問題。通過工程應用任務驅動教學，學生實現從被動到主動，從機械思維到創新思維的轉變。

為適應當代大學生對上課不感興趣、注意力時間短等特點，利用先進的VR視覺技術和3D視頻技術，在課堂上模擬真實的工廠生產過程，學生可以直觀的學習課堂以外的實踐知識。學校成立校辦企業，結合專業課程安排，讓老師帶學生參與實際工程項目的同時，也讓學生掌握了工作技能，培養了職業素養。

（四）考核設計

傳統的實踐考核形式以考試加平時成績為主， 大大制約了實踐教學的項目應用的學習。為了提升高職學生的應用解決問題的能力，需要對現有的考核機制進行改革。除了保留原有的考核方式，降低所占各部分比例外。增加網絡化信息化教學學時作為平時成績考核，以及加強實際工程項目成果的考核，總增加部分比例占總成績的30%。根據項目報告和小組討論互評成績，最終小組成員互評打分，選出優秀小組及個人，優秀團隊可參加企業直招面試，有利于促進企業和學生就業的雙向選擇。

三、智能柔性生產線實踐教學平臺的應用

（一）智能3C柔性生產線模型建立

智能3C柔性生產線模型如下圖所示，本文以武漢城市職業學院機電工程學院的自動化3C 智能柔性生產線為依托，對實踐教學課程進行實際應用。

智能3C柔性生產線模型

（二）智能3C柔性生產線實訓平臺應用

依據智能3C柔性生產線模型，結合高職學生的專業基礎和認知規律，在專業教學中進行實訓課程設計，設計內容如下：

1）3C智能產線安裝與調試實訓

2）產線料倉系統實訓

3）RFID （電子標簽）系統實訓

4）機器人編程操作操作實訓

5）CNC數控編程操作實訓

6）AGV智能小車控制實訓

（三）智能3C柔性生產線應用小結

通過智能3C柔性生產線模型建立，以及3C柔性生產線實訓平臺的應用，學生的學習積極性得到大幅度提高，從實際的生產項目中得到專業鍛煉，提升了職業技能素養，為后續的頂崗實訓和工作打下扎實的專業基礎。

四、結語

綜上所述，通過柔性生產線在高職院校的內在需求分析，實訓教學平臺方案設計，柔性生產線實際應用，在高職院校（以武漢城市職業學院為例）取得了一定實踐教學改革成效，有利于學生培養專業技能和職業道德，促進了高職院校實踐教學的深入研究，進一步推動了實踐教學的深化改革。

參考文獻：

[1]張鳳娟.高職院校實踐教學的柔性化管理[J].課堂教學，2017（13）：126127.

[2]譚屬春.論工學結合模式下高職院校校內實踐基地的建設[J].教育理論與實踐，2010（21）：2325.

[3]丁濤.基于工業大數據的柔性生產線智能控制模型[J].信息技術與標準化，2015（7）：1517.

[4]孔繁森.高等學校工業工程本科專業類課程體系模型框架研究[J].工業工程，2016（6）：131137.

作者簡介：李東（1988），男，漢族，內蒙古呼倫貝爾人，碩士，助教，主要從事電氣控制、機器人技術、機器視覺方向研究。