智能制造實(shí)訓(xùn)中心與機(jī)電一體化人才培養(yǎng)

史喆瓊，李梅紅，沈曉斌

（天津工業(yè)職業(yè)學(xué)院 機(jī)械工程系，天津 300400）

《中國(guó)制造2025》的發(fā)布，標(biāo)志著我國(guó)進(jìn)入了智能制造的時(shí)代，是我國(guó)第一個(gè)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的行動(dòng)綱領(lǐng)。智能制造是創(chuàng)新、智能工廠和智能產(chǎn)業(yè)的集成，它將促使我國(guó)制造業(yè)向自動(dòng)化、無(wú)人化、高精度、高效率邁進(jìn)。

智能制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)對(duì)機(jī)電一體化專業(yè)人才的需求，然而，目前機(jī)電一體化專業(yè)人才的培養(yǎng)存在專業(yè)定位不明確、沒(méi)有形成和企業(yè)合作辦學(xué)的培養(yǎng)機(jī)制、教學(xué)設(shè)施配置和師資力量不足等問(wèn)題，導(dǎo)致了我國(guó)機(jī)電一體化專業(yè)技術(shù)人才缺乏智能控制能力、綜合實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力，對(duì)智能制造長(zhǎng)遠(yuǎn)快速的發(fā)展造成了極大的影響。因此，高職類(lèi)機(jī)電一體化專業(yè)人才培養(yǎng)必須要努力變革，抓住發(fā)展機(jī)遇，培養(yǎng)使用相應(yīng)的現(xiàn)代化高新技術(shù)操作現(xiàn)代化機(jī)電設(shè)備，理解、掌握、管理智能化生產(chǎn)的高技能人才，培養(yǎng)工匠精神的職業(yè)素養(yǎng)，具有創(chuàng)造性思考和解決問(wèn)題的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素質(zhì)的復(fù)合型人才，培養(yǎng)我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的發(fā)展方向，高端設(shè)備制造與操作能力、智能化生產(chǎn)過(guò)程處理能力的交叉復(fù)合型“智能人才”，機(jī)電一體化專業(yè)人才的培養(yǎng)迫在眉睫。

1 目前國(guó)內(nèi)機(jī)電一體化專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀分析

德國(guó)4.0和中國(guó)制造2025的相繼提出，各行各業(yè)掀起了智能制造熱潮，從國(guó)內(nèi)目前有的全自動(dòng)化“礦泉水”生產(chǎn)車(chē)間、全自動(dòng)化“香煙”生產(chǎn)線、全自動(dòng)化“空調(diào)”生產(chǎn)線等可以看出，機(jī)電一體化應(yīng)用型人才可以說(shuō)是炙手可熱。

目前，機(jī)電一體化專業(yè)人才的培養(yǎng)集成了微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，也逐漸向更綜合的方向發(fā)展，推動(dòng)了機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，但隨著機(jī)械行業(yè)在智能制造領(lǐng)域不斷的深入發(fā)展，對(duì)機(jī)電一體化專業(yè)人員有了更高的要求。要求技術(shù)人員具有很強(qiáng)的實(shí)踐能力及較強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)能力外，還需要具備團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)、社交溝通能力、組織協(xié)調(diào)能力、工作適應(yīng)能力、專業(yè)素質(zhì)、思想品德修養(yǎng)、心理承受能力和開(kāi)拓創(chuàng)新能力、獨(dú)立思考能力、分析解決問(wèn)題的能力及很強(qiáng)的工作責(zé)任心等高職業(yè)素養(yǎng)。

然而，現(xiàn)階段我國(guó)的高職院校大部分還是采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，重視理論知識(shí)的培養(yǎng)，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)有待提高，導(dǎo)致剛畢業(yè)的學(xué)生無(wú)法快速適應(yīng)工作要求。目前，國(guó)內(nèi)主要存在的問(wèn)題如下。

專業(yè)復(fù)合型技術(shù)技能人才培養(yǎng)目標(biāo)不夠精準(zhǔn)，無(wú)法滿足企業(yè)工藝更新、技術(shù)改造以及技術(shù)換代等產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的能力要求。

教育內(nèi)容與實(shí)際崗位需求相脫節(jié)，不能緊隨新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，職業(yè)教育培養(yǎng)的人才與行業(yè)需求、產(chǎn)業(yè)需求、企業(yè)發(fā)展需求不能完全對(duì)接，專業(yè)人才培養(yǎng)的節(jié)奏整體滯后于產(chǎn)業(yè)的升級(jí)和社會(huì)的發(fā)展。

在信息化飛速發(fā)展的時(shí)代，特色、新信息化技術(shù)體系沒(méi)有融入職業(yè)教育教學(xué)內(nèi)容中，不能適應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的準(zhǔn)備，人才的供給落后于企業(yè)崗位的需求，人才的培養(yǎng)缺乏前瞻性。

教師素質(zhì)和水平、教學(xué)方式等在應(yīng)用現(xiàn)代管理和信息技術(shù)上需要進(jìn)一步提高，在實(shí)踐教學(xué)環(huán)境上，缺乏體現(xiàn)智能化的先進(jìn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備和實(shí)訓(xùn)基地；在師資隊(duì)伍建設(shè)上，教師運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)的能力滯后，創(chuàng)新意識(shí)不夠，創(chuàng)新能力有待加強(qiáng)。

2 實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)對(duì)人才培養(yǎng)的意義

高職教育的宗旨是為國(guó)家培養(yǎng)具有一線生產(chǎn)、服務(wù)和管理的高技能應(yīng)用型的人才，而應(yīng)用技術(shù)型人才的培養(yǎng)離不開(kāi)與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)，實(shí)踐教學(xué)是理論與實(shí)踐、抽象與形象、間接經(jīng)驗(yàn)與直接經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，通過(guò)實(shí)踐教學(xué)可以使學(xué)生更好地掌握課堂上的理論知識(shí)，將抽象的、間接的知識(shí)轉(zhuǎn)換為具體的、實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，使學(xué)生能更快的適應(yīng)社會(huì)的需要，實(shí)訓(xùn)中心是實(shí)踐教學(xué)的依托。因此，校內(nèi)實(shí)訓(xùn)中心的建設(shè)與提升對(duì)新型機(jī)電一體化人才的培養(yǎng)具有十分重要的意義。

通過(guò)實(shí)訓(xùn)中心的建設(shè)，可以使得機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)境得到很大的改觀，使當(dāng)前實(shí)訓(xùn)教學(xué)具有先進(jìn)性、擴(kuò)展性、實(shí)用性、工程性等主要特征，為機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的基本技能、專業(yè)技能、技術(shù)應(yīng)用、創(chuàng)新實(shí)踐等實(shí)訓(xùn)教學(xué)任務(wù)創(chuàng)造良好的教學(xué)平臺(tái)，同時(shí)也可帶動(dòng)學(xué)院其他專業(yè)的發(fā)展。

2.1 提升實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的主體地位

實(shí)訓(xùn)教學(xué)是職業(yè)教育教學(xué)體系的重要組成部分，是體現(xiàn)高職教育應(yīng)用型人才培養(yǎng)特色不可缺少的教學(xué)環(huán)節(jié)。

在建設(shè)過(guò)程中，根據(jù)校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)方案和建設(shè)原則，本著以學(xué)生為中心，以國(guó)家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，以綜合職業(yè)能力培養(yǎng)為目標(biāo)，以實(shí)訓(xùn)設(shè)備的實(shí)用性、先進(jìn)性進(jìn)行綜合考量，以我校機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)未來(lái)發(fā)展思路進(jìn)行全新的設(shè)計(jì)。

通過(guò)實(shí)訓(xùn)中心的使用，使學(xué)生對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)有一個(gè)真實(shí)的體驗(yàn)和認(rèn)識(shí)，能夠有效地提高專業(yè)的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的主體地位，為今后專業(yè)課開(kāi)展以任務(wù)為載體，根據(jù)典型工作任務(wù)和工作過(guò)程，設(shè)計(jì)新的課程體系和內(nèi)容，按照工作過(guò)程的順序和學(xué)生自主學(xué)習(xí)的要求進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)和安排教學(xué)活動(dòng)，全面推行理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)融合，能力培養(yǎng)與工作崗位融合，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的技術(shù)能力、方法能力和社會(huì)能力的培養(yǎng)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。另外，有意識(shí)地增添企業(yè)文化元素，營(yíng)造職場(chǎng)氛圍，使學(xué)生能在實(shí)訓(xùn)中就能貼近企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，體會(huì)今后所從事的工作和崗位。

實(shí)訓(xùn)中心的建立，除了滿足現(xiàn)代機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域智能制造方向從事工業(yè)機(jī)器人、智能制造設(shè)備的安裝、調(diào)試、操作、維護(hù)、維修等技術(shù)人才培養(yǎng)外。還因在智能制造柔性生產(chǎn)線中包含了倉(cāng)儲(chǔ)物流單元、智能加工單元、智能檢測(cè)單元、數(shù)據(jù)控制管理單元等多專業(yè)內(nèi)容，因此該中心也可帶動(dòng)機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè)、物流管理專業(yè)、數(shù)控技術(shù)專業(yè)、檢測(cè)技術(shù)專業(yè)、信息化控制專業(yè)等相關(guān)專業(yè)群的建設(shè)和發(fā)展。

2.2 形成“職業(yè)化”的培養(yǎng)培訓(xùn)和鑒定體系

基于我校目前對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的全新建設(shè)，結(jié)合現(xiàn)有基礎(chǔ)和未來(lái)發(fā)展思路與目標(biāo)，建立具有多層次、多功能、中高端、技術(shù)先進(jìn)等特點(diǎn)的智能制造實(shí)訓(xùn)中心，不僅可以滿足智能制造基礎(chǔ)知識(shí)、工業(yè)機(jī)器人典型功能、智能制造綜合應(yīng)用，從低、中、高三個(gè)層次全面滿足機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)所有教學(xué)、實(shí)訓(xùn)需要。另外，在選擇實(shí)訓(xùn)設(shè)備時(shí)，特別需要對(duì)設(shè)備的先進(jìn)性、應(yīng)用性、多樣性進(jìn)行綜合考慮，因此該“中心”還具有技能競(jìng)賽、培訓(xùn)考核、鑒定等工作。

2.3 進(jìn)一步加強(qiáng)校企合作

在實(shí)訓(xùn)中心的建設(shè)中，按照“基地建設(shè)企業(yè)化”和“實(shí)踐教學(xué)生產(chǎn)化”原則。邀請(qǐng)有意愿、有實(shí)力的公司參與我們實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)，將企業(yè)引入到校，把智能制造中心打造成具有企業(yè)文化濃厚、職場(chǎng)氛圍真實(shí)的校內(nèi)生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)基地。

經(jīng)過(guò)近半年多的市場(chǎng)調(diào)研、考察和論證后，由學(xué)校和企業(yè)共建校內(nèi)生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)基地。企業(yè)參與學(xué)校的實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)外、還將企業(yè)的管理、企業(yè)的文化和企業(yè)部分產(chǎn)品加工訂單帶入到學(xué)校，營(yíng)造企業(yè)的真實(shí)環(huán)境，讓他們?cè)谛?nèi)實(shí)訓(xùn)基地訓(xùn)練基本技能的同時(shí)，感觸企業(yè)的管理、企業(yè)的文化，完成學(xué)生到工人的先行轉(zhuǎn)變，為今后能很快適應(yīng)企業(yè)的要求打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，學(xué)校的實(shí)訓(xùn)基地亦可作為公司人力資源培訓(xùn)基地，為企業(yè)培訓(xùn)企業(yè)員工專業(yè)技能、技術(shù)比武提供服務(wù)。通過(guò)這些校企合作共贏的舉措，使學(xué)校和企業(yè)建立起了緊密型的校企合作關(guān)系，為今后探索開(kāi)展雙主體辦學(xué)制度辦學(xué)，打下良好的基礎(chǔ)。

2.4 有效鍛煉教師隊(duì)伍

在實(shí)訓(xùn)中心的建設(shè)中，鼓勵(lì)老師特別是青年教師參與實(shí)訓(xùn)中心的整個(gè)建設(shè)，并把責(zé)任落實(shí)到具體人，他們發(fā)揮團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，通過(guò)各種形式進(jìn)行深入廣泛的調(diào)研，選擇合作企業(yè)、制定設(shè)備采購(gòu)方案和實(shí)訓(xùn)室建設(shè)計(jì)劃，參與實(shí)訓(xùn)設(shè)備的設(shè)計(jì)和新設(shè)備的安裝與調(diào)試，并根據(jù)新的實(shí)訓(xùn)設(shè)備編寫(xiě)實(shí)訓(xùn)計(jì)劃和實(shí)施方案、開(kāi)發(fā)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目、實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書(shū)等具體工作。這些工作無(wú)疑對(duì)教師、特別是對(duì)青年教師實(shí)踐動(dòng)手能力、對(duì)職業(yè)能力形成過(guò)程的理解，有了清楚的認(rèn)識(shí)和提高。對(duì)教師的基本技能、專業(yè)技能、技術(shù)應(yīng)用、創(chuàng)新實(shí)踐起到促進(jìn)作用。更重要的是，對(duì)實(shí)訓(xùn)教學(xué)在職業(yè)教育中的重要性有了深入的理解，為今后更好地從事職業(yè)教育、做好本職工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)內(nèi)容

根據(jù)新時(shí)代對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)人才的需求，本次的校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)共包括三部分內(nèi)容，工業(yè)機(jī)器人典型工作站建設(shè)、智能制造柔性生產(chǎn)線的建設(shè)和現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試實(shí)訓(xùn)裝置的建設(shè)。

3.1 工業(yè)機(jī)器人典型工作站

工業(yè)機(jī)器人典型工作站包括三種在企業(yè)應(yīng)用比較廣泛、具有鮮明特色的工作站，即智能機(jī)床上下料工作站、智能搬運(yùn)碼垛工作站、智能裝配工作站。這三種工作站的共同特點(diǎn)是：技術(shù)先進(jìn)、功能齊全、種類(lèi)多樣、軟硬兼顧。包括圖像識(shí)別技術(shù)、雙機(jī)協(xié)作技術(shù)、機(jī)器人智能裝配技術(shù)、多傳感技術(shù)、多軸協(xié)調(diào)控制技術(shù)、機(jī)器人仿真技術(shù)、機(jī)器人浮動(dòng)軸功能、機(jī)器人手爪快換功能、人機(jī)協(xié)調(diào)功能、機(jī)器人防碰撞功能等。此外各個(gè)工作站配備了來(lái)自國(guó)內(nèi)外不同廠家的多個(gè)品牌的機(jī)器人。

另外，三種工作站在建設(shè)時(shí)都按照企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，完全采用工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)際應(yīng)用的配置和先進(jìn)技術(shù)，與工業(yè)應(yīng)用保持一致，建成的典型工作站具備有產(chǎn)品加工及裝配的功能。例如，上料工作站可以完成軸類(lèi)及盤(pán)類(lèi)零件的加工，裝配工作站能完成變位機(jī)的安裝及孔明鎖的裝配工作。

三個(gè)典型工作站建成后可增加工業(yè)機(jī)器人安全操作規(guī)范；基本運(yùn)動(dòng)指令和tcp點(diǎn)創(chuàng)建講解及練習(xí)；工作站流程示范與操作；機(jī)器人控制、編程控制、電機(jī)驅(qū)動(dòng)和傳感器控制；碼垛擺放及拾取位置的示教；碼垛節(jié)拍優(yōu)化技巧講解；工業(yè)機(jī)器人對(duì)機(jī)床上下料搬運(yùn)的路徑設(shè)計(jì)；工業(yè)機(jī)器人對(duì)機(jī)床上下料編程調(diào)試；工業(yè)機(jī)器人與機(jī)床配合的綜合編程調(diào)試；工業(yè)機(jī)器人電氣原理設(shè)計(jì)、工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)認(rèn)知、工業(yè)機(jī)器人外圍設(shè)備控制程序編程與調(diào)試（PLC）等實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。

3.2 智能制造柔性生產(chǎn)線

隨著生產(chǎn)企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，對(duì)智能柔性制造工廠的需求不斷增強(qiáng)，為滿足高效率的生產(chǎn)、加工、檢測(cè)、倉(cāng)儲(chǔ)和物流等使用需求，將數(shù)字化柔性制造系統(tǒng)引入教學(xué)中，利用先進(jìn)的控制與信息化管理軟件，將各種數(shù)控加工設(shè)備、工業(yè)機(jī)器人、智能立體倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、AGV小車(chē)、檢測(cè)系統(tǒng)和傳輸裝置等一系列硬件設(shè)備進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)人、加工件與機(jī)器的智能通訊與協(xié)同工作，做到“人機(jī)一體，智能制造”。

該智能柔性制造生產(chǎn)線可根據(jù)生產(chǎn)訂單下發(fā)，實(shí)現(xiàn)不同產(chǎn)品的加工，整個(gè)系統(tǒng)利用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、RFID技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、CNC技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)、數(shù)字化協(xié)同制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床與PLC通信、工業(yè)機(jī)器人等設(shè)備進(jìn)行協(xié)同工作、遠(yuǎn)程故障診斷與數(shù)據(jù)查詢等。構(gòu)建離散制造智能化生產(chǎn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)從傳感器（包括RFID）、執(zhí)行器到PLC到MES直至服務(wù)層的縱向集成，展現(xiàn)“中國(guó)制造2025”核心要素和核心價(jià)值。

3.3 現(xiàn)代控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試實(shí)訓(xùn)裝置

為了培養(yǎng)高職學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，提高學(xué)生的電氣控制方面的職業(yè)技能，引入“亞龍YL158GA1型現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)考核裝置”提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手、維修排故以及職業(yè)素養(yǎng)能力。

電氣控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)考核裝置要結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際和職業(yè)崗位的技能要求，按照職業(yè)院校的教學(xué)和實(shí)訓(xùn)要求研制和開(kāi)發(fā)產(chǎn)品。該實(shí)訓(xùn)考核可用于高等職業(yè)學(xué)校的機(jī)電設(shè)備安裝與維修、機(jī)電技術(shù)應(yīng)用、電氣運(yùn)行與控制、電氣技術(shù)應(yīng)用和電子電器應(yīng)用與維修等專業(yè)的教學(xué)工作中。主要由機(jī)械運(yùn)動(dòng)模塊、繼電模塊、儀表顯示模塊、按鈕單元、組態(tài)模塊、特種電機(jī)單元和通信單元等組成，可以完成觸摸屏的參數(shù)設(shè)置、觸摸屏的簡(jiǎn)單界面制作、觸摸屏TPC7062K與SMART200以太網(wǎng)通訊、S7-300與觸摸屏TPC7062K通迅、S7-300與SMART200以太網(wǎng)通訊等項(xiàng)目的學(xué)習(xí)任務(wù)。

該設(shè)備能滿足高等職業(yè)院校機(jī)電類(lèi)專業(yè)相關(guān)課程實(shí)踐教學(xué)和專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)的需要，對(duì)培養(yǎng)機(jī)電一體化技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化和電氣自動(dòng)化等專業(yè)學(xué)生的職業(yè)核心能力有很大幫助。同時(shí)，該設(shè)備是全國(guó)高職院校職業(yè)技能大賽指定設(shè)備，能夠滿足技術(shù)培訓(xùn)及職業(yè)競(jìng)賽的需要。

4 結(jié)語(yǔ)

為貫徹落實(shí)《制造業(yè)人才發(fā)展規(guī)劃指南》精神，推進(jìn)智能制造技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用，探索職業(yè)教育人才培養(yǎng)新模式，促進(jìn)職業(yè)教育與智能制造的深度融合，為適應(yīng)京津冀一體化的高速發(fā)展以及“中國(guó)制造2025”在智能制造業(yè)的對(duì)機(jī)電一體化專業(yè)人才需求，解決專業(yè)技能人才的培養(yǎng)與企業(yè)崗位達(dá)到“零對(duì)接”的問(wèn)題，根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向，突出生產(chǎn)性教學(xué)，建設(shè)生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)基地和數(shù)字車(chē)間，建立立體化智能工場(chǎng)，提升實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的主體地位，形成“職業(yè)化”的培養(yǎng)培訓(xùn)和鑒定體系，進(jìn)一步加強(qiáng)校企合作，加強(qiáng)教師隊(duì)伍鍛煉，為培養(yǎng)具備較強(qiáng)綜合職業(yè)能力和現(xiàn)代化高新技術(shù)操作型高素質(zhì)機(jī)電一體化專業(yè)人才奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。