基于魚骨圖的任務驅動法在數控故障診斷與維修課程中的應用

□王亞利 王鵬飛

數控機床綜合了當今世界上許多領域最新技術，主要包括精密機械、自動控制及伺服驅動、計算機及信息處理、網絡通信、精密檢測及傳感器技術[1]。隨著數控技術不斷發展，機床功能不斷增加，結構也更加復雜。數控機床各個組成部分之間精密相連，任何一個部分發生故障都會影響機床的正常工作。機床一旦出現故障，要求維修人員能準確地判斷故障產生的原因，根據具體原因及時修復，快速恢復生產。為了滿足企業對數控維修人員的需求，高職院校開設“數控故障診斷與維修課程”，以利于就業崗位技能需求和專業素養的有效銜接。但是，由于此課程專業性和綜合性都較強，給學生的學習帶來了一定的困難和挑戰。特別是在尋求和分析機床故障原因時，學生不能快速地梳理思路，無法全面判斷故障可能原因，因而也不能準確地選擇有效解決方法。因此，本文探討了魚骨圖的教學方法，旨在幫助學生理清思路，提高解決問題的效率。

一、魚骨圖分析方法

魚骨圖也稱因果圖，它是一種把與某個問題有關的所有知識組織起來并用圖形加以描述的工具圖[2]。魚骨圖的構造方法如下[3]:第一，確定需要解決的問題，填寫在一個方框，表示魚頭；第二，繪制帶箭頭的直線，帶箭頭一端指向魚頭方框，此線表示魚的主骨；第三，主骨上方、下方分別繪制若干條帶箭頭的直線，箭頭指向主骨，作為魚的大骨，大骨與主骨之間的夾角一般為60°。大骨上填寫第一層原因，且將原因名稱標在大骨旁邊；第四，畫中骨和小骨。中骨與主骨平行，且用帶箭頭的小橫線表示。其中中骨表示第二層原因，小骨表示第三層原因[4]。如圖1所示。

圖1 魚骨圖

二、魚骨圖分析方法在數控故障診斷與維修課程中的應用

數控故障診斷與維修課程是數控專業的骨干課程之一，在掌握數控機床組成元件的結構、工作機理的基礎上，需要學生準確定位故障、分析故障產生的原因。以FANUC系統為例，數控機床在生產中典型的故障可分為通訊及網絡故障、數控系統故障、主軸驅動故障、進給系統故障及換刀故障。本文將魚骨圖應用在教學中，旨在激發學生的學習興趣，鍛煉他們發現問題和提升解決問題效率的能力。基于魚骨圖的任務驅動教學法的流程如圖2所示。

圖2 基于魚骨圖的任務教學法

下文以“通訊及網絡故障”的設計為例，說明魚骨圖如何應用到教學課堂上。數控系統具備高可靠性、高速度的通訊傳輸功能，以太網傳輸是數控機床通信一種典型的傳輸方式，可以實現與多臺計算機同時進行高速大容量數據傳輸。利用以太網傳輸時常見的故障是不能存儲遠程計算機的程序。因此，以“不能存儲遠程計算機的程序”作為真實案例導入課程，將魚骨分析法運用在教學中，一是分析故障產生的可能原因，二是尋求主要原因，三是提出解決故障的對策。

(一)布置任務。本文中以“不能存儲遠程計算機的程序”為例，并將此問題作為魚頭。考慮到每個學生掌握的知識程度不同，布置任務時，選擇的真實故障難度應適中。

(二)任務的實施。在此環節，包括大骨、中骨和小骨的繪制。第一，大骨表示造成故障的第一層原因，本案例中的故障可以從計算機方面、機床方面、網絡方面、服務軟件方面、人為原因進行綜合考慮。在這一過程中，學生要通過所學習的理論知識進行思考，歸納，盡可能多而全地分析故障原因。第二，中骨表示第二層原因。繪制中骨時要表達清楚第一層原因的影響因素。比如計算機方面：計算機IP地址設置有誤、計算機故障；機床方面：機床IP地址設置有誤、系統主板不良；網絡方面：服務器IP地址有誤、網卡損壞；服務軟件方面：服務器IP地址有誤、網絡服務軟件不良；人為原因：操作錯誤、編寫的程序有誤。第三，針對原因提出相應的解決方案。將故障的第一層原因及其相關因素和解決方法分別以魚骨分布態勢展開，完成魚骨分析圖。在此環節，以學生自我學習為主，教師起引導作用。

(三)點評總結。魚骨圖分析活動結束后，展示各小組所畫魚骨，由組長向全班學生匯報繪制魚骨圖的步驟及尋找故障產生原因的思路。通過小組自評、小組互評、教師評價考查知識點的掌握程度，并進行查漏補缺。以數控機床“不能存儲遠程計算機的程序”為案列的魚骨圖框架設置如圖3所示。

圖3 “不能存儲遠程計算機的程序”魚骨圖框架

三、教學效果

基于魚骨圖的任務驅動法，將其應用在教學中，學生根據問題進行分析并歸類，在這一過程中，不僅掌握可學習的內容，同時使得學生的學習興趣得到大大提高，增強了學生學習的主動性。

(一)學生從被動聽變為主動學，充分發揮了自主學習能力。跟傳統教學方法有著明顯的區別是，基于魚骨圖的任務驅動法是以“學生為主，教師為輔”，學生從被動聽變為主動學，充分發揮了自主學習能力。傳統教學方法，經常會出現學生開小差、玩手機等情況，但是采用魚骨圖的任務驅動法，學生自己是主角，通過獨立思考、相互討論、查詢資料、教師指點，提高了課堂的趣味性，能相對輕松掌握知識點。

(二)提升了學生獨立思考、分析問題、解決問題的能力。相應的知識內容穿插在魚骨圖的繪制，要求學生自己根據真實故障，去尋求故障產生問題，并能提出相應的解決方案。在這一過程，學生不僅熟悉已經學習過的知識，還要求在此基礎上進一步進行分析探索，將理論知識跟實際相結合，驅動學生在思考、理解中取得進步。

(三)通過真實的案例驅動，采取實境式教學，有利于提升學生的維修技能。根據實際故障設置問題，根據學習的理論知識，推測出問題可能產生的原因，然后進行診斷，找出具體原因，再進行實際的檢測驗證。符合企業真實的場景，使得學生畢業后在實際工作中，能胸有成竹地解決相應的故障。因而，基于魚骨圖的任務驅動法極大地提升了學生維修素養，為以后工作打下堅固的基礎。

四、結語

本文探討了魚骨圖的任務驅動法在數控故障診斷與維修課程中應用，并運用到實際的教學過程中，取了較好的教學效果。學生在分析故障、定位故障時，能快速梳理思路，抓住主線，提升了解決問題的效率，同時，也激發了學生的學習興趣，鍛煉了自主思考跟探索的能力。