高校數(shù)字化實(shí)訓(xùn)平臺建設(shè)探討

韋相貴 歐躍發(fā) 張杰權(quán) 任港賢 韋俞廷

【摘 要】本文分析數(shù)字化實(shí)訓(xùn)平臺建設(shè)的意義，以北部灣大學(xué)工程訓(xùn)練中心數(shù)字化實(shí)踐基地建設(shè)為例，從實(shí)訓(xùn)基地的庫房建設(shè)、體驗(yàn)中心建設(shè)、可視化建設(shè)、教學(xué)資源管理、實(shí)訓(xùn)室及設(shè)備管理等方面論述數(shù)字化實(shí)訓(xùn)平臺建設(shè)，提出互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的先進(jìn)制造技術(shù)實(shí)訓(xùn)平臺的建設(shè)方案，為高校加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)平臺數(shù)字化建設(shè)提供參考。

【關(guān)鍵詞】高校 ?互聯(lián)網(wǎng) ?數(shù)字化 ?實(shí)訓(xùn)平臺 ?實(shí)訓(xùn)教學(xué)

【中圖分類號】G ?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2020）05C-0183-03

隨著云計算、大數(shù)據(jù)、5G技術(shù)和智能制造的不斷發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”“萬物互聯(lián)”“數(shù)字化”等已然成為我國乃至全世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展新引擎。如何迎接這巨大的商機(jī)和歷史性發(fā)展機(jī)遇，很多專家學(xué)者就“互聯(lián)網(wǎng)+”相關(guān)問題開展了分析研究。2019年5月7日，華為公司在廣西欽州市建設(shè)的全國首個5G華為數(shù)字小鎮(zhèn)項(xiàng)目正式啟動。欽州市政府搶抓機(jī)遇，依托華為數(shù)字小鎮(zhèn)建設(shè)，進(jìn)一步整合資源，打造廣西數(shù)字經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)高地。為提高中心的設(shè)備使用率和管理水平，更好地服務(wù)學(xué)校人才培養(yǎng)和國家的發(fā)展戰(zhàn)略，北部灣大學(xué)工程訓(xùn)練中心積極利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，與北京數(shù)碼大方科技有限公司開展校企合作，探索實(shí)訓(xùn)平臺的數(shù)字化建設(shè)。

一、數(shù)字化實(shí)訓(xùn)平臺建設(shè)的意義

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的不斷發(fā)展，人類的生產(chǎn)生活等各方面已發(fā)生很大改變，推動人類社會向“物質(zhì)世界智能化”發(fā)展。2015年國務(wù)院頒布的“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃指導(dǎo)意見指出，加速互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)的融合，推動云計算、物聯(lián)網(wǎng)、智能工業(yè)機(jī)器人、增材制造等技術(shù)在生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，推進(jìn)生產(chǎn)裝備智能化升級、工藝流程改造和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享，構(gòu)建開放、共享、協(xié)作的智能制造產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

高校教學(xué)信息化硬件環(huán)境是實(shí)現(xiàn)教育現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，是開展現(xiàn)代教育工作的條件和前提。針對我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展對職業(yè)技術(shù)技能人才提出的新要求和新特征，在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下開展互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的數(shù)字化實(shí)訓(xùn)平臺建設(shè)的研究，探索和總結(jié)我國高等院校技術(shù)技能人才的培養(yǎng)模式，其意義在于：通過網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，將實(shí)訓(xùn)室聯(lián)網(wǎng)、設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享，實(shí)現(xiàn)資源的最大利用，提高實(shí)訓(xùn)室的管理水平，全方位地滿足應(yīng)用型本科大學(xué)技術(shù)專業(yè)教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)的需求;讓學(xué)生對“智能制造”“物聯(lián)技術(shù)”“無人技術(shù)”有初步了解;帶動機(jī)械制造與自動化、機(jī)電一體化技術(shù)等相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的教學(xué)資源開發(fā);推動全國應(yīng)用型本科大學(xué)院校同類專業(yè)教學(xué)模式和教學(xué)方法改革，促進(jìn)我國應(yīng)用型本科大學(xué)同類專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量和社會服務(wù)能力的提升。

工程訓(xùn)練是在大工程、大制造背景下提出的全新教育理念，工程訓(xùn)練中心是高校對學(xué)生實(shí)施工程訓(xùn)練的重要平臺。為將工程訓(xùn)練中心打造成學(xué)校面向全校學(xué)生全面貫徹落實(shí)素質(zhì)教育基地，打造成培養(yǎng)基礎(chǔ)寬、能力強(qiáng)、素質(zhì)高的復(fù)合型人才的基地，為更好地培養(yǎng)應(yīng)用型人才，很多高校特別是應(yīng)用型高校，紛紛加大了實(shí)踐基地的建設(shè)，投入大量的人力、物力、財力，購置了很多先進(jìn)的設(shè)備。為滿足“中國制造2025”對智能制造、智能工廠、數(shù)字化車間的人才需求，工程訓(xùn)練中心必須加強(qiáng)軟硬件建設(shè)，與“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”“物聯(lián)網(wǎng)+”等緊密聯(lián)系，關(guān)聯(lián)云存儲、大數(shù)據(jù)、智能制造。數(shù)字化實(shí)訓(xùn)平臺建設(shè)，不僅有助于提高工程訓(xùn)練平臺的教學(xué)效率和管理水平，而且將會促進(jìn)工程訓(xùn)練中心的數(shù)字化建設(shè)，并將成為工程訓(xùn)練中心建設(shè)的一個亮點(diǎn)。

二、數(shù)字化實(shí)訓(xùn)平臺的建設(shè)思路

北部灣大學(xué)工程訓(xùn)練中心結(jié)合數(shù)字化建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，基于學(xué)生的通識課程、專業(yè)課程教學(xué)實(shí)際，以工業(yè)企業(yè)先進(jìn)的產(chǎn)品研發(fā)制造業(yè)務(wù)模式和流程為核心，提出基于互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化實(shí)訓(xùn)平臺（見圖1）建設(shè)的思路：利用先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)，探索庫房建設(shè)、體驗(yàn)中心建設(shè)和實(shí)訓(xùn)室可視化建設(shè)，以加強(qiáng)教學(xué)資源管理、實(shí)訓(xùn)室及設(shè)備管理，努力實(shí)現(xiàn)平臺硬件合理、軟件先進(jìn)、功能完整、兼有教學(xué)、科研、技能實(shí)踐、校企合作和社會培訓(xùn)“五位一體”的復(fù)合功能，形成教學(xué)、科研、生產(chǎn)三者有機(jī)結(jié)合、互相促進(jìn)、共同發(fā)展的現(xiàn)代化工程訓(xùn)練中心。

（一）庫房建設(shè)

工程訓(xùn)練中心是高校最大的校內(nèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺。由于承擔(dān)著全校的工程實(shí)訓(xùn)教學(xué)任務(wù)，到工程訓(xùn)練中心參加工程實(shí)踐的學(xué)生人數(shù)每年都有數(shù)千人，每天需要的各種耗材及工具不計其數(shù)。工程訓(xùn)練中心庫房管理的工作量及其難度與日俱增。因此，建設(shè)信息化的庫房管理系統(tǒng)具有緊迫性和現(xiàn)實(shí)意義。

建設(shè)信息化的庫房系統(tǒng)既符合時代進(jìn)步的要求，也是學(xué)校信息化建設(shè)的重要一環(huán)。北部灣大學(xué)與北京數(shù)碼大方科技有限公司開展合作，構(gòu)建北部灣大學(xué)工程訓(xùn)練中心數(shù)字化庫房管理系統(tǒng)（見圖2）。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了庫房管理與查詢、信息分類及報表生成等諸多功能。系統(tǒng)的構(gòu)建，使北部灣大學(xué)開展工程訓(xùn)練教學(xué)所需各種耗材、工具的采購及管理得以加強(qiáng)，各種耗材、工具的庫存情況和材料消耗情況以及它們的流向與成本都得到了控制，實(shí)訓(xùn)效益和管理水平得到了提升，較好地實(shí)現(xiàn)了庫房的數(shù)字化管理，有效保障了實(shí)訓(xùn)教學(xué)活動的開展。

（二）智能化協(xié)同制造體驗(yàn)中心建設(shè)

智能化協(xié)同制造體驗(yàn)中心是數(shù)字化實(shí)訓(xùn)平臺的重要組成部分。體驗(yàn)中心以就業(yè)為導(dǎo)向、以教學(xué)為中心，利用信息化技術(shù)，關(guān)聯(lián)設(shè)備物聯(lián)、輔助制造、制造過程規(guī)劃、智能設(shè)計、加工校對、數(shù)字營銷（見圖3），開展數(shù)字化實(shí)訓(xùn)和數(shù)字化教學(xué)，促進(jìn)以“工作過程為導(dǎo)向”的課程開發(fā)及教學(xué)模式。

體驗(yàn)中心主要配置了計算機(jī)、觸控一體機(jī)、觸控查詢機(jī)、投影及音響設(shè)備、會議桌椅及展示柜等硬件設(shè)施，以及CAXA教學(xué)資源管理系統(tǒng)、CAXA實(shí)體設(shè)計、CAXA工藝圖表、CAXA制造工程、CAXA數(shù)控車、CAXA設(shè)備物聯(lián)等軟件設(shè)施。

體驗(yàn)中心根據(jù)不同功能劃分為體驗(yàn)區(qū)、展示區(qū)、教學(xué)區(qū)等功能區(qū)。

體驗(yàn)區(qū)：按照企業(yè)設(shè)計、工藝、生產(chǎn)流程，完成所有相關(guān)的技術(shù)文件及產(chǎn)品數(shù)據(jù)，展現(xiàn)現(xiàn)代制造企業(yè)數(shù)字化設(shè)計、工藝、編程、制造的工作過程。

云平臺展示區(qū)：主要有軟件資源云、車間管理云、教學(xué)資源云、實(shí)訓(xùn)管理云、設(shè)備管理云、人才能力云展示，以展示工程訓(xùn)練中心車間信息化水平、軟硬件實(shí)力及教學(xué)成果。

教學(xué)區(qū)：此區(qū)域配置投影、圓形會議桌椅等設(shè)施。通過訪問云資源，作為教學(xué)互動的平臺和車間信息化的展示窗口。

（三）實(shí)訓(xùn)室可視化建設(shè)

運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及視頻無線技術(shù)加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)室的可視化建設(shè)，是數(shù)字化實(shí)訓(xùn)平臺建設(shè)的重要內(nèi)容，主要包括可視化學(xué)習(xí)平臺的搭建、實(shí)訓(xùn)室內(nèi)部可視化建設(shè)、工程訓(xùn)練中心大廳大屏幕可視化建設(shè)。

通過車間機(jī)床查詢、資源信息查詢、學(xué)生成長查詢、數(shù)字化車間介紹等模塊的構(gòu)建，搭建可以通過互聯(lián)網(wǎng)等各種移動終端自主學(xué)習(xí)、實(shí)訓(xùn)的可視化學(xué)習(xí)平臺，即能讓師生自主學(xué)習(xí)、開發(fā)實(shí)習(xí)的平臺。

加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)室內(nèi)部可視化建設(shè)，努力營造一個與理論教學(xué)相結(jié)合的實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生在這樣的一個環(huán)境下可以實(shí)時看到實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)老師在機(jī)床上加工零件的操作及加工過程，便于學(xué)生學(xué)習(xí)零件加工操作的技能。通過這一可視化系統(tǒng)，教師既可對學(xué)生進(jìn)行機(jī)床操作的指導(dǎo)與點(diǎn)評，也可組織學(xué)生進(jìn)行相關(guān)問題的討論，大大激發(fā)了學(xué)生參加工程訓(xùn)練的熱情和興趣。

加強(qiáng)工程訓(xùn)練中心大廳大屏幕可視化建設(shè)。運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及視頻無線技術(shù)將各實(shí)訓(xùn)室聯(lián)網(wǎng)、實(shí)訓(xùn)室設(shè)備與電腦聯(lián)網(wǎng)，在大廳可隨時調(diào)閱或觀看各實(shí)訓(xùn)室的實(shí)訓(xùn)教學(xué)情況。這不僅有利于教學(xué)管理監(jiān)督，也有利于教師間的相互學(xué)習(xí)，更有利于線上、線下混合教學(xué)模式的開展。而且，還可以成為舉辦比賽的重要看點(diǎn)和展示窗口。

（四）教學(xué)資源管理

數(shù)字化實(shí)訓(xùn)平臺建設(shè)中很重要的一項(xiàng)內(nèi)容就是教學(xué)資源管理。它將教學(xué)及生產(chǎn)軟件、教學(xué)課件、視頻資料、教學(xué)計劃、教學(xué)方案、課程安排等各種相關(guān)的教學(xué)資源整理匯集于此。它既是教學(xué)計劃內(nèi)工程訓(xùn)練、金工實(shí)習(xí)、課程設(shè)計等實(shí)訓(xùn)課程的應(yīng)用平臺，也是教學(xué)計劃內(nèi)機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、CAD/CAM等設(shè)計與制造類學(xué)科基礎(chǔ)課和專業(yè)課的輔助教學(xué)平臺。既是教學(xué)計劃內(nèi)利用課程教學(xué)改革進(jìn)行創(chuàng)新教育的實(shí)踐平臺，也是學(xué)生課外科技活動、學(xué)科競賽等教學(xué)計劃外創(chuàng)新教育的實(shí)踐平臺。

教學(xué)資源管理平臺既能保證實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的先進(jìn)性，充分反映現(xiàn)代化企業(yè)的生產(chǎn)流程和制造技術(shù)的發(fā)展方向，又能保證滿足擴(kuò)大實(shí)訓(xùn)能力，有效利用現(xiàn)有設(shè)備資源的要求。既能實(shí)現(xiàn)分層次實(shí)訓(xùn)，在基本技能訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，進(jìn)行綜合性、設(shè)計性和創(chuàng)新性等高層次實(shí)訓(xùn)，又能進(jìn)行二維、三維CAD、CAM數(shù)控工藝員等職業(yè)技能培訓(xùn)。既有利于高素質(zhì)實(shí)訓(xùn)教學(xué)師資隊(duì)伍的培養(yǎng)，也有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)踐知識和提高實(shí)踐技能的興趣，進(jìn)而不斷提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

（五）實(shí)訓(xùn)設(shè)備管理

加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)室的設(shè)備管理是工程實(shí)訓(xùn)教學(xué)管理工作中很重要的一項(xiàng)工作，也是數(shù)字化實(shí)訓(xùn)平臺建設(shè)中很重要的一項(xiàng)內(nèi)容，主要包括設(shè)備通信管理和設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)的建設(shè)。

設(shè)備聯(lián)網(wǎng)通信及管理：在實(shí)訓(xùn)室根據(jù)設(shè)備情況建立局域網(wǎng)絡(luò)，為每臺實(shí)訓(xùn)設(shè)備設(shè)置獨(dú)立的IP地址，使師生編輯好的加工程序可以隨時隨地進(jìn)行上傳、下載或在線加工，縮短了程序輸入的準(zhǔn)確率和所占用的教學(xué)時間，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備的數(shù)字化管理，并有效提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)的效率。設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)通信，不僅方便學(xué)生通過安裝在實(shí)訓(xùn)室內(nèi)的查詢機(jī)、大屏幕等多媒體終端或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備查詢加工設(shè)備的設(shè)計及生產(chǎn)數(shù)據(jù)，還有利于促進(jìn)師生在實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中的互動，有利于促進(jìn)理論教學(xué)與實(shí)訓(xùn)教學(xué)一體化教學(xué)的改革。

設(shè)備的監(jiān)控與管理：通過生產(chǎn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，利用數(shù)控系統(tǒng)開放的數(shù)據(jù)采集接口，通過數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)口將數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)卡采集，同時通過數(shù)控機(jī)床加裝傳感器、繼電器、控制器等硬件獲取各種加工狀態(tài)數(shù)據(jù)和相關(guān)信息。方便查看或了解實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備的實(shí)時數(shù)據(jù)及當(dāng)天的開關(guān)機(jī)狀態(tài)以及轉(zhuǎn)速、負(fù)載和進(jìn)給等各種參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的監(jiān)控。

三、數(shù)字化實(shí)訓(xùn)平臺建設(shè)效果

北部灣大學(xué)工程訓(xùn)練中心利用北京數(shù)碼大方科技有限公司提供的工業(yè)云平臺，按現(xiàn)代制造類企業(yè)真實(shí)生產(chǎn)流程規(guī)劃建設(shè)了數(shù)字化實(shí)訓(xùn)平臺，實(shí)現(xiàn)了實(shí)訓(xùn)教學(xué)及管理的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，促進(jìn)了工程訓(xùn)練課程的教學(xué)改革，有效提高了工程訓(xùn)練實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量，也促進(jìn)了實(shí)踐指導(dǎo)教師的能力提升和工程訓(xùn)練中心產(chǎn)、學(xué)、研工作的開展，有利于工程訓(xùn)練中心服務(wù)教學(xué)、服務(wù)師生、服務(wù)各二級學(xué)院、服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)等各項(xiàng)服務(wù)功能的開展。

經(jīng)過幾年建設(shè)，北部灣大學(xué)工程訓(xùn)練中心互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的數(shù)字化實(shí)訓(xùn)平臺建設(shè)已初見成效，成為北部灣大學(xué)轉(zhuǎn)型發(fā)展的一大特色和亮點(diǎn)：在工程實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中融入企業(yè)生產(chǎn)流程及項(xiàng)目管理模式，實(shí)現(xiàn)工程實(shí)訓(xùn)教學(xué)與生產(chǎn)崗位的無縫對接;實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練內(nèi)容從單一的技能訓(xùn)練到綜合技術(shù)訓(xùn)練的提升，提高了工程實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量;深化了工程實(shí)踐課程的改革，促進(jìn)了以“工作過程為導(dǎo)向”的課程及教學(xué)模式開發(fā);有效提高了工程訓(xùn)練中心的管理水平，促進(jìn)了工程實(shí)踐指導(dǎo)教師隊(duì)伍的建設(shè);實(shí)現(xiàn)了促進(jìn)資源共享、優(yōu)化資源配置、提升創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，展示了工程訓(xùn)練過程和效果。

推進(jìn)數(shù)字化教學(xué)管理、實(shí)行數(shù)字化教學(xué)實(shí)訓(xùn)將成為高校學(xué)生實(shí)訓(xùn)教學(xué)基地建設(shè)的重點(diǎn)和發(fā)展趨勢。建設(shè)數(shù)字化實(shí)訓(xùn)平臺，有利于實(shí)現(xiàn)工程訓(xùn)練中心的優(yōu)質(zhì)資源本地區(qū)和跨地區(qū)共享，校內(nèi)和校外共享，以及學(xué)校、企業(yè)和社會共享。因此，工程訓(xùn)練中心應(yīng)充分利用信息化手段，整合人力資源、教學(xué)資源、實(shí)訓(xùn)資源，積極推進(jìn)工程訓(xùn)練中心的“信息化”“智能化”和“數(shù)字化”建設(shè)，以更好地服務(wù)人才培養(yǎng)。

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【基金項(xiàng)目】廣西教育廳教改重點(diǎn)項(xiàng)目“互聯(lián)網(wǎng)+背景下職業(yè)教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐”（GXGZJG2017A003）;教育部機(jī)基/工訓(xùn)教指委項(xiàng)目“地方本科院校工程訓(xùn)練教學(xué)改革研究”（JJ-GX-JY201733）;欽州市“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造”工程技術(shù)研究中心（欽州市科技項(xiàng)目[2016]138號）

【作者簡介】韋相貴（1967— ），男，廣西桂平人，北部灣大學(xué)工程訓(xùn)練中心教授，研究方向：工程訓(xùn)練和教育教學(xué)管理等。

（責(zé)編 王 一）