甘肅省職業技能公共實訓中心功能定位研究

蔣凌鋒 王慶彥

（甘肅能源化工職業學院，甘肅 蘭州 730207）

0 前言

甘肅省職業技能公共實訓中心位于蘭州新區職教園共享區中部北端，規劃設計分為前樓和五大主樓兩部分，主體三層結構，局部二層，總建筑面積4.78萬平方米。該中心以實訓為載體，以支柱產業技能人才培養為重點，旨在打造全國一流、西部領先的高端技術人才培訓基地。

1）現代智能制造實訓與技術研發模塊

甘肅省智能制造綜合實訓中心是貫徹落實同濟大學與甘肅省人民政府戰略合作，積極對接工業4.0與中國制造2025，努力打造甘肅省新型人才培養的高地，智能化、信息化、現代化的平臺，教學做合一與產學研一體的基地的重要舉措，對實現科技成果轉化、帶動區域現代制造業發展具有里程碑意義。

該項目建設設備及配套軟件投資2458萬元，建筑面積2000平方米，內容包括“工業4.0”智能工廠示范生產線、智能制造能源管理示范系統、設備故障診斷和預測性維護示范系統、產品全生命周期管理基礎實驗室、嵌入式控制和數據采集操作實驗室等五個模塊。

為了促成項目落地，蘭州新區職教園區管委會多次與同濟大學中德工程學院、蘭州交通大學協商。三方共同積極努力，破解體制、經費等問題，以“力量互補、協同共建、傾斜支持”為宗旨，以“平等、互補、協作、共贏”為原則，在蘭州新區職教園區建設甘肅省智能制造綜合實訓中心（同時加掛同濟大學工業4.0-智能工廠實驗室西北中心）。建成后，由蘭州新區職教園區管委會統一管理，同濟大學中德工程學院負責整體方案設計、技術把關、師資培訓、國際交流和科研成果轉化，蘭州交通大學提供具體技術支撐，保障良好運行。

2）現代化工安全與生產技術模塊

該中心占地3600平方米，共8個實訓室，283套設備，可實現320人同時培訓，是全國目前最大的化工類實訓基地。實訓室團體培訓中心共有168個工位，安裝145套北京東方仿真軟件，用于學生仿真實習，可進行化工總控工、操作工、檢驗工、甲醇工、燃料油工技能鑒定，現場PC可以一鍵啟動升降或學員自由啟動。該中心依靠先進的軟硬設備，通過資源共享、政企共建，深入開展校校合作、校企合作。自2018年8月建成以來，已多次承擔中國化工教育協會全國高校、高職院校師資培訓，甘肅省內高校、高職學生實訓，及承辦多次職教園區職業院校技能大賽。該中心服務入園院校，助推園區職業教育發展，對接蘭州新區精細化工產業園，面向全省，引領西北，示范全國。

3）現代物流技術培訓與服務拓展模塊

該中心總建筑面積2700平方米，設備投資1900萬，軟硬件設備100多套，是甘肅省“職業教育助城鎮化建設”、對接“精準扶貧”和“一帶一路”經濟發展戰略的建設項目之一，主要服務于蘭州新區及甘肅省陸港物流、商貿物流、醫藥物流等產業群的發展，面向全社會，是以中、高級職業技術和職業技能為主要培訓方向的大型綜合人才培養基地。

該中心主要包括：自動化立體倉庫區、閣樓貨架分揀區、穿梭車密集存儲區、重型貨架存儲區、物流軟件及智能化監控實訓區五大區域，配備有工業級AGV自動搬運機器人、拆垛碼垛機器人、自動打包機及貨到人自動化分揀系統等先進設備，可同時滿足50多個崗位的教學實訓及職業培訓，中心現有倉管員、快遞員、叉車操作員、物流管理師等多個職業工種的鑒定資質，同時可承接甘肅省及全國物流相關專業的職業技能競賽。

4）現代控制技術中心模塊

現代控制技術中心涵蓋基礎控制、運動控制、過程控制三大領域，共7個實訓室，建筑面積3600平方米，主要設備有157臺（套），能同時容納320人開展技能培訓學習。

該中心的主要實訓設備全部選用西門子、費斯托、ABB等國際知名企業產品，緊跟現代控制技術發展。同時，與西門子（中國）有限公司等達成合作協議，現為西門子SCE教師培訓中心和西門子工業技術培訓中心，也是西門子在中國的第八大培訓中心，引入西門子課程體系和先進工程技術，定期選拔骨干教師赴德國學習，頒發西門子相應的課程培訓證書。該中心已開展甘肅省SCE師資培訓一期，后續將為世界技能大賽工業控制項目的中國參賽隊提供走訓服務。

1 綜合實訓中心設計思路

按照《公共實訓中心建設頂層設計》，借鑒天津市海河教育園區中國天津職業技能公共實訓中心建設經驗，結合國家發展戰略和西部產業發展需求，確定建設四大特色領域的實訓中心，即現代智能制造實訓與技術研發、現代物流技術培訓與服務拓展、現代化工安全與生產技術模擬、現代控制技術師資培訓。實訓中心共包含42個實訓室，覆蓋60多個專業，可同時容納2500人實訓，年培訓和職業資格鑒定能力8萬人次。

該公共實訓中心以“面向新區，服務全省，創新模式，引領西部”的思路，凸顯“先進性、示范性、適用性、公共性、展示性”，真正打造集產、學、研、培、賽為一體的新型現代職業教育平臺。

2 綜合實訓中心服務定位

公共實訓中心以提供中高端職業技能實訓為主，同時為甘肅省及西部職業院校“雙師型”教師培訓、社會勞動力轉移及再就業培訓、蘭州新區企業員工技術培訓、各類科研機構及企業技術攻關和科普活動提供相關服務。

該中心在建設規模和技術先進性方面均處于國內一流水平。為甘肅省職業院校和物流相關企業在教學、科研、社會勞動力轉移培訓、崗位技能鑒定、產教融合等多方面發揮了積極的作用，助推了蘭州新區的發展。

3 代表性實訓中心建設剖析——智能制造綜合實訓中心“工業4.0-智能工廠”實訓室

“工業4.0”作為未來工業發展的趨勢，對人才培養、關鍵技術研發和應用提出了重大挑戰。智能制造對系統型、復合型、創新型人才的需求，以及企業對人才解決實際問題能力的需求，迫切需要新的教學培訓方式。

智能制造綜合實訓中心“工業4.0-智能工廠”實驗室以新穎獨特的教育機器人（智能小車）的生產作為范例，在真實的工業級生產環境中，完整演示與真實企業類似的制造流程，體現了個性化定制、智能自動組裝、制造信息集成、數字孿生、預測性維護等“工業4.0”的核心理念、特征和關鍵技術。

該實驗室將為培養和孵化面向未來的卓越工程師，提高我國特別是甘肅智能制造關鍵技術的研發能力和成果轉化能力，提供實踐教學和科研的良好平臺。

圖1 智能制造生產線總體布局

3.1 實訓室生產線模擬

智能制造生產線由智能物流系統、輸送線、數控加工系統、激光鐳射工位、自動裝配和視覺檢驗系統和自動控制系統共七部分組成，可實現教育機器人的設計、仿真、驗證、自動加工、自動檢測、自動裝配、自動質檢、自動入庫等功能。

中央控制臺有6工位，分別為制造執行MES、產品研發PLM、虛擬現實VR、刀具檢測、數據BI展示和AGV小車。

以教育機器人（智能小車）的生產作為范例，其生產過程如下：

1）在APP訂單系統下發產品訂單（可根據演示情況實際操作創建訂單），訂單系統向PLM（產品生命周期管理系統）平臺傳輸訂單數據，自動創建訂單，發起“產品生產制造”流程。

2）PLM對產品物料、BOM及圖文檔數據進行管理。根據訂單信息，實現產品模型數據的自動創建，構建“產品數字化雙胞胎”。根據產品制造工藝，構建“生產工藝數字化雙胞胎”。

3）工藝仿真和虛擬調試系統，對生產線進行仿真驗證，通過虛擬仿真調試機，進行生產線虛擬調試，構建“生產數字化雙胞胎”。

4）PLM將工藝結構信息、數控程序等傳輸到MES（制造執行系統），MES控制工單在現場的執行過程。

5）原料與載具出庫。根據產品的不同，智能小車所需的原料由各堆垛機自動撿取后，進入上、中、下三層小車裝配支線。小車上層裝配主要給上層PCB板裝配零部件模塊，還包括一個銘牌的數控加工，數控機床根據個性化信息執行。小車中間層裝配與上層裝配類似，零部件數量相對較少，只需插接一個蜂鳴器。小車下層裝配單元需要在小車下層裝配傳感器。

小車總裝1裝配中層和下層，小車總裝2裝配上層和總裝1部件。小車程序燒錄、自檢主要功能是給已經裝配好的小車進行燒錄程序以及自檢。

6）智能鐳射及產品入庫鐳射機在小車銘牌上進行打碼，二維碼根據訂單信息個性化定制。鐳射完成后，定位機構放行。最后出料由AGV接走，送至成品庫。

在完成教育機器人生產的過程中，產生了大量的數據，如訂單數據、庫存數據、各個工站的能源利用數據、數控機床和機器人的設備狀態數據、機械振動數據等，這些數據背后蘊含著豐富的價值，可以用于多種工業場景中，如預測設備健康狀態和剩余生命周期、分析訂單、能源、產品質量、設備利用率等多個因素之間的關系等。

3.2 實訓室工業大數據分析

工業大數據基礎平臺包括采集終端數據接入、數據存儲、大數據分析實時計算、離線計算、數據交換、平臺管理等功能，是設備故障預測、大數據分析應用等的基礎。

設備故障預測與健康管理（PHM）系統，基于信息物理系統（CPS）分析方法，實現對設備狀態的實時監測、健康狀況分析、預測、可視化、信息互聯化，從而達到提高生產效率、降低停機維修頻度和降低能耗的目標。

工業大數據分析應用基于機器學習、人工智能等建立的適應性模型，將數據獲取與生成納入整個研究流程，實現快速生成大量模擬加工數據，并采用深度網絡模型建立刀具磨損預測模型、產品交貨周期預測模型等，完整展示了工業大數據采集、存儲和分析應用的全過程。

3.3 實訓室使用功能

為了促進智能制造與甘肅省各相關產業的對接，引領企業轉型升級，該中心還將定期（約1-2月1次）舉辦“智能制造高端研修班”。為了推動蘭州新區職教園區智能制造人才培養，就智能制造中涉及的關鍵技術與園區學校聯合進行課程開發。

實驗室平臺的建立是一個良好契機，未來該中心將通過該平臺，展示“工業4.0”智能制造的先進理念，引領企業智能制造實踐；采用教學、培訓、比賽等多種形式，拓寬人才培養渠道和質量；面向企業技術更新需求，支撐科研項目研究和企業發展。

該中心能完成機械相關領域15個工種的職業技能鑒定工作，可作為甘肅省機械行業技術人才培訓基地，承接甘肅省、西部地區機械行業職工及學生技能大賽，努力建設為世界技能大賽中國集訓基地。

該中心主要服務于蘭州新區及甘肅省加工制造業、汽車制造業等產業群的發展，充分利用高端數控機床等設備，承擔企業一定的生產訂單，促進職業教育與甘肅省區域裝備制造產教深度融合。

4 結語

綜上所述，高校綜合實訓室建設使用功能由傳統的單一模式，逐步邁向多元化、精細化、專業化。

綜合實訓室的建立，其功能性主要體現在五個特色，即滿足學生教學實訓要求、提升學生職業技能培訓、提供職業技能鑒定平臺、開展職業技能競賽、推動職業教育新技術研發，形成互聯網＋專業實踐+教育+大數據模式，將大數據融入教學實訓任務。通過服務器部署，學生可根據自身需求，量身選擇課程，在平臺預習、學習、復習，完成學習閉環。學習結果接入大數據庫，能分析學員培訓時長、成績對比圖等，為學校乃至行業提供強有力的數據支撐。學生在現代教育教學模式下，可以更快、更好掌握學科技能，適應社會行業的發展，提高自身競爭力；教師也擁有了更廣闊的操作平臺，錘煉自己的教學技能和實操能力，提高科研水平，更好服務于學生。

同時，綜合實訓室的建設，需要適應當地的經濟發展需求，立足服務于當地教育和經濟，形成產教融合的新型服務鏈。這不僅減輕了社會人員的就業壓力，也為企業的技術研發注入了新的活力。實訓流程及設備采用，最大化與國際行業內領先技術接軌，創造新型實訓環境，加大與企業的合作力度，達到學校和企業共贏的目的。使公共實訓中心突出現代化、國際化和個性化的特點，在對接“一帶一路”戰略、助推城鎮化建設、精準扶貧、就業與再就業等方面發揮作用。