智能制造實訓中心與機電一體化人才培養(yǎng)

史喆瓊，李梅紅，沈曉斌

（天津工業(yè)職業(yè)學院 機械工程系，天津 300400）

《中國制造2025》的發(fā)布，標志著我國進入了智能制造的時代，是我國第一個實施制造強國戰(zhàn)略的行動綱領。智能制造是創(chuàng)新、智能工廠和智能產業(yè)的集成，它將促使我國制造業(yè)向自動化、無人化、高精度、高效率邁進。

智能制造產業(yè)的發(fā)展離不開對機電一體化專業(yè)人才的需求，然而，目前機電一體化專業(yè)人才的培養(yǎng)存在專業(yè)定位不明確、沒有形成和企業(yè)合作辦學的培養(yǎng)機制、教學設施配置和師資力量不足等問題，導致了我國機電一體化專業(yè)技術人才缺乏智能控制能力、綜合實踐能力及創(chuàng)新能力，對智能制造長遠快速的發(fā)展造成了極大的影響。因此，高職類機電一體化專業(yè)人才培養(yǎng)必須要努力變革，抓住發(fā)展機遇，培養(yǎng)使用相應的現(xiàn)代化高新技術操作現(xiàn)代化機電設備，理解、掌握、管理智能化生產的高技能人才，培養(yǎng)工匠精神的職業(yè)素養(yǎng)，具有創(chuàng)造性思考和解決問題的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素質的復合型人才，培養(yǎng)我國制造業(yè)轉型升級的發(fā)展方向，高端設備制造與操作能力、智能化生產過程處理能力的交叉復合型“智能人才”，機電一體化專業(yè)人才的培養(yǎng)迫在眉睫。

1 目前國內機電一體化專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀分析

德國4.0和中國制造2025的相繼提出，各行各業(yè)掀起了智能制造熱潮，從國內目前有的全自動化“礦泉水”生產車間、全自動化“香煙”生產線、全自動化“空調”生產線等可以看出，機電一體化應用型人才可以說是炙手可熱。

目前，機電一體化專業(yè)人才的培養(yǎng)集成了微電子技術和計算機技術，也逐漸向更綜合的方向發(fā)展，推動了機械工業(yè)的發(fā)展，但隨著機械行業(yè)在智能制造領域不斷的深入發(fā)展，對機電一體化專業(yè)人員有了更高的要求。要求技術人員具有很強的實踐能力及較強的專業(yè)技術能力外，還需要具備團隊合作意識、社交溝通能力、組織協(xié)調能力、工作適應能力、專業(yè)素質、思想品德修養(yǎng)、心理承受能力和開拓創(chuàng)新能力、獨立思考能力、分析解決問題的能力及很強的工作責任心等高職業(yè)素養(yǎng)。

然而，現(xiàn)階段我國的高職院校大部分還是采用傳統(tǒng)的教學模式，重視理論知識的培養(yǎng)，實踐教學環(huán)節(jié)有待提高，導致剛畢業(yè)的學生無法快速適應工作要求。目前，國內主要存在的問題如下。

專業(yè)復合型技術技能人才培養(yǎng)目標不夠精準，無法滿足企業(yè)工藝更新、技術改造以及技術換代等產業(yè)轉型升級的能力要求。

教育內容與實際崗位需求相脫節(jié)，不能緊隨新興產業(yè)的發(fā)展方向，職業(yè)教育培養(yǎng)的人才與行業(yè)需求、產業(yè)需求、企業(yè)發(fā)展需求不能完全對接，專業(yè)人才培養(yǎng)的節(jié)奏整體滯后于產業(yè)的升級和社會的發(fā)展。

在信息化飛速發(fā)展的時代，特色、新信息化技術體系沒有融入職業(yè)教育教學內容中，不能適應“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的準備，人才的供給落后于企業(yè)崗位的需求，人才的培養(yǎng)缺乏前瞻性。

教師素質和水平、教學方式等在應用現(xiàn)代管理和信息技術上需要進一步提高，在實踐教學環(huán)境上，缺乏體現(xiàn)智能化的先進實訓設備和實訓基地；在師資隊伍建設上，教師運用先進技術的能力滯后，創(chuàng)新意識不夠，創(chuàng)新能力有待加強。

2 實訓中心建設對人才培養(yǎng)的意義

高職教育的宗旨是為國家培養(yǎng)具有一線生產、服務和管理的高技能應用型的人才，而應用技術型人才的培養(yǎng)離不開與生產實際相結合的實踐教學，實踐教學是理論與實踐、抽象與形象、間接經驗與直接經驗相結合，通過實踐教學可以使學生更好地掌握課堂上的理論知識，將抽象的、間接的知識轉換為具體的、實踐的經驗，使學生能更快的適應社會的需要，實訓中心是實踐教學的依托。因此，校內實訓中心的建設與提升對新型機電一體化人才的培養(yǎng)具有十分重要的意義。

通過實訓中心的建設，可以使得機電一體化技術專業(yè)的實訓教學環(huán)境得到很大的改觀，使當前實訓教學具有先進性、擴展性、實用性、工程性等主要特征，為機電一體化技術專業(yè)的基本技能、專業(yè)技能、技術應用、創(chuàng)新實踐等實訓教學任務創(chuàng)造良好的教學平臺，同時也可帶動學院其他專業(yè)的發(fā)展。

2.1 提升實踐性教學環(huán)節(jié)的主體地位

實訓教學是職業(yè)教育教學體系的重要組成部分，是體現(xiàn)高職教育應用型人才培養(yǎng)特色不可缺少的教學環(huán)節(jié)。

在建設過程中，根據(jù)校內實訓基地建設方案和建設原則，本著以學生為中心，以國家職業(yè)標準為依據(jù)，以綜合職業(yè)能力培養(yǎng)為目標，以實訓設備的實用性、先進性進行綜合考量，以我校機電一體化技術專業(yè)未來發(fā)展思路進行全新的設計。

通過實訓中心的使用，使學生對機電一體化技術有一個真實的體驗和認識，能夠有效地提高專業(yè)的實踐性教學環(huán)節(jié)的主體地位，為今后專業(yè)課開展以任務為載體，根據(jù)典型工作任務和工作過程，設計新的課程體系和內容，按照工作過程的順序和學生自主學習的要求進行教學設計和安排教學活動，全面推行理論教學與實踐教學融合，能力培養(yǎng)與工作崗位融合，最終實現(xiàn)對學生的技術能力、方法能力和社會能力的培養(yǎng)打下堅實基礎。另外，有意識地增添企業(yè)文化元素，營造職場氛圍，使學生能在實訓中就能貼近企業(yè)生產實際，體會今后所從事的工作和崗位。

實訓中心的建立，除了滿足現(xiàn)代機電一體化技術領域智能制造方向從事工業(yè)機器人、智能制造設備的安裝、調試、操作、維護、維修等技術人才培養(yǎng)外。還因在智能制造柔性生產線中包含了倉儲物流單元、智能加工單元、智能檢測單元、數(shù)據(jù)控制管理單元等多專業(yè)內容，因此該中心也可帶動機械制造與自動化專業(yè)、物流管理專業(yè)、數(shù)控技術專業(yè)、檢測技術專業(yè)、信息化控制專業(yè)等相關專業(yè)群的建設和發(fā)展。

2.2 形成“職業(yè)化”的培養(yǎng)培訓和鑒定體系

基于我校目前對機電一體化技術專業(yè)的全新建設，結合現(xiàn)有基礎和未來發(fā)展思路與目標，建立具有多層次、多功能、中高端、技術先進等特點的智能制造實訓中心，不僅可以滿足智能制造基礎知識、工業(yè)機器人典型功能、智能制造綜合應用，從低、中、高三個層次全面滿足機電一體化技術專業(yè)所有教學、實訓需要。另外，在選擇實訓設備時，特別需要對設備的先進性、應用性、多樣性進行綜合考慮，因此該“中心”還具有技能競賽、培訓考核、鑒定等工作。

2.3 進一步加強校企合作

在實訓中心的建設中，按照“基地建設企業(yè)化”和“實踐教學生產化”原則。邀請有意愿、有實力的公司參與我們實訓基地建設，將企業(yè)引入到校，把智能制造中心打造成具有企業(yè)文化濃厚、職場氛圍真實的校內生產性實訓基地。

經過近半年多的市場調研、考察和論證后，由學校和企業(yè)共建校內生產性實訓基地。企業(yè)參與學校的實訓基地建設外、還將企業(yè)的管理、企業(yè)的文化和企業(yè)部分產品加工訂單帶入到學校，營造企業(yè)的真實環(huán)境，讓他們在校內實訓基地訓練基本技能的同時，感觸企業(yè)的管理、企業(yè)的文化，完成學生到工人的先行轉變，為今后能很快適應企業(yè)的要求打下堅實的基礎。同時，學校的實訓基地亦可作為公司人力資源培訓基地，為企業(yè)培訓企業(yè)員工專業(yè)技能、技術比武提供服務。通過這些校企合作共贏的舉措，使學校和企業(yè)建立起了緊密型的校企合作關系，為今后探索開展雙主體辦學制度辦學，打下良好的基礎。

2.4 有效鍛煉教師隊伍

在實訓中心的建設中，鼓勵老師特別是青年教師參與實訓中心的整個建設，并把責任落實到具體人，他們發(fā)揮團隊協(xié)作意識，通過各種形式進行深入廣泛的調研，選擇合作企業(yè)、制定設備采購方案和實訓室建設計劃，參與實訓設備的設計和新設備的安裝與調試，并根據(jù)新的實訓設備編寫實訓計劃和實施方案、開發(fā)實訓項目、實訓指導書等具體工作。這些工作無疑對教師、特別是對青年教師實踐動手能力、對職業(yè)能力形成過程的理解，有了清楚的認識和提高。對教師的基本技能、專業(yè)技能、技術應用、創(chuàng)新實踐起到促進作用。更重要的是，對實訓教學在職業(yè)教育中的重要性有了深入的理解，為今后更好地從事職業(yè)教育、做好本職工作打下了堅實的基礎。

3 實訓中心建設內容

根據(jù)新時代對機電一體化技術專業(yè)人才的需求，本次的校內實訓基地建設共包括三部分內容，工業(yè)機器人典型工作站建設、智能制造柔性生產線的建設和現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調試實訓裝置的建設。

3.1 工業(yè)機器人典型工作站

工業(yè)機器人典型工作站包括三種在企業(yè)應用比較廣泛、具有鮮明特色的工作站，即智能機床上下料工作站、智能搬運碼垛工作站、智能裝配工作站。這三種工作站的共同特點是：技術先進、功能齊全、種類多樣、軟硬兼顧。包括圖像識別技術、雙機協(xié)作技術、機器人智能裝配技術、多傳感技術、多軸協(xié)調控制技術、機器人仿真技術、機器人浮動軸功能、機器人手爪快換功能、人機協(xié)調功能、機器人防碰撞功能等。此外各個工作站配備了來自國內外不同廠家的多個品牌的機器人。

另外，三種工作站在建設時都按照企業(yè)的標準，完全采用工業(yè)生產中實際應用的配置和先進技術，與工業(yè)應用保持一致，建成的典型工作站具備有產品加工及裝配的功能。例如，上料工作站可以完成軸類及盤類零件的加工，裝配工作站能完成變位機的安裝及孔明鎖的裝配工作。

三個典型工作站建成后可增加工業(yè)機器人安全操作規(guī)范；基本運動指令和tcp點創(chuàng)建講解及練習；工作站流程示范與操作；機器人控制、編程控制、電機驅動和傳感器控制；碼垛擺放及拾取位置的示教；碼垛節(jié)拍優(yōu)化技巧講解；工業(yè)機器人對機床上下料搬運的路徑設計；工業(yè)機器人對機床上下料編程調試；工業(yè)機器人與機床配合的綜合編程調試；工業(yè)機器人電氣原理設計、工業(yè)機器人控制系統(tǒng)認知、工業(yè)機器人外圍設備控制程序編程與調試（PLC）等實訓項目。

3.2 智能制造柔性生產線

隨著生產企業(yè)的轉型升級，對智能柔性制造工廠的需求不斷增強，為滿足高效率的生產、加工、檢測、倉儲和物流等使用需求，將數(shù)字化柔性制造系統(tǒng)引入教學中，利用先進的控制與信息化管理軟件，將各種數(shù)控加工設備、工業(yè)機器人、智能立體倉儲系統(tǒng)、AGV小車、檢測系統(tǒng)和傳輸裝置等一系列硬件設備進行集成，實現(xiàn)人、加工件與機器的智能通訊與協(xié)同工作，做到“人機一體，智能制造”。

該智能柔性制造生產線可根據(jù)生產訂單下發(fā)，實現(xiàn)不同產品的加工，整個系統(tǒng)利用現(xiàn)場總線技術、RFID技術、機器人技術、CNC技術、圖像識別技術、數(shù)字化協(xié)同制造技術，實現(xiàn)數(shù)控機床與PLC通信、工業(yè)機器人等設備進行協(xié)同工作、遠程故障診斷與數(shù)據(jù)查詢等。構建離散制造智能化生產系統(tǒng)，實現(xiàn)從傳感器（包括RFID）、執(zhí)行器到PLC到MES直至服務層的縱向集成，展現(xiàn)“中國制造2025”核心要素和核心價值。

3.3 現(xiàn)代控制系統(tǒng)安裝與調試實訓裝置

為了培養(yǎng)高職學生的實踐動手能力，提高學生的電氣控制方面的職業(yè)技能，引入“亞龍YL158GA1型現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)實訓考核裝置”提高學生的實踐動手、維修排故以及職業(yè)素養(yǎng)能力。

電氣控制系統(tǒng)實訓考核裝置要結合生產實際和職業(yè)崗位的技能要求，按照職業(yè)院校的教學和實訓要求研制和開發(fā)產品。該實訓考核可用于高等職業(yè)學校的機電設備安裝與維修、機電技術應用、電氣運行與控制、電氣技術應用和電子電器應用與維修等專業(yè)的教學工作中。主要由機械運動模塊、繼電模塊、儀表顯示模塊、按鈕單元、組態(tài)模塊、特種電機單元和通信單元等組成，可以完成觸摸屏的參數(shù)設置、觸摸屏的簡單界面制作、觸摸屏TPC7062K與SMART200以太網(wǎng)通訊、S7-300與觸摸屏TPC7062K通迅、S7-300與SMART200以太網(wǎng)通訊等項目的學習任務。

該設備能滿足高等職業(yè)院校機電類專業(yè)相關課程實踐教學和專業(yè)綜合實訓的需要，對培養(yǎng)機電一體化技術、機械設計與自動化和電氣自動化等專業(yè)學生的職業(yè)核心能力有很大幫助。同時，該設備是全國高職院校職業(yè)技能大賽指定設備，能夠滿足技術培訓及職業(yè)競賽的需要。

4 結語

為貫徹落實《制造業(yè)人才發(fā)展規(guī)劃指南》精神，推進智能制造技術的快速發(fā)展和應用，探索職業(yè)教育人才培養(yǎng)新模式，促進職業(yè)教育與智能制造的深度融合，為適應京津冀一體化的高速發(fā)展以及“中國制造2025”在智能制造業(yè)的對機電一體化專業(yè)人才需求，解決專業(yè)技能人才的培養(yǎng)與企業(yè)崗位達到“零對接”的問題，根據(jù)區(qū)域經濟發(fā)展方向，突出生產性教學，建設生產性實訓基地和數(shù)字車間，建立立體化智能工場，提升實踐性教學環(huán)節(jié)的主體地位，形成“職業(yè)化”的培養(yǎng)培訓和鑒定體系，進一步加強校企合作，加強教師隊伍鍛煉，為培養(yǎng)具備較強綜合職業(yè)能力和現(xiàn)代化高新技術操作型高素質機電一體化專業(yè)人才奠定堅實的基礎。