基于實訓教學的機電一體化柔性系統的研究

□丁巧芳

FMS柔性制造系統是新時代背景下應運而生的一種新工業生產方式，這種方式旨在提高制造柔性以及生產效率，還要進一步縮短生產周期以及保證產品質量，以達到降低能耗的目的。在機電一體化專業中將FMS柔性制造系統應用到實訓體系，一方面是因為不少高職高專都引進了先進的柔性生產設備，具備了開展柔性實訓教學的前提條件，另一方面學校對采用何種優化的方式展開實訓還沒有明確的想法，FMS柔性制造系統是我國工業發展的新模式，能夠順應行業發展趨勢，積極推動專業教學改革創新。因此，FMS柔性制造系統與機電一體化實訓教學體系的結合，實現了教學與加工相結合，為專業教學和學生今后發展奠定了基礎。

一、機電一體化柔性系統的應用價值

現階段高職高專機電專業教學中，實訓教學體系缺乏實踐性以及實時性，教學內容以及實訓環節都與企業實際崗位脫軌，高職高專為了改變機電專業實訓教學質量低下的問題，正在進一步引進新的技術以及新設備，以圖優化實訓教學環境。柔性生產系統應用于機電一體化實訓教學中，是將機電專業一體化教學所涉及的物流系統、信息系統以及自動加工等子系統結合起來，讓學生在實訓中了解多種技術以及系統，切實感受工業發展新趨勢，了解設備的操作以及崗位工作標準，從而更新教學體系。機電一體化柔性系統滿足現代化工業發展中所涉及的職業技術人員的能力與素質要求，保證專業實訓教訓與工業實際操作結合，不斷地完善教學實訓體系和提升教學質量。柔性系統是工業面臨新的市場競爭環境以及科技發展提出的一種新生產模式，旨在大幅度提高制造柔性以及生產效率，并積極縮減產品的生產周期并保證產品質量合格，降低能耗后需要進一步降低成本，以達到更好的經濟效益。

FMS柔性制造系統與機電一體化專業結合，是以學生實訓和就業為導向，開發出適合機電專業學生今后發展的實際FMS柔性制造實訓系統，在此實訓系統中讓學生掌握自動加工系統、物流系統、信息系統、軟件系統的運作以及計算機軟硬件技術、組網技術、機電一體化技術內容，打造學科交叉度高以及應用面廣、創新性強等優點，幫助學生掌握機電一體化技術應用，為學生建立開放性、創新性以及易參與的實踐平臺，讓學生能切實在實訓中了解機械制造系統的基本組成和基本原理，從而摒除傳統實驗教學中任務布置以及作業批改等繁瑣事件，按照模塊化的柔性制造綜合實訓系統，還能進一步提升教學質量以及實訓教學監管效果。

二、基于實訓教學的機電一體化柔性系統開發

由于我國柔性生產系統起步較晚，很多高校都沒有明確地提出培養柔性生產系統研發的培養目標，機電專業雖然以應用型人才為培養核心，但最終的教學還是沒有轉變到位。對于機電專業而言，要培養出柔性生產系統研發人才，還是要在電氣自動化專業以及機電一體化專業上下功夫，從課程體系開始到實訓教學中，圍繞柔性生產系統建立相關的課程體系，并圍繞柔性生產系統創建實訓教學體系，積極促進學生參與到柔性實訓系統開發中，吸引大量學生參與柔性系統研究，借助專業以及學校的職業技能大賽、“自動線安裝與調試”技能大賽以及與企業合作等，引導學生認識柔性生產系統實訓教學體系，以更加適應我國社會經濟發展，為社會提供創新型人才，將柔性生產理念滲透到工業各個領域，推動專業以及教學體系改革。對于柔性生產系統的實訓教學設計，要以學校自身所有的設備以及教學資源為依據，借助引進的柔性生產設備制定FMS柔性實訓系統，制定柔性生產系統實訓教學方案，并架構完整的柔性生產系統實訓教學體系。例如現如今不少學校都引進了亞龍YL-335B型自動生產線設備，可以將這些設備安裝在現有的鋁合金導軌式實訓臺上，通過機電一體化設備機械部件以及PLC模塊、觸摸屏模塊等，將整個柔性系統組成結構劃分為供料單元、加工單元以及輸送單元等五個單元，分別為學生構建獨立的實訓系統，應用多種類型傳感器讓學生進行物體運動位置以及通過狀態的判斷，或者是采用RS485串行通信的PLC網絡控制方案，每個學生在各個單元實訓中通過一臺PLC承擔起控制任務，達到各單元之間分布式控制實訓。

FMS柔性系統實訓教學開發中，還要依據學校機電專業人才培養以及課程設置情況，大致將系統實訓教學分為九個學習情境，將五個單元分別進行細化，分成工業網絡通信、PLC程序編制和調試，電氣控制電路安裝以及傳感器應用、機械系統安裝與調試、元件安裝與調整、系統維護及故障檢測等，從供料開始讓學生擔任各個單元和學習情境中的操作崗位、管理崗位以及質量檢測等工作，從而了解整個柔性制造系統的工作過程。第一，控制過程中上料單元接受信號后，直流電機驅動齒輪齒條轉向銑床方向，實現對整個系統中的程序控制，還需要采用順序控制法等明確地標出各個程序的信號流向，并將PLC作為第一用戶語言，采用了串并聯、觸頭等術語及圖形符號，增加一些功能性指令，按照一定控制要求以及規則連接各個節點，在繼電器線圈結束整個上料程序。第二，數據庫表設計系統，這個系統采用了Postgre SQL實現數據庫設計，并采用MY SQL實現讀寫分離和負載平衡，系統數據表中包含教師數據表和學生數據報表、作業信息表等內容，教師模塊以及學生模塊都圍繞著整個教學過程，依據柔性制造綜合實訓教學的內容、FMS柔性制造系統實訓教學、實驗教學任務以及實踐教學體系，對接企業崗位人才需求，直接將學生作業以及實習情況反饋到企業以及學校中，共同展開柔性實訓教學任務。應從學生角度認識柔性制造系統的各部分，模擬自動化生產加工系統，提升學生的工程應用能力，教師可以通過查看學生實訓實時數據判斷學生實際操作是否達標，并允許學生下載實訓以及實驗中可能會用到的資料，及時補充知識，以滿足現代化企業生產招聘要求，提升專業學生的就業能力。

三、結語

以FMS柔性制造系統為載體，能夠將學生在實訓中認識工業實際操作，實現就業以及企業崗位標準的無縫對接，達到優化實訓教學質量的目的，且還能進一步優化機電專業實訓教學環節，解決機械制造高度自動化以及高柔性化之間的矛盾，并優化教學質量。