非制造類專業(yè)智能制造技術(shù)課程教學(xué)研究及實(shí)踐
——以山東藥品食品職業(yè)學(xué)院為例

王學(xué)亮 熊秋菊 唐 睿 范友林 王廣昆 曲怡蓉

山東藥品食品職業(yè)學(xué)院，山東 威海 264210

1 背景意義

醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械作為《中國(guó)制造2025》的重點(diǎn)領(lǐng)域，推進(jìn)其智能制造進(jìn)程刻不容緩。當(dāng)前我國(guó)制藥和醫(yī)療器械行業(yè)智能化工廠的大部分探索工作實(shí)際上只局限在物理層、信息層，真正合理與完整的形態(tài)和模式并沒有形成[1]。

目前，涉及大數(shù)據(jù)、智能機(jī)器人、高端儀表、傳感器及智能服務(wù)的設(shè)備規(guī)范或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)尚不健全和統(tǒng)一，醫(yī)藥、醫(yī)療器械行業(yè)智能制造的發(fā)展亟須醫(yī)藥學(xué)、機(jī)械和信息等專業(yè)跨界融合的復(fù)合型技術(shù)人才[2]。這兩方面已成為制約醫(yī)藥、醫(yī)療器械領(lǐng)域智能制造發(fā)展的突出問題。職業(yè)教育作為我國(guó)培養(yǎng)技術(shù)技能型人才的重要體系，需要在弄清智能制造背景下技術(shù)技能型人才內(nèi)涵和能力特征的基礎(chǔ)上，完善或者重構(gòu)其培養(yǎng)體系、培養(yǎng)模式，才能培養(yǎng)出滿足智能制造需求的技術(shù)技能型人才[3-6]。山東藥品食品職業(yè)學(xué)院緊緊圍繞“藥品、食品、醫(yī)療器械、保健品、化妝品及健康管理”產(chǎn)業(yè)鏈，聚焦醫(yī)養(yǎng)健康產(chǎn)業(yè)人才需求，設(shè)置藥學(xué)系、制藥工程系、經(jīng)營(yíng)管理系、中藥系、醫(yī)療器械系、食品系、健康管理系七個(gè)系，為醫(yī)養(yǎng)健康產(chǎn)業(yè)發(fā)展和市場(chǎng)監(jiān)管工作作出了貢獻(xiàn)。在當(dāng)前行業(yè)相應(yīng)智能制造程度下，本論文從培養(yǎng)非制造類專業(yè)學(xué)生滿足行業(yè)智能制造崗位需求出發(fā)，探索在全院范圍開設(shè)智能制造技術(shù)概論課程的方法及課程內(nèi)容設(shè)置，以期為社會(huì)培養(yǎng)多樣化、復(fù)合型，且智能制造企業(yè)所需的技能型人才。

2 課程內(nèi)容的選擇

智能制造背景下非制造類專業(yè)高職人才培養(yǎng)目標(biāo)定位的落腳點(diǎn)為高素質(zhì)技術(shù)技能人才，核心點(diǎn)為專業(yè)知識(shí)和專業(yè)能力，增長(zhǎng)點(diǎn)為通用能力與職業(yè)素養(yǎng)。面對(duì)全院開設(shè)本課程的目的是進(jìn)行智能制造技術(shù)的知識(shí)科普，增加學(xué)生的通用能力，為行業(yè)所需的智能制造儲(chǔ)備理論知識(shí)、熟悉典型的智能制造系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，我們從兩方面選取教學(xué)內(nèi)容。一方面選取與智能制造相關(guān)的技術(shù)，如先進(jìn)制造技術(shù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云服務(wù)等知識(shí)，講解制造經(jīng)歷的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，使學(xué)生了解智造核心為自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自控制，并且生產(chǎn)模式具備定制化、個(gè)性化、服務(wù)化的基本特征。另一方面是和企業(yè)合作，將企業(yè)中相關(guān)智能制造的系統(tǒng)案例引入教學(xué)內(nèi)容，并且將整個(gè)案例中涉及高職學(xué)生的崗位職責(zé)、技能需求、工匠精神、企業(yè)文化及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神作為教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)引入課堂思政教育，從企業(yè)文化和崗位職責(zé)兩方面引導(dǎo)學(xué)生愛崗敬業(yè)、以企業(yè)為榮，讓學(xué)生提前了解自己將來所從事的崗位，讓學(xué)習(xí)的目的性更加明確，從而快速實(shí)現(xiàn)從學(xué)生到員工的身份轉(zhuǎn)變。

3 課程實(shí)踐

智能制造技術(shù)概論作為全院選修課，在2018 級(jí)和2019 級(jí)已經(jīng)開設(shè)兩學(xué)年，共形成16 個(gè)教學(xué)班級(jí)，每個(gè)班級(jí)選修人數(shù)平均80 人。教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員：校內(nèi)4 人，其中副教授2 人，4 人均有企業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)聘請(qǐng)威高學(xué)院企業(yè)教師2 人參與威高集團(tuán)智能制造系統(tǒng)案例的編寫。將智能制造通識(shí)知識(shí)與案例結(jié)合，學(xué)校課堂和企業(yè)生產(chǎn)車間兩場(chǎng)地交替教學(xué)，學(xué)生走進(jìn)學(xué)校課堂聽老師講解智能制造理論知識(shí)，走進(jìn)企業(yè)車間進(jìn)行智能生產(chǎn)環(huán)節(jié)的實(shí)踐操作，真正實(shí)現(xiàn)了“產(chǎn)教融合，校企合作”。課程考核采取開放式大作業(yè)提交模式，選取整個(gè)課程中自己印象最深刻、最感興趣的環(huán)節(jié)，寫出自己對(duì)智能制造技術(shù)的理解和展望。通過兩屆學(xué)生的反饋，圓滿地完成了本課程的學(xué)習(xí)，得到了師生一致好評(píng)。

下面通過一個(gè)企業(yè)案例來了解智能制造技術(shù)概論課程的實(shí)施情況。

案例對(duì)威高齊全醫(yī)療設(shè)備有限公司噴涂車間智能制造系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了介紹。研究了噴涂車間MES系統(tǒng)模型，從系統(tǒng)功能模塊和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)兩方面描述了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。

由于工廠環(huán)境的復(fù)雜性以及工人的誤操作，工業(yè)機(jī)器人可能會(huì)發(fā)生故障。而機(jī)器人使用商缺乏儲(chǔ)備足夠機(jī)器人維護(hù)人員，不能向機(jī)器人服務(wù)商準(zhǔn)確描述機(jī)器人故障情況，導(dǎo)致機(jī)器人服務(wù)商需要派人員到工廠現(xiàn)場(chǎng)排查、處理故障。

圖1 威高齊全醫(yī)療設(shè)備有限公司

在工業(yè)4.0 的要求下，建立工廠“互聯(lián)網(wǎng)+”是智能工廠發(fā)展的趨勢(shì)。利用機(jī)器人智能網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，服務(wù)商能夠在機(jī)器人發(fā)生故障前監(jiān)測(cè)到機(jī)器人的異常情況，在機(jī)器人發(fā)生故障后獲得準(zhǔn)確的故障類型，從而減少對(duì)機(jī)器人的維護(hù)成本。威高齊全醫(yī)療設(shè)備有限公司噴涂車間智能制造系統(tǒng)結(jié)合大數(shù)據(jù)與云計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了噴涂機(jī)器人的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。

威高齊全醫(yī)療設(shè)備有限公司噴涂車間在智能制造系統(tǒng)的生命周期維度中屬于生產(chǎn)環(huán)節(jié)。在智能功能維度上涵蓋了資源要素、系統(tǒng)集成、互聯(lián)互通、信息融合等幾方面的內(nèi)容。在系統(tǒng)層級(jí)維度，本案例面向設(shè)備層級(jí)和控制層級(jí)的智能制造過程。

圖2 噴涂機(jī)器人控制平臺(tái)

案例通過企業(yè)老師帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)噴涂車間生產(chǎn)流程進(jìn)行調(diào)研與分析，學(xué)習(xí)了噴涂車間智能制造系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)方案，用以幫助車間管理人員有效監(jiān)控生產(chǎn)過程，科學(xué)利用生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行生產(chǎn)決策，提升車間精細(xì)化與智能化管理水平。

云計(jì)算與大數(shù)據(jù)處理相結(jié)合的噴涂機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)，機(jī)器人服務(wù)商能隨時(shí)隨地獲取噴涂機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)。通過監(jiān)控系統(tǒng)中的大數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人故障數(shù)據(jù)預(yù)判、定位以及分類等功能，使得機(jī)器人服務(wù)商的機(jī)器人維護(hù)方式從派遣維修人員現(xiàn)場(chǎng)處理轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)人員遠(yuǎn)程協(xié)助，減少維護(hù)成本。通過監(jiān)控系統(tǒng)的云存儲(chǔ)功能，對(duì)噴涂機(jī)器人的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集并積累形成機(jī)器人服務(wù)商專家?guī)?，并將其作為新的服?wù)業(yè)務(wù)，提供給噴涂機(jī)器人企業(yè)，從而使得噴涂機(jī)器人企業(yè)能夠快速對(duì)新訂單進(jìn)行噴涂規(guī)劃，且機(jī)器人服務(wù)商能夠獲取該業(yè)務(wù)的服務(wù)金額，增加機(jī)器人服務(wù)商的收益。

學(xué)生通過企業(yè)導(dǎo)師的帶領(lǐng)對(duì)企業(yè)智能化系統(tǒng)實(shí)地調(diào)研分析，實(shí)現(xiàn)了理論和實(shí)際的結(jié)合，完成了知識(shí)由抽象到具體的轉(zhuǎn)化，最后到生產(chǎn)崗位完成職業(yè)體驗(yàn)，完成了整個(gè)課程的理實(shí)一體化學(xué)習(xí)，同時(shí)增強(qiáng)了職業(yè)認(rèn)同和責(zé)任感，真是一舉多得。

4 總結(jié)

智能制造與高職非制造類專業(yè)人才培養(yǎng)模式的互動(dòng)關(guān)系復(fù)雜多元，以人才規(guī)格的轉(zhuǎn)變?yōu)榧~帶發(fā)生相互作用，我們需要把握智能制造的時(shí)代特征開展具有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施。本次課程實(shí)踐對(duì)我院人才培養(yǎng)方案的優(yōu)化必定會(huì)產(chǎn)生一定的影響，同時(shí)也為我院深入貫徹“產(chǎn)教融合，校企合作”開辟新的發(fā)展方向。