基于數(shù)字制造工廠建設(shè)淺析中職學(xué)生綜合能力培養(yǎng)

何智慧

摘 要：數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代制造業(yè)不可缺少的技術(shù)手段，數(shù)字制造工廠充分體現(xiàn)“中國制造2025”的概念。學(xué)習和掌握數(shù)字制造工廠技術(shù)，可以實現(xiàn)對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。本文就基于數(shù)字制造工廠建設(shè)淺析中職學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字制造工廠 工業(yè)4.0 綜合能力

數(shù)字制造工廠涵蓋原材料和成品件的物料傳送，倉儲物流，軸類、盤類、齒輪類等工件的精密加工制造，中央監(jiān)控管理等功能；利用智能控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、信息安全監(jiān)控管理技術(shù)、大數(shù)據(jù)識別應(yīng)用技術(shù)等，充分結(jié)合工業(yè)4.0的技術(shù)需求，通過云計算、自主控制和物聯(lián)管理等，將數(shù)字化技術(shù)、信息化技術(shù)、自動化技術(shù)、工業(yè)通信技術(shù)與機械加工制造過程有機融合，實現(xiàn)全生命周期涵蓋數(shù)字化設(shè)計研發(fā)、生產(chǎn)執(zhí)行、訂單管理、物流管理、產(chǎn)品質(zhì)量管理、能源優(yōu)化管理的智能生產(chǎn)以及個性定制化生產(chǎn)，充分體現(xiàn)“中國制造2025”的概念。

一、數(shù)字制造工廠對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)

數(shù)字制造工廠的本質(zhì)說到底是人機關(guān)系的進一步發(fā)展，同時與先進的制造技術(shù)相適應(yīng)的知識和技能的積累，也成為中國這樣的發(fā)展中國家將遇到的一個挑戰(zhàn)。

數(shù)字制造工廠各功能單元通過工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊和數(shù)據(jù)信息管理平臺，實現(xiàn)對個性化訂單的遠程網(wǎng)絡(luò)信息接收、訂單識別與大數(shù)據(jù)信息對接、元件智能生產(chǎn)制造與倉儲物流智能管理，實現(xiàn)人和機器，機器與機器、數(shù)據(jù)以及服務(wù)等內(nèi)容的無縫連接與網(wǎng)絡(luò)通訊管理。學(xué)習和掌握數(shù)字制造工廠技術(shù)，可以實現(xiàn)對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。

1.培養(yǎng)學(xué)生多學(xué)科知識綜合運用能力

數(shù)字制造工廠設(shè)備的實訓(xùn)項目包括：數(shù)字制造工廠管理軟件系統(tǒng)（ERP）實訓(xùn)，加工制造執(zhí)行軟件系統(tǒng)（MES）實訓(xùn)，生命周期管理軟件系統(tǒng)（PLM）實訓(xùn)，自動化立體倉庫仿真系統(tǒng)實訓(xùn)，機器人加工仿真系統(tǒng)實訓(xùn)，數(shù)字制造工廠3D漫游在線仿真系統(tǒng)實訓(xùn)，網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)置與生產(chǎn)設(shè)備通訊管理實訓(xùn)，3D掃描與3D打印控制技術(shù)實訓(xùn)，RFID系統(tǒng)應(yīng)用與PLC控制實訓(xùn)，三坐標測量儀控制技術(shù)實訓(xùn)，傳送裝置設(shè)備監(jiān)控、管理使用實訓(xùn)，自動化立體倉庫監(jiān)控、管理使用實訓(xùn)，在線網(wǎng)絡(luò)平臺管理實訓(xùn)，個性定制化產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)項目實訓(xùn)，個性定制化產(chǎn)品生產(chǎn)制造及其加工管理控制實訓(xùn)，數(shù)字制造工廠整體設(shè)備維護與故障檢測實訓(xùn)。

要想熟悉和精通數(shù)字制造工廠的全流程，需要學(xué)生具備電工基礎(chǔ)課程中電路和磁路知識，電機變壓器課程中交直流電機、伺服電機的知識，電力拖動課程中電動機的啟動、調(diào)速、制動，電子技術(shù)課程中模擬控制、數(shù)字控制的運算和放大，傳感器技術(shù)、PLC應(yīng)用技術(shù)、自動控制、液壓氣動技術(shù)、數(shù)控技術(shù)等專業(yè)課基礎(chǔ)知識。同時還需要學(xué)生掌握和了解工業(yè)4.0生產(chǎn)線的設(shè)計，包含精密加工工藝流程及控制、精密機床控制理論、3D視覺識別和3D打印的應(yīng)用、立體倉庫、物流系統(tǒng)自動控制理論、關(guān)節(jié)機器人運動控制、傳感器應(yīng)用和生產(chǎn)線信息采集方法，生產(chǎn)線流程仿真，生產(chǎn)線質(zhì)量控制與追溯，精益生產(chǎn)理論，工業(yè)4.0人機交互界面應(yīng)用與開發(fā)，基于網(wǎng)絡(luò)平臺、軟件平臺的擴展性開發(fā)，數(shù)據(jù)傳輸方法，射頻識別RFID技術(shù)，生產(chǎn)線日常運行維護與保養(yǎng)等。數(shù)字制造工廠有利于培養(yǎng)學(xué)生對多學(xué)科知識的理解和綜合運用能力。

2.培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

數(shù)字制造工廠不僅展現(xiàn)了不同于傳統(tǒng)流水線和集中化機器大生產(chǎn)的新的生產(chǎn)方式，而且工業(yè)生產(chǎn)的組織模式和生產(chǎn)要素也將會出現(xiàn)新的變化，這都為中國今后的工業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了新的機會。

數(shù)字制造工廠以后會更多地注重員工的創(chuàng)新意識，也會更注重員工的自主性和能動性。因此必須要培養(yǎng)一批具有創(chuàng)新精神和能動性的學(xué)生，并且隨時能夠以清醒的頭腦和全面的眼光作出決定，這樣才能研發(fā)最好的產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品，創(chuàng)造合適的生產(chǎn)機制，而這正是推動數(shù)字制造工廠的關(guān)鍵。

3.培養(yǎng)學(xué)生整體協(xié)調(diào)能力

數(shù)字制造工廠同時需要學(xué)生具有整體協(xié)調(diào)能力和全局意識。數(shù)字制造工廠有不同的控制單元，包括：中央控制單元、加工制造單元、立體倉庫單元、物料傳送單元、產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)單元、教學(xué)仿真培訓(xùn)單元六個控制單元。每個單元又包括多種不同的運輸模式和設(shè)計方法，這就要求學(xué)生在掌握每個單元功能的同時還要具備協(xié)調(diào)各個單元之間關(guān)系的能力，要具有統(tǒng)籌安排、整體協(xié)調(diào)、綜合管理的能力。

4.培養(yǎng)學(xué)生對企業(yè)工作的適應(yīng)能力

為全面迎接數(shù)字制造工廠工業(yè)4.0，我國的產(chǎn)業(yè)思路和措施也需要進行調(diào)整。需要改變目前的產(chǎn)業(yè)政策，要培育有扎實的理論知識背景、又愿意進入到生產(chǎn)一線工作的學(xué)生，這樣的人才是實現(xiàn)信息技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)深度融合的必要條件。

隨著數(shù)字制造工廠的引入，筆者學(xué)校以公共實訓(xùn)中心建設(shè)為契機，全面開展與企業(yè)接軌的專業(yè)建設(shè)，吸取企業(yè)生產(chǎn)的寶貴經(jīng)驗，其中數(shù)控滾齒機、數(shù)控磨齒機、四軸立式加工中心、車銑復(fù)合加工中心、機床上下料、檢測包裝機器人單元、立體倉庫等單元均建設(shè)了數(shù)字化工廠項目。數(shù)字制造工廠項目仿照企業(yè)生產(chǎn)的模式，通過軟件和網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)字化工廠核心內(nèi)涵建設(shè)，并由此展開教學(xué)模式改革，做到真正與企業(yè)接軌。提高學(xué)生進入企業(yè)之后的適應(yīng)能力。

5.培養(yǎng)學(xué)生自我組織和情緒管理能力

數(shù)字工廠中的教學(xué)區(qū)實現(xiàn)對學(xué)生的教學(xué)培訓(xùn)考核功能，并根據(jù)各模塊單元的不同功能進行教學(xué)實訓(xùn)學(xué)習。同時，將學(xué)生的培訓(xùn)學(xué)習進度、考核成績等資料上傳到數(shù)字工廠的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平臺，便于學(xué)生及其管理單位的查詢和下載。

依據(jù)仿真系統(tǒng)軟件對被培訓(xùn)學(xué)生進行仿真模擬控制訓(xùn)練，使學(xué)生對數(shù)字工廠的立體倉庫單元、機器人控制單元、傳送控制單元、數(shù)字工廠整體控制系統(tǒng)等內(nèi)容實現(xiàn)教學(xué)、培訓(xùn)、考核等功能。根據(jù)學(xué)生在仿真系統(tǒng)的完成情況，部分仿真數(shù)據(jù)可被用于數(shù)字工廠的部分生產(chǎn)加工制造線的升級與改造。

這種工作模型的設(shè)計需要結(jié)合個人責任和分散領(lǐng)導(dǎo)下的自治管理方法。學(xué)校引用這種管理方法，可以讓學(xué)生有更多的自由時間，能更自主地做出其認為正確的決定，同時也更多地參與調(diào)節(jié)并靈活地安排自己的學(xué)習和工作，很好地實現(xiàn)自我組織和情緒管理。

二、小結(jié)

當今社會正處在一個由“中國制造”向“中國創(chuàng)造”轉(zhuǎn)變的時代，已經(jīng)在前三次工業(yè)化革命中落后，不能再錯失第四次工業(yè)革命的發(fā)展機會，在工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵點上，學(xué)校需要的是跟上時代發(fā)展的步伐，更加精準地認識和更加明確地規(guī)劃?；跀?shù)字制造工廠的培訓(xùn)學(xué)習與應(yīng)用上，可以提高學(xué)生的各方面的綜合能力，以便更快更好地迎接數(shù)字制造工廠以及工業(yè)4.0帶來的挑戰(zhàn)與機遇。endprint