《中國制造2025》背景下職業院校制造類專業實訓基地建設的思考

何其文

【摘要】如何將先進智能制造技術融入實訓基地建設是當前職業教育的熱點與難點。對學校而言，“制造”的“產品”就是學生。文章通過分析制造類專業實訓基地建設的現狀，闡述智慧實訓基地的構建思路，探討了如何將智能制造理念融入實踐教學體系的途徑，以期避免各院校在智能制造實訓基地建設過程中的種種問題。

【關鍵詞】智能制造；實訓基地；實踐教學體系

隨著國家《中國制造2025》發展戰略的提出，新一代信息技術與制造業進一步深度融合。職業院校的制造類專業建設，特別是作為人才培養物資基礎的專業實訓基地建設，如何適應產業形態的變化，是當前職業教育改革的熱點方向之一。不少職業院校在這些方面做了大量探索性的工作，取得了一些成果，但同時也暴露出了一些問題。

一、實訓基地建設存在的問題與挑戰

（一）盲目追求高大上

大家一聽“智能制造”，馬上就想到高端、先進、昂貴。所以不少院校在上馬智能制造實訓基地時，投入動輒上千萬，機器人、視覺識別、AGV小車，一個都不能少。過高投入的直接后果，就是嚴重影響了其他基礎實訓基地的建設。

（二）盲目強調與企業實際生產設備對接

職教界普遍認為學校的教學設備要與企業生產現場實際設備對接。不少院校理解成學校的教學設備要和生產現場的設備一樣。這樣勢必帶來兩個問題：一是企業的生產設備是為生產服務的，往往不利于教學，這樣的設備放在學校，老師們是很難利用這些設備組織教學的；二是產品的生產離不開區域產業的支撐，比如原材料、銷售市場等。學校引入生產設備后，很難像企業那樣組織生產，實際上是一種很大程度上的浪費。

（三）重硬件輕軟件

智能制造之所以“智能”，很大程度上是硬件背后的軟件在支撐，但軟件看不見摸不著，所以很多學校在投入時更愿意在硬件投入上下功夫，軟件投入則能省就省。“輕軟件”還有一層意思是對人員的培訓不夠。當前智能制造是熱點，以學校的條件很難吸引這方面的優秀人才加入。同時由于智能制造正處于發展階段，對應的師資培訓資源也很有限，這樣就造成了設備的有效運用存在問題。

（四）工業大數據無數據

智能制造離不開大數據的支撐，而學校往往很難開展工業化的大生產。沒有數據來源，也就談不上大數據了；沒有大數據，“智能”也就只是一個概念了。如何獲取足夠的工業大數據，也是智能制造實訓基地面臨的挑戰之一。

（五）與原有實訓系統割裂

近十年來，各職業院校通國家示范、省示范、特色專業等建設項目，均已建立了比較完備的實訓基地。新上馬的智能制造系統往往不能或根本沒考慮把原有的實訓系統融入進去。這樣既會造成資源浪費，同時也不利于教學的開展。

二、智慧實訓基地建設的構想

（一）技術路線

充分利用原有實訓系統的自動化設備，新增智能制造關鍵設備，利用物聯網、工業以太網等工業數據采集手段，實現學生實訓過程及實訓設備運行數據的云存儲。通過學習過程的大數據分析，建立智能化實踐教學體系。智慧實訓基地總體結構分為設備層、網絡層、平臺層和應用層。

1.設備層：新增工業機器人、3D打印等智能制造關鍵技術相關實訓室；利用實訓設備控制器原有通信接口，或在原有實訓裝置上加裝嵌入式通信裝置。

2.網絡層：構建設備層與后臺服務的網絡通訊，通道數據傳輸采用TCP/IP協議。

3.平臺層：搭建智慧實訓平臺，構建長連接推送框架，實現數據接收、存儲、后臺云服務和權限控制等基礎功能。

4.應用層：搭建仿真實訓系統，實現流式大數據分析數據處理，對數據進行實時數據統計、分析，并對實時分析數據進行展示等功能。

（二）功能分析

1.實現學生實訓學習過程大數據的收集與整理。智慧實訓基地基于物聯網架構搭建，后臺服務部署在云端。實訓基地所有控制設備通過無線和有線網絡借助嵌入式通訊裝置采用長連接的形式接入到后臺服務器中，經初步分析后存入數據庫。學生使用實訓設備時需先登錄智慧實訓平臺系統，在系統中選定對應實訓設備，設備綁定成功后，選擇實訓項目。實訓過程中，學生操作信息及設備運行信息同步上傳到服務器。通過學生整個實訓過程的信息高度集成化和數據化，從而達到學生實訓學習過程的信息透明化。

2.通過對大數據的分析，實現對學生實訓學習效果的智能判定。學生進行實訓時，智慧實訓平臺根據學生實際操作信息、設備運行信息、學生提交的控制程序等信息，進行智能判別。系統通過分析學生學習過程大數據，針對學生的問題進行分析。教師的主要任務不再是組織教學，指導學生，而是通過分析學生操作過程中的大數據，提取教學過程中的重點、難點，在課程教學中有針對性地重點講解。

3.通過智慧實訓平臺的運用，建立學生實訓學習過程的“數字雙胞胎”。學生在學習課程時，需先在仿真實訓系統中完成相應實訓項目的訓練。只有在仿真實訓系統通過了相關測試，智慧實訓平臺才允許到實際設備上進行練習。這樣一方面可以有效利用實訓設備，另一方面可以避免不規范操作帶來的安全問題。

4.實踐教學體系的智能化。智慧實訓平臺結合學生完成的實訓項目、實訓時長、掌握情況等數據進行分析處理，統計出每個學生的學習情況數據，全面掌握學生的學習經過、實際狀態以及至學習目標狀態的可選路徑，從而給學生分配不同的學習任務。這樣每個學生的學習進度、學習內容都可能不同，從而實現對學生的個性化教學。

5.實訓基地管理的智能化。智慧實訓平臺有智慧實訓基地的所有設備的運行信息，從而為實訓基地的智能化管理提供了基礎。學生可根據自己的學習情況自行申請實訓崗位，充分利用實訓資源。

6.為教學工作診斷與改進提供重要支撐。教學工作診斷與改進離不開智慧校園建設及大數據分析，智慧實訓基地的建設毫無疑問將成為基于大數據平臺的質量保證體系的重要組成部分，將為教育教學改革提供重要支撐。

三、總結

本文通過分析制造類專業實訓基地建設的現狀，提出了一種智慧實訓基地建設的構想。通過智慧實訓基地的建設，實現學生實訓學習過程大數據的收集與整理；通過對大數據的分析，實現對學生實訓學習效果的智能判定，實現智能制造與實訓教學的融合。

【參考文獻】

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