數(shù)控技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展路徑

吳言政

（河池市職業(yè)教育中心學校,廣西 河池 547000）

受新型網(wǎng)絡(luò)及技術(shù)環(huán)境影響，我國傳統(tǒng)制造業(yè)呈現(xiàn)智能化特征，對高素質(zhì)人才提出了較高要求。該背景下，需重點培養(yǎng)創(chuàng)新型、復合型技術(shù)技能人才。在數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)教學中，除了傳授學生理論知識之外，還要培養(yǎng)中職學生的創(chuàng)新精神，使其更好地適應(yīng)面向智能制造的數(shù)控技術(shù)職業(yè)要求，為中職學生后續(xù)擇業(yè)、就業(yè)奠定良好的基礎(chǔ)。本研究通過深入剖析智能制造產(chǎn)業(yè)人才需求及數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)教學情況，給出具體的教學改革及創(chuàng)新路徑，為中職學生營造良好的專業(yè)學習及職業(yè)能力培養(yǎng)環(huán)境。

1 智能制造產(chǎn)業(yè)人才需求

我國倡導智能制造與互聯(lián)網(wǎng)對接，以此保證產(chǎn)品質(zhì)量、品牌價值提升，形成新型產(chǎn)業(yè)、技術(shù)、業(yè)態(tài)等，促使我國制造業(yè)的國際競爭力提升。在智能制造時代，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等為數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展提供了契機，使數(shù)控技術(shù)呈現(xiàn)柔性化、集成化、智能化特征[1]。

我國傳統(tǒng)制造業(yè)受限于傳統(tǒng)工藝、技術(shù)等，自動化水平低，部分工種人員缺乏，存在周期性缺工、人力成本高、管理壓力大等情況。當前，隨著大規(guī)模制造、應(yīng)用型機器人產(chǎn)品的產(chǎn)生，傳統(tǒng)制造實現(xiàn)了向智能制造及自動化轉(zhuǎn)型。這對數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)人才提出了相對比較高的需求，中職學校人才培養(yǎng)也應(yīng)向“高素質(zhì)技能型”轉(zhuǎn)變[2]。中職學生除了能夠勝任基礎(chǔ)操作、檢測、服務(wù)等相關(guān)制造類行業(yè)操作之外，還需將制造技能與創(chuàng)新結(jié)合。

為滿足制造強國建設(shè)要求，一定要重視智能制造，以此為參照，在數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)教學改革中，優(yōu)化專業(yè)體系、課程內(nèi)容及人才培養(yǎng)模式。具體而言，依據(jù)智能制造要求，對專業(yè)方向進行調(diào)整，建立新型應(yīng)用平臺，實現(xiàn)機、電、信息技術(shù)融合，將新型教學資源庫建立起來。同時，還要重點培養(yǎng)中職學生的崗位適應(yīng)能力、創(chuàng)造力，使其具備較強的跨學科能力。

2 數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)現(xiàn)狀

中職學校著力于培養(yǎng)技能型人才，數(shù)控應(yīng)用專業(yè)特點決定了其課程強調(diào)實用性。然而，受傳統(tǒng)教學思維、軟硬件設(shè)施等諸多因素影響，以至于數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)教學中仍面臨課程設(shè)置不合理、專業(yè)創(chuàng)新性不足、實訓模式及設(shè)施過于陳舊等問題，這在一定程度上制約了中職數(shù)控專業(yè)的發(fā)展。

2.1 課程設(shè)置不合理

在智能制造背景下，生產(chǎn)模式呈現(xiàn)系統(tǒng)集成化發(fā)展，表現(xiàn)為“數(shù)控機床+工業(yè)機器人+自動化生產(chǎn)線”特征。中職學校教學內(nèi)容過于傳統(tǒng)、單一，不能夠滿足技術(shù)升級、工業(yè)革新要求。智能制造特點決定了其對人才的要求非常高，而中職學校數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)教學傾向于教授學生機械制造、基礎(chǔ)技能等，有關(guān)智能制造技術(shù)的課程非常少，不符合產(chǎn)業(yè)升級及人才需求[3]。當前，尚有很多中職學校沒有認識到自身數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)在教學與課程設(shè)置上存在的問題，以至于未能及時改進，影響課程教學效果，不能夠滿足人才培養(yǎng)目標。

2.2 專業(yè)創(chuàng)新性不足

數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)教學中，有關(guān)知識的綜合運用、技能培訓的課程和實踐非常少，沒有創(chuàng)新素質(zhì)教育的課程支持。該專業(yè)特點決定了其教學內(nèi)容以系統(tǒng)性知識為主，實驗環(huán)節(jié)主要傾向于驗證元器件特性，不符合實際應(yīng)用要求[4]。舉例來說，自動檢測、傳感技術(shù)等相關(guān)課程，重點在于學習技術(shù)類內(nèi)容，忽略了其在智能制造中的相關(guān)應(yīng)用以及二者的結(jié)合情況。同時，忽略了對中職學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。既沒有形成知識、技能、實踐為一體的教學體系，也沒有定期組織專題講座、技能大賽等，中職學生的創(chuàng)新項目與數(shù)控技術(shù)發(fā)展要求不符，學生的知識儲備不足，經(jīng)驗不豐富。

2.3 實訓模式及設(shè)施過于陳舊

在中職學校，實訓非常關(guān)鍵，其利于培養(yǎng)技能型人才，使教學由理論向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化。該背景下，需要為學生配備先進的實訓設(shè)備、場所等，便于其通過技能訓練，掌握各類關(guān)鍵技能，培養(yǎng)職業(yè)技能[5]。然而，部分中職學校尚未認識到這一點，沒有對實訓設(shè)備設(shè)施進行更新，以至于不能夠滿足智能制造的生產(chǎn)要求，這對課程內(nèi)容、教學方法改革非常不利。倘若中職學校及時升級、改造自動化生產(chǎn)線實訓設(shè)備，將智能視覺、工業(yè)機器人等引入實訓模塊，則能夠符合智能制造要求，實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，提高學生專業(yè)水平[6]。當前，廣西中等職業(yè)學校受設(shè)備、項目、師資等局限，實訓教學質(zhì)量低，不符合企業(yè)一線生產(chǎn)人員技能要求，學生無法將所學知識運用到工作實踐中。這都在一定程度上制約了面向智能制造的數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)教學改革與探索。

3 面向智能制造的數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)教學改革途徑

為滿足智能制造時代的課程創(chuàng)新及人才培養(yǎng)要求，廣西中職學校需要優(yōu)化課程體系，建設(shè)實訓場所，培養(yǎng)實訓技能，使中職數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)學生具備較強的創(chuàng)新能力。在實際操作中，可通過市場調(diào)研、分析產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況，科學調(diào)整和改進數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)課程系統(tǒng)、教學內(nèi)容，對實訓室進行升級改造，以職業(yè)技能比賽的形式，對各類創(chuàng)新訓練項目進行開拓，以此培養(yǎng)職業(yè)院校人才，滿足智能制造要求，實現(xiàn)數(shù)控技術(shù)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，促進區(qū)域發(fā)展。

3.1 開設(shè)智能制造課程，完善培訓體系

受多元網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及社會經(jīng)濟發(fā)展影響，現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)呈現(xiàn)自動化特征。在實踐中，基于市場調(diào)研情況，要不斷培養(yǎng)學生的技能，使其具備較強的編程、調(diào)試能力，靈活掌握和運用工業(yè)機器人技術(shù)，甚至能夠同時兼顧整條生產(chǎn)線或者整個生產(chǎn)系統(tǒng)，符合智能制造背景下的人才要求，具備較強的崗位勝任能力及遷移能力，養(yǎng)成終身學習的良好習慣[7]。具體而言，依據(jù)數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)課程內(nèi)容、特點，設(shè)置變頻器和觸摸屏技術(shù)課程，為中職學生提供學習新型數(shù)控技術(shù)的載體，豐富其知識儲備。同時，增設(shè)自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試等相關(guān)課程，幫助學生學習和掌握自動化生產(chǎn)線設(shè)備、傳感器、變頻器、組態(tài)技術(shù)等，使中職學生具備較強的綜合技能和工程實踐能力[8]。除此之外，將“1+X”證書引入課程體系中，設(shè)置新型智能制造課程，諸如，數(shù)控機床操作與編程、工業(yè)機器人的應(yīng)用、數(shù)控智能編程等。通過這種方式，使中職學生學會并熟練運用機器人編程操作、系統(tǒng)集成等相關(guān)內(nèi)容，具備較強的綜合實踐能力。結(jié)合數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)教學及課程要求，不斷探索和開發(fā)新課程，使學生具備豐富的專業(yè)知識和扎實的技能，不斷創(chuàng)新。

3.2 升級實訓設(shè)備設(shè)施，建立校企合作

依據(jù)數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)性質(zhì)、特點及教學要求，在校內(nèi)成立數(shù)控實訓室，對相關(guān)設(shè)備設(shè)施進行完善和升級，開展校企合作，使廣西中職學校數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)滿足智能制造要求，為中職學生提供良好的實訓環(huán)境。在智能制造實訓室內(nèi)，引進吸盤式抓手、輥筒輸送機、控制柜等工業(yè)機器人系統(tǒng)，便于靈活訓練如何抓取、搬運、碼垛物料等，為中職學生營造良好的實訓環(huán)境，兼顧其有效性。同時，配備輕量型智能機械臂、移動機器人平臺、視覺套件等，將軟件編程和硬件拓展結(jié)合起來，將其導航、避障等多類功能發(fā)揮出來，滿足視覺定位、識別、檢測等日常要求，使智能制造課程教學及實訓內(nèi)容更加合理、豐富，更具實用性[9]。在具體教學中，還可以依據(jù)數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)要求，對綜合實訓室進行改造，添加各類新型設(shè)備，以此完善基礎(chǔ)設(shè)施，為中職學生提供更加豐富的實訓內(nèi)容，不斷增強其數(shù)控技術(shù)綜合運用能力。該背景下，以校企合作形式，將企業(yè)新型設(shè)備、技術(shù)、產(chǎn)品等引入學校實訓基地，或者，讓中職學生實地參與到企業(yè)的日常操作中，全程參與各類器械、設(shè)備、零件生產(chǎn)過程，使其提前接觸相關(guān)行業(yè)，在日常實踐中培養(yǎng)職業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，零距離接觸相關(guān)行業(yè)，積累豐富的專業(yè)知識和經(jīng)驗。

3.3 定期組織技能大賽，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

在中職學校，技能大賽是檢驗教學成果的一種主要形式。鼓勵廣西中職學校學生積極參加國家級、省級、市級數(shù)控技術(shù)技能大賽，使其在該過程中，熟練掌握各類數(shù)控技術(shù)，具備較高的職業(yè)水平。數(shù)控應(yīng)用專業(yè)教師也要發(fā)揮自身的專業(yè)優(yōu)勢，不斷開發(fā)新課程，將案例教學引入課程，使教學形式更加多樣，教學內(nèi)容更加靈活，便于中職學生學以致用。每年舉辦廣西職業(yè)學校技能大賽，鼓勵中職學生展示創(chuàng)業(yè)項目，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。該過程中，以中職學生為主體，在教師的指導下，依據(jù)市場及企業(yè)需求，實施創(chuàng)新，讓學生參與到技能大賽中，以此培養(yǎng)學生的實踐技能，并使其具備較強的創(chuàng)新能力。該背景下，還能夠交流創(chuàng)新成果，激發(fā)中職學生的創(chuàng)造熱情，確保技能大賽的持續(xù)開展[10]。部分中職學生設(shè)計出了立體停車裝置、自動預約取藥裝置等，收獲了教師、學校及社會的好評，這對中職學生未來就業(yè)非常有幫助。例如，近年職業(yè)院校技能大賽中，有關(guān)數(shù)控技術(shù)應(yīng)用的項目包括加工制造類數(shù)控機床裝調(diào)、智能化與數(shù)控車銑復合加工技術(shù)。其中，數(shù)控機床裝調(diào)及智能化是一個全新賽項，凸顯了大賽與智能制造領(lǐng)域的緊密結(jié)合。參賽選手要在4 h內(nèi)完成數(shù)控機床機械臂裝調(diào)，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。該過程中，增加桁架機械手，能夠?qū)崿F(xiàn)自動上下料，不用人工上下料，還增加了數(shù)控機床數(shù)據(jù)交互軟件，遠程監(jiān)控、遠程傳輸，甚至能通過在線檢測實現(xiàn)無人化的生產(chǎn)。數(shù)控車銑復合加工技術(shù)集成了現(xiàn)代控制技術(shù)、精密測量技術(shù)和CAD制圖應(yīng)用技術(shù)等先進加工技術(shù)，精度要求達到0.001～0.002 mm，這對中職學生的實訓技能培養(yǎng)非常有幫助。

3.4 明確地方產(chǎn)業(yè)需求，提高教學質(zhì)量

廣西中職學校還應(yīng)立足區(qū)域本身，明確地方產(chǎn)業(yè)需求，為地方產(chǎn)業(yè)提供服務(wù)，促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展。中職學校要明確經(jīng)濟社會特點及發(fā)展方向，了解產(chǎn)業(yè)需求，通過對訓練項目、作品展示等實施創(chuàng)新，培養(yǎng)學生的獨創(chuàng)性。數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)在課程改革及人才培養(yǎng)過程中，可以依據(jù)當?shù)匮b備制造業(yè)升級改造特點，鼓勵學生面向社會，將所學知識運用到社會實踐中，以創(chuàng)業(yè)技能大賽形式檢驗自身的創(chuàng)新成果，釋放出中職學校的活力[11]。例如，某中職學校學生依據(jù)當?shù)財?shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點，設(shè)計了可移動的刷鍍設(shè)備，廣泛應(yīng)用于各種大型軸類零件的磨損維護，切實縮短維修工期，保證企業(yè)如期生產(chǎn)。同時，其還設(shè)計出水泥煤料輸送分料閥，經(jīng)過加工安裝試制生產(chǎn)，解決了原先的堆堵現(xiàn)象，將維護時間從之前的半年延長至兩年，為企業(yè)節(jié)約了大量的維護成本，確保了企業(yè)的生產(chǎn)增益。

4 結(jié)語

綜上，在激烈的市場競爭及多元網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，智能制造非常關(guān)鍵。在該背景下，實施中職數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)教學改革，重點培養(yǎng)能夠適應(yīng)智能制造環(huán)境，具備較強創(chuàng)新意識的新型應(yīng)用類人才，有利于提高我國制造業(yè)質(zhì)量及人才自主創(chuàng)新能力。實際操作中，應(yīng)明確智能制造產(chǎn)業(yè)人才需求，了解數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)教學及發(fā)展現(xiàn)狀，通過開設(shè)智能制造課程、完善相關(guān)培訓體系、升級實訓設(shè)備、建立校企合作、組織技能大賽等形式，為中職學生營造良好的數(shù)控技術(shù)學習環(huán)境，使其綜合專業(yè)技能及應(yīng)用能力不斷提升，為其開拓更加廣闊的就業(yè)空間，滿足中職學校人才培養(yǎng)要求，實現(xiàn)我國數(shù)控行業(yè)發(fā)展目標，提高人才競爭力。