技能競(jìng)賽助力智能制造裝備技術(shù)專業(yè)師生發(fā)展的實(shí)踐與探索*——以山西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例

崔俊杰，郭海青，董海濤

（山西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院數(shù)控工程系，山西 長(zhǎng)治 046011）

1 技能大賽簡(jiǎn)介

全國(guó)“數(shù)控機(jī)床裝調(diào)與技術(shù)改造”技能大賽是與智能制造裝備技術(shù)專業(yè)最為密切相關(guān)的賽項(xiàng)（以下簡(jiǎn)稱數(shù)維大賽），該賽項(xiàng)的比賽內(nèi)容幾乎涵蓋了本專業(yè)的所有知識(shí)點(diǎn)，比賽內(nèi)容難度適宜，既沒有超出高職院校的知識(shí)范疇，又與企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合。參賽選手根據(jù)賽項(xiàng)任務(wù)書的要求，借助賽場(chǎng)提供的檢具、工具、設(shè)備、技術(shù)資料等，完成數(shù)控機(jī)床機(jī)械部件裝備與調(diào)試、數(shù)控機(jī)床技術(shù)改造與功能開發(fā)、數(shù)控機(jī)床電氣設(shè)計(jì)與安裝、數(shù)控機(jī)床精度檢測(cè)、數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修、試切件的編程與加工，并對(duì)比賽工作過程中的職業(yè)素養(yǎng)與安全意識(shí)進(jìn)行相應(yīng)考核。

自2009年以來，山西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院積極組織學(xué)生、老師參加數(shù)維大賽，在各次比賽中均代表山西省參加全國(guó)決賽，表1所示為2018年至今該院獲得的成績(jī)情況。多年的實(shí)踐證明，數(shù)維大賽不僅發(fā)揮著“以賽促學(xué)、以賽促教”的作用，而且對(duì)本專業(yè)學(xué)生的培優(yōu)培強(qiáng)、教師提升發(fā)展等方面有顯著的促進(jìn)作用。

表1 參加數(shù)維大賽獲獎(jiǎng)一覽表

2 賽前訓(xùn)練與管理

賽前訓(xùn)練與管理要堅(jiān)持以學(xué)生為中心，根據(jù)參訓(xùn)學(xué)生的年齡特點(diǎn)、知識(shí)結(jié)構(gòu)、技能水平的差異，結(jié)合本賽項(xiàng)的職業(yè)技能競(jìng)賽標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)訓(xùn)練內(nèi)容進(jìn)行分層設(shè)計(jì)，實(shí)行模塊化訓(xùn)練和個(gè)性化訓(xùn)練。教育引導(dǎo)學(xué)生堅(jiān)定奪魁信念，樹立必勝信心，激發(fā)學(xué)生求知、合作、競(jìng)爭(zhēng)的精神。下面就數(shù)控機(jī)床電氣設(shè)計(jì)與安裝、數(shù)控機(jī)床機(jī)械部件裝配與調(diào)整、數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修、試切件加工與測(cè)量、職業(yè)素養(yǎng)與安全意識(shí)評(píng)價(jià)5項(xiàng)任務(wù)的賽前訓(xùn)練與管理進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹[1]。

2.1 數(shù)控機(jī)床電氣設(shè)計(jì)與安裝

1）任務(wù)要求。選手根據(jù)賽項(xiàng)任務(wù)書題目要求，針對(duì)外圍輔助設(shè)備或檢測(cè)設(shè)備，設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制電路。選擇適宜的器件、正確連接線路，并調(diào)試驗(yàn)證。要求正確繪制電路圖，符合工藝要求的連接，并完成賽項(xiàng)任務(wù)書中要求的驗(yàn)證測(cè)試。

2）學(xué)生訓(xùn)練。提高電氣識(shí)圖能力，電氣原理圖用來表明機(jī)床設(shè)備的工作原理及各電器元件間的作用，一般由主電路、控制電路、檢測(cè)與保護(hù)電路、配電電路等幾大部分組成；識(shí)圖能力是學(xué)生電氣安裝訓(xùn)練的基礎(chǔ)，通過對(duì)數(shù)控機(jī)床電氣原理圖進(jìn)行“解剖式”分解學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)圖中的元器件名稱、符號(hào)、功能、型號(hào)、數(shù)量等每一個(gè)細(xì)節(jié)都能清晰掌握，不留任何死角。強(qiáng)化電氣設(shè)計(jì)和安裝能力，在熟練掌握電氣原理圖的基礎(chǔ)知識(shí)和設(shè)計(jì)安裝規(guī)范后，學(xué)生就要拿出歷年的賽題對(duì)機(jī)床電氣設(shè)計(jì)、電氣安裝及功能驗(yàn)證等內(nèi)容進(jìn)行針對(duì)性強(qiáng)化練習(xí)，老師要對(duì)學(xué)生電氣設(shè)計(jì)及安裝過程中不符合設(shè)計(jì)規(guī)范、安裝規(guī)范的內(nèi)容提出嚴(yán)格要求，并組織學(xué)生每日進(jìn)行反復(fù)練習(xí)。

2.2 數(shù)控機(jī)床機(jī)械部件裝配與調(diào)整

1）任務(wù)要求。選手根據(jù)賽場(chǎng)提供的機(jī)械主軸單元，按照賽項(xiàng)任務(wù)書題目要求，進(jìn)行主軸軸承的裝配與調(diào)整，安裝工藝應(yīng)符合賽項(xiàng)提供的主軸安裝工藝標(biāo)準(zhǔn)。 安裝精度和檢測(cè)項(xiàng)應(yīng)符合賽題要求。 將機(jī)械主軸、聯(lián)軸節(jié)、異步電機(jī)安裝到基座上，并應(yīng)保證同軸度符合賽題中指標(biāo)要求。 賽場(chǎng)提供量具、檢具，選手應(yīng)正確使用量具、檢具。寫出主軸安裝過程，安裝工藝，所使用量具、檢具、工具等。

2）學(xué)生訓(xùn)練。識(shí)讀機(jī)械部件結(jié)構(gòu)圖和裝配圖，該項(xiàng)任務(wù)要求學(xué)生完成導(dǎo)軌副的裝調(diào)、滾珠絲桿副的裝調(diào)、電機(jī)與聯(lián)軸器的裝調(diào)、數(shù)控工作臺(tái)機(jī)械裝調(diào)、主傳動(dòng)機(jī)械裝調(diào)、檢測(cè)與調(diào)整等內(nèi)容，學(xué)生要運(yùn)用所學(xué)的機(jī)械識(shí)圖、機(jī)械裝配工藝等知識(shí)，熟練掌握數(shù)控設(shè)備機(jī)械部件結(jié)構(gòu)圖和裝配圖，使用合適的裝配工量具對(duì)主軸、進(jìn)給軸、電機(jī)與絲桿連接等典型部件進(jìn)行裝配和調(diào)試。強(qiáng)化裝配和精度檢測(cè)能力，數(shù)控機(jī)床機(jī)械部件裝配與調(diào)整要求學(xué)生正確選用數(shù)控機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)零部件和安裝工具，完成機(jī)械零部件的安裝；正確選擇測(cè)量?jī)x器，完成各項(xiàng)幾何精度的檢測(cè)等。該項(xiàng)任務(wù)工作量大，內(nèi)容煩瑣，如果有一個(gè)螺釘裝錯(cuò)或工藝路線不規(guī)范就會(huì)造成安裝錯(cuò)誤，所以日常訓(xùn)練中要求學(xué)生嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，熟練掌握數(shù)控機(jī)床各項(xiàng)機(jī)械精度指標(biāo)的要求和正確的檢測(cè)方法。

2.3 數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修

1）任務(wù)要求。在機(jī)床不通電情況下檢查機(jī)床電氣系統(tǒng)，排除目測(cè)隱患。機(jī)床通電后選手根據(jù)屏幕顯示的報(bào)警信息，逐一解除系統(tǒng)及PLC報(bào)警。按照賽項(xiàng)任務(wù)書機(jī)床功能檢查表要求，按順序進(jìn)行機(jī)床功能檢查，排除電氣控制、數(shù)控系統(tǒng)、機(jī)械等軟硬件故障。系統(tǒng)及伺服參數(shù)應(yīng)調(diào)整至最佳狀態(tài)。根據(jù)機(jī)床存在的故障，將故障現(xiàn)象、故障點(diǎn)、排除故障過程、調(diào)整過程填入指定表格中。

2）學(xué)生訓(xùn)練。該項(xiàng)任務(wù)重點(diǎn)考察學(xué)生的動(dòng)手及解決數(shù)控機(jī)床安裝、調(diào)試、維護(hù)、修理的能力，涉及內(nèi)容涵蓋數(shù)控機(jī)床硬件連接、基本參數(shù)、伺服參數(shù)設(shè)置及調(diào)試、數(shù)控機(jī)床功能編程（PMC編程）、數(shù)控機(jī)床常見故障分析等方面內(nèi)容。學(xué)生要學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)床的整體結(jié)構(gòu)和電氣控制部分的組成與功能，掌握數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)和輔助機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)功能及簡(jiǎn)單的維修操作，能通過機(jī)床報(bào)警、PLC梯形圖、PLC輸入/輸出狀態(tài)等提示信息，正確判斷數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的故障范圍，并能進(jìn)行常見故障排除。

2.4 試切件加工與測(cè)量

1）任務(wù)要求。該任務(wù)要求選手依據(jù)GB/T-20957.7-2007《精密加工試件》標(biāo)準(zhǔn)，按照賽項(xiàng)任務(wù)書的圖紙要求，進(jìn)行試切件加工及測(cè)量。賽場(chǎng)不提供CAD/CAM軟件，要求計(jì)算機(jī)G代碼編程，通過數(shù)控機(jī)床企業(yè)提供的程序?qū)⒓庸こ绦騻魉椭罜NC。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的加工圖紙，用G代碼編程，完成相應(yīng)的加工任務(wù)。 選手根據(jù)圖紙要求和賽場(chǎng)提供的毛坯圖，自行設(shè)計(jì)試件切削試驗(yàn)工藝，完成試件切削試驗(yàn)的程序編制和加工。選手自備刀具、刀柄和量具，合理安裝、調(diào)整刀具，配合其他工、量具使用，完成試件切削試驗(yàn)操作。試切件毛坯要求：毛坯形狀、尺寸及其技術(shù)要求參見樣題，毛坯由承辦校準(zhǔn)備，為每個(gè)參賽隊(duì)提供兩件毛坯，其中一件備用。加工完成后，選手清理工作臺(tái)，安裝測(cè)頭，根據(jù)賽項(xiàng)任務(wù)書要求，編制測(cè)量程序，測(cè)量試切件的尺寸。

2）學(xué)生訓(xùn)練。該任務(wù)需要學(xué)生根據(jù)圖紙要求和賽場(chǎng)提供的毛坯圖，自行設(shè)計(jì)試件切削試驗(yàn)工藝，使用G代碼完成試切件加工程序的編寫。這就要求學(xué)生要掌握數(shù)控機(jī)床的加工工藝，熟練掌握數(shù)控系統(tǒng)的功能、操作方法以及安全規(guī)程等，這些內(nèi)容學(xué)生在數(shù)控機(jī)床切削加工的課程中已進(jìn)行學(xué)習(xí)，只需在平時(shí)加以練習(xí)就可以完成任務(wù)。

2.5 職業(yè)素養(yǎng)與安全意識(shí)評(píng)價(jià)

1）任務(wù)要求。該項(xiàng)任務(wù)要求參賽團(tuán)隊(duì)分工合理，相互協(xié)調(diào)性好，工作效率高，書寫規(guī)范，尊重裁判。著裝合格，操作規(guī)范，工、量具擺放合理，沒有違反安全操作規(guī)程現(xiàn)象，保持工位清潔衛(wèi)生。

2）學(xué)生訓(xùn)練。數(shù)維比賽是一個(gè)團(tuán)隊(duì)比賽項(xiàng)目，在展示個(gè)人風(fēng)采和個(gè)人水平的同時(shí)，更加突出職業(yè)道德與協(xié)作精神。在組建學(xué)生團(tuán)隊(duì)時(shí)，在日常訓(xùn)練的學(xué)生中選出成績(jī)好、品質(zhì)優(yōu)、善配合的三名學(xué)生，并選出隊(duì)長(zhǎng)。訓(xùn)練時(shí)，學(xué)生甲負(fù)責(zé)機(jī)械方面的工作，包括機(jī)械主軸單元的裝配、安裝精度和檢測(cè)、機(jī)床幾何精度檢測(cè)、運(yùn)動(dòng)精度檢測(cè)及試切件的加工與測(cè)量。學(xué)生乙負(fù)責(zé)電氣方面的工作，包括機(jī)床電氣設(shè)計(jì)與安裝、加裝智能制造所需工件測(cè)頭、模擬主軸功能硬件連接、PC機(jī)與CNC互聯(lián)互通、PLC功能開發(fā)等。該項(xiàng)目對(duì)隊(duì)長(zhǎng)的要求最高，他需要精通兩位同學(xué)的所有內(nèi)容，主要負(fù)責(zé)任務(wù)書的記錄、機(jī)床故障診斷與維修等，在兩位隊(duì)員遇到問題時(shí)或需要提供幫助時(shí)及時(shí)協(xié)調(diào)解決。

3 技能競(jìng)賽提升學(xué)生學(xué)業(yè)水平

3.1 以賽促學(xué)，提高理實(shí)一體化教學(xué)質(zhì)量

經(jīng)過多年的積累，本專業(yè)學(xué)生對(duì)參加數(shù)維大賽都具有較高的積極性，甚至有些學(xué)生為了在該賽項(xiàng)中獲得好的成績(jī)而選擇就讀山西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院。但由于參加大賽的學(xué)生名額有限，競(jìng)爭(zhēng)也就異常激烈，這大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。學(xué)生為了能夠參加大賽而努力學(xué)習(xí)專業(yè)課程，還在實(shí)踐中不斷補(bǔ)充相關(guān)的理論知識(shí)。

數(shù)控設(shè)備應(yīng)用與維修專業(yè)強(qiáng)調(diào)實(shí)踐能力，采用理實(shí)一體化方法實(shí)施教學(xué)。為了更好地服務(wù)于參加大賽的學(xué)生，在具體教學(xué)過程中，專業(yè)教師根據(jù)學(xué)生理論知識(shí)水平、實(shí)踐動(dòng)手能力以及個(gè)人特點(diǎn)等，進(jìn)行分層次布置任務(wù)，提升課堂教學(xué)的學(xué)習(xí)效果。

3.2 錘煉意志，全方位提升學(xué)生職業(yè)能力

數(shù)維大賽是對(duì)參賽學(xué)生實(shí)操技能水平和職業(yè)綜合素養(yǎng)的全方位考核，優(yōu)異成績(jī)的取得是學(xué)生素質(zhì)全面提升的有效展現(xiàn)，這就要將賽場(chǎng)的高技能滲透到日常教學(xué)中[2]。一是吃苦耐勞的精神，本專業(yè)參賽學(xué)生為了能夠在比賽中脫穎而出，利用寒暑假及周末的休息時(shí)間，積極主動(dòng)學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，跟著老師學(xué)習(xí)專業(yè)技能。二是規(guī)范操作的意識(shí)，比賽中裁判員根據(jù)考核標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格把關(guān)，這就要求參賽學(xué)生在日常訓(xùn)練中就要按照有關(guān)電氣安全操作方法和機(jī)加工規(guī)范操作方法等規(guī)范文件嚴(yán)格執(zhí)行。三是團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力，比賽中是三名學(xué)生同時(shí)參與的，這就要求參賽學(xué)生要建立良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力，那么在日常訓(xùn)練中就要按照各自分工各司其職，不斷提高團(tuán)隊(duì)的凝聚力。另外，還要培養(yǎng)良好的工作習(xí)慣，日常訓(xùn)練中就要將整理、整頓、清掃、清潔、素養(yǎng)的5S標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)到位。只有將這些細(xì)節(jié)努力做到、做好，才能確保在比賽中取得優(yōu)異成績(jī)。

3.3 人生蛻變，職教學(xué)生實(shí)現(xiàn)完美就業(yè)

隨著該院不斷在數(shù)維大賽中取得佳績(jī)，一些對(duì)數(shù)控機(jī)床維修人員有較大需求的企事業(yè)單位開始垂涎本專業(yè)畢業(yè)生，尤其是經(jīng)歷過大賽錘煉的優(yōu)秀學(xué)子，他們不惜拿出高薪來爭(zhēng)奪這部分寶貴的人才資源。例如，中國(guó)航天科工集團(tuán)、中科院物理研究所、淮海工業(yè)集團(tuán)有限公司、山西航天清華裝備有限責(zé)任公司、太重集團(tuán)、北方自動(dòng)控制技術(shù)研究所、中國(guó)人民解放軍第四三二八工廠等知名企業(yè)，每年都會(huì)來該院招聘本專業(yè)畢業(yè)生。經(jīng)企業(yè)反饋，本專業(yè)學(xué)生的技能水平、職業(yè)能力獲得了企業(yè)的一致認(rèn)可，在工作中快速成長(zhǎng)，已有多人獲得“全國(guó)技術(shù)能手”稱號(hào)。

4 技能競(jìng)賽提升教師教學(xué)水平

4.1 以賽促教，不斷改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和方法

本專業(yè)以參加數(shù)維大賽為契機(jī)，組織教師研究數(shù)維大賽的技術(shù)文件，將大賽技術(shù)文件的相應(yīng)任務(wù)點(diǎn)融入課程教學(xué)中[3-4]。例如，將數(shù)控機(jī)床機(jī)械與電氣裝調(diào)的任務(wù)融入數(shù)控機(jī)床電氣控制與PLC、數(shù)控機(jī)床PMC控制與調(diào)試的課程，將數(shù)控機(jī)床機(jī)械部件裝配與調(diào)試的任務(wù)融入數(shù)控機(jī)床機(jī)械部件裝配與調(diào)整的課程，將數(shù)控機(jī)床故障診斷和排除的任務(wù)融入數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的課程，將數(shù)控機(jī)床精度檢驗(yàn)的任務(wù)融入數(shù)控機(jī)床精度檢驗(yàn)與補(bǔ)償?shù)恼n程，將技術(shù)改造與功能開發(fā)的任務(wù)融入自動(dòng)線安裝與調(diào)試的課程，將試件切削試驗(yàn)的任務(wù)融入數(shù)控機(jī)床編程與操作的課程等。

同時(shí)，該院定期邀請(qǐng)技術(shù)人員來校指導(dǎo)培訓(xùn)，派遣教師到知名數(shù)控系統(tǒng)廠家和機(jī)床廠家進(jìn)行交流學(xué)習(xí)，不斷提高教師技術(shù)水平，豐富課堂教學(xué)內(nèi)容。通過大賽內(nèi)容課程化，生產(chǎn)實(shí)踐內(nèi)容課程化，使專業(yè)課程教學(xué)更有針對(duì)性與實(shí)用性，有效解決了傳統(tǒng)教學(xué)與實(shí)際生產(chǎn)脫節(jié)的問題。

4.2 師徒結(jié)對(duì)，新教師在技能大賽中嶄露頭角

經(jīng)過多年來教師自主參賽和指導(dǎo)學(xué)生參賽，本專業(yè)已有多名教師在大賽中獲得了豐碩成績(jī)，積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，迅速成長(zhǎng)為專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)能手。為發(fā)揮優(yōu)秀指導(dǎo)教師的引領(lǐng)作用，以及對(duì)青年教師的“傳、幫、帶”作用，本專業(yè)全面開展“一幫一”結(jié)對(duì)子幫扶活動(dòng)。在大賽報(bào)名時(shí)，指導(dǎo)教師由一名老教師和一名新教師組成，新教師在備賽過程中不僅能接受老教師的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)傳授，還要將所學(xué)知識(shí)傳授給學(xué)生，不斷提升自身知識(shí)和技能水平。同時(shí)，該院積極組織青年教師在全國(guó)職業(yè)院校技能大賽、全國(guó)數(shù)控技能大賽等國(guó)家及省市級(jí)比賽中“展身姿，亮技能”，制定一系列激勵(lì)措施，大大提高了青年教師參賽、備賽的積極性，從而實(shí)現(xiàn)了本專業(yè)師資力量的全面提升。

4.3 技術(shù)輸出，不斷提升技術(shù)服務(wù)能力

教師通過培養(yǎng)學(xué)生在數(shù)維大賽中獲得優(yōu)異成績(jī)的過程中，不僅使自己的專業(yè)知識(shí)和技術(shù)技能得到了提升，也使自身專業(yè)水平在行業(yè)內(nèi)得到認(rèn)可。目前，山西省及周邊多家企業(yè)聯(lián)系該專業(yè)教師進(jìn)行科技創(chuàng)新和技術(shù)攻關(guān)，實(shí)施技術(shù)改造，解決生產(chǎn)技術(shù)難題。比如，本專業(yè)教師與山西繁盛晟煤機(jī)設(shè)備有限公司聯(lián)合攻關(guān)，針對(duì)煤機(jī)關(guān)鍵部件的失效部件及主要失效形式，結(jié)合其力學(xué)性能，創(chuàng)造性地在業(yè)界率先提出用耐磨焊絲取代等離子粉末堆焊的刮板機(jī)中部槽修復(fù)工藝，提出開發(fā)數(shù)控堆焊機(jī)的思路。通過校企合作，聯(lián)合研發(fā)了數(shù)控熔化極氣體保護(hù)堆焊機(jī)，解決了傳統(tǒng)等離子粉末堆焊漏水、堵粉、頻繁斷焊的弊端，投放市場(chǎng)后深受業(yè)界好評(píng)，有力推動(dòng)了企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和技術(shù)進(jìn)步。

5 結(jié)語

目前，數(shù)維大賽已成為檢驗(yàn)本專業(yè)教學(xué)成果的重要平臺(tái)，也成為教師和學(xué)生追夢(mèng)、圓夢(mèng)的大舞臺(tái)，極大地調(diào)動(dòng)了廣大師生的學(xué)習(xí)熱情。同時(shí)，通過技能大賽的輻射效應(yīng)，學(xué)生和教師看到了國(guó)內(nèi)其他院校的專業(yè)水平，看到了整個(gè)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，這些對(duì)該院智能制造裝備技術(shù)專業(yè)的良性發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用，助推該院雙高建設(shè)工作穩(wěn)步推進(jìn)。