“1+X”證書(shū)下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用教學(xué)案例設(shè)計(jì)
——以武漢城市職業(yè)學(xué)院為例

熊燕帆，王 琪

（武漢城市職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430070）

0 引言

2019 年,教育部印發(fā)了《關(guān)于在院校實(shí)施“學(xué)歷證書(shū)+若干職業(yè)技能等級(jí)證書(shū)”制度試點(diǎn)方案》的通知,在職業(yè)院校、應(yīng)用型本科高校開(kāi)始積極穩(wěn)妥推進(jìn)“1+X”證書(shū)制度試點(diǎn)工作,啟動(dòng)學(xué)歷證書(shū)+職業(yè)技能等級(jí)證書(shū)制度試點(diǎn),即“1+X”證書(shū)制度,鼓勵(lì)學(xué)生在獲得學(xué)歷證書(shū)的同時(shí),積極取得多類(lèi)職業(yè)技能等級(jí)證書(shū)。 啟動(dòng)“1+X”證書(shū)制度試點(diǎn)是促進(jìn)技術(shù)技能型人才培養(yǎng)模式改革、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要措施,對(duì)于推進(jìn)教育現(xiàn)代化以及建設(shè)人力資源強(qiáng)國(guó)具有重要意義［1］。

“1+X”證書(shū)制度為高職院校“三教”(教材、教法、教師)改革提供了很好的實(shí)現(xiàn)途徑和方法,實(shí)現(xiàn)了學(xué)歷證書(shū)與職業(yè)技能等級(jí)證書(shū)對(duì)接［2］,對(duì)高職院校人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升具有重要意義［3-4］。 在此背景下,本文基于“1+X”工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)施與運(yùn)維職業(yè)技能等級(jí)證書(shū)中學(xué)生需掌握的知識(shí)點(diǎn),設(shè)計(jì)了一個(gè)基于汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)綜合案例,對(duì)于學(xué)生掌握“1+X”工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)施與運(yùn)維職業(yè)技能有很好的幫助。

1 案例分析

以汽車(chē)生產(chǎn)過(guò)程作為教學(xué)實(shí)施對(duì)象,本研究對(duì)汽車(chē)生產(chǎn)流程和檢測(cè)過(guò)程進(jìn)行分析。 本設(shè)備所設(shè)計(jì)的汽車(chē)生產(chǎn)過(guò)程,需要經(jīng)過(guò)的生產(chǎn)和檢測(cè)工序有:取出原料,車(chē)身加工,檢測(cè)高度是否合格,檢測(cè)顏色,取出車(chē)底座,車(chē)身和車(chē)底裝配,判斷是否合格,合格商品入產(chǎn)品庫(kù)、不合格商品入廢料庫(kù)。 通過(guò)對(duì)一段時(shí)間的汽車(chē)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,判斷該汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)的設(shè)備運(yùn)行效率,進(jìn)而為后續(xù)如何提高產(chǎn)能、預(yù)測(cè)設(shè)備故障時(shí)間起到了很好的參考作用。 汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)與檢測(cè)具體流程,如圖1 所示。

圖1 汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)流程分析

2 案例知識(shí)點(diǎn)技能分析

本汽車(chē)生產(chǎn)過(guò)程案例所包含的知識(shí)技能點(diǎn)有:工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、工業(yè)數(shù)據(jù)邊緣處理應(yīng)用、工業(yè)數(shù)據(jù)上云與維護(hù)、云平臺(tái)算法模型應(yīng)用4 大塊知識(shí)技能點(diǎn),知識(shí)技能點(diǎn)具體詳解,如圖2 所示。

圖2 汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)典型案例知識(shí)技能點(diǎn)分析

2.1 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集主要研究工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)終端各類(lèi)傳感器、I/O 點(diǎn)等終端的數(shù)據(jù)如何采集到工業(yè)網(wǎng)關(guān)并正常顯示。 本“1+X”證書(shū)主要考察3 類(lèi)網(wǎng)關(guān)(PLC 網(wǎng)關(guān)、OPC 網(wǎng)關(guān)、CNC 網(wǎng)關(guān))的數(shù)據(jù)采集。 在采集數(shù)據(jù)之前,技術(shù)人員需要先了解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通信基礎(chǔ)知識(shí)以及常見(jiàn)的工業(yè)設(shè)備。 本案例主要體現(xiàn)PLC 網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)采集過(guò)程和方法。

2.2 工業(yè)數(shù)據(jù)邊緣處理

工業(yè)網(wǎng)關(guān)最有價(jià)值的一個(gè)功能就是提供邊緣計(jì)算服務(wù)。 邊緣計(jì)算的應(yīng)用程序是在數(shù)據(jù)源頭邊緣側(cè)發(fā)起的,減少了數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)移的過(guò)程,所以速度也會(huì)更快。 工業(yè)數(shù)據(jù)邊緣處理包括對(duì)邊緣算法的語(yǔ)法基礎(chǔ)學(xué)習(xí),通過(guò)實(shí)際案例真正了解如何應(yīng)用邊緣計(jì)算算法解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題。 本案例是通過(guò)判斷所生產(chǎn)的汽車(chē)是否合格進(jìn)行邊緣計(jì)算。

2.3 工業(yè)數(shù)據(jù)上云與維護(hù)

工業(yè)數(shù)據(jù)上云主要是指如何將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通過(guò)工業(yè)網(wǎng)關(guān)上傳到上位機(jī)服務(wù)器,便于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。 本研究需要了解目前業(yè)界已有的主流工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)都有哪些,并以徐工漢云工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)為例,展示如何將工業(yè)網(wǎng)關(guān)采集的數(shù)據(jù)上傳到云服務(wù)器端,并介紹如何維護(hù)數(shù)據(jù),如何以云組態(tài)的形式展示所采集的底層數(shù)據(jù)。

2.4 云平臺(tái)算法建模

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)上傳到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)后,需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理,才能將海量的數(shù)據(jù)變成有價(jià)值的信息。 這個(gè)過(guò)程其實(shí)融入多種技術(shù),但本證書(shū)需要學(xué)生掌握的知識(shí)點(diǎn)顯然不可能包含所有工業(yè)大數(shù)據(jù)的內(nèi)容。 本證書(shū)所體現(xiàn)的是如何通過(guò)算法建模將海量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析和處理,得到統(tǒng)計(jì)后的結(jié)果,輕量化展示工業(yè)大數(shù)據(jù)處理的價(jià)值。

3 綜合案例設(shè)計(jì)

通過(guò)以上汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)的案例分析及知識(shí)點(diǎn)分析可知,整個(gè)案例要傳遞給學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)很多,但由于邊緣計(jì)算和算法建模使用的語(yǔ)言相同,都是基于Javascript腳本語(yǔ)言進(jìn)行程序編寫(xiě),所以在教學(xué)過(guò)程中,為了讓學(xué)生更快上手參與編程和實(shí)操,通常在邊緣計(jì)算和算法建模兩個(gè)模塊經(jīng)常使用相同的教學(xué)案例(溫、濕度的判斷和結(jié)果上報(bào),汽車(chē)裝配過(guò)程是否合格的判斷和結(jié)果上報(bào))。 從教學(xué)的知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容上看,這是可行的,但從學(xué)生對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)流程的理解上看,它并沒(méi)有體現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)帶來(lái)的價(jià)值,不能讓學(xué)生充分理解邊緣計(jì)算和算法建模這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)的使用場(chǎng)景,容易讓學(xué)生誤以為這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)使用場(chǎng)景是一樣的。 但實(shí)際情況是,在工業(yè)生產(chǎn)中,兩者的使用場(chǎng)景完全不同。

為了體現(xiàn)這一區(qū)別,本文以汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)為例,模擬汽車(chē)生產(chǎn)過(guò)程中的流程,將邊緣計(jì)算和算法建模這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)融入其中,體現(xiàn)兩者應(yīng)用場(chǎng)景的區(qū)別。 本綜合案例在學(xué)生學(xué)完所有知識(shí)點(diǎn)后,以綜合案例的形式讓學(xué)生參與實(shí)操,體會(huì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)給工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)的價(jià)值。

圖3 汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)綜合案例數(shù)據(jù)走向分析

4 結(jié)語(yǔ)

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)施與運(yùn)維“1+X”證書(shū)職業(yè)技能等級(jí)證書(shū)的背景下,本研究分析了“1+X”證書(shū)的技能知識(shí)點(diǎn),開(kāi)發(fā)基于此證書(shū)的綜合應(yīng)用教學(xué)案例,既能滿(mǎn)足“1+X”證書(shū)制度下的技能考核點(diǎn)要求,又能真正體現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)的價(jià)值,讓學(xué)生學(xué)有所獲。