機械專業(yè)人才培育中的高效節(jié)能理念應用策略

曹磊

Abstract： In the process of sustainable development of modern social economy， machinery manufacturing industry is in the expansion period of large-scale， automation and green， which puts forward higher requirements for higher vocational education. Therefore， higher vocational colleges must fully implement the reform of mechanical talent education， not only improve students' knowledge base， but also pay attention to students' practical skills and comprehensive quality， and integrate the concept of efficient and energy-saving design into it， so as to cultivate excellent talents with compound ability and comprehensive quality. This paper analyzes the basic background of talent cultivation in machinery manufacturing industry， and then puts forward the application strategy of high-efficiency and energy-saving design concept in talent cultivation system.

關鍵詞： 機械制造及其自動化專業(yè);高效節(jié)能設計理念;人才培養(yǎng)

Key words： mechanical manufacturing and automation;high efficiency and energy saving design concept;personnel training

中圖分類號：G642 ? ? ?   ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）04-0242-03

0 ?引言

21世紀以來，機械制造行業(yè)一直是國家經(jīng)濟發(fā)展的重要力量，而要想推進機械制造業(yè)的常態(tài)化發(fā)展，必須全面升級自動化節(jié)能設計理念，從而實現(xiàn)對設備性能的有效提升，降低設備的故障幾率，由此在機械專業(yè)人才培養(yǎng)中更要滲透高效節(jié)能設計理念，由此培育符合當前社會與產(chǎn)業(yè)需求的專業(yè)化人才，為機械制造行業(yè)的自動化水平發(fā)展奠定人才基礎。

1 ?機械制造及其自動化專業(yè)人才培養(yǎng)背景分析

1.1 行業(yè)制造方式發(fā)生改變

在當前的時代背景下，人們的生活與工作方式在不斷升級改變，尤其在信息技術及相關設備的應用過程中，生產(chǎn)方式已經(jīng)脫離了傳統(tǒng)的人工為主的形態(tài)，而形成了以動力機械設備為基礎的生產(chǎn)加工產(chǎn)業(yè)，不僅大幅度激活了生產(chǎn)力，而且有效解放了勞動力，甚至在機械自動化不斷發(fā)展的形式下，還能夠?qū)崿F(xiàn)故障自動檢測、機械自動修復的效果，并且在當前以環(huán)保與節(jié)能為主題的生產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，追求機械設計的節(jié)能化與綠色化至關重要。因此，在這樣的生產(chǎn)需求與行業(yè)背景下，高職院校在機械人才培養(yǎng)中必須全面滲透和落實高效節(jié)能設計理念。

1.2 機械制造行業(yè)飛速發(fā)展

在新時代背景下，機械制造行業(yè)的發(fā)展有了顯著的突破與進展，一方面表現(xiàn)在行業(yè)的規(guī)范化、規(guī)?；⒓夯ㄔO，在經(jīng)濟結構與產(chǎn)業(yè)鏈條上越來越完整，為國民經(jīng)濟的發(fā)展奠定了重要基礎。另一方面表現(xiàn)在智能化與節(jié)能化之上，高度智能化的發(fā)展有效降低了人工成本，同時也提升了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)風險，因此智能與節(jié)能成為機械制造業(yè)發(fā)展的兩大基礎方向，也成為高職院校人才培育的核心主題。

1.3 機械制造行業(yè)空間拓展

在傳統(tǒng)的機械制造業(yè)中，高能耗、低效率、高污染一直是影響行業(yè)發(fā)展的關鍵要素，甚至使得機械制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與升級緩慢。相比較而言，國內(nèi)的機械制造生產(chǎn)線的自動化水平較低，其主要原因在于自動化技術的應用時間短，既缺乏經(jīng)驗，又缺少實踐，相關技術的應用還處于發(fā)展期，并未形成高度成熟的使用規(guī)范。因此為進一步推動機械制造行業(yè)的發(fā)展，需要更多更優(yōu)秀的專業(yè)化人才，這就需要高職院校升級機械專業(yè)人才的培育方向，全面加強高效節(jié)能設計理念的落實，通過拓展設計思路，從更深層次的角度落實機械制造的高效化與節(jié)能化，進而達到降低成本、提高效率、減少污染的目標，實現(xiàn)行業(yè)的可持續(xù)、協(xié)調(diào)化、高質(zhì)量發(fā)展。

2 ?高效節(jié)能設計理念的應用意義

2.1 落實精細化管理

高效節(jié)能理念對于機械自動化設計有著重要的意義，尤其對于高職機械專業(yè)人才來說，其就業(yè)目標大多為機械設計工程師，而高效節(jié)能設計是引導他們精細化管理任務的理論基礎，既可以實現(xiàn)生產(chǎn)全過程的低能耗追求，又可以達到制造成本的低廉化目標，同時還能有效控制污染。因此從宏觀角度分析，高效節(jié)能理念不僅符合當前的綠色化發(fā)展建設需求，而且能夠有效控制生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能耗與污染問題，進而達到生產(chǎn)更安全、運行更穩(wěn)定、使用更自動化的效果。

2.2 制造工藝改良化

高效節(jié)能設計理念是對生產(chǎn)效率與節(jié)能環(huán)保的雙向追求，也是當前機械制造行業(yè)發(fā)展的基本需求，既要落實低能耗，又要降低污染目標，因此必須以相應的人才支持才能實現(xiàn)，而在優(yōu)秀人才的落實過程中，也是對生產(chǎn)工藝與技術的改良過程，尤其在制造工藝、生產(chǎn)流程等方面，能夠進一步結合實際需求、依據(jù)節(jié)能減排標準、聯(lián)合先進工藝技術，從而達到提高適用性與實用性、優(yōu)化生產(chǎn)結構與效率的目的，這是推動機械制造行業(yè)向集成化、小體積化發(fā)展的關鍵條件。

2.3 資源利用高效化

高效節(jié)能設計理念是機械制造與自動化發(fā)展的關鍵要素，可以提高生產(chǎn)資源的利用率，同時為生態(tài)文明建設提供支持，由此形成人與自然更加和諧的發(fā)展形勢。因此在該過程中，必須將高效節(jié)能理念滲透于機械制造設計的全領域，進而從生產(chǎn)源頭合理配置資源，將材料、設備、人力、能源等資源進行高效合理地分配，以此實現(xiàn)資源應用的科學化與高效化。尤其在當前綠色理念全面推廣和傳播的背景下，高效節(jié)能理念符合國家經(jīng)濟建設的發(fā)展的基本標準，也是企業(yè)建設成長的重要因素，因此必須將高污染、不可回收的材料轉換為高質(zhì)量、環(huán)保型、綠色化、可循環(huán)使用的材料，以此達到行業(yè)升級的目標。

3 ?高效節(jié)能設計理念在機械制造專業(yè)人才培養(yǎng)中的應用策略

3.1 端正設計思想，樹立節(jié)能意識

高職機械制造專業(yè)人才的培養(yǎng)應堅持就業(yè)導向。在當前的機械制造行業(yè)領域下，相關的工作人員與設計人員，都必須具備高效節(jié)能意識，把握高效節(jié)能理論的有效實施和應用，由此才能實現(xiàn)高效節(jié)能設計的實踐化與規(guī)范化，在機械制造設計或自動化的過程中落實。因此高校在人才培育中必須引導學生樹立節(jié)能意識。

首先要明確機械制造環(huán)節(jié)中不同環(huán)節(jié)的節(jié)能目標實現(xiàn)需求。例如教師在發(fā)動機系統(tǒng)教學環(huán)節(jié)中，就應建立開放性的學習探究活動，讓學生自主思考實現(xiàn)節(jié)能設計的思路和方法。第一，教師應組織學生建立小組展開討論，依據(jù)發(fā)動機系統(tǒng)內(nèi)部的各個模塊提出實現(xiàn)節(jié)能設計的方案。比如有小組從液壓系統(tǒng)切入思考，并提出可以通過液壓油質(zhì)量的提升保證其整體系統(tǒng)運轉更加穩(wěn)定，從而達到減少能源損耗、降低故障率的目標。有的小組則提出在液壓管的設計與安裝環(huán)節(jié)中落實高效節(jié)能理念，一方面對其工藝技術與設計思路進行優(yōu)化，根據(jù)液壓管的工作環(huán)境，比如高溫、高寒、高壓等不同環(huán)境，設置不同的技術方案，以保證其運轉效率;另一方面則要從安裝角度入手，建立標準化、規(guī)范化的裝配流程，以保證其整體運行的穩(wěn)定化與安全化。因此，樹立節(jié)能意識是機械制造人才發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)，也是提高學生就業(yè)水平的重要方式。

3.2 精心規(guī)劃準備，優(yōu)化設計流程

在機械設備的自動化制造環(huán)節(jié)中，設計階段需要重要的準備與規(guī)劃過程，即必須掌握制造的基本特點、把握制造的規(guī)律與技術、了解生產(chǎn)細節(jié)的管理要點，同時還要從成本與工藝因素等角度展開分析。因此在機械制造人才培育時，必須提高學生精心準備意識，從而能夠通過優(yōu)化設計的基本流程，落實高效節(jié)能設計理念。

例如在復雜零件的制造學習環(huán)節(jié)，教師即可引導學生精心規(guī)劃準備，制定科學完善的設計流程。首先，在準備環(huán)節(jié)，教師應開展學生提問環(huán)節(jié)，讓學生提出復雜零件制作過程中容易出現(xiàn)的影響節(jié)能效率的問題。比如有學生提出能源問題，能源不足可能會導致制造工作終止或質(zhì)量不合格，但增加能源量自然就會引起成本增加、污染提升。基于該問題，教師可以設計問題探究項目活動，要求學生從多角度切入解決該問題。比如有小組認為設計是解決該問題的核心因素，可以通過將復雜零件轉化為多個簡單零件，提高性能的同時避免能源問題。有的小組則以安裝角度切入，認為通過減少摩擦力等因素，可以降低工作過程中的能源消耗。此外，除了對機械設計的工藝與流程進行優(yōu)化之外，還應引導學生關注設備運行環(huán)境的影響作用，在準備環(huán)節(jié)應對生產(chǎn)過程的環(huán)境需求有所掌握，從而通過控制溫度、濕度、通風效果、含氧量等環(huán)境因素，以此提高設備的運行效率與使用壽命，同樣也可以達到降低能耗與污染的目標效果。

3.3 深化實訓教學，調(diào)整內(nèi)部構造

在傳統(tǒng)的機械設計思維下，制造任務更容易出現(xiàn)安全隱患，而對于設備自身的結構強度與性能問題會產(chǎn)生負面影響，也無法達到能源節(jié)約與環(huán)保的效果。因此在機械制造專業(yè)人才培育過程中，必須將高效節(jié)能設計理念落實與實訓環(huán)節(jié)之中，提高學生對機械設計內(nèi)部構造的理解。在傳統(tǒng)設計理念下，一般以整體作為設計的出發(fā)點，追求機械制造的整體性與完備性，但對于其內(nèi)部構造的細節(jié)內(nèi)容把握不清晰，一旦發(fā)生異常運行，設備的檢修、拆卸以及回用等都將成為重大問題，進而使得設備的實際應用價值大幅降低。因此在實訓教學設計中，必須全面落實以創(chuàng)新為基礎的設計理念，讓學生從節(jié)能的角度參與設計實踐，通過模塊化的設計理念落實接卸設備的自動化目標，由此才能達到高效與節(jié)能的雙重目標。

比如在實訓項目設計中，教師可以將內(nèi)部構造優(yōu)化項目作為考核內(nèi)容，組織學生展開小組實踐。學生在實訓中一方面要提升內(nèi)部零件的兼容性，以保障機械設備運行的穩(wěn)定性，另一方面要安裝能夠落實節(jié)能降耗目標的模塊或模塊組。比如有學生通過手動操控系統(tǒng)的方式進行實踐演示，選擇發(fā)動機的角度切入思考，既考慮了其能源消耗模塊的設計問題，又改良了運行動力提供效率，以此保證發(fā)動機能耗與效率的雙重效果。

3.4 關注實訓質(zhì)量，設計優(yōu)質(zhì)項目

在機械制造行業(yè)中，自動化水平也是展現(xiàn)其工作效率的基本標準，因此在機械制造人才培育過程中，應當加強學生對自動化技術的應用理解，由此既可以降低對人工的依賴，又可以提高生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。在實訓項目設計中，應當圍繞單片機模式展開，比如在新能源汽車變壓器、充電裝置以及駕駛式設計等方面，更容易落實高效與節(jié)能的目標。

首先，應圍繞新能源汽車充電過程，建立變壓器節(jié)能設計實訓項目。變壓器是新能源汽車充電環(huán)節(jié)中的重要模塊，具體來說，變壓器的材質(zhì)參數(shù)會直接影響變壓器模塊運行過程中的穩(wěn)定性和安全性，而這是影響充電過程電力消耗的重要因素。因此在設計環(huán)節(jié)中，材料選擇階段至關重要，學生必須具備選用低能耗、高質(zhì)量材料的水平，一般來說銅制材料更符合使用標準，但同時需要學生根據(jù)質(zhì)量要求與節(jié)能需求對材料的厚度進行優(yōu)化把握，從而在落實自動化的同時，實現(xiàn)節(jié)能目標。此外，變壓器的連接方式也會影響能耗效果，因此學生還應掌握變壓器并聯(lián)處理的連接方法，進而通過不同角度的設計效果落實節(jié)能項目任務。

其次，應針對新能源汽車的整體充電裝置設置節(jié)能實訓項目。電力系統(tǒng)是新能源汽車能量供應的核心基礎，而在該系統(tǒng)中，充電裝置則是最重要的模塊。而在節(jié)能設計項目中，需要學生從充電裝置的運行原理、設備安全性等角度展開設計與思考，一方面要合理調(diào)整電能傳輸?shù)耐ǖ?，另一方面要設置標準化的負載量，此外還需要結合新能源汽車的控制系統(tǒng)設計監(jiān)測模塊，對電能負載量進行實時監(jiān)測，以此保證電力系統(tǒng)的自動化與穩(wěn)定性，同時也能保障新能源汽車充電過程的安全與穩(wěn)定。

再次，要設置駕駛室節(jié)能設計項目。對于大型的機械設備來說，駕駛室是降低能源消耗的重要模塊，其對于機械設備整體的節(jié)能效率與運行質(zhì)量有著較大的影響。在該項目中，學生必須從駕駛員的工作視角展開思考，在降低能耗的同時也要保證工作人員良好的工作環(huán)境，能夠的熟練、便捷地完成自動化操作任務。因此，學生應當從人機工程學、人性化服務等思想理念中吸取經(jīng)驗，對駕駛室中的各個部位和區(qū)域進行優(yōu)化調(diào)整。比如在座位的設計過程中，應當保證其多角度轉向、智能化調(diào)節(jié)的功能;在手柄的設計方面，則可以考慮工作人員的操作便捷性，將各類功能的實現(xiàn)方式有序排列;在駕駛室玻璃的材質(zhì)選擇上，則可以從環(huán)保、防紫外線、輻射隔離等角度入手，由此既保護工作人員的身體健康，又最大限度地落實節(jié)能目標。

3.5 規(guī)劃工藝流程，提升工藝水準

在機械制造行業(yè)中，工藝的流程與水準是影響制造效率與自動化效果的關鍵因素，因此在人才培育體系建設中，還應進一步規(guī)劃工藝流程與水準的培育環(huán)節(jié)。

首先，在工藝流程培育中，學生需要根據(jù)實際情況的需求進行調(diào)整和設計，以保證能耗的高效控制。一方面，應當從工藝溫度入手，依據(jù)生產(chǎn)規(guī)劃選擇冷溫、熱溫或常溫工藝，進而通過溫度控制降低能源消耗。一般來說，冷溫與熱溫的能源消耗會更高，因此技術創(chuàng)新與優(yōu)化就成為重要的改革目標，將冷溫或熱溫的需求轉化為常溫，或通過節(jié)能模塊的設計，降低制冷或制熱過程的能源消耗，又或者可以建立能源回收模塊，提高熱能的利用率。

其次，在加工工藝的規(guī)劃培育中，則需要學生考慮機械生產(chǎn)與加工的操作流程，并從管理與技術兩類工作人員的視角出發(fā)，建立更可靠的設計方案。在零件的設計與加工環(huán)節(jié)中，需要遵循“簡一原則”，即在能夠保證生產(chǎn)質(zhì)量與產(chǎn)品性能的基礎上，降低零件設計的復雜效果與工藝難度，以避免能源的過度消耗。在工藝設計過程中，則要有效調(diào)節(jié)生產(chǎn)的節(jié)奏，對生產(chǎn)目標進行細化調(diào)整。例如在海運機械設備冷軋板的制造過程中，學生應當建立精細化的加工工藝規(guī)范，在各個環(huán)節(jié)落實質(zhì)檢工作。對于冷軋板的生產(chǎn)過程來說，其過程繁雜，加工的步驟必須細化規(guī)范，在板材硬化程度達到標準值后，才能退火繼續(xù)加工，最后實施一系列的質(zhì)檢任務，從而保證在各個環(huán)節(jié)中實現(xiàn)節(jié)能目標。

3.6 升級技術應用，重視設備檢修

高效節(jié)能設計理念的常態(tài)化落實，還必須從技術的應用層面入手。因此在機械制造人才培育中，需要建立機械設備的檢修與管理訓練環(huán)節(jié)，通過學生確認機械設備正常運行的狀態(tài)，了解其各個零件模塊的運行標準與規(guī)范，進而通過更合適的方法優(yōu)化技術應用效果，降低機械設備的故障率，以此達到高效與節(jié)能目標的協(xié)同落實。對于機械制造行業(yè)來說，設備運行的穩(wěn)定性與常態(tài)化至關重要，如果維修頻率過高，不僅會造成大量能量與資源的浪費，還會嚴重影響運行效率，因此必須建立完善的設備檢修與維護機制。而在高職實訓環(huán)節(jié)中，則需要學生把握設備的檢修流程與方法。比如在實踐過程中，學生應每日記錄設備的運行情況，并計算設備的能耗量，每周進行數(shù)據(jù)對比計算，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，就要從異常數(shù)據(jù)展開分析，找出最可能存在故障因素的區(qū)域，并在預測分析與實踐檢測中發(fā)現(xiàn)問題，將其提前處理優(yōu)化。此外，在該環(huán)節(jié)的教學過程中，還應全面提高學生的嚴謹思維與責任意識，既要保證學生能夠以認真的態(tài)度參與到設備數(shù)據(jù)記錄和檢修環(huán)節(jié)中，又要以負責的態(tài)度面對數(shù)據(jù)中的異?，F(xiàn)象，以此提高學生的綜合素養(yǎng)。

4 ?結語

綜上所述，在當前機械制造行業(yè)的發(fā)展大背景下，高效節(jié)能設計理念是支持行業(yè)發(fā)展升級的關鍵理論，因此在相關人才的培育環(huán)節(jié)中，高職院校必須全面滲透該理念，并通過樹立節(jié)能意識、優(yōu)化設計流程、調(diào)整內(nèi)部構造、設計優(yōu)質(zhì)項目、提升工藝水準、重視設備檢修等環(huán)節(jié)切入教學改革，以此實現(xiàn)對學生能力與綜合素養(yǎng)的全面提升，讓學生更符合當前機械制造企業(yè)的續(xù)期需求標準，并推動行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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