數(shù)控專業(yè)如何應對智能制造挑戰(zhàn)

支雙林

摘要：“智能制造”近幾年已經成為最熱的名詞之一，各個層面都在談，而且各自有自己的認知。數(shù)控是制造業(yè)的重要手段，現(xiàn)在各大技工院校大多開設數(shù)控專業(yè)，而面對來勢洶洶的智能制造，大家的反應不一，有緊張，有盲目跟進，當然也有無所適從。本文分析提出，技工院校的數(shù)控專業(yè)要發(fā)展，就必須跟上時代發(fā)展的節(jié)奏。至于究竟怎樣跟進，還需認真調研分析，認知本質，有序推進變革，拿出切實可行的方案。

關鍵詞：數(shù)控專業(yè) 智能制造 工業(yè)機器人 應對復合

技工院校數(shù)控專業(yè)從2000年以來得到爆炸性的發(fā)展，取得了很多驕人成績，目前已經成為眾多學校的主力軍。但是近幾年隨著市場的發(fā)展，產業(yè)結構調整，經濟轉型升級以及家長的一些觀念改變，數(shù)控專業(yè)招生規(guī)模遭到了一定沖擊，已經出現(xiàn)一些師生比例逆轉的現(xiàn)象。智能制造成了當前的熱門，部分學校為了適應市場，主動開設了如工業(yè)機器人、機電一體化專業(yè)。

一、數(shù)控專業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

智能制造是制造業(yè)的主流方向，是不可逆的趨勢。先從國際上來看，德國有“工業(yè)4.O”，美國有“再工業(yè)化”。其實智能制造都是核心。國家工信部指出，“智能制造日益成為未來制造業(yè)發(fā)展的重大趨勢和核心內容，也是加快發(fā)展方式轉變，促進工業(yè)向中高端邁進、建設制造強國的重要舉措，也是新常態(tài)下打造新的國際競爭優(yōu)勢的必然選擇。”再從近些年的市場來看，江蘇省蘇南一帶出現(xiàn)了大批的各類自動化設備企業(yè)，連我們走訪的國際知名化妝品廠家今年也要進行產線改進，將減少一半員工。

二、應對前的綜合分析

1.智能制造工業(yè)機器人的現(xiàn)狀

智能制造是人機一體化智能系統(tǒng)。它在制造過程中能進行智能活動，通過人與智能機器的合作共事，去擴大、延伸和部分地取代人類腦力勞動。它把制造自動化概念更新，擴展到柔性、智能、集成。就目前市場來看，智能制造最重要的體現(xiàn)就是工業(yè)機器人。機器人應用廣泛，現(xiàn)在大有機器人將全面代替人的思想潮流，其實大家對智能制造或者工業(yè)機器人都存在一定的認知誤區(qū)。首先，機器人根本不是一定是像人一樣長著各種微妙的“器官”的活物，更不用談已經出現(xiàn)了跟人有一樣的思維智能，離想象的智能化還有很長的距離。目前主要的用處還是代替人從事重復、危險等生產活動，而且本身智能制造就是人機一體，不可能把人完全隔絕。

工業(yè)機器人分為生產和應用兩個陣營，前者主要是機器人的生產開發(fā)研究，是機器人的制造商和集成商。國內目前是以集成商為主，帶有一些開發(fā)研究。后者是機器人的應用操作，如制造加工、焊接、裝配等。

2.數(shù)控專業(yè)的發(fā)展全局分析

數(shù)控專業(yè)的發(fā)展本身是建立在制造業(yè)全面升級，大量的數(shù)控設備代替普通設備、專用設備，從超大批量向中小批量轉化的優(yōu)秀方案，完成了一次從業(yè)人員的升格。智能制造是為了完成柔性集成化、分析智能化，解決制造個性化、信息化等，所以究其本質還是制造。

另外，從工業(yè)機器人專業(yè)的從業(yè)領域來看，其無非是進入機器人廠家從事機器人和相應工作站的開發(fā)、組裝、調試、銷售、售后技術支持，或者進入應用企業(yè)從事自動化生產線上工業(yè)機器人及其輔具系統(tǒng)、檢測裝置、機電設備系統(tǒng)的安裝、運行、操作編程、維修、維護、管理等。技工院校培養(yǎng)學生，主要還是從事后者的工作領域，這與數(shù)控專業(yè)的培養(yǎng)目標是一致的，所以沒有本質區(qū)別。

再從智能制造集成系統(tǒng)PEMS的結構圖來分析，數(shù)控其實就是里面的核心之一，數(shù)控專業(yè)的發(fā)展背景就是如此。

三、如何應對

1.樹立信心，從容應對

通過以上分析，可見數(shù)控專業(yè)與智能制造根本不矛盾，數(shù)控是智能制造模塊中非常重要的一環(huán)。可以斷言，數(shù)控的專業(yè)發(fā)展還將不斷持續(xù)。目前數(shù)控專業(yè)的主流方向有兩個，一個是數(shù)控加工，再加一些質量檢測，另外一個是數(shù)控維修。反觀工業(yè)機器人廠家，大多數(shù)仍然是數(shù)控設備制造企業(yè)，技術核心沒變，變化的只是產品模式，一些制造管理理念。數(shù)控專業(yè)為工業(yè)機器人時代的到來早就進行了準備。

現(xiàn)在部分學校正在不遺余力地大力發(fā)展機器人專業(yè)，采購大量工業(yè)機器人，閑置數(shù)控設備，也是跟上市場，把握趨勢。其實可以冷靜思考工業(yè)機器人的內涵，整合數(shù)控專業(yè)資源，避免投資浪費，從容應對。

2.課程改革刻不容緩

（1）深化課程改革，建立完整知識技能體系。現(xiàn)行情況數(shù)控專業(yè)受到沖擊也還是有道理的。原因很多，除了有市場行為和一些誤解外，更多的來自于專業(yè)的發(fā)展思路。工業(yè)機器人本身是一個機電氣等高度集成的技術，需要非常綜合的知識與技能。數(shù)控專業(yè)培養(yǎng)偏于單一，非常強調操作編程的熟練度，零件加工訓練的難度等。隨著機器人的普及，反復的工作將不再需要人的過多介入，更多的是需要工藝、自動化加工理念。改革立足企業(yè)需求，拓展數(shù)控專業(yè)自身，建立完整知識技能體系，建議進行分方向的綜合。方向一為現(xiàn)場應用，主要知識與技能為：普通機床操作與加工、數(shù)控機器人的編程加工、示教仿真、電器控制、液壓與氣動、工裝夾具、制造工藝、刀具、產品質量、設備安裝調整、三維設計、CAM編程。該部分重視制造基礎，綜合知識技能。方向二是調試維修，主要知識技能為：機床的基本操作、電器控制、數(shù)控原理、裝調與維修、PMC編程、液壓與氣動、工裝夾具、機器人安裝與調試、自動化生產線方案。該部分需要強化自動控制系統(tǒng)，綜合知識技能。

（2）課程改革核心要點。改革的核心仍然分為應用與維護維修兩個方向，這里列出的知識技能顯示它們之間更多的是綜合并行，融合升級。有些是成熟的，也有些是進行綜合交叉的，需要繼續(xù)優(yōu)化為一體化教學，開發(fā)合適的教材，學材。說明如下。

第一，夯實基礎。世界技能大賽帶給我們的啟示之一是“重視基本功”。基礎技能如機床操作與加工、機器人編程、示教離線是兩個方向的必修課。突出學生的基礎技能是職業(yè)生涯的立足根本理念，夯實基礎，不急于求成。

第二，強調復合。世界技能大賽可能并沒有特別先進的設備，但非常強調綜合技能，如設計、加工、裝配、維護、檢測、材料等。智能制造強調人機一體，柔性集成。未來學生面對的不再是單一具體機床，而是不斷變化的生產情景，沒有復合能力就不能適應新的形勢。

第三，加快工裝夾具、機械自動化課程改革。隨著智能制造的發(fā)展，人將從繁重的簡單勞動中解脫。解放出的人，有一大部分將投入到機器人與數(shù)控機床之間的交接中，最主要的工作內容是夾具方案設計、機械手配置等。夾具、刀具在智能制造系統(tǒng)中的地位很高，但目前在這方面教學改革還沒有大的進展。部版《夾具制作》，還只是夾具知識的冰山一角，先不談機器人制造的快速交換要求，連企業(yè)真實的生產實踐也不能滿足。技工院校開設機床夾具課程的模式是理論學習和課程設計。這就是造成學生到企業(yè)后產生“在學校學的知識沒用”想法的最重要根源之一。眾多自動化企業(yè)面臨的人才難題是純電氣自動化的人多，兼顧機械自動化的優(yōu)秀人才特別稀缺。該課程的改革思路大致如下。

首先.取材企業(yè)現(xiàn)場，根據企業(yè)中夾具的具體應用，抽取典型工作任務，直擊生產，做到統(tǒng)一又具有代表性。

其次，開展一體化教學及教材開發(fā)，充分發(fā)揮數(shù)控專業(yè)優(yōu)勢，將大部分典型工作任務進行挖掘，擺脫以往的夾具課程偏于計算、純基礎理論講解模式，轉而用工作任務驅動，將夾具從設計、材料附件選購、自制件的加工、裝配、調試串聯(lián)起來。

再次，接入自動化夾具。自動化夾具需配以液壓氣壓傳動知識。目前的教科書沒有從氣動原件的知識入手，配以夾具的具體應用，學生對氣動夾具只有概念，沒有切身體會，需要將這兩者進行重新組合。

最后，注重機械自動化基礎。這方面從機械手、關節(jié)臂、十字滑臺裝配調試、精度檢測入手，學習各類自動卡爪的原理與裝配等。

3.重構校企合作模式

校企合作是老生常談，好像也沒有什么新意。學校應該樹立新的合作觀。縱觀科技發(fā)展，發(fā)展速度將越來越快，設備更新?lián)Q代加快。原來的定點培養(yǎng)、企業(yè)使用學校設備、企業(yè)參與人才培養(yǎng)方案等低層次的合作肯定不能適應。應注重與企業(yè)的同步性，最佳利用企業(yè)資源，共贏共享。比如現(xiàn)在大家關注的要按照企業(yè)的工作過程來培養(yǎng)、共同參與企業(yè)項目，將企業(yè)項目作為教學案例等。

4.加快融合

保持開放包容的心態(tài)，請停止關于機器人，數(shù)控專業(yè)各自的歸屬爭論。知識原本就是一個交叉重生的過程。就像數(shù)控專業(yè)來源于機械制造，未來這兩者都會融入制造業(yè)，形成新的定義，現(xiàn)在只不過是過渡期。

5.整合師資隊伍

最后的應對都要由優(yōu)秀的師資隊伍來承擔，迅速調整師資，整合資源，樹立復合觀。隨著制造領域復合化的深化，所有技工院校教師都要意識到建立職業(yè)有效期觀念，化被動為主動，加快學習、及時更新知識的觀念。

四、小結

數(shù)控專業(yè)已經站在產業(yè)升級，智能制造成為主流趨勢的浪尖，必須快速進行改革調整，適應新的歷史發(fā)展。加強自信心，加快融合，加大課程改革力度，夯實數(shù)控專業(yè)基礎。我們要做的就是立足當下，從操作應用、調試維護兩個方向著手，堅持進行復合化、綜合化是應對智能制造的理想措施。時不我待，作為技工院校的教師，我們要敢于擔當，積極走進企業(yè)，大膽改革嘗試。數(shù)控專業(yè)還有更多的事需要做，行動一直在路上。

參考文獻：

[1]奧拓·布勞克曼，智能制造[M].北京：機械工業(yè)出版社，2015（9）.

[2]畢勝，國內外工業(yè)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀[J]機械工程師，2008（7）.

[3]孫玉寧，國內外機器人發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢學術報告[R].物聯(lián)網專業(yè)教育及技術講座，2010.