《中國制造2025》背景下職業(yè)院校制造類專業(yè)實訓(xùn)基地建設(shè)的思考

何其文

【摘要】如何將先進智能制造技術(shù)融入實訓(xùn)基地建設(shè)是當(dāng)前職業(yè)教育的熱點與難點。對學(xué)校而言，“制造”的“產(chǎn)品”就是學(xué)生。文章通過分析制造類專業(yè)實訓(xùn)基地建設(shè)的現(xiàn)狀，闡述智慧實訓(xùn)基地的構(gòu)建思路，探討了如何將智能制造理念融入實踐教學(xué)體系的途徑，以期避免各院校在智能制造實訓(xùn)基地建設(shè)過程中的種種問題。

【關(guān)鍵詞】智能制造；實訓(xùn)基地；實踐教學(xué)體系

隨著國家《中國制造2025》發(fā)展戰(zhàn)略的提出，新一代信息技術(shù)與制造業(yè)進一步深度融合。職業(yè)院校的制造類專業(yè)建設(shè)，特別是作為人才培養(yǎng)物資基礎(chǔ)的專業(yè)實訓(xùn)基地建設(shè)，如何適應(yīng)產(chǎn)業(yè)形態(tài)的變化，是當(dāng)前職業(yè)教育改革的熱點方向之一。不少職業(yè)院校在這些方面做了大量探索性的工作，取得了一些成果，但同時也暴露出了一些問題。

一、實訓(xùn)基地建設(shè)存在的問題與挑戰(zhàn)

（一）盲目追求高大上

大家一聽“智能制造”，馬上就想到高端、先進、昂貴。所以不少院校在上馬智能制造實訓(xùn)基地時，投入動輒上千萬，機器人、視覺識別、AGV小車，一個都不能少。過高投入的直接后果，就是嚴重影響了其他基礎(chǔ)實訓(xùn)基地的建設(shè)。

（二）盲目強調(diào)與企業(yè)實際生產(chǎn)設(shè)備對接

職教界普遍認為學(xué)校的教學(xué)設(shè)備要與企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場實際設(shè)備對接。不少院校理解成學(xué)校的教學(xué)設(shè)備要和生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備一樣。這樣勢必帶來兩個問題：一是企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備是為生產(chǎn)服務(wù)的，往往不利于教學(xué)，這樣的設(shè)備放在學(xué)校，老師們是很難利用這些設(shè)備組織教學(xué)的；二是產(chǎn)品的生產(chǎn)離不開區(qū)域產(chǎn)業(yè)的支撐，比如原材料、銷售市場等。學(xué)校引入生產(chǎn)設(shè)備后，很難像企業(yè)那樣組織生產(chǎn)，實際上是一種很大程度上的浪費。

（三）重硬件輕軟件

智能制造之所以“智能”，很大程度上是硬件背后的軟件在支撐，但軟件看不見摸不著，所以很多學(xué)校在投入時更愿意在硬件投入上下功夫，軟件投入則能省就省?！拜p軟件”還有一層意思是對人員的培訓(xùn)不夠。當(dāng)前智能制造是熱點，以學(xué)校的條件很難吸引這方面的優(yōu)秀人才加入。同時由于智能制造正處于發(fā)展階段，對應(yīng)的師資培訓(xùn)資源也很有限，這樣就造成了設(shè)備的有效運用存在問題。

（四）工業(yè)大數(shù)據(jù)無數(shù)據(jù)

智能制造離不開大數(shù)據(jù)的支撐，而學(xué)校往往很難開展工業(yè)化的大生產(chǎn)。沒有數(shù)據(jù)來源，也就談不上大數(shù)據(jù)了；沒有大數(shù)據(jù)，“智能”也就只是一個概念了。如何獲取足夠的工業(yè)大數(shù)據(jù)，也是智能制造實訓(xùn)基地面臨的挑戰(zhàn)之一。

（五）與原有實訓(xùn)系統(tǒng)割裂

近十年來，各職業(yè)院校通國家示范、省示范、特色專業(yè)等建設(shè)項目，均已建立了比較完備的實訓(xùn)基地。新上馬的智能制造系統(tǒng)往往不能或根本沒考慮把原有的實訓(xùn)系統(tǒng)融入進去。這樣既會造成資源浪費，同時也不利于教學(xué)的開展。

二、智慧實訓(xùn)基地建設(shè)的構(gòu)想

（一）技術(shù)路線

充分利用原有實訓(xùn)系統(tǒng)的自動化設(shè)備，新增智能制造關(guān)鍵設(shè)備，利用物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)以太網(wǎng)等工業(yè)數(shù)據(jù)采集手段，實現(xiàn)學(xué)生實訓(xùn)過程及實訓(xùn)設(shè)備運行數(shù)據(jù)的云存儲。通過學(xué)習(xí)過程的大數(shù)據(jù)分析，建立智能化實踐教學(xué)體系。智慧實訓(xùn)基地總體結(jié)構(gòu)分為設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層和應(yīng)用層。

1.設(shè)備層：新增工業(yè)機器人、3D打印等智能制造關(guān)鍵技術(shù)相關(guān)實訓(xùn)室；利用實訓(xùn)設(shè)備控制器原有通信接口，或在原有實訓(xùn)裝置上加裝嵌入式通信裝置。

2.網(wǎng)絡(luò)層：構(gòu)建設(shè)備層與后臺服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)通訊，通道數(shù)據(jù)傳輸采用TCP/IP協(xié)議。

3.平臺層：搭建智慧實訓(xùn)平臺，構(gòu)建長連接推送框架，實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收、存儲、后臺云服務(wù)和權(quán)限控制等基礎(chǔ)功能。

4.應(yīng)用層：搭建仿真實訓(xùn)系統(tǒng)，實現(xiàn)流式大數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)處理，對數(shù)據(jù)進行實時數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析，并對實時分析數(shù)據(jù)進行展示等功能。

（二）功能分析

1.實現(xiàn)學(xué)生實訓(xùn)學(xué)習(xí)過程大數(shù)據(jù)的收集與整理。智慧實訓(xùn)基地基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)搭建，后臺服務(wù)部署在云端。實訓(xùn)基地所有控制設(shè)備通過無線和有線網(wǎng)絡(luò)借助嵌入式通訊裝置采用長連接的形式接入到后臺服務(wù)器中，經(jīng)初步分析后存入數(shù)據(jù)庫。學(xué)生使用實訓(xùn)設(shè)備時需先登錄智慧實訓(xùn)平臺系統(tǒng)，在系統(tǒng)中選定對應(yīng)實訓(xùn)設(shè)備，設(shè)備綁定成功后，選擇實訓(xùn)項目。實訓(xùn)過程中，學(xué)生操作信息及設(shè)備運行信息同步上傳到服務(wù)器。通過學(xué)生整個實訓(xùn)過程的信息高度集成化和數(shù)據(jù)化，從而達到學(xué)生實訓(xùn)學(xué)習(xí)過程的信息透明化。

2.通過對大數(shù)據(jù)的分析，實現(xiàn)對學(xué)生實訓(xùn)學(xué)習(xí)效果的智能判定。學(xué)生進行實訓(xùn)時，智慧實訓(xùn)平臺根據(jù)學(xué)生實際操作信息、設(shè)備運行信息、學(xué)生提交的控制程序等信息，進行智能判別。系統(tǒng)通過分析學(xué)生學(xué)習(xí)過程大數(shù)據(jù)，針對學(xué)生的問題進行分析。教師的主要任務(wù)不再是組織教學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生，而是通過分析學(xué)生操作過程中的大數(shù)據(jù)，提取教學(xué)過程中的重點、難點，在課程教學(xué)中有針對性地重點講解。

3.通過智慧實訓(xùn)平臺的運用，建立學(xué)生實訓(xùn)學(xué)習(xí)過程的“數(shù)字雙胞胎”。學(xué)生在學(xué)習(xí)課程時，需先在仿真實訓(xùn)系統(tǒng)中完成相應(yīng)實訓(xùn)項目的訓(xùn)練。只有在仿真實訓(xùn)系統(tǒng)通過了相關(guān)測試，智慧實訓(xùn)平臺才允許到實際設(shè)備上進行練習(xí)。這樣一方面可以有效利用實訓(xùn)設(shè)備，另一方面可以避免不規(guī)范操作帶來的安全問題。

4.實踐教學(xué)體系的智能化。智慧實訓(xùn)平臺結(jié)合學(xué)生完成的實訓(xùn)項目、實訓(xùn)時長、掌握情況等數(shù)據(jù)進行分析處理，統(tǒng)計出每個學(xué)生的學(xué)習(xí)情況數(shù)據(jù)，全面掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)過、實際狀態(tài)以及至學(xué)習(xí)目標狀態(tài)的可選路徑，從而給學(xué)生分配不同的學(xué)習(xí)任務(wù)。這樣每個學(xué)生的學(xué)習(xí)進度、學(xué)習(xí)內(nèi)容都可能不同，從而實現(xiàn)對學(xué)生的個性化教學(xué)。

5.實訓(xùn)基地管理的智能化。智慧實訓(xùn)平臺有智慧實訓(xùn)基地的所有設(shè)備的運行信息，從而為實訓(xùn)基地的智能化管理提供了基礎(chǔ)。學(xué)生可根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況自行申請實訓(xùn)崗位，充分利用實訓(xùn)資源。

6.為教學(xué)工作診斷與改進提供重要支撐。教學(xué)工作診斷與改進離不開智慧校園建設(shè)及大數(shù)據(jù)分析，智慧實訓(xùn)基地的建設(shè)毫無疑問將成為基于大數(shù)據(jù)平臺的質(zhì)量保證體系的重要組成部分，將為教育教學(xué)改革提供重要支撐。

三、總結(jié)

本文通過分析制造類專業(yè)實訓(xùn)基地建設(shè)的現(xiàn)狀，提出了一種智慧實訓(xùn)基地建設(shè)的構(gòu)想。通過智慧實訓(xùn)基地的建設(shè)，實現(xiàn)學(xué)生實訓(xùn)學(xué)習(xí)過程大數(shù)據(jù)的收集與整理；通過對大數(shù)據(jù)的分析，實現(xiàn)對學(xué)生實訓(xùn)學(xué)習(xí)效果的智能判定，實現(xiàn)智能制造與實訓(xùn)教學(xué)的融合。

【參考文獻】

[1]楊運鑫，羅頻頻，陳鵬.產(chǎn)教深度融合機制創(chuàng)新研究[J].職業(yè)技術(shù)教育，2014（04）：39-43.

[2]崔立群.產(chǎn)教融合視角下的高職院校實訓(xùn)基地建設(shè)研究[J].時代金融，2015（08）：189-190.